JP3457657B2 - 微粒の鉄鉱石の粘着を防止する流動床反応器及びこれを利用した還元方法 - Google Patents

微粒の鉄鉱石の粘着を防止する流動床反応器及びこれを利用した還元方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶融還元法に係わ
り、さらに詳しくは、溶融ガス化炉または流動床反応器
から排出される排気ガスをダストと還元ガスとに分離し
て、各々の流動床反応器内に供給する溶融還元法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、今まで鉄鉱石を還元して溶鉄を
生産する際には高炉を用いる方法が主に利用された。し
かし、このような高炉法は装入原料を塊状の焼結鉱石又
はコークス形態に前処理しなければならないという短所
がある。
【0003】このような高炉法の問題を克服するため
に、微粒の鉄鉱石と一般炭を事前処理せずに直接使用す
る溶融還元法が開発され用いられている。
【0004】溶融還元法は、予備還元工程と最終還元工
程とに区分される。予備還元工程では装入された粉状の
鉄鉱石を予熱し予備還元する。そして、最終還元工程で
は予備還元段階で還元された海綿鉄(Sponge I
ron)が石炭と高圧の酸素によって最終還元され、溶
融される。
【0005】予備還元工程に用いられる設備が流動床還
元反応炉(以下、「流動床反応器」という)であり、最
終還元工程に用いられる設備が溶融ガス化炉である。
【0006】予備還元工程は装入される原料鉱石と還元
ガスの接触状態によって移動床式と流動床式とに区分さ
れる。装入される鉱石の粒度が小さくて粒度分布もまた
広い場合には、移動床式よりは流動床式予備還元法を適
用することがより効率的である。
【0007】流動床式予備還元法のための設備が大韓民
国特許第117065号に開示されている。この特許は
粒度分布の広い微粒の鉄鉱石が流動床反応器内で均一に
還元できる装置を提供するものである。このためにこの
特許では、流動床反応器の形態において下部が狭くて上
部が広い円錘形形態で設計し、流動床反応器を、鉄鉱石
を予熱させる予熱炉、予熱された鉄鉱石を予備還元させ
る予備還元炉、そして最終還元炉に分離して設計した3
段流動床反応器を提案している。また、この特許では各
流動床反応器の上部から飛散して排出される微粒の鉄鉱
石を捕集して各流動床反応器の下部に供給するサイクロ
ンを提案している。
【0008】以上のようにこの特許は流動床反応器を設
計して、粒度の分布が広い微粒の鉄鉱石が安定した流動
状態を維持しながら効率的に還元できるようにした。
【0009】しかし、前記特許は還元ガス中に含まれた
ダストによって流動床反応器の分散板が塞がる現象を防
止できないという短所がある。つまり、溶融ガス化炉か
ら排出されて流動床反応器に供給される排気ガスには微
細なダストが多量含まれているが、このようなダストが
最終還元炉の分散板に供給される場合、分散板に設けら
れたノズルに粘着し、このような粘着現象が累積すれば
分散板自体が塞がるようになる。
【0010】このように分散板が塞がるようになると、
流動床反応器内の均一な還元ガスの流れを維持すること
ができないため、甚だしくは操業を中断しなければなら
ないという深刻な事態を招く。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
解決するためのものであって、その目的は、溶融ガス化
炉又は流動床反応器から排出される排気ガスをダストと
還元ガスとに分離して、これら各々を各流動床反応器に
供給することができる溶融還元設備を提供することにあ
る。
【0012】また、本発明の他の目的は、分離されたダ
ストを流動床反応器内で流動している微粒の鉄鉱石の粒
子表面に被覆させることにより、微粒の鉄鉱石の粒子間
粘着を防止し、分散板が塞がることを防止することがで
きる溶融還元法で溶融銑鉄を製造する方法を提供するこ
とにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】このような本発明の目的
は下記説明する本発明によって達成することができる。
【0014】本発明の溶融還元炉は、3段流動床反応器
と;3段流動床反応器の最終流動床反応器から供給され
る、反応が完了した微粒の鉄鉱石を最終還元して溶融銑
鉄を製造する溶融ガス化炉と;溶融ガス化炉から排出さ
れた排気ガスを還元ガスとダストに分離して、分離され
た還元ガスは前記最終流動床反応器の下部に供給し、分
離されたダストのうち粒子の大きいダストは前記溶融ガ
ス化炉に再び供給し、分離されたダストのうち粒子の小
さいダストは前記最終流動床反応器の分散板上部に供給
するダスト分離設備とを含んで構成される。
【0015】本発明の3段流動床反応器は、a)各流動
床反応器の側壁に設けられ、微粒の鉄鉱石を装入するた
めの鉱石装入管、b)各流動床反応器の下部に設けら
れ、還元ガスを供給するためのガス供給管、c)各流動
床反応器の側壁に設けられ、各反応器内に装入されて、
反応が完了した微粒の鉄鉱石を排出するための鉱石排出
管、d)各流動床反応器内部に設けられ、前記供給され
た還元ガスを各流動床反応器内部に均一に分散させるた
めの分散板、e)各流動床反応器の上部から排出される
排気ガスの中から微細な鉱石粒子を分離して、還元ガス
は次の反応器に供給したりまたは外部に排出し、分離さ
れた微細な鉱石粒子は各流動床反応器の下部に再循環さ
せるサイクロンから構成される。
【0016】本発明における各流動床反応器は、その形
状が下部の直径が狭くて上部の直径は広くなるように、
下部と上部とが傾くように連結されて2段の円筒形に製
作される。なお、2段の円筒形流動床反応器において上
部円筒形の直径は下部円筒形の直径より1.5〜2.0倍
広く製作される。また、流動床反応器の上部円筒形と下
部円筒形とを連結する連結部の傾斜は、前記流動床反応
器の中心軸に対して20〜30°傾くように製作され、
各流動床反応器の全体の高さは下部円筒形の直径より1
0〜20倍大きく製作される。
【0017】本発明において、ダスト分離設備は少なく
とも二つ以上のサイクロンと少なくとも一つ以上のダス
ト保存ビンとからなり、前記サイクロンのうち第1サイ
クロンは前記溶融ガス化炉の上部と下部、そして前記サ
イクロンのうち第2サイクロンの上部に連結され、前記
第2サイクロンは前記最終流動床反応器の下部と前記ダ
スト保存ビンの上部に連結され、前記ダスト保存ビンは
前記最終流動床反応器の分散板上部に連結される。
【0018】このようなダスト分離設備において、第2
サイクロンとダスト保存ビンとを連結するダスト供給管
には二方向バルブ(two−way valve)が設
けられており、二方向バルブによって分岐されたダスト
供給管は、前記第1サイクロンと前記溶融ガス化炉とを
連結するダスト供給管に連結されている。
【0019】そして、ダスト保存ビンは3個からなって
おり、各ダスト保存ビンの間はダスト供給管で連結され
ている。ここで、第1ダスト保存ビンの下部に位置する
ダスト供給管には窒素ガス吹き込み装置が設けられて、
第1ダスト保存ビンに保存されたダストを第2ダスト保
存ビンに高圧窒素ガスで移送させることができる。ま
た、第3ダスト保存ビンの下部に位置するダスト供給管
にも窒素ガス吹き込み装置が設けられて、前記第3ダス
ト保存ビンに保存されたダストを前記最終反応器に高圧
で窒素ガスを吹き込むことができる。
【0020】一方、第3ダスト保存ビンの下部と前記窒
素ガス吹き込み装置とを連結する前記ダスト供給管には
ダスト装入フィーダーが設けられて、前記最終反応器に
供給されるダストの供給量を調節する。そして、各ダス
ト供給管には調節バルブが設けられて、ダスト供給管へ
移送されるダストの供給量を調節する。
【0021】以上説明した本発明の溶融還元炉を使用し
て、微粒の鉄鉱石から溶融銑鉄を製造する。
【0022】本発明による溶融還元炉を利用した溶融銑
鉄の製造方法における主要な技術的特徴は、溶融ガス化
炉から排出された排気ガスを還元ガスとダストとに分離
して、分離されたダストを最終流動床反応器内に供給す
ることである。
【0023】この時、分離された還元ガスは直接最終流
動床反応器下部に供給するが、分離されたダストは極微
粒子だけを高圧の窒素を用いて最終流動床反応器の分散
板上部に吹き込む。
【0024】このように、極細粒のダストを流動床反応
器内に吹き込めば、各流動床反応器内で流動している微
粒の鉄鉱石の表面に付着して、微粒の鉄鉱石の相互間粘
着と前記分散板への粘着を防止することとなる。
【0025】この時、ダスト粒子を移送するための窒素
の圧力は最終流動床反応器内の圧力より2〜3倍高くな
るように調節する。
【0026】そして、各流動床反応器内における還元ガ
スの流速は、流動床反応器内に滞留する微粒の鉄鉱石の
最少流動化速度の1.2〜1.5倍に制御することが好ま
しい。
【0027】以上説明したような方法で溶融銑鉄を製造
すれば、各流動床反応器内で発生し得る微粒の鉄鉱石の
粒子間粘着現象と各流動床反応器の分散板が塞がること
を防止することができ、溶融還元工程の操業障害を効果
的に防止することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の装置について説明する。
【0029】図1は、本発明による3段流動床反応器を
含んだ溶融還元炉を示した構成図である。
【0030】図1に示したように、本発明の溶融還元炉
は大きく3段の流動床反応器と溶融ガス化炉40とから
なる。
【0031】ここで、3段の流動床反応器は予熱炉10
と予備還元炉20、そして最終還元炉30からなる。
【0032】予熱炉10の側壁には装入ビン5から落下
する微粒の鉄鉱石を装入するための鉱石装入管1が設け
られており、予熱炉10下部には予備還元炉20から排
出される還元ガスを供給するためのガス供給管28が設
けられている。そして、予熱炉10の上部には第1サイ
クロン15が設けられている。第1サイクロン15はガ
ス排出管13を通じて排出される排気ガスのうち微細な
粒子状態の鉱石を捕集し、予熱炉10の下部に再び供給
し、細粒鉱石が除去された還元ガスは第1サイクロン1
5の上部に設けられた他の排出管16を通じて外部に排
出される。
【0033】予備還元炉20の側壁には予熱炉10で予
熱された微粒の鉄鉱石を供給するための鉱石排出管11
が設けられており、予備還元炉20の下部には最終還元
炉30から排出される還元ガスを供給するためのガス供
給管38が設けられている。そして、予備還元炉20の
上部には第2サイクロン25が設けられている。第2サ
イクロン25はガス排出管23通じて排出される排気ガ
スのうち微細粒子の状態の鉱石を捕集して予備還元炉2
0の下部に再び供給し、細粒鉱石が除去された排気ガス
は第2サイクロン25上部に設けられたガス供給管28
を通じて予熱炉10下部に供給される。
【0034】最終還元炉30の側壁には予備還元炉20
で予備還元された微粒の鉄鉱石を供給するための鉱石排
出管21が設けられており、最終還元炉30の下部には
溶融ガス化炉40から排出される還元ガスを供給するた
めのガス供給管58が設けられている。そして、最終還
元炉30の上部には第3サイクロン35が設けられてい
る。第3サイクロン35はガス排出管33を通じて排出
される排気ガスのうち微細粒子の状態の鉱石を捕集して
最終還元炉30の下部に再び供給し、細粒鉱石が除去さ
れた排気ガスは第3サイクロン35上部に設けられたガ
ス供給管38を通じて予備還元炉20下部に供給する。
【0035】以上説明した各流動床反応器の形態、つま
り予熱炉10と予備還元炉20、そして最終還元炉30
の形態は、下部10a、20a、30aの直径は狭くて
上部10b、20b、30bの直径は広く、下部と上部
とを連結する連結部10c、20c、30cは傾いて形
成された円筒形に製作される。従って、各流動床反応器
の全体的な形態は下部が狭くて上部が広い2段円筒形の
形状になる。
【0036】ここで、各流動床反応器の上部10b、2
0b、30bの直径は下部10a、20a、30a直径
の1.5〜2.0倍の範囲となるように製作する。このよ
うに上部10b、20b、30bの直径を広くすること
によって各流動床反応器の上部でガスの流速を減少さ
せ、微粒の鉄鉱石が飛散してそのまま排出されることを
防止することができる。
【0037】そして、各流動床反応器の全体の高さは下
部10a、20a、30a直径の10〜20倍に製作す
ることが好ましい。このように各流動床反応器の形態を
長い2段円筒形に製作することによって微粒の鉄鉱石の
流動する空間を十分に確保し、微粒の鉄鉱石が飛散して
そのまま排出されることを防止することができる。ま
た、下部10a、20a、30a円筒形の高さは上部1
0b、20b、30b円筒形の高さの1.0〜−1.5倍
に製作することが好ましく、上部円筒形と下部円筒形と
を連結する連結部10c、20c、30cの傾斜は各流
動床反応器の中心軸に対して20〜30°傾くように製
作することが好ましい。
【0038】以上説明した3段流動床反応器の最終還元
炉30で最終的に予備還元された微粒の鉄鉱石は、鉱石
排出管31を通じて後述する溶融ガス化炉40の上部に
供給される。しかし、溶融ガス化炉40から排出された
排気ガスは最終還元炉30に直接供給されるのではな
く、後述するダスト分離設備を経由して供給される。
【0039】本発明によるダスト分離設備は溶融ガス化
炉40と最終還元炉30の間に設けられ、2個のサイク
ロンと3個のダスト保存ビンとからなって、これらは連
続的に配列されている。
【0040】以下、ダスト分離設備について説明する。
【0041】まず、ダスト分離設備の第1装置である第
4サイクロン45は、排気ガス排出管43及び第1ダス
ト供給管46を介して溶融ガス化炉40に連結されてい
る。第4サイクロン45は排気ガス排出管43を通じて
溶融ガス化炉40から高温の排気ガスの供給を受け、排
気ガスに含まれたダストだけを1次的に分離して捕集す
る。第4サイクロン45で捕集されたダストは第4サイ
クロン45下部に連結されている第1ダスト供給管46
を通じて溶融ガス化炉40に供給される。そして、第4
サイクロン45で1次的にダストが除去された還元ガス
は、第4サイクロン45上部に設けられた排気ガス排出
管47を通じて後述する第5サイクロン50に供給され
る。
【0042】第5サイクロン50は、第4サイクロン4
5から供給される還元ガス中に含まれていて第4サイク
ロン45で分離されていない極細粒形態のダストを分離
して捕集する。第5サイクロン50で捕集された極細粒
ダストは、第5サイクロン50下部に連結された第2ダ
スト供給管51を通じて第1ダスト保存ビン60に供給
される。ここで、第2ダスト供給管51には二方向バル
ブ(two−wayvalve)52が設けられてい
て、第5サイクロン50で捕集されたダストの一部を必
要に応じて第3ダスト供給管57を通じて溶融ガス化炉
40に再び供給する。ここで、第3ダスト供給管57は
溶融ガス化炉40に直接連結されることもできるが、第
1ダスト供給管46と連通していることがより好まし
い。
【0043】そして、第5サイクロン50の上部には還
元ガス排出管58が連結されていて、ダストが除去され
た還元ガスを最終還元炉30に供給する。
【0044】第1ダスト保存ビン60の下部には、保存
された極細粒ダストを第2ダスト保存ビン70へ移送す
るための第1窒素ガス吹き込み装置Nlが設置されてい
る。第1ダスト保存ビン60はダスト移送管61を介し
て第2ダスト保存ビン70と連通している。
【0045】第2ダスト保存ビン70は、第4ダスト供
給管71を介して第3ダスト保存ビン80と連通してい
る。従って、第2ダスト保存ビン70に捕集されている
極細粒ダストは第4ダスト供給管71を通じて第3ダス
ト保存ビン80に供給される。
【0046】第3ダスト保存ビン80の下部と最終還元
炉30の分散板32上部は第5ダスト供給管81によっ
て相互連通している。そして、第5ダスト供給管81の
上部には最終還元炉30に供給されるダスト量を調節す
るためのダスト装入フィーダー82が設けられている。
また、ダスト装入フィーダー82の下部には最終還元炉
に極細粒ダストを高圧で吹き込むための第2窒素吹き込
み装置N2が設置されている。従って、第2窒素吹き込
み装置N2によって最終還元炉30の分散板32上部に
高圧で噴射される極細粒ダストは、最終還元炉30内部
で流動している微粒の鉄鉱石の表面に被覆されるように
なる。
【0047】以上のように構成された本発明のダスト分
離設備は、必要に応じてダスト分離設備の運転と補修を
するときは、ダストとガスの流れを停止するために各ダ
スト供給管上に調節バルブ53、63、73、83が設
けられている。
【0048】以下、以上説明した本発明による溶融還元
炉を用いて粒度分布の広い微粒の鉄鉱石を溶融して、溶
融銑鉄を製造する方法について説明する。
【0049】まず、装入ビン5から落下する微粒の鉄鉱
石が鉱石装入管1を通じて予熱炉10側面に供給され、
第1サイクロン15で捕集された細粒の鉄鉱石もまた第
1循環管17を通じて予熱炉10の側面に供給され、予
備還元炉20から排出された高温の還元ガスがガス供給
管28を通じて予熱炉10下部に供給される。このよう
に予熱炉10に供給された微粒の鉄鉱石と細粒の鉄鉱石
は、還元ガスによって予熱炉10内部で起泡流動床を形
成しながら予熱される。
【0050】予熱炉10で予熱された微粒の鉄鉱石が鉱
石排出管11を通じて予備還元炉20側面に供給される
一方、第2サイクロン25で捕集された細粒の鉄鉱石も
また第2循環管27を通じて予備還元炉20の側面に供
給され、最終還元炉30から排出された高温の還元ガス
がガス供給管38を通じて予備還元炉20下部に供給さ
れる。このように予備還元炉20に供給された微粒の鉄
鉱石と細粒の鉄鉱石は、還元ガスによって予備還元炉2
0内部で起泡流動床を形成しながら予備還元される。
【0051】そして、予備還元炉20で予備還元された
微粒の鉄鉱石が鉱石排出管21を通じて最終還元炉30
側面に供給される一方、第3サイクロン35で捕集され
た細粒の鉄鉱石が第3循環管37を通じて最終還元炉3
0の側面に供給され、第4サイクロン50から排出され
た高温の還元ガスがガス供給管58を通じて最終還元炉
30下部に供給される。このように最終還元炉30に供
給された微粒の鉄鉱石と細粒の鉄鉱石は、還元ガスによ
って最終還元炉30内部で起泡流動床を形成しながら最
終的に予備還元される。
【0052】以上のように3段流動床反応器を経由しな
がら順次に予備還元された粉状の海綿鉄は、鉱石排出管
31を通じて溶融ガス化炉40上部に装入される。溶融
ガス化炉40は最終還元炉30から供給される海綿鉄以
外に石炭と高圧の酸素ガスの供給を受け、海綿鉄を最終
還元させながら溶融して溶融銑鉄を生産する。
【0053】溶融ガス化炉40は海綿鉄を溶融する過程
で多量の高温状態の排気ガスを発生する。
【0054】このような排気ガスには、装入された石炭
が燃焼しながら発生する炭化ガスと炭素が多量含有され
た極細粒ダストが含まれている。このように炭化ガスと
炭素含有ダストは本発明のダスト分離設備によって順次
に分離される。
【0055】以下、排気ガスを分離する過程について説
明する。
【0056】まず、溶融ガス化炉40から排出される排
気ガスは排出管43を通じて第4サイクロン45に供給
される。サイクロンに供給された排気ガスは強い遠心力
によって分離されて、粒子状態のダストはサイクロン下
部に落下し、ガス状態の炭化ガスはサイクロン上部に分
離される。分離されたダストは第4サイクロン45下部
に捕集された後、第1ダスト供給管46を通じて溶融ガ
ス化炉40に再び供給される。しかし、分離された炭化
ガスは除去されない微細なダストが含まれている状態で
第5サイクロン50に排出される。
【0057】第5サイクロン50は、供給された炭化ガ
ス中に含まれた極細粒ダストを2次的に捕集する。この
ように極細粒ダストが除去された炭化ガスは最終還元炉
30に供給されて還元ガスとして用いられる。そして、
第5サイクロン50で捕集された極細粒ダストは溶融ガ
ス化炉40や第1ダスト保存ビン60に供給される。
【0058】第1ダスト保存ビン60に排出されたダス
トは、第1窒素吹き込み装置N1によって第2ダスト保
存ビン70へ移送された後、引続き第3ダスト保存ビン
80に供給される。
【0059】第3ダスト保存ビン80に保存されたダス
トは第2窒素吹き込み装置N2によって最終還元炉30
の分散板32上部に吹き込まれる。このように最終還元
炉30に流入したダストは流動中の粉鉄鉱石粒子を被覆
させるようになる。
【0060】この時、各窒素吹き込み装置N1、N2か
ら供給される窒素の圧力は、最終還元炉30の炉内の圧
力の2〜3倍高く加えられる。このように高い圧力で窒
素を吹き込むことによってダストを円滑に移送させ、最
終還元炉30内部に安定的に吹き込むことができる。
【0061】最終還元炉30に吹き込まれるダストの移
送量は、予熱炉10に装入される原料鉄鉱石の装入量に
対して0.5〜lwt%になるように制御することが好
ましい。最終還元炉30に吹き込まれるダストの量が
0.5wt%未満であれば粉鉄鉱石粒子間の粘着を防止
する効果が劣るようになり、lwt%を超える量を供給
すれば極微粉状態のダストが後続工程段階で分散板を塞
ぐ恐れがあるからである。
【0062】そして、予熱炉10、予備還元炉20及び
最終還元炉30の炉内部における還元ガスの流速は、炉
内に滞留する微粒の鉄鉱石の最少流動化速度の1.2〜
1.5倍の範囲に制御することが好ましい。このように
還元ガスの流速を維持させることにより各流動床反応器
内に安定した起泡流動床を形成させることができるよう
になる。
【0063】次に、本発明の理解を助けるために好まし
い実施例を提示する。しかし、下記の実施例は本発明を
より容易に理解するために提供されるものであり、本発
明が下記の実施例に限られるわけではない。
【0064】
【実施例】本発明の実施例で使用した溶融還元炉の仕様
及び実験条件は次の通りである。 1)流動床反応器(予熱炉、予備還元炉、最終還元炉)
の仕様 −下部円筒形の直径:0.3m −上部円筒形の直径:0.6m −分散板上部からの下部円筒形までの高さ:3m −傾斜部下部から上部円筒形までの高さ:3m 2)微粒の鉄鉱石 −微粒の鉄鉱石の粒度:10mm以下 −微粒の鉄鉱石の粒度分布: 0.125mm未満:15.5% 0.125〜0.25mm:10.0% 0.25〜0.5mm:9.1% 0.5〜1.0mm:9.2% 1.0〜3.0mm:22.2% 3.0〜5.0mm:19.5% 5.0〜8.0mm:13.7% 8.0〜10.0mm:0.8% −微粒の鉄鉱石の化学的組成: T.Fe:63.49wt% FeO:0.37wt% SiO2:4.32wt% Al23:2.33wt% Mn:0.05wt% S:0.007wt% P:0.063% 結晶水:5.41wt% 3)還元ガス −還元ガスの組成:CO:65%、H2:25%、C
2:5%、N2:5% −還元ガスの温度:750〜850℃ −還元ガスの圧力:2.0〜3.0barg 4)ダストの化学組成 T.Fe:25〜33wt% FeO:10〜15wt% SiO2:8〜10wt% M.Fe:10〜15wt% Al23:2〜5wt% CaO:2〜5wt% MgO:1〜2% C:45〜55wt% S:1〜5wt%
【0065】以上のような条件で本発明の溶融還元炉を
用いて微粒の鉄鉱石の還元を実験した。
【0066】実験結果、装入ビンにから予熱炉10への
微粒の鉄鉱石の装入が開始されて90分経過した後に、
最終還元炉30の鉱石排出管31で還元された微粒の鉄
鉱石が排出され始めた。
【0067】最終還元炉30から排出された微粒の鉄鉱
石の平均還元率は86〜90%であり、還元率が非常に
優れていた。そして、平均ガス利用率は30〜35%で
あり、ガスの消費速度は1350〜1500Nm3/t−
oreであった。また、最終還元炉30の分散板上部と
下部の間の圧力差は20〜30mbarの範囲を維持
し、このような状態は長い時間が経過した後までも増加
しなかった。このように分散板上下間の圧力差が大きく
ないことは、ダストによる分散板ノズルの塞がり現象が
現れなかったことを意味する。そして、最終的に予備還
元されて排出される還元鉄の粒度分布も均一に現れるこ
とから、各流動床反応器内部での微粒の鉄鉱石粒子間の
粘着現象は発生しなかったことが分かる。
【0068】
【発明の効果】以上実施例の結果で分かるように、本発
明による溶融還元炉は、従来の流動床反応器で起りやす
いダストによる分散板ノズルの塞がり現象などを効果的
に防止することができる。
【0069】また、炭素が多量含有されたダストを流動
床反応器に供給して還元鉄の表面に被覆させることによ
り、微粒の鉄鉱石の還元時に発生する還元鉄粒子間の粘
着現象を防止することができる。
【0070】本発明の単純な変形乃至変更はこの分野に
て通常の知識を有する者によって容易に実施することが
でき、このような変形や変更は全て本発明の領域に含ま
れるものといえる。 [図面の簡単な説明]
【図1】 本発明による3段流動床反応器を含んだ溶融
還元炉を示す構成図である。
【符号の説明】
1 鉱石装入管 5 装入ビン 10 予熱炉 10a、20a、30a 最終還元炉の下部 10b、20b、30b 最終還元炉の上部 10c、20c、30c 連結部 11、21、31 鉱石排出管 13、16、23、33、43、47 排気ガス排出管 15 第1サイクロン 17 第1循環管 20 予備還元炉 25 第2サイクロン 27 第2循環管 28、38、58 ガス供給管 30 最終還元炉 32 分散板 35 第3サイクロン 37 第3循環管 40 溶融ガス化炉 45 第4サイクロン 46 第1ダスト供給管 50 第5サイクロン 51 第2ダスト供給管 57 第3ダスト供給管 58 還元ガス排出管 60 第1ダスト保存ビン 61 ダスト移送管 70 第2ダスト保存ビン 71 第4ダスト供給管 80 第3ダスト保存ビン 81 第5ダスト供給管 82 装入フィーダー N1 第1窒素ガス吹き込み装置 N2 第2窒素ガス吹き込み装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F27B 15/10 F27B 15/10 15/12 15/12 15/18 15/18 F27D 17/00 105 F27D 17/00 105K (72)発明者 チョイ, ナグ−ジューン 大韓民国, ポハン−シティ 790− 330, キュンサンブク−ド, ナム− ク, ヒョジャ−ドン, サン 32 (72)発明者 ジョン, スン−クワン 大韓民国, ポハン−シティ 790− 330, キュンサンブク−ド, ナム− ク, ヒョジャ−ドン, サン 32 (72)発明者 キム, ハン−グー 大韓民国, ポハン−シティ 790− 330, キュンサンブク−ド, ナム− ク, ヒョジャ−ドン, サン 32 (72)発明者 カン, ヒューン−ウォン 大韓民国, ポハン−シティ 790− 330, キュンサンブク−ド, ナム− ク, ヒョジャ−ドン, サン 32 (72)発明者 ハウゼンバーガー, フランツ オーストリア, アー−4031 リンツ, ツルムストラッセ 44, フォエスト −アルピーネ インダストリーアンラー ゲンバウ ゲーエムベーハー (56)参考文献 特開 平4−409(JP,A) 特開 平4−110408(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21B 13/00 101 C21B 13/14

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)各流動床反応器の側壁に設けられ、微
    粒の鉄鉱石を装入するための鉱石装入管、b)各流動床
    反応器の下部に設けられ、還元ガスを供給するためのガ
    ス供給管、c)各流動床反応器の側壁に設けられ、各反
    応器内に装入されて、反応が完了した微粒の鉄鉱石を排
    出するための鉱石排出管、d)各流動床反応器内部に設
    けられ、前記供給された還元ガスを各流動床反応器内部
    に均一に分散させるための分散板、およびe)各流動床
    反応器の上部から排出される排気ガスの中から微細な鉱
    石粒子を分離して、還元ガスは次の反応器に供給したり
    または外部に排出し、分離された微細な鉱石粒子は各流
    動床反応器の下部に再循環させるサイクロン、を有する
    3段流動床反応器と、 前記3段流動床反応器の最終流動床反応器で反応が完了
    した微粒の鉄鉱石を最終還元して溶融銑鉄を製造する溶
    融ガス化炉と、 前記溶融ガス化炉から排出された排気ガスを還元ガスと
    ダストに分離して、分離された還元ガスは前記最終流動
    床反応器の下部に供給し、分離されたダストのうち粒子
    の大きいダストは前記溶融ガス化炉に再び供給し、分離
    されたダストのうち粒子の小さいダストは前記最終流動
    床反応器の分散板上部に供給するダスト分離設備とを含
    む、装入された微粒の鉄鉱石が流動床反応器内部に粘着
    することを防止するための溶融還元炉。
  2. 【請求項2】前記3段流動床反応器の各流動床反応器
    は、その形状が下部の直径が狭くて上部の直径は広くな
    るように、下部と上部とが傾くように連結されて2段の
    円筒形に製作されることを特徴とする、請求項1に記載
    の装入された微粒の鉄鉱石が流動床反応器内部に粘着す
    ることを防止するための溶融還元炉。
  3. 【請求項3】前記流動床反応器の上部円筒形の直径は下
    部円筒形の直径より1.5〜2.0倍広く製作されること
    を特徴とする、請求項2に記載の装入された微粒の鉄鉱
    石が流動床反応器内部に粘着することを防止するための
    溶融還元炉。
  4. 【請求項4】前記流動床反応器の下部円筒形の高さは上
    部円筒形の高さより1.0〜1.5倍高く製作されること
    を特徴とする、請求項3に記載の装入された微粒の鉄鉱
    石が流動床反応器内部に粘着することを防止するための
    溶融還元炉。
  5. 【請求項5】前記流動床反応器の上部円筒形と下部円筒
    形とを連結する連結部の傾斜は、前記流動床反応器の中
    心軸に対して20〜30°傾くように製作されることを
    特徴とする、請求項4に記載の装入された微粒の鉄鉱石
    が流動床反応器内部に粘着することを防止するための溶
    融還元炉。
  6. 【請求項6】前記流動床反応器の全体の高さは下部円筒
    形の直径より10〜20倍高く製作されることを特徴と
    する、請求項5に記載の装入された微粒の鉄鉱石が流動
    床反応器内部に粘着することを防止するための溶融還元
    炉。
  7. 【請求項7】前記ダスト分離設備は少なくとも二つ以上
    のサイクロンと少なくとも一つ以上のダスト保存ビンと
    からなり、前記サイクロンのうち第1サイクロンは前記
    溶融ガス化炉の上部と下部、そして前記サイクロンのう
    ちの第2サイクロンの上部に連結され、前記第2サイク
    ロンは前記最終流動床反応器の下部と前記ダスト保存ビ
    ンの上部に連結され、前記ダスト保存ビンは前記最終流
    動床反応器の分散板上部に連結されることを特徴とす
    る、請求項1又は2に記載の装入された微粒の鉄鉱石が
    流動床反応器内部に粘着することを防止するための溶融
    還元炉。
  8. 【請求項8】前記第2サイクロンとダスト保存ビンとを
    連結するダスト供給管には二方向バルブ(two−wa
    y valve)が設けられており、二方向バルブによ
    って分岐されたダスト供給管は、前記第1サイクロンと
    前記溶融ガス化炉とを連結するダスト供給管に連結され
    ていることを特徴とする、請求項7に記載の装入された
    微粒の鉄鉱石が流動床反応器内部に粘着することを防止
    するための溶融還元炉。
  9. 【請求項9】前記ダスト保存ビンは3個からなってお
    り、各ダスト保存ビン間はダスト供給管で連結されてい
    ることを特徴とする、請求項8に記載の装入された微粒
    の鉄鉱石が流動床反応器内部に粘着することを防止する
    ための溶融還元炉。
  10. 【請求項10】前記第1ダスト保存ビンの下部に位置す
    るダスト供給管には窒素ガス吹き込み装置が設けられ
    て、第1ダスト保存ビンに保存されたダストを第2ダス
    ト保存ビンに高圧で移送させることができるようにす
    る、請求項9に記載の装入された微粒の鉄鉱石が流動床
    反応器内部に粘着することを防止するための溶融還元
    炉。
  11. 【請求項11】前記第3ダスト保存ビンの下部に位置す
    るダスト供給管には窒素ガス吹き込み装置が設けられ
    て、前記第3ダスト保存ビンに保存されたダストを前記
    最終反応器に高圧で吹き込むことができるようにする、
    請求項10に記載の装入された微粒の鉄鉱石が流動床反
    応器内部に粘着することを防止するための溶融還元炉。
  12. 【請求項12】前記第3ダスト保存ビンの下部と前記窒
    素ガス吹き込み装置とを連結する前記ダスト供給管には
    ダスト装入フィーダーが設けられて、前記最終反応器に
    供給されるダストの供給量を調節することを特徴とす
    る、請求項11に記載の装入された微粒の鉄鉱石が流動
    床反応器内部に粘着することを防止するための溶融還元
    炉。
  13. 【請求項13】3段流動床反応器に微粒の鉄鉱石を装入
    し、還元ガスを供給して装入された微粒の鉄鉱石を還元
    させて海綿鉄を製造した後、前記海綿鉄を溶融ガス化炉
    に装入して溶融銑鉄を製造する溶融還元法において、前
    記溶融ガス化炉から排出された排気ガスを還元ガスとダ
    ストとに分離し、分離された還元ガスは最終流動床反応
    器の下部に供給し、分離されたダストのうち粒子の小さ
    いダストを前記最終流動床反応器の分散板上部に供給し
    て、前記各流動床反応器内に泡立って流動している微粒
    の鉄鉱石に被覆させることにより、微粒の鉄鉱石の相互
    粘着と前記分散板への粘着を防止することを特徴とす
    る、溶融還元法による溶融銑鉄の製造方法。
  14. 【請求項14】前記最終流動床反応器に供給される粒子
    の小さいダストは高圧の窒素によって供給されることを
    特徴とする、請求項13に記載の溶融還元法による溶融
    銑鉄の製造方法。
  15. 【請求項15】前記ダスト粒子を移送するための窒素の
    圧力は、前記最終流動床反応器内の圧力より2〜3倍高
    いことを特徴とする、請求項14に記載の溶融還元法に
    よる溶融銑鉄の製造方法。
  16. 【請求項16】前記最終還元炉に吹き込まれるダストの
    移送量は、前記流動床反応器に最初に装入される原料鉄
    鉱石の装入量に対して0.5〜l.0wt%であることを
    特徴とする、請求項15に記載の溶融還元法による溶融
    銑鉄の製造方法。
  17. 【請求項17】前記流動床反応器内における還元ガスの
    流速は、前記流動床反応器内に滞留する微粒の鉄鉱石の
    最少流動速度の1.2〜1.5倍であることを特徴とす
    る、請求項16に記載の溶融還元法による溶融銑鉄の製
    造方法。
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