JP3845978B2 - 回転炉床炉の操業方法および回転炉床炉 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原料鉱石を還元処理して還元金属を製造するのに適した回転炉床炉の操業方法および回転炉床炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粗鋼の生産法としては大きく分けて高炉−転炉法と電気炉法があるが、このうち、電気炉法はスクラップや還元鉄を鉄原料として、それらを電気エネルギーで加熱溶解させ、場合によっては精錬して鋼にしている。この電気炉法は現状ではスクラップを主な原料としているが、近年、スクラップの需給のひっ迫や、高級製品を製造しようとする要求から、還元鉄の使用が増加しつつある。
【０００３】
還元鉄を製造するプロセスの一つとして、例えば、特開昭63−108188号公報には、水平方向に回転する回転炉床炉に鉄鉱石と固体還元剤とを装入してそれらの層を積み付け、その層の上部より輻射伝熱によって加熱、鉄鉱石を還元し、還元鉄を製造する方法が開示されている。
【０００４】
一般に鉱石を還元するための回転炉床炉では炉床が一回転する間に原料の炉床への積載、予熱、還元、排出といった一連の操作を実施するのが普通であり、これに合わせて生産性をできるかぎり向上させるために原料の装入口と処理済の還元鉱石の排出口とを図１に示すように隣接させる構造になっている。
【０００５】
図１において装入口１から排出口２に至るまでの回転炉床３の上にはそのＡ−Ａ断面を図２に示したように鉄鉱石と固体還元材からなる層ｔが積載されているが、上面および側面を耐火物が張られた炉体４によって覆われていて、炉の上部には燃料ガスあるいは重油等の燃焼用のバーナー５が設置されており、それを熱源として回転炉床３上の原料を昇温し、原料中の炭材で鉱石が還元される。
【０００６】
ここに、炉内温度は1300℃前後に維持されるのが普通である。鉱石は還元処理の終了により還元鉱石となるが、還元鉱石は温度が高いため、そのまま炉外へ排出すると再酸化による製品品質の低下の危険性がある。また還元鉱石はその温度が高いことから、排出口２を含めたその周辺機器の損傷、寿命の低下も懸念される。その解決策として、還元鉱石を排出前に移転炉床上で空冷、水冷などの冷却器により冷却し、その後に排出して回収することも考えられてはいる。しかし気体、水等のユーティリティーが必要となることと、装置が複雑になり、設備費が高くなるという問題がある。さらに気体、水などに熱交換されたエネルギーをうまく利用しない限り、エネルギーロスになってしまう不利があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこれらの問題点を解決するものであって、回転炉床炉におけるエネルギーロスを減少すると共に還元鉱石の炉外排出後の再酸化による品質低下を防止できる回転炉床炉の操業方法および回転炉床炉を提案するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、還元処理した還元鉱石を回転炉床炉から排出する前にそれが持つ顕熱を原料へ熱交換させることで還元鉱石の炉外排出時の温度を下げ、再酸化の防止を図ると共に、原料を回転炉床上への積載する前に昇温させておくことで、原料の昇温に必要なバーナー燃料の削減を可能とするものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、一方に回転する炉床を備えた回転炉床炉に鉄鉱石と固体還元材からなる原料を供給、積載してそれを順次に予熱、還元、排出する一連の操作を繰返すことによって該鉱石の還元を行うに当たり、還元処理を終えた還元鉱石の持つ熱の輻射伝熱を利用して回転炉内に供給される鉄鉱石と固体還元材からなる原料を予熱し、この予熱に続いて該鉄鉱石と固体還元材からなる原料を回転炉床上に積載することを特徴とする回転炉床炉の操業方法である。
【００１０】
また、本発明は、鉄鉱石と固体還元材からなる原料を積載して回転する炉床と、この炉床を取り囲む炉体とを備えた回転炉床炉であって、この回転炉床炉は、原料を供給する装入口から処理を終えた還元鉱石を排出する排出口に至るまでの間の少なくとも一部の領域に、装入口より供給された鉄鉱石と固体還元材からなる原料をその上を通して炉床へと誘導し、その下側に存在する高温の還元鉱石の持つ熱の輻射伝熱によって該原料を予熱する隔壁を有する、ことを特徴とする回転炉床炉である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図３は本発明に従う回転炉床炉の要部を示したものであって図における番号６は原料鉱石を装入する装入口、７は還元鉱石を排出する排出口、８は装入口６から排出口７に至るまでの間に配置し、原料のフィーダ機能を有する隔壁、９は炉床４上の原料の温度を計測する温度計であり、その他の基本的な構造は上掲図１に示したものと変わるところがない。
【００１２】
装入口６から炉内へ供給された鉄鉱石と固体還元材からなる原料ｔは隔壁８の上を通り炉床４へと誘導され、炉床４の矢印方向への移動によって炉内を１周する間に還元されて排出口７に至ることになる。ここで、隔壁８の下側には還元処理を終えた高温の還元鉱石が存在するのでその上の原料ｔは還元鉱石からの輻射伝熱にて予熱される一方、還元鉱石はその際、温度が降下し排出口７に至ったところで炉外へと排出される。
【００１３】
本発明においては、原料との熱交換に必要なラップ距離Ｌを設定するようにしたので装入口６から装入された原料の温度を炉床３に至るまでの間である程度上昇させることができるので原料の昇温、還元において使用するバーナーの燃料消費量を低減（投入エネルギーの低減）できるし、排出口７から排出される還元鉱石の温度を低下させることができ、排出後の再酸化による品質低下を招くようなことはない。また還元鉱石の温度低下によって、排出口７を含めた関連機器における熱負荷が軽減されるので熱変形等の損傷を防止することができる利点がある。本発明において適用する原料（鉄鉱石＋固体還元材）はそのサイズが篩い目で10mm以下のもの、好ましくは８mm以下のもの、さらに好ましくは３mm以下のものとするのがよい。
【００１４】
【実施例】
装入口から排出口までの平均距離（炉床外周側）Ｌが、1.3ｍで、還元鉱石の表面から隔壁に至るまでの垂直距離（平均）L１が0.30ｍ、隔壁の厚さを0.12ｍ（アルミナ製の耐火材）、排出口にスクリューフィーダーを配置した直径2.2ｍの炉床（炉床の上面にアルミナ系の耐火物を貼り、炉床の上部にバーナーを配置）を備えた上掲図３のような形式の回転炉床炉を用い、原料の還元処理を行なった。
【００１５】
炉内に供給する原料は粉鉄鉱石と粉コークスを篩い目３mm以下に調整し、重量比で８対２で混合した混合物とし、炉温は常温の空気とプロパンガスの混合ガスを使用したバーナーの燃焼制御で1300℃に制御した。
【００１６】
炉内に供給された粉鉄鉱石と粉コークスの混合物からは還元中にCOガスが発生するがこのガスもバーナーからの余剰空気によって燃焼することになる。炉内における滞留時間は炉床の回転速度によって27min に制御した。回転炉床に積付けられた原料の温度を測定しつつ、連続して20日間の操業を行った。
【００１７】
比較のため、図４に示すような垂直隔壁１０を備える構造になる炉を使用した同一条件での操業も合わせて行った。その結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
本発明では製品（還元鉱石）と原料との間で熱交換がなされたため製品の温度が比較例に対して低く、炉外での再酸化があまりなかった。また、製品排出口に設けたロータリーフィーダーは操業中問題なく使用できた。回転炉床に積みつけられた原料の温度は製品との熱交換で430 ℃まで加熱されていた。原料が予熱された分、バーナーからの加熱を少なくできることから比較例に比べ、プロパンの消費量を10％程度節約できたのに対し、比較例では製品の排出温度は1200℃と高温で、炉外では再酸化され還元率が大きく低下した。また、製品排出装置であるフィーダーは操業６日目に焼きつきが生じ運転不能になった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、鉱石の還元を回転炉床炉で行う際に、再酸化による還元鉱石の品質低下の予防と還元鉱石排出装置の損傷防止を達成すると共に、系全体のエネルギーロスを最小限に留めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来形式の回転炉床炉の全体構成を示した図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示した図である。
【図３】本発明に従う回転炉床炉の要部の構成を示した図である。
【図４】比較例で使用した回転炉床炉の要部の構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 装入口
２ 排出口
３ 回転炉床
４ 炉体
５ バーナー
６ 挿入口
７ 排出口
８ 隔壁
９ 温度計
１０ 垂直隔壁
ｔ 原料
ｔ1 還元鉱石
【発明の属する技術分野】
本発明は原料鉱石を還元処理して還元金属を製造するのに適した回転炉床炉の操業方法および回転炉床炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粗鋼の生産法としては大きく分けて高炉−転炉法と電気炉法があるが、このうち、電気炉法はスクラップや還元鉄を鉄原料として、それらを電気エネルギーで加熱溶解させ、場合によっては精錬して鋼にしている。この電気炉法は現状ではスクラップを主な原料としているが、近年、スクラップの需給のひっ迫や、高級製品を製造しようとする要求から、還元鉄の使用が増加しつつある。
【０００３】
還元鉄を製造するプロセスの一つとして、例えば、特開昭63−108188号公報には、水平方向に回転する回転炉床炉に鉄鉱石と固体還元剤とを装入してそれらの層を積み付け、その層の上部より輻射伝熱によって加熱、鉄鉱石を還元し、還元鉄を製造する方法が開示されている。
【０００４】
一般に鉱石を還元するための回転炉床炉では炉床が一回転する間に原料の炉床への積載、予熱、還元、排出といった一連の操作を実施するのが普通であり、これに合わせて生産性をできるかぎり向上させるために原料の装入口と処理済の還元鉱石の排出口とを図１に示すように隣接させる構造になっている。
【０００５】
図１において装入口１から排出口２に至るまでの回転炉床３の上にはそのＡ−Ａ断面を図２に示したように鉄鉱石と固体還元材からなる層ｔが積載されているが、上面および側面を耐火物が張られた炉体４によって覆われていて、炉の上部には燃料ガスあるいは重油等の燃焼用のバーナー５が設置されており、それを熱源として回転炉床３上の原料を昇温し、原料中の炭材で鉱石が還元される。
【０００６】
ここに、炉内温度は1300℃前後に維持されるのが普通である。鉱石は還元処理の終了により還元鉱石となるが、還元鉱石は温度が高いため、そのまま炉外へ排出すると再酸化による製品品質の低下の危険性がある。また還元鉱石はその温度が高いことから、排出口２を含めたその周辺機器の損傷、寿命の低下も懸念される。その解決策として、還元鉱石を排出前に移転炉床上で空冷、水冷などの冷却器により冷却し、その後に排出して回収することも考えられてはいる。しかし気体、水等のユーティリティーが必要となることと、装置が複雑になり、設備費が高くなるという問題がある。さらに気体、水などに熱交換されたエネルギーをうまく利用しない限り、エネルギーロスになってしまう不利があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこれらの問題点を解決するものであって、回転炉床炉におけるエネルギーロスを減少すると共に還元鉱石の炉外排出後の再酸化による品質低下を防止できる回転炉床炉の操業方法および回転炉床炉を提案するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、還元処理した還元鉱石を回転炉床炉から排出する前にそれが持つ顕熱を原料へ熱交換させることで還元鉱石の炉外排出時の温度を下げ、再酸化の防止を図ると共に、原料を回転炉床上への積載する前に昇温させておくことで、原料の昇温に必要なバーナー燃料の削減を可能とするものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、一方に回転する炉床を備えた回転炉床炉に鉄鉱石と固体還元材からなる原料を供給、積載してそれを順次に予熱、還元、排出する一連の操作を繰返すことによって該鉱石の還元を行うに当たり、還元処理を終えた還元鉱石の持つ熱の輻射伝熱を利用して回転炉内に供給される鉄鉱石と固体還元材からなる原料を予熱し、この予熱に続いて該鉄鉱石と固体還元材からなる原料を回転炉床上に積載することを特徴とする回転炉床炉の操業方法である。
【００１０】
また、本発明は、鉄鉱石と固体還元材からなる原料を積載して回転する炉床と、この炉床を取り囲む炉体とを備えた回転炉床炉であって、この回転炉床炉は、原料を供給する装入口から処理を終えた還元鉱石を排出する排出口に至るまでの間の少なくとも一部の領域に、装入口より供給された鉄鉱石と固体還元材からなる原料をその上を通して炉床へと誘導し、その下側に存在する高温の還元鉱石の持つ熱の輻射伝熱によって該原料を予熱する隔壁を有する、ことを特徴とする回転炉床炉である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図３は本発明に従う回転炉床炉の要部を示したものであって図における番号６は原料鉱石を装入する装入口、７は還元鉱石を排出する排出口、８は装入口６から排出口７に至るまでの間に配置し、原料のフィーダ機能を有する隔壁、９は炉床４上の原料の温度を計測する温度計であり、その他の基本的な構造は上掲図１に示したものと変わるところがない。
【００１２】
装入口６から炉内へ供給された鉄鉱石と固体還元材からなる原料ｔは隔壁８の上を通り炉床４へと誘導され、炉床４の矢印方向への移動によって炉内を１周する間に還元されて排出口７に至ることになる。ここで、隔壁８の下側には還元処理を終えた高温の還元鉱石が存在するのでその上の原料ｔは還元鉱石からの輻射伝熱にて予熱される一方、還元鉱石はその際、温度が降下し排出口７に至ったところで炉外へと排出される。
【００１３】
本発明においては、原料との熱交換に必要なラップ距離Ｌを設定するようにしたので装入口６から装入された原料の温度を炉床３に至るまでの間である程度上昇させることができるので原料の昇温、還元において使用するバーナーの燃料消費量を低減（投入エネルギーの低減）できるし、排出口７から排出される還元鉱石の温度を低下させることができ、排出後の再酸化による品質低下を招くようなことはない。また還元鉱石の温度低下によって、排出口７を含めた関連機器における熱負荷が軽減されるので熱変形等の損傷を防止することができる利点がある。本発明において適用する原料（鉄鉱石＋固体還元材）はそのサイズが篩い目で10mm以下のもの、好ましくは８mm以下のもの、さらに好ましくは３mm以下のものとするのがよい。
【００１４】
【実施例】
装入口から排出口までの平均距離（炉床外周側）Ｌが、1.3ｍで、還元鉱石の表面から隔壁に至るまでの垂直距離（平均）L１が0.30ｍ、隔壁の厚さを0.12ｍ（アルミナ製の耐火材）、排出口にスクリューフィーダーを配置した直径2.2ｍの炉床（炉床の上面にアルミナ系の耐火物を貼り、炉床の上部にバーナーを配置）を備えた上掲図３のような形式の回転炉床炉を用い、原料の還元処理を行なった。
【００１５】
炉内に供給する原料は粉鉄鉱石と粉コークスを篩い目３mm以下に調整し、重量比で８対２で混合した混合物とし、炉温は常温の空気とプロパンガスの混合ガスを使用したバーナーの燃焼制御で1300℃に制御した。
【００１６】
炉内に供給された粉鉄鉱石と粉コークスの混合物からは還元中にCOガスが発生するがこのガスもバーナーからの余剰空気によって燃焼することになる。炉内における滞留時間は炉床の回転速度によって27min に制御した。回転炉床に積付けられた原料の温度を測定しつつ、連続して20日間の操業を行った。
【００１７】
比較のため、図４に示すような垂直隔壁１０を備える構造になる炉を使用した同一条件での操業も合わせて行った。その結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
本発明では製品（還元鉱石）と原料との間で熱交換がなされたため製品の温度が比較例に対して低く、炉外での再酸化があまりなかった。また、製品排出口に設けたロータリーフィーダーは操業中問題なく使用できた。回転炉床に積みつけられた原料の温度は製品との熱交換で430 ℃まで加熱されていた。原料が予熱された分、バーナーからの加熱を少なくできることから比較例に比べ、プロパンの消費量を10％程度節約できたのに対し、比較例では製品の排出温度は1200℃と高温で、炉外では再酸化され還元率が大きく低下した。また、製品排出装置であるフィーダーは操業６日目に焼きつきが生じ運転不能になった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、鉱石の還元を回転炉床炉で行う際に、再酸化による還元鉱石の品質低下の予防と還元鉱石排出装置の損傷防止を達成すると共に、系全体のエネルギーロスを最小限に留めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来形式の回転炉床炉の全体構成を示した図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示した図である。
【図３】本発明に従う回転炉床炉の要部の構成を示した図である。
【図４】比較例で使用した回転炉床炉の要部の構成を示した図である。
【符号の説明】
１ 装入口
２ 排出口
３ 回転炉床
４ 炉体
５ バーナー
６ 挿入口
７ 排出口
８ 隔壁
９ 温度計
１０ 垂直隔壁
ｔ 原料
ｔ1 還元鉱石
Claims (2)
- 一方に回転する炉床を備えた回転炉床炉に鉄鉱石と固体還元材からなる原料を供給、積載してそれを順次に予熱、還元、排出する一連の操作を繰返すことによって該鉱石の還元を行うに当たり、
還元処理を終えた還元鉱石の持つ熱の輻射伝熱を利用して回転炉内に供給される鉄鉱石と固体還元材からなる原料を予熱し、この予熱に続いて該鉄鉱石と固体還元材からなる原料を回転炉床上に積載することを特徴とする回転炉床炉の操業方法。 - 鉄鉱石と固体還元材からなる原料を積載して回転する炉床と、この炉床を取り囲む炉体とを備えた回転炉床炉であって、
この回転炉床炉は、原料を供給する装入口から処理を終えた還元鉱石を排出する排出口に至るまでの間の少なくとも一部の領域に、装入口より供給された鉄鉱石と固体還元材からなる原料をその上を通して炉床へと誘導し、その下側に存在する高温の還元鉱石の持つ熱の輻射伝熱によって該原料を予熱する隔壁を有する、ことを特徴とする回転炉床炉。
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| JP26540797A JP3845978B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 回転炉床炉の操業方法および回転炉床炉 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP26540797A Expired - Fee Related JP3845978B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 回転炉床炉の操業方法および回転炉床炉 |
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| JP (1) | JP3845978B2 (ja) |
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