JP4650226B2 - 溶融還元方法 - Google Patents
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Description
溶融還元法にて安価な鉱石を大量に使用するにあたって、大量の熱エネルギーと大規模な還元反応が必要であることは既に説明した。
次に、二次燃焼を促進するためには、上吹きランスの先端位置(以下、ランス高さという)を上昇させる、あるいは上吹きランスの先端部から噴射される酸化性ガスの流速を低下させる等の方法がある。しかし二次燃焼の燃料となるCOは比較的燃焼しにくいので、これらの方法を採用しても、二次燃焼の大幅な促進は期待できない。
すなわち本発明は、鉄浴型溶融還元炉の軸心上に設置された酸化性ガスを供給する上吹きランスとは別に、粉粒状の鉱石を鉄浴型溶融還元炉内に装入する鉱石装入ランスを設置し、鉱石装入ランスの先端部に鉱石の流通孔を設けるとともに燃料と酸素を吹込む噴射孔からなるバーナーを設け、そのバーナーから発生する火炎の中を通過するように鉱石を鉄浴型溶融還元炉内に装入する溶融還元方法である。
二次燃焼は炉内の上部空間で生じるので、溶湯の内部や表面近傍で生じる一次燃焼と比べて、溶湯への着熱効率(=着熱量/総発熱量)が低い。しかしながら二次燃焼が促進されると、炉内の総発熱量が増加するので、溶融還元法における鉱石の装入量を増加するために二次燃焼は不可欠である。一方で、二次燃焼が促進されてその発熱量が増加すると、溶湯への着熱効率が低下するので、耐火物に吸収される熱量が増大して、耐火物の溶損が助長される。
そこで本発明者らは、特許文献1に着目し、炉内の総発熱量を増加するとともに溶湯への着熱効率を高める技術について詳細に検討した。その結果、特許文献1に開示された技術は、
(a)燃料を炉内で燃焼させるので、二次燃焼の促進による発熱量の増加と同様の効果しか得られない、
(b)燃料が全て炉内で燃焼するとは限らず、未燃焼の燃料が炉外へ放出される
等の問題点を有することが分かった。
そこで本発明者らは、炉内に装入される粉粒状の鉱石11への着熱効率を高めるために、鉱石11が火炎の中を通過して炉内へ装入されるように改造した図1に示す装置を用いて燃焼実験を行なった。これが本発明の溶融還元方法の実証テストである。図1に断面図として示す装置では、鉱石装入ランス6の先端部に鉱石11が炉内に装入される流通孔を設ける。さらに鉱石装入ランス6の先端部には、燃料12とO2を炉内に吹込む噴射孔(以下、バーナーという)が設けられる。そして、そのバーナーからO2と燃料を炉内に吹込み、バーナーから発生する火炎の中を鉱石11が通過して炉内へ装入される。なお、上吹きランス5は炉体1の軸心上に設置した。
つまり本発明によれば、安価な鉱石11を大量に使用するにあたって、上吹きランス5から供給される酸化性ガス10の流量(すなわちO2 の供給量)を増加することなく、溶湯への着熱効率を向上することができる。したがって、ダストの発生や耐火物の溶損を抑制できる。
比較例2として、図2に示す装置の燃料噴射ランス13を使用せず、燃料12の供給を呈して溶融還元を行なった。
2 溶湯
3 スラグ
4 底吹き羽口
5 上吹きランス
6 鉱石装入ランス
7 O2配管
8 鉱石配管
9 燃料配管
10 酸化性ガス
11 鉱石
12 燃料
13 燃料噴射ランス
Claims (3)
- 鉄浴型溶融還元炉の軸心上に設置された酸化性ガスを供給する上吹きランスとは別に、粉粒状の鉱石を前記鉄浴型溶融還元炉内に装入する鉱石装入ランスを設置し、前記鉱石装入ランスの先端部に鉱石の流通孔を設けるとともに燃料と酸素を吹込む噴射孔からなるバーナーを設け、当該バーナーから発生する火炎の中を通過するように前記鉱石を前記鉄浴型溶融還元炉内に装入することを特徴とする溶融還元方法。
- 請求項1において、燃料としてプロパンガスやCガス等の気体燃料、重油等の液体燃料およびプラスチック等の固体燃料のうちの1種または2種以上を使用することを特徴とする溶融還元方法。
- 請求項1または2において、粉粒状の鉱石がクロム鉱石であることを特徴とする溶融還元方法。
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