JP7303038B2

JP7303038B2 - 電解製錬炉

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Publication number: JP7303038B2
Application number: JP2019115568A
Authority: JP
Inventors: 信喜宇多; 育昌小城; 彰野間
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2039-06-21
Also published as: JP2021001370A; CN114040997A; WO2020255475A1

Description

本発明は、電解製錬炉に関する。

例えば鉄鉱石を精錬するための技術として、これまで高炉による熱処理が広く用いられている。この方法では、金属材料となる鉄鉱石と、還元材としてのコークスとを炉内で燃焼させる。炉内ではコークス中に含まれる炭素が鉄から酸素を奪って熱と一酸化炭素、二酸化炭素を生じる。この反応熱によって鉄鉱石が溶融し、銑鉄が生成される。その後、銑鉄から不純物を除去することで純鉄が得られる。

ここで、上記の方法は、コークスを含む大量の炭素を必要とすることから、一酸化炭素や二酸化炭素の発生量が大きくなる。近年の大気汚染対策の厳格化に伴って、これら炭素を含むガスの発生量が抑えられた精錬技術が求められている。このような技術の一例として、下記特許文献１に記載された電解製錬法が挙げられる。

電解製錬法では、水平方向に広がる板状の陽極基板、及び陰極基板の間に予め溶融した鉄鉱石を介在させた状態で電圧を印加する。これにより、陽極基板側には酸素が析出し、陰極基板側には溶融鉄（純鉄）が析出する。

米国特許第８７６４９６２号明細書

しかしながら、上記特許文献１に記載された装置では、陽極基板と陰極基板が水平方向に広がる板状をなしている。これにより、製鉄量の増加を図る場合、装置が占めるスペース（面積）が大きくなる。その結果、プラントのレイアウトが限定的となってしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、より一層省スペース化された電解製錬炉を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電解製錬炉は、上下方向に配列された複数の電解炉と、上下方向に延びて、互いに隣り合う電解炉のうち上方の電解炉の底面を下方の電解炉内に連通させる接続管と、前記電解炉にそれぞれ設けられた電極と、を備え、前記電解炉の底面は、前記接続管に向かって下り勾配で傾斜し、上下方向に隣り合う一対の前記電解炉では、上方の前記電解炉における前記底面の最も深い部分は、下方の前記電解炉における前記底面の最も浅い部分と水平方向に重複することで、上方の前記電解炉における前記底面の傾斜方向と、下方の前記電解炉における前記底面の傾斜方向とが互いに反対となっている。

上記構成によれば、複数の電解炉が上下方向に配列されている。これにより、水平方向における電解製錬炉のスペース（面積）の増加を回避しつつ、製鉄量をより大きく確保することができる。さらに、各電解炉は接続管によって接続されている。また、電解炉の底面はこの接続管に向かって下り勾配で傾斜している。したがって、各電解炉で生成された溶融鉄を、自重によって接続管に流動させることができる。その結果、より円滑に電解製錬を進めることができる。また、溶融鉄を流動させるための他の装置を設ける必要がないため、製造コストやメンテナンスコストを削減することもできる。

上記電解製錬炉では、前記電極は、上下方向、及び前記底面の傾斜方向に交差する水平方向に広がる板状をなすとともに、該電極の厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている複数の陽極、及び陰極を有してもよい。

上記構成によれば、陽極と陰極とが板状をなすとともに、厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている。これにより、陽極と陰極における溶融鉄鉱石と接触する面積を大きく確保することができる。言い換えると、単位面積当たりの陽極と陰極の数を増やすことができる。これにより、省スペース化を図りつつ、製鉄量をさらに増大させることができる。さらに、陽極、及び陰極が上下方向に広がっていることで、陰極表面に析出した溶融鉄を、自重によって当該表面に沿って流下させることができる。したがって、陰極から溶融鉄を回収するための他の装置を設ける必要がない。その結果、さらに省スペース化を図ることができる。

上記電解製錬炉では、前記電極は、上下方向、及び前記底面の傾斜方向に広がる板状をなすとともに、該電極の厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている複数の陽極、及び陰極を有してもよい。
本発明の一態様に係る電解製錬炉は、上下方向に配列された複数の電解炉と、上下方向に延びて、互いに隣り合う電解炉のうち上方の電解炉の底面を下方の電解炉内に連通させる接続管と、前記電解炉にそれぞれ設けられた電極と、を備え、前記電解炉の底面は、前記接続管に向かって下り勾配で傾斜し、前記電極は、上下方向、及び前記底面の傾斜方向に広がる板状をなすとともに、該電極の厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている複数の陽極、及び陰極を有する。

上記構成によれば、陽極と陰極とが板状をなすとともに、底面の傾斜方向に交差する方向に間隔をあけて交互に配列されている。つまり、これら陽極と陰極は、溶融鉄鉱石の流動する方向に広がる板状をなしている。したがって、これら電極によって、溶融鉄鉱石の流動が妨げられる可能性を低減することができる。その結果、より円滑に電解製錬を進行させることができる。

上記電解製錬炉では、前記電極は、上下方向に延びる棒状の陰極と、該陰極を外周側から隙間をあけて覆う筒状の陽極と、を有してもよい。

上記構成によれば、電極は、上下方向に延びる棒状の陰極と、この陰極を外周側から覆う筒状の陽極とを有している。これにより、陰極の表面に析出した溶融鉄を、自重によって当該表面に沿って流下させることができる。したがって、陰極から溶融鉄を回収するための他の装置を設ける必要がない。その結果、さらに省スペース化を図ることができる。さらに、各電極の寸法体格が小さいため、単位面積当たりの電極の数をさらに増加させることができる。これにより、省スペース化を図りつつ、製鉄量をさらに増大させることができる。

上記電解製錬炉では、前記電極は、前記底面に沿って広がる陰極と、該陰極の上方に間隔をあけて設けられ、前記底面の傾斜方向に広がる陽極下面を有する陽極と、を有してもよい。
本発明の一態様に係る電解製錬炉は、上下方向に配列された複数の電解炉と、上下方向に延びて、互いに隣り合う電解炉のうち上方の電解炉の底面を下方の電解炉内に連通させる接続管と、前記電解炉にそれぞれ設けられた電極と、を備え、前記電解炉の底面は、前記接続管に向かって下り勾配で傾斜し、前記電極は、前記底面に沿って広がる陰極と、該陰極の上方に間隔をあけて設けられ、前記底面の傾斜方向に広がる陽極下面を有する陽極と、を有する。

上記構成によれば、陰極が電解炉の底面に沿って広がっているため、当該陰極で析出した溶融鉄を直ちに接続管に向かって流動させ、回収することができる。これにより、電解製錬に要する時間、コストを削減することができる。

上記電解製錬炉は、前記複数の電解炉のうち、最も下方の前記電解炉のみに設けられ、電解製錬によって生じた溶融鉄を外部に導く排出部をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、最も下方の電解炉のみに排出部が設けられている。これにより、複数の電解炉で得られた溶融鉄を一箇所にまとめて外部に取り出すことができる。その結果、製鉄量の管理をより容易に行うことができる。

上記電解製錬炉は、前記接続管の一部に設けられ、該接続管の流路断面積を減少させる絞り部をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、接続管の一部に絞り部が設けられていることによって、当該接続管内を流通する溶融鉄の流量を容易に調節することができる。その結果、下方の電解炉に溶融鉄が過大に流れ込んでしまうことによるオーバーフローを回避することができる。

上記電解製錬炉は、前記接続管に挿入されるとともに、上下方向に進退動可能な流量調整棒をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、流量調整棒を上下方向に進退動させることで、接続管の流路断面積を変化させることができる。これにより、当該接続管内を流通する溶融鉄の流量を容易に調節することができる。その結果、例えば、下方の電解炉に溶融鉄が過大に流れ込んでしまうことによるオーバーフローを回避することができる。

上記電解製錬炉は、前記接続管に設けられ、該接続管を流通する流体を加熱する加熱部、及び流体を冷却する冷却部をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、加熱部によって流体（溶融鉄）を加熱することで当該溶融鉄の粘性が下がる。これにより、溶融鉄の流動性を高くなる方向に調節することができる。一方で、冷却部によって溶融鉄を冷却することで当該溶融鉄の粘性が上がる。これにより、溶融鉄の流動性を低くなる方向に調節することができる。このように、上記構成によれば、加熱部と冷却部によって溶融鉄の流動性を自在に変化させることで、接続管内における溶融鉄の流量を適正に保つことができる。

上記電解製錬炉は、前記陽極と前記陰極との間に挿通されるとともに、絶縁材料で形成された導入管と、該導入管内に鉄鉱石を送り出す鉄鉱石供給部と、をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、導入管によって、陽極と陰極との間に鉄鉱石を供給することで、より多くの鉄鉱石を効率的に溶融させることができる。これにより、製鉄量をさらに増大させることができる。また、導入管が絶縁材料で形成されていることから、陽極及び陰極が導入管を介して導通してしまうリスクを低減することができる。

上記電解製錬炉は、前記電解炉に設けられ、該電解炉内の溶融鉄鉱石を加熱するヒータをさらに備えてもよい。

上記構成によれば、電解炉内を流通する溶融鉄鉱石をヒータで加熱することによって、当該溶融鉄鉱石の温度が維持される。これにより、溶融鉄鉱石が凝固してしまう可能性を低減することができる。

本発明によれば、より一層省スペース化された電解製錬炉を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る電解製錬炉の構成を示す縦断面図である。本発明の第一実施形態に係る電極の構成を示す断面図である。本発明の第一実施形態に係る電極の変形例を示す斜視図である。本発明の第二実施形態に係る電解炉の構成を示す断面図である。本発明の第二実施形態に係る電解炉の構成を示す平面図である。本発明の第三実施形態に係る電解炉の構成を示す断面図である。本発明の第四実施形態に係る接続管の構成を示す拡大断面図である。本発明の第五実施形態に係る電解製錬炉の構成を示す断面図である。本発明の第六実施形態に係る電解製錬炉の構成を示す断面図である。本発明の第七実施形態に係る電極の構成を示す拡大断面図である。本発明の第八実施形態に係る電解製錬炉の構成を示す断面図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１と図２を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電解製錬炉１００は、電解炉１と、接続管２と、電極３と、スラグ排出部４と、溶融鉄排出部５（排出部）と、投入装置６と、を備えている。

電解炉１は、鉄鉱石を加熱溶融させることで生成される溶融鉄鉱石を貯留する。なお、鉄鉱石に代えて、鉄スクラップを電解炉１に供給することも可能である。電解炉１は、上下方向に延びるとともに水平方向に対向する第一側壁１Ｓ、及び第二側壁１Ｔと、これら第一側壁１Ｓ、及び第二側壁１Ｔの下端を接続する底面１Ｂと、を有している。第一側壁１Ｓの上側の端縁と第二側壁１Ｔの上側の端縁は、上下方向における位置が同一である。一方で、第一側壁１Ｓは、第二側壁１Ｔよりも上下方向の寸法が小さい。したがって、底面１Ｂは、水平方向に第一側壁１Ｓから第二側壁１Ｔに向かうに従って下方に傾斜する下り勾配となっている。なお、図１の例では、第一側壁１Ｓ、及び第二側壁１Ｔを水平方向に接続する他の一対の側壁の図示を省略している。

このように構成された電解炉１が、上下方向に複数配列されている。図１の例では、３つの電解炉１が配列されている構成を示しているが、電解炉１の設けられる数はこれに限定されず、４つ以上であってもよい。以降の説明では、これら３つの電解炉１のうち、最も上方に位置する電解炉１を第一電解炉１１とし、最も下方に位置する電解炉１を第三電解炉１３とし、第一電解炉１１と第三電解炉１３の間に位置する電解炉１を第二電解炉１２とする。これら複数の電解炉１は、底面１Ｂの傾斜方向が上方から下方に向かうに従って交互に変化するように配列されている。つまり、上下方向に隣り合う一対の電解炉１，１では、上方の電解炉１における底面１Ｂの最も深い部分（上下方向の寸法が最も長い部分）は、下方の電解炉１における底面１Ｂの最も浅い部分（上下方向の寸法が最も低い部分）と水平方向に重複している。より具体的には、第一電解炉１１、及び第三電解炉１３における底面１Ｂの傾斜方向と、第二電解炉１２における底面１Ｂの傾斜方向とは互いに反対となっている。

複数の電解炉１同士は、接続管２によって接続されている。接続管２は、上下方向に延びる管路を形成する。接続管２は、上下方向に互いに隣り合う電解炉１，１のうち、上方の電解炉１の底面１Ｂを、下方の電解炉１内に連通させる。より具体的には、接続管２は、上方の電解炉１の底面１Ｂにおける第二側壁１Ｔ側の端縁と、下方の電解炉１の底面１ｂにおける第一側壁１Ｓ側の端縁とを接続している。

各電解炉１内には、溶融鉄鉱石Ｗｍを電解製錬するための電極３が設けられている。なお、電解製錬の機能に加えて、溶融前の鉄鉱石を加熱溶融させる機能を電極３が有してもよい。電極３は、陽極３Ａと、陰極３Ｂとを有する。本実施形態では、陽極３Ａ、及び陰極３Ｂは、いずれも上下方向、及び底面１Ｂの傾斜方向に交差する水平方向に広がる板状をなしている。陽極３Ａ、及び陰極３Ｂは、自身の厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている。陽極３Ａと陰極３Ｂの間に、図示しない電力源から供給された電圧が印加されることで、溶融鉄鉱石Ｗｍ内で還元反応が進行し、陰極３Ｂ表面に溶融鉄Ｗｆ（還元鉄）が析出する。溶融鉄Ｗｆは自重によって電解炉１中を下方に向かって沈降し、底面１Ｂ上に堆積する。一方で、還元反応に伴って発生したガスや鉄成分を含まない各種の電解質やスラグを含む溶融電解質Ｗｓは、電解炉１中で溶融鉄Ｗｆの上方に分布する。

電解炉１の第二側壁１Ｔには、この溶融電解質Ｗｓを外部に排出するためのスラグ排出部４が設けられている。スラグ排出部４として、具体的には各種のポンプ、弁、メカニカルバルブ、及び開閉器等が用いられる。

複数の電解炉１のうち、最も下方に位置する電解炉１のみに設けられている。排出部５は、最も下方の電解炉１のみに設けられ、電解製錬によって生じた溶融鉄Ｗｆを外部に導くために設けられている。この排出部５も、上記のスラグ排出部４と同様に、ポンプ、又は弁、メカニカルバルブ、及び開閉器等によって適宜構成される。

さらに、各電解炉１の上方には、鉄鉱石を電解炉１内に投入するための投入装置６が設けられている。投入装置６としては、ホッパーやスクリューフィーダー等が用いられる。

次いで、本実施形態に係る電解製錬炉１００の動作について説明する。図２に示すように、陽極３Ａと陰極３Ｂとの間に電圧が印加されると、陰極３Ｂの表面に溶融鉄Ｗｆ（還元鉄）が析出する。この溶融鉄Ｗｆは、溶融電解質やスラグ等に比べて比重が高いため、析出量の増加に伴って、陰極３Ｂの表面に沿って下方に流下する。陰極３Ｂから流下した溶融鉄Ｗｆは、電解炉１の底面１Ｂに到達する。ここで、再び図１に示すように、底面１Ｂは、接続管２に向かって下り勾配で傾斜している。したがって、底面１Ｂ上の溶融鉄Ｗｆは、当該底面１Ｂに沿って接続管２に向かう流れを形成する。

接続管２を下方に向かって流れた溶融鉄Ｗｆは、下方に位置する他の電解炉１内に流れ込む。当該他の電解炉１内でも、上記と同様の還元反応によって溶融鉄Ｗｆが生成されている。したがって、上方の電解炉１から流れ込んだ溶融鉄Ｗｆは、下方の電解炉１内の溶融鉄Ｗｆと合流した後、接続管２を通じてさらに下方の電解炉１に向かって流れる。このようなサイクルが、最も下方の電解炉１に至るまで連続的に繰り返される。最終的に、全ての電解炉１で生成された溶融鉄Ｗｆは、最も下方の電解炉１に設けられている排出部５を通じて外部に取り出される。なお、各電解炉１では、所定の純鉄量を取出した後で、且つ、所定の液深さに到達した場合は、必要に応じてスラグや溶融電解質が上記のスラグ排出部４を通じて外部に取り出される。

上記構成によれば、複数の電解炉１が上下方向に配列されている。これにより、水平方向における電解製錬炉１００のスペース（面積）の増加を回避しつつ、製鉄量をより大きく確保することができる。さらに、各電解炉１は接続管２によって接続されている。また、電解炉１の底面１Ｂはこの接続管２に向かって下り勾配で傾斜している。したがって、各電解炉１で生成された溶融鉄Ｗｆを、自重によって接続管２に流動させることができる。その結果、より円滑に電解製錬を進めることができる。また、溶融鉄Ｗｆを流動させるための他の装置を設ける必要がないため、製造コストやメンテナンスコストを削減することもできる。

上記構成によれば、陽極３Ａと陰極３Ｂとが板状をなすとともに、厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている。これにより、陽極３Ａと陰極３Ｂとが溶融鉄鉱石Ｗｍに接触する面積を大きく確保することができる。言い換えると、単位面積当たりの陽極３Ａと陰極３Ｂの数を増やすことができる。これにより、省スペース化を図りつつ、製鉄量をさらに増大させることができる。さらに、陽極３Ａ、及び陰極３Ｂが上下方向に広がっていることで、陰極３Ｂ表面に析出した溶融鉄Ｗｆを、自重によって当該表面に沿って流下させることができる。したがって、陰極３Ｂから溶融鉄Ｗｆを回収するための他の装置を設ける必要がない。その結果、さらに省スペース化を図ることができる。

上記構成によれば、最も下方の電解炉１のみに排出部５が設けられている。これにより、複数の電解炉１で得られた溶融鉄Ｗｆを一箇所にまとめて外部に取り出すことができる。その結果、製鉄量の管理をより容易に行うことができる。

以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の技術思想を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば上記第一実施形態では、電極３（陽極３Ａ、陰極３Ｂ）を板状に形成している構成について説明した。しかしながら、電極３の形状は上記に限定されず、他の例として図３に示すような構成を採ることも可能である。同図の例では、電極３´は、上下方向に延びる棒状の陰極３Ｂ´と、この陰極３Ｂ´を外周側から隙間をあけて覆う筒状の陽極３Ａ´と、を有する。陽極３Ａ´と陰極３Ｂ´との間に電圧が印加されると、陰極３Ｂ´の表面に溶融鉄が析出する。

上記構成によれば、陰極３Ｂ´の表面に析出した溶融鉄を、自重によって当該表面に沿って流下させることができる。したがって、陰極３Ｂ´から溶融鉄を回収するための他の装置を設ける必要がない。その結果、さらに省スペース化を図ることができる。さらに、各電極３´の寸法体格が小さいため、単位面積当たりの電極３´の数をさらに増加させることができる。これにより、省スペース化を図りつつ、製鉄量をさらに増大させることができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図４と図５を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る電解製錬炉２００では、電極２３の形状が第一実施形態とは異なっている。具体的には、この電極２３は、上下方向、及び底面１Ｂの傾斜方向に広がる板状をなしている。電極２３は、厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている陽極２３Ａ、及び陰極２３ｂを有する。言い換えると、これら陽極２３Ａと陰極２３Ｂとは、底面１Ｂの傾斜方向に交差する方向に間隔をあけて交互に配列されている。

上記構成によれば、陽極２３Ａと陰極２３Ｂとが板状をなすとともに、底面１Ｂの傾斜方向に交差する方向に間隔をあけて交互に配列されている。つまり、陽極２３Ａと陰極２３Ｂは、溶融鉄鉱石Ｗｍの流動する方向に広がる板状をなしている。したがって、これら電極２３によって、溶融鉄鉱石Ｗｍの流動が妨げられる可能性を低減することができる。その結果、より円滑に電解製錬を進行させることができる。

以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の技術思想を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図６に示すように、本実施形態に係る電解製錬炉３００では、電極３３の形状、及び配置が上記の各実施形態とは異なっている。具体的には、電極３３は、底面１Ｂに沿って設けられた板状の陰極３３Ｂと、この陰極３３Ｂの上方に間隔をあけて設けられた陽極３３Ａと、を有している。陽極３３Ａは、六面体形状をなしている。陽極３３Ａの下面（陽極下面Ｓａ）は、底面１Ｂの傾斜方向に広がっている。言い換えると、陽極３３Ａの下端は、底面１Ｂに平行となるように傾斜している。

上記構成によれば、陰極３３Ｂが電解炉１の底面１Ｂに沿って広がっているため、当該陰極３３Ｂで析出した溶融鉄Ｗｆを直ちに接続管２に向かって流動させ、回収することができる。これにより、電解製錬に要する時間、コストを削減することができる。

以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の技術思想を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図７を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図７に示すように、本実施形態に係る電解製錬炉４００では、接続管２の一部（延在中途の位置）に、絞り部７が設けられている。絞り部７は、接続管２の流路断面積を局所的に減少させるために設けられている。絞り部７は、接続管２の内面から、流路の中心に向かって突出する環状をなしている。

上記構成によれば、接続管２の一部に絞り部７が設けられていることによって、当該接続管２内を流通する溶融鉄Ｗｆや溶融鉄鉱石Ｗｍの流量を容易に調節することができる。その結果、下方の電解炉１に溶融鉄Ｗｆや溶融鉄鉱石Ｗｍが過大に流れ込んでしまうことによるオーバーフローを回避することができる。したがって、より円滑に電解製錬を進行させることができる。また、密度が大きい、還元鉄が優先的に流下することを可能にする。

以上、本発明の第四実施形態について説明した。なお、本発明の技術思想を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

［第五実施形態］
続いて、本発明の第五実施形態について、図８を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図８に示すように、本実施形態に係る電解製錬炉５００は、接続管２内に挿入された流量調整棒８と、この流量調整棒８を上下方向に進退動させる駆動装置Ｍとをさらに備えている。流量調整棒８は、上下方向に延びる棒状部８１と、この棒状部８１の一端に設けられた円錐台部８２と、を有している。円錐台部８２は、下方に向かって凸となる円錐台形状をなしている。棒状部８１は接続管２の流路断面積よりも小さな断面積を有している。円錐台部８２は、接続管２の流路断面を閉塞することが可能な寸法体格とされている。流量調整棒８は、駆動装置Ｍによって接続管２内を上下方向に進退動可能とされている。駆動装置Ｍは、流量調整棒８の上端に接続されたバーＭ１と、このバーＭ１を上下方向に移動させる駆動装置本体Ｍ２と、を有している。駆動装置本体Ｍ２としては、例えば電動のアクチュエータが好適に用いられる。接続管２に対する流量調整棒８の挿入量を変化させることで、接続管２内の流体の流量が調整される。

上記構成によれば、流量調整棒８を上下方向に進退動させることで、接続管２の流路断面積を変化させることができる。これにより、当該接続管２内を流通する溶融鉄や溶融鉄鉱石の流量を容易に調節することができる。その結果、例えば、下方の電解炉１に溶融鉄や溶融鉄鉱石が過大に流れ込んでしまうことによるオーバーフローを回避することができる。

以上、本発明の第五実施形態について説明した。なお、本発明の技術思想を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態について、図９を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図９に示すように、本実施形態に係る電解製錬炉６００は、接続管２の延在中途に設けられた加熱部９Ａと、冷却部９Ｂとをさらに備えている。加熱部９Ａは、接続管２を流通する流体を加熱するヒータである。冷却部９Ｂは、接続管２を流通する流体を冷却する冷却器である。

上記構成によれば、加熱部９Ａによって流体（溶融鉄、又は溶融鉄鉱石）を加熱することで当該流体の粘性が下がる。これにより、流体の流動性を高くなる方向に調節することができる。一方で、冷却部によって流体（溶融鉄、又は溶融鉄鉱石）を冷却することで当該流体の粘性が上がる。これにより、流体の流動性を低くなる方向に調節することができる。このように、上記構成によれば、加熱部９Ａと冷却部９Ｂによって流体の流動性を自在に変化させることで、接続管２内における流体の流量を適正に保つことができる。その結果、例えば、下方の電解炉１に溶融鉄や溶融鉄鉱石が過大に流れ込んでしまうことによるオーバーフローを回避することができる。

以上、本発明の第六実施形態について説明した。なお、本発明の技術思想を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

［第七実施形態］
続いて、本発明の第七実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１０に示すように、本実施形態に係る電解製錬炉７００は、第一実施形態、又は第二実施形態で説明した板状の陽極３Ａ、及び陰極３Ｂの間に挿通されている導入管１０と、この導入管１０内に鉄鉱石を送り出す鉄鉱石供給部としてのスクリューフィーダー１１と、をさらに備えている。導入管１０は、絶縁材料によって一体に形成された筒状をなしている。つまり、導入管１０は、陽極３Ａ及び陰極３Ｂに対して電気的に絶縁されている。スクリューフィーダー１１は、内部に設けられたスクリューを回動させることによって、外部に貯留された鉄鉱石を導入管１０内に向かって送り込む。導入管１０を経て、この鉄鉱石は陽極３Ａと陰極３Ｂとの間に供給される。

上記構成によれば、導入管１０によって、陽極３Ａと陰極３Ｂとの間に鉄鉱石を供給することで、より多くの鉄鉱石を効率的に溶融させることができる。これにより、製鉄量をさらに増大させることができる。また、導入管１０が絶縁材料で形成されていることから、陽極３Ａ及び陰極３Ｂが導入管１０を介して導通してしまうリスクを低減することができる。

以上、本発明の第七実施形態について説明した。なお、本発明の技術思想を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

［第八実施形態］
続いて、本発明の第八実施形態について、図１１を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１１に示すように、本実施形態に係る電解製錬炉８００は、それぞれの電解炉１に設けられたヒータＨ（上部ヒータＨ１、及び下部ヒータＨ２）をさらに備えている。上部ヒータＨ１は、電解炉１における液面の上方に設けられ、水平面内に広がる板状をなしている。下部ヒータＨ２は、電解炉１の底面１Ｂに沿って設けられ、当該底面１Ｂの傾斜方向に平行な板状をなしている。なお、図示は省略するが、電解炉１の側面にこのヒータＨを設けることも可能である。

上記構成によれば、電解炉１内を流通する溶融鉄鉱石をヒータＨで加熱することによって、当該溶融鉄鉱石の温度が維持される。特に、上部ヒータＨ１と下部ヒータＨ２とによって、上下方向から溶融鉄鉱石を加熱することができる。これにより、溶融鉄鉱石が凝固してしまう可能性を低減することができる。

以上、本発明の第八実施形態について説明した。なお、本発明の技術思想を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００電解製錬炉
１電解炉
１Ｂ底面
１Ｓ第一側壁
１Ｔ第二側壁
２接続管
３，３´，２３，３３電極
３Ａ，３Ａ´，２３Ａ，３３Ａ陽極
３Ｂ，３Ｂ´，２３Ｂ，３３Ｂ陰極
４スラグ排出部
５溶融鉄排出部
６投入装置
７絞り部
８流量調整棒
９Ａ加熱部
９Ｂ冷却部
１０導入管
１１鉄鉱石供給部
Ｈヒータ
Ｈ１上側ヒータ
Ｈ２下側ヒータ
Ｍ駆動装置
Ｍ１バー
Ｍ２駆動装置本体
Ｓａ陽極下面
Ｗｆ溶融鉄
Ｗｍ溶融鉄鉱石

Claims

上下方向に配列された複数の電解炉と、
上下方向に延びて、互いに隣り合う電解炉のうち上方の電解炉の底面を下方の電解炉内に連通させる接続管と、
前記電解炉にそれぞれ設けられた電極と、
を備え、
前記電解炉の底面は、前記接続管に向かって下り勾配で傾斜し、
上下方向に隣り合う一対の前記電解炉では、上方の前記電解炉における前記底面の最も深い部分は、下方の前記電解炉における前記底面の最も浅い部分と水平方向に重複することで、上方の前記電解炉における前記底面の傾斜方向と、下方の前記電解炉における前記底面の傾斜方向とが互いに反対となっている
電解製錬炉。
前記電極は、上下方向、及び前記底面の傾斜方向に交差する水平方向に広がる板状をなすとともに、該電極の厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている複数の陽極、及び陰極を有する請求項１に記載の電解製錬炉。
前記電極は、上下方向、及び前記底面の傾斜方向に広がる板状をなすとともに、該電極の厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている複数の陽極、及び陰極を有する請求項１に記載の電解製錬炉。
上下方向に配列された複数の電解炉と、
上下方向に延びて、互いに隣り合う電解炉のうち上方の電解炉の底面を下方の電解炉内に連通させる接続管と、
前記電解炉にそれぞれ設けられた電極と、
を備え、
前記電解炉の底面は、前記接続管に向かって下り勾配で傾斜し、
前記電極は、上下方向、及び前記底面の傾斜方向に広がる板状をなすとともに、該電極の厚さ方向に間隔をあけて交互に配列されている複数の陽極、及び陰極を有する電解製錬炉。
前記電極は、上下方向に延びる棒状の陰極と、該陰極を外周側から隙間をあけて覆う筒状の陽極と、を有する請求項１に記載の電解製錬炉。
前記電極は、
前記底面に沿って広がる陰極と、
該陰極の上方に間隔をあけて設けられ、前記底面の傾斜方向に広がる陽極下面を有する陽極と、
を有する請求項１に記載の電解製錬炉。
上下方向に配列された複数の電解炉と、
上下方向に延びて、互いに隣り合う電解炉のうち上方の電解炉の底面を下方の電解炉内に連通させる接続管と、
前記電解炉にそれぞれ設けられた電極と、
を備え、
前記電解炉の底面は、前記接続管に向かって下り勾配で傾斜し、
前記電極は、
前記底面に沿って広がる陰極と、
該陰極の上方に間隔をあけて設けられ、前記底面の傾斜方向に広がる陽極下面を有する陽極と、
を有する電解製錬炉。
前記複数の電解炉のうち、最も下方の前記電解炉のみに設けられ、電解製錬によって生じた溶融鉄を外部に導く排出部をさらに備える請求項１から７のいずれか一項に記載の電解製錬炉。
前記接続管の一部に設けられ、該接続管の流路断面積を減少させる絞り部をさらに備える請求項１から８のいずれか一項に記載の電解製錬炉。
前記接続管に挿入されるとともに、上下方向に進退動可能な流量調整棒をさらに備える請求項１から８のいずれか一項に記載の電解製錬炉。
前記接続管に設けられ、該接続管を流通する流体を加熱する加熱部、及び流体を冷却する冷却部をさらに備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の電解製錬炉。
前記陽極と前記陰極との間に挿通されるとともに、絶縁材料で形成された導入管と、
該導入管内に鉄鉱石を送り出す鉄鉱石供給部と、
をさらに備える請求項２又は３に記載の電解製錬炉。
前記電解炉に設けられ、該電解炉内の溶融鉄鉱石を加熱するヒータをさらに備える請求項１から１２のいずれか一項に記載の電解製錬炉。