JPH01129916A

JPH01129916A - 溶融還元炉における鉱石の装入方法

Info

Publication number: JPH01129916A
Application number: JP62288151A
Authority: JP
Inventors: Takuya Maeda; 卓也前田; Keikichi Murakami; 村上　慶吉; Susumu Yamada; 山田　邁; Mitsuharu Kishimoto; 岸本　充晴; Kenichi Yajima; 健一矢島
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-11-13
Filing date: 1987-11-13
Publication date: 1989-05-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、金属酸化物を含有する鉱石（以下、鉱石と
いう）を原料として溶融還元炉へ装入する方法に関する
もので、とくに、幅広い粒度分布を有する粉粒状鉱石の
装入方法に関するものである。

（従来の技術）溶融還元法は、酸化鉄（鉄鉱石）などの金属酸化物（鉱
石）を溶融状態で還元して鉄やフェロアロイを製造する
方法であり、将来の原料およびエネルギー事情に適応す
るとして最近注目されるようになり、実用化のための研
究開発が進められている技術である。この方法に期待さ
れる特長はつぎの点にある。すなわち、製鉄法としては
、高炉法と比べて、安価な原料の使用、粉鉱の塊成化な
どの事前処理工程の省略、設備の小型化などを実現でき
ること、またフェロアロイの製造法としては、電力に依
存しないプロセスの実用化が可能であることなどである
。

溶融還元炉では、原料としての鉱石を、熱発生源でかつ
還元剤としての石炭、フラツクスとしての石灰および石
炭の酸化剤としての酸素とともに炉内に装入し、溶融状
態で還元反応させる。こうした溶融還元炉には種々の形
式のものが提案されているが、鉱石を溶融金属浴中に装
入する金属浴炉式と、鉱石をコークス充填層などに装入
する竪型炉式などに大別される。また、還元工程につい
ては、溶融還元炉のみで還元するものと、予備還元炉と
溶融還元炉との組み合わせによって還元するものとがあ
る。なお、予備還元炉では、鉱石は一般に固体状態で予
備還元されている。

ところで、この種の溶融還元炉における鉱石の装入方法
として、従来より下記のような方法が提案されている。

ａ）全ての鉱石を、溶融還元炉の上方より重力落下させ
て炉内に投入する方法。

ｂ）全ての鉱石を、気体移送によって、溶融還元炉の中
腹または下部の吹き込みノズルより炉内に吹き込む方法
（特開昭５９−１１３１１０参照）。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来の鉱石装入方法ａ）およびｂ）については
、それぞれつぎのような問題点があった。

ａ）装入される鉱石のうち微粉粒状のものは、溶融還元
炉より発生するガスによって飛散し、炉外へとび出して
しまうため、原料としての鉱石の歩留まりが悪い。また
、この欠点を解決するだめに、事前に、微粉粒状鉱石を
あらかじめ除去しておくか、又はバインダー剤の添加に
よって微粉粒状鉱石を塊成化しておく等の方法もある□
が、これには、スクリーン等の分級装置や塊成化のため
の設備が必要で、そのための余分な処理工程や処理時間
を要する。

ｂ）装入される鉱石のうちに粗粒状のものが含まれてい
ると、前記吹込みノズルやそれに至る移送管内に詰まっ
て、これらを閉塞させる恐れがある。一方、粗粒状の鉱
石が十分に通過できる程度に移送管およびノズルの径を
大きくしておくと、気体移送に用いるキャリア・ガスを
多量に流送しなければならず、このために溶融還元炉内
゛の熱がキャリア・ガスに奪われて炉内温度が大きく低
下したり、溶融金属浴中をキャリア・ガスが吹き抜ける
恐れがある。したがって、通常は、装入する鉱石を予め
粉砕したのち炉内へ吹き込むようにしているが、これに
もクラッシャーやスクリーンなどの余分な設備が必要に
なるうえ、作業工程も複雑になる。

（発明の目的）この発明は上記した従来の問題点を解消するためになさ
れたもので、′粗粒鉱石を予め粉砕するなどの事前処理
を施さずに、幅広い粒度分布からなる粉粒状鉱石を歩留
まりよく確実に溶融還元炉内に装入でき、しかも、キャ
リア・ガスによる炉内温度の低下が最小限に抑えられ、
また、溶融金属浴中のガスの吹き抜は事故の危険性がな
い、溶融還元炉における鉱石の装入方法を提供しようと
するものである。

（問題点を解決するための手段）上記した目的を達成するためのこの発明の要旨とすると
ころは、金属酸化物を含有し、幅広い粒度分布を有する
鉱石原料を溶融還元炉に装入する方法であって、粗粒状
鉱石は炉体上方から炉内に重力落下させて投入し、微粉
粒状鉱石は気体移送によって炉内の溶融金属中もしくは
その付近に吹き込むことである。

（作用）この発明の溶融還元炉における鉱石の装入方法によれば
、炉内に装入される鉱石のうち、炉体上方から炉内に投
入される粗粒状鉱石は、溶融還元炉より発生するガスに
よって飛散することなく炉内に重力落下し、一方、気体
移送される微粉粒状鉱石は、小径の移送管内を少景のキ
ャリア・ガスによってスムーズに搬送されて炉内の溶融
金属中もしくはその付近に確実に吹き込まれる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の第１実施例を示す製鉄用の溶融還元
系統図である。図に示すプロセスは、溶融還元工程で発
生する高温の還元力を存するガスを用いて鉄鉱石を固体
状態で予備還元し、そののち溶融還元するもので、１が
溶融還元炉、３１が予備還元炉である。溶融還元炉１は
溶融鉄浴式の炉であり、耐火材を内張すした炉内に溶鉄
２とスラグ３を溶融状態で保持し、ここへ予備還元され
た鉱石と、石炭、石灰および酸素を供給して還元反応か
を行われる。

予備還元炉３１は、幅広い粒度分布を有する鉄鉱石を同
時に予備還元し、粗粒状の鉱石と微粉粒状の予備還元鉄
とをそれぞれ別の排出口より排出する構造からなる。こ
の予備還元炉３１の特徴的な構成は、還元ガスを整流す
るための通孔を配した分散板３６を漏斗状に形成して炉
体底部寄りに設置し、中央部に排出管３４を接続すると
ともに、炉体上部には還元ガスの排出管３５．４１間に
サイクロンセパレータ３８を介装してその下部に二方向
払出しバルブ３９を接続し、この二方向払出しバルブ３
９に、炉体中腹部に連通ずる循環管３９ａおよび排出管
３９ｂを接続したことである。

こうした予備還元炉３１により、供給管３２から炉内に
装入された鉄鉱石は、粗粒、中粒、微粉粒がそれぞれ炉
内において、移動層３７ａ１気泡流動層３７ｂ１高速循
環流動層３７ｃを形成して還元ガスと接触・反応し、予
備還元されて予備還元鉄となる。この予備還元鉄のうち
中・粗粒は分散板３６の排出管３４から、微粉粒は排出
管３９ｂからそれぞれ別々に排出される。なお、本実施
例においては、排出管３４からは粒径１ｍｍ以上の粗粒
（ないしは中粒）状の予備還元鉄を、排出管３９ｂから
は粒径１ｍｍ未満の微粉粒状の予備還元鉄を、それぞれ
排出するようにしている。

また、排出された粗粒状および微粉粒状の予備還元鉄は
それぞれ、切出しバルブ４２．４５を経て貯蔵タンク４
３．４６にそれぞれいったん貯蔵される。

そして、上記のようにして予備還元されて、粒度別に排
出・貯蔵された予備還元鉄は、その粒度別に二系統に分
けて溶融還元炉ｌへ装入される。さらに詳述すると、貯
蔵タンク４３に貯蔵された粗粒状の予備還元鉄は、タン
ク４３の秤量装置（図示せず）によって計量し、所定量
を切出しバルブ４４によって切出し、炉体上方に開口端
部４ａを有する投入シュート４から、重力落下により炉
内の溶融鉄浴面付近に投入するとともに、微粉粒状の予
備還元鉄は、タンク４６の秤量装置（図示せず）によっ
て計量し、所定量を切出しバルブ４７によって切出し、
移送用のキャリア・ガス供給源４９に接続された移送管
５内をキャリア・ガスによって気体移送されて、ノズル
５ａより炉内の溶鉄２中に吹き込まれる。キャリア・ガ
スとしては、窒素などの不活性ガスや一酸化炭素など還
元性のあるガスを用いる。また、前記キャリア・ガス供
給源４９の出口付近にはガス加熱装置５０を配備してお
き、このガス加熱装置５０によってキャリア・ガスを予
め高温に加熱して移送管５へ吹き込むようにしている。

なお、前記切出しバルブ４４としては、投入シュート４
内と貯蔵タンク４３内との圧力差を保持し得るように、
粉体シール機能を有する公知のしバルブなどを用いる。

ところで、溶融還元炉ｌには予備還元鉄のほかに、石炭
、石灰および酸素を供給する必要がある。酸素は供給管
８より溶鉄２中に吹き込み、石炭および石灰は、上記予
備還元鉄と同様に、粗粒状のものは炉体上方の投入シュ
ート６より重力落下させて投入し、微粉粒状のものは、
前記のようなキャリア・ガスで気体移送し、移送管７よ
り溶鉄２中に吹き込むようにする。

また、前記したように、溶融還元炉１で発生する還元力
のある高温ガスは、フード９、ダクトｌＯを経たのち、
サイクロンセパレータ１１によりガス中のダストや鉄粉
などを除去して、導入管３３より予備還元炉３１へ導入
される。

上記した実施例の溶融還元系統においては、っぎのよう
な作用効果が認められた。

・　予備還元鉄のうち、投入シュート４より炉内に投入
される粒径１＋ｕ＋以上の粗粒状予備還元鉄は、溶融還
元炉１の溶鉄２中より発生するガスによって微粉粒状予
備還元鉄のように飛散することがないので、重力落下に
よりほぼ全量が確実に炉内の溶鉄２中に投入される。

・　気体移送される微粉粒状予備還元鉄は、粒径が１ｍ
ｌ１１未満なので、内径がφｌＯ〜φ１３Ｉｌ１ｍ程度
の小径の移送管５およびノズル５ａ内を、少量のキャリ
ア・ガスによって、スムーズに移送され、炉内の溶鉄２
中に吹き込まれる。このため管内の閉塞や摩耗の発生度
合いを最小限に抑えられる。また、ノズル５ａの内径が
小さいため、キャリア・ガスの導入量が少なくてすむの
で、溶鉄２中をガスが吹き抜ける心配がない。

・　予備還元された高温（予備還元炉３１において８０
０℃前後）の予備還元鉄を、ふるい分けや粉砕あるいは
塊成化などの事前処理をせずに直接溶融還元炉１へ装入
できるので、貯蔵タンク４３および４６などに断熱処置
を施しておくだけで、予備還元鉄のもつ顕熱を溶融還元
炉ｌにおける予備還元鉄の還元作用に有効に利用するこ
とができる。

・　上記したように、キャリア・ガスが少量でよいので
、キャリア・ガスの温度が常温であっても、予備還元鉄
の装入に伴う溶融還元炉１内の温度の低下は小さい。

・　ノズル５ａからの溶鉄２の逆流を防ぐために、貯蔵
タンク４６からの微粉粒状鉄鉱石の切出しを止めた場合
にも、キャリア・ガスは吹き込み続ける必要があるが、
前記ガス加熱装置５０によってキャリア・ガスを予め加
熱（たとえば、７００〜８００℃）して炉内へ導入する
ことによって、高温の鉄鉱石と導入ガスの温度差による
移送管５（耐摩耗性のセラミック材が内挿される場合に
はとくに）の熱衝撃割れを防止できる。

・　予備還元鉄は移送途中に酸化性のガスに触れること
がないので、再酸化される恐れが極めて少なく、また、
予備還元鉄の装入量は、貯蔵タンク４３．４６の秤量や
切出しバルブ４２．４７の切出し翁によって制御するこ
とができる。

つぎに、第２図はこの発明の第２実施例としての製鉄用
の溶融還元系統である。図に示す溶融還元炉ｌも溶融金
属浴炉式の溶融還元炉である。

本実施例と前記第１実施例とが主に相違するところは、
粉粒状の鉄鉱石はふるい分けして、粒径φ１ＩＩＩＩ１
１以上の粗粒は供給ホッパー５１に、粒径φＬ１未満の
微粉粒は供給ホダパー５３にそれぞれ貯蔵し、秤量した
後、粗粒状鉄鉱石はロータリーフィーダーなどの切出し
バルブ５２によりて切出し、投入シュート４を経て炉体
上方の開口端４ａから、重力落下により炉内に投入する
とともに、微粉粒状の鉄鉱石は、吹き込み管５５より吹
き込むキャリア・ガスによって移送管５６およびインジ
ェクション・ランス６１内を気体移送し、炉内のスラグ
３および溶鉄２の浴面付近まで降ろしたランスノズル６
１ａから溶鉄２中に吹き付けることにより装入するよう
にしたことである。なお、第２図中において、前記第１
実施例と共通する構成部材は、第１図と同一の符号を用
いて示している。

本実施例の前記第１実施例との作用効果上の相違点は、
溶鉄２やスラグ３が移送管５６やインジェクション・ラ
ンス６１内に流入することがないため、微粉粒の鉄鉱石
を装入しないときにはキャリア・ガスの吹き込みを中止
することができることである。このため、炉内の温度低
下をより小さくすることができるほか、移送管５６やイ
ンジェクション・ランス６１がキャリア・ガスによって
冷却されないので、これらの熱衝撃割れが発生しにくい
。また、インジェクション・ランス６１はたとえば多重
管に形成して、上記の微粉粒鉄鉱石の装入のほか、溶鉄
２の温度測定およびサンプリング、または石炭や石灰の
微粉粒や酸素の供給など、多目的に用いることもできる
。

（効果）上記のように構成した本発明の溶融還元炉における鉱石
の装入方法によれば、下記の効果がもたらされる。

１）幅広い粒度分布を有する粉粒状の鉱石を、確実に溶
融還元炉内の溶融金属浴中に装入でき、原料としての鉱
石の歩留まりが前記した従来の装入方法にくらべて向上
する。

２）粗粒状鉱石を予め粉砕するなどの事前処理が全く不
要になり、作業能率がよい。

３）キャリア・ガスによって気体移送される微粉粒状粉
によって移送経路が閉塞されず、また、移送経路の摩耗
が少なく、溶融金属浴の吹き抜は事故が生じない。

４）キャリア・ガスの導入虫が少なくてすむので、ガス
導入による溶融還元炉内の温度低下が小さく、実施例に
示したようにキャリア・ガスを予め加熱しておけば、高
温の鉱石を炉内に吹き込む場合に、移送途中の鉱石の温
度低下が小さい。

５）予備還元鉱石を装入する場合に、予備還元した鉱石
か移送途中で再酸化されにくい。

６）鉱石の装入量が制御可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す溶融還元系統図、
第２図はこの発明の第２実施例を示す溶融還元系統図で
ある。１・・・溶融還元炉、２・・・溶鉄、４・・・投入シュ
ート、５・・・移送管、５ａ・・・吹込みノズル、３１
・・予備還元炉、６１−・・インジェクション・ランス
。第１図３１予備還元炉第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属酸化物を含有し、幅広い粒度分布を有する鉱
石原料を溶融還元炉に装入する方法であって、粗粒状鉱石は炉体上方から炉内に重力落下させて投入し
、微粉粒状鉱石は気体移送によって炉内の溶融金属中も
しくはその付近に吹き込むことを特徴とする溶融還元炉
における鉱石の装入方法。
（２）溶融還元炉への装入前に前記鉱石を予備還元する
特許請求の範囲第１項に記載の溶融還元炉における鉱石
の装入方法。
（３）前記微粉粒状鉱石を、炉体の底部に配備した吹込
みノズルより溶融金属浴中に吹き込む特許請求の範囲第
１項に記載の溶融還元炉における鉱石の装入方法。
（４）前記微粉粒状鉱石を、インジェクション・ランス
によって炉内の溶融金属浴面付近に吹き込む特許請求の
範囲第１項に記載の溶融還元炉における鉱石の装入方法
。
（５）前記微粉粒状鉱石の気体移送に用いるキャリア・
ガスを予め高温に加熱して流送する特許請求の範囲第３
項又は第４項に記載の溶融還元炉における鉱石の装入方
法。
（６）前記予備還元炉に流動層式還元炉を用いることに
より、鉱石を分級して前記溶融還元炉へ装入する特許請
求の範囲第２項に記載の溶融還元炉における鉱石の装入
方法。