JPH01152225A - 粉粒状鉱石の乾燥・予熱装置 - Google Patents

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、湿分が高く且つ粒度分布の幅が広い粉粒状
鉱石を、予備還元炉へ装入する際に、予備還元炉出口か
らの排ガスを利用して乾燥並びに予熱するための、粉粒
状鉱石の乾燥・予熱装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、新しい金属製造法として、種々のプロセスが提案
され工業化されつつあるが、それらのうちで、粉粒状の
鉱石を事前処理を施さずにそのまま原料として使用し、
これを還元するプロセスがとくに注目されている。たと
えば、焼結鉱やベレットを使用する高炉法にかわり得る
製鉄法であり、将来の原料およびエネルギー事情に適応
するとして最近脚光を浴び、実用化のための研究開発が
進められている、溶融還元法などがそれである。

溶融還元法は、酸化鉄（鉄鉱石）などの金属酸化物（鉱
石）を粉粒状のまま原料とし、これを溶融状態で還元す
ることにより、鉄やフェロアロイを製造する方法である
。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、上記の高炉法と比べて、安価な原
料の使用、粉鉱の塊成化や焼結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。

溶融還元法には種々のプロセスが提案されており、還元
工程から大別すると、溶融還元炉のみからなるものと、
予備還元炉と溶融還元炉からなるものがあるが、後者が
一般的である。後者は、鉱石を固体状態で予備還元した
のちに溶融還元するもので、炉の形式や熱の発生法など
が異なる多くのプロセスが含まれる。こういったプロセ
スには、溶融還元炉において金属浴中へ石炭などを吹き
込み、還元にともなって生成した、還元力のある高温ガ
スを予備還元炉に導入して鉱石を予備還元するなど、溶
融還元炉の排ガスが有する熱と還元力を有効に利用でき
る利点がある。

また、前記予備還元炉は、装入される鉱石と還元ガスと
の接触態様によって、流動層式や移動層式（いイつゆる
シャフト炉）などに分類されるが、鉱石が粉粒状である
場合には流動層式が好適であるとされ、各種の流動層式
予備還元炉が開発されている。すなわち、流動層におい
ては粉粒体があたかも流体のように流れやすくなるので
粉粒体の連続処理に適していること、粉粒体層全体の温
度を均一に保てること、および粉粒体とガスとの接触が
よいことなどがその理由である。

ところで、このような予備還元炉で用いられ。

る原料としての粉粒状鉱石は、湿分が窩＜（例えば鉄鉱
石の湿分は通常３〜８％）かつ粒度分布の幅が広いので
、そのような粉粒状の鉱石をそのまま還元炉に装入しよ
うとすると、装入経路の途中で鉱石が凝集化し、さらに
凝集化した鉱石が経路に付菅して経路を閉塞したり、ま
た、前記した流動層式の予備還元炉に装入する場合には
、凝集・塊状化した鉱石によって炉内の鉱石の流動化が
妨げられたりする。さらに、予備還元炉において、鉱石
の還元反応に用いられる熱ｍの一部が鉱石中の湿分の蒸
発に費やされて、熱効率が低下するとともに、その低下
分を補うための余分な還元ガスを要する。

このような理由から、原料としての粉粒状鉱石を還元炉
に装入する前に、好ましくはその湿分が１％以下になる
まで乾燥しておくことが望ましいが、この種の粉粒状鉱
石の乾燥に適用可能な従来の装置としては、つぎのよう
なものが考えられる。

ａ）高温ガスによって粉粒状鉱石を気体移送して予備還
元炉へ装入する構造の装置。

ｂ）１１粒を含む粉粒状鉱石を、予備還元炉への供給用
還元ガスが導入されるセパレータ内に供給し、セパレー
タによって分離された粗粒鉱石はセパレータ下部のバル
ブを経て予備還元炉内へ装入し、一方の微粉粒鉱石は上
記の還元ガスに、より浮遊させて移送し、還元ガスとと
もに予備還元炉へ装入する装Ｖ！！（特開昭５９−８０
７０７号）。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の装置ａ）およびｂ）については、それぞ
れ下記のような問題点があった。

ａ）＄１１粒鉱石については、気体移送するのが難しく
、また、気体移送が可能であるとしても粒径が大きいの
で通常の移送経路では十分に乾燥できないため、気体移
送式の乾燥装置に適用できる鉱石は微粉粒のものに限ら
れる。したがって、原料である粉粒状鉱石をふるい分け
し、粗粒のものは取り除くか粉砕したうえで、装はに供
給する必要がある。さらに、微粉状鉱石であっても、鉱
石が湿潤凝集化している場合には、粗粒状鉱石と同槌に
気体移送が困難である。

ｂ）供給される粉粒状鉱石のうち、多くの部分は粗粒鉱
石としてセパレータ下方のバルブ上に堆積し、このバル
ブによって徐々に予備還元炉内へ装入されるが、粗粒鉱
石の堆積層内には還元ガスが流入しにくいため、粗粒鉱
石の乾燥が不十分である。

ａ）及びｂ）鉱石中の水分は付若水のほか結晶水の形態
でも含有されており、これらの水分を蒸発させるには多
舟の熱ｍがいるため、多爪の高温ガスを必要とする。し
かし、予備還元炉内へ導入されるガスは、鉱石の焼結防
止や炉の耐火材を保護する関係上から温度を下げて（通
常、１２００℃以下）いる。したがって、鉱石の湿分が
高い場合、予備還元炉出口からの排ガス（通常、６００
〜８００℃）をそのまま利用しては、鉱石を十分に乾燥
および予熱できない。

（発明の目的） この発明は上述の点に鑑みなされたもので、特別な熱源
を必要とせず、予備還元炉出口からの排ガスがもつエネ
ルギーを有効に利用して、湿分が高く且つ粒度分布の広
い粉粒状鉱石を十分に乾燥すると同時に予熱した上で予
備還元炉へ装入できる、原料としての粉粒状鉱石の乾燥
・予熱装置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） 上記した目的を速成するためのこの発明の要旨とすると
ころは、予備還元炉出口からの排ガスの排出経路中に粉
粒状鉱石の乾燥・予熱装置本体を一体的に組み込み、そ
の装置本体の人口付近に粉粒状鉱石の供給口を設けると
共に、装置本体の出口付近に前記予備還元炉への粉粒状
鉱石の装入管を接続し、前記装置本体の適所に酸素又は
酸素含有ガスの吹き込みノズルを配備して、このノズル
より吹き込んだ前記ガスにより前記排ガスを部分燃焼さ
せ、その燃焼熱と排ガスの顕熱によって粉粒状鉱石を乾
燥並びに予熱することである。

（作用） この発明の粉粒状鉱石の乾燥・予熱装置によれば、乾燥
・予熱装置本体内の入口付近に供給された粉粒状鉱石は
、その出口へ移動するｆｉＩに、装置本体の適所に配備
したノズルより吹き込まれる酸素又は酸素含有ガスによ
って部分燃焼された、予備還元炉出口からの高温の排ガ
スと接触することによって乾燥されると同時に予熱され
るものである。

（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実施例に係る鉱石の乾燥・予熱
装置を備えた製鉄用の溶融還元系統図である。図におい
て、２１は予備還元炉、２２は溶融還元炉であり、予備
還元炉２１において鉄鉱石を固体状態で予備還元したの
ち、溶融還元炉２２にて溶融させて最終還元を行う一方
、溶融還元炉２２において発生ずるシ元力のある。ｖ、
温ガスを予備還元炉２１に還元ガスとして導入する方式
を示している。予備還元炉２１では、後述する鉱石装入
管１０より粉粒状の鉄鉱石を装入し、ガス管２５より炉
内の分散板（整流板）２１ａを介して還元ガスを導入す
ると、分散板２１ａ上の鉄鉱石が流動層２１ｂを形成し
て混合・撹拌され、この状態で還元ガスと接触・反応し
て予備還元される。予備還元された鉄鉱石は、排出管２
７より排出され、共通の移送管２８内をたとえば気体移
送によって移送されて、溶融還元ｐ２２の溶鉄２２ａ中
に装入される。溶融還元炉２２の溶鉄２２ａ（およびス
ラグ２２ｂ）中には、上記の鉄鉱石のほかに、石炭およ
び石灰が吹き込み管３１より吹き込まれ、また、酸素が
吹き込み管３２にり吹き込まれる。こうして溶融還元炉
２２より発生したガスは、炉口フード２４、前記ガス管
２５を経て予備還元炉２１に導入されて予備還元に用い
られたのち、予備還元炉２１出口から排ガス管２によっ
て排出される。

上記した製鉄用の溶融還元システムにおいて、本発明の
粉粒状鉱石の乾燥・予熱装置本体１が、前記排ガス管２
途中の水平管部に一体的に組み込まれ、前記予備還元炉
２１からの排ガスが、この装置本体ｌ内を流通して外部
へ排出されるように構成される。３は原料としての粉粒
状鉱石の供給タンクで、このタンク３内の鉱石が、供給
管４を通ってスクリューフィーダ５へ一旦供給され、こ
のスクリューフィーダ５から装置本体１人口付近に開設
された供給口６より装置本体ｌ内に装入されるようにな
っている。

７は酸素又は酸素含有ガスの吹き込みノズルで、このノ
ズル７は、装置本体１入口付近の排ガス管２内に先端を
臨ませて配備されており、このノズル７より吹き込まれ
るガスによって、予備還元炉２１からの排ガスが部分燃
焼（ガス中の可燃成分の一部を燃焼）され、昇温される
。なお、予備還元炉２１出口の排ガス温度は前記したと
おり６００〜８００℃程度であるが、部分燃焼によって
通常は約１２００℃まで昇温される。８は粉粒状鉱石の
排出口で、この排出口８は装置本体ｌ出口付近の排ガス
管２に開設され、排出口８から排出される鉱石が、その
下方に接続されたシール機能を有する一時貯留ホツバー
９に供給され、ホッパー９より前記予備還元炉２１の中
腹部に接続された鉱石装入管１０を通って予備還元炉２
１内に装入されるようになっている。

このようにして、装置本体Ｉ内の鉱石は、ノズル７より
吹き込まれる酸素又は酸素含有ガスによって部分燃焼さ
れて高温度となった予備還元炉２１出口からのυトガス
と接触し、乾燥されると同時に予熱されて、予備還元炉
２１内へ装入される。なお、装置本体ｌ出口から排出さ
れる排ガスも、Ｃ０１１１，などの被燃焼成分がかなり
含まれているので、この排ガスをさらに燃料用ガスとし
て利用することができる。ただ、その場合には、燃料用
として使用するのに十分な被燃焼成分を排ガスに保有さ
せるために、前記部分燃焼率をコントロールするのが望
ましい。

ここで、前記装置本体工の＋１１′Ｉ造を第２図に基づ
いて詳しく説明する。

図において、１ａは横置きの円筒状ドラムで、このドラ
ム１ａは、前記排ガス管２の水平管部２ａ１２ｂ間に回
動自在に配装され、ドラム１ａ周囲に固着されたリング
ギヤｌｂを介して駆動装置（図示せず）により一方向へ
回転される。なお、前記ドラム１ａは、その入口から出
口側へやや下向けに傾斜（傾斜角度：約３〜５゛）させ
て配置する。また、前記排ガス管２の水平管部２ａ、２
ｂとドラム１ａ両端との相対回転部には、シールパツキ
ン、グ１ｃをそれぞれ装着して、排ガスの漏洩を防止す
る。さらに、図示は省略するが、前記ドラムｌａの内周
壁には、高さの低いバッフルプレートをドラムｌａの長
手方向に螺旋状に突設したり、あるいは高さの低い複数
枚のバッフルプレートをドラム１ａの長手方向に平行に
突設するなどして、ドラムｌａ内に供給された粉粒状鉱
石がドラム１ａの回転により十分に撹拌され、バラバラ
にほぐされるようにするのが好ましい。

なお、原料鉱石中に微粉分を含む場合は、前記ガス排出
管の水平部２ｂの後流側に微粉捕集装置（図示せず）を
付設し、この捕集装置によって捕集した微粉鉱石を前記
予備還元炉２１に装入することら可能である。

つぎに、第３図は装置本体１の第２実施例を示す。図に
おいて、ｌｅは底部を逆円錐状に形成した円筒状の多段
炉で、炉ｌｅ内には、上下方向に間隔を設けて多数段の
仕切棚ｉｆを配設し、各仕切棚１ｆには、上段から下段
にかけて各段ごとに、交互にその周縁部とその中心部付
近に挿通口１ｇを開設する。また、炉１ｅの中心部にお
いて、各仕切棚１ｒを貰通して回転軸ｉｈを回動自在に
配設し、各仕切棚Ｉｆ上下方複数本の鉱石掻き寄せアー
ムｌｉの基端を、放射状に回転軸１ｈに固設する。なお
、アームｌｉの下端に取り付けられる鉱石掻き寄せ板１
ｊは、上段から下段にかけて各段ごとに交互に向きを変
え、仕切棚Ｉｆの周縁方向又は中心方向に（いいかえれ
ば、前記挿通口１ｇの方向に）鉱石が掻き寄せられるよ
うにする。

回転軸１ｈの下端には、ベベルギヤ１ｋを介して駆動モ
ータ１ｍ＋を接続する。

さらに、炉１ｅの上端には粉粒状鉱石の供給口６を設け
ると共に、炉１ｅの底部下端には鉱石の排出口８を設け
る。

そして、前記予備還元炉２１からの排ガス管２を、炉１
ｅの底部付近に接続し、炉１ｅの上部には、炉ｌｅ内の
ガスを排出させるための排ガス管２を接続する。また、
炉ｌｅ内への排ガスの入口付近の排ガス管２および炉１
ｅの中腹部に、酸素ガスの吹き込みノズル７を配備し、
炉ｌｅ内への排ガスを部分燃焼するようにしている。

この実施例の装置本体ｌによれば、炉１ａの上端より供
給された鉱石が、各仕切棚ｉｆを順次下方に移動して、
下端の排出口８ｏから排出される間に、排ガスと接触し
て乾燥されると同時に予熱される。そして、乾燥および
予熱された鉱石は、前記鉱石装入管１０より予備還元炉
２１に装入される。

第４図は装置本体ｌの第３実施例を示す。図において、
前記排ガス管２の途中に、上端が水平に屈曲した垂直管
部１ｒを形成し、この垂直管部１ｒの下端は逆円錐状に
絞って、粗粒鉱石の排出口８ｓに形成する。垂直管部１
ｒ上端の水平管部端には、ザイクロンセパレータＩＬを
接続し、セパレータ１を上端に排ガス管２を接続する。

また、垂直管部１ｒの中間に、鉱石の供給口６を設け、
その供給口６の直下方に、凝集化した鉱石をほぐすため
の羽根車１ｖを回転自在に配設し、駆動装置（図示せず
）により回転させる。さらに、垂直管部ｌｒ内への排ガ
スの入口付近の排ガス管２に、酸素ガスの吹き込みノズ
ル７を配備し、排ガス全部分燃焼するようにしている。

この実施例の装置本体１によれば、垂直管部１ｒの中間
部より供給された鉱石が、羽根車１ｖでほぐされながら
粗粒鉱石は下方へ落下して排出口８ｓから排出される間
に、排ガスと接触して乾燥され、予熱されると共に、微
粉鉱石は垂直管部１ｒを上昇する排ガスに伴ってザイク
ロンセパレータｌｔに送られ、その下方の排出口８Ｘか
ら排出されるが、その間に、排ガスと接触して乾燥され
ると同時に予熱される。このようにして、乾燥および予
熱された粗粒鉱石と微粉鉱石は、それぞれ別々に鉱石装
入管１０．１０により予備還元炉２１に装入される。な
お、本実施例では、前記スクリューフィーダ５に代えて
ロータリーフィーダ５′を、前記供給管４の途中に設け
ている。

（効果） 上記のように構成したこの発明の乾燥・予熱装置によれ
ば、下記の効果がもたらされる。

（１）特別な熱源を必要とせず、予備還元炉出口からの
排ガスを利用して、湿分が高く且つ粒度分布の広い粉粒
状鉱石を乾燥すると同時に予熱することができる。

（２）予備還元炉出口からの排ガス中に酸素又は酸素含
存ガスを吹き込むことにより、部分燃焼させて高温にし
たガスとの接触によって鉱石を乾燥（および予熱）する
ので、鉱石の湿分を容易に１％以下まで確実に乾燥でき
、したがって、ｄ予備還元炉への鉱石の装入（切出し）
がスムーズに行われると共に、とくに流動層式予備還元
炉の場合には、鉱石の流動化が促進されて予備還元率が
向上する。

（３）前記（２）により、予備還元−炉出口からの排ガ
スの温度が多少低くても、部分燃焼率をコントロールす
ることにより鉱石の乾燥、予熱に最適な温度のガスが得
られると共に、本発明の乾燥・予熱装置で使用した排ガ
スをさらに燃料用ガスとしても利用でき、排ガスのエネ
ルギーを極めて有効に利用できて経済的である。

（４）本発明の乾燥・予熱装置は溶融還元システム内に
組み込まれるので、設置スペースが少なくてすむ。

（５）予備還元炉で消費される熱ｍが少なくなるので、
予備還元炉へ導入する還元ガスの温度を下げることがで
きる。このため、予備還元炉の還元ガス導入部（分散板
など）の耐熱（１１４造が籠単になり、耐用年数も延び
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例に係る鉱石の乾燥・予熱
装置を備えた製鉄用の溶融還元系統図、第２図はこの発
明の乾燥・予熱装置の第１実施例を示す断面図、第３図
はこの発明の乾燥・予熱装置の第２実施例を示す断面図
、第４図はこの発明の乾燥・予熱装置の第３実施例を示
す断面図である。 ■・・・装置本体、２・・・排ガス管、３・・・鉱石供
給タンク、５・・・スクリューフィーダ、６・・・供給
口、７・・・吹き込みノズル、８・・・排出口、１０・
・・鉱石装入管、２１・・・予備還元炉、２２・・・溶
融還元炉。 第１図 １ＡＡ− 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）予備還元炉出口からの排ガスの排出経路中に粉粒
   状鉱石の乾燥・予熱装置本体を一体的に組み込み、その
   装置本体の入口付近に粉粒状鉱石の供給口を設けると共
   に、装置本体の出口付近に前記予備還元炉への粉粒状鉱
   石の装入管を接続し、前記装置本体の適所に酸素又は酸
   素含有ガスの吹き込みノズルを配備して、このノズルよ
   り吹き込んだ前記ガスにより前記排ガスを部分燃焼させ
   、その燃焼熱と排ガスの顕熱によって粉粒状鉱石を乾燥
   並びに予熱することを特徴とする粉粒状鉱石の乾燥・予
   熱装置。
2. （２）前記乾燥・予熱装置本体が横置きの円筒状ドラム
   を回転させる構造からなる特許請求の範囲第１項に記載
   の粉粒状鉱石の乾燥・予熱装置。
3. （３）前記乾燥・予熱装置本体が多段炉内の各段に粉粒
   状鉱石の掻き寄せ機構を備えた構造からなる特許請求の
   範囲第１項に記載の粉粒状鉱石の乾燥・予熱装置。
4. （４）前記乾燥・予熱装置本体内に回転体を内装し、そ
   の回転体によって粉粒状鉱石に衝撃を与え、粉粒状鉱石
   同士の固着を防止するようにした特許請求の範囲第１項
   に記載の粉粒状鉱石の乾燥・予熱装置。