JPH01162710A

JPH01162710A - 溶融還元法及び装置

Info

Publication number: JPH01162710A
Application number: JP62322321A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Iwasaki; 克博岩崎; Kenji Takahashi; 謙治高橋; Shigeru Inoue; 茂井上; Haruyoshi Tanabe; 治良田辺; Masahiro Kawakami; 川上　正弘; Osamu Terada; 修寺田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1989-06-27
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: JP2600732B2

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］この発明は炭材を燃料および還元材として用い、鉄鉱石
を転炉型製錬炉内において溶融収態で−ワ元する溶融還
元法に関する。

［従来の技術］溶融還元法は、高炉製銑法に変わるものであり、高炉製
銑法においては高炉の建設費が高く、広大な敷地が必要
であるという高炉製銑法の欠点を解消しまた鉄の他、ク
ロム、マンガン、ニッケルの鉱石を直接還元することが
できるものとして近年に至り開発されたものである。

この還元法においては、予備還元炉を設は鉱石を製錬炉
からの排出ガスで予備還元して炭材、造滓材とともに製
錬炉内に装入し、また酸素ガスまたは撹拌用ガスが前記
製錬炉内に吹き込まれる。

そうすると炭材が、予め装入されである溶銑に溶解する
とともに、炭材及び溶鉄中のＣが前記酸素ガスによって
酸化される。このときの酸化熱によって鉱石が溶融され
るとともに、鉱石が炭材中および溶銑のＣによって還元
される。溶銑から発生するＣＯガスは前記酸素ガスによ
り２次燃焼されてＣＯ２ガスになる。このＣ０２ガスの
顕熱は、溶銑上を覆っているスラグ及びフォーミング状
の粒鉄に伝達され、次いで溶銑に伝達される。こうして
鉄鉱石が還元されて溶銑が製造されるが、製錬炉におけ
る鉄鉱石の還元工程を軽減するため、予備還元炉を設は
製錬炉に装入される前の鉄鉱石の予備還元率を高くして
６０％乃至７５％とするので、製錬炉の排出ガスとして
還元性の高い低酸化度のガスを多量に必要としている。

（例えば特公昭６ｌ−４３４０６）［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、予備還元率を３０％以上にする場合には
、製錬炉の排出ガスの酸化度を下げる必要がある。こう
すると前記排出ガス量は必然的に増加することになり、
前記製錬炉の発生エネルギーは１Ｇｃａｌ／Ｔ（溶銑）
を大きく超える事になり、製造所のエネルギーバランス
上、発生エネルギーが過剰になる。このことは当然製造
コストの増大につながる。

また、流動層型、シャフト炉型、またはロータリーキル
ン型の何れにしても予備還元炉を設置する場合は溶融還
元装置の設備費は従来の高炉に匹敵するものとなり、溶
融還元装置設置のメリットが失われる虞がある。更に従
来の８０％を超える予備還元率が得られる予備還元炉を
設けた溶融還元装置では、鉱石の滞留時間、前記排ガス
の酸化度、製錬炉からの出湯等を調整しなければならな
いので、操業の自由度が大幅に制限される。

この発明、は、かかる問題点を解決するためになされた
ものであって、前記製錬炉からの発生エネルギーを抑え
、溶融還元装置の設備費を低減し、省エネルギー型で低
コストの溶融還元法及び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及び作用コ第１の発明に
よる溶融還元法は鉱石を鉱石予熱装置により予熱して炭
材、造滓材とともに製錬炉に装入し、上吹き酸素ランス
から酸素を吹き込むとともに、製錬炉の側壁または炉底
に設けられた羽口から撹拌用ガスを吹き込んで鉱石を溶
融還元する方法であって、前記製錬炉で生成され前記鉱
石予熱装置に導入されるガスの温度ｅ３００°Ｃ乃至１
３００℃、前記ガスの酸化度［（Ｈ２０＋ＣＯ□）／（Ｈ２＋１１２０＋ＣＯ十００
２）］を０．５乃至０．９、予熱装置における予備還元
率を１５％以下とすることを特徴とする。

第２の発明による溶融還元装置は鉱石、炭材及び造滓材
を製錬炉に装入し、上吹き酸素ランスから酸素を吹き込
むとともに、製錬炉の側壁及び炉底に設けられた羽口か
ら撹拌用ガスを吹き込んで鉱石を溶融還元する装置であ
って、前記製錬炉からの高温排ガスにより鉱石を予熱す
る鉱石予熱装置を具備することを特徴とする。

［実施例］本発明の実施例を添付の図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の溶融還元法に用いられるプロセスの説
明図である。製錬炉１０内には鉄浴１１及びスラグ層１
２が形成され、副原料である石炭及び造滓材が装入され
る第１のシュート１８が前記炉の上部に設けられており
、また酸素を吹き込む酸素ランス２１が炉内に鉛直に挿
入されている。前記ランスには脱炭用酸素及び２次燃焼
用酸素を噴出するノズル２２．２８が夫々設けられ、更
にランス先端の中心には主に炭材または石灰等の副原料
を吹き込む専用のノズル２４が設けられている。また、
前記製錬炉１０の側壁及び炉底には撹拌用のガスを吹き
込む羽口２５．２６が夫々設けられている。さらに前記
炉の上方には鉱石予熱装置である浮遊式熱交換機３　Ｑ
　（５ｕｓｐｅｎｓ−ｉｏｎ　Ｐｒｅｈｅａｔｅｒ、以
下これを単にｓｐという）が設置されている。これによ
り原料である鉄鉱石が予熱、予備還元される。

５Ｐ３０はサイクロン、熱交換ダクト及び案内管を有す
るユニットが多段、直列に重ねられて構成されており、
例えば第１図の第１のユニット１について説明すると３
１が第１のサイクロ　ン、８２が第１の熱交換ダクト、
３３が第１の案内管である。本実施例のＳＰでは前記ユ
ニットが３段で構成されているが、この段数は原料事情
、操業条件により決められるものである。　最上段であ
る第８のユニット８の熱交換ダクトには特に図示しない
通常の原料供給装置から粗粒または微粒の鉄鉱石が供給
される第２のシュート４５が設けられでいる。

以上のように構成された本発明の方法に用いる溶融還元
装置の作用について説明する。主として塊状または粗粒
の原料、副原料は第１のシュート１３から、主として微
粒または粉状の原料、副原料はキャリアーガスとともに
酸素ランスのノズル２４及び羽口２５．２６から製錬炉
に装入される。

ＳＰで予熱される鉄鉱石は第２のシュート４５から装入
されるが、この粒度はＳＰ能力によって決められる。

製錬炉からの排ガスは第１の熱交換ダクト３２に導入さ
れ、上段のユニットに設けられた第２の案内管３７から
降下される前記鉄鉱石と熱交換された後、第１のサイク
ロン８１に入りここで鉄鉱石が分離されて第２の熱交換
ダクト８６に導入される。以下同様にして前記排ガスは
第２、第３のユニット１．２の熱交換ダクト３６．４０
、サイクロン３５．８９を通って排出される。一方、第
２のシュート４５からＳＰに装入された鉄鉱石は最上段
の第８の熱交換ダクト４０で前記排ガスと向流して浮遊
状態で熱交換された後、相対的に軽いものは第３のサイ
クロン３９、同様に重いものは下段の第２のサイクロン
３５に入り排ガスと分離されて夫々第３、第２の案内管
４１．３７を下降して下段の熱交換ダクト３６．３２に
入る。こうして鉄鉱石は予熱、還元されて最終的に熱交
換ダクトもしくは案内管３３を通って何れも製錬炉１０
に装入される。上記のように製錬炉に装入された原料及
び副原料は製錬炉の側壁及び炉底に設けられた羽口２５
．２６から吹き出される撹拌用ガスにより、既に炉内に
形成されている鉄浴およびスラグ層とともに十分攪拌さ
れる。この撹拌用ガスは前記ＳＰからの排ガスおよびＡ
ｒ、Ｎ２等の不活性ガスが用いられる。また前記撹拌ガ
スはキャリアーガスとして混合機２７で前記原料、副原
料とともに加圧、混合されて羽口２５．２６または酸素
ランスのノズル２４から吹き出すことも出来る。一方前
記酸素ランス２１の股炭用及び２次燃焼用ノズル２２．
２３から供給される酸素は前記炭材を酸化させて原料で
ある鉄鉱石を還元するのに十分な熱源を供給する。

ここで本発明の特徴は上記製錬炉１０の上方に鉱石予熱
装置３０を設けて、製錬炉１０の排ガスにより鉱石の予
熱予備還元を行い、このときの製錬炉の排ガスの酸化度
（ＯＤ）を０　、５乃至０．９、その温度を８００°乃
至１３００℃、予熱予備還元炉における鉄鉱石の予備還
元率を１５％以下とすることを特徴とするものであるが
、以下にその理由を説明する。

第２図は前記酸化度（ＯＤ）と第１図の溶融還元装置か
ら発生する余剰エネルギーとの関係を示したグラフ図で
ある。第２図の図中、斜線で示した範囲が製鉄所全体の
エネルギーバランスを考えたときの適正な余剰エネルギ
ーの範囲で、実線は揮発分の低い炭材、破線は前記揮発
分の高い炭材に関するものである。夫々の線に付された
数字は対応する予備還元率である。この図は前記溶融還
元装置について検討した結果得られたもので、これによ
ればＯＤが０．５より小さい場合は余剰エネルギーは多
過ぎて無駐なエネルギーが発生することになり、ＯＤが
０．９より大きい場合は余剰エネルギーは少な過ぎて製
鉄所のエネルギーは不足する。ただし、炭材の揮発分が
４０％以上で発熱量が７０００ｋｃａｌ／　　ｋｇ未満
である場合、または鉄鉱石中の脈石分が５％以上の場合
には炭材原単位を増加させることになるので、ＯＤ比は
０．８乃至１．０である方が望ましい場合も考えられる
。このことは第２図に示されているように前記予備還元
率を８０％以下としたときに達成されるのであって、こ
れを３０％より多くすることは前述の通り鉄鉱石の予熱
予備還元炉の滞留時間が長くなり、溶融還元装置の操業
の自由度が大きく制限されることになる。

また従来の予備還元炉を設けた溶融還元装置では鉱石の
滞留時間、排ガスのＯＤ、製錬炉からの出湯等を調整し
なければならないので、操業の自由度が大幅に制限され
ていたが、本発明においては此等の問題を解決しあわせ
て設備費の低減を目的として特に予備還元装置を設けず
、鉱石予熱装置を設けたものである。これは製錬炉内で
発生するＣＯガスｔ！：極力２次燃焼させ、この熱源を
製錬炉内の鉱石の脱炭、還元に使うという考え方にもと
づくものである。この考え方に従って本発明の詳細な説
明するとＯＤが０．５以下では排ガスの温度が十分上ら
ず、０．９以上では２次燃焼効率向上のため設備費、操
業費ともに著しく増大する。

また排ガス温度については３００°Ｃ以下では鉱石の予
熱が不十分で、１３００°Ｃ以上では鉱石予熱装置の耐
火性及び鉄鉱石粒子の焼結反応が問題になる。前記鉱石
予熱装置の還元率はＯＤ及び温度が上記の範囲で通常の
妥当な操業条件のもとではは１５％を超えることはない
。

次に本実施例にもとくず１つの具体的数値を挙げる。炭
材として石炭を１１２４ｋｇ／Ｔ　　ＨＭ（製造される
溶銑トン当り、以下同じ）、酸素を７９８Ｎｍ３／ＴＨ
Ｍ、使用してＯＤが０６６、着熱効率は９０％であった
。

［発明の効果］本発明によれば従来の予備還元炉を設けず、撹拌ガスで
鉄浴及びスラグ層を撹拌し、製錬炉に吹き込まれた酸素
ガスにより製錬炉で発生するＣＯガスを極力２次燃焼さ
せて排ガスの温度を上げ、この排ガスを用いて鉱石予熱
装置で鉱石の予熱、予備還元を行うので、製錬炉の熱効
率が向上するとともに溶融還元装置の余剰エネルギーが
製鉄所全体のエネルギーバランスに見合った適正のもの
となり、また溶融還元装置の設備費が低減され、操業の
自由度が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶融還元法に用いられるプロセスの説
明図、第２図は本発明による排ガスの酸化度（ＯＤ）と
余剰エネルギーとの関係を示すグラフ図である。１．２，３・・・ＳＰのユニット、１０・・・製錬炉、
１１・・・鉄浴、１２・・・スラグ層、１８・・・第１
のシュート、２１・・・酸素ランス、２２．２３．２４
・・・ノズル、２５．２６・・・羽口、３０・・・鉱石
予熱装置、３１．３５．３９・・・サイクロン、３２．３６．４０・・・熱交換ダクト、３３．３７．４
１・・・案内管、４５・・・第２のシュート。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉱石を鉱石予熱装置により予熱して炭材、造滓材
とともに製錬炉に装入し、上吹き酸素ランスから酸素を
吹き込むとともに、製錬炉の側壁または炉底に設けられ
た羽口から撹拌用ガスを吹き込んで鉱石を溶融還元する
方法であって、前記製錬炉で生成され前記鉱石予熱装置
に導入されるガスの温度を３００℃乃至１３００℃、前
記ガスの酸化度［（Ｈ＿２Ｏ＋ＣＯ＿２）／（Ｈ＿２＋
Ｈ＿２Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ＿２）］を０．５乃至０．９、予
熱装置における予備還元率を１５％以下とすることを特
徴とする溶融還元法。
（２）粉状の鉱石、炭材、または造滓材を酸素ランスに
設けられた専用のノズルまたは前記羽口から製錬炉内に
吹き込むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の溶融還元法。
（３）塊状炭材を製錬炉上方から重力落下により前記炉
内に投入することを特徴とする特許請求の範囲第１項及
び第２項の何れか１項記載の溶融還元法。
（４）鉱石、炭材及び造滓材を製錬炉に装入し、上吹き
酸素ランスから酸素を吹き込むとともに、製錬炉の側壁
及び炉底に設けられた羽口から撹拌用ガスを吹き込んで
鉱石を溶融還元する装置であって、前記製錬炉からの高
温排ガスにより鉱石を予熱する鉱石予熱装置を具備する
ことを特徴とする溶融還元装置。
（５）前記鉱石予熱装置がサスペンションヒータまたは
ホットサイクロンであることを特徴とする特許請求の範
囲第４項に記載の溶融還元装置。