JPH01162711A

JPH01162711A - 溶融還元法

Info

Publication number: JPH01162711A
Application number: JP62322322A
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: JP2600733B2

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状態で還元する溶融還元
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すべく、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、鉄鉱石は精錬炉からの排出ガス
で予備還元され、炭材、造滓剤とともに製錬炉内に装入
され、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、炭材のＣが酸素ガスによって
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、
鉱石が炭材中のＣによって還元される。溶銑から発生す
るＣＯガスは過剰に吹き込まれる酸素ガスにより２次燃
焼されてＣＯ２ガスになる。

このＣＯ２ガスの顕熱は、溶銑上を覆っているスラグ及
びフォーミンク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、精錬
炉における鉄鉱石の還元工程を軽減するため、精錬炉に
装入される前の鉄鉱石の予備還元率を６０％乃至７５％
とし、従って精錬炉の排出ガスは還元性の高い低酸化度
のガスを多量に使用している。（例えば特公昭６１−４
３４０６　’）［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
、精錬炉の排出ガスの酸化度、［（Ｈ２０＋Ｃ０２）／
（Ｈ２＋Ｈ２０＋ＣＯ＋Ｃ０２）、以下これを単にＯＤ
という］を下げる必要がある。こうすると前記排出ガス
量はは必然的に増加することになり、前記精錬炉の発生
エネルギーはＩ　Ｇ　ｃ　ａ　ｌ　／　Ｔ（溶銑）を大
きく超えることになり、製造所内のエネルギーバランス
上、発生エネルギーが過剰となる。このことは当然製造
コストの増大につながる。

また、高い予備還元率を得るためには上記の通りＯＤの
低い前記排出ガスを必要とし、かつ鉄鉱石の予ｉ還元炉
内の滞留時間を長くすることになって、予備還元された
鉄鉱石の精錬炉内への装入と製造される溶銑の出湯サイ
クルとのバランスを取ることが難しい。このことは必然
的に精錬炉の操業の自由度を大きく制限する。

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、前記精錬炉からの発生エネルギーを抑え製
鉄所全体のエネルギー効率を向上させるとともに操業性
の良好な溶融還元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及び作用］この発明によ
る溶融還元法は鉄鉱石を予熱、予備還元して炭材、造滓
剤とともに精錬炉に装入し、脱炭用及び２次燃焼用ノズ
ルを有する上吹き酸素ランスから酸素を吹き込むととも
に、精錬炉の側壁及び炉底に設けられた羽口から撹拌用
ガスを吹き込んで鉄鉱石を溶融還元する方法であって、
予熱予備還元炉に導入されるガスの温度を８００乃至８
００℃、前記精錬炉で生成するガスの酸化度すなわちＯ
Ｄを０．４乃至０．６、予熱予備還元炉での予備還元率
を３０％以下とすることを特徴とする。

予熱予備還元炉に導入される精錬炉からの排出ガスの温
度は３００°Ｃ乃至８００℃と高くされであるので予熱
効果を十分期待することが出来、また前記排ガスのＯＤ
は０．４乃至０．６に調整されであるので鉄鉱石の予熱
予備還元炉における予備還元率は高くても３０％以下と
することが出来る。また前記精錬炉内で酸素ランスから
の吹込酸素でＣＯ，ガスの２次燃焼を十分におこなって
、ＯＤを０．４乃至０．６に高めるとともに精錬炉の側
壁および炉底から攪拌ガスを吹き込んでスラグ層及び鉄
浴を十分攪拌させ、前記２次燃焼による顕熱を前記スラ
グ層及び鉄浴に伝達し着熱効率（２次燃焼により発生し
た顕熱が鉄浴に伝達される割合）を向上させる。こする
と、前記精錬炉からの発生エネルギーは製造される溶銑
トン当りＩＧｃａｌ程度に抑えられ、製鉄所のプロセス
全体のエネルギー効率が向上する。また上記のように予
備還元率を高くしていないので、予熱予備還元炉に鉄鉱
石が滞留する時間は短かくなり、前述の精錬炉の出湯サ
イクルとの問題は解決され、操業の自由度は確保される
。

［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。精錬炉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剤が装入され
る第１のシュ　−　ト１３が前記精辣炉炉の上部に設け
られており、また酸素を吹き込む酸素ランス２１が炉内
に３０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２２．２３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ノズル２４が設けられている。

第１図で酸素ランス２１の先端に示した矢印は２８．２
９は夫々脱炭用、２次燃焼用の酸素の吹きだし方向を示
す。前記炉の上方には流動層型の反応装置である予熱予
備還元炉８０が設けられ、これに第２のシュート８１か
ら鉄鉱石が供給され、ここで予熱、予備還元された鉄鉱
石は第３のシュート３２から前記製錬炉１０に挿入され
る。予熱予備還元炉３０に製錬炉１０の発生ガスを供給
する導管３３が設けられている。また、予熱予備還元炉
３０の排ガスからダストを除去するホットサイクロン３
４、予熱予備還元炉８０の排出ガスの顕熱を利用して蒸
気を得る熱交換器３５が設けられている。さらに、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。

なお、原料事情、設備費用、操業の容易性等を考慮して
予熱予備還元炉として、熱効率の良いシャフト炉型もし
くは設備費用が低減され、また操業が容易であるロータ
リキルン型のものを設けることは本発明の実施にあたっ
て全く支障はない。

以上の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。原料である鉄鉱石は第
２のシュート３１から予熱予備還元炉３０に挿入されこ
こで製錬炉１０から導管３３を通して発生ガスの供給を
受けて予熱および還元された後、製錬炉１０に第３のシ
ュート３２を通して装入される。副原料である石炭、造
滓剤は装入装置が簡便である通常のホッパー（図示せず
）から第１のシュートを通して精錬炉１０内に装入され
る外、必要に応じて上記酸素ランスに設けたノズル２４
から粉試として装入することも可能である。

上記のように精錬炉に装入された原料及び副原料は精錬
炉の側壁及び炉底に設けられた羽口２５．２６から吹き
込まれる撹拌用ガスによって、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Ａｒ、Ｎ等の不活性ガス及び前記予熱予備還
元炉からの排ガスが用いられる。一方前記酸素ランス２
１の脱炭用及び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。また、予熱予備還元
炉３０からの排ガスはホットサイクロン３４でダストが
除去された後、蒸気発生器３５で熱交換されて系外に排
出されるが、必要に応じて切り換え弁３６により精錬炉
１０の撹拌用ガスとして利用される。なお、前記蒸気発
生器３５に代えて鉄鉱石予熱装置を設け、予熱予備還元
炉３０の排ガスの顕熱な利用することも可能である。

本発明の特徴は上記精錬炉の排ガスの酸化度ＯＤ′？：
０．４乃至０．６、その？Ｂ度を３００乃至８００℃、
第１図の溶融還元装置における鉄鉱石の予備還元率をＯ
乃至８０％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Ｖ鉄屑全体のエネ
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゜４より
小さい場合は余剰エネルギー多過ぎて無駄なエネルギー
が発生すことにするになり、ＯＤが０．６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。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３０％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。

次に本実施例にもとすく具体的数値を挙げる。

炭材として石炭を１１２４ｋｇ／ＴＨＭ（製造される溶
銑トン当り、以下同じ）、酸素を７９８Ｎ　ｍ　／　Ｔ
　ＨＭ、使用してＯＤが０．４、着熱効率は７０％であ
った− ［発明の効果コ本発明によれば酸素ランスに設けた２次燃焼用ノズルか
らの酸素によるＣＯガスの燃焼及び製錬炉の炉壁及び炉
底に設けた羽口からの吹き込を行って、精錬炉の発生ガ
スの酸化度を０　、４乃至０．６、前記ガスの温度を３
００乃至９００℃、予備還元率を３０％以下とするので
、溶融還元装置の余剰エネルギーを製鉄所全体のエネル
ギバランスに見合った適正なものとなり、また予熱予備
還元炉の負担が軽くされであるので精錬炉との工程の調
整の必要が無くなり操業の自由度が大幅に固状される。

【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。１０・・・製錬炉、１１・・・鉄浴、１２・・・スラグ
層、１３・・・第３のシュート、２１・・・酸素ランス
、２２．２３．２４・・・ノズル、２５．２６・・・羽
口、３０・・・予熱予備還元炉、８１・・・第２のシュ
ート、３２・・・第３のシュート、３８・・・導管、８
３・・・ホットサイクロン、３４・・・蒸気発生器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄鉱石を予熱予備還元炉で予熱、予備還元して炭
材、造滓剤とともに精錬炉に装入し、脱炭用及び２次燃
焼用ノズルを有する上吹き酸素ランスから酸素を吹き込
むとともに、精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鉄鉱石を溶融還元する方法で
あつて、予熱予備還元炉に導入されるガスの温度を３０
０乃至８００℃、前記精錬炉で生成するガスの酸化度［
（Ｈ＿２Ｏ＋ＣＯ＿２）／（Ｈ＿２＋Ｈ＿２Ｏ＋ＣＯ＋
ＣＯ＿２）］を０．４乃至０．６、予熱予備還元炉での
予備還元率を３０％以下とすることを特徴とする溶融還
元法。
（２）前記予熱予備還元炉が流動層型の反応装置である
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）前記予熱予備還元炉がシャフト炉型の反応装置で
ある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。
（４）前記予熱予備還元炉がロータリキルン炉型の反応
装置である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。
（５）前記予熱予備還元炉の出口ガスを鉄鉱石予熱装置
に導入して鉄鉱石を予熱することを特徴とする特許請求
の範囲第１項乃至第４項の何れか１項に記載の溶融還元
法。
（６）塊状炭材を精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項乃
至第５項の何れか１項に記載の溶融還元法。
（７）粉炭材を前記上吹き酸素ランスのノズルから吹き
込むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項
の何れか１項に記載の溶融還元法。