JPH01247516A - 溶融還元における原料供給方法 - 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〉 本発明は溶融還元における原料供給方法に関し、詳しく
は粉状の原料を炉内静止スラグ面の上方より飛散ロスな
く供給する方法に関する。

〈従来の技術〉 周知のように精錬炉内の溶融金属（以下溶鉄と言う）に
、鉄鉱石（予備還元を行った鉄鉱石を含み、以下鉱石と
言う）や、還元剤でかつ熱源である炭材（石炭、この石
炭の乾溜を行ったコークスもしくはチャー等を総称して
炭材と言う）、副原料としての石炭等を原料として供給
するとともに、前記溶鉄に酸素ガスを吹込んで鉱石を還
元精錬する溶融還元が近年積極的に採用されるようにな
っている。このような溶融還元において前記原料の供給
は、例えば特開昭６１−１９９００９号公報に示されて
いるように、鉱石および炭材等の原料を篩で塊と粉に分
級し、所定サイズ以上の塊状の原料は炉の上部に設置さ
れている上部原料投入装置より溶融還元炉内へ供給し、
また所定サイズ末端の粉状の原料（以下粉状原料と言う
）は給粉装置を介して炉内の溶鉄浴もしくはスラグ層内
へ吹込むことによって行うことが一般的であった。

一方、前記鉱石や炭材等の粉状原料を転炉に供給する方
法として、例えば特公昭６２−２４４８６号公報におい
ては、前記粉状原料を滓化抑制剤として利用し、この粉
状原料を炉内スラグがフォーミング状態となり、さらに
スロッピング傾向となった場合に転炉側壁に設けられた
貫通孔から供給する手段が開示されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 前述した溶融還元において供給される原料は、粒径の細
かい粉状のものが比表面積が大きく、従って還元反応速
度が速いこと等から好ましい手段であることは知られて
いる。ところが精錬中の炉内では、精錬用ガスの噴射や
反応に伴い発生するガスによる上昇気流が生じており、
前記粉状の原料を単純に上方から投入した場合、その大
部分が前記上昇気流によって排気ダクトへ排出゛される
と言う大きな問題があった。このため粉状原料を供給す
る場合は、炉底部もしくは炉槽部に吹込み用羽口を設け
、窒素、アルゴンあるいは炭酸ガス等の不活性ガスをキ
ャリヤーガスとして炉内の溶鉄浴、あるいはスラグ浴内
へ吹込む所謂インジェクションによる吹込み法がとられ
ていた。

しかしながらこのインジェクション法では、吹込み用羽
目が当然のことながら溶鉄浴、スラグ浴の下部に設けら
れており、羽口への溶融物（溶鉄、熔融スラグ等を総称
して以下溶融物と言う）の差し込みを防止するために炉
内溶融物の静圧よりも高い圧力のキャリヤーガスととも
に吹込まなければならず、高圧ガスを得るための設備が
必要となる。また、安定した粉状原料の吹込みを行うた
めには、粉状原料搬送中の脈動発生を防止する必要があ
り、粉状原料に対するキャリヤーガス量、つまり固気比
をある程度以下（賀した粉状体の吹込みを行うための固
気比は一般に１５以下である）に保たなければならない
。而して高生産性を確保するに必要な多量の粉状原料を
前記羽目から供給するとすれば、溶融物中に吹込まれる
キャリヤーガスの量もかなり多いものとなり、本来の精
錬上より必要とされる底吹きもしくは横吹き攪拌ガス量
の阻害要因となり、還元反応に適した撹拌条件にするこ
とが困難となる。この結果、逆に使用できる粉状原料の
量も限られたものとならざるを得ないのが実態であり、
前述したように従来は原料を予め篩分けし、塊状の原料
を上部の投入装置より供給し、操業条件より許容される
粉状原料のみを金属浴もしくはスラグ層内へ直接吹込む
方法が採用されていたわけである。

一方、前記スロッピング抑制剤はスラグ層の上方より供
給されるが、この供給は吹錬中にスロッピングの生じた
場合にスロッピングを抑制するために必要な量だけを供
給すればよ（、その供給量も僅かなものである。而して
供給された抑制剤の添加歩留の要求も厳しいものではな
く、本発明が対象とする溶融還元において供給される主
原料としての粉状原料とは到底比較し得るものではない
。

本発明は溶融還元に極めて有効な粉状寮料を、前記イン
ジェクション法によることなく、上方から大量にしかも
歩留りを低下させることなく供給する原料供給方法を提
供することにより、前述した従来供給法における問題点
の抜本的な解決を図るものである。

〈課題を解決するための手段〉 前記課題を解決する本発明は、精錬炉内の溶鉄に、粉状
の鉱石、炭材、石灰等原料を供給するとともに酸素ガス
を吹込み、前記鉱石を還元精錬する溶融還元における原
料の供給方法において、炉内静止スラグ面より設定高さ
の炉壁に設けられた開口部に粉状原料供給装置を装着し
、該供給装置を介して前記粉状原料を前記スラグ面に対
して所定の傾斜角を有せしめてキャリヤーガスとともに
吹込むことを特徴とする溶融還元における原料供給方法
に関するものである。

〈作　用〉 以下本発明の具体的な構成を、その作用とともに詳細に
説明する。

第１図は本発明に基づく原料供給方法の一例を説明する
還元炉の断面構造図である。図において１が溶融還元炉
であり、２が溶融スラグ、３が溶融金属、つまり溶鉄で
あり、また４は排気ダクトである。溶融還元炉１の上部
からは前記排気ダクト４を貫通して設けられた上吹きラ
ンス５により酸素が供給され、また炉底に設置された底
吹羽口６からは撹拌用のガスが吹込まれる構造となって
いる。７は粉状原料供給装置（以下単に供給装置と言う
）であり、後述する炉壁１０の設定部位に開口された炉
壁開口部１１に装着されている。この供給装置７は供給
管７１を介して粉状原料ホッパー７２に連接されており
、また前記供給管７１には粉状原料を随伴し、後述する
条件で気体搬送するためのキャリヤーガス供給管７３が
連結されている。キャリヤーガスとしては窒素、アルゴ
ンもしくは炭酸ガス等の不活性ガスを用いることが可能
である。

第２図は静止スラグ面りに対する炉壁開口部１１の高さ
と、粉状原料の前記傾斜角（以下吹込傾斜角と言う）の
関係を模式的に示す構造図であり、炉壁開口図１１は炉
内の静止状態のスラグ面りより設定高さｈの炉壁１０で
、排滓、出銑時等に炉内溶融物が浸漬しない部位、たと
えばトラニオンサイド等に開口されている。この炉壁開
口部１１には第１図に示したように供給装置７が装着さ
れているが、この供給装置７は炉壁開口部１１を前後進
可能に構成することでも、あるいは炉壁開口部１１に固
定して設ける構造のいずれでもよい。粉状原料はキャリ
ヤーガスとともに供給装置７の先端噴出ロアａから炉内
に吹込まれるが、この粉状原料の吹込みは前記静止スラ
グ面りに対し所定の傾斜角θを有するように構成されて
いる。

この第２図に基づいて本発明の基本的な構成を説明する
。溶融還元炉１内には前述した炉内発生ガスの上昇気流
があり、粉状原料の吹込み方向はある程度下方向とし、
吹込み速度も炉内発生ガスの上昇気流速度よりも大きく
する必要がある。また、炉壁開口部１１の設置高さもス
ラグ浴、溶鉄浴の揺動により炉壁開口部１１や供給装置
７の先端噴出ロアａが浸漬もしくは閉塞しない高さに設
定する必要がある。これらの条件を満足し、静止スラグ
面りより上方の炉壁部（以下炉肩部と言う）から粉状原
料　を効率的に供給する方法について種々の実験研究を
繰り返し行った結果、炉壁開口部１１の設置高さｈと吹
込傾斜角θおよび先端噴出ロアａからの吹込み速度■に
ついて以下の関係を満足すればよいことが判った。

まず、先端噴出ロアａでの吹込み速度■は、粉状原料の
搬送性能によって設定される固気比、粉状原料の供給速
度、および噴出ロアａの断面積によって決定される。次
に、炉壁開口部１１の高さｈと吹込傾斜角度θであるが
、高さｈの位置に設けられた炉壁開口部１１から吹込傾
斜角θで静止スラグ面りに向かって粉状原料が吹込まれ
るように設定される。ここで、炉壁開口部１１から静止
スラグ面りまでの距離をＸとすると、粉状原料の炉内上
部空間での滞留時間（先端噴出ロアａから噴出され静止
スラグ面りに達するまでの時間）τは次式で与えられる
。

ｒ＝ｘ／Ｖ＝ｈ／　（Ｖ　・ｓｉｎ　θ）そこで、この
滞留時間τと、炉内に供給された粉状原料の前記上昇気
流に随伴される飛散ロスとの関係を調査した。

第３図はその調査結果の一例を示すものであり、横軸に
は粉状原料の炉内上部空間での滞留時間τを、縦軸には
粉状原料供給歩留を表したものである。ここで、原料供
給歩留は供給した鉱石中鉄分と製造された溶鉄中鉄分の
比で定義される値である。図より明らかなように、τが
０．３秒より大きくなると粉状原料の原料供給歩留は著
しく低下しており、粉状原料の飛散ロスが増大している
ことを示している。従ってτ〈ｏ、３秒の関係を満たす
ように炉壁開口部１１の高さｈ、吹込傾斜角度θ、吹込
み速度Ｖを設定することにより、粉状原料を炉肩部より
飛散ロスなしに工業的規模で供給することが可能となっ
た。

前記吹込み速度■および吹込傾斜角度θを確保するに必
要なキャリヤーガスの圧力は５〜６ｋｇ／ｃｔｌで充分
であり、従来のインジェクション法による２０〜２５ｋ
ｇ／ｃｎｌより大幅に低減させることができる。

本発明法により供給される原料は、鉱石、炭材、生石灰
等種類は問わず、粉状原料ならば供給可能であり、入手
できる原料の形状に対応した方法で炉内へ供給方法を選
択できる。

〈実施例〉 第１図に示す溶融還元炉１において本発明を実施した。

本実施例においては、鉱石のみを粉状原料とし、炭材、
副原料としての生石灰は従来通り塊状物を使用し、炉上
の排気ダクトに設置された原料供給孔より供給した。ま
た、比較のために種々の条件下で溶融還元操業を行い、
排ガス中のダスト発生量および溶融還元速度の調査、解
析を行った。操業条件は第１表に示す通りである。比較
例２，３．４は本発明の比較例である。比較例２．３は
第４図に示す従来法による炉上に設置した原料供給装置
１２による操業例であるが、比較例２は原料供給孔２１
より塊状原料を、比較例３は粉状原料を供給したもので
ある。比較例４は、第５図に示すように炉底に設置した
羽口６より粉状原料を供給した例である。また、比較例
５は本発明法と同様の位置からキャリヤーガスを少な（
した高固気比での吹込みの例である。

状原料を炉上から投入した例（比較例２）とほとんど等
しく、炉上から粉状原料を投入した例（比較例３）のダ
スト量のほぼ１／６である。比較例５では炉内上部空間
の滞留時間が０．３秒以上となっていることからも容易
に予想されたが、ダスト量は実施例１に比べ約２倍とな
っている。また、比較例４は従来通り粉状原料を底吹羽
口より供給した例であり、この場合のダスト量は実施例
および比較例２と同程度であるが、吹込み圧力が２１ｋ
ｇ　／　ｃｎｌと高圧にする必要があっただけでなく、
安定した吹込みを行うために固気比を１２までしかあげ
ることができず、供給速度として３０Ｔ／Ｈが限界であ
り、所要の供給量を達成することができなかった。この
結果から、本発明法の原料供給法によれば、粉状原料を
飛散させることなく高歩留で炉内に供給させることが可
能である。

次に、本発明の実施例と比較例との溶融還元反応速度の
比較・検討を行った。溶融還元において、原料の鉱石の
投入速度と、還元反応が定常状態になった時点でのスラ
グ中のＦｅＯとＦｅ、Ｏ，の合計である酸化鉄総量（Ｔ
、Ｆｅ）と、鉱石からの脱酸素速度で表せる還元反応速
度との関係を調べることによって検討を行った。この結
果を第６図に示す。

図よりスラグ中の酸化鉄濃度と還元反応速度が比例する
ことがわかり、この直線の傾きによって還元反応速度の
比較ができる。

ここで、単に上方から塊状鉱石のみを投入した比較例２
では傾きａの実線、比較例４の底吹インジェクションに
よる粉状原料供給では僅かに傾斜の大きい実線すが得ら
れる。本発明の炉肩部からの供給では前述のａ、ｂより
も傾斜の大きい実線Ｃが得られた。つまり、粉状原料を
飛散ロスなく供給することによって、従来から実施され
ている塊状原料の上方投入、粉状原料の底吹インジェク
ションに比べ１．２〜１．４倍の還元反応速度が得られ
ることが判明し、本発明は溶融還元炉の生産性において
も優れていることが示されている。

イ 〈発明の効果〉 とともに高固気比で歩留よく炉内に供給することが可能
であり、粉状原料のため還元反応速度も高く維持できる
ために高生産性が確保できる。

また粉状原料を供給する開口部は、スラグ浴よりも上部
に位置し、非浸漬の状態であるため開口羽口に比べ低圧
のガス供給で十分であり、安定した操業をおこなうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく原料供給方法の一例を説明する
還元炉の断面構造図、第２図は本発明を構成する原料供
給方法の詳細を説明する還元炉の構造図、第３図は粉状
原料の炉内上部空間の滞留時間と原料供給歩留との関係
を示すグラフ、第４図は従来法による原料供給方法の一
例で炉上よりの原料供給の状態を示す構造図、第５図は
従来法による原料供給方法の一例で底羽口よりの原料供
給の状態を示す構造図、第６図は溶融還元反応速度とス
ラグ中トータル鉄との関係を示すグラフである。 ■・・・溶融還元炉、２・・・スラグ、３・・・溶融金
属、４・・・排気ダクト、５・・・上吹きランス、６・
・・底吹羽口、７・・・粉状原料供給装置、１０・・・
炉壁、１１・・・炉壁開口部、７１・・・供給管、７２
・・・粉状原料ホッパー、７３・・・キャリヤーガス供
給管代理人　弁理士　秋　沢　政　光 他１名 ７１図 第２図 第３図 嘩留ｖｆ間ｔ　（５ｅＣ） ７４図 オ５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 精錬炉内の溶融金属浴に、粉状の鉱石、炭材、石灰等原
   料を供給するとともに酸素ガスを吹込み、前記鉱石を還
   元精錬する溶融還元における原料の供給方法において、
   炉内静止スラグ面より設定高さの炉壁に設けられた開口
   部に粉状原料供給装置を装着し、該供給装置を介して前
   記粉状原料を前記スラグ面に対して所定の傾斜角を有せ
   しめてキャリヤーガスとともに吹込むことを特徴とする
   溶融還元における原料供給方法。