JPH01263211A - 溶融還元法 - 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］ 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、製錬炉内の溶銑中に原料となる
予備還元鉱石又は生鉱石を装入され、また還元材または
燃料となる炭材及び石灰その他の造滓材を装入された製
錬炉内に酸素が吹き込まれる。そうすると炭材が溶銑中
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ガスは過剰に吃き込まれる酸素ガスによ
り２次燃焼されてＣ０２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グ
試の粒鉄に伝達され、次いで溶銑に伝達される。こうし
て鉄鉱石の還元反応に必要な熱が鉄鉱石に伝えられ溶銑
が効率良く製造される。

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、製錬炉に
装入される前の鉄鉱石の予備還元率を６０乃至７５％と
とし、従って製錬炉の排出ガスは還元性の高い低酸化度
のガスを大量に使用している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、予備還元率を３０％以上にする場合にお
ば、製錬炉の排出ガスの酸化度を下げ、また前記ガス量
を多量に必要とするので、Ｃ０２ガスの燃焼度つまり２
次燃焼効率が下がって溶融還元の熱効率が低下する虞が
ある。また酸素ランスの先端位置とスラグレベルが大幅
にずれた場合には２次燃焼効率の低下、２次燃焼による
熱がスラグまたは鉄浴に伝達される割合即ち着熱効率が
低下、生成ガス温度の上昇による炉口耐大物の損傷を生
じる虞がある。

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、溶融還元の熱効率を向上させ、前述の酸素
ランス先端の位置とスラグレベルとのずれの許される範
囲を見出し、前記ずれを測定してこれを前記範囲内に保
持して溶融還元の熱効率及び前記着熱効率を向上させる
とともに安定した操業が出来、併せて炉口耐大物の損傷
が低減される溶融還元法を提供しようとするものである
。

［課題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炉で予熱、予備還元
して炭材、造滓材とともに製錬炉に装入し、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、製錬炉の側壁及び炉底に設けられた
羽口から攪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、酸素ランスの先端の位置を測定して前記
酸素ランスの先端がスラグレベルの下４、　Ｑ　Ｑ　ｍ
　ｍ乃至スラグレベルの上４００ｍｍの範囲にあること
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
１２が形成され、副原料である炭材及び造滓材が装入さ
れる第１のシュ　−　ト１３が前記製錬炉炉の上部に設
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２２．２３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３０が設けられ、これに第２のシュート３１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３４、予熱予備還元炉３０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攪
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。原お１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。副原料である炭材、造
滓材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製錬炉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
から粉状として装入することも可能である。

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
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、Ｎ２等の不活性ガス及び前記予熱予１
還元炉からの排ガスが用いられる。一方前記酸素ランス
２１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により製錬
炉１０の攪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。

以上の通り製錬炉内のガスは２次燃焼用酸素によって酸
化度は高められ２次燃焼効率は向上される。

次にランス高さの測定方法と、ランス高さをパラメター
として１ｆｌｌＪ定した着熱効率及び製錬炉ガスの昇温
について説明する。第２図は製錬炉１０に装入されたス
ラグレベル測定用のサブランス４０を示した図である。

製錬炉外のものは大部分省略されている。サブランス４
０の先、）ｉ、ｉｉ部分には金網が巻付られておリスラ
グ層に浸漬された場合には浸漬された部分だけスラグが
付着される。通常はサブランス４０は上に引上げられて
おり、その先端が製錬炉の上部または炉外にあって、ス
ラグレベルを測定する場合にはこれをその先端部分がス
ラグ層１２に浸漬されるところまで降ろしてから引上げ
る。サブランスのスラグ付着部の上端位置とサブランス
の引上げ高さから適宜の基準レベル例えば炉口からスラ
グレベルまでの距離が検知される。検知方法として、目
視で行うことは十分可能であるが付着スラグは、サブラ
ンス引上げ時には高温で、大抵赤い色をしているので、
光センサーないし感熱センサーにより検知することがで
きる。

酸素ランスの先端位置は簡単にとのランスの巻き上げ、
巻下しの高さから検知することが出来る（以下酸素ラン
ス、サブランスともその先端位置を慣用されているよう
にランス高さと言う）。こうしてスラグレベルと酸素ラ
ンス高さとの差を知ることが出来る。

スラグレベルを測定する方法として製錬炉の上方からマ
イクロ波を投射し、これがスラク°表面で反射された波
を検知し、投射波と反射波の位相のずれからスラグレベ
ルを測定することも可能である。

第３図は着熱効率と酸素ランス高さとスラグレベルの差
との関係を示す図である。横軸のＯは前記差が零で、＋
は酸素ランス２１の高さがスラグレベルより高く、−は
この逆である。この差が＋４００　ｍ　ｍ以上では２次
燃焼による熱が製錬炉外に排出されて前記着熱効率が急
に低下する。この場合製錬炉の炉口耐大物は高温排ガス
によって損傷する虞が大きくなる。また−４００’　ｒ
ｎ　ｒｎ以下では酸素ランスのｊ脱炭用ノズルからの酸
素により鉄浴からのスプラッシュが激しくなり粒鉄中の
炭素がＣＯ２ガスを還元してＣＯガスとなって２次燃焼
効率を下げ、溶融還元の熱効率を低下させる虞がある。

スラグレベルを常時者１・黙シて酸素ランスの高さとの
差を前述の通り−ｌｌ　ＯＯｍ　ｍから＋４００ｍｍの
範囲に入るように調整することにより上記の通り前記着
熱効率及び製錬炉の熱効率はいずれも安定して高くなる
が、スラグレベルを考慮せず酸素高さを一定に保持した
場合は蓄熱効率および溶融、還元の熱効率は安定せず不
安定な操業を強いられることになる。

［発明の効果］ 本発明の溶融還元法によれば、撹拌用ガスによる鉄浴お
よびスラグ層の撹拌並びに２次燃焼用酸素による製錬炉
内ガスの酸化が行われるので、溶融還元の熱効率が向上
し、また、スラグレベルを測定して酸素ランスの高さと
の差がを大きくずれないように調整するので、着熱効率
及び溶融還元の熱効率は安定して高くなり、安定した溶
融還元の操業を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の溶融還元法に用いられるプロセス
の説明図、第２図はサブランスによるスラグレベル測定
の方法を示す説明図、第３図は着熱効率と酸素ランス高
さとスラグレベルの差との関係を示すグラフ図である。 １０・・・製錬炉、１１・・・鉄浴、１．２・・・スラ
グ唐、１３・・・第１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、４
０・・・サブランス、４１・・・金網、４５・・・光セ
ンサ−。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄鉱石を予熱予備還元炉で予熱、予備還元して炭
   材、造滓材とともに製錬炉に装入し、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、製錬炉の側壁及び炉底に設けられた羽口か
   ら攪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、酸素ランスの先端の位置を測定して前記酸素ラ
   ンスの先端がスラグレベルの下４００ｍｍ乃至スラグレ
   ベルの上４００ｍｍの範囲にあることを特徴とする溶融
   還元法。
2. （２）サブランスまたはこれに緊締された棒状治具をス
   ラグに浸漬させ、前記サブランスまたは棒状治具のスラ
   グ付着レベルからスラグレベルを測定することを特徴と
   する請求項１に記載の溶融還元法。
3. （３）前記サブランスまたは棒状治具に付着したスラグ
   を光センサーで検出してスラグレベルを測定することを
   特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の溶融還元
   法。
4. （４）前記サブランスまたは棒状治具に金網状のシート
   を巻着し、またはその表面に凹凸を付したことを特徴と
   する請求項１乃至３項のいずれか１に記載の溶融還元法
   。
5. （５）前記製錬炉の炉口からマイクロ波を炉内に向けて
   放射し、その反射波を検知してスラグレベルを測定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の溶融還元法。