JPH01501401A - 自溶性又は非自溶性で、自己還元性の鉱塊又は鉱石から鉄又は非鉄金属を製造する装置 - 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】 自溶性又は非自溶性で、自己還元性の鉄塊又は鉱石から鉄又は非鉄金属を製造す る装置技術分野 本発明は鉄鉱石又は鉄酸化物又は他の鉱石又は他の金属の酸化物によって形成さ れた自溶性の又は非自溶性の鉄塊を還元することによシ、銑鉄、鋳鉄又は鉄塊状 であるか否かを問わず他の鋳造合金を製造するのに用いる冶金学的装置に関する ものであシ、特に金属チャージ又は金属チャージに任意の比率で自己還元性の鉄 塊を加えたものを簡単に溶解して、例えば液状銑鉄、液状鋳鉄又は他の液状合金 を得るための装置に関するものである。

背景となる技術 銑鉄を得るための慣用的方法は知られておシ、例えば高炉又は電気還元炉及びそ の類い内でのプロセスが知られている。これらのプロセスにおいては、粒寸法調 節をした後鉄酸化物及び鉄鉱石を出発材料とされたり、慣用のペレット及び他の 慣用的鉱塊が出発材料とされ、これらの炉に関しては古典的である操作によって 所定の組成を備えた固体状又は液状の鉄が得られる。

溶鉱炉においては、選別された鉱石、ペレット、焼結及び他の古典的鉄塊、コー クス及び石灰石を有するチャージは順次頂部部分によって負荷され、連続したチ ャージコラムが形成される。大気圧空気が炉下側部分内に導入され、同空気は炉 床の上側部分に設けた羽口列を通シ、再生又は非再生ヒータ内で３００〜１２０ ０℃の温度に加熱される。この地点で、還元性雰囲気を備えた領斌が形成される が、これはＣＯ２がコークスからの炭素と反応して形成される一酸化炭素の圧力 のためである。このＣＯは鉄酸化物からの酸素と結合し、このため鉄酸化物は金 属鉄に還元され、銑鉄が製造される。

不純物すなわち鑓石及びコークス灰は溶融銑鉄の表面上に浮遊するより密度の低 い液状スラグを形成する。

チャージと対向して流れるよう形成されるガスはそのようなチャージを予熱し、 頂部部分から出て行く。

このガスは主としてＣｏ、　ｃｏ２、ｎ２及びＨ２ｔ”有しておシ、炉に入って くる燃焼空気のための再生プレヒータ並びに他の加熱装置にまわされる。

発明の開示 本発明は鋳物工場及び冶金プラントで用いる鋳鉄、銑鉄及び他の合金を、慣用の 溶鉱炉及び他の還元性炉を備えた伝統的プラントよりも好ましい経済的条件で提 供するための装置に関するものである。

古典的なペレットに対しては、還元操作はコークスの部分燃焼から生ずるｃｏ　 ６介して行なわれる。ＣＯは鉄塊内に拡散し、ＭｅＯ＋　Ｃｏ　−４ＭｇＢ　＋ 　ＣＯ２なる反応式に従った還元作用が発生する。この反応において発生するＣ Ｏ□は反対向きにおいてＣｏに拡散する。この反応にはＣｏが鉱石又は慣用のペ レット内に完全に拡散するための時間が必要であシ、このことは炉内の高滞留時 間が得られる炉を用いる必要性を示唆しており、このような時間は溶鉱炉におい て典型的に得られる。

他方、自溶性ペレットは還元作業にとってずつと好ましい条件を提供する。この 場合鉱石又は酸化物と、微細に分割された石炭又はコークスの間がより親密に接 触するということはよシ少ない反応時間をもたらす。

何故ならばＣｏ　ｔペレット内に拡散する段階は必要とされず、還元は次の反応 により行なわれるからである。

２　ＭｅＯ＋　Ｃ→２Ｍｅ　＋　Ｃ０２ｃｏ２　＋　ｃ→２　Ｃ０ ＭｅＯ＋ＣＯ→Ｍｅ　＋　ＣＯ２ この意味においては、前記鉱塊自体が実際には、炭素が得られる全時間期間内に おいて還元性雰囲気を備えた半密閉システムを提供する。そうでない場合には、 前記自溶性鎮魂はその定義によって示されるように、内部に自己還元性雰囲気を 維持する。この還元性雰囲気は外部雰囲気の特性、すなわち高炉内に存在し、上 向きに流れるガスによって提供される雰囲気の種類によらないものである。

かくして、炉雰囲気内に存在し、燃料の部分燃焼並びにペレット内で発生する反 応還元作用からくるＣＯをプロセスのためのエネルギへと還元することが可能で ある。

他方、溶鉱炉内の溶融プロセスにおいては、操業中頂部によって装填されたコー クス又は他の固体状燃料はチャージの他の部分とともに降下路中全進行し、反応 式ＣＯ□＋Ｃ→２　Ｃｏに従って、上昇するＣｏ２と対向流的に反応する。かく て炭素質物質は還元−溶融プロセスにおける利点を効果的に得ることなく大きく 消費されることになる。実際のプロセスにおいてＣｏ燃焼を実施することが可能 であったとすれば、より高い効率が得られ、キュポラ炉内の燃料コークスの節約 並びに、他の合金の還元／溶融又は溶融のみに採用される溶鉱炉及び任意の他の 高炉内における燃料及び還元剤の節約につながる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明を具現する高炉の立面図、第２図は第１図の炉内のトップ羽口列 を通る平面で切った断面図をそれぞれ示す。

発明を実施するための最良の態様 本発明を具現する高炉はその中に存在するＣＯ又は他の上向きに流れる燃焼可能 ガス例えばＨ２，ＣＨ４及びその類いの燃ｗ８ヲ可能とし、かつ又当該ガスが採 用した燃料又は還元剤と吸熱反応をすることを防止出来る改良物を備えている。

この新規な炉開見物は基本的には円形又は任意の横断面形状でちって、その頂部 において負荷デート又は装置２とガスのための取出口を備えた円錐状は円筒状高 炉１を有している。ここに前記ガスはこの実施例においては煙突２中を流れるか 、吹付は空気予熱のための熱再生器又は復熱ヒータへまわされる、種々の含有率 のＣＯ２＋　ＣＯ＋　Ｈ２及びＮ２から主としてなっている。

高炉１は１つ又は数個の羽口列４及び５を備えており、当該羽口列は低温又は高 温の、０２を濃密化したか又はしない空気をして、−酸化炭素の二酸化炭素への 燃焼反応（Ｃｏ　＋１／２０２→ＣＯ）に吹付け、自己還元性で、自溶性又は井 目溶性の鉱石、銑鉄、スクラップ、鋳物又は鋼くず又はこれらの成分を０〜１０ ０チの範囲内で幾つかの可能な割合によシ混合したものを有するチャージを加熱 するための付加的熱を提供している。

炉床８は円筒形状又は円形乃至任意の他の横断面形状を備えた円錐形状のもので あり、その上側部分の直径は高炉１のそれよりも、コークス、木炭又は他の固体 状燃料のためのフィーダ６を配置するのに十分な量だけ大きい。これらのフィー ダは炉床のまわ１Ｌ燃料ベツドＴの適切な送りを促進するに十分な数だけ分布さ れている。

炉床８は１つ又はそれ以上の羽口列９を備えており、該羽口列は予熱されたか又 は予熱されていない空気であって、０２の濃密化を含むか、含まない空気又は燃 料の完全乃至部分的燃焼のためフィーダ６下方にスプレーされる液体状、ガス状 又は固体状燃料の噴射をともなうか、ともなわない空気を吹付け、以ってチャー ジ物の還元及び／又は溶融のために必要とされる熱的エネルギを提供している。

前記高炉及び炉床は単体式又は非単体式の耐火性ライニング１０ｅ備えることが 可能であり、同ライニングは冷却してもしなくても良い。炉床８の底は平坦とし ても良いし、燃料ベッドの良好な分布を得るために円錐状立面１１を備えても良 い。後者の場合には、加圧するか又はしないことが出来るサイホンが提供される 。更に凹所１２を設けてスラグと溶融金属との間の分離を容易化することが出来 る。

溶融金属及びスラグは注出口金弁して炉床下側部分を通シ本装置から連続的又は 非連続的に出て行く。

このタイプの炉においては、通常のプロセスのように高炉頂部内のチャージ物と いっしょに燃料を添加することはせずに（添加することは可能ではあるが）、同 燃料は高炉１と炉床８の結合部における燃料ベッド上に位置する特殊な装置６に よって添加される。炉床８は材料を溶融するための気化器及び熱発生器として作 用するものであり、前記材料は、自己還元性鎮魂又は鉱石を有するチャージの一 部全利用する場合には金属化され、高炉１内で予熱されるし、銑鉄、スクラップ 、鋳物工場及び鋼工場の廃物又は他の合金をチャージの成分として用いる場合に は単純に予熱されるだけである。

これらの改良物金備えた高炉は採用する燃料のタイプ又はそれら燃料のため提供 された種々の位置における燃料噴射の度合いによって規制可能な特性を備えた明 瞭に区別出来る雰囲気を備えた領域を提供する。

チャージ物と対向流をなして下側領域からくるガスは加熱及び還元のために必要 な熱エネルギをこのチャージ物に伝達する。

高炉１内のチャージ物はコークス、木炭又は任意の固体状燃料を含んでいないの で、反応式Ｃ０２＋Ｃ→２　Ｃｏであられされ、吸熱作用を起し、著しい量の炭 素を消費する反応は発生しない。かくて、装置を出る排気ガスは基本的に００２ とＮ２を有している。

本発明において提案されている装置は作業全極めて柔軟性に富んだものにすると 同時に、スクラップ、銑鉄及び鋳物及び鋼工場の廃物のみならず任意の合金をし て、例えば通常のキューボラ炉内で溶融せしめ、スクラップ、銑鉄及び／又は鋳 物工場又は製鋼工場の廃物又は任意の他の合金を添加するかしないでペレット及 び他の自己還元性鎮魂を還元することが出来る。燃料が高炉中に添加されないの で、燃料の消費はかなシ減少する。何故ならば、上向きに流れるガスからのＣ０ ２と反応することによって炭素が失なわれることがないからである。

本高炉はキューボラ炉、溶鉱炉又は他の高炉とくらべて、炉の下側部分内に形成 された一酸化炭素及び他のガスを炉の上側部分において燃焼し、反応中に解放さ れる熱エネルギを高炉中を降下するチャージ物に伝達することが出来るため、大 きな燃料節約効果を得ることが出来る。排気ガスはほぼ二酸化炭素及び窒素から 形成される。

本高炉はまたコークス、木炭又は任意の他の燃料を燃料ベッド付近に採用するこ とによシ、自己還元性の鎮魂及びペレット及び／又は鉱石のための一種の還元及 び溶解炉として作動する。この場合にも又炉床内に形成された一酸化炭素は高炉 に沿って燃焼され、発生した熱はほぼ完全に降下してくるチャージ物に伝達され 、かくて本装置の熱的効率は著しく増大する。更には、本装置は木炭、コークス 又は他の固体状燃料を高炉チャージ物として含んでいないので、ＣＯ２＋Ｃ→２ 　Ｃｏ又は他の類似の吸熱反応は発生せず燃料消費率の低下が得られる。

産業上の適用性 本装置は鋳物工場及び冶金プラントにおいて銑鉄、鋳鉄又は他の鋳造合金を経済 的観点からみて極めて有利な条件で製造することに用いられる。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＸＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ、　 ＰＣＴ／ＢＲ８６１０００２０（ＳＡ　１５２５２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高炉であり、自溶性又は非自溶性の、自己還元性の鉱塊文は鉱石から鉄又は 非鉄金属を製造するための装置において、同装置は円筒状又は円錐状高炉にして 円形又は任意の他の横断面形状を備え、炉頂部部分において負荷ゲート乃至装置 （２）と、煙突（３）又はこれを熱再生器に通じている導管を介してガスを出す ための取出口を有し、更に又予熱されたか又は予熱されなく及び／又はＯ２で濃 密化したか又はしない空気を吹付けるための１つ又はそれ以上の羽口列（４，５ ）を有する高炉（１）と、円形又は任意の他の横断面形状を備えた円筒状又は円 錐状炉床（８）にして同形状は燃料フィーダ（６）を直接燃料ベツド（７）上に 配置するのに十分な量だけ高炉の直径より大きな直径を備えている炉床と、炉の 下側部分に設けた１つ又はそれ以上の羽口列（９）にして、当該羽口列は予熱さ れたか又は子熱されない、かつ又Ｏ２で濃密化したか又はしない空気を吹付け、 更にフィーダ下方に散布された液状、ガス状又は固体状燃料を噴射するか又はし ないように配列され、更に溶融金属及びスラグを運続的又は非連続的に放出する ための注出口を含んでいる羽口列とを有し、前記高炉及び炉床は耐火物（１０） で内張りされており、及び／又は冷却されているか、又はいないことを特徴とす る製造装置。 ２．請求の範囲第１項に記載の製造装置において、前記炉床（８）は平坦な底を 備えていることを特徴とする製造装置。 ３．請求の範囲第１項に記載の製造装置において、前記炉床（８）は燃料ベッド （７）をより良好に分配するため、円錐状立面（１１）を備えた底を有している ことを特徴とする製造装置。 ４．請求の範囲第１項に記載の製造装置において、前記炉床（８）は加圧された サイホンを備えていることを特徴とする製造装置。 ５．請求の範囲第１項に記載の製造装置にオいて、前記炉床（８）は加圧されて いないサイホンを備えていることを特徴とする製造装置。 ６．請求の範囲第１項に記載の製造装置において、前記炉床（８）はその底部に おいで溶融金属及びスラグ間の分離を容易ならしめるための凹所（１２）を備え ていることを特徴とする製造装置。 ７．請求範囲第１項から第６項迄のいずれか１つの項に記載の製造装置において 、前記炉は、採用した燃料のタイプ並びに同燃料のために設けられた幾つかの位 置における燃料噴射の大小の程度によつて規制可能友明瞭に区別出来る雰囲気を 備えた領域を有していることを特徴とする製造装置。 ８．請求の範囲第１項から第７項迄のいずれか１つの項に記載の製造装置におい て、対向流をなして上昇してくる前記還元性又は燃焼性ガスは前記羽口（４，５ ）の近くにおいて燃焼され、それらの熱的エネルギを直接下降してくるチャージ 物に伝達することを特徴とする製造装置。 ９．請求の範囲第１項から第８項迄のいずれか１つの項に記載の製造装置におい て、高炉（１）中に負荷されるチャージ物には、二酸化炭素と炭素の間の吸熱反 応を防止するために木炭、コークス又は任意の他の固体状の燃料が存在していな いことを特徴とする製造装置。 １０．請求の範囲第１項から第９項迄のいずれか１つの項に記載の製造装置にか いて、自己還元性鉱塊及び鉱石並びに銑鉄、スクラップ及び鋳物工場又は製鋼工 場の屑又は任意の他の合金が各成分０〜１００％の任意の範囲で混合されたもの の両者を有するチャージ物を溶融し、還元することが許容される製造装置。