JPH0246643B2 - - Google Patents

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JPH0246643B2
JPH0246643B2 JP57192117A JP19211782A JPH0246643B2 JP H0246643 B2 JPH0246643 B2 JP H0246643B2 JP 57192117 A JP57192117 A JP 57192117A JP 19211782 A JP19211782 A JP 19211782A JP H0246643 B2 JPH0246643 B2 JP H0246643B2
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JP
Japan
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furnace
gas
ore
temperature
reduction
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JP57192117A
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English (en)
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JPS5980707A (ja
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Hisao Hamada
Mitsuo Kadoto
Toshihiro Inatani
Eiji Katayama
Nobuo Tsuchitani
Shiko Takada
Tsutomu Fujita
Shunji Hamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0033In fluidised bed furnaces or apparatus containing a dispersion of the material

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流動層予備還元炉による粉粒状鉱石
の予備還元方法に関するものであり、特に溶融還
元炉から発生する還元性の排ガスを用いて、流動
層予備還元炉内で金属酸化物を含有する粉粒状鉱
石を流動還元するに当つての鉱石の装入ならびに
還元ガスの接触法に特色のある技術について提案
する。
近年、酸化鉄または各種金属酸化物を含有する
鉱石原料は、塊状鉱石が減少して粉粒もしくは小
粒状鉱石が多くなつており、今後ますますその傾
向が進みつつある。
こうした現状に鑑み、かかる粉粒状鉱石を直接
使用して製錬する技術が発展してきた。例えば、
流動層を用いて粉粒状鉱石を予備還元し、その後
この予備還元鉱を電炉、転炉その他溶解炉で溶融
還元する方法等がそれである。この既知技術の場
合、予備還元鉱にバインダーを添加して一旦塊成
化し、その塊状化した物を溶解炉で溶融還元する
方式が多い。ところが、かかる従来技術によれ
ば、塊成化のための燃料、処理費、処理エネルギ
ーを余分に必要とするばかりでなく、塊成化した
のち、さらに焼成を必要とするような場合には、
焼成塊状物とする際に、焼成炉から排出するガス
中のNOx、SOxおよびダスト等の処理が必要と
なり多大の費用を要するという欠点があつた。
また、上記方式の他にも、アーク炉やプラズマ
あるいは純酸素を利用する炉を用いて予備還元鉱
を粉粒状のまま溶融還元する方式も提案されてい
る。しかし、アーク炉を用いる方式は電力消費量
が莫大であるばかりでなく立地条件にも制約があ
る。プラズマを利用する炉を用いる方式は工業的
規模には適用が困難である。純酸素を利用する炉
を用いる方式は高温雰囲気を得ることは容易であ
るが、酸素を予熱することができないため、入熱
量が小さいこと、それに加えて還元雰囲気の維持
が難しいことなど技術的に解決を要する問題が残
されていると同時に、また純酸素製造設備を準備
する必要があり、立地的な問題点もある。このよ
うに従来技術にあつては技術的および経済的に解
決を要する多くの課題が残されている。
そこで最近は、電力によらないフエロクロムそ
の他のフエロアロイ製造技術として、溶融還元法
が注目されるに到つている。例えば、流動層予備
還元炉と竪型溶融還元炉との結合にかかる装置を
用い、粉粒状鉱石から直接フエロアロイを製造す
る方法がそれである。この既知の方法は、金属酸
化物含有鉱石の予備還元に必要な還元剤及び熱の
供給源として、溶融還元炉の高温排ガスを利用し
て流動層形式により予備還元する方法であり、粉
粒状鉱石を塊成化することなく直接使用できる点
で前述の方法に比べると低コストで溶融金属の製
造が可能である。
上記した既知方法における予備還元炉としての
流動層に必要な主な条件としては、 (1) 必要な還元速度が得られる反応温度維持のた
めの熱供給が容易なこと、 (2) 局部過熱や高温域での予備還元鉱石の粘着に
よつて焼結が起り流動化が阻害されるようなこ
とがないこと、 (3) 均一かつ安定な流動化現象が得られること、 (4) 短い滞留時間でも必要な還元率が得られるこ
と(流動層を多段化する)、 (5) 粒子の流動層からの飛び出しによるダスト発
生が少ないこと、 などがある。
ところが、こうした各種の条件というのは、一
般的に言つて予備還元に必要な流動層の温度が高
いほど、その維持が難しく、しかも溶融還元炉か
ら発生する流動化ガス中に多量のダストが含まれ
ると、その操業法はさらに、難しさを増大させる
ので、各種の新しい方法や装置の開発が必要とな
る。
第1図に、流動層による粉粒状鉱石予備還元用
の従来装置を示す。予備還元炉1は竪型で、その
胴部に粉粒状鉱石供給口4を具えており、ここに
は鉱石ホツパー7からの鉱石を炉内に供給するた
めの供給装置6が設置してある。また、鉱石を滞
留させるために炉内に設置したガス分散板(火格
子)3下に当る炉下部には、高温の還元ガス供給
口8が開口させてある。上記還元ガスとしては、
加熱炉、還元ガス発生炉あるいは溶融還元炉から
発生した高温の排ガスを使い、還元剤ならびに流
動化ガスとする。この還元ガスを炉内に導入する
ことにより、ガス分散板3上の粉粒状鉱石は流動
化して、流動層2を形成し流動還元ができる。な
お、図示の9は還元剤としてメタンなどの炭化水
素含有ガスを供給する還元剤供給口である。ま
た、図示の10は排出管で、ここを通じて排出さ
れる流動層2からの排出ガス中には、ダストを多
量に含有するのでサイクロン11で除塵する。一
方、予備還元鉱石は、排出管5より排出され、次
工程の溶融還元炉などへ移送される。
一般に、流動層での予備還元温度は、鉱石の種
類や銘柄で異なり、鉄鉱石では、600〜900℃位、
クロム鉱石では950〜1100℃位であり、還元鉱石
の粘着性によつて流動化が阻害される焼結限界温
度としては、鉄鉱石では1000〜1100℃位、クロム
鉱石では1250〜1350℃位である。
ところで、従来の予備還元処理にあつては、予
備還元に必要な還元温度を、高温還元ガスの顕熱
によつて維持しようとすると、高温の還元ガスの
導入が必要となり、そのために該還元ガスの温度
が上記焼結限界温度を越えてしまい、還元ガス供
給口8およびガス分散板3の近辺では、粉粒状鉱
石がしばしば焼結限界温度以上に過熱されるの
で、焼結塊や付着物の成長があつたりしてガス分
散板3が目づまりしたり、流動化反応が阻害され
るという欠点が見られた。
さらに、高温還元ガスとして溶融還元炉発生の
排ガスを使用する場合には、発生ガスの温度が高
くなるほどダストの含有量も多くなり、ダストの
付着性もより強くなるので、同じような問題が生
じることがわかつた。
上述したような問題を解決するためには、かか
る還元ガスの導入温度を下げればよいが、単に温
度を低下するだけでは、還元温度が低下し、還元
率が減少することになる。そこで、本発明は、還
元率を減少させることなしに、高温の還元ガスの
炉内導入温度を粉粒状鉱石の焼結限界温度以下ま
で効果的に下げることにより、上述した従来技術
の問題点を克服するようにしたのである。
すなわち本発明は、炉内に達する以前の高温の
還元ガスの導管中に、該ガスの炉内導入温度が焼
結限界温度以下となるに足る量の粉粒状鉱石を供
給し、該ガスとの間で熱交換を行わせつつ該還元
ガスをキヤリアガスとして炉内に移送させること
により、導入温度の低下した流動化還元ガスを予
熱した粉粒鉱石とともに炉内流動層域に入れ流動
還元を行わせるようにした方法について提案す
る。以下にその構成の詳細を説明する。
本発明は、第1に、金属酸化物の粉粒鉱石を還
元ガス導管12中に、該ガスの予備還元炉への導
入温度が焼結限界温度以下となるに足る量導出さ
せて、該還元ガスと熱交換を行わせつつ一緒に炉
内に移送させる点、第2に、上記第1の方法に加
えて炉底部からは別の流動化ガス(還元剤)を導
入するようにした点、そして第3に、上記第1の
方法の実施に際し原料とする鉱石を粗粒のものと
微粒のものとに分けて異なつた経路で炉内に移送
させるようにした点、にそれぞれ特徴を有する方
法である。
まず、上記第1の特徴的方法について第2図に
よつて説明する。この本発明方法は、溶融還元炉
発生の高温の排ガスを好適還元ガスとするその還
元ガスの供給口8、プロパン等を使う低温の流動
化および還元剤として使うガスのその供給口9、
予備還元鉱石の排出口5、排ガスの排出管10を
設けた予備還元炉1を使い、その炉内に流動化ガ
スを兼る還元ガスを粉粒状鉱石とともに導入して
流動層2を形成させ、流動還元を行う方法であ
る。高温の還元ガスに搬送させて炉内にまで移送
する粉粒状鉱石は、鉱石ホツパー7より、供給装
置6によつて、一旦還元ガス導管12中に供給さ
れる。このとき、粉粒状鉱石の供給量は、還元ガ
スの予備還元炉への導入温度が焼結限界温度以下
となる量とすることが肝要で、かくして粉粒状鉱
石は高温の還元ガスに接触して加熱される一方
で、高温の還元ガスの方は逆に温度が焼結限界温
度以下まで低下するのである。この状態で粉粒状
鉱石は還元ガスに伴われて供給口8より、予備還
元炉内の流動層2域中へ供給される。この予備還
元方法では、粉粒状鉱石を帯同した状態で該高温
の還元ガスが炉下部より直接炉内に供給されるよ
うになつているので、従来のようなガス分散板3
は必要でなく、このことに対応して予備還元炉の
下部は逆円錐形状にしてある。
次に、本発明の第2の特徴的方法について第3
図にもとづいて説明する。この方法では、粉粒状
鉱石を含む高温の還元ガスは、予備還元炉1の側
壁とくに流動層2域に臨んで直接開口させた供給
口5より供給される。また、この方法では炉下部
よりガス分散板7を隔てて接続した還元剤導管1
3を通じて他の還元剤として、例えばメタン、プ
ロパンなどの炭化水素を含有する還元剤が供給さ
れる。
次に、本発明の第3の特徴的方法について、第
4図にもとづき説明する。この方法の適用は、粉
粒状鉱石の中に粒径の大きいものが含まれてい
て、上記高温の還元ガスによる輪送が困難な場合
好適である。この方法について以下具体的に説明
すると、まず粉粒状鉱石は、高温の還元ガス導管
12中に上述したところと同様の量だけ供給装置
6を経て供給され、一旦予熱された後に、その経
路中に設けたセパレーター14で粗粒鉱石と微粒
鉱石とに分級し、一方の粗粒鉱石はセパレーター
14下部よりバルブ6′を経て炉内に達するが、
他方の微粒鉱石は還元ガスとともに分岐導管1
2′を通じて炉下部より供給口8から炉内に導入
される。
また、供給する鉱石が粗粒のものだけで構成さ
れるときには、上記のセパレーター14で鉱石と
還元ガスとに分離して、上述したようなそれぞれ
別々の経路を経て炉内に達する。
なお、本発明にあつて、コークスや石炭などの
還元剤や、石灰石、焼成石灰、消石灰あるいは硅
石を予備還元炉に供給する場合にも、それらの原
料を粉粒状鉱石と同様に高温の還元ガスの導管中
に、該ガスの予備還元炉への導入温度が焼結限界
温度以下となる量供給して予熱してから予備還元
炉へ供給することができるし、そうすることによ
つて本発明の効果は著しく高められる。
実施例 1 第2図に示した構成例のもとで実施した本発明
方法について試験したのでその結果を以下に説明
する。
●供給する粉粒状鉱石:鉱石銘柄−フイリピン産
砂クロム、粒径−(28〜48mesh 7.9%、48〜
1000mesh 86.7%、100mesh以下57%) ●供給量:240Kg/hr ●予備還元炉の内径:1.2m ●高温の還元ガスの発生は溶融還元炉による 発生ガス流量:1930Nm3/hr 発生ガス温度:1370℃ ●焼結限界温度:1250〜1350℃ ●高温の還元ガスの供給口におけるガス温度:
1230℃ 実施例 2 第3図に示した構成例のもとで実施した本発明
方法について試験したのでその結果を以下に説明
する。
●供給する粉粒状鉱石:実施例と同じ ●供給量:220Kg/hr ●予備還元炉の内径:1.2m ●高温の還元ガスの発生は溶融還元炉による 発生ガス流量:1850Nm3/hr 発生ガス温度:1360℃ ●焼結限界温度:1250〜1350℃ ●高温の還元ガスの供給口におけるガス温度:
1220℃ ●低温の還元ガス 種類:コークス炉ガス 流量:130Nm3/hr 温度:45℃ 実施例 3 第4図に示した構成例のもとで実施した本発明
方法について試験したのでその結果を以下に説明
する。
●供給する粉粒状鉱石:南ア共和国産クロム鉱石 ●粒径分布 5〜1mm:28.5% 1mm〜48mesh:37.8% 48〜200mesh:26.9% 200mesh以下:6.8% ●供給量:190Kg/hr ●予備還元炉内径:1.2m ●高温の還元ガスの発生は溶融還元炉による 発生ガス流量:1960Nm3/min 発生ガス温度:1390℃ ●焼結限界温度:1250〜1350℃ ●高温の還元ガスの供給口におけるガス温度:
1200℃ 上記実施例の結果高温の還元ガスの予備還元炉
への導入温度が焼結限界温度以下に低下でき、長
時間安定した運転ができた。
以上説明したように本発明方法によれば次のよ
うな効果が期待できる。
(1) 予備還元炉に導入する高温の還元ガスの温度
を粉粒状鉱石の焼結限界温度以下に低下させ得
るので、導入部付近での焼結塊や付着物の生成
がない安定した流動層を形成する。
(2) 鉱石が予熱できる上、その鉱石が急速に加熱
されるので予備還元速度が増加する。
(3) 高温の還元ガス中に含まれる付着性のあるダ
ストが、原料粒子の表面に付着して予備還元炉
内へ持ち込まれるので、導管内壁への付着が減
少し、操業上のトラブルが減少する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の予備還元方法について示す略
線図、第2図、第3図および第4図は、いずれも
本発明予備還元方法としての例であり、それぞれ
順に第1、第2および第3の特徴的方法について
明かす略線図である。 1……予備還元炉、2……流動層、3……ガス
分散板、4……粉粒状鉱石、5……予備還元鉱石
排出口、6……供給装置(バルブ)、7……鉱石
ホツパー、8……還元ガス供給口、9……炭化水
素含有ガス供給口、10……排出管、12……還
元ガス導管、13……還元剤導管、14……セパ
レーター。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 粉粒状鉱石を、流動層予備還元炉へ装入する
    一方、その炉内には流動化還元ガスを導入して流
    動化反応を起させることにより、該鉱石の予備還
    元を行うに当り、 上記流動化還元ガスとして高温の還元ガスを用
    いるものとし、この高温還元ガスの導管中に、該
    ガスの予備還元炉への導入温度が焼結限界温度以
    下となるに足る量の粉粒状鉱石を供給して、該ガ
    スとの間で熱交換を行わせつつ該ガスで搬送しな
    がら炉内へ移送させ、その炉内で流動還元を行う
    ことを特徴とする流動層予備還元炉による粉粒状
    鉱石の予備還元方法。 2 粉粒状鉱石を、流動層予備還元炉へ装入する
    一方、その炉内には流動化還元ガスを導入して流
    動化反応を起させることにより、該鉱石の予備還
    元を行うに当り、 上記流動化還元ガスとして高温の還元ガスを用
    いるものとし、この高温還元ガスの導管中に、該
    ガスの予備還元炉への導入温度が焼結限界温度以
    下となるに足る量の粉粒状鉱石を供給して、該ガ
    スとの間で熱交換を行わせつつ該ガスで搬送しな
    がら炉内の流動層域中へ直接送り込み、またガス
    分散板を隔てた炉底部からは別に他の低温の還元
    ガスを導入することにより、流動還元を行うこと
    を特徴とする流動層予備還元炉による粉粒状鉱石
    の予備還元方法。 3 粉粒状鉱石を、流動層予備還元炉へ装入する
    一方、その炉内には流動化還元ガスを導入して流
    動化反応を起させることにより、該鉱石の予備還
    元を行うに当り、 上記流動化還元ガスとして高温の還元ガスを用
    いるものとし、この高温還元ガスの導管中に、該
    ガスの予備還元炉への導入温度が焼結限界温度以
    下となるに足る量の粉粒状鉱石を供給して、該ガ
    スとの間で熱交換を行わせつつ該ガスで搬送し、
    炉内に達するその途中で粗粒のものと微粒のもの
    とに分級し、分級した一方の粗粒鉱石はそのまま
    炉内流動層域へ装入し、他方の微粒鉱石は該還元
    ガスとともに炉底部より炉内に吹込むことによ
    り、流動還元を行うことを特徴とする流動層予備
    還元炉による粉粒状鉱石の予備還元方法。
JP19211782A 1982-11-01 1982-11-01 流動層予備還元炉による粉粒状鉱石の予備還元方法 Granted JPS5980707A (ja)

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