JPH024909A

JPH024909A - 粉状鉱石の溶融還元方法

Info

Publication number: JPH024909A
Application number: JP15364488A
Authority: JP
Inventors: Eiji Katayama; 英司片山; Hideyuki Momokawa; 桃川　秀行; Takashi Ushijima; 牛島　崇; Kazuhiko Sato; 和彦佐藤; Hiroshi Itaya; 板谷　宏
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-06-23
Filing date: 1988-06-23
Publication date: 1990-01-09
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH0723500B2

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、粉状鉱石の溶融還元方法に関し、とくに粉
状鉱石から直接溶融金属を製造する場合にその生産能率
の有利な向上を図ったものである。

（従来の技術）鉄鉱石その他の金属鉱石資源は、塊状のものが減少して
粉状のものが増加する傾向にあるが、現在とくに低品位
鉱石の品位を向上させるべく浮選や磁選等の選鉱が積極
的に進められていることもあって、かかる傾向は今後ま
すまず強まるものと考えられる。

ところで近年、上記したような粉状鉱石使用量の増加に
呼応して、粉状鉱石から直接溶融金属を製造するいわゆ
る溶融還元法が開発された。

かかる溶融還元法にも種々の型式があるが、発明者らは
、竪型溶融還元炉と流動層予備還元炉を用いた溶融還元
法の研究、開発に永年にわたって従事しており、これま
でにも数多くの開発成果を報告している。

例えば特公昭５９−１８４５２号、同５９−１８４５３
号、同６１−５２０７号、特開昭５９８０７０３号およ
び同６２−５６５３７号各公報。

（発明が解決しようとする課題）流動層予備還元炉には通常石炭を炭材として装入し、石
炭の揮発分に含まれるＣＨ４，１１□およびＣＯガスを
予備還元に利用している。

従来、石炭は流動層予備還元炉へ直接に装入されていた
が、操業条件によっては揮発分の発生までに長時間を要
し、揮発分に含まれる上記の各種ガスは大半が還元に有
効利用されずに排出されていた。

そこでこの発明は、流動層予備還元炉における石炭の有
効活用を実現し得る溶融還元方法について提案すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段）この発明は、炭材を装入した竪型溶融還元炉で発生した
高温の排ガスを、流動化還元ガスとして流動層予備還元
炉に導入し、該炉に装入された粉状鉱石を予備還元し、
この予備還元鉱石粉を上記竪型溶融還元炉に設けた羽目
から高温の酸素含有ガスと共に吹き込んで溶融還元する
方法において、上記した高温の排ガスの竪型溶融還元炉
から流動層予備還元炉に至る導入経路に粉状石炭を供給
し、流動層予備還元炉での粉状鉱石の予備還元に供する
ことを特徴とする粉状鉱石の溶融還元方法である。

また粉状石炭とともに粉状鉱石を供給することも、処理
量の増加をはかれ有利である。

以下この発明を具体的に説明する。

第１図に、この発明の実施に用いて好適な溶融還元装置
を模式で示す。

さて竪型溶融還元炉１内に、羽口６から酸素含有ガス８
が吹き込まれると、溶融還元炉１内の炭材４，５は燃焼
し、高温の炭材４，５層が形成されるとともに、主とし
てＣｏ、’ＮＺを含む（石炭を装入した場合は１１゜も
）高温のガス３が発生する。この高温排ガスは、流動化
還元ガスとして流動層予備還元炉２に送給される途中、
高温サイクロン１３で発生ガス３中のダストの粗粒分が
捕集されるが、比較的細粒のダストは発生ガス３ととも
に流動層予備還元炉２に導入される。流動層予備還元炉
２内では粉状鉱石や媒溶剤が滞留しているが、導入され
た還元ガス３により流動化される。

一方流動層予備還元炉２内には還元を促進する石炭を装
入するが、石炭は竪型溶融還元炉１から高温サイクロン
１３人側までの発生ガス３の導入経路２０又は高温サイ
クロン１３出側から流動層予備還元炉２までの導入経路
２１に粉状石炭２２として供給し、発生ガス３とともに
流動層予備還元炉２へ導入する。粉状石炭２２は竪型溶
融還元炉１からの発生ガス３にて流動層予備還元炉２へ
と搬送される間に加熱され、流動層予備還元炉２へ到達
する時点では揮発分の発生している状態又は発生し易い
状態に移行している。

また導入された流動層予備還元炉内のガス流速が粉状鉱
石や媒溶剤の終端速度以上であると、粉状鉱石や媒溶剤
は、流動層予備還元炉から飛び出してサイクロン１１で
捕集されることになる。捕集された粉状鉱石や媒溶剤１
７は、第２図に示したとおりサイクロンの下方に降下す
るが、循環経路１２に設けた循環装置の下方から粒子循
環用ガス（Ｎ２などのガス）１８を吹き込むことにより
粉状鉱石や媒溶剤１７は再び予備循環流動層２内に戻さ
れる。

すると再び還元ガス３によって流動化され、石炭の揮発
分を含む還元ガス中のＣＨａ、Ｃｏ、およびＨ２などに
よって還元されながら予備還元流動層２中を上昇し、該
炉から飛び出す。飛び出した粉体はサイクロン１１で再
び捕集され、循環経路１２を経て再度予備還元流動層２
に戻されることになる。

粉状鉱石は、上記したような循環流動を繰り返す間に予
備還元され、高予備還元率の予備還元鉱石粉となるが、
この発明ではかかる型式の予備還元炉を循環式予備還元
炉と呼ぶ。

すなわち循環式予備還元炉は、流動層予備還元炉２、サ
イクロン１１および循環経路１２から構成され、とくに
サイクロン１１から循環経路１２にかけてを外部循環部
という。

このように、粉状鉱石や媒溶剤は何回も循環している間
に還元され、あるいは加熱され、とくに石灰石の場合に
は炭酸ガスが除去される。

ここに流動層予備還元炉２内のガス流速が速いほど、よ
り粒径の粗い粉状鉱石や媒溶剤を処理することができる
。

溶融還元炉１からの発生ガス３は細粒の炭材や微粉（フ
ライアッシュに類似した組成で化学組成として、ＣＣａ
ｂ、　５ｉＯｚ、八Ｉ！、２ｏ、、　ＭｇＯなどで構成
されている）などのいわゆるダストを含むので、ダスト
も流動層予備還元炉２内に発生ガス（還元ガス）ととも
に導入されることになるが、流動層２内のガス流速が速
いため、かようなダストは粉状鉱石や媒溶剤などの粒子
とともに流動化しながら流動層２から飛び出すので、流
動状態には何らの支障は生じない。

次に予備還元された粉状鉱石７は外部循環部（サイクロ
フル粒子循環経路）から抜出され、輸送管１５を経て、
ホットバンカー１４に入る。このホットバンカー１４は
、予備還元鉱石粉や媒溶剤の一時的な溜り部であり、溶
融還元炉１と循環流動層それぞれの操業の整合を果たす
。鉱石粉と媒溶剤はさらに輸送管１５を経て羽口６から
溶融還元炉１内りこ吹き込まれるわけであるが、途中に
ある粒子吹き込み装置１９によって吹き込み量を調整し
、各羽目から適量の粉状鉱石や媒溶剤を吹き込めるよう
になっている。

かくして溶融還元炉１内で生成した溶融金属９や溶融ス
ラグ１０は溶融還元炉下部から排出され回収される。

なお羽口の段数は還元の難易度に応じて増減させること
ができる。通常の操業では２段で充分であるが、たとえ
ばクロム鉱石のような難還元性の鉱石粉を処理する場合
には３段にするのがよい。

（作　用）さて石炭の揮発分の発生に要する時間は、石炭粒径、石
炭の揮発分含有率、雰囲気温度および石炭の種類などに
よって変化し、すなわち石炭粒径が大きいほど、揮発分
含有率が高いほど、および雰囲気温度が低いほど揮発分
の発生に要する時間が長く、また例えば瀝青炭に比べ亜
炭は揮発分の発生に時間を要する傾向にある。

そこでこの発明では、粉状石炭を適用して石炭粒径を小
さくし、さらに雰囲気温度の高い位置で石炭を供給する
ことによって、石炭の揮発分発生時間の短縮化をはかる
。

具体的には、石炭の粒径、石炭中の揮発分含有率、石炭
の種類および雰囲気温度、すなわち発生ガス温度の操業
条件に応じて粉状石炭の供給位置を上述のごとく変化さ
せて、石炭の揮発分の発生を短時間化し、揮発分中の還
元ガスを粉状鉱石の予備還元に有効利用する。

ここで粉状石炭の供給位置は、第１図にて示した、導入
経路２０または２１が適合するが、供給位置の選択につ
いては下記に示す要領で行うことができる。

記揮発分の多い石炭、粒径の大きな石炭、亜炭などの揮発
分の発生に時間を要する傾向にある石炭を使用する場合
には導入経路２０から石炭を供給し、これとは逆に揮発
分が少ない石炭、粒径の小さな石炭、瀝青炭などの揮発
分の発生が比較的速く起こる石炭の場合には導入経路２
１から石炭を供給する。

なお雰囲気温度および加熱時間に着目すると石炭は竪型
溶融還元炉の発生ガス排出口の手前に直接装入すること
が好ましいのであるが、石炭から発生したＣＨａガスが
分解してすすが生じ易く、このすすが流動層予備還元炉
内の分散板等に詰まるおそれがあり、不適切である。

（実施例）実」１±」− 第１図に示したような溶融還元装置を用いて、以下の条
件下に粉状鉄鉱石の溶融還元を行った。

１、使用炉・竪型溶融還元炉内径　　炉下部：１．２ｍ炉上部：１．８ｍ炉高さ　　　　＝４ｍ羽目　２段　上段羽目：３本下段羽目：３本・流動層予備還元炉内径：０．７ｍ炉高さ：４．５ｍ２、操業条件ｉ）溶融還元部・送風ｔｉ　（ｏｚ濃度４０％）　　：　　９９０　ｔ
Ｊｍ’／Ｉ＋０発生ガス流Ｍ：　２７１０　Ｎｍ３／　
ｈ・発生ガス温度：　１００５°Ｃ・炭材（石炭）　　：　　９０５　ｋｇ／ｈｉｉ）流動
層予備還元部・還元ガス流量：　２０７０　Ｎｍ”／ｈＱ還元ガス流
速：　　４．１　ｍ／ｓ・還元ガス組成：ＣＯ：３０％Ｈｚ　：　２１％Ｎｚ　：　３Ｂ％残：・還元ガス温度：　１０２０°Ｃ・圧　　　力　：１．７気圧・循環用ガス　Ｎ２流量：４５Ｎｍ３／ｈ１１１）鉄鉱
石粉（平均粒径：　０．１５ｎ＋ｎ＋）供給量：　５８
０　ｋｇ／ｈｉｖ）石灰石粉（平均粒径：　０．２１ｍｍ）供給量７
１７２　ｋｇ／ｈ ■）硅石粉　（平均粒径：　０．２１ｍｍ）供給量７　
７７　ｋｇ／ｈ上記の条件下で溶融還元処理を行うと当り、導入経路２
０の位置にて粉状石炭（平均粒径：　３．２ｍｍ）を２
４ｋｇ／ｈで供給したところ、還元率は６９％であった
。

また比較として、同様の条件下で石炭（平均粒径３．２
　ｍｍ）を流動層予備還元炉に直接装入（２４ｋｇ／ｈ
）シて溶融還元処理を行ったところ、還元率は５３％で
あった。

実」１（「λ 使用炉、溶融還元部、石灰石粉および硅石粉は実施例１
と同様の条件で、その他は以上に示す条件下において、
溶融還元を行った。

ｉ）流動層予備還元部・還元ガス流量：　２３１０　Ｎｍ３／　ｈＯ還元ガス
流速：　　４．１　ｍ／ｓ・還元ガス組成：ＣＯ：３８％１１□：１９％Ｎ２　：　４０％残：・還元ガス温度：　１０１０°Ｃ・圧　　　力　＝１．７気圧０循環用ガス　Ｎ２流ｔｒ　：　４５　Ｎｍ３／　ｈｉ
ｉ）鉄鉱石粉（平均粒径：　０．１５ｍｍ）総供給量：
　６８０　ｋｇ／ｈ上記の条件下で溶融還元処理を行うに当り、導入経路２
１の位置にて粉状石炭（平均粒径：　１．３ｍｍ）を２
４ｋｇ／ｈで、同時に粉状鉱石（平均粒径：Ｏ，ＩＳｍ
ｍ）を３２ｋｇ／ｈにて供給したところ、還元率５２％
を達成できた。

（発明の効果）かくしてこの発明によれば、流動層予備還元炉における
石炭の有効利用をはかることができ、還元率を大幅に向
上し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従う溶融還元装置の模式第２図は
、その要部拡大図である。１・・・竪型溶融還元炉　　２・・・流動層予備還元炉
３・・・発生ガス　　　　　４．５・・・炭材６・・・
羽口　　　　　　　７・・・予備還元鉱石８・・・酸素
含有ガス　　　９・・・溶融金属１０・・・溶融スラグ
　　　　１１・・・サイクロン１２・・・循環経路　　
　　　１３・・・高温サイクロン１４・・・バンカー　
　　　　１５・・・輸送管１６・・・石炭、コークス　
　１７・・・鉄鉱石、媒溶剤１８・・・粒子循環用ガス
　　１９・・・粒子吹込み装置２０、２１・・・導入経
路　　　２２・−・粉状石炭ｙ　−−−￥型）話融揉元
炉２−−一流動屑干傷還元炉３−一一発生刀゛ス４．５−−一炭才才６−ｍ−羽口７−一一子病粘衷ル鉱モＢ−一一酸素イ計イＬｎ゛ス９−−一齋融ｔＡＩＯ−一一膨ン融スつグパ第１図（ａ）

Claims

【特許請求の範囲】１、炭材を装入した竪型溶融還元炉で発生した高温の排
ガスを、流動化還元ガスとして流動層予備還元炉に導入
し、該炉に装入された粉状鉱石を予備還元し、この予備
還元鉱石粉を上記竪型溶融還元炉に設けた羽口から高温
の酸素含有ガスと共に吹き込んで溶融還元する方法にお
いて、上記した高温の排ガスの竪型溶融還元炉から流動
層予備還元炉に至る導入経路に粉状石炭を供給し、流動
層予備還元炉での粉状鉱石の予備還元に供することを特
徴とする粉状鉱石の溶融還元方法。２、炭材を装入した竪型溶融還元炉で発生した高温の排
ガスを、流動化還元ガスとして流動層予備還元炉に導入
し、該炉に装入された粉状鉱石を予備還元し、この予備
還元鉱石粉を上記竪型溶融還元炉に設けた羽口から高温
の酸素含有ガスと共に吹き込んで溶融還元する方法にお
いて、上記した高温の排ガスの竪型溶融還元炉から流動
層予備還元炉に至る導入経路に粉状石炭を粉状鉱石とと
もに供給し、流動層予備還元炉での粉状鉱石の予備還元
に供することを特徴とする粉状鉱石の溶融還元方法。