JPH0364408A - 循環型流動層還元装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は溶融還元法により溶鉄を製造する際に、熔融還
元炉の耐火物原単位、炭相原単位の削減及び生産性の向
上を達成するため、溶用！還元かに接続して粉粒状鉄鉱
石の子ｆｉｌ還元処理を行う流動Ｒ５予備還元炉に関し
、特に流動層内の滞留量を一定にするために２基以上の
流動層型定量供給装置（以下定量供給装置と略す）を配
設した流動層還元装置に関するものである。

〈従来の技術〉 流動層において良好な粒子楯環をえるためには、還元性
ガス流速を粒子の終末速度（粒子が流動層から飛び出ず
ガス流速）以」二にすることが重要である。広い粒径範
囲のむ〕鉱石を予備還元炉で予備還元するには、ガス流
速を最大粒子の終末速度以上に保つ必要がある。しかし
ガス流速の増加に（１′い、ザイクロンなどの捕集器で
のむ〕鉱石の捕集効率が低下しわｌ　＃Ｊｉ：石の歩留
りをイ氏下させ、ｔｉｌｔ集効不を保持するためには捕
集器の増強が必要となり設備費が嵩む。一方、＜５’Ｊ
鉱石を子ｆｌｉｔ還元炉で予備還元する際に、泊速加熱
による熱割れ、衝突、摩耗による削れ、組織変化による
割れなどによって鉱石の粉化がおこり溶融還元炉への装
入歩留りおよび生産性の低下を招くが、ガス流速の増加
は鉱石の４５）化を促世さ−υる。従って鉱石のむ）化
を防ぎ、所望の生産１生と還元率をえるためにはガス流
速は極力小さいことが望まれる。

しかし、ガス流速を最大粒子の終末速度以下にすると、
実ガス流速よりも大きい終末速度である粒子は流動層内
に永久滞留し、粒子循環が不安定になったり、最悪の場
合には粒子循環が停止し、操業ができなくなる。

そこで、この様な条件下で予備還元する場合には、予ｒ
ｌＩｌ？還元炉内に永久滞循する粗粒子ののを選択的か
つ効率的に炉外に排出することが必要となる。この様な
問題に対し、木発明者らは特願昭６３１１７３２８号、
特願昭６３−２４７４９９号に、予備還元炉の高さ方向
に複数の鉱石抜き出し口を設け、炉内＃１２：石の滞留
量を調整し、広い粒径範囲の鉱石の子（ｎｆｔ還元が達
成されることを報告し、特願昭６３−２．１７５００号
に、予備還元炉内に軸方向にのびる仕切り板を設置して
炉内を複数に区画し、区画室毎に異なる流速の還元ガス
を導入することにより、粒径の兵なる＋５）　１２、石
を同＋１．’？に処理できる技術を報告した。

また特願昭６３−２５７３７３号に、循環流動層内に滞
留する鉱石量にｊ、色、して、装入するわ）状鉱石のね
径分布を調整することによって、変動した滞留ｔＪ）、
有量を正常に復帰することができ流動層の安定循環が可
能になる循環流動層の操業方法を示した。

さらに特公昭５５５５−９（’１号公報に、流動層内？
（１：留物からｒｎ　ｔｉｔを選択的Ｇこ取り出し細粒
を再び流動層に戻して造粒を組粒する方法が開示されて
いる。

特開昭６３−１１６０！１号公報Ｇこ、複数個の予０ｊ
ＩＴ還元炉を設置し、一方の還元炉から排出される鉱石
を他方の還元炉に導く経路を設ｉＪて、粗粒と微粒の８
に、石を各々の予備還元炉で効率良く予備還元する方法
が開示され、特開昭６３−１１６１０号公報に、流動層
予熱炉で粉鉱石を予熱した後、４１１１粒を外部の循環
経路途中で、細粒を予２．ｌ）炉底部から各々別個に設
＆Ｊた予備還元炉内 鉱石の効率的な予（ｌＩＩｉ還元方法が開示されている
。

〈発明が解決しようとする課題〉 前述の従来技術の問題点を以下に示す。

特願昭６３−１１７３２８号、特願昭６３−２４７４９
９号で報告した技術は、ライザー内に永久滞留している
粒子のＪＪＩ出に対し適切な技術であり、広い粒径範囲
の′ｆ１′１鉱石を予（１１ｆｆ還元できるが、滞留粒
子の抜き出し効率が低く、従って予備還元の効率に改善
点を残していた。また、特願昭６３−２４７５００号に
示された技術も広い粒径範囲の粉鉱石を予備還元できる
が、１′ＩＩ粒を処理する例の流動層のガス流速を微粒
４ｐｉにＩＬ較して大きくせざるを得ないため、鉱石粉
化を防止することは不可能である。また、特公昭５５−
９０４８　’３公報に開示された技術には、上述の特願
昭６３−１．］７３２８号の技術と同し問題があり、さ
らに予備還元炉の他に分級装置を必要とし、設備高さが
高くなり、設６侍費の点から好ましくない。さらに、特
開昭６３−１１６０９号公報、特開昭６３−１１６１０
号公報の技術で番よいずれも複数個の予ＩＩ！還元炉を
必要とすることから設ｍｎ上不利である。最後に特願昭
６３−２５７３７３号に開示された技術の目的と本発明
の目的とばば）同しである。しかし特願昭６３−２５７
３７３号の技術では粒径の異なるわ〕鉱石をあらかしめ
原料ポツパーに装入しておく必要があり、事前準ＵｉＷ
にコストを要するという問題がある。そこで本発明は特
開昭６３−２５７３７３号に係る操業方法を効率的に実
現する具体的な装置を提供しようとするものである。

すなわち本発明は、前述の問題を解決し、さらに流動層
を形成−已しめる還元性ガスの流速を小さく抑え、鉄鉱
石の粉化を極力防止しつつ、広い粒径範囲の鉄鉱石を一
度に効率的に予ｍπ還元することができる予備還元装置
を提イ」（するためになされたものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者らは前述の問題解決のため鋭意研究を重ねた結
果以下の知見を得た。すなわち、流動層内での永久滞留
粒子はその終末速度が層内ガス流速より大きｆ、ｃ　ｔ
ｌ’１粒であること。またこれらの永久滞留粒子でも絆
未速度が層内ガス流速以下の微粒が混しることによって
、層から排出されること。

炉底部にも排出管を設ＬＪた場合に、微粒の存在にまり
粗粒の排出が促進されること。また、循環経路途中から
む）粒体の定量供給装置に粉鉱石を輸送する斜管の循環
経路への接続方法によりわ〕鉱石は自然に分級されるこ
と等である。槌って流動層内の状態に応じて供給する粉
鉱石の粒径を調整できれば、広い粒径範囲をイ１する粉
鉱石の効率よい安定な予備還元処理が可能となるのであ
る。これらの知見を括に、操業状態に応して粒径の異な
るｔ５）鉱石をそれぞれ礼立に流動層に供給する効率的
な装置として、定量供給装置を２基以−１＝並列に備え
た流動層予備還元炉を発明した。

本発明は、粉粒状鉱石を還元ガスによって流動化状態と
する還元炉と、還元炉の上部から飛び出す粉粒状鉱石を
捕集する捕集器と、捕集した粉粒状鉱石を還元炉に戻ず
斜管とからなる循環型流ｔＰ）＋面還元装置であって、 捕集器に連接し粉粒状鉱石の充填層をなすダウンカマー
と、該ダウンカマーと還元炉を接続する斜管の間に２基
以」二並列に配設されキャリヤーガス流量がそれぞれ独
立に変更できる粉粒状鉱石の流動層型定量供給装置と、
ダウンカマーと２基以上の定量供給装置とを接続する元
斜管及びそれから上下に枝分れした斜管並びに２基以」
二の定量供給装置と還元炉粉粒状鉱石（Ｊ（衿口とを接
続する斜管とからなることを特徴とする循環型流動層還
元装置である。

〈作用〉 流動層内におりるわ）Ｒ体（鉱石わ））の滞留量は流動
層の圧力ＩＪｉ失によって判断することができる。

すなわち、安定した流動層操業を実施するには、流動層
の塔径に応し適性な圧力損失と圧力損失変動値が存在す
る。従って流動層操業中に圧力損失を測定し、その値が
適正圧力損失値より大きい時は流動層内の滞留量が増加
していると、一方適正正力０１失イｆｊより小さい１１
．’Ｉ′４；Ｉ減少していると′１′す断できる。また
変動値は粒子の動きを示すため、その値が極端に小さく
なった場合には循環は停止していると判断できる。

そして圧力損失が基！１もより大きく、その変動値が小
さい時には微粒を多めに供給し滞留している粗粒の循環
を促進し、逆に圧力損失が小さい時は粗粒を多めに供給
してやり流動層内の滞留量を一定に維持できる。尚先側
の技術では調整供給する微粒または粗粒の粉鉱石は装入
ホッパーに前もって準備している。

定量供給装置を１基有する流動層予備還元装置のダウン
カマーと定量供給装置間の斜管に入る粒子の挙動を以下
に模式的に説明する。粒子は既に斜管の人［１で分級さ
れ、斜管内の上部に粗粒、下部に微ｔｆｆｌが流れる。

また定量供給装置に流れ込む粉鉱石の割合は斜管内の上
部を流れる粗粒の方が、下部を流れる微粒よりも多い。

次に」二記斜管を上下２木に分けた場合の粒子の挙動を
説明する。斜管が１本の時と同様に上方の斜管にネ■粒
が流れ、Ｆ方の斜管には微粒が流れる。

これは粒子が斜管を移動する間に微粒が重力により粗粒
の隙間から下に落ちるために生じる現象であると考えら
れる。従って上下２木の斜管にそれぞれ定量供給装置を
接続し、２基の定量供給装置の垂直部高さやキャリヤー
ガス量を夫々独立にコントロールすれば流動層に供給さ
れる微粒、粗粒の量を独立にコン１−ロールでき、流動
層内の滞留粒子の径を調整できる。

流動層に供給する粉鉱石の粒径を以上の技術的思想に従
って調整して、安定した予備還元処理を行う方法を以下
に説明する。

流動層内における鉱石滞留量は層内の圧力損失の絶対値
及び変動値によって判断できる。従って流動層を高さ方
間に幾つかに分＆Ｊて圧力損失を測定することで、各部
の滞ＷＩ量もｔｌ！！握できるのである。

従って流動層操業中に圧力損失を測定し、その絶対値と
変動値が常に一定になる様に流動層内に供給するわ）鉱
石の粒径を調整するのである。すなわち圧力損失の絶対
値が適正値より小さい場合には粗粒の供給量を増し、圧
力損失Ｘ１を対価はほぼ適正値であるがその変動値が極
端に小さくなった場合とか絶対値が適正値を越えた場合
には、粗粒の供給量を減し、微粒の供給量を増すことに
よって、流動層内の滞留量及び循環量は適正値に戻り、
安定な操業継続が可能になるのである。

第１図に発明に係る装置の一例を示す。流動層を形成す
るための還元炉１と還元炉１に鉱石を供給するための定
量供給装置２ａ、２ｂおよび還元炉ｌの最上部には排出
管４があり、さらに排出管４の粒子はサイクロンなどの
捕集器５で捕集され、ダウンカマー６に集められる。定
量供給装置２ａ２ｂにはダウンカマー６から元斜管７を
経てそれぞれ別の斜管８ａ、８ｂで粉鉱石が供給される
。

斜’１Ｉ８ａ、８ｂはダウンカマー６に互いに上下に隣
接して接続されている。ダウンカマーは、他に系外から
の粉粒状鉱石補給管９と、系外への粉粒状鉱石排出口Ｉ
Ｏを備えている。

循環流動層予備還元炉への鉱石補給と排出は、捕集器を
除く循環経路のいずれかの位置に粉粒状鉱石補給管と粉
粒状鉱石排出管を独立に接続し、これらを介して行う。

これらの管の接続位置は、循環流動層の原理上、ｔｉｌ
ｉ集器を除く粉粒状ｔｌ’ｔ、石の循環経路であればい
ずれの箇所でもその作用は同等であるが、補給した未還
元の粉粒状鉱石がそのまま排出されるのを防止する必要
がある。

具体的には、粉粒状鉱石補給管は還元炉下部、還元炉長
」二部又はダウンカマー上部に接続され、粉粒状鉱石排
出管は還元炉下部又はダウンカマー下部に接続されるこ
とが多い。後述の実施例では補給管をダウンカマー上部
に接続し、抽出管をダウンカマー下部に接続した場合に
ついて説明するが、上述のよ・うにその他の部位に接続
した場合でも本発明装置の作用は同等である。

〈実施例〉 第１図に示した装置にて−７ｍｍの豪州系鉱石の予備還
元を実施した。

鉱石の粒径分布を第２図に、操業条件を第１表に示す。

第２図から２基の定量供給装置に入る１５１粒状鉱石は
明らかに粒度構成が異なっていることがわかる。

２ 第１表 比較例として定量供給装置が１基で同じ条件での操業を
行った。第３図に発明に係る装置と比較例に係る装置の
流動層内の圧力損失の絶対値および変動値を示した。比
較例に係る装置の場合、操業を開始して４５分程から流
動層内圧力損失の絶対値が低下しはしめ、最終的には適
正値の１２００ｍｍＡｑより小さい８００ｍｍ／ｌｑと
なり、圧力を置火の変動値は±１５ｍｍＡｑとほとんど
認められなくなった。これは粗粒が流動層内に永久滞留
してしまい、粒子循環が停止してしまったためである。

一方、本発明に係る装置を用いた場合、操業を開始して
４０分過ぎに圧力損失の絶対値、変動値の低下が認めら
れ、比較例に係る装置と同様の傾向がある。これに対し
定量供給装置ｌのキャリアガス量を減し、定量供給装置
２のキャリアガス量を増加さ・已た。ずなわ’ＩｔＩＩ
粒の供給量を減し、微粒の供給量を増加させたどころ、
５０分には回復している。さらに６０分には絶対値が大
きくなり、変動値が小さくなっている。そこで粒子の循
環自体が安定しており粗粒を処理する能力があるものと
判断して粗粒、微粒の供給バランスを元の状態に戻した
ところ、絶対値、変動値とも適正値に復帰した。

また第１図に示した例において、斜管８ａ、８ｂはダウ
ンカマー６から引き出された元斜管７に接続されている
が、ダウンカマー６に２本の斜管を上下に隣接して直接
接続しても同様の効果を得ることを確認している。

また比較例に係る装置においても１０ｍ／ｓ以上のガス
流速で操作することによって、第２図に示した粉粒状鉱
石を循環可能であった。しかし本発明に係る装置でガス
流速を５．８ｍ／ｓで６０分間操作した場合と、比較例
に係る装置でガス流速を１０．９ｍ／ｓで６０分間操作
した場合の循環後の粒度構戒を第４図に示す。前述の様
に高ガス流速での操作によって鉱石粉化が著しくなり、
好ましくないことがわかった。

〈発明の効果〉 本発明によると、粒径分布の広いわ）粒体の循環型流動
層還元装置での還元を、還元ガスの流速をさほど変化さ
せずに、かつ高速流動による粉化を防止しつつ安定操業
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る装置の概略図、第２図は、定量
供給装置内鉱石及び原鉱石の粒度構成を示す特性図、第
３図は、操業結果推移を示す特性図、第４図は、処理装
置別の処理後鉱石の粒度構成を示す特性図である。 ８ａ・・・斜管１、　　　８ｂ・・・斜管２．９・・・
粉粒状鉱石補給管、■０・・・粉粒状鉱石排山］コ、１
１・・・還元ガス、　　　１２・・・キャリヤーガス、
１３・・・排ガス。 ・・・還元炉、　　　　２ａ・・・定量供給装置１、ｂ
・・・定量供給装置Ｔ！２、 ・・・粉粒状鉱石補給管」、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　粉粒状鉱石を還元ガスによって流動化状態とする還元
   炉と、還元炉の上部から飛び出す粉粒状鉱石を捕集する
   捕集器と、捕集した粉粒状鉱石を還元炉に戻す斜管とか
   らなる循環型流動層還元装置であって、捕集器に連接し
   粉粒状鉱石の充填層をなすダウンカマーと、該ダウンカ
   マーと還元炉を接続する斜管の間に２基以上並列に配設
   されキャリヤーガス流量が夫々独立に変更できる粉粒状
   鉱石の流動層型定量供給装置と、ダウンカマーと２基以
   上の定量供給装置とを接続する元斜管及びそれから上下
   に枝分れした斜管並びに２基以上の定量供給装置と還元
   炉粉粒状鉱石供給口とを接続する斜管とからなることを
   特徴とする循環型流動層還元装置。