JPH04193903A - 銑鉄の製造方法 - Google Patents
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- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
鉄鉱石とを主たる鉄源として銑鉄を製造する方法に関し
、特に、羽口から亜鉛、または亜鉛と鉛とを含むダスト
を吹き込んで亜鉛、鉛を回収しなから熱効率よく経済的
に銑鉄を製造する方法に関する。
。高炉製銑法そのものは、永年にわたる改良が積み重ね
られて銑鉄の大量生産技術としては極めて優れたものと
なっている。しかし、高炉製銑法は、鉄源としては焼結
鉱を、燃料(還元材)としては高品位のコークスを使用
するものであり、利用できる原燃料の制約がある。また
、近年の高炉は巨大化し、しかも−旦火入れした後は停
止、再起動が簡単にはできないため、鋼材需要の変動に
応しる柔軟性に乏しい。
本出願人は製鋼用の転炉に類似する筒型炉を使用し、鉱
石とスクランプとを主な鉄源として用いる新しい製銑方
法を発明し、先に特許出願を行った(特開平1−290
711号)。
炉1を用いる。この筒型炉1は図示のように、炉上部に
炉内ガスの排出と原料装入用の開口部2、炉壁下部に支
燃性ガスと必要に応して燃料を吹き込む一次羽口3、そ
の上部炉壁に支燃性ガスを吹き込む二次羽口4、炉底に
出銑口5と排滓口10を備えている。さらに脱硫剤等を
吹き込むための炉底羽口6を設ける場合もある。この炉
は、製鋼用転炉のように、傾動できるものであるのが望
ましい。
部にコークス充填層7を、その上にスクラップと鉄鉱石
を主とする充填層8を形成させる。
ガス(酸素含有ガス)を吹き込んで下記(1)式の反応
を生じさせ、その反応熱によってコークス層7を高温に
保つ。
l ・C−(1)上記(1)弐で発生したCDは、スク
ラ・ツブと鉄鉱石の充填層8で二次羽口4から吹きこま
れる支燃性ガスと下記(2)式の反応(二次燃焼)を起
こす。その反応熱はスクラップと鉄鉱石の加熱および溶
融に利用される。
/kmol ・Co−(2)この反応で溶融した鉄鉱石
(溶融酸化鉄)は下部のコークス充填N7に滴下して高
温のコークスと下記′(3)式により反応してすみやか
に還元される。
,090kcal/kmol−Fezes ・・・
(3)上記(3)弐の反応のとき、近くにCO□が存在
しないからCotで(3)式の反応が■害されることは
ない。
ップと鉄鉱石の充填N8内で2次燃焼するために、それ
らの加熱と溶融に有効に利用されて高い燃料効率が達成
される。
プと鉄鉱石の充填層8が軟化半溶融状態になった時点で
、その半溶融層の上部に次回)岩屑用のコークス充填層
を、さらにその上部にスクラップおよび鉄鉱石を主体と
する充填層を交互に形成し、排滓、出銑するという操作
を繰り返して行う、なお、上記の方法において、炉の上
部開口部から装入する鉱石は、通常の鉄鉱石の外にMn
、 Cr、MO% N+などを多く含む鉱石またはこれ
らの酸化物を使用することができる。また、これらの鉱
石類およびコークスとともに、珪石、石灰石、蛇紋岩、
蛍石などの副原料を装入することができる。スクラップ
としても、ステンレス鋼スクラップのような高合金スク
ラップを使用してその中の有用元素を再利用することが
可能である。
一次羽口および/または二次羽口から吹き込むこともで
きる。
記のとおり酸素含有ガスであるが、一次羽口からは支燃
性ガスとともに、微粉炭や重油、天然ガスなどの気体ま
たは液体の燃料を吹き込むのが望ましい。また、CaO
などの脱硫剤を炉底羽口6から吹き込んで低硫黄銑を製
造することもできる。
法によれば、転炉型式の筒型炉でスクラップと鉄鉱石を
鉄源として連続的、或いは半連続的に溶銑を製造するこ
とができるのであるが、熱効率の面で多少の問題がある
。すなわち、炉下部で前記(])弐により生成したCO
ガスは炉内を上昇し、二次羽口から吹き込まれた支燃性
ガスと二次燃焼を起こし、前記(2)式に示す高温のC
O□ガスを生成する。生成したCO□ガスの顕熱により
スクラップ、鉄鉱石充填層の加熱、溶融が進むとともに
その上部に装入されたコークス充填層7−2も加熱され
る。
したCO□ガスはコークスと反応して下記(4)式に示
すいわゆるカーボンソリューション反応によりCOを生
成し始める。
c ・・141ここで、生成したCOガスは未燃のま
ま炉外に排出されるため、無駄にコークスを消費するこ
とになり、さらに前記(1)、(2)式の燃焼反応が発
熱反応であるのに対し、(4)式はかなり大きい吸熱反
応であり、コークスはもとよりスクランプ、鉄鉱石の加
熱、溶融を阻害する。スクラップ、鉱石が溶融する時期
にはその上部のコークス充填層の温度は700〜100
0’Cに達しているから、カーボンソリューション反応
が活発に起こり、熱効率、生産性が低下し、燃料原単位
が増加する。
法を基礎として、二次羽口を炉の高さ方向に複数段設け
、それぞれの二次羽目レベル面にコークス充填層が存在
するときは、二次羽口から支燃性ガスに代えて、不活性
のキャリヤーガスを用いて粉状の石灰石および/または
鉄鉱石を吹き込むことにより、コークスの過熱を防ぎ、
カーボンソリューション反応を抑制して熱効率を高め、
燃料消費を低減し、併せて生産性を高めることを特徴と
する銑鉄の製造方法を提案した(特願平I−24840
7号)。
因する亜鉛(Zn)や鉛(Pb)が酸化物としてダスト
中に濃縮されてくる。このようなダストからZnやpb
を回収し、併せて鉄分をも回収することは資源の有効利
用という面からも重要なことである。しかし、このよう
なダストを、例えば高炉に装入すると、Zn、 Pbが
炉内高温部で還元されて蒸発するが、その蒸気は炉内を
上昇して低温部で析出して再び荷下る炉内循環を起こし
、その一部が鉱石と共に炉壁に粘着し炉況悪化の一因と
なる。
で、そのままではZn、 Pbの採取を目的とする精錬
の原料として使用するのも困難である。そこで、Zn、
Pbを含有する製網ダストに粉コークスと石灰石を添
加してキルンで還元焙焼し還元鉄ペレットを製造し、そ
の時に発生する粗酸化亜鉛、鉛を含むダストを回収し、
これを更に湿式精製してZn、 Pbを回収する方法が
一般に行われている。しかしながらキルンの操業は炉内
壁への付着物等のため不安定であり、稼働率が低い等の
問題があるため、これに代わるZn、 Pb含有ダスト
の効率のよい再利用技術の開発が望まれている。
る方法の改善と、併せて亜鉛或いは亜鉛と鉛を含むダス
ト (以下、単にダストと記す)から鉄分とともにZn
、またはZnとpbを回収することにある。
礎として、ダストを一次羽口および/または二次羽口か
ら吹き込むことにより、ダスト中の亜鉛成分と鉛成分は
排ガス中に濃縮させて濃化ダストとして回収し、鉄成分
は銑鉄として回収すること、更に上記のダスト吹き込み
によりコークスの過熱を防ぎ、カーボンソリューション
反応を抑制して燃料と支燃性ガスの消費量を低減して生
産性を高める銑鉄の製造方法を要旨とするものである。
方向に複数段に設置し、それぞれの二次羽口レベル面の
原料層種別を予測し、それがコークス充填層のときに不
活性ガスをキャリヤーとしてダストを二次羽口から吹き
込む方法がある。
平1−290711号で提案した炉(第1図)、或いは
特願平1−248407号の炉(後述する第3図)と基
本的に同じ構造のものでよい、ただし、これらの図には
示していないが、排ガス回収と集塵のための装置は必須
である。
スによって、炉下部で前記(1)式によって生成したC
Oガスはコークス充填層7を加熱するとともに鉱石、ス
クラップ充填層8に上昇し、二次羽口4から吹き込まれ
た支燃性ガスと反応して前記(2)式の反応により高温
のCO□ガスを生成し、鉱石、スクラップ充填層8を加
熱し溶融させる。
ップ充填層8が約900’C以上に加熱された時に一次
羽口3もしくは二次羽口4、またはその両方から窒素ガ
スをキャリヤーとして亜鉛と鉛或いは亜鉛を含有する粉
状のダストを吹き込む。
す図である。
)式反応で還元されてFe(s)(以下、(s)は固体
を示す)となり、約900°C以上では下記(6−1)
式の反応が活発になり、ダスト中の亜鉛成分が還元気化
されてZn(g)(以下、(g)は気体を示す)となり
、排ガス中に回収される。図示されていないが、ダスト
中の鉛成分も下記(7−1)式の反応でPb(g)とな
り、亜鉛成分と同様排ガス中に回収される。また、高温
コークスとの反応の場合は下記(5−2)弐でFe(s
)が、(6−2)或いは(7−2)式でそれぞれZn(
g)或いはPb(g)が生成する。
−FeO−(5−1)FeO(s )+ C(s )
→ Fe(s)+CO(g) 35350kcal/ki
oiFeo =(5−2)ZnO(s )+CO(g
)− Zn(g )+CO,+47920kcal/kmol
−ZnO−(6−1)ZnO(s )+ C(s )= Zn(g)+CO(g) 88720kcal/km
ol−ZnO=(6−2)PbO(s )+CO(g)
− Pb(g)+COz(g)+24670kcal/に+
nol−PbO−(7−1)PbO(s )+ C(s
)−+ Pb(g)+CO(g) 16130kcal/km
oll’bo −(7−2)従って、一次側口3から
ダストを吹き込めば、900’C以上の強還元雰囲気下
でFe成分が還元されるのとともにZn、 Pb成分が
還元されて気化する。
填層7まで荷下って、高温、強還元雰囲気になると同様
な還元、気化が起こる。ダストは粉状のまま吹き込まれ
るので反応界面積が大きく速い還元反応速度が得られる
。
は、いずれも吸熱反応であるから鉱石、スクラップ充填
層8の上に装入される次の溶解用のコークス充填層7−
2の過熱が抑制され、前記(4)に示したカーボンソリ
ューション反応が抑えられるので、コークスの無駄な消
費量を少なくすることができる。
て回収され、一方、Zn、 Pbは排ガスに吸引されダ
スト中に濃縮され濃化ダストとして回収される。
− 第3図は、本発明方法の別の実施態様で用いる炉の概略
断面と炉内装入物状態および二次羽口吹き込み法を示す
回である。この炉は基本的に特願平1−248407号
で示した炉と同しであり、上、下段に設けた二次羽口を
もっている。
コークス充填層7−2がそれぞれ下段二次羽口4−1、
上段二次羽口4・2の羽目レベル面に存在する装入状態
を示す、この装入状態はサランジンブロンドにより所定
間隔で層高計測、を実施し、装入物重量と炉内充填密度
から炉内充填容積を計算して予測することができる。
うに、下段二次羽口4−1からは支燃性ガス11を、上
段二次羽口4−2からは支燃性ガスに代えて不活性のキ
ャリヤーガス、例えばN2を用いてダスト12をそれぞ
れ吹込む。このとき一次側口3から吹き込まれた支燃性
ガスによって、炉下部で前記(1)式により生成したC
Oガスがスクラップ、鉱石充填層8−1に上昇し、下段
二次羽口4−1から吹き込まれた支燃性ガス11と反応
して前記(2)式の反応により高温のCO□ガスを生成
し、スクランプ、鉱石充填層8−1を加熱し、熔融する
とともにその上方のコークス充填層7−2が700〜1
000℃に加熱される。
って検出できる。
進行し、上方の装入物が荷下、すしてコークス充填層7
−2、スクラップ鉱石充填層8−2がそれぞれ下段二次
羽口4−1、上段二次羽口4−2の羽ロレヘル面に存在
する装入状態を示す。この装入状態においては、下段二
次羽口4−1からは支燃性ガスに代えて、不活性キャリ
ヤーガス、例えばN2を用いてダスト12を、上段二次
羽口4−2からは支燃性ガス11を、それぞれ吹き込む
。
2中に吹き込まれたダスト中のZnO3PbOは前記(
6−1)、(6−2)、(7−1)、(7−2)式の反
応により、Zn(g)、Pb(g)の金属莫気になり、
排ガスとともに開口部2を通じて乾式集塵機で吸引され
る。Zn(g)、Pb(g)は途中、再酸化されて排ガ
スダスト中に濃縮される。
(a)と実施しない場合(b)の、二次羽口からの吹き
込み方法と二次燃焼率の変化とを対比して示した図であ
る。
込みを継続すると、スクラップ充填層(S−1,5−2
)の上方のコークス充填層(C−2、C−3)が過熱し
、前記(4)式に示すカーボンソリューション反応が進
行して無駄にコークスが消費され、二次燃焼率が低下す
る。
O1PbOの吸熱還元反応により、コークスの過熱が抑
えられカーボンソリューション反応も抑制されて二次燃
焼率が高くなる。
中のZn含有量は50%以上となることもあり、これは
亜鉛精錬用原料の粗酸化亜鉛ダストとしては極めて高い
品位のものである。
濃化ダストを回収しながら銑鉄を連続的に製造した実施
例を比較例と対比して示す。
3.6m、内容積6.0+3の第2図に示したような筒
型炉である。羽口は、炉底から0.h上部の炉壁に一次
羽口を、1.4−と2.0m上部の炉壁にそれぞれ下段
二次羽口と上段二次羽口を設けた。すべての羽口は90
°間隔で円周方向に4本づつ配置されている。上、下段
二次羽口は支燃性ガス吹き込みとN。
きるようにしである。炉底中央部には出銑口が設けられ
ている。
ト、 / II 3のスクラップ(鉄純度99%)と第
1表に示す組成を有する粒度的10a+a+の塊状鉄鉱
石を用いた。
た。
しては200メツシユ篩下が80重量%以上の微粉炭を
使用した。その組成も第2表に併記した。
はいずれも純酸素を使用した。二次羽口から吹き込むダ
ストA、Bは粒度2+u+以下のものを使用し、その組
成は第3表のとおりである。なお、ダストAは亜鉛メン
キ綱板をスクラップとして使用したときの転炉ダストで
ある。ダスト吹き込みのキャリヤーガスにはN2ガスを
用いた。
一次羽口から1100ON’/Ilrの酸素と、■20
0kg/Hrの微粉炭を吹き込み、二次羽口からは上、
下段合わせて50ONm3/H’rの酸素を吹き込んだ
。
ダストを、実施例2ではBの電気炉ダストを吹き込んだ
、その吹き込みのタイミングはサウンジングロノドによ
る層高計測を1分毎に実施して、層構造を計算し、上、
下段二次羽口レベルの原料層の種別を子側してそれがコ
ークス充填層である期間として決定した。このダスト吹
き込み期間は、上段の二次羽口からは13kg/?8銑
ト、の吹き込み量で2回の期間、また下段の二次羽口か
らは上段羽口より高温で与るため1.15kg/溶銑ト
、の吹き込み量で1回の期間とした。従って、トータル
吹き込み量は2B’kg/I銑ト、であった。
トを回収した。
の炉である。操業方法は実施例と同様であるが、羽口か
らは0□ガスの吹き込みだけを行った。
果とを対比して示す。
nが、実施例2ではZnおよびpbが含有されており、
吹き込んだダストからの回収が効率的に行われているこ
とがわかる。特にZnを20%以上含有する電気炉製鋼
ダストBを吹き込んだ実施例2では、回収ダスト中のZ
nは50%以上となった。このようにZnが濃化された
ダストは、従来の亜鉛の湿式精錬の原料として使用でき
、Znがpbとともに容易にかつ経済的に回収できるよ
うになる。なお、Zn、、Pbの歩留り(吹き込んだダ
ストからの回収率)は94〜95%であった。
ューションが抑えられて二次燃焼率が高くなり、燃料や
酸素消費量が削減され溶解時間も短縮されていることも
第4表から明らかである。
(重量%)第3表 (重量%) (以下、余白) (発明の効果) 本発明方法によれば、高炉に比較してはるかに小型で簡
便な筒型炉を使用し、かつ鉄源として鉄鉱石とともにス
クラップを使用して柔軟性に冨んだ製銑を行うことがで
きる。しかも、羽口からZn、pb含有ダストを吹き込
んでZn、 Pb濃化ダストを回収することができ、さ
らにその吹き込みの効果によってカーボンソリューショ
ンロスが抑えられ銑鉄の生産効率の向上と燃料、酸素等
の消費量の削減という大きな実益が得られる。
装入物状態を示す概略断面図、第2図は、本発明方法の
熱力学的平衡関係を示すFe−Zn−Co平衡図、 第3図(a)および(b’lは、本発明の望ましい実施
態様を説明するための上、下段二次羽口を設けた筒型炉
と炉内装入物状8iおよび二次羽口吹き込み方法を示す
概略断面図、 第4図は、本発明方法によって二次羽口ダスト吹き込み
法を実施した場合(a)と、実施しない場合(b)の二
次燃焼率の変化を対比して示した図、である。
Claims (2)
- (1)炉上部に原料装入とガス排出用の開口部を、炉底
部および/または下部炉壁に一次羽口と排滓口および出
銑口を、上部炉壁に二次羽口をそれぞれ有する筒型炉を
用い、その炉底から一次羽口を含むレベルまでコークス
の充填層を形成させ、その上部に二次羽口を含むレベル
までスクラップおよび鉄鉱石を主体とする充填層を形成
させた後、一次羽口から支燃性ガスまたは支燃性ガスと
燃料を、二次羽口から支燃性ガスを吹き込む銑鉄の製造
方法であって、亜鉛または亜鉛と鉛を含有するダストを
一次羽口および/または二次羽口から吹き込んで、ダス
ト中の亜鉛または亜鉛と鉛を還元蒸発させて回収し、ダ
スト中の鉄分は銑鉄として回収することを特徴とする銑
鉄の製造方法。 - (2)二次羽口を炉の高さ方向に複数段に設け、それぞ
れの二次羽口レベル面の原料層種別を予測し、それがコ
ークス充填層のときに、不活性ガスをキャリアとして亜
鉛または亜鉛と鉛を含有するダストを二次羽口から吹き
込むことを特徴とする請求項(1)に記載の銑鉄の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32820890A JP2817394B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 銑鉄の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP32820890A JP2817394B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | 銑鉄の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04193903A true JPH04193903A (ja) | 1992-07-14 |
JP2817394B2 JP2817394B2 (ja) | 1998-10-30 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2817394B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP32820890A patent/JP2817394B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2817394B2 (ja) | 1998-10-30 |
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JPH0242884B2 (ja) |
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