JPH04314811A - 溶融還元炉 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、予備還元した粉鉱を炭
材と共に溶融炉に装入し、酸素を導入して溶融還元し銑
鉄を製造する溶融還元炉の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記予備還元した粉鉱を炭材と酸素とを
導入して溶融還元し、溶銑を製造する場合に生成する溶
滓は、粉粒状の炭材と石炭を多量に含み流動性が悪く、
しかも導入した酸素あるいは未還元の酸化物と炭素材と
の反応によるＣＯガスによって泡立って見掛け上多量に
生じる。

【０００３】したがって、このような溶融還元炉におい
ては、流動性が悪く、しかも多量に生成する溶滓を溶銑
の生産速度にあった速度で出滓しなければならない。か
かる対策のため、排滓孔の孔径を大きくしたり、排滓孔
を複数個設けた溶融還元炉は、既存の高炉プロセスの排
滓方法から容易に推定できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単に排
滓孔の径を大きくしたり、排滓孔の数を多くすることは
、迅速な排滓孔の開閉のための作業性が悪くなったり、
設備上も問題がある。

【０００５】本発明において解決すべき課題は、溶融還
元炉で生成する溶滓の低流動性と発泡による見掛け発生
量の増大による問題を解消する炉構造の提供である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の溶融還元炉は、
原料投入口と酸素吹き込み口とを有する還元域とそれに
続く排ガス口を有する溶滓鎮静域とからなり、溶鉄面レ
ベル以下に出銑口を設け、前記溶滓鎮静領域の溶滓表面
レベルと前記溶鉄面レベルとの間に出滓口を設け、且つ
、前記溶滓鎮静域の溶滓面と炉天井との間に還元域で発
生した排ガスの通過流路を形成してなることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】溶融還元炉の効率を確保するためには、酸素ラ
ンスから供給される酸素による燃焼によって高温となり
かつ底吹きガスにより攪拌される領域に、原料を装入し
積極的に溶融還元反応を生ぜしめること、すなわち、溶
融還元炉内に１４００℃以上の高温でかつ５％以上の高
濃度の溶融酸化鉄を含むスラグがスラグ中の重量比で５
％以上の炭材とよく攪拌されている状態の還元域のある
ことが必要である。しかしながら、このような還元域で
は、溶融還元反応にともなって発生するＣＯガスによる
微細な気泡を含み、スラグが発泡状態にある。発泡状態
にあるスラグは、その体積が見掛け上増大し、見掛けの
密度が減少することにより、気泡を含まない鎮静状態の
スラグではスラグ上面に浮上する炭材がスラグ中に存在
する懸濁状態を呈する。スラグが気泡を含んだ発泡状態
になったり、炭材のような固体が懸濁したりすると、ス
ラグの粘度が上がることが知られている。このような粘
度の高いスラグは出滓に時間がかかり、高炉で使用され
ている出銑滓孔程度の出滓孔あるいは最大直径１５０ｍ
ｍまでの出滓孔では、日産１０００トン以上の商用規模
の溶融還元炉では、スラグの生成速度と出滓速度との整
合性がとれず、スラグの生成速度の方が出滓速度よりも
大きく、溶融還元炉内のスラグ量が時間とともに増大し
、ひいては溶融還元炉の操業が不能になってしまう。 出滓孔径を大きくすると出滓孔の開閉のための設備が大
規模になり、設備費用の増大を招く、あるいは複数の出
滓孔を設けて出滓時間の短縮を計ることは、設備費の上
昇を招くとともに、出滓作業を複雑化することになり、
好ましくない。

【０００８】しかしながら、溶融還元反応の反応速度は
大きいので、予備還元鉱石が装入されたり、高濃度の溶
融酸化鉄と混合することがなければ、溶融還元反応の進
行により、短時間の内にスラグ中の溶融酸化鉄濃度が２
％以下に低下し、溶融還元により発生するＣＯガスによ
るスラグ中の気泡の生成速度よりも、スラグ中の微細気
泡が合体し大きな気泡となってスラグ表面に浮上し、気
泡が破れて消散するスラグ中の気泡の消失速度のほうが
大きくなり、スラグは速やかに発泡状態から、気泡の少
ない鎮静状態になり、スラグの見掛け密度は２以上とな
る。このとき、見掛けの密度が１程度のスラグ中の炭材
は攪拌の弱い状態ではスラグ表面に速やかに浮上する。 スラグ中の気泡が体積比で５％以下で、スラグ中の炭材
が重量比で１％以下になれば、溶融還元炉で生成するス
ラグは１３５０℃以上ならば容易に排滓可能な粘度とな
る。

【０００９】かかる前述の状態を実現するためには、還
元域から出滓孔までの間に、還元域の予備還元鉱石や高
濃度の溶融酸化鉄を含むスラグと混合しないようにスラ
グが還元域から出滓孔に向かって一方向に流れる、かつ
底吹きガスの攪拌によってスラグと炭材を懸濁させない
スラグの鎮静域を溶融還元炉内に設けることが必要であ
る。しかしながら、このような鎮静域にあるスラグへは
、高温のスラグやメタルとの攪拌による熱供給は期待で
きないので、還元域から発生した高温のガスを、鎮静域
上方の空間を溶融還元炉から次工程のガス処理プロセス
や予備還元プロセスに送り出す排出口まで通過させて、
還元域から発生した高温のガスからの対流や輻射による
伝熱、あるいは鎮静域周辺の炉壁からの輻射による伝熱
によって温度低下を防止することが、スラグ粘度の上昇
を防止するために必要である。

【００１０】すなわち、原料投入口と酸素吹き込み口と
底吹きガス羽口とを有する還元域とそれに続く排ガス口
と出滓孔とを有する鎮静域を設けた溶融還元炉によって
、前述の作用が確保される。さらに、出滓中のスラグに
鎮静域のスラグの表面に浮上した炭材が混入しないよう
に、出滓孔はスラグ表面レベル以下となるように設置す
る。さらに、溶鉄面レベル以下に出銑孔を設置すること
で、出滓孔を溶鉄面レベルよりも上方に位置するように
制御し出滓孔がスラグよりも熱容量が大きく密度も大き
な溶鉄に接しないことにより出滓孔の構造が簡単になる
とともに、溶融還元炉内の二次燃焼率や着熱効率にも影
響を及ぼすスラグと溶鉄の溶融還元炉内のレベル管理の
制御性が確保できる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の溶融還元炉１０の断面構造を
示す図である。

【００１２】同図において、１は、その内面に耐火物の
ライニング２を施した溶融還元炉１０の外形を規定する
鉄皮であって、両端面の径差が比較的小さい円錐台形を
なす。この還元炉１０の大径側の端面の下部の溶鉄レベ
ルＬｐ以下の箇所には出銑口３が設けられており、他端
面側の溶滓レベルＬｓと溶鉄レベルＬｐとの間には、出
滓口４が形成されている。さらに還元炉は出銑口３側の
還元域Ａと出滓口４側の溶滓鎮静域Ｂに分離形成されて
おり、還元域Ａには、予備還元粉鉱石、粉粒状の石炭等
の原料を投入するための原料投入口５と酸素を上方から
吹き込むための酸素ランス６が炉の上壁面に設けられて
いる。また、出滓口４側の溶滓鎮静域Ｂの端部側近くに
は、排ガスを前工程の予備還元のための還元ガスとして
移送するための排ガスダクト７が設けられている。

【００１３】図１に示す炉構造において、還元域Ａにお
いては製銑原料である予備還元粉鉱石と粉粒状の石炭が
原料投入口５から投入され、酸素ランス６からの酸素吹
き込みによる燃焼反応から熱供給がなされ、伝熱と反応
を良好にするため底吹きガス９による攪拌が行われ、溶
滓中に懸濁する炭材ａと溶滓中の酸化鉄との還元反応で
発生するＣＯガス泡ｂによるフォーミング現象を起こし
ながら溶融還元が行われ、底層に溶鉄層Ｐが、その上方
に溶滓層Ｓが形成され、出滓口４からの出滓に伴って溶
滓Ｓは鎮静域Ｂに移動する。

【００１４】この鎮静域Ｂにおいて、溶融還元反応は終
了期に近づき、ＣＯガスの生成速度が小さくなり、溶滓
中のＣＯガス含有量は少なくなる。溶滓中のＣＯガス含
有量が少なくなることによって溶滓の比重は増大する。 さらに、溶滓の比重の増大によって溶滓中の粉粒状炭材
Ｃは浮上し、溶滓流動性は増し、排滓口４からの円滑な
排滓が可能となるとともに、排滓される溶滓中に炭材が
含まれなくなるので、炭材歩留りが向上する。

【００１５】さらに、溶滓層Ｓと炉天井との間には、還
元域Ａから鎮静域Ｂの排ガスダクト７方向に流れる排ガ
ス流路８が形成されており、ここを通過する高温の排ガ
スによって、鎮静域Ｂにおける溶滓層Ｓの温度低下は防
止され、溶滓の流動性は確保される。

【００１６】

【発明の効果】本発明によって、以下の効果を奏する。

【００１７】（１）溶鉄と溶滓の炉内滞留量の制御がス
ムーズに行われ、炉の操業効率が向上する。

【００１８】（２）鎮静域において溶融還元が近づくこ
とによって、溶滓中の酸化鉄濃度が減少し、鉄歩留りが
向上する。

【００１９】（３）鎮静域の溶滓の上面に炭材が浮上し
、排滓口から溶滓とともに排出されず炉内に留まり、こ
れが排ガスとの反応で有価分として回収される排ガス中
に含まれることになり、炭材ロスを軽減できる。

【００２０】（４）操業中の溶滓温度の低下が自動的に
確保できるので、溶滓の排出を円滑に行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の溶融還元炉の断面構造を示す図
である。

【符号の説明】

１　　鉄皮 ２　　ライニング ３　　出銑口 ４　　出滓口 ５　　原料投入口 ６　　酸素ランス ７　　排ガスダクト ８　　ガス流路 ９　　底吹ガス Ｌｐ　　溶鉄レベル Ｌｓ　　溶滓レベル Ｓ　　　　溶滓 Ｃ　　　　浮遊炭素材 １０　　溶融還元炉 Ａ　　還元域 Ｂ　　溶滓鎮静域 ａ　　溶滓中炭材 ｂ　　溶滓中ＣＯガス泡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原料投入口と酸素吹き込み口とを有す
   る還元域とそれに続く排ガス口を有する溶滓鎮静域とか
   らなり、溶鉄面レベル以下に出銑口を設け、前記溶滓鎮
   静領域の溶滓表面レベルと前記溶鉄面レベルとの間に出
   滓口を設け、且つ、前記溶滓鎮静域の溶滓面と炉天井と
   の間に還元域で発生した排ガスの通過流路を形成してな
   る溶融還元炉。