JPH04325612A - 溶融還元製鉄用の予備還元設備 - 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】この発明は、溶融還元製鉄におけ
る予備還元設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鉱石の溶融還元では、設備を溶融還元
炉と流動層式の予備還元炉とから構成し、溶融還元炉で
発生する排ガスを予備還元炉流動層の流動化、還元用ガ
スとして利用する方法が経済上好ましい。そして、この
流動層としては、技術的完成度が高く、しかも鉱石の予
熱、還元に伴う粉化を抑制できるという点から、バブリ
ング流動層が特に有利である。

【０００３】このような方式の予備還元炉は、その内部
にガス噴出用の多数のガス通孔を有する分散板を備えて
おり、この分散板の上方に形成される予備還元室に鉄鉱
石が装入され、分散板下方のガス吹込室（風箱）に溶融
還元炉からの還元ガスが導入される。この還元ガスは、
分散板のガス通孔を通じて上方の予備還元室に吹き出さ
れ、これにより流動層が形成され、鉄鉱石の予備還元と
予熱がなされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような予備還元炉
では、還元ガス中に含まれるダストの分散板への付着が
大きな問題となる。すなわち、溶融還元炉から発生する
排ガスには多量のダストが含まれており、このうち１０
μｍ以下の微粒ダストは、多くの場合サイクロン等の除
塵装置では除去できず、このような微粒ダストを含む還
元ガスがそのまま予備還元炉に導入されてしまう。

【０００５】上記ダストはＳやＮａ、Ｋ等のアルカリ化
合物を多く含んでいるため、９００℃を超えるような温
度の還元ガス中では粘着性を持ち、このため予備還元炉
に導入されたダストは分散板下面やガス通孔内面に付着
することになる。特に、ガス吹込室に導入された還元ガ
スはガス通孔を通過する際に縮流され、ガス通孔内のガ
ス流速は極めて高く（流速：約１００ｍ／ｓｅｃ程度）
なるため、ガス通孔内面ではダストが特に強固に付着し
易い。このようなダストによる付着物は次第に成長し、
遂には還元ガスの円滑な流れを妨げ、適正な流動層を形
成できなくなる。図７はこのような状況を示すもので、
Ａは流動層、９は分散板、１０は分散板下方のガス吹込
室、１８は付着、成長したダストである。

【０００６】一方、予備還元炉は鉄鉱石を所定の還元率
まで予備還元するが、操業条件によっては鉱石の還元率
の調整が必要な場合がある。しかし、従来の設備では、
鉱石の還元率は予備還元炉内での鉱石の一回の通過時間
によりほぼ一義的に決まってしまうため、鉱石の還元率
の制御は行うことができなかった。

【０００７】本発明は、このような従来の問題に鑑みな
されたもので、分散板に対するダストの付着を効果的に
防止することでき、しかも鉱石の還元率を任意に制御す
ることができる予備還元設備の提供をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、予備
還元炉内に分散板を有する流動層式の予備還元設備にお
いて、分散板内部に冷却流体が流通可能な流路を設ける
とともに、予備還元炉からの排ガス導管の途中に除塵機
を設け、該除塵機で捕集された粒子を予備還元炉と溶融
還元炉に任意に送給可能な配管系を設けたことをその特
徴とする。このような本発明の予備還元設備において、
分散板に形成されるガス通孔の内径は２０ｍｍ以上とす
ることが好ましい。

【０００９】

【作用】このような本発明の予備還元設備では、分散板
内部の流路に水、冷却ガス等の冷却流体が流され、この
冷却流体の作用により分散板の温度が低下し、分散板下
面やガス通孔へのダストの付着が防止され、またダスト
が付着しても急速に固化し、容易に剥離する状態になる
。このため分散板での付着物の成長が適切に回避される
。

【００１０】また、予備還元炉から排出された排ガスは
、排ガス導管を通じてサイクロン等の除塵機に導かれ、
ここでガス中に含まれる微粒鉱石が分離除去される。こ
のようにして除塵機で捕集された微粒鉱石は、鉱石導管
を通じ必要に応じて一部または全部が予備還元炉に投入
され、残余の微粒鉱石が溶融還元炉に供給される。除塵
機に捕集される微粒鉱石は、予備還元炉への原料装入後
直ぐに排ガスに随伴されて炉外に排出されたものである
ため、流動層内の粒径の大きい鉱石に較べて還元率が低
く、このため、この除塵機で回収された微粒鉱石を予備
還元炉内に返送することにより、流動層で予備還元され
る鉱石の還元率を任意に制御することができる。

【００１１】また、本発明の設備においては、冷却流体
により分散板が冷却されるため分散板を通過するガス温
度が低下し、このガス温度の低下によって流動層内の鉱
石の還元率が低下する場合がある。したがって、上述し
たような微粒鉱石の系内での循環により還元率を制御で
きることが大きな意味をもつことになる。

【００１２】分散板に形成されるガス通孔は、その内径
を２０ｍｍ以上とすることにより、以下のような作用、
効果が得られる。まず、このように内径を大きくすると
ガス通孔数が少なくて済むことから、還元ガスが接触す
るガス通孔内面積が小さくなり、この結果、冷却されて
いる分散板のガスからの抜熱量を低減することができる
。また、ガス通孔が大口径であるため、流動層内に還元
ガスが大きなエネルギ−で流入し、鉄鉱石の還元時に生
成しやすい鉱石同士の付着（シンタリング）を、ガスの
ジェット流により粉砕するという効果が得られる。この
ように流動層内のガス流速が大きくなることにより、当
然系外に排出される微粒鉱石の量も多くなるが、上述し
たように本発明では微粒鉱石の循環系を形成しているた
め、十分な還元率が得られる。またガス通孔が大口径で
あるため、ダストによる詰まりも適切に防止される。

【００１３】以上のように本発明設備では、ダストの分
散板への付着、成長が適切に防止され、しかも系外に排
出された微粒鉱石の循環系を形成しているため、鉱石の
還元率を任意に制御することが可能である。

【００１４】

【実施例】図１ないし図３は本発明設備の一実施例を示
すものである。図１は本発明の予備還元設備を備えた溶
融還元製鉄設備の全体図であり、１は溶融還元炉、２は
予備還元炉、４は予備還元炉からの排ガスを排出するた
めの排ガス導管、３はこの排ガス導管４の途中に設けら
れる除塵機（サイクロン）、５は除塵機３で捕集された
微粒鉱石を排出するための鉱石導管、６は溶融還元炉１
の排ガス（還元ガス）を予備還元炉２に導入するための
ガス導管、７は予備還元炉で予備還元された鉱石を抜き
出すための抜き出し管、１７は前記ガス導管６の途中に
設けられる除塵機（サイクロン）である。

【００１５】図２は本発明の予備還元設備を部分的に示
したもので、９は炉内部を仕切る分散板であり、この分
散板９の上部が予備還元室１０を、また、下部がガス吹
き込み室１１をそれぞれ構成している。このガス吹き込
み室１１にはガス吹き込み口１２が設けられ、これに溶
融還元炉からの前記ガス導管６が接続されている。前記
分散板９は、図３に示すようにその全面に多数のガス通
孔１３が形成されており、さらにその内部には、冷却流
体を流通させるための流路１４が形成されている。分散
板９は、通常鋳物等の金属により構成される。

【００１６】前記鉱石導管５は、除塵機３で捕集された
微粒鉱石を溶融還元炉側に供給する分岐管５ｂと予備還
元炉側に返送する分岐管５ａとに分岐し、さらに、分岐
管５ａの上部には、予備還元炉側へ任意の送給量で微粒
鉱石を送給し得る移送装置８が設けられている。この移
送装置８はエルボ−状の管部１５とこの管部内にガスを
水平に吹き込むガス吹込管１６とにより構成されている
。この移送装置８では、管部１５に微粒鉱石が常に滞留
し、ガス吹込管１６によるガスの吹き込みによって滞留
した微粒鉱石を管部１５の下流方向に移送することによ
り、予備還元炉側への微粒鉱石の供給とその供給量の調
整を行う。したがって、ガス吹込管１６によるガスの吹
き込みが行われない場合には、除塵機３で捕集された微
粒鉱石の全量が分岐管５ｂを通じて溶融還元炉管側に供
給される。

【００１７】前記分散板９のガス通孔１３は、一般的に
はその内径を小さくし、孔ピッチを短くしたほうが（孔
数を増やす）、ガスが均一に流動層内に流入するため好
ましい。しかし、ガス通孔の内径を小さくした場合には
、流動層内へのガスジェットの噴出力が小さくなり、こ
のため鉄鉱石は高温条件下での還元の進行により凝集し
やすくなる。そしてこのように凝集が進むと、流動化が
停止してしまう場合もある。

【００１８】そこで本発明者らは、内径４００ｍｍの小
型熱間流動層を用い、分散板のガス通孔の内径を種々変
えた実験を行った。この実験は、ガス通孔の総断面積を
一定とし、ガス通孔の径とその数が異なる分散板を用い
、流動層内に一定量の粉鉱石を投入し、８００℃の還元
ガスを連続的に流すことにより行った。その結果を図４
に示す。これによればガス通孔の内径が２０ｍｍ、２５
ｍｍ、３０ｍｍの各場合、還元が円滑に進行しているが
、内径が１５ｍｍの場合には、還元反応が途中で停止し
、十分な還元率が得られていない。この分散板（ガス通
孔の内径が１５ｍｍの分散板）を用いた実験後の観察で
は、炉内で鉄鉱石が凝集しており、このような凝集によ
り鉱石の流動化が停止し、この結果、鉱石とガスとの接
触が不良になり還元反応が止まったものと考えられる。 このようなガス通孔の内径に関するメカニズムとして、
内径が２０ｍｍ以上であれば、孔数が少なくてもガス通
孔から噴出するガスジェットの長さが大きくなり、鉄鉱
石を激しく流動化させ鉱石の凝集を防ぐものと考えられ
る。

【００１９】次に図１ないし図３に示される設備による
操業例を説明する。溶融還元炉１で発生した排ガス（還
元ガス）は、除塵機１７を経てガス導管６を通じ予備還
元炉２に導入される。予備還元炉の分散板９の内部には
水や冷却ガス等の冷却流体が流通し、分散板９を冷却し
ている。予備還元炉２内に導入された還元ガスは、分散
板９のガス通孔１３を通じて予備還元室１０内に導入さ
れ、鉱石の流動層が形成される。予備還元炉２内に導入
される還元ガス中には多量のダストが含まれているが、
分散板９が冷却されているため、この分散板９へのダス
トの付着、成長が適切に防止される。

【００２０】予備還元炉２で流動層を形成した還元ガス
は、排ガス導管４を通じて炉外に排出される。この排ガ
ス導管４の途中に設けられた除塵機３により、排ガス中
の微粒鉱石が分離除去される。除塵機３で分離された微
粒鉱石は、鉱石導管５を通じて排出され、必要に応じて
その一部または全部が移送装置８により分岐管５ａ側に
供給され、分岐管５ａを通じて予備還元炉２に装入され
る。そして、この予備還元炉側への微粒鉱石の供給量に
より、流動層で予備還元される鉱石の還元率が制御され
る。一方、分岐管５ｂに供給された微粒鉱石は、そのま
ま溶融還元炉１に装入される。予備還元炉２内で流動層
を形成した粗粒鉱石は抜き出し管７から抜き出された後
、前記分岐管５ｂからの微粒鉱石と合流し、溶融還元炉
１に装入される。

【００２１】〔実施例〕第５図に示すような予備還元設
備を用い鉄鉱石の予備還元を実施した。その操業条件は
以下の通りである。 原料鉄鉱石：３０ｔ／ｈ 流動化用還元ガス量：５００００Ｎｍ３／ｈ流動化用還
元ガスの入口温度：９５０℃流動化用還元ガスのガス組
成 ＣＯ：３２％、ＣＯ２：３０％、Ｈ２：１０％、Ｈ２Ｏ
：１２％、Ｎ２：１６％ 流動層内温度：８００℃ 製品粗粒鉱石量：１３ｔ／ｈ 製品微粒鉱石量：１３ｔ／ｈ

【００２２】以上の実験による微粒鉱石の循環量と抜き
出し管７から抜き出される鉱石の還元率との関係を図６
に示す。同図によれば、微粒鉱石の循環量を調整するこ
とにより、鉱石の還元率を制御できることが判る。

【００２３】

【発明の効果】以上述べた本発明の予備還元設備によれ
ば、分散板へのダストの付着、成長を効果的に防止する
ことができ、しかも予備還元炉排ガスから回収された微
粒鉱石を予備還元炉に任意に返送、循環させることがで
きるため、予備還元炉で還元される鉱石の還元率を任意
に制御することができる。このため溶融還元製鉄の円滑
な操業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の予備還元設備を備えた溶融還元製鉄設
備を示す全体説明図である。

【図２】本発明の予備還元設備を示す説明図である。

【図３】図２における予備還元炉の分散板の断面構造を
示す説明図である。

【図４】分散板のガス通孔の内径が、鉱石の予備還元率
に及ぼす影響を示すグラフである。

【図５】実施例において用いた本発明の予備還元設備を
示す説明図である。

【図６】実施例の操業で得られた、微粒鉱石の循環量と
鉱石の還元率との関係を示すグラフである。

【図７】従来の予備還元炉におけるダストの付着状況を
示す説明図である。

【符号の説明】

２…予備還元炉、３…除塵機、４…排ガス導管、５…鉱
石導管、５ａ、５ｂ…分岐管、８…移送装置、９…分散
板、１３…ガス通孔、１４…流路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　予備還元炉内に分散板を有する流動層
   式の予備還元設備において、分散板内部に冷却流体が流
   通可能な流路を設けるとともに、予備還元炉からの排ガ
   ス導管の途中に除塵機を設け、該除塵機で捕集された粒
   子を予備還元炉と溶融還元炉に対し任意に送給可能な配
   管系を設けたことを特徴とする溶融還元製鉄用の予備還
   元設備。
2. 【請求項２】　　分散板に形成されるガス通孔の内径が
   ２０ｍｍ以上である請求項１に記載の溶融還元製鉄用の
   予備還元設備。