JPH0459906A - 鉄鉱石の溶融還元設備における予備還元炉 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鉄鉱石の溶融還元設備における予備還元炉
の改良に関する。

〔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。

このような方式の予備還元炉は、その内部にガス噴出用
の多数のノズル孔（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１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、
分散板のノズル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。

〔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１０μｍ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。

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ノズル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ノズル
孔を通過する際に縮流され、ノズル孔内のガス流速は極
めて高く（流速：約１００　ｍ／ｓｅｃ程度）なるため
、ノズル孔内面ではダストが特に強固に付着し易い。二
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。第９図はこのような状況を示すもので、１は流
動層、２は分散板、３は分散板下方のガス吹込室、４は
付着、成長したダストである。

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
できる予備還元炉の提供をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

このため本発明は、次のような構成を有する。

（１）鉄鉱石の溶融還元設備における流動層式の予備還
元炉において、分散板を、内部に冷却用流体を通すため
の流路が形成された剛性のある厚板と、該厚板の上部に
設けられる耐火物層とから構成し、該分散板には、耐火
物層のノズル孔部分が上向きに拡径した多数のノズル孔
を上下方向に貫設した予備還元炉。

（２）鉄鉱石の溶融還元設備における流動層式の予備還
元炉において、分散板を、内部に冷却用流体を通すため
の流路が形成された剛性のある厚板と、該厚板の上部に
設けられる耐火物層とから構成し、該分散板には、耐火
物層のノズル孔部分が上向きに拡径した多数のノズル孔
を上下方向に貫設し、分散板の下方には、少なくとも２
本のガス噴出管を水平移動可能に設けた予備還元炉。

〔作用〕

厚板内部の流路に水、冷却ガス等の冷却流体を流す。こ
れにより、分散板下面およびノズル孔（主として厚板側
のノズル孔部分）の内面の温度が低下し、これらの面に
還元ガス中のダストが付着しても急速に固化し、容易に
剥離する。通常、予備還元炉内に導入される還元ガスの
温度は１０００〜１２ｏＯ℃程度であるが、ダストが最
も強固に付着するノズル孔内面について言えば、その表
面温度を数百℃程度に冷却することにより、ダストは容
易に剥離可能な状態となる。

また、分散板の上部は耐火物層により構成されているの
で、分散板上面からの抜熱による流動層内部の温度低下
が防止されるとともに、流動する鉱石粒子の接触による
分散板上面の摩耗も適切に防止される。

上述したように、分散板の冷却によりダストの付着は防
止されるが１反面１分散板上面からの抜熱による流動層
内部の温度低下という問題を生じるおそれがある。一方
、分散板の上面やノズル孔の出口では、ダストが付着し
ても流動化した鉱石粒子の激しい運動により簡単に剥離
することから、ノズル孔内部や分散板下面に較べてダス
ト付着のおそれは少なく、むしろ鉱石粒子の接触による
摩耗が問題となる。

そこで、本発明では、ダスト付着があまり問題とならな
い分散板上面を耐火物層とすることにより２分散板によ
る流動層からの抜熱を抑制し、しかも分散板上面の摩耗
も防止できるようにし、さらに、冷却流体による冷却作
用が及びにくい耐火物層内のノズル孔部分については、
上向きに拡径した構造とすることにより、その内部に流
動層の鉱石粒子を浸入させ、その流動化作用によりダス
トの付着を防止するようにしたものである。

なお、分散板の冷却により、ノズル孔内を通過する還元
ガスの温度が低下するという問題が考えら九る６しかし
、分散板は剛性のある厚板を有し、しかも内部の冷却用
流体により冷却されることから、大きな強度を有してい
る。したがって、分散板はその厚さを小さくすることが
可能であり、これによってノズル孔を通過する還元ガス
とノズル孔内面との接触面積を小さくでき、ガスの温度
低下を適切に防止できる。

また１分散板の下方にガス噴出管を備えた上記（２）の
構成によれば、仮に分散板下面やノズル孔の入口にダス
トが付着しても、ガス噴出管から適宜ガスを噴出させる
ことにより、ダストを容易に剥離させることができる。

特に、本発明ではダストが分散板下面等に付着しても１
分散板の冷却により容易に剥離できる状態にあり、した
がって。

ガス噴出管からのガスの吹き付けにより、付着したダス
トは容易に除去される。

ガス噴出管は、常時は炉外に後退させておき、適宜炉内
に進入させ、分散板下面に向けてガス吹き付けを行う。

このガスとしては窒素ガス等の不活性ガスが用いられる
。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
５は予備還元炉本体、８は炉内部を仕切る分散板であり
、この分散板８の上部が予備還元室６を、また、下部が
ガス吹込室７をそれぞれ構成している。このガス吹込室
７にはガス吹込口９が設けられ、これに溶融還元炉から
のガス導管１０が接続されている。

前記分散板８は、内部に冷却流体用の流路１４が形成さ
れた剛性のある厚板１１と、この厚板の上部に設けられ
る耐火物層１２とから構成されている。

前記厚板１１は金属（鋳物等）やセラミック等の剛性の
ある材料からなっている。この実施例では、前記流路１
４は、厚板１１の上部側に溝を設け、この溝の上部を板
体で閉塞することにより構成されている。

分散板８には、多数のノズル孔１３が上下方向に貫設さ
れている。この各ノズル孔１３は、耐火物層１２のノズ
ル孔部分１３０が上向きに拡径している。なお、この拡
径したノズル孔部分１３０の内面の角度αは、流動化し
た鉱石粒子がノズル孔内部に浸入できる程度の任意の大
きさに構成されるが、通常１０〜４５°程度が好ましい
。

分散板８を構成する厚板１１には、前記流路１４に通じ
る冷却用流体の導入口と排出口（図示せず）とが、それ
ぞれ設けられている。

分散板８の中央部には鉱石の排出孔１５が設けられ、こ
の排出孔１５に抜出管１６が接続されている。

分散板８を構成する厚板１１は通常鋳物等で作られるが
、その内部構造には特に限定はない。

第３図は、厚板１１の内部構造の一例を示すもので、厚
板１１の内部には多数の流路１４が並列的に設けられ、
これら流路１４の両端はヘッダ部１７．１８に連通して
いる。これらのヘッダ部１７．１８には、それぞれ冷却
用流体の導入口１９と排出口２０とが設けられ、これら
に冷却用流体の導入管２１と排出管２２が接続されてい
る。そして、各流路１４間にノズル孔】３が貫設されて
いる。

なお本発明は、第１図に示すような上面が中心向かって
コーン状に傾斜している分散板に限らず、上面が平面状
である分散板等についても適用できる。

第４図は、鉱石の排出孔１５が分散板８ａの側方に設け
られた構造の一実施例を示すもので、分散板８ａは、そ
の上面が前記排出孔１５に向けて下向きに傾斜した構造
となっている。

なお、その他の構成は第１図に示すものと同様であり、
同一の符号を付して、その説明は省略する。

第５図および第６図は、分散板の下方にガス噴出管を設
ける場合の一実施例を示すもので、分散板の構成は、第
１図に示すものと同様であるので、その説明は省略する
。

分散板８の下方には、抜出管１６を挾むようにして２本
のガス噴出管２３が水平移動可能に設けられている。こ
のガス噴出管２３には、分散板の下面方向に向いた複数
のガス噴出口２４が設けられている。

炉本体５には、その側壁を貫通する鞘管２５が設けられ
、ガス噴出管２３はこの鞘管２５を通じてガス吹込室７
内に出没可能である。

ガス噴出管２３を水平移動させるために、炉体の外部に
駆動機構２６が設けられている。この髪動機構２６は、
例えば、往復移動するチェーン等からなっており、ガス
噴出管２３の炉外部に突出した部分にこのチェーンが係
止されている。したがって、このチェーンの往復運動に
より、ガス噴出管２３は鞘管２５を通じてガス吹込室７
内に出没することができる。

ガス噴出管２３の炉外に突出した後端にはガス吹込管２
７が接続され、このガス吹込ＩＷ２７には。

ガス供給源２８からの導管２９が接続されている。

図中３０は、導管２９の途中に設けられるバルブである
。

なお、ガス噴出管２３は図示しない駆動機構によりその
軸線を中心として回転できるようにしてもよい。

また、このガス噴出管は、第４図に示すような分散板を
備えた炉についても適用できることは言うまでもない。

なお、上記実施例にも示されるように、分散板の厚板１
１は１枚の板体から構成できるため、パイプと板を組み
合わせた同様の冷却機能を有する構造体に較べ、製作が
非常に容易であるという利点がある。分散板は高温下に
置かれるため、パイプと板等からなる構造体では、接合
部の設計、製作が非常に難しいという問題があるが、本
発明の構造ではそのような問題はない。

次に、上記各実施例の作用について説明する。

導入口から分散板８．８ａの厚板１１内に導入された水
等の冷却用流体は、複数の流路１４を流れ排出口から排
出される。この冷却用流体により分散板下面およびノズ
ル孔１３（主として厚板側のノズル孔部分）の内面の温
度が低下し、これらの面に還元ガス中の粘着性のダスト
が付着しても急速に固化し、ガス流等により容易に剥離
することになる。

一方、分散板８．８ａの上部は耐火物層１２により構成
されているため、分散板上面からの抜熱による流動層内
部の温度低下が防止され、しかも。

流動する鉱石粒子の接触による分散板上面の摩耗も適切
に防止される。

また、耐火物層１２内のノズル孔部分１３０の内面には
上記冷却流体による冷却作用が及びにくいが、このノズ
ル孔部分１３０は上向きに拡径しているため、その内部
に流動層の鉱石粒子が浸入し、その流動化作用によりダ
ストの付着が防止される。

また、第５図および第６図に示す実施例では、仮に分散
板下面やノズル孔の入口にダストが付着しても、ガス噴
出管２３から適宜ガスを噴出させることにより、ダスト
を容易に剥離させることができる。

ガス噴出管２３は、常時は炉外に後退させておき、駆動
機構２６により適宜ガス吹込室７内に進入させ１分散板
８の下面に向けてガスを噴出させる。

なお、従来の耐火物製の分散板は、一般に７００ｍ＋＋
＋程度の厚さを有しているが、上述したような本発明の
分散板は、厚板１１が金属等の剛性のあるで材料で構成
され、しかも冷却されることから大きな強度を有してお
り、このため２００ｍｍ程度の厚さとすることができる
。したがって、ノズル孔を通過する還元ガスとノズル孔
内面との接触面積は、従来の耐火物製の分散板に較べて
非常に小さく、このためノズル孔を通過する際の還元ガ
スの温度低下はほとんど問題とならない。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、分散板下面やノズル孔内で
のダストの付着が効果的に防止されるため、還元ガスの
流動層内への吹き込みを安定して行わせることができる
。

また、分散板上面からの抜熱による流動層内部の温度低
下を防止できるとともに、流動する鉱石粒子の接触によ
る分散板上面の摩耗も適切に防止でき、鉄鉱石の予備還
元をより合理的に実施できる。

また、分散板下方にガス噴出管を有する構造では、仮に
分散板下面やノズル孔の入口にダストが付着しても、ガ
ス噴出管からのガスの噴出によりダストを容易に剥離さ
せることができる。特に本発明では、ダストが分散板下
面等に付着しても、分散板の冷却により容易に剥離でき
る状態にあることから、上記ガスの吹き付けによりダス
トを容易に除去することができ、ダスト付着による問題
をより確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は縦断面図、第２図は第１図に示す分散板の部分
拡大図である。第３図は厚板の内部構造の一例を示す水
平断面図である。第４図は本発明の他の実施例を示す縦
断面図である。第５図および第６図は本発明の他の実施
例を示すもので、第５図は縦断面図、第６図は第５図中
ＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。第７図は従来の予備
還元炉におけるダストの付着状況を示す説明図である。 図において、５は炉本体、６は予備還元室、７はガス吹
込室、８．８ａは分散板、１１は厚板、１２は耐火物層
、１３はノズル孔、１４は流路、１５は排出孔、１６は
抜出管、２３はガス噴出管。 ２４はガス噴出口、１３０はノズル孔部分である。 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動層式の予備還元炉において、分散板を、内部
   に冷却用流体を通すための流路が形成された剛性のある
   厚板と、該厚板の上部に設けられる耐火物層とから構成
   し、該分散板には、耐火物層のノズル孔部分が上向きに
   拡径した多数のノズル孔を上下方向に貫設したことを特
   徴とする鉄鉱石の溶融還元設備における予備還元炉。
2. （２）流動層式の予備還元炉において、分散板を、内部
   に冷却用流体を通すための流路が形成された剛性のある
   厚板と、該厚板の上部に設けられる耐火物層とから構成
   し、該分散板には、耐火物層のノズル孔部分が上向きに
   拡径した多数のノズル孔を上下方向に貫設し、分散板の
   下方には、少なくとも２本のガス噴出管を水平移動可能
   に設けたことを特徴とする鉄鉱石の溶融還元設備におけ
   る予備還元炉。