JPH0578722A - 金属溶融還元炉の操業方法 - Google Patents

金属溶融還元炉の操業方法

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JPH0578722A
JPH0578722A JP3247486A JP24748691A JPH0578722A JP H0578722 A JPH0578722 A JP H0578722A JP 3247486 A JP3247486 A JP 3247486A JP 24748691 A JP24748691 A JP 24748691A JP H0578722 A JPH0578722 A JP H0578722A
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reduction furnace
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宏 板谷
Takashi Ushijima
崇 牛島
Kazuhiko Sato
和彦 佐藤
Taro Kusakabe
太郎 日下部
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    • Y02P10/143Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融還元炉から発生する炉頂ガスの CH4、タ
ール、ピッチ分などを低減して、ガス除塵設備へのター
ル、ピッチなどの付着によるトラブルを防止する。 【構成】 溶融還元炉1から発生する炉頂ガスの温度を
排ガスダクト18に設置した温度検出器13で測定し、この
測定温度信号を制御器14にインプットする。制御器14で
は炉頂ガスの温度が 950℃以上になるように流量制御弁
15を制御して、送風ブロアー11から供給される空気中の
酸素富化量を調整する。 【効果】 炉頂ガスが 950℃以上に保持されるので C
H4、タール、ピッチ分が存在しなくなり、排ガス除塵設
備のトラブルが解消される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炉上部から小塊状また
は粉粒状の石炭を装入し、炉内下部にその石炭が乾溜し
て生成する炭材粒子の充填層を形成すると共に、炉内上
部に前記石炭の乾溜時に生成する細粒炭材粒子からなる
流動層を形成し、かつ炉下部の炉壁上下方向に配設され
た複数段の羽口のうち少なくとも最上段の羽口から粉粒
状鉱石を吹込む金属溶融還元炉の操業方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】少なくとも上下2段以上の複数の羽口を
有し、高温空気または酸素富化された高温空気とともに
少なくとも上段羽口から粉粒状の鉱石を吹込み、炉頂か
ら石炭を装入する金属溶融還元炉を用いた金属精錬方法
については特公昭59-18453号公報あるいは特公昭59-286
05号公報に開示されている。
【0003】このように石炭を炉頂より直接装入し、炉
内で石炭の乾溜も行う竪型の金属溶融還元炉では石炭の
乾溜時に熱割れ等により炉上部に粉状の炭材が生成す
る。このような粉状の炭材が炉内を上昇するガスに同伴
して炉頂からダストとして系外へ飛び出してしまうのを
防止するためには炉頂ガス流速を低下させることが効果
的である。この炉内ガス流速を低下させる操業方法とし
ては、炉頂ガス温度を低下させてガスの体積を低下させ
る方法が考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のように金属溶融
還元炉へ炉頂から直接石炭を炉内へ装入して使用する場
合にダストによる炭材の飛散を低下させる目的で炉頂ガ
ス温度を低下させて操業を行ったが、炉頂ガス温度が低
いと、炉内で石炭の乾溜が十分に行われず、炭化水素成
分の多いガスが発生し、石炭ピッチ、タール等の排ガス
ダクト内での付着、堆積や発生ガス中タール、ピッチ等
の除塵処理設備での凝集、除塵設備の閉塞といった問題
がある。
【0005】石炭の熱分解は一般的には約 300℃から始
まり、ガスやタールを発生し始め、900℃でほぼガス発
生は終わり、高温乾溜コークスとなるが、本発明で考慮
している金属溶融還元炉では炉上部で形成している炭材
流動層内での滞溜時間が一般のコークス炉よりも短いた
めに発生ガス温度を900℃にしても必ずしも上述した排
ガス系統のトラブルを防止することはできない。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、炉頂ガス中の炭化水素を低減することが
できる金属溶融還元炉の操業方法を提供することを目的
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明は、炉上部から小塊状または粉粒状の石炭を装
入し、炉内下部にその石炭が乾溜して生成する炭材粒子
の充填層を形成すると共に、炉内上部に前記石炭の乾溜
時に生成する細粒炭材粒子からなる流動層を形成し、か
つ炉下部の炉壁上下方向に配設された複数段の羽口のう
ち少なくとも最上段の羽口から粉粒状鉱石を吹込む金属
溶融還元炉の操業方法において、前記金属溶融還元炉の
炉上部に発生する炉頂ガスの温度を測定し、この測定温
度が 950℃以上になるように炉操業条件を制御して炉頂
ガス中の炭化水素濃度を低減することを特徴とする金属
溶融還元炉の操業方法である。
【0008】
【作 用】図1に竪型の金属溶融還元炉1を流動層予備
還元炉5と共に示す。金属溶融還元炉1内には塊状また
は粉粒状の石炭が石炭供給装置9を経て装入され、金属
溶融還元炉1の炉内下部に石炭が乾溜して生成する炭材
粒子の充填層が形成され、炉内上部に石炭の乾溜時に熱
割れ等により生成する細粒炭材粒子からなる流動層が形
成される。
【0009】また炉下部の炉壁には上段羽口2および下
段羽口3が配設してあり、上段羽口2および下段羽口3
には送風ブロア11から供給される空気を送風昇温装置12
によって 800〜1300℃に加熱された高温空気(以下熱風
という)が環状管16および羽口送風支管17を介して供給
される。なお、送風ブロア11の下流側における送風ダク
ト20には酸素供給管21が接続してあり、富化酸素流量制
御弁15を制御して熱風の酸素を富化することができるよ
うになっている。かくして炉1内の羽口2および羽口3
の先端近傍には熱風により高炉の羽口先端近傍と同様に
レースウェイを生成して2000〜2500℃の高温領域が形成
される。
【0010】一方、予備還元炉5には粉粒状鉱石が鉱石
供給装置8より供給されると共に、金属溶融還元炉1で
発生した炉頂ガスが排ガスダクト18から予備還元炉5の
下部に導入され、同炉5内に装入された粉粒状鉱石を流
動方式により乾燥、加熱、予備還元する。かくして予備
還元された予備還元鉱は流動層域に位置する排出装置19
より排出されて誘導管22で鉱石吹き込みタンク7に一旦
貯蔵される。なお、予備還元炉5の上部から排出される
含塵排ガスはホットサイクロン6で集塵され、回収した
粉状ダストは鉱石吹き込みタンク7に集めるようになっ
ている。鉱石吹き込みタンク7内に貯蔵された粉粒状の
予備還元鉱は吹き込み量制御装置4により供給量を制御
しながら鉱石供給管10から上段羽口2の部分に供給さ
れ、上段羽口2を経て熱風と共に金属溶融還元炉1内に
吹き込まれる。なお必要に応じ下段羽口3にも予備還元
鉱を供給することも可能である。
【0011】上段羽口2から熱風あるいは富化される酸
素と共に吹き込まれる予備還元鉱は直ちに加熱され、容
易に溶融する。そして金属溶融還元炉1の下部を滴下す
る間に還元、溶融されて溶融金属と溶融スラグが生成し
て炉床部に貯溜されて出湯口(図示せず)より適時炉外
に出湯される。前記のような溶融還元炉1の操業は従来
公知であるが、本発明で対象としている炉上部に石炭の
熱分解などにより生成する細粒の炭材からなる流動層を
保持している溶融還元炉1では、炉上部の石炭供給装置
9から炉内へ装入された石炭はこの炭材流動層中へ入
り、そこの熱により急速に乾溜が開始される。この時石
炭からはその揮発分がガス化して逃げるために、石炭は
亀裂を含むチャーとなる。このチャーは充填層として上
下段羽口間に堆積し還元反応領域を形成する。またこの
亀裂の発生や流動層内での他の炭材との衝突等により、
細粒の石炭チャーが発生して、流動層中の浮遊粒子とな
る。
【0012】一般にコークス炉などでは乾溜温度が高い
ほど発生ガス中の CH4、タールなどは低下し、水素は上
昇するが、炭材流動層を形成する金属溶融還元炉では発
生ガス中のタール、ピッチ等の炭化水素分は排ガス処理
を複雑化させてしまうために、好ましくない。そこで発
生ガス中の炭化水素分が問題ないレベルまで下げられる
条件を熱間実験により求めた。図2は炉頂発生ガス温度
と発生ガス中 CH4濃度を示したものである。炉頂温度を
上昇するに従い、発生ガス中 CH4濃度は低下し、約 950
℃以上ではほとんど CH4は含まれていないことになる。
【0013】そこで本発明では発生ガス温度が 950℃以
上になるように炉操業条件を制御することにより、発生
ガス中の CH4濃度をほとんど0とすることができるもの
であり、つまり発生ガス中の炭化水素を無くすことが可
能となる。その結果、発生ガス中のタール、ピッチ等の
成分もなくなり排ガス処理を簡単に行うことができるよ
うになる。なお、炉頂ガス温度を制御する手段としては
送風ブロアから溶融還元炉の羽口に供給される空気の酸
素を富化することによって行うことができる。すなわち
供給空気中の酸素量を増大するほど炉頂ガスの温度を上
昇することができる。炉頂ガス温度の上昇手段として
は、この他に送風温度の上昇、炉頂ガス中への酸素吹込
み等がある。
【0014】
【実施例】 実施例1 図3は、図1に示す予備還元炉5を備えた竪型の金属溶
融還元炉1を用いて、下記の操業条件で炉操業を約10日
間行った時の発生ガス温度を発生ガス中の CH4濃度、発
生ダスト中の揮発成分の推移を示したものである。
【0015】操業条件 竪型溶融還元炉 炉径 : 1.2m 炉容積 : 7.7m 上・下段羽口:各3本 操業条件 送風量 : 1650Nm3/h 富化酸素量 : 100〜200Nm3/h 送風温度 : 900℃ 石炭供給量 : 900kg/h 粉鉱石供給量: 800kg/h(フラックスを含む) 試験条件として発生する炉頂ガス温度を還元炉1と予備
還元炉5間の排ガスダクト18に設置した発生ガス温度検
出器13により測定し、この温度測定信号を富化酸素流量
制御器14に入力すると共に、送風ブロア11より供給され
る空気の富化酸素量を、制御器14の指令により富化酸素
流量制御弁15を制御して、順次増大して還元炉1の炉頂
ガス温度を約 800℃から1100℃まで段階的に上昇させて
発生ガスおよび発生ダストの成分変化を観察した。
【0016】図3に示すように、発生ガス温度 950℃を
境としてCH4濃度が急激に低下し、950℃以上ではほぼ完
全になくなる。同時に発生ダスト中の揮発分の消失も見
られた。これは 950℃付近を境として、それ以上の温度
では装入石炭の乾溜が完全に行われていたことを示唆し
ているものである。 実施例2 実施例1と同じ炉を用いて、下記の操業条件で操業し
た。
【0017】操業条件 送風量 :1650Nm3 /h 富化酸素量 : 140Nm3 /h 送風温度 : 900℃ 石炭供給量 : 900kg/h 粉鉱石供給量: 800kg/h(フラックスを含む) 発生ガス温度は 900℃であり、この発生ガス中のメタン
濃度は 1.5%、また発生ダスト中のタール、ピッチは
1.0%であった。そこで、ガス発生温度が 950℃になる
ように富化酸素量を160Nm3/hに変更したところガス発
生温度は 955℃になった。このときの発生ガス中のメタ
ン濃度 0.1%、また発生ダスト中のタール、ピッチは
0.1%に低下した。この操業条件で7日間操業したが、
発生ガス除塵水の汚染は見られなかった。
【0018】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
炭材流動層溶融還元炉操業における装入石炭から発生す
るタール、ピッチなどの高沸点炭化水素化合物の量を低
下することができ、それら物質による発生ガスダクトの
汚染、閉塞、並びにガス除塵設備でのトラブル等を防止
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る装置の模式図である。
【図2】発生ガス温度と発生ガス中の CH4濃度の関係を
示すグラフである。
【図3】発生ガス温度、発生ガスメタン濃度および発生
ダスト中揮発分の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
1 溶融還元炉 2 上段羽口 3 下段羽口 4 吹き込み量制御装置 5 予備還元炉 6 ホットサイクロン 7 鉱石吹き込みタンク 8 鉱石供給装置 9 石炭供給装置 10 鉱石供給管 11 送風ブロア 12 送風昇温装置 13 発生ガス温度検出器 14 富化酸素流量制御器 15 富化酸素流量制御弁 16 環状管 17 羽口送風支管 18 排ガスダクト 19 排出装置 20 送風ダクト 21 酸素供給管 22 誘導管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 和彦 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 日下部 太郎 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉上部から小塊状または粉粒状の石炭を
    装入し、炉内下部にその石炭が乾溜して生成する炭材粒
    子の充填層を形成すると共に、炉内上部に前記石炭の乾
    溜時に生成する細粒炭材粒子からなる流動層を形成し、
    かつ炉下部の炉壁上下方向に配設された複数段の羽口の
    うち少なくとも最上段の羽口から粉粒状鉱石を吹込む金
    属溶融還元炉の操業方法において、前記金属溶融還元炉
    の炉上部に発生する炉頂ガスの温度を測定し、この測定
    温度が 950℃以上になるように炉操業条件を制御して炉
    頂ガス中の炭化水素濃度を低減することを特徴とする金
    属溶融還元炉の操業方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011515579A (ja) * 2008-03-17 2011-05-19 シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー 液状銑鉄又は液状鋼原材料を生産するためのプロセス及び装置

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JPH059527A (ja) * 1991-07-01 1993-01-19 Kawasaki Steel Corp 低p銑の製造方法

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