JPH062893B2 - 粉状鉱石からの溶融金属製造方法 - Google Patents
粉状鉱石からの溶融金属製造方法Info
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- JPH062893B2 JPH062893B2 JP7045986A JP7045986A JPH062893B2 JP H062893 B2 JPH062893 B2 JP H062893B2 JP 7045986 A JP7045986 A JP 7045986A JP 7045986 A JP7045986 A JP 7045986A JP H062893 B2 JPH062893 B2 JP H062893B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
- C21B13/002—Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Blast Furnaces (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、金属酸化物を含有する粉状鉱石からの溶融金
属製造方法に関する。
属製造方法に関する。
〔従来の技術〕 鉄鉱石その他の金属鉱石資源は粉鉱石が多くなり、今後
益々粉鉱石の割合が増加する傾向にある。特に低品位鉱
石の品位を向上させるために、浮選、磁選などの選鉱が
行われ、粉鉱の比率が増加することが予想される。粉鉱
石を塊成化した後、これを還元して溶融金属を得る方法
は塊成化のためのコストが必要であるため、粉状鉱石を
流動層を用いて還元する方法および装置が開発されてい
る。
益々粉鉱石の割合が増加する傾向にある。特に低品位鉱
石の品位を向上させるために、浮選、磁選などの選鉱が
行われ、粉鉱の比率が増加することが予想される。粉鉱
石を塊成化した後、これを還元して溶融金属を得る方法
は塊成化のためのコストが必要であるため、粉状鉱石を
流動層を用いて還元する方法および装置が開発されてい
る。
特公昭６０−４５６８２には、コークスにより形成され
る第１流動床域と、その下方に第２流動床域を形成し、
３mm以上の粒子径の実質部を有する海綿鉄粒子および／
または予め還元した鉄鉱石粒子を溶解し溶融銑鉄を製造
する方法が開示されている。この方法では、比較的粗い
還元粒子を供給するので、第１流動床域での粒子の滞留
時間が短く溶融還元の役割りは少ないため、第１流動床
域での円周方向におけるコークスの流動状況の制御は重
要でなく、制御方法の記述もない。
る第１流動床域と、その下方に第２流動床域を形成し、
３mm以上の粒子径の実質部を有する海綿鉄粒子および／
または予め還元した鉄鉱石粒子を溶解し溶融銑鉄を製造
する方法が開示されている。この方法では、比較的粗い
還元粒子を供給するので、第１流動床域での粒子の滞留
時間が短く溶融還元の役割りは少ないため、第１流動床
域での円周方向におけるコークスの流動状況の制御は重
要でなく、制御方法の記述もない。
特公昭６０−１３４０１には石炭流動床からなる竪型還
元炉が開示されているが、円周方向における流動状況の
制御方法の記述はない。
元炉が開示されているが、円周方向における流動状況の
制御方法の記述はない。
本発明は、金属酸化物を含有する粉状鉱石を塊成化する
ことなく、竪型還元炉を用いて炭素系固体還元剤と酸素
含有ガスにより粉状鉱石を溶融還元するため、炭素系固
体還元剤の流動層を安定的に維持することにより、炉内
円周方向の上昇ガス流の分布と粉状鉱石の溶融還元を正
常化することを目的とする。
ことなく、竪型還元炉を用いて炭素系固体還元剤と酸素
含有ガスにより粉状鉱石を溶融還元するため、炭素系固
体還元剤の流動層を安定的に維持することにより、炉内
円周方向の上昇ガス流の分布と粉状鉱石の溶融還元を正
常化することを目的とする。
第１図に示すように、竪型還元炉の羽口と炉頂間を巨視
的に把えた場合、その圧力差はΔＰｔであり、この値は
円周方向の異なる場所においても不変である。しかし、
羽口と炉頂間の高さ方向を複数区間に分割したそれらの
区間の圧力差たとえばΔＰ1,1対ΔＰ2,1、ΔＰ1,2対Δ
Ｐ2,2などは円周方向によって異なることがあり、それ
は円周方向の場所によって流動状況が異なるためであ
る。その原因として、炭素系固体還元剤（例えばコーク
スやチャー）の粒径分布が異なったり、流動層中の溶融
メタル、スラグの滞留率が異なったりすることによる場
合がある。
的に把えた場合、その圧力差はΔＰｔであり、この値は
円周方向の異なる場所においても不変である。しかし、
羽口と炉頂間の高さ方向を複数区間に分割したそれらの
区間の圧力差たとえばΔＰ1,1対ΔＰ2,1、ΔＰ1,2対Δ
Ｐ2,2などは円周方向によって異なることがあり、それ
は円周方向の場所によって流動状況が異なるためであ
る。その原因として、炭素系固体還元剤（例えばコーク
スやチャー）の粒径分布が異なったり、流動層中の溶融
メタル、スラグの滞留率が異なったりすることによる場
合がある。
このような現象が発生すると吹込まれた粉状鉱石の溶融
還元状況が場所によって異なり、適切に対処しないと、
さらにこれが増長されて流動層内温度の不均一、流動状
態の不安定、ガス利用効率の低下、融着等の現象を生
じ、炉内状況が悪化することになる。
還元状況が場所によって異なり、適切に対処しないと、
さらにこれが増長されて流動層内温度の不均一、流動状
態の不安定、ガス利用効率の低下、融着等の現象を生
じ、炉内状況が悪化することになる。
流動層を用いる溶融還元では、高炉のような充填層と異
なり流動層を安定に維持するための操業技術が必要にな
る。特に溶融還元では、１０００℃以上の高温の流動層
内に液相や融着層を生ずるのでその安定操業には、より
高度な技術を必要とする。
なり流動層を安定に維持するための操業技術が必要にな
る。特に溶融還元では、１０００℃以上の高温の流動層
内に液相や融着層を生ずるのでその安定操業には、より
高度な技術を必要とする。
本発明はこのような流動層による粉状鉱石の溶融還元に
おいて、安定な炉況を保つ溶融金属製造方法を提供する
ものである。
おいて、安定な炉況を保つ溶融金属製造方法を提供する
ものである。
本発明は、竪型還元炉内に炭素系固体還元剤の充填層と
その上方に流動層とを維持し、円周方向複数箇所に設け
られた羽口から酸素を含む気体を炭素系固体還元剤の充
填層に吹込むとともに、粉状鉱石を流動層に吹込んで、
溶融還元する溶融金属製造方法において、 （１）各羽口とその上方一定高さ位置との間の圧力損失
を複数羽口についてそれぞれ測定する。
その上方に流動層とを維持し、円周方向複数箇所に設け
られた羽口から酸素を含む気体を炭素系固体還元剤の充
填層に吹込むとともに、粉状鉱石を流動層に吹込んで、
溶融還元する溶融金属製造方法において、 （１）各羽口とその上方一定高さ位置との間の圧力損失
を複数羽口についてそれぞれ測定する。
（２）その偏差に応じて、各羽口から吹込む気体流量お
よび／または該羽口の上方に位置する粉状鉱石吹込口か
らの鉱石吹込み量を調節する。
よび／または該羽口の上方に位置する粉状鉱石吹込口か
らの鉱石吹込み量を調節する。
という技術手段を高ずることによって、上記安定操業を
確保する。
確保する。
すなわち、本発明は、竪型還元炉の円周方向の複数箇
所、好ましくは各羽口の上方の高さ方向の複数箇所に、
例えば炉径（羽口レベルでの炉内径）に相当する長さ以
内の間隔で圧力測定口を設け、上下方向の各圧力測定口
間の圧力差を測定して、円周方向の圧力差分布を把握
し、これらの測定値を円周方向の他の場所の圧力差と比
較し、当該位置の圧力差に偏差がある場合には、 （ａ）当該場所の羽口から吹き込まれる気体流量を調節
する。
所、好ましくは各羽口の上方の高さ方向の複数箇所に、
例えば炉径（羽口レベルでの炉内径）に相当する長さ以
内の間隔で圧力測定口を設け、上下方向の各圧力測定口
間の圧力差を測定して、円周方向の圧力差分布を把握
し、これらの測定値を円周方向の他の場所の圧力差と比
較し、当該位置の圧力差に偏差がある場合には、 （ａ）当該場所の羽口から吹き込まれる気体流量を調節
する。
（ｂ）当該羽口の上方に位置する粉状鉱石吹込口からの
鉱石吹込量を調節する。
鉱石吹込量を調節する。
（ｃ）上記（ａ），（ｂ）を並用する。
以上の手段により高さ方向の圧力差を他の場所の圧力差
に近似させることができ、これにより、円周方向におけ
る流動状況を均等化し、炉内状況を安定化させる。
に近似させることができ、これにより、円周方向におけ
る流動状況を均等化し、炉内状況を安定化させる。
本発明の具体的な実施態様およびその作用を図面を参照
しながら詳細に説明する。
しながら詳細に説明する。
第２図は円周方向に３本の羽口を有し、圧力測定口は各
羽口毎にその上方に５箇所を設けた例を示したものであ
る。半導体圧力センサで測定した圧力は、計算機処理さ
れて高さ方向の圧力差として表示される。円周方向（こ
の例では３箇所）の圧力差は偏差を把握しやすいように
図示される。必要によっては、その時の操業条件（吹き
込まれる気体流量、炉内温度、圧力、生産量など）から
推定される標準的な圧力差と比較して示される。
羽口毎にその上方に５箇所を設けた例を示したものであ
る。半導体圧力センサで測定した圧力は、計算機処理さ
れて高さ方向の圧力差として表示される。円周方向（こ
の例では３箇所）の圧力差は偏差を把握しやすいように
図示される。必要によっては、その時の操業条件（吹き
込まれる気体流量、炉内温度、圧力、生産量など）から
推定される標準的な圧力差と比較して示される。
第２図（ａ）は、円周方向３位置の炉高方向の圧力の分
布の一例を示しているが、各圧力分布が異なっているの
がわかるものの、これだけでは細目はわかりにくいの
で、これを分りやすいように第２図（ｂ）のように圧力
差の分布で表わすとよい。
布の一例を示しているが、各圧力分布が異なっているの
がわかるものの、これだけでは細目はわかりにくいの
で、これを分りやすいように第２図（ｂ）のように圧力
差の分布で表わすとよい。
No.1羽口位置の炉高方向の圧力差（○印）は（Ｐ２−Ｐ
３）と（Ｐ１−Ｐ２）で注目すべき現象を示している。
３）と（Ｐ１−Ｐ２）で注目すべき現象を示している。
すなわち、（Ｐ１−Ｐ２）の圧力差が少ないことは、羽
口前で形成されるレースウェイが上方にまで拡大されて
いることを示し、（Ｐ２−Ｐ３）の圧力差が大きいこと
は、Ｐ２〜Ｐ３間の炭材層が他の区域にくらべ非常に重
たく圧密状態になり炭材層の圧力損失が大きく増したた
めと推定される。このような区域では、通過する上昇ガ
スの流速も他の区域に比べて遅くなり、そのため、さら
に上方の炭材層の流動状況が不活発になる。そうする
と、当該羽口上方から吹き込まれた粉状鉱石は炭材流動
層による溶融還元が不十分になり、生成した溶融メタル
と溶融スラグの炉下方への降下が阻害され気味になって
炭材流動層中にさらに保留されるため、より一層炭材の
流動化は悪化する。従って、このような現象が過大化す
る前に、当該羽口から吹き込まれる気体の流量を従来よ
り増量して、Ｐ２〜Ｐ３間に生成した圧密状態を崩壊す
るか、当該羽口上方の粉鉱石吹込口からの粉鉱石吹込量
を減少させるか、またはそれらの両方の操作を実施すれ
ば、Ｐ２〜Ｐ３間は良好な流動状態に復帰する。その時
点で当該羽口から吹き込まれる気体を正規の流量とし、
粉鉱石吹込み量を正常量とすればよい。
口前で形成されるレースウェイが上方にまで拡大されて
いることを示し、（Ｐ２−Ｐ３）の圧力差が大きいこと
は、Ｐ２〜Ｐ３間の炭材層が他の区域にくらべ非常に重
たく圧密状態になり炭材層の圧力損失が大きく増したた
めと推定される。このような区域では、通過する上昇ガ
スの流速も他の区域に比べて遅くなり、そのため、さら
に上方の炭材層の流動状況が不活発になる。そうする
と、当該羽口上方から吹き込まれた粉状鉱石は炭材流動
層による溶融還元が不十分になり、生成した溶融メタル
と溶融スラグの炉下方への降下が阻害され気味になって
炭材流動層中にさらに保留されるため、より一層炭材の
流動化は悪化する。従って、このような現象が過大化す
る前に、当該羽口から吹き込まれる気体の流量を従来よ
り増量して、Ｐ２〜Ｐ３間に生成した圧密状態を崩壊す
るか、当該羽口上方の粉鉱石吹込口からの粉鉱石吹込量
を減少させるか、またはそれらの両方の操作を実施すれ
ば、Ｐ２〜Ｐ３間は良好な流動状態に復帰する。その時
点で当該羽口から吹き込まれる気体を正規の流量とし、
粉鉱石吹込み量を正常量とすればよい。
一方、第２図（ｂ）のNo.3羽口（□印）の場合には、
（Ｐ２−Ｐ３）間の圧力差が他に比べ少ないが、圧力差
そのものが異常かどうかはその時の操業条件によって判
断することができる。異常に低い場合は、その部分が吹
抜け気味の現象を示唆しているので、当該羽口に吹込む
気体の流量を減少させるか、または／およびNo.3羽口の
上方からの粉状鉱石の吹込量を増加する。これにより当
該羽口近傍の流動層の流動状況は安定し、円周方向の偏
差も解消するので、その後正規の気体流量、粉状鉱石吹
込量にすればよい。
（Ｐ２−Ｐ３）間の圧力差が他に比べ少ないが、圧力差
そのものが異常かどうかはその時の操業条件によって判
断することができる。異常に低い場合は、その部分が吹
抜け気味の現象を示唆しているので、当該羽口に吹込む
気体の流量を減少させるか、または／およびNo.3羽口の
上方からの粉状鉱石の吹込量を増加する。これにより当
該羽口近傍の流動層の流動状況は安定し、円周方向の偏
差も解消するので、その後正規の気体流量、粉状鉱石吹
込量にすればよい。
以上、No.1羽口（○印）、No.3羽口（□印）について説
明したが、羽口から吹き込まれる気体の流量および鉱石
の吹込量の増減はその時々の操業条件によって決定され
るべきである。例えば前述したNo.1羽口（○印）の吹込
量を調節する場合、竪型還元炉に吹き込まれる気体の全
流量（No.1羽口＋No.2羽口＋No.3羽口）を一定に保つ必
要がある場合は、No.1羽口から吹込まれる気体流量を増
やす分をNo.2、No.3羽口で減らす必要があり、またNo.3
羽口から吹き込まれる気体流量を減らす場合には、No.
1、No.2羽口で吹込む流量を増やす必要がある。このこ
とは吹込鉱石量を増減する場合にも、もちろん同様であ
る。
明したが、羽口から吹き込まれる気体の流量および鉱石
の吹込量の増減はその時々の操業条件によって決定され
るべきである。例えば前述したNo.1羽口（○印）の吹込
量を調節する場合、竪型還元炉に吹き込まれる気体の全
流量（No.1羽口＋No.2羽口＋No.3羽口）を一定に保つ必
要がある場合は、No.1羽口から吹込まれる気体流量を増
やす分をNo.2、No.3羽口で減らす必要があり、またNo.3
羽口から吹き込まれる気体流量を減らす場合には、No.
1、No.2羽口で吹込む流量を増やす必要がある。このこ
とは吹込鉱石量を増減する場合にも、もちろん同様であ
る。
竪型還元炉に吹き込まれる気体の全流量を増やしても良
い場合には、酸素を含む気体の他に、Ｎ２、水、水蒸気
または重油、炭化水素ガス、さらには竪型還元炉の発生
ガスを用いることも可能である。
い場合には、酸素を含む気体の他に、Ｎ２、水、水蒸気
または重油、炭化水素ガス、さらには竪型還元炉の発生
ガスを用いることも可能である。
本発明による溶融金属の製造を炉径１．２ｍの還元炉で
行った。その結果を次に示す。
行った。その結果を次に示す。
実施例１ １）粉状鉄鉱石 銘柄：ＭＢＲ−ＰＢ 粒径：主に−１５０メッシュ 供給量：６００kg／Ｈ ２）供給炭材 種類：高炉用コークス 粒径：０．５〜２０mm 供給量：１０６０kg／Ｈ ３）竪型還元炉への吹込気体 種類：酸素 流量：７７０Nm3／Ｈ ４）銑鉄生産量：５１０kg／Ｈ （Ｆｅ：９３．２％） 以上の操業では、正常な場合の炉高方向の圧力差は平均
的に第３図（ａ）に示すとおりであったが、人為的にN
o.1羽口上方領域の供給炭材の粒径を、No.2、No.3羽口
上方領域に比較して一時的に粗粒化（１０〜２０mm主
体）としたところ、炉高方向の圧力差は第３図（ｂ）の
ようになった。竪型還元炉へ吹込む酸素の全流量を一定
にして、No.1羽口からの吹込量を３１０Nm3／Ｈに、No.
2、No.3羽口からの吹込量をそれぞれ２３０Nm3／Ｈにし
た。その結果、操作を開始して１３分後に第３図（ｃ）
のように正常な状態に復帰した。
的に第３図（ａ）に示すとおりであったが、人為的にN
o.1羽口上方領域の供給炭材の粒径を、No.2、No.3羽口
上方領域に比較して一時的に粗粒化（１０〜２０mm主
体）としたところ、炉高方向の圧力差は第３図（ｂ）の
ようになった。竪型還元炉へ吹込む酸素の全流量を一定
にして、No.1羽口からの吹込量を３１０Nm3／Ｈに、No.
2、No.3羽口からの吹込量をそれぞれ２３０Nm3／Ｈにし
た。その結果、操作を開始して１３分後に第３図（ｃ）
のように正常な状態に復帰した。
実施例２ 粉状鉱石、炭素系固体還元材、吹込酸素量および銑鉄生
産量などは実施例１とほぼ同じである。
産量などは実施例１とほぼ同じである。
No.3羽口上方領域の供給炭材の粒径をNo.1、No.2羽口上
方領域にくらべ、一時的に細粒化（主として０．５〜５
mm）したところ、炉高方向の圧力差は第３図（ｄ）のよ
うになった。
方領域にくらべ、一時的に細粒化（主として０．５〜５
mm）したところ、炉高方向の圧力差は第３図（ｄ）のよ
うになった。
竪型還元炉へ吹込む酸素の全流量を一定にして、No.3羽
口の吹込量を２３０Nm3／Ｈ、No.1、No.2羽口の吹込量
をそれぞれ２７０Nm3／Ｈにした。その結果、操作を開
始して１０分後に第３図（ｅ）のように正常に復帰し
た。
口の吹込量を２３０Nm3／Ｈ、No.1、No.2羽口の吹込量
をそれぞれ２７０Nm3／Ｈにした。その結果、操作を開
始して１０分後に第３図（ｅ）のように正常に復帰し
た。
以上のように、本発明によれば次のような優れた効果が
ある。
ある。
炭素系固体還元剤、溶融メタルおよび溶融スラグが存在
する高温の炭素系固体還元剤の流動層の操業において、
炉内の流動状況を早期に検知できるので早期に、操作を
行えることにより、操業の安定を長期に維持することが
できる。
する高温の炭素系固体還元剤の流動層の操業において、
炉内の流動状況を早期に検知できるので早期に、操作を
行えることにより、操業の安定を長期に維持することが
できる。
第１図は本発明方法の適用される竪型還元炉の概略縦断
面図、第２図、第３図は炉内の圧力分布の例を示すグラ
フである。 １…竪型還元炉 ２…炭素系固体還元剤の充填層 ３…炭素系固体還元剤の流動層 ４…羽口 ５…酸素を含む気体 ６…粉状鉱石 ７…溶融金属 ８…溶融スラグ ９…出銑口
面図、第２図、第３図は炉内の圧力分布の例を示すグラ
フである。 １…竪型還元炉 ２…炭素系固体還元剤の充填層 ３…炭素系固体還元剤の流動層 ４…羽口 ５…酸素を含む気体 ６…粉状鉱石 ７…溶融金属 ８…溶融スラグ ９…出銑口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井川 勝利 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 竹内 忍 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 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 牛島 崇 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 (56)参考文献 特開 昭60−45682（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−56537（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】竪型還元炉内に炭素系固体還元剤の充填層
とその上方に流動層とを維持し、円周方向複数箇所に設
けられた羽口から酸素を含む気体を炭素系固体還元剤の
充填層に吹込むとともに、粉状鉱石を流動層に吹込ん
で、溶融還元する溶融金属製造方法において、該羽口と
その上方一定高さ位置との間の圧力損失を複数羽口につ
いてそれぞれ測定し、その偏差に応じて、該羽口から吹
込む気体流量および／または該羽口の上方に位置する粉
状鉱石吹込口からの鉱石吹込み量を調節することを特徴
とする粉状鉱石からの溶融金属製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045986A JPH062893B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 粉状鉱石からの溶融金属製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7045986A JPH062893B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 粉状鉱石からの溶融金属製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62227018A JPS62227018A (ja) | 1987-10-06 |
| JPH062893B2 true JPH062893B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=13432119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7045986A Expired - Lifetime JPH062893B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 粉状鉱石からの溶融金属製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH062893B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0689389B2 (ja) * | 1986-03-31 | 1994-11-09 | 新日本製鐵株式会社 | 鉱石類の流動層還元方法 |
| AT407994B (de) * | 1999-08-24 | 2001-07-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum betreiben eines einschmelzvergasers |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP7045986A patent/JPH062893B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62227018A (ja) | 1987-10-06 |
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