JPH0699734B2 - 粉鉄鉱石の循環流動層式予備還元炉 - Google Patents

粉鉄鉱石の循環流動層式予備還元炉

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JPH0699734B2
JPH0699734B2 JP4356207A JP35620792A JPH0699734B2 JP H0699734 B2 JPH0699734 B2 JP H0699734B2 JP 4356207 A JP4356207 A JP 4356207A JP 35620792 A JP35620792 A JP 35620792A JP H0699734 B2 JPH0699734 B2 JP H0699734B2
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reduction furnace
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circulation pipe
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ヨン ハ キム
イル オク リ
ムン ドク バク
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00Making pig-iron other than in blast furnaces

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粒度分布の広い粉鉄鉱
石を予備還元する循環流動層式予備還元炉に関する。さ
らに詳しくは、溶融還元法で鉄を生産するために鉄鉱石
を溶融還元する循環流動層炉で、広い粒度分布を有する
鉄鉱石の流動を安定化し、鉄鉱石の還元操業を最適化す
る鉄鉱石予備還元炉に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、鉄鉱石を還元して溶鉄を生産する
方法としては、高炉を使用する方法、シャフト炉(Shaf
t furnace)を使用して還元された鉄鉱石を電気炉で溶解
する方法などが採用されてきた。
【0003】高炉工程による溶鉄製造方法では、熱源お
よび還元剤として多量のコークスを使用し、鉄鉱石は通
気性と還元性を向上させるため焼結鉱の形で高炉に装入
している。このため、現在の高炉法は強粘結炭を乾留す
るためのコークス炉設備および焼結鉱製造設備を必要と
する。従って、高炉法は莫大な設備費と共にエネルギー
を多消費するものである。またコークス製造原料の強粘
結炭は世界的に賦存量が少なく、地域的にも偏在してい
るので鉄鉱需要の増大に基づく需給上の問題が深刻とな
っている。一方、シャフト炉による鉄鉱石の還元法は、
鉄鉱石をペレット化(Pellet)する前処理段階が必要で
あり、また還元剤と熱源として天然ガスを使用するの
で、天然ガスの供給が容易な地域だけで商業化運転が可
能であるという欠点があった。このため、コークスを使
用せず、一般炭を使用し、粉状の鉄鉱石から溶鉄を製造
する溶融還元法が新製鉄法として脚光を浴びている。
【0004】溶融還元法では、普通、予備還元炉で予備
還元された鉄鉱石を溶融還元炉に装入して溶鉄に還元す
る方式が採用されている。予備還元炉では、鉄鉱石の溶
融還元の前に、鉄鉱石を固体状態で還元するので、装入
した鉄鉱石を溶融還元炉で生じた高温の還元性ガスと接
触させ還元する必要がある。予備還元工程は、鉄鉱石と
還元性ガスの接触状態によって移動層あるいは流動層式
とに分類される。しかし粒径5mm程度以下の粉粒状の
鉄鉱石を予備還元炉に装入し、下部の分散板を還元ガス
を送り、鉄鉱石を流動させながら還元する流動層式が粉
鉄鉱石を予備還元する最も適切な方法として知られてい
る。
【0005】図1は、実開平1−114653号公報に
開示された従来の流動層式予備還元炉である。円筒形の
予備還元炉(104)では鉄鉱石の投入口(101)、
高温還元ガスの導入管(103)、予備還元された鉄鉱
石の排出口(102)、(111)、(112)および
排ガスの排出口(107)が接続されている。予備還元
炉(104)に粉粒状の鉄鉱石を装入してガス分散板
(105)を経て最小流動化速度以上で還元ガスを供給
すると、分散板上の鉄鉱石は流動層を形成しながら混合
撹拌され、この状態で還元ガスと接触、反応して還元さ
れる。このとき還元ガスと共に飛沫同伴された中/微粒
鉄鉱石は、サイクロン(113)、(114)で排ガス
と分離され、循環管(115)、(116)を経て上記
の排出口(111)、(112)から排出される。ある
いは予備還元炉の下部に循環される。一方、上記のよう
に飛沫同伴されることのない予備還元炉(104)で気
泡あるいは乱流流動状態にある大粒鉄鉱石は、予備還元
炉の排出口(102)を経て排出される。
【0006】しかし図1のような予備還元炉において
は、循環管(115)、(116)を通った中/微粒鉄
鉱石が一つの下部循環管(108)に集まるので下部循
環管(108)が詰まって循環が難しくなる。あるい
は、正常循環であっても予備還元炉の下部に循環された
鉄鉱石は一般的な循環流動層の特性上、予備還元炉の下
部に過剰負荷を与え、流動操業が不安定となり還元率が
低下する。また、中/微粒鉄鉱石と大粒鉄鉱石が一つの
予備還元炉で還元されるので還元率が鉄鉱石の粒径によ
って不均一となるという欠点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような問題点を解決し、鉄鉱石の流動を安定化させな
がら、還元率の向上と均一性が図られる循環流動式鉄鉱
石予備還元炉を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ための技術的な構成は、大粒鉄鉱石が乱流流動層を形成
しながら還元される第1予備還元炉、該第1予備還元炉
にガス供給口が形成された第2循環管を媒介として連通
された下部に中/微粒鉄鉱石が供給される第2予備還元
炉、該第2予備還元炉にガス供給口がつくられた第3循
環管を媒介としてつながり、中/微粒鉄鉱石が第1予備
還元炉と第2予備還元炉の総合還元ガスによって高速流
動層を形成するように循環させる第1サイクロン、該第
1サイクロンと第1予備還元炉に第1循環管を媒介とし
てつながり、第1循環管には鉄鉱石を供給するホッパー
がつながれた第2サイクロンを含む循環流動層式予備還
元炉である。
【0009】以下本発明を図面により詳しく説明する。
図2は本発明の予備還元炉の一実施態様を示す。予備還
元炉(1)は大粒鉄鉱石を還元する第1予備還元炉(1
0)と中/微粒鉄鉱石を還元する第2予備還元炉(2
0)を具備する。該第1還元炉(10)は下端部に還元
ガス供給口(11)を備え、内部にはガス分散板(1
2)が装着されている。該第1予備還元炉の一方の下部
は次に説明する第2サイクロン(30)の下端部と第1
循環管(31)を媒介として連結している。第1予備還
元炉の他方側下部には、第1排出口(13)が備えら
れ、第1予備還元炉の上部側は第2循環管(14)を介
して第2予備還元炉(20)の下部側と連結している。
第2予備還元炉(20)は中/微粒鉄鉱石を還元するも
のであり、下端部に還元ガス供給口(21)を備え、内
部にはガス分散板(22)が装着されている。第2予備
還元炉の下部側には第2排出口(23)が備えられ、該
第2予備還元炉の上部側は第1サイクロン(40)の上
部側と連結されている。
【0010】第1サイクロン(40)の下端部は第3循
環管(41)を介して第2予備還元炉(20)の中間側
部と連結され、第1サイクロン(40)の上端部は導管
を介して第2サイクロン(30)の上部側と連結され、
第2サイクロン(30)の上端部には排出口(32)が
備えられ、該排出口から大気中に排気ガスが放出される
ようになっている。鉄鉱石を供給するホッパー(50)
は第2サイクロン(30)と第1予備還元炉(10)を
連通する第1循環管(31)に連結されている。第2循
環管(14)および第3循環管(41)は多数個のガス
供給口(P)を備え、移送鉄鉱石の詰まり現象を防止し
ている。第3循環管(41)の中間部位には第3排出口
(42)が設けられる。sは還元ガスの供給支管を示
す。
【0011】上記のように構成された本発明の予備還元
炉(1)の作用について説明する。粉鉄鉱石は、第2サ
イクロン(30)下部に連結された第1循環管(31)
にホッパー(50)から供給され、第1循環管(31)
を経て第1予備還元炉(10)に供給される。このとき
第1予備還元炉(10)に供給される還元ガスの流速を
調整することにより、大粒鉄鉱石は第1予備還元炉(1
0)内で気泡あるいは乱流流動層を形成しながら還元さ
れ、その一部は第1排出口(13)を経て排出される。
第1予備還元炉(10)中の還元ガスの流れにより飛沫
同伴した中/微粒鉄鉱石は、第2循環管(14)を経て
第2予備還元炉(20)の下部に供給される。第2予備
還元炉(20)中の中/微粒鉄鉱石は、粒子終末速度以
上の第1予備還元炉(10)と第2予備還元炉(20)
の総合還元ガスの流れにより高速流動層の状態で第1サ
イクロン(40)と第3循環管(41)を通って第2予
備還元炉(20)の中間部に再循環される過程で還元さ
れる。還元される中粒鉄鉱石は第2排出口(23)を、
微粒鉄鉱石は第3排出口(42)を経て排出される。第
2循環管(14)と第3循環管(41)とには、中/微
粒鉄鉱石による管詰まりを防止するため、多数個のガス
供給口(P)を経て供給支管(s)からの還元ガスを微
量供給する。
【0012】以下実施例により本発明を更に詳しく説明
する。 実施例 本発明の実施例を示す図2の予備還元炉システムにおい
て、大粒鉄鉱石用の第1予備還元炉(10)と中/微粒
鉄鉱石用の第2予備還元炉(20)の炉体は円筒形であ
る。鉄鉱石の供給口は第2サイクロン(30)の第1循
環管(31)に連結され、予備還元された大粒鉄鉱石の
第1排出口(13)は第1予備還元炉(10)の下部
に、中/微粒鉄鉱石の排出口(23、42)がそれぞれ
第2予備還元炉(20)の下部と第3循環管(41)の
中間に設けられている。
【0013】以上のように構成された予備還元炉に粒度
分布の広い粉粒状の鉄鉱石を装入し、炉体下部の還元ガ
ス供給口(11)からガス分散板(12)を経て、約9
00℃の還元ガスを供給する。大粒鉄鉱石は第1予備還
元炉(10)で気泡/乱流流動層を、中/微粒鉄鉱石は
第2予備還元炉(20)で高速流動層を形成しながれ還
元され、各々の排出口(13、23、42)を経て排出
される。
【0014】本実施例による実験結果を次に示す。 1) 原料鉄鉱石:MT.F. 組成:T.Fe 62.36%、SiO2 5.65%、
Al23 2.91%、S 0.007%、P 0.06
5% 粒度分布:0.065〜0.25mm=30%、0.25
〜1.0mm=40%、1.0〜5.0mm=30% 装入量:2kg 2) 還元ガス:LPG部分燃焼ガス+貯蔵容器内の一
酸化ガス 組成:CO 48%、CO2 11%、H2 21%、H
2O 9%、N211% 温度:約900℃ 第1予備還元炉内空塔ガス流速:6.4m/s 第2予備還元炉内空塔ガス流速:10.7m/s 3) 第1予備還元炉:内径62.3mm、高さ1,50
0mm 第2予備還元炉:内径62.3mm、高さ3,750mm
【0015】以上の条件で実験を行った結果、軸方向鉄
鉱石の濃度分布は、第1予備還元炉(10)の場合には
炉下部が25〜32%、炉中部が12〜16%、炉上部
が10〜13%であり、第2予備還元炉(20)の場合
には炉下部が11〜13%、炉中部が5〜8%、炉上部
が4〜6%であり、従来の単一循環管の予備還元炉の炉
下部40〜50%、炉上部1〜3%の場合よりも均一に
保持され、循環流動が安定であった。約60分間操業後
の平均還元率は、第1排出口(13)が63%、第2排
出口(23)が55%、第3排出口(42)が62%で
あった。このとき、第1サイクロン(40)を通って循
環される鉄鉱石粒径は0.065〜1.0mm、第1予備
還元炉(10)内は主に1mm以上の鉄鉱石であった。
還元ガスの供給流速によって各々の排出口(13、2
3、42)を通って排出される鉄鉱石の粒径の調整がで
きた。また鉄鉱石の炉内滞留時間を制御することによっ
て鉄鉱石の還元率の変化が確認された。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、予備還元炉内での軸方
向の鉄鉱石濃度分布を比較的均一に保持して流動を安定
化することができる。また2段の予備還元炉を通って粒
径によって分級されながら還元率が比較的均一な還元鉄
を得ることができる。さらには長時間の操業でも微粒鉄
鉱石によって循環管が詰まるという現象を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の流動層式予備還元炉の断面図を示す。
【図2】本発明による粉鉄鉱石の循環流動層式予備還元
炉の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
10 第1予備還元炉 11 第2排出口 14 第2循環管 20 第2予備還元炉 23 第2排出口 30 第2サイクロン 31 第1循環管 40 第1サイクロン 41 第3循環管 42 第3排出口 50 ホッパー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バク ムン ドク 大韓民国ポハンシティ、キョンサンブクー ド、テュホドン、チョンウテリンアパー ト、2チャ102ドン1303ホ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉鉄鉱石を予備還元する還元炉におい
    て、大粒鉄鉱石を乱流流動層の形成により還元する第1
    予備還元炉(10)と、ガス供給口(P)を設けた第2
    循環管(14)を介して該第1予備還元炉と連通された
    第2予備還元炉(20)と、該第2予備還元炉は該第2
    循環管(14)によりその下部に中/微粒の鉄鉱石が供
    給されるものであり、ガス供給口(P)を設けた第3循
    環管(41)を介して該第2予備還元炉とつながった第
    1サイクロン(40)と、該第1サイクロンは該中/微
    粒の鉄鉱石を第1予備還元炉と第2予備還元炉の総合還
    元ガスによって高速流動層を形成するように循環するも
    のであり、該第1サイクロンとつながった第2サイクロ
    ン(30)と、該第2サイクロンの下端部に設けられ、
    かつ第1予備還元炉(10)につなげる第1循環管(3
    1)と、該第1循環管に連結された鉄鉱石を供給するホ
    ッパー(50)とを具備することを特徴とする粉鉄鉱石
    の循環流動層式予備還元炉。
JP4356207A 1991-11-07 1992-11-04 粉鉄鉱石の循環流動層式予備還元炉 Expired - Fee Related JPH0699734B2 (ja)

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