JPH0723500B2 - 粉状鉱石の溶融還元方法 - Google Patents
粉状鉱石の溶融還元方法Info
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- JPH0723500B2 JPH0723500B2 JP15364488A JP15364488A JPH0723500B2 JP H0723500 B2 JPH0723500 B2 JP H0723500B2 JP 15364488 A JP15364488 A JP 15364488A JP 15364488 A JP15364488 A JP 15364488A JP H0723500 B2 JPH0723500 B2 JP H0723500B2
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- ore
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、粉状鉱石の溶融還元法に関し、とくに粉状
鉱石から直接溶融金属を製造する場合にその生産能率の
有利な向上を図ったものである。
鉱石から直接溶融金属を製造する場合にその生産能率の
有利な向上を図ったものである。
（従来の技術） 鉄鉱石その他の金属鉱石資源は、塊状のものが減少して
粉状のものが増加する傾向にあるが、現在とくに低品位
鉱石の品位を向上させるべく浮選や磁選等の選鉱が積極
的に進められていることもあって、かかる傾向は今後ま
すます強まるものと考えられる。
粉状のものが増加する傾向にあるが、現在とくに低品位
鉱石の品位を向上させるべく浮選や磁選等の選鉱が積極
的に進められていることもあって、かかる傾向は今後ま
すます強まるものと考えられる。
ところで近年、上記したような粉状鉱石使用量の増加に
呼応して、粉状鉱石から直接溶融金属を製造するいわゆ
る溶融還元法が開発された。
呼応して、粉状鉱石から直接溶融金属を製造するいわゆ
る溶融還元法が開発された。
かかる溶融還元法にも種々の型式があるが、発明者ら
は、竪型溶融還元炉と流動層予備還元炉を用いた溶融還
元法の研究、開発に永年にわたって従事しており、これ
までにも数多くの開発成果を報告している。
は、竪型溶融還元炉と流動層予備還元炉を用いた溶融還
元法の研究、開発に永年にわたって従事しており、これ
までにも数多くの開発成果を報告している。
例えば特公昭59−18452号、同59−18453号、同62−5207
号、特開昭59−80703号および同62−56537号各公報。
号、特開昭59−80703号および同62−56537号各公報。
（発明が解決しようとする課題） 流動層予備還元炉には通常石炭を炭材として装入し、石
炭の揮発分に含まれるCH4，H2およびCOガスを予備還元
に利用している。
炭の揮発分に含まれるCH4，H2およびCOガスを予備還元
に利用している。
従来、石炭は流動層予備還元炉へ直接に装入されていた
が、操業条件によっては揮発分の発生までに長時間を要
し、揮発分に含まれる上記の各種ガスは大半が還元に有
効利用されずに排出されていた。
が、操業条件によっては揮発分の発生までに長時間を要
し、揮発分に含まれる上記の各種ガスは大半が還元に有
効利用されずに排出されていた。
そこでこの発明は、流動層予備還元炉における石炭の有
効活用を実現し得る溶融還元方法について提案すること
を目的とする。
効活用を実現し得る溶融還元方法について提案すること
を目的とする。
（課題を解決するための手段） この発明は、炭材を装入した竪型溶融還元炉で発生した
高温の排ガスを、流動化還元ガスとして流動層予備還元
炉に導入し、該炉に装入された粉状鉱石を予備還元し、
この予備還元鉱石粉を上記竪型溶融還元炉に設けた羽口
から高温の酸素含有ガスと共に吹き込んで溶融還元する
方法において、上記した高温の排ガスの竪型溶融還元炉
から流動層予備還元炉に至る導入経路に粉状石炭を供給
し、流動層予備還元炉での粉状鉱石の予備還元に供する
ことを特徴とする粉状鉱石の溶融還元方法である。
高温の排ガスを、流動化還元ガスとして流動層予備還元
炉に導入し、該炉に装入された粉状鉱石を予備還元し、
この予備還元鉱石粉を上記竪型溶融還元炉に設けた羽口
から高温の酸素含有ガスと共に吹き込んで溶融還元する
方法において、上記した高温の排ガスの竪型溶融還元炉
から流動層予備還元炉に至る導入経路に粉状石炭を供給
し、流動層予備還元炉での粉状鉱石の予備還元に供する
ことを特徴とする粉状鉱石の溶融還元方法である。
また粉状石炭とともに粉状鉱石を供給することも、処理
量の増加をはかれ有利である。
量の増加をはかれ有利である。
以下この発明を具体的に説明する。
第１図は、この発明の実施に用いて好適な溶融還元装置
を模式で示す。
を模式で示す。
さて竪型溶融還元炉１内に、羽口６から酸素含有ガス８
が吹き込まれると、溶融還元炉１内の炭材4,5は燃焼
し、高温の炭材4,5層が形成されるとともに、主としてC
O,N2を含む（石炭を装入した場合はH2も）高温のガス３
が発生する。この高温排ガスは、流動化還元ガスとして
流動層予備還元炉２に送給される途中、高温サイクロン
13で発生ガス３中のダストの粗粒分が捕集されるが、比
較的細粒のダストは発生ガス３とともに流動層予備還元
炉２に導入される。流動層予備還元炉２内では粉状鉱石
や媒溶剤が滞留しているが、導入された還元ガス３によ
り流動化される。
が吹き込まれると、溶融還元炉１内の炭材4,5は燃焼
し、高温の炭材4,5層が形成されるとともに、主としてC
O,N2を含む（石炭を装入した場合はH2も）高温のガス３
が発生する。この高温排ガスは、流動化還元ガスとして
流動層予備還元炉２に送給される途中、高温サイクロン
13で発生ガス３中のダストの粗粒分が捕集されるが、比
較的細粒のダストは発生ガス３とともに流動層予備還元
炉２に導入される。流動層予備還元炉２内では粉状鉱石
や媒溶剤が滞留しているが、導入された還元ガス３によ
り流動化される。
一方流動層予備還元炉２内には還元を促進する石炭を装
入するが、石炭は竪型溶融還元炉１から高温サイクロン
13入側までの発生ガス３の導入経路20又は高温サイクロ
ン13出側から流動層予備還元炉２までの導入経路21に粉
状石炭22として供給し、発生ガス３とともに流動層予備
還元炉２へ導入する。粉状石炭22は竪型溶融還元炉１か
らの発生ガス３にて流動層予備還元炉２へと搬送される
間に加熱され、流動層予備還元炉２へ到達する時点では
揮発分の発生している状態又は発生し易い状態に移行し
ている。
入するが、石炭は竪型溶融還元炉１から高温サイクロン
13入側までの発生ガス３の導入経路20又は高温サイクロ
ン13出側から流動層予備還元炉２までの導入経路21に粉
状石炭22として供給し、発生ガス３とともに流動層予備
還元炉２へ導入する。粉状石炭22は竪型溶融還元炉１か
らの発生ガス３にて流動層予備還元炉２へと搬送される
間に加熱され、流動層予備還元炉２へ到達する時点では
揮発分の発生している状態又は発生し易い状態に移行し
ている。
また導入された流動層予備還元炉内のガス流速が粉状鉱
石や媒溶剤の終端速度以上であると、粉状鉱石や媒溶剤
は、流動層予備還元炉から飛び出してサイクロン11で捕
集されることになる。捕集された粉状鉱石や媒溶剤17
は、第２図に示したとおりサイクロンの下方に降下する
が、循環経路12に設けた循環装置の下方から粒子循環用
ガス（N2などのガス）18を吹き込むことにより粉状鉱石
や媒溶剤17は再び予備循環流動層２内に戻される。する
と再び還元ガス３によって流動化され、石炭の揮発分を
含む還元ガス中のCH4,CO,およびH2などによって還元さ
れながら予備還元流動層２中を上昇し、該炉から飛び出
す。飛び出した粉体はサイクロン11で再び捕集され、循
環経路12を経て再度予備還元流動層２に戻されることに
なる。
石や媒溶剤の終端速度以上であると、粉状鉱石や媒溶剤
は、流動層予備還元炉から飛び出してサイクロン11で捕
集されることになる。捕集された粉状鉱石や媒溶剤17
は、第２図に示したとおりサイクロンの下方に降下する
が、循環経路12に設けた循環装置の下方から粒子循環用
ガス（N2などのガス）18を吹き込むことにより粉状鉱石
や媒溶剤17は再び予備循環流動層２内に戻される。する
と再び還元ガス３によって流動化され、石炭の揮発分を
含む還元ガス中のCH4,CO,およびH2などによって還元さ
れながら予備還元流動層２中を上昇し、該炉から飛び出
す。飛び出した粉体はサイクロン11で再び捕集され、循
環経路12を経て再度予備還元流動層２に戻されることに
なる。
粉状鉱石は、上記したような循環流動を繰り返す間に予
備還元され、高予備還元率の予備還元鉱石粉となるが、
この発明ではかかる型式の予備還元炉を循環式予備還元
炉と呼ぶ。
備還元され、高予備還元率の予備還元鉱石粉となるが、
この発明ではかかる型式の予備還元炉を循環式予備還元
炉と呼ぶ。
すなわち循環式予備還元炉は、流動層予備還元炉２、サ
イクロン11および循環経路12から構成され、とくにサイ
クロン11から循環経路12にかけてを外部循環部という。
イクロン11および循環経路12から構成され、とくにサイ
クロン11から循環経路12にかけてを外部循環部という。
このように、粉状鉱石や媒溶剤は何回も循環している間
に還元され、あるいは加熱され、とくに石炭石の場合に
は炭酸ガスが除去される。
に還元され、あるいは加熱され、とくに石炭石の場合に
は炭酸ガスが除去される。
ここに流動層予備還元炉２内のガス流速が速いほど、よ
り粒径の粗い粉状鉱石や媒溶剤を処理することができ
る。
り粒径の粗い粉状鉱石や媒溶剤を処理することができ
る。
溶融還元炉１からの発生ガス３は細粒の炭材や微粉（フ
ライアッシュに類似した組成で化学組成として、C,CaO,
SiO2，Al2O3,MgOなどで構成されている）などのいわゆ
るダストを含むので、ダストも流動層予備還元炉２内に
発生ガス（還元ガス）とともに導入されることになる
が、流動層２内のガス流速が速いため、かようなダスト
は粉状鉱石や媒溶剤などの粒子とともに流動化しながら
流動層２から飛び出すので、流動状態に何らの支障は生
じない。
ライアッシュに類似した組成で化学組成として、C,CaO,
SiO2，Al2O3,MgOなどで構成されている）などのいわゆ
るダストを含むので、ダストも流動層予備還元炉２内に
発生ガス（還元ガス）とともに導入されることになる
が、流動層２内のガス流速が速いため、かようなダスト
は粉状鉱石や媒溶剤などの粒子とともに流動化しながら
流動層２から飛び出すので、流動状態に何らの支障は生
じない。
次に予備還元された粉状鉱石７は外部循環部（サイクロ
ン〜粒子循環経路）から抜出され、輸送管15を経て、ホ
ットバンカー14に入る。このホットバンカー14は、予備
還元鉱石粉や媒溶剤の一時的な溜り部であり、溶融還元
炉１と循環流動層それぞれの操業の整合を果たす。鉱石
粉と媒溶剤はさらに輸送管15を経て羽口６から溶融還元
炉１内に吹き込まれるわけであるが、途中にある粒子吹
き込み装置19によって吹き込み量を調整し、各羽口から
適量の粉状鉱石や媒溶剤を吹き込めるようになってい
る。
ン〜粒子循環経路）から抜出され、輸送管15を経て、ホ
ットバンカー14に入る。このホットバンカー14は、予備
還元鉱石粉や媒溶剤の一時的な溜り部であり、溶融還元
炉１と循環流動層それぞれの操業の整合を果たす。鉱石
粉と媒溶剤はさらに輸送管15を経て羽口６から溶融還元
炉１内に吹き込まれるわけであるが、途中にある粒子吹
き込み装置19によって吹き込み量を調整し、各羽口から
適量の粉状鉱石や媒溶剤を吹き込めるようになってい
る。
かくして溶融還元炉１内で生成した溶融金属９や溶融ス
ラグ10は溶融還元炉下部から排出され回収される。
ラグ10は溶融還元炉下部から排出され回収される。
なお羽口の段数は還元の難易度に応じて増減させること
ができる。通常の操業では２段で充分であるが、たとえ
ばクロム鉱石のような難還元性の鉱石粉を処理する場合
には３段にするのがよい。
ができる。通常の操業では２段で充分であるが、たとえ
ばクロム鉱石のような難還元性の鉱石粉を処理する場合
には３段にするのがよい。
（作用） さて石炭の揮発分の発生に要する時間は、石炭粒径、石
炭の揮発分含有率、雰囲気温度および石炭の種類などに
よって変化し、すなわち石炭粒径が大きいほど、揮発分
含有率が高いほど、および雰囲気温度が低いほど揮発分
の発生に要する時間が長く、また例えば瀝青炭に比べ亜
炭は揮発分の発生に時間を要する傾向にある。
炭の揮発分含有率、雰囲気温度および石炭の種類などに
よって変化し、すなわち石炭粒径が大きいほど、揮発分
含有率が高いほど、および雰囲気温度が低いほど揮発分
の発生に要する時間が長く、また例えば瀝青炭に比べ亜
炭は揮発分の発生に時間を要する傾向にある。
そこでこの発明では、粉状石炭を適用して石炭粒径を小
さくし、さらに雰囲気温度の高い位置で石炭を供給する
ことによって、石炭の揮発分発生時間の短縮化をはか
る。
さくし、さらに雰囲気温度の高い位置で石炭を供給する
ことによって、石炭の揮発分発生時間の短縮化をはか
る。
具体的には、石炭の粒径、石炭中の揮発分含有率、石炭
の種類および雰囲気温度、すなわち発生ガス温度の操業
条件に応じて粉状石炭の供給位置を上述のごとく変化さ
せて、石炭の揮発分の発生を短時間化し、揮発分中の還
元ガスを粉状鉱石の予備還元に有効利用する。
の種類および雰囲気温度、すなわち発生ガス温度の操業
条件に応じて粉状石炭の供給位置を上述のごとく変化さ
せて、石炭の揮発分の発生を短時間化し、揮発分中の還
元ガスを粉状鉱石の予備還元に有効利用する。
ここで粉状石炭の供給位置は、第１図にて示した、導入
経路20または21が適合するが、供給位置の選択について
は下記に示す要領で行うことができる。
経路20または21が適合するが、供給位置の選択について
は下記に示す要領で行うことができる。
記 揮発分の多い石炭、粒径の大きな石炭、亜炭などの揮発
分の発生に時間を要する傾向にある石炭を使用する場合
には導入経路20から石炭を供給し、これとは逆に揮発分
が少ない石炭、粒径の小さな石炭、櫪青炭などの揮発分
の発生が比較的速く起こる石炭の場合には導入経路21か
ら石炭を供給する。
分の発生に時間を要する傾向にある石炭を使用する場合
には導入経路20から石炭を供給し、これとは逆に揮発分
が少ない石炭、粒径の小さな石炭、櫪青炭などの揮発分
の発生が比較的速く起こる石炭の場合には導入経路21か
ら石炭を供給する。
なお雰囲気温度および加熱時間に着目すると石炭は竪型
溶融還元炉の発生ガス排出口の手前に直接装入すること
が好ましいのであるが、石炭から発生したCH4ガスが分
解してすすが生じ易く、このすすが流動層予備還元炉内
の分散板等に詰まるおそれがあり、不適切である。
溶融還元炉の発生ガス排出口の手前に直接装入すること
が好ましいのであるが、石炭から発生したCH4ガスが分
解してすすが生じ易く、このすすが流動層予備還元炉内
の分散板等に詰まるおそれがあり、不適切である。
（実施例） 実施例１ 第１図に示したような溶融還元装置を用いて、以下の条
件下に粉状鉄鉱石の溶融還元を行った。
件下に粉状鉄鉱石の溶融還元を行った。
1.使用炉 竪型溶融還元炉 内径 炉下部:1.2m 炉上部:1.8m 炉高さ :4m 羽口 ２段 上段羽口:3本 下段羽口:3本 流動層予備還元炉 内 径： 0.7m 炉高さ： 4.5m 2.操業条件 ｉ）溶融還元部 送風量（O2濃度40％）:990Nm3/h 発生ガス流量:2710Nm3/h 発生ガス温度:1005℃ 炭材（石炭）: 905kg/h ii）流動層予備還元部 還元ガス流量:2070Nm3/h 還元ガス流速: 4.1m/s 還元ガス組成:CO:30％ H2:21％ N2:38％ 残： 還元ガス温度:1020℃ 圧 力 : 1.7気圧 循環用ガスN2流量:45Nm3/h iii）鉄鉱石粉（平均粒径:0.15mm） 供給量:580kg/h iv） 石灰石粉（平均粒径:0.21mm） 供給量:172kg/h ｖ） 硅石粉 （平均粒径:0.21mm） 供給量:77kg:h 上記の条件下で溶融還元処理を行うに当り、導入経路20
の位置にて粉状石炭（平均粒径:3.2mm）を24kg/hで供給
したところ、還元率は69％であった。
の位置にて粉状石炭（平均粒径:3.2mm）を24kg/hで供給
したところ、還元率は69％であった。
また比較として、同様の条件下で石炭（平均粒径3.2m
m）を流動層予備還元炉に直接装入（24kg/h）して溶融
還元処理を行ったところ、還元率は53％であった。
m）を流動層予備還元炉に直接装入（24kg/h）して溶融
還元処理を行ったところ、還元率は53％であった。
実施例２ 使用炉、溶融還元部、石灰石粉および硅石粉は実施例１
と同様の条件で、その他は以下に示す条件下において、
溶融還元を行った。
と同様の条件で、その他は以下に示す条件下において、
溶融還元を行った。
ｉ）流動層予備還元部 還元ガス流量:2310Nm3/h 還元ガス流速:4.1m/s 還元ガス組成:CO:38％ H2:19％ N2:40％ 残： 還元ガス温度:1010℃ 圧 力 :1.7気圧 循環用ガス N2流量:45Nm3/h ii）鉄鉱石粉（平均粒径:0.15mm） 総供給量:680kg/h 上記の条件下で溶融還元処理を行うに当り、導入経路21
の位置にて粉状石炭（平均粒径:1.3mm）を24kg/hで、同
時に粉状鉱石（平均粒径:0.15mm）を32kg/hにて供給し
たところ、還元率52％を達成できた。
の位置にて粉状石炭（平均粒径:1.3mm）を24kg/hで、同
時に粉状鉱石（平均粒径:0.15mm）を32kg/hにて供給し
たところ、還元率52％を達成できた。
（発明の効果） かくしてこの発明によれば、流動層予備還元炉における
石炭の有効利用をはかることができ、還元率を大幅に向
上し得る。
石炭の有効利用をはかることができ、還元率を大幅に向
上し得る。
第１図は、この発明に従う溶融還元装置の模式図、 第２図は、その要部拡大図である。 １…竪型溶融還元炉、２…流動層予備還元炉 ３…発生ガス、4,5…炭材 ６…羽口、７…予備還元鉱石 ８…酸素含有ガス、９…溶融金属 10…溶融スラグ、11…サイクロン 12…循環経路、13…高温サイクロン 14…バンカー、15…輸送管 16…石炭，コークス、17…鉄鉱石，媒溶剤 18…粒子循環用ガス、19…粒子吹込み装置 20,21…導入経路、22…粉状石炭
───────────────────────────────────────────────────── 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 板谷 宏 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 (2)
- 【請求項１】炭材を装入した竪型溶融還元炉で発生した
高温の排ガスを、流動化還元ガスとして流動層予備還元
炉に導入し、該炉に装入された粉状鉱石を予備還元し、
この予備還元鉱石粉を上記竪型溶融還元炉に設けた羽口
から高温の酸素含有ガスと共に吹き込んで溶融還元する
方法において、上記した高温の排ガスの竪型溶融還元炉
から流動層予備還元炉に至る導入経路に粉状石炭を供給
し、流動層予備還元炉での粉状鉱石の予備還元に供する
ことを特徴とする粉状鉱石の溶融還元方法。 - 【請求項２】炭材を装入した竪型溶融還元炉で発生した
高温の排ガスを、流動化還元ガスとして流動層予備還元
炉に導入し、該炉に装入された粉状鉱石を予備還元し、
この予備還元鉱石粉を上記竪型溶融還元炉に設けた羽口
から高温の酸素含有ガスと共に吹き込んで溶融還元する
方法において、上記した高温の排ガスの竪型溶融還元炉
から流動層予備還元炉に至る導入経路に粉状石炭を粉状
鉱石とともに供給し、流動層予備還元炉での粉状鉱石の
予備還元に供することを特徴とする粉状鉱石の溶融還元
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15364488A JPH0723500B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 粉状鉱石の溶融還元方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15364488A JPH0723500B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 粉状鉱石の溶融還元方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH024909A JPH024909A (ja) | 1990-01-09 |
| JPH0723500B2 true JPH0723500B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=15567036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15364488A Expired - Fee Related JPH0723500B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 粉状鉱石の溶融還元方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723500B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2283583B (en) * | 1993-10-15 | 1998-06-24 | Seiko Epson Corp | Temperature control in a fixing device for an image forming apparatus |
| CN100455678C (zh) * | 2006-01-25 | 2009-01-28 | 中冶赛迪工程技术股份有限公司 | 熔融还原炉喷吹煤粉工艺 |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP15364488A patent/JPH0723500B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH024909A (ja) | 1990-01-09 |
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