JPH09506934A - 鉄鋼石用流動層型還元装置及び該装置を使用した鉄鋼石の還元方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 広い粒径分布を有する微細鉄鋼石を還元するための３段階の流動層型還元装置および該装置を使用する方法であって、ガス利用、還元度、鉄鋼石の滞留時間の減少、および還元鉄の予備還元度の増加を改良する。該装置は第１サイクロンを連結した乾燥／予備加熱炉、第２サイクロンを連結した第１予備還元炉、鉄鋼石の中間／微細鉱石部分をキャリオーバしなから、流動状態で予備還元鉄鋼石の粗鉱石部分のみを最終的に還元する第２高速ガス還元炉、流動層を形成しながら中間／微細鉱石部分を最終的に還元する第２低速ガス還元炉、第２低速ガス還元炉内に設置した内部サイクロン、および内部サイクロンにより捕捉されなかったダスト状鉱石を捕捉する第３サイクロンを順次配置した装置である。

Description

【発明の詳細な説明】 鉄鉱石用流動層型還元装置及び該装置を使用した鉄鉱石の還元方法 発明の背景 技術分野 本発明は、銑鉄又はインゴット鉄の製造工程における微細な鉄鉱石を還元する ための流動層型還元装置及び該装置を使用する微細な鉄鉱石の還元方法に関し、 さらに詳細には、安定な流動状態で広い粒径範囲の鉄鉱石を効率的に還元できる 流動層型還元装置及び該装置を使用する微細な鉄鉱石の還元方法に関する。 先行技術の説明 一般に、還元鉄鉱石から銑鉄を製造する従来の方法は、熔鉱炉を使用する方法 及び竪型炉を使用する方法を含んでいる。後者の方法では、竪型炉で還元された 鉄鉱石を電気炉で溶融する。 熔鉱炉を使用する銑鉄を製造する方法の場合には、熱源及び還元剤として大量 のコークスが使用される。この方法では、鉄鉱石はガス透過性及び還元性を改良 するために焼結鉱石の形状で供給される。 通常の熔鉱炉を使用する方法では粘結炭製造用のコークス炉及び焼結鉱石製造 用の装置が必要である。このため、熔鉱炉を使用する方法は、多額の投資と多量 のエネルギー消費を必要とする方法である。高品質の粘結炭は世界で不均一に分 布し、貯蔵量は減少しつつあり、その欠乏はスチール需要の増加と共に深刻なも のとなっている。他方、竪型炉を使用して鉄鉱石を還元する方法では、鉄鉱石を ペレット化するための予備工程が必要となる。この方法では熱源及び還元剤とし て天然ガスを使用しているため、天然ガスの供給を容易に受け得る地域のみが商 業的条件を満たすという欠点がある。 最近、コークスを使用しない鉄鉱石からインゴット鉄を製造できる溶融還元法 が新しい鉄生産法として注目されている。溶融還元法は、典型的には、別の炉で 予備還元された鉄鉱石を溶融炉で完全に還元してホットメタルを製造する方法で ある。 還元炉では、鉄鉱石を溶融前に固相で還元する。換言すれば、還元炉に供給し た鉄鉱石を溶融炉で発生した熱還元性ガスと接触させて還元する。 この方法で使用される還元方法は２種に分けることができ、即ち移動床型と流 動層型とであり、それは鉄鉱石の還元性ガスとの接触条件に依存している。広い 粒径分布を有する微細な鉄鉱石の還元用として最も期待できる方法の一つは、反 応炉の下部に設置されたディストリビューターを介して供給される還元性ガスに より流動状態で鉱石を還元する流動層型プロセスである。流動層型還元炉の例は 、日本実用新案公開公報第５８−２１７６１５号に開示され、その構造は第１図 に示されている。第１図に示すように、この炉は、微細な鉄鉱石を還元する円筒 状の炉体１を含んでいる。円筒状炉体１は、鉱石入口２、還元性ガス入口３、還 元された鉱石の出口４及び排ガス出口５を備えている。 この流動層型炉においては、最初に微細な鉄鉱石が鉱石入口２を経て円筒状炉 体１に供給される。還元性ガスが適当な流速でガスディストリビューター６を経 て炉に供給されると、鉄鉱石はディストリビューター上で流動層を形成し、還元 性ガスにより混合され、撹拌され、そしてこの状態で鉄鉱石は還元性ガスにより 還元される。還元炉に供給された還元性ガスは、鉄鉱石の層であたかも流動層が 沸騰しているようにバブルを形成し、粒子層を通って上昇し、これによりバブリ ングした流動層を形成する。還元された鉄鉱石は鉱石出口４を経て炉から排出さ れ、ついで溶解気化器(melter gasifier)に供給される。 この流動層型還元装置では、鉄鉱石のエルトリエーション(elutriation)のみ ならず還元性ガスの効率を増加させて効率的な流動層を形成するように、還元性 ガスの流速を最小とする必要がある。鉄鉱石の粒径はある範囲に厳密に限定され る。換言すれば、効率的な流動層を形成するために必要な還元性ガスの流速は、 還元される鉄鉱石の粒径に依存している。その結果、広い粒径範囲を有する鉄鉱 石を処理することは不可能である。このため、上述の流動層型還元炉に供給され る鉄鉱石の粒径は典型的には１ｍｍ以下に限定される。しかしながら、鉄生産業 に原料として供給される鉄鉱石の少なくとも５０％は１ｍｍよりも大きい粒径を 有している。 このような流動層型還元炉においては、鉄鉱石は使用前に粒径の見地から篩に かけられ、より大きい粒径の鉄鉱石は必要な粒径まで破砕された後還元炉に供給 されるかあるいは直接上記欠点を有する竪型炉に供給されるかのいずれかである 。その結果、工程数の増加による設備費の増加をもたらす。 本発明者らは、調査及び実験の結果、従来の方法が有する上記の問題を解決で きる本発明を提案する。 発明の要約 本発明の目的は、鉄鉱石を乾燥し、予備加熱するためのシングル型乾 燥／予備加熱炉、微細な鉄鉱石を予備還元するためのシングル型予備還元炉、及 び最終的に鉄鉱石を還元するためのツイン型最終還元炉を含む３段階の流動層型 還元装置を提供し、これにより安定な流動状態で広い範囲の粒径を有する鉄鉱石 を効率的に還元し、流動層型還元炉におけるガスの使用率を最大化し、鉄鉱石の 滞留時間を減少し、そして還元鉄の生産効率を向上することができ、かつこの装 置を使用することによる微細な鉄鉱石を還元するための最適な方法を提供するに ある。 本発明の他の目的は、鉄鉱石を乾燥し、予備加熱するための乾燥／予備加熱炉 及び最初にそして最終的に鉄鉱石を還元するためのツイン型還元炉を含む流動層 型還元装置を提供し、これにより安定な流動状態で広い範囲の粒径分布を有する 鉄鉱石を効率的に還元し、鉄鉱石の粒径と関係なく均一な還元を達成し、そして 還元速度、ガス使用率およびガス消費率を改良し、かつこの装置を使用する微細 な鉄鉱石を還元する最適な方法を提供するにある。 一つの態様に従えば、本発明は広い範囲の粒径分布を有する微細な鉄鉱石を還 元する流動層型還元装置を提供し、該装置は、ホッパーから供給された鉄鉱石を 乾燥し、予備加熱するための乾燥／予備加熱炉；該乾燥／予備加熱炉からの排ガ スに含まれているダスト状鉄鉱石を捕捉するための第１サイクロン：乾燥／予備 加熱された鉄鉱石及び第１サイクロンで捕捉されたダスト状鉱石をバブル状の流 動状態で予備還元するための第１還元炉；第１還元炉からの排ガスに含まれてい るダスト状鉄鉱石を捕捉するめの第２サイクロン；鉄鉱石の中間／微細部分をエ ルートリエイトしながらバブル状の流動状態で予備還元された鉄鉱石の粗鉱石部 分のみを最終的に還元する第２高速ガス還元炉；バブル状の流動層を形成しなが ら第２高速ガス還元炉からエルートリエイトした中間／微細鉱石を最終的に還元 する第２低速ガス還元炉；および第２低速ガス還元炉からの排ガス中に含まれる ダスト状鉱石を捕捉するための第３サイクロンからなる。 他の態様に従えば、本発明は広い範囲の粒径分布を有する微細鉄鉱石を還元す るための流動層型還元装置を提供し、該装置は、ホッパーから供給された鉄鉱石 を乾燥し、予備加熱するための乾燥／予備加熱炉；乾燥／予備加熱炉からの排ガ ス中に含まれるダスト状鉄鉱石を捕捉するための第１サイクロン；予備加熱され た中間／微細鉱石部分をエルートリエイトしながらバブル状の流動状態で乾燥／ 予備加熱炉から排出された予備加熱された鉄鉱石の粗鉱石部分のみを最初に還元 （予備還元）するための第１高速ガス還元炉；バブル状の流動層を形成しながら 第１高速ガス還元炉からエルートリエイトされた中間／微細鉄鉱石を予備還元す るための第１低速ガス還元炉；第１低速ガス還元炉から排出されたガス中に含ま れた粗鉄鉱石を捕捉するための第２サイクロン；バブル状の流動層を形成しなが ら第１高速ガス還元炉で予備還元された粗鉄鉱石を最終的に還元するための第２ 高速ガス還元炉；バブル状の流動層を形成しながら第１低速ガス還元炉で予備還 元された中間／微細鉄鉱石を最終的に還元するための第２低速ガス還元炉；第２ 低速ガス還元炉からの排ガス中に含まれたダスト状の鉄鉱石を捕捉するための第 ３サイクロン、該第３サイクロンは捕捉されたダスト状鉄鉱石を第２低速ガス還 元炉の下部にあるいは溶融気化器の下部のいずれかに再循環し；および第２高速 ガス還元炉からの排ガス中に含まれる粗鉱石を捕捉するための第４のサイクロン からなる。 他の態様に従えば、本発明は広い粒径分布を有する微細な鉄鉱石を還元する方 法を提供し、該方法はホッパーから供給された鉄鉱石を乾燥／予備加熱炉で乾燥 し、予備加熱する工程；乾燥し予備加熱された鉄鉱石を第１還元炉で予備還元す る工程；バブル状の流動層を形成しながら予備還元された鉄鉱石の粗鉱石部分を 第２高速ガス還元炉で最終的に還元する工程；およびバブル状の流動層を形成し ながら予備還元された鉄鉱石の中間／微細鉱石部分を第２低速ガス還元炉で最終 的に還元する工程からなる。 他の態様に従えば、本発明は広い粒径分布を有する微細な鉄鉱石を還元する方 法を提供し、該方法はホッパーから供給された鉄鉱石を乾燥／予備加熱炉で乾燥 し、予備加熱する工程；バブル状の流動層を形成しながら乾燥／予備加熱された 鉄鉱石の粗鉱石部分を第１高速ガス還元炉で予備還元する工程；乾燥／予備加熱 された鉄鉱石の中間／微細部分を第１低速ガス還元炉で予備還元する工程；バブ ル状の流動層を形成しながら予備還元された粗鉄鉱石を第２高速ガス還元炉で最 終的に還元する工程；およびバブル状の流動層を形成しながら予備還元された中 間／微細鉄鉱石を第２低速ガス還元炉で最終的に還元する工程からなる。 図面の簡単な説明 本発明の他の目的および態様は添付図面と共に下記具体例の説明から明らかに なるであろう。 第１図は鉄鉱石を還元するための従来の流動層型還元炉を示す構成図である。 第２図は本発明の広い粒径分布を有する微細な鉄鉱石を還元するための流動層 型還元装置を示す構成図である。 第３図は本発明の他の態様の広い粒径分布を有する微細な鉄鉱石を還元するた めの流動層型還元装置を示す構成図である。 第４図は本発明の他の態様の広い粒径分布を有する微細な鉄鉱石を還元するた めの流動層型還元装置を示す構成図である。 第５図は流動層における還元時間による鉄鉱石の分級化(degradation)を示す グラフである。 第６図は還元性ガスの圧力による最終速度の変化を示すグラフであり、それぞ れ異なる粒径に対する予備還元および最終還元で表している。 第７図は還元性ガスの圧力による最小流動速度の変化を示すグラフであり、そ れぞれ異なる粒径に対する予備還元（予備還元）および最終還元で表している。 発明を実施するための最良の形態 第２図は、本発明による広い粒径分布を有する微細な鉄鉱石を還元するための 流動層型還元装置を示す。 第２図に示すように、流動層型還元装置は、ホッパー９０から供給された鉄鉱 石を乾燥し、予備加熱するための乾燥／予備加熱炉１０、乾燥／予備加熱炉１０ から供給された乾燥／予備加熱された鉄鉱石を予備還元するための第１還元炉２ ０、鉄鉱石の中間／微細鉱石部分を第２低速還元炉へエルートリエイトしながら バブル状の流動層を形成することによって第１還元炉で予備還元された鉄鉱石の 粗鉱石部分を最終的に還元するための第２高速還元炉３０、およびバブル状の流 動層を形成しながら第２高速還元炉３０から供給された中間／微細鉄鉱石を最終 的に還元するための第２低速ガス還元炉４０を備えている。 乾燥／予備加熱炉１０は、低い部分の直径が上部の直径よりも小さい、上部が 拡り下部が狭まった円筒体である。即ち、乾燥／予備加熱炉１０の本体は、上部 の拡大した円筒部分１０１、直径が下部から上部に向かって滑らかに増加する中 間部の傾斜部分１０２、および下部の直径が小さい円筒部分１０３を備えている 。乾燥／予備加熱炉１０は、底部分に第１還元炉２０からの排ガスを受け取る第 １ガス入口１１を備えている。第１ガスディストリビュータ１２は乾燥／予備加 熱炉１０の下部部分１０３に備えられ、第１ガス入口１１を介して乾燥／予備加 熱炉１０に供給された排ガスを均一に広げている。 乾燥／予備加熱炉１０は、下部部分１０３の側壁にホッパー９０からの鉄鉱石 を受け入れるための第１鉱石入口１５、乾燥／予備加熱炉１０からの乾燥／予備 加熱された鉄鉱石の粗鉱石部分を排出するための第１粗鉱石出口１３、および乾 燥／予備加熱炉１０からの乾燥／予備加熱された鉄鉱石の中間／微細鉱石部分を 排出するための第１中間／微細鉱石出口１４を具備している。第１排ガス出口１ ６は、上部１０１の側壁に備えられ、乾燥／予備加熱炉１０からの排ガスを排出 する。 第１鉱石入口１５は、鉱石供給ライン９１を経てホッパー９０に連結され、鉄 鉱石はこのラインを通って供給される。第１排ガス出口１６は、第１排ガスライ ン５３を経て第１サイクロン５０に連結されている。第１粗鉱石および中間／微 細鉱石の出口１３および１４は共に、第１ダクトライン１７を経て第１還元炉２ ０に連結され、鉄鉱石は該ラインを通って供給される。第１サイクロン５０は、 第１ダスト状鉱石排出ライン５１および第１クリーンガス排出ライン５２を具備 している。第１ダスト状鉱石排出ライン５１は、第１ダクトライン１７の一端に 連結され、鉄鉱石は該ラインを経て供給される。 好ましくは、第１還元炉２０の第２クリーンガス排出ライン６２をせき止める パージガスラインＰ₁を第１ダクトライン１７の曲げ部分に連結し、少量のパー ジガスを第１ダクトライン１７に供給して、ライン１７に供給された鉄鉱石によ りダクトライン１７が詰まるのを防止する。同じ目的で、第１ダスト状鉱石排出 ライン５１の曲げ部分に、第２クリーンガス排出ライン６２に連結した他のパー ジガスラインを連結してもよい（図示せず）。 乾燥／予備加熱炉１０と同様に、第１還元炉２０は、下部の直径が上部の直径 よりも小さい、拡大した上部と狭まった下部を有する円筒炉体を備えている。即 ち、第１還元炉２０の本体は、拡大した上部円筒部分２０１、直径が滑らかに下 部から上部に向かって増加する中間傾斜部２０２、および狭まった下部円筒部分 ２０３を具備する。第１還元炉２０は、底部分に第２低速ガス還元炉４０からの 排ガスを受け入れる第２ガスライン２１を具備する。第２ガスディストリビュー タ２２は、第１還元炉２０の下部２０３に、第２ガス入口２１を通って供給され る排ガスを均一に分配するために設けられている。 第１還元炉２０は、下部２０３の側壁に、乾燥／予備加熱炉１０からの鉄鉱石 を受け入れる第２鉱石入口２５、第１還元炉２０から予備還元された鉄鉱石の粗 鉱石部分を排出する第２粗鉱石出口２３、および第１還元炉２０から予備還元さ れた鉄鉱石の中間／微細鉱石部分を排出するための第２中間／微細鉱石出口２４ をも具備している。第１還元炉２０の排ガスを排出するために、第２排ガス出口 ２６が上部２０１の側壁に備えられている。 第２鉱石入口２５は、第１循環ライン１７を経て乾燥／予備加熱炉１０に連結 され、乾燥／予備加熱炉１０からの乾燥／予備加熱された鉄鉱石を受け入れるよ うになっている。第２排ガス出口２６は、第２排ガスライン６３を経て第２サイ クロン６０に連結され、排ガスがサイクロンに供給されるようになっている。第 ２粗および中間／微細鉱石出口２３および２４は、第２ダクトライン２７を経て 第２高速還元炉３０に連結され、鉄鉱石が第２高速還元炉に供給されるようにな っている。第２サイクロン６０の底部分には、第２ダスト状排出ライン６１の一 端が連結される。第１パージガスラインＰ₁を分岐している第２クリーンガス排 出ライン６２は、一端で第２サイクロン６０の頂部に連結している。第２ダスト 状鉱石排出ライン６１は、他端で第２ダクトライン２７に連結している。第２高 速ガス還元炉３０からの第１還元性ガス供給ライン３１ａをせき止める第２パー ジガスラインＰ₂が第２ダスト状鉱石排出ライン６１の曲げ部分に連結され、少 量のパージガスをライン６１に供給し、これにより、ライン６１に供給された鉄 鉱石による詰まりからライン６１を防止するようにすることが好ましい。同じ目 的で、第１還元炉ガス供給ライン３１ａに連結された他のパージガスライン（図 示せず）を第２ダクトライン２７の曲げ部分に連結してもよい。 第２クリーンガス排出ライン６２は乾燥／予備加熱炉１０の第１ガス入口１１ に連結される。他方、第２ダクトライン２７は、一端で第２高速ガス還元炉３０ の第３鉱石入口３５に連結され、第１還元炉２０からの予備還元された鉄鉱石を 供給する。 一方、第２高速ガス還元炉３０は、長さ方向を通じて均一な直径を有する円筒 体である。第２高速ガス還元炉３０は、還元性ガス源（図示せず）からの還元性 ガスを受け入れる第３ガス入口３１を底部分に備えている。第３ガスディストリ ビュータ３２は、第２高速ガス還元炉３０の下部に設置され、第３ガス入口３１ を経て第２高速ガス還元炉３０に供給された還元性ガスを広げるようになってい る。第２高速ガス還元炉３０の下部の一部には、第３鉱石入口３５が設置され、 第１サイクロン６０により捕捉されたダスト状鉱石と共に、第１還元炉２０から の予備還元された鉄鉱石を受け入れるようになっている。第３ガス入口は還元性 ガス源（図示せず）に連結する第１還元性ガス供給ラインに連結している。 第２高速ガス還元炉３０は、第２高速ガス還元炉３０で最終的に還元された鉄 鉱石の粗鉱石部分を外部に排出するための第３粗鉱石出口３３、および第２高速 ガス還元炉３０からの排ガスと共に第２高速ガス還元炉３０から第２低速ガス還 元炉４０へ最終的に還元された中間／微細鉱石部分を排出（エルートリエイト） するための第３中間／微細鉱石出口３４を具備している。第３粗鉱石出口３３に は、第３粗鉱石排出ライン３３ａが連結されている。他方、第３中間／微細鉱石 出口３４は、第３中間／微細鉱石排出ライン３４ａを経て第２低速ガス還元炉４ ０に連結されている。 第２低速還元炉４０は、下部の直径が上部の直径よりも小さい、拡大された上 部と狭められた下部を有する円筒体である。即ち、第２中間／微細鉱石還元炉４ ０は、拡大された上部円筒部４０１、直径が下部から上部に向かって滑らかに増 加する中間傾斜部４０２、および狭められた下部円筒部４０３を備えている。第 ２低速ガス還元炉４０には、底部に還元性ガス源（図示せず）からの還元性ガス を受け入れるための第４のガス入口４１が設置されている。第４のガスディスト リビュータ４２が、第２低速ガス還元炉４０の下部に設置され、第４ガス入口４ １を経て供給された還元性ガスを第２低速ガス還元炉４０中で均一に広げている 。第４ガス入口４１は、還元性ガス源（図示せず）に連通する第２還元性ガス供 給ライン４１ａに連結され、該ラインを経て還元性ガスが供給される。第２還元 性ガス供給ライン４１ａは第１還元性ガス供給ライン３１ａと合体させてもよい 。 第２低速ガス還元炉４０は、下部４０３の側壁に第３中間／微細鉱石出口４４ を備え、第２低速ガス還元炉４０中で最終的に還元された中間／微細鉄鉱石を排 出する。また、第２低速ガス還元炉４０は上部４０１の側壁に第３ガス出口４６ を備え、第２低速ガス還元炉４０からの排ガスを排出する。 第２低速ガス還元炉４０には、内部サイクロン８０を設置することが好ましい 。第２低速ガス還元炉４０は、第２高速ガス還元炉３０および第２低速ガス還元 炉４０からの合体した還元性ガスにより、バブル状の流動状態で受け取った中間 ／微細鉄鉱石を還元する。このとき、鉄鉱石の超微細、即ち、ダスト状部分は第 ２低速ガス還元炉４０内で排ガスによりエルートリエイトされる。内部サイクロ ン８０は、第２低速ガス還元炉４０からの排ガスに巻き込まれたダスト状鉄鉱石 を受け取り、そしてダスト状鉄鉱石を排ガスから分離する。ついで、第３排ガス ライン７３を経て第３サイクロン７０に排ガスを排出しながら第２低速ガス還元 炉４０の下部にダスト状鉄鉱石を再循環する。 第４の中間／微細鉱石出口４４は、第３ダクトライン４４ａを経て還元鉄貯蔵 容器（図示せず）に連結される。第３排ガスライン７３は、第３排ガス出口４６ を経て第３サイクロン７０に連結される。 第３サイクロン７０は、底部で、第３ダスト状鉱石排出ライン７１の一端に連 結され、頂部で、第３クリーンガス排出ライン７２に連結される。第３ダスト状 鉱石排出ライン７１の他端は、第３ダクトライン４４ａに連結される。第３ダス ト状鉱石排出ライン７１は、第３中間／微細鉱石排出ライン３４ａと交差する。 両方向排出バルブ７１ａは、ライン３４ａと７１の交差部分に設置され、第３サ イクロン７０により捕捉されたダスト状鉱石が、第２低速ガス還元炉４０の下部 に再循環されるように、あるいは次の工程に供給されるようにすることが好まし い。 第２低速ガス還元炉４０が内部サイクロン８０を備えない場合には、第３サイ クロン７０を第３排ガスライン７３を経て直接第２低速ガス還元炉４０に連結す る。 本発明の流動層型還元装置で還元される鉄鉱石の粗鉱石部分の粒径の上限を増 加するためには、乾燥／予備加熱炉１０、第１還元炉２０、第２粗鉱石還元炉３ ０をそれらの下部の還元容積をより大きくするようにしてもよい。これと関連し て、第３図は、本発明の他の態様に従って、還元される鉄鉱石の粗鉱石部分の粒 径を増加できるようにした流動層型還元炉を示す。第３図において、第２図と対 応する要素は、それぞれ第２図と同じ記号で示した。 第３図で示すように、記号２００で示す流動層型還元装置は、二重の傾斜部を 持つ円筒構造を有する乾燥／予備加熱炉１０Ａ、二重の傾斜部を持つ円筒構造を 有する第１還元炉２０Ａ、および一つの傾斜部を有する第２高速ガス還元炉３０ Ａを備えている。即ち、乾燥／予備加熱炉１０Ａは、上部１０１Ａ、第１傾斜部 １０２Ａ、中間部１０４Ａ、第２傾斜部１０５Ａ、および下部１０３Ａを具備す る。乾燥／予備加熱炉１０Ａと同様に、第１還元炉２０Ａは、上部２０１Ａ、第 １傾斜部２０２Ａ、中間部２０４Ａ、第２傾斜部２０５Ａ、および下部２０３Ａ を具備する。他方、第２粗鉱石還元炉３０Ａは、上部３０Ａ、傾斜部３０２Ａ、 および下部３０３Ａを具備する。 本発明のいずれの態様に従っても、流動層型還元装置は、最終的に還元された 粗および中間／微細鉱石を溶融してインゴット鉄を製造する溶融気化器９９を備 えていてもよい。この場合、溶融気化器から発生した排ガスを、第３図に示すよ うに、第２低速ガス還元炉４０および第２高速ガス還元炉３０Ａ用の還元性ガス として使用してもよい。 傾斜部のある円筒構造を有する乾燥／予備加熱炉１０および１０Ａ、第１還元 炉２０および２０Ａ、および第２高速ガス還元炉３０は、各炉の下部で中間／微 細鉱石部分を含む鉄鋼石を積極的に流動化し、これにより還元性ガスの利用度お よび消費量を改良するのみならず、各炉の上部で還元性ガスのガス速度を減少し 、これにより鉄鋼石がエルートリエイトすることを抑制する。 乾燥／予備加熱炉１０および１０Ａ、および第１還元炉２０および２０Ａで処 理される鉄鋼石は、中間／微細鉱石部分と同様に粗鉱石部分を含んでいる。他方 、第２高速ガス還元炉３０および３０Ａにおいては粗鉄鋼石部分のみを還元し、 一方第２低速ガス還元炉４０は中間／微細鉄鋼石のみを還元する。このため、こ れらの炉で使用されるガス速度はそれぞれ異なっている。 乾燥／予備加熱炉１０および１０Ａ、第１還元炉２０および２０Ａ、および第 ２低速ガス還元炉４０にとって、各連結する炉の下部における還元性ガスのガス 速度は、鉄鋼石の最小流動速度の１．５から３．０倍に保持されることが好まし い。しかしながら、各炉の上部における還元性ガスのガス速度は、エルートリエ イトされる鉄鋼石の最終速度よりも小さく保持される。円筒形状をしている第２ 高速ガス還元炉３０および３０Ａは、長さ方向を通じてガス速度は均一であり、 そのガス速度は、粗鉱石のバブル状流動を達成するために、最小流動速度の１． ５から３．０倍に保持される。 最適ガス速度を提供するために、乾燥／予備加熱炉１０および第１還元炉２０ は、それぞれの炉の連結する下部部分で、その内径は第２高速還元炉３０の内径 の１．２〜１．８倍であることが好ましい。各炉１０および２０の下部の内径が 炉３０の内径の１．２倍よりも小さい場合には、炉１０および２０内の還元性ガ スのガス速度が早くなりすぎ、その結果、微細鉄鋼石の過度に早い流動化をもた らすこととなる。この場合、鉄鋼石と還元性ガスとの間の反応が起こりにくくな る。他方、各炉１０および２０の下部の内径が炉３０の内径の１．８倍よりも大 きい場合には、炉１０および２０内の還元性ガスのガス速度は低くなりすぎ、そ の結果、非流動化現象を生ずることとなる。 乾燥／予備加熱炉１０および第１還元炉２０は、それぞれの炉の連結する下部 で、各下部の内径の７．０〜１２．０倍の高さを有することが好ましい。第２高 速ガス還元炉３０は、内径の２０〜３０倍の高さを有することが好ましい。 乾燥／予備加熱炉１０および第１還元炉２０は、各連結する上部で、第２高速 ガス還元炉３０の内径の３．５〜５．０倍の内径を有することが好ましい。炉１ ０および２０の上部の内径が炉３０の内径の３．５倍よりも小さい場合には、炉 １０および２０ないの還元性ガスのガス速度は高くなりすぎ、その結果、微細鉱 石の過度に早い流動化を生ずることとなる。他方、炉１０および２０の上部の内 径が炉３０の内径の５．０倍よりも大きい場合には、炉１０および２０内の還元 性ガスのガス速度が低くなりすぎ、非流動化現象を生ずることとなる。乾燥／予 備加熱炉１０および第１還元炉２０は、各連結する上部で、各上部の内径の２． ０〜４．０倍の高さを有することが好ましい。 一方、第２低速ガス還元炉４０は、その下部で、第２高速ガス還元炉３０の内 径の２．０〜３．０倍の内径を有することが好ましい。炉４０の下部の内径が炉 ３０の内径の２．０倍よりも小さい場合には、炉４０内の還元性ガスのガス速度 が高くなりすぎ、その結果、微細鉄鋼石の過度に早い流動化を生ぜしめることと なる。炉４０の下部の内径が炉３０の内径の３．０倍よりも大きい場合には、炉 ４０内の還元性ガスのガス速度が低くなりすぎ、非流動化現象を生ずることとな る。 第２低速ガス還元炉４０は、その上部で、第２高速ガス還元炉３０の内径 の２．８〜４．０倍の内径を有することが好ましい。炉４０の上部の内径が炉３ ０の内径の２．８倍よりも小さい場合には、炉４０内の還元性ガスのガス速度が 高くなりすぎ、その結果、微細鉄鋼石の過度に早い流動化が生ずることとなる。 他方、炉４０の上部の内径が炉３０の内径の４．０倍よりも大きい場合には、炉 ４０内の還元性ガスのガス速度が低くなりすぎ、その結果、非流動化現象を生ず ることとなる。 第２低速ガス還元炉４０は、その下部で、該下部の内径の７．０〜１２．０倍 の高さを有することが好ましく、その上部では、該上部の内径の２．０〜４．０ 倍の高さを有することが好ましい。 他方、第３図に示す流動層型還元装置において、デストリビュータ３２から炉 ３０Ａの全高の５〜１５％に相応する高さをカバーする第２高速ガス還元炉３０ Ａの下部３０３Ａは、上部３０１Ａの内径の０．５〜０．９倍の内径に狭められ ている。デストリビュータ１２から炉１０Ａの全高の５〜１５％に相応する高さ をカバーする乾燥／予備加熱炉１０Ａの下部１０３Ａは、中間部１０４Ａの内径 の０．５〜０．９倍の内径に狭められている。デストリビュータ２２から炉２０ Ａの全高の５〜１５％に相応する高さをカバーする第１還元炉２０Ａの下部２０ ３Ａも、中間部２０４Ａの内径の０．５〜０．９倍の内径に狭められている。こ のような構造を持つので、乾燥／予備加熱炉１０Ａおよび第１還元炉２０Ａの場 合には、各炉の下部のガス速度は各連結した炉の中間部のそれよりも１．３〜４ ．０倍早くなる。第２高速ガス還元炉３０Ａの場合には、上記変形により炉の下 部のガス速度は炉の上部のそれよりも１．３〜４．０倍早くなる。従って、各炉 の下部で分布する粗鉱石の流動化をより一層進めることができる。その結果、高 温時の非流動化による粗鉄鋼石間のスティッキングを防止することができる。さ らには、流動化できる鉄鋼石の最大粒径を増加することができ、それにより原料 の使用できる範囲を広げることができる。 第２高速ガス還元炉３０Ａは、該炉の下部で、該下部の内径の２．０〜３．０ 倍の高さを有することが好ましく、該炉の上部で、該上部の内径の１５〜２０倍 の高さを有することが好ましい。 理論および実験に基づいて、本発明者らは、鉄鋼石の分級化(degradation)は 高温で実施される流動還元の早い段階でほとんど完成し、またガスの消費率(com sumption rate)は鉄鋼石の２つの異なる粒径部分、即ち粗および中間／微細粒径 部分で別々に流動還元を実施することで改良されることを見いだした。本発明者 らはまた、微細鉱石の流動化に必要なガス速度は予備還元および最終還元の間で 同じであることを見いだした。鉄鋼石の密度は、還元が進むにつれて減少し、一 方還元性ガスの密度は増加するからである。これらの事実を考慮に入れて、本発 明は第４図に示すような他の流動層型還元装置を提案する。 第４図に示すように、記号３００によって示されるこの装置は、バブル状の流 動層を形成しながらホッパー９０Ｂから供給された鉄鋼石を乾燥し、予備加熱す るための乾燥／予備加熱炉１０Ｂを具備する。乾燥／予備加熱炉１０Ｂの下流で は、第１高速ガス還元炉２０Ｃが設置され、炉２０Ｃ中で排ガスにより乾燥し予 備加熱された中間／微細鉱石部分をエルートリエイトし、これにより鉄鋼石の粗 鉱石部分から分離する。第１高速ガス還元炉２０Ｃは、バブル状の流動層を形成 しながら炉２０Ｃ中で乾燥し／予備加熱された鉄鋼石の粗鉱石部分のみを初期還 元する。該装置は、バブル状の流動層を形成しながら炉２０Ｃからエルートリエ イトされた中間／微細鉱石を初期還元する第１低速ガス還元炉２０Ｂ、バブル状 の流動層を形成しながら初期還元された粗鉄鋼石を最終還元する第２高速ガス還 元炉３０Ｂ、およびバブル状の流動層を形成しながら初期還元された中間／微細 低速を最終還元する第２低速還元炉４０Ｂを具備する。 乾燥／予備加熱炉１０Ｂは、該炉の底部に、第２サイクロン６０Ｂからの排ガ スを受け取る第１ガス入口１１Ｂを備えている。第１ガスデストリビュータ１２ Ｂは、乾燥／予備加熱炉１０Ｂの下部に設置される。乾燥／予備加熱炉１０Ｂは 、ホッパー９０Ｂからの鉄鋼石を受け取る第１鉱石入口１５Ｂをその側面に備え 、そして他の側面には第１粗鉱石出口１３Ｂおよび第１中間／微細鉱石出口１４ Ｂを備えている。鉱石出口１３Ｂおよび１４Ｂは第１高速ガス還元炉２０Ｃに第 １ダクトライン１７Ｂを経て連結され、鉄鋼石を供給できるようになっている。 第１排ガス出口１６Ｂは第１鉱石入口１５Ｂの反対側に設置され、乾燥／予備 加熱炉１０Ｂから排ガスを排出する。この第１排ガス出口１６Ｂは、第１サイク ロン５０Ｂに第１排ガスライン５３Ｂを経て連結する。第１サイクロン５０Ｂは 、乾燥／予備加熱炉１０Ｂの排ガス中に含まれるダスト状鉱石を捕捉する。第１ サイクロン５０Ｂは、その底部で、第１ダスト状鉱石排出ライン５１Ｂに連結し 、その頂部で、第１クリーン排ガスライン５１Ｂに連結する。第１ダスト状鉱石 排出ライン５１Ｂは、一端で、第１ダクトライン１７Ｂに連結し、鉄鋼石を該ラ インを経て供給することができる。 第１低速ガス還元炉２０Ｂは、その底部に、第２ガス入口２１Ｂを備え、第３ サイクロン７０Ｂからの排ガスを受け入れる。第２ガスデストリビューター２２ Ｂは第１低速ガス還元炉２０Ｂの下部に設置される。第１低速ガス還元炉２０Ｂ は、その下部の側壁に第２中間／微細鉱石出口２４Ｂを、他の側の側壁に第２中 間／微細入口２５Ｂを具備する。第１低速ガス還元炉２０Ｂは、第２排ガス出口 ２６Ｂを第２中間／微細鉱石出口２４Ｂの反対側の上部側壁に有し、第１低速ガ ス還元炉２０Ｂからの排ガスを排出する。第２サイクロン６０Ｂは、第１低速ガ ス還元炉２０Ｂからの排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石を捕捉する。第２サイ クロン６０Ｂは、底部で、第２ダスト状鉱石排出ライン６１Ｂに連結し、頂部で 、第２クリーン排ガスライン６２Ｂに連結する。第２排ガス出口２６Ｂは、第２ サイクロン６０Ｂに第２排ガスライン６３Ｂを経て連結し、ガスを供給できるよ うになっている。 第１高速ガス還元炉２０Ｃは、底部に、第３ガス入口２１Ｃを備え、第４サイ クロン７０Ｃからの排ガスを受け入れる。第３ガスデストリビューター２２Ｃは 、第１高速ガス還元炉２０Ｃの下部に設置される。第１高速ガス還元炉２０Ｃは 、下部の側壁に、第２粗鉱石出口２３Ｃを、上部の側壁に、第３中間／微細鉱石 出口２４Ｃを備えている。この出口２４Ｃは、炉２０Ｃからの排ガス出口にもな ることができる。第１高速排ガス還元炉２０Ｃは、第３鉱石入口２５Ｃを下部の 他の側壁に備えている。 第３中間／微細鉱石出口２４Ｃは、第１低速ガス還元炉２０Ｂの第２鉱石入口 ２５Ｂに第１中間／微細鉱石排出ライン２４ａＣを経て連結され、鉱石を供給す る。第２ダスト状鉱石排出ライン６１Ｂは第１中間／微細鉱石排出ライン２４ａ Ｃと交差する。両方向排出バルブ６４Ｂはライン２４ａＣと６１Ｂとの交差部に 設置され、第２サイクロン６０Ｂで捕捉されたダスト状鉄鋼石を第１低速ガス還 元炉２０Ｂに再循環し、あるいは第２低速ガス還元炉４０Ｂに直接再循環するこ とができる。 第２高速ガス還元炉３０Ｂは、底部に、第４のガス入口３１Ｂを備え、溶融気 化器９９からの排ガスを第５の排ガスライン９９ｂを経て受け入れる。第４ガス デストリビューター３２Ｂは、第２高速ガス還元炉３０Ｂの下部に設置される。 第２高速ガス還元炉３０Ｂは、下部の側面に、第４鉱石入口３５Ｂを、下部の他 の側面に、第３粗鉱石出口３３Ｂをも備えている。第２高速ガス還元炉３０Ｂは 、第３排ガス出口３６Ｂを第４鉱石入口３５Ｂの反対側の上部側面に備え、第２ 高速ガス還元炉３０Ｂからの排ガスを排出する。 第４サイクロン７０Ｃは、第２高速ガス還元炉３０Ｂからの排ガス中に含まれ るダスト状鉱石を捕捉する。第４サイクロン７０Ｃは、底部で、第４ダスト状鉱 石排出ライン７１Ｃに連結され、頂部で、第４クリーン排ガスライン７２Ｃに連 結され、該ライン７２Ｃは一端で第３ガス入口２１Ｃに連結される。第３排ガス 出口３６Ｂは、第４サイクロン７０Ｃに第４排ガス排出ライン７３Ｃを経て連結 され、ガスは上流に供給される。 第２高速ガス還元炉３０Ｂは、第１高速ガス還元炉２０Ｃに第１粗鉱石排出ラ イン３５ａＢを経て連結され、また溶融気化器９９に第２粗鉱石排出ライン３３ ａＢを経て連結され、鉱石は下流に供給される。 第２低速ガス還元炉４０Ｂは、底部に、第５ガス入口４１Ｂが設置され、溶融 気化器９９からの排ガスを第６排ガス排出ライン９９Ｃを経て受け入れるように なっている。第５ガスデストリビューター４２Ｂは、第２低速ガス還元炉４０Ｂ の下部に設置される。第２低速ガス還元炉４０Ｂは、下部の側面に、第５鉱石入 口４３Ｂおよび第３中間／微細鉱石出口４４Ｂを具備している。下部の他の側面 には、第６鉱石入口４５Ｂが備えられている。第２低速ガス還元炉４０Ｂは、上 部の側面に、第４排ガス出口４６Ｂをも具備している。 内部サイクロン８０Ｂは、第２低速ガス還元炉４０Ｂに設置されることが好ま しい。内部サイクロン８０Ｂは、第２低速ガス還元炉４０Ｂ内で合体した還元性 ガスによりエルートリエイトしたダスト状鉱石を、第２低速ガス還元炉４０Ｂか ら発生した排ガスから分離する。内部サイクロン８０Ｂは、分離されたダスト状 鉄鋼石を、クリーン排ガスを第３サイクロン７０Ｂに第３排ガスライン７３Ｂを 経て排出しながら第２低速ガス還元炉４０Ｂの下部に再循環する。第６鉱石入口 ４５Ｂは、第２中間／微細鉱石出口２４Ｂに第２中間／微細鉱石排出ライン４５ ａＢを経て連結される。第２ダスト状鉱石排出ライン６１Ｂは、その一端で、第 ２中間／微細鉱石排出ライン４５ａＢに連結される。 第３中間／微細鉱石出口４４Ｂは、溶融気化器９９の下部に第３中間／微細鉱 石排出ライン４３ａＢを経て連結される。第５鉱石入口４３Ｂは、第４サイクロ ン７０Ｃに第４ダスト状鉱石排出ライン７１Ｃを経て連結される。 第３中間／微細鉱石排出ライン４３ａＢは、第４ダスト状鉱石排出ライン７１ Ｃに第２ダクトライン４７Ｂを経て連結される。 第３サイクロン７０Ｂは、その底部で、第３ダスト状鉱石排出ライン７１Ｂに 連結され、そしてその頂部で、第３クリーン排ガスライン７２Ｂに連結され、ラ イン７１Ｂの一端は第２循環ライン４７Ｂと連結する。第２中間／微細鉱石還元 炉４０Ｂが内部サイクロン８０Ｂを有しないときには、第３サイクロン７０Ｂは 直接第２低速ガス還元炉４０Ｂに第３排ガス排出ライン７３Ｂを経て連結される 。第３ダスト状鉱石排出ライン７１Ｂは第４ダスト状鉱石排出ライン７１Ｃと交 差する。両方向排出バルブ７４Ｂをライン７１Ｂと７１Ｃの交差部に設置するこ とが好ましい。第４ダスト状鉱石排出ライン７１Ｃと第２循環ライン４７Ｂ間の 結合部に、他の両方向排出バルブ７４Ｃを設置することが好ましい。 パージガスラインＰを、第１循環ライン１７Ｂ、第１粗鉱石排出ライン３５ａ Ｂおよび第２中間／微細鉱石排出ライン４５ａＢの各曲げ部に連結し、少量のパ ージガスをこれらのラインに供給して、ラインを通して供給される鉄鋼石による 各ラインの詰まりを防止するようにすることが好ましい。 乾燥／予備加熱炉１０Ｂ、第１低速ガス還元炉２０Ｂおよび第２低速ガス還元 炉４０Ｂは全て、上部が拡大し、下部が狭められた円筒炉体を有し、下部の直径 は上部の直径よりも小さい。即ち、これらの各炉体は、拡大した上部円筒部、直 径が下端から上端へ向かって増加する傾斜部、および狭められた下部円筒部とを 備える。他方第１および第２高速ガス還元炉２０Ｃおよび３０Ｂは、長さ方向を 通じて均一な直径を有する円筒状炉体を有する。乾燥／予備加熱炉１０Ｂ、第１ 低速ガス還元炉２０Ｂおよび第２低速ガス還元炉４０Ｂは、各連結する下部が、 下部の内径の７．０〜１２．０倍の高さを有することが好ましい。第１および第 ２高速ガス還元炉２０Ｃおよび３０Ｂは、内径の２０〜３０倍の高さを有するこ とが好ましい。 第４図において、記号９９ａは溶融鉄出口を示す。 本発明の第２図に示す配置を有する流動層型還元装置を用いた還元鉄あるいは 溶融銑鉄の製造方法を以下に説明する。 第２図に示すように、ホッパー９０中の微細鉄鋼石は、乾燥／予備加熱炉１０ に、鉱石供給ライン９１および第１鉱石入口１５を経て供給される。乾燥／予備 加熱炉１０は、第１還元炉２０からの排ガスが、第２サイクロン６０、第２クリ ーン排ガスライン６２および第１ガス入口１１を経て供給される。この排ガスは 、乾燥／予備加熱炉１０内で、第１ガスデストリビュータ１２により均一に分配 される。均一に分配されたガスにより、鉄鋼石はバブル状の流動状態で乾燥され 、予備加熱される。乾燥され、予備加熱された鉄鋼石はついで、第１還元炉２０ に粗鉱石出口１３、中間／微細鉱石出口１４、第１ダクトライン１７および第２ 鉱石入口２５を経て供給される。 排ガスは、乾燥／予備加熱炉１０から外部に排出される。排ガスは、鉄鋼石を 乾燥し、予備加熱した後に、第１排ガス出口１６、第１排ガスライン５３、第１ サイクロン５０および第１クリーンガス排ガスライン５２の順を経て排出される 。排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石は、第１サイクロン５０で捕捉され、つい で第１還元炉２０に第１ダスト状鉱石排出ライン５１および第２鉱石入口２５を 経て再循環される。 第１還元炉２０に供給された乾燥／予備加熱された鉄鋼石は、第１還元炉２０ に第３サイクロン７０、第３クリーン排ガスライン７２、第２ガス入口２１およ び第２ガスデストリビュータ２２を経て供給された排ガスにより、バブル状に流 動化した状態で予備還元される。予備還元された鉄鋼石は、粗鉱石出口２３また は中間／微細鉱石出口２４のいずれかを経て排出され、ついで第２高速ガス還元 炉３０に第２ダクトライン２７および第３鉱石入口３５を経て供給される。 第 １還元炉２０においては、鉄鋼石の初期的な還元が行われる間に排ガスが発生す る。この排ガスは、第１還元炉２０から第２排ガス出口２６、第２排ガスライン ６３、第２サイクロン６０および第２クリーン排ガスライン２２の順を経て排出 され、ついで乾燥／予備加熱炉１０に供給される。排ガス中に含まれるダスト状 鉄鋼石は第２サイクロン６０で捕捉され、ついで第２高速ガス還元炉３０に第２ ダスト状鉱石排出ライン６１、第２循環ライン２７および第３鉱石入口３５を経 て再循環される。 第２高速ガス還元炉３０は、第１還元性ガス供給ライン３１ａ、第３ガス入口 ３１および第３ガスデストリビュータ３２を経て炉３０に供給された還元性ガス により、バブル状の流動状態で鉄鋼石の粗鉱石部分を最終的に還元する。このと き、鉄鋼石の中間／微細鉱石部分は、第２高速ガス還元炉３０内で発生した排ガ スによりエルートリエイトされる。第２粗鉱石還元炉３０に供給される還元性ガ スのガス速度は、常に中間／微細鉱石の最終速度よりも早くなければならない。 排ガスによりエルートリエイトされた中間／微細鉄鋼石は、第２低速ガス還元 炉４０に第３中間／微細鉱石出口３４、第３中間／微細鉱石排出ライン３４ａお よび第４鉱石入口４５を経て供給される。他方、最終還元された粗鉄鋼石は、還 元鉄貯蔵容器あるいは溶融気化器９９（第３図の場合のように）に第２粗鉱石出 口３３および第３粗鉱石排出ライン３３ａを経て供給される。 一方、第２低速ガス還元炉４０に供給された中間／微細鉄鋼石は、炉４０に第 ２還元性ガス供給ライン４１ａ、第４ガス入口４１および第４ガスデストリビュ ータ４２を経て炉４０に供給された還元性ガスによりバブル状の流動状態で最終 的に還元される。最終的に還元された中間／微細鉄鋼石は、還元鉄貯蔵容器ある いは第２中間／微細鉱石出口４４および第３中間／微細鉱石排出ライン４４ａを 経て溶融気化器（第３図の場合のように）に供給される。第２中間／微細鉱石還 元炉４０に供給された還元性ガスの流速は、常に中間／微細鉱石の平均最小流動 速度よりも高くなければならない。 第２低速ガス還元炉４０における中間／微細鉄鋼石を最終的に還元する間に発 生した排ガスは、内部サイクロン８０、第３排ガス出口７３、第３サイクロン７ ０、おける第３クリーンガス排出ライン７２の順を経て排出された後に第１還元 炉２０に導入される。排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石は、内部サイクロン８ ０で排ガスから分離され、ついで第３ダスト状鉱石排出ライン７１を経て第３ダ クトライン４４ａに再循環される。 還元鉄鋼石が溶融気化器９９に供給されるときは、それらは溶融し、これによ り溶融銑鉄が製造される。他方、還元鉄貯蔵容器に貯蔵された還元鉄は、種々の 目的のために引き続き次の段階へ移送されることになろう。 他方、乾燥／予備加熱炉１０および１０Ａ、第１還元炉２０および２０Ａ、お よび第２低速ガス還元炉４０内の各下部におけるガスの速度は、各相当する流動 層に滞留する鉄鋼石の最小流動速度の１．５〜３．０倍に保持することが好まし い。これらの炉では、各上部のガス速度は、エルートリエイトされる鉄鋼石の最 終速度よりも低く保持されることが好ましい。第２高速ガス還元炉３０および３ ０Ａでは、ガス速度は、粗鉄鋼石の最小流動速度の１．５〜３．０倍に保持され ることが好ましい。第２低速ガス還元炉４０および第２高速ガス還元炉３０およ び３０Ａのそれぞれに供給されるガスの圧力および温度は、それぞれ２から４ａ ｔｍおよび８００〜９００℃の範囲であることが好ましい。乾燥／予備加熱炉１ ０および１０Ａ、第１還元炉２０および２０Ａ、および第２低速ガス還元炉４０ では、各炉内で生ずる圧力低下は、０．３〜０．６ａｔｍの範囲にあることが好 ましく、かつ各炉内で生ずる温度低下は、３０〜８０℃の範囲にあることが好ま しい。各炉における鉄鋼石の滞留時間は、２０〜４０分であることが好ましい。 第４図に示すような配置を有する本発明の流動層型還元装置を用いた還元鉄あ るいは溶融銑鉄の製造方法を次に説明する。 第４図に示すように、ホッパー９０Ｂ中の微細鉄鋼石は乾燥／予備加熱炉１０ Ｂに供給され、ついで第２サイクロン６０Ｂから供給された排ガスにより乾燥／ 予備加熱炉１０Ｂ中で予備加熱される。乾燥／予備加熱された鉄鋼石は、ついで 還元性ガスとして第４サイクロン７０Ｃからの排ガスを受け入れる第１高速ガス 還元炉２０Ｃの下部に供給される。第１高速ガス還元炉の還元性ガスのガス速度 は、中間／微細鉱石の最終速度よりも早いように制御され、それにより鉄鋼石の 中間／微細鉱石部分を排ガスによりエルートリエイトする。その結果、この中間 ／微細鉱石部分は、鉄鋼石の粗鉱石部分から分離される。第１粗鉱石還元炉２０ Ｃに残った粗鉱石は、バブル状の流動層を形成しながら初期還元される。ついで 粗鉱石は、第２粗鉱石出口２３Ｃを経て第２高速ガス還元炉３０Ｂに供給される 。他方、第１高速ガス還元炉２０Ｃで排ガスによりエルートリエイトされた中間 ／微細鉱石は、第１中間／微細鉱石排出ライン２４ａＣを経て第１中間／微細鉱 石還元炉２０Ｂに移送される。第１低速ガス還元炉２０Ｂにおいては、中間／微 細鉱石は、第３サイクロン７０Ｂから供給された中間／微細鉱石の平均最小流動 速度よりも早い速度の排ガスにより、バブル状の流動状態で初期還元される。還 元後、中間／微細鉱石は、第２低速ガス還元炉４０Ｂに供給される。 第１低速ガス還元炉２０Ｂにおいては、ダスト状の鉱石は、第１中間／微細鉱 石排出ライン２４ａＣあるいは第２ガス鉱石入口２１Ｂのいずれかを経て第１低 速ガス還元炉２０Ｂに供給された還元性ガスによりエルートリエイトされる。こ れらのダスト状鉱石は、ついで第１低速ガス還元炉２０Ｂから第２サイクロン６ ０Ｂに排ガスと共に供給され、そこでダスト状鉱石は捕捉される。両方向バルブ ６４Ｂにより、捕捉されたダスト状鉱石は第１低速ガス還元炉２０Ｂあるいは第 ２低速ガス還元炉４０Ｂに再循環され、初期的あるいは最終的に還元される。還 元された中間／微細鉱石あるいはダスト状鉱石は、それぞれ、第２中間／微細鉱 石出口２４Ｂおよび第２ダスト状鉱石排出ライン６１Ｂを経て排出される。第２ 高速ガス還元炉３０Ｂに供給された粗鉱石は、溶融気化器９９から供給された排 ガスにより炉３０Ｂ中でバブル状の流動層を形成しながら最終的に還元される。 還元後、粗鉱石は、第３粗鉱石出口３３Ｂおよび第２粗鉱石排出ライン３３ａＢ を経て溶融気化器に供給される。溶融気化器９９は鉱石を溶融し、銑鉄を製造す る。 第２高速ガス還元炉３０Ｂに供給された還元性ガスのガス速度は、第１高速ガ ス還元炉２０のガス速度と同じである。第２高速ガス還元炉３０Ｂからエルート リエイトされたダスト状鉱石は、第４サイクロン７０Ｃで捕捉され、ついで第２ 低速ガス還元炉４０Ｂに循環され、あるいは両方向排出バルブ７４Ｃにより直接 溶融気化器９９に供給される。第２低速ガス還元炉４０Ｂに供給された中間／微 細鉱石は、溶融気化器９９から供給された排ガスにより炉４０Ｂ中でバブル状の 流動層を形成しながら最終的に還元される。第２低速ガス還元炉４０Ｂに供給さ れた還元性ガスのガス速度は、第１低速ガス鉱石還元炉２０Ｂ中のガス速度と同 じである。第２低速ガス還元炉４０Ｂでエルートリエイトされたダスト状鉄鋼石 は、内部サイクロン８０Ｂおよび第３サイクロン７０Ｂにより捕捉され、ついで 第２低速ガス還元炉４０Ｂに再循環され、最終的に還元される。第３サイクロン ７０Ｂで捕捉されたダスト状鉱石は、両方向排出バルブ７４Ｂを用いて溶融気化 器９９に直接供給されてもよい。最終的に還元された中間／微細および粗鉱石は 、それぞれ、第３中間／微細鉱石出口４４Ｂおよび第３ダスト状鉱石排出ライン ７１Ｂを経て排出される。鉱石はついで、第３中間／微細鉱石出口４３ａＢを経 て溶融気化器９９に供給される。溶融気化器９９は鉱石を溶融し、銑鉄を製造す る。 この態様に従って、２つのツイン型流動層炉（第１低速ガス還元炉２０Ｂ、第 １高速ガス還元炉２０Ｃ、第２低速ガス還元炉４０Ｂ、および第２高速ガス還元 炉３０Ｂ）は、できる限りガス消費量を減少するために適用される。予備還元工 程で、鉄鋼石は粗鉱石部分および中間／微細鉱石部分に分離され、これらの部分 を個別に流動状態で予備還元される。最終還元工程においては、各鉱石部分は、 それぞれ個別に最終還元される。この態様の装置は、従来のツイン型流動層２０ Ｂおよび２０Ｃの利点を利用し、上部はダクトライン２４ａＣを経て下部に連結 される。従って、鉄鋼石は、予備還元工程から適切に粗鉱石部分と中間／微細鉱 石部分とに分離される。鉄鋼石の分級は予備加熱および予備還元工程で殆ど完成 されるから、分離された粗鉱石および中間／微細鉱石は、それぞれ別個に予備還 元されそして最終還元される。しかしながら最終還元段階においては、ツイン型 流動層は、低速ガス還元炉と高速ガス還元炉との連結なしに適用される。このよ うな構造により、本発明はガスの混合により生ずる従来のツイン型構造に含まれ る問題を解決する。第１および第２高速ガス還元炉２０Ｃおよび３０Ｂ、あるい は第１および第２低速ガス還元炉２０Ｂおよび４０Ｂは形状、寸法が同じである から、それらはガス流で連結することができる。この場合、これらの２つの反応 器の流動操作は、ガス速度で同時に制御することができる。従って、装置の全操 作を簡略化することができる。本発明に従って、シングル型乾燥／予備加熱炉１ ０Ｂ、ツイン型第１低速ガス還元炉２０Ｂおよびツイン型第２低速ガス還元炉４ ０Ｂは、拡大された上部と狭められた下部とを有する円筒体であり、下部の直径 は上部の直径よりも小さく、各下部における鉄鋼石のバブル状流動化を活発なら しめてガスの利用度を増加するのみならず、拡大した上部におけるガスのガス速 度を減少し、ガス消費量を減少しながらダスト状鉱石のエルートリエイトを抑制 する。これらの炉にとって、各下部における還元性ガスのガス速度は、各連結し た炉の流動層に供給された鉄鋼石の最小流動速度１．５〜３．０倍である。しか しながら、各上部における還元性ガスのガス速度は、エルートリエイトされる鉄 鋼石の最終速度よりも小さい。第１および第２高速ガス還元炉２０Ｃおよび３０ Ｂは、均一な円筒構造を有し、長さ方向を通じて均一なガス速度を有し、還元性 ガスのガス速度は、粗鉱石の最小流動速度の１．５〜３．０倍である。 第２高速ガス還元炉３０Ｂおよび第２低速ガス還元炉４０Ｂのそれぞれに供給 されるガスの圧力および温度は、それぞれ２〜４ａｔｍ、８００〜９００℃の範 囲にあることが好ましい。乾燥／予備加熱炉１０Ｂ、第１および第２低速ガス還 元炉２０Ｂおよび４０Ｂ、および第１および第２高速ガス還元炉２０Ｃおよび３ ０Ｂは、各炉で生ずる圧力低下が０．３〜０．６の範囲に、各炉で生ずる温度低 下が３０〜８０℃の範囲にあることが好ましい。各炉における鉄鋼石の滞留時間 は、２０〜４０分であることが好ましい。 本発明は、下記の例に基づいてより詳細に理解されるであろう。しかしながら これらの例は本発明の説明のみを意図するものであり、本発明の範囲を限定する ものではない。 実施例１ 第２図に示す構造の流動層型還元装置を用意した。この流動層型還元装置は下 記の仕様を有する。 １） 各流動層型炉の内径および高さ −乾燥／予備加熱炉 下部の内径 ：０．３ｍ 下部の高さ ：４．０ｍ 上部の内径 ：０．９０ｍ 上部の高さ ：２．５０ｍ −第１還元炉 下部の内径 ：０．３ｍ 下部の高さ ：４．０ｍ 上部の内径 ：０．９０ｍ 上部の高さ ：２．５０ｍ −第２高速ガス還元炉 内径 ：０．２ｍ 高さ ：５．２０ｍ −第２低速ガス還元炉 下部の内径 ：０．５０ｍ 下部の高さ ：２．７０ｍ 上部の内径 ：０．９０ｍ 上部の高さ ：２．３０ｍ 上記の流動層型還元装置を使用して、還元鉄および溶融銑鉄の製造を下記条件 で実施した。 ２） 鉄鋼石の供給および排出 −微細鉄鋼石の組成 Ｔ．Ｆｅ：６２．３６％、ＳｉＯ₂：５．６５％、Ａｌ₂Ｏ₃：２．９１％、 Ｓ：０．００７％、およびＰ：０．０６５％ −粒径分布 ＜０．２５ｍｍ＝２２％、０．２５ｍｍ−１．０ｍｍ＝２８％、 および１．０ｍｍ−５．０ｍｍ＝５０％ −供給速度：６ｋｇ／ｍｉｎ −第３粗鉱石出口からの排出速度：３．０ｋｇ／ｍｉｎ −第３中間／微細鉱石出口からの排出速度：１．２ｋｇ／ｍｉｎ −第３ダスト状鉱石出口からの排出速度：３．０ｋｇ／ｍｉｎ ３） 還元性ガス −組成：ＣＯ：６５％、Ｈ₂：２５％、およびＣＯ₂ ＋ Ｈ₂Ｏ：１０％ −温度：約８５０℃；および −圧力：２．３ｋｇｆ／ｃｍ² ４） 各炉における空塔速度 乾燥／予備加熱炉 −下部の空塔速度：２．２２ｍ／ｓ −上部の空塔速度：０．２５ｍ／ｓ 第１還元炉 −下部の空塔速度：２．２２ｍ／ｓ −上部の空塔速度：０．２５ｍ／ｓ 第２高速ガス還元炉：３．０ｍ／ｓ 第２低速ガス還元炉 −下部の空塔速度：０．３２ｍ／ｓ −上部の空塔速度：０．２５ｍ／ｓ 上記条件下に、乾燥／予備加熱炉１０、第１還元炉２０、第２高速ガス還元炉 ３０および第２低速ガス還元炉４０のそれぞれでバブル状の流動層に鉄鋼石を維 持することができた。平均ガス利用度は約２９％、および消費率は約１，２９０ Ｎｍ³／ｔ−鉱石であった。 第２高速ガス還元炉３０Ａの第３粗鉱石出口３３、第２低速ガス還元炉の第３ 中間／微細鉱石出口４３、および第３ダスト状鉱石排出ライン７１を経て排出さ れた鉄鋼石の平均還元度は、それぞれ８７％、８９％および８４％であった。還 元開始から６０分経過後に還元鉄が排出された。 第２高速ガス還元炉３０の第３粗鉱石出口３３から排出された還元鉄は、＜０ ．２ｍｍ：８％、０．２ｍｍ−０．５ｍｍ：１１％、０．５ｍｍ−１．０ｍｍ： １４％、１．０ｍｍ−３．０ｍｍ：５７％、および３．０ｍｍ−５．０ｍｍ：１ ０％の粒径分布を有していた。他方、第２低速ガス還元炉４０の第３中間／微細 鉱石出口４３から排出された還元鉄は、＜０．０５ｍｍ：１．０％、０．０５ｍ ｍ−０．１ｍｍ：１７％、０．１ｍｍー０．２ｍｍ：７２％，および０．２ｍｍ −０．５ｍｍ：１０％の粒径分布を有していた。 各出口から排出された還元鉄の量および粒径分布は、供給される還元性ガスの ガス速度により制御することができた。還元度の変化は、各炉における滞留時間 を変えることにより変化することを見いだした。 実施例２ 第３図に示す構造の流動層型還元装置を用意した。この流動層型還元装置は下 記の仕様を有する。 １） 各流動層型炉の内径および高さ −乾燥／予備加熱炉 デストリビューター近傍の下部の内径：０．２２ｍ デストリビューター近傍の下部の高さ：０．７０ｍ 中間部の内径 ：０．３０ｍ 中間部の高さ ：３．５０ｍ 上部の内径 ：０．９０ｍ 上部の高さ ：２．５０ｍ −第１還元炉 デストリビューター近傍の下部の内径 ：０．２２ｍ デストリビューター近傍の下部の高さ ：０．７０ｍ 中間部の内径 ：０．３０ｍ 中間部の高さ ：３．５０ｍ 上部の内径 ：０．９０ｍ 上部の高さ ：２．５０ｍ −第２高速ガス還元炉 デストリビューター近傍の下部の内径 ：０．２ｍ デストリビューター近傍の下部の高さ ：０．５０ｍ 上部の内径 ：０．３０ｍ 上部の高さ ：４．７０ｍ −第２低速ガス還元炉 下部の内径 ：０．５０ｍ 下部の高さ ：２．７０ｍ 上部の内径 ：０．９０ｍ 上部の高さ ：２．３０ｍ 上記の流動層型還元装置を使用して、還元鉄および溶融銑鉄の製造を下記条件 で実施した。 ２） 鉄鋼石の供給および排出 −微細鉄鋼石の組成 Ｔ．Ｆｅ：６２．３６％、ＳｉＯ₂：５．６５％、Ａｌ₂Ｏ₃：２．９１％、 Ｓ：０．００７％、およびＰ：０．０６５％ −粒径分布 ＜０．２５ｍｍ＝２０％、０．２５ｍｍ−１．０ｍｍ＝２３％、 １．０ｍｍ−５．０ｍｍ＝４５％、および５．０ｍｍ−８．０ｍｍ＝１２％ −供給速度：６ｋｇ／ｍｉｎ −第３粗鉱石出口からの排出速度：３．０ｋｇ／ｍｉｎ −第３中間／微細鉱石出口からの排出速度：１．２ｋｇ／ｍｉｎ −第３ダスト状鉱石出口からの排出速度：０．０６ｋｇ／ｍｉｎ ３） 還元性ガス −組成：ＣＯ：６５％、Ｈ₂：２５％、およびＣＯ₂ ＋ Ｈ₂Ｏ：１０％ −温度：約８５０℃；および −圧力：２．３ｋｇｆ／ｃｍ² ４） 各炉における空塔速度 乾燥／予備加熱炉 −デストリビューター近傍の下部の空塔速度 ：４．１２ｍ／ｓ −中間部の空塔速度 ：２．２２ｍ／ｓ −上部の空塔速度 ：０．２５ｍ／ｓ 第１還元炉 −デストリビューター近傍の下部の空塔速度 ：４．１２ｍ／ｓ −中間部の空塔速度 ：２．２２ｍ／ｓ −上部の空塔速度 ：０．２５ｍ／ｓ 第２高速ガス還元炉 −デストリビューター近傍の下部の空塔速度 ：４．０ｍ／ｓ −上部の空塔速度 ：３．０ｍ／ｓ 第２低速ガス還元炉 −下部の空塔速度 ：０．３２ｍ／ｓ −上部の空塔速度 ：０．２５ｍ／ｓ 上記条件下に、広い粒径分布を有する、即ち粗鉱石の積極的なバブル状流動を しながら（さもないと各炉の下部に主として分布することになるであろう）８ｍ ｍ未満の粒径を有する鉄鋼石の流動還元を実施した。本例においては、粒径が５ ｍｍ未満である鉄鋼石の流動還元を実施した実施例１の場合と同じガス消費率お よびガス利用度で、平均還元度８９％を得た。 実施例３ 粒径が１ｍｍから５ｍｍの範囲である鉄鋼石０．４ｋｇを、温度約８５０℃で 、実験室規模の流動層型還元炉中で還元性ガスにより還元した。還元性ガスの空 塔速度は約４ｍ／ｓであった。還元性ガスの組成は、ＣＯ：６５％、ＣＯ₂：０ ．５％、Ｈ₂：２５％およびＡｒ：５％であった。鉄鋼石の分級度を調べた。結 果を第５図に示す。 第１還元で組成ＣＯ：４６％、ＣＯ₂：１５％、Ｈ₂：２０％、Ｈ₂Ｏ：８％お よびＮ₂：１１％の還元性ガスを使用し、最終還元で組成ＣＯ：５９％、ＣＯ₂： ３％、Ｈ₂：２５％、Ｈ₂Ｏ：２％およびＮ₂：１１％の還元性ガスを使用し、約 ８５０℃で、それぞれ１、２、３および４ａｔｍでの最終速度を、鉄鋼石を流動 化して調べた。結果を第６図に示す。 第１還元で組成ＣＯ：４６％、ＣＯ₂：１５％、Ｈ₂：２０％、Ｈ₂Ｏ：８％ およびＮ₂：１１％の還元性ガスを使用し、最終還元で組成ＣＯ：５９％、ＣＯ₂ ：３％、Ｈ₂：２５％、Ｈ₂Ｏ：２％およびＮ₂：１１％の還元性ガスを使用し、 ８５０℃で、鉄鋼石を流動化し、ウエンおよびユの式に従い、異なる粒径に対す る個別の流動層を得るために、それぞれ１、２、３および４ａｔｍにおける最小 流動化速度を算出した。結果を第７図に示す。 第５図によれば、鉄鋼石の分級は、熱流動還元の初期段階（約１５分）で完了 することを見いだした。 第６図によれば、初期反応における最終速度は、最終反応のそれにほぼ等しい ということを見いだした。第７図は、初期反応に必要な最小流動化速度は、最終 反応で必要なそれとほぼ等しいことを示している。 第４図の構成を有する装置は、本発明に従い、このような事実に基づいて製造 された流動層型還元装置である。 実施例４ 本実施例で使用される流動層型還元装置は、第４図に示す構成を有し、それは 鉄鋼石を乾燥し、予備加熱するための乾燥／予備加熱炉１０Ｂ、乾燥／予備加熱 された鉄鋼石の中間／微細鉱石部分を予備還元するための第１低速ガス還元炉２ ０Ｂ、および予備還元された中間／微細鉱石を最終的に還元するための第２低速 ガス還元炉４０Ｂを具備している。これらの炉１０Ｂ、２０Ｂおよび４０Ｂは、 上部が拡大し下部か狭められた円筒体であり、それは下部の直径が上部の直径よ り小さく、これにより各狭められた下部で鉄鋼石の積極的な流動化を得てガス利 用度を増加するのみならず、拡大された上部でのガス速度を減少してこれにより ダスト状鉱石のエルートリエイトを抑制する。本構成は、中間／微細高速をエル ートリエイトしながら乾燥／予備加熱された鉄鋼石の粗鉱石部分のみを予備還元 するための第１高速ガス還元炉２０Ｃ、および予備還元された粗鉄鋼石を最終的 に還元するための第２高速ガス還元炉３０Ｂをも具備する。これらの炉２０Ｃお よび３０Ｂは、長さ方向を通じて均一な直径を有する円筒炉体である。 約８５０℃の還元性ガスが第２高速ガスおよび低速ガス還元炉３０Ｂおよび４ ０Ｂにそれぞれ還元性ガス入口３１Ｂおよび４１Ｂをおよびガスデイストリビュ ーター３２Ｂおよび４２Ｂを経て供給されるときに、広い範囲の粒径分布を有す る鉄鋼石は乾燥／予備加熱炉１０Ｂに供給されている。鉄鋼石は、炉１０Ｂ内で バブル状の流動層を形成しながら乾燥され、予備加熱される。乾燥／予備加熱さ れた鉄鋼石は、第１高速ガス還元炉２０Ｃに供給される。第１高速ガス還元炉２ ０Ｃでは、粗鉄鋼石は、乾燥され、予備加熱された中間／微細部分をエルートリ エイトしながらバブル状の流動層で予備還元される。予備還元された粗鉄鋼石は 、第２高速ガス還元炉３０Ｂに供給され、そこで最終的に還元される。最終還元 後、粗鉄鋼石は第３粗鉱石出口３３Ｂを経て排出される。他方、第１高速ガス還 元炉２０Ｃからキャリーオーバされた中間／微細鉄鋼石は、バブル状の流動層を 形成しながら第１低速ガス還元炉２０Ｂで予備還元される。予備還元後、中間／ 微細鉱石は、第２低速ガス還元炉４０Ｂに供給され、そこで最終的に還元される 。中間／微細鉱石は、ついで第３中間／微細鉱石出口４４Ｂを経て排出される。 本実施例で使用された流動層型還元装置の使用を次に示す。 １） 各流動層型炉の内径および高さ −乾燥／予備加熱炉 下部の内径 ：０．３ｍ 下部の高さ ：４．０ｍ 上部の内径 ：０．９０ｍ 上部の高さ ：２．５０ｍ −第１高速ガス還元炉 内径 ：０．２ｍ 高さ ：５．２ｍ −第１低速ガス還元炉 下部の内径 ：０．５ｍ 下部の高さ ：２．７ｍ 上部の内径 ：０．９ｍ 上部の高さ ：２．３ｍ −第２高速ガス還元炉 内径 ：０．２ｍ 高さ ：５．２０ｍ −第２低速ガス還元炉 下部の内径 ：０．５ｍ 下部の高さ ：２．７ｍ 上部の内径 ：０．９ｍ 上部の高さ ：２．３ｍ 上記の流動層型還元装置を使用して、還元鉄および溶融銑鉄の製造を下記条件 で実施した。 ２） 鉄鋼石の供給および排出 −微細鉄鋼石の組成 Ｔ．Ｆｅ：６２．３６％、ＳｉＯ₂：５．６５％、Ａｌ₂Ｏ₃：２．９１％、 Ｓ：０．００７％、およびＰ：０．０６５％ −粒径分布 ＜０．２５ｍｍ＝２２％、０．２５ｍｍ−１．０ｍｍ＝２８％、 および１．０ｍｍ−５．０ｍｍ＝５０％ −供給速度：５ｋｇ／ｍｉｎ −第３粗鉱石出口からの排出速度：１．７ｋｇ／ｍｉｎ −第３中間／微細鉱石出口からの排出速度：２．２ｋｇ／ｍｉｎ −第３ダスト状鉱石出口からの排出速度：３．０ｋｇ／ｍｉｎ ３） 還元性ガス −組成：ＣＯ：６５％、Ｈ₂：２５％、およびＣＯ₂ ＋ Ｈ₂Ｏ：１０％ −温度：約８５０℃；および −圧力：２．３ｋｇｆ／ｃｍ² ４） 各炉における空塔速度 乾燥／予備加熱炉 −下部の空塔速度：２．２２ｍ／ｓ −上部の空塔速度：０．２５ｍ／ｓ 第１高速ガス還元炉：３．０ｍ／ｓ 第１高速ガス還元炉 −下部の空塔速度：０．３２ｍ／ｓ −上部の空塔速度：０．２５ｍ／ｓ 第２高速ガス還元炉：３．０ｍ／ｓ 第２低速ガス還元炉 −下部の空塔速度：０．３２ｍ／ｓ −上部の空塔速度：０．２５ｍ／ｓ 上記条件下に、乾燥／予備加熱炉１０Ｂ、第１粗鉱石還元炉２０Ｂ、第１中間 ／微細鉱石還元炉２０Ｂ、第２高速ガス還元炉３０Ｂおよび第２低速ガス還元炉 ４０Ｂのそれぞれでバブル状の流動層に鉄鋼石を維持することができた。初期還 元工程では、鉄鋼石は粗鉱石部分と中間／微細鉱石部分とに分離された。これら の鉱石部分は、それぞれ予備還元および最終還元に供せられた。本実施例では、 平均ガス利用度は約３０９％、およびガス消費量は約１，２７０Ｎｍ³／ｔ−鉱 石であった。還元開始後６０分で、還元度約９０％の還元鉄が第３粗鉱石および 中間／微細鉱石出口３３Ｂおよび４４Ｂから排出された。 上記から明らかなように、本発明に従って、鉄鋼石は乾燥／予備加熱炉１０Ｂ で乾燥、加熱された後粒径により分離される。粗鉄鋼石は、第１高速ガス還元炉 ２０Ｂで予備還元されついで第２高速ガス還元炉３０Ｂで最終還元される。他方 、中間／微細鉄鋼石は、第１低速ガス還元炉２０Ｂで予備還元されついで第２低 速ガス還元炉４０Ｂで最終還元される。従って、鉄鋼石の粒径に拘わらず、優れ た粗および中間／微細鉱石間の分離をしながら、相対的に均一な還元度の還元鉄 を製造することができる。供給プラントおよび溶融気化器への供給位置に依存し て適切な粒径で還元鉄を供給することもできる。第３粗鉱石出口３３Ｂあるいは 第３中間／微細鉱石出口４４Ｂのいずれかを経て排出される還元鉄の量および粒 径は、還元性ガスのガス速度により調整することができる。全ての３段階、流動 層型還元操作は、本発明に従って、バブル状流動化を用いて実施され、ガス利用 度およびガス消費量は改善される。流動層型還元装置は、操業を長時間実施した 後でもラインの詰まりおよび非流動化を防止する構造をも有する。 本発明の好ましい具体的態様を説明するために開示したが、当業者は種々の変 形、付加、置換が、下記請求の範囲に開示したように、本発明の範囲および基礎 概念からはなれることなく可能であることを理解するであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＲＵ，ＵＡ，ＵＳ (71)出願人 ヴォエスト−アルピン インダストリエア ンラゲン ジイエムビイエッチ オーストリア、リンツ4031、ピー．オー. ボックス４、トルムシュトラッセ44 (72)発明者 リー、イル オック 大韓民国、キョングサングブック−ド790 −330、ポハングシティ、ナム−ク、ヒョ ジャ−ドング、サン32 リサーチ インス チチュート オブ インダストリアル サ イエンス アンド テクノロジー内 (72)発明者 キム、ヨング ハ 大韓民国、キョングサングブック−ド790 −330、ポハングシティ、ナム−ク、ヒョ ジャ−ドング、サン32 リサーチ インス チチュート オブ インダストリアル サ イエンス アンド テクノロジー内 (72)発明者 キム、ハング ゴオ 大韓民国、キョングサングブック−ド790 −330、ポハングシティ、ナム−ク、ヒョ ジャ−ドング、サン32 リサーチ インス チチュート オブ インダストリアル サ イエンス アンド テクノロジー内 (72)発明者 ジュング、ボング ジン 大韓民国、キョングサングブック−ド790 −330、ポハングシティ、ナム−ク、ヒョ ジャ−ドング、サン32 リサーチ インス チチュート オブ インダストリアル サ イエンス アンド テクノロジー内 (72)発明者 チュング、ウオ チャング 大韓民国、キョングサングブック−ド790 −330、ポハングシティ、ナム−ク、ヒョ ジャ−ドング、サン32 リサーチインスチ チュート オブ インダストリアル サイ エンス アンド テクノロジー内 (72)発明者 ケップリンガ、ヴェルナー エル. オーストリア、レオンディング4060、ラホ ルドシュトラッセ７ (72)発明者 ヴァルナー、フェリックス オーストリア、リンツ4020、ロセゲルシュ トラッセ75 (72)発明者 シェンク、ヨハネス エル. オーストリア、リンツ4040、クナーベンセ ミナルシュトラッセ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 広い粒径分布を有する微細鉄鋼石を還元するための流動層型還元装置であ って、該装置は、 ホッパーから供給された微細鉄鋼石を乾燥および予備加熱するための乾燥／予 備加熱炉であり、該乾燥／予備加熱炉は底部に設けた第１ガス入口、下部に設置 した第１ガスデストリビューター、下部の側壁に設けた第１鉱石入口、下部の側 壁に設けた第１粗鉱石出口、下部の側壁に設けた第１中間／微細鉱石出口、およ び上部の側壁に設けた第１排ガス出口を具備し、 乾燥／予備加熱炉から供給された乾燥／予備加熱された鉄鋼石を予備還元する ための第１還元炉であり、該第１還元炉は底部に設けた第２ガス入口、下部に設 けた第２ガスデストリビューター、下部の側壁に設けた第２鉱石入口、下部の側 壁に設けた第２粗鉱石出口、下部の側壁に設けた第２中間／微細鉱石出口、およ び上部の側壁に設けた第２排ガス出口を具備し、 第１還元炉から供給された予備還元された鉄鋼石を最終還元するための第２高 速ガス還元炉であり、該第２高速ガス還元炉は下部に設けた第３ガス入口、下部 に設けた第３ガスデストリビューター、下部の側壁に設けた第３鉱石入口、下部 の側壁に設けた第３粗鉱石出口、および該第２高速ガス還元炉からの排ガス出口 でもある第３中間／微細鉱石出口を具備し、 第２高速ガス還元炉からエルートリエイトした鉄鋼石を最終還元するための第 ２低速ガス還元炉であり、該第２低速ガス還元炉は底部に設けた第４ガス入口、 下部に設けた第４ガスデストリビューター、下部の側壁に設けたガス入口でもあ る第４鉱石入口、下部の側壁に設けた第４中間／微細鉱石出口、および上部の側 壁に設けた第３排ガス出口を具備し、 乾燥／予備加熱炉の排ガスに含まれるダスト状鉱石を捕捉し、かつ捕捉したダ スト状鉱石を排ガスを外部に排出しながら第１還元炉に再循環する第１サイクロ ンであり、該第１サイクロンは第１排ガスラインを経て乾燥／予備加熱炉の第１ 排ガス出口に連結し、頂部で第１クリーンガスラインに連結し、かつ底部で第１ ダスト状鉱石排出ラインに連結しており、 第１還元炉の排ガスに含まれるダスト状鉱石を捕捉し、かつ捕捉したダスト状 鉱石を乾燥／予備加熱炉にクリーン排ガスを供給しながら第２高速ガス還元炉に 再循環する第２サイクロンであり、該第２サイクロンは第２排ガスラインを経て 第１還元炉の第２排ガス出口に連結し、頂部で第２クリーン排ガスラインを経て 乾燥／予備加熱炉の第１ガス入口に連結し、かつ底部で第２ダスト状鉱石排出ラ インに連結しており、 第２低速ガス還元炉の排ガスに含まれるダスト状鉱石を捕捉し、クリーン排ガ スを第１還元炉に再循環する第３サイクロンであり、該第３サイクロンは第３排 ガスラインを経て第２低速ガス還元炉に連結し、頂部で第３クリーン排ガスライ ンを経て第１還元炉の第２ガス入口に連結し、かつ底部で第３ダスト状鉱石排出 ラインに連結しており、 乾燥／予備加熱炉の第１中間／微細および粗鉱石の出口を第１還元炉の第２鉱 石入口に連結して鉄鋼石を供給する第１ダクトラインであり、かつ該第１ダクト ラインは第１ダスト状鉱石排出ラインに連結しており、 第１還元炉の第２中間／微細および粗鉱石出口を第２高速ガス還元炉の第３鉱 石入口に連結して鉄鋼石を供給する第２ダクトラインであり、かつ該第２ダクト ラインは第２ダスト状鉱石排出ラインに連結しており、 第３中間／微細鉱石出口を第２低速ガス還元炉の第４鉱石入口に連結して鉄鋼 石を供給する第３中間／微細鉱石排出ラインであり、および 第２低速ガス還元炉の第４中間／微細鉱石出口および第３ダスト状鉱石出口に 連結する第３ダクトライン とを具備する上記装置。 ２． 乾燥／予備加熱炉および第１還元炉の各下部が、第２高速ガス還元炉の内 径の１．２〜１．８倍に等しい内径を有し、上記炉の各上部が、第２高速ガス還 元炉の内径の３．５〜５．０倍に等しい内径を有し、かつ第２低速ガス還元炉の 下部が、第２高速ガス還元炉の内径の２．０〜３．０倍に等しい内径を有し、か つ第２低速ガス還元炉の上部が、第２高速ガス還元炉の内径の２．８〜４．０倍 に等しい内径を有する請求の範囲第１項記載の流動層型還元装置 ３． 乾燥／予備加熱炉、第１還元炉および第２低速ガス還元炉の各下部が、各 内径の７．０〜１２．０倍に等しい高さを有し、各炉の各上部が各内径の２．０ 〜４．０倍に等しい高さを有し、かつ第２高速ガス還元炉が、該炉の内径の２０ 〜３０倍に等しい高さを有する請求の範囲第１項または第２項記載の流動層型還 元装置。 ４． 乾燥／予備加熱炉および第１還元炉の各々が、拡大した上部、下端から上 端へ直径が増加する第１傾斜部、上部よりも小さい直径を有する中間部、下端か ら上端へ直径が増加する第２傾斜部、および中間部よりも直径が小さい狭められ た下部を有する円筒体からなり、および第２高速ガス還元炉が拡大した上部、直 径が下端から上端へ増加し、下部が狭められた円筒体からなる請求の範囲第１項 または第２項記載の流動層型還元装置。 ５． 乾燥／予備加熱炉および第１還元炉の各々が、拡大した上部、下端から上 端へ直径が増加する第１傾斜部、上部より直径が小さい中間部、下端か上端へ直 径が増加する第２傾斜部、直径が中間部よりも小さい狭められた下部を有する円 筒体からなり、かつ第２高速ガス還元炉が、拡大した上部、直径が下端から上端 へ増加する傾斜部および狭められた下部を有する円筒体からなる請求の範囲第３ 項記載の流動層型還元装置。 ６． 第３粗鉱石出口および第３ダクトラインが、溶融気化器に連結して鉄鋼石 を溶融気化器に供給し、かつ第２高速還元炉の第３ガス入口および第２低速ガス 還元炉の第４ガス入口が、溶融気化器に連結して溶融気化器の排ガスを第２高速 ガス還元炉および低速ガス還元炉に供給する請求の範囲第１項または第２項記載 の流動層型還元装置。 ７． 第３粗鉱石出口および第３ダクトラインが、溶融気化器に連結して鉄鋼石 を溶融気化器に供給し、かつ第２高速ガス還元炉の第３ガス入口および第２低速 ガス還元炉の第４ガス入口が、溶融気化器に連結して溶融気化器の排ガスを第２ 高速ガス還元炉および低速ガス還元炉に供給する請求の範囲第４項記載の流動層 型還元装置。 ８． 第３粗鉱石出口および第３ダクトラインが、溶融気化器に連結して鉄鋼石 を溶融気化器に排出し、かつ第２高速ガス還元炉の第３ガス入口および第２低速 ガス還元炉の第４ガス入口が溶融気化器に連結して溶融気化器の排ガスを第２高 速ガス還元炉および低速ガス還元炉に供給する請求の範囲第５項記載の流動層型 還元装置。 ９． 第２低速ガス還元炉の上部にさらに設置した内部サイクロンが、第３排ガ ス出口から延びる第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求の 範囲第１項または第２項記載の流動層型還元装置。 １０． 第２低速ガス還元炉の上部にさらに設置した内部サイクロンが、第３排 ガス出口から延びる第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求 の範囲第３項記載の流動層型還元装置。 １１． 第２低速ガス還元炉の上部にさらに設置した内部サイクロンが、第３排 ガス出口から延びる第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求 の範囲第４項記載の流動層型還元装置。 １２． 第２低速ガス還元炉の上部にさらに設置した内部サイクロンが、第３排 ガス出口から延びる第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求 の範囲第５項記載の流動層型還元装置。 １３． 第２低速ガス還元炉の上部にさらに設置した内部サイクロンが、第３排 ガス出口から延びる第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求 の範囲第６項記載の流動層型還元装置。 １４． 第２低速ガス還元炉の上部にさらに設置した内部サイクロンが、第３排 ガス出口から延びる第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求 の範囲第７項または第８項記載の流動層型還元装置。 １５． さらに第１および第２のパージガスラインが、第１および第２ダクトラ インの曲げ部に連結されて少量のパージガスをそれぞれの対応するラインへ供給 する請求の範囲第１項または第２項記載の流動層型還元装置。 １６． さらに第１および第２のパージガスラインが、第１および第２ダクトラ インの曲げ部に連結されて少量のパージガスをそれぞれの対応するラインへ供給 する請求の範囲第３項記載の流動層型還元装置。 １７． さらに第１および第２のパージガスラインが、第１および第２ダクトラ インの曲げ部に連結されて少量のパージガスをそれぞれの対応するラインへ供給 する請求の範囲第４項記載の流動層型還元装置。 １８． さらに第１および第２のパージガスラインが、第１および第２ダクトラ インの曲げ部に連結されて少量のパージガスをそれぞれの対応するラインへ供給 する請求の範囲第５項記載の流動層型還元装置。 １９． さらに第１および第２のパージガスラインが、第１および第２ダクトラ インの曲げ部に連結されて少量のパージガスをそれぞれの対応するラインへ供給 する請求の範囲第６項記載の流動層型還元装置。 ２０． さらに第１および第２のパージガスラインが、第１および第２循環ライ ンの曲げ部に連結されて少量のパージガスをそれぞれの対応するラインへ供給す る請求の範囲第７項または第８項記載の流動層型還元装置。 ２１． さらに第１および第２のパージガスラインが、第１および第２循環ライ ンの曲げ部に連結されて少量のパージガスをそれぞれの対応するラインへ供給す る請求の範囲第９項記載の流動層型還元装置。 ２２． さらに第１および第２のパージガスラインが、第１および第２循環ライ ンの曲げ部に連結されて少量のパージガスをそれぞれの対応するラインへ供給す る請求の範囲第１０〜１３項記載の流動層型還元装置。 ２３． さらに第１および第２のパージガスラインが、第１および第２循環ライ ンの曲げ部に連結されて少量のパージガスをそれぞれの対応するラインへ供給す る請求の範囲第１４項記載の流動層型還元装置。 ２４． 広い粒径分布を有する鉄鋼石を還元する流動層型還元装置であって、該 装置は、 鉄鋼石のバブル状流動層を形成しながら第２サイクロンからの排ガスによりホ ッパーから供給された鉄鋼石を乾燥および予備加熱する乾燥／予備加熱炉； 乾燥／予備加熱炉の排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石を捕捉する第１サイク ロン； 鉄鋼石のバブル状流動層を形成しながら第４サイクロンの排ガスでバブル状流 動状態で乾燥／予備加熱炉から排出された乾燥／予備加熱された鉄鋼石の粗鉱石 部分のみを還元する第１高速ガス還元炉であり、該第１高速ガス還元炉は第４サ イクロンの排ガスで乾燥／予備加熱された鉄鋼石の中間／微細鉱石部分をエルー トリエイトし； 中間／微細鉱石のバブル状流動状態を形成しながら第３サイクロンの排ガスで 、第１高速ガス還元炉および第１中間／微細鉱石排出ラインを経て下部にキャリ オーバした中間／微細鉄鋼石を予備還元する第１低速ガス還元炉； 第１低速ガス還元炉の排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石を捕捉する第２サイ クロンであり、該第２サイクロンは捕捉したダスト状鉄鋼石を第１低速ガス還元 炉の鉱石入口に連結している第２中間／微細鉱石排出ラインに再循環し、あるい は第２低速ガス還元炉の下部に直接再循環し； 予備還元された粗鉱石のバブル状流動層を形成しながら溶融気化器の排ガスで 第１高速ガス還元炉から排出された予備還元された粗鉄鋼石を最終的に還元する ための第２高速ガス還元炉； 予備還元された中間／微細鉄鋼石のバブル状流動層を形成しながら溶融気化器 の排ガスで第１低速ガス還元炉か排出された予備還元された中間／微細鉄鋼石を 最終的に還元するための第２低速ガス還元炉； 第２中間／微細鉱石還元炉の排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石を捕捉する第 ３サイクロンであり、該第３サイクロンは捕捉したダスト状鉄鋼石を第２低速ガ ス還元炉の下部に再循環し、あるいは溶融気化器の下部に直接排出し； 第２高速ガス還元炉の排ガス中に含まれるダスト状鉱石を捕捉する第４サイク ロンであり、該第４サイクロンは捕捉したダスト状鉄鋼石を第２低速ガス還元炉 の下部に再循環し、あるいは溶融気化器の下部に直接排出する； ことからなる上記還元装置。 ２５． 広い粒径分布を有する微細鉄鋼石を還元する流動層型還元装置であって 、該装置は ホッパーから供給された鉄鋼石を乾燥し、予備加熱する乾燥／予備加熱炉であ り、該乾燥／予備加熱炉は底部に設けた第１ガス入口、下部に設置した第１ガス デストリビューター、下部の側壁に設けた第１鉱石入口、下部の側壁に設けた第 １粗鉱石出口、下部の側壁に設けた第１中間／微細鉱石出口、および上部の側壁 に設けた第１排ガス出口を具備し； 乾燥／予備加熱された鉄鋼石の中間／微細鉱石部分をエルートリエイトしなが らバブル状の流動状態で乾燥／予備加熱炉から供給された乾燥／予備加熱された 鉄鋼石の粗鉱石部分を予備還元する第１高速ガス還元炉であり、該第１高速ガス 還元炉は底部に設けた第３ガス入口、下部に設置した第３ガスデストリビュータ ー、下部の側壁に設けた第３鉱石入口、下部の側壁に設けた第３粗鉱石出口、第 １高速ガス還元炉の排ガス出口でもある上部の側壁に設けた第２中間／微細鉱石 出口、および下部の側壁に設けた第３鉱石入口を具備し； 乾燥／予備加熱炉から供給された乾燥／予備加熱された鉄鋼石を予備還元する 第１還元炉であり、該第１還元炉は底部分に設けた第２ガス入口、下部に設置し た第２ガスデストリビューター、下部の側壁に設けた第２鉱石入口、下部の側壁 に設けた第２粗鉱石出口、下部の側壁に設けた第２中間／微細鉱石出口、および 上部の側壁に設けた第２排ガス出口を具備し； バブル状の流動層を形成しながら第１高速ガス還元炉から来た鉄鋼石を予備還 元するための第１低速ガス還元炉であり、該第１低速ガス還元炉は底部に設けた 第２ガス入口、下部に設置した第２ガスデストリビューター、下部の側壁に設け た第２中間／微細鉱石出口、および上部の側壁に設けた第２排ガス出口を具備し ； 第１高速ガス還元炉から供給された予備還元された粗鉱石を最終的に還元する ための第２高速ガス還元炉であり、該第２高速ガス還元炉は底部に設けた第４ガ ス入口、下部に設置した第４ガスデストリビューター、下部の側壁に設けた第４ 鉱石入口、下部の側壁に設けた第３粗鉱石出口、および上部の側壁に設けた第３ 排ガス出口を具備し； 第１低速ガス還元炉から供給された中間／微細鉄鋼石を最終的に還元するため の第２低速ガス還元炉であり、該第２低速ガス還元炉は底部に設けた第５ガス入 口、下部に設置した第５ガスデストリビューター、下部の側壁に設けた第５鉱石 入口、下部の側壁に設けた第６鉱石入口、下部の側壁に設けた第３中間／微細鉱 石出口、および上部の側壁に設けた第４排ガス出口を具備し； 乾燥／予備加熱炉から排出された排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石を捕捉し 、集めた鉄鋼石をクリーン排ガスを外部に排出しながら第１高速ガス還元炉に再 循環する第１サイクロンであり、該第１サイクロンは第１排ガス排出ラインを経 て乾燥／予備加熱炉の第１ガス出口に連結し、かつ第１クリーン排ガスラインに 頂部で連結し、かつ第１ダスト状鉱石排出ラインに底部で連結しており； 第１低速ガス還元炉から排出された排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石を捕捉 し、かつ捕捉したダスト状鉄鋼石を第１低速ガス還元炉にあるいは第２低速ガス 還元炉にクリーン排ガスを乾燥／予備加熱炉に供給しながら再循環する第２サイ クロンであり、該第２サイクロンは第２排ガスラインを経て第１低速ガス還元炉 の第２排ガス出口に連結し、第２クリーン排ガスラインを経て乾燥／予備加熱炉 の第１ガス入口に頂部で連結し、かつ第２ダスト状鉱石排出ラインに底部で連結 しており； 第２低速ガス還元炉から排出された排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石を捕捉 し、かつ捕捉したダスト状鉄鋼石を第２低速ガス還元炉あるいは直接溶融気化器 に、クリーン排ガスを第１低速ガス還元炉に供給しながら再循環する第３サイク ロンであり、該第３サイクロンは第３排ガスラインを経て第２低速ガス還元炉に 連結し、かつ第３クリーン排ガスラインを経て第１低速ガス還元炉第２ガス入口 に頂部で連結し、かつ第３ダスト状鉱石排出ラインに底部で連結しており； 第２高速ガス還元炉から排出された排ガス中に含まれるダスト状鉄鋼石を捕捉 し、かつ捕捉したダスト状鉄鋼石を第２低速ガス還元炉あるいは溶融気化器に、 クリーン排ガスを第１高速ガス還元炉に供給しながら、供給する第４サイクロン であり、該第４サイクロンは第４排ガスラインを経て第２高速ガス還元炉に連結 し、かつ第４クリーン排ガスラインを経て第１高速ガス還元炉の第３ガス入口に 頂部で連結し、かつ第４ダスト状鉱石排出ラインに底部で連結しており； 乾燥／予備加熱炉の第１中間／微細および粗鉱石出口を第１高速ガス還元炉の 第２鉱石入口に連結する第１ダクトラインであり、該第１ダクトラインは第１ダ スト状鉱石排出ラインに連結しており； 第１高速ガス還元炉の第２粗鉱石出口を第２高速ガス還元炉の第４鉱石入口に 連結する第１粗鉱石排出ライン； 第１鉱石ガス還元炉の第３中間／微細鉱石出口を第１低速ガス還元炉の第２鉱 石入口に連結する第１中間／微細鉱石排出ライン； 第２高速ガス還元炉の第３粗鉱石出口を溶融気化器に連結する第２粗鉱石排出 ライン； 第１低速ガス還元炉の第２中間／微細鉱石出口を第６鉱石入口に連結する第２ 中間／微細鉱石排出ラインであり、該第２中間／微細鉱石排出ラインは第２ダス ト状鉱石排出ラインに連結しており； 第２中間／微細鉱石還元炉の第４中間／微細鉱石出口を溶融気化器に連結する 第３中間／微細鉱石排出ライン； 第４ダスト状鉱石排出ラインを第３中間／微細鉱石排出ラインに連結する第２ ダクトラインであり、該第２ダクトラインは第３ダスト状鉱石排出ラインに連結 しており； 第３および第４ダスト状鉱石排出ラインは相互に交差しており； 第３および第３ダスト状鉱石排出ラインの交差部に設けた両方向排出バルブ； 第２ダクトラインと第４ダスト状鉱石排出ラインの連結部に設けた他の両方向 排出バルブ； とを具備する上記装置。 ２６． さらにパージガスラインが、第１循環ライン、第１粗鉱石排出ラインお よび第２中間／微細鉱石排出ラインの曲げ部に連結して、少量のパージガスをそ れぞれ対応するラインに供給する請求の範囲第２５項記載の流動層型還元装置。 ２７． 第１高速ガス還元炉が、第２高速ガス還元炉と同形、同寸法であり、か つ第１低速ガス還元炉が、第２低速ガス還元炉と同形、同寸法である請求の範囲 第２４〜２６項記載の流動層型還元装置。 ２８． 乾燥／予備加熱炉、第１低速ガス還元炉および第２低速ガス還元炉の各 下部が、各下部の内径の７〜１２倍に等しい高さを有し、かつ各上部が上部の内 径の２〜４倍に等しい高さを有し、そして第１および第２高速ガス還元炉が、そ れぞれ各炉の内径の２０〜３０倍に等しい高さを有している請求の範囲第２４〜 ２６項記載の流動層型還元装置。 ２９． 乾燥／予備加熱炉、第１低速ガス還元炉および第２低速ガス還元炉の各 下部が、下部の内径の７〜１２倍に等しい高さを有し、かつ各上部が上部の内径 の２〜４倍に等しい高さを有し、そして第１および第２高速ガス還元炉が、それ ぞれ各炉の内径の２０〜３０倍に等しい高さを有している請求の範囲第２７項記 載の流動層型還元装置。 ３０． 第２低速ガス還元炉の上部に内部サイクロンがさらに設置されており、 該内部サイクロンは第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求 の範囲第２４〜２６項記載の流動層型還元装置。 ３１． 第２低速ガス還元炉の上部に内部サイクロンがさらに設置されており、 該内部サイクロンは第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求 の範囲第２７項記載の流動層型還元装置。 ３２． 第２低速ガス還元炉の上部に内部サイクロンがさらに設置されており、 該内部サイクロンは第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求 の範囲第２８項記載の流動層型還元装置。 ３３． 第２低速ガス還元炉の上部に内部サイクロンがさらに設置されており、 該内部サイクロンは第３排ガスラインを経て第３サイクロンに連結している請求 の範囲第２９項記載の流動層型還元装置。 ３４． 下記各工程からなる流動層型還元装置を使用した鉄鋼石の還元方法、 ホッパーから供給された鉄鋼石を乾燥／予備加熱炉で乾燥し、予備乾燥し； 第１還元炉で乾燥／予備加熱された鉄鋼石を予備還元し； 予備還元された鉄鋼石の粗鉱石部分をバブル状の流動層を形成しながら第２高 速還元炉で最終的に還元し； 予備還元された鉄鋼石の中間／微細部分をバブル状の流動層を形成しながら第 ２低速還元炉で最終的に還元する； ことからなる上記還元方法。 ３５． 乾燥／予備加熱炉、第１還元炉および第２低速ガス還元炉の各下部にお けるガス速度が、各炉の流動層に供給される鉄鋼石の最小流動速度の１．５〜３ ．０倍に等しく、各炉の各上部におけるガス速度が、エルートリエイトする鉄鋼 石の最終速度よりも小さく、かつ第２高速ガス還元炉のガス速度が、粗鉱石の最 小流動速度の１．５〜３．０倍に等しい請求の範囲第３４項記載の還元方法。 ３６． 第２低速ガス還元炉あるいは第２高速ガス還元炉に供給されるガスの圧 力および温度が、それぞれ２〜４ａｔｍ、および８００〜９００℃であり、乾燥 ／予備加熱炉、第２高速ガス還元炉および第２低速ガス還元炉のそれぞれで生ず る圧力および温度低下が、０．３〜０．６ａｔｍ、および３０〜８０℃であり、 各炉における滞留時間が２０〜４０分である請求の範囲第３４〜３５項記載の還 元方法。 ３７． 下記各工程からなる流動層型還元装置を使用した鉄鋼石の還元方法、 ホッパーから供給された鉄鋼石を乾燥／予備加熱炉で乾燥し、予備加熱し； バブル状の流動層を形成しながら第１高速還元炉で乾燥／予備加熱された鉄鋼 石の粗鉱石部分を予備還元し； 第１高速ガス還元炉でバブル状の流動層を形成しながら乾燥し、予備加熱され た鉄鋼石の粗鉱石部分を予備還元し； 第１低速ガス還元炉で乾燥／予備加熱された鉄鋼石の中間／微細鉱石部分を予 備還元し、 予備還元された鉄鋼石の粗鉄鋼石をバブル状の流動層を形成しながら第２高速 還元炉で最終的に還元し；および 予備還元された鉄鋼石の中間／微細鉄鋼石をバブル状の流動層を形成しながら 第２低速還元炉で最終的に還元する； ことからなる上記還元方法。 ３８． 乾燥／予備加熱炉、第１低速ガス還元炉および第２低速ガス還元炉の各 下部におけるガス速度が、各炉の流動層に供給される鉄鋼石の最小流動速度の１ ．５〜３．０倍に等しく、各炉の各上部におけるガス速度が、エルートリエイト する鉄鋼石の最終速度よりも小さく、かつ第１高速ガス還元炉あるいは第２高速 ガス還元炉のガス速度が、粗鉄鋼石の最小流動速度の１．５〜３．０倍に等しい 請求の範囲第３７項記載の還元方法。 ３９． 第２高速ガス還元炉あるいは第２高速ガス還元炉に供給されるガスの圧 力および温度が、それぞれ２〜４ａｔｍ、および８００〜９００℃であり、乾燥 ／予備加熱炉、第１低速ガス還元炉、第１高速ガス還元炉、第２高速ガス還元炉 および第２低速ガス還元炉のそれぞれで生ずる圧力および温度低下が、それぞれ ０．３〜０．６ａｔｍ、および３０〜８０℃であり、各炉における滞留時間が２ ０〜４０分である請求の範囲第３７または３８項記載の還元方法。