JPH11279611A - Method for rapidly reducing iron oxide in rotary hearth heating furnace and apparatus therefor - Google Patents

Method for rapidly reducing iron oxide in rotary hearth heating furnace and apparatus therefor

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JPH11279611A
JPH11279611A JP10074496A JP7449698A JPH11279611A JP H11279611 A JPH11279611 A JP H11279611A JP 10074496 A JP10074496 A JP 10074496A JP 7449698 A JP7449698 A JP 7449698A JP H11279611 A JPH11279611 A JP H11279611A
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    • C21B13/105Rotary hearth-type furnaces
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for rapidly and efficiently reducing iron oxide in a rotary hearth heating furnace (RHF) and an apparatus therefor. SOLUTION: Compacts 32 are supplied on the furnace hearth of the RHF 34 in the depth at no more than two layers and exposed at about 1315 - about 1430 deg.C with a radiation heat source for about 1-3 min in a first period to remove all volatile matter. Then, the compacts are charged in the oxidizing atmosphere, in which sufficient quantity of free oxygen exists, and a large part of combustible gas generated from the compact 32 is burnt and also, combustion gas is generated. Successively, the compact is exposed at about 1310 - about 1430 deg.C with the radiation heat source in the atmosphere, in which the free oxygen does not exist, for about 3-9 min in a second period and metallized. The metallized iron product is producted and discharged so that the gas and the compact 32 is fluidized as the parallel current during the first period and as the counter current during the second period.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、回転炉床式加熱
炉内で酸化鉄を急速かつ効率的に還元するための方法及
び装置に関する。
The present invention relates to a method and an apparatus for rapidly and efficiently reducing iron oxide in a rotary hearth heating furnace.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、回転炉床(Heat Fast, Inmetco及
びZia )において酸化鉄を直接還元する技術をカバーす
るすべての特許及び文献は、回転炉床式加熱炉(以下、
RHFとも呼ぶ。)内に低温ないし中程度の温度(約1
315゜Cより低い)の予熱領域を備え、ペレットの剥
脱を避けるためにペレットを乾燥及び脱蔵する。この方
法には、ペレットが最小限の還元温度に達するまでに長
時間が必要とされることから、生産性が低下するという
欠点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, all patents and documents covering technologies for directly reducing iron oxide in a rotary hearth (Heat Fast, Inmetco and Zia) are disclosed in a rotary hearth heating furnace (hereinafter, referred to as "heat furnace").
Also called RHF. ) Low to medium temperature (about 1
(Less than 315 ° C.) and dry and devolatilize the pellets to avoid exfoliation of the pellets. This method has the disadvantage that productivity is reduced because the pellets require a long time to reach the minimum reduction temperature.

【0003】鉄鉱石の直接還元に用いられる回転炉床式
加熱炉について、出願人が知得しているアメリカ特許を
表1に示す。
[0003] Table 1 shows U.S. patents which the applicant has known about a rotary hearth heating furnace used for direct reduction of iron ore.

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】ベッグスのアメリカ特許第3,443,9
31号は、炭素質材料を含む酸化鉄のコンパクトを金属
化する方法を開示している。そのコンパクトは、成形さ
れ、乾燥され、1600から1800゜F(゜C)の温
度まで予備硬化される。そのペレットは、その後放射熱
源に暴露されて急速に加熱される。放射熱源は、230
0から2600゜F(゜C)の温度でコンパクト内に液
相が形成されるような環境を十分な時間の間作り出す。
液相が形成されると、コンパクトは収縮する傾向を示
し、その後ただちに冷却環境に暴露されて冷却される。
US Patent No. 3,443,9 to Beggs
No. 31 discloses a method for metallizing iron oxide compacts containing carbonaceous materials. The compact is molded, dried and pre-cured to a temperature between 1600 and 1800 ° F. (° C.). The pellet is then rapidly heated by exposure to a radiant heat source. The radiant heat source is 230
An environment is created for a sufficient time such that a liquid phase forms within the compact at a temperature between 0 and 2600 ° F. (° C.).
As the liquid phase forms, the compact tends to shrink and is then immediately exposed to a cooling environment and cooled.

【0006】ベッグスのアメリカ特許第3,452,9
72号は、ウスタイト(FeO)をその組成物とする耐
火炉炉床用の装置とその生産方法を開示する。その主題
となっている炉床は、特に原料を含む酸化鉄の処理に使
用され、還元処理の期間中に、原料が破壊されないよう
にその原料を支持することができる。
US Pat. No. 3,452,9 to Beggs
No. 72 discloses an apparatus for a refractory hearth containing wustite (FeO) as a composition and a production method thereof. The hearth, the subject of which is used in particular for the treatment of iron oxide containing raw materials, can support the raw materials during the reduction process so that the raw materials are not destroyed.

【0007】ホリーのアメリカ特許第3,836,35
3号は、製鋼所のダストから鉄及び不純酸化物を回収す
る方法を開示しており、ダストはまず細かく砕かれたコ
ークスと混合され、次いでその混合物はペレット化され
る。こうして形成された未硬化のペレットは、回転炉床
上にある燃焼済みペレット層の上に載置される。この回
転炉床は、ペレットを順次運搬するが、ペレットはまず
乾燥領域を通過し、次に初期加熱領域でペレットの温度
が次第にコークスの発火点まで上昇される。そして、不
純物除去領域でペレットの温度は亜鉛、鉛、及び硫黄の
不純物が蒸発し、これらの不純物が運び去られ、酸化物
として回収される温度まで急速に高められる。そして、
最終的にペレットは再酸化及び硬化領域でその温度が十
分な温度にまでさらに高められて、十分長時間保持さ
れ、ペレットの表面に鉄酸化物の粒子が成長し、一体に
溶融していない強固に結合されたペレットを形成する。
US Pat. No. 3,836,35 to Holly
No. 3 discloses a method for recovering iron and impure oxides from steel mill dust, where the dust is first mixed with finely ground coke and then the mixture is pelletized. The uncured pellets thus formed are placed on a burnt pellet layer on a rotary hearth. The rotary hearth transports the pellets sequentially, the pellets first passing through a drying zone, and then in the initial heating zone, the temperature of the pellets is gradually raised to the coke ignition point. Then, the temperature of the pellet in the impurity removal region is rapidly increased to a temperature at which impurities of zinc, lead, and sulfur evaporate, and these impurities are carried away and recovered as an oxide. And
Eventually, the temperature of the pellet is further raised to a sufficient temperature in the re-oxidation and hardening region, and the pellet is held for a sufficiently long time. To form a bonded pellet.

【0008】ヘインウォルドらのアメリカ特許第4,5
97,564号は、疎な粒状の耐火材料、望ましくは硬
焼されたドロマイト粒で形成された上面を有する水平面
が回転するようにしてなる回転炉床を開示している。
[0008] Heinwald et al., US Patent No. 4,5
No. 97,564 discloses a rotary hearth in which a horizontal plane having an upper surface formed of coarse granular refractory material, preferably hardened dolomite grains, is rotated.

【0009】マクダゴルらのアメリカ特許第4,62
2,905号は、石炭等の明るい火炎を伴って燃焼する
燃料を用いた直接火炎式回転炉床式加熱炉において、不
透過性回転炉床の上面に耐火物を配置する改良を示して
いる。
US Pat. No. 4,62, McDagol et al.
No. 2,905 shows an improvement in a direct flame type rotary hearth heating furnace using a fuel burning with a bright flame such as coal, in which a refractory is disposed on the upper surface of an impermeable rotary hearth. .

【0010】オラノらのアメリカ特許第4,636,1
27号は、向流液冷運搬スクリューを示している。この
スクリューは炉に適用するのに適しており、内筒に間隔
を開けて外接する外側シャフトを備えている。外側シャ
フトには複数の中空液冷羽根が付設され、スクリューの
中を流れる冷媒と液体流として流通している。冷却剤は
まず羽根を、次いで外側シャフトを通じて流れ、その後
内筒を通じて排出される。
US Patent No. 4,636,1 to Orano et al.
No. 27 shows a countercurrent liquid-cooled conveying screw. The screw is suitable for furnace applications and has an outer shaft that circumscribes and circumscribes the inner cylinder. A plurality of hollow liquid cooling blades are attached to the outer shaft, and circulate as a refrigerant and a liquid flowing in the screw. The coolant flows first through the blades and then through the outer shaft, and is then discharged through the inner cylinder.

【0011】パージターのアメリカ特許第4,676,
741号は、補助供給手段を有する、放射によって加熱
される移動炉床式加熱炉を開示している。この補助供給
手段は、初期供給点と最終搬出点との中間に配置され、
炉に供給される処理物の容量を増加させる。処理物が酸
化鉄のペレットと炭素質還元剤であれば、炉床の移動経
路に沿ったほぼ中間点に補助供給手段を設けることによ
り、還元された鉄が化石燃料燃焼式の雰囲気に曝されて
再度酸化されるのを防ぎ、生成物の均一性が高まる。
U.S. Pat. No. 4,676,674 to Purgeter
No. 741 discloses a moving hearth heating furnace heated by radiation with an auxiliary supply means. This auxiliary supply means is arranged between the initial supply point and the final unloading point,
Increasing the volume of processed material supplied to the furnace. If the processed material is iron oxide pellets and a carbonaceous reducing agent, the reduced iron is exposed to a fossil fuel combustion type atmosphere by providing an auxiliary supply means at almost the middle point along the moving path of the hearth. To prevent re-oxidation and increase the uniformity of the product.

【0012】カネコらのアメリカ特許第4,701,2
14号は、細かく粉砕された酸化鉄から鉄を生成する方
法を開示しており、以下の(1)〜(7)の工程を備え
ている。 (1)酸化鉄又は鉄鉱石を細かく砕いた石炭及び粘結剤
とともに混合して混合物を生成する。 (2)この混合物を圧縮、ペレット化によって塊状とす
るか、又はこの混合物をブリケットして塊状物又はペレ
ットとする。 (3)そのペレットを回転炉床式加熱炉に導入してペレ
ット中の鉄を予備還元する。 (4)予備還元したペレットを、金属注入成分として溶
解還元容器に導入する。 (5)微粒化した炭素質燃料と酸素とを溶解還元容器の
底から導入し、容器内で溶融物及び浴と反応させて、鉄
を鉄元素に還元するとともにCO及びH2 を含む排ガス
を生成する。 (6)その排ガスを処理ガスとして回転炉床式加熱炉内
に導入し、内部のペレットを予備還元する。 (7)溶解還元容器から、高温の金属を抜き取る。
Kaneko et al., US Pat.
No. 14 discloses a method for producing iron from finely pulverized iron oxide, and includes the following steps (1) to (7). (1) Mixing iron oxide or iron ore with finely ground coal and binder to form a mixture. (2) The mixture is formed into a lump by compression and pelletization, or the mixture is briquetted into a lump or pellet. (3) The pellets are introduced into a rotary hearth heating furnace to preliminarily reduce iron in the pellets. (4) The pre-reduced pellets are introduced as a metal injection component into a smelting reduction vessel. (5) The atomized carbonaceous fuel and oxygen are introduced from the bottom of the smelting reduction vessel and reacted with the melt and the bath in the vessel to reduce iron to iron element and to remove exhaust gas containing CO and H 2. Generate. (6) The exhaust gas is introduced as a processing gas into a rotary hearth heating furnace, and the pellets inside are preliminarily reduced. (7) Withdraw high-temperature metal from the smelting reduction vessel.

【0013】予備還元されたコンパクトは、少なくとも
1000゜Cで回転炉床式加熱炉から溶解還元容器内へ
排出され、溶融鉄生成物を形成することが好ましい。
[0013] The pre-reduced compact is preferably discharged at least 1000 ° C from a rotary hearth furnace into a smelting reduction vessel to form a molten iron product.

【0014】コトラバらのアメリカ特許第5,186,
741号は、ペレットの再生処理を開示しており、溶鉱
炉ダスト、石炭、チャコール、亜炭等の低質炭(lignit
e )、石油コークス又はコークス、及び有機粘結剤等の
炭素質原料の混合物である未硬化ペレットを形成する。
この未硬化ペレットは、回転炉床式加熱炉上の燃焼済み
ペレット層の上に供給され、その炉床はペレットを乾燥
及びコークス化領域を通じて順次運搬し、ペレットを乾
燥させるとともに、炭素質材料から揮発性物質を脱出さ
せる。その後ペレットは還元領域を移動しつつより高温
に曝され、含有される酸化鉄は還元されるとともに、ペ
レット内の残りの物質及び亜鉛、鉛、酸化カドミウムは
還元、揮発、及び再酸化され、排ガス中の酸化物として
排出される。還元されたペレットは、最終的に排出領域
へ運搬され、回転炉床式加熱炉から排出される。コトラ
バらは、このような処理を行う装置についても開示して
いる。
No. 5,186, Kotoraba et al.
No. 741 discloses a process for regenerating pellets, which includes lignit furnace dust, coal, charcoal, lignite and other low quality coal (lignit).
e) to form uncured pellets, which are a mixture of carbonaceous raw materials such as petroleum coke or coke and organic binders.
The uncured pellets are supplied on a burned pellet layer on a rotary hearth heating furnace, and the hearth sequentially transports the pellets through a drying and coking area to dry the pellets and to remove the pellets from the carbonaceous material. Eliminate volatiles. Thereafter, the pellets are exposed to a higher temperature while moving through the reduction zone, and the contained iron oxide is reduced, and the remaining substances and zinc, lead, and cadmium oxide in the pellets are reduced, volatilized, and reoxidized, and the exhaust gas Exhausted as oxides in. The reduced pellets are finally conveyed to the discharge area and discharged from the rotary hearth heating furnace. Kotoraba et al. Also discloses an apparatus for performing such processing.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】この発明の主な目的
は、回転炉床式加熱炉内で酸化鉄を急速かつ効率的に還
元するための改良方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is a primary object of the present invention to provide an improved method for rapidly and efficiently reducing iron oxide in a rotary hearth furnace.

【0016】この発明の他の目的は、ダストがもっとも
導入されやすい供給領域にガスを集積及び突出させるの
ではなく、回転炉床ガス流を2つの部分に分割する手段
を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a means for dividing the rotary hearth gas stream into two parts, rather than accumulating and projecting the gas in a supply area where dust is most likely to be introduced.

【0017】この発明の他の目的は、回転炉床式加熱炉
の初期加熱領域における天井高を低くして、炉床上のコ
ンパクト層への放射熱伝達を高めることである。
Another object of the present invention is to reduce the ceiling height in the initial heating area of the rotary hearth heating furnace to increase the radiant heat transfer to the compact layer on the hearth.

【0018】この発明の他の目的は、コンパクトから放
出された揮発性物質がより長い時間滞留し、より容易に
燃焼できるようにする回転炉床式加熱炉装置を提供する
ことである。
Another object of the present invention is to provide a rotary hearth heating furnace apparatus in which volatile substances emitted from a compact stay for a longer time and can be more easily burned.

【0019】この発明の他の目的は、これまで利用可能
であったものよりもより効率的な燃焼を実現する回転炉
床式加熱炉を提供し、それによって清浄化を要するガス
の体積を可及的に減少させることである。
Another object of the present invention is to provide a rotary hearth heating furnace that achieves more efficient combustion than previously available, thereby reducing the volume of gas that needs to be cleaned. As much as possible.

【0020】この発明の他の目的は、加熱炉出口でのガ
スの向きを、炉床を横切って側壁に向かう向きではな
く、炉床から離れさせるようにする回転炉床式加熱炉を
提供することである。
Another object of the present invention is to provide a rotary hearth heating furnace in which the direction of gas at the outlet of the heating furnace is separated from the hearth, not from the direction crossing the hearth toward the side wall. That is.

【0021】この発明の他の目的は、ガス流速を低減さ
せるのに十分な寸法を有する炉内ガス出口を備え、取り
込まれた微粒子が重力によって炉床上に戻されて落下す
るようにした回転炉床式加熱炉を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a rotary furnace provided with an in-furnace gas outlet having a size sufficient to reduce the gas flow rate, so that the captured fine particles fall back onto the hearth by gravity and fall. It is to provide a floor heating furnace.

【0022】この発明のさらに他の目的は、炉床レベル
における雰囲気制御を改善し、金属鉄の酸化を防止する
回転炉床式加熱炉を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a rotary hearth heating furnace which improves atmosphere control at the hearth level and prevents oxidation of metallic iron.

【0023】この発明の他の目的は、炭素含有量がより
少ない、高度に金属化された鉄を生成する回転炉床式加
熱炉装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a rotary hearth furnace apparatus which produces highly metallized iron with a lower carbon content.

【0024】この発明の他の目的は、金属化コンパクト
の顕熱を用いて回転炉床式加熱炉の燃料の一部を予熱し
てエネルギー効率を改善する回転炉床式加熱炉の改良を
実現することである。
Another object of the present invention is to realize an improvement in a rotary hearth heating furnace which improves energy efficiency by preheating part of the fuel in the rotary hearth heating furnace using the sensible heat of the metallized compact. It is to be.

【0025】この発明の他の目的は、4分ないし10分
の非常に短い滞留時間で動作することができる回転炉床
式加熱炉を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a rotary hearth heating furnace which can operate with a very short residence time of 4 to 10 minutes.

【0026】この発明の他の目的は、還元の最終段階に
おいてコンパクトから発生する一酸化炭素の保護ブラン
ケットにいかなる乱れも起こらないようにする回転炉床
式加熱炉を提供することである。
It is another object of the present invention to provide a rotary hearth furnace which prevents any disturbances in the carbon monoxide protective blanket generated from the compact in the final stage of reduction.

【0027】この発明の他の目的は、金属化コンパクト
に少なくとも1パーセントの余剰炭素成分が残るように
した回転炉床式加熱炉を提供することである。
It is another object of the present invention to provide a rotary hearth heating furnace wherein at least one percent of the excess carbon component remains in the metallized compact.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】上記及び他の目的を達成
するために、この発明に係わる酸化鉄と炭素質物質、及
び揮発性物質を含んでなる乾燥コンパクトから直接還元
によって鉄を生成する方法は、炉床上に2層を超えない
深さで前記コンパクトを供給する工程と、前記コンパク
トを放射熱源によって約1315゜Cないし約1430
゜Cの温度に1ないし3分の第1の期間の間曝してすべ
ての揮発性物質を除去し、前記コンパクトを十分な自由
酸素が存在する酸化雰囲気中に置いて、そのコンパクト
から発生する可燃性ガスの大部分を燃焼させるととも
に、燃焼ガスを生成する工程と、前記コンパクトを自由
酸素が存在しない雰囲気中で放射熱源によって約131
5゜Cないし約1430゜Cの温度に3ないし9分の第
2の期間の間曝してそのコンパクトを金属化する工程
と、前記ガス及び前記コンパクトが、前記第1の期間中
は並流として、前記第2の期間中は向流として流動し、
金属化された鉄生成物を形成させる工程と、前記金属化
された鉄生成物を炉床から排出する工程とを備えたこと
を特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above and other objects, a method of producing iron by direct reduction from a dry compact comprising iron oxide, a carbonaceous material, and a volatile material according to the present invention. Providing said compact at a depth not exceeding two layers above the hearth, and said compact being radiated from about 1315 ° C. to about 1430 ° C.
Exposure to a temperature of ゜ C for a first period of 1 to 3 minutes to remove any volatiles and place the compact in an oxidizing atmosphere in which there is sufficient free oxygen to remove any flammable emissions from the compact. Burning most of the reactive gas and producing a combustion gas, and combining the compact with a radiant heat source in an atmosphere free of free oxygen.
Exposing the compact to a temperature of 5 ° C. to about 1430 ° C. for a second period of 3 to 9 minutes, wherein the gas and the compact are co-current during the first period; Flow as countercurrent during said second period,
Forming a metallized iron product; and discharging the metallized iron product from the hearth.

【0029】好ましくは、前記コンパクトは、前記乾燥
コンパクトを還元、焼結、又は部分的に溶融させること
によって金属化される。
Preferably, said compact is metallized by reducing, sintering or partially melting said dried compact.

【0030】また好ましくは、前記コンパクトを炉床か
ら排出する間にそれらのコンパクトを部分的に冷却する
工程をさらに備える。
Preferably, the method further comprises the step of partially cooling the compacts while discharging them from the hearth.

【0031】前記金属化鉄生成物が前記第2の期間の最
後の3分間の間酸化される雰囲気に曝されるが、その際
前記金属化鉄生成物は余分の炭素、又は一酸化炭素と水
素との両方あるいはいずれか一方の薄いブランケットに
よって保護されてよい。
[0031] The metallized iron product is exposed to an atmosphere that is oxidized during the last three minutes of the second period, wherein the metallized iron product is converted to excess carbon or carbon monoxide. It may be protected by a thin blanket with and / or with hydrogen.

【0032】好ましくは、金属化鉄生成物を排出する直
前に前記鉄生成物の上あるいは近傍に冷却剤を注入し、
それによって、前記金属化鉄生成物をその排出前に部分
的に冷却する工程をさらに備えてもよい。
Preferably, just before discharging the metallized iron product, a coolant is injected above or near said iron product,
Thereby, the method may further comprise a step of partially cooling the metallized iron product before discharging it.

【0033】前記冷却剤は、天然ガス、石炭粉末、燃料
油、及び副生物ガスからなるグループから選択すること
ができる。また、前記酸化鉄は、細かく粉砕された鉄鉱
石、酸化鉄精鉱、副生物の酸化鉄、及び製鋼所の廃材か
らなるグループから選択することができる。さらに、前
記炭素質物質は、石炭、コークス粉、石油コークス、チ
ャー、及びチャコール粉末からなるグループから選択す
ることができる。
The coolant may be selected from the group consisting of natural gas, coal powder, fuel oil, and by-product gas. The iron oxide can be selected from the group consisting of finely ground iron ore, iron oxide concentrate, by-product iron oxide, and waste from steel mills. Further, the carbonaceous material may be selected from the group consisting of coal, coke powder, petroleum coke, char, and charcoal powder.

【0034】前記コンパクト中の酸化鉄及び炭素質物質
は、有機粘結剤によって結合されることが好ましい。
Preferably, the iron oxide and the carbonaceous material in the compact are bound by an organic binder.

【0035】前記放射熱源は、前記コンパクトから発生
した可燃性揮発物質及び一酸化炭素によって少なくとも
部分的にエネルギーを得るようにするとよい。また、前
記放射熱源は、天然ガス、石炭粉末、燃料油、及び副生
物ガスからなるグループから選択される燃料を燃焼させ
ることによって少なくとも部分的にエネルギーを得るよ
うにしてもよい。
[0035] The radiant heat source may be configured to obtain energy at least partially by the combustible volatiles and carbon monoxide generated from the compact. Further, the radiant heat source may obtain energy at least partially by burning a fuel selected from the group consisting of natural gas, coal powder, fuel oil, and by-product gas.

【0036】酸素源は、予熱された空気、酸素、及び酸
素リッチな空気からなるグループから選択することがで
き、炉内にその酸素を導入して燃焼を促進させることが
できる。
The oxygen source can be selected from the group consisting of preheated air, oxygen, and oxygen-rich air, and the oxygen can be introduced into the furnace to promote combustion.

【0037】前記コンパクト中の酸化鉄と炭素質物質と
の比率は、常に一定の比率に保たれるように制御される
ことが好ましい。
It is preferable that the ratio between the iron oxide and the carbonaceous substance in the compact is controlled so as to be always maintained at a constant ratio.

【0038】また、前記部分的に冷却された金属化鉄生
成物を前記炉床から高温移送容器内に排出し、金属化鉄
生成物を溶解炉内に高温で供給する工程をさらに備えて
もよい。あるいは、前記部分的に冷却された金属化鉄生
成物を前記炉床からブリケッティングプレス内に排出し
て、高温のブリケット化鉄を生成する工程をさらに備え
てもよい。
The method may further include discharging the partially cooled iron metal product from the hearth into a high-temperature transfer vessel, and supplying the iron metal product at a high temperature into the melting furnace. Good. Alternatively, the method may further include discharging the partially cooled iron metal product from the hearth into a briquetting press to produce hot briquette iron.

【0039】また、この発明に係わる装置は、回転炉床
式加熱炉内で酸化鉄及び粉末炭素質物質を含む乾燥コン
パクトから鉄を取出し、その鉄を直接還元することによ
って金属を生成するものであって、次の(a)から
(f)までの要件を備えたことを特徴とする。
The apparatus according to the present invention removes iron from a dry compact containing iron oxide and powdered carbonaceous material in a rotary hearth heating furnace, and produces metal by directly reducing the iron. The present invention is characterized by having the following requirements (a) to (f).

【0040】(a)酸化鉄粉末と炭素質物質粉末とを混
合し、乾燥コンパクトを形成する手段。 (b)ほぼ平坦な炉床面を備え、前記乾燥コンパクトを
受容する回転炉床式加熱炉。 (c)前記炉床表面上に2層を超えないように前記乾燥
コンパクトを供給する手段。 (d)前記炉床上で前記乾燥コンパクトを加熱、還元、
及び焼結又は部分的に溶融させて、還元生成物を生成す
る手段。 (e)前記還元されたコンパクトを前記回転炉床式加熱
炉から排出する手段。 (f)前記供給手段と前記排出手段との間に介設され、
前記回転炉床式加熱炉から炉内ガスを除去する手段。
(A) A means for mixing iron oxide powder and carbonaceous material powder to form a dry compact. (B) A rotary hearth heating furnace having a substantially flat hearth surface and receiving the dry compact. (C) means for supplying said dry compact such that no more than two layers are on the hearth surface. (D) heating and reducing the dried compact on the hearth;
And means for sintering or partially melting to produce reduction products. (E) means for discharging the reduced compact from the rotary hearth heating furnace. (F) interposed between the supply means and the discharge means,
Means for removing gas in the furnace from the rotary hearth heating furnace.

【0041】前記コンパクトを炉床から排出する間にそ
れらのコンパクトを部分的に冷却する手段をさらに備え
てもよい。
The compacts may further comprise means for partially cooling the compacts while discharging them from the hearth.

【0042】また、前記コンパクトを炉床上に1ないし
2層の深さとなるよう供給する手段は、その層の厚さを
制御する下方縁部を有する調節式ゲート又は均し機を備
えた少なくとも1つの調節式垂直供給パイプを備えてい
ることが好ましい。
Also, the means for supplying the compact to the hearth to a depth of one or two layers may include at least one adjustable gate or leveler having a lower edge for controlling the thickness of the layer. Preferably, there are two adjustable vertical supply pipes.

【0043】前記コンパクトを炉床から排出する手段
は、少なくとも1つの螺旋状スクリュー、あるいは少な
くとも1つのプラウを備えていることが好ましい。
Preferably, the means for discharging the compact from the hearth comprises at least one helical screw or at least one plow.

【0044】また、前記コンパクトを炉床から排出する
直前に、そのコンパクトの上あるいは近傍に冷却剤を注
入する手段をさらに備えてもよい。
Further, a means for injecting a coolant onto or near the compact immediately before discharging the compact from the hearth may be further provided.

【0045】さらにまた、前記コンパクトを炉床から排
出する直前に、そのコンパクトの表面から上方1インチ
未満でガスサンプルを採取する水冷プローブを備え、そ
れによりガスサンプル中の一酸化炭素及び酸素のレベル
を監視して生成物品質の管理及び生産性の最適化の両方
あるいはいずれか一方を行うようにすることができる。
Still further, a water-cooled probe is provided for taking a gas sample less than one inch above the surface of the compact immediately prior to discharging the compact from the hearth, whereby the level of carbon monoxide and oxygen in the gas sample is provided. Can be monitored to control product quality and / or optimize productivity.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】図面、特に図1を参照すると、本
発明の方法及び装置は、回転炉床式加熱炉中で急速かつ
効率的に酸化鉄の還元を行うものであって、この発明の
処理に用いる原料を収容した給鉱ビン10,12及び1
4を備える。給鉱ビン10は鉄酸化物16を収容する。
ここでいう鉄酸化物とは、細かく粉砕した鉄鉱石と、精
鉱と、酸化鉄の副生成物と、製鋼所の廃石とを含むが、
これらに限らない。給鉱ビン12は炭素質物質18を収
容する。ここでいう炭素質物質とは、微粉炭と、粉コー
クスと、チャーと、無煙炭と、チャコールと、石油コー
クスとを含むが、これらに限らない。給鉱ビン14は、
粘結剤20を収容する。ここでいう粘結剤とは、有機粘
結剤と、ベントナイトと、消石灰とを含むが、これらに
限らない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to the drawings, and more particularly to FIG. 1, the method and apparatus of the present invention provides for rapid and efficient reduction of iron oxide in a rotary hearth furnace. Supply bins 10, 12 and 1 containing raw materials used for the treatment of
4 is provided. The feed bin 10 contains iron oxide 16.
The iron oxides referred to here include finely ground iron ore, concentrate, iron oxide by-products, and steel mill waste,
Not limited to these. The feed bin 12 contains a carbonaceous material 18. The carbonaceous material here includes, but is not limited to, pulverized coal, fine coke, char, anthracite, charcoal, and petroleum coke. The supply bin 14
The binder 20 is stored. The binder herein includes, but is not limited to, an organic binder, bentonite, and slaked lime.

【0047】給鉱ビン10,12及び14から供給され
た原料は、混合ユニット22内で適当な割合をもって混
合される。混合物24は凝集ユニット26へ移送され、
この凝集ユニット26内でペレット化、ブリケット化、
押し出し成形、またはコンパクト化されて、固形塊体2
8となる。固形塊体28は乾燥ユニット30へ移送さ
れ、およそ120℃から180℃で乾燥され、水分が除
去されるとともに、乾燥状態のコンパクト32を形成す
る。
The raw materials supplied from the supply bins 10, 12, and 14 are mixed in the mixing unit 22 at an appropriate ratio. The mixture 24 is transferred to the aggregation unit 26,
Pelletization, briquetting,
Extruded or compacted, solid mass 2
It becomes 8. The solid mass 28 is transferred to a drying unit 30 and dried at about 120 ° C. to 180 ° C. to remove moisture and form a dry compact 32.

【0048】乾燥コンパクト32は回転炉床式加熱炉
(RHF)34に供給口102を介して供給され、図2
に示すように、固体の炉床36上に一重または二重の層
(符号38)状に並べられる。この供給口102は、垂
直方向に移動可能で、調整可能な均し機ゲート104を
備える。図1の炉床36は、時計回りに回転する。コン
パクト32は放射バリア100の下を通過し、放射熱源
40によっておよそ1315ないし1430゜Cで4な
いし10分間燃焼される。この間、揮発物と一酸化炭素
がコンパクト32から放出され、加熱炉の中で燃焼され
る一方で、酸化鉄はほとんど金属鉄と炭化鉄とに還元さ
れる。すなわち、金属鉄は乾燥したコンパクト32を還
元、焼結、または部分的に溶融することで得られる。
The drying compact 32 is supplied to a rotary hearth heating furnace (RHF) 34 through a supply port 102,
As shown in FIG. 5, the solid hearth 36 is arranged in a single or double layer (reference numeral 38). The supply port 102 is provided with a leveler gate 104 that is vertically movable and adjustable. The hearth 36 of FIG. 1 rotates clockwise. The compact 32 passes under the radiation barrier 100 and is burned by the radiant heat source 40 at approximately 1315 to 1430 ° C. for 4 to 10 minutes. During this time, volatiles and carbon monoxide are released from the compact 32 and burned in the heating furnace, while iron oxides are mostly reduced to metallic iron and iron carbide. That is, metallic iron is obtained by reducing, sintering, or partially melting the dried compact 32.

【0049】図4に示すように、コンパクト38は少な
くとも一つ設けられた垂直な供給口102を介して炉床
36上に一重または二重の層状に並べられるが、この供
給口102には、均し機ゲート104または均し機が調
整可能に設けられ、その下端部によってコンパクト38
の層の厚みを調整することができる。一方、図4に示す
ように、水冷均しロールのような独立して設けられた均
し機112が、供給口102のすぐ下流側で炉床36の
上方の適当な高さに、炉床36を横切るように設けられ
る。
As shown in FIG. 4, the compacts 38 are arranged in a single layer or double layer on the hearth 36 through at least one vertical supply port 102. A leveler gate 104 or leveler is adjustably provided, the lower end of which provides a compact 38.
Can be adjusted in thickness. On the other hand, as shown in FIG. 4, an independently provided leveling machine 112, such as a water-cooled leveling roll, is provided at a suitable height above the hearth 36 immediately downstream of the feed port 102 and above the hearth 36. 36 is provided.

【0050】急速な加熱及び高温での還元が、酸化鉄と
炭素質物質の混合物を含む乾燥コンパクト32の還元速
度に与える影響を、表2に示す。実験は窒素雰囲気を備
えた電気加熱式管状炉内で実施した。精製磁鉄鉱と、低
揮発性歴青炭と、粘結剤との混合物で形成された乾燥コ
ンパクトを、予熱された管状炉内に投入し、2分毎に取
り出して、全鉄及び金属鉄を分析し、金属化度(鉄全量
に対する金属鉄の百分率)−時間曲線を作成した。
The effect of rapid heating and reduction at elevated temperatures on the reduction rate of a dry compact 32 containing a mixture of iron oxide and carbonaceous material is shown in Table 2. The experiments were performed in an electrically heated tubular furnace equipped with a nitrogen atmosphere. Dry compacts formed from a mixture of purified magnetite, low-volatility bituminous coal, and a binder are placed in a preheated tubular furnace, removed every 2 minutes, and analyzed for total iron and metallic iron Then, a degree of metallization (percentage of metallic iron to the total amount of iron) -time curve was created.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】ある定められた供給原料と炉床への供給に
ついてみると、回転炉床式加熱炉34の生産性(lb/h-f
t 2 )は、その炉内での保持時間に反比例する。例え
ば、保持時間5.8分と保持時間7.6分とを比較する
と、前者の生産性は31%後者を上回ることになる。
Looking at a given feedstock and supply to the hearth, the productivity of the rotary hearth heating furnace 34 (lb / hf
t 2 ) is inversely proportional to the holding time in the furnace. For example, when comparing the holding time of 5.8 minutes with the holding time of 7.6 minutes, the productivity of the former exceeds the latter by 31%.

【0053】酸素リッチな雰囲気で、酸化鉄16と炭素
質物質18との混合物を含む乾燥コンパクトを急速に加
熱した際の還元速度に与える影響は、窒素雰囲気中での
実験結果と、最初の2分間空気雰囲気中で、以降残りの
時間を窒素雰囲気中で行った実験結果とを比較して判定
された。実験の手順は前記と同様とした。また、いずれ
の実験でも、放射熱源は1343゜Cで一定に保持し
た。精製赤鉄鉱と、低揮発性歴青炭と、粘結剤との混合
物を含む乾燥コンパクトを使用した場合でも、ほぼ同様
の結果が得られた。
The effect of the rapid heating of a dry compact containing a mixture of iron oxide 16 and carbonaceous material 18 in an oxygen-rich atmosphere on the reduction rate depends on the experimental results in a nitrogen atmosphere and the first 2 The determination was made by comparing the results of experiments performed in an air atmosphere for a minute and then the remaining time in a nitrogen atmosphere. The experimental procedure was the same as described above. In each experiment, the radiant heat source was kept constant at 1343 ° C. Approximately similar results were obtained when using a dry compact containing a mixture of refined hematite, low volatility bituminous coal, and a binder.

【0054】加熱炉中のすべての加熱領域は均一な温度
に保たれているので、燃焼排気ダクトを供給口端部に設
けなくとも、燃焼による生成物の熱を利用することがで
きる。また、ガス排気口42をRHF34のどの位置に
設けたとしても、燃焼排気ガスの温度はほとんど同じで
ある。つまり、揮発性物質を含む炭素質物質を使用した
場合、ガス排気口42を回転炉床式加熱炉34の中間
部、すなわち供給口と放出口の間に設けることで、燃料
効率を高めることが可能となり、その結果、RHFの第
1の部分44において、コンパクトと燃焼による生成物
は並流方向に流れ、RHFの第2の部分46において
は、向流方向に流れる。
Since all the heating zones in the heating furnace are kept at a uniform temperature, the heat of the products produced by the combustion can be utilized without providing a combustion exhaust duct at the end of the supply port. Also, no matter where the gas exhaust port 42 is provided in the RHF 34, the temperature of the combustion exhaust gas is almost the same. That is, when a carbonaceous substance containing a volatile substance is used, the gas exhaust port 42 is provided in the middle part of the rotary hearth heating furnace 34, that is, between the supply port and the discharge port, so that the fuel efficiency can be improved. As a result, in the first part 44 of the RHF, the products of compaction and combustion flow in a co-current direction and in the second part 46 of the RHF in a counter-current direction.

【0055】RHF34を通過するガス流は、2つの流
れ47,48に分割されて、ダストがもっとも取り込ま
れやすいRHFの供給領域102にガスが集積されて成
長し、上方に突出することがなくなる。これにより、R
HF34の初期加熱領域を通過するガスの体積が小さく
なるので、その領域の天井の高さを低くすることがで
き、その結果コンパクト層への放射熱伝達が増進され
る。コンパクトから放出された揮発性物質は、RHF内
部により長い時間留まるようになり、いっそう容易に燃
焼させることができる。RHF内部での燃焼効率が高ま
ったことによって、清浄化が必要なガスの最終的な体積
は低減される。
The gas flow passing through the RHF 34 is divided into two flows 47 and 48, and the gas is accumulated and grown in the RHF supply region 102 where dust is most likely to be taken in, so that the gas does not protrude upward. This gives R
Since the volume of gas passing through the initial heating area of the HF 34 is reduced, the height of the ceiling in that area can be reduced, thereby increasing radiant heat transfer to the compact layer. Volatiles released from the compact become more persistent inside the RHF and can be more easily burned. The increased combustion efficiency inside the RHF reduces the final volume of gas that needs to be cleaned.

【0056】炉内ガス出口42をRHF34の天井に配
置したので、次のような利点も得られる。例えば、前記
出口での炉内ガスの方向は、炉床を横切って側壁に向か
って吹き払うように流れるというよりは、むしろ炉床か
ら引き離される。炉内ガス出口42の直径は、ガス流速
を低減するように十分大きく形成されており、取り込ま
れた微粒子が重力によって炉床の上に戻って落下するよ
うになっている。
Since the in-furnace gas outlet 42 is arranged on the ceiling of the RHF 34, the following advantages can be obtained. For example, the direction of the furnace gas at the outlet is pulled away from the hearth rather than flowing across the hearth and blowing away toward the sidewalls. The diameter of the in-furnace gas outlet 42 is formed sufficiently large so as to reduce the gas flow rate, so that the captured fine particles fall back onto the hearth by gravity.

【0057】高温の放射熱源40は、当初燃料を燃焼さ
せることによって発生される。バーナーの燃料は供給源
50から供給され、燃料としては天然ガス、燃料油、副
生成物ガス、及び微粉炭が使用されるが、これらに限定
されるものではない。この燃料は、天井バーナー又は壁
取付バーナー52に分配される。燃焼に利用される酸素
は、予熱空気又は酸素リッチな空気54によって補給さ
れる。コンパクトから放出される揮発物質やCOを燃焼
させるために、さらに予熱空気又は酸素リッチな空気が
供給される。動作温度が高いため効率的な燃焼が行われ
ることになり、また炉内ガス出口42がRHFの供給端
部ではなくRHF34の中央部分に配置されているため
に、揮発物質及び一酸化炭素の炉内での滞留時間が長く
なる。
The hot radiant heat source 40 is initially generated by burning fuel. The burner fuel is supplied from a supply source 50, such as, but not limited to, natural gas, fuel oil, by-product gas, and pulverized coal. This fuel is distributed to a ceiling or wall mounted burner 52. Oxygen used for combustion is supplemented by preheated air or oxygen-rich air 54. Further preheated air or oxygen-rich air is supplied to burn the volatiles and CO emitted from the compact. The high operating temperature results in efficient combustion, and the in-furnace gas outlet 42 is located at the center of the RHF 34 rather than at the RHF feed end, thus providing a furnace for volatiles and carbon monoxide. Residence time inside

【0058】加熱及び還元の初期の段階では、酸化雰囲
気及び高温で動作するので、揮発物質が乾燥コンパクト
の表面上あるいはその近傍で発火して放射火炎を形成
し、コンパクトへの熱伝達を促進する。
During the initial stages of heating and reduction, operating in an oxidizing atmosphere and at high temperatures, the volatiles ignite on or near the surface of the dry compact to form a radiant flame and promote heat transfer to the compact. .

【0059】還元の最終段階では、加熱炉の内部に維持
されている雰囲気は、全体として金属鉄を酸化してい
る。これにより、バーナーはより効率的に動作すること
ができ、燃料消費が低減されるとともに、微粉炭や燃料
油等の燃料を使用する柔軟性が生まれる。還元された鉄
は、以下のようにして酸化から保護される。すなわち、
4分ないし10分という非常に短い滞留時間で処理し、
還元の最終段階で発生する一酸化炭素の保護ブランケッ
トが乱れるのを防ぎ、金属化されたコンパクト中の炭素
を1パーセント余分に保つのである。
In the final stage of the reduction, the atmosphere maintained inside the heating furnace oxidizes metallic iron as a whole. This allows the burner to operate more efficiently, reduces fuel consumption, and provides flexibility in using fuel such as pulverized coal or fuel oil. The reduced iron is protected from oxidation as follows. That is,
With a very short residence time of 4 to 10 minutes,
It prevents the carbon monoxide protective blanket generated in the final stage of the reduction from being disturbed and keeps one percent extra carbon in the metallized compact.

【0060】金属化されたコンパクトを部分的に冷却す
る1つの方法として、回転炉床式加熱炉から排出する直
前に、コンパクトの上あるいはその近傍に噴射器116
から冷却剤を噴射する。この冷却剤として、天然ガス、
微粉炭、燃料油、又は副生成物ガスを含んだものを用い
ることができる。冷却剤は、炭素と水素とに解離しても
よい。炭素の一部ないしは全部が、二酸化炭素及び水蒸
気と反応して、一酸化炭素を形成する可能性がある。コ
ンパクトの表面に付着した自由炭素は、さらに酸化から
保護することになる。再生されたガス、一酸化炭素及び
水素は、コンパクトの上方にある燃焼による酸化生成物
から保護するブランケットをさらに形成する。冷却剤の
解離及び再生の両方あるいはそのいずれかによって、高
温のコンパクトが部分的に冷却され、再生されたガスに
熱が伝達され、回転炉床式加熱炉34内で燃焼されるよ
うになる。
One way to partially cool the metallized compact is to use an injector 116 on or near the compact just prior to discharge from the rotary hearth furnace.
Inject coolant from As this coolant, natural gas,
Those containing pulverized coal, fuel oil, or by-product gas can be used. The coolant may dissociate into carbon and hydrogen. Some or all of the carbon may react with carbon dioxide and water vapor to form carbon monoxide. Free carbon attached to the surface of the compact will further protect it from oxidation. The regenerated gas, carbon monoxide, and hydrogen further form a blanket that protects against oxidation products from combustion above the compact. By dissociating and / or regenerating the coolant, the hot compact is partially cooled and heat is transferred to the regenerated gas for combustion in the rotary hearth furnace 34.

【0061】この方法の利点は、次のようなものであ
る。すなわち、炉床レベルにおける雰囲気制御を改善し
たことにより、金属化された鉄の酸化を防止し、炭素含
有量がより少ない高度に金属化された鉄を生成すること
ができるとともに、金属化されたコンパクトの顕熱を利
用して回転炉床式加熱炉の燃料を予熱するので、エネル
ギー効率が改善される。
The advantages of this method are as follows. That is, by improving the atmosphere control at the hearth level, it is possible to prevent the oxidation of metallized iron, to produce highly metallized iron with a lower carbon content, and Since the fuel of the rotary hearth heating furnace is preheated using the compact sensible heat, energy efficiency is improved.

【0062】第2の放射バリア100Aが、冷却及び排
出領域の直前に設けられている。
[0062] A second radiation barrier 100A is provided immediately before the cooling and discharging area.

【0063】生産性を最大限に高め、生成物の品質を監
視するのを補助するために、回転炉床式加熱炉の内部に
水冷ガス採取プローブ118が装備されている。これ
は、コンパクトの排出直前に、その表面の上方1インチ
以内のところでガスのサンプルを採集する。コンパクト
の金属化レベルが90ないし95パーセントに達する
と、還元速度は低下し始め、発生する一酸化炭素の量も
減少し始める。この地点でガスが含んでいる一酸化炭素
及び酸素をモニタすることにより、生成物の化学分析結
果を得る前に、生成物の品質を予測することができる。
一酸化炭素のレベルが高いということは、まだ還元速度
が高く、生成物の金属化の度合が低い可能性があること
を示している。一酸化炭素のレベルが中程度であれば、
還元速度がすでに低下しており、生成物が高度に金属化
されていることが分かる。一酸化炭素のレベルが低いこ
と、又は酸素が存在すること、あるいはそれらの両方
は、還元速度が停止され、生成物が酸化されている可能
性があることを示している。このような知見に基づい
て、炉床の速度、原料の供給、温度及び雰囲気のいずれ
か又は両方を調節することにより、最適な生産性と品質
とを保つことができる。上記3つの条件に対する一酸化
炭素及び酸素のレベルは、それぞれの加熱炉の状態と供
給される混合物とに応じて較正しなければならない。
A water-cooled gas sampling probe 118 is provided inside the rotary hearth furnace to maximize productivity and help monitor product quality. This takes a sample of the gas within one inch above its surface just before the compact is ejected. As the metallization level of the compact reaches 90 to 95 percent, the rate of reduction begins to decrease and the amount of carbon monoxide generated also begins to decrease. By monitoring the carbon monoxide and oxygen contained in the gas at this point, the quality of the product can be predicted before obtaining a chemical analysis of the product.
High levels of carbon monoxide indicate that the rate of reduction is still high and the degree of metallization of the product may be low. If the level of carbon monoxide is moderate,
It can be seen that the reduction rate has already been reduced and the product is highly metallized. Low levels of carbon monoxide, or the presence of oxygen, or both, indicate that the reduction rate has been stopped and that the product may be oxidized. By adjusting the speed of the hearth, the supply of the raw material, the temperature, and / or the atmosphere based on such knowledge, optimum productivity and quality can be maintained. The carbon monoxide and oxygen levels for the above three conditions must be calibrated according to the respective furnace conditions and the mixture supplied.

【0064】金属化されたコンパクトは、1つ以上の螺
旋状水冷スクリュー56を経由して、炉床36から排出
される。排出装置は、炉床を均す機能も備えている。炉
床36は固体であり、約4インチの厚さの処理されてい
る原料からなり、その主要な構成物はウスタイトであ
る。この点で、炉床は自己回復性を有している。どのよ
うなクラックやピットが生じても、自動的に新しい微粉
で埋められて、その下の耐火物の防護を考慮する必要は
ない。
The metallized compact is discharged from the hearth 36 via one or more helical water-cooled screws 56. The discharge device also has a function of leveling the hearth. The hearth 36 is solid and consists of a raw material being processed, approximately 4 inches thick, the main constituent being wustite. At this point, the hearth is self-healing. Whatever cracks or pits occur, they are automatically filled with new fines and there is no need to consider the protection of the refractory below.

【0065】これに代わるべき炉床からコンパクトを排
出する手段は、図6及び図7に示すように、少なくとも
1つのプラウ120を備える。このプラウは、直線状で
あっても曲がったものであってもよい。スクリューによ
り排出する場合と同様に、プラウ式排出装置も炉床を均
す機能を有する。
An alternative means of discharging the compact from the hearth comprises at least one plow 120, as shown in FIGS. The plow may be straight or curved. Similar to the case of discharging with a screw, the plow-type discharging device also has a function of leveling the hearth.

【0066】排出された生成物の温度は、約900ない
し1210゜Cである。生成物58は、熱い状態のまま
溶解炉60に装入され、又は加熱圧粉され(符号6
2)、あるいは冷却されて(符号64)貯蔵される。排
出された生成物が溶解炉60へ送られる場合には、その
生成物は高温の直接還元された鉄として移送缶66に収
容すればよい。排出された生成物58を圧粉プレス68
に送り、高温の鉄ブリケットを形成するのも好ましい。
あるいは、排出された生成物58を回転ドラム式冷却装
置70に送り、低温の還元鉄を生成することもできる。
The temperature of the discharged product is about 900 to 1210 ° C. The product 58 is charged into the melting furnace 60 while being hot, or is heated and compacted (reference numeral 6).
2) or cooled and stored (reference numeral 64). When the discharged product is sent to the melting furnace 60, the product may be stored in the transfer can 66 as high-temperature directly reduced iron. The discharged product 58 is pressed into a compacting press 68.
To form hot iron briquettes.
Alternatively, the discharged product 58 can be sent to the rotary drum type cooling device 70 to generate low-temperature reduced iron.

【0067】RHF34を出た還元ガス72は、炉内ガ
ス調整器74に入る。調整されたガス76は、熱交換器
78に移送される。熱交換器78には、ファン82を通
って燃焼空気80も供給される。熱交換器78により、
燃焼空気80が加温されて、予熱空気54となる。調整
された炉内ガス76は、熱交換器を出ると、適宜の汚染
制御装置84に送られる。汚染制御装置は、スクラバー
(ガス洗浄機)、静電集塵機、サイクロン、及びバッグ
ハウスを備える。処理されたガス86は、ファン88に
よって汚染制御装置84から抽出され、煙突90に送ら
れて大気92に放出される。炉床は、ベッグスのアメリ
カ特許第3,452,972号に記載されているよう
に、従来水シール108によって炉床格納体に封止され
ている。円環状の炉床は車輪部材108の上に支持され
ており、従来のどのような駆動手段によって駆動しても
よい。このことは、ベッグスのアメリカ特許第3,45
2,972号、又はヘインウォルドらのアメリカ特許第
4,597,564号に示されている。
The reducing gas 72 that has exited the RHF 34 enters a furnace gas conditioner 74. The conditioned gas 76 is transferred to a heat exchanger 78. The heat exchanger 78 is also supplied with combustion air 80 through a fan 82. With the heat exchanger 78,
The combustion air 80 is heated and becomes the preheated air 54. The conditioned furnace gas 76 exits the heat exchanger and is sent to an appropriate pollution control device 84. The pollution control device includes a scrubber (gas washer), an electrostatic precipitator, a cyclone, and a bag house. The treated gas 86 is extracted from the pollution control device 84 by the fan 88, sent to the chimney 90, and released to the atmosphere 92. The hearth is conventionally sealed to the hearth containment by a water seal 108, as described in Beggs U.S. Pat. No. 3,452,972. The annular hearth is supported on wheel members 108 and may be driven by any conventional drive means. This is described in Beggs's U.S. Pat.
No. 2,972, or U.S. Pat. No. 4,597,564 to Heinwald et al.

【0068】以上詳細に説明したように、この発明によ
れば、回転炉床式加熱炉内において酸化鉄を急速かつ効
率的に還元するための改良された方法及び装置が提供さ
れる。このプロセス(FASTMET TMという商号あるいは商
標で知られているであろう。)に関する試験結果によれ
ば、適正に形成されたペレット(乾燥コンパクト)を1
315ないし1430゜Cの温度でただちに放射熱源に
暴露することができ、しかも剥脱を生じることがない。
低温ないし中温の予熱領域を省き、高温で還元させるこ
とによって、炉床の生産性は他のプロセスと比較して3
0ないし100%向上する。さらに、回転炉床式加熱炉
内のコンパクトから放出された揮発性物質のほとんどを
燃焼させ、コンパクト及び燃焼生成物が加熱炉の第1の
部分では並流方向に、加熱炉の第2の部分では向流方向
に流れることによって、エネルギー効率を向上させるこ
とができる。
As described in detail above, the present invention provides an improved method and apparatus for rapidly and efficiently reducing iron oxide in a rotary hearth furnace. Test results for this process (which may be known by the trade name or trademark FASTMET ) show that properly formed pellets (dry compacts) can be reduced to 1%.
Immediate exposure to a radiant heat source at temperatures of 315 to 1430 ° C., without exfoliation.
By eliminating the low to medium temperature preheating zone and reducing at high temperature, hearth productivity is reduced by 3% compared to other processes.
0-100% improvement. Further, most of the volatiles released from the compacts in the rotary hearth furnace are burned, and the compacts and combustion products are co-current in the first part of the furnace and the second part of the furnace. By flowing in the countercurrent direction, the energy efficiency can be improved.

【0069】以上の記載及び特定の実施例は、単にこの
発明のベストモード及びその原理を例示したものであ
る。また、この発明の技術分野における当業者は、この
発明の精神と範囲とから逸脱することなく、種々の変
更、追加を行うことができるものである。従って、この
発明の範囲は、添付の請求の範囲に記載された範囲のみ
によって限定されるのでなければならない。
The foregoing description and specific embodiments are merely illustrative of the best mode of the present invention and its principles. In addition, those skilled in the art of the present invention can make various changes and additions without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be limited only by the scope set forth in the appended claims.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明
は、回転炉床式加熱炉において、酸化鉄の還元を急速か
つ効率的に行うための改良された方法及び装置を提供す
るものである。この方法の利点は、次のとおりである。 (1)炉床レベルでの雰囲気制御を改善することによ
り、金属鉄の酸化が防止される。 (2)炭素含有量がより少ない高度に金属化された鉄を
生成することができる。 (3)金属化されたコンパクトの顕熱を利用して回転炉
床式加熱炉の燃料の一部を予熱することにより、エネル
ギー効率が改善される。
As is apparent from the above description, the present invention provides an improved method and apparatus for rapidly and efficiently reducing iron oxide in a rotary hearth heating furnace. is there. The advantages of this method are as follows. (1) The oxidation of metallic iron is prevented by improving the atmosphere control at the hearth level. (2) Highly metallized iron with lower carbon content can be produced. (3) Energy efficiency is improved by preheating part of the fuel in the rotary hearth heating furnace using the sensible heat of the metallized compact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】回転炉床式加熱炉内での急速かつ効率的な酸化
鉄還元を実現する改良方法の工程を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing steps of an improved method for realizing rapid and efficient iron oxide reduction in a rotary hearth heating furnace.

【図2】改良された回転炉床式加熱炉の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of an improved rotary hearth heating furnace.

【図3】改良された回転炉床式加熱炉の上面図である。FIG. 3 is a top view of an improved rotary hearth heating furnace.

【図4】供給原料あるいはペレット均し機を示す供給装
置の概略側面図である。
FIG. 4 is a schematic side view of a feeder showing a feedstock or pellet leveler.

【図5】冷却装置を示す装置の排出部分の概略側面図で
ある。
FIG. 5 is a schematic side view of the discharge portion of the device showing the cooling device.

【図6】ペレット排出プラウを示す装置の排出部分の概
略側面図である。
FIG. 6 is a schematic side view of the discharge portion of the device showing the pellet discharge plow.

【図7】図6の装置の排出部分を示す概略上面図であ
る。
FIG. 7 is a schematic top view showing a discharge portion of the apparatus of FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 鉄酸化物 18 炭素質物質 20 粘結剤 22 混合ユニット 26 凝集ユニット 30 乾燥ユニット 32,38 コンパクト 34 回転路床式加熱炉(RHF) 36 炉床(RHF34の) 42 ガス排気口(炉内ガス除去手段) 56 螺旋状スクリュー(排出手段) 58 還元生成物 102 供給管路(RHF34にコンパクト32を
供給する手段)
16 Iron oxide 18 Carbonaceous substance 20 Binder 22 Mixing unit 26 Agglomeration unit 30 Drying unit 32, 38 Compact 34 Rotating bed heating furnace (RHF) 36 Hearth (of RHF34) 42 Gas exhaust port (furnace gas) Removal means) 56 helical screw (discharge means) 58 reduction product 102 supply line (means for supplying compact 32 to RHF 34)

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年7月19日[Submission date] July 19, 1999

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】上記及び他の目的を達成
するために、この発明に係わる酸化鉄と炭素質物質、及
び揮発性物質を含んでなる乾燥コンパクトから直接還元
によって鉄を生成する方法は、炉床上に2層を超えない
深さで前記コンパクトを供給する工程と、前記コンパク
トを放射熱源によって1315℃ないし1430℃の温
度に1ないし3分の第1の期間の間曝してすべての揮発
性物質を除去し、前記コンパクトを十分な自由酸素が存
在する酸化雰囲気中に置いて、そのコンパクトから発生
する可燃性ガスの大部分を燃焼させるとともに、燃焼ガ
スを生成する工程と、前記コンパクトを自由酸素が存在
しない雰囲気中で放射熱源によって1315℃ないし1
430℃の温度に3ないし9分の第2の期間の間曝して
そのコンパクトを金属化する工程と、前記ガス及び前記
コンパクトが、前記第1の期間中は並流として、前記第
2の期間中は向流として流動し、金属化されたコンパク
を形成させる工程と、前記金属化されたコンパクトを
排出する直前にそのコンパクトの上あるいは近傍に冷却
剤を注入し、それによって、前記金属化されたコンパク
トをその排出前に部分的に冷却する工程と、前記金属化
されたコンパクトを炉床から排出する工程とを備えたこ
とを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above and other objects, a method of producing iron by direct reduction from a dry compact comprising iron oxide, a carbonaceous material, and a volatile material according to the present invention. Providing the compact at a depth not exceeding two layers on the hearth, exposing the compact to a temperature of 1315 ° C. to 1430 ° C. by a radiant heat source for a first period of 1 to 3 minutes, and Removing volatiles and placing the compact in an oxidizing atmosphere in which there is sufficient free oxygen to burn most of the flammable gas generated from the compact and generate combustion gas; At a temperature of 1315 ° C. to 1
Exposing the compact to a temperature of 430 ° C. for a second period of 3 to 9 minutes to metallize the compact; and wherein the gas and the compact are co-current during the first period; Inside flows countercurrent, metallized compact
And forming the metallized compact
Cool on or near the compact just before discharging
The metallized compact.
And a step of partially cooling the metallized compact prior to its discharge, and discharging the metallized compact from the hearth.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0029[Correction target item name] 0029

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Correction target item name] 0030

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0031】前記金属化されたコンパクトは前記第2の
期間の最後に酸化される雰囲気に曝されるが、その酸化
を防ぐために前記金属化されたコンパクトが、余分の炭
素、又は一酸化炭素と水素との両方あるいはいずれか一
方の薄いブランケットによって保護されてよい。
[0031] While the metallized compact is exposed to the atmosphere to be oxidized at the end of the second period, the oxidation
The metallized compact may be protected by a thin blanket of excess carbon and / or carbon monoxide and / or hydrogen in order to prevent the occurrence.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0032[Correction target item name] 0032

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0033[Correction target item name] 0033

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0033】前記冷却剤は、天然ガス、石炭粉末、燃料
油、及び副生物ガスからなるグループから選択すること
ができる。
The coolant may be selected from the group consisting of natural gas, coal powder, fuel oil, and by-product gas.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0035[Correction target item name] 0035

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0035】前記放射熱源は、前記コンパクトから発生
した可燃性揮発物質及び一酸化炭素によって少なくとも
部分的にエネルギーを得るようにするとよい。
[0035] The radiant heat source may be configured to obtain energy at least partially by the combustible volatiles and carbon monoxide generated from the compact.

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0037[Correction target item name] 0037

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0038[Correction target item name] 0038

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0038】また、前記部分的に冷却された金属化コン
パクトを前記炉床から高温移送容器内に排出し、金属化
コンパクトを溶解炉内に高温で供給する工程をさらに備
えてもよい。あるいは、前記部分的に冷却された金属化
コンパクトを前記炉床からブリケッティングプレス内に
排出して、高温のブリケット化鉄を生成する工程をさら
に備えてもよい。
Further, the partially cooled metallized con
Pact is discharged from the hearth into a high-temperature transfer vessel and metallized.
The method may further include a step of supplying the compact at a high temperature into the melting furnace. Alternatively, the partially cooled metallization
The method may further include discharging the compact from the hearth into a briquetting press to produce hot briquetted iron.

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0039[Correction target item name] 0039

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0039】また、この発明に係わる装置は、回転炉床
式加熱炉内で酸化鉄及び粉末炭素質物質を含む乾燥コン
パクトから鉄を取出し、その鉄を直接還元することによ
って金属を生成するものであって、次の(a)から
(g)までの要件を備えたことを特徴とする。
The apparatus according to the present invention removes iron from a dry compact containing iron oxide and powdered carbonaceous material in a rotary hearth heating furnace, and produces metal by directly reducing the iron. Then, from the next (a)
(G) .

【手続補正12】[Procedure amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0040[Correction target item name] 0040

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0040】(a)酸化鉄粉末と炭素質物質粉末とを混
合し、乾燥コンパクトを形成する手段。 (b)ほぼ平坦な炉床面を備え、前記乾燥コンパクトを
受容する回転炉床式加熱炉。 (c)前記炉床表面上に2層を超えないように前記乾燥
コンパクトを供給する手段。 (d)前記炉床上で前記乾燥コンパクトを加熱、還元、
及び焼結又は部分的に溶融させて、還元生成物を生成す
る手段。 (e)前記還元されたコンパクトを前記回転炉床式加熱
炉から排出する手段。 (f)前記供給手段と前記排出手段との間に介設され、
前記回転炉床式加熱炉から炉内ガスを除去する手段。(g)前記コンパクトを炉床から排出する直前に、その
コンパクトの上あるいは近傍に冷却剤を注入する手段。
(A) A means for mixing iron oxide powder and carbonaceous material powder to form a dry compact. (B) A rotary hearth heating furnace having a substantially flat hearth surface and receiving the dry compact. (C) means for supplying said dry compact such that no more than two layers are on the hearth surface. (D) heating and reducing the dried compact on the hearth;
And means for sintering or partially melting to produce reduction products. (E) means for discharging the reduced compact from the rotary hearth heating furnace. (F) interposed between the supply means and the discharge means,
Means for removing gas in the furnace from the rotary hearth heating furnace. (G) immediately before discharging the compact from the hearth;
Means for injecting coolant on or near the compact.

【手続補正13】[Procedure amendment 13]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正14】[Procedure amendment 14]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0044[Correction target item name] 0044

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

【手続補正15】[Procedure amendment 15]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0045[Correction target item name] 0045

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0045】さらにまた、前記コンパクトを炉床から排
出する直前に、そのコンパクトの表面から上方1インチ
(2.54cm)未満でガスサンプルを採取する水冷プ
ローブを備えてもよい。
Further, just before discharging the compact from the hearth, one inch above the surface of the compact.
(2.54 cm) may be provided with a water-cooled probe for taking gas samples.

【手続補正16】[Procedure amendment 16]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0052[Correction target item name] 0052

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0052】ある定められた供給原料と炉床への供給に
ついてみると、回転炉床式加熱炉34の生産性(lb/h-f
t (kg/h-m 2 ))は、その炉内での保持時間に反比例す
る。例えば、保持時間5.8分と保持時間7.6分とを
比較すると、前者の生産性は31%後者を上回ることに
なる。
Looking at a given feedstock and supply to the hearth, the productivity of the rotary hearth heating furnace 34 (lb / hf
t 2 (kg / hm 2 )) is inversely proportional to the holding time in the furnace. For example, when comparing the holding time of 5.8 minutes with the holding time of 7.6 minutes, the productivity of the former exceeds the latter by 31%.

【手続補正17】[Procedure amendment 17]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0063[Correction target item name] 0063

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0063】生産性を最大限に高め、生成物の品質を監
視するのを補助するために、回転炉床式加熱炉の内部に
水冷ガス採取プローブ118が装備されている。これ
は、コンパクトの排出直前に、その表面の上方1インチ
(2.54cm)以内のところでガスのサンプルを採集
する。コンパクトの金属化レベルが90ないし95パー
セントに達すると、還元速度は低下し始め、発生する一
酸化炭素の量も減少し始める。この地点でガスが含んで
いる一酸化炭素及び酸素をモニタすることにより、生成
物の化学分析結果を得る前に、生成物の品質を予測する
ことができる。一酸化炭素のレベルが高いということ
は、まだ還元速度が高く、生成物の金属化の度合が低い
可能性があることを示している。一酸化炭素のレベルが
中程度であれば、還元速度がすでに低下しており、生成
物が高度に金属化されていることが分かる。一酸化炭素
のレベルが低いこと、又は酸素が存在すること、あるい
はそれらの両方は、還元速度が停止され、生成物が酸化
されている可能性があることを示している。このような
知見に基づいて、炉床の速度、原料の供給、温度及び雰
囲気のいずれか又は両方を調節することにより、最適な
生産性と品質とを保つことができる。上記3つの条件に
対する一酸化炭素及び酸素のレベルは、それぞれの加熱
炉の状態と供給される混合物とに応じて較正しなければ
ならない。
A water-cooled gas sampling probe 118 is provided inside the rotary hearth furnace to maximize productivity and help monitor product quality. This is one inch above the surface of the compact just before ejection.
Collect a gas sample within (2.54 cm) . As the metallization level of the compact reaches 90 to 95 percent, the rate of reduction begins to decrease and the amount of carbon monoxide generated also begins to decrease. By monitoring the carbon monoxide and oxygen contained in the gas at this point, the quality of the product can be predicted before obtaining a chemical analysis of the product. High levels of carbon monoxide indicate that the rate of reduction is still high and the degree of metallization of the product may be low. At moderate levels of carbon monoxide, the rate of reduction has already been reduced, indicating that the product is highly metallized. Low levels of carbon monoxide, or the presence of oxygen, or both, indicate that the reduction rate has been stopped and that the product may be oxidized. By adjusting the speed of the hearth, the supply of the raw material, the temperature, and / or the atmosphere based on such knowledge, optimum productivity and quality can be maintained. The carbon monoxide and oxygen levels for the above three conditions must be calibrated according to the respective furnace conditions and the mixture supplied.

【手続補正18】[Procedure amendment 18]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0064[Correction target item name] 0064

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0064】金属化されたコンパクトは、1つ以上の螺
旋状水冷スクリュー56を経由して、炉床36から排出
される。排出装置は、炉床を均す機能も備えている。炉
床36は固体であり、約4インチ(約10.2cm)
厚さの処理されている原料からなり、その主要な構成物
はウスタイトである。この点で、炉床は自己回復性を有
している。どのようなクラックやピットが生じても、自
動的に新しい微粉で埋められて、その下の耐火物の防護
を考慮する必要はない。
The metallized compact is discharged from the hearth 36 via one or more helical water-cooled screws 56. The discharge device also has a function of leveling the hearth. The hearth 36 is solid and consists of a raw material being processed having a thickness of about 4 inches (about 10.2 cm) , the main constituent of which is wustite. At this point, the hearth is self-healing. Whatever cracks or pits occur, they are automatically filled with new fines and there is no need to consider the protection of the refractory below.

【手続補正19】[Procedure amendment 19]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0067[Correction target item name] 0067

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0067】RHF34を出た還元ガス72は、炉内ガ
ス調整器74に入る。調整されたガス76は、熱交換器
78に移送される。熱交換器78には、ファン82を通
って燃焼空気80も供給される。熱交換器78により、
燃焼空気80が加温されて、予熱空気54となる。調整
された炉内ガス76は、熱交換器を出ると、適宜の汚染
制御装置84に送られる。汚染制御装置は、スクラバー
(ガス洗浄機)、静電集塵機、サイクロン、及びバッグ
ハウスを備える。処理されたガス86は、ファン88に
よって汚染制御装置84から抽出され、煙突90に送ら
れて大気92に放出される。炉床は、ベッグスのアメリ
カ特許第3,452,972号に記載されているよう
に、従来水シール106によって炉床格納体に封止され
ている。円環状の炉床は車輪部材108の上に支持され
ており、従来のどのような駆動手段によって駆動しても
よい。このことは、ベッグスのアメリカ特許第3,45
2,972号、又はヘインウォルドらのアメリカ特許第
4,597,564号に示されている。
The reducing gas 72 that has exited the RHF 34 enters a furnace gas conditioner 74. The conditioned gas 76 is transferred to a heat exchanger 78. The heat exchanger 78 is also supplied with combustion air 80 through a fan 82. With the heat exchanger 78,
The combustion air 80 is heated and becomes the preheated air 54. The conditioned furnace gas 76 exits the heat exchanger and is sent to an appropriate pollution control device 84. The pollution control device includes a scrubber (gas washer), an electrostatic precipitator, a cyclone, and a bag house. The treated gas 86 is extracted from the pollution control device 84 by the fan 88, sent to the chimney 90, and released to the atmosphere 92. The hearth is conventionally sealed to the hearth containment by a water seal 106 as described in Beggs U.S. Pat. No. 3,452,972. The annular hearth is supported on wheel members 108 and may be driven by any conventional drive means. This is described in Beggs's U.S. Pat.
No. 2,972, or U.S. Pat. No. 4,597,564 to Heinwald et al.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス エイチ.ボイド アメリカ合衆国・ノースカロライナ州 28115・ムーアーズヴィル・ボックス 200 −エイチ・ルート 4 (72)発明者 ジェイムス エー.リピンスキー アメリカ合衆国・ノースカロライナ州 28215・シャーロット・レークサイド ド ライブ 7124 (72)発明者 ジミー ディー.スループ アメリカ合衆国・ノースカロライナ州 28134・シャーロット・#708−236・パイ ンヴィル−マッシューズ ロード 8318 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Thomas H. Inventor. Boyd 28115 Mooresville Box, North Carolina, United States of America 200-H Route 4 (72) Inventor James A. Lipinski, North Carolina, USA 28215 Charlotte Lakeside Drive 7124 (72) Inventor Jimmy Dee. Sloop, North Carolina, USA 28134 Charlotte # 708-236 Pinville-Matthews Road 8318

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化鉄と炭素質物質、及び揮発性物質を
含んでなる乾燥コンパクトから直接還元によって鉄を生
成する方法であって、 炉床上に2層を超えない深さで前記コンパクトを供給す
る工程と、 前記コンパクトを放射熱源によって約1315゜Cない
し約1430゜Cの温度に1ないし3分の第1の期間の
間曝してすべての揮発性物質を除去し、前記コンパクト
を十分な自由酸素が存在する酸化雰囲気中に置いて、そ
のコンパクトから発生する可燃性ガスの大部分を燃焼さ
せるとともに、燃焼ガスを生成する工程と、 前記コンパクトを自由酸素が存在しない雰囲気中で放射
熱源によって約1315゜Cないし約1430゜Cの温
度に3ないし9分の第2の期間の間曝してそのコンパク
トを金属化する工程と、 前記ガス及び前記コンパクトが、前記第1の期間中は並
流として、前記第2の期間中は向流として流動し、金属
化された鉄生成物を形成させる工程と、 前記金属化された鉄生成物を炉床から排出する工程とを
備えた方法。
1. A method for producing iron by direct reduction from a dry compact comprising iron oxide, a carbonaceous substance and a volatile substance, said compact being supplied on the hearth with a depth not exceeding two layers. Exposing the compact to a temperature of about 1315 ° C. to about 1430 ° C. by a radiant heat source for a first period of 1 to 3 minutes to remove any volatiles and to allow the compact to be sufficiently free Placing the compact in an oxidizing atmosphere in the presence of oxygen to burn most of the combustible gas generated from the compact and generating a combustion gas; and placing the compact in an atmosphere free of free oxygen by a radiant heat source. Metallizing the compact by exposing to a temperature of 1315 ° C. to about 1430 ° C. for a second period of 3 to 9 minutes; Flowing in a co-current during the first period and countercurrent during the second period to form a metallized iron product; and converting the metallized iron product into a furnace. Discharging from the floor.
【請求項2】 前記コンパクトは、前記乾燥コンパクト
を還元、焼結、又は部分的に溶融させることによって金
属化される請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the compact is metallized by reducing, sintering, or partially melting the dried compact.
【請求項3】 前記コンパクトを炉床から排出する間
に、それらのコンパクトを部分的に冷却する工程をさら
に備えた請求項1に記載の方法。
3. The method of claim 1 further comprising the step of partially cooling the compacts while discharging them from the hearth.
【請求項4】 前記金属化鉄生成物が前記第2の期間の
最後の3分間の間酸化される雰囲気に曝されるが、その
際前記金属化鉄生成物が、余分の炭素、又は一酸化炭素
と水素との両方あるいはいずれか一方の薄いブランケッ
トによって保護される請求項1に記載の方法。
4. The iron metallized product is exposed to an atmosphere that is oxidized during the last three minutes of the second period, wherein the iron metallized product is free of excess carbon or The method of claim 1, wherein the method is protected by a thin blanket of carbon oxide and / or hydrogen.
【請求項5】 金属化鉄生成物を排出する直前に前記鉄
生成物の上あるいは近傍に冷却剤を注入し、それによっ
て、前記金属化鉄生成物をその排出前に部分的に冷却す
る工程をさらに備えた請求項1に記載の方法。
5. Injecting a coolant over or near the iron product immediately prior to discharging the iron metallized product, thereby partially cooling the metallized iron product prior to its discharge. The method of claim 1, further comprising:
【請求項6】 前記冷却剤は、天然ガス、石炭粉末、燃
料油、及び副生物ガスからなるグループから選択される
請求項5に記載の方法。
6. The method of claim 5, wherein the coolant is selected from the group consisting of natural gas, coal powder, fuel oil, and by-product gas.
【請求項7】 前記酸化鉄は、細かく粉砕された鉄鉱
石、酸化鉄精鉱、副生物の酸化鉄、及び製鋼所の廃材か
らなるグループから選択される請求項1に記載の方法。
7. The method of claim 1, wherein the iron oxide is selected from the group consisting of finely ground iron ore, iron oxide concentrate, by-product iron oxide, and steel mill waste.
【請求項8】 前記炭素質物質は、石炭、コークス粉、
石油コークス、チャー、及びチャコール粉末からなるグ
ループから選択される請求項1に記載の方法。
8. The carbonaceous substance may be coal, coke powder,
The method of claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of petroleum coke, char, and charcoal powder.
【請求項9】 前記コンパクト中の酸化鉄及び炭素質物
質は、有機粘結剤によって結合されている請求項1に記
載の方法。
9. The method of claim 1, wherein the iron oxide and carbonaceous material in the compact are bound by an organic binder.
【請求項10】 前記放射熱源は、前記コンパクトから
発生した可燃性揮発物質及び一酸化炭素によって少なく
とも部分的にエネルギーを得ている請求項1に記載の方
法。
10. The method of claim 1, wherein the radiant heat source is at least partially energized by combustible volatiles and carbon monoxide generated from the compact.
【請求項11】 前記放射熱源は、天然ガス、石炭粉
末、燃料油、及び副生物ガスからなるグループから選択
される燃料を燃焼させることによって少なくとも部分的
にエネルギーを得ている請求項1に記載の方法。
11. The method of claim 1, wherein the radiant heat source is at least partially energized by burning a fuel selected from the group consisting of natural gas, coal powder, fuel oil, and by-product gas. the method of.
【請求項12】 酸素源が予熱された空気、酸素、及び
酸素リッチな空気からなるグループから選択され、炉内
にその酸素を導入して燃焼を促進させる請求項1に記載
の方法。
12. The method of claim 1, wherein the oxygen source is selected from the group consisting of preheated air, oxygen, and oxygen-rich air, and the oxygen is introduced into the furnace to promote combustion.
【請求項13】 前記コンパクト中の酸化鉄と炭素質物
質との比率は、常に一定の比率に保たれるように制御さ
れる請求項1に記載の方法。
13. The method according to claim 1, wherein the ratio between the iron oxide and the carbonaceous material in the compact is controlled so as to be always maintained at a constant ratio.
【請求項14】 前記部分的に冷却された金属化鉄生成
物を前記炉床から高温移送容器内に排出し、金属化鉄生
成物を溶解炉内に高温で供給する工程をさらに備えた請
求項1に記載の方法。
14. The method according to claim 1, further comprising the step of discharging the partially cooled iron metal product from the hearth into a high temperature transfer vessel and supplying the metal iron product at a high temperature into the melting furnace. Item 1. The method according to Item 1.
【請求項15】 前記部分的に冷却された金属化鉄生成
物を前記炉床からブリケッティングプレス内に排出し
て、高温のブリケット化鉄を生成する工程をさらに備え
た請求項1に記載の方法。
15. The method of claim 1, further comprising the step of discharging the partially cooled iron metallized product from the hearth into a briquetting press to produce hot briquetted iron. the method of.
【請求項16】 次の(a)から(f)までの要件を備
えた、回転炉床式加熱炉内で酸化鉄及び粉末炭素質物質
を含む乾燥コンパクトから鉄を取出し、その鉄を直接還
元することによって金属を生成する装置。 (a)酸化鉄粉末と炭素質物質粉末とを混合し、乾燥コ
ンパクトを形成する手段。 (b)ほぼ平坦な炉床面を備え、前記乾燥コンパクトを
受容する回転炉床式加熱炉。 (c)前記炉床表面上に2層を超えないように前記乾燥
コンパクトを供給する手段。 (d)前記炉床上で前記乾燥コンパクトを加熱、還元、
及び焼結又は部分的に溶融させて、還元生成物を生成す
る手段。 (e)前記還元されたコンパクトを前記回転炉床式加熱
炉から排出する手段。 (f)前記供給手段と前記排出手段との間に介設され
て、前記回転炉床式加熱炉から炉内ガスを除去する手
段。
16. Iron is removed from a dry compact containing iron oxide and powdered carbonaceous material in a rotary hearth heating furnace having the following requirements (a) to (f), and the iron is directly reduced: A device that produces metal by doing (A) A means for mixing iron oxide powder and carbonaceous material powder to form a dry compact. (B) A rotary hearth heating furnace having a substantially flat hearth surface and receiving the dry compact. (C) means for supplying said dry compact such that no more than two layers are on the hearth surface. (D) heating and reducing the dried compact on the hearth;
And means for sintering or partially melting to produce reduction products. (E) means for discharging the reduced compact from the rotary hearth heating furnace. (F) means for interposed between the supply means and the discharge means for removing gas in the furnace from the rotary hearth heating furnace.
【請求項17】 前記コンパクトを炉床から排出する間
にそれらのコンパクトを部分的に冷却する手段をさらに
備えた請求項16に記載の装置。
17. The apparatus of claim 16, further comprising means for partially cooling the compacts while discharging them from the hearth.
【請求項18】 前記コンパクトを炉床上に1ないし2
層の深さとなるよう供給する手段は、その層の厚さを制
御する下方縁部を有する調節式ゲート又は均し機を備え
た少なくとも1つの調節式垂直供給パイプを備えている
請求項16に記載の装置。
18. The compact is placed on the hearth for 1 to 2
17. The method according to claim 16, wherein the means for feeding to the depth of the layer comprises at least one adjustable vertical feed pipe with an adjustable gate or leveler having a lower edge for controlling the thickness of the layer. The described device.
【請求項19】 前記コンパクトを炉床から排出する手
段は、少なくとも1つの螺旋状スクリューを備えている
請求項16に記載の装置。
19. The apparatus according to claim 16, wherein the means for discharging the compact from the hearth comprises at least one helical screw.
【請求項20】 前記コンパクトを炉床から排出する手
段は、少なくとも1つのプラウを備えている請求項16
に記載の装置。
20. The means for discharging the compact from the hearth comprises at least one plow.
An apparatus according to claim 1.
【請求項21】 前記コンパクトを炉床から排出する直
前に、そのコンパクトの上あるいは近傍に冷却剤を注入
する手段をさらに備えている請求項16に記載の装置。
21. The apparatus of claim 16, further comprising means for injecting a coolant onto or near the compact just before discharging the compact from the hearth.
【請求項22】 前記コンパクトを炉床から排出する直
前に、そのコンパクトの表面から上方1インチ未満でガ
スサンプルを採取する水冷プローブを備え、それにより
ガスサンプル中の一酸化炭素及び酸素のレベルを監視し
て生成物品質の管理及び生産性の最適化の両方あるいは
いずれか一方を行う請求項16に記載の装置。
22. A water-cooled probe for taking a gas sample less than one inch above the surface of the compact immediately prior to discharging the compact from the hearth, thereby reducing the levels of carbon monoxide and oxygen in the gas sample. 17. The apparatus of claim 16, wherein the monitoring is performed to control product quality and / or optimize productivity.
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