JPS5822881A - ロータリキルン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセメント、石灰、ゴミ等の加熱焼成を行うロー
タリキルンの改良、およびそのロータリキルンを用いた
金属酸化物の直接還元方法に関する。

ロータリキルンは耐火材を内張すした円筒状のシェルに
、セメント、石灰、コミ等の被加熱原料をその一端より
装入し、シェルの回転により被加熱原料を攪拌流動させ
かつシェル軸方向に移動させながら、シェルの他端に設
けられた主］〈−すでもって焼成を行っている。

この種ロータリキルンは、横置きされた長尺シェルの底
部に被加熱原料が存在するに過ぎないので、シェル軸付
近で高温ガスの吹抜けを起し易く熱効率が極めて低いこ
と、主バーナのみではシェル軸方向の温度制御が不可能
に近いこと等から以下の改良がなされている。

例えば、第１図に示すようにロークリジヨイント１を介
して回転するシェル２の外周に燃料、空気供給管３が配
置され、この供給管３からシェル２の中心方向に多数の
サポート４をシェル２を貫通しては＼′軸線部まで挿入
し、その先端に補助バーナ５を装着したロータリキルン
や、第２図に示すようにバーナノズル６が耐火材７から
突出することなく円周上に配置されたロータリキルンが
ある。

しかし、上述の前者の補助バーナ５はシェル２と一体回
転することからシェル２の軸心付近に配置され、被加熱
原料を焼成するのに必ずしも適した位置にあるとは言え
ないこと、シェル２の回転に伴いサポート４が被加熱原
料と間欠的な接触を繰返えし、熱や摩擦による損傷が激
しく長期間の使用に耐え得ないこと、シェル軸付近で高
温ガスが吹抜は易いこと等の欠点がある。また後者のノ
ズル６も被加熱原料から交番的な熱負荷を受け、かつシ
ェル２の回転に伴うノズル孔の開閉機構が必要で、構成
が複雑なロータリキルンとなりかつ故障要因が増す欠点
がある。

本発明は、シェル内の高温ガスの吹抜けを防止し、かつ
被加熱原料の位置する部分の所望温度の調整や均温化を
図って熱効率を高めると共に、吹込みノズルのサポート
への熱負荷変動を回避して長寿命化を図り、加えてシェ
ル内の高温ガスを回収できるロータリキルン、およびこ
のロータリキルンを用いて金属酸化物を直接還元させる
方法を提供することを目的とする。

その特徴とするところは外周部が耐火材で被覆された内
筒をロータリキルンのシェル内部においてその軸方向に
配置し、この内筒内に前記シェル外部より供給される燃
料、および空気またはいずれかを導入する流路を設ける
と共に、その流路に接続された吹込みノズルを前記シェ
ル内の被加熱原料に向けて前記内筒に突設させたロータ
リキルンであり、加えてこのロータリキルンの装入シュ
ートより金属酸化物と炭素含有材を主たる被加熱原料と
して装入し、主バーナ、前記吹込みノズルｒこよる燃焼
熱および耐火材の反射熱により加熱すると共ｌこ前記内
筒の適所より前記シェル内に被加熱原料を追加供給する
金属酸化物の直接還元方法である。

以下本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。第
３図は本発明に係るロータリキルンの全体断面図で耐火
材７が内張すされたシェル２は適数個のローラ１１でも
ってそのローラサポート１２を介して基台１３上に支承
され、シェル２の外周Ｏこ固着されたリングギヤー１４
および駆動ギヤ１５を介して駆動源１６でもって回転さ
れる。シェル２はその一端に例えば原料装入側フード１
７、他端に原料排出側フード１８を備え、各フード１７
　、１８の内端面でシール材１９を介して気密的かつ回
転自在に組立られている。

加えて、シェル２の外側部においてその両端が基台２０
に固定支持された内筒２１がシェル２内を貫通する如く
挿入され、それに適数個の吹込みノズル２２が内筒２１
の長手方向に２２ａ、２２ｂ＋２２Ｃ・・・・・・およ
び第４図に示すように周方向に２２ａ、　２２　ａ：　
２２　ａ　’の如く配置されている。この内筒２１の外
周は耐火材３２により覆われ、内筒２１の内部には吹込
みノズル２２用の燃料や燃焼ガスを供給する導入路２３
である供給パイプが配設され、内筒２１の外部において
主バーナ２４への供給パイプに枝設されている。上記吹
込みノズル２２の先端部２５は第８図の如くシェル２の
軸方向でもよいし第４図の如く被加熱原料８に向けｔご
シェル半径方向に装着してもよい。また吹込みノズル２
２のサポート２６は被加熱原料８の存在する位置に適度
に近く突設され、焼成に好適な本数、半径方向および軸
方向位置が選択される。

本発明は上述した如く構成したので被加熱原料８を装入
するシュート２７よりはゾ連続的に供給される被加熱原
料８は、シェル２の下り傾斜と回転により第８図の矢符
２８方向に移動し、主バーナ２４による焼成余熱と上記
吹込みノズル２２による加熱に加えて、耐火材３２の反
射熱により加熱焼成度が調整されっ＼主バーナ２４の存
する完全焼成域に至り１．シェル２の端部より原料排出
フード１８の排出口２９を経て排出される〇 このような操業において吹込みノズル２２の噴出量をシ
ェル２の長手方向位置における焼成度に応じ制御するか
予め噴出量を設定しておくと、シェル２内の長手方向の
適切な温度分布を維持したり均一化したりすることがで
き効率の良い焼成が可能となる。また内筒２１の存在に
よりシェル゛２の上部空間が狭められ高温ガスの吹抜け
が防止される。

なお、内筒２１の断面形状は円形に限ることなく第５図
の如き任意の形状を採用することもできるし、必要に応
じて内筒２１の数を２以上設けることもできる。加えて
円筒の長さは必ずしもシェル全長に亘って設置しなけれ
ばならないものでなく片持ち支持形式でもよい。

また吹込みノズル２２のサポート２６を第６図の如く長
尺体として、その先端部２５を被加熱原料８に浸漬させ
るようにしてもよい。この場合回転するシェル２内を移
動する被加熱原料８の堆積部の断面形状および位置はは
Ｎ゛一定であるので吹込みノズル２２を装着した内筒２
１が固定されているにも拘らず常にその先端部２５また
は吹込みノズル２２の全体が浸漬し、被加熱原料８がサ
ポート２６に接触することはない。したがって、従来技
術で述べたような熱負荷変動がサポートに作用すること
はなく、その損傷度は極めて軽減される。なお、被加熱
原料中に可燃物を含んでいる時は、この吹込みノズル２
２からは空気のみを供給するだけで十分である場合があ
る。

次に前記内筒２１の内面にジャケット８ｏを付設した内
筒例を第７図に示す。このジャケット８ｏには例えば周
方向に何基かを形成するように仕切り８１が設けられ、
この仕切室８１ａ　、８１ｂ・・・・・・に吹込みノズ
ル２２のための燃料、燃焼用ガスを導入することができ
る。内筒２１の外周は耐火材８２で覆われているが、シ
ェル２内の熱の一部が耐火材８２を介して内筒２内に伝
熱されるので、ジャケットａｏ内を流過する燃料等を予
熱することができ、吹込みノズル２２での燃焼をより助
長することができる。このとき上記仕切室８１ａ、８１
ｂは前述した導入路２３として機能し、各吹込みノズル
２２に導通されでいる。このジヤケソト３０は上述の如
く燃料等の予熱を目的として使用してもよいが、それに
代えて冷却媒体例えば水を流過させて内筒の過熱を防止
してもよい。

」二連した内筒２１の一端部に例えば第８図の如き高温
カス排出管８８を介在させることができる。この場合内
筒２１の端部に通気穴８４を穿設し、盲栓８５を有する
前記排出管８８に前記穴３４に対応する通気穴３６を穿
設しているので、シェル２内の高温ガスが通気穴８４．
８６を介して排気管８ａに流入し、矢符３７に従って別
途所定の装置に供給されこの高温エネルギーを利用する
ことができる。このときシェル２の端面に設けられた端
板８３１ζは、シェル２の気密回転を維持しうるシール
材が介装されていることは云うまでもない。

上述した如（回転するシェル２内に固定された内筒２が
存在することを利用して、キルン運転調整手段３９例え
ばｍ１度検知器、ガスサンプリング管、原料サンプリン
グ管、シェル内部観察用窓等を内筒に付設することがで
きるので、従来シェル内壁に装着していた場合に較べ被
加熱原料８に接触することなくまた適切な位置に近接さ
せることができ、運転調整手段の長寿命化と正確な計測
が可能となる。

ついでながら第９図に示すように上述の内筒の外周に突
起物４０例えば螺旋状の耐火物を付設することもできる
。この突起物４０が被加熱原料８に接触しない程度の寸
法の場合には、シェル２内のガスが旋回流となりシェル
２内の温度の均一化を図ることができるし、図のように
接触する場合には被加熱原料８の上層部を攪拌すること
ができる。

なお突起物４０が被加熱原料８の移動方向と逆の螺旋状
とすれば、被加熱原料８のシェル２の軸方向の移動に逆
って上層部の被加熱原料８をシェル２内に長く滞留させ
ることができる。これは被加熱原料８の上層部に浮上す
る焼成されにくい大塊の焼成時間を増長するのに都合が
よい。この突起物ハ吹込みノズル２２の存否に拘らず使
用できるものであるが上述した吹込みノズルと共に用い
てもよいことは当然である。

次に、第１θ図は直列に配置されたシェル２．２ａに１
本の内筒２１を挿通させた実施例を示す。焼成時間を長
くとる必、要のある被加熱原料８の場合に採用されるも
ので、シェルの数は８以上あっても差支えない。但し各
シェル間には気密を維持しかつシェルの回転を阻害しな
いよう配慮された中間サポート４１が介装される。この
中間サポート４１は長尺の内筒が自重や熱により変形す
るのを防止するためのものである。なおこの場合複数の
シェルの各大回転数やシェルの外径を異なるようにして
１、キルンプロセスの前段階と後段階での被加熱原料の
受熱量を変えることができ、その結果プロセスの最適な
運転状態を得ることができる。

次に、上述したキルンを用いた金属酸化物の直　、□接
還元方法について述べる。上述のキルンに鉄鉱石等の金
属酸化物とぞの還元剤である炭素含有材を主たる被加熱
原料として装入シュート２７よりシェル２内に供給し、
前記主バーナ２４および吹込みノズル２２による加熱な
らびに内筒２の耐火材８２の反射熱を利用して還元反応
を行なわせると共に、キルンの回転と傾斜により主バー
ナ側に被加熱原料８を移動させつ一金属鉄への精錬を進
行させる。

このシェル２内において被加熱原料８は、それを構成す
る各原料の混合比がシェル２の長手方向位置によっては
異ったり金属酸化物と還元剤が偏在することがあるので
、上記内筒２１に図示しない能 が被加熱原料８嶌供給する輸送手段を介在させ、適所に
配置された投入口から金属酸化物または還元剤を反応不
十分な箇所に供給し均一な還元作用を進行させることが
できる。このとき反応の良否は内筒２１に装着された各
種運転調整手段により検知され、それに応じて内筒２１
に穿設された投入口よりシェル２内に追加供給され、効
率のよい還元反応が図られる。

以上述べたような手順で直接還元を行うと、従来用いら
れてきたキルンで直接還元する場合に較べその還元効率
は極めて高くまたその制御も容易となる。

本発明は以上に述べたようにキルンのシェル内に固定し
た内筒を配置しこれに吹込みノズルを装着したので、シ
ェル内の高温ガスの吹抜けが防止され、また従来型キル
ンのように補助六−すがキルンのシェルに設けられてい
る場合と異なり吹込みノズルの位置が固定されており、
従って被加熱原料と吹込みノズルによる熱源の相対距離
が一定に保たれるためシェル内の所望温度の制御が容易
−となり、高熱効率のロータリキルンが提供される。

その結果高精錬度の直接還元を比較的少ない熱消費で行
うことができる。また従来型キルンのように補助バーナ
がキルンのシェルに設けられている場合と異なり、吹込
みノズルが内筒に設けられかつ固定されているので、吹
込みノズルが被加熱原料と接しないかまたは接してもそ
の接し方が交番的に変らなく、またサポートが受ける熱
負荷も交番的に変ることなく一定であり、そのため吹込
みノズルの損傷度は極めて軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は均温化を図ったロータリキルンの
従来例、第３図は本発明に係るロータリキルンの全体断
面図、第４図はそのＩ−１線矢視図、第５図は内筒の断
面形状例、第６図は長尺サジャケットを付設した円筒例
、第８図はシェル内高温ガスの回収用排出管を介在させ
た円筒の端部断面図、第９図は外周憂ζ螺旋状突起物を
付設した円筒例、９２０図は直列配置されたシェルｌこ
内筒を挿通させたロータリキルン例である。 ２　＊　２ａ’・・シェル％　８・・・被加熱原料、１
７・・・排ガスフード、１８・・・原料排出フード、　
２０・・・基台、２１・・・内筒、ｏ−ｒｔ）＜込みノ
ズル、２８・・・導入路、２４・・・主バーナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）外周部が耐火材で被覆された内筒をロータリキル
   ンのシェル内部においてその軸方向に配置し、この内筒
   内に前記シェル外部より供給される燃料および酸素含有
   ガスまたはいずれかを導入する流路を設けると共に、そ
   の流路に接続された吹込みノズルを前記シェル内の被加
   熱原料に向けて前記円筒に突設させたことを特徴とする
   ロータリキルン。 記載のロータリキルン。 １項記載のロータリキルン。 （４）　ｗｓ記円内筒、原料装入側フードおよび原料排
   出側フードおよびこれらに気密的に回転する前記シェル
   を貫通して、その外部で両端が基台に支承されたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロータリキルン
   。 （５）前記シェル内に前記内筒が２以上配置されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロータリ
   キルン。 （６）前記内筒が直列配置された２以上のシェル内を挿
   通する如く配置され、かつこれらシェルの隣接部におい
   て各シェルが気密的に回転しうる中間゛サポートを介在
   させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロ
   ータリキルン。 （７）前記流路は前記内筒内壁に設けられたジャケット
   であって、このジャケット内から前記吹込みノズルに燃
   料、燃焼用ガスまたはいずれかを供給することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のロータリキルン。 （８）前記吹込みノ・ズルの一部または全体が前記被加
   熱原料内に常時浸漬されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のロータリキルン。 （９）前記内筒にはその一端部に前記シエＪし内の高温
   ガスを導出する排出管が嵌挿されると共〔こ、前記内筒
   の同端部で気密的に回転する端板力Ｓ介装されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロータリキ
   ルン。 ＯＩ前記内筒内壁に設けられた前記ジャケット内に冷却
   媒体を流過させｒ−、ことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のロークリキルン。 θυ前記内筒にキルン運転調整手段を装着しｊコことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項言己載のロータリキル
   ン。 ０郊外周部が耐火材で被覆された内筒をロータ１ノキル
   ノのシェル内部にお０てその軸方向（こ配置し、この内
   筒に前記シェル外部より供給される燃料および酸素含有
   ガスまたはいずれかを導入する流路シェル内の被加熱原
   料に向けて前記内筒（こ突設させたロータリキルンを用
   ０、このロークリキルンの装入シュートより金属酸化物
   と炭素含有材を主たる被加熱原料として装入し、主／マ
   ーナ、前記吹゛込みノズルによる燃焼熱および耐火材の
   反射熱により加熱すると共に、前記輸送手段の適所より
   前記シェル内に被加熱原料を追加供給することを特徴と
   する金属酸化物の直接還元方法。