JPS5837109A - 金属酸化物の直接還元方法およびそのためのロ−タリキルン - Google Patents
金属酸化物の直接還元方法およびそのためのロ−タリキルンInfo
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- JPS5837109A JPS5837109A JP13464381A JP13464381A JPS5837109A JP S5837109 A JPS5837109 A JP S5837109A JP 13464381 A JP13464381 A JP 13464381A JP 13464381 A JP13464381 A JP 13464381A JP S5837109 A JPS5837109 A JP S5837109A
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- Japan
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- mixed
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/08—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in rotary furnaces
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
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。
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、ロータリキルンを用いた金属酸化物の直接還
元方法およびそれに使用されるロータリキルンの改良に
関する。
元方法およびそれに使用されるロータリキルンの改良に
関する。
ロータリキルンは、諸原料の焼成の外、金属酸化物の直
接還元にも使用されているが、その構成は耐火材を内張
した長尺のシェルが一定速度で回転するもので、原料が
装入側から排出側に傾斜したシェル内を移動する間にバ
ーナで加熱焼成されるものである。
接還元にも使用されているが、その構成は耐火材を内張
した長尺のシェルが一定速度で回転するもので、原料が
装入側から排出側に傾斜したシェル内を移動する間にバ
ーナで加熱焼成されるものである。
このようなロータリキル、ンのシェルは円柱状空間を有
し、その一端から連続的に装入される粒度や密度差のあ
る粉粒体原料を、シェルの回転に伴ってシェル内を流下
移動させる。このとき小粒子および密度の高い粒子群が
大粒子あるいは密度の低い粒子群の間隙に埋設するごと
く浸透し、これら粒子群が粉粒体層中心部に塊状集団を
形成し分敲偏析する現象がみられる。
し、その一端から連続的に装入される粒度や密度差のあ
る粉粒体原料を、シェルの回転に伴ってシェル内を流下
移動させる。このとき小粒子および密度の高い粒子群が
大粒子あるいは密度の低い粒子群の間隙に埋設するごと
く浸透し、これら粒子群が粉粒体層中心部に塊状集団を
形成し分敲偏析する現象がみられる。
この現象により次の２つの欠点を有する。
（１）上記した原料として、鉄鉱石、酸化ペレット。
クストペレット等の金属酸化物９石炭、コークス。
コークブリーズ等の還元剤およびドロマイト、石灰石等
の副原料を用いて直接還元製鉄を行う場合、下記反応に
より還元反応が継続して行われる。
の副原料を用いて直接還元製鉄を行う場合、下記反応に
より還元反応が継続して行われる。
Ｆｅｚｅ３ ＋ ８ＣＯ→８ＣＯｚ ＋ ２Ｆｅ
−−反応（ａ）ＣＯ□ 十Ｃ→２ＣＯ・・・・・・
・・・反応（ｂ）すなわち、原料中のＣＯガスは、反応
（ａ）により酸化鉄中の酸素を奪い自らＣＯ２ガスに変
わると共に酸化鉄を純鉄に変える。発生したＣＯ２ガス
は、原料中に含まれる成剤例えば石炭中のＣに接触して
反応（ｂ）を行いＣＯガスに変わる。この結果発生した
ＣＯガスは反応（ａ）により再び酸化鉄を還元する。
−−反応（ａ）ＣＯ□ 十Ｃ→２ＣＯ・・・・・・
・・・反応（ｂ）すなわち、原料中のＣＯガスは、反応
（ａ）により酸化鉄中の酸素を奪い自らＣＯ２ガスに変
わると共に酸化鉄を純鉄に変える。発生したＣＯ２ガス
は、原料中に含まれる成剤例えば石炭中のＣに接触して
反応（ｂ）を行いＣＯガスに変わる。この結果発生した
ＣＯガスは反応（ａ）により再び酸化鉄を還元する。
このようにして次々と酸化鉄の直接還元反応が進行する
のである。
のである。
しかし、従来の方法では上述したごとく各原料例えば石
炭と鉄鉱石がロータリキルン内で分離偏析するので、鉄
鉱石の近くに存在する石炭量力沙なく、反応（ａ）によ
り発生したＣＯ□カスが石炭と接触する機会が少なくな
る。その結果反応（ｂ）が生じにくくなり、全体として
還元反応の進行は著しく遅くなる。
炭と鉄鉱石がロータリキルン内で分離偏析するので、鉄
鉱石の近くに存在する石炭量力沙なく、反応（ａ）によ
り発生したＣＯ□カスが石炭と接触する機会が少なくな
る。その結果反応（ｂ）が生じにくくなり、全体として
還元反応の進行は著しく遅くなる。
（２）一般にロータリキルンでは、その中を通過する高
温ガスにより原料層が加熱されるが、金属酸化物の還元
反応は吸熱反応であるために、還元反応が進行している
部分の原料層の平均温度はロータリキルン内ガス温度よ
りも８００°〜４００°Ｃ低い。
温ガスにより原料層が加熱されるが、金属酸化物の還元
反応は吸熱反応であるために、還元反応が進行している
部分の原料層の平均温度はロータリキルン内ガス温度よ
りも８００°〜４００°Ｃ低い。
しかし、原料が分離偏析した部分では還元反応の進行が
著しく遅く、したがって吸熱量が少ないためその部分の
原料層の温度は非常に置くなる。
著しく遅く、したがって吸熱量が少ないためその部分の
原料層の温度は非常に置くなる。
その結果、原料層中に含まれる溶融し易い成分を有する
粉体が溶融し、それが大塊を形成したりシェルの内壁に
付着したりして円滑な操業を阻害する。
粉体が溶融し、それが大塊を形成したりシェルの内壁に
付着したりして円滑な操業を阻害する。
従来、以上述べた２つの欠点をカバーする為ニ種々の解
決策が行われている。例えば上述の欠点（１）をカバー
するためには過剰の炭材を装入するかまたはロータリキ
ルンの長さを長くしている。しかしその結果設備費が高
く、ロータリキルンの生産効率が悪くかつ熱効率が；Ｊ
いという問題点を残している。
決策が行われている。例えば上述の欠点（１）をカバー
するためには過剰の炭材を装入するかまたはロータリキ
ルンの長さを長くしている。しかしその結果設備費が高
く、ロータリキルンの生産効率が悪くかつ熱効率が；Ｊ
いという問題点を残している。
上述の欠点（２）をカバーするためには、ロータリキル
ン内のガス温度を高くすればする程還元反応が早いにも
かかわらず、粉体が溶融しないようにカス温度を低目に
コントロールし、かつそれによる還元度、応の進行遅れ
をカバーするためにロータリキルン長を大きくしている
。その結果、設備費が高くかつ熱効率が悪いという問題
点がある。
ン内のガス温度を高くすればする程還元反応が早いにも
かかわらず、粉体が溶融しないようにカス温度を低目に
コントロールし、かつそれによる還元度、応の進行遅れ
をカバーするためにロータリキルン長を大きくしている
。その結果、設備費が高くかつ熱効率が悪いという問題
点がある。
本発明ば上述の問題点を解決するためになされたもので
、シェル内の金属酸化物、還元剤および副原料を強制的
に混合することにより分離偏析を防止し、高効率で均一
な還元反応を行わしめる金属酸化物の直接還元方法およ
びそれを実施するロータリキルンを提供することを目的
とする。
、シェル内の金属酸化物、還元剤および副原料を強制的
に混合することにより分離偏析を防止し、高効率で均一
な還元反応を行わしめる金属酸化物の直接還元方法およ
びそれを実施するロータリキルンを提供することを目的
とする。
その特徴とするところは、ロータリキルンに金属酸化物
と還元剤と副原料を一定比率で投入し、この原料の比率
と原料量を一定に保持したま＼強制的に混合移動させ、
バーナで加熱することより金属酸化物を直接還元する方
法であり、加えて、傾斜または水平に設置されたローク
リキルンのンエル内壁に、原料装入側から排出側に向け
て順ねじの螺旋状突起を植設することにまり、金属酸化
物と還元剤と副原料を一定比率にした所定量の混合体を
収容し、かつ各混合体が相互に混入することなくキルン
排出側に強制的に混合移動させるに十分な深さを有する
螺旋溝を具備した金属酸化物の直接還元用自−タリキル
ンである。
と還元剤と副原料を一定比率で投入し、この原料の比率
と原料量を一定に保持したま＼強制的に混合移動させ、
バーナで加熱することより金属酸化物を直接還元する方
法であり、加えて、傾斜または水平に設置されたローク
リキルンのンエル内壁に、原料装入側から排出側に向け
て順ねじの螺旋状突起を植設することにまり、金属酸化
物と還元剤と副原料を一定比率にした所定量の混合体を
収容し、かつ各混合体が相互に混入することなくキルン
排出側に強制的に混合移動させるに十分な深さを有する
螺旋溝を具備した金属酸化物の直接還元用自−タリキル
ンである。
以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。
第１図は本発明に係るロータリキルンのシェルの全体断
面図で、傾斜または一水平に設置された長尺のシェル１
は、その内周全壁に施された耐火材２に原料装入側３よ
り排出側４に向けて順ねじの螺旋状突起５が一体成形さ
れ、その突起５の相互間には後述する原料の一混合体６
を収容するに十分な螺旋溝７が形成されている。加えて
、シェル１の排出側４に主バーナ８が、また必要に応じ
て図示しないがシェル１の長手方向に何本かの補助バー
ナがシェル１の内壁よりその回転軸９に向けて架設され
ている。
面図で、傾斜または一水平に設置された長尺のシェル１
は、その内周全壁に施された耐火材２に原料装入側３よ
り排出側４に向けて順ねじの螺旋状突起５が一体成形さ
れ、その突起５の相互間には後述する原料の一混合体６
を収容するに十分な螺旋溝７が形成されている。加えて
、シェル１の排出側４に主バーナ８が、また必要に応じ
て図示しないがシェル１の長手方向に何本かの補助バー
ナがシェル１の内壁よりその回転軸９に向けて架設され
ている。
本発明のロータリキルンは上述のごとく構成し７たので
、原料装入側８より金属酸化物と還元剤と副原料を一定
比率にした混合体６を連続的に投入し、上記螺旋溝７の
底部に投入された所定量の混合体６が他の螺旋溝７の混
合体６と相互に混入することなく収容されると、キルン
の回転につれて螺旋状突起５に沿って矢符１０の方向に
移動する。
、原料装入側８より金属酸化物と還元剤と副原料を一定
比率にした混合体６を連続的に投入し、上記螺旋溝７の
底部に投入された所定量の混合体６が他の螺旋溝７の混
合体６と相互に混入することなく収容されると、キルン
の回転につれて螺旋状突起５に沿って矢符１０の方向に
移動する。
これら原料の混合体６は還元反応を維持する好適比率で
混合されているので、主バーナ８等による加熱により効
率よい還元反応が維持される。
混合されているので、主バーナ８等による加熱により効
率よい還元反応が維持される。
この様子は第２図に示されるように、各混合体６が一つ
の螺旋溝７に滞留するが、シェルの回転につれて金属酸
化物６ａ・と還元剤および副原料６ｂが適度に攪拌され
つ＼順次隣接する螺旋溝７ａに移行する。これら混合体
６はその金属酸化物６ａの還元が完了するまで、他の螺
旋溝内の混合体６に混入することなく移動する。このと
き−混合体内で各原料が若干偏在することはあるが、そ
の程度は所望の還元反応を達成するに差支えない程度で
ある。なお、上記螺旋状突起は耐火材で構成されている
が、シェル１内の蓄熱材としても機能するので、螺旋溝
７内の混合体６の保温や予熱にも寄与するものである。
の螺旋溝７に滞留するが、シェルの回転につれて金属酸
化物６ａ・と還元剤および副原料６ｂが適度に攪拌され
つ＼順次隣接する螺旋溝７ａに移行する。これら混合体
６はその金属酸化物６ａの還元が完了するまで、他の螺
旋溝内の混合体６に混入することなく移動する。このと
き−混合体内で各原料が若干偏在することはあるが、そ
の程度は所望の還元反応を達成するに差支えない程度で
ある。なお、上記螺旋状突起は耐火材で構成されている
が、シェル１内の蓄熱材としても機能するので、螺旋溝
７内の混合体６の保温や予熱にも寄与するものである。
ところで、上記の螺旋状突起５は多条順ねし形状でもよ
いし、混合体の若干の混入を許容する場合には不連続な
突起でもよい。この突起５のピッチは原料混合体６の滞
留時間の設定によって定まるもので適宜選択される。
いし、混合体の若干の混入を許容する場合には不連続な
突起でもよい。この突起５のピッチは原料混合体６の滞
留時間の設定によって定まるもので適宜選択される。
また、螺旋溝７をシェル１の全長に設けるだけでなく、
例えば７１票籾袋入側３に近い予熱域にのみ、あるいは
排出側４に近い還元反応域にのみ設けてもよい。
例えば７１票籾袋入側３に近い予熱域にのみ、あるいは
排出側４に近い還元反応域にのみ設けてもよい。
なお、螺旋溝７を全長に設けた場合にはシェルは水平に
設置されていても混合体６の移動は可能となるが、上記
の如（部分的に設けられている場合には傾斜して設置さ
れることが必要である。
設置されていても混合体６の移動は可能となるが、上記
の如（部分的に設けられている場合には傾斜して設置さ
れることが必要である。
さらに、原料のシェル１への装入は連続的でよいが、螺
旋状突起５のピッチやシェル１の回転速度に応じて間欠
的にしてもよい・ 次に、第８図には螺旋溝７を深くし、シェル回転中心部
９に一致する内筒１１を挿通させ突起５を補強したロー
タリキルンを示す。
旋状突起５のピッチやシェル１の回転速度に応じて間欠
的にしてもよい・ 次に、第８図には螺旋溝７を深くし、シェル回転中心部
９に一致する内筒１１を挿通させ突起５を補強したロー
タリキルンを示す。
この場合内筒１１に補助バーナ１２をシェル２の半径方
向に突設させることができ混合体６に近接して都合がよ
いし、シェル１内の高温ガスの吹抜けを防止することも
、また高温ガスを旋回流とすることもでき、シェル内の
均温化を図ることができる。
向に突設させることができ混合体６に近接して都合がよ
いし、シェル１内の高温ガスの吹抜けを防止することも
、また高温ガスを旋回流とすることもでき、シェル内の
均温化を図ることができる。
以上述べたロータリキルンは金属酸化鉄を直接還元する
ロータリキルンとして説明したが、他の物質を焼成する
ために用いてもよいことは言うまでもない。
ロータリキルンとして説明したが、他の物質を焼成する
ために用いてもよいことは言うまでもない。
上述のごとく本発明のロータリキルンは傾斜または水平
に設置されたロータリキルンのシェル内壁に、原料装入
側から排出側に向けて順ねじの螺旋状突起を植設するこ
とにより、金属酸化物と還元剤と副原料を一定比率にし
た所定量の混合体を収容し、かつ各混合体が相互に混入
することなくキルン排出側に強制的に混合移動させるに
十分な深さを有する螺旋溝を具備する構造としたので、
原料の混合比率が各螺旋溝内で維持され、かつ全混合体
のシェル内滞留時間を同一にすることができるので熱効
率の高い均質な製品を大量に製造することができる。
に設置されたロータリキルンのシェル内壁に、原料装入
側から排出側に向けて順ねじの螺旋状突起を植設するこ
とにより、金属酸化物と還元剤と副原料を一定比率にし
た所定量の混合体を収容し、かつ各混合体が相互に混入
することなくキルン排出側に強制的に混合移動させるに
十分な深さを有する螺旋溝を具備する構造としたので、
原料の混合比率が各螺旋溝内で維持され、かつ全混合体
のシェル内滞留時間を同一にすることができるので熱効
率の高い均質な製品を大量に製造することができる。
以上、金属酸化物の直接還元用ロータリキルンについて
述べたが、上述の作動から理解できるようにロータリキ
ルンに金ば酸化物と還元剤と副原料とを一定比率にした
所定量の混合体を強制的に混合移動させ、バーナで加熱
することにより金属酸化物を直接還元する方法も提供さ
れる。
述べたが、上述の作動から理解できるようにロータリキ
ルンに金ば酸化物と還元剤と副原料とを一定比率にした
所定量の混合体を強制的に混合移動させ、バーナで加熱
することにより金属酸化物を直接還元する方法も提供さ
れる。
この方法によれば、金属酸化物と還元剤と副原料とを一
定比率にした所定量の混合体が連続的または間欠的に投
入されるので、混合原料が相互に混入することはなく、
また混合原料の各原料が偏在することなく効率よい還元
反応を助長させることができ均一な高品質の製品を得る
ことができる。
定比率にした所定量の混合体が連続的または間欠的に投
入されるので、混合原料が相互に混入することはなく、
また混合原料の各原料が偏在することなく効率よい還元
反応を助長させることができ均一な高品質の製品を得る
ことができる。
第１図は本発明に係るロータリキルンのシェルの全体断
面図、第２図は各螺旋溝内において還元反応を行ってい
る混合体の収容状態、第８図は円筒を有するシェルの実
施例を示す。 １・・・シェル、８・・・原料装入側、４・・・排出側
、５・・・螺旋状突起、６・・・混合体、６ａ・・・金
属酸化物、６ｂ・・・還元剤および副原料、７・・・螺
旋溝、８・・・主バーナ、９・・・回転中心部、１１・
・・内筒、代理人 弁理士 吉村勝俊 （ほか１名）第
１図 第３図
面図、第２図は各螺旋溝内において還元反応を行ってい
る混合体の収容状態、第８図は円筒を有するシェルの実
施例を示す。 １・・・シェル、８・・・原料装入側、４・・・排出側
、５・・・螺旋状突起、６・・・混合体、６ａ・・・金
属酸化物、６ｂ・・・還元剤および副原料、７・・・螺
旋溝、８・・・主バーナ、９・・・回転中心部、１１・
・・内筒、代理人 弁理士 吉村勝俊 （ほか１名）第
１図 第３図
Claims (3)
- （１）ロータリキルンに金属酸化物と還元剤と副原料を
一定比率で投入し、この原料の比羊と原料量を一定に保
持したま一強制的に混合移動させ、バーナで加熱するこ
とより金属酸化物を直接還元する方法。 - （２）傾斜または水平に設置されたロータリキルンのシ
ェル内壁に、原料装入側から排出側に向けて順ねじの螺
旋状突起を植設することにより、金属酸化物と還元剤と
副原料を一定比率にした所定量の混合体を収容し、かつ
各混合体が相互に混入することなくキルン排出側に強制
的に混合移動させるに十分な深さを有する嵯旋溝を具備
したことを特徴とする金属酸化物の直接還元用ロータリ
キルン。 - （３）前記螺旋状突起が、シェル回転中心部に挿通され
た内筒と一体成形されていることを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の金属酸化物の直接還元用ロークリキ
ルン０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13464381A JPS5837109A (ja) | 1981-08-26 | 1981-08-26 | 金属酸化物の直接還元方法およびそのためのロ−タリキルン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13464381A JPS5837109A (ja) | 1981-08-26 | 1981-08-26 | 金属酸化物の直接還元方法およびそのためのロ−タリキルン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5837109A true JPS5837109A (ja) | 1983-03-04 |
Family
ID=15133154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13464381A Pending JPS5837109A (ja) | 1981-08-26 | 1981-08-26 | 金属酸化物の直接還元方法およびそのためのロ−タリキルン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5837109A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2831153A1 (de) | 2012-03-30 | 2015-02-04 | Basf Se | Verfahren zur thermischen oberflächennachvernetzung in einem trommelwärmetauscher mit inverser schneckenwendel |
-
1981
- 1981-08-26 JP JP13464381A patent/JPS5837109A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2831153A1 (de) | 2012-03-30 | 2015-02-04 | Basf Se | Verfahren zur thermischen oberflächennachvernetzung in einem trommelwärmetauscher mit inverser schneckenwendel |
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