JPS59110711A - たて型溶融還元炉の炉壁冷却方法 - 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】 この発明は、たて（竪）型溶融還元炉いわゆるだて型炉
の炉壁冷却方法に関し、とくに高温雰囲気に曝されるた
て型炉内壁の効果的な冷却を達成することにより、円滑
なだて型炉操業を安定して実現しようとするものである
。

近年、鉄鉱石はじめ各種の金属酸化物より主として成る
原料鉱石は、塊状鉱石よりはむしろ、粉、粒状鉱石の方
が多くなりつつあり、今後もますますその比率は増加す
る傾向にあるとみられる。従来、粉１粒状鉱石による製
錬方法としては、流動層を用いて粉２粒状鉱石を予備還
元したのち、この予備還元鉱を電炉、転炉、その他の溶
解炉で溶融還元する方式が一般的である。

この場合、予備還元鉱にバインダーの添加で塊成化をし
、その塊成物を溶解炉で溶融還元する方式が多い。しか
しこのような方式によれば、塊成化のための資材、処理
費および処理エネルギーなどを必要とするだけでなく、
塊成化をしたのち焼成を必要とする場合には、その際に
焼成炉から排出すれるガス中のＮＯｘ、ＳＯＸおよびダ
ストなどを処理するための費用が多大に上ぼるところに
も難点を伴う。

また上記の方式の他に、アーク炉やプラズマまたは純酸
素を利用する炉を用いて、予備還元鉱を、塊成ないしは
焼成を経ずに溶融還元する方式も企てられてはいるが、
アーク炉を用いる方式によれば電力消費が莫大であるば
かりでなく立地条件にも制約があり、またプラズマを利
用する炉を用いる方式も電力消費が甚だしく現在のとこ
ろ工業的規模での適用が困難であり、さらに純酸素を利
用する炉を用いる方式によれば、高温膠囲気な得ること
は容易であっても還元雰囲気・の維持が難しくまた酸素
使用量が嵩むなど、何れも技術的に解決を要する問題を
はらんでいる。

ところで発明者らは先に、上記の諸問題を有利に解決す
るものとして、特願昭５６−６８２９４号明細書におい
て、炭素質固体還元剤の充てん層をたて型炉内部で不断
に形成する一方、このたて型炉の下部胴壁に上下２段に
わたり配設したそれぞれ複数の羽目群を通して、該たて
型炉から排出される還元性の排ガスを用いて粉２粒状鉱
石を予備還元した部分還元鉱を、必要ならばさらにフラ
ックスを加えて８００〜１８００℃の高温の空気または
酸素富化空気をもってする気流搬送下にたて型炉内に吹
込んで、上記部分還元鉱を溶融還元する粉１粒状鉱石の
だて型炉溶融還元方法を提案した。

上記の方法において、予熱下の酸化性ガス気流にて搬送
し、羽口群からたて型炉内に吹込み装入を行う装入物は
、羽目先端部周辺で該炉内部に形成された炭素質固体還
元剤の充てん層の高熱領域中を滴下する間に溶融還元さ
れて炉床に蓄溜し、適宜に炉外に取出されるしくみとさ
れ、かようなだて型炉な用いる溶融還元法の開発により
、粉。

粒状鉱石の製゛棟が極めて効果的に行えるようになった
。

しかしながら上記の溶融還元法においては、たて型炉内
が高温雰囲気下に曝されるため、該炉内壁の損耗が著し
く、従って炉のプロフィル変化によって炉操業が変調を
きたすおそれが大きく、また補修回数が増大するところ
に間籾を残していたのである。

この発明は上記の問題を有利に解決するもので、（８ン 塊状固体還元剤の充てん層をたて型炉内部で不断に形成
する一方、このだて型炉の下部胴壁に設けた羽口群を通
して予熱下の酸化性ガスの吹込みを行い、電炉から排出
される還元性の排ガスを用いて粉状鉱石を予備還元した
部分還元鉱を該酸化性ガス気流に帯同させてたて型炉に
吹込むことにより、粉状鉱石の溶融還元を行うたて型炉
溶融還元法において、該たて型炉の羽口上部の炉壁胴周
に沿って設けた複数のガス供給口から、冷却ガスを炉内
に導入することをもって、炉内壁損耗の解決手段とする
ものである。

この発明で冷却ガスとしては、常温程度の低温であって
、炉内反応に極端な悪影譬を及ぼさないものであれば、
いずれでもよく、この点予備還元炉排ガスがとりわけ好
適であり、またその供給量は炉内ガス量の１〜５容量％
程度で十分である。

以下この発明を具体的に説明する。

第１図に、この発明の実施に適合するたて型溶融還元炉
を、流動層予備還元炉と共に模式的に示す。図中番号１
は粉状鉱石の供給装置、２は流動（４〕 層予備還元炉、８はたて型溶融還元炉であり、４はだて
型炉８の頂部から炭素質固体還元剤たとえば塊コークス
の装入を司り、電炉の内部に充てん層を形成するための
還元剤供給装置、また５、５／はたて型炉８の胴周下部
で上下２段にそれぞれ複数あて配設した羽口群、そして
６が羽目群５の直上に同じくだて型炉胴周にわたって配
設した冷却ガスの供給口である。

また第２図にたて型炉の他の好適例を示す。この例は、
羽口群５の直上の炉壁内に冷却ガスの供給環状管６′を
埋設した場合であり、冷却ガスを、該環状管６′から炉
内に向って開口させた複数の供給口６から炉内に導入す
るのは、第１図に示した場合と同じである。

さて実操業においては、羽目群５，５１を通してたとえ
ば予熱下の空気を吹込むことによりだて型炉８内の充て
ん層に着火し、かくしてたて型炉８内で発生する還元性
の排ガスを、排気ロアから、その一部を分岐管７′より
予備還元炉２の底部に導き、予備還元炉２内に装入され
た粉９粒状鉱石を乾燥加熱し予備還元させる。か（して
予備還元された部分還元鉱は排鉱口８より破線で示す給
鉱管８′を通り、羽口５，５′を経て予熱空気と共にだ
て型炉８内に吹込み装入する。この際給鉱管８／内にお
ける予備還元鉱の移送を容易にするため、分岐管７′内
排ガスの一部を昇圧機９により加圧してこれにより搬送
を助成させることもできる。なおたて型炉８内に部分還
元鉱を予熱空気によって吹込みを行うのに上段の羽口群
５を用い、その溶融還元製錬を有利に行わせるため図示
しないがフラックスをも羽口群５から同時に吹込み、一
方下段の羽目群５１は予熱空気のみの吹込みとすること
が望ましい。

こうしてたて型炉８内に形成された充てん層が羽口先端
近傍で、高炉の羽口先におけると同様なレースウェイを
生成して２０００〜２５００℃の高温領域が形成され、
この領域内に予熱空気と共に吹込まれる部分還元鉱は直
ちに加熱され、容易に溶融し、たて型炉８の下部に向は
滴下する間に還元されて溶融金属と溶融スラグが生成し
て製錬が行われる。炉床部に蓄溜した溶融金属を出湯口
１０より適時炉外に取出し、溶融スラグについても同様
とする。なお充てん層の高温領域を形成するレースウェ
イ部周辺は、塊状の炭素質還元剤の燃焼雰囲気下に酸素
含有量が低く、すなわち酸素分圧が低くなっているので
、たて型炉８内のレースウェイ部で溶融される部分還元
鉱の還元は極めて好適に行われる。

炭素質固体還元剤としては、塊コークスが好適であるが
、塊状のチャーや石炭をもって代え、またそれらを併用
することもできる。

また部分還元鉱はレースウェイ部において、加熱空気中
の酸素との間の反応熱によっても加熱されるほか予備還
元炉２内の環境温度下にその保有熱がたて型炉８内に持
込まれるので有利である。

さらに予備還元率は鉱石の種類その他により一定しない
が、３０〜８０％の範囲内のとき最も良い結果を得るこ
とができる。

なお前掲第１〜２図に示したところにおいて、羽目群５
，５′を上下２段に配設したのは、これら（７） の羽口群５．５′または羽目群５のみを経て予熱空気と
共に炉内に吹込まれる郵券還元鉱が羽口先端近傍で溶融
還元されるために必要とする熱量がもしも不足すると、
たとえ羽口先端近傍で溶融したとしても、炉底部に向う
途中で熱の補充が不十分になって還元が阻害されるよう
な炉床の冷え込みにより操業ができなくなるおそれが生
じるのを防ぐためで、この意味で部分還元鉱を主として
上段の羽口群５より供給し、下段の羽口群５′によって
炉床部を高温に加熱して、ここに滴下する溶融物の還元
に必要な熱量を確保することが望ましいわけである。

ところで前述した如く、た°て型炉８内の羽口先端近傍
には２０００〜２５００℃にも達する高温のレースウェ
イ領域が形成されるため、必然的にこの領域で高温のガ
スが生成する。従ってかような高温ガスが炉内を上昇す
る間に炉内壁は著しい浸食を受け、甚だしい場合には炉
内のプロフィルが変化して炉操業に変調をきたすほか、
熱損失が増大する弊害を惹起していたのである。

（８） そこでこの発明で１１、上述した如き高温ガスによる炉
内壁の浸食を防止するために、前掲第１〜２図に示した
ように、羽目群５の直上で、該羽目群５と同様に炉壁胴
周にわたって設置した冷却ガスの供給口６から、冷却ガ
スたとえば常温まで冷却された予備還元炉排ガスや不活
性ガスを炉内に導入するのである。かような冷却ガスは
炉内に入るとほとんどが炉壁に沿って上昇するため、吹
込み冷却ガス量は少量であっても炉内壁は効果的に冷却
され、従って炉操業に支障をきたすことなしに炉壁の損
耗が有利に防止できたのである。

ちなみに、炉内ガス平均温度が１８００℃の場合に、炉
内ガス量に対し１〜５容量％の冷却ガスを炉内に導入し
たところ、炉内壁近傍のガス温度は１６４０６Ｃ〜１２
００℃程度にまで低下し、炉内壁の損耗が従来に比べ大
幅に軽減された。

なお冷却ガスの供給量は、少なすぎると炉内壁冷却効果
に乏しく、一方多すぎるとだて型炉の炉頂ガス温度が低
下して予備還元炉への導入に支障が出るので、炉内ガス
量に対し１〜５容惜％程度とするのが望ましい。

次にこの発明の実施例について説明する。

実施例 第１図に示した系統方式に従う試験炉で以下の操業条件
下に実施した。

ｌ）鉱石の銘柄：フィリピン産クロム鉱石粒径：０．４
１１１１以下 供給蓋：４７０ｋｉ ２）炭算質固体還元剤の種類：コークス粒径：２０〜４
０胃 供給量：　４　ｉ　ｏｋｇＡ ８）たて型炉への送風量：　１５１０　Ｎｍ”／ｂ送風
温度二９５０℃ 送風羽目二上下各４本計８本 （上段４本に予備還元生成物を供給） 予備還元率二８１％ ４）フェルクロム生産量：　２５　ｓｘい【組成：　Ｃ
ｒ　５４．８％、Ｃ６，９％、８１　Ｌ５％ ５）スラグ排出量：２２１峻（ ６）冷却ガス；予備還元炉排ガス 温度：８０°Ｃ 供給蓋：　４５　Ｎｍ８／′ｂ （炉内ガスの約８％） 以上の条件下に操業を行ったところ、従来の如く冷却ガ
スの導入がない場合には約１７５０℃であった炉内ガス
温度が、炉内壁近傍につき約１３５０℃まで低減できた
。

以上述べたようにこの発明によれは、溶Ｗ１還元操業に
支障をきたすことなしに、だて型炉内壁近傍の炉内ガス
温度を効果的に低下させて該ガスによる炉内壁の浸食を
大幅に低減させることができるので、炉内壁損耗に伴う
炉内プロフィルの変化に基因した炉操業の変調防止や補
修回数の削減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施に用いて好適なだて型炉を予備
還元炉と共に示す模式図、 第２図は他の好適たて型炉の縦断面図である。 （１１） 第２図 （１２） 千葉市川崎町１番地川崎製鉄株 大会社千葉製鉄所内 ０発　明　者　浜田俊只 千葉市川崎町１番地川崎製鉄株 式会社千葉製鉄所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ　塊状固体還元剤の充てん層をたて型炉内部で不断に
   形成する一方、このだて型炉の下部胴壁に設けた羽口群
   を通して予熱下の酸化性ガスの吹込みを行い、電炉から
   排出される還元性の排ガスを用いて粉状鉱石を予備還元
   した部分還元鉱を該酸化性ガス気流に帯同させてだて型
   炉に吹込むことにより、粉状鉱石の溶融還元を行うたて
   型炉溶融還元法において、該たて型炉の羽口上部の炉壁
   胴周にわたって設けた複数のガス供給口から、冷却ガス
   を炉内に導入することを特徴とするたて型溶融還元炉の
   炉壁冷却方法。