JPS59113109A - 溶融還元炉の原料装入方法と装置 - 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】 本発明は予（Ｂｉｆ還元炉と溶融還元炉とを直列に結合
した鉱石の還元装置における、溶融還元炉の炉頂部の原
料装入方法と、゛その装入方法を実施するための原料装
入装置に関するものである。

近年、金属酸化物を含有する鉱石の資源は低品位化、粉
鉱化の傾向にある。磁石の製錬によるフェロアロイの１
！Ｉ造は通常電気炉法によっているが、電力原単位は数
千ＫＷＨ／ｌにも達し、極めてコスト高となる。

最近は電力によらない７エロクロムその他の７エロ了ロ
イ製造技術としての溶融還元法が注目されている。本発
明音らはさきに予備還元炉と溶融還元炉とを直列に結合
した装置を用い、粉粒状鉱石から溶融金属を製造する方
法を提案したが、その方法は各種鉱石の製錬に応用可能
であって、例えば上記のフェロクロム等のフェロアロイ
のり造にも適用することが出来る。

そしてその方法では、金属市化物を５有する鉱石の予備
還元に必要な還元剤および熱の供給源として溶融還元炉
の高ン晶の排ガスを利用する。また予備還元炉は、粉粒
状鉱石を塊成化することなく直接使用するので流動層形
式の炉が使用される。

通常、流動層炉では１５〜６０％まで予備貸元し、予備
還元された粉粒状蹟子は竪型溶剛！還元炉の炭材、主と
してコークス等の充填層に高温空気・酸素などと一緒に
羽口がら吹込まれる。溶融還元炉の内部は炭材の燃焼熱
と吹込まれた熱風熱にょ１３１０００〜１８００℃の品
温に維持される。このような竪型充ｉｔＡ層においては
、炉内高温ガス流が主として炉壁部に集まるようになる
と、炉壁部熱負荷が大きくなり、炉壁部の耐火物の寿命
を著しく短縮したり、炉壁がらの損失熱の増大を招くな
ど問題になることが多い。しかも、従来は第１図に示し
た２重ベル型の原料装入装置が高炉等の竪型充填層重に
多用されていて、これらの原料装入装置には次のような
間顆点がある。

従来の原料装入装置は原料を一旦炉の中心部に連ひ、炉
の中心部にある装入装置から原料を炉頂部の炉の周縁に
装入しているために、原料装入装置のかなりの部分は、
装入辱料を適当に分布させるために、炉内にさらされて
いる。そして、問題にしている溶融還元炉にあっては、
炉頂部でのガス湿度は１０００〜１４００°Ｃの高温に
達し、上記のような従来の原料装入装置では、その使用
寿命が著しく短縮される。そこで寿命をｉｌしようとし
て、装置６の冷却を図ろうとすると装置の構造は複雑と
なり、また耐熱性材料を使用することによって対処しよ
うとすると、極めて高価なものとなる。

そこで、本発明者らは上述の溶融還元炉における、炉壁
部耐火材および原料装入装置の寿命の廷し全図ることに
ついて、種々研究・実験を偵んだ結果、炉内ガスの炉壁
流化を防ぎ、ガス流の中心流化を図り、高温炉内ガスを
炉頂中心部より炉外に排出して、炉壁部の熱負荷を低減
し、装入装置を高温ガスにＭｂｋさせないようにするこ
とが肝要であり、そのためには炉頂部に原料を装入する
とき、炉壁部に細粒、炉中心部に粗粒を確実に分布させ
、ガス流れを炉中心流とする方策を確立することが最も
有効であることを知見した。

本発明は上記の知見に基づいてなされたものであって、
主として炭材や造滓剤よりなる原料を充填した炉内へ、
下部より鉱石發吹込み溶融還元する努型溶融還元炉の操
業において、溶融還元炉の中心部より高温炉内生成ガス
を炉外に排出し、装入原料は炉頂部の炉壁部で炉内に連
通する装入口から炉壁部近傍に装入することによって、
装入原料粒子の粒度偏析を起させ、炉壁部に細粒そして
炉の中心部に粗粒を確実に分布させるようにして、炉内
高温ガス流を炉中心流化させる方法な確立することによ
って、炉壁部の熱負荷を低減し炉壁部耐火材の寿命を延
艮することか出来た。

また上記本発明方法を実施するための装置は、上記溶融
還元炉の炉頂部に、少なくとも１対の１原料ホツパとシ
ール弁を設け、その下部に膜数の独立した原料装入路も
しくは漏斗状の原料装入路を設け、それらの端部開口を
炉頂高さ位置において炉壁部に連通させたものである。

以下に、本発明の構成を図面により詳細に説明する。

第２図は本発明の原料装入装置を設備した溶融還元炉の
１例を示した概略説明図である。溶融還元炉ｌは竪僧炉
であって、その内部はコークス等の炭材の他に石灰石、
珪石等の造滓剤からなる充填層を形成している。炉の下
部には熱風を吹込む羽口２１および予備還元鉱石粒子を
吹込む羽口２が設けられている。また炉頂部に装入され
る炭材、造滓剤等の原料を装入する原料装入装置は炉頂
上部に設けられている。

炉頂には装入ベルトコンベヤ８から原料を受は入れる上
部ホッパ７があり、ここで原料を一旦貯蔵する。炉頂部
の充填層の原料レベルが低下し、原料を装入する必要が
生じた場合に、まずシール弁９′、弁１０／の順に弁類
を開にする。所定量の原料は下部ホッパ６内に一旦入る
。そして上記のシール弁９′、弁１０′を閉とした後、
シール弁覧１、弁１０が開となる。原料は下部ホッパ６
からヘッダー１４を介し装入管８栄経て炉頂に装入され
る。

この場合装入管３の開放端部は、炉内側壁部に連通ずる
ように設けられているため、原料は炉頂部側壁から装入
されて、第２図（ロ）に示すような形状で炉頂部に堆積
する。なお炉頂装入管８は膜数個設けたが、このような
方式に限ることなく、漏斗状の拡がりを持った装入口分
用いることも出来る。

一般に、粉粒体が＃ＩＩ）面状をなしてＪ４檀する場合
、堆積山頂部に細粒、堆樗山麓部に粗粒が集りし易いこ
とは公知であり、いわゆる粒間偏析現象が発生する。他
方、粗粒部においては、ガスＭｒの通気抵抗が小さくな
ることも公知である。

また竪型炉の充填層においては、装入された原料層は時
間の経過と共に、はｌ″ｆａ直ぐに降下するピストンフ
ロー状態を呈することも一般に知られていることである
。

上述のように、炉頂部が半径方向に粒度偏析を生じ、炉
壁部には細粒、炉中心部には粗粒が多く集まる結果、羽
口から吹込まれた熱風は、炉内ガスとなって炉の中心部
ＧＣ主として集まり、炉壁側には流れ鍾くなる。すなわ
ち、炉壁部の熱負荷の低減が図られる。

炉頂からの排ガスは第２図（こ示すように、炉中央部に
集めてから排出する。また、第２図ぐ＼）に示されるよ
うに、排ガス管を炉頂部原料層の内部にまで辱いてもよ
い。この様にする事によって、高温炉頂ガスが酢料層の
と部をこは出ないので、炉頂部の壁面の熱負荷が低減さ
れる。

なお第２図ピ）に示す上・下部ホッパ、シール弁、弁等
よりなる装入装置は図示されたような形に限らないめで
、原料装入をする場合に、炉内ガスが吹出さないように
するため同通常用いられる二重以上のシール装置を備え
た装入装置にしても、同様な効果が得られる。

以下さらに、実施例に基づいて具体的に説明する。

炭材（コークス）と造滓剤（石灰石・珪石）をベルトコ
ンベヤ８で輸送し、北部ホッパ７に投入する。次に下Ｍ
１ホッパ６のシール弁９、−１ｐ１０Ｇま閉にしたまま
、上部ホッパのシール弁９′、弁１０’の順に開とする
。こうして原料は下部ホッパに投入される。次に、１呂
（ホッパの弁ｌＯ′、シール弁９／ヲ閉にしてベルトコ
ンベヤから原料全上き（１ホツパ７に受は入れる。

溶融還元炉１の炉頂部に設けられた図示しないレベル計
（こよって、炉＠原料層の表面レベルが降下する状態を
把握し、所定レベル以下になった時点で、下部ホッパ６
のシール弁９、弁１０を開にして、装入管３を経て原料
を炉頂に装入する。下部ホッパ６が空になってから弁１
０、シール弁９を閉とする。その後、上部ホッパ７のシ
ール弁９′、弁１０′を開にして原料を下部ホッパ６に
投入する。

上・下部ホッパは以との動作を繰り返すことで、原料を
炉頂に装入する。炉頂部での膣料堆樗レベルが不均一に
なる場合は、装入管ａ内のルを整弁型の操作により、原
料流量を腑整して炉ｍ′４積レベル、延いては炉内のガ
ス流を調整する。炉頂部での原料装入位置では、第８図
（に）に示されるような構直にした。内部水冷購危の金
物１１でストーンボックス１２を構成して、原料が主と
して炉壁部に装入されるようにした。原料堆積時の粒度
偏析状態を同図に模式的【こ示した。この金物１１の背
面の炉体側に（まライニング材１３を設け、金物の熱負
荷を低減した。図示例は固定式であるが、傾動または可
変にしてもよい。

また、炉頂排ガス管を第２図（ハ）に示すようにして、
炉１頁部における熱負荷の軽減を図った。

以下に、試験炉で行った実施例について説明する。

溶融還元炉の操柴条件 クロム鉱石供給量：１８θ〜／Ｈ コークス・石灰石・珪石供給量：３５０〜／Ｈ炉ＩＷｆ
排カス量：　６００　Ｎｍ　／Ｈ同　　　　　温度　；
　１８００°Ｃ 上記溶融還元炉の試験炉を用いて、予備還元クロム鉱石
の溶融還元を行なった。この試験において、コークス・
石灰石・珪石等の原料を炉頂中心部から装入した場合に
較べて、本発明による炉頂装入原料を炉頂炉壁部から装
入した場合は、炉内のガス流れは炉中心流となり、良好
な操業状態となり、炉体熱負荷は約１／２程変に低減さ
れた。

一方において、従来技術による第１図の原料装入装置を
用いた試験では、炉頂部が高温ガス雰囲気であり、機械
装置の熱歪み発生・潤滑不良などのため、長時間の連続
運転が不可能となった。

以上説明した本発明の原料装入方法および装置の効果を
まとめて示すと次のようになる。

（イ）炉頂高温ガス雰囲気に装入装置がさらされないの
で、長期連続運転が容易である。

（ロ）炉頂装入原料を炉壁部から装入することによって
、炉頂部での粒度偏析が生じ、炉内ガス流は安定した炉
中心流となり、炉壁部での熱負荷が低減できる。その結
果、コークス消費量が低減でき省エネルギが図れる。ま
た、炉壁部耐火物の温度が下がるので、その寿命が延び
、特殊な高級耐火物でなく比較的安価な耐火物を使用す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原料装入装置の１例を示した説明図１ 第２図（イ）は本発明の実施態様を示す概略的縦断面図
、（ロ）は炉頂部での原料堆積状態、（ハ）は炉頂排ガ
ス管の一実施態悌をそれぞれ模式的に示した図面、 第８図（イ）は原料が炉頂に装入される部分を示しく口
）はその具体的実施態様の１例を示す図面である。 １・・・溶融還元炉　　　２，２′・・・羽目８・・・
装入管　　　　　屯・・・詩整弁５・・・排ガス管　　
　　６・・・下部ホッパ７・・・上部ホッパ　　　８・
・・ベルトコンベヤ９．９′・・・シール弁　　１０　
、１０’・１．弁１１・・・炉Ｂｉｔ金物１２・・・ス
トーンボックス１３・・・耐火物　　　　　１４・・・
ヘッダー。 （１１） 第１図 第３図　（ロ） （１２） 千葉市川崎町１番地川崎製鉄株 式会社技術研究所内 ０発　明　者　角戸三男 千葉市川崎町１番地川崎製鉄株 式会社技術研究所内 −４５＝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　主として炭材よりなる原料を充填した炉内へ下部よ
   り鉱石？吹込み炉底よりは溶融還元生成物を取出す竪型
   溶融還元炉の操業において、上記炉内で発生する反応生
   成ガスを炉の半径方向炉頂中心部より排出し、一方上記
   原料の装入は炉周に沿う炉壁近傍の位置に装入すること
   を特徴とする溶融還元炉の原料装入方法。 亀　主として炭材よりなる原料を充填した炉内へ下部よ
   り鉱石を吹込み炉底より溶融還元生成物を取出す竪型溶
   融還元炉の炉頂原料装入装置を、少なくとも１対の原料
   ホッパおよびシール弁と、上記ホッパから構成される装
   入原料を受けるヘッダーの下底から分岐し、それぞれ牌
   整弁を有し下方開放端部が炉頂高さ位置の炉壁部で炉内
   に連通している膜数の原料装入管、もしくは、該ホッパ
   ーから構成される装入原料を受ける、下方開放端部が炉
   頂高さ位置の炉壁部で炉内で連通している漏斗状の原料
   装入路とで構成したことを特徴とする溶融還元炉の原料
   装入装置。