JPS59123707A - 溶融還元炉反応生成ガスの利用方法 - 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、溶融還元炉で発生する反応生成ガスの有効
利用Ｑこ関するものである。

近年、鉄鉱石をはしめ主とじ丁各種の金属酸化物よりな
る原料鉱石は、埋伏鉱石よりはむしろ粉粒状鉱石の方が
多くなりつつあり、今後もますまずその比率は増加する
傾向にあるとみられる０従来、粉粒状鉱石Ｇこよる製錬
方法としては、流動層を用いて粉粒状鉱石を予備還元し
たのち、この予備還元鉱を佃常電気炉によって溶融還元
する方式が一般的である。

しかし、なから電気炉（こよる製錬では、電力消費が甚
だしくて電力原単位は数千ＫＷ）ｉ　／　ｔにも達し、
イ腕めてコスト高となる。

この点発明者らは先に、電力によらない粉粒状鉱石の直
接製錬法として、塊状固体還元剤の充てん層をたて（堅
）型の溶融還元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、該炉から排出される還元性の排ガ
スを用いて粉粒状鉱石を子＠還元した予備還元鉱を該酸
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
、粉粒状鉱石の浴を（還元を行う、いわゆるたて型炉溶
融還元法を開発し、かくして粉粒状鉱石の製錬がへめで
効果的（こしかも安価Ｇこ行えるようになった。

ところでかようなたて型炉溶融還元法に５１７・ては、
溶融還元１−から多足の反応生成ガスが排出されるが、
その書利用については、上述したように予備還元炉での
流動層還元ガスとしである程度は利用されるものの、ま
た十分とはいい％ヵ、った。

というのは、予備還元後、予備還元炉から排出される排
ガスは、その温度が９００〜１０１）　０″Ｃとかなり
高く、ま７ごそのガス組成は可燃成分であるＣｏをボ′
：Ｉ３ｏ％（残部は主にＮ２）も含有しているのである
が、どれらの顕熱および可燃成分は、成分かは後述する
ごとく酸化性ガスの一］Ｓ熱に利用されているとはいえ
、やはり十分に活用されているとは言えなかったのであ
る。

第１図に、従来性われている一般的な腓ガスの。

処理系統を模式的Ｇこ示ず。

冶金炉１から排出された高温の含役排ガスは、粗除４塵
器２、湿度調節器８を経て所定の温度まで降温し、つい
で燃焼炉４で燃焼させたのち連続式熱交換器５に導入さ
れる。一方で、送風機６から出た酸化性ガスたとえば空
気も、該熱交換器５に導かれ、ここで予熱されて冶金炉
］−・送られ羽ロアから炉内へ吹込まれるのである。

ところで一般に可燃性排ガスの１頚熱と該排ガスの撚焼
熱との和は、吹込みガスに必要とされる顕熱よりも大き
いため、該排ガスの一部は温度調節器３を出たのちバイ
パス系統へ流れて、別塗に燃焼室８、温度調ＩＪ″Ｊ器
９を経たのち、熱交換６ａ　５がらの燃焼排ガスと合流
し、ついで集塵ど’５１０で除塵されてから大気放散さ
れる。

従って、上述したような従来の排ガス処理方式を予備還
元炉の排ガス処理Ｑこ適用した場合には、次のような問
題が残る。

すなわち、予備還元炉から排出さねる１００θ°Ｃにも
達する高温の排ガスを、直接連続式熱交換器に導くこと
は、該熱交換器の拐質の面からも、また１畢接する空気
流とのリークという構造上の面からも困難かつ危ｉ険で
あるためさける必要があるが、そのためには、一旦所定
の温度まで低下させてから可燃成分を燃焼させて不燃性
ガスとした上で該熱交換器に通すようにしなければなら
ない。

しかしながらかような処理は、予備還元炉排ガスのもっ
ている熱量を無駄に捨てることであり、しかもいったん
燃焼された排ガスはもはや１也の用途には利用できない
。ざらにバイパスを通す分についても、ｊＪ燃性ガスの
もっている熱量を徒らに廃棄することになる。

なお上記の問題をさける方法として、腐濡排ガスの顕熱
を廃熱口取ボイラーなどによって口取することが考えら
れるけれども、この方式は設備費の上昇および熱回収効
率の低下などの不利を汁う。

この発明は、上記の問題をイｆ利に解決するもので、溶
融還元炉反応生成ガスにつき、従来に比してより一層の
有効利用が実現できる、該ガスの利用方法を提案するも
のである。

すなわちこの発明は、粉粒状鉱石の直接製針を行う溶融
還元炉において発生した反応生成ガス？処理するに当り
、 まず流動層還元ガスとして予備還元炉に導入して、粉粒
状鉱石の予備還元を行い、 ついで該予備還元炉から排出される高温の可燃性ガスを
、必要に応じその可燃成分の一部を燃焼させて昇温した
のち蓄熱式熱交換器に導いて、ここに蓄熱し７、 さらに該熱交換器を通過した可燃成分を含む低温ガスは
、ガスホルダーに回してそこにだくわえ、一方、蓄熱さ
れた該熱交換器−・は、溶融還元炉へ吹込むべき酸化性
ガスを、その吹込みに先立って経由させて高温ガスとす
る、 ことを特徴とする溶融還元炉反応生成ガスの利用方法で
ある。

以下この発明を具体的に説明する。

第２図に、この発明の実施に適合する排ガス処理系統を
溶融還元系統と共に模式的に示す。

図中番号１１はたて型溶融還元炉、１２は流動層形式の
予備還元炉であり、該溶融還元炉］ｌ内で発生した反応
生成ガスは、流動層還元ガスとして予備還元炉１２の下
部から該炉内に導入し、粉粒状鉱石の予備還元に供する
。なお１３は粉粒状鉱石およびフラツクスなどの原料の
供給口である。

次に予備還元炉１２から排出された高温の−ｉＪ燃昇温
してから、内部に耐火物よりなる蓄熱体をそなえる蓄熱
式熱交換器１６または１６／に導き、ここに蓄熱するの
である。該熱交換器は通常少数基（この例では２基）設
置され、切換弁１７．１７’によってガス流路を切換え
ることをこより、適宜に選択使用する。

この熱交換器１６を通過した低温ガスは、必要ならば湿
度調節器］８でさらに低温とし、ついでバグフィルタ−
やｔ気集塵機などの集塵＠１９で完全に除塵したのちガ
スホルダー２０にて回収する。そしてかようなｏＪ燃成
分を含む排ガスは、燃料源として重油などの代替物とし
たり、また化学原料ガスとして再利用する。

一方、蓄熱された熱交換器］６′へは、送風ブロア２１
で昇圧された送風用酸化性ガスたとえば空気の全部また
は一部を、その炉内吹込みに先立って経由させることに
より昇湿し、高温ガスとして炉内に吹込むのである。

上記のようにして熱交換器はそれぞれ、蓄熱期、送風予
熱期を繰返すことにより、高温排ガスの顕熱を送風用空
気の予熱のための熱量として回収利用するのであり、ま
た排ガス中の可燃成分は兼駄に消費することなく別用途
に利用できる。

なお蓄熱期および送風予熱期両者間で熱量か不均衡にな
る場合が考えられるが、そのような場合Ｇこは次のよう
にしてバランスさせることができる。

（イ）予備、還元炉からの排ガスのもつ顕熱景が送風ガ
スの予熱に必要とする熱量よりも多い場合には、熱交換
器から出てくる排ガス温度が高くなる。

そこでこの場合には、集塵器１９で除塵する前に、適当
量の排ガスを温度調節器１８に通し、ここで水噴霧によ
り降流させたのち、調節弁２２をｊＴｊ　シた残りのガ
スと合流させ、ガスホルダー２０に回す、 （ロ）逆に排ガスのもつ顕熱炭が送風ガスの予熱に必要
とする敏よりも少ない場合には、熱交換器１６に導入す
る前に、第３図に詳細を示した燃焼室１５に１３いて、
高速の空気流束２３のインジェクター効果により排ガス
２４の一部を吸引し、ｉＪＪ　＠成分の一部を空気２３
と燃焼させることにより、顕熱不足を補う。

なお、蓄熱期から送風予熱期に切換えるときには、熱交
換４ｇ内に残留する可燃性ガスを排治する必要があるが
、このためには第８図に示した燃焼排ガスによるガスバ
ージが好適である。

次にこの発明に従って、たて型溶融還元炉から排出され
る反応生成ガスを処理した場合について説明する。

固体還元剤としてコークスを光てんしたたで型炉に、Ｔ
−備還元したフィリッピン産りロム鍬石粉を予熱下の空
気と共に吹込んで溶ｌ）ｌ！還元を行った。

たて型炉において、温度：１２００°Ｃ１組成：００：
３６％、Ｎ２：　６４％の反応生成ガスが発生した。

この反応生成ガスを予備還元炉に導き、原料鉱石粉の予
備還元に供したところ、所定の還元率が達成された。こ
のとき予備還元炉からは、温度＝１０００℃、組成：ｃ
ｏ：３ｏ％、　Ｎ２：　６４１％。

ＣＯ２：６％の排ガスが排出した。

ついでこの高温排ガスを蓄熱式熱交換器に導いて、そこ
に蓄熱した。蓄熱式熱交換器からの排出ガスは、除塵後
ガスホルダーに回した。この排ガスの温度は３２０°Ｃ
であり、また可燃成分としてＣＯを約８０％含有してい
た。

蓄熱完了後、この蓄熱式熱交換器に、２０°Ｃの送風用
空気を導いたところ８５０°Ｃまで昇温されたＯ 以上述べたようにこの発明によれば、溶融還元炉で発生
する反応生成ガスのもつ、顕熱ならびに還元および可燃
成分を、従来に比べて格段に有効利用することができる
。

またこの発明では、高温排ガスの熱交換に、従７来の如
き金属製の連続式熱交換を用いないので、材質劣化によ
るリークなどの危険がない。さらに送風予熱用として直
接排熱口取しているので、通常の廃熱ボイラーを用いた
場合と比べて熱効率がよく、またＶ備費も安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一般的な排ガスの処理系統の模式図、 第２図はこの発明に従う溶融還元炉反応生成ガスの処理
系統を示した模式図、 第３図は燃焼室の断面図である。 １１・・・溶融還元炉　　　１２・・・予備還元炉１３
・・・原料供給口　　　１４・・・粗除塵器１５．１５
’・・・燃焼室　　１６．１６’・・・蓄熱式熱交換器
　　　　　　　　　１７．１７’・・・切換弁１８・・
・温度調節器　　　１９・・・集塵機２０・・・ガスホ
ルダー　　２１・・・送風ブロア２２・・・調節弁　　
　　　２３・・・空気流ｚ４・・・排ガス 千葉市川崎町１番地川崎製鉄株 式会社技術研究所内 ・■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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　粉粒状鉱石の１ｕ接製錬を行う溶融還元炉において
   発生した反応生成ガスを処理するＱこ当り、 まず流！Ｉｒ！１層還元ガスとして予備還元炉に導入し
   て、粉粒状鉱石の予備還元を行い、ついで該ｆ絢還元炉
   から排出されるＱ　Ｆｈｎの可燃性ガスを、必要に応じ
   その可燃成分の一部を燃゛呪させて昇温したのち蓄熱式
   々に交候器（こ導いて、ここＱこ蓄熱し、 さしに該熱交換器を通過した可燃成分を含む低温ガスは
   ガスホルダーに回してそこにだくわえ、 一方、蓄熱された該熱交換器へは、溶融還元炉へ吹込む
   べき酸化性ガス２、その吹込みに先立って経由させて高
   温ガスとする、ことを特修【とする溶融還元炉反応生成
   ガスの利用方法。