JPS59176578A

JPS59176578A - 溶融還元装置

Info

Publication number: JPS59176578A
Application number: JP5214483A
Authority: JP
Inventors: 勉藤田; 浜田　俊二; 飯塚　幹夫; 康雄田中; 崎村　博; 槌谷　暢男; 浜田　尚夫; 英司片山; 角戸　三男
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1983-03-28
Filing date: 1983-03-28
Publication date: 1984-10-05
Also published as: JPS6140912B2

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、金属酸化物を含む鉱石の溶融還元装置に関し
、特にクロム鉱石などの粉粒状金属酸化物鉱石の溶融還
元に際し、溶融還元炉に装入される主として炭材よりな
る原料の予熱装置の提案を目的とする。

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。本発明者らは、さきに予備還元炉と
溶融ｊ！元炉上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る。

例えば、フェロクロム等のフェロアロイは従来の電気炉
法に代わるこの溶！！！　３！元炉法による時は、製造
コストの画期的な低減となるので、最近はこの溶融金属
還元法が注目を浴びるようになった。

そしてその方法では、金属酸化物を含有する鉱石の予備
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
の高温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％まで予備還元し、予備
還元された粉粒状鉱石は堅型溶融還元炉の炭祠、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
目から吹込まれる。溶融還元炉の内部は炭材の燃焼熱と
吹込まれた熱用熱により１０００〜１８００℃の高温に
維持される。

このように、溶融還元法においては、熱平衡が極めて重
要であるために、本発明者らは溶融還元炉の熱平衡につ
いて検問、研究を重ねた結果、炉頂より装入する炭材を
予熱することによって、予備還元炉に供給する炉頂ガス
の温度低下を招くことなく、炉内部のガス温度を低下さ
せることが可能となり、延いては炉内耐火物の損耗を抑
制し得ることを知見した。

従来の上述した形式の溶融還元装置は、例えば、第１図
に示すように、竪型溶融還元炉１と予備）７元炉２とを
具え、竪型溶融還元炉１内に炭素質固体還元材としての
コークス等の炭材３が充填され、炉１の胴周下部に複数
の羽口４が上下２段で設けられ、羽口４を通して、例え
ば、空気を予熱して吹込むことにより類１内の炭材充填
層に着火し、これにより類１内で発生する還元性ガスを
頂部１ａの排気口５から管６によって予備３？元炉２の
底部に導き、予備還元炉２内に装入された粉、粒状鉱石
７を予備還元し、かようにして予備還元した部分還元鉱
を給鉱管８ににり羽口４に送り、羽口４を経て予熱空気
とともに類１内に吹込み装入して類１内で溶融還元する
よう構成されている。

溶融還元炉１へのコークス等の炭材の供給は、ベル１−
コンベヤ９によって炭材３を溶融還元炉１の上方に設置
された上部ホッパ１０に導入し、次いで、下部ホッパ１
１に導入づ−る。溶融還元炉１の炉頂部１ａでの原料堆
積層レベルが低下して下限レベルに達した時【こ、下部
ホッパ１１内の炭材を炉頂部へ投入する。また、下部小
ツバ１１が空になると上部ホッパ１０から上述した手順
により下部ホッパ１１に炭材を供給するよう構成されて
いる。

このような従来例においては、供給される常温の炭材は
溶融還元炉炉頂部に投入された後に、高温炉頂ガスと熱
交換することにより昇温・加熱される。すなわち、溶融
還元炉炉頂ガスは常温で投３− 下された炭材と接触することにより、温度が急激に降下
する。この湿度降下は無視できない位に大きく約２００
°Ｃにも達する。この炉頂ガスは予備）！元類に導入さ
れ、クロム鉱石等の金属酸化物の予備還元に使用される
ものであるが、この時に必要とするガス温度は１２００
〜１４００℃の高温である。このように、炉頂ガスを高
温に保持するためには、炉内部でのガス温度は約１５０
０〜１７００℃を維持することを必要とするが、炉頂装
入炭材を予熱して、炉頂ガス温度の約２００℃の低下が
防止されるならば、炉内部のガス温度は１３００〜１５
００℃でよいことになり、溶融）！元類の操業を有利に
するものである。

本発明は、上記のような知見に基づいて、溶融還元炉内
のガス温度を下げて、安定した操業を維持することを可
能にする装入原料の予熱装置を具える溶融還元装置を提
供することを目的とする。

本発明による溶融還元装置は、金属酸化物を含む鉱石を
予備還元する予備還元炉が溶融還元炉に予備）！元した
鉱石を供給するよう結合され、溶融−４＝還元炉の炉頂部が予備還元炉に高温の還元ガスを供給す
るよう接続されたもの（こおいて、溶融還元炉の上部に
主として炭材からなる装入原料を予熱するための予熱室
を設け、この予熱室内のガスを予熱室上端部から取出し
て下端部に吹込むよう送風ファンを有する循環ガス管を
接続し、循環ガスを熱交換器によって高温に加熱するよ
う構成したことを特徴とする。

以下、本発明を図面につき説明する。

第２図は本発明による予熱装置を具える溶融還元装置の
第１例を示し、溶融還元炉１の上部に芸人炭材の予熱室
１２が設けられ、炭材３はベルトコンベヤ９により装入
ホッパ１０に導入され、次いで、通気管１３を経て大気
圧に維持された均排圧ホッパ１４内に投入され、圧力シ
ール弁１５を閉じ、高圧管１６を経てＮ２ガス等の不活
性ガスを高圧で導入してホッパ１４内を炉内圧力に均圧
した後、圧力シール弁１７を開いて炭材３が予熱室１２
に投入される。

予熱室１２の下部に予熱循環ガス吹込口１８が設（プら
れ、上部に取出口１９が設けられ、吹込口１８と取出口
１９との間に循環ガス管２０が接続され、このＩＦｉ　
ＰＨガス管２０に設（プた送風ファン２１によって循環
ガスを取出口１９から取出し、サイクロン２２によりダ
ス］〜を除去した後、昇圧して熱交換器２３を経て加熱
した高温循環ガスを吹込口１８を経て予熱室１２に吹込
んで予熱室１２内に上昇させ、対向流熱交換によって予
熱室内の炭材３を予熱するよう構成している。

第３図は、第２図に示す例における燃料ガスの燃焼によ
る燃焼ガスの代りに、熱交換器２３の熱源として予備還
元炉２からの排出ガスを利用するよう予備還元炉排出ガ
ス管２４を接続した伯の実施例を示ず。

第４図は、第２図に示す例における上部ホッパ１０の代
りに、乾燥室２５を設け、この乾燥室２５に燃焼室２６
から高温ガスを吹込んで炭材に含まれている水分を除去
するよう構成した例を示づ。

かＪ：うに構成することによって装入される炭材が屋外
に貯蔵されていたことによって通常含まれている数％（
３〜８％）の水分を乾燥除去し、これによって炭材に含
まれている水分が溶融還元炉の炉頂でのガス温度を低下
させたり、水蒸気となって予備還元炉に流入して鉱石の
予備還元反応を１壜害づる原因をなくりこができ、これ
により溶融）！元類の操業を有利にすることができる。

第５図は本発明の他の実施例を示し、この例では、溶融
還元炉１の炉頂部から管６を経て取出される還元ガスの
一部を管２７により熱交換器２３に通して熱交換器２３
の熱源として利用している。

本例では、さらに、循環ガス管２０に蒸気放散弁２８を
有する蒸気放出管２９を接続して循環ガス管２０の数ケ
所より蒸気を含む循環ガスを大気中に放散して炭材中に
含まれている水分による上述した問題の発生を防止する
よう構成している。

この場合、予め循環ガス中に蓄積される蒸気の量を炭材
水分より推定し、タイマーで放散弁２８を開放するか、
または循環ガス中の蒸気％を測定し、予定値より高くな
った際に放散させるように一／− づるのが良く、これによって炭材を乾燥および予熱する
ことができる。

また、乾燥の目的で、サイクロン２２の後に凝縮器を設
けて循環ガス中の蒸気を除去しても良い。

第６図は本発明の他の実施例を示し、本例では熱交換器
によって循環ガス管２ｏ内の循環ガスを加熱する代りに
、予熱室１２内に熱交換器３０を取付けて予熱室１２内
に上昇する循環ガスを加熱し、加熱した循環ガスによっ
て炭材３を予熱するよう構成している。

図示の例では、熱交換器３０の熱源として溶融還元炉１
の炉頂部から管６を経て取出される高温の還元ガスの一
部を管３１により分岐して利用している。しかし、溶融
還元炉からの排ガスに限らず、他に利用できる排ガスが
あれば、例えば、予備還元炉２からの高温排ガス等を熱
交換器の熱源として用い得ること勿論である。

上述したように、予熱用の高温ガスとして溶融還元炉ま
たは予備還元炉の排ガスを利用する場合、これらの排ガ
スは高温であると同時にＣＯを２０〜８− ２５％含む可燃性ガスであるので、空気を混合して燃焼
させ、その高温燃焼ガスを熱交換器の熱源として利用す
ることができる。

本発明によれば、溶融還元炉の炉頂に装入されるコーク
ス等の炭材を予熱装置によって予熱する構成としたから
、溶融還元炉の炉内温度を２００℃程度下げることがで
き、これによって溶融還元炉による酸化鉱石の溶融）！
元製錬法の成否を支配する炉体耐大物の損傷が少なくな
り、その寿命を延長することができるばかりでなく、炉
体耐火材料に一層安価なものが使用できるようになり、
また、炉体熱損失も減少して熱効率を上界させ得るとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶融還元装置の構成を示す概略線図、第２図〜第６図は本発明による溶融還元装置の種々の実
施例を示す概略線図である。１・・・溶融還元炉　　　２・・・予備ｊ！元炉上・・
・炭材　　　　　　４・・・羽口５・・・ガス集合管　
　　６・・・還元ガス管７・・・鉱石　　　　　　９・
・・ベルトコンベヤ１０・・・装入ホッパ　　　１２・
・・予熱室１４・・・均排圧ホッパ　　１８・・・循環
ガス吹込口１９１０．取出口　　　　　２０・・・循環
ガス管２１・・・送風ファン　　　２２・・・サイクロ
ン２３・・・熱交換器　　　　２４・・・予備還元炉排
出ガス管２５・・・乾燥室　　　　　２６・・・燃焼室
２７・・・管　　　　　　　２８・・・蒸気放散弁２９
・・・蒸気放出管　　　３０・・・熱交換器。特許出願人　　　川崎製鉄株式会社１１− 第１頁の続き０発　明　者　槌谷暢男千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内０発　明　者　浜田尚夫千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内０発　明　者　片山英司千葉市川崎町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＝３９７＝

Claims

【特許請求の範囲】

１、金属酸化物を含む鉱石を溶融還元する溶融還元炉と
、前記鉱石を予備還元する予備還元炉とを具え、前記溶
融還元炉が前記予備還元炉に炉頂部の高温還元ガスを供
給するよう接続されるとともに予備還元炉から予備還元
した糾石を炉下部の羽目から吹き込むよう接続された溶
融還元装置において、前記溶融還元炉の上部に主として
炭材からなる装入原料を予熱するための予熱室が設けら
れ、この予熱室内のガスを予熱室上端部から取出して下
端部に吹込むよう送風ファンを有する循環ガス管が接続
され、前記循環ガスを高温加熱する熱交換器を具えるこ
とを特徴とする溶融還元装置。