JPS59176584A - 流動層予備還元炉のガス分散装置 - 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、流動層予備還元炉のガス分散装置に関し、特
に高温でかつダストを多量に含むガスを用いる場合に有
利に適用されるカス分散装置について提案するものであ
る。

近年、鉄鉱石をはじめ各種の金属酸化物を主として含有
する原料鉱石は、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、今後も増々その比率は増加傾向
にあるとみられる。

粉粒状鉱石を直接使用する精錬方法としては、流動層予
備還元炉を用いて粉粒状鉱石を導入還元ガスで予備還元
し、この予備還元鉱石を電炉、転炉、その他の溶解炉で
溶融還元することが一般的である。しかし、このような
従来技術にあっては技術的、経済的に解決を要する多く
の課題が残されており、最近は、電力によらないフェロ
クロムその他のフェロアロイ製造技術として、溶融還元
法が注目されるに至っている。例えば、流動層予備還元
炉と竪型溶融還元炉との結合にかかる装置を用い、粉粒
状鉱石から直接フェロアロイを製造する方法がそれであ
る。この既知の方法は、金属酸化物含有鉱石の予備還元
に必要な還元剤および熱の供給源として、溶融還元炉の
高温排ガスを利用して流動層形式により予備還元する方
法であり、粉粒状鉱石を塊成化することなく直接使用で
きる点で前述の他の方法に比し低コストで溶融金属を製
造することが可能である。

上記の予備還元炉としての流動層に必要な主な条件は次
の通りである。

（１）　　所要の還元速度をもたらす反応温度を充分に
維持できる熱の供給が可能であること。

（２）　　局部加熱や粉粒状鉱石の昇温に起因する粘着
性によって流動化が阻害されないこと。

（３）　　均一にして安定な流動化状態が得られること
。

（４）　　短い滞留時間でも必要な還元率が得られるこ
と。

（５）　　粒子の流動層からの飛出しによるダストの発
生が少ないこと。

これらの要件は、必要とされる流動層温度が高くなるほ
ど充足することが難しく、ｙらに、溶融還元炉の高温排
ガスを導入還元ガスとして用いる場合には、そこに含ま
れる多量のダストが上記要件の充足を一層困難にする問
題がある。

また一方において、流動層予備還元炉の流動層での良好
な流動化状態をもたらし、予備還元炉に必要な」二足要
件の充足に大きな影響を与える要因として、導入還元ガ
スの分散の良否が重大な影響をもつことが知られており
、このことは溶融還元法のように高温の排ガスを予備還
元炉へ導入する場合は特に重要である。このため、予備
還元炉のガス分散装置には次のような機能が必要になる
。

１）溶融還元炉からの高温還元ガスの導入が可能な耐熱
性を有すること。

２）高温排ガス中の多量の微細ダストの影響を受けにく
いこと。

３）ガスの炉内均一分散が可能であること。

４）機械的強度が大きいこと。

上述の機能をもたらすべく構成された従来の一般的な流
動層還元炉の導入還元ガスの分散化手段としては第１図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すものがある。

竪型の流動層予備還元炉１内に粉粒状の鉱石が装入され
ており、これらの鉱石は導入ガス供給口２から導入され
た還元ガスによって流動化されて流動層３を形成する。

第１図（ａ）、（ｂ）では、導入還元ガスを流動層３内
に均一に分散させるため、例えば多孔板、焼結板などか
らなるガス分散板４を予備還元炉１の下端部に設けてい
る。

ところが、これらのガス分散板４によれば、ダストを含
まない一定流量の導入還元ガスに対してはガス分散板４
の作用によってガスを均一に分散することができるもの
の、その流量の変動には有効に対処できない問題がある
とともに、導入還元ガスがダストを含む場合には、ガス
分散板４の目詰りによって分散機能が阻害される問題が
あり、さらに、導入還元ガス温度が１０００°Ｃを越え
る高温である場合には、ガス分散板４の耐久性が低いと
いう問題があった。

一方、第１図（ｃ）に示すものはガス分散板を具えてい
ないことから、目詰り、耐久性に関する上述のような問
題は生じないものの、導入還元ガスの均一な分散ができ
ない問題があった。

本発明は、従来の流動層予備還元炉におけるこれらの問
題を解決して導入還元ガスを常に充分に分散化させるガ
ス分散装置を提供することを目的とするものである。

本発明の要旨とするところは、底部から高温の還元ガス
を導入して粉粒状鉱石を予備還元する流動層予備還元炉
のガス分散装置において、該ガス分散装置を中空円錐体
とし、その円錐体側壁面周囲に少なくとも２ケ所以上の
リング状の段差を設け、その段差部分に流動化還元ガス
吹き込み用の多孔状の穴もしくはスリットを下向きに開
口すると共に、前記円錐体の側壁を２重構造として冷却
ガス通路を設け、この円錐体を予備還元炉内の下部中心
に立設することを特徴とする流動層予備還元炉のガス分
散装置である。

本発明のガス分散装置では、流動化還元ガスの吹き込み
口は段差の部分に多孔状の穴もしくはスリットで斜め下
方に向けて設けであるので、いかなる条件下でも流動層
の粉粒体がそのガス吹き込み口からガス供給口内に進入
することはなく、そのために吹き込み口の大きさをダス
トによって目詰りしない程度に大きくすることができ、
しかも円錐体側壁面周辺の複数の高さ位置から斜め下方
に向けて放射状にガスを吹Ｓ込むので、ガスの分散効果
が向上し、粉粒体の流動化状態を良好ならしめる。また
、円錐体側壁面を２重構造とし、壁面間に冷却ガスを流
すことにより特別な耐熱材質を用いることなく１０００
〜１４００°Ｃの高温流動化還元ガスを導入する条件に
も十分耐えることができる。さらに装置全体が円錐形を
なしているので粉粒体の荷重に対する機械的強度も強い
。

以下に本発明を図面に基づいて説明する。第２図は本発
明の実施例を示す縦断面図である。

段差付円錐体５の段差６の部分に設けられた多孔状の穴
もしくはスリット８から高温の流動化還元ガスが斜め下
方に向かって放射状に吹き込まれる。゛図示例では、段
差は３箇所設けであるが、この段差の個数や位置あるい
は円錐状の高さおよび傾斜角度などは粉粒体の層高、炉
内部形状、滞留時間などによって決定される。しかし、
段差の数については実験結果よりどのような条件下でも
２筒所以上設ける方がガス分散効果が大きいことが明ら
かとなった。

また段差付円錐体の側壁面を２重構造７とし、冷却カス
吹込みノズル９から吹き込んだ冷却ガスが冷却箱型フラ
ンジ１１を経て前記２重構造内部を流れ、冷却ガス排出
ノズル１０から排出される。この２重構造内部には、冷
却ガスが円錐側面全域に一様に行き渡るように仕切りが
施されている。

さらに、段差部分に設けられたガス吹き込み口（多孔状
の穴もしくはスリット）は下向きに開口しており、その
部分から決して粉粒体がガス入口側へ進入することはな
いのでガス中のダストの含有量や吹き込み口高さなどを
考慮して、開口の大きさをダストなどで目詰りしない程
度以上に設定することができる。

従って、この例によれば、例えばクロム鉱石の予備還元
のように反応温度が１０００〜１１００°Ｃであって、
およそ１３００’Ｃ！の吹き込みガス温度を要する場合
でも特別な耐熱材質を必要とせず、ステンレス鋼で十分
であり、しかもガス分散効果が良好であり、ダストなど
によるガス吹き込み口のつまりもなく、装置全体が円錐
体を成しているので、機械的強度にも強く、長期間の運
転に酎えることができる。

次に本発明の実施例を用いた具体例を挙げその条件と効
果を説明する。

■　予備還元炉の直径：１，２ｍφ ２　ガス分散装置：３段差付２重構造式円錐形ガス分散
装置 （ガス吹き込みロゴ多孔状穴 径１０ｍｍφ） ３　導入ガス温度：１３００℃ ４　導入ガス流量：　　９７ＯＮｍ”／ｈｒ５　クロム
鉱石粒径および供給量： ０、１〜０．３　ｍ　ｍφ ２５０　ｋ　ｇ　／　ｈ　ｒ ６　冷却用ガス　：予備還元炉排ガス（冷却除塵後） 以上の条件で２日間のクロム鉱石の予備還元の連続運転
を行った結果、還元率３１％±２％を維持することがで
き、順調な運転が継続できた。すなわち、クロム鉱石の
予備還元のように非常に厳しい条件下での流動層予備還
元炉に要求される各種の要件が充足された。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す模式的断面図、第２図は本発明の
実施例の縦断面図である。 １・・・流動層予備還元炉、２・・・高温流動化還元ガ
ス導入管、３・・・流動層、４・・・従来のガス分散板
（多孔板、焼結板など）、５・・・段差付２重構造式円
錐形ガス分散装置、６・・・段差、７・・・２重構造側
壁面、８・・・ガス吹き込み口（多孔状穴もしくはスリ
ット、９・・・冷却ガス吹き込みノズル、１０・・・冷
却ガス排出ノズル、１１・・・冷却箱型フランジ、１２
・・・予備還元炉ガス排出口出願人　　　川崎製鉄株式
会社 代理人　　　弁理士　　小杉佳男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　底部から高温の還元ガスを導入して粉粒状鉱石を予
   備還元する流動層予備還元炉のガス分散装置において、
   該ガス分散装置を中空円錐体とし、その円錐体側壁面周
   囲に少なくとも２ケ所以上のリング状の段差を設け、そ
   の段差部分に流動化還元ガス吹き込み用の多孔状の穴も
   しくはスリットを下向きに開口すると共に、前記円錐体
   の側壁を２重構造として冷却ガス通路を設け、この円錐
   体を予備還元炉内の下部中心に立設することを特徴とす
   る流動層予備還元炉のガス分散装置。