JPS59176585A - 流動層予備還元炉 - 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、流動層予備還元炉に関し、とくに流動化還
元ガスの導入口側に当る流動層域下の炉下部に設けるカ
ス分散（カス整流）構造を改良することで、クロム鉱石
の予備還元のように、高温の流量化還元ガスを使う場合
に問題どなる目詰りや分散板破損を有利に克服した予備
還元炉について提案する。

従来技術の説明 近年、酸化鉄または酸化クロム等の各種金属酸化物を含
有する鉱石原料は、塊状鉱石が減少して粉状もしくは粒
状の鉱石が多くなっており、その傾向は今後ますます顕
著になると予想される。

こうした瑛状に鑑み、最近かかる粉、粒状鉱石を直接使
用しＣ製錬する幾つかの技術が発展してぎた。例えば、
流動層を用いて粉粒状鉱石を予備還元し、その後この予
備還元鉱を電炉、転炉その他溶解炉で溶融還元する方法
等がそれである。

また、そのイ也にも、アーク炉やプラズマあるいは純酸
素を利用する炉を用いて予備還元鉱石を粉粒状のまま溶
融還元する方式も提案されている。

しかし、上述した従来技術にあっては、いずれも技術的
および経済的に解決を要する多くの課題が残されており
、実用に供されていないものも多くある。

そこで最近は最も進歩的なものどして、電力によらない
で酸化物を還元する方法が、例えばフェロクロムその伯
のフェロアロイ製造技術として具体化されている。例え
ば、本発明者らの提案にかかる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等がそれである。こ
の本発明者らの提案にかかる技術は、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、
次工程の溶融還元炉の高温排ガスを利用して流動層形成
により予備還元する方法であり、粉、粒状鉱石を博成化
することなく直接使用できる点で前述の方法に比べると
低コストで溶融金属の製造が可能である。

上記した既知方法における予備還元炉としての流＠層に
必要な主な条件としては、 （１）必要な還元速度が得られる反応温度維持のための
熱供給が容易なこと、 （２）局部加熱や高温域での予備還元鉱石の粘着によっ
て焼結が起り流動化が阻害されるようなことがないこと
、 （３）均一かつ安定な流動化現象が１ｑられること、（
７Ｉ）知い滞留時間でも必要な還元ギが得られること（
流動層を多段化するン、 （５）粒子の流動層からの飛び出しによるタス１へ発生
が少ないこと、 などがある。　　　′ ところが、こうした各種の条ｆ１というのは、一般的に
言って予備還元に必要な流動層の温度が高いほど、その
維持が難しく、しかも溶融還元炉から発生する流動化ガ
ス中に多量のダス１〜が含まれると、その操業方法はさ
らに、勤しさを増大させるので・、各種の新しい方法や
装置の開発が必要となる。

第１図に、流！ｌ１ｌＩ層形式による粉、粒状鉱石の予
備還元炉を示す。この予備還元炉１はたて型で、その胴
部（炉側壁）に粉粒状鉱石の原料供給口４を具えており
、ここには鉱石ホッパー７からの鉱石炉内に供給づるた
めの供給装置６が設置しである。また、鉱石を滞留させ
るために炉内（流動層３− ２域）に設置したガス分散板（火格子）３下に当る炉下
部には、高温の流動化還元ガス導入口８が開口させであ
る。この流動化還元ガスとしては、加熱炉、還元ガス発
生炉あるいは溶融還元炉から発生した高温の排ガスを使
い、還元剤ならびに流動化ガスとする。かかる流動化還
元ガスを炉内に導入することにより、ガス分散板３上の
粉粒状鉱石を流動化させ流動層２を形成させることによ
り流動還元ができる。なお、図示の９は必要に応じて還
元剤としてメタンなどの炭化水素含有ガスを供給する還
元剤供給口である。また図示の１０は排ガスの排出口で
、ここを通じて排出される流動層２からの排出ガス中に
は、ダストを多量に含有するのでサイクロンを通じて除
塵する。一方、予備還元生成物は、排出管５より排出し
て、次工程の溶融ｊ！元炉上どへ移送する。

一般に、流動層での予備還元温度は、鉱石の種類や銘柄
で巽なり、鉄鉱石では、６００〜９００℃位、クロム鉱
石では９５０〜１１００℃位であり、還元鉱石の粘着性
によって流動化が阻害される焼結限界部４一 度としては、鉄鉱石では１０００〜１１００°Ｃ位、ク
ロム鉱６では１２５０〜１３５０℃位である。

ところで、従来の予備還元処理にあっては、特に難還元
性のクロム鉱石等の場合予備還元に必要な還元温度を、
流動化ガスとして導入する流動化還元ガスの顕然のみに
よって維持しようとすると、極めて高温の流動化還元ガ
スの導入が必要となり、そのために該１７元ガスの温度
が上記焼結限界温度を越えてしまい、還元ガス導入口８
およびガス分散板３の近辺では、粉、粒状鉱石がしばし
ば焼結限界温度以上に加熱され、その結果焼結塊や凝着
物の生成、成長があったりして、ガス分散板３が目詰り
したり、流動化反応阻害を招くという欠点が見られた。

発明の目的と要旨の説明 上述したように、フェロクロム製造時のクロム鉱石予備
還元のように、どうしても高温の流動化還元ガスの利用
が避けられないような炉の場合、均一なガス分散を達成
して安定した流動化を起させるガス分散（整流）機能の
開発が必要であり、本発明は正にそうした要請に応えら
れるものの提供を目的とするものである。

本冗明は、こうした目的に対して、 炉底部に流動化還元ガスの導入口を設け、炉側壁には流
動層域に臨んで粉、粒状鉱石原料の供給口を、またかか
る流動層域には予備還元生成物の１フ１出口を開口ざゼ
た構成にかかる流動層予備還元炉において、炉頂部に供
給弁を具える分散材貯蔵室を設置する一方炉底部には排
出弁を介して分散材排出室を設け、そして上記流動層域
下の炉下部に設けた分散材充填ｖには流動化しない大き
さの耐熱性塊状分散材を充填、排出可能に堆積させたガ
ス分散層を形成したことを特徴とする流動層予備還元炉
、 をその解決手段として提案するものである。

発明の構成、作用の説明 本発明の望ましい実施態様の一例を第２図に示す。図示
の符号１〜１１（３を除く）は、いずれも第１図の従来
予備還元炉と略同−の構成を示す。

本発明は、従来のガス分散板３に代えて、同じガス分散
機能をもつものとして、アルミナボール、黒鉛塊あるい
は鉱石間、その他の類似の耐熱性塊状分散ｔｒＡ１２を
、炉内流動層２戚下の炉下部に、分散材貯蔵室１３を設
け、その室内に流動化しない大きさくサイズ、Φ＠）の
多数の１配分散材１２を充填、排ｌ：１１可能に収容ｌ
しめ、流動化還元ガスの分散を図るようにした。

上記分散材１２は、均一径の塊状のものでもよいし、異
径のものであってもよい。ただし、ガラス分散機能を阻
害しない粒度構成にする必要があり、たとえば５ｍｍ〜
２５１ｍ程度のものを使用する。分散材貯蔵室１３の高
さは特に指定はないが、ガス分散機能との関連で適宜に
定める。

本発明は、上記の構成に加えて、充填した分散材１２の
抜出し詰めかえのために、還元炉本体１の炉頂部に供給
弁１４．１！ｉを大田側に具える分散材貯蔵室１６を設
置し、また前記分散材排出室１９を設置し、分散材１２
の充填、排出を容易に行なえるようにした。

こうした分散材の貯蔵室１６、排出室１９を採用する理
由は、長期間の操業において、徐々に蓄積されるダス１
へなどによる室内充填分散材間の目詰まりを防止するた
め、分散材排出弁１７を開き、弁１８を閉じて、一部も
しくは全部の分散材１２を抜き出し、上部より同第の新
規分散材１２を弁１４を閉じ弁１５を開とすることによ
り補充することができるようにした。勿論一度使用した
分散材１２を洗滌後再び使用しても良い。充填のため装
入に当っては、流動層内の被還元鉱石粒子と比較すると
、該分散材１２の径、重量を大きくしであるので、容易
に、元の分散材充填室１３部に到達する。

なお、抜出し量については、分散材充填室１３上下の差
圧を検出する方法などにより検知し、その量を加減して
、最適抜き出し量を設定する。また、弁１１を閉のまま
弁１８を開とすることにより分散材排出室１９に収容し
たダストの蓄積した分散材１２を操業中に支障なく取り
出すことが可能であり、一方所定量供給するための分散
材１２は弁１５を閉のまま、弁１４を間どして分散材貯
蔵室１６内に投入し供給の準備をする。この点従来のガ
ス分散板３を採用するものにおいては、操業停止ヤ）ガ
ス分散板のとり換え、補修を必要としたが、本発明方法
では分散層１２を更新するだ（ブで足り、操業を停止す
ることなく長期間の連続操業が可能になった。

実施例 （１）予備還元炉の仕様 流動層部の内径　　　１．２市 炉底部の内径　　　　０．５ｒｒ１ 分散材：材質　　　　アルミナボール ：粒径　　　　７吐 （２）クロム鉱石：フィリピン産クロム鉱石組成：　Ｃ
ｒ　２０３　　　４９．２％：ＦｅＱ　　　　　　２３
．８％ 粒径：２８〜４８メツシユ　　７．９％１００メツシユ
以下　５．４％ （３）予備還元炉操業ｆ−タ クロム鉱石供給ｍ　　　：　８０ｋｇ　／　ｈｒ高温ガ
スとしての 溶融還元炉排ガスｋｉ　：　　９７ＯＮ　１１３／　ｈ
ｒガス温度　　　　　　：　１２７０℃ 予備Ｊ元溜１度　　　　：　１０２５℃クロム鉱石予備
還元率：３５％ 上記の試験炉を用いて、上記条件で粉状クロム鉱石の予
備還元を行なった。この試験において、分散材を収容し
た分散材充填室を設けて導入ガスの分散化を図った本発
明の予備還元炉の場合、予備還元炉への高温ガスの導入
を従来炉において生ずるような問題を起こすことなしに
行うことができ、流動層の形成を良好に行うことができ
た。

上述の本発明実施例に対し、第１図に示すような従来予
備還元炉にあっては、ガス分散板が高温の流仙化還元ガ
スによって熱変形して長時間の運転が不可能であった。

また、クロム鉱石の予備還元率は１５％と低かった。

発明の効果 以Ｊ二説明したように、本発明の予備還元炉によれば、
炉内には分散板がなく主として耐火物で構成された空洞
部だけであり、伯には炉下部（分散材充填室）に充填、
排出の耐重な分散材を充填した構成であるから、きわめ
て操業のトラブルが少ない４Ｍ造となっている。その−
し、該分散４オの充填方式は、流動化還元ガスの適切な
分散効果に優れ、かつ本質的に１］詰まりしにくい構造
Ｃある一部、目詰まりの恐れのあるときは分散材の更新
で目詰まりの防１トが６１能で′あり、その機能を十分
に果たしうる。したがって、予備還元炉ガス分散機構と
して、長期的安定使用、や分散能の煕から効果がきわめ
て大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来予備ｊ甲炉上のｌＩ８線図、第２図は、
本発明予備還元炉を一部を切欠して示す正面図である。 １・・・予備還元炉　　　２・・・流φｊＪ層３・・・
ガス分散抜　　　４・・・粉粒状鉱石供給口５・・・予
備還元鉱石ｆ）ｌ出口 ６・・・原料供給装［べ　　　７・・・鉱石ホッパー８
・・・流動化還元ガス導入口 ９・・・還元剤供給［１１０・・・排ガスｌｊｌ出口１
１・・・サイク［１ン　　　１２・・・分散材１３・・
・分散材充１市室　　１４．１５・・・供給弁＝１１− １６・・・分散材貯蔵室　　１７．１８・・・排出弁１
９・・・分散材充填室 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 　１２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炉底部に流動化還元ガスの導入口を設け、炉側壁に
   ば流動層域に臨んで粉、粒状鉱石原料の供給口を、また
   かかる流動層域には予備還元生成物の排出口を開口させ
   た構成にかかる流動層予備還元炉において、 炉頂部に供給弁を具える分散材貯蔵室を設置する一方炉
   底部には排出弁を介して分散材貯蔵室を設け、そして上
   記流動層域下の炉下部に設けた分散材充ｌｘには流動化
   しない大きさの耐熱性椀状分散材を充填、排出可能に堆
   積させたガス分散層を形成したことを特徴とする流動層
   予備還元炉。