JPS5927106A - 燃焼室を具える半溶融還元製錬用ロータリーキルン - 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、半溶融還元製錬用燃焼室を含むロータリーキ
ルンに関するものであり、特に本発明は、鉄族元素であ
るＮｉ、Ｆｅ、Ｇｏ　　のなかから選ばれる何れか少な
くとも１種の酸化鉱石を半溶融還元製錬する燃焼室を含
むロータリーキルンに関するものである。

従来ロータリーキルンによって鉄族元素の酸化鉱を還元
製錬して鉄族元素を得る還元製錬方法が知られているが
、これらの還元製錬方法には下記の３種の態様がある。

（ハ　完全溶融還元製錬方法 この方法は酸化鉱、フラックスおよび還元材をロータリ
ーキルン中で完全溶融しつつ還元して溶融状態のメタル
とスラグを生成させてキルンから排出させる方法であり
、セメント用のロータリーキルンを用いて粉鉄鉱を製錬
したバツセー法がその代表的な方法であるが、２イニン
グの損傷が激しいので現在は実施されていない。

（２）非溶融固体還元製錬方法 この方法は酸化鉱石粉を粉還元材と混合し７てペレット
になし、このペレットをキルン中で加熱して酸化鉱を固
体還元した還元べ１ノツトをキルンから排出して、溶融
炉、多くは電気炉中で溶融してメタルとスラグに分離さ
れる。この方法は、　ＮｉあるいはＯｒの酸化鉱の還元
製錬に用いられている、（３）半溶融還元製錬方法 この方法は、一般にクルッグレン法と呼ばれているもの
で、水分の多い粉状の酸化鉱の還元製錬に好適な方法と
して知られており、酸化鉱＋　］’７元材、フラックス
をキルン中で加熱１〜、半溶融状態で金属の還元を進行
させる方法であり、現在ニッケルあるいけ鉄の還元製錬
に適用されている。

以上ロータリーキルンを用いて鉄族元素の酸化鉱全還元
製錬する方法が知られているが、伺れの方法も一般に低
品位の粉状の酸化鉱を宛元製錬することに適する方法と
して知られている。

本発明は、上記３種の趙元製錬方法中（，７）半溶解シ
還元製錬方法に用いられるロータリーキルンヲ提供する
ことを目的とするものであり、特に本発明は従来のクル
ツプレン法に用いられているロータリーキルンの改良さ
れた燃焼室を含む※構ａ＆有ス蚤ロータリーキルンに関
するものである。

クルツプレン法に用いられている第１図に模式図で示す
如き従来のロータリーキルン／は全長が６０〜７０ｍ、
外径３．　Ａ　〜４’、　、２　ｍφ、内径、２．５〜
．？、　５ｍφ、水平面よりのキルン軸線の傾斜／〜ｔ
／、チのものが多く用いられている１、このキルンの上
端側すなわち原料装入側コは原料予熱帯（Ａ）であり、
装入された原料が予熱昇温され、次に還元帯（Ｂ）にお
いて酸化鉱の還元反応が生起し、キルンの下端側のルッ
ペ帯（Ｃ）においては衆元反応によって生成された還元
メタルの粒が成長してルツペ（粒鉄）に成長し、このル
ツペはキルンの下端の排出端に設けられたダム３より生
成されたスラグと共に排出される。すなわちキルンの予
熱帯では原料の乾燥。

予熱が、還元帯（Ａ）では酸化鉱の還元が、ルッペ帯（
Ｂ）では還元メタルの粒成長とスラグの生成がそれぞれ
主として行なわれる。

キルンは鉄皮の内側にシャモツト質煉瓦が内張され、還
元帯（Ｂ）、ルツペ帯（Ｃ）は予熱帯（Ａ）より高温で
あることからクロムマグネ・／ラム煉瓦、溶融アルミナ
煉瓦、溶融珪石煉瓦などがさらに内張されている。

いま珪酸質黄鉄鉱（Ｆθ３０チｆ）Ｌ）をとのキルンで
製錬する一つの例について述べると、上記貧鉄鉱粉粒を
還元材と共にキルンの上端より装入し。

Ｆ端よりバーナｊを用いて微粉炭燃焼を行うと、鉱石は
予熱された後海綿鉄状に置元さｊＬ、さらに７２００〜
７３００℃に加熱される間に１％程度Ｃ／）Ｃを吸収し
、塩基度０．３種度の高酸性スラグ中で捏（東されつつ
ルツペ（粒鉄）となり、キルンＦ端に設けられた滞留用
ターム３を潅流して排出され、粉砕械により篩分、磁選
される。ルツペ中には１〜コチ程度のスラグが残留し、
またスラグ中にもｌ〜コチ程度のメタルが残留する。し
かしながらこの方法によれば高炉に直接使用できない貧
鉄鉱、ニッケル鉱、コバルト鉱を粉状の低質還元材ある
いは燃料をもって処理することができるという特徴を有
する。

このキルンによれば、生成されるルツペがスラグ中に損
失されるのをできるだけ少なくするため、微小粒状ルツ
ペ、たとえば０．　！ｒ　Ｔｎｍ以Ｆのルツベを少なく
することが有利である。

ところで、ロータリーキルンによるルツペのメタル歩留
は９θ〜ｑｔ　４であり、一般に使用される酸化鉱中び
）メタルの品位が低い程スジグーか多くなるため、メタ
ルの歩留は低Ｆするが、還元材として微粉の低質炭を使
用することができ、また特に高珪酸・質の低品位鉱を好
適に使用することかで　　　１きる等の点に大きな特徴
があり、近年特にＮｉき有−゛が０．２〜３俤程度のガ
ー二エライト、ラテライト等ノ】含ニッケル低品位鉱の
処理が行なわれている。しかしながら特に含ニツケル低
品位酸化鉱をロータリーキルンによって半溶融還元する
場合に、生成されるスラグ搦が極めて多く、また生成さ
れるニッケルルツペの粒子中比較的細粒部分が多く、か
かる細粒はスラグ中へ混入して損失するという欠点があ
った。

本発明は、従来の半溶融還元製錬用ロータリーキルンに
あって見られる有価金属収率が低いという欠点を除去、
改善した燃焼室を含むロータリ−キルンを提供すること
を目的とするものであり、特許請求の範囲記載のキルン
を提供することによって前記目的を達成することができ
る。すなわち本発明は、ロータリーキルンの排出端部に
設けられたダムリングに停溜する生成物の温度を所定温
度に保持（−１かつ還元帯とルツペ帯の境界部近傍に生
起するスラグリングの位１４をなるべくキルンの排出端
側に定着させ、さらにスラグリングが成長して過大にな
ったときは容易にスラグリングの形状を縮少させること
ができるようにするため。

ロータリーキルンの排出端部を囲繞して設けられた燃焼
室のキルン軸線方向の長さおよびバーナの位置、なかで
もバーナ先端部とｒ４＋Ｊ　＋ｊｅダムリングとの距離
について種々研死した結果、本発明者らは本発明に想到
した。

ところで、・ロータリーキルンの排出部に設けられた夕
゛ムリングに停溜する生成物の温度は、鉱石中の脈石は
溶融させずに鉱石中の有価金属だけを固相還元する方法
として知られている直接製鉄法による還元温度４００〜
７０００８Ｃよりさらに３００〜ｔＩｏｏ°Ｃ高い温度
デθ０〜／’ＺＯＯ℃が好適である。またキルン内の還
元帯とルツペ帯の境界部近傍に生起するスラグリングは
装入物がキルン内壁へ付着して不可避的に生成されるも
のであるが、スラグリングが大きく成長し過ぎると装入
原料の流通。

空気、燃焼ガスの流通を妨げるので操業上の支障となる
。一方スラグリングの発生位置ならびに大きさが適当で
あれば、製錬上支障とはならないばかりでなく、むしろ
適当な原料滞溜時間を保持し好都合でさえある。

前記スラグリングがキルン排出端部に比較的近い所に生
起したときには、スラグリングがたとえ大きく成長して
も、これを縮少させることは比較　　　□的容易である
が、前記スラグリングがキルンの内奥部で成長すると、
前記スラグリングを縮少させることは困難になり、場合
によってはキルンの操業を停止することを余儀なくさせ
られることがある。従って、キルン排出端のタームリン
グに停溜す生成物のｒ黒度保持ならびにスラグリングが
生成する位置の制御はキルンの操業上電装な要因の７つ
となっている。

次に本発明の詳細な説明する。

第、２図は半溶融還元製錬用ロータリーキルン（以Ｆこ
のキルンをクルツプレンキルンとも称す）の排出端部か
もキルンの上側端部方向ヘバーナ、！ａあるいはｌを用
いて火焔によりキルン内を加熱して半溶融還元製錬を実
施する際のバーナ５ａあるいはｌによりそれぞれ発生す
る火焔のバーナ先端部よりの距離とその距離における火
焔の温度とり関係を燃焼室ならびにキルン内の相対位置
において示す図である。同図によればバーナ５ａの先端
部とキルンの排出端部のダムリングの頂上部下方端（以
丁この下方端をＤ端と称す）との距離は３．３１１であ
り、かかる相対的位置においてバーナ、ｔａを点火する
と曲線（イ）で示す如くバーナ５ａｆまその先端部より
キルン排出端部方向に約ｇｏ　ｃｍの所で着火して火焔
温度は急上昇し、キルンのＤ端において／９００℃程度
に上昇し、さらにキルン内奥方向に行くと次第に２００
０℃を越える温度となるのでダムリング近傍の生成物を
所定温度に保持することが容易にできる。

一方バーナ５ｂを点火するとバーナｊｔ）は曲線（ロ）
で示す如くその先端部よりキルン内方へ約ｇθ−の所で
着火して火焔温度は急上昇するが、ノ（−す！ｒｂの先
端部とキルンＤ端との相対的位置がキルンの軸線方向に
対してほぼ一致しているため、Ｄ端は火焔により加熱さ
れることなく、Ｄ端よりキルン内方約ｇＯｃｍに至って
始めて着火（〜てキルン内で火焔温度が上昇する。よっ
て〕く−す５ｂによる場合はダムリング近傍に停溜する
生成物の温度を必要な所定温度１０００〜／２００℃に
保持することはできない。

ところで、前記バーナ、ｔｂとキルン排出端部との相対
的位置がほぼ一致する関係は第３図に軸線方向に沿って
切った縦断面を示すセメントキルンにおいて見られるも
のであり、例えば燃焼室乙の正面壁７の外側とバーナの
先端部との距離はキルン鉄皮内径のｑｓ％位であり、セ
メント製造に用いら／カーの温度はキルン内方のクリン
カーの温度よりはるかに低温度となっている。

ところで従来のクルップレンキルンにあっては、３ｔｐ
Ｌｈｌ　Ｈｎｄ　Ｅｉｓｅｎ　、２０．　Ｓｅｐｔｅｍ
ｂｅｒ　／９．３’ｌ　Ｈｅｆｔ　３ｇの論文名「クル
ップレン法」に記載されているように前記バーナ先端部
とキルンＤ端の相対位置はキルン鉄皮内径の８〜３０係
の範囲内であり、また燃焼室正面壁外側とキルンＤ端の
相対位置が７０〜７５％の範囲内であり、本発明者等も
多年上記従来のクルツプレンキルンを用いて操業を続け
て来たが、かかるキルンを用いて操業すると１スラグリ
／グがキルン内奥部に過大に発生するため長期間の操業
を継続することができないばかりでなく。

有価金属の収率も充分ではなかった。

本発明者等は、前記従来のクルップレンキルンにみられ
る欠点を除去するため幾多の実験を積み重ねた末に、前
記バーナ先端部とキルンＤ端の相対位置、あるいは燃焼
室のキルン軸線方向の長さとキルンＤ端の相対位置につ
いて新規な知見に想到して本発明を完成したのである。

本発明者らはバーナ先端部と火焔の各所の距離と各所の
火焔中心部の温度との関係をｑＡ　００　ＫｃｎＶｌ（
，２ｊ℃）の重油を空気比ｍ−／の条件下で／θ００ｔ
／ｈ燃焼させた時について調べ、その結果を第グ図に示
す。ここで空気比ｍは、／ｌの燃料中のＣとＨ２を完全
に燃焼させる必要な空気欄をＡ。とじ、実際に使用する
窒気量をＡとするとき、ｍ−ν化で算出される値である
。同図によればバーナ先端部から３．夕〜１０ｑの範囲
内の火焔中心部の温度は約５ｏｏｏ℃であることから、
キルン排出端部近傍のダムリング（＠述のＤ端に相当す
る位置）の温度を１ｏｏｏ〜／２ｏθ℃の間に制御する
ためには、前記【品度に影響を有するキルンの鉄皮内径
に対応させてバーナ先端部とキルン排出端部との距離を
制御させれば良いことを新規に知見するに至った。

なお、火焔によシキルン排出端部近傍のダムリングの温
度を適温に制御する作用は、バーナ先端部を例えば約ざ
θｃＩｒｌ離れて着火した火焔は着火点から動物線状に
広がるのでダムリングの内径にほぼ一杯に広がってダム
リングを加熱するが、ダムソングならびにルツペ帯の生
成物の火焔による加熱は、伝導による加熱の割合は少な
く、火焔の放射熱によるものが大部分である。火焔がル
ツペ帯を通過して還元帯に至って、すなわちキルン条長
の１／３の長さをキルン排出端部から上端部方向へ火焔
が通過したあたりからは火焔は原料あるいはキルンライ
ニングと接触して熱を伝達する。従ってクルツプレンキ
ルン法にあっては、熱放射の少ない天然ガス、プロジュ
ーサーガスの如き燃料を使用することは不利であり１重
油９石炭等は熱効率上有利である。燃料として重油を使
用するときには熱放射作用が最も発揮される焔の位置は
バーナ先端から１０ｙ（前後であり、／３＠になって熱
放射作′用による７、２００℃以上の伝熱は終了する。

バーナ３ａが第２図に示す位置にあるときにはスラグリ
ングが最初に現われるＣ；）Ｆｉ炉排出端部より約／＆
ｍ内方であるが、同図、ｔｂＱ位１ｄにあるときにはス
ラグリングが最初に現われるのは炉排出端部より約／Ｌ
！；１ｒＬ内方である。このようにスラグリングが発生
すると時間の経過と共にこのリングはキルン内奥方向へ
移動して行くのでこのリング全縮少させるための処理に
委する時間はまずまず長くなる。従ってスラグリングが
最初に発生する位置のｐｌＪ何により、スラグリングに
よる装入原料の装入針の抑制の影響が大きく左右され、
ダムリングがキルンの内奥部に形成されるほど装入量が
抑制されて生産能率が低ドする。

次に本発明において、バーナ先端部とキルン排出端部と
の相対位置を限定する理由を説明する。

前記相対位置が７０チより小さいと、ダムリングに停留
する生１戎物の温度を適温である１０θＯ〜／コ００Ｔ
；　（１）　！ｉｔ囲内に保持することがで＾Ｉ′、一
方ｑＯ％より大きいとスラグリングがキルンσ）内奥部
に生起して装入原料の流れを停滞させて生産ｒｂが低ド
するのみならず、キルンの寿命を短かくするので。

前記相対位置は７０〜ｑｏｔ４の範囲内にする必要かが
る。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例 Ｆ記第１表に示すニッケル鉱石、鉄鉱石をそれぞれ用い
てクルッグレンキルンにより半溶融還元製錬を行った。

第１表 還元剤としては下記第２表に示す無煙炭を、ニッケル鉱
石、鉄鉱石各１０００　ｋｇに対しそれぞれ２００に９
．２ＡＯｋｇを用いた。

本実施例に用いたキルンは長さ７０＠、鉄皮内径３６０
０　ｒｎｍ　＋　ライニング厚さ、２００朋、ダム高さ
６ｑθ酊傾斜コチであり、０．７！；　ｒ、　ｐ、　ｍ
　　の回転速度のもとで鉱石／コ、りｔ／ｈを装入しつ
つ、９ＡＯθＫｃａＬ／ｌ、　（３℃）の重油を１００
０　／／ｈ燃焼させた。上記操業のもとてバーナ先端部
とキルン排出端部との距離（以丁この距離をバーナ位置
比チと称す）をキルン鉄皮内径の−１０％〜／１０　％
としで試験したところＮｉ、Ｆｅの収率は下記第３表の
如くであった。

第３表 但し上記収率は、キルンより排出されたクリンカーを粉
砕後、比重選鉱、磁力選鉱によって金属粒子を回収して
製品としたときのそれぞれの金属の重量を使用した鉱石
中のＮｉ、Ｆｅ重量で割った価であり、所謂還元率チで
はない。

ところで、バーナ位置比によって還元率は殆んど大きな
差はみられないことから上記収率は還元生成される金属
粒子が大粒のルツベヘ成長する程度の如何によって左右
されることを本発明者らは知見した。

なお上記実施例においてバーナ位置比と鉱石装入量との
関係は下記第７表の如くであった。

第９表 以上本発明のキルンを用いると有価金属の収率が上昇す
るだけでなく鉱石装入量も２ｇｏｔ１日から３ｇｏｔｌ
Ｈに増加して、生産量が増大し、またキルンの寿命は従
来０９０日から７５０日にまで飛躍的に延長された。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のクルツプレン法で用いられるロータリー
キルンの模式図、第２図は半溶融還元製錬用ロータリー
キルンの軸線に沿って切った縦断面のキルン下側部とバ
ーナ設置位置とバーナ火焔温度との関係を示す図、第３
図はセメントキルンの軸線方向に沿って切った縦断面図
である。 、　／・・・ロータリーキルン、２・・・原料装入側、
３・・・’ｌＷｉ　ｍ　用タム、ｔ！・・・ロータリー
キル７鉄皮、！・・・バーナ、Ａ・・・予熱帯、Ｂ・・
・還元帯、Ｃ・・・ルノペ帯。 ６・・・燃焼室、７・・・燃焼室正面壁。 特許出願人　日本冶金工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鉄族元素のなかから選ばれる何れか少なくとも１種
   の酸化鉱石を／〜ｑチ傾斜し、０．７〜／、ｔｒ、ｐ、
   ｍで回転させつつ、重油あるいｔま微粉炭バーナにより
   加熱する半溶融還元製錬１用燃焼室を含むロータリーキ
   ルンにおいて、前記燃焼室内に配設されるバーナの先端
   部と前記キルンの排出端部との距離を前記キルンの鉄皮
   の内径の７θ〜９０％の範囲内としたことを特徴とする
   半溶融還元製錬用燃焼室を含むロータリーキルン。 ２　前記キルンり軸線方向と同一方向の燃焼室の長さを
   キルンの鉄皮内径のＫＯ−／３０チとすることを特徴と
   する特許請求ｃ／）範囲第１　Ｊｔｌ記載の半溶融還元
   製錬用燃焼室を含むロータリーキルン。