JPS61217511A - 溶融還元製鉄法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、予癩還元された又は通常の鉄鉱石を石炭及
び石灰とともに精錬炉内の溶銑中に吹き込み、上部のラ
ンス及び底部羽口から酸素ガスを吹き込んで溶銑を得る
溶融還元製鉄法に関する。

［従来の技術］ 溶融還元製鉄法は、高炉製銑法に代るものであり、高炉
製銑法においては高炉の１！股費が高く、広大な敷地が
必要であるという高炉製銑法の欠点を解消すべく、近年
に至り開発されたものである。

この溶融還元製鉄法においては、精錬炉内の溶銑中に、
炉底に設けた羽口から予備還元した鉱石並びに粉末上の
石炭及び石灰を吹き込み、更に別の羽口から酸素ガスを
溶銑中に吹き込むと共に、炉頭部から炉内に挿入された
ランスを介して溶銑に酸素ガスを吹き付ける。そうする
と、石炭が溶銑中に溶解するとともに、石炭の炭素が酸
素ガスによって酸化される。そして、この酸化熱によっ
て鉱石が溶融するとともに、鉱石が石炭中の炭素によっ
て還元される。溶銑から発生するＣＯガスは一ランスか
ら吹き付けられる酸素ガスにより２次燃焼されてＣＯ２
ガスになる。このＣＯ２ガスの顕熱は、溶銑上を覆って
いるフォーミング状のスラグに伝達され、次いで、溶銑
に戻される。

［この発明が解決しようとする問題点］しかし、この従
来の溶融還元製鉄法においては、２次燃燻により生成し
た高温のＣＯ２ガスの顕熱がスラグに十分に伝達されず
、また、スラグに伝達されたガス顕然も十分に溶銑に戻
されているとはいえない。このような理由から、ＣＯ２
ガスの顕熱が溶銑に伝達される効率が低く、炉内′の還
元反応の進行上好ましくない。また、高温の排ガスが炉
外に排出され、炉口部のライニング耐火物の消耗が激し
いとともに、熱エネルギの損失が大きいという問題点が
ある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、精錬炉内の熱エネルギを有効に利用して、
熱エネルギの損失が極めて低い状態で鉄鉱石を還元精錬
することができる溶融還元製鉄法を提供することを目的
とする。

この発明に係る溶融還元製鉄法は、精錬炉内の溶銑中に
鉱石、石炭及び石灰を添加し、炉下部に設けた羽口及び
炉内に設置したランスから酸素ガスを溶銑に向けて吹き
込んで鉱石を還元精錬する溶融還元製鉄法において、直
径が２乃至３０ＪＩＩＩＩの粒状体であって、溶銑と実
質的に反応しない高融点材料からなり、比重が溶銑と異
なる熱媒体を精錬炉内に装入し、炉内の２次燃焼ガスの
熱の少なくとも一部を熱媒体を介して溶銑に伝達させる
ことを特徴とする。鉱石、石炭及び石灰を溶銑中に添加
する方法は、これらを、精錬炉下部に設けた羽口を介し
て溶銑に吹き込んでもよいし、炉上部から投入してもよ
い。

［実施例］ 以下、この発明について具体的に説明する。第１図は、
この発明の実施に使用される精錬炉１が示されている。

この精錬炉１は、上吹転炉とほぼ同様の構造を有してい
るが、炉底に羽口３，４が設けられていて炉底から鉄鉱
石及びガスなどを炉内に吹き込むことができる点が上吹
転炉と異なる。

この精錬炉１の炉体２は、その炉頂が開口しており、炉
底には、多数の羽口３．４が設置されている。羽口３，
４は、炉底の中心を中心とする４個の同心円上に夫々複
数個配設されている。羽口３がらは、粉末状の鉄鉱石、
石炭及び石灰が、プロセスガスをキャリアガスとして炉
内に供給される。

この鉄鉱石は、還元炉において予備還元されたものを使
用してもよいし、また生鉱石を使用してもよい。また、
プロセスガスは、工場内にて生成するガスであるが、精
錬炉１にて排出されるガス及び還元炉における排ガスな
どを使用することができる。一方、羽口４からは、酸素
ガスが炉内に供給される。炉体２の上部には、操業終了
時に炉内の溶湯を排出するための出湯口５が設けられて
おり、下部には溶銑を出湯するための出銑口６が設けら
れている。出銑口６からは、バルブ７を開にすることに
より、溶銑が出湯され、出湯口５からは、炉体２を傾動
することにより、溶湯が排出される。

炉内の溶銑１０上には、フォーミング状のスラグ１１が
存在し、このスラグ１１における溶銑１０の近傍の領域
には２次燃焼帯１２が形成される。

炉体２゛の内径は、例えば、７ｍであり、炉内には、約
５００トンの溶銑が挿入され、溶銑１トン当り２５０　
Ｋｇのスラグが形成される。炉体２の中央には、周囲を
耐火物で被覆したランス８がその長手方向を鉛直にしそ
の下部をスラグ１１内に浸漬させて挿入されている。こ
のランス８には、酸素ガスが供給され、その下端の吐出
口から酸素ガスが溶銑１０に向けて吐出される。

このように構成される装置を使用して、鉱石を溶融還元
する場合は、先ず、種湯として、溶銑を約３００トン精
錬炉１内に挿入する。次いで、羽口４を介して酸素ガス
を６００００乃至７０００ＯＮｍ３　／時の流量で炉内
に供給し、溶銑１０内に酸素ガスを吹き込む。また、ラ
ンス８を介して酸素ガスを約４８００ＯＮｍ３／時の速
度で溶銑に向けて噴出させる。そして、粉状の生石灰及
び石炭を夫々１時間当り２３．４トン及び１６５トンの
速度で、プロセスガスをキャリアガスとして羽口３を介
して溶銑１ｏに吹き込む。この粉状の生石灰及び石炭の
供給と同時に、還元炉にて予備還元され、粒径が０．５
ｍｇ以下になるように破砕された鉄鉱石を、プロセスガ
スをキャリアガスとして羽口３を介して溶銑１ｏ内に吹
き込む。

一方、炉内には、直径が２乃至３０ＭＲである粒状の熱
媒体を多数装入する。この熱媒体は溶銑と実質的に反応
しない高融点材料からなり、比重が溶銑と異なる。この
ような熱媒体としては、例えば、ＴｉＮなとのセラミッ
クボールがある。このＴｉＮは融点が２９５０℃であり
、比重は５．２５であって、溶銑より軽くスラグより重
い。

従って、炉内の溶銑が静置されているときには、溶銑、
セラミックボール及びスラグの３層に別れるので、溶銑
とセラミックボールとを分離することができる。熱媒体
の粒径が２Ｍ以上であるのは、２Ｍより小さい小粒であ
ると、炉内を上昇する高温ガスによって熱媒体が炉外に
吹き飛ばされやすくなるからである。一方、熱媒体の粒
径が小さい程、高温の２次燃焼ガスの顕熱が熱媒体に伝
達されやすく、更に、熱媒体から溶銑に伝達されやすい
。従って、熱媒体の粒径が小さい方が着熱効率（ガスの
顕熱が溶銑に伝達される割合い）が高くなり好ましい。

この熱媒体による着熱効率は、熱媒体の粒径が３０履を
超えると著しく低下するので、この発明においては、熱
媒体の粒径の上限を３０ｍに設定する。

このようにして精錬を開始すると、石炭は溶銑１０内に
溶解し、酸素ガスによって酪化され、ＣＯガスが発生す
る。鉄鉱石は溶解した炭素によって還元され、溶銑１０
の量がしだいに増大するとともにＣＯガスが発生する。

このようにして発生したＣＯガスはランス８から吹き込
まれている酸素ガスによって２次燃焼され、ＣＯ２ガス
が発生する。

このＣＯ２ガスは極めて大きな顕熱を有しており、この
ＣＯ２ガスが溶銑上のフォーミング状°スラグを通過し
て上昇する間に、その顕熱が鉄粒及びスラグ粒に伝達さ
れる。このような鉄粒及びスラグ粒は対流していてこれ
らが溶銑１０に戻ることにより、ＣＯ２ガスの顕熱が溶
銑１０に返還される。

一方、炉内に装入された熱媒体は溶銑上に浮遊するが、
ランス８から溶銑に向けて吹き付けられている酸素ガス
及び炉内を上昇する高温ガスにより、上方に吹き飛ばさ
れ、次いで、自重で落下してくる。このように、熱媒体
は溶銑とその上の高温ガス（２次燃焼ガス）との間で循
環運動をしている。この循環運動の間に熱媒体は高温ガ
スによる熱交換を受け、ガスの熱が熱媒体に伝達される
。

次いで、この高温の熱が熱媒体から溶銑１０に伝達され
る。このようにして、スラグ粒とともに、熱媒体（セラ
ミックボール）は高温ガスから溶銑への熱移動の中間媒
体として作用する。従って、従来、ガスの保有熱として
炉外に排出されていた熱エネルギの少なくとも一部が炉
内に装入される熱媒体によって炉内の溶銑に返還される
。従って、着熱効率が向上し、炉内の熱エネルギを有効
に利用することができる。

このようにして、鉄鉱石を精錬することにより、精錬炉
１内の溶銑１０は１時間で約５００トンに増加する。そ
うすると、酸素ガス及び鉄鉱石等の吹き込みを停止し、
溶銑の鎮静化が終了した後、バルブ７を開にして、出銑
口６から溶銑を約２００トン出銑する。この出銑が終了
した後、酸素ガス及び鉄鉱石の吹き込みを再開し、精錬
を再度開始する。このような操作を繰返し、例えば、２
００時間に亘り鉄鉱石を連続精練する。精錬終了後、炉
体２を傾動させて、出湯口５から残存している溶銑１０
を排出する。

約１時間毎の溶銑量）１時及び精錬終了後の溶銑排出時
には、溶銑及びスラグが鎮静化しているから、溶銑、熱
媒体及びスラグは比重分離されており、実質的に溶銑の
みを取り出すことができる。

また、出銑後の取鍋中で熱媒体を比重分離して溶銑から
熱媒体を除去することとしてもよい。

次に、この発明方法により、溶融還元精錬した場合の実
施例について、比較例とともに、説明する。第１表に示
すように、実施例１．２及び比較例において、石炭を夫
々溶銑１トン当り、８２０．８１２，８３０　ＪＪ添加
し、酸素ガスを夫々溶銑１トン当り、６１７，６１１，
６２５　Ｎ　ｍ３使用した。

第１表 この第１表から明らかな如く、セラミックボールを添加
したこの発明の実施例１，２の場合は、セラミックボー
ルを添加しない比較例の場合に比して、炉口排ガス温度
が低下するとともに、着熱効率が上昇している。

［発明の効果］ この発明によれば、セラミックボールなどの熱媒体が溶
銑上で上昇下降の循環運動をすることにより、高温の２
次燃焼ガスの顕熱がスラグ粒とともに熱媒体を介して溶
銑に与えられる。従って、２次燃焼の暑熱効率が高く、
炉内の熱エネルギが有効に利用されると共に、炉頂での
ガス温度が低下するので炉頂部のれんが寿命が伸びる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施に使用する装置の断面図であ
る。 １　：精錬炉、２：炉体、３，４：羽口、６；出銑口、
８；ランス、１０：溶銑、１１；スラグ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 精錬炉内の溶銑中に鉱石、石炭及び石灰を添加し、炉下
   部に設けた羽口及び炉内に設置したランスから酸素ガス
   を溶銑に向けて吹き込んで鉱石を還元精錬する溶融還元
   製鉄法において、直径が２乃至３０ｍｍの粒状体であっ
   て、溶銑と実質的に反応しない高融点材料からなり、比
   重が溶銑と異なる熱媒体を精錬炉内に装入し、炉内の２
   次燃焼ガスの熱の少なくとも一部を熱媒体を介して溶銑
   に伝達させることを特徴とする溶融還元製鉄法。