JPS62227018A - 粉状鉱石からの溶融金属製造方法 - 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】 本発明は、金属酸化物を含有する粉状鉱石からの溶融金
属製造方法に関する。

〔従来の技術〕

鉄鉱石その他の金属鉱石資源は粉鉱石が多くなり、今後
益々粉鉱石の割合が増加する傾向にある。特に低品位鉱
石の品位を向上させるために、浮選、磁選などの選鉱が
行われ、粒鉱の比率が増加することが予想される。粉鉱
石を塊成化した後、これを還元して溶融金属を得る方法
は塊成化のためのコストが必要であるため、粉状鉱石を
流動層を用いて還元する方法および装置が開発されてい
る。

特公昭６０−４５６８２には、コークスにより形成され
る第１Ｉｉｉ、動床域と、その下方に第２流動床域を形
成し、３ｍｍ以上の粒子径の実質部を有する海綿鉄粒子
および／または予め還元した鉄鉱石粒子を溶解し溶融銑
鉄を製造する方法が開示されている。この方法では、比
較的粗い還元粒子を供給するので、第１流動床域での粒
子の滞留時間が短く溶融還元の役割りは少ないため、第
１流動床域での円周方向におけるコークスの流動状況の
制御は重要でなく、制御方法の記述もない。

特公昭６０−１３４０１には石炭流動床からなる竪型還
元炉が開示されているが、円周方向における流動状況の
制御方法の記述はない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、金属酸化物を含有する粉状鉱石な塊成化する
ことなく、竪型還元炉を用いて炭素系固体還元剤と酸素
含有ガスにより粉状鉱石を溶融還元するため、炭素系固
体還元剤の流動層を安定的に維持することにより、炉内
円周方向の上昇ガス流の分布と粉状鉱石の溶融還元を正
常化することを目的とする。

第１図に示すように、竪型還元炉の羽口と炉頂間を巨視
的に把えた場合、その圧力差はΔＰｔであり、この値は
円周方向の異なる場所においても不変である。しかし、
羽口と炉頂間の高さ方向を複数区間に分割したそれらの
区間の圧力差たとえばΔＰ１，１対ΔＰ２＋１　、ΔＰ
１，２対ΔＦ　２　＋　２などは円周方向によって異な
ることがあり、それは円周方向の場所によって流動状況
が異なるためである。その原因として、炭素系固体還元
剤（例えばコークスやチャー）の粒径分布が異なったり
、流動層中の溶融メタル、スラグの滞留率が異なったり
することによる場合がある。

このような現象が発生すると吹込まれた粉状鉱石の溶融
還元状況が場所によって異なり、適切に対処しないと、
さらにこれが増長されて流動層内温度の不均一、流動状
態の不安定、ガス利用効率の低下、融若等の現象を生じ
、炉内状況が悪化す−ることになる。

流動層を用いる溶融還元では、高炉のような充填層と異
なり流動層を安定に維持するための操業技術が必要にな
る。特に溶融還元では、１０００℃以上の高温の流動層
内に液相や融着層を生ずるのでその安定操業には、より
高度な技術を必要とする。

本発明はこのような流動層による粉状鉱石の溶融還元に
おいて、安定な炉況を保つ溶融金属製造方法を提供する
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、竪型還元炉内に炭素系固体還元剤の充填層と
その上方に流動層とを維持し、円周方向複数箇所に設け
られた羽口から酸素を含む気体を炭素系固体還元剤の充
填層に吹込むとともに、粉状鉱石を流動層に吹込んで、
溶融還元する溶融金属製造方法において、 （１）各羽口とその上方一定高さ位置との間の圧力損失
を複数羽口についてそれぞれ測定する。

（２）その偏差に応じて、各羽口から吹込む気体流量お
よび／または該羽口の上方に位置する粉状鉱石吹込口か
らの鉱石吹込み量を調節する。

という技術手段を高することによって、上記安定操業を
確保する。

すなわち、本発明は、竪型還元炉の円周方向の複数箇所
、好ましくは各羽口の上方の高さ方向の複数箇所に、例
えば炉径（羽口レベルでの炉内径）に相当する長さ以内
の間隔で圧力測定口を設け、上下方向の各圧力測定口間
の圧力差を測定して、円周方向の圧力差分布を把握し、
これらの測定値を円周方向の他の場所の圧力差と比較し
、当該位置の圧力差に偏差がある場合には、（ａ）当該
場所の羽口から吹き込まれる気体流量を調節する。

（ｂ）当該羽口の上方に位置する粉状鉱石吹込口からの
鉱石吹込量を調節する。

（ｃ）上記（ａ）（ｂ）を並用する。

以上の手段により高さ方向の圧力差を他の場所の圧力差
に近似させることができ、これにより、円周方向におけ
る流動状況を均等化し、炉内状況を安定化させる。

〔作用〕

本発明の具体的な実施態様およびその作用を図面を参照
しながら詳細に説明する。

第２図は円周方向に３本の羽口を有し、圧力測定口は各
羽口毎にその上方に５箇所を設けた例を示したものであ
る。半導体圧力センサで測定した圧力は、計算機処理さ
れて高さ方向の圧力差として表示される０円周方向（こ
の例でｔ４　Ｓ箇所）の圧力差は偏差を把握しやすいよ
うに図示さｉる。

必要によっては、その時の操業条件（吹き広まれる気体
流量、炉内温度、圧力、生産量など）から推定される標
準的な圧力差と比較して示される。

第２図（ａ）は、円周方向３位置の炉高方向の圧力の分
布の一例を示しているが、各圧力分布が異なっているの
がわかるものの、これだけでは細目はわかりにくいので
、これを分りやすいように第２図（ｂ）のように圧力差
の分布で表わすとよい。

Ｎｏ、１羽口位置の炉高方向の圧力差（０印）は（Ｆ２
−Ｆ３）と（ＰＩ　　Ｆ２）で注目すべき現象を示して
いる。

すなわち、（Ｐｉ−Ｆ２）の圧力差が少ないことは１羽
口前で形成されるレースウェイが上方にまで拡大されて
いることを示し、（Ｆ２−Ｆ３）の圧力差が大きいこと
は、２２〜２３間の炭材層が他の区域にくらべ非常に重
たく圧密状態になり炭材層の圧力損失が大きく増したた
めと推定される。このような区域では、通過する上昇ガ
スの流速も他の区域にくらべて遅くなり、そのため、さ
らに上方の炭材層の流動状況が不活発になる。そうする
と、当該羽口上方から吹き込まれた粉状鉱石は炭材流動
層による溶融還元が不十分になり、生成した溶融メタル
と溶融スラグの炉下方への降下が阻害され気味になって
炭材流動層中にさらに保留されるため、より一層炭材の
流動化は悪化する。従って、このような現象が過大化す
る前に。

当該羽口から吹き込まれる気体の流量を従来より増量し
て、２２〜２３間に生成した圧密状態を崩壊するか、当
該羽口上方の粉鉱石吹込口からの粉鉱石吹込口を減少さ
せるか、またはそれらの両方の操作を実施すれば、２２
〜２３間は良好な流動状態に復帰する。その時点で当該
羽口から吹き込まれる気体を正規の流量とし、粉鉱石吹
込み量を正常量とすればよい。

一方、第２図（ｂ）のＮｏ、３羽口（０印）の場合には
、（Ｆ２−Ｆ３）間の圧力差が他に比べ少ないが、圧力
差そのものが異常かどうかはその時の操業条件によって
判断することができる。異常に低い場合は、その部分が
吹抜は気味の現象を示唆しているので、当該羽口に吹込
む気体の流量を減少させるか、または／およびＮｏ、３
羽口の上方からの粉状鉱石の吹込量を増加する。これに
より当該羽口近傍の流動層の流動状況は安定し、円周方
向の偏差も解消するので、その後正規の気体流量、粉状
鉱石吹込量にすればよい。

以上、Ｎｏ、１羽口（Ｏ印）、Ｎｏ、３羽口（０印）に
ついて説明したが、羽口から吹き込まれる気体の流量お
よび鉱石の吹込量の増減はその時々の操業条件によって
決定されるべきである０例えば前述したＮｏ、１羽口（
０印）の吹込量を調節する場合、竪型還元炉に吹き込ま
れる気体の全流量（Ｎｏ、１羽口＋Ｎｏ、２羽０＋Ｎｏ
、３羽口）を一定に保つ必要のある場合は、Ｎ００１羽
口から吹込まれる気体流量を増やす分をＮｏ、２、Ｎｏ
、３羽口で減らす必要があり、またＮ００３羽口から吹
き込まれる気体流量を減らす場合には、Ｎｏ、１．　Ｎ
ｏ、２羽口で吹込む流量を増やす必要がある。このこと
は吹込鉱石量を増減する場合にも、もちろん同様である
。

竪型還元炉に吹き込まれる気体の全流量を増やしても良
い場合には、酸素を含む気体の他に、Ｎ２．水、水蒸気
または重油、炭化水素ガス、さらには竪型還元炉の発生
ガスを用いることも可能である。

〔実施例〕

本発明による溶融金属の製造を炉径１．２　ｍの還元炉
で行った。その結果を次に示す。

実施例１ １）粉状鉄鉱石 銘柄：ＭＢＲ−ＦＢ 粒径：主に一１５０メツシュ 供給量：６００ｋｇ／Ｈ ２）供給炭材 種類：高炉用コークス 粒径：０．５〜２０ｍｍ 供給量：１０６０ｋｇ／Ｈ ３）竪型還元炉への吹込気体 種類：酸素 流−％　：　７７０　Ｎ　ｍ’　／　Ｈ４）銑鉄生産量
：５１０ｋｇ／Ｈ （Ｆｅ：９３．２％） 以上の操業では、正常な場合の炉高方向の圧力差は平均
的に第３図（ａ）に示すとおりであったが、人為的にＮ
００１羽口上方領域の供給炭材の粒径を、Ｎｏ、２、Ｎ
ｏ、３羽口上方領域に比較して一時的に粗粒化（ｌＯ〜
２０ｍｍ主体）したところ、炉高方向の圧力差は第３図
（ｂ）のようになった。竪型還元炉へ吹込む酸素の全流
量を一定にして、Ｎｏ、１羽口からの吹込量を３１ＯＮ
ｍ″／Ｈに、Ｎ０９２、Ｎｏ、３羽口からの吹込量をそ
れぞれ２３ＯＮｒｎ’／Ｈにした。その結果、操作を開
始して１３分後に第３図（Ｃ）のように正常な状態に復
帰した。

実施例？ 粉状鉱石、炭素系固体還元材、吹込酸素量および銑鉄生
産量などは実施例１とほぼ同じである。

Ｎｏ、３羽口上方領域の供給炭材の粒径をＮｏ、１、Ｎ
ｏ、２羽口上方領域にくらべ、一時的に細粒化（主とし
て０．５〜５ｍｍ）したところ、炉高方向の圧力差は第
３図（ｄ）のようになった。

竪型還元炉へ吹込む酸素の全流量を一定にして、Ｎ０８
３羽口の吹込量を２３０　Ｎｄ／Ｈ。

Ｎｏ、１．Ｎｏ、２羽口の吹込量をそれぞれ２７ＯＮ　
ｍ’　／　Ｈにした。その結果、操作を開始して１０分
後に第３図（ｅ）のように正常に復帰した。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば次のような優れた効果が
ある。

炭素系固体還元剤、溶融メタルおよび溶融スラグが存在
する高温の炭素系固体還元剤の流動層の操業において、
炉内の流動状況を早期に検知できるので早期に、操作を
行えることにより、操業の安定を長期に維持することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の適用される竪型還元炉の概略縦断
面図、第２図、第３図は炉内の圧力分布の例を示すグラ
フである。 ｌ・・・竪型還元炉 ２・・・炭素系固体還元剤の充填層 ３・・・炭素系固体還元剤の流動層 ４・・・羽口 ５・・・酸素を含む気体 ６・・・粉状鉱石 ７・・・溶融金属 ８・・・溶融スラグ ９・・・出銑口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　竪型還元炉内に炭素系固体還元剤の充填層とその上
   方に流動層とを維持し、円周方向複数箇所に設けられた
   羽口から酸素を含む気体を炭素系固体還元剤の充填層に
   吹込むとともに、粉状鉱石を流動層に吹込んで、溶融還
   元する溶融金属製造方法において、該羽口とその上方一
   定高さ位置との間の圧力損失を複数羽口についてそれぞ
   れ測定し、その偏差に応じて、該羽口から吹込む気体流
   量および／または該羽口の上方に位置する粉状鉱石吹込
   口からの鉱石吹込み量を調節することを特徴とする粉状
   鉱石からの溶融金属製造方法。