JPS62227022A

JPS62227022A - 鉄鉱石の予熱・還元装置

Info

Publication number: JPS62227022A
Application number: JP7157686A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Hayashi; 洋一林; Nobuyoshi Nishihara; 信義西原; Tatsuhiko Egashira; 江頭　達彦; Masakazu Nakamura; 正和中村; Tsutomu Katayama; 片山　力
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1986-03-28
Publication date: 1987-10-06
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPH0639608B2

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〕本発明は、溶融還元法に使用するため、鉄鉱石を予熱し
還元する装置に関する。

〔従来の技術〕

鉄鉱石を還元して溶銑を製造するために、高炉を使用す
る方法、シャフト炉で還元した鉄鉱石を電気炉で溶解す
る方法等が従来から採用されている。

高炉を使用する方法においては、熱源及び還元剤として
多量のコークスを使用している。また、鉄源である鉄鉱
石は、炉内における通気性、還元性を向上させるために
通常焼結され、焼結鉱とし高炉に装入されている。この
ようなことから、該高炉法は、強粘結炭を乾溜するため
のコークス炉設備及び焼結鉱を製造するための焼結設備
を必要とする。したがって、該高炉法には、多大な設備
費は勿論のこと、多くのエネルギー及び労働が必要とな
る。このため、高炉法には処理コストが高くなるという
欠点があった。更に、強粘結炭は世界的に賦存量が少な
く、しかもその分布が地域的に偏っているため、供給が
不安定である。

一方、シャフト炉による鉄鉱石の還元法では、鉄鉱石を
ペレット化する前処理を行うことが必要となり、また還
元剤、熱源として高価な天然ガス等を多量に消費すると
いう欠点がある。

このような従来の溶銑製造技術に代わるものとして、溶
融還元製錬法が注目を浴びている。この方法で使用する
溶融還元炉は、使用する原料に制約を受けることなく、
より小規模な設備により鉄系合金の溶湯を製造すること
を目的として開発されたものである。

このような溶融還元法の一つとして、本発明者等は、先
に第３図に示すようなフローで構成される方法を特願昭
５９−１８４０５６号としてＩ！した。

この方法によるとき、次のようにして溶銑が製造される
。すなわち、鉄鉱石１及び石灰石２は、流動層予熱炉３
内で石炭４と空気５との燃焼反応で生じた熱によって加
熱される。その結果、石灰石２　（ＣａＣＯ＋）は、生
石灰（Ｃａｂ）となって流動層予備還元炉６に供給され
る。

流動層予備還元炉６内では、流動状態の予熱鉱石及び生
石灰に、石炭７及び酸素又は酸素含有ガス８が吹き込ま
れる。この石炭７は、流動層予備還元炉６内で予熱鉱石
と熱交換し、また酸素との反応による部分燃焼によって
熱分解する。これにより、石炭７は還元性のガスを発生
すると共に、チャー９となる。

他方、溶融還元炉１０で発生したガス又はそのガスを脱
炭酸処理して得られる還元ガス１１は、流動層予備還元
炉６からの燃料ガス１２との熱交換によって７００〜９
００℃に昇温された後、流動層予備還元炉６に吹き込ま
れる。流動層予備還元炉６に吹き込まれた還元ガス１１
は、石炭７の熱分解により生成した還元ガスと混合され
て、流動状態にある高温の粉粒状鉄鉱石を還元し、還元
鉱１３を生成する。

また、流動層予熱炉３内に生成した生石灰１４は、予熱
鉱石と共に流動層予備還元炉６に装入され、流動層予備
還元炉６内にあるガスの脱硫を行う。

次いで、該生石灰１４は、還元鉱１３及びチャー９と共
に流動層予備還元炉６から排出される。

このようにして得られた還元鉱１３．チャー９及び生石
灰Ｉ４に対して、熔融還元炉１０における熱バランス上
必要な石炭、コークス等の炭材が外部から加えられ、混
練される０次いで、混合物は、ブリケットマシン等の塊
成化装置１５によってブリケソＨ６に成形された後、装
入装置１７によって溶融還元炉１０に装入される。

この溶融還元炉１０内には、上吹きランス１８から酸素
１９が浴に向かって吹き付けられると共に、底吹き羽口
２０から浴中に酸素及び炭材が吹き込まれている。そし
て、ブリケット１６に含まれている炭材、底吹き羽口２
０から酸素と共に吹き込まれている炭材、装入装置１ｆ
ｆ１７から供給されたコークス２１等の炭材は、上吹き
ランス１８から供給された酸素と反応し、溶融還元炉１
０内に多量の熱を発生する。

この発生熱によって、ブリケット１６中の還元鉱１３が
溶解し、還元が進行して溶銑２２となる。

一方、還元ＦＬ１３中の脈石と炭材及び生石灰１４とが
反応して、スラグ２３が生成する。このスラグ２３は、
溶融還元炉ｌＯ内に貯留し、時間が経過するにつれその
量を増していく。そこで、該スラグ２３を間欠的又は連
続的に炉外に排出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような溶融還元法においては、特にその開発過程か
らしても明らかなように、使用可能な原料の範囲の拡大
、熱回収の効率化、溶融還元炉における製錬反応の促進
等を如何にして達成するかが今後の課題である。

しかし、一般炭、粉鉱石等の廉価な原料を使用すると、
処理過程で多量の粉塵が発生し、また炉内では通気性の
低下が生じる。このため、従来の製鉄法のように原料に
対して予め塊状化１粒状化等の処理を施していた。また
、これまでに開発されている溶融還元法においては、流
動層予備還元炉から排出される還元鉱は、必要に応じて
熱回収した後、単に溶融還元炉に投入しているに過ぎな
い。このような方式では、効率的な熱回収及び製錬反応
の促進を行うことに限度がある。

そこで、本発明は、流動層予備還元炉及び流動層予備還
元炉から排出される還元鉱及び排ガスの性状に着目し、
その性状に応じた循環方式を採用することにより、熱回
収の効率化及び製錬反応の促進を図ることを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の鉄鉱石予熱・元装置は、その目的を達成するた
め、溶融還元法に使用する予備還元鉱石を製造する設備
において、粉鉱石の供給口を備えたサスペンションプレ
ヒータと１石炭供給口及び炉床部に設けた流動燃焼用空
気吹込み口を備えた流動層燃焼炉と、該流動層燃焼炉を
前記サスペンションプレヒータに連結するニューマチッ
クフィーダを備えた連結管と、外部循環系を備え且つ炉
下部及び／又は該外部循環系に予備還元鉱排出口そ設け
た流動層予備還元炉からなることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、流動層予熱炉から排出される排ガス
と鉄鉱石１石灰石等の製鉄原料とを向流接触させること
により、その排ガスが保有する熱を製鉄原料に与える。

また、排ガスに含まれている粉塵は、サイクロンにより
排ガスから分離されて製鉄原料と共に、再び流動層予熱
炉に投入される。このように流動層予熱炉にサスペンシ
ョンプレヒータを付設することにより、排ガスの熱及び
これに含まれている粉粒状の製鉄原料が効果的に回収さ
れる。

また、流動層予備還元炉においては、細粒状及び粗粒状
の還元鉱が生成する。そして、該流動層予備還元炉は比
重の大きな粉鉱石を被流動化原料として使用し、且つそ
の粉鉱石を高粒子濃度で飛散流動させているので、細粒
状の還元鉱が流動層予備還元炉から炉外に飛散する。そ
こで、流動層予備還元炉にサイクロン等の集塵設備を付
設し、飛散した細粒状の還元鉱を捕集している。そして
、この捕集した還元鉱を、再び炉内に返送する外部循環
系を流動層予備還元炉に付設している。これにより、粉
粒体の取板いが容易になり、また予備還元炉内における
還元反応も高い水準に維持することが可能となる。

また、この外部循環装置から取り出された還元鉱は、流
動層予備還元炉における風篩作用によって細粒に整粒さ
れたものであるから、気流搬送に適する。

そして、このように予備還元された鉱石を、外部循環系
及び／又は流動層予備還元炉の底部から溶融還元炉に切
り出すことにより、粉塵を系外に放散させることなく、
粉鉱石、一般炭等の低級な製鉄原料から溶銑を製造する
ことが可能となる。

ところで、流動層予備還元炉の内圧は、流動層予熱炉の
内圧に比較して相当に高い。したがって、流動層予熱炉
の内圧によって、予熱された鉄鉱石を予備還元炉に送給
することはできない。そこで、本発明においては、流動
層予熱炉から流動層予備還元炉までの搬送経路に、ニュ
ーマチックフィーダーを搬送手段として設けている。

このニューマチックフィーダは、その内部が粉粒体によ
ってガスシールされているので、流動層□予備還元炉の
内圧が流動層予熱炉に悪影響を与えることがない。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。

第１図は本発明の流動層還元装置の要部を示すものであ
る。なお、第１図において、第３図に示したものと同じ
材料、Ｊａ構等は同じ符番で指示している。

鉄鉱石ｌ１石灰石２等の製鉄原料は、それぞれのホッパ
ー１ａ、　２ａを介して流動層予熱炉３に投入され、こ
の流動層予熱炉３で予熱された後、流動層予備還元炉６
に送りこまれる。この流動層予備還元炉６には、溶融還
元炉１０から排出される還元ガス１１が送り込まれてお
り、この還元ガス１１によって、鉄鉱石１が流動層予備
還元炉６内で予備還元される。

このとき、流動層予熱炉３から延びる排ガス煙道２４の
途中に、主として粉粒状の鉄鉱石１石灰石等の製鉄原料
を供給する。本実施例においては、これらの粉粒状の製
鉄原料は、ホッパー１ａ、　２ａから排ガス煙道２４に
投入される。

投入された製鉄原料のうち、粗粒部分は、その煙道２４
を経て流動層予熱炉３内に落下する。これに対し、粗粒
部分は、煙道２４を上界してきた排ガスに乗って、配管
２５を経て多段式のサイクロン２６に送られる。この搬
送過程で、細粒部分は、排ガスと熱交換しながら加熱さ
れる。この熱交換は、排ガスと細粒鉱とが直接接触する
ことにより行われるものであるから、その熱の伝熱効率
は優れたものである。これら排ガス煙道２４．配管２５
．サイクロン２６等を含めたものを、サスペンションプ
レヒータという。

次いで、細粒鉱は、サイクロン２６で排ガスと分離され
、ホッパー２７に一時的に蓄えられる。このホッパー２
７の下方には、ニューマチックフィーダー２８が配置さ
れている。そして、該ニューマチツタフィーダー２８に
より、ホッパー２７から流動扇子熱炉３に細粒鉱が切り
出される。なお、このニューマチツタフィーダー２８に
代えて、ロータリーフィーダー等の他の搬送手段を採用
しても良い。

流動層予熱炉３には、石炭７がホッパー７ａを介して投
入されている。また、該流動層予熱炉３内には、炉床に
設けた空気分散ノズル１多孔板等を介して流動燃焼用の
空気５が送りこまれている。

この空気５により、投入された石炭７が流動燃焼し、流
動層予熱炉３内の流動層を６００〜１０００℃の範囲に
維持している。このような雰囲気の下に、投入された鉄
鉱石１２石灰石２等の原料は、予熱焙焼される。

流動層予熱炉３から排出された予熱された鉄鉱石２石灰
等の混合物は、石炭７が変質してできたチャーを混入し
ている。この混合物を切出し、ニューマチックフィダー
２９により流動層予備還元炉６に装入する。このニュー
マチックフィダー２９が、第２図に示されている。

このニューマチックフィダー２９は、キャリアガス３０
を底部から吹き込み、内部に滞留している粉鉱石を流動
層予備還元炉６に気流搬送するものである。第１図の例
では、キャリアガス３０として流動層予備還元炉６から
排出された排ガスを使用しているが、別途空気或いは溶
融還元炉１０から発生した還元ガスを使用することも可
能である。

なお、このとき、キャリアガス３０を吹き込むヘッダ３
１を複数に分割し、それぞれの分割ヘッダ３１ａ〜３１
ｃに送り込まれるキャリアガス３０の流量を調整する流
ｆｆｉ調整弁３２ａ〜３２ｃを設けておくと、流動層予
備還元炉６に送る粉鉱石の量を調整することが可能とな
る。

溶融還元炉１０から排出された還元ガス１１が、炉下部
を通して流動層予備還元炉６内に吹き込まれている。こ
の還元ガス１１により、流動層予熱炉３から送り込まれ
た鉄鉱石等の原料は、流動層予備還元炉６内で浮遊流動
され、還元ガス１１に含まれているＣｏ、　ＩＩ□等に
よって予備還元される。還元ガス１１吹込みの空塔速度
は、流動層予備還元炉６内で鉄鉱石等がフリーボード内
を浮Ｍ飛散する程度に大きくする。これにより、還元反
応性が向上する。

また、流動層予備還元炉６から外部に飛散した鉄鉱石を
再び流動層予備還元炉６に戻すために、流動層予備還元
炉６の上部に外部循環系３３を設けている。この外部循
環系３３としては、第１図で示されているように、多段
式のサイクロン３４によりｔｉｌｌ集した粉鉱石をホン
パー３５で一時的に貯え、ニューマチツタフィーダー３
６により流！Ｊ＋ＦＭ予備還元炉６に戻す形式のものが
使用される。

この外部循環系３３において、ニューマチックフィーダ
ー３６を用いるとき、粒子移送機構に機械的駆動部がな
いので、故障が少ないという利点がある。

そして、還元された粉粒状の原料は、この外部循環系３
３の途中から、ニューマチフタフィーダー３７により次
段の流動層予備還元炉６に切り出す。

また、最終段の流動層予備還元炉６に付設した外部循環
系３３からは、ニューマチックフィーダー３８により溶
融還元炉１０に粉粒状の還元鉱を切り出す。

このように、流動層予備還元炉６を多段に設けるとき、
還元率の向上、均一な還元及び還元の制御精度の向上が
図られ、しかも還元ガスの利用効率も向上する。なお、
流動層予備還元炉６を多段配置することなく、単独で用
いても良いことはいうまでもない。

−また、流動層予備還元炉６に微粉炭バーナ３９を設け
、還元ガス及び赤熱チャーを生成噴出させることにより
、還元過程における還元ガスの再加熱及びガスの改質が
行われ、還元能力の強化が図られる。その結果、高い生
産性を得ることができる。

また、流動層予備還元炉６において、鉄鉱石１石灰等に
石炭、チャー等を混在させることにより、石炭、チャー
による還元ガスの炉内再生機能を持たせることができる
。

最終段の流動層予備還元炉６から排出される還元鉱は、
細粒部分が外部循環系３３からニューマチツタフィーダ
−３８により切り出され、粗粒部分が流動層予備還元炉
６の底部からロータリーフィーダー４０等の手段により
切り出され、それぞれ溶融還元炉１０に向かう。

すなわち、経路４１を経て送られてきた細粒状の還元鉱
は、加圧されて溶融還元炉ｌＯ内に吹き込まれる。この
とき使用されるキャリアガス３０（第２図参照）として
は、還元性ガス、不活性ガス等がある。

他方、経路４２の途中には、パンコンヘア、チェーンコ
ンヘア、バケット等の機械的搬送機４３が設けられてお
り、この上流側にあるロークリフィーダー４０により切
り出された粗粒状の還元鉱が溶融還元炉１０に投入され
る。

このような、予熱・還元装置において、流動層予熱炉３
と流動層予備還元炉６とを、ニューマチックフィダー２
９を備えた連結管で連絡している。

そのため、流動層予備還元炉６の内圧が流動層予熱炉３
に影響を与えることがない。また、流動層予熱炉３から
ニューマチックフィダー２９までの間の管路が粉粒によ
って充填されているため、ガスンールが充分におこなわ
れる。

また、粉鉱石が排ガスと向流接触することにより排ガス
の熱を回収する機構を、流動層予熱炉３が備えているの
で、流動層予熱炉３に投入される製鉄原料は前取って昇
温される。したがって、流動層予熱炉３内においては予
熱に必要な燃料の消費量が節約される。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の鉄鉱石の予熱・還元装
置においては、サスペンションプレヒータ、流動層予熱
炉、流動層予備還元炉及び炉外循環系を組み合わせるこ
とにより、粉粒体を系外に飛散させることなく、予熱、
還元等の処理を行うことが可能となる。したがって、粉
鉱石、一般炭等の低級製鉄原料から溶銑を製造すること
が可能となる。また、流動層予熱炉から排出される排ガ
スが保有する熱も有効に回収される。他方、流動層予備
還元炉においては、原料供給配管からのガスの吹き抜け
がないので、高圧でガスの吹込みが可能となり、反応率
の向上が図られる。しかも、炉外循環系を設けているこ
とにより、ガスの利用効率が大幅に改善される。このよ
うにして、本発明によるとき、高い生産性で溶融還元法
を実施することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の予熱・還元装置の概略を示し、
第２図は流動層予熱炉から流動層予備還元炉への鉱石搬
送経路に設けたニューマチツタフィーダーの構造を示す
。また、第３図は、本発明者等が先に開発した溶融還元
法のフローを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１、溶融還元法に使用する予備還元鉱石を製造する設備
において、粉鉱石の供給口を備えたサスペンションプレ
ヒータと、石炭供給口及び炉床部に設けた流動燃焼用空
気吹込み口を備えた流動層燃焼炉と、該流動層燃焼炉を
前記サスペンションプレヒータに連結するニューマチッ
クフィーダを備えた連結管と、外部循環系を備え且つ炉
下部及び／又は該外部循環系に予備還元鉱排出口を設け
た流動層予備還元炉からなることを特徴とする鉄鉱石の
予熱・還元装置。