JPS62228888A - 鉄鉱石予備還元設備における予熱装置 - 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〕 本発明は、溶融還元法に使用するため、鉄鉱石を流動層
予備還元炉で還元するに先立って予熱する装置に関する
。

〔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（
Ｊｉｉ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裔くなる
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７図に示すようなフローで構成される方法を特願昭
５９−１８４０５６号として提案した。

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との燃焼反応で生した熱によって加
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。これによって、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ｆ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
、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１４に対して、溶融還元炉１ｏにおける熱バランス上
必要な石炭１コークス等の炭材が外部から加えられ、混
練される。次いで、混合物は、ブリケットマシン等の塊
成化装置１５によってブリケット１６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がら酸素
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、ブリゲット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１７
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ｌＯ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、還元鉱１３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、　ｆ８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、また炉内の通気性が悪
くなりガス流速をあげることができないので、高炉操業
と同様に粉粒体を塊状化して使用している。

なお、石灰石の流動層焼成装置としては、特開昭５７−
６３１２８号公報で提案されたものがある。この装置は
、石炭、コークス粉等の固体燃料を用いて、石灰石、ド
ロマイト等を流動層で燃焼焼成するものであり、サイク
ロン群を組み込んだ炉外管路を原料の予熱に使用してい
る。すなわち、流動層予熱炉の煙道から排出された排ガ
スによって投入原料をサイクロンまで搬送する過程で、
その投入原料を予熱する、いわゆるサスペンションブレ
ヒータが採用されている。そして、予熱された原料は、
サイクロンで排ガスから分離され、ホッパーを経て流動
層予熱炉に送り込まれる。

この特開昭５７−６３１２８号公報記載の装置において
は、下段サイクロンと流動層予熱炉とを結ぶ配管の途中
に気体トラップを設け、該気体トラ・ノブにより高圧ガ
スが流動層予熱炉から原料投入口を経て吹き抜けること
を防いでいる。

しかし、この装置を用いて鉄鉱石の予熱を行おうとする
とき、鉄鉱石の比重が大きいため、流動層予熱炉内に高
圧でキャリアガスを吹き込むことが必要となる。すなわ
ち、鉄鉱石予熱の場合の流動層予熱炉の流動圧）員は、
石灰、ドロマイト等の焼成の場合に比較して非常に大き
なものである。

この流動圧…は、流動層予熱炉とサイクロン下部との圧
力差として表れる。そのため、サイクロンの下部に設け
た気体トラップによりシールを行う方式では、ガスリー
クの防止を完全に行うことができない。たとえば、流動
層予熱炉内の高圧ガスが、サイクロンの下部から流動層
予熱炉に至る原料供給配管を逆向きに吹き抜け、下段サ
イクロンによる粉粒体の捕集効率が劣化する。また、連
結管内で微粉鉄鉱石１石灰石等が浮遊し、降下しがたく
なり、原料の供給が不安定になる。

そこで、本発明は、サスペンションプレヒータと流動層
予熱炉とをニューマチックフィーダーを介して結合する
ことによって、一般炭、粉鉱石等の廉価な原料の使用及
び排熱の有効利用を可能とし、流動層予熱炉に対する原
料の安定供給を６′α保し、溶融還元法の生産性を向上
させることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の予熱装置は、その目的を達成するために、熔融
還元法に使用する鉄鉱石を流動層予備還元炉で還元する
に先立って予熱する流動層予熱炉において、該流動層予
熱炉の下部及び炉床にそれぞれ石炭供給口及び流動燃焼
用空気吹込み用開口部を設け、該流動層予熱炉からサイ
クロンまで延びる排ガス煙道の途中に、鉄鉱石供給口を
設け、該サイクロンで捕集した鉄鉱石を前記流動層予熱
炉の下部に装入するため、該サイクロンと前記流動層予
熱炉の下部を結ぶ管路にニューマチックフィーダを配置
したことを特徴とする。

〔作用〕

すなわち、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
サイクロンを付設したことにより、粉粒状原料の使用１
熱の有効利用及び粉塵の再利用が可能となる。

そして、サイクロンにより排ガスから分離された粉塵を
含む製鉄原料は、ホッパーに一時的に蓄えられた後、ニ
ューマチックフィーダーにより流動層予熱炉に投入され
る。このニエーマチ・ツクフィーダーは、サイクロンと
流動層予熱炉との間の圧力差に拘らず、流動層予熱炉に
対する製鉄原料の安定供給を行うものである。

すなわち、ニューマチックフィーダーは、機械的に動く
部分がな（、しかもホッパーからニューマチフタフィー
ダーに至る管路に充填されている粉体をガスシールとし
て利用することができる。

このため、流動層予熱炉内の大きな流動圧を貝に対して
も、充分なシールが可能となり、またサイクロンの粉粒
体捕集機能に悪影響を与えない。

〔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１〜５図は、それぞれ流動層予熱炉から排出される排
ガスに浮遊する粉塵を、鉄鉱石１石灰石等の原料と共に
再び流動層予熱炉に戻す原料供給系についての実施例を
示す。

第１図は、サイクロンを二基設けた例を示す。

本例においては、鉄鉱石１１石灰石２等の原料は、供給
ホッパー２４に投入される。他方、流動層予熱炉３から
排出される排ガスは、第１煙道２５゜第１サイクロン２
６．第２煙道２７及び第２サイクロン２８を経て第３煙
道２９から放出される。

このとき、図に示すように第２煙道２７が垂直方向から
水平方向に曲がった後の個所に、供給ホッパー２４から
の配管３０を接続することが好ましい。

このように配管３０を第２煙道２７に接続すると、供給
ホッパー２４から送られた原料のうち、粉粒状の大部分
は、排ガスの流れに乗って第２サイクロン２８に送られ
る。そして、その粉粒状の原料は、第２サイクロン２８
で排ガスと分離され、配管３１を経て第１煙道２５に落
下する。

落下した原料のうち、粗粒のものは、第１煙道２５内を
垂直に落下して流動層予熱炉３内に送られる。他方、細
粒の原料は、排ガスの流れに乗って第１サイクロン２６
に送られる。この第１サイクロン２６には、供給ホンパ
ー２４から供給された原料のうち、粗粒部分が第２煙道
２７を落下して送られている。そして、第１サイクロン
２６で捕集された粉粒体は、配管３２を経てホッパー３
３に落下し、そこに一時的に貯留される。

すなわち、細粒の原料は、第２埋道２７．第２サイクロ
ン２８．配管３１．第１煙道２５及び第１サイクロン２
６を循環する。この循環経路で、流動層予熱炉３から排
出された排ガスにより加熱される。

ホッパー３３の下方には、配管３４を介してニューマチ
ックフィーダー３５が設けられている。該ニューマチツ
タフィーダー３５にその底部からキャリアガス３６を吹
き込むとき、ニューマチックフィーダー３５内に蓄えら
れている原料は、そのキャリアガス吹込み量に応じて配
管３７を経て流動層予熱炉３内に吹き込まれる。このと
き、ホンパー３３内の原料レベルをレベル計で監視しな
がら、キャリアガス３６吹込み世を制御することが好ま
しい。このようにすると、ホッパー３３内の原料レベル
を常に適正に維持しながら、予熱された原料がニューマ
チツタフィーダー３５により流動層予熱炉３に送り込ま
れる。

なお、このキャリアガス３６として、流動化空気を流動
層予熱炉３に吹き込む配管３８から分岐させたものを使
用することができる。このようにすると、炉内の還元雰
囲気に悪影響を与えることがない。

この例にみられるように、ホンパー３３から配管３４を
経てニューマチックフィーダー３５に至る間が粉粒状の
原料によって充填されているので、流動層予熱炉３内の
圧力に抗して充分なガスシールを行うことができる。し
たがって、流動層予熱炉３内の圧力が、第１サイクロン
２６に悪影響を与えることがない。

第２図は、高い生産性を得るため高負荷で流動層予熱炉
３を稼動する場合の例である。

この場合、多量のチャーが混入している徘ガスが、流動
層予熱炉３から排出される。この排ガスは、第１煙道２
５ａ、第１サイクロン２６ａ、第２煙道２７ａ、第２サ
イクロン２８ａ、第３煙道２９ａ及び第３サイクロン３
９ａを経て第４煙道４０ａから系外に放出される。

他方、供給ホッパー２４から供給された原料は、配管３
０ａを通り第３煙道２９ａに至る。そのうち、細粒の原
料は、排ガスの流れに乗って第３サイクロン３９ａに送
られ、該第３サイクロン３９ａにより排ガスと分離され
た後、配管３１ａを落下する。このようにして、細粒の
原料は、第３煙道２９ａ、第３サイクロン３９ａ、配管
３１ａ、第２煙道２７ａ、第２サイクロン２８ａ及び第
３煙道２９ａを循環し、この循環経路で排ガスの熱によ
り加熱される。

第１サイクロン２６０及び第２サイクロン２８ａで排ガ
スと分離された原料は、配管３２ａを経てホンパー３３
８に一時的に貯留される。このホンパー３３ａ内の原料
は、第１図の例と同様にしてニューマチックフィーダー
３５ａにより適宜流動層予熱炉３内に切り出される。

このとき、空気をキャリアガスとして使用すると、流動
層予熱炉３から排出される排ガスに多量のチャーが混入
しているので、ニューマチツタフィーダー３５ａ内で異
常燃焼が発生するおそれがある。そこで、この異常燃焼
を防止するため、系外に放出される排ガスの一部を配管
４１を介してニューマチックフィーダー３５ａに返送し
、キャリアガスとして使用している。その他は、第１図
の例と同様である。

第３図は、流動層予備還元炉６内で鉱石を還元した後の
残ＣＯ分圧の高い還元ガスを、ニューマチックフィーダ
ー３５ｂのキャリアガスとして使用した例を示す。第３
図においては、その還元ガスは流動層予熱炉３の下部に
も送り込まれ、石炭７と混合燃焼させている。すなわち
、キャリアガスは、配管４２を介して流動層予熱炉３の
下部及びニューマチックフィーダー３５ｂに送り込まれ
ている。この還元ガスにより、配管３４を下降した原料
は更に加熱されることになる。その他は、第１図の場合
と同様である。

第４図は、原料の供給口を流動層予熱炉３の上方に設け
た例を示す、このとき、供給ホンパー２４０から配管３
０ｃ内を落下する原料は、流動層予熱炉３から上昇して
くる排ガスと向流接触し、排ガス煙道２５ｃ内で風篩に
よって分級される。分級された原料のうち、細粒部分は
排ガスと共にサイクロン２（ｉｃに送られ、気流搬送に
向かない粗粒部分は直接に流動層予熱炉３内に落下する
。

この間流接触により排ガスと熱交換され昇温した原料は
、ホッパー３３ｃ内に一時的に蓄えられた後、分配式ニ
ューマチックフィーダー３５ｃに送られる。捕集原料は
、この分配式ニューマチックフィーダー３５ｃによって
複数区分に分けられ、流動層予熱炉３に装入される。

また、第５図は、流動層予熱炉３の上部に配置されたサ
イクロン２８ｄへの原料投入を、斜め管４３により行っ
た例を示す。流動層予熱が３から排出された排ガスは、
第１埋道２５ｄ、第１サイクロン２６ｄ、第２煙道２７
ｄ、斜め管４３．第２サイクロン２８ｄ及び第３煙道２
９ｄを経て系外に放出される。

他方、供給ホッパー２４から供給された原料は、排ガス
の流れに乗って斜め管４３を経て第２サイクロン２８ｄ
に至る。この過程で、斜め管４３内を原料が送られるの
で、粒度の大きなものは斜め管４３の内部を転勤する。

したがって、斜め管４３内が投入原料で閉塞されること
がない。

第２サイクロン２８ｄで排ガスと分離された原料は、第
１図の例と同様に、配管３１．第１煙道２５ｄ。

第１サイクロン２６ｄ、第２煙道２７ｄ、斜め管４３．
第２サイクロン２８ｄを循環し、このＷｉ環過程で排ガ
スにより加熱される。そして、順次、第１サイクロン２
６ｄにより排ガスから分離されて、第１図の例と同様に
して、ニューマチックフィーダーにより流動層予熱炉３
内に送り込まれる。

以上の各側にみられるように、流動層予熱炉３の出口に
接続されている排ガス煙道２７の途中に、原料装入部を
設けている。これにより、装入原料は、流動層予熱炉３
からの高温の排ガスと熱交換する。そして、排ガスに含
まれていた粉塵は、原料と共にサイクロンで排ガスから
分離される。分離された捕集原料は、ホッパー３３．３
３ａ〜３３ｄ内に定量蓄えられている状態で、逐次ニュ
ーマチツタフィーダー３５．３５ａ〜３５ｄにより流動
層予熱炉３に供給される。

この場合、最下段のサイクロン２６．２６ａ、　２８ａ
。

２６ｃ、　２６ｄと流動層予熱炉３の下部との間に、流
動圧を員、サイクロン圧ｌＩ等により数百ｌ１水柱以上
の圧力差がある。したがって、配管３１におけるガスシ
ールが不完全であるとき、流動層予熱炉３からサイクロ
ン２６．２６ａ、　２８ａ、　２６ｃ、　２６ｄへのガ
スのリークが生じる。このリークにより、サイクロン２
６゜２６ａ、　２８ａ、　２６ｃ、　２６ｄ内における
ガス流れが乱れることになり、サイクロン２６．２６ａ
、　２８ａ、　２６ｃ、　２６ｄによる原料粒子の捕集
効率が激減し、製品歩留まりが悪化する原因となる。

このガスリークを避けるため、配管３１の途中にローク
リフィーダを設け、ガスシール及び原料粒子切り出し量
のコントロールを行う方法が考えられる。しかし、切り
出される原料粒子が高温であり、しかも摩耗性の高いも
のであるため、ロータリフィーダの回転部を水冷するこ
とが必要となる。

その結果、原料粒子が冷却される欠点が生じ、また回転
体の摩耗も問題となる。

、これに対して、ニューマチックフィーダー３５゜３５
ａ〜３５ｃを用いた場合、ホッパー３３．３３ａ、　３
３ｃ及び配管３４内に充填されている原料粒子によりガ
スシールが行われる。また、原料粒子は、キャリアガス
により加圧されて流動層予熱炉３に向けて切り出される
。

このニューマチックフィーダー３５は、第６図に示すよ
うな構造をもっている。ニューマチツタフィーダー３５
の底部にガス吹込みヘッダ４４を設け、そこに吹き込ま
れるキャリアガス３６により、配管３４を下降してきた
粉粒状の原料を配管３７を介して流動層予熱炉３に送り
込む。第６図の例では、このガス吹込みヘッダ４４を複
数の分割ヘッダ４４ａ〜４４ｃに分割している。そして
、それぞれの分割ヘッダ４４ａ〜４４ｃに送り込まれる
キャリアガス３６の流量が調整できるように、キャリア
ガス供給管４５を分岐し、それぞれの分岐管４５ａ〜４
５ｃに流量調整弁４６ａ〜４６ｃを設けている。

少量の粉粒状原料を流動層予熱炉３に切り出す場合には
、図示のように流量調整弁４６ａを経て分割へフダ４４
ａにキャリアガス３６を吹き込む。これにより、分割ヘ
ッダ４４ａの上にある粉粒状原料のみが流動化されて、
ニューマチツタフィーダー３５から配管３７を経て流動
層予熱炉３内に流れ込む。

この粉粒状原料の流量を増加させる場合には、順次分割
ヘッダ４４ｂ、　４４ｃへのキャリアガス３６の吹込み
、及びその吹込み量を増加させれば良い。

このように、ニューマチックフィーダー３５には回転部
がないので、水冷、摩耗等に起因する問題が生じない。

また、キャリアガスの吹込み条件を制御することにより
、粉粒状原料の切り出し量を精度良（且つ広範囲にわた
って調整することが可能になる。

なお、流動層予熱炉３の下部には石炭７が供給されてお
り、流動層予熱炉３の炉床には配管３８を経て流動化空
気を吹き込む開口部が設けられている。この流動化空気
によって、石炭７は、ニューマチツタフィーダー３５か
ら送り込まれた原料と流動層予熱炉３内で混合流動する
。そして、流動層予熱炉３内において、石炭７が燃焼し
、原料を加熱する。燃焼用空気は別にフリーボード部へ
二次空気として供給する場合もある。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の鉱石予熱装置において
は、流動層予熱炉から延びる排ガス煙道に原料投入Ｊａ
構を組み込んでいる。このため、排ガスが保有する熱を
有効に回収することが可能になり、また排ガスに浮遊す
る粉塵も鉄源として再利用される。その結果、粉塵が発
生しゃすい粉鉱石、一般炭等の低級原料を使用すること
ができ、また流動層予熱炉内における燃料消費量の節減
が図られる。更に、排ガスとの熱交換により加熱された
原料はニューマチックフィーダーを介して流動層予熱炉
に投入されるので、流動層予熱炉内のガスが投入経路を
逆方向に吹き抜けることがなく、流動層予熱炉への原料
投入が安定した条件下で行われ、且つサイクロンの捕集
効率も低下しない。

このようにして、歩留りが向上し、溶融還元法の生産性
、経済性の向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は、それぞれ本発明実施例において流動層予
熱炉から延びる排ガス煙道に組み込んだ原料供給系を示
す。また、第６図は本発明において使用するニューマチ
ックフィーダーの一例を示し、第７図は本発明者等が先
に開発した溶融還元法の概略図である。 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融還元法に使用する鉄鉱石を流動層予備還元炉で
   還元するに先立って予熱する流動層予熱炉において、 該流動層予熱炉の下部及び炉床にそれぞれ石炭供給口及
   び流動燃焼用空気吹込み用開口部を設け、 該流動層予熱炉からサイクロンまで延びる排ガス煙道の
   途中に、鉄鉱石供給口を設け、 該サイクロンで捕集した鉄鉱石を前記流動層予熱炉の下
   部に装入するため、該サイクロンと前記流動層予熱炉の
   下部を結ぶ管路にニューマチックフィーダを配置したこ
   とを特徴とする鉄鉱石予備還元設備における予熱装置。