JPS6277409A

JPS6277409A - 粉体の吹込方法

Info

Publication number: JPS6277409A
Application number: JP60218298A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Sasaki; 佐々木　保英; Nobuyoshi Nishihara; 信義西原; Minoru Kosugi; 小杉　實
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-09

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、それぞれ別個の容器から切り出された異種粉
体を固気二相流状態で搬送して容器内に吹込む粉体吹込
み方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の粉体吹込み技術としては、特開昭５７−１３７４
０２号、特開昭５７４３７４０３号等がある。これらの
先行技術は、微粉炭と酸化鉄又は還元鉄の異種粉体をそ
れぞれ独立した吹込みタンクから切出し、配管途中で混
合した後、高炉内に吹込むことを内容とする。このとき
、微粉炭は、原料ホッパから中間タンク及び吹込みタン
クを介して搬送管に供給され、送風羽口に設けた吹込み
ノズルから高炉内に吹込まれる。他方、酸化鉄または還
元鉄は別系統の原料ホッパ、中間タンク及び吹込みタン
クを介して前記搬送管に供給された後、微粉炭とともに
吹込みノズルから高炉内に吹込まれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような吹込み方法にあっては、微粉炭及び酸化鉄ま
たは還元鉄の異種粉体を独立的に切出し、それらを搬送
管途中で混合することにより、混合物として高炉に吹込
むことができるが、次に掲げたような幾つかの問題点は
依然として未解決のままである。

（１）微粉炭と酸化鉄又は還元鉄は、それぞれ独立して
切出されるため、原料ホッパ、中間タンク。

吹込みタンク等からなる搬送系統は各粉体毎に−系列必
要であるため、設備が複雑になる。

（２）微粉炭と酸化鉄または還元鉄を配管内で混合する
ため、混合が不充分となり、また各粉体の密度差が原因
してホッパ、タンク、配管等の搬送ライン内での偏析が
生じ易い。

（３）前掲ｆｉｌ及び（２）の問題を解消するため、微
粉炭と酸化鉄または還元鉄とを予め混合してから、ホッ
パへ投入する方法も考えられる。しかしこの方法による
とき、系外に別途の混合器が必要になることから、設備
の複雑化が避けられない。

（４）前掲（３）の系外で混合する場合にあっても、重
力落下による同時切出し、機械的攪拌等を混合方法とし
て採用するとき、粉体粒子が個々に混ざり合わないため
、充分な混合状態が得られない。

本発明は、このような従来技術における問題点に鑑み案
出されたものであって、複雑な設備を必要とせず、しか
もホッパ、タンク、配管等の搬送ライン内での偏析を生
ずることなく、粉体を充分に混合された状態で容器内に
吹き込むことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、その目的を達成すべく、異種粉体の一方の粒
度分布の累積割合が２代表平均径において、他の粒度分
布の累積割合の５０％以上占めるように粒度調整を行っ
た異種粉体を吹込みタンク内に供給し、吹込みタンク内
では気体を流入せしめ、異種粉体の平均径から定まる流
動化開始速度以上でかつ終端速度以下の流速に制御しな
がら、異種粉体を流動状態で混合した後、容器内に吹込
むことを特徴とする。

つまり、吹込みタンク内に異種粉体を交互にあるいは同
時に投入するとき、独立して制御可能な別個のラインか
ら気流を付加させることにより、吹込みタンク内を流動
化状態に保ち、その状態下で異種粉体を混合させるもの
である。したがって、中間タンク、圧送タンク等からな
る一系統の搬送ラインにより混合物の切出し、搬送、吹
込みを行なうことができる。

〔作用〕

次いで、第１図に示した模式図により本発明の作用を具
体的に説明する。

異種粉体をそれぞれの原料ホッパ１及び２から交互にあ
るいは同時に吹込みタンク３内に投入する。その後、独
立して制御可能な別ラインから気流を付加させることに
より、吹込みタンク３内を流動化状態に保一つ。このと
きの空塔速度は、各粉体の平均粒子径よって定まる流動
化開始速度以上で終端速度以下の流速とする。

吹込みタンク３内で充分に混合した混合物は、吹込みタ
ンク３から搬送管４を介して分配袋Ｎ５に送られ、分配
装置５で分配されて容器内６に吹込まれる。なお、分配
装置５を介すず直接容器６内に混合物を吹込むことも可
能である。

本発明における最大の特徴は、吹込みタンク３内で異種
粉体を流動化状態にして混合することにより、良好な混
合物としての切出し、吹込みを可能としたところにある
。次に吹込みタンク３内での作用について、更に詳しく
述べる。

本方式での吹込みタンクは流動化方式であり、タンクの
装入、排出側が閉止されたときには、流動床の様式とな
る。このとき、粉体の流動化開始速度は、主として粒径
分布及び密度に影響を受ける。粉体は一定の粒径範囲で
分布しているものであるが、異種粉体Ａ及びＢの代表的
平均粒径を、第２図Ａに示すようにその粒度分布割合を
もとにしてそれぞれＤＡ及びＤｌｌと定義することがで
きる。

また、流動開始速度は、第２図Ｂに示すように代表的平
均粒径及び密度をもとにしてそれぞれｖＡ及びｖｌと定
義することができる。この場合、密度が流動化速度に与
える影響は、代表的平均粒径が与える影響よりも小さい
。たとえば、Ａ粉に対してＢ籾が２〜３倍の密度であっ
ても、粒度分布が累積で５０％以上であれば、Ａ粉及び
Ｂ粉の間の流動化開始速度に関する差は小さい。すなわ
ち、Ａ粉及びＢ粉が共に安定した状態で流動化する範囲
も、広（分布する。

次いで、タンク内の流速（空塔速度）の変化によるタン
ク内の粉体の挙動について、第２図Ｃを用いて説明する
。空塔速度が流動開始速度以上であれば、粉体は安定な
流動状態となる。しかし、それが極端に大きくなると、
ついには粉体が飛散する状態となり、粉体は不安定な挙
動を示す。そこで、異種混合粉を同一の空塔速度で流動
化、混合させるには、各々の粉体について安定な流動化
域の空塔速度を選定する必要がある。つまり、各粉体の
粒径分布及び密度に応じた共通の空塔速度を見いだし、
その空塔速度で異種粉体を同一吹込みタンク内で混合す
ると、異種粉体は同時に流動化され、あたかも流体が沸
謄するように攪拌・混合される。このような空塔速度の
選定により、次のような効果が得られる。

（１）異種粉体をそれぞれ独立して切出す必要がないた
め、中間タンク、吹込みタンク等からなる搬送系統は一
系列となり、装置の簡素化が図られる。

（２）異種粉体が吹込みタンク内で充分に攪拌、混合さ
れるため、ホッパ、タンク内では偏析を起こさず、更に
は配管内における偏析も防ぐことができる。

このように本発明の方法によるとき、異種粉体を充分に
混合された状態下で吹き込むことが可能となる。以上の
説明では、−例として、二種類の異種粉体を混合、吹込
みする場合について述べたが、数種類の粉体についても
安定流動化域で流動化することにより、同様にして安定
した混合・吹込みが可能となることは勿論である。

以下、微粉鉄または還元鉄を気体で搬送し、高炉羽目に
吹込む場合を図面に基づいて説明する。

なお、ここで説明されている吹込み方法は、気体により
搬送される任意の粉粒状材料を搬送する他の装置にも適
用できるものであることは明らかである。

第３図は、微粉炭と酸化鉄又は還元鉄を混合状態で高炉
羽目に吹込む系統を示す。

原料ホッパ７及び８にそれぞれ貯蔵されていた微粉炭及
び酸化鉄又は還元鉄は、中間タンク９に交互に切出され
る。その後、吹込みタンク下部１０に落下した微粉炭と
酸化鉄又は還元鉄は、タンク１０下部から独立して制御
可能な別ラインから通気性を有する仕切板を介して付加
される気流により、流動化状態に保たれる。その後、微
粉炭と酸化鉄又は還元鉄との混合物は、吹込みタンク１
０から切・　　　　出され、搬送管１１を介して分配装
置１２まで気流搬送される。分配装置１２内に流入した
固気二相流は、複数個の排出口へ均等に分配され、高炉
羽口１３に気流搬送され、−高炉１４に吹込まれる。

第４図は、この吹込み方法における最も重要な部分であ
る吹込みタンクの内部構造を示すものである。その吹込
みタンクは、高炉への微粉炭吹込み、溶銑・ｔＩＩＦｔ
ｌｉｉｌの予備処理等の作業で広く使われているもので
ある。本発明の最大の特徴は、このような本吹込みタン
ク内で微粉炭と酸化鉄又は還元鉄とを混合することにあ
る。以下代表的な一例として、第４図を参照しながらそ
の方法を説明する。

前記吹込みタンクの本体は、側壁１５．上側板１６゜底
板１７及び仕切板１８により構成されている。吹込みタ
ンクの内部は、通気性のある仕切板１８により上部室１
９及び下部室２０の二つに仕切られている。

また、上側板１６に設けられた装入開口部には、原料装
入管２１が嵌入されている。そして、この装入管２１は
、上部室１９から軸方向上方に延び、仕切弁２２により
開閉自在とされている。更に、流出管２３が、底板１７
に設けた流出開口部を貫通し、仕切板１８の中央部にあ
る流出開口部に嵌入している。そして、該流出管２３は
、上部室１９から軸方向下方に延びている。他方、下部
室２０には、気体を流入せしめる流入管２４が接続され
ている。

このような構造の吹込みタンクにおいて、微粉炭と酸化
鉄又は還元鉄は、装入管２１を介して交互に上部室１９
内へ軸方向に沿って導入される。一方、気流は流入管２
４及び仕切板１８を通過して上部室１９内へ軸方向に沿
って導入される。その結果、該上部室１９内は、固気二
相の流動化状態になり、微粉炭と酸化鉄又は還元鉄とが
、あたかも流体が沸腋するような状態で混ざり合う。こ
の流動化状態を充分に維持するとき、比重が異なり成分
も違う異種粉体であっても均一に混合することが可能と
なる。

〔実施例〕

次いで、実施例により本発明の効果を具体的に説明する
。

本実施例においては、第５聞及び第８閣に示す吹込み装
置を使用して、微粉炭とペレットフィードとの混合を行
った。このとき、ペレットフィードの粒度分布は、微粉
炭に対して代表平均径での累積割合が５０％以上となる
ように調整された。試験では、吹込みタンク内の混合度
合、搬送配管内の混合度合、分配器以降の羽口吹込部で
の混合度合のそれぞれが、純鉄分％を測定することによ
り確認された。つまり、予め総鉄分％のわかっているペ
レットフィードと微粉炭とを、それぞれ重量％を測定し
て、吹込みタンク内に流入させ、一定時間気体を流入さ
せた後で流入を停止し、吹込みタンク内の粉体温合物を
一定量取出し、この取出した粉体温合物の総鉄分％を高
周波誘導結合プラズマ発光分光分析計により測定した。

ここで、理論的混合度合は、次のよう定義されている。

ペレットフィード重量 ×（ペレットフィード単味の総鉄分％）第５図に示す吹
込装置において、吹込みタンク２５内の混合度合、搬送
配管２６内の混合度合が試験された。

なおこの例において、吹込みタンク２５は直径１３００
ｍｍ及び高さ３８００ｍｍの円筒上部と円錐状の下部か
らなり、搬送配管２６は直径１０５．３　ｍであり、装
入管２７の直径は７００ｍｍである。

まず、装入管２７を介して吹込みタンク２５に、微粉炭
とペレットフィードとを交互に総量各々８００ｋｇ装入
した。そして、流入口２Ｂから気体を流入させ、空塔速
度を流動化開始速度の２〜３倍（２〜３ｃＩａ／ｓ）に
保持し、吹込みタンク２５内を流動状態に維持した。そ
して、５分毎に気体の流入を止め、吹込みタンク２５内
の上下、左右四ケ所より混合物をサンプリングした。

次いで３０分経過後に仕切弁２９を開放し、混合物を切
出して搬送配管内２Ｇに送り出した。そして、１分毎に
搬送配管ライン内の切替バルブ３０を切替え、混合物を
サンプリングした。

このようにしてサンプリングされた試料の総鉄分を測定
することによって、混合度合を検出した。

その結果を第６図及び第７図に表した。第６図において
、縦軸は一サンプリングされた試料の総鉄分（％）の偏
差を示し、横軸はタンク内混合時間を示し、各混合時間
でのタンク内サンプルの総鉄分の偏差（％）をＯ印にて
示す。

なお、総鉄分の偏差（％）は、次式により定義した。

第７図において、縦軸はサンプリングされた試料の総鉄
分（％）の偏差、横軸は搬送開始からの経過時間を示し
、各搬送経過時間での搬送配管内サンプルの総鉄分の偏
差（％）を○印で示す。

第６図はタンク内のサンプリング位置ＳＩでの測定結果
を示すが、タンク内混合時間が長くなるにつれて、総鉄
分の偏差が小さくなることを明らかにしている。タンク
内混合時間が２０分以上となるとき、その偏差が±２％
程度となり、均一な混合が行われていることが判る。ま
た、タンク内の異なるサンプリング位置Ｓ、、　Ｓ、及
びＳ４についても同様の測定結果が得られた。すなわち
、タンク内はその内部全域にわたって均一に混合されて
いることが判明した。

第７図からは、搬送管内においても総鉄分の偏差は±２
％程度であり、均一に混合した状態で偏析がなく、搬送
されていることが判る。

これらの結果から明らかなように、本発明によるとき次
のような効果が得られる。

ｆｌｌ　　微粉炭とペレットフィードとは、吹込みタン
ク内の攪拌により、総鉄分偏差±２％以内で混合される
。

（２）搬送管内においても、総鉄分の偏差±２％以内の
均一混合状態で搬送されている。

（３）分配器以降の各羽目においても、微粉炭とベレッ
トフィードとは、総鉄骨の偏差±２％以内で吹込まれて
いる。

すなわち、微粉炭とベレットフィードとは、吹込みタン
ク内で混合され、政送配管２分配支管。

羽口へと総鉄骨の偏差が±２％以内の状態で吹込まれた
ことがＥｌｍ　Ｌ’２された。

本方式は、実施例で説明したような高炉に限らず、溶銑
、溶鋼処理関連での混銑車１取鍋、転炉等の他の容器に
異種粉体を吹き込む場合でも、非常に有効である。

更に、第８図に示した吹込装置において、分配器以降の
羽口吹込部での混合度合が試験された。

吹込みタンク２５は第５図に示したものと同一の構造を
持つ。搬送配管３１は直径１０５．３ｍｍであり、分配
器３２は直径４７２ｍｍ、高さ１３５０ｍ、分配数１６
本である。

それぞれ８００ｋｇの微粉炭とベレットフィードとを充
分に混合して得られた混合物を、吹込みタンク２５に装
入した。そして、流入口２８から気体を流入させ、吹込
みタンク２５内を流動化状態に維持して、仕切弁２９を
開放して混合物を切出し、齢送配管内３１に送り出した
。送り出された混合物は、分配装置３２で分配され、補
集器３３に補集された６補集器３３周方向９０度間陪毎
の４個所のサンプリング位置で、補集された粉体温合物
を縮分法により採取した。このようにしてサンプリング
された試料における総鉄骨の偏差をもとめ、羽目吹込み
部での混合度合を調べた。その結果を、第９図に示す。

第９図において、半径方向軸は総鉄骨の偏差（ｚ）を示
し、周方向は１６本の分配位置を示し、Ｓ、、　Ｓ、。

Ｓｃ、Ｓｏの各サンプリング位置における総鉄骨の偏差
（Ｘ）をｘ印で示した。この場合の総鉄分偏差（Ｘ）は
、次式で定義した。

第９図から明らかなように、微粉炭とベレットフィード
とは、偏析なく均一混合状態にて分配。

吹込まれており、その総鉄分偏差（χ）は最大±２％程
度にとどまるものであった。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によるとき、一系列の中
間タンク、吹込みタンクによって、微粉炭と酸化鉄又は
還元鉄のような異種混合粉を良好な混合状態の下で吹き
込むことが可能となる。また、吹込みタンク内で充分に
混合された粉体は、搬送部、吹込み部等で偏析を起こす
ことなく、均一な混合状態で炉内に吹き込まれる。した
がって、高炉、転炉等の炉の操業を、安定した条件の下
で行うことが可能となった。

この方法は、高炉、転炉等の製銑・製泪用炉への原料吹
込みばかりでなく、その他の種々な分野において採用す
ることが考えられる。たとえば、高炉から転炉に至る過
程における溶銑の脱Ｓｉに代え、溶銑の温度低下防止、
コスト面等から有望な技術として近年脚光を浴びている
高炉に混合粉末を直接吹き込むことにより脱Ｓｉを行う
方法に適用できる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の模式図、第２図Ａは本発明での枝針分
布を示す図、第２図Ｂは本発明での平均粒針、密度と流
動化開始速度との関係を示す図、第２回Ｃは本発明での
吹込みタンクの流速の変化による粉体の挙動を示す図で
ある。第３図は本発明による吹込み方法の実施例の模式
図、第４図は第３図の吹込みタンクの側面図、第５及び
第８図は本発明による吹込み方法において使用した実験
装置の模式図、第６図は本発明によるタンク内混合時間
と総鉄骨（％）の偏差の関係を示す図、第７図は本発明
による搬送時間と総鉄骨％の偏差の関係を示す図、第９
図は本発明による羽口間の総鉄骨％の偏差の関係を示す
図である。１、２．７．８：原料ホッパ３、１０．２５　　：吹込みタンク４、１１．２６．３１　　：搬送管５、１２．３２　　：分配装置６　：容器　　　　　　　　　　９：中間タンク１３：
高炉羽口　　　　　　　１４：高炉１５：側壁　　　　
　　　　　１６：上側板１７：底板　　　　　　　　　
１８：仕切板１９：上部室　　　　　　　　２０：下部
室２Ｌ２７：原料装入管　　　　２２．２９：仕切弁２
３：流出管　　　　　　　　２４；流入管２８：流入口
　　　　　　　　３ｏ：切換バルブ３３：捕集器第４図第５図第６図第７図撮ｉ時間（分）第８図 ′ＥＳ９図

Claims

【特許請求の範囲】

１、異種粉体の一方の粒度分布の累積割合が、代表平均
径において、他の粒度分布の累積割合の５０％以上占め
るように粒度調整を行った異種粉体を吹込みタンク内に
供給し、吹込みタンク内では気体を流入せしめ、異種粉
体の代表平均径から定まる流動化開始速度以上でかつ終
端速度以下の流速に制御しながら、異種粉体を流動状態
で混合した後、容器内に吹込むことを特徴とする粉体の
吹込方法。