JPS6311610A - 鉄鉱石の予備還元装置 - 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
で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間くなるという
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、
よシ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４図に示すようなフローで溝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）とナッテ流動層予備還元炉６に供給され
る。

流動ノ遁予備還元炉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、流動層予熱炉３
内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１４に対して、溶融還元炉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。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
加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、底吹き羽口加か
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１０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η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ｎが生成する。このスラグｎは、＠融還
元炉１０内に貯留し、時間が経過するにつれその量ヲ増
していく。そこで、該スラグｎ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〕

このように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
、予備還元の効率化、溶融還元炉における製錬反応の促
進等を如伺にして達成するかが今後の課題である。

しかし、粒度分布の広い粉鉱石・石炭等の原料を使用す
ると、流動層予備還元炉での流動性確保が非常に難かし
く、操業性に問題があった。すなわち、細粒子′を飛散
させないよりにすると、粗粒子の流動が悪化もしくは停
止し、粗粒子の還元反応性が著しく低下すると共に凝集
のトラブルが生じる。一方、予備還元反応を促進させる
ため粗粒子の流動性を高めようと充動層内の還元ガスの
空塔速度を速くすると、細粒子の流動ｊ−からの飛散が
犬となる。このため、飛散粒子をサイクロン等の粒子捕
集器で捕集し、粒子循環装置で再度流動層内に戻す粒子
再循環方式を採用することになる。

この場合粒間分布が広いと粒子の循環憧は甚大なものと
なり循環装置が非常に大きくなり合理的でなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明は流動層予備還元炉に装入する原料ｆ：整
粒し、細粒、粗粒用の流動層予備還元炉を別々に設ける
ことにより、予備還元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〕

本発明の鉄鉱石予備還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、流動層予熱炉に粒子循環装置を付設し、該流動層
予熱炉の下部に設けた予熱鉱石排出口及び粒子循環装置
から排出される予熱鉱石をそれぞれ別個の流動層予備還
元炉に導く経路を設けたことを特徴とする鉄鉱石の予備
還元装置である。

〔作用〕

流動層予熱炉において、細粒状及び粗粒状の予熱鉱石、
石灰石、石炭チャ等を予熱し分離する。

細粒状の粒子は飛散しやすいので流動層予熱炉にサイク
ロン等の粒子捕集器を付設し、飛散した細粒子を捕集し
所定の粒子温度を確保するため、流動層予熱炉へ再循環
させる。粗粒子は流動層下部の濃度流動層部に流動滞留
し、所定の温度に加熱される。

本発明は上記のように流動層予熱炉の別個の個所から、
それぞれ細粒状及び粗粒状の予熱鉱石が得られることを
利用するものである。すなわち、細粒状の予熱鉱石は、
流動層内における風篩作用によって整粒されたものが粒
子循環経路から得られる。他方粗粒状の予熱鉱石は流動
層下部から予熱鉱石を切出すことによって得られる。こ
れら細、粗粒状の予熱鉱石を別々の予備還元炉に装入し
、鉱石を予備還元する。

細粒の流動層予備還元炉は細粒鉱石の還元反応性が良い
ため、還元ガスの空塔速度を小さくすることが出来る。

このため、流動層からの粒子の飛出しが少なくなシ、粒
子の循環系が小型化する。

一方粗粒の流動層予備還元炉は粗粒子の流動性、還元反
応性を確保するために空塔速度を大にすることが必要で
あるが、細粒子が少ないため流動層からの粒子の飛出し
が少なく、空塔速度を充分に犬にすることが可能となる
。このように細、粗粒の鉱石に鉱石予熱炉で風フルイし
、それぞれ別個の流動ノー予備還元炉で予備還元するこ
とによって、それぞれ適正な空塔速度が確保出来効率的
な還元反応の進行が得られる。他方還元鉱はそれぞれの
Ｒ，動層予備還元炉から切出され、別個の搬送経路を経
て溶融還元炉まで搬送する。したがって細粒状の還元鉱
を効率的な製錬反応を行わせるに必要な溶融還元炉内部
の所定の個所に送り込むことが出来る。

〔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４図に示したものと同じ材料
、機構等は同じ符号で指示している。

鉄鉱石１、石灰石２′、９の製鉄原料と石炭４を流動層
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。

流動層予熱炉３の下部から流動用空気を送気し製鉄原料
、石炭等を流動させかつ、石炭を燃焼させて流動層内温
度９００℃前後に保持して製鉄原料を加熱する。流動層
予熱炉３に装入される製鉄原料の粒度分布が広いため、
鉱石の良好な流動状態を得るには粗粒状の粒子の流動性
を確保する空塔速度まで空塔速度を大にする。このため
細粒状の粒子は流動層から飛散するようになり、飛散量
はかなり大量になる。これをサイクロン冴で捕集し、そ
の下のホッパ５で一時貯え循環切出装置あて流動層予熱
炉３の下部へ戻し、循環させることにより鉱石を予熱す
る。細粒の予熱鉱石は循環系途中から切出弁ｎで細粒用
流動１ｆｉ予備還元炉６ｂに所定量切出される。この流
動層予備還元炉６ｂにはＣＯ，Ｈ２１Ｊツテの還元ガス
１１が給気されておりこの還元ガス１１によって細粒の
鉄鉱石が流動化し予備還元される。韓元鉱は排出袋ｒｑ
２８で排出する。還元反応後の還元ガスは煙道四から系
外へ排気され、他方粗粒状の予熱″磁石は流動層予熱炉
３の下部から切出装置１３０で粗粒用流ｗＪ１−子備還
元炉６ａに所定量が切出され、　Ｃｏ、　Ｈ２１Ｊツチ
な還元ガス１１によって流動状態になり予備還元が行わ
れる。還元鉱は排出装置１３１で排出し、還元反応後の
還元ガスは煙道３２から排気する。

このように流動１層予備還元炉を細、粗粒別にすること
により流動還元性に適した空塔速度？それぞれ選択する
ことが可能となり、効率的な鉄鉱石の予備還元が行われ
る。なお流動層予備還元炉５ａ。

６ｂにおいて、鉄鉱石、石灰石等に石炭、チャー等を混
在させることによって、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。

また、細、粗粒に分別して別個の流動層予備還元炉６ａ
、６ｂで流動予備還元する際、それぞれ適正な空塔速度
を選択するが、それでも粒度分布が広く粒子が飛散する
場合や、反応性を高めるため空塔速度を犬にして粒子を
飛散させる場合には第２図に示すよう（、飛散粒子捕集
用のサイクロンおとその下に一時貯留するホッパ讃と循
環切出装置あを備え飛散粒子を流動層へ再循環させる循
環式流動層予備還元炉６を採用することも出来る。

また、還元ガスのガス利用率を向上させるため、第３図
に示すように細、粗粒の流動層予備還元炉５ａ、５ｂを
ガス連結管Ｉで連結する場合もある。

粗粒状の鉱石は細粒状のものに比べて還元反応性が劣っ
ており、それに加え、流動性が悪いため、空塔速度を大
にする必要があり、ガスと粒子が反応時間が短かい等の
理由で粗粒状鉱石の流動層予備還元炉の還元ガスのガス
利用率が悪い。この場合、還元ガスを始めに粗粒の流動
層予備還元炉６ａに給気し、粗粒状鉱石と反応後の還元
ガスを再び細粒状流動層予備還元炉６ｂに給気して、細
粒状鉱石を還元する。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては流動層予熱炉
で風篩効果によって細、粗粒の鉱石に篩分は予熱し、そ
れぞれ別個の流動層予備還元炉に供給し、還元させるこ
とにより、それぞれ適正な空塔速度の確保が可能となり
、鉱石の良好な流動状態が得られ、効率的な還元反応の
促進が図れる。

また粒度分布の広い粉鉱を積極的に処理することが出来
るため、粉鉱石及び−投炭を原料として使用することが
可能となった。このようにして、本発明は溶融還元法に
より溶銑を製造する上で多大の効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の予備還元設備の要部を示す説明図、第
２図は流動層予備還元炉の別の実施例を示す説明図、第
３図は細、粗粒用流動層予備還元炉の接続例を示す説明
図、第４図は本発明者等が先に提案した溶融還元法の概
略を説明する説明図である。 １は鉄鉱石、２は石灰石、３は流動層予熱炉、４は石炭
、６．６＆、６ｂは流動層予備還元炉、１１は還元ガス
、別はサイクロン、５はホッパー、２６は循環切出装置
、ｎは切出装置、沼は排出装置、四は煙道、Ｉは切出装
置、３１は排出装置、３２は煙道、おはサイクロン、詞
はホッパー、３５は循環切出装置、３６は連結管。 ヤ、２−関 ヤ３母

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉鉱石を予熱・予備還元する流動層予熱炉および
   流動層予備還元炉からなる予備還元設備において、前記
   流動層予熱炉に外部粒子循環装置を付設し、この外部粒
   子循環装置の循環流路途中に粒子の排出口と該流動層予
   熱炉の下部に粒子の排出口を設け、排出された予熱鉱石
   をそれぞれ別個に設けた流動層予備還元炉へ導く経路を
   設けたことを特徴とする鉄鉱石の予備還元装置。
2. （２）別個に設けた流動層予備還元炉を還元ガスの連結
   管で多段状に連結したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の鉄鉱石の予備還元装置。