JPS6311611A - 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
で還元する装置道に関する。

〔従来の技術〕

鉄鉱石を還元して溶ｖｃｔ製ｌ宣するために、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だめの焼結設備
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殖が少な
く、シ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、浴
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？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ｎ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）となつ−Ｃ［動ｊ−子備還元炉６に供給
される。

流動１・−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°Ｃ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Ｊ−子備還元炉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、流動状態にちる高温の粉粒状鉄鉱石を還元し、
還元返１３を生成する。

また、流＠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ＩＡ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１！
素１９が浴に向かって吹き付けられると共に、底吹き羽
口（９）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１
７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ｎ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。このスラグおは、溶融還
元炉１０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、使用可能外原料の範囲の拡大
、予備還元の効率化、溶融還元炉における製錬反応の促
進等を如何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
ないようにすると、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場合、流＠ｊ値内の還元ガスの
空塔速度を速くすると、細粒子の流動層からの飛散が犬
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循環
方式を採用することになる。この場合粒度分布が広いと
粒子の循環量は甚大なものとなり循環装置ｄ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薇〕

そこで本発明は流動層予備還元炉を前段と後段の複数段
に分け、前段の流動層予備還元炉で予備還元反応を行う
と共に、洲、粗粒に風フルイでフルイ分けし、細、粗粒
用の流動層予備還元炉を後段に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、前段の流動層予備還元炉に粒子循環装置を付設し
、該流動層予備還元炉の下部に設けた鉱石排出口及び粒
子循環装置から排出される鉱石をそれぞれ別個に設けた
後段の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である。

〔作用〕

本発明は前段の流動層予備還元炉に鉱石を装入し、炉下
部から還元ガスを給気し、鉱石を流動化し還元する。こ
の前段の流動層還元炉に粒子循環装置を付設する。細粒
状の鉱石が流動層から飛散する程度に還元ガスの空塔速
度を犬にし、飛散した細粒子をサイクロンで捕集し、そ
の一部を後段の細粒用予備還元炉へ切出し、残りを流動
層下部へ戻す。流動層から飛散しない粗粒状の鉱石は流
動層炉下部で濃厚流動層を形成し、還元される。

このように前段の流動層予備還元炉で細粒状と粗粒状の
鉱石に風フルイしつつ、ある程度の還元反応を行わせ、
後段の流動層予備還元炉で細粒状、粗粒状態に所定の還
元度まで還元させる。

鉱石を細粗粒状に歪粒しそれぞれ別個の流動層予備還元
炉で還元することによって、それぞれ適正な空塔速度の
確保が出来効率的な１衾元反応の促進が得られる。また
還元速波は鉱石の粒度の影響が犬であり、粒度が大にな
ると還元速度は者しく低下する。このため、粒度の広い
粉鉱石を還元する場合、均一な還元が難かしく、細粒の
還元度が粗粒のそれに比べ進み高還元度となり、還元鉱
同志の付着性が増し細粒同志による凝集、あるいは粗粒
への凝集が生じ、流動性の悪化、さらに流動化停止トラ
ブルが発生する危険があった。しだがつて細粗粒に整粒
し還元することにより、還元の均一性が向上し、高還元
度への進行による粉鉱石の凝集トラブルが回避出来る。

他方還元鉱はそれぞれの流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
がって細粒状及び粗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シ込
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。

鉄鉱石等の原料を前段の流動層予備還元炉６に装入し、
下部から還元ガス２４ａ、２４ｂを給気し、鉄鉱石１を
流動還元する。還元ガス２４ａ、２４ｂの空塔速度を細
粒状の鉄鉱石が飛散する程度まで大にして、細粒状鉄鉱
石を流動層から飛散させ、これをサイクロン５で捕集し
、その下のホッパ２６で一時貯え、所定量を切出装置γ
で後段の細粒用流動層予備還元炉２８ａに装入すると共
に、残りは循環切出装置！！２９で流動層予備還元炉６
の下部へ戻しホッパあのレベルをコントロールする。後
段の細粒用流動層予備還元炉２８＆にはＣＯ，Ｈ，ＩＪ
ノツチ還元ガス１１が給気されてお９、この還元ガス１
１によって、細粒の鉄鉱石を流動還元する。還元鉱は排
出装置加で排出し、還元反応後の酸化度が犬になった還
元ガスは２４ａの還元ガス連結管３６で前段の流動層予
備還元炉へ再度給気される。他方粗粒状の鉄鉱石は前段
の流動層予備還元炉６の下部に濃厚流動層を形成し、還
元されるが酸化度の高い還元ガスのため、還元度が不充
分であり、これを下部から切出装置１１３１で粗粒用流
動層予備還元炉２８ｂに所定量を切出し、Ｃｏ、山ＩＪ
ツテな新鮮な還元ガス１１によって流動還元される。還
元鉱は排出装置３２で排出し、還元反応後の酸化度の上
がった還元ガス２４ｂは還元ガス連結管あて前段の流動
、；−予備還元炉６の下部に再び給気する。

このように流動層予備還元炉２８ａ、　２８ｂを細、粗
粒別に設は還元することにより、それぞれ流動還元に適
した空塔速度が選択出来ることと、粒度分布がかなり整
粒されるため、均一還元性も向上し、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６　、　２８ａ　、　２８ｂにお
いて鉄鉱石、石灰石等に石炭、チャ等を混在させること
によって石炭、チャによる還元ガスの炉内再生機能を持
たせることが出来る。

また細、粗粒に分別して別個の流動層予備還元炉２８ａ
　、　２８ｂで流動還元する際、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多量飛
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図に示すように、飛散粒子
捕集用サイクロン３３とその下に一時貯留するホッパあ
と循環切出装置３５を備え池数粒子を流動層へ再循環さ
せる循環式流動層予備還元炉四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２８ａ　、　２
８ｂをガス連結管あて連結する場合もちる。

〔発明の効果〕 以上に説明したように、本発明においては鑞１肋層予備
還元炉を前後段に仮数設け、前段で風篩効果によって細
、粗粒状の鉱石に篩分は還元し、それぞれ別個の後段の
流動ｌづ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
が可能で鉱石の良好な流動状態が得られ、かつ還元の均
一性が向上し、効率的な還元反応の促進が図れる。また
粒度分布の広い扮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ちる。

【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、粗粒の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
略全説明する説明図である。 １は鉄鉱石（原料〕、２は石灰石、６は前段の流動層予
備還元炉、１１は還元ガス、１２は燃料ガス、２４ａ　
、　２４ｂは還元ガス、５はサイクロン、がはホッパー
、２′７は切出装置、２８は循環式流動層予備還元炉、
２８ａ￥ｉ細粒用流動層予備還元炉、２８ｂは粗粒用流
動層予備還元炉、四は循環切出装置、加は排出装置、３
１は切出装置、３２は排出装置、３３￥′ｉサイクロン
、３４はホッパー、３５は循環切出装置、３６はガス連
結管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、前段の流動層予備還元炉に粒子循環装置を
   付設し、該流動層予備還元炉の下部に設けた鉱石排出口
   及び粒子循環装置から排出される鉱石をそれぞれ別個に
   設けた後段の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）別個に設けた後段の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。