JPS63128132A - 金属および合金の再生方法並びに装置 - 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） この発明は還元ガスを流通させる石炭床によって形成さ
れた還元領域において金属酸化物を還元することにより
金属または合金、特に鉄合金を再生する方法およびその
方法を実行する装置に関する。

（従来技術） 欧州特許公開公報筒Ａ０１７４２９１号に、鉄を含有し
ない微細酸化金属鉱石から、例えば銅、鉛、亜鉛、ニッ
ケル、コバルトおよびすずのような金属を溶融する方法
が開示されている。そこでは、装填材料が溶融気化器に
おける石炭流動層によって形成された還元領域内に装入
される。酸化物装填材料は還元領域を通過して金属に還
元され、該金属は溶融気化器の下部に収集される。

欧州特許公開公報筒Ａ０１７４２９１号に開示されてい
る方法は、１０００°Ｃ以下の温度で炭素単体と反応さ
せて酸化物を還元するのに用いると有利ならではあるが
、流動層を形成する炭素粒子と高温で反応する酸化物装
填材料の接触時間が比較的短いので、還元材として炭素
単体を用いて１０００℃以上でしかそれらの酸化物から
再生することができない金属および合金、特にマンガン
鉄、クローム鉄および珪素鉄のような鉄合金を再生する
場合、種々の問題が生じることが示されている。

（発明の目的） 本発明は上記欠点および問題点を解消することを目的と
し、前述したように、溶融気化器において塊状酸化物装
填材料から１０００℃以上の温度でのみ炭素単体と反応
する程度に酸素との親和力が強い金属および合金、特に
、例えばマンガン鉄、クローム鉄および珪素鉄等の鉄合
金を再生する方法および装置を提供するものである。

（発明の構成） 上記目的を達成するために本発明の方法は、還元された
金属およびスラグの液溜を覆う脱気石炭から成る底部層
、酸素または酸素含有ガスが導入されて実質的にＣＯを
含む熱還元ガスを生成する中間層および炭素粒子と酸素
もしくは酸素含有ガスとから成る燃焼ガスが導入される
頂部層の３つの静止石炭床層を通過するように、重力作
用下で塊状酸化物装填材料を案内するようにしたもので
ある。

上記塊状酸化物装填材料は粒径６〜５０ｘｘ、さらに好
ましくは１０〜３０ｚｘのものを用いると有利である。

各静止床層を形成するために好適な石炭は粒径５〜１０
０　ａｍ、特に５〜３０ｆｆｊ＋のものを用いる。

好ましい実施例として、中間静止床層および頂部静止床
層の厚さが１〜４１１とされる。

本発明方法の他の実施例は、静止床層（還元領域）を通
過する排ガスから塵状炭素粒子を分離し、これらの塵状
炭素粒子を好ましくは加熱状態で頂部静止床層に指向せ
しめられた各バーナーに供給することを特徴とするもの
である。

石炭としては、好ましくは脱気後も塊状を維持し、その
粒径が５〜１００ｍｍ、好ましくは５〜３０Ｒ１１であ
り、脱気後に形成される脱気石炭の少なくとも５０％が
粒径５〜１００１肩または５〜３０ＸＸであり、その残
部がより微細な網下粒子であるものが用いられる。

本発明の方法は、化石エネルギーにより加熱された高炉
において還元処理を行うにあたり、向流熱交換、非貴金
属酸化物の還元に必要な静止床での炭素単体との冶金反
応、並びに金属およびスラグの良好な分離等、既知の全
ての長所が維持されるという利点がある。石炭のコーク
ス化または脱気はタールおよび池の濃縮可能な化合物を
形成することなく行なうことができる。石炭の脱気時に
生成されたガスは該脱気石炭のガス化により生成される
還元ガスに対する還元剤として作用する。

上記方法の特に優れた点は、例えば珪素、クローム、１
ンガン等の非貴金属酸化物を電気エネルギーを用いずに
還元できることである。本発明の方法においては、石炭
を脱気するのに必要なエネルギーは簡単な手段で制御さ
れる。何故ならば、５肩肩以下の小さい粒径のものが溶
融気化器からの熱排ガスとともに排出され、分離され、
酸素含有ガスの上吹き領域内に戻され、酸素含有ガスに
より酸化され、熱が放出されるからである。

粒子分解反応は、粒子画分１６〜２０ｘｘのものが１４
００℃まで予備加熱されたチャンバー内で１時間で脱気
されるように調節される。該チャンバーの容積は１２ｄ
ｘ３とされる。冷却不活性ガスを浴びせて冷却した後、
粒状分布が測定される。

本発明の上記方法を実行するための耐火材で内張すした
高炉型溶融気化装置は、上部に石炭および塊状酸化物装
填材料の・１人用装填口と排ガス用排出ダクトを有し、
当該装置の側壁に貫通するように石炭および酸素もしく
は酸素含有ガスを供給する供給ダクトを設け、下部に溶
融金属および液状スラグを収集する耐火性ライニングを
設けて構成される。この装置は、３つの静止床層ＡＳＢ
。

Ｃが積層状に設けられ、底部静止床層Ａおよび中間静止
床層８間の領域に複数の酸素もしくは酸素含有ガス用吹
き込みパイプをリング状に設け、それから少し上方の中
間静止床層Ｂおよび頂部静止床層Ｃ間の領域に炭素粒子
および酸素もしくは酸素含有ガスを供給する複数のバー
ナーを設けて構成されることを特徴とする。

上記排ガス用の排出ダクトに熱遠心分離器を設けて排ガ
スから炭素粒子を分離し、該熱遠心分離器の排出端部を
リング状に配置された各バーナーと流体接続するとさら
に有利なものとなる。

（実施例） 本発明の方法およびこの方法を実行するための装置を、
図面を用いて更に詳細に説明する。

符号ｌを付して示す高炉型溶融気化器は耐火性ライニン
グ２を有する。溶融気化器の底部領域は溶融金属３およ
び溶融スラグ４を収容するように機能する。金属用タツ
ブロは符号５を付して示し、スラグ用タップ白は符号６
を付して示す。この溶融気化器の上部に塊状石炭供給用
の装填ロアおよび塊状酸化物装填材料用の装填口９が設
けられる。

液溜３および４の上に、静止石炭床、すなわちガスが通
過しない脱気石炭から成る底部層Ａ、該底部層への上方
にガスが通過する脱気石炭から成る中間層Ｂおよびガス
が通過する塊状石炭から成る頂部層Ｃが形成される。

溶融気化器ｌの側壁部を貫通して複数の吹き込みパイプ
、すなわち酸素もしくは酸素含有ガス用の吹き込みパイ
プ８がリング状に配置される。これらのパイプはガスが
通過しない静止床層Ａおよび静止床層８間の境界領域に
設けられる。

上記境界領域より少し上方部、すなわち層Ｂおよび層Ｃ
間の境界領域に当該溶融気化器ｌの側壁部を貫通した複
数のバーナーＩＯがリング状に配置される。これらのバ
ーナー１０に塵状炭素粒子と酸素もしくは酸素含有ガス
との混合物が導入される。排出ダクト１１は溶融気化器
１の上部から熱遠心分離器１２において生成された排ガ
スを案内する。

排ガス中に浮遊している塵状炭素粒子は熱遠心分離器１
２において分離され、次ぎに計量供給手段１３を設けた
熱遠心分離器１２の排出端部からダクト１４を介してリ
ング状に配置された各ノクーナー１０に供給される。各
バーナー１０と接続された酸素含有ガス用ダクトは符号
１５を付して示す。計量供給手段１３により熱遠心分離
器１２の充満度を調節して該熱遠心骨１１１Ｉ器１２の
分離効果を制御することができる。排ガスが熱遠心分離
器１２の上部からダクト１６を介して排出される。

本発明の方法において、溶融気化器１の上部の装填口か
ら石炭および塊状酸化物装填材料を一緒に導入するよう
にすると有利である。石炭は静止床層Ｃにおいて脱気さ
れる。脱気に必要な熱量は静止床層Ｂから立ち昇る熱還
元ガスにより供給される一方、各バーナーＩＯにおいて
酸素含有ガスにより炭素粒子を燃焼して得られた燃焼熱
によっても供給される。層Ｃの垂直方向に延びる長さは
層Ｃを離れるガスの最小温度が９５０°Ｃであるように
選定される。これにより、タールおよびその他の濃縮可
能な化合物の分解を確実に行うことができる。このよう
（こして、頂部静止床層Ｃが閉鎖しないようにされる。

層Ｃの厚さは好ましくは１〜４１とする。また、静止床
層Ｂの垂直方向に延びる長さは１〜４１とすると有利で
ある。静止床層Ｃにおいて脱気された石炭は沈下して静
止床層Ｂを形成する。

塊状酸化物装填材料は静止床層Ｂにおいて溶融されると
ともに炭素単体によって還元される。溶融および還元に
必要な熱は吹き込みバイブ８を介して当該気化器内に導
入された酸素含有ガスにより熱い脱気石炭を気化するこ
とによって供給される。静止床層Ｂにおいて形成される
溶融金属および溶融スラグは下方に流れ、静止床層Ａの
下方で収集され、タップされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る付属機器を装着した溶融気化器
の概略図である。 １・・・高炉型溶融気化器、２・・・耐火性ライニング
、３・・・溶融金属溜、４・・・溶融スラグ溜、５・・
・金属用タップ口、６・・・スラグ用タップ口、７・・
・石炭用装填口、 ８・・・酸素または酸素含有ガス用吹き込みパイプ、９
・・・塊状酸化物装填材料用装填口、１０・・・バーナ
ー、１１・・・排ガス用排出ダクト、１２・・・熱遠心
分離器、１３・・・計量供給手段、■４および１６・・
・ダクト、 １５・・・酸素含有ガス用ダクト、 Ａ・・・底部静止石炭床層、Ｂ・・・中間静止石炭床層
、Ｃ・・・上部静止石炭床層。 特許出顆人　ホエストーアルピン・アクチェンゲゼルシ
ャフト

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）還元ガスを通過させる石炭床によって形成された
   還元領域において金属酸化物を還元することにより金属
   および合金を再生するにあたり、還元された金属および
   スラグの液溜を覆う脱気石炭から成る底部静止床層、中
   間静止床層および頂部静止床層の３つの静止石炭床層を
   形成し、塊状酸化物装填材料を重力作用下で上記３つの
   静止石炭床層を通過するように案内し、 上記中間静止床層に酸素または酸素含有ガスを導入して
   実質的にＣＯを含む熱還元ガスを生成し、上記頂部静止
   床層に炭素粒子および酸素もしくは酸素含有ガスから成
   る燃焼ガスを供給することを特徴とする金属および合金
   の再生方法。
2. （２）塊状酸化物装填材料の粒径が６〜５０ｍｍである
   特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）塊状酸化物装填材料の粒径が１０〜３０ｍｍであ
   る特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. （４）各静止石炭床層が粒径５〜１００ｍｍの石炭粒子
   から形成される特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）石炭粒子の粒径が５〜３０ｍｍである特許請求の
   範囲第４項記載の方法。
6. （６）中間静止床層および頂部静止床層の厚さが１〜４
   ｍに維持される特許請求の範囲第１項記載の方法。
7. （７）還元領域を構成する静止床層に排ガスを通過させ
   、該排ガスから塵状炭素粒子を分離するとともに頂部静
   止床層に指向させたバーナーに酸素もしくは酸素含有ガ
   スと一緒に上記炭素粒子を供給する特許請求の範囲第１
   項記載の方法。
8. （８）分離された炭素粒子を加熱状態でバーナーに供給
   する特許請求の範囲第７項記載の方法。
9. （９）上部、側壁および下部を有する耐火材で内張した
   高炉型溶融気化器を含み、該溶融気化器の上部に石炭お
   よび塊状酸化物装填材料装填用の装填口と排ガス用排出
   ダクトとを設け、該溶融気化器の側壁部を貫通して炭素
   粒子および酸素もしくは酸素含有ガスを供給する供給ダ
   クトを設け、該溶融気化器の下部に溶融金属および溶融
   スラグの収集部を設け、還元ガスを通過させる石炭床に
   よって形成された還元領域で金属酸化物を還元して金属
   および合金を再生する装置において、 還元された金属およびスラグの液溜を覆うように底部静
   止石炭床層、中間静止石炭床層および頂部静止石炭床層
   を積層状に設け、 上記底部静止石炭床層および中間静止石炭床層間の領域
   に、酸素もしくは酸素含有ガス吹き込み用の複数の吹き
   込みパイプをリング状に設け、上記吹き込みパイプの配
   置部から上方に少し離れた中間静止石炭床層および頂部
   静止石炭床層間の領域に、炭素粒子および酸素もしくは
   酸素含有ガス供給用の複数のバーナーをリング状に設け
   ることを特徴とする金属および合金の再生装置。
10. （１０）排ガス用の排出ダクトに排ガスから炭素粒子を
    分離する熱遠心分離器を設けるとともに該熱遠心分離器
    の排出端部とリング状に配置された各バーナーとを接続
    する流体接続手段を設ける特許請求の範囲第９項記載の
    装置。