JPS6335725A - 溶融還元炉への炭材供給方法 - 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、酸化物系鉱石を溶融還元するに際して、炭材
のもつ機能を充分に発揮させるように、炭材の粒度に応
じて投入方法を変更する炭材供給方法に関する。

〔従来の技術〕

最近、高炉・転炉法に代わる５！鋼技術として溶融還元
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溶湯を製造し、しかも副生す
る熱を有効に回収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炉の一つとして、本発明者等は先に
第３図に示す形式の炉を提案した（特願昭６１−２２８
９５号）。この炉は、固定式の縦型炉部１と該縦型炉部
ｌに対して着脱可能に設けられた容器部２を備えている
。容器部２は、台ｉ３に載置されており、別の容器部２
と容易に交換するごとを可能にしている。

容器部２は、主としてメタル浴８等からなる溶融物を収
容するものであり、酸素ガス及びプロパン、微粉炭等の
燃料を溶融物に吹き込む底吹き羽口１１が底壁に設けら
れている。底吹き羽口１１を介して容器部２内に吹き込
まれたガスは、メタル浴８中を気泡１０となって一部昇
し、投入原ギ１に対する還元反応を進める。

また、容器部２の下部には出湯口１２が設けられており
、この出湯口１２を介して任意の時間に溶融金属、スラ
グ等の溶融物が炉外に排出される。

他方、縦型炉部１は、垂直円筒状或いは部分的に径大化
した円筒状の形状をもつ、該縦型炉部１の下部は容器部
２に密着・離脱自在にされており、その上部は排ガス１
３を排ガス利用系に送るためのダクトにつながっている
。該縦型炉部１の下部は、フォーミングしたスラグ層９
の一部に浸漬されている。

この縦型炉部ｌには、垂直上方からランス４及び斜め上
方又は横方向から複数のランス５が挿入されるようにな
っている。これらランス４，５から、酸素ガス等のガス
及び／又は鉱石９石炭等の粉体が炉内に吹き込まれる。

更に、この縦型炉部ｌには、鉱石又はその成形物、塊状
炭材等の塊状物を投入するため、たとえばスクリューフ
ィーダ６８等の搬送手段を備えた塊状物投入装置６が設
けられている。

この溶融還元炉においては、炭材が懸濁しているスラグ
層９とメタル浴８との接触を充分に行うことにより、そ
の界面における製錬反応を促進させる。また、スラグ層
９中でもＣ＋　Ｆｅ０−Ｆｅ　十Ｃｏの反応を行ってい
る。このような還元反応を迅速に行わせるには、スラグ
層９を高い温度に維持することが必要であり、炭材がス
ラグ内に充分懸濁している状態に維持することが要求さ
れる。この懸濁状態が良好であるとき、２ＧＯ＋　Ｏ□
−２ＣＯｔの反応が迅速に行われ二次燃焼率（ＣＯｚ／
ＧＯ＋ＧＯ□）を高めることができ、また炭材の燃焼に
より発生した燃焼熱を充分にスラグに伝えることができ
る。

［発明が解決しようとする問題点〕 このようにスラグ層９に添加される炭材には、反応域を
還元雰囲気とすること及び燃焼により高温を維持するこ
との２種類の異なった機能を期待している。しかしなが
ら、それぞれの機能を充分に発揮させるための方策は、
これまでのところ提案されていない。これは、第３図に
示したような上下分離型の溶融還元炉に限った問題では
なく、たとえば転炉型等のその他の種々の形式の溶融還
元炉に共通するものである。

たとえば、コークス充填層を使用するとき、スラグとコ
ークスとの界面における反応が緩慢であり、生産性の低
いものとなる。すなわち、鉄鉱石の還元反応は、スラグ
と溶融金属との界面以外にも、スラグと炭材との界面で
も一部生じているものと推察される。そして、後者の界
面における反応は、スラグと炭材との界面の面積に比例
するものと考えられる。したがって、溶融還元法におけ
る生産性を向上させるには、界面の面積を大きくする小
粒又は粉状の炭材を使用することが好ましい。

また、炭材として粉炭を用いる場合、その粉炭が上昇気
流に乗って吹き上げられるので、歩留が悪くなる。また
、吹き上げられた粉体が炉外で燃焼することになるので
、燃焼により生成した熱を酸化物原料の還元に有効利用
されない。

そこで、本発明者等は、このような炭材の挙動について
研究・考察を重ねた結果、性状の異なる炭材をその性状
毎に使い分けることを、特願昭６１−６７５５０号で提
案した。

本発明は、この先願の発明に更に検討を加えたものであ
り、炭材の果たす各作用をより詳細に調査した結果、粒
度に応じて適切な投入方法を採用することにより、炭材
のもつ作用を充分に発揮させることを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明の炭材供給方法は、その目的を達成するために、
溶融金属とスラグとの界面反応を主として酸化物系鉱石
を溶融還元する方法において、スラグに供給する炭材を
塊状炭材、小粒状炭材及び粉状炭材に分け、前記塊状炭
材はそのままで上部から投入し、小粒状炭材は上部から
の吹き付けにより投入し、粉状炭材はブリケット化して
投入するか或いはメタル浴又はスラグ層内部に直接イン
ジェクションすることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、スラグに供給する炭材を塊状炭材１
小粒状炭材及び粉状炭材に分けて、それぞれの炭材がも
つ機能を効果的に活用するものである。なお、以下にお
いては、第３図に示した溶還元元炉を適宜使用して説明
しているが、本発明がこの形式の溶融還元炉に拘束され
るものでないことは勿論である。

第１図は、各種炭材を上部添加した場合における炭材の
粒度毎にその添加歩留りを示したものである。この図か
ら明らかなように、粒度が小さくなるにつれ、上部添加
に不向きなことが判る。なお、ここで塊状炭材とは粒径
が５　ｍ以上のものをいい、小粒状炭材とは粒径が１〜
５箇１のものをいい、粉状炭材とは粒径が１龍未満のも
のをいう。

これは、前記したように、粒径が小さくなるにつれて、
添加された炭材が炉内を上昇するガスによって吹き上げ
られる割合が多（なることに起因する。

そこで、この上部添加に不向きな小粒状炭材及び粉状炭
材を上部吹付は法により添加することが考えられる。第
２図は、このような観点から、小粒状炭材及び粉状炭材
を上部吹付は法により添加した場合における添加歩留り
を示す。この図から明らかなように、上部吹付けにより
小粒状炭材の添加効率は大幅に上昇する。このようにし
て添加された炭材は、フォーミングを抑制することにも
効果を発揮する。他方、粉状炭材は、この上部吹付けに
よっても歩留りが６５％程度の低率である。

これは、粉状炭材の飛散によるロスが依然として大きい
ことを示している。

そこで、この粉状炭材をインジェクションにより炉内の
メタル浴又はスラグ層に直接吹き込んでみた。この場合
、添加歩留りが７５％と上昇した。

また、この粉状炭材をブリゲット化したところ、第１図
に示すように上部添加によっても９０％と高い添加効率
が得られた。

以上は、炭材の粒度と添加歩留りとの関係において、粒
度毎に好ましい炭材の添加方法を説明したものである。

しかし、添加させる炭材は、単に添加効率だけでな（、
炉内における挙動からもその添加方法に検討が加えられ
るものである。そこで、この点から、本発明のように粒
度に応じて添加手段を変えることの長所を説明する。

塊状炭材は、燃焼によりそれ自体が発熱する。

したがって、塊状炭材によりスラグを必要な温度に加熱
することが容易であり、スラグへの着熱効率が上昇する
。また、塊状炭材は、その形態からして多量に投入する
ことが容易である。しかし、この塊状炭材は、比表面積
が小さく、その表面における還元反応は僅かである。こ
の点から、塊状炭材に還元剤としての機能を期待するこ
とは得策ではない。そこで、この塊状炭材を熱源として
利用するため、上部添加を採用した。すなわち、上部添
加された塊状炭材は、スラグＮ９の表面に浮遊し、長期
間にねたりスラグを必要温度に加熱する発熱反応を行う
。

なお、ここで採用される上部添加法としては、スクリュ
ーフィーダ、ベルトフィーダ等を使用した落し込みが採
用される。

次いで、小粒状炭材についてであるが、これは上部吹付
けにより投入される。上部吹付けにより投入された小粒
状炭材のスラグ層に侵入する程度は、上部添加の場合に
比較して大きい。そして、この小粒状炭材は、スラグ層
中で熱源及び還元剤の両機能をもつものとして働く。ま
た、このようにしてスラグ層に小粒状炭材を添加すると
き、その小粒状炭材がスラグ層内に懸濁する期間が長く
なる。そのため、スラグのフォーミングも抑制される。

ここで採用される上部吹付けとしては、ランス４．５を
介した吹付け、縦型炉部１又は容器部２の炉壁に設けた
羽口を介した吹付は等が採用される。

他方、粉状炭材は、比表面積が太き（、スラグ及び溶融
金属に対する反応性が高い。また、粉状炭材は、炉内で
流動するスラグ［９の循環流に乗って、メタル浴８とス
ラグ層９との界面に運ばれることから、還元反応に寄与
する率も高（なる。

更に、ガスによる吹込みによるとき、容器部内の必要な
個所に送り込むことができる。そこで、この粉状炭材の
添加方法として、メタル浴８又はスラグ層９に直接吹き
込むことが可能なインジェクシヨンを採用した。また、
メタル浴８及びスラグＦ１９に充分な炭材が存在すると
き、還元剤とじての炭材をそれらに添加する必要がない
ことから、粉状炭材をブリケット化して上部添加するこ
ともできる。

この粉状炭材の添加方法としては、たとえば第３図にお
ける底吹き羽口１１を介して容器部２内に吹込み、メタ
ル浴８中を上昇させてスラグ層９に送り込むこともでき
る。このような吹込みによるとき、メタル浴８の浸炭も
行われる。この浸炭されたメタル浴８は、スラグと溶融
金属との界面における反応に使用される炭素の補給源と
して働くので、効果的である。

以上に説明した塊状炭材、小粒状炭材及び粉状炭材の添
加割合は、塊状炭材の添加量を１としたとき、小粒状炭
材の添加量を０．１以上とし、粉状炭材の添加量を０．
２〜１とすることが好ましい。

これは、小粒状炭材の添加量が０．１未満の場合、フォ
ーミングを抑制する効果が小さくなり、また粉状炭材の
添加量が０．２〜１の範囲を外れたとき塊状炭材の燃焼
発熱に見合う鉱石還元用の炭材が不足することを理由と
する。

このように、本発明においては、それぞれの炭材の粒度
及び性状に鑑み、塊状炭材を燃焼用に使用し、小粒状炭
材を燃焼用及び還元剤用の両方に使用し、粉状炭材を還
元剤として使用する。これにより、溶融還元に必要な還
元度及び温度をスラグに与えしかも熱発生量の大きな溶
融還元法が実現される。

〔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。

本実施例においては、基本的には第３図と同様な装置を
使用した。そして、塊状炭材はスクリューフィーダー６
ａを介して投入し、小粒状炭材はランス５を介して吹き
込み、粉状炭材は底吹き羽口１１を介して吹き込んだ。

内容積３０トンの製錬炉に、溶銑２０トン１　フラック
スとしてＣａＯ２，７トン及び５ｉｆｔ　１．８　トン
並びにコークス１．２トンを投入し、上吹き酸素３００
０１／時及び底吹き酸素４０ＯＮｎ？／時で炉内に酸素
ガスを吹き込んだ。吹錬中、鉱石（３０％予備還元鉱）
を２００ｋｇ／分の割合で投入した。

そして、粒径５ｆｌを越える塊状コークスヲ１０　ｋｉ
ｔＺ分の割合でスクリューフィーダにより上から投入し
・粒径ｌ〜５１の小粒状コークスを１０ｋｉｒ／分の割
合で窒素ガス１００Ｎｎ？／時をキャリアガスとして炉
壁からスラグ層表面に吹き付けた。また、粒径１　ｍｍ
未満の粉状コークスは、窒素ガス２０ＯＮｒｒｒ１時を
キャリアガスとして底吹き羽口１１からメタル浴に吹き
込んだ。

製錬を１時間行ったところ、７トンの溶銑が得られた。

そのときの、着熱効率及び反応速度定数はそれぞれ７５
％及び６０に＋ｒ−鉄／分（％Ｔ・Ｆｅ）であり、また
全炭材歩留りは８６％であった。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、塊状炭材、
小粒状炭材及び粉状炭材のそれぞれの特性を使い分ける
ことにより、スラグを溶融還元に好適な雲囲気に調整す
ることができ、しかも熱発生！・運を太き（することが
できる。そのため、酸化物系原料の１元が迅速に行われ
、高い生産性で溶融金属を製造すると同時に、多量の熱
を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は上部添加による場合における粒径毎の炭材の歩
留りを示し、第２図は上部吹付けによる場合の炭材歩留
りを示す。また、第３図は、本発明者等が先に開発した
溶融還元炉を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、溶融金属とスラグとの界面反応を主として酸化物系
   鉱石を溶融還元する方法において、スラグに供給する炭
   材を塊状炭材、小粒状炭材及び粉状炭材に分け、前記塊
   状炭材はそのままで上部から投入し、小粒状炭材は上部
   からの吹き付けにより投入し、粉状炭材はブリケット化
   して投入するか或いはメタル浴又はスラグ層内部に直接
   インジェクションすることを特徴とする溶融還元炉への
   炭材供給方法。