JPS6335726A - 溶融還元炉への粉状炭材添加方法 - 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、飛敗し易い粉状
炭材を予備処理して添加する方法に関する。

〔従来の技術〕

最近、高炉・転炉法に代わる製鋼技術としてノ容融ぶ元
製錬法が〆王［」を浴びている。この方法で使用する溶
融１元炉は、使用する原ギ゛［に制杓を受けることなく
、より小規模な設備により鉄系合金溶湯を製造し、しか
も副生ず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４図に示す形式の炉を堤案じた（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
１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、台車３に載置されており、別の容器部２
と容易に交換するこ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ＩＯとなって上昇し
、投入原料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冷継２１属、ス
ラグ等の溶融物が炉外に排出されろ。

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ｌ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１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１石炭等の粉体が炉内に吹き込まれる。

更に、この縦型炉部１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＋Ｐｅ０−Ｆｅ＋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Ｎ９
を商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、２Ｃ”０ｚ＝２ＧＯ
，の反応が迅速に行われ二次燃焼率（ＣＱｔ／ＣＯ＋Ｃ
Ｑ□）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効果的な
方策は、これまでのところ提案されていない、これは、
第４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覆慢であり、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粉
状の炭材を使用することが好ましい。

ところが、炭材として粉炭を用いる場合、その粉炭が炉
内の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
に有効利用することができない。

そこで、本発明は、粉状炭材に所定の予備処理を施すこ
とにより、還元及び熱源の両方共に効率良く粉状炭材を
使用することを目的として、この粉状炭材の優れた反応
性を活かしつつ、添加歩留りを向上すべく種々検討を重
ねた結果として完成されたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の粉状炭材添加方法は、その目的を達成するため
、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、スラグに供給する粉状
炭材のうら、還元用として使用する１５〜５０％を鉱石
と混合・成形したブリケットとし、残りを単味で成形し
たブリケットとして添加することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、スラグに供給する粉状炭材を還元用
及び熱源用に分けて、それぞれの用途に合ったように粉
状炭材をブリケット化するものである。なお、以下にお
いては、第４図に示した溶融１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
ろものでないことは勿論である。

第１図は、粉状炭材の各形態毎にその添加歩留りを示し
たものである。すなわち、粉状炭材をインジェクション
により添加するときには、炉内を上界する気流にその粉
状ｔＲ，（オが捕捉され、有効に消費されずに炉外に飛
散することを防止することができない。このため、イン
ジェクションによるときの添加効率は、歩留り７５％と
低い値を示す。

これに対して、粉状炭材をブリケット化したときには、
飛散によるロスが無くなり、歩留り９５％と高い添加効
率を示す、また、ブリケット化した炭材に対しては、炉
の上部からの添加という簡単な添加方法を採用すること
ができる。

そこで、このように添加効率が改善された粉状炭材のう
ち、１５〜５０％を還元用として使用し、残りを熱源と
して使用する。還元用に使用される粉状炭材の割合が１
５％未満の場合は、金属酸化物を還元するに必要な炭材
が不足し、還元率の低下が生しる。また、反応系に供給
される鉱石を別途たとえば塊状の形態で補給することが
必要となり、反応効率の低下が生じる。他方、その割合
が５０％を越えるときには、熱源として使用される炭材
が不足し、高い熱発生量が得られない。

還元用として使用する粉状炭材は、鉱石と混合して所定
サイズ（たとえば、粒径３０〜６０１）のブリケットに
成形する。このブリケット化により、炭材源の比重が大
きくなり、スラグ層９の深部まで粉状炭材を供給するこ
とができる。そして、このようなブリケットに含まれて
いる鉱石が溶融したとき、その鉱石に含有されている酸
化鉄がスラグ層９に拡散する以前の段階で粉状炭材と反
応する。したがって、反応速度は、第２図に示したよう
に高いものとなる。

第２図における反応速度は、実施例に示した実験におけ
る還元反応速度定数により表している。

また、石炭ブリケットで表示された値は、粉状炭材を全
て石炭単味のブリケットとして使用した場合の反応速度
を表している。この場合に、反応速度が低いのは、別途
装入される鉱石に含有されている酸化鉄がスラグＮ９に
拡散し、そのスラグ層９中で酸化鉄と炭材との反応が行
われることに起因するものと考えられる。ごれに対して
、本発明のように、粉状炭材＋鉱石のブリケット及び粉
状炭材単味のブリケットを使用したときには、反応速度
が極めて高くなるにれは、前述したように早い段階でわ
）状炭材と鉱石との接触反応が開始されることによるも
のと考えられる。このように、粉状炭材を粉状炭材＋鉱
石のブリケット及び粉状炭材単味のブリケットとして分
けて使用することは、反応面からも有効である。

このブリケット化を、熱発生の面のみからみた結果が第
３図に示されている。熱発生の面のみからするとき、粉
状炭材のみをブリケット化して使用した場合が最高の着
熱効率を示している。しかしながら、粉状炭材＋鉱石の
ブリケット及び粉状炭材単味のブリケットを併用する場
合にあっても、その着熱効率は粉状炭材単味のブリケッ
トの場合にほぼ匹敵するものである。これに対して、粉
状炭材をインジェクションにより添加する場合は、前述
したｍ　ｎ’ｌによるロスのために、着熱効率は極めて
低い値を示している。なおここで、着だ効率とは、二次
燃焼発熱量から排ガスによって奪われる防黴（排ガスス
ーパーヒート分）を引いた残りの魅計の割合で表してい
る。

以−ヒ；こ述べたように、扮状炭材ト鉱石のブリう一ッ
ト及び粉状炭材単味のブリケットを併用することにより
、高い効率で粉状炭材を添加することが可能となる。ま
た、溶融還元自体も、熱発生及び還元速度の両者共に優
れたものとなる。また、粉状炭材をブリケット化するこ
とにより、その添加手段も簡単なものとなる。たとえば
、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。

〔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４図と同様な装置を
使用した９そして、粉状炭材＋鉱石のブリケット及び粉
状炭材単味のブリケットは、スクリューフィーダー６ａ
を介して炉内に投入された。

内容積３０トンの製錬炉に、溶銑２０トン、フラックス
としてＣａ０２．７　　トン及びＳｉＯ□■、８）−ン
並びにコークス１．２トンを投入し、上吹き酸素３００
ＯＮ−？／時及び底吹き酸素４０ＯＮｍ／時で炉内に酸
素ガスを吹き込んだ。吹錬中、鉱石（３０％予備１元鉱
）８８％と粉状石炭１２％のブリケットを２２８　ｋｇ
　／分、石炭単味のブリケットを１５ｋｇ／分の割合で
スクリューフィーダー６ａにより投入した。

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５０ｋｇ−鉄／分（％Ｔ−Ｆｅ）であり、また全
炭材歩留りは９５％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、粉状炭材を
鉱石と混合・成形したブリケット及び炭材単味のブリケ
ットとして使用することにより、粉状炭材を高い添加効
率で投入することが可能となった。また、鉱石が粉状炭
材と混合されているブリケットとして添加されることか
ら、その鉱石に含有されている酸化鉄が炭材と接触反応
を開始する時期が早（、優れた還元速度が得られる。更
に、添加された粉状炭材が飛散ロスなく燃焼に消費され
るので、高い熱発生量が得られる。このように、本発明
によるとき、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図は添加形態毎の粉状炭材の添加歩留りを示し、第
２図及び第３図は、同じく粉状炭材の反応速度及び着熱
効率をそれぞれ示すものである。 また、第４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、スラグに供給する粉
   状炭材のうち、還元用として使用する１５〜５０％を鉱
   石と混合・成形したブリケットとし、残りを単味で成形
   したブリケットとして添加することを特徴とする溶融還
   元炉への粉状炭材添加方法。