JPS6357709A - 鉱石類の循環流動還元方法 - Google Patents
鉱石類の循環流動還元方法Info
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Landscapes
- Manufacture Of Iron (AREA)
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。
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、流動層反応装置による鉱石、特に鉄鉱石の還
元方法に関するものである。
元方法に関するものである。
（従来の技術〕
鉄鉱石を還元して溶鉄を得る方法として、最も普遍的に
現用されているプロセスは高炉による方法である。しか
し、高炉製鉄法における安定した操業を維持するために
は、良質の塊成鉱やコークスを必要とし、これらを製造
するためのコスト上昇、および原料選択の制約などの問
題点が指摘されている。
現用されているプロセスは高炉による方法である。しか
し、高炉製鉄法における安定した操業を維持するために
は、良質の塊成鉱やコークスを必要とし、これらを製造
するためのコスト上昇、および原料選択の制約などの問
題点が指摘されている。
これらの課題を解決するひとつの手段として、鉄鉱石を
、石炭の部分酸化熱により加熱・溶解しながら、還元す
る溶融還元プロセスが研究・開発されてきた。たとえば
、特願昭５９−１８４０５６号において、流動層反応炉
内に鉄鉱石、石炭、酸素含有ガスを装入し、反応を進行
せしめて、鉄鉱石およびチャーを得、この予備還元鉱石
およびチャーならびに、別の系から供給される石炭とを
混合、塊成化して得られるブリケットを、上底吹転炉型
反応器に装入し、前記予備還元鉱石を、溶融還元するこ
とを特徴とする製鉄法が示されている。
、石炭の部分酸化熱により加熱・溶解しながら、還元す
る溶融還元プロセスが研究・開発されてきた。たとえば
、特願昭５９−１８４０５６号において、流動層反応炉
内に鉄鉱石、石炭、酸素含有ガスを装入し、反応を進行
せしめて、鉄鉱石およびチャーを得、この予備還元鉱石
およびチャーならびに、別の系から供給される石炭とを
混合、塊成化して得られるブリケットを、上底吹転炉型
反応器に装入し、前記予備還元鉱石を、溶融還元するこ
とを特徴とする製鉄法が示されている。
また、予備還元工程については、たとえばベルギー特許
第８２６．５２１号公報：ておいて、循環流動層を用い
て、炭材を酸素との部分燃焼反応によりガス化し、一部
をチャー化すると共に、この反応で発生しｔガスによっ
て、鉄鉱石を還元するプロセスが開示されている。ぼた
將開昭５１−９９６７１号公報においては、反応器の形
状を工夫して、酸化領域における既還元磁石粒子の再酸
化を、抑制する方法が示されている。
第８２６．５２１号公報：ておいて、循環流動層を用い
て、炭材を酸素との部分燃焼反応によりガス化し、一部
をチャー化すると共に、この反応で発生しｔガスによっ
て、鉄鉱石を還元するプロセスが開示されている。ぼた
將開昭５１−９９６７１号公報においては、反応器の形
状を工夫して、酸化領域における既還元磁石粒子の再酸
化を、抑制する方法が示されている。
しかし、反応塔内のガス流速などについては、Ｃｈｅｍ
ｉｃＸ］ｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｇｒｅｓ
ｓ ６７ 、５８−６３（１９７１）及び特開昭５１−
９９６７１号公報では、単に粒子の輸送という観点のみ
から、ガス流速が定められており、反応塔に導入された
ガスおよび炭素物質と、０□との反応により生成したガ
スの還元に利用される効率は、必ずしも保証されて（・
ない。
ｉｃＸ］ｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｇｒｅｓ
ｓ ６７ 、５８−６３（１９７１）及び特開昭５１−
９９６７１号公報では、単に粒子の輸送という観点のみ
から、ガス流速が定められており、反応塔に導入された
ガスおよび炭素物質と、０□との反応により生成したガ
スの還元に利用される効率は、必ずしも保証されて（・
ない。
元来、流動層反応塔は、反応物質を希薄層にお（・て反
応させるたΔ５、充填層型の反応塔に比較すると、容積
当りの生産性が低く、またガスの利用効率が悪い欠点が
ある。特に循環流動層は、通過ガス量が多く、その傾向
が顕著である。
応させるたΔ５、充填層型の反応塔に比較すると、容積
当りの生産性が低く、またガスの利用効率が悪い欠点が
ある。特に循環流動層は、通過ガス量が多く、その傾向
が顕著である。
このため循環型流動層においては、生産性を確保すると
ともに、安定した還元率の成品を生産することか重要な
ポイントとなり、そのための運転方法の確立が課題とな
ってし・る。
ともに、安定した還元率の成品を生産することか重要な
ポイントとなり、そのための運転方法の確立が課題とな
ってし・る。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、上記のような問題点を考慮し、循環型流動層
において、目標とする還元率の成品を安定して得られる
制御法を提供するものである。
において、目標とする還元率の成品を安定して得られる
制御法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は反応塔から排出された排ガスに随伴する鉱石を
回収し、下降連結管を介して再度反応塔に装入し反応さ
せるようにした鉱石類の循環流動還元方法において、成
品還元率および出入口還元ガス組成、反応塔の出入口圧
力を測定し、予め定めた成品還元率の目標値との差を補
正するように、成品抽出速度、鉱石循環流量、還元ガス
供給量、還元ガス入口酸化度の少くとも１条件を’、１
１ｉ制御することを特徴とするものである。
回収し、下降連結管を介して再度反応塔に装入し反応さ
せるようにした鉱石類の循環流動還元方法において、成
品還元率および出入口還元ガス組成、反応塔の出入口圧
力を測定し、予め定めた成品還元率の目標値との差を補
正するように、成品抽出速度、鉱石循環流量、還元ガス
供給量、還元ガス入口酸化度の少くとも１条件を’、１
１ｉ制御することを特徴とするものである。
以下図面により本発明について説明する。
第１図は本発明を実施するための装置の一例を示す説明
図で、反応塔２に供給された鉱石１は該反応塔内の鉱石
とともに、反応塔底部より、鉱石１を上方に輸送するに
充分な速度を持つ還元性ガス７により、還元され々がら
上部に吹きあげられ、鉱石のみサイクロン３により捕集
され、ポツパー４、下降連結管５、二ニーマチックバル
ブ６を経て再度反応塔へ戻る。
図で、反応塔２に供給された鉱石１は該反応塔内の鉱石
とともに、反応塔底部より、鉱石１を上方に輸送するに
充分な速度を持つ還元性ガス７により、還元され々がら
上部に吹きあげられ、鉱石のみサイクロン３により捕集
され、ポツパー４、下降連結管５、二ニーマチックバル
ブ６を経て再度反応塔へ戻る。
還元能カシて見合った速７度で、成品１ｏを抽出すれ）
了定常的に半還元鉱を取り出すことができ、一般に、鉱
石の循環質量速度は、成品の抽出質量速度の十倍から百
数十培の範囲で運転される。反応塔の下部及び上部にお
いて、圧力計１１ａ、ｂ、ガス分析計１２ａ、ｂにより
、そｎぞれの値を１クク出し、炉内の状況を把握する。
了定常的に半還元鉱を取り出すことができ、一般に、鉱
石の循環質量速度は、成品の抽出質量速度の十倍から百
数十培の範囲で運転される。反応塔の下部及び上部にお
いて、圧力計１１ａ、ｂ、ガス分析計１２ａ、ｂにより
、そｎぞれの値を１クク出し、炉内の状況を把握する。
す々わち圧力値及びその変動は、炉内において粒子の上
方への輸送が安定的に行なわれているかどうかの指標と
なる。本発明者の得た研究結果によると、圧力計１１
ａと圧力計１１ ｂとの圧力差ΔＰが、（１）式により
求まるΔＰ ｍａＸ 以下に管理する必要がある。
方への輸送が安定的に行なわれているかどうかの指標と
なる。本発明者の得た研究結果によると、圧力計１１
ａと圧力計１１ ｂとの圧力差ΔＰが、（１）式により
求まるΔＰ ｍａＸ 以下に管理する必要がある。
ΔＰ＋ｎａｘ ＝ ０．１５ ・ρｓ−Ｌ×１０″４（
１）ΔＰｍａｘ ：許容最大差圧（ｋ、ｉ’ ／ ｃｍ
” ）ρＳ ：鉱石密度 （ｋｙ／ｍ３） Ｌ ：反応塔高さくｍ） ΔＰがΔＰｍａｘ 以上の値を示すと、粒子層が濃厚
になり過ぎ安定的な循環流動が得られなくなり、従って
、後述するような粒子層を濃厚にする制例は行なえない
。
１）ΔＰｍａｘ ：許容最大差圧（ｋ、ｉ’ ／ ｃｍ
” ）ρＳ ：鉱石密度 （ｋｙ／ｍ３） Ｌ ：反応塔高さくｍ） ΔＰがΔＰｍａｘ 以上の値を示すと、粒子層が濃厚
になり過ぎ安定的な循環流動が得られなくなり、従って
、後述するような粒子層を濃厚にする制例は行なえない
。
また、圧力値が５秒以内に０．２ ｋｌ ／ ｃｍ２以
上の変動を示す時には、塔下部に粗い粒子がＷ漬してい
ると推察され、ガス流速を増加させるか、粗粒を集中的
に抜き出す必要がある。
上の変動を示す時には、塔下部に粗い粒子がＷ漬してい
ると推察され、ガス流速を増加させるか、粗粒を集中的
に抜き出す必要がある。
一方、ガス分析値は反応の進行状況の把４２ Ｋ有効で
あり、特に還元反応が平衡Ｋ ＩＩしているかどうかで
、制御方法が異なるために重要である。
あり、特に還元反応が平衡Ｋ ＩＩしているかどうかで
、制御方法が異なるために重要である。
例えば鉄鉱石Ｆ ｅ２０３を、Ｆｃ Ｋ ＣＯガスもし
くはＨ２ガスにより還元する場合、（２） 、 （３）
式に示す平衡が律速段階となりうる３゜ ＦｅＯ＋ＣＯ→Ｆｅ−１−ＣＯ２（２）ＦｅＯ＋Ｈ２＋
−＋ＦＣ＋ Ｈ２ＯＣ３）例えば９００Ｃでの還元にお
いては、平衡上ＣＯガス還元ではＣＯ：ＣＯ２埃７：３
、Ｈ２ガス還元ではＨ２：Ｈ２０＃３：２以上の比ＫＣ
Ｏ２もしくはＨ２Ｏを増加する反応は進行せず、還元反
応は事実上終了することが知られている。
くはＨ２ガスにより還元する場合、（２） 、 （３）
式に示す平衡が律速段階となりうる３゜ ＦｅＯ＋ＣＯ→Ｆｅ−１−ＣＯ２（２）ＦｅＯ＋Ｈ２＋
−＋ＦＣ＋ Ｈ２ＯＣ３）例えば９００Ｃでの還元にお
いては、平衡上ＣＯガス還元ではＣＯ：ＣＯ２埃７：３
、Ｈ２ガス還元ではＨ２：Ｈ２０＃３：２以上の比ＫＣ
Ｏ２もしくはＨ２Ｏを増加する反応は進行せず、還元反
応は事実上終了することが知られている。
従って出口ガス組成が平衡に達していない場合は、より
平衡に近づく様に、また、平衡に達している場合は、出
口ガス利用率一定でも還元率を制御できる手段を取らね
ばならない。
平衡に近づく様に、また、平衡に達している場合は、出
口ガス利用率一定でも還元率を制御できる手段を取らね
ばならない。
次に操業条件と成品還元率制御の関係について述べる。
成品抽出速度は、反応塔内の粒子量や還元ガス流速等に
影響を与えることな（、成品の還元率を変化させること
ができる。成品抽出速度と成品還元率との関係は、種々
の鉱石についての調査により、第２図に示す様に、上に
凸のグラフで表現できることがわかった。
影響を与えることな（、成品の還元率を変化させること
ができる。成品抽出速度と成品還元率との関係は、種々
の鉱石についての調査により、第２図に示す様に、上に
凸のグラフで表現できることがわかった。
これから明らかな様に、比較的生産量の高い範囲におい
ては、有効な制御が可能であるが、低生産率では還元率
制御の効果は少な（なることに注意を要する。
ては、有効な制御が可能であるが、低生産率では還元率
制御の効果は少な（なることに注意を要する。
なお定常状態で操業している時には、成品の抽出速度と
鉱石の供給速度が等しく、抽出速度に合せて供給速度も
変化させる。
鉱石の供給速度が等しく、抽出速度に合せて供給速度も
変化させる。
鉱石の循環流計は反応塔内の粒子ホールドアツプの制御
に有効であり、循環量を増加させると、ガスと粒子との
スリップ速度はほぼ一定であるために、空間率は減少し
、反応塔内の粒子の量を増加させることができる。
に有効であり、循環量を増加させると、ガスと粒子との
スリップ速度はほぼ一定であるために、空間率は減少し
、反応塔内の粒子の量を増加させることができる。
この制御は、塔上部でのガスの酸化度が平衡に達してい
ない時に有効であり、この範囲では第３図に示す様に循
環速度の増加により、成品の還元率を上昇させることが
できる。なお、循環量をふやすとホールドアツプが増え
るために、塔内の圧力損失は上昇するため、（１）式に
示すＪＰｍａｘ 以下の圧損の時にのみ有効な制御が
可能である。
ない時に有効であり、この範囲では第３図に示す様に循
環速度の増加により、成品の還元率を上昇させることが
できる。なお、循環量をふやすとホールドアツプが増え
るために、塔内の圧力損失は上昇するため、（１）式に
示すＪＰｍａｘ 以下の圧損の時にのみ有効な制御が
可能である。
還元ガス供給量の変更は、効果がやや複雑であるが、解
析の、結果次の事実が判明した。
析の、結果次の事実が判明した。
すなわち炉頂でのガスの酸化度が平衡の組成シて達して
いる時には、よりガス流速を上げる事により、成品還元
率を上昇させることができる。これは炉頂ガスの酸化度
一定のもとで、還元ガスの絶対量を部側させることに他
ならず、還元は促進する。一方、炉頂でのガスの酸化度
が平均に達していない時には、ガス流速の増加により、
粒子層が希薄になる効果が犬となり、還元性は悪くなり
、かえって成品の還元率は低下する。この様子を第４図
に示す。
いる時には、よりガス流速を上げる事により、成品還元
率を上昇させることができる。これは炉頂ガスの酸化度
一定のもとで、還元ガスの絶対量を部側させることに他
ならず、還元は促進する。一方、炉頂でのガスの酸化度
が平均に達していない時には、ガス流速の増加により、
粒子層が希薄になる効果が犬となり、還元性は悪くなり
、かえって成品の還元率は低下する。この様子を第４図
に示す。
還元性ガス入口の酸化度の変更は、供給ガスの還元能力
そのものの変更であり、効果は太きいが、通常、供給ガ
スの酸化度は脱ＣＯ２，脱Ｈ２０設備により、かなり下
げて操業しているため、必ずしも制御範囲は太き（ない
場合が多い。
そのものの変更であり、効果は太きいが、通常、供給ガ
スの酸化度は脱ＣＯ２，脱Ｈ２０設備により、かなり下
げて操業しているため、必ずしも制御範囲は太き（ない
場合が多い。
しかしこれら脱ＣＯ２，脱Ｈ２０にかかわるコストとの
関係において、有効な制御になり得るとともに、出口ガ
ス組成が平衡に達しても、有効な制御手段である。効果
は第５図の様になる。
関係において、有効な制御になり得るとともに、出口ガ
ス組成が平衡に達しても、有効な制御手段である。効果
は第５図の様になる。
以上述べたように、出入口還元ガス組成、及び圧力の検
出を行ない、それぞれの状況に応じて成品抽出速度、鉱
石循環流量、還元ガス供給量、還元ガス入口酸化度の各
条件のうち、少な（とも１つ以上を制御することにより
、成品の還元率を目標値に近ずけることができる。
出を行ない、それぞれの状況に応じて成品抽出速度、鉱
石循環流量、還元ガス供給量、還元ガス入口酸化度の各
条件のうち、少な（とも１つ以上を制御することにより
、成品の還元率を目標値に近ずけることができる。
（実施例）
以上述べた制御方法を、実際の循環型鉱石還元流動層に
おいて、適用した例について述べる。
おいて、適用した例について述べる。
標準的な操業条件は、目標還元率６０％で、鉄分６８％
の鉄鉱石１０ ｔ／ｍ２ｈｒを炉内に装入し、入口のガ
ス組成および温度がＨ２：１５．０％、ＣＯ：８２．５
％、Ｈ２Ｏ：０．５％、 Ｃｏ２： ２．０係。
の鉄鉱石１０ ｔ／ｍ２ｈｒを炉内に装入し、入口のガ
ス組成および温度がＨ２：１５．０％、ＣＯ：８２．５
％、Ｈ２Ｏ：０．５％、 Ｃｏ２： ２．０係。
９００Ｃの条件で、１０．５００ Ｎｍ３／ ｍ２ｈｒ
のガスを吹込んでいる。
のガスを吹込んでいる。
この時の操業指標として、還元率が目標値よりも低い時
に採用すべき制御手段の決定方法の例を第１表に示す。
に採用すべき制御手段の決定方法の例を第１表に示す。
成品還元率は１０分に１回測定し、目標値との差が３％
以上かつ２０分以上その状態が継続した時には、第１表
により必要なアクションを判断し、操業条件を変更した
。変更幅は標準値の１０係とし、最高３０％までの変更
アクションをとった。
以上かつ２０分以上その状態が継続した時には、第１表
により必要なアクションを判断し、操業条件を変更した
。変更幅は標準値の１０係とし、最高３０％までの変更
アクションをとった。
この結果、成品の９２％が目標還元率±５係に収まり、
良好な制御性を・得た。
良好な制御性を・得た。
なお第１表ではコストや生産性に比較的影響の少ない循
環速度や、ガス流速アクションを、成品抜取速度や入口
ガスの酸化度変更より優先させ、かつ基本的には１回に
１つの条件のみを変更するものとしているが、アクショ
ンの優先順位は、その状況に応じて変更しても良く、ま
た１田に変更する条件もひとつに限るものではない。
環速度や、ガス流速アクションを、成品抜取速度や入口
ガスの酸化度変更より優先させ、かつ基本的には１回に
１つの条件のみを変更するものとしているが、アクショ
ンの優先順位は、その状況に応じて変更しても良く、ま
た１田に変更する条件もひとつに限るものではない。
（発明の効−！り
以上説明したように、本発明によれば鉱石の循環流動還
元において、成品の還元率を常に目標範囲内の値に制御
することができ、従って常に安定した品質の成品を得る
ことができる。
元において、成品の還元率を常に目標範囲内の値に制御
することができ、従って常に安定した品質の成品を得る
ことができる。
第１図は本発明を実施する装置の一例を示す説明図、第
２図乃至第５図は本発明における制御条件と成品還元率
との関係を示す説明図である。
２図乃至第５図は本発明における制御条件と成品還元率
との関係を示す説明図である。
Claims (1)
- 反応塔から排出された排ガスに随伴する鉱石を回収し、
下降連結管を介して再度反応塔に装入し反応させるよう
にした鉱石類の循環流動還元方法において、成品還元率
および出入口還元ガス組成、反応塔の出入口圧力を測定
し、予め定めた成品還元率の目標値との差を補正するよ
うに成品抽出速度、鉱石循環流量、還元ガス供給量、還
元ガス入口酸化度の少くとも１条件を制御することを特
徴とする鉱石類の循環流動還元方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19998986A JPS6357709A (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 鉱石類の循環流動還元方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19998986A JPS6357709A (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 鉱石類の循環流動還元方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6357709A true JPS6357709A (ja) | 1988-03-12 |
| JPH0422963B2 JPH0422963B2 (ja) | 1992-04-21 |
Family
ID=16416940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19998986A Granted JPS6357709A (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 鉱石類の循環流動還元方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6357709A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01247520A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-03 | Nippon Steel Corp | 外部循環式流動層炉 |
| US5183495A (en) * | 1989-12-04 | 1993-02-02 | Nkk Corporation | Method for controlling a flow rate of gas for prereducing ore and apparatus therefor |
| JPH07179918A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-18 | Nkk Corp | 予備還元炉の流動層における微粒鉄鉱石の循環量制御 方法 |
-
1986
- 1986-08-28 JP JP19998986A patent/JPS6357709A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01247520A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-03 | Nippon Steel Corp | 外部循環式流動層炉 |
| US5183495A (en) * | 1989-12-04 | 1993-02-02 | Nkk Corporation | Method for controlling a flow rate of gas for prereducing ore and apparatus therefor |
| JPH07179918A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-18 | Nkk Corp | 予備還元炉の流動層における微粒鉄鉱石の循環量制御 方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0422963B2 (ja) | 1992-04-21 |
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