JPS6360208A - 溶融還元炉とその運転方法 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、金属酸化物の溶融還元炉において、燃焼室内
壁の過熱を防止するための溶融還元炉およびその運転方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

溶融還元方法は、近年急速に関心がもたれ各種の改良が
なされている。

この技術を用いて金属酸化物を溶融ｙ元させると、金属
浴の増炭とこの金属浴の脱炭および金属浴への熱伝達と
の工程の組合せによって反応が進行するのである。

この金属浴内では、酸化状態となっている部分と還元状
態となっている部分とがあり、還元によって発生する一
酸化炭素は、金属浴の上方において酸素と化合して炭酸
ガスとなるが、このときに発生した熱は、還元反応およ
び脱炭反応の際に必要な熱の供給源として金属浴に戻さ
れる。

以上のような３種類の反応すなわち、増炭、脱炭および
熱伝導は工程における素材、すなわち、コークス、石炭
、ガス、油のような炭素と金属酸化物のような酸素と一
酸化炭素を炭酸ガスに燃焼させろための酸素とにより行
われる。

一般に知られている溶融還元法においては、炭素材料は
、余分に供給されスラグおよび鉄浴上に浮遊するコーク
ス類の粒状層内において、還元反応が進行するといわれ
ている。

この反応は回転反応炉内で行われることから混合がよく
行われ、輻射加熱により炉から鉄浴に直接熱伝導される
のである。

炭材は、このような状態の鉄浴に投入されるのであるが
、石炭、コークスの代わりに油またはガスを直接に使用
することも可能である。

脱炭材の機能を有し、通常は鉄の供給源でもある酸化鉄
は、可能なかぎり微細とすることが望ましく、高品位の
鉄鉱石であるほど好ましい結果を期待することができる
。

前述のように一酸化炭素の酸化により発生した熱は、輻
射によって鉄浴に伝導されて加熱するが、場合によって
は鉱石の予備加熱に利用されることもあり、このとき鉱
石は鉄浴中に移動するまでの間にこの輻射熱を吸収する
のであるが、鉄浴に伝えられる熱量は素材に対しておよ
そ１〜１．５Ｇｃａｌ／）ンである。

この熱量の大部分は、鉱石が高温域からの輻射熱により
加熱され、溶融温度まで加熱することができる。

ところで、ここで対象としている溶融酸化鉄は、溶融還
元炉内のライニング材料を腐食させやすい性質を有する
ものであることから、炉の長寿命化についての効果的な
方策が確立されればこの種業界におおきな貢献となるも
のである。

一方、例丸ば、１０００℃に予熱されている１゜５トン
の鉱石から、１トンの精鉄を得るような場合に約３００
　Ｍｃａｌの熱を吸収するといわれている。

従って、酸化物の溶融点よりも高い１５００℃に加熱さ
れていれば、その吸収熱量は、約５００Ｍｃａｌであり
、この場合に鉱石が鉄浴に伝える熱量は、鉄浴に伝えら
れる全熱量のおよそ２５〜４０％となる。

そして、輻射による熱伝導速度は、燃焼域と鉄鉄浴との
温度差の４乗に比例するといわれているので、鉄浴温度
は、できるだけ低く鉄浴内の炭素含有量が大となった状
態に維持することが望ましく、同時に燃焼域の温度はで
きるだけ高い方が望ましいのである。

このような目的を達成させるために、燃焼に際しては純
酸素を所用することがあって、純酸素を使用すれば温度
は、約２５００℃にも達するようになり、このときこの
純酸素を予熱すればさらにこの温度は高くなる。

ところで、炉内のライニングについてみると、燃焼温度
が高くなればなるほど極端に大きな応力が作用するよう
になり、実際には、このような操業条件に追随できろよ
うな材料は存在しないのである。

このような苛酷な環境に耐えられるようにするための具
体的な一方策として、酸素導入用ランスを冷却する方法
が提案されている。

その具体的手段としては、例えば、特公昭４８−６５１
０８号公報に記載されているような技術がある。

この技術のうちには、第３図に示したような構成を有す
る平炉を使用するものがあり、図中、１は平炉、２は炉
底、３は傾斜裏壁、４は前壁、５は装入扉、６は天井、
７は出鋼孔、８は樋、９．１０は同軸管による羽口、１
１は羽口、１２は酸素ランスを示している。

この装置を使用すると次のような機能を発揮すると信じ
られている。

すなわち、ランス１２は、羽口と同じように２重管とし
その中央部分に酸素を通し、外周管にプロパンガス、天
然ガス、あるいはまた不活性ガスなどをを通すことによ
って、この外周管を通るガスが冷却剤として作用し、ラ
ンスの燃焼損耗することを防止するのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、実際にこれを実施しようとすると、このよう
な位置に酸素用羽口を設けていることから、酸素羽口の
出口付近において一酸化炭素と酸素との接触しこの部分
において一酸化炭素の燃焼が起こって本ットスボットが
生ずることになり、このことは炉壁ないしは羽口の出口
付近は、常に高温に曝されて別の原因による過熱を新た
に招来する乙とになる。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、従来における上に述べた問題点を解決するに
ついて種々検討を加えた結果到達したものであって、金
属酸化物の溶融還元炉において、酸素供給用ノズルとし
て側壁の周囲に複数の羽口を下向きの角度で設置すると
共に、金属酸化物供給流を前記酸素供給用ノズルからの
導入酸素と合体し側壁に沿って回動するように酸素供給
用ノズルの上下に金属酸化物供給用羽口を備えているこ
とからなる溶融還元炉、と断面が円または楕円形状の筒
である金属溶湯の容器で底部または金属溶湯に接する側
壁部に１つ以上の石炭、コークス、石油および燃料ガス
の１種または２種以上を供給するための羽口を有する共
に、溶湯の上部の側壁部に純酸素供給用羽口を有し上部
より容器内に挿入したランスを通じて純酸素を吹付けろ
ことにより燃焼室を形成している溶融還元炉において、
純酸素供給用羽口の上段または下段あるいはその両者の
側壁の周囲各部に設置された複数の羽口より金属酸化物
がその還元の化学当量にあたる石炭、コークス、油また
はガスの群から選ばれた１種または２種以上と共に炉内
に下向きでかつ内側壁に接するように吹き込まれるよう
に供給することからなる溶融還元炉の運転方法、に関す
るものである。

〔発明の構成および作用〕

本発明による溶融還元炉の運転方法は、具体的には、第
１図および第２図に示した還元炉の概念図によって説明
することができる。

すなわち、第１図は、溶融還元炉の正面を示したもので
、２１は溶融還元炉、２２．２３は鉱石および（または
）炭材に旋回流を与えるためのノズルであり、２４は酸
素導入用のランス、２５は炭材の底吹きランス、２６は
酸素の底吹きランスである。

このノズル２２．２３は、第１図の概念図によっても明
らかなように、ランス２４の上側のノズル２２は、その
先端がや５下側を向くように設定すると共に、ランス２
４の下側のノズル２３は、逆に若干上を向くようにして
いる。

ノズル２２．２３およびランス２４は、いずれもそれぞ
れが位置する平面上に２本、ないしはそれ以上を設ける
ことにより構成させている。

このうち、ノズル２２は、通常は、水平面に対しておよ
そ１０’〜４０゜の下向きとなるように設置すると共に
、ノズル２３は、逆に１０゜〜４０゜の上向きとし、ま
た、第２図に示したようにタンゼンシアルに設けること
により旋回流を形成するようにしている。

当然のことながら、溶融還元炉２１に設けるノズル２２
．２３の本数や偏向の程度については、溶融還元炉の規
模や装置能力に応じて適宜変更できるのは言うまでもな
い。

さらに、ノズル２２．２３の開口部は、第２図に示した
ように酸素導入用ランス２４の開口部を起点とする同一
鉛直線上に設ける必要はなく、より積極的には、第２図
に示したように意識的に乙の両者の位置関係をずらせた
ものの方が好ましい結果を与えることがある。

このように、供給する鉱石粉に旋回流をあたえながら、
酸素と合流するように設計することによって、−酸化炭
素の燃焼により生じた熱は、鉱石粉流を加熱する熱源と
して作用し、炉壁ないしは酸素導入用ランスを損傷させ
ることが少なくなった。

〔実施例〕

以下、具体的に実施例を示して本発明の構成および効果
をさらに説明する。

実施例 第１図〜第２図に示したような底吹きランスを有し、ス
ラグ表面に近い位置に酸素吹き込み用ランス（同一円周
上の４本）と、このランスの位置が形成している平面を
挾むように上下のノズル群（上下共、４本ずつ）を配し
た溶融還元炉を用いて、操業を行った。

炉底への炭材供給量を１２００ｋｇ／分、また、４孔設
けている酸素下吹き用ノズルにはそれぞれ１５４Ｎｒｒ
Ｉ″／分の酸素を導入した。

炉壁に上下２段に設けた鉱石および炭材供給用羽口（１
段に４羽口）に対して３００ｋｇ／分の鉱石と２２５ｋ
ｇ／分の炭材をそれぞれの供給し、また、前述の上下２
段の羽口の間に設けている４本の酸素供給用ランスに対
して１６８Ｎｒｎ’／分／羽口の供給量で酸素を供給し
た。

すなわち、鉱石の総供給量は、２４００ｋｇ／分であっ
た。

この操作を継続して行ったところ、およそ２５００回の
操業を行うことができたが、前述の特公昭４８−６５１
０８号公報に記載されている方法により同じ処理容量に
ついて比較したところ、このものは、およそ６００回で
炉材に欠陥が認められるようになった。

〔発明の効果〕

鉱石の旋回供給を行うことにより、鉱石には遠心力が働
き、溶融還元炉内で発生した燃焼排ガスの上方気流に抗
して鉱石粉体によるカーテン効果が作用し、燃焼室内側
の炉材の保護機能を発揮することができる。

このことは、溶融還元炉における炉材の長寿命化を図る
ことにもなり、総じて装置を長期間にわたって安定的に
所用することができるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による設備の正面図、第２図は第１図を
平面的にみた平面図、第３図は従来技術の溶融還元炉の
正面図である。 １・・・平炉、２・・・炉底、３・・・傾斜裏壁、４・
・前壁、５・・・装入扉、６・・天井、７・・・出鋼孔
１．８・・・樋、９．１０・・同軸管による羽口、１１
・・・羽口、１２・・・酸素ランス、２１・・・溶融還
元炉、２２．２３・・鉱石および（または）炭材に旋回
流を与えろためのノズル、２４・・酸素導入用のランス
、２５・・・炭材の底吹きランス、２６−酸素の底吹き
ランス。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属酸化物の溶融還元炉において、酸素供給用ノ
   ズルとして側壁の周囲に複数の羽口を下向きの角度で設
   置すると共に、金属酸化物供給流を前記酸素供給用ノズ
   ルからの導入酸素と合体し側壁に沿って回動するように
   酸素供給用ノズルの上下に金属酸化物供給用羽口を備え
   ていることからなる溶融還元炉。
2. （２）溶融還元炉の側壁に金属酸化物供給用ノズル、を
   水平面に対して１０゜〜４５゜の角度をもたせて設置し
   たことからなる特許請求の範囲第１項に記載の溶融還元
   炉。
3. （３）スパイラル状に金属酸化物が供給できるように金
   属酸化物供給用ノズルをタンゼンシアルに設置している
   特許請求の範囲第１項に記載の溶融還元炉。
4. （４）断面が円または楕円形状の筒である金属溶湯の容
   器で上部より容器内に挿入したランスを通じて純酸素を
   吹付けることにより燃焼室を形成している溶融還元炉に
   おいて、純酸素供給用羽口の上段または下段あるいはそ
   の両者の側壁の周囲各部に設置された複数の羽口より金
   属酸化物がその還元の化学当量にあたる石炭、コークス
   、油またはガスの群から選ばれた１種または２種以上と
   共に炉内に下向きでかつ内側壁に接するように吹き込ま
   れるように供給することからなる溶融還元炉の運転方法
   。
5. （５）溶融還元炉の側壁から水平面に対して１０゜〜４
   ５゜の角度をもたせて金属酸化物供給用ノズルを設置し
   た溶融還元炉を使用する特許請求の範囲第４項に記載の
   運転方法。
6. （６）加圧空気をジェット源とする特許請求の範囲第４
   項に記載の運転方法。