JP2000510536A - 還元微粉鉄鉱石を溶融気化器に直接投入するための直接投入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 直接石炭及び微粉鉄鉱石を用いる溶融鉄製造設備において、原料を溶融気化器（４０）に直接投入するための装置が開示されている。石炭及び還元細粒を溶融気化器（４０）に直接投入する間、微細なダストのエルトリエーションが最大限に抑制される。該直接投入装置は、流動床最終還元炉（３０）に適用され、前記細粒を排出するための複数の排出口（３１）を有する。前記溶融気化器（４０）は、塊状の石炭を受け、石炭充填床（４１）を中に形成し、最終還元炉（３０）から還元微粉鉄鉱石を受ける。該直接投入装置は、溶融気化器（４０）の側壁に形成され、最終還元炉（３０）の排出口（３１）への管路（５２）に接続された複数の投入口（５１）を含み、これにより還元微粉鉄鉱石を最終還元炉（３０）から溶融気化器（４０）の石炭充填床（４１）に連続的に投入する。

Description

【発明の詳細な説明】 還元微粉鉄鉱石を溶融気化器に直接投入するための直接投入装置発明の分野 本発明は、汎用石炭及び微粉鉄鉱石を用いる溶融鉄製造工程において、高温還 元微粉鉄鉱石を溶融気化器(melter-gasifier)に直接投入し得る装置に関する。 より具体的には、本発明は、高温ガス流を溶融気化器内に生じさせる汎用石炭及 び微粉鉄鉱石を用いる溶融鉄の製造方法において、エルトリエーションロスを抑 制しながら、高温還元微粉鉄鉱石を石炭充填床型の溶融気化器に直接投入するこ とができる装置に関する。発明の背景 一般に、溶融鉄の製造方法の主流となっている高炉法においては、原料が一定 の強度を有していなければならず、ガス透過性を確保し得る粒径を有していなけ ればならない。さらに、燃料及び還元剤を提供するための炭素源として、コーク スに頼っており、原鉄鉱石としては、焼結した凝集体を用いる。従って、現在使 用されている高炉は、コークス製造設備と鉄鉱石焼結設備を補助設備として有す る。この補助設備は、多大な経費を必要とし、環境問題を引き起こす。この環境 問題は、汚染防止設備への投資を必要とするため、設備投資がさらに増加する結 果となる。従って、高炉の競争力は急速に消えつつある。 この状況に対処しようと努めて、コークスを汎用石炭に変え、鉄鉱石凝集物を 全世界の生産量の８０％以上を占めている直接の微粉鉄鉱石に変えるための研究 及び開発が行われつつある。 汎用石炭及び微粉鉄鉱石を直接使用する溶融鉄製造設備は、オーストリア特許 第ＡＴ２０９６／９２号に開示されている。 この設備は、予熱炉、予備還元炉及び最終還元炉を含む３段階流動床炉、並び に内部に石炭充填床を有する溶融気化器を含む。この溶融鉄製造設備を用いる製 造方法においては、常温の微粉鉄鉱石を最上部の反応室（予熱器）に連続的に投 入し、３段階流動床炉を通過させ、これにより溶融気化器から供給される高温還 元ガスと接触させる。この工程の間、微粉鉄鉱石の温度が上昇し、９０％より高 い還元率が実現される。還元された微粉鉄鉱石は、石炭充填床の形成された溶融 気化器に連続的に投入され、その結果、石炭充填床内で溶融される。これにより 、溶融鉄が製造され、外に排出される。 ところで、汎用の塊状の石炭は溶融気化器の上端部に連続的に投入され、一定 の高さの石炭充填床を形成する。さらに、溶融気化器の外壁下部に形成された複 数の羽口から酸素が導入される。これにより、石炭充填床の石炭が燃焼し、燃焼 ガスが上昇して高温還元ガス流を形成し、三つの予備還元炉に供給されることに なる。 ところで、溶融気化器内においては、高温ガス流は高い速度を有し、従って、 大量の微粉鉄鉱石の微細なダストが炉外へエルトリエーションする傾向がある。 この現象を防ぐために、石炭充填床上に大きな空間を設ける。この方法で、微細 なダストのエルトリエーションは最大限に抑制される。しかしながら、上記空間 内の平均流速は約０．５ｍ／秒である。従って、１００μｍ以下の粒径を有する 高温微粉鉄鉱石及び４００μｍ以下の石炭ダストは、炉外へエルトリエーション する。特に、高温微粉鉄鉱石の粒径分布を考えると、１００μｍ以下の粒子が３ ０〜３５重量％を占めている。従って、大量の還元鉄鉱石が炉外へエルトリエー ションする。従って、鉄鉱石損失が高くなり、その結果、溶融鉄製造方法の収率 及び生産性が著しく低下する。発明の概要 本発明は従来技術における上記不利益を克服することを目的とするものである 。 従って、本発明の目的は、汎用石炭及び微粉鉄鉱石を直接用いる溶融鉄製造設 備において、原料を溶融気化器に直接投入する装置であって、汎用石炭及び微粉 鉄鉱石が溶融気化器に直接投入する間、微細なダストのエルトリエーションが最 大限に抑制される装置を提供することにある。 上記目的を達成するために、本発明によると、直接投入装置は、還元された微 粉鉄鉱石を炉外に排出するための複数の還元微粉鉄鉱石排出口を有する、微粉鉄 鉱石を最終的に還元するための流動床型最終還元炉；及び汎用の塊状の石炭を受 けて中に石炭充填床を形成し、流動床型最終還元炉から還元微粉鉄鉱石を受けて 溶融鉄を製造するための溶融気化器を含む溶融鉄製造装置に適用され、 該直接投入装置は：石炭充填床を内部に有する溶融気化器の側壁に形成された 複数の還元微粉鉄鉱石投入口；及び流動床型最終還元炉の還元鉄鉱石排出口を上 記還元鉄鉱石投入口に接続して、還元微粉鉄鉱石を移送するための複数の微粉還 元鉄鉱石投入管路を含み、これにより、還元微粉鉄鉱石が流動床型の最終還元炉 から溶融気化器の石炭充填床に連続的に投入される。図面の簡単な説明 本発明の上記の目的及び他の利点は、添付図面を参照して本発明の好ましい実 施態様を詳細に記載することにより、より明らかになるであろう。 図１は、本発明の溶融気化器に還元微粉鉄鉱石を直接投入するための装置の模 式図である。 図２は、本発明の溶融気化器に還元微粉鉄鉱石を直接投入するための装置の一 部の拡大図である。 図３は、本発明の溶融気化器に還元微粉鉄鉱石を直接投入するための装置のレ イアウトの例を示す。好ましい実施態様の詳細な説明 図１に示すように、本発明による溶融気化器４０に還元微粉鉄鉱石を直接投入 するための直接投入装置５０が、溶融鉄製造装置に適用されている。この装置は 、還元微粉鉄鉱石を炉外に排出するための複数の還元微粉鉄鉱石排出口３１を有 する、微粉鉄鉱石を最終的に還元するための流動床型最終還元炉３０；及び汎用 の塊状の石炭を受けて、その中に石炭充填床４１を形成し、流動床型の最終還元 炉３０からの還元微粉鉄鉱石を受けて溶融鉄を製造するための溶融気化器４０を 含 む。 図１は、微粉鉄鉱石を乾燥し予熱するための流動床型予熱炉１０；乾燥され、 予熱された微粉鉄鉱石を予備還元するための流動床型予備還元炉２０；予備還元 された微粉鉄鉱石を最終的に還元するための流動床型最終還元炉３０；及び最終 的に還元された微粉鉄鉱石から溶融鉄を製造するための溶融気化器４０を含む溶 融鉄製造装置を示す。しかしながら、溶融気化器４０に還元微粉鉄鉱石を直接投 入するための直接投入装置５０の適用は、図１の溶融鉄製造装置には限定されな い。例えば、２段階流動床型炉を有する溶融鉄製造装置に適用することもできる 。 図１及び図２に示すように、直接投入装置５０は、石炭充填床４１を内部に有 する溶融気化器４０の側壁に形成された複数の還元微粉鉄鉱石投入口５１；及び 流動床型最終還元炉３０の還元微粉鉄鉱石排出口３１を該還元微粉鉄鉱石投入口 ５１に接続して、還元微粉鉄鉱石を移送するための複数の還元微粉鉄鉱石投入管 路を含む。 還元微粉鉄鉱石投入口５１の数は、還元微粉鉄鉱石１が石炭充填床４１内に均 一に分散し得るように、好ましくは４個またはそれ以上であるべきであり、より 好ましくは６〜８個である。 石炭充填床４１が形成される溶融気化器４０の直径が約７．３ｍである場合は 、還元微粉鉄鉱石投入口５１は、好ましくは６〜８個設けられるべきである。 図３に示すように、還元微粉鉄鉱石投入口５１は、好ましくは溶融気化器４０ の周囲に一定の角度間隔で形成される。 当然ながら、流動床型最終還元炉３０の還元微粉鉄鉱石排出口３１の数は、還 元微粉鉄鉱石投入口５１の数と等しいか、それより多いべきである。 該還元微粉鉄鉱石投入口５１は、石炭充填床４１が形成されている溶融気化器 ４０の側壁に形成すべきである。好ましくは、それらは溶融気化器４０の側壁の 、石炭充填床４１の上面から下方へ、石炭充填床４１の１０〜２０％の高さ（厚 さ）に等しい高さに形成すべきである。より好ましくは、それらは石炭充填床４ １の上面から下方へ、１５％に等しい高さに配置すべきである。 還元微粉鉄鉱石投入口５１の位置を選択する場合、還元微粉鉄鉱石１の炉外へ のエルトリエーション及び還元微粉鉄鉱石の石炭充填床への分散を考慮に入れな ければならない。 還元微粉鉄鉱石投入口５１の位置が高すぎると、還元微粉鉄鉱石は、炉からエ ルトリエーションしやすく、また、低すぎると、還元微粉鉄鉱石の石炭充填床へ の分散が遅くなりすぎる。 好ましくは、還元微粉鉄鉱石投入口５１は溶融気化器４０内に一定の長さ突出 している。突出長さは、好ましくは石炭充填床の半径の３〜５０％にすべきであ る。溶融気化器４０の内部温度及び雰囲気を考慮に入れると、突出長さは好まし くは石炭充填床の半径の３〜７％、さらに好ましくは５％にすべきである。 還元微粉鉄鉱石投入口５１の突出長さが長すぎると、還元微粉鉄鉱石の石炭充 填床への分散力が低下する。 さらに、還元微粉鉄鉱石投入口５１は、下方に傾斜しているべきであり、傾斜 角度は好ましくは２０〜４５度である。 傾斜角度が小さすぎると、還元微粉鉄鉱石の下方への流れが円滑でなくなり、 大きすぎると、還元微粉鉄鉱石の石炭充填床への分散力が低下する。 還元微粉鉄鉱石投入管路５２は、流動床型最終還元炉３０の還元微粉鉄鉱石排 出口３１を還元微粉鉄鉱石投入口５１に接続し、還元微粉鉄鉱石の移送を行う。 該管路５２の先端と該還元微粉鉄鉱石投入口５１の後端に各々フランジを設け、 伸縮自在の管５３をこれらの二つのフランジの間に取り付けて、還元微粉鉄鉱石 投入管路５２は還元微粉鉄鉱石投入口５１に接続されるが、これにより管路５２ と投入口５１を一緒に連結する。 還元微粉鉄鉱石投入管路５２には、好ましくは、還元微粉鉄鉱石を円滑に下方 に移送できるように窒素導入管５２ａが設けられている。 ここで、本発明の装置の作用を記載する。 還元微粉鉄鉱石１が、流動床型最終還元炉３０の複数の還元微粉鉄鉱石排出口 ３１から連続的に排出される。その後、還元微粉鉄鉱石１は、還元微粉鉄鉱石投 入管路５２内を重力により下方に移送される。その後、還元微粉鉄鉱石１は、複 数の還元微粉鉄鉱石投入口５１を通って、石炭充填床４１に連続的に入り、石炭 粒子間に形成された空間を通って分散する。 石炭充填床４１内の石炭粒子は、連続的に下降し、その間、石炭粒子間の還元 微粉鉄鉱石も石炭充填床の石炭粒子と共に下降する。従って、還元微粉鉄鉱石投 入口５１の先端の周囲では、還元微粉鉄鉱石を受けるための新しい空間が連続的 に形成されている。従って、還元微粉鉄鉱石は連続的に下方へ流れることができ る。ところで、投入口の周囲のガス透過性は、連続的な投入により悪化し得る。 従って、４個またはそれ以上の投入口５１、より好ましくは６〜８個の投入口５ １を均一に分散させて設けるべきである。 さらに、投入口５１の先端は、石炭充填床４１の表面近くに配置されており、 その結果、ガス透過性が円滑になる。さらに、投入口５１の先端は、石炭充填床 の表面から下方の、石炭充填床４１の総厚の１０〜２０％に等しい高さに配置さ れる。さらに、ガス透過性の悪化を防ぐために、投入口５１の先端は、石炭充填 床の表面から下方の、石炭充填床の半径の３〜５０％に等しい高さに配置される 。 ところで、還元微粉鉄鉱石投入管路５２には、好ましくは窒素パージ管５２ａ が設けられており、その結果、還元微粉鉄鉱石は円滑に移送される。伸縮自在の 管５３が二つのフランジの間に取り付けられており、これにより、管路５２と投 入口５１を一緒に連結する。従って、伸縮自在の管は熱応力を吸収する。 ここで、本発明を実施例に基づいて記載する。 （実施例） 微粉鉄鉱石のエルトリエーション率を評価するために、表面速度が０．４ｍ／ 秒であり、平均空隙率が０．４である石炭充填床を用いた。この石炭充填床に、 粒径が８mm以下の微粉鉄鉱石を上から入れた。即ち、微粉鉄鉱石を、上部のスペ ースであって、石炭充填床の厚さの各々１０％、３０％及び５０％の高さに入れ た。この方法において、エルトリエーションした粒子の最大粒径を測定した。微 粉鉄鉱石を上部のスペースに入れた場合には、最大粒径は１００μｍであった。 微粉鉄鉱石を１０％の高さに入れた場合は、最大粒径は３０μｍであった。微粉 鉄鉱石を３０％及び５０％の高さに入れた場合には、最大粒径は１０μｍ以下で あった。従って、微粉鉄鉱石をより深くに入れると最大粒径がより小さくなるこ とがわかる。微粉鉄鉱石がより低い位置に入れられると、より多くの石炭粒子に 囲まれる。従って、微粉鉄鉱石を上部のスペースに入れた場合に比べて、上昇す るガス流による微粉鉄鉱石粒子のエルトリエーションが著しく減少することがわ かる。 上記のように、本発明により、上昇ガス流による微粉鉄鉱石粒子のエルトリエ ーションロスを最低限に抑え、予備還元した鉄鉱石を溶融気化器に連続的に供給 する手段が提供される。従って、製造ラインにおいて、鉄の損失が著しく減少す る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 フォエスト−アルピーネ インドゥストリ ーアンラーゲンバオ ゲーエムベーハー オーストリア、アー―4031 リンツ、ター ムストラッセ 44 (72)発明者 シン、ミョウン キュン 大韓民国、790―330、キョンサンブック― ド、ポーハング―シ、ナン―ク、ヒョジャ ―ドン、サン 32 リサーチ インスティ チュート オブ インダストリアル サイ エンス アンド テクノロジー内 (72)発明者 ジョー、サン ホーン 大韓民国、790―330、キョンサンブック― ド、ポーハング―シ、ナン―ク、ヒョジャ ―ドン、サン 32 リサーチ インスティ チュート オブ インダストリアル サイ エンス アンド テクノロジー内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．還元された微粉鉄鉱石を炉３０の外に排出するための複数の還元微粉鉄鉱石 排出口３１を有する、微粉鉄鉱石を最終的に還元するための流動床型最終還元炉 ３０；及び汎用の塊状の石炭を受けて中に石炭充填床４１を形成し、流動床型最 終還元炉３０から還元微粉鉄鉱石を受けて溶融鉄を製造するための前記溶融気化 器４０を含む溶融鉄製造装置に適用される、還元微粉鉄鉱石を溶融気化器に直接 投入するための直接投入装置であって、 該直接投入装置が、前記石炭充填床４１を内部に有する前記溶融気化器４０の 側壁に形成された複数の還元微粉鉄鉱石投入口５１；及び 前記流動床型最終還元炉３０の前記還元鉄鉱石排出口３１を前記還元鉄鉱石投 入口５１に接続するための複数の微粉還元鉄鉱石投入管路５２を含み、これによ り、還元微粉鉄鉱石が前記流動床型最終還元炉３０から前記溶融気化器４０の前 記石炭充填床４１に連続的に投入される装置。 ２．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１及び前記還元微粉鉄鉱石排出口３１が、各々 ４個設けられている請求項１記載の直接投入装置。 ３．前記溶融気化器４０（前記石炭充填床４１が形成されている）の直径が約７ ．３ｍであり；前記還元微粉鉄鉱石投入口５１及び前記還元微粉鉄鉱石排出口３ １が、各々６〜８個設けられている請求項２記載の直接投入装置。 ４．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、前記溶融気化器４０の周囲に一定の角度 間隔で形成されている請求項１〜３のいずれか１項記載の直接投入装置。 ５．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、前記溶融気化器４０の側壁の、前記石炭 充填床４１の上面から下方へ、前記石炭充填床４１の１０〜２０％の厚さに等し い高さに形成されている請求項１〜３のいずれか１項記載の直接投入装置。 ６．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、前記溶融気化器４０の側壁の、前記石炭 充填床４１の上面から下方へ、石炭充填床４１の１５％の厚さに等しい高さに形 成されている請求項５記載の直接投入装置。 ７．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、前記溶融気化器４０の側壁から内部に向 かって、前記石炭充填床４１の半径の３〜５０％突出している請求項１〜３記載 の直接投入装置。 ８．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、前記溶融気化器４０の側壁から内部に向 かって、前記石炭充填床４１の半径の３〜７％突出している請求項７記載の直接 投入装置。 ９．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、前記溶融気化器４０の側壁から内部に向 かって、前記石炭充填床４１の半径の３〜５０％突出している請求項５記載の直 接投入装置。 １０．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、前記溶融気化器４０の側壁から内部に 向かって、前記石炭充填床４１の半径の３〜７％突出している請求項９記載の直 接投入装置。 １１．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、前記溶融気化器４０の側壁から内部に 向かって、前記石炭充填床４１の半径の３〜５０％突出している請求項６記載の 直接投入装置。 １２．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、前記溶融気化器４０の側壁から内部に 向かって、前記石炭充填床４１の半径の３〜７％突出している請求項１１記載の 直接投入装置。 １３．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、２０〜４５度の角度で下方に傾斜して いる請求項１〜３のいずれか１項記載の直接投入装置。 １４．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、２０〜４５度の角度で下方に傾斜して いる請求項５記載の直接投入装置。 １５．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、２０〜４５度の角度で下方に傾斜して いる請求項７記載の直接投入装置。 １６．前記還元微粉鉄鉱石投入口５１が、２０〜４５度の角度で下方に傾斜して いる請求項６，８，９，１０，１１及び１２のいずれか１項記載の直接投入装置 。 １７．還元微粉鉄鉱石投入口５１と前記還元微粉鉄鉱石投入管路５２とが、該還 元微粉鉄鉱石投入管路５２の先端と該還元微粉鉄鉱石投入口５１の後端にフラン ジを設け、伸縮自在の管をこれらの二つのフランジの間に挿入することにより連 結されている請求項１〜３のいずれか１項記載の直接投入装置。 １８．還元微粉鉄鉱石投入口５１と前記還元微粉鉄鉱石投入管路５２とが、該還 元微粉鉄鉱石投入管路５２の先端と該還元微粉鉄鉱石投入口５１の後端にフラン ジを設け、伸縮自在の管をこれらの二つのフランジの間に挿入することにより連 結されている請求項５記載の直接投入装置。 １９．還元微粉鉄鉱石投入口５１と前記還元微粉鉄鉱石投入管路５２とが、該還 元微粉鉄鉱石投入管路５２の先端と該還元微粉鉄鉱石投入口５１の後端にフラン ジを設け、伸縮自在の管をこれらの二つのフランジの間に挿入することにより連 結されている請求項７記載の直接投入装置。 ２０．還元微粉鉄鉱石投入口５１と前記還元微粉鉄鉱石投入管路５２とが、該還 元微粉鉄鉱石投入管路５２の先端と該還元微粉鉄鉱石投入口５１の後端にフラン ジを設け、伸縮自在の管をこれらの二つのフランジの間に挿入することにより連 結されている請求項６，８，９，１０，１１，１２，１４及び１５のいずれか１ 項記載の直接投入装置。 ２１．還元微粉鉄鉱石投入口５１と前記還元微粉鉄鉱石投入管路５２とが、該還 元微粉鉄鉱石投入管路５２の先端と該還元微粉鉄鉱石投入口５１の後端にフラン ジを設け、伸縮自在の管をこれらの二つのフランジの間に挿入することにより連 結されている請求項１３記載の直接投入装置。 ２２．還元微粉鉄鉱石投入口５１と前記還元微粉鉄鉱石投入管路５２とが、該還 元微粉鉄鉱石投入管路５２の先端と該還元微粉鉄鉱石投入口５１の後端にフラン ジを設け、伸縮自在の管をこれらの二つのフランジの間に挿入することにより連 結されている請求項１６記載の直接投入装置。 ２３．前記還元微粉鉄鉱石投入管路５２に、還元微粉鉄鉱石が円滑に下降するよ うに窒素パージ管５２ａが設けられている請求項１７記載の直接投入装置。 ２４．前記還元微粉鉄鉱石投入管路５２に、還元微粉鉄鉱石が円滑に下降するよ うに窒素パージ管５２ａが設けられている請求項２０記載の直接投入装置。 ２５．前記還元微粉鉄鉱石投入管路５２に、還元微粉鉄鉱石が円滑に下降するよ うに窒素パージ管５２ａが設けられている請求項１８，１９，２１及び２２のい ずれか１項記載の直接投入装置。