JPH01100227A - 微粉状鉱石の流動層還元方法 - 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、金属酸化物を含有する微粉状鉱石の流動層還
元方法に関するものである。

〈従来の技術〉 鉄鉱石やその他の金属鉱石資源は塊状よりは粉状のもの
が大半を占めており、将来さらに粉状鉱石の割合が増加
する傾向にある。そのため粉状鉱石を直接使用すること
が、省エネルギー、製造コストの面で有利である。一方
、粉状鉱石の中でペレットフィード用の鉄鉱石（以下Ｐ
Ｂ粉と呼ぶ）は安価で、今後の供給の伸びが予想される
ためＰＢ粉を予備還元して溶融還元炉や電気炉に装入す
ることが以前より考えられていた。

そのＰＢ粉を予備還元する方法としては主に流動層還元
方法が考えられてきた。微粉ＫＱ粒子終端速度（以下Ｕ
ｔと略す）は非常に小さいため適切な生産性を得るには
流動層内のガス流速をＵｔ以上で操作し、排ガスに含ま
れて排出される微粉鉱を補集して、再度流動層に戻して
還元する循環型の流動層を用いるのが一般的であった。

しかし、ＰＢ粉は微粉のために温度を上げると焼結が起
こり易く、流動化が阻害され安定した操業の維持が困難
であった。

このような焼結を防止するために、本発明者らは先に粉
状鉱石の流動層還元方法を提案した（特顆間６１−７０
４６０号）、この還元方法は、酸素含をガスの吹込みを
循環サイクロンのガス上昇管の壁面全体から行い、面加
熱とすることにより（１）輝炎を生じて局部過熱するこ
とを防止する。（２）ガスの一部燃焼による加熱部をサ
スペンションプレヒーターの原料供給部直下の浮遊熱交
換部に設け、熱交換効率を最もよくする。（３）加熱部
を循環サイクロンと無関係の位置に設けることにより循
環団塊化した原料が循環サイクロンの壁面に付着するこ
とを防止する、等の特徴を有する。

しかるに上記の方法は、粒径５００ｎ以下の微粉鉱を循
環流動層で還元した場合、サイクロン流動層を循環する
鉱石量が炉内ガス流速によって大きく変化し、特に循環
鉱石量が多い場合に、はサイクロン本体の円錐下部内壁
やサイクロンの入側近傍の内壁に還元鉱石が付着し、団
塊化するためこれが抵抗となって還元鉱石の循環が阻害
されるという新たなる問題が生じ、連続操業の場合、頻
繁に炉を停止して付着物の除去を行う必要があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、粒子径５００−以下のＰＢ粉を前記循環型の
流動層で還元するに際し、ダストの循環系で詰りを生じ
易い部分、たとえば循環サイクロン本体の円錐下部内壁
やサイクロン入側近傍の内壁で還元されたＰＢ粉の焼結
物が付着成長することによって生じる流動還元の操業不
安定および操業停止などの重大障害の発生を防止するこ
とを目的とするものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は上記目的を達成するためになされたものであっ
て、粒子径５００４以下の微粉状鉱石を還元ガスによっ
て流動層で還元するに際′シ、上記流動層から排ガスに
含まれて排出される微粉状鉱石を集塵装置で捕集したの
ち、上記流動層に戻すように構成された微粉状鉱石の循
環経路のうち、微粉状鉱石の付着し易い循環経路部分に
上記還元ガスの一部を噴射して、当該部分に搬送されて
来る微粉状鉱石の運動量を増加することを特徴とする微
粉状鉱石の流動層還元方法である。

上記発明を実施するにあたり、噴射する還元ガスの量を
、流動層還元炉内のガス流速または鉱石循環系を循環す
る鉱石量に応じて適切に制御するのが望ましい。

〈作　用〉 通常、比較的粗粒鉱石の流動層還元では炉内のガス流速
はＵｔ以下で操作される。しかし、ＰＢ粉などの微粉状
鉱石は粒子径が５００−以下で、しかも大部分が粒子径
が１００趨以下という微粉なためにそのＵｔは著しく小
さ（、生産性を確保するにはＵｔ以上のガス流速で操作
する循環型流動層を用いるのが一般的である。

一方、鉱石の焼結性は粒子の接触面積に比例し、粒子の
運動量に反比例することを本発明者らは見出した。それ
ゆえ、焼結性の高い微粉鉱を流動層還元する方法として
、（１）粒子同志の接触機会を少なくする。（２）粒子
の運動量を増すことが焼結防止には効果的である。これ
らの知見にもとづきＰＢ粉を用いた流動層還元実験を行
った結果、流動層内での粒子同志の焼結は炉内ガス流速
をＵｔＯ数十倍で操作し、粒子の運動量を増せば防止で
きることがわかった。

しかし、このような条件下においても排ガスと共に流動
層から搬送される微粉状鉱石を流動層に戻す微粉状鉱石
の循環経路、集塵装置とくに循環サイクロンを用いる場
合においてはその入側の内壁およびサイクロン本体の円
錐部の下部には微粉鉱の焼結物が成長して団塊化するの
を防止することは困難で還元鉱石の循環トラブルが頻発
した。

そこで本発明者らは、炉内ガス流速と循環鉱石量の関係
を調べた。第２図は、流動層内のガス流速と循環鉱石量
の関係を示している。

なお、第２図における調和平均粒子径Ｄｐは周知の次式
によって計算される。

ｉ 但しＸｉは二つの篩目に挟まれた平均粒径ｄｉ（二つの
篩の幾何平均）なる粒子の重量分率。

調和平均粒子径（Ｄｐ）と循環鉱石量の関係は同一ガス
流速ではＤｐの約２乗に反比例する。また、同一のＤＰ
においては循環鉱石量は炉内ガス流速の約３乗に比例し
増大することが判明した。

そのため、炉内ガス流速が小さく循環鉱石量も小さい時
には焼結による循環トラブルの発生頻度は少なくなる。

一方、還元速度を増加させ生産性を上げるには炉内ガス
流速を増す必要がある。その場合、必然的に循環サイク
ロンに捕集される還元鉱石量もガス流速の約３乗で増大
すると同時にサイクロン入口近傍の粒子濃度も増し、粒
子同志の接触面積も増すこととなりこれが焼結の原因と
なり、鉱石循環を不安定にする原因となることが判明し
た。

さらに、検討を重ねた結果、上記の焼結を防止して鉱石
循環を安定化するには循環サイクロン入口および出口、
ならびに循環パイプ内にノズルを取付は還元ガスの１部
をジェットまたはキャリアガスとして噴射せしめて、粒
子の運動量を増し、粒子同志の接触機会を少なくするこ
とが有効な方法であることが判った。

そこで、粒子径５００ｎ以下の鉱石を流動層予備還元し
た際の炉内ガス流速に対して循環サイクロン入側とサイ
クロン円錐下部に噴射するガス量と循環パイプに吹込む
キャリアガス量の適正範囲を求めた結果、第３図に示す
ような関係が得られ、炉内ガス流速に応じてサイクロン
入側とサイクロン円錐下部に噴射するガス量および循環
パイプキャリアガスを適正に制御することで、鉱石循環
が安゛定した。

しかしながら、適正範囲外すなわち適正範囲以下の流速
では循環サイクロン円錐下部や循環パイプ内に予備還元
し゛た微粉鉱が詰りトラブルが頻発した。また、適正範
囲以上のキャリアガス流量では循環サイクロン上部から
排出される排ガス量とのバランスが崩れサイクロンのｓ
、ｍ効率が低下し、予備還元した微粉鉱が系外に飛ばさ
れ、製品歩留りが悪化した。

以上のことから、ＰＢ粉などの微粉鉱石を循環流動層で
流動還元する場合、循環鉱石量に応じて、循環サイクロ
ン入側と出側に還元ガスの１部を噴射し、その還元ガス
量を制御せしめることは、付着性のある還元鉱石の焼結
防止方法として有効な方法である。また噴射すべきガス
として還元ガスを用いる理由は、不活性ガスなどを用い
ると・炉内ガス組成が還元に不利な方に変化すること、
また還元ガスは通常予熱されているので、この還元ガス
を用いれば熱的にも不利にならないことによる。ガス量
として、流動化ガス（すなわち還元ガスから成る）の数
％〜数十％の量を用いる。

〈実施例〉 次に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第１
図に本発明方法を好適に実施することのできる流動層還
元装置の断面を示している。

炉内径１０５ｍの還元炉１にはホッパー２．排出装置３
．スクリューフィーダー４からなる装入機構より微粉鉄
鉱石を流動層５に連続的に供給し、また、還元ガス供給
装置６と還元ガス加熱装置７より高温の還元ガス８がガ
ス分散板９を通して流動層還元ガスとして流動層内５に
導入される。

さらに排ガス中に含まれて排出されてくる微粉還元鉱を
捕集するサイクロン１０．　！′ｉＩ’ｌＡシた還元鉱
を還元炉ｌに戻す循環パイプ１１および還元鉱切り出し
装置１２を有している。そして、還元ガス加熱装置７よ
り分岐して還元ガスの１部がサイクロン入側噴射ノズル
１３ａ、サイクロン円錐下部噴射ノズル１３ｂ、Ｉ環パ
イプ用ノズル１３ｃへと吹込まれる。また、１４はサイ
クロンへ分岐する還元ガスの元流Ｉｌ１節器、１４ａ、
１４ｂ、１４ｃはそれぞれサイクロン入側、出側の噴射
ガス量ｌ１節器と循環パイプ１１へのキャリアガス量調
節器であり、１５は温度計である。このような流動層還
元炉で微粉鉄鉱石を予備還元した。

操業条件および製品還元率は次の通りであった。

微粉鉄鉱石銘柄：１００メツシユ以下でＤ　ｐ　０．０
３鴫のブラジル産ＭＢＲ−ＰＢｔ、鉱石供給量：５０ｇ
／ｍｉｎ、流動化還元ガスｌｉ：　　１５０　Ｑ　／　
ｍｉｎ、還元ガス組成：　　Ｈｚ　３０ｊ！　／ｍｉｎ
、　Ｃｏ　６０１．／ｍｉｎ、　Ｎｔ　６０ｇ／ｌ１ｉ
ｎ、　サイクロン入側噴射用ノズル数＝２本。

サイクロン入側噴射ガスｔ：８〜１０ｆ／ｍｉｎ／木。

サイクロン出側噴射用ノズル数：２本、サイクロン出側
噴射ガス盪：８〜１０１／ｍｉｎ／木、循環パイプノズ
ル数：１本、循環パイプキャリアガス遣：　１０〜１５
１　／　ｍｉｎ、各ノズルの先端径：３皿。

以上の条件で予備還元した場合の還元温度と製品還元率
は第１表に示すようになり、還元温度が上昇しても焼結
トラブルなしに微粉鉄鉱石を予備還元することができた
。

第　　１　　表 また、第２表には従来法と本発明での予備還元鉱の循環
サイクロン入口と出口での詰り発生頻度を示す。本発明
によればサイクロン人口と出口の詰りによるトラブル発
生頻度は従来法と比較して著しく低減し長時間の安定操
業が可能となる。

なお、本実施例では、鉄鉱石の流動層還元について例示
したが本発明の方法は特に鉄鉱石にのみ限るものではな
（、ＭｎやＣｒなど他の金属成分を合作する微粉状鉱石
の流動層還元においても好適に実施できた。

第　　２　　表 〈発明の効果〉 本発明により、ＰＢ粉のような微粉状鉱石を焼結するこ
となしに短時間で高還元率に予備還元することが可能と
なり、安定操業を行うことができるようになった。また
、微粉状鉱石は一般に安価なため経済的にも大きな効果
をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施を好適に使用することのできる流
動層還元装置を示す断面図、第２図は流動層内のガス流
速と循環鉱石量の関係を示すグラフ、第３図は噴射ガス
流量の適正範囲を示すグラフである。 １・・・還元炉、　　　　　　２・・・ホンパ、４・・
・スクリューフィーダ、５・・・流動層、６・・・還元
ガス供給装置、７・・・還元ガス加熱装置、９・・・ガ
ス分散板、　　　１０・・・サイクロン、１１・・・循
環パイプ、　　　１３・・・噴射ノズル、１４・・・流
量ｍｌｌｆｆ器、　　　１５・・・温度計。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第　１　図 第２図 炉内ガス流速（ｃｍ／５ｅｃ） 第３図 炉内ガス流速（ｃｍ／ｓｅｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粒子径５００μｍ以下の微粉状鉱石を還元ガスによって
   流動層で還元するに際し、上記流動層から排ガスに含ま
   れて排出される微粉状鉱石を集塵装置で捕集したのち、
   上記流動層に戻すように構成された微粉状鉱石の循環経
   路のうち、微粉状鉱石の付着し易い循環経路部分に上記
   還元ガスの一部を噴射して、当該部分に搬送されて来る
   微粉状鉱石の運動量を増加することを特徴とする微粉状
   鉱石の流動層還元方法。