JPH01191719A - 溶融還元炉の操業方法 - Google Patents
溶融還元炉の操業方法Info
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- JPH01191719A JPH01191719A JP1672388A JP1672388A JPH01191719A JP H01191719 A JPH01191719 A JP H01191719A JP 1672388 A JP1672388 A JP 1672388A JP 1672388 A JP1672388 A JP 1672388A JP H01191719 A JPH01191719 A JP H01191719A
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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、二次燃焼を行う溶融還元炉を操業する方法に
関する。
関する。
〈従来の技術〉
最近、高炉・転炉法に代わる製鉄技術として溶融還元精
錬法が注目を浴びている。この方法で使用する溶融還元
炉は、使用する原料に制約を受けることなく、より小規
模な設備により鉄系合金溶湯を製造すること、及び精錬
反応の際に生じ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。
錬法が注目を浴びている。この方法で使用する溶融還元
炉は、使用する原料に制約を受けることなく、より小規
模な設備により鉄系合金溶湯を製造すること、及び精錬
反応の際に生じ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。
溶融還元炉の生産性を上げるには熱供給を効率よく行う
ことが重要であるが、例えば上吹酸素により安定な二次
燃焼帯を作り、高い二次燃焼率を得る装置が特開昭６２
−１９２５１３号公報に提案されている。二次燃焼した
排ガスは、例えば特開昭６０−１４５３０７号公報で提
案されたフローで処理される。
ことが重要であるが、例えば上吹酸素により安定な二次
燃焼帯を作り、高い二次燃焼率を得る装置が特開昭６２
−１９２５１３号公報に提案されている。二次燃焼した
排ガスは、例えば特開昭６０−１４５３０７号公報で提
案されたフローで処理される。
すなわち、溶融還元炉で発生した高温のガスは、排気口
から排出され、廃熱ボイラー等の熱交換器により熱交換
される。次いで、このガスは、予備還元炉から回収され
たガスの一部と混合され、ガスホルダーに蓄えられる。
から排出され、廃熱ボイラー等の熱交換器により熱交換
される。次いで、このガスは、予備還元炉から回収され
たガスの一部と混合され、ガスホルダーに蓄えられる。
そして、混合ガスの一部が脱炭酸装置における脱炭酸に
より酸化度０．０７〜０．１５の範囲に調整された後、
加熱器により加熱されて予備還元炉に導入される。
より酸化度０．０７〜０．１５の範囲に調整された後、
加熱器により加熱されて予備還元炉に導入される。
〈発明が解決しようとする問題点〉
前記特開昭６２−１９２５１３号公報に記載のような方
法によって高二次燃焼率を得るように溶融還元炉を操業
すると、排ガスは高温かつ高酸化度となり、前記特開昭
６０−１４５３０７号公報のフローにある熱交換器や脱
炭酸装置など多くの処理設備が必要となり、その処理能
力も大きなものが要求される。
法によって高二次燃焼率を得るように溶融還元炉を操業
すると、排ガスは高温かつ高酸化度となり、前記特開昭
６０−１４５３０７号公報のフローにある熱交換器や脱
炭酸装置など多くの処理設備が必要となり、その処理能
力も大きなものが要求される。
そこで、本発明は、溶融還元炉内で、二次燃焼帯へは影
響を与えずに、二次燃焼したガスの改質と熱回収を行い
、より低温で低酸化度のガスとして排出することによっ
て、ガスの処理設備を簡単なものにできるか、あるいは
一部省略できるように開発されたものである。
響を与えずに、二次燃焼したガスの改質と熱回収を行い
、より低温で低酸化度のガスとして排出することによっ
て、ガスの処理設備を簡単なものにできるか、あるいは
一部省略できるように開発されたものである。
く問題点を解決するための手段〉
本発明の溶融還元炉の操業方法は、二次燃焼により生成
した高温で酸化度の高いガスを、炉内の二次燃焼帯の直
上で吹き込んだ微粉炭と反応させて、より低温で酸化度
の低いガスとして炉外に排出することを特徴とする。
した高温で酸化度の高いガスを、炉内の二次燃焼帯の直
上で吹き込んだ微粉炭と反応させて、より低温で酸化度
の低いガスとして炉外に排出することを特徴とする。
以下図面を用いて詳細に説明する。第１図は本発明を転
炉型の溶融還元炉に適用した例である。
炉型の溶融還元炉に適用した例である。
即ち溶融還元炉の下部には溶銑１２が、その上に炭材の
懸濁したスラグ相１３があり、その表面からは還元反応
と炭素の燃焼によって生成したＣＯガスと、石炭の熱分
解生成物である１１．ガスなどが発生している。上吹酸
素１７による二次燃焼を行うと、この酸素ジェットが周
囲のガスを巻き込み、ガス中のＣＯ，Ｈ２と １、 ＣＯ＋ −０□ → ＣＯ□■、１１□＋
□０２ → １１２０ の反応を行い、燃焼熱によって高温のガスとなり、スラ
グ面に衝突して伝熱し、鉱石の還元、溶解に必要な熱を
供給する。一部の熱は燃焼生成ガスの顕熱となってその
温度を上昇させる。特に二次燃焼率が高くなるように操
業すると、燃焼生成ガスの温度が上昇する。二次燃焼帯
１８では、燃焼生成ガスの一部が再び酸素ジェットに巻
き込まれて循環流を形成するが、二次燃焼帯の上部領域
２゜では、ガスは上昇流を形成している。この領域に一
１ｍｍ程度の微粉炭を吹き込むと、ガスの酸化度が高く
、１５００〜２０００°Ｃ程度の高温であるとき容易に
下記の反応 ｍ、 ＣＯ！ 十Ｃ→ ２ＣＯ ■、ｔｈＯ＋ｃ → ＣＯ＋Ｈ！ が起こり、かつ微粉炭中に揮発分があるときは、熱分解
反応によりＣＯ，Ｈ２が発生する。原料装入シュート２
１から装入される原料中の炭材は、二次燃焼帯１８の上
部領域２０でのガス上昇流に抗して、スラグ１３上まで
供給される必要があるため、その炭材の平均粒径は数柵
オーダで微粉炭１９よりも大きい。一方、上部領域２０
での反応■、■および熱分解反応は粒径に強く依存する
ため、原料装入シュート２１から装入される原料中の炭
材によるこの反応は僅かしか生じない。そのため、この
反応を積極的に生じせしめるためには、微粉炭１９を微
粉炭吹込みノズル１５より上部領域２０に吹き込むこと
が必要である。
懸濁したスラグ相１３があり、その表面からは還元反応
と炭素の燃焼によって生成したＣＯガスと、石炭の熱分
解生成物である１１．ガスなどが発生している。上吹酸
素１７による二次燃焼を行うと、この酸素ジェットが周
囲のガスを巻き込み、ガス中のＣＯ，Ｈ２と １、 ＣＯ＋ −０□ → ＣＯ□■、１１□＋
□０２ → １１２０ の反応を行い、燃焼熱によって高温のガスとなり、スラ
グ面に衝突して伝熱し、鉱石の還元、溶解に必要な熱を
供給する。一部の熱は燃焼生成ガスの顕熱となってその
温度を上昇させる。特に二次燃焼率が高くなるように操
業すると、燃焼生成ガスの温度が上昇する。二次燃焼帯
１８では、燃焼生成ガスの一部が再び酸素ジェットに巻
き込まれて循環流を形成するが、二次燃焼帯の上部領域
２゜では、ガスは上昇流を形成している。この領域に一
１ｍｍ程度の微粉炭を吹き込むと、ガスの酸化度が高く
、１５００〜２０００°Ｃ程度の高温であるとき容易に
下記の反応 ｍ、 ＣＯ！ 十Ｃ→ ２ＣＯ ■、ｔｈＯ＋ｃ → ＣＯ＋Ｈ！ が起こり、かつ微粉炭中に揮発分があるときは、熱分解
反応によりＣＯ，Ｈ２が発生する。原料装入シュート２
１から装入される原料中の炭材は、二次燃焼帯１８の上
部領域２０でのガス上昇流に抗して、スラグ１３上まで
供給される必要があるため、その炭材の平均粒径は数柵
オーダで微粉炭１９よりも大きい。一方、上部領域２０
での反応■、■および熱分解反応は粒径に強く依存する
ため、原料装入シュート２１から装入される原料中の炭
材によるこの反応は僅かしか生じない。そのため、この
反応を積極的に生じせしめるためには、微粉炭１９を微
粉炭吹込みノズル１５より上部領域２０に吹き込むこと
が必要である。
この領域２０を通過するガスの温度と酸化度吹き込み量
を調節する。この反応領域２０を仮に改質反応帯と呼ぶ
ことにすると、改質反応帯２０を通過するガスの酸化度
０．５以上、温度１５００°Ｃ以上であるとき炉内へ装
入している炭材量の３０％以下に相当する微粉炭をノズ
ル１５より改質反応帯２０に吹き込む。改質反応帯２０
を通過したガスは、反応■、■および微粉炭の熱分解反
応の吸熱によって温度が７００〜１３００℃に低下し、
酸化度も０．１〜０．５に低下して炉外へ排出される。
を調節する。この反応領域２０を仮に改質反応帯と呼ぶ
ことにすると、改質反応帯２０を通過するガスの酸化度
０．５以上、温度１５００°Ｃ以上であるとき炉内へ装
入している炭材量の３０％以下に相当する微粉炭をノズ
ル１５より改質反応帯２０に吹き込む。改質反応帯２０
を通過したガスは、反応■、■および微粉炭の熱分解反
応の吸熱によって温度が７００〜１３００℃に低下し、
酸化度も０．１〜０．５に低下して炉外へ排出される。
この際、ガス量が最大３０％程度増加する。、改質反応
帯２０へ吹き込む微粉炭量が多すぎると、温度の低下に
より反応■、■が十分に進行せず、未燃焼の炭素が一部
二次燃焼帯１８に巻きこまれて二次燃焼率を低下させる
ことになり鉄浴への熱供給の効率が低下する。さらに排
ガス中の炭素分も増加する。
帯２０へ吹き込む微粉炭量が多すぎると、温度の低下に
より反応■、■が十分に進行せず、未燃焼の炭素が一部
二次燃焼帯１８に巻きこまれて二次燃焼率を低下させる
ことになり鉄浴への熱供給の効率が低下する。さらに排
ガス中の炭素分も増加する。
改質反応帯への微粉炭吹き込み方法の１つとして、第２
図に示したように３個以上のノズルを水平方向に中心か
ら１５〜４５度の角度α傾けて設置し、これから微粉炭
を改質反応帯へ吹き込むと、より大きな改質効果が得ら
れる。この場合改質反応帯に旋回流が形成され、上昇し
てきたガス流と微粉炭の反応■、■が促進される。傾斜
角度が１５度未満であると、十分に旋回流が形成されず
、４５度を超えると、吹きこまれたガス及び微粉炭が炉
壁へ衝突しやすくなり効果的な改質反応帯を形成するこ
とができない。
図に示したように３個以上のノズルを水平方向に中心か
ら１５〜４５度の角度α傾けて設置し、これから微粉炭
を改質反応帯へ吹き込むと、より大きな改質効果が得ら
れる。この場合改質反応帯に旋回流が形成され、上昇し
てきたガス流と微粉炭の反応■、■が促進される。傾斜
角度が１５度未満であると、十分に旋回流が形成されず
、４５度を超えると、吹きこまれたガス及び微粉炭が炉
壁へ衝突しやすくなり効果的な改質反応帯を形成するこ
とができない。
更にまた改質反応帯への微粉炭吹き込み方法の１つとし
て、第３図に示したように炉口の上から斜めにランス２
２を挿入して改質反応帯へ微粉炭を吹き込んでもよい。
て、第３図に示したように炉口の上から斜めにランス２
２を挿入して改質反応帯へ微粉炭を吹き込んでもよい。
この場合ランスが可動であるから炉内の状況に応じて任
意の高さ位置に微粉炭を吹き込んで改質反応帯を形成さ
せることかできる。
意の高さ位置に微粉炭を吹き込んで改質反応帯を形成さ
せることかできる。
改質反応帯を通過したガスは温度が低下するため、それ
より上部では炉壁耐火物の損傷は軽減し、炉上部で排ガ
スの通過するフードへの熱的負荷が低減し、放散熱によ
る熱損失も減少する。さら龜、 −排ガス予備還
元工程のプロセスとして導入するための熱交換器、ガス
改質の設備等も減じることができる。
より上部では炉壁耐火物の損傷は軽減し、炉上部で排ガ
スの通過するフードへの熱的負荷が低減し、放散熱によ
る熱損失も減少する。さら龜、 −排ガス予備還
元工程のプロセスとして導入するための熱交換器、ガス
改質の設備等も減じることができる。
〈実施例〉
１、第１図に示した転炉型の溶融還元炉を用いて本発明
を実施した例を示す。
を実施した例を示す。
溶銑１２とスラグ１３の存在する溶融還元炉３に、上方
に備えた装入口２１から予備還元された鉱石と石炭が連
続的に装入される。溶銑およびスラブは１４５０〜１５
５０°Ｃに保たれている。炉底に設けられた羽口１４か
らは酸素が吹き込まれている。装入された鉱石は溶銑中
の炭素およびスラグ中の炭材によって還元され、底吹さ
れた酸素は溶銑中の酸素と反応して、共にＣＯガスを発
生する。また石炭の熱分解によってＨ，ガスが発生する
。
に備えた装入口２１から予備還元された鉱石と石炭が連
続的に装入される。溶銑およびスラブは１４５０〜１５
５０°Ｃに保たれている。炉底に設けられた羽口１４か
らは酸素が吹き込まれている。装入された鉱石は溶銑中
の炭素およびスラグ中の炭材によって還元され、底吹さ
れた酸素は溶銑中の酸素と反応して、共にＣＯガスを発
生する。また石炭の熱分解によってＨ，ガスが発生する
。
ここに、上吹ランス１６からこの発生ガスの６０〜７０
％を燃焼させる量に相当する０２ガスを吹き込んだ。ス
ラグ直上の二次燃焼帯１８で、発生ガスと酸素ジェット
は燃焼反応し、浴面への伝熱を行った。燃焼ガスの一部
は二次燃焼帯で循環流を形成した。二次燃焼帯を脱した
ガスは酸化度０．６〜０．７、温度１７００〜１８００
°Ｃであった。ここに炉壁ノズル１５から、粒径０．１
ｍｍ以下、揮発分３０〜４０％の微粉炭を、上方投入
石炭の２０〜２５％相当量吹き込んだ。この効果により
、溶融還元炉の炉口において酸化度０．３〜０．４、温
度８００〜１０００″Ｃの排ガスが得られた。
％を燃焼させる量に相当する０２ガスを吹き込んだ。ス
ラグ直上の二次燃焼帯１８で、発生ガスと酸素ジェット
は燃焼反応し、浴面への伝熱を行った。燃焼ガスの一部
は二次燃焼帯で循環流を形成した。二次燃焼帯を脱した
ガスは酸化度０．６〜０．７、温度１７００〜１８００
°Ｃであった。ここに炉壁ノズル１５から、粒径０．１
ｍｍ以下、揮発分３０〜４０％の微粉炭を、上方投入
石炭の２０〜２５％相当量吹き込んだ。この効果により
、溶融還元炉の炉口において酸化度０．３〜０．４、温
度８００〜１０００″Ｃの排ガスが得られた。
２、実施例１と同様の転炉型の溶融還元炉に、第２図に
示す傾けた微粉炭吹き込みノズルを設置した。
示す傾けた微粉炭吹き込みノズルを設置した。
実施例１より予備還元率の高い鉱石と、石炭を溶融還元
炉に供給し、上吹酸素量を減らしたところ二次燃焼帯を
脱したガスの酸化度は０．５〜０．６、温度１６００〜
１７００℃であった。ここに炉壁ノズル１５（角度α＝
３０°）から、粒径０．５印以下、揮発分３０〜４０％
の微粉炭を、上方投入石炭の１５〜２０％相当量吹き込
んだところ、より温度が低く微粉炭の粒度が粗いにもか
かわらず改質反応帯で十分反応が進行し、溶融還元炉の
炉口において酸化度０．３〜０．４、温度８００−１０
００°Ｃの排ガスが得られた。
炉に供給し、上吹酸素量を減らしたところ二次燃焼帯を
脱したガスの酸化度は０．５〜０．６、温度１６００〜
１７００℃であった。ここに炉壁ノズル１５（角度α＝
３０°）から、粒径０．５印以下、揮発分３０〜４０％
の微粉炭を、上方投入石炭の１５〜２０％相当量吹き込
んだところ、より温度が低く微粉炭の粒度が粗いにもか
かわらず改質反応帯で十分反応が進行し、溶融還元炉の
炉口において酸化度０．３〜０．４、温度８００−１０
００°Ｃの排ガスが得られた。
３、実施例１と同様の転炉型の溶融還元炉に、第３図に
示す斜め方向からの微粉炭吹き込み用ランス２２を設置
した。
示す斜め方向からの微粉炭吹き込み用ランス２２を設置
した。
脈石成分の多い予備還元鉱石と、石炭を溶融還元炉に供
給し、実施例１と同様に操業したところ溶銑の生産と同
時にスラグが多量に生成し、スラグのレベルが上昇した
。スラグレベルの上昇に合わせて上吹酸素ランスを上昇
させたため、二次燃焼帯も上方に移動した。これに合わ
せて微粉炭吹き込み位置もランスを徐々に上昇させて変
更し、改質反応帯も十分に確保することができた。
給し、実施例１と同様に操業したところ溶銑の生産と同
時にスラグが多量に生成し、スラグのレベルが上昇した
。スラグレベルの上昇に合わせて上吹酸素ランスを上昇
させたため、二次燃焼帯も上方に移動した。これに合わ
せて微粉炭吹き込み位置もランスを徐々に上昇させて変
更し、改質反応帯も十分に確保することができた。
〈発明の効果〉
以上に示したように、本発明においては、溶融還元炉の
スラグ上部の二次燃焼帯で酸化されたガスは、二次燃焼
帯直上の空間で吹き込まれた微粉炭と反応する改質反応
帯を形成し、ガス酸化度の低下および排ガス温度の低下
などの改質・熱回収がなされて炉外へ排出される。した
がって、この排ガスを予備還元工程へ導入するための熱
交換器、脱炭酸装置等の処理設備が節単になり、または
−部省略できる。また、改質反応帯より上部ではガス温
度が低下するため、溶融還元炉の上部の耐火物は損傷が
軽減し、排ガスフードにおいても熱的負荷が少なくなる
とともに放散熱による熱損失が減少するなどの効果が得
られる。
スラグ上部の二次燃焼帯で酸化されたガスは、二次燃焼
帯直上の空間で吹き込まれた微粉炭と反応する改質反応
帯を形成し、ガス酸化度の低下および排ガス温度の低下
などの改質・熱回収がなされて炉外へ排出される。した
がって、この排ガスを予備還元工程へ導入するための熱
交換器、脱炭酸装置等の処理設備が節単になり、または
−部省略できる。また、改質反応帯より上部ではガス温
度が低下するため、溶融還元炉の上部の耐火物は損傷が
軽減し、排ガスフードにおいても熱的負荷が少なくなる
とともに放散熱による熱損失が減少するなどの効果が得
られる。
第１図は本発明を転炉型の溶融還元炉に適用した例を示
す図、第２図は第２請求項に記載のノズルを使用する場
合の炉断面の例を示す図、第３図は炉外より挿入したラ
ンスを用いて微粉炭吹き込みを行う例を示す図である。 第２図 第３図
す図、第２図は第２請求項に記載のノズルを使用する場
合の炉断面の例を示す図、第３図は炉外より挿入したラ
ンスを用いて微粉炭吹き込みを行う例を示す図である。 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）予備還元炉より供給された半還元鉱石を鉄浴中の
炭素およびスラグ中の炭材で還元精錬すると同時に上吹
酸素により二次燃焼を行う溶融還元炉において、炉内の
ＣＯおよび／またはＨ＿２が酸素と反応している二次燃
焼帯１８の直上部に、炉体側壁に設けた微粉炭吹込ノズ
ル１５より微粉炭１９を吹き込むことを特徴とする溶融
還元炉の操業方法。 - （２）微粉炭吹込ノズル１５を少なくとも３本以上、水
平方向でかつ炉中心方向に対し１５度〜４５度同一方向
に傾けて該還元炉二次燃焼帯１８の直上部に設置して微
粉炭１９を吹き込むことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の溶融還元炉の操業方法。 - （３）予備還元炉より供給された半還元鉱石を鉄浴中の
炭素およびスラグ中の炭材で還元精錬すると同時に上吹
酸素により二次燃焼を行う溶融還元炉において、炉内の
ＣＯおよび／またはＨ＿２が酸素と反応している二次燃
焼帯１８の直上部に、該還元炉の炉外斜め上方から挿入
したランス２２により微粉炭を吹き込むことを特徴とす
る溶融還元炉の操業方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63016723A JPH0723495B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 溶融還元炉の操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63016723A JPH0723495B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 溶融還元炉の操業方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01191719A true JPH01191719A (ja) | 1989-08-01 |
| JPH0723495B2 JPH0723495B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=11924184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63016723A Expired - Lifetime JPH0723495B2 (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 溶融還元炉の操業方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723495B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03177513A (ja) * | 1989-09-04 | 1991-08-01 | Nippon Steel Corp | 金属の溶融還元法及び溶融還元炉 |
| CN111270037A (zh) * | 2020-04-05 | 2020-06-12 | 上海泰普星坦新材料有限公司 | 富氢合成气直接还原生产海绵铁的系统和工艺方法 |
| CN114250329A (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-29 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种回旋区外置的炼铁工艺 |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP63016723A patent/JPH0723495B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03177513A (ja) * | 1989-09-04 | 1991-08-01 | Nippon Steel Corp | 金属の溶融還元法及び溶融還元炉 |
| CN111270037A (zh) * | 2020-04-05 | 2020-06-12 | 上海泰普星坦新材料有限公司 | 富氢合成气直接还原生产海绵铁的系统和工艺方法 |
| CN114250329A (zh) * | 2020-09-25 | 2022-03-29 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种回旋区外置的炼铁工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0723495B2 (ja) | 1995-03-15 |
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