JPH01242708A - 鉄鉱石流動層還元装置 - 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］ 本発明は溶融還元法・高炉法等に使用するための鉄鉱石
を流動層還元炉で還元する鉄鉱石還元装置に関する。

［従来の技術］ 鉄鉱石を還元して溶銑を製造するために、高炉を使用す
る方法、シャフト炉で還元した鉄鉱石を電気炉で溶解す
る方法等が従来から採用されている。

このような従来の溶銑製造技術に代わるものとして、溶
融還元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の８湯を製造することを目
的として開発されたものである。

本出願人は、先に特開昭（ｉｔ　−６４８０７号公報に
このような溶融還元法の一つを提案した。

このような溶融還元法においては、特にその開発過程か
ら明らかなように、使用可能な原料の範囲の拡大、還元
効率の向上、溶融還元炉における稍錬反応の促進、溶融
還元炉で発生するＣ０９Ｈ２リツチな還元ガスの有効利
用を如何にして達成するかの課題がある。

そこで、本発明者等は、先にかかる観点から、特願昭６
１−２８８５９９号明細書において、粒子循環タイプの
鉄鉱石流動層還元装置の一つを提案した。

第３図はそのフローを示す。

即ち流動層還元炉に外部粒子循環装置を付設し、流動層
還元炉１１の上部に設けられている出口にサイクロン１
４を接続し、還元ガス１２と同伴し飛散してきた細粒子
を捕捉している。

サイクロン１４の下部には捕捉した粒子を一時溜、　め
るホッパー１５が接続され、このホッパー１５で一時蓄
え所定量を循環切出装置ＩＢで流動層還元炉１に戻すも
のである。

一方流動層還元炉１１の炉内には複数のガス吹出し口１
７．１８が形成されている。このガス吹出し口１７、１
８の中間部にバブリング流動層１９を形成し、このバブ
リング流動層１９内に前記外部粒子循環装置の循環出口
が設けられている。

また流動層還元炉１１の炉底部に充填層２０が形成され
、充填層２０内に炉底吹込みノズル２１が設けられてい
る。

図中２２は粉鉱石、石炭石等の原料１３を流動層還元炉
１１に装入する為の切出弁、２３．２４．２５は還元ガ
スの吹出し量を調整するための流量調節弁、２６は細粒
状の還元鉱の切出弁、２７は細粒状の還元鉱の切出弁で
ある。

次に切出弁から粉鉱石、石灰石等の原料１３を流動層還
元炉１１に装入し、還元ガス１２を流量調節弁２３、２
４．２５を介してガス吹出し口１７．１８．２１より吹
込むと、最上部のガス吹込みノズル１７の上方は全ての
ガス吹込みノズルの吹出し量が加わり、細粒状の原料粒
子の終末速度ＵＬより大きい速度となり、細粒状の原料
粒子は還元ガスと反応しながら流動層還元炉の上方へ飛
散する。

他方の粗粒状の原料は細粒状の原料に比べ終末速度Ｕｔ
が大きい為、ガス吹出し口１７で飛散せず、二ケ所のガ
ス吹出し口１７．１８間に位置するバブリング流動層１
９で更に風ふるいされ、粗粒子は炉下部の充填層２０ま
で下降する。

充填層２０内の粗粒子は炉下部に位置する炉底吹込みノ
ズル２１により、適正な流量の還元ガスにより還元が確
実になされ、切出弁２７から粗粒状の還元鉱が排出され
次工程へ送られる。

一方細粒子は流動層還元炉ｌｌ内で飛散され、炉上部の
出口からサイクロン１４で捕捉され、ホッパー１５、循
環切出装置１Ｂを介し、バブリング流動層１９に循環さ
せ、再び還元が行われる。

そして所望の還元を得られた細粒子の還元鉱は切出弁２
６から排出され次工程へ送られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、粒度分布の広い鉄鉱石を使用すると、流動層還
元炉での流動性確保が非常に難かしく、操業性に問題が
あった。すなわち細粒子を飛散させないようにすると、
素粒子の流動が悪化もしくは停止し、粗粒子の還元反応
性が著しく低下すると共に凝集のトラブルが生ずる。

一方還元反応を促進させるため、粗粒子の流動性を高め
ようと流動層内の還元ガスの空塔速度を速くすると、細
粒子の流動層からの飛散が大となる。

このため飛散粒子をサイクロン等の粒子捕集器で捕集し
、粒子循環装置で再度流動層内に戻す粒子循環方式を採
用することになる。

この場合粒度分布が広いと粒子の循環量は芸大なものと
なり、循環装置が非常に大きくなり合理的でなかった。

また還元速度は鉱石の粒度の影響が大であり、粒度が大
になると還元速度は著しく低下する。

このため粒度の広い鉄鉱石を還元する場合、均一な還元
が難かしく、細粒の還元度が粗粒のそれに比べ進み高還
元度となり、還元鉱同志の付着性が増し、細粒同志によ
る凝集、あるいは粗粒への凝集が生じ、流動性の悪化、
さらに流動化停止トラブルが発生する危険があった。

したがって、流動層還元炉に供給する鉄鉱石を、事前に
乾燥ふるい分けをする工程を設け、整粒したものを装入
するが、この乾燥ふるい分は設備が大きくなる欠点があ
った。

［課題を解決するための手段］ 本発明の鉄鉱石流動層還元装置は、流動層還元炉の排気
管途中に設けた鉄鉱石供給口から、鉄鉱石を供給し、流
動層還元炉からの排ガスによって鉄鉱石を気体搬送する
過程で予熱乾燥を行い、粒子の凝集力を弱め、分離分級
性を高め、該鉄鉱石供給口以降に設けた分級予熱サイク
ロンと、該分級予熱サイクロンの後段に設けた固気分離
サイクロンによって、鉄鉱石を所定の粒度に分けて捕集
し、分級予熱サイクロンもしくは固気分離サイクロンと
、前記流動層還元炉とを移送管で連結し、所定の粒度に
整粒化した鉄鉱石を流動層還元炉へ供給する。

また前記の分級予熱サイクロンの下部近傍にガス供給口
を設け、ガス供給口から吹込んだガスによって該分級予
熱サイクロン内にアップフローを生じさせ、分級粒子径
を調整する機能を付加する場合もある。

［作　　用コ 本発明の鉄鉱石流動層還元装置は、鉄鉱石を流動層還元
炉の排気管に供給し、分級予熱サイクロンおよび固気分
離サイクロンによって、所定の粒度に分級整粒し、流動
層還元炉へ供給するため、流動層還元炉の流動性確保が
でき、効率的な還元ができる。

鉄鉱石原料によっては、流動を阻害する粗粒を多く含む
ものがある。この鉄鉱石を還元する場合、流動層還元炉
での流動性確保が困難な粗粒鉄鉱石を分別し、適正粒度
に調整した鉄鉱石を流動層還元炉へ供給する。

したがって、流動層還元炉内の還元ガス空塔速度を適正
流動化速度にすることができ、流動過程での細粒鉄鉱石
の飛散量が少なく、かつ良好な流動性が確保でき、固気
接触効率が向上し、効率的な還元ができる。

流動層還元炉から飛散した鉄鉱石の飛散量が多い場合、
粒子循環装置によって流動層還元炉へ循環供給する必要
があり、場合によってはこの粒子循環装置が非常に大き
くなり、設備コスト的に不合理なものとなる。

本発明では適正な流動化速度を確保出来るため、飛散量
が少なくでき、粒子循環装置を小型化もしくは省略でき
る。また、整粒化し、粒度をそろえた鉄鉱石を流動還元
するため粒度による還元速度の影響が小さく、還元率分
布がシャープであり、還元率制御性が向上する。

分別した粗粒鉄鉱石は別経路で溶融還元炉へ供給するが
、粗粒鉄鉱石は流動層還元炉で固気接触による還元より
溶融還元炉へ直接供給し、溶融還元する方が効率的に還
元できるため、むしろ溶融還元設備全体としての還元効
率および生産性が向上する。

一方、流動層から飛散しゃすい細粒を多く含む鉄鉱石を
還元する場合、流動過程で飛散しゃすい細粒鉄鉱石を分
別整粒する。

したがって、流動層還元炉内の還元ガス空塔速度を最適
流動化にすることができ、すなわち流動層還元炉での細
粒鉄鉱石の飛散を抑えるため流動化速度を小さくするこ
とが不必要となり適正な流動化速度を確保出来るため、
流動過程での粗粒鉄鉱石の流動が悪化もしくは停止する
ことなく操業性が向上する。

また、流動層から飛散しゃすい細粒鉄鉱石を予め除去す
るので、空塔速度を速くすることが可能で、すなわち還
元ガスを多量に供給できるため、還元効率および生産性
が向上し、かつ粒子循環装置を小型化もしくは省略でき
る。

粗粒と細粒が混在した粒度分布の広い鉄鉱石を分別せず
に流動還元した場合、細粒の方が粗粒に比べ七還元速度
が速いため、粗粒の還元率が低いにもかかわらず、細粒
が高還元率になり、細粒表面にメタル鉄が生成し、還元
鉱石同志のスティッキング（粘着）が生じ、流動性の悪
化さらには流動停止トラブルが発生する。

このため、粗粒と細粒が混在した粒度分布の広い鉄鉱石
を分別せずに流動還元する場合は、平均還元率を低くせ
ざるを得ないが、本発明では、均一な還元ができるため
、還元率制御性が向上し、かつ高還元率まで還元できる
。

流動層過程で飛散しゃすい細粒鉄鉱石を流動層還元炉で
還元すると非常に大きな粒子循環装置が必要となり、還
元効率、生産等で問題がある。

したがって分別した細粒鉄鉱石を別系路で分別した細粒
鉄を溶融還元炉へ直接供給し、溶融還元する方が細粒の
ため溶融還元炉での還元反応性が良いことを考慮すると
、溶融還元設備全体としての還元効率および生産性の向
上が期待出来る。

また、鉄鉱石を７００〜９５０℃の流動層還元炉の排気
ガスによって乾燥させながら、分級予熱サイクロンおよ
び固気分離サイクロンで分級整粒化するので、湿分によ
って擬似粒子化している微細粒子が乾燥されることによ
って分離し易くなり分級整粒性が向上する。

更に、鉄鉱石を輸送９分級、固気分離過程で排気ガスと
熱交換し、予熱するため、溶融還元設備の熱効率が向上
する。

流動層還元炉の操業状況、鉄鉱石原料の変化等によって
、流動層還元炉への鉄鉱石の供給粒度分布を変更したい
場合、分級予熱サイクロンの下部近傍に設けたガス供給
口から吹込んだガスによって、分級予熱サイクロン内に
アップフローを生じさせ、鉄鉱石の分級粒度を調整する
。

分級予熱サイクロンの形状１寸法により捕集限界粒子径
は決まるが、分級予熱サイクロン内にアップフローが生
じると、分級予熱サイクロンの粒子捕集効率は悪化し、
捕集限界粒子径は大きくなる。

本発明は、この現象を利用し、分級予熱サイクロン内に
アップフローを生じさせ、鉄鉱石の分級粒度を調整する
。この方法により分級粒度の選択が可能となり、原料鉱
石の粒度構成、密度等を考慮した効果的な分級を実行出
来る。

［実　施　例］ 第１図、第２図に示す実施例装置により本発明の詳細な
説明する。

第１図は、流動を阻害する粗粒を多く含む鉄鉱石を流動
還元する場合の流動層還元装置の構成図である。

ホッパー６に蓄えた鉄鉱石を切出装置７ａによって、流
動層還元炉１の排気管５に供給する。

該鉄鉱石は、流動層還元炉１から排気された還元ガスに
よって予熱乾燥しながら分級予熱サイクロン２へ輸送さ
れる。

該分級予熱サイクロン２で、粗粒鉄鉱石を分級捕集する
。該分級予熱サイクロン２で所定の粒度に分級整粒化し
た鉄鉱石は、還元ガスに同伴され、固気分離サイクロン
３へ輸送され、該固気分離サイクロン３で還元ガスと分
離捕集される。

鉄鉱石は輸送、分級、固気分離される過程で、還元ガス
と熱交換し、乾燥、予熱される。固気分離サイクロン３
で捕集した整粒鉄鉱石は、移送管８を流下し、切出装置
７ｂによって流動層還元炉１に供給される。

分級予熱サイクロン２で捕集した未還元の粗粒鉄鉱石は
排出する。還元鉱石および未還元の粗粒鉄鉱石を溶融還
元炉へ供給する場合、平均還元率は所定の値に調整する
。粗粒鉄鉱石は溶融還元炉内から飛散しに＜＜、効率的
に還元できる。

第２図は他の実施例で流動過程で飛散しやすい、細粒を
多く含む鉄鉱石を流動還元する場合の流動層還元装置の
構成図である。

排気管５に供給した鉄鉱石は、分級予熱ブイクロン２で
流動層還元炉１において流動過程で飛散しやすい細粒鉄
鉱石を除去し、鉄鉱石を所定の粒度に整粒化する。該細
粒鉄鉱石は還元ガスに同伴し、固気分離サイクロン３で
還元ガスと分離捕集される。

分離予熱サイクロン２で捕集した整粒鉄鉱石は流動層還
元炉１へ供給し、固気分離サイクロン３で捕集した未還
元の細粒鉄鉱石は排出する。還元鉄鉱石と未還元の細粒
鉄鉱石は、所定の平均還元率に調整して溶融還元炉へ供
給する。細粒鉄鉱石は鉄浴中あるいはスラブ層にインジ
ェクションすることにより、効率的に還元できる。

第１図、第２図において、分級予熱サイクロン２の下方
に設けた還元ガス供給系１０からガスを吹込み、該分級
予熱サイクロン２内にアップフローを生じさせることに
よって分級粒子径を：Ａ整できる。また、流動層還元炉
１の構造は、第３図に示す循環タイプに限ったものでな
く、バブリング流動層、噴流層等の方式でも良い。

尚本実施例では分級予熱サイクロンはｒ、Ｉｔ段の実施
例を示したが、分級予熱サイクロンは（夏数段に組合せ
て、予熱と分級性能を向上させることも可能である。

［発明の効果］ 本発明の鉄鉱石流動層還元装置は、流動層還元炉出口の
排ガス煙道途中に鉄鉱石原料を供給し、流動層還元炉の
排ガスの顕熱を利用して予熱、乾燥し、かつ分級ふるい
分けを行うことにより、流動層還元炉への供給鉄鉱石の
予熱乾燥と、粒度調整を同時に効率的に実行することを
特徴とする。

以下に本装置採用の利点をあげる。

■流動層還元炉内での流動性および還元性の悪い粗粒鉄
鉱石あるいは該炉内で飛散し易く還元効率が劣る細粒鉄
鉱石を分離除去するので、流動層還元炉の還元性能が向
上する。

■流動層還元炉での還元効率の悪い粒度のものを除去し
て、除去したものを直接溶融還元炉へ供給する方式が採
用出来る。この場合、溶融還元炉へ装入する。還元鉱、
未還元鉱の混合還元率を所要の還元率に確保することに
より、溶融還元設備トータルとして還元生産性は向上す
る。

■鉄鉱石の供給系で、流動層還元炉からの高温の排ガス
の顕熱を利用して予熱乾燥するため、鉄鉱石の高温乾燥
が行え、乾燥スペースの小型化と、乾燥効率のアップす
なわち、分級性能が向上する。

■鉄鉱石原料の予熱過程で乾燥１分級を行うため、原料
の事前の乾燥ふるい分は設備の省設備化が狙える。

等により本発明の装置を採用することにより、鉄鉱石の
効率的な還元が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明の詳細な説明図、第３図は循
環タイプの鉄鉱石流動層還元装置の比較例の説明図であ
る。 １・・・流動層還元炉 ２・・・分級予熱サイクロン ３・・・固気分離サイクロン　４・・・還元ガス供給系
５・・・排気管　　　　　　　６・・・ホッパー７ａ　
、　７ｂ　、　７ｃ　−・・切出装置８・・・移送管　
　　　　　　９・・・還元鉱石排出系ＩＯ・・・ガス供
給系 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫第１図　　　
　　第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、還元鉱石を製造する設備において、流動層還元炉の
   排気管途中に鉄鉱石供給口を設け、該鉄鉱石供給口以降
   に分級予熱サイクロンを設け、該分級予熱サイクロンの
   後段に固気分離サイクロンを設け、分級予熱サイクロン
   もしくは固気分離サイクロンと、前記流動層還元炉とを
   移送管で連結したことを特徴とする鉄鉱石流動層還元装
   置。 ２、前記の分級予熱サイクロンの下部近傍にガス供給口
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の鉄鉱石流動層
   還元装置。