JPH0213015B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明はフエロアロイ、非鉄金属等の粉状鉱石
の流動層還元方法に関する。 〔従来の技術〕 鉄鉱石を固体状態のまま還元して製品、半製品
とすることは直接製鉄法の予備還元として、また
鉄粉製造の際の粗還元粉として古くから行なわれ
ているところである。 その製造方法の内、化学工業等の分野で触媒反
応や固体反応に広く利用されている流動層技術を
応用した流動層予備還元法も古くから試みられて
いる。1958年のＨ−Iron法、1965年のFIQR法、
1972年のHIB法なども全て流動層予備還元法で
ある。 流動層還元法の長所は粉体を流体のように扱う
ことができ、それゆえ連続化が容易になり、また
反応制御性も良いという所にある。しかしその反
面短所もあり、流動層を出た排ガスは通常その反
応温度を持ち、その熱の有効利用を考なければシ
ヤフト炉のように熱効率が良くならない。 この熱効率を向上させることに関してはセメン
ト業界で従来よりロータリーキルンに原料を供給
する前段にロータリーキルンから出た高温排ガス
をサスペンジヨンプレヒータと呼ぶ一連のサイク
ロンを連ねた気−固向流熱交換器に通し、原料を
予熱する方法が採られている。この方法は流動層
還元法にも応用でき、上記問題の一つの解決方法
といえる。 もう一つの点は流動層還元法において還元に必
要な反応潜熱、鉱石加熱、炉体からの熱放散に見
合う熱量の供給を還元ガスの顕熱、すなわち（還
元ガス予熱温度と反応温度の差）と（還元ガス
量）との積で供給しようとした場合、還元ガス量
が、流動化に必要な最低ガス量よりかなり多くな
り、そのため反応炉径、ダクト等が大きなものに
なり設備的に巨大になるか、もしくは還元ガス量
を控え目にした場合還元ガスの必要予熱温度を高
くする必要があり、そのまま流動層に入れた場
合、鉄鉱石が流動層内で焼結し、もはや流動状態
を維持することが不可能となる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は上記流動層による粉状鉱石の予備還元
の欠点を解決し、熱効率の向上と、流動層内の焼
結の防止を図る方法を提供することを目的とする
ものである。 〔問題点を解決するための手段〕 このような流動層還元法の欠点を克服する方法
として本発明者等は固気熱交換装置例えばサスペ
ンジヨンプレヒータのガス入口煙道にガス吹込用
ノズルを設け、酸素を含むガス若干量を流入し、
流動層から排出される還元ガスの一部を燃焼さ
せ、反応温度より高い高温排ガスを作り、該排ガ
スを原料粉状鉱石と固気熱交換させて、反応温度
以上に鉱石を加熱し、その反応温度以上に加熱さ
れた鉱石を流動層に直接導入することにより、還
元反応熱（吸熱反応）、炉外熱放散等に見合う熱
量の一部を補い、流動層に導入する予熱した還元
ガスの流量または還元ガスの予熱温度を低減する
方法を創案した。 この場合、注意すべき点は、還元炉の排ガスで
はなく、還元ガスそれ自身を固気熱交換装置に導
入し、酸素を吹き込むことによつてその一部を燃
焼させ、鉱石を加熱することことは不可能である
ことが本発明者らの広範な研究により明らかにな
つたことである。即ち、鉱石を還元した後の排ガ
スはその還元能力が極端に落ちているため、さら
に酸素を加え一部を燃焼させた場合は、ほぼその
還元能力が無くなるため、そのガス温度が鉱石の
融点近くにまで上昇しても焼結トラブルを起こさ
ず、鉱石予熱ができることが本発明者らによつて
発見されたことによる。 また流動層還元の排ガスはその欠点でもある排
ガス温度が高いことがさらに本発明方法、すなわ
ち流動層還元排ガスを直接原料粉状鉱石と固気熱
交換させることを有利にしている。本発明のよう
に流動層還元法の排ガスを直接原料粉状鉱石と固
気熱交換させ、さらにそれにO₂を添加すること
により反応温度以上に鉱石を予熱し、流動層還元
する技術思想はこれまで無い。 この場合勿論酸素の代りに空気を吹込むことも
可能である。また還元ガスはCO、H₂が有効であ
る。 〔作用〕 流動層還元排ガスを原料粉状鉱石と固気熱交換
させる前にO₂を含むガスを少量吹込み流動層出
口排ガスの一部を燃焼させ、流動層反応温度以上
に鉱石を加熱し、流動層に供給することは還元ガ
ス量の減少もしくは還元ガス予熱温度の低下の効
果がある。 還元ガス量を減少させることができればダクト
径、還元炉容量、鉱石予熱炉、計算設備全体を小
さくすることができ、設備費の低減につながる。
また還元ガス予熱温度の低下は予熱に必要な燃料
の低減もさることながら、流動層内での鉱石焼結
防止の点から非常に有効である。 流動層を用いた鉱石の還元技術において800℃
の反応温度で運転する場合、1200℃近い高温ガス
を分散板を通して流動層内に導入すると、流動層
内の分散板ノズルを出た所では、まだ1200℃近い
温度を保持しているため、部分的に還元された鉱
石の焼結が起こる可能性が非常に高い。それゆえ
流動層による鉱石の還元法においては焼結しない
反応温度の選択とその反応温度にできるだけ近い
還元ガス温度でガス供給できることが安定操業の
要である。 以上のように還元反応潜熱や炉外熱放散に見合
う熱量を補うのに鉱石を反応温度以上に加熱する
必要がある。一方還元された鉱石の焼結を防ぐた
めに1350℃以下にする必要がある。 〔実施例〕 第１図に示す装置を用いて行つた本発明の実施
例を示す。 還元炉１、サスペンジヨンプレヒータ３を含む
高温反応を行なわせる装置の主要部分は熱損失を
できるだけ少なくするために耐火断熱材１０で保
護されている。 還元ガス供給装置９より供給される還元ガス
H₂は予熱装置８で所定温度まで昇温され、ガス
分散板７を介して流動層に導入される。原料鉄鉱
石はあらかじめ整粒、乾燥したものを実験に用
い、鉱石供給装置２よりサスペンジヨンプレヒー
タ３内に導入され流動層出口排ガスと熱交換しな
がら流動層下部に取り付けらた鉱石供給口１１よ
り流動層内に入り所定温度で還元される。サスペ
ンジヨンプレヒータ３には流動層出口排ガス導入
部に本発明を実行できるように酸素吹込みノズル
４を設けてある。流動層下部には鉱石の連続排出
を可能とする排出口６がある。 本発明の効果を明らかにする操業実験は鉱石供
給量を28.4Kg/H一定、還元鉄鉱石排出量を19.4
Kg／Ｈ一定、還元炉反応温度を800〜810℃一定、
使用鉄鉱石銘柄、粒径を２mm以下のマウントニユ
ーマン鉱石一定とし、他の操業条件並びに結果は
第１表に示した。操業は 鉄鉱石をサスペンジヨンプレヒータを使わず
に直接流動層へ装入した場合（比較例） 流動層出口排ガスのみで鉄鉱石予熱を行う通
常のサスペンジヨンプレヒータの運転操業を行
つた場合（比較例） 本発明の流動層出口排ガスの一部を燃焼し、
鉄鉱石温度を反応温度以上に高めた場合の操
業、その場合、上記、と同じ還元ガス量で
行つた場合の還元ガス予熱温度低下が可能とな
る効果を顕著に示す一例（実施例） 同様に本発明の流動層出口排ガスの一部を撚
焼し、鉄鉱石温度を反応温度以上に高めた場合
の操業でその場合、と同じ還元ガス予熱温度
で操業した場合、必要還元ガス量が減少できる
効果を顕著に示す一例（実施例） である。 この場合鉄鉱石予熱温度は鉱石供給量調整用ダ
ンパ１２を閉じた場合の温度計１３で測定した温
度をもつて鉄鉱石予熱温度の比較代表値とした。
撹拌機構１５は流動化状態が不良になつた時のみ
使用した。 第１表の実施例から明らかなようにサスペンジ
ヨンプレヒータ３の前にO₂を少量吹込み流動層
出口排ガスの一部を燃焼させ、流動層還元反応温
度以上に鉄鉱石を加熱し、流動層に供給すること
は還元ガス量の減少もしくは還元ガス予熱温度の
低下の効果をもたらし、より安定かつ経済的な流
動層還元を達成することができた。また本発明は
クロム鉱石など他の鉱石に対しても同様に行い効
果があることが実験により確認されている。

〔発明の効果〕

本発明方法により反応温度より高い温度に予熱
した粉状鉱石を流動層で還元反応させるので、還
元ガスの温度を低くしその量を抑制して安定的に
経済的に効率よく流動層還元を行うことができ、
従来の流動層炉の欠点を改善することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いる装置の一例の縦
断面図である。 １…還元炉、２…鉱石供給装置、３…サスペン
ジヨンプレヒータ、４…酸素吹込みノズル、５…
還元ガス入口、６…還元鉄排出口、７…ガス分散
板、８…還元ガス予熱装置、９…還元ガス供給装
置、１０…耐火断熱材、１１…鉱石供給口、１２
…鉱石供給量調整用ダンパ、１３…鉱石温度測定
用熱電対、１４…炉内温度測定用熱電対、１５…
撹拌機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粉状の鉱石を高温の還元ガスで流動還元させ
   る粉状鉱石の流動層還元法において、流動層出口
   排ガスを、酸素を吹き込んでその一部を燃焼させ
   ると共に、該排ガスを原料粉状鉱石と固気熱交換
   させて粉状鉱石を加熱し、その粉状鉱石を流動層
   に導入することを特徴とする粉状鉱石の流動層還
   元方法。