JPH0280525A - 粉状鉱石の還元率連続測定方法 - 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） この発明は、粉状鉱石の還元率連続測定方法に関し、循
環型流動層予備還元炉にて原料鉱石粉を予備還元する場
合に、該原料粉中の粉状鉱石の１元率をリアルタイムで
的確に測定しようとするものである。

（従来の技術） 鉄鉱石その他の金属鉱石資源は、塊状のものが減少して
粉状のものが増加する傾向にあるが、現在とくに低品位
鉱石の品位を高めるべく浮選や磁選などの選鉱が積極的
にすすめられていることもあって、かような傾向は今後
ますます強まることが予想される。

そこで近年、上記したような鉱石粉から直接溶融金属を
製造するいわゆる溶融還元法、すなわち原料鉱石粉を流
動層予備還元炉で予備還元したのち、得られた予備還元
鉱石粉を炭素質還元剤を充てんした溶融還元炉内に導き
、ここで還元しながら液化して溶融金属とする方法が開
発された。

ところでかような溶融還元法で、所定量の溶融金属を安
定して生産するためには、予備還元鉱石粉の還元率を、
必要生産量に見合った所定の還元率とすることが重要で
ある。というのは粉状鉱石の還元率が生産性に及ぼす影
響は殊の外大きいからである。

ここに粉状鉱石の還元率は、鉱石の成分をはじめとして
還元ガスの成分、温度および量などの変動によって容易
に変動するので、安定して操業を実施するためには還元
率を常時把握しておくことが肝要である。

従来は、次のようにして還元率の測定を行っていた。

すなわち流動層より試料を採取し、メタリックメータ（
Ｍ−Ｆｅメータ）で共振周波数を測定すると共に採取試
料のかさ密度を求め、このかさ密度と共振周波数とから
還元率を求めていた（特公昭５７５２５３９号公報）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記した従来法では、試料の採取、試料の
調整、共振周波数の測定およびかさ密度の測定は人力に
顛らざるを得なかったので、還元率の迅速かつ連続した
測定はできなかった。

このため還元率の変動に応じて迅速に操業条件を変更す
ることもできず、結局のところ所定還元率の予備還元鉱
石粉を安定して製造することはできなかったのである。

この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、循環
型流動層予備還元操業において粉状鉱石の還元率を迅速
にしかも連続して測定することができる有利な方法を提
案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 以下この発明の解明経緯について説明する。

さて流動層による鉱石の予備還元は連続プロセスであり
、原料鉱石粉は連続的に供給され、また予備還元鉱石粉
すなわち成品も連続的に抜出される。かような流動層予
備還元操業において、還元ガスの成分や量が変化すると
これに応して成品の予備還元率も変化する。従って所定
還元率の成品を安定して製造するには、成品還元率の変
化を常時監視しておき、その変化に応じて予備還元炉の
操業条件を適宜に変更することが必要なわけであるが、
従来技術では前述したとおり、成品還元率を間歇的にし
か測定できなかったので、還元率変動に伴う操業条件の
変更が遅れ、その結果操業全期間にわたって所定還元率
の成品を得ることはできなかったのである。

なお従来技術において還元率を連続的に測定できなかっ
た理由は、予備還元鉱石粉のかさ密度が連続して測定で
きなかったからであり、ここに還元率の測定に当ってか
さ密度を知ることが必要な理由は、特公昭５７−５２５
３９号公報に開示されているように成品中に混在してい
る混合物の影響を排除するためである。

そこで発明者らは、かようなかさ密度を利用することな
しに共振周波数のみから還元率を求めるべく、新たな測
定方法の開発に取組んだ。

その結果、還元鉱石に共存する混合物の量を規定してい
るものは原料中の鉱石以外の混合物の量そのものであり
、従ってかかる混合物を含む成品の共振周波数と流動層
に装入される前の原料鉱石粉の共振周波数を測定してそ
の差を求めれば混合物の影響は消去され、しかも測測定
値の差は還元された鉱石と装入前の未還元鉱石の共振周
波数の差になることの知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、原料供給装置から装入管を介して
連続的に供給される原料鉱石粉を還元ガスによって流動
化させつつ予ｉｆｆｔｍ元し、この流動層予備還元炉か
ら跳び出した予備還元鉱石粉をサイクロンで捕集し、こ
の捕集した予備還元鉱石粉を循環経路を介して該予備還
元炉に戻しつつ、部については炉外に抜出すことからな
る循環型流動層予備還元操業において、原料鉱石粉の共
振周波数と予備還元鉱石粉の共振周波数をそれぞれ個別
に計測してその差を求め、得られた値を、予め求めてお
いた周波数差と粉状鉱石の還元率との関係と照合するこ
とによって粉状鉱石の還元率を測定することからなる粉
状鉱石の還元率連続測定方法である。

以下この発明を具体的に説明する。

第１図に、この発明の実施に用いて好適な循環型流動層
予備還元炉を模式で示す。図中番号ｌは流動層予備還元
炉、２はサイクロン、３は循環装置、４は還元ガスの製
造装置、５は予備還元炉１とサイクロン２との連結管で
ある。また６は原料鉱石粉ホッパー、７は原料鉱石粉の
装入管、８は切出し装置、９は排ガス管であり、１０は
成品抜出し管、１１は成品ホッパー、そして１２ａおよ
び１２ｂがそれぞれ共振周波数測定装置である。

さて流動層予備還元炉１内では、原料鉱石粉や媒溶剤が
滞留しているが、導入された還元ガスによって流動化さ
れ、鉱石粉は還元されつつ炉内を飛び出してサイクロン
２に捕集される。捕集された予備還元鉱石粉はサイクロ
ン２の下方に降下するが、循環装置３の下方から粒子循
環用のガスを吹込むことにより鉱石粉は再び予備還元炉
１内に戻される。すると再び還元ガスによって流動化さ
れ上述の過程を通るわけであるが、必要に応じて予備還
元鉱石粉はその抜出し管から抜出されて溶融還元炉（図
示せず）に送られる一方、原料ホッパー６からは、原料
鉱石粉が循環経路の何処からかこの例で連絡管５から新
たに装入される。

そしてこの発明では、上述したような粉体の循環流動の
途中で原料鉱石粉と成品の共振周波数を測定し、その差
から粉状鉱石の還元率を求めるわけである。

ここに測定位置についてはとくに限定されることはない
が、原料鉱石粉の共振周波数の測定は原料装入管７の途
中とくに原料ホッパー６と切出し装置８との途中で、一
方成品の共振周波数の測定はサイクロン２の下部で行う
ことが望ましい。

その理由は、まず原料鉱石粉の場合について述べると、
共振周波数測定装置を切出し装置８と連結管５との間に
設置した場合には、原料鉱石粉の装入速度が変化すると
それに伴って連結管５中の粉体の充てん量が変化して共
振周波数に誤差が生じ、また原料ホッパー６に設置した
場合には、このホッパー６への原料装入の影響で測定値
が変動するからである。

この点、原料ホンパー６と切出し装置８の間は、常に原
料鉱石粉が充満しており、しかもホッパー６への原料装
入や原料切出し速度の影響を受けないので、安定した共
振周波数の測定が可能なわけである。

次に成品の共振周波数を測定する場合について述べると
、予備還元炉Ｉ内では流動層内粒子の運動が激しくしか
も操業条件によって粒子の層内密度が変化するため安定
した測定は難しく、また成品抜出し管１０や成品ホッパ
ー１１内での測定では、成品の抜出しが連続的な場合に
は安定して測定できるとはいうものの、間歇的に抜出す
場合にはその影響が表われて誤差が生じるからである。

この点サイクロン２の下部は、成品が常に良好な充てん
状態にあるので、精度良い測定が安定してできるわけで
ある。

（実施例） 平均粒径０．５３ｍの豪州産の鉄鉱石を、第１図に示し
た流動層予備還元炉を用い、次の条件下に予備還元した
。

１、使用炉 流動層予備還元炉の内径　：０．１ｍ 流動層予備還元炉の炉高さ：４．８ｍ ２、還元条件 還元ガス流量　　　１８００〜２３００）Ｊｍ３／ｈ還
元ガス組成　　　ＣＯ：　３０〜５５％Ｈ２：　１４〜
２３％ 残二Ｎ２ 還元ガス温度　　　９２０〜１０８０°Ｃ３、混合原料 鉄鉱石：５００〜７２０ｋｇ／ｈ 石灰石：５０〜２００ｋｇ／ｈ 珪石二　〇〜９５ｋｇ／ｈ 上記の予備還元操業に際し、この発明に従う方法で還元
率を連続的に測定し、還元率の変動に応じて主に還元ガ
スの温度とガス組成を調整しなから３６ｈ毎に目標還元
率を種々に変更し、約１０日間の操業を行った場合にお
ける平均還元率および目標還元率からの偏差を表１に示
す。

なお表１には比較のため、従来法に従って間歇的に還元
率を測定した場合における実験結果も併せて示す。

表１ ＊目標還元率変更後６時間経過してから２ｈ間隔で測定
した成品の還元率 ＊＊同上で測定した成品の還元率と目標還元率との差の
標準偏差 同表より明らかなように、この発明法を利用すればより
安定して粉状鉱石の予備還元が達成できる。

次に第２図に、２時間毎に採取した成品の化学分析によ
る還元率と、採取時にこの発明法によって測定した還元
率とを比較して示す。

同図より明らかなように、両者はよく一致しており、こ
の発明法の測定精度の高さを示している。

さらに第３図には、目標還元率を５５％から６５％に変
化させた時、この発明法に従って連続して測定した還元
率と、２ｈ毎に採取した成品の化学分析による還元率（
図中○印）とを比較して示す。

同表より明らかなように、この発明法によれば粉状鉱石
の予備還元率が精度良くしかも連続して測定できている
。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、循環型流動層予備還元操業
において、粉状鉱石の還元率を連続的に精度よくしかも
リアルタイムで測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施に用いて好適な循環型流動層
予備還元炉の模式図、 第２図は、この発明によって測定した還元率と化学分析
による還元率との比較グラフ、第３図は、目標還元率を
５５％から６５％に変化させたときの還元率の推移を、
この発明法および化学分析法に従って測定した結果番比
較して示したグラフである。 ■・・・流動層予備還元炉　２・・・サイクロン３・・
・循環装置　　　　　４・・・還元ガスの製造装置５・
・・連結管　　　　　　６・・・原料鉱石粉ホッパー７
・・・原料鉱石粉の装入管 ８・・・切出し装置　　　　９・・・排ガス管１０・・
・成品抜出し管　　　１１・・・成品ホッパー１２ａ、
　１２ｂ・・・共振周波数測定装置第１図 ６・−原料／ｒ１１パー Ｔ２ａｊ２−・−・・共坂胴ｉ数測定！置筐元車ｃ％） 化学介拵で永めんａｔ牽（％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原料供給装置から装入管を介して連続的に供給され
   る原料鉱石粉を還元ガスによって流動化させつつ予備還
   元し、この流動層予備還元炉から跳び出した予備還元鉱
   石粉をサイクロンで捕集し、この捕集した予備還元鉱石
   粉を循環経路を介して該予備還元炉に戻しつつ、一部に
   ついては炉外に抜出すことからなる循環型流動層予備還
   元操業において、 原料鉱石粉の共振周波数と予備還元鉱石粉の共振周波数
   をそれぞれ個別に計測してその差を求め、得られた値を
   、予め求めておいた周波数差と粉状鉱石の還元率との関
   係と照合することによって粉状鉱石の還元率を測定する
   ことを特徴とする粉状鉱石の還元率連続測定方法。 ２、原料鉱石粉および予備還元鉱石粉の共振周波数測定
   位置がそれぞれ、原料鉱石粉の装入管およびサイクロン
   下部である請求項１記載の方法。