JPH0314889B2 - - Google Patents

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JPH0314889B2
JPH0314889B2 JP58034461A JP3446183A JPH0314889B2 JP H0314889 B2 JPH0314889 B2 JP H0314889B2 JP 58034461 A JP58034461 A JP 58034461A JP 3446183 A JP3446183 A JP 3446183A JP H0314889 B2 JPH0314889 B2 JP H0314889B2
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JP
Japan
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flux
tuyere
ore
furnace
slag
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Application number
JP58034461A
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English (en)
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JPS59162213A (ja
Inventor
Shiko Takada
Nobuo Tsuchitani
Hisao Hamada
Toshihiro Inatani
Eiji Katayama
Mitsuo Kadoto
Tsutomu Fujita
Shunji Hamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPS59162213A publication Critical patent/JPS59162213A/ja
Publication of JPH0314889B2 publication Critical patent/JPH0314889B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C21B13/002Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/66Heat exchange

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素系固体還元剤の充填層を内部に内
蔵するとともに上下方向に2段もしくは必要によ
り3段に設けられたそれぞれ複数の羽口を有する
堅型の溶融還元炉を用いて、粉状鉱石を羽口から
吹き込むことにより溶融金属を製造する溶融還元
炉の操業方法において、最少量のフラツクス吹き
込みで粉状鉱石の還元を促進し、かつスラグの排
滓を円滑に維持することのできる、溶融還元炉の
羽口からのフラツクス吹き込み方法に係る溶融還
元炉の操業方法に関するものである。
近年、鉄鉱石をはじめ各種の金属酸化物より成
る原料鉱石は、塊状鉱石よりはむしろ、粉粒鉱石
の方が多くなりつつあり、今後もますますその比
率が増加する傾向にあるとみられる。従来、粉粒
状鉱石による製錬方法としては、流動層を用いて
粉粒状鉱石を予備還元したのち、この予備還元鉱
を電炉、転炉、その他の溶解炉で溶融還元する方
式が一般的である。
この場合、予備還元鉱にバインダーを添加して
塊成化し、その塊成物を溶解炉で溶融還元する製
錬方式が多い。しかし、このような方式によれ
ば、塊成化のための資材、処理費および処理エネ
ルギーなどを必要とするだけでなく、塊成化した
のち焼成を必要とする場合には、その際に焼成炉
から排出されるガス中のNOX、SOXおよびダスト
などを処理するための費用が多大となるところに
も難点を伴う。
また上記の方式の他に、アーク炉やプラズマま
たは純酸素を利用する炉を用いて、予備還元鉱を
塊成や焼成を経ずに溶融還元する方式を企てられ
てはいるが、アーク炉を用いる方式によれば電力
消費が莫大であるばかりでなく、立地条件にも制
約があり、またプラズマを利用する炉を用いる方
式も電力消費が甚しく現在のところ工業的規模で
の適用が困難であり、さらに純酸素を利用する炉
を用いる方式によれば、高温雰囲気を得ることは
容易であつても還元雰囲気の維持が難しく、また
酸素使用量が嵩むなど、何れも技術的に解決を要
する問題をはらんでいる。
ところで本発明者らは先に、上記の諸問題を有
利に解決するものとして、特開昭57−198205号に
おいて炭素質固体還元剤の充填層を堅型炉内部で
不断に形成する一方、この堅型炉の下部胴壁に上
下2段にわたり配設したそれぞれ複数の羽口群を
通して、該堅型炉から排出される還元性の排ガス
を用いて粉、粒状鉱石を予備還元した部分還元鉱
を、必要ならばさらにフラツクスを加えて300〜
1300℃の高温の空気または酸素富化空気からなる
熱風をもつてする気流搬送下に堅型炉内に吹込ん
で、上記部分還元鉱を溶融還元する粉、粒状鉱石
の堅型炉溶融還元方法を提案した。
上記の方法において、予熱下の酸化性ガス気流
にて搬送し、羽口群から堅型溶融還元炉内に吹込
み装入を行う装入物は、羽口先端部周辺で該炉内
部に形成された炭素系固体還元剤の充填層の高熱
領域中を滴下する間に溶融還元されて炉床に蓄溜
し、適宜に炉外に取り出されるしくみとされ、こ
のような堅型溶融還元炉を用いる溶融還元法の開
発により、粉、粒状鉱石の製錬が極めて効果的に
行えるようになつた。
上記堅型溶融還元炉で粉状鉱石を溶融還元する
場合、適当なフラツクスを添加し、炭素系固体還
元剤充填層内でのこれらの鉱石の溶融を容易に
し、還元しやすくすると共に、充填層内で十分に
還元されるための充填層内滞留時間を確保するこ
とと、還元後のスラグが容易に排滓される条件を
確保することが必要である。
すなわち上記溶融還元法においては、上段羽口
から炉床にかけて形成された炭素系固体還元剤の
充填層において、フラツクスを添加した溶融鉱石
が直接還元され溶融滴下し排滓される過程におい
て、還元率を上げ、添加するフラツクス量を出来
るだけ少なくすること、およびスラグの排滓を常
に円滑に維持する操業方法の開発が必要であつ
た。この場合スラグ比を下げることは直接的に溶
融金属製造の際の所要エネルギーを下げることに
なる。
しかし、上記溶融還元炉の操業条件を確保する
問題は、実験室での高温シユミレーシヨン実験お
よび小型操業炉での広範な実験から、非常に複雑
な問題であることが分つている。
例えば、フラツクス組成を変化させた場合、そ
の還元性が変化し、それに伴なつてガスフオーミ
ングが変化し、炭素系固体還元剤充填層内におけ
る滞留時間が大きく変化する。
また、高温のため、スラグ分のSiO2やMgOや
Al2O3はかなり気化蒸発し、スラグ組成が変化す
る。
さらに、溶融鉱石の還元率の推移に従つて初
期・中期スラグの特性値、特に表面張力や接触
角、粘度等が変化し、滴下挙動を大きく変える
等、複雑な問題がある。
本発明者らは、溶融還元法におけるこれらの非
常に複雑な現象の中から、 (1) フラツクスを添加した溶融鉱石が非常に溶け
やすいものであれば、充填層を速く滴下し操業
度は向上するが、還元率が低下すること、 (2) 溶融鉱石が非常に溶けにくいものであれば充
填層をより高温にしなければならず、エネルギ
ー消費が上昇し、かつ生産性が低下すること、 (3) 添加するフラツツクスが多くなればスラグの
顕熱損失が多くなると共に溶融鉱石の還元率が
低下すること、 (4) 高温の炭素系固体還元剤からなる充填層の下
部に滞つた最終スラグが円滑に定常排滓される
為には、この最終スラグの溶融温度が1550℃以
下であること、およびその粘性が1550℃におい
て10ポアズ以下であることが望ましいこと(ス
ラグの粘性が1550℃において10ボアズを超える
と排滓が非常に困難となることが本発明者らに
よつて確かめられている。) (5) 充填層内での溶融鉱石の滴下状態を制御し還
元率を上昇させるフラツクス組成と、スラグの
排滓を円滑にするために添加しなければならな
いフラツクス組成とは、組成が異なること、 の5点を発見した。
本発明者らは以上の発見をもとにさらに実験を
続け、本発明を完成するに至つた。
本発明は、炭素系固体還元剤の充填層を内蔵す
るとともに羽口群を上下方向複数段に設けた堅型
の溶融還元炉中に、熱風と共に粉状鉱石とフラツ
クスとを吹込むことにより溶融金属を製造する溶
融還元炉の操業方法において、上部の羽口から粉
状鉱石と共に還元促進用塩基性フラツクス、例え
ばCaO系フラツクスを吹込み、最下段の羽口から
排滓を円滑にさせる酸性フラツクス、例えば
SiO2系フラツクスを吹込むことを特徴とする溶
融還元炉の操業方法にある。
本発明は、前記溶融還元炉で粉状鉱石およびフ
ラツクスを均等に上段あるいは上段・中段羽口よ
り吹き込む操業方法に比べフラツクスの吹込量が
著しく少なくなる。すなわちフラツクスの吹き込
み方法を、最下段の羽口を除く上部の羽口から吹
き込まれた粉状鉱石が羽口先の高温で溶解し、か
つ炭素系固体還元剤の充填層を滴下する間に充分
還元され、かつそのフラツクス吹込量が最小にな
るようにし、一方、最下段の羽口からはスラグの
排滓が円滑に行われる条件を満足し、かつそのフ
ラツクス吹き込み量が最小となるようにした場合
の方が、全体としてのフラツクス吹込量が減少
し、かつ溶融鉱石の還元率が上昇することになる
のである。上部の羽口すなわち最下段の羽口を除
く羽口から吹き込む還元促進用フラツクスとして
はCaO系フラツクスを用い、最下段の羽口から吹
込むスラグの粘度を低下させ排滓が円滑に行われ
るようにするフラツクスとしてはSiO2系フラツ
クスを用いる操業方法によつて、上記全体として
のフラツクス吹込量が減少し、かつ還元率が上昇
する結果を容易に得ることができる。
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明方法の実施に用いる装置の系統
図である。堅型溶融還元炉1内には装入装置2を
経て、炭素系固体還元剤、好ましくは塊コークス
が装入され、堅型溶融還元炉1内には還元剤充填
層が形成される。堅型溶融還元炉1の下部には羽
口が2〜3段に設けられている。上、中段羽口は
予備還元鉱とその還元を促進させるフラツクスを
熱風とともに吹込む羽口3,4、最下段は排滓を
円滑にするために添加するフラツクスと熱風とを
吹込む羽口5である。
粉状鉱石とその還元を促進させる為に添加する
フラツクスは流動予備還元炉6に供給装置7によ
つて供給され、この予備還元炉6内において、堅
型溶融還元炉1内で発生した高温排ガスを用いて
予備還元・加熱される。
予備還元鉱石とフラツクスは予備還元炉6の排
出口8から上、中段羽口3,4へ、重力輸送およ
び気体輸送の原理を応用して移送される。
堅型溶融還元炉1内の上段羽口3、中段羽口
4、最下段羽口5の羽口先端近傍には、熱風炉1
1から送風される熱風により、高炉の羽口先端近
傍と同様に、レースウエイが生成し、2000〜2500
℃の高温領域が形成されており、この領域内に熱
風あるいは付加される酸素とともに吹込まれる予
備還元鉱石とフラツクスは直ちに加熱され容易に
溶融する。そして溶融還元炉1の下部の炭素系固
体還元剤充填層を滴下する間に還元されて溶融金
属と溶融スラグが生成して製錬が行われる。最下
段羽口5には、最終スラグ成分調整用フラツクス
ホツパ9からスラグの排滓を円滑にさせるフラツ
クスを供給する。溶融金属は最下段羽口5より吹
込まれたフラツクスと共に溶解して最終的に炉床
部に蓄留され、出湯口10より適時炉外に出湯さ
れる。
次に本発明の実施例を挙げてその効果を具体的
に説明する。
実施例 第1図に示す系統方式により、本発明を試験炉
で実施した。製造金属はコレマナイト鉱石より
Fe−B−Si−C系合金を製造した。
比較例としてフラツクスを各羽口から均一に供
給する操業方法も実施した。
操業条件及び操業結果は次の通りである。
(1) 硼素含有鉱石:コレマナイト 粒径:200メツシユ以下 上、中段羽口への供給量:170Kg/hr (2) 鉄鉱石 銘柄:ブラジルMBR鉱石 粒径:2mm以下 予備還元炉への供給量:740Kg/hr 上、中段羽口への供給量:600Kg/hr 予備還元率:65% (3) フラツクス (A) 均一供給方式(比較例) 石灰石:150Kg/hr ケイ石:126Kg/hr 吹込み羽口:上、中段羽口 合計のフラツクス吹込み量:276Kg/hr (B) 分割供給方式(本発明方法) 石灰石:35Kg/hr 吹込み羽口:上、中段羽口 石灰石:35Kg/hr ケイ石:82Kg/hr 吹込み羽口:最下段羽口 合計のフラツクス吹込み量:152Kg/hr (4) 炭素系固体還元剤の種類:コークス 粒径:20〜30mm 供給量:603Kg/hr (5) 堅型溶融還元炉への送風量:1800Nm3/hr 送風温度:900℃ 送風羽口:上段、下段、最下段各4本 計12本 (6) Fe−B−Si−C系溶融金属生産量およびス
ラグ排出量 (A) フラツクス均一供給方式(比較例) 430Kg/hr(成分B=3.0%、Si=2.8%、C=
3.0%、Fe=Bal) スラグ排出量:434Kg/hr (B) フラツクス分割供給方式(本発明方法) 450Kg/hr(成分B=5.1%、Si=2.1%、C=
2.8%、Fe=Bal) スラグ排出量:351Kg/hr (7) Bの還元率 コレマナイト供給量170Kg/hr中に含まれる
B2O3含有量は45.5%で、Bの量は24.0Kg/hrで
ある。
(A) 比較例 Bの溶融金属への移行量:12.9Kg/hr 未還元B量: 24.0−12.9=11.1Kg/hr Bの還元率:53.8% (B) 本発明方法 Bの溶融金属への移行量:22.95Kg/hr 未還元B量: 24.0−22.95=1.05Kg/hr Bの還元率:95.6% 以上のように多段の羽口より溶融還元炉にフラ
ツクスを吹込む場合、最下段以外の羽口からは充
填層での溶融還元に好ましいフラツクスを吹き込
み、最下段の羽口から排滓に必要な条件を満足す
るように最終スラグを調整するフラツクスを吹込
む溶融還元炉の操業方法によつて合計のフラツク
ス吹込み量を減らし溶融金属製造のエネルギーコ
ストを低下させるだけでなく、その還元率も上昇
させるという効果を持つことが明らかとなつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施に用いる装置の系統
図である。 1……堅型溶融還元炉、2……原料供給装置、
3,4,5……羽口、6……予備還元炉、7……
鉱石・フラツクス供給装置、8……予備還元鉱・
フラツクス排出口、9……最終スラグ成分調整用
フラツクスホツパ、10……溶融金属・スラグの
排出口、11……熱風炉。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 固体還元剤充填層に熱風と共に粉状鉱石を吹
    込んで該吹込鉱石を溶融還元させる堅型溶融還元
    炉の操業において、 上段羽口から粉状鉱石と共に還元促進用塩基性
    フラツクスを吹込み、最下段の羽口から排滓を円
    滑にさせる酸性フラツクスを吹込むことを特徴と
    する溶融還元炉の操業方法。
JP58034461A 1983-03-04 1983-03-04 溶融還元炉の操業方法 Granted JPS59162213A (ja)

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JP58034461A JPS59162213A (ja) 1983-03-04 1983-03-04 溶融還元炉の操業方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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