JPH0372012A - 循環流動層予備還元炉 - 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、鉄鉱石の溶融還元において、生産性の向上、
製品の還元率の向上および溶融還元炉の耐火物原単位、
炭材原単位の低減を達成できる鉄鉱石の循環流動層予備
還元炉（以下予ＯＩ還元炉と略す）に関するものである
。

〈従来の技術〉 流動層において良好な粒子循環をえるためには、還元性
ガス流速を粒子の終末速度（粒子が流動層から飛び出す
ガス流速）以上にすることが重要である。広い粒径範囲
の粉鉱石を予ｍ還元炉で予備還元するには、ガス流速を
最大粒子の終末速度以上に保つ必要がある。しかしガス
流速の壜加に伴い、サイクロンなどの捕集器での粉鉱石
の捕集効率が低下しわ）鉱石の歩留りを低下させ、捕集
効率を保持するためには捕集器の増強が必要となり設＠
費が嵩む、一方、粉鉱石を予備還元炉で予備還元する際
に、急速加熱による熱割れ、衝突、摩耗による割れ、ｍ
ｍ変化による割れなどによって鉱石の粉化がおこり溶融
還元炉への装入歩留りおよび生産性の低下を招くが、ガ
ス流速の増加は鉱石の粉化を促進させる。従って鉱石の
粉化を防ぎ、所望の生産性と還元率をえるためにはガス
流速は極力遅いことが望まれる。

しかし、ガス流速を最大粒子の終末速度以下にすると、
実ガス流速よりも大きい終末速度である粒子は流動層内
に永久滞留し、粒子循環が不安定になったり、最悪の場
合には粒子循環が停止し、操業ができなくなる。

そこで、この様な条ｆ′ト下で予備還元する場合には、
予備還元炉内に永久滞留する粗粒子のみを選択的かつ効
率的に炉外に排出することが必要となる。この様な問題
に対し、本発明者らは特願昭６３１１７３２８号、特願
昭６３−２４１４９９号に、予備還元炉の高さ方向に複
数の鉱石抜き出し口を設け、炉内鉱石の滞留量を調整し
、広い粒径範囲の鉱石の予備還元が達成されることを報
告し、特願昭６３−２４７５００号に予備還元炉内に軸
方向にのびる仕切り板を設置して炉内を複数に区画し、
区画室毎に異なる流速の還元ガスを導入することにより
、粒径の異なる粉鉱石を同時に処理できる技術を報告し
た。

また、特公昭５５−９０４８号公報に、流動層内滞留物
から粗粒を選択的に取り出し細粒を再び流動層に戻して
造粒を継続する方法が開示されている。

さらに、特開昭６３−１１６０９号公報に、複数個の予
備還元炉を設置し、一方の還元炉から排出される鉱石を
他方の還元炉に導く経路を設けて、粗粒と微粒の鉱石を
各々の予備還元炉で効率良く予ＯＩ還元する方法が開示
され、特開昭６３−１１６１０号公報に、流動層予熱炉
で粉鉱石を予熱した後、細粒を外部の循環経路途中で粗
粒を予熱炉底部から各々別個に設けた予（ｌＩｌ還元炉
に導き還元して、広い粒度範囲の粉鉱石の効率的な予備
還元する方法が開示されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 前述の従来技術の問題点を以下に示す。

特願昭６３−１１７３２８号、特願昭６３−２４７４９
９号で報告した技術は、ライザー内に永久滞留している
粒子の排出に対し適切な技術であり、広い粒径範囲の粉
鉱石を予備還元できるが、滞留粒子の抜き出し効率が低
く、従って予備還元の効率に改善点を残していた。また
、特願昭６３−２４７５００号に示された技術も広い粒
径範囲の粉鉱石を予備還元できるが、細粒を処理する側
の流動層のガス流速を微粒側に比較して早くせざるを得
ないため、鉱石粉化を防止することは不可能である。ま
た、特公昭５５−９０４８号公報に開示された技術には
、上述の特開昭６３４１７３２８号の技術と同じ問題が
あり、さらに予備還元炉の他に分級装置を必要とし、設
備高さが高くなり、設備費の点から好ましくない、さら
に、特開昭６３−１１６０９号公報、特開昭６３−１１
６１０号公報の技術ではいずれも複数個の予備還元炉を
必要とすることから設備上不利である。

本発明は、前述の問題を解決し、さらに流動層を形成せ
しめる還元性ガスの流速を小さく抑え、鉄鉱石の粉化を
極力防止しつつ、広い粒径範囲の鉄鉱石を一度に効率的
に予備還元することができる予備還元炉を提（」（する
ためになされたものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明者らは、前述の問題解決のために鋭意研究を重ね
た結果以下の知見を得た。流動層内での永久滞留粒子の
挙動は、層内の内部循環によるものであり層中心位置で
の上昇粒子と層壁近傍での下降粒子から形成されること
、また下降粒子波の発生場所と粒子供給管との位置関係
は一定ではなく変動していること、さらに下降粒子流の
発生位置は炉内鉱石滞留量、ガス流速、粒子循環速度等
により変化すること等である。これらの知見を基に、層
内永久滞留粒子が、効率的に排出されるように、流動層
の周囲すべてが排出口となるようにされた２重管構造の
予備還元炉を発明するに至った。

本発明は、還元ガスによって粉粒体をＮｆＬ動層動態状
態る流動層部と、流動層部上部から排出する粉粒体を１
ｉｆｔ集する捕集器と、捕集した粉粒体を流動層部に戻
す斜管とからなるｗ４環流動層予備還元炉であって、流
動層を形成する円筒状の還元炉とその外周に配設される
それより長い同心円状の粗粒排出管とで構成され、粗粒
排出管下端部に下部排出口を具えた流動層部と、流動層
部上部から排出する粉粒体を捕集する捕集器と連接した
ダウンカマーとからなり、かつ前記下部排出口とダウン
カマーとは輸送管を介して接続されている循環流動層予
備還元炉である。

〈作用〉 本発明に係る予備還元炉の一例を第１図に示した。主要
部は、流動層を形成するための還元炉１の内筒の周囲に
、円筒と同心円状に粗粒排出管２を備えている。流動層
内の粒子の挙動を第２図に模式的に示したが、下降粒子
は下降粒子流１５にのって、層壁に沿って流れ、下降粒
子流の発生位置は鉱石滞留量、ガス流速などによって変
化することが、前述のとおり本発明者らの研究によっ°
ζ見い出されている。還元炉内で永久滞留しようとする
粒子は還元炉の層壁に沿って下降する傾向にあり、この
周囲にある粗粒わ１出管との間に入り込み、下部排出口
１２から輸送管９を介してスクリューフィダー８によっ
てダウンカマー７に送られる。従って、本発明に係る装
置によると流動層内の永久滞留粒子が効率的に排出され
る。流動層内のガス流速を遅くするとサイクロン等での
捕集率が向上するが、粒子の終末速度がガス流速よりも
遅い細かい粒子も一部相粒排出管に入る割合が多くなり
、粉鉱石全体の還元率が低くなることが悲念されるが輸
送管９、斜管４を介して還元炉１に循環されるので問題
はない。

〈実施例〉 第１図に示した本発明に係る装置で粒度−５＋ｎの豪州
系鉱石の予備還元を実施した。実施条件を第１表に示す
、また第４図に比較例として実施した際に用いた装置を
示す、比較例の装置の寸法は第１図の装置と同じである
。さらに他の条件も本発明の実施例と等しくした。

循環流動層予備還元炉への鉱石補給と排出は、捕集器を
除く循環経路のいずれかの位置に粉粒状鉱石補給管と粉
粒状鉱石排出管を独立に接続し、これらを介して行う、
これらの管の接続位置は、循環流動層の原理上、捕集器
を除く粉粒状鉱石の循環経路であればいずれの箇所でも
その作用は同等であるが、補給した未還元のむ）粒状鉱
石がそのまま排出されるのを防止する必要がある。

具体的には、粉粒状鉱石補給管は、還元炉下部。

還元炉最上部又はダウンカマー上部に接続され、排出管
は還元炉下部又はダウンカマー下部に接続されることが
多い。後述の実施例では補給管をダウンカマー上部に接
続し、排出管をダウンカマー下部に接続した場合につい
て触れたが、上述のようにその他の部位に接続した場合
でも本発明装置の作用は同等である。

第２表に実施例と比較例との流動層内の粒子滞留量、粒
子Ｖａ環速度、抜き出し粒子の平均還元率と製品排出速
度を示す、比較例１では、実施例と粒子滞留量を等しく
操作したが、粒子循環速度と排出された製品の平均還元
率が小さくなる。すなわち比較例１の場合は実施例に比
べ、実ガス流速以上の終末速度を存する粗粒の抜き出し
速度が小さいために、粒子ＷＪ環速度が小さくなってし
まい、生産性が劣ることがわかった。

さらに比較例２として第４図の装置で高ガス流速での操
作を行った０粒子循環速度と製品の平均還元率は実施例
の場合と同程度となった０本発明に係る装置を用いた場
合の製品の粒度構成と、第４図の装置で高ガス流速での
操作をした場合の製品の粒度構成を原鉱石の粒度構成と
ともに第３図に示す。

第４図の装置を高ガス流速で操作した場合には、本発明
に係る装置と同程度の生産性を得ることは可能であるけ
れども、第３図に示されたように鉱石の粉化が著しく、
さらにサイクロンでの油集効率も低下した０本実施例で
は粗粒排出管２のわ）鉱石はスクリューフィーダー８、
輸送管９を通してダウンカマー７に戻し循環させたが、
循環させずに別途処理してもよい。第３図に示された２
種類の予備還元鉱石（実施例の処理鉱石、比較例の処理
鉱石）を公称１００　ｔの鉄浴式溶融還元炉の炉口から
ＩＬ／ｗｉｎの投入速度で上添加した。鉄浴の温度、送
酸速度、ランスハイド等は両者共等しくした０両者の添
加歩留りを第３表に示したが、明らかに本発明に係る装
置で処理した平均径の大きな予備還元鉱石の方が添加歩
留りが高く、本発明に係る装置の効果が認められる。

第１表 〈発明の効果〉 本発明によると、還元ガス流速を小さく抑え、鉄鉱石の
粉化を極力防止しつつ、広い粒径範囲の鉄鉱石を効率的
に予備還元することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る装置の模式図、第２図は、流動
層内での粒子の挙動の模式図、第３図は、処理方法側の
処理鉱石の粒度構成を示す特性図、第４図は、比較例と
して実施した装置の模式図である。 １・・・還元炉、　　　２・・・粗粒排出管、３・・・
定Ｗ１供給装置、４・・・斜管、５・・・排出管、　　
　　６・・・油集２Ｌ７・・・ダウンカマー、８・・・
スクリューフィーダー９・・・輸送管、　　　ＩＯ・・
・粉鉱石補給管、１１・・・粉鉱石排出管、１２・・・
下部排出口、１３・・・ガス、　　　　１４・・・鉱石
、１５・・・下降粒子流、　１６・・・上昇粒子流、１
７・・・粒子偶給管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 還元ガスによって粉粒体を流動層状態にする流動層部と
   、流動層部上部から排出する粉粒体を捕集する捕集器と
   、捕集した粉粒体を流動層部に戻す斜管とからなる循環
   流動層予備還元炉であって、流動層を形成する円筒状の
   還元炉とその外周に配設されるそれより長い同心円状の
   粗粒排出管とで構成され、粗粒排出管下端部に下部排出
   口を具えた流動層部と、流動層部上部から排出する粉粒
   体を捕集する捕集器と連接したダウンカマーとからなり
   、かつ前記下部排出口とダウンカマーとは輸送管を介し
   て接続されている循環流動層予備還元炉。