JPH04285106A - 溶融還元法における石炭・鉄鉱石の予備処理法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，溶鉄を収容した製練炉
内に炉上より鉄鉱石と石炭を投入すると共に炉内に酸化
性ガスを供給して鉄鉱石を溶融還元するさいの石炭・鉄
鉱石の予備処理法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭を用いた鉄鉱石の溶融還元にさいし
，石炭の炉への投入方法としては，炉の上部から投入す
る方式（例えば特開昭６２−２０５２０６号公報や特開
昭６１−６４８０７号公報）　と，炉底から吹き込む方
式（例えば特開昭６２−６０８０６号公報や特開昭５９
−２２２５０８号公報）　が知られている。

【０００３】特開昭６２−２０５２０６号公報の方法は
，　炉の上部から石炭を投入する方式である。同法では
，投入設備は簡単なものにすることができるが，反面，
　石炭が炉内を落下する過程で熱分解するため２次燃焼
率を高くすることができず，その結果として，石炭の原
単位を低減できないといった問題が残されている。特開
昭６１−６４８０７号公報の方法では，予備還元炉内で
石炭を熱分解してチャーを得て，　そのチャーと予備還
元鉱石・石炭の混合物のブリケットを溶融還元炉へ投入
するため，一部の石炭をチャー化した分，　特開昭６２
−２０５２０６号公報の方法よりも２次燃焼率は向上で
きる。この場合，溶融還元炉内のスラグ層ならびにスラ
グ−メタル界面では鉄鉱石中の酸化鉄の還元とその反応
により生成した鉄への浸炭が進むが，同反応に必要な炭
素は石炭中の炭素によって賄うことになる。予備還元炉
内で石炭を熱分解する時に揮発成分が放出されるが，そ
の揮発分中の炭素は溶融還元反応には利用されず，　Ｃ
Ｏ，　ＣＯ２となって炉外へ排出される。このため特開
昭６１−６４８０７号法でも，　石炭中の全炭素量を有
効に還元や浸炭に供することはできず，使用する石炭中
の揮発分が多いほど，石炭原単位が増大する結果となり
，また，　石炭の上部投入ではチャーのダストロス量も
顕著となるという問題が残されている。

【０００４】一方，特開昭６２−６０８０６号公報や特
開昭５９−２２２５０８号公報に提案されているように
，石炭を炉底から吹き込めば２次燃焼率は向上でき，し
かも，　石炭中の全炭素量を有効に還元や浸炭に供する
ことができるため，石炭原単位は低減できる。しかしな
がら，鉄鉱石を溶融還元するに必要な石炭原単位は６０
０〜１０００ｋｇの全量を炉底から吹き込もうとすると
，配管や羽口の摩耗が著しく長時間の操業は困難となる
という問題がある。

【０００５】かような問題を解決すべく，本発明者らは
既に特願平２−１３０１６８号において，石炭と加熱鉄
鉱石を混合することによって石炭を熱分解し，得られた
チャーと鉱石の混合物は炉上部から投入し，熱分解生成
ガスやタールはスラグあるいはメタル浴へ吹き込む方法
を提案した。これにより，　石炭中の全炭素量を有効に
利用でき且つ２次燃焼率の向上も図ることができた。ま
た，鉱石の予備還元も進行し，さらには，チャーと鉱石
の混合物は塊成化されるのでチャーのダストロス量も軽
減できた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは，先の特
願平２−１３０１６８号に提案した方法の試験を重ねた
が，石炭と加熱鉄鉱石を容器内に貯溜すると，その混合
物の塊成化が進行しすぎ，同塊成化物が容器から排出し
にくくなり，このため同法の連続操業化に支障を来たす
ことがわかった。本発明はこの問題の解決を目的とした
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は，溶鉄を収容し
た製練炉内に炉上より鉄鉱石と炭材を投入すると共に炉
内に酸化性ガスを供給して鉄鉱石を溶融還元するにあた
り，予め加熱された加熱鉄鉱石と石炭を中間容器に装入
し，この中間容器内において加熱鉄鉱石の顕熱で石炭中
の揮発成分をガス化したうえ中間容器内の堆積物を該製
練炉に投入する方法であって，該中間容器に石炭を連続
的に供給し，この石炭の連続流れに加熱鉄鉱石の連続流
れを合流させ，この合流によって生ずる両者の混合物を
中間容器に装入することを特徴とする。そのさい，中間
容器内に石炭を樋状のシュートを用いて連続的に投入し
ながらシュート内の石炭の連続流れに加熱鉄鉱石を連続
的に供給し，これによって両者の混合と熱伝達を行なう
。そしてこの混合流れを中間容器内に所要の落下距離を
もって落下させる。

【０００８】〔作用〕本発明法によると，移動中の石炭
に粉・粒状の加熱鉄鉱石が投射されるので両者が混合し
つつ容器内に落下し，この混合によって加熱鉄鉱石の顕
熱が石炭に伝達して石炭が熱分解する。そして混合物の
移動中に石炭・鉱石混合物の塊成化が進行する。移動中
の塊成物は強度が低いので，容器内への落下によって容
器に粗破砕される。したがって，中間容器内での塊成化
物の異常な粒成長が抑制でき，容器内からの混合物の排
出を連続的に行なうことができる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明法を実施するに好適な設備の例
を示したものである。同図において１は溶融還元炉（製
練炉）であり，炉内には溶鉄２とスラグ３が存在する。 この炉１の上部より炭材，鉄鉱石，更にはフラックス等
が投入され，ランス４によって酸化性ガス（酸素）が供
給されることによって，炭材の燃焼熱と炭材中の炭素に
よる還元作用によって鉄鉱石が溶融還元される。

【００１０】本発明では炭材原料として石炭を用いるが
，この石炭を炉１に投入する前に中間容器５で熱分解し
てチヤーと揮発物を得る。中間容器５は断熱壁で構成さ
れており，この中間容器５内に石炭および石炭加熱用の
加熱鉄鉱石が，石炭ホッパー６および鉄鉱石ホッパー７
からそれぞれ装入される。

【００１１】石炭ホッパー６は中間容器５の外側に設置
されるが，この石炭ホッパー６から中間容器５の内部中
央に延びる樋状のシュート８が設けられており，このシ
ュート上流側に設けた切出しゲート１１ａの開度制御に
よって所定量の石炭がシュート８内を連続的に流れ落ち
，シュート先端から中間容器５内に落下する。

【００１２】他方，鉄鉱石ホッパー７も中間容器５の外
側に設置されるが，このホッパー７から中間容器５の内
部に向けてシュート９が延びだしており，このシュート
９の先端１０が石炭シュート８の比較的上流側位置の真
上に位置決めされている。これにより，ホッパー７内の
粉・粒状の鉄鉱石は切出しゲート１１ｂの開度制御によ
って流量が適正に調整されながらシュート９を連続的に
流れ落ち，シュート先端１０から石炭シュート８の上流
側に向けて落下する。この落下点より下流側の石炭シュ
ート８では石炭の流れと鉄鉱石の流れが合流し，両者が
混合転動しつつ下方に移動し，やがて先端１２から中間
容器５内に連続的に落下する。

【００１３】鉄鉱石ホッパー７内には加熱鉄鉱石が送り
込まれるが，この鉄鉱石の加熱は先の特願平２−１３０
１６８号に提案したのと同様に溶融還元炉１の排ガスを
用いて加熱することができる。その加熱温度は　５００
〜１２００℃，　好ましくは８００　〜１１００℃の範
囲とすることができる。この高温を維持している加熱鉄
鉱石を連続流れとして前記の石炭シュート８を移動して
いる石炭上に投射することによって，鉱石の有する顕熱
が石炭に効果的に付与され，その伝熱に伴って石炭の熱
分解が進行するとともに，石炭が他の石炭あるいは鉱石
粒子と融着し始め，石炭・鉱石混合物の塊成化がシュー
ト８上において進行する。また，熱分解生成ガスによっ
て鉄鉱石の部分還元も進行する。

【００１４】本発明者らの実験的検討の結果，前記の操
作によって得られた石炭・鉄鉱石の塊成化物の強度は比
較的弱く，これを適当な高さからの自然落下により粗破
砕が可能であることがわかった。したがって，シュート
８の先端１２から中間容器５内の堆積物表面に適正な落
下距離をもって塊成物を落下させれば粗破砕され，中間
容器５内では粗大な塊成化物への成長は無くなることが
判明した。一方，　先の特願平２−１３０１６８号のよ
うに，石炭と加熱鉄鉱石を個々の装入口から別々に容器
内に装入し，　その装入過程で前記のような混合操作を
行わない場合には，容器内堆積物中において石炭層，　
鉱石層および混合物層が偏在する結果となり，そのうち
特に石炭層の融着が進行して粗大な塊成化物が生成する
ことがわかった。 このために，　容器内から還元炉に連続装入を試みても
棚吊りが発生して支障をきたし，　排出口を拡げて間欠
的に塊成物を排出せざるを得なかった。本発明法によれ
ば，　粗大な塊成化物の生成が抑制される結果，　排出
時に棚吊りを起こすことなく容器内混合物を中間容器５
から溶融還元炉１に向けて連続投入操作が可能である。

【００１５】中間容器５から溶融還元炉１に混合物を投
入するには，中間容器５の底部に設けたロールフイーダ
１３の駆動によって容器内混合物を投入シュート１４内
に連続的に切り出すことができる。このフイーダとして
は，テーブルフイーダやスクリューフイダーを用いるこ
ともできる。いずれにしても，混合物が高温であるから
駆動部分は冷却処理を施しておく必要がある。

【００１６】他方，　中間容器５の頂部にはガス抜き口
１５が設けられ，このガス抜き口１５から石炭の熱分解
によって発生したガスが取り出される。この生成ガスは
ＣＨ４やＨ２等を含み，　またタール成分も含まれてい
る。このため，タールを分離して溶融還元炉１内の溶鉄
中に該ガスを供給すれば熱源および還元剤として有利に
利用でき，タール分も溶融還元炉に導入すれば同じく熱
源および還元剤として有利に利用できる。

【００１７】加熱鉄鉱石による石炭の熱分解はシュート
８を転動中およびシュート８からの落下中において揮発
性の高いガス成分の分解を伴って進行するが，中間容器
５内に貯溜した状態でも進行する。この熱分解に要する
熱の放散を防止するために中間容器５は断熱構造に構成
すると共に，鉄鉱石ホッパー７はもとより石炭ホッパー
６も出来る得る限り断熱構造にするのがよい。

【００１８】中間容器５から投入シュート１４を通じて
連続的に炉内に投入されるさいには，石炭から揮発分が
除去されたチヤーと鉄鉱石とが混合され相互に接合して
塊成化されているので　（但し，　粗大化はしていない
），　還元炉１内でもダストロスとなって飛散する量が
抑制されると共に，石炭の熱分解がほぼ完了しているの
で２次燃焼率は向上でき，且つこの混合物中の鉄鉱石も
一部は還元されているので溶融還元反応に必要な炭素量
も低減できる。

【００１９】〔試験例〕図１に示した試験設備を用いて
石炭の熱分解を実施した。すなわち，石炭ホッパー６か
ら，　表１の工業分析値の石炭（粒度：−５０ｍｍ）　
を　７００ｋｇ／ｈの切り出し速度で，　深さ５００ｍ
ｍ，幅：６００ｍｍのシュート８内を連続的に流下させ
た。一方，　表２の化学分析値をもつ鉱石　（粒度：−
１０ｍｍ）　を　９７０℃に加熱した加熱鉄鉱石を鉱石
ホッパー７から１４００ｋｇ／の切り出し速度でシュー
ト９から流下させ，石炭シュート８内を流下する石炭層
の上方３ｃｍの位置から投射した。石炭・鉱石の混合物
はシュート端１２から中間容器５内に落下させた。その
さい，シュート端１２から混合物堆積層までの落下距離
が２ｍとなるよう中間容器５内の堆積物の排出速度をコ
ントロールした。堆積物排出の平均速度は１８９７ｋｇ
／ｈであった。この連続的な排出にさいして棚吊による
排出不良は全く認められなかった。排出される混合物の
粒度は−７０ｍｍであり，　その中の鉱石の還元率は１
６％であった。また熱分解生成ガスの発生量は３５Ｎｍ
３／ｈであった。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】この試験によって，　石炭の熱分解と鉄鉱
石の予備還元を連続的に行うことができ且つ石炭熱分解
の処理速度が向上することが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を実施するに好適な設備の略断面図で
ある。

【符号の説明】

１　　製練炉（溶融還元炉） ２　　溶鉄 ３　　スラグ， ４　　ランス ５　　中間容器 ６　　石炭ホッパー ７　　加熱鉄鉱石のホッパー ８　　石炭シュート ９　　鉄鉱石シュート １１ａ，１１ｂ　　　切出量制御ゲート１３　　ロール
フイーダ １４　　混合物投入シュート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶鉄を収容した製練炉内に炉上より鉄
   鉱石と炭材を投入すると共に炉内に酸化性ガスを供給し
   て鉄鉱石を溶融還元するにあたり，予め加熱された加熱
   鉄鉱石と石炭を中間容器に装入し，この中間容器内にお
   いて加熱鉄鉱石の顕熱で石炭中の揮発成分をガス化した
   うえ中間容器内の堆積物を該製練炉に投入する方法であ
   って，該中間容器に石炭を連続的に供給し，この石炭の
   連続流れに加熱鉄鉱石の連続流れを合流させ，この合流
   によって生ずる両者の混合物を中間容器に装入すること
   を特徴とする溶融還元法における石炭・鉄鉱石の予備処
   理法。
2. 【請求項２】　　鉄鉱石は該製練炉の排ガスで加熱され
   る請求項１に記載の石炭・鉄鉱石の予備処理法。
3. 【請求項３】　　石炭は，樋状のシュートを用いて中間
   容器内に連続的に投入され，このシュート内の石炭の連
   続流れに加熱鉄鉱石が連続的に供給される請求項１また
   は２に記載の石炭・鉄鉱石の予備処理法。
4. 【請求項４】　　合流によって生ずる両者の混合物は，
   該中間容器内に所要の落下距離をもって落下される請求
   項１，２または３に記載の石炭・鉄鉱石の予備処理法。