JPH046764B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、竪型溶融還元炉の操業方法に関し、
金属酸化物を含有する粉状鉱石を溶融還元して溶
融金属を製造する炉の操業方法に関する。

〔従来の技術〕

地下資源としての鉄鉱石などの金属酸化物の形
態としては、塊状のものより粉状のものが大半で
あり、将来さらに粉状鉱石が増大すると予想され
る。このような鉱石を粉状のままで直接使用する
ことが省エネルギー、製造コストなどの面で有利
となる。

従来、粉鉱石の溶融還元法として予備還元鉱を
電気炉、転炉などの溶解炉で溶融還元する方法が
とられていた。その場合、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
融還元する方式が多い。しかし、このような方式
では塊成化のための設備、処理鉱費、処理エネル
ギーなどを必要とするばかりでなく、塊成化した
のち焼成する場合には、その際に焼成炉から排出
されるガスのNOx、SOxならびにダストを処理
するための費用が多大である。

そこで特公昭59−18452にて粉鉱石を溶融還元
する方法として竪型炉タイプの溶融還元炉を提案
した。

それによると、炉下部に設置された高温空気を
吹込む上下２段の羽口のうち、少なくとも上段の
羽口から粉状鉱石を高温空気とともに竪型炉内に
吹込み、炉内に充填した炭材を燃焼させて溶融還
元することを特徴としている。上段および下段羽
口を有する竪型溶融還元炉では上下段羽口間に充
填層を形成している炭材が燃焼して高温が発生す
る。従つて、上段羽口から吹込まれる粉鉱石は加
熱されて溶融し、充填層を滴下する間に固体炭材
により直接還元されて溶融状態のメタルおよびス
ラグを生成し、炉底部に溜まる。

上記の方法では、上段羽口から供給される粉鉱
石が羽口先で速やかに溶融しないと、炉の下部領
域に滴下することができず、操業トラブルの原因
となるので、下段羽口からも高温空気や酸素富化
空気を吹込むことによつてトラブルを防止してい
る。

上段および下段羽口を有する竪型溶融還元炉で
の生産量は、レースウエイ有効界面積から定まる
鉱石の還元反応速度、ならびに風量により定まる
レースウエイの大きさなどに影響される。とりわ
け、レースウエイ有効界面積から定まる反応速度
はメタルの生産量を決める重要因子であり、それ
は炭材粒径や上下段羽口間の距離で決まるが、炭
材の棚つり、吹抜けまたは上下段羽口間での溶融
金属やスラグのフラツデイング（気液向流の充填
層で流下していた液体が上昇ガスに吹上げられて
流下しなくなる現象）を考慮したガス流速と、炭
材粒径および操業条件に見合う上下段羽口間の距
離については十分な検討はなされていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

粉鉱石を上段および下段羽口のうちの上段羽口
より吹込む竪型炉の溶融還元方法では、上下段羽
口先でのレースウエイ有効界面積により還元反応
速度が定まり、生産性に影響する。それらは、炉
床径、炭材粒径や上下段羽口間の距離で決定され
る。また、炭材を炉内に充填して熱風を炉内へ送
風する場合、炭材粒径によつてはある送風量で吹
抜け、あるいはスラグフラツデイングが生じ操業
トラブルの原因となる。

そこで生産量に見合う炭材粒径に応じて上段と
下段羽口の距離を定めることにより定められた生
産量を確保して操業の安定化を図ることができる
ことがわかつた。

本発明は上下段羽口を有し、上段羽口より粉状
鉱石等を吹込む竪型炉の溶融還元方法に関し、操
業上の制約条件に見合う炉床径、コークス粒径、
上下段羽口間の距離を適正に定め、操業の安定を
図ろうとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、炭素系固体還元剤の充填層が形成さ
れたシヤフト炉であつてその下段羽口より高温空
気を吹込み、上段羽口より粉状鉱石を吹込む複数
の羽口を有する溶融還元炉操業方法において、炭
材の平均粒径D_C（ｍ）ならびに炉床径D_T（ｍ）と、
上段および下段の羽口間隔Ｈ（ｍ）との間に下記
式を満たすことを特徴とする竪型溶融還元炉の操
業方法である。

Ｈ＝ｋ・D_C・D_T ^0.3 但し、30＜ｋ＜100である。

〔作用〕

上段および下段羽口を有する竪型の溶融還元炉
であつて、粉鉱石などの金属酸化物を少なくとも
上段の羽口から吹込む竪型溶融還元炉は、上下段
羽口間に充填層を形成する炭材が800〜1000℃に
加熱された空気により燃焼して高温が発生する。
上段羽口から吹込まれる粉鉱石は加熱され、溶融
し、充填層を滴下する間に、固体炭材により直接
還元されて溶融状態のメタルおよびスラグが生成
する。

その場合、上段羽口から供給される粉鉱石が羽
口先で速やかに溶融するように、下段羽口からも
高温空気や酸素富化空気を吹込んで溶融還元を促
進している。上記の竪型溶融還元炉の生産性は風
量から定まるレースウエイの大きさ、上段および
下段羽口のレースウエイ有効界面積から定まる還
元反応速度が影響する。

そしてレースウエイ有効界面積は、ある生産量
を確保するに必要な送風量から定まるレースウエ
イの大きさが一定の場合、炭材粒径から求まる充
填層容積当りのコークス表面積や上下段羽口間の
距離で決まる。ところで炉内では、炉口ガス流速
や羽口間のガス流速によつて、流速が小の時、炭
材の棚つり、大きい時吹抜けおよび羽口間のガス
流速が大きいと、スラグのフラツデイングが生
じ、操業トラブルの原因となる。そのため、炭材
粒径は吹抜けやスラグフラツデイングを考慮し、
炉口流速炉、腹流速などから決まる吹抜け流速、
フラツデイング流速ならびに定められた生産量を
確保するに必要な炉床径や上下段羽口の距離から
総合的に決定されるべきである。

第１図に炉床径に対する適正な２段羽口間隔Ｈ
とコークスD_Cの比の関係を示す。本発明によれ
ば、２段羽口間隔Ｈとコークル粒径D_Cの比を炉
床径D_Tに対して 30D_T ^0.3＜Ｈ／D_C＜100D_T ^0.3 の範囲内に定めれば吹抜けフラツデイングが発生
せずに操業が安定することがわかつた。逆に炭材
粒度を予め定めた場合には、２段羽口間隔Ｈは 30D_C×D_T ^0.3＜Ｈ＜100D_C×D_T ^0.3 の範囲とすれば最適となる。

しかしながら、第１図の適正範囲より上の領域
ではフラツデイングや棚つりが起こり易く、下の
領域では吹抜けや還元不足が起こり易く、正常か
つ安定な操業ができない。D_Tが定まれば、ある
生産量を確保するに必要な送風量は一義的に決定
される。

〔実施例〕

第２図に溶融還元炉のプロセスフローを基に実
施例を示す。

粉状の金属酸化物と溶剤は所定の混合割合でホ
ツパ１に入つており、鉱石供給量調節フイーダ３
で適量切り出され、吹込用パイプ４を経て、上段
の羽口６より溶融還元炉５内に吹込まれる。コー
クスはコークス用ホツパ２に貯蔵され適量溶融還
元炉５内に装入される。

次に送風空気は送風ブロワ７より熱交換器９に
送られる過程で適量な酸素が酸素流量調節器８を
介して添加され、熱交換器９に送られ1000〜1100
℃に加熱され、送風管１０を通して熱風として上
段羽口６および下段羽口１１からそれぞれ溶融還
元炉５内に送風される。そして溶融還元炉５内に
おいて酸化物は送風空気中の酸素とコークス中の
カーボンが反応する際に発生する燃焼熱と還元ガ
スならびに酸化物とカーボンの接触により溶融還
元されて流下し、溶融メタルは出銑口１２、スラ
グは出滓口１３より排出される。

実施例としては炉内径1.2ｍの溶融還元炉に上
下段羽口各３本を取り付け、上下段羽口間隔1.0
ｍとした溶融還元炉を用いてコークス粒径15mm、
送風量1600Nm³／hr、送風温度900℃、鉱石吹込
量600〜800Kg／hrの範囲で試験操業を行い、銑鉄
12トン／日の生産量が確保できた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、竪型溶融還元炉においてコー
クスの吹抜け等のトラブルもなく従来より安定し
た操業が行えるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は適正な２段羽口間隔範囲を示すグラ
フ、第２図は本発明を示す溶融還元炉プロセスフ
ローシートである。 １……鉱石用ホツパ、２……コークス用ホツ
パ、３……鉱石供給量調節フイーダ、４……鉱石
吹込用パイプ、５……溶融還元炉、６……上段羽
口、７……送風ブロワ、８……酸素流量調節器、
９……熱交換器、１０……送風管、１１……下段
羽口、１２……出銑口、１３……出滓口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素系固体還元剤の充填層が形成されたシヤ
   フト炉であつてその下段羽口より高温空気を吹込
   み、上段羽口より粉状鉱石を吹込む複数の羽口を
   有する溶融還元炉の操業方法において、炭材の平
   均粒径D_C（ｍ）ならびに炉床径D_T（ｍ）と上段と
   下段の羽口間隔Ｈ（ｍ）との間に下記式を満たす
   ことを特徴とする竪型溶融還元炉の操業方法。 記 Ｈ＝ｋ・D_C・D_T ^0.3 但し、30＜ｋ＜100である。