JPH049418A - 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、石炭を還元剤及び熱源として粉状鉄鉱石を溶
融還元し溶銑を得る溶融還元製鉄法において、溶融還元
炉の排ガスを利用して粉状鉄鉱石の予熱、予備還元を行
うための予備還元炉の還元ガス分散器に関するものであ
る。

〈従来の技術〉 熔融還元プロセスにおいて溶融還元炉と連結して粉状鉄
鉱石の予熱、還元を行う還元炉を予ｍ還元炉と称するが
、この予備還元炉に流動層を用いることが例えば特開平
１−１４９９１１号公報等に開示されている。溶融還元
炉への予備還元炉の連結は、熱源および還元剤である石
炭の利用効率の向上に多大な効果をもたらすこ々が知ら
れている。この様な熔融還元プロセスにおいて、予備還
元炉のガス導入部が具備すべき条件として次の点が挙げ
られる。

■　所要の還元速度をもたらす反応温度を十分に維持で
きる、熱の供給が可能な高温ガスの導入が可能であるこ
と。

■　粉状鉱石の均一で安定な流動化が確保できること。

■　局所過熱などによる鉱石のスティンキングにより安
定流動が阻害されないこと。

■　流動化させるべき粉状鉱石が還元ガス導入部から落
下するいわゆる落鉱を生じさせないこと。

■　熔融還元炉からの排ガス中の微細ダストによりガス
分散器が目詰まりし、ガスの分散状態が悪化しないこと
。

■　長時間の連続運転においてもガス分散器の性能が変
化しないこと。

予備還元炉におけるガス利用率の向上すなわち鉱石還元
率の向上には、予備還元炉内の反応温度をより高温に保
つ必要がある。還元反応層である予備還元炉の温度は導
入される排ガス顕熱により維持されるため、予備還元炉
の下流に位置するガス導入部の温度は予備還元炉内の反
応温度よりもさらに高温となり、予備還元炉内の温度で
は粉状鉱石のスティッキングは発生しなくとも、ガス導
入部ではスティッキングする可能性が高い。

また熔融還元炉より発生ずる排ガス中には多量の（１着
性ダストが含まれているため予備還元炉へのガス導入部
のガス分散器が目詰まりし昌く、還元ガスの均一な分散
は一層困難となる。さらに溶融還元炉の出銑滓時に予備
還元炉に導入すべき還元ガス量が減少するなど、還元ガ
ス量は変動しており一定ではない。これらの理由により
上記の■〜■の条件をすべて満足する操業を行うことは
ｌ［常に困難なこととなる。

上ｉホのように気体系流動層においてガス分散器は最も
重要な部分の一つであり、従来平板型、キャップ型、パ
イプ型、固定層を用いた物等種りのガス分散器が考案さ
れている。またガス分散器を使用せず、単孔のノズルか
ら層内にジェットを吹き込むコーン型と分類できる流動
層も開発され、コーン型の内、形成ジェットが層表面を
突き抜けているものを噴流層として区別している。

ガス分散器を備える流動層を溶融還元プロセスの予熱、
予備還元炉と１７で用いると、先ず熔融還元炉ｔＪ［ガ
ス中に含まれるダストによってガス分散器が目詰まりし
て長時間の連続操業は不可能である。また、何らかの手
段により溶融還元炉排ガス中のダストを除去できたとし
ても、ガス分散器が予備還元炉中で最も高温となるため
む）状鉱石によるスティッキングが発生し、操業の継続
がやはり不＝１能となる。いづれにせよガス分散器の孔
の目詰まりが生じた場合には操業を一旦停止して復旧す
る必要がある。

またガス分散器を用いないコーン型の流動層を熔融還元
プロセスの予備還元炉中 には、排ガスダストや鉱石のスティッキングにより目詰
まりが生しることは無いが、熔融還元炉排ガス景の変動
により粉状鉱石が予備還元炉下方に落丁し２てしまうい
わゆる落鉱に対処することができないという欠点を持っ
ている。

そこで溶融還元プロセスの予備還元炉に設置するのに最
適なガス分散器として、特開昭５９−１０４０７８号公
報にはガス分散器として耐熱性材料の複数の棒材を格子
状に組合わゼたインターナルにガス分散効果を付与し、
均一で安定した流動化反応を確保するとともに、多段化
類偵の効果により従来のガス分散器を用いたことによる
不利益を解消する技術が開示されているやこの技術によ
ればガス分散器の孔の目詰まりは無いもののコーン型流
動層と同様に落鉱に対応出来ない。また長時間運転の結
果格子状インターナルに鉱石がスティッキングした場合
には、ライザー内の鉱石流動状態が悪化するため操業を
停止して復旧する必要がある。

また特開昭５９−１０７１８５号公報には分散器を組合
わせてガス分散効果を生し、かつ分散器の形状を特定し
分散器を回転して目詰まりを解消するとともに、還元ガ
ス量に応じて開口面積を調整し落鉱に対応する技術が開
示されている。しかしこの方法では分散棒間の目詰まり
を検知する方法が困難であるとともに、目詰まりを解消
するために分散器を回転させる時は流動が不安定な状態
となってしまう欠点がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記のような溶融還元プロセスの予備還元炉のガス分配
器にとって大きな問題である分散板の目詰まりに対し、 ■　ライザー内の鉱石流動を停止するなど非定常状態を
生ずることなくこれを解消する。またはガス分配器に目
詰まりを発生させない。

■　還元ガス量の変動があっても落鉱を発生さ世ない。

ことによって、本発明は、長時間の連続操業においても
安定した粉状鉱石の予備還元が行えるような流動層予備
還元炉を従供するためになされたものである。

〈！！題を解決するための手段〉 発明者らは鋭意研究の結果以下の知見を得た。

上述のガス分散器に備えるべき■、■の両条件を満足す
る方法としてガス導入部の径が一定の場合、開口部の面
積が還元ガス量に応じて可変であることが必要であり、
またガス分散器に目詰まりした場合の除去装置だけでな
く、目詰まり防止機構が必要であるとの結論に達し、そ
の知見にもとづいて本発明をなすに至った。

本発明は、高温の還元性ガスで流動層を形成し７て粉状
鉱石の還元処理を行う流動層予備還元炉の下部に、耐熱
材料からなる複数の耐熱棒を一段あるいは多段に配設し
た格子と、それぞれの耐熱棒に高周波振動を印加する高
周波発生装置と、それぞれの耐熱棒の抜き差しが単独に
行える駆動装置とからなるガス分散器を備えることを特
徴とする流動層予備還元炉である。

〈作用〉 ガス分散器の目詰まりには排ガスダストに起因するもの
と鉱石のスティッキングに起因するものとある。排ガス
中のダストによる目詰まりはガス分散器の孔径が小さい
程発生し易く、また鉱石のスティッキング現象は同じ粒
子であっても比表面積が大きい細粒はど生じ易く、また
不動粒子から発生する。細粒であっても絶えず粒子を動
かしていればスティッキングは発生しない。

ここで不動粒子を生じない方法としては、本発明に係る
ガス分散器の高周波振動が印加された耐熱棒により粒子
に絶えず振動を付加することが有効であり、さらにガス
分散器を介して付着性ダストやスティッキング状態にな
っている粒子に耐熱棒を介して振動が与えられるため、
振動の持つ加速度によりこれらを振り落とす効果もある
。また印加する振動としては外部へのガス漏れを防止す
る観点からは振幅が小さい方が望ましく、加速度の大き
い１５に１仕以上のいわゆる超音波振動が適しているこ
とがわかった。またガス分散器への超音波振動の印加に
より気泡の生成が抑制されて結果的に還元ガスの分散が
促進される効果もある。

〈実施例〉 第４図に本発明装置を備えた熔融還元プロセスの概略を
示す。

溶融還元炉１から発生する高温の還元性排ガスは排ガス
ダクト２の途中にある排ガスダスト除去用サイクロン３
を介して予備還元炉である流動層のガス導入部４からラ
イザー５に導かれる。循環経ｌｌｌ１６の途中に設けら
れた鉱石供給ロアから予備還元炉に導かれた粉状鉱石は
循環経路６を通してライザー５に入り還元される。流動
化された鉱石はサイクロン８で還元ガスと分離され循環
経路６に戻る。一方、排ガスは排ガス管９から排ガス処
理装置１０に送られる。予備還元された粉状鉱石はやは
り循環経Ｎ６の途中に設けられた鉱石排出口１１から溶
融還元炉１に移送される。鉱石供給ロアと鉱石Ｕｔ出口
１．１は予備還元炉に供給したばかりの未還元鉱石を排
出しない様に注意すれば、サイクロンを除く予備還元炉
内のいずれの部位に設置してもその効果は回しであるわ 第１図は本発明である流動層予備還元炉のガス導入部４
の詳細図である。

複数の耐熱ｌ１ｊ１２を多段に格子状に組合わせた構造
であり、個々の耐熱棒には超音波印加ホーン１３と超音
波発生装置１４が接続されている。また耐熱棒１２を抜
き差しするための駆動装置１５も個々の耐熱棒に接続さ
れている。溶融還元炉１から発生する還元ガス量また処
理する鉱石の粒径によって、ガス導入部断面の投影開口
断面積を調整するため、ガス導入部４に差し入れる耐熱
棒１２の本数は一定ではなく、耐熱棒の駆動装置１５が
必要となるのである。

ガス導入部４に入っている耐熱棒】２には超音波印加ホ
ーン１３を介して超音波発生装置】４で発生した超音波
振動が伝達される。従って耐熱棒１２−・の排ガスダス
トやスティッキングによる鉱石の付着は防止できるので
ある。この耐熱棒１２は、ガス導入部４に装入されてい
る時は常時超音波印加されているため、ガス分散状態は
常に同じであり非定常な状態は佳しないのである６ 耐熱棒１２と超音波印加ホー７１３と超音波発生装置１
４を一組としてこれら全体を抜き差しできる耐熱棒駆動
装置１５を各耐熱棒の組毎に配設しである。

第１図に示したような本発明に係るガス分散器を備えた
第４図のような溶融還元設備において第１表に示すよう
な粒度構成の南米産へマタイト系鉱石を還元処理し実施
例を説明する。ここで超音波印加条件を含めた処理条件
を第２表に示す。

方比較例として実施例と同じ装置、同じ鉱石を用いて耐
熱棒１２に超音波振動を印加せずに還元処理を行い、ガ
ス分散器の目詰まり状態や鉱石還元率を比較した。

第３表に還元処理結果を示す。

第２図に付加振動数とガス分散器の目詰まりの関係を、
また第３図に付加振動数と鉱石還元率の関係を示す０分
散器に高周波振動を印加した場合の方が印加しない場合
に比較して分散器の目詰まりが軽微で、特に振動数が１
５ｋｌｌｚ〜２０ｋｌ）ｚの場合には全く目詰まりが認
められなかった。＋を石還元率は、両者で大きな差は認
められないものの付加振動の振動数が１０ｋｌｌｚ以上
では高周波振動印加なしに比較して５％程度還元率が向
上する。

以上のようにガス分散器の目詰まりと鉱石還元率向上の
両面で、本発明による効果が明らかに認められた。

第３表 〈発明の効果〉 本発明に係る流動層予備還元炉によると、ガス分散器の
目詰まりが著しく減少し長時間安定した粒状鉱石の予備
還元が行え、また還元率も向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るガス導入部詳細図で（ａ）は側
断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図、第２図は、ガ
ス分散器の目詰まりと付加振動の周波数との関係を示す
特性図、第３図は、鉱石還元率と付加振動の周波数との
関係を示す特性図、第４図は、本発明装置を備えた溶融
還元プロセスの概略系統図である。 １・・・溶融還元炉、　　　２・・・徘ガスダクト、３
・・・排ガスダスト除去用サイクロン、４・・・ガス導
入部、　　　５・・・予備還元炉、６・・・循環経路、
　　　　７・・・鉱石供給口、８・・・鉱石捕集用サイ
クロン、 ９・・・排ガス管、　　　ＩＯ・・・排ガス処理装置、
１１・・・鉱石排出口、　　１２・・・耐熱棒、１３・
・・超音波印加ホーン、 １４・・・超音波発生装置、１５・・・耐熱棒駆動装置
、１６・・・流動層、　　　　１７・・・還元性ガス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温の還元性ガスで流動層を形成して粉状鉱石の還元処
   理を行う流動層予備還元炉の下部に、耐熱材料からなる
   複数の耐熱棒を一段あるいは多段に配設した格子と、そ
   れぞれの耐熱棒に高周波振動を印加する高周波発生装置
   と、それぞれの耐熱棒の抜き差しが単独に行える駆動装
   置とからなるガス分散器を備えることを特徴とする流動
   層予備還元炉。