JPH05171237A

JPH05171237A - 金属精錬方法

Info

Publication number: JPH05171237A
Application number: JP33356991A
Authority: JP
Inventors: Keikichi Murakami; 慶吉村上; Mitsuharu Kishimoto; 充晴岸本; Kenichi Yajima; 健一矢島; Satoshi Tatsuta; 聡辰田
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1993-07-09
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JP2757973B2

Abstract

(57)【要約】【目的】装置を損耗することなく、安定して高い二次
燃焼率を実現し、二次燃焼熱を有効に回収することので
きる金属精錬方法を提供する。【構成】金属溶湯３内に金属原料と炭素含有燃料と造
滓剤とＯ₂ガスを導入し、金属溶湯３内でＯ₂ガスの表
面部分のみが炭素含有燃料中の炭素と反応してＣＯガス
となり、このＣＯガスが内部の未燃Ｏ₂ガスによりスラ
グ浴７内で二次燃焼を行うように、底吹き羽口４から大
径の気泡状酸素Ｇ₁を炉内に吹き込み、この大径気泡状
酸素Ｇ₁の流量を減少させると炉内上部または炉出口ガ
スの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少し、逆に大径
気泡状酸素Ｇ₁の流量を増加させると炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加する関
係を利用して、大径気泡状酸素Ｇ₁の流量を制御するこ
とにより、炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（Ｃ
Ｏ＋ＣＯ₂））が調整可能である金属精錬方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属原料と炭素含有燃
料と造滓剤とＯ₂ガスを金属溶湯内に導入し、金属原料
を溶解精錬する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および背景】本発明は次の２つの精錬法に
適用される。即ち、まず第一は溶融還元法である。溶融
還元法は高炉法に代わるものであって、高炉法は多数の
付属設備を必要とし、強粘結炭等高価な原料を必要と
し、生産量の大幅な変更が困難であり、また、建設費が
高く且つ広大な敷地が必要であるという欠点を有するの
で、これらの欠点のない技術として、近年、開発された
ものである。

【０００３】一般的な溶融還元プロセスは、主な設備と
して、溶融還元炉と予熱・予備還元流動層炉を有してい
る。この溶融還元プロセスについて略述すれば、次のよ
うになる。金属原料である金属酸化物は、予熱・予備還
元流動層炉内で溶融還元炉からの排出ガスにより予熱・
予備還元された後、石炭等の炭素含有燃料、造滓剤とと
もに溶融還元炉に装入される。この溶融還元炉にはＯ₂
ガスおよび攪拌用ガスが吹き込まれており、炭素含有燃
料は溶融還元炉内に既に生成された金属溶湯に溶解する
とともに炭素含有燃料中の炭素が吹き込まれたＯ₂ガス
（以下「メインＯ₂ガス」と呼称する）と鉱石中に残っ
ていた酸素により燃焼してＣＯガスになり、同時に発熱
を伴う。この燃焼熱により金属原料が溶解するとともに
金属原料は炭素によって最終還元される。そして、上記
ＣＯガスの一部はメインＯ₂ガスとは異なる系統から吹
き込まれるＯ₂ガス（以下「二次燃焼用Ｏ₂ガス」と呼
称する）により二次燃焼してＣＯ₂ガスとなり、このと
き発生する熱も金属溶湯に回収して金属原料の溶解およ
び最終還元反応に利用しようというものである。

【０００４】第２は金属スクラップ溶解法である。即
ち、上述の溶融還元法と同じく、炭素含有燃料中の炭素
をＯ₂ガスにより燃焼させる際に発生する熱でスクラッ
プを溶解するプロセスである。

【０００５】上記プロセスにおける最大の課題は、炉内
で発生した熱のうち、二次燃焼による熱を如何に有効に
金属溶湯内へ回収するかということである。すなわち、
炉内に加えた熱源（石炭の燃焼熱）の約８０％はＣＯガ
スが持ち出すので、このＣＯガスの有する膨大な燃焼の
潜熱を有効に利用するために、二次燃焼法を工夫する必
要がある。そして、この二次燃焼法に関連する先行技術
としては以下のような方法が公知である。

【０００６】特開昭６２−２８０３１１号公報には、図
８に示すように、「溶融還元により生成したメタル浴３
１のメタルを吹き込みガスによりスプラッシュとし、二
次燃焼ゾーンに飛ばすようにしたことを特徴とする溶融
還元法」に関する発明が開示されている（以下、「従来
技術Ｉ」という）。

【０００７】また特開昭６４−６８４１５号公報には、
図９に示すように、「底吹き羽口４１、横吹き羽口４２
および上吹きランス４３を備えた溶融還元炉において、
Ｃｒ鉱石と共に、底吹き羽口４１からＣＯまたは／およ
び不活性ガスを吹き込み、ガス流の少なくとも一部が、
底吹きガスによる溶湯隆起部（Ａ）に当たるよう、横吹
き羽口４２からＣＯまたは／および不活性ガスを吹き込
み、上吹きランス４３から溶湯中へメインＯ₂ガスを吹
き込むとともに、上吹きランス４３の横からスラグ中へ
二次燃焼用Ｏ₂ガスを吹き込むことによりＣｒ鉱石を溶
融還元し、その後所定の脱炭処理を施すことを特徴とす
る溶融還元によるステンレス溶鋼の製造法」に関する発
明が開示されている（以下、「従来技術II」という）。

【０００８】さらに、特開平１−２０５０１６号公報に
は、図１０に示すように、「鉄鉱石を炭材、造滓剤とと
もに、精錬炉５１に装入し、底吹き羽口５２及び横吹き
羽口５３から不活性ガス、ＣＯまたはプロセスガスを吹
き込む溶融還元法であって、上吹き酸素ランス５４より
メインＯ₂ガスおよび二次燃焼用Ｏ₂ガスを吹き込み、
横吹き羽口５３からのガス流れの少なくとも一部が底吹
き羽口５２から吹き込まれたガスにより盛り上がった溶
湯部分（Ｂ）に当たるようにし、粉状の炭材または水蒸
気を吹き込み、排出ガスの酸化度を制御することを特徴
とする溶融還元法及び装置」に関する発明が開示されて
いる（以下、「従来技術III 」という）。

【０００９】そして、特開昭６１−２２１３２２号公報
には、図１１に示すように、「多量のスラグ６１を金属
浴６２上に保持し、炉内で発生する可燃性ガスの一部を
酸素含有ガスにより燃焼させて発生した熱をスラグ６１
に伝え、さらにスラグ６１をガスで攪拌、または環流す
ることにより、スラグ保有熱を効率よく金属浴６２また
は金属原料（Ｃ）に伝えることを特徴とする金属原料溶
解精錬方法」に関する発明が開示されている（以下、
「従来技術IV」という）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術Ｉ〜IVには、以下のような問題点がある。

【００１１】従来技術I においては、スプラッシュ形成
用羽口３２から吹き込まれたＯ₂ガスによりメタル浴３
１内のメタルはスラグ３３上の二次燃焼ゾーンに飛ばさ
れる。そして、二次燃焼用羽口３４から吹き込まれたＯ
₂ガスにより二次燃焼が行われる。この場合、二次燃焼
がスラグ３３上で行われるため、二次燃焼により発生し
た熱の一部はメタルに伝達されても、殆どの燃焼熱は排
ガスが持ち去るのでメタルに有効に回収されない。ま
た、二次燃焼の輻射熱により炉側耐火物が高温となるの
で、耐火物の損耗度が大きい。

【００１２】従来技術IIは、上吹きランス４３から吹き
込まれた二次燃焼用Ｏ₂ガスによりスラグ４４内で二次
燃焼を行おうとするものであるが、二次燃焼用Ｏ₂ガス
の吹き込み量には制限があり、また、横吹き羽口４２か
ら吹き込んだガスによってスラグを強攪拌しても、二次
燃焼用Ｏ₂ガスと被燃焼ガス（ＣＯガス）の完全な出会
いおよび混合による燃焼は困難である。すなわち、二次
燃焼用Ｏ₂ガスと出会わずにスラグ層を通過して溶湯か
ら排出されるＣＯガス量がかなり多い。このような状態
下で二次燃焼率を向上させるために二次燃焼用Ｏ₂ガス
量を増加させた場合、Ｏ₂ガスの一部が未反応となり、
この未反応Ｏ₂ガスがスラグ４４上で燃焼し、従来技術
I と同様に、燃焼熱は排ガスが持ち去るので有効に利用
されない。また、二次燃焼の輻射熱により炉側耐火物の
損耗度が大きい。

【００１３】従来技術III も、上吹き酸素ランス５４か
ら吹き込まれた二次燃焼用Ｏ₂ガスによりスラグ５５内
で二次燃焼を行おうとするものであり、この場合も従来
技術IIと同様の欠点を有している。

【００１４】従来技術IVは、多量のスラグ浴６１が化学
的プロセスのバッファーとしてあるいは保温層としての
効果を発揮するため、二次燃焼が安定して行われるとい
う利点はあるが、この従来技術IVも上記従来技術IIまた
はIII と同様の欠点を有している。

【００１５】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、装置
を損耗することなく、安定して高い二次燃焼率を実現し
て、二次燃焼により発生した熱を有効に回収することの
できる金属精錬方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の要旨は、金属溶湯内に金属原料と炭素含有
燃料と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素
をＯ₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを
発生させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃
焼させて熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶
解精錬する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部の
Ｏ₂ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、こ
の未燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、
金属溶湯の上面レベル以下の位置からＯ₂ガスまたはＯ
₂ガスを含むガスを吹き込み、吹き込むＯ₂ガスまたは
Ｏ₂ガスを含むガスの流量を減少させると炉内上部また
は炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少
し、逆に吹き込むＯ₂ガスまたはＯ₂ガスを含むガスの
流量を増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ
₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加する関係を利用して、吹
き込むＯ₂ガスまたはＯ₂ガスを含むガスの流量を制御
することにより、炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂
／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを特徴とす
る金属精錬方法を第一の発明とし、金属溶湯内に金属原
料と炭素含有燃料と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含
有燃料の炭素をＯ₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共
にＣＯガスを発生させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガス
により二次燃焼させて熱を発生させ、それらの熱により
金属原料を溶解精錬する金属精錬方法において、金属溶
湯内で一部のＯ₂ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯
から出て、この未燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を
行うように、Ｏ₂ガスにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の
他種ガスを混合して、金属溶湯の上面レベル以下の位置
から該混合ガスを炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流量）／
（他種ガス流量）比を減少させると炉内上部または炉出
口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に
（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比を増加させると
炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が減少する関係を利用して、（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比を制御することにより、炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調
整可能であることを特徴とする金属精錬方法を第二の発
明とし、金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と造滓剤
とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂ガスに
より燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生させ、そ
のＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させて熱を
発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬する金
属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガスが燃
焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃Ｏ₂ガ
スがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶湯の上
面レベル以下の位置からＯ₂ガス流を中心としてその外
周にＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガス流を有する
内外２層構造のガス流を炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流
量）／（他種ガス流量）比を減少させると炉内上部また
は炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加
し、逆に（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比を増加
させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ
＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用して、（Ｏ₂ガス流
量）／（他種ガス流量）比を制御することにより、炉内
上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））
が調整可能であることを特徴とする金属精錬方法を第三
の発明とし、金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と造
滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂ガ
スにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶
湯の上面レベル以下の位置に設けた複数の大径の羽口お
よび複数の小径の羽口の各々からＯ₂ガスにＮ₂ガスや
空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合した混合ガスを炉内
へ吹き込み、炉内上部または炉出口部のガス中のＣＯ濃
度とＣＯ₂濃度の分析を行いながら金属原料を溶解精錬
し、上記Ｏ₂ガス流量と他種ガス流量を調整することに
よって炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋
ＣＯ₂））が調整可能であることを特徴とする金属精錬
方法を第四の発明とし、金属溶湯内に金属原料と炭素含
有燃料と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭
素をＯ₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガス
を発生させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次
燃焼させて熱を発生させ、それらの熱により金属原料を
溶解精錬する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部
のＯ₂ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、
この未燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うよう
に、金属溶湯の上面レベル以下の位置からＯ₂ガスまた
はＯ₂ガスを含むガスを吹き込み、炉内金属溶湯レベル
を減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内金属溶湯レベル
を増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用して、炉内金
属溶湯レベルを制御することにより、炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能で
あることを特徴とする金属精錬方法を第五の発明とし、
金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と造滓剤とＯ₂ガ
スを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂ガスにより燃焼
させて熱を得ると共にＣＯガスを発生させ、そのＣＯガ
スをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させて熱を発生さ
せ、それらの熱により金属原料を溶解精錬する金属精錬
方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガスが燃焼せず
に未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃Ｏ₂ガスがス
ラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶湯の上面レベ
ル以下の位置からＯ₂ガスまたはＯ₂ガスを含むガスを
吹き込み、炉内圧力を減少させると炉内上部または炉出
口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に
炉内圧力を増加させると炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用し
て、炉内圧力を制御することにより、炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能で
あることを特徴とする金属精錬方法を第六の発明とし、
金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と造滓剤とＯ₂ガ
スを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂ガスにより燃焼
させて熱を得ると共にＣＯガスを発生させ、そのＣＯガ
スをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させて熱を発生さ
せ、それらの熱により金属原料を溶解精錬する金属精錬
方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガスが燃焼せず
に未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃Ｏ₂ガスがス
ラグ浴内で二次燃焼を行うように、Ｏ₂ガスにＮ₂ガス
や空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合して、金属溶湯の
上面レベル以下の位置から該混合ガスを炉内へ吹き込
み、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比を減少させ
ると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が増加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス
流量）比を増加させると炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係と、炉内
金属溶湯レベルを減少させると炉内上部または炉出口ガ
スの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内
金属溶湯レベルを増加させると炉内上部または炉出口ガ
スの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利
用して、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比と炉内
金属溶湯レベルを制御することにより、炉内上部または
炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能
であることを特徴とする金属精錬方法を第七の発明と
し、金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と造滓剤とＯ
₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂ガスにより
燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生させ、そのＣ
ＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させて熱を発生
させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬する金属精
錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガスが燃焼せ
ずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃Ｏ₂ガスが
スラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶湯の上面レ
ベル以下の位置からＯ₂ガス流を中心としてその外周に
Ｎ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガス流を有する内外
２層構造のガス流を炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比を減少させると炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆
に（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比を増加させる
と炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ
₂））が減少する関係と、炉内金属溶湯レベルを減少さ
せると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋
ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内金属溶湯レベルを増加さ
せると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋
ＣＯ₂））が減少する関係を利用して、（Ｏ₂ガス流
量）／（他種ガス流量）比と炉内金属溶湯レベルを制御
することにより、炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂
／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを特徴とす
る金属精錬方法を第八の発明とし、金属溶湯内に金属原
料と炭素含有燃料と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含
有燃料の炭素をＯ₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共
にＣＯガスを発生させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガス
により二次燃焼させて熱を発生させ、それらの熱により
金属原料を溶解精錬する金属精錬方法において、金属溶
湯内で一部のＯ₂ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯
から出て、この未燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を
行うように、金属溶湯の上面レベル以下の位置に設けた
複数の大径の羽口および複数の小径の羽口の各々からＯ
₂ガスにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合
した混合ガスを炉内へ吹き込み、炉内上部または炉出口
部のガス中のＣＯ濃度とＣＯ₂濃度の分析を行いながら
金属原料を溶解精錬し、且つ炉内金属溶湯レベルを減少
させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ
＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内金属溶湯レベルを増加
させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ
＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用して、上記Ｏ₂ガス
流量と他種ガス流量と炉内金属溶湯レベルを制御するこ
とにより、炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（Ｃ
Ｏ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを特徴とする金属
精錬方法を第九の発明とし、金属溶湯内に金属原料と炭
素含有燃料と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料
の炭素をＯ₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯ
ガスを発生させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより
二次燃焼させて熱を発生させ、それらの熱により金属原
料を溶解精錬する金属精錬方法において、金属溶湯内で
一部のＯ₂ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出
て、この未燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うよ
うに、Ｏ₂ガスにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガ
スを混合し、金属溶湯の上面レベル以下の位置から該混
合ガスを炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガ
ス流量）比を減少させると炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に（Ｏ₂ガ
ス流量）／（他種ガス流量）比を増加させると炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減
少する関係と、炉内圧力を減少させると炉内上部または
炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、
逆に炉内圧力を増加させると炉内上部または炉出口ガス
の（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用
して、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比と炉内圧
力を制御することにより、炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを
特徴とする金属精錬方法を第十の発明とし、金属溶湯内
に金属原料と炭素含有燃料と造滓剤とＯ₂ガスを導入
し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂ガスにより燃焼させて熱
を得ると共にＣＯガスを発生させ、そのＣＯガスをさら
にＯ₂ガスにより二次燃焼させて熱を発生させ、それら
の熱により金属原料を溶解精錬する金属精錬方法におい
て、金属溶湯内で一部のＯ₂ガスが燃焼せずに未燃状態
で金属溶湯から出て、この未燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で
二次燃焼を行うように、金属溶湯の上面レベル以下の位
置からＯ₂ガス流を中心としてその外周にＮ₂ガスや空
気等のＯ₂以外の他種ガス流を有する内外２層構造のガ
ス流を炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス
流量）比を減少させると炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に（Ｏ₂ガ
ス流量）／（他種ガス流量）比を増加させると炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減
少する関係と、炉内圧力を減少させると炉内上部または
炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、
逆に炉内圧力を増加させると炉内上部または炉出口ガス
の（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用
して、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比と炉内圧
力を制御することにより、炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを
特徴とする金属精錬方法を第十一の発明とし、金属溶湯
内に金属原料と炭素含有燃料と造滓剤とＯ₂ガスを導入
し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂ガスにより燃焼させて熱
を得ると共にＣＯガスを発生させ、そのＣＯガスをさら
にＯ₂ガスにより二次燃焼させて熱を発生させ、それら
の熱により金属原料を溶解精錬する金属精錬方法におい
て、金属溶湯内で一部のＯ₂ガスが燃焼せずに未燃状態
で金属溶湯から出て、この未燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で
二次燃焼を行うように、金属溶湯の上面レベル以下の位
置に設けた複数の大径の羽口および複数の小径の羽口の
各々からＯ₂ガスにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種
ガスを混合した混合ガスを炉内へ吹き込み、炉内上部ま
たは炉出口部のガス中のＣＯ濃度とＣＯ₂濃度の分析を
行いながら金属原料を溶解精錬し、且つ炉内圧力を減少
させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ
＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内圧力を増加させると炉
内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が減少する関係を利用して、上記Ｏ₂ガス流量
と他種ガス流量と炉内圧力を制御することにより、炉内
上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））
が調整可能であることを特徴とする金属精錬方法を第十
二の発明とし、金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、Ｏ₂ガ
スにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合し
て、金属溶湯の上面レベル以下の位置から該混合ガスを
炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）
比を減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂
／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比を増加させると炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関
係と、炉内金属溶湯レベルを減少させると炉内上部また
は炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加
し、逆に炉内金属溶湯レベルを増加させると炉内上部ま
たは炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少
する関係と、炉内圧力を減少させると炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆
に炉内圧力を増加させると炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用し
て、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比と炉内金属
溶湯レベルと炉内圧力を制御することにより、炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調
整可能であることを特徴とする金属精錬方法を第十三の
発明とし、金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と造滓
剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂ガス
により燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生させ、
そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させて熱
を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬する
金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガスが
燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃Ｏ₂
ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶湯の
上面レベル以下の位置からＯ₂ガス流を中心としてその
外周にＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガス流を有す
る内外２層構造のガス流を炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス
流量）／（他種ガス流量）比を減少させると炉内上部ま
たは炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加
し、逆に（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比を増加
させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ
＋ＣＯ₂））が減少する関係と、炉内金属溶湯レベルを
減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内金属溶湯レベル
を増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係と、炉内圧力を減少
させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ
＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内圧力を増加させると炉
内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が減少する関係を利用して、（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比と炉内金属溶湯レベルと炉内圧力
を制御することにより、炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを
特徴とする金属精錬方法を第十四の発明とし、金属溶湯
内に金属原料と炭素含有燃料と造滓剤とＯ₂ガスを導入
し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂ガスにより燃焼させて熱
を得ると共にＣＯガスを発生させ、そのＣＯガスをさら
にＯ₂ガスにより二次燃焼させて熱を発生させ、それら
の熱により金属原料を溶解精錬する金属精錬方法におい
て、金属溶湯内で一部のＯ₂ガスが燃焼せずに未燃状態
で金属溶湯から出て、この未燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で
二次燃焼を行うように、金属溶湯の上面レベル以下の位
置に設けた複数の大径の羽口および複数の小径の羽口の
各々からＯ₂ガスにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種
ガスを混合した混合ガスを炉内へ吹き込み、炉内上部ま
たは炉出口部のガス中のＣＯ濃度とＣＯ₂濃度の分析を
行いながら金属原料を溶解精錬し、且つ炉内金属溶湯レ
ベルを減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ
₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内金属溶湯レ
ベルを増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ
₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係と、炉内圧力を
減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内圧力を増加させ
ると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が減少する関係を利用して、上記Ｏ₂ガス流量
と他種ガス流量と炉内金属溶湯レベルと炉内圧力を制御
することにより、炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂
／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを特徴とす
る金属精錬方法を第十五の発明とする。

【００１７】

【実施例および作用】以下、本発明の好適実施例を鉄鉱
石溶融還元炉に適用した場合について、添付図面を参照
しながら説明する。

【００１８】図１は本発明の金属精錬方法を実施する装
置の断面図である。図１において、１は内面に耐火レン
ガ２を張設してなる鉄鉱石溶融還元炉で、炉内の金属溶
湯３に対して炉底部には大径の気泡状酸素（Ｇ₁)を吹き
込むことが可能な底吹き羽口４および攪拌用ガスの吹き
込みノズル５を設け、この近傍には出銑口６を設けてい
る。金属溶湯３上のスラグ浴７に対して炉側壁に排滓口
８および攪拌用ガスの横吹き羽口９を設け、さらに炉頂
部開口には排ガスダクト１０を連設し、この排ガスダク
ト１０近傍に予熱・予備還元流動層炉（図示せず）で予
熱・予備還元された鉄鉱石を炉内に装入するシュート１
１および炭素含有燃料と造滓剤を装入するシュート１２
を設けてある。１３は炉内上部のガス温度を検知する温
度計、１４はガスサンプリング装置、１５はＣＯとＣＯ
₂の分析計である。１６は変換調節計、１７はＯ₂吹込
量をコントロールするコントロールバルブである。な
お、本実施例における溶融還元炉とは金属精錬装置と同
義である。また、本発明における金属溶湯の上面レベル
以下の位置に設けた羽口とは、本実施例においては大径
の底吹き羽口４がこれに相当する。

【００１９】図２は炉頂部より上吹きＯ₂ランス１８を
スラグ浴７内に装入した状態を示す図である。

【００２０】次に、上記構成において、本発明の作用を
各工程・要因との関係において、以下に順次説明する。 (1) 本発明に係る金属精錬方法による二次燃焼率制御方
法の基本的プロセス（金属溶湯内作用）炉底の底吹き羽口４から吹き込まれ
た気泡状の酸素の径が小さい場合、この酸素の全量は金
属溶湯３内に溶解している炭素と下記(a) 式のように反
応してＣＯガスとなる。Ｃ＋1/2 Ｏ₂→ＣＯ (a) しかし、底吹き羽口４が大径で気泡状酸素Ｇ₁の径が大
きいため、気泡状酸素Ｇ₁の表面部分のみが炭素と反応
してＣＯガスとなり、それらのＣＯガスの一部は気泡中
の残りの酸素と下記(b) 式のように反応してＣＯ₂、さ
らにはＣと反応して再びＣＯガスとなりながら上昇する
が、気泡が大きいため金属溶湯３を通過する時間内には
反応を完了しない。ＣＯ＋1/2 Ｏ₂→ＣＯ₂，ＣＯ₂＋Ｃ→２ＣＯ (b) すなわち、金属溶湯３を出るガスはＣＯとＯ₂とＣＯ₂
の共存ガスとなってスラグ浴７に浮上する。そして、こ
の共存ガスの金属溶湯３内での上記反応(a) および(b)
の結果発生する熱は金属溶湯３に与えられる。

【００２１】一方、炉頂部のシュート１１から炉内に装
入された鉱石は、上記(a) および(b) の反応により発生
した熱を受けて溶融し、金属溶湯中に含まれている炭素
により還元されて溶銑となる。このようにしてできた溶
銑は、炉下部にある出銑口６から取り出される。

【００２２】そして、金属溶湯中の炭素は上記反応によ
り順次消費されて減少するので、この炭素量を補給する
ため、シュート１２から石炭が適宜炉内に装入される。

【００２３】（スラグ浴内作用）上記のようにして金属
溶湯３からスラグ浴７内に進入したＣＯとＯ₂とＣＯ₂
の共存ガスは気泡状でスラグ浴７中を上昇していくが、
その上昇中時間の経過と共に内部のガスが混合されて、
ガス中のＣＯとＯ₂とが反応してＣＯ₂となる。

【００２４】即ち、従来技術のように二次燃焼用Ｏ₂ガ
スとＣＯガスが分かれているのではなく、各気泡が燃焼
すべくＯ₂とＣＯを共に内包した状態でスラグ浴７中に
入るので、スラグ浴７での二次燃焼効率は極めて良好で
ある。そして、その燃焼熱はスラグ浴７に与えられる。
スラグ浴７は炉側壁の横吹き羽口９および炉底の吹き込
みノズル５から金属溶湯３およびスラグ浴７内に吹き込
まれる攪拌ガスにより激しく攪拌、あるいは環流される
ので、スラグ浴７内で発生した上記燃焼熱は、スラグ浴
７と金属溶湯３との境界面を通じて金属溶湯３に伝達さ
れる。

【００２５】このようにして原料（炭素）の保有する燃
焼熱を金属溶湯に極めて効率よく伝達した後の燃焼排ガ
スは、スラグ浴７から炉内上部空間を上昇して排ガスダ
クト１０を経て炉外へ排出される。

【００２６】また、上記の反応過程において、炉側壁に
設けた排滓口８からは、炉内のスラグ量を所定量に保つ
ため適宜スラグの排出が行われ、炉頂部のシュート１２
からは適宜造滓剤が投入される。

【００２７】底吹きの場合の基本的なプロセスは上記の
通りであるが、上吹きを併用した、上・底吹きを行うこ
ともできる。例えば、金属溶湯３への炭素補給源である
石炭中には揮発成分がある程度含まれており、この揮発
成分は金属溶湯３中を上昇してスラグ浴７にまで達する
ので、上吹きＯ₂ランス１８（図２参照）または横吹き
羽口９からスラグ浴７内に吹き込んだ酸素により上記揮
発成分が燃焼して発熱し、このスラグ浴７内で発生した
熱は、スラグ浴７が上記のように充分に攪拌されている
ので、金属溶湯に効率よく伝達される。このようにし
て、揮発成分の保有熱を効果的に回収できる。

【００２８】底吹きを行う場合でも、上・底吹きを行う
場合でも本発明に共通する基本的な特徴は、「金属溶湯
３からスラグ浴７へ進入するガス中に未燃Ｏ₂を残した
ままとし、その未燃Ｏ₂をスラグ浴７内で二次燃焼させ
ること」にあるが、そのための方法としては上記以外に
も以下のような方法を採用することができる。

【００２９】図３に示したような、大径の長尾状の
酸素（Ｇ₂)を吹き込む方法。吹き込む酸素量を増すこと
によって長尾状となるが、この径が小さい場合は、長尾
状の酸素は殆どＣＯガスとなる。そこで、酸素径を大き
くすることによって、表面部分のみがＣＯガスとなり、
金属溶湯３からスラグ浴７に進入するガスの内部には未
燃酸素が残存する。その結果、上記と同様の効率的な二
次燃焼が期待できる。図７に示したように、微小気泡状酸素（Ｇ₀)と大径
気泡状酸素（Ｇ₁)を混在させる方法。微小気泡状酸素Ｇ
₀は金属溶湯３中で殆どがＣＯガスとなるが、スラグ浴
７内で大径気泡状酸素Ｇ₁中の未燃酸素により二次燃焼
をし、二次燃焼率を向上させことが期待できる。また、
この方法と類似の方法として、上記の方法において、
微小気泡状酸素または小径の長尾状酸素を同時に吹き込
む方法を採用することもできる。

【００３０】(2) 二次燃焼率を変動させる要因以上が本発明に係る金属精錬方法による二次燃焼率制御
方法の基本的なプロセスであるが、本発明の特徴であ
る、「金属溶湯の上面レベル以下の位置から吹き込んだ
Ｏ₂ガスの一部が未燃の状態で金属溶湯から出る」ため
の限界条件の例は図４に示されている。同図にて明らか
なように、『金属溶湯の深さ』、『羽口径』、『羽口吹
込ガス流速』の３つの要因によって本発明の二次燃焼の
進行は左右される。従って、これらの要因を適宜組み合
わせて二次燃焼をコントロールすれば、金属溶湯の生産
量の調整、副原料の原単位低減、溶融還元炉の設備保護
等を図ることができる。次に、上記各要因の効果につい
て説明する。

【００３１】金属溶湯の深さ金属溶湯の深さが浅くなれば、吹き込まれたＯ₂ガスと
金属溶湯の接触時間が短くなるので、金属溶湯からスラ
グ浴内に進入するＣＯ−Ｏ₂−ＣＯ₂共存ガス中の未燃
酸素の量が増加する。ところが、この金属溶湯深さが浅
すぎる場合には、スラグ浴内で未燃酸素が消費されず、
スラグ浴上でこの過剰な未燃酸素が燃焼し、その結果、
副原料（石炭等）の原単位の上昇や炉内耐火物の損耗を
招くことがある。逆に金属溶湯の深さが深くなれば、吹
き込まれたＯ₂ガスと金属溶湯の接触時間が長くなるの
で、金属溶湯からスラグ浴内に進入するＣＯ−Ｏ₂−Ｃ
Ｏ₂共存ガス中の未燃酸素の量が減少する。従って、二
次燃焼率が低下し、金属溶湯の生産量の低減につながる
ことがある。そこで、金属溶湯の深さとしては、上記の
ような理由から適切な範囲とすることが必要であり、安
定操業を維持するためには、金属溶湯深さは３００mm以
下は好ましくない。一方、金属溶湯を出るガス中に未燃
Ｏ₂ガスを残存させるために、金属溶湯深さの上限は１
０００mmとするのが好ましい。このように、金属溶湯深
さを変更することによって、二次燃焼率を制御すること
が可能である。

【００３２】羽口径（金属溶湯の上面レベル以下の
位置から金属溶湯内に吹き込む酸素の径に相当する径）
と羽口吹込ガス流速上記したように、効果的な二次燃焼を行うためには、酸
素の径は大きいほど好ましく、そのためには羽口径を大
きくすることが必要であり、さらに、この羽口径を一定
とした場合、二次燃焼率は羽口吹込ガス流速により変化
する。例えば、図４によれば、金属溶湯深さが３００mm
で羽口径が３０mmでは、羽口吹込ガス流速が２００ｍ／
sec 以下の場合、吹き込まれた全てのＯ₂ガスは金属溶
湯中のＣと反応し、ＣＯガスとなる。逆に、羽口吹込ガ
ス流速が２００ｍ／sec より大きくなると、金属溶湯か
ら出るガス中に未燃Ｏ₂ガスが混在するようになり、吹
込ガス流速が大きくなればなるほど、その未燃Ｏ₂ガス
の量は増える。そして、その未燃Ｏ₂ガスは金属溶湯上
（スラグ浴中）でＣＯガスと燃焼して（即ち、二次燃焼
して）、ＣＯ₂となる。この二次燃焼率は、（未燃Ｏ₂
ガス量）／（全吹込Ｏ₂ガス量）に一致するものであ
り、金属溶湯深さが３００mmの場合における二次燃焼率
の一例を挙げれば、以下の表１の通りである。

【００３３】

【表１】

【００３４】係る羽口吹込ガス流速を増減する方法とし
ては、例えば、次の２つの方法がある。イ．吹込酸素流量を増減することにより、直接羽口吹込
ガス流速を増減する方法。ロ．炉内圧力を変えて羽口吹込ガスの実容積を変えるこ
とにより、羽口吹込ガス流速を増減する方法であり、炉
内圧力を減少させて羽口吹込ガスの実容積を増大するこ
とにより羽口吹込ガス流速を増すことができ、あるいは
炉内圧力を増加させて羽口吹込ガスの実容積を減少する
ことにより羽口吹込ガス流速を減少することができる。

【００３５】(3) 二次燃焼率と排ガス中ＣＯ₂比率上記各要因を変化させることによる二次燃焼率への影響
は、ガスサンプリング装置１４で採取した炉内上部のガ
ス中のＣＯ濃度およびＣＯ₂濃度を分析計１５で分析す
ることにより知ることができる。即ち、「炉内上部のガ
ス中のＣＯ₂濃度が高くてＣＯ濃度が低いということ」
は、「二次燃焼が効率よく行われていること」を示し、
逆に「上記ガス中のＣＯ₂濃度が低くてＣＯ濃度が高い
ということ」は、「二次燃焼の効率が低いということ」
である。そこで、上記ガス中の（ＣＯ₂濃度）／（ＣＯ
濃度＋ＣＯ₂濃度）の比率（本明細書では、「排ガス中
ＣＯ₂比率」ともいう）を知れば、この排ガス中ＣＯ₂
比率を二次燃焼の効率判定の目安として用いて効果的な
アクションを採ることができるので、以下にその点に関
して説明する。

【００３６】(4) 排ガス中ＣＯ₂比率と操業方法排ガス中ＣＯ₂比率が当初の設定範囲より小さい場合と
大きい場合にわけて、具体的な操業方法を説明する。

【００３７】（排ガス中ＣＯ₂比率が当初の設定範囲よ
り小さくなった場合）この場合は、二次燃焼率が低下し
たのであるから、羽口吹込Ｏ₂ガス流速（酸素流量）を
増加させればよい。すると、Ｏ₂ガスと金属溶湯との接
触時間が短くなるので、金属溶湯から出るガス中にはＣ
Ｏ、ＣＯ₂とともに未燃Ｏ₂が多く残存するようにな
る。この未燃Ｏ₂は金属溶湯上（スラグ浴中）でＣＯと
二次燃焼してＣＯ₂となる。その結果、排ガス中ＣＯ₂
比率は向上する。

【００３８】（排ガス中ＣＯ₂比率が当初の設定範囲よ
り大きくなった場合）この場合は、二次燃焼が非常に高
効率で行われていることを示すが、同時に炉内ガス温度
が上昇しすぎる場合があり、設備保護の点から二次燃焼
を抑制することが必要な場合がある。そのためには、羽
口吹込ガス流速（酸素流量）を減少すればよい。する
と、Ｏ₂ガスと金属溶湯との接触時間が長くなるので、
このＯ₂ガスは金属溶湯内での溶解炭素との反応に殆ど
が消費されてしまい、金属溶湯を出る共存ガスの主成分
はＣＯとＣＯ₂となり、未燃Ｏ₂ガスは少なくなる。そ
の結果、排ガス中ＣＯ₂比率は低下する。

【００３９】このように、酸素流量は二次燃焼率を左右
する重要な要因であるとともに設備保護の点においても
重要な管理項目であり、さらに、酸素流量は生産量の調
整にも重要な役割を果たす。すなわち、酸素量は二次燃
焼による発生熱の総量を決定するものであって、例え
ば、炉内耐火物保護のために、温度計１３で検知した炉
内上部のガス温度が耐火物の耐熱温度（約１７００〜１
８００℃）に達すれば、コントロールバルブ１７を調整
して炉内に吹き込む酸素流量を減少して燃焼総熱量を抑
制し、炉内最高温度を低下させることができる。そし
て、吹込酸素量の大小によって、金属溶湯の生産量を調
整することも可能である。

【００４０】(5) Ｏ₂ガスに不活性ガスを混合すること
による攪拌促進効果と二次燃焼率の調整以上詳述したように、本発明の目的を達成するために
は、大径のＯ₂ガスを金属溶湯の上面レベル以下の位置
から吹き込むことが最大のポイントであるが、「攪拌作
用による反応促進」と「Ｏ₂の反応量の低下による二次
燃焼率の向上」を目的として、不活性ガスを利用するこ
ともできる。そこで、次に、不活性ガスを炉内へ吹き込
む場合の方法とその作用について詳述する。

【００４１】（溶湯攪拌）金属溶湯３の上部にはスラグ浴７があり、冶金的効
果（例えば、金属溶湯中のＳをスラグに吸着させるため
等）の点より、金属溶湯３とスラグ浴７の接触性を高め
る必要があり、そのために金属溶湯３とスラグ浴７に不
活性ガスを吹き込んで攪拌すれば、両浴の接触性が高め
られる。

【００４２】本発明では二次燃焼がスラグ浴７中で
行われるため、スラグ浴７の温度が高められる。そこ
で、このスラグ浴７の熱を金属溶湯３に伝えて効率的に
反応を促進するために、金属溶湯３とスラグ浴７に不活
性ガスを吹き込んで攪拌すれば、両浴の接触性が高めら
れ、金属溶湯３内ではＯ₂の一部がＣと反応する際の発
熱量と酸化鉄が還元される際の吸熱量とスラグ浴７より
金属溶湯３へ伝達される熱量がバランスよく保たれ、効
率的に反応が進行する。

【００４３】上記、の攪拌のためには、Ｎ₂等の不
活性ガスを図１の横吹き羽口９、あるいは底部の吹き込
みノズル５から炉内へ吹き込めばよい。

【００４４】（二次燃焼率の向上）最終的には、いずれ
も二次燃焼率の向上を目的とするものであるが、その反
応過程から以下の２つの方法に分けることができる。

【００４５】Ｏ₂ガスに不活性ガスを混入すること
によるＯ₂の反応量の低下この場合はさらに炉内全吹込ガス流量を増加させる場合
と増加させない場合の２つに分けることができる。 (a) 炉内全吹込ガス流量を増加させる場合Ｏ₂ガスにＮ₂ガス等の不活性ガスを添加すると、炉内
全吹込ガス流量が増加するため、羽口吹込ガス流速が大
きくなり、その結果、二次燃焼率を高めることができ
る。例えば、金属溶湯深さが３００mmの場合、試算結果
を示した表１に記載したように、羽口径５０mm、羽口吹
込ガス流速２００ｍ／sec の条件でＯ₂ガスを吹き込む
と、二次燃焼率は３０％であるが、このＯ₂ガスにＯ₂
ガス流量の５０％のＮ₂を添加混合して１．５倍の流量
にすれば、羽口吹込ガス流速は３００ｍ／sec となり、
二次燃焼率は４５％以上になる。４５％以上となるの
は、Ｏ₂ガスに添加されるのが不活性のＮ₂ガスである
から、金属溶湯３内でのＯ₂ガスとＣとの反応が抑制さ
れ、金属溶湯３からスラグ浴７へ進入するＯ₂ガス中の
未燃Ｏ₂ガスの量が吹込ガスがＯ₂のみの場合より増え
ることが期待できるからである。

【００４６】(b) 炉内全吹込ガス流量を増加させない場
合この場合、Ｏ₂ガスに混入させるＮ₂ガス量が多ければ
多いほど、Ｏ₂ガスと金属溶湯３中のＣとの反応量は低
下し、逆に二次燃焼率は高められる。例えば、表１よ
り、金属溶湯深さ３００mm、羽口径３０mm、羽口吹込ガ
ス流速が３００ｍ／sec の場合、吹込ガスがＯ₂のみで
あると二次燃焼率は２０％であるが、ガス流量自体は同
一として、吹込ガス中の５０％をＯ₂とし、残りの５０
％をＮ₂に置換すれば、二次燃焼率は３０％に向上す
る。

【００４７】このように炉内吹込Ｏ₂ガスにＮ₂ガスを
混入するための設備の一例としては、図５に示すよう
に、Ｏ₂を運搬するＯ₂供給ライン１９に平行してＮ₂
を運搬するＮ₂供給ライン２０を設置し、分析計１５に
よる炉内上部ガス中のＣＯ₂濃度とＣＯ濃度の分析値に
応じて変換調整計１６あるいは２１の指示値を変化させ
て、コントロールバルブ１７を通過するＯ₂流量あるい
はコントロールバルブ２２を通過するＮ₂流量を増減
し、両ガスをミキサー２３で混合した後、炉底の大径の
底吹き羽口４から炉内に吹き込めばよい。

【００４８】この図５に示した底吹き羽口４は大径であ
るが、さらに、図７に示すように、３個の大径の底吹き
羽口４の各々に小径の底吹き羽口４ａを並設し、大径の
底吹き羽口４に接続されたＯ₂供給ライン１９、Ｎ₂供
給ライン２０、または小径の底吹き羽口４ａに接続され
たＯ₂供給ライン２６、Ｎ₂供給ライン２７の各ガス供
給ラインのガス流量を調整することによっても、排ガス
中ＣＯ₂比率を変化させ、上記と同様に二次燃焼率を調
整することができる。この場合、小径の底吹き羽口４ａ
の効果としては、「径の大小による金属溶湯３からスラ
グ浴７に出るガス中の未燃Ｏ₂量の多寡」を除けば、基
本的に上記した大径の底吹き羽口４の効果と同じ効果を
期待できる。なお、２８、２９はそれぞれ変換調節計、
３０はミキサーである。

【００４９】Ｏ₂ガスと金属溶湯３を隔絶すること
による金属溶湯内でのＯ₂ガスの反応量の低下図６(a) に示すように、Ｏ₂供給ライン１９に平行して
Ｎ₂供給ライン２０を設けると共に、炉底の３個の大径
の底吹き羽口４ＡとＯ₂供給ライン１９、Ｎ₂供給ライ
ン２０の各々とを直接接続し、この羽口４Ａは図６(b)
に拡大して示すように２重管構造とし、Ｏ₂ガスが内管
２４から吹き込まれ、このＯ₂ガスを囲むように、Ｎ₂
ガスが外管２５から吹き込まれるようにすれば、羽口付
近では、Ｏ₂ガスと金属溶湯３とがＮ₂ガスにより隔絶
され、その結果、金属溶湯３内でのＯ₂ガスの反応量が
低下し、金属溶湯３から出るガス中には未燃Ｏ₂ガスが
多量に含まれることになり、二次燃焼率は向上する。

【００５０】その他に、Ｎ₂等の不活性ガスを酸素に添
加することによるＯ₂反応量減少効果を利用して炉内最
高温度の低下を図り、炉内耐火物を保護する効果も期待
できる。なお、上記の各実施例においては不活性ガスと
してＮ₂ガスを使用したが、このＮ₂以外のガスとして
空気を使用することもできる。空気中にはＯ₂も含まれ
ているので、この場合には高価なＯ₂の使用量低減とい
う効果も期待することができる。なお、上記実施例のい
ずれの場合でも、精錬炉での冶金上必要な全酸素量を補
うために上吹きランスから酸素を供給する場合もある。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載する効果を奏する。二次燃焼用Ｏ₂ガスと被燃焼ガス（ＣＯガス）との
接触・反応が極めて効率よく行われるので、高い二次燃
焼率を得ることができる。

【００５２】二次燃焼が主としてスラグ浴中で行わ
れ、二次燃焼により発生した熱はスラグ浴に効果的に吸
収され、この熱がスラグ浴に接する金属溶湯界面を通じ
て金属溶湯に効率よく伝えられる。従って、炉から排出
されるガスの保有反応熱が少なく、炉内発生熱の回収効
率が極めて高い。

【００５３】二次燃焼がスラグ浴内または金属溶湯
内で均一に行われるため、金属溶湯が局部的に加熱され
ることはなく、従って、炉内耐火物の損耗が少ない。

【００５４】炉底部付近から吹き込むＯ₂ガス流量
あるいは不活性ガス流量をコントロールすることによ
り、または不活性ガスでＯ₂ガスを取り囲むことによ
り、Ｏ₂ガス反応量の低下を図り、二次燃焼率を容易に
コントロールすることができる。

【００５５】炉底部付近から吹き込むＯ₂ガス流量
あるいは不活性ガス流量をコントロールすることによ
り、炉内最高温度の低下を図り、炉内耐火物を保護する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属精錬方法を実施する装置の断面図
である。

【図２】上吹きＯ₂ランスを有する本発明の金属精錬方
法を実施する装置の断面図である。

【図３】大径の長尾状酸素を吹き込む場合を示す本発明
の金属精錬方法を実施する装置の断面図である。

【図４】金属溶湯を出るガス中に未燃Ｏ₂ガスが残存す
るのに必要な最大金属溶湯深さ、羽口径、羽口吹込ガス
流速の関係を示す図である。

【図５】Ｏ₂ガスと不活性ガスとの混合ガスを吹き込む
場合を示す本発明の金属精錬方法を実施する装置の断面
図である。

【図６】(a) は、Ｏ₂ガスと不活性ガスを二重管状にし
て吹き込む場合を示す本発明の金属精錬方法を実施する
装置の断面図、(b) は羽口部の拡大図である。

【図７】複数の大径の羽口と複数の小径の羽口の各々か
らＯ₂ガスと不活性ガスとの混合ガスを吹き込む場合を
示す本発明の金属精錬方法を実施する装置の断面図であ
る。

【図８】従来技術Ｉの金属精錬装置の断面図である。

【図９】従来技術IIの金属精錬装置の断面図である。

【図１０】従来技術III の金属精錬装置の断面図であ
る。

【図１１】従来技術IVの金属精錬装置の断面図である。

【符号の説明】

１…溶融還元炉３…金属溶湯４、４Ａ…底吹き羽口７…スラグ浴１３…温度計１４…ガスサンプリング装置１５…分析計１８…上吹きＯ₂ランス１９、２６…Ｏ₂供給ライン２０、２７…Ｎ₂供給ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢島健一兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者辰田聡兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶
湯の上面レベル以下の位置からＯ₂ガスまたはＯ₂ガス
を含むガスを吹き込み、吹き込むＯ₂ガスまたはＯ₂ガ
スを含むガスの流量を減少させると炉内上部または炉出
口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少し、逆に
吹き込むＯ₂ガスまたはＯ₂ガスを含むガスの流量を増
加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（Ｃ
Ｏ＋ＣＯ₂））が増加する関係を利用して、吹き込むＯ
₂ガスまたはＯ₂ガスを含むガスの流量を制御すること
により、炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ
＋ＣＯ₂））が調整可能であることを特徴とする金属精
錬方法。
【請求項２】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、Ｏ₂ガ
スにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合し
て、金属溶湯の上面レベル以下の位置から該混合ガスを
炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）
比を減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂
／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比を増加させると炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関
係を利用して、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比
を制御することにより、炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを
特徴とする金属精錬方法。
【請求項３】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶
湯の上面レベル以下の位置からＯ₂ガス流を中心として
その外周にＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガス流を
有する内外２層構造のガス流を炉内へ吹き込み、（Ｏ₂
ガス流量）／（他種ガス流量）比を減少させると炉内上
部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が
増加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比を
増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用して、（Ｏ₂
ガス流量）／（他種ガス流量）比を制御することによ
り、炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が調整可能であることを特徴とする金属精錬方
法。
【請求項４】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶
湯の上面レベル以下の位置に設けた複数の大径の羽口お
よび複数の小径の羽口の各々からＯ₂ガスにＮ₂ガスや
空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合した混合ガスを炉内
へ吹き込み、炉内上部又は炉出口部のガス中のＣＯ濃度
とＣＯ₂濃度の分析を行いながら金属原料を溶解精錬
し、上記Ｏ₂ガス流量と他種ガス流量を調整することに
よって炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋
ＣＯ₂））が調整可能であることを特徴とする金属精錬
方法。
【請求項５】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶
湯の上面レベル以下の位置からＯ₂ガスまたはＯ₂ガス
を含むガスを吹き込み、炉内金属溶湯レベルを減少させ
ると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が増加し、逆に炉内金属溶湯レベルを増加させ
ると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が減少する関係を利用して、炉内金属溶湯レベ
ルを制御することにより、炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを
特徴とする金属精錬方法。
【請求項６】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶
湯の上面レベル以下の位置からＯ₂ガス又はＯ₂ガスを
含むガスを吹き込み、炉内圧力を減少させると炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増
加し、逆に炉内圧力を増加させると炉内上部または炉出
口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係
を利用して、炉内圧力を制御することにより、炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調
整可能であることを特徴とする金属精錬方法。
【請求項７】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、Ｏ₂ガ
スにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合し
て、金属溶湯の上面レベル以下の位置から該混合ガスを
炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）
比を減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂
／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比を増加させると炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関
係と、炉内金属溶湯レベルを減少させると炉内上部また
は炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加
し、逆に炉内金属溶湯レベルを増加させると炉内上部ま
たは炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少
する関係を利用して、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流
量）比と炉内金属溶湯レベルを制御することにより、炉
内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が調整可能であることを特徴とする金属精錬方
法。
【請求項８】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶
湯の上面レベル以下の位置からＯ₂ガス流を中心として
その外周にＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガス流を
有する内外２層構造のガス流を炉内へ吹き込み、（Ｏ₂
ガス流量）／（他種ガス流量）比を減少させると炉内上
部又は炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増
加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比を増
加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（Ｃ
Ｏ＋ＣＯ₂））が減少する関係と、炉内金属溶湯レベル
を減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内金属溶湯レベル
を増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用して、（Ｏ₂
ガス流量）／（他種ガス流量）比と炉内金属溶湯レベル
を制御することにより、炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを
特徴とする金属精錬方法。
【請求項９】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料と
造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ₂
ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生さ
せ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼させ
て熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精錬
する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂ガ
スが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未燃
Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属溶
湯の上面レベル以下の位置に設けた複数の大径の羽口お
よび複数の小径の羽口の各々からＯ₂ガスにＮ₂ガスや
空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合した混合ガスを炉内
へ吹き込み、炉内上部または炉出口部のガス中のＣＯ濃
度とＣＯ₂濃度の分析を行いながら金属原料を溶解精錬
し、且つ炉内金属溶湯レベルを減少させると炉内上部ま
たは炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加
し、逆に炉内金属溶湯レベルを増加させると炉内上部ま
たは炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少
する関係を利用して、上記Ｏ₂ガス流量と他種ガス流量
と炉内金属溶湯レベルを制御することにより、炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調
整可能であることを特徴とする金属精錬方法。
【請求項１０】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料
と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ
₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生
させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼さ
せて熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精
錬する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂
ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未
燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、Ｏ₂
ガスにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合
し、金属溶湯の上面レベル以下の位置から該混合ガスを
炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）
比を減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂
／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比を増加させると炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関
係と、炉内圧力を減少させると炉内上部または炉出口ガ
スの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内
圧力を増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ
₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用して、
（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比と炉内圧力を制
御することにより、炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ
₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを特徴と
する金属精錬方法。
【請求項１１】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料
と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ
₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生
させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼さ
せて熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精
錬する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂
ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未
燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属
溶湯の上面レベル以下の位置からＯ₂ガス流を中心とし
てその外周にＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガス流
を有する内外２層構造のガス流を炉内へ吹き込み、（Ｏ
₂ガス流量）／（他種ガス流量）比を減少させると炉内
上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））
が増加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比
を増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係と、炉内圧力を減少
させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ
＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内圧力を増加させると炉
内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が減少する関係を利用して、（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比と炉内圧力を制御することによ
り、炉内上部又は炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ
₂））が調整可能であることを特徴とする金属精錬方
法。
【請求項１２】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料
と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ
₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生
させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼さ
せて熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精
錬する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂
ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未
燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属
溶湯の上面レベル以下の位置に設けた複数の大径の羽口
および複数の小径の羽口の各々からＯ₂ガスにＮ₂ガス
や空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合した混合ガスを炉
内へ吹き込み、炉内上部または炉出口部のガス中のＣＯ
濃度とＣＯ₂濃度の分析を行いながら金属原料を溶解精
錬し、且つ炉内圧力を減少させると炉内上部または炉出
口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に
炉内圧力を増加させると炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用し
て、上記Ｏ₂ガス流量と他種ガス流量と炉内圧力を制御
することにより、炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂
／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを特徴とす
る金属精錬方法。
【請求項１３】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料
と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ
₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生
させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼さ
せて熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精
錬する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂
ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未
燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、Ｏ₂
ガスにＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合し
て、金属溶湯の上面レベル以下の位置から該混合ガスを
炉内へ吹き込み、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）
比を減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂
／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比を増加させると炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関
係と、炉内金属溶湯レベルを減少させると炉内上部また
は炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加
し、逆に炉内金属溶湯レベルを増加させると炉内上部ま
たは炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少
する関係と、炉内圧力を減少させると炉内上部または炉
出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆
に炉内圧力を増加させると炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用し
て、（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比と炉内金属
溶湯レベルと炉内圧力を制御することにより、炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調
整可能であることを特徴とする金属精錬方法。
【請求項１４】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料
と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ
₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生
させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼さ
せて熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精
錬する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂
ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未
燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属
溶湯の上面レベル以下の位置からＯ₂ガス流を中心とし
てその外周にＮ₂ガスや空気等のＯ₂以外の他種ガス流
を有する内外２層構造のガス流を炉内へ吹き込み、（Ｏ
₂ガス流量）／（他種ガス流量）比を減少させると炉内
上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））
が増加し、逆に（Ｏ₂ガス流量）／（他種ガス流量）比
を増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係と、炉内金属溶湯レ
ベルを減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ
₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内金属溶湯レ
ベルを増加させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ
₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係と、炉内圧力を
減少させると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／
（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、逆に炉内圧力を増加させ
ると炉内上部または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋Ｃ
Ｏ₂））が減少する関係を利用して、（Ｏ₂ガス流量）
／（他種ガス流量）比と炉内金属溶湯レベルと炉内圧力
を制御することにより、炉内上部または炉出口ガスの
（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可能であることを
特徴とする金属精錬方法。
【請求項１５】金属溶湯内に金属原料と炭素含有燃料
と造滓剤とＯ₂ガスを導入し、炭素含有燃料の炭素をＯ
₂ガスにより燃焼させて熱を得ると共にＣＯガスを発生
させ、そのＣＯガスをさらにＯ₂ガスにより二次燃焼さ
せて熱を発生させ、それらの熱により金属原料を溶解精
錬する金属精錬方法において、金属溶湯内で一部のＯ₂
ガスが燃焼せずに未燃状態で金属溶湯から出て、この未
燃Ｏ₂ガスがスラグ浴内で二次燃焼を行うように、金属
溶湯の上面レベル以下の位置に設けた複数の大径の羽口
および複数の小径の羽口の各々からＯ₂ガスにＮ₂ガス
や空気等のＯ₂以外の他種ガスを混合した混合ガスを炉
内へ吹き込み、炉内上部または炉出口部のガス中のＣＯ
濃度とＣＯ₂濃度の分析を行いながら金属原料を溶解精
錬し、且つ炉内金属溶湯レベルを減少させると炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増
加し、逆に炉内金属溶湯レベルを増加させると炉内上部
または炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減
少する関係と、炉内圧力を減少させると炉内上部または
炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が増加し、
逆に炉内圧力を増加させると炉内上部または炉出口ガス
の（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が減少する関係を利用
して、上記Ｏ₂ガス流量と他種ガス流量と炉内金属溶湯
レベルと炉内圧力を制御することにより、炉内上部また
は炉出口ガスの（ＣＯ₂／（ＣＯ＋ＣＯ₂））が調整可
能であることを特徴とする金属精錬方法。