JPH0768572B2 - 鉄鉱石の溶融還元方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に予備還元工程を改良した溶融還元方法に
関する。

（従来技術） 鉄鉱石の予備還元方法において、鉄鉱石を予熱、予備還
元する方法として、鉄鉱石を予め流動層に装入する方法
がある。この方法は、溶融還元を行なう反応容器から発
生した排ガスを利用して流動層を形成するものである
が、上記排ガスは、1600〜1800℃あるため、そのままで
は流動層用ガスとして使用できず、1000℃程度に冷却す
る必要がある。また流動層を形成しうる流速を得るため
に別のガスを吹込んで流速を高める必要がある。このよ
うに流動層を利用する方法では、反応容器から発生した
高温の排ガスの顕熱をあまり有効に利用していなかっ
た。しかも排ガスを冷却し、流速を高めるために別系統
のガス吹込みを必要とし、設備が複雑であった。

（発明が解決しようとする技術的課題） 本発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的とす
るところは、排ガスの顕熱を有効に利用して鉄鉱石の予
熱、予備還元を効率よくおこない、しかも設備を簡略化
することができる鉄鉱石の溶融還元方法を提供すること
にある。

（技術的課題を解決する手段） 本発明は、炭材及び酸素を含有するガスを横吹きあるい
は底吹きしうる機構を備えた反応容器を用意し、この反
応容器に予備還元処理した鉄鉱石、炭材、及び酸素を供
給して鉄鉱石を還元、溶融する溶融還元方法において、
反応容器の開口上部に取付けられた煙道の上部から鉄鉱
石を吹込むとともに、反応容器内への酸素吹込み量及び
／又は反応容器内圧力を制御して上記煙道を上昇するガ
スの流速を制御し、煙道上部から吹込んだ鉄鉱石の降下
速度を調節して、この鉄鉱石の予熱、予備還元を調節す
る鉄鉱石の溶融還元方法である。

（作用） 本発明の溶融還元方法によれば、圧力容器内に酸素ガス
が吹込まれると、酸素ガスは反応容器内で炭材又は一酸
化炭素と反応して、各々一酸化炭素及び二酸化炭素を生
成して排ガスとなる。従って、酸素吹込み量を増加させ
ると排ガスが増加し、逆に酸素吹込み量を減少させると
排ガスが減少する。よって、反応容器内圧力が一定の場
合、酸素吹込み量の増減により煙道を上昇するガスの流
速を増減することができる。

また、反応容器内圧力を高めると、排ガスが反応容器内
に蓄積され、排ガスの煙道内のガス流速が低下し、逆
に、反応容器内圧力を低めると反応容器内から排ガスが
積極的に排出される。従って、反応容器内圧力を制御す
ることにより煙道内の排ガス流速が制御される。

そして、本発明の溶融還元方法によれば、煙道を上昇す
るガスの流速を制御することにより、鉄鉱石の降下速度
を調節することができる。すなわち、固体の重力による
気体中の自然落下速度は、レイノズル数によりストーク
スの式又はニュートンの式等で示されるが、すべての式
で固体の粒径及び比重が大きい程落下の速度は速くな
る。固体が上昇する気体中を自然落下する際に、その固
体の落下速度はストークスの式又はニュートンの式等で
算出される速度から上昇する気体の速度を減じた速度と
なる。従って、上昇するガス流速が遅い場合は固体の落
下速度は速くなり、上昇するガス流速が速い場合は固体
の落下速度は遅くなる。そしてガス流速の方が固体の落
下速度より速い場合に固体は落下せず流動層を形成す
る。

以上のように、圧力容器内への酸素の吹込み量及び／又
は反応容器内圧力を制御すると、煙道を上昇するガスの
流速が制御され、煙道を上昇するガスの流速を制御する
ことにより、鉄鉱石の降下速度を調節することができ
る。

（発明の具体的説明） 以下本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明方法を実施する溶融還元装置を示し、転
炉型の反応容器11の開口上部に煙道12を取付け、この煙
道を集塵器13に接続している。反応容器11は底部及び側
部にそれぞれ吹込口14,15,16を取付けている。底部吹込
口14からは酸素と炭材（主に微粉炭）とを反応容器内の
鉄浴に吹込むもので、この吹込みにより炭材の燃焼及び
鉄鉱石の還元をおこなっいる。側部吹込口15からは酸素
を吹込んで、スラグを攪拌するもので、この攪拌によ
り、スラグの熱を鉄浴に伝達するとともにスラグと鉄浴
との反応を促進している。別の側部吹込口16からは酸素
を吹込んで、反応容器11から発生したCOガスを二次燃焼
している。上記煙道12の上部には、鉄鉱石吹込口17が取
付けられ、ここから鉄鉱石を反応容器内に自然落下さ
せ、落下中に反応容器からの排ガスで予熱、予備還元し
ている。また煙道内には、ガス流速計18及びガス圧力計
19が取付けられている。更に集塵器13の出口側には、圧
力制御弁20が取付けられ、これを調節することにより反
応容器内及び煙道内の排ガスの圧力を任意に調節できる
ようになっている。

しかして本発明では、鉄鉱石吹込口17から吹込まれる鉄
鉱石の粒径及び比重に応じて、反応容器内に吹込む酸素
量、炭材量を調節して、排ガス流速又は排ガス圧力を制
御し、鉄鉱石が反応容器11内に自然落下するようにして
いる。即ち第２図は、排ガス流速をパラメータとし、こ
れを5m/秒、4.3m/秒、3m/秒とさせて、鉄鉱石の比重、
粒径の異ならせた時の反応容器開口部での落下領域と流
動化領域との変化について示している。第３図は鉄鉱石
の比重をパラメーターとして排ガスの流速と鉄鉱石の粒
径との関係を示している。このような関係を利用して、
本発明では、ガス流速計18、ガス圧力計19でガス流速、
ガス圧力を検出し、これら検出信号とこれらの図に示し
た関係とを比較する。例えば、鉄鉱石が流動化領域にあ
る時は、酸素、炭材の吹込み量を調節して排ガス流速を
少なくしあるいは圧力制御弁20を操作して反応容器内圧
力を高めて、好ましくは３〜10atmとする。このことに
より鉄鉱石が自然落下するようにする。

（発明の効果） しかして本発明によれば1600〜1800℃もの高温の排ガス
を冷却することなく直接利用でき、熱の利用効率を向上
することができる。しかも加圧して排ガスの流速を下げ
れば微粉の鉄鉱石も使用可能となり、使用可能な鉄鉱石
の種類が増加するとともに排ガスの顕熱を更に有効に利
用できる。また流動層及び排ガス冷却系統を必要としな
いので、設備が簡略化される。

（実施例） 従来の流動層を使用した予備還元と、本発明による予備
還元とを行なったデーターを比較して示す。

なお本発明方法は、従来法に比較して予備還元率が低い
が、これは、本発明方法では、熱の利用効率の向上を図
ることを目的とし、還元は主に還元反応容器内で行なう
システムであるためである。また従来法におけるガス流
速は流動層内のガス流速を示す。このデーターから本発
明では、ガス圧力を高めて操業でき、ガスの利用効率を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる溶融還元方法の一例を示す説明
図、第２図は排ガスの流速をパラメーターとして鉄鉱石
の粒径と比重を変えた場合の落下領域と流動化領域の変
化を示す図、第３図は鉄鉱石の比重をパラメーターとし
て鉄鉱石の粒径と排ガスの流速との関係を示す図であ
る。 11…反応容器、12…煙道、13…集塵器、14…底部吹込
口、15、16…側部吹込口、17…鉄鉱石吹込口、18…ガス
流速計、19…ガス圧力計、20…圧力制御弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭材及び酸素を含有するガスを横吹きある
   いは底吹きしうる機構を備えた反応容器を用意し、この
   反応容器に予備還元処理した鉄鉱石、炭材、及び酸素を
   供給して鉄鉱石を還元、溶融する溶融還元方法におい
   て、反応容器の開口上部に取付けられた煙道の上部から
   鉄鉱石を吹込むとともに、反応容器内への酸素吹込み量
   及び／又は反応容器内圧力を制御して上記煙道を上昇す
   るガスの流速を制御し、煙道上部から吹込んだ鉄鉱石の
   自然落下速度を調節して、この鉄鉱石の予熱、予備還元
   を調節する鉄鉱石の溶融還元方法。
2. 【請求項２】排ガスの圧力を３〜10atmとする特許請求
   の範囲第１項記載の鉄鉱石の溶融還元方法。