JPH0798969B2

JPH0798969B2 - 鉄鉱石の溶融還元法

Info

Publication number: JPH0798969B2
Application number: JP2047088A
Authority: JP
Inventors: 仁川田; 治良田辺; 正弘川上
Original assignee: 日本鋼管株式会社
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPH01195227A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は鉄鉱石の溶融還元において、燃料として装入さ
れる石炭の歩留を向上させるための方法に関する。

〔従来の技術〕転炉型溶融還元炉を用いた鉄溶融還元において、炉内に
鉄鉱石、石炭等の原料を装入する方法として、原料を炉
上部から重力落下させる、所謂上置き法と、原料をノズ
ルにより溶湯中に吹き込むインジェクション法とがあ
る。

このうちインジェクション法は、原料が直接溶湯中に吹
き込まれるため歩留良く反応するという利点があるが、
次のように欠点がある。

原料の粉砕処理が必要であり、製造コストが高い。

特に炭材に関しては、炭塵爆発の危険があり、防爆
対策が必要である。このため設備コストが高くつく。

原料の供給設備が摩耗し易く、設備コストが高くな
る。

これに対し、上置き法は原料の事前処理が必要なく、ま
た設備的な面でもインジェクション法のような問題はな
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この上置き法では、原料、特に燃料である石炭
の細粒が炉内から排出されるガスとともに炉外に飛散す
るため、炭材の歩留が非常に悪いという大きな問題があ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等はこのような問題に鑑み、石炭の歩留向上を
目的として検討を重ねたものであり、その結果、次のよ
うな事実を見出した。

上置き法において石炭の歩留が悪いのは、急激な昇
熱による石炭の熱割れによるものである。石炭は一般炭
で約30％程度の揮発分を有しているが、溶融還元炉内は
非常な高温（1400℃以上）であるため、上置きの装入さ
れた石炭は急激に昇熱し、これに伴って揮発分が急激に
ガス化し、熱割れが生じる。そして、この熱割れにより
生じた細粒の一部が排ガスとともに炉外に排出されるも
のである。

石炭の熱割れ後の粒度分布は熱割れ前の粒度分布に
かかわらずほぼ一定である。したがって石炭の飛散限界
粒径は炉内のガス上昇速度により決まるところから、炉
内のガス流速をある値以下に抑えることにより、石炭細
粒の飛散を効果的に抑えることができる。

炉内ガス流速の制御は、炉の排ガスダクトにダンパ
を設け、このダンパの開度により炉内圧力を調整するこ
とにより行うことが最も有効である。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、転
炉型熔融還元炉を用い、炭材たる石炭の一部または全部
を炉上部のシュートを通じ上置き装入して行われる鉄鉱
石の溶融還元方法において、炉の排ガスダクトに設けら
れたダンパの開度調整により炉内ガス流速を制御しつつ
操業を行うことをその基本的特徴とする。

以下、本発明の詳細を説明する。

上述したように上置き法において石炭の歩留が悪化する
のは、石炭がその揮発分（VM）の急激なガス化によって
熱割れを起こすからである。第１図は、石炭（一般炭）
の熱割れ前の粒度分布と熱割れ後の粒度分布の一例を示
すもので、熱割れ後の粒度分布は、揮発分が同じであれ
ば熱割れ後の粒度分布に関係なく、ほぼ一定となる。

一方、石炭の飛散量を規定する要因は炉口ガスの流速で
ある。第２図は炉口ガス流速と飛散限界粒径との関係を
示している。なお、同図から判るように、鉄鉱石は真比
重が石炭に較べ大きいため、飛散に関しては大きな問題
とはならない。

そして、製造コスト等の面から石炭の飛散量は10％以下
に抑えることが好ましく、第１図の場合、飛散量を10％
に抑えるためには飛散する粒径を0.75mm以下とする必要
があり、これを確保するためには、第２図から、ガス流
速を3m/sec以下とする必要がある。ここで、通常用いら
れる石炭の揮発分は第１図に示す30％程度がほぼ上限で
あり、このためガス流速を3m/sec以下とすることによ
り、炭種にかかわらず飛散量を10％以下に抑えることが
できる。

本発明では、炉内ガス流速の制御を炉の排ガスダクトに
設けられたダンパの開度調整による炉内圧力調整により
行う。

炉口ガス流速Ｕは下記（１）式により表される。

但し、V :排ガス量（Ｎm³/sec） A :炉口断面積（m²） Tg:ガス温度（℃） P :炉内圧力（kg/cm²・ｇ）（１）式によれば、Ｕの低下には、V,A,Tg,Pの各因子が
関与している。

しかし、これらのうちＶの低下は生産性の低下をもたら
し、結果として設備の大型化、複数化といった設備的負
担を増大させる。また、Ａの増大も同様に設備の大型化
につながる。Tgは操業条件により変化する値であり、そ
の値を低位安定維持することは極めて困難である。

これに対し、Ｐは排ガス出側にダンパを設置してその開
度を調整することにより任意に変更可能であり、かつそ
の調整によりガス流速を容易に制御することができる。

第３図（ａ），（ｂ）は、上記ダンパが設けられた設備
例を示すもので、１は炉本体、2,2′は装入シュート、
３は上吹ランス、４はサイクロン、５は排気ダクト、６
は予備還元炉であり、上記排気ダクト５の途中にダンパ
７が設けられている。

このようなダンパ７の開度調整によるガス流速制御は、
例えば、炉内ガス流速の測定値、或いはサイクロンによ
り捕集される粉塵の計量値等に基づき実行することがで
きる。第４図及び第５図はそれら制御フローチャートで
ある。このうち第４図は炉内ガス流速の測定に基づく制
御例であつて、この場合には、使用する石炭の熱割れ後
の粒度分布（第１図に相当する分布）から、飛散量を例
えば10％以下とするための上限ガス流速Umを予め算出し
ておき、操業中排ガス量Ｖ、ガス温度Tg、炉内圧力Ｐを
測定して上記（１）式に基づき炉口ガス流速Ｕを演算す
る。そして、これを上限ガス流速Umと比較して、ＵがUm
を超えた場合、ダンパ７を所定量閉方向に動作させる指
令が出される。このダンパの開度調整により上記（１）
式の炉内圧力Ｐが上昇し、炉口ガス流速が低下する。

また、第５図はサイクロンにより捕集される粉塵の計量
値に基づく制御例であり、この場合には、ロードセル等
によりサイクロンの重量増加量（＝捕捉粉塵量）を測
定、算出し、この値から石炭の飛散率Ｓを算出する。そ
して、この飛散率Ｓを設定値Ｓ₀と比較し、ＳがＳ₀を超
えた場合、ダンパ７を所定量閉方向に動作させる指令が
出される。

〔実施例〕

第３図（ａ）に示す設備において、第４図に示すような
炉口ガス流速測定による制御によって本発明を実施し
た。また比較例として、ダンパを設けない設備で本発明
と同じ製造条件での操業を行った。それら各場合の石炭
飛散率等を第１表に示す。

同表から明らかなように、ガス流速制御を行っていない
比較例では石炭飛散率が30％にも達しているのに対し、
ダンパ開度調整によりガス流速を3.0m/secに制御した本
発明例では、石炭飛散率が８％に抑えられ、炭材原単位
が大幅に改善されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融還元炉に装入される石炭の熱割れ前の粒度
分布と熱割れ後の粒度分布の一例を示すものである。第
２図は炉内ガス上昇速度と石炭及び鉄鉱石の飛散限界粒
径との関係を示すものである。第３図（ａ）（ｂ）は、
それぞれ本発明の実施に供すべき設備例を示す説明図で
ある。第４図及び第５図はそれぞれ本発明におけるガス
流速の制御例のフローチャートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転炉型溶融還元炉を用い、炭材たる石炭の
一部または全部を炉上部のシュートを通じ上置き装入し
て行われる鉄鉱石の溶融還元法において、炉の排ガスダ
クトに設けられたダンパの開度調整により炉内ガス流速
を制御しつつ操業を行うことを特徴とする鉄鉱石の溶融
還元法。
【請求項２】炉口ガス流速が3m/sec以下になるようダン
パの開度調整を行うことを特徴とする特許請求の範囲
（１）記載の鉄鉱石の溶融還元法。