JPH10317030A - 鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元炉 - Google Patents

鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元炉

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JPH10317030A
JPH10317030A JP13264697A JP13264697A JPH10317030A JP H10317030 A JPH10317030 A JP H10317030A JP 13264697 A JP13264697 A JP 13264697A JP 13264697 A JP13264697 A JP 13264697A JP H10317030 A JPH10317030 A JP H10317030A
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JP
Japan
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slag
iron
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oxygen
reaction vessel
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JP13264697A
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Inventor
Shinji Shima
真司 嶋
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラグ内で燃焼した未燃酸素を含むガスと還
元材である浮遊固体カーボンを完全に分離する鉄原料の
溶融還元方法及び溶融還元炉を提供。 【解決手段】 溶融還元炉の反応容器1の中に鉄原料、
炭材及び造滓剤を投入するとともに酸素又は酸素富化空
気を吹き込むことにより溶融状態の鉄又は銑鉄を製造す
る鉄原料の溶融還元方法において、炉天井に密着し、そ
の下部がスラグ浴11aに浸漬する一対の水冷隔壁13
a,13bを下部羽口列に沿って反応容器1の全長にわ
たって設けて伝熱空間14を形成し、各水冷隔壁13
a,13bの上部には未燃酸素を含むガス15を導入
し、スラグ浴11a還元反応で発生したCOガス18を
燃焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄原料と炭材とを
溶融還元するスラグ浴に投入し、そこに酸素又は酸素富
化空気を吹き込むことによって溶融状態の鉄又は銑鉄を
直接製造する鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元炉に関
する。
【0002】
【従来の技術】鉄鉱石の溶融還元法は、反応容器、反応
容器とサイフォン口で連通する溶銑溜まり及びスラグ溜
まりとで構成してサイフォン出銑する構造とした溶融還
元炉の反応容器内に投入した鉄原料、炭材及び造滓剤を
投入し、還元反応を進めるために反応容器の側壁に設け
られた下部羽口から吹き込んだ酸素又は酸素富化空気に
よってスラグ浴を撹拌し鉄原料、炭材及び造滓剤をスラ
グ浴中に混合させて鉄原料を還元し、生成した鉄又は銑
鉄とスラグとを分離することにより、溶融状態の鉄又は
銑鉄を直接製造する方法である。
【0003】図2は従来の溶融還元炉で、図2−(a)
は正断面図、図2−(b)は側断面図であり、反応容器
1の上部には、鉄原料、炭材、造滓材等の原料を反応容
器1内に投入するための原料投入孔2と、反応容器1内
で発生したガスを排出するガス排出口3が設けられ、ガ
ス排出口3は排ガスの熱を回収するボイラーに接続され
ている。
【0004】反応容器1の下部及び上部の両側にはそれ
ぞれ複数の下部羽口4及び上部羽口5が設けられ、下部
羽口4から酸素富化空気、上部羽口5から酸素がそれぞ
れ反応容器1内へ吹き込まれる。
【0005】反応容器1の下部の外側の左右には、一方
の側に反応容器1とサイフォン口6aで連通している溶
銑溜まり7が設けられ、溶銑溜まり7には溶銑8を出銑
するための出銑口9が設けられている。他方の側には反
応容器1とサイフォン口6bで連通しているスラグ溜ま
り10が設けられ、スラグ溜まり10にはスラグ11を
出滓するための出滓口12が設けられている。
【0006】上記の溶融還元炉を用いた鉄又は銑鉄の製
造プロセスについて説明すると、原料投入孔2から鉄原
料、石炭あるいはコークス等の炭材及び造滓剤等の原料
が連続的に反応容器1内に投入される。
【0007】反応容器1内には、原料が溶解されて14
00〜1500°Cのスラグ浴11aが形成されてお
り、スラグ浴11aには下部羽口4を通して酸素富化空
気が吹き込まれ、スラグ浴11aを撹拌するとともに、
投入された石炭の一部を燃焼させてスラグ浴11aに熱
を供給する。投入された原料は、スラグ浴11aに巻き
込まれ溶融され、さらにスラグ中の酸化鉄は石炭により
還元される。
【0008】スラグ浴11aから出るガス(COガス)
には上部羽口5から酸素を吹き込んで1500〜180
0°Cの二次燃焼熱を生成し、二次燃焼熱を効率よくス
ラグ浴11aに伝達することができる。
【0009】下部羽口4の下には、動きの穏やかなスラ
グ層があり、ここで鉄又は銑鉄の小滴とスラグ11とが
分離され、鉄又は銑鉄8はサイフォン口6aを経て溶銑
溜まり7から出銑口9を通って炉外に排出され、スラグ
11はサイフォン口6bを経てスラグ溜まり10から出
滓口12を通って炉外に排出される。
【0010】スラグ下方から酸素を吹き込むと、スラグ
内でカーボンを燃焼するためスラグへの着熱効率が高く
撹拌効果も大きいという特徴を持っている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の溶融還元方法は、炭材と酸化鉄の還元反応が生じ
る還元域と、炭材と酸素の酸化反応が生じる酸化域(図
2中に破線で示す領域)とが混在しているため、スラグ
内で燃焼した未燃酸素を含むガスと、溶融スラグ上面に
浮遊する還元用固体カーボンとが完全に分離していな
い。そのため、還元用固体カーボンが未燃酸素によって
燃焼し消費されてしまい、生産性・石炭原単位の面で効
率がよくないという問題点を有していた。
【0012】本発明は、スラグ内で燃焼した未燃酸素を
含むガスと溶融スラグ上面に浮遊する還元用固体カーボ
ンを完全に分離する鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元
炉を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の鉄原料の溶融還
元方法は、溶融還元炉の反応容器の中に鉄原料、炭材及
び造滓剤を投入するとともに酸素又は酸素富化空気を吹
き込むことにより溶融状態の鉄又は銑鉄を製造する鉄原
料の溶融還元方法において、スラグ浴上部に独立して形
成した伝熱空間にスラグ浴からの未燃酸素を含むガスを
導入することを特徴とする。
【0014】また、本発明の鉄原料の溶融還元炉は、反
応容器の下部及び上部の両側にそれぞれ複数の下部羽口
及び上部羽口が設けられ、反応容器の下部に、溶銑溜ま
りと、スラグ溜まりが設けられている鉄原料の溶融還元
炉において、炉天井に密着し、その下部がスラグ浴に浸
漬する一対の水冷隔壁を下部羽口列に沿って反応容器の
全長にわたって設けて伝熱空間を形成し、各水冷隔壁の
上部には未燃酸素を含むガスを通過させるための貫通孔
を設けたことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明の溶融還元炉で、図
1−(a)は側断面図、図1−(b)は正断面図であ
る。本発明において、溶融還元炉本体を構成する反応容
器、溶銑溜まり及びスラグ溜まりの構造、羽口の配置
は、前述の「従来の技術」で図2により説明した溶融還
元炉の本体と同じ構造となっており、同一部分は同一符
号で表し、その説明は省略する。
【0016】本発明では、炉天井に密着し、その下部が
スラグ浴11aに浸漬する一対の水冷隔壁13a,13
bを間隔をおいて下部羽口4の列に沿って反応容器1の
全長にわたって設け、伝熱空間14を形成する。
【0017】各水冷隔壁13a,13bには、スラグ浴
11aから上昇してきた未燃酸素を含むガス15を伝熱
空間14へ導入させるための複数の貫通孔16をスラグ
浴11aより上方に設ける。伝熱空間14は発生した排
ガスを排出するために、反応容器1の排ガス排出口3に
連通する。
【0018】図1に示す溶融還元炉による鉄原料の溶融
還元プロセスについて説明する。
【0019】本発明の溶融還元炉による鉄原料の溶融還
元は、反応容器1での鉄又は銑鉄8、及びスラグ11の
生成過程は、前述の「従来の技術」で説明した製造プロ
セスと同じであり、スラグ浴11aで還元されて生成し
た銑鉄8はサイフォン口を経て溶銑溜まりに溜まり、ス
ラグはサイフォン口を経てスラグ溜まりに溜まる。
【0020】水冷隔壁間の伝熱空間14に装入された鉄
原料及び炭材はスラグ浴11aに溶解し、鉄原料は炭材
により還元されて溶融スラグ流れ21の流動によりスラ
グ浴中を金属鉄流れ17となって沈降していく。
【0021】スラグ浴11aには下部羽口4を通して酸
素富化空気が吹き込まれ、スラグ浴11a中の微量の固
体カーボンを2次燃焼させてスラグ浴11aに熱を供給
し、未燃酸素を含むガス15は上昇し、水冷隔壁13
a,13bの貫通孔16を通って伝熱空間14に達す
る。
【0022】伝熱空間14には、酸化鉄の還元反応(F
eO+C=Fe+CO)で生じた可燃性COガス18が
満ちており、ここに未燃酸素を含む高温の燃焼ガス15
が貫通孔16を通って導入されると、可燃性COガス1
8は燃焼し(2CO+O2=2CO2)、その熱はスラグ
よくに輻射伝熱19する。
【0023】また、溶融スラグ上面に還元域と酸化域を
分離する水冷隔壁13a,13bを設けることにより未
燃酸素を含む助燃性の燃焼ガス15と還元域上面に浮遊
する固体カーボン20の接触が回避され、これらが相互
に反応することがなくなる。
【0024】以上の作用によりスラグ浴11aで発生す
る未燃酸素を含む高温のガス15は、還元域の浮遊固体
カーボン20を燃焼消費することなく、還元反応で発生
したCOガス18の燃焼に利用される。
【0025】
【発明の効果】本発明は、還元用固体カーボンの過剰燃
焼防止により石炭原単位の低減を実現できる。
【0026】また、鉄鉱石の還元反応によって発生した
COガスの潜熱を有効利用できるため石炭原単位の低減
が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の溶融還元炉で、図1−(a)は側断面
図、図1−(b)は正断面図である。
【図2】従来の溶融還元炉で、図2−(a)は正断面
図、図2−(b)は側断面図である。
【符号の説明】
1 反応容器 2 原料投入孔 3 ガス排出口 4 下部羽口 5 上部羽口 6a,6b サイフォン口 7 溶銑溜まり 8 溶銑 9 出銑口 10 スラグ溜まり 11 スラグ 11a スラグ浴 12 出滓口 13a,13b 水冷隔壁 14 伝熱空間 15 未燃酸素を含むガス 16 貫通孔 17 金属鉄流れ 18 COガス 19 輻射伝熱 20 固体カーボン 21 溶融スラグ流れ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融還元炉の反応容器の中に鉄原料、炭
    材及び造滓剤を投入するとともに酸素又は酸素富化空気
    を吹き込むことにより溶融状態の鉄又は銑鉄を製造する
    鉄原料の溶融還元方法において、スラグ浴上部に独立し
    て形成した伝熱空間にスラグ浴からの未燃酸素を含むガ
    スを導入することを特徴とする鉄又は銑鉄を製造する鉄
    原料の溶融還元方法。
  2. 【請求項2】反応容器の下部及び上部の両側にそれぞれ
    複数の下部羽口及び上部羽口が設けられ、反応容器の下
    部に、溶銑溜まりと、スラグ溜まりが設けられている鉄
    原料の溶融還元炉において、炉天井に密着し、その下部
    がスラグ浴に浸漬する一対の水冷隔壁を下部羽口列に沿
    って反応容器の全長にわたって設けて伝熱空間を形成
    し、各水冷隔壁の上部には未燃酸素を含むガスを通過さ
    せるための貫通孔を設けたことを特徴とする鉄原料の溶
    融還元炉。
JP13264697A 1997-05-22 1997-05-22 鉄原料の溶融還元方法及び溶融還元炉 Withdrawn JPH10317030A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100690135B1 (ko) * 1999-10-15 2007-03-08 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드. 금속 공급 물질로부터의 용융 금속 생산 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100690135B1 (ko) * 1999-10-15 2007-03-08 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드. 금속 공급 물질로부터의 용융 금속 생산 방법

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Effective date: 20040803