JPS59327A - 高温反応物質の製法 - 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】 本発明は、高温反応物質の製法、さらに祥しくけ、可燃
性物質と酸素含有がスとをその不完全燃焼となる化学当
量もしくはその±２５％の範囲で可燃性物質を加減した
割合で、電気炉の高温反応部の周囲に供給してこれらを
反応させ、その反応熱を利用して高温反応物質を製造す
ると共に発生する副生がスを回収することを可能とした
高温反応物質の製法に関する。

本発明において、高温反応物質とはカルシウムカーバイ
ト、フェロシリコン、等の電気炉により製造されるもの
をいつ氏以下本発明をカルシウムカーバイドの例により
説明するが、これにより制限されるものではない。

通常、カルシウムカーバイドを電気炉で製造するには原
料として生石灰、炭素としてコークス又は無煙炭を適当
な粒度とし、これを電気炉に供給すると共に電極と炉底
間において発生する抵抗熱により原料が反応しカルシウ
ム−カーバイドと一酸化炭素及び水素を主成分とする副
生がスが得られる。

本発明はこのようなカルシウム−カーバイドを製造する
電気炉において、その電極周辺の特定範囲の未反応原料
層に吸引式水冷ランスがら可燃性物質及び酸素含有がス
（以下噴射物という）を供給し、その反応熱を利用して
カルシウムカーバイドの製造電力原単位を向上させると
共に副生がスを多量回収することを目的とするものであ
る。

電気炉に炭素等の添加材を供給し、その収率を向上させ
ることについてはいろいろ提案がある。

例えば電気炉の中空電極から炭素粉末を供給する方法が
あるがこれは炭素を補給するだけのものでありその効果
は少ない。

又、電気炉の電極周辺部に炭素と酸素とをランスにより
供給する方法もあるが、単にこれらを供給するだけでは
十分な効果を期待することはできす、またこれらを供給
するランスが暁損し連続的に供給が困難であり、例えば
水冷ランスを用いたとしても′電気炉内で水洩れが発生
したりして重大な事故を生ずる等の問題があった。

本発明はこれらの欠点を解決することを目的とするもの
で、例えばカルシウムカーバイド又はフェロシリコン等
の高温反応物質を製造する電気炉の炉体又は炉蓋を貫通
するランスから特定の電極周辺の高温部に可燃性物質と
酸素含有がスとの混合物を噴射しその反応熱を原料の昇
温用に利用すると共に副生がスを多量に生成させること
により高温反応物質の製造成績を向上させ、副生がスを
有効に利用できるようにした高温反応物質の製造法を提
供しようとするものである。

すなわち、本発明は高温反応物質を製造する電気炉に可
燃性物質と酸素含有がスとをランス等により供給して不
完全燃焼させその際発生する反応熱を高温反応物質の昇
温用熱源として利用する高温反応物質の製法において、
電極中心線と炉底りの交点を中心とし、電極先端から炉
底までの距離を半径とする半球とその半径の１．５倍を
半径とする半球で囲まれた未反応原料層に可燃性物質と
酸素含有がスとが不完全燃焼となる化学当量±２５％の
割合で加圧上供給速度１０　ｍ　／　ｓｅｅ以上で供給
することを特徴とする高温反応物質の製造法である。

以下さらに本発明について説明する。

本発明は、例えばカルシウムカーバイドを製造する電気
炉の軍倹周辺部の特定の範囲の未反応原料層に噴射物を
ランスにより供給し、下記反応式によって可燃性物質と
酸素含有がスとの不完全燃焼により生成する反応熱をカ
ルシウムカーバイドの生成に有効に利用すると共に副生
ずる一酸化炭素を回収するようにしたものである。

Ｃ＋　ｌ／２０２　→Ｃｏ　＋２６．４　ＫＣａＡ！／
ｍｏｌ！本発明に用いる電気炉は密閉席、半密閉型、開
放型のいずれでもよいが一酸化炭素等の副生がスを完全
に回収することを目的とする場合は密閉型であることが
必要であるが、半密閉型や開放型のものでも公知の方法
で回収することができる。

本発明において、可燃性物質としては例えば石炭、コー
クス等の炭素類、気体燃料、液体燃料、合成樹脂などで
あり、酸素含有がスとは酸素、空気等である。

本発明において可燃性物質と酸素含有ガスとを電気炉内
にこれらを同時に又は別々にランス等により加圧下供給
するが、炭素と酸素とが反応するように供給する。

τその供給速度は逆火速度よりも早い速Ｉ＆で供給すれ
ば爆発等の危険はなく、安全に供給することができる。

その圧力は１．０にｇ／ｃｒｎ２以上の加圧であればよ
いが、電気炉内圧の１．５倍以上の圧力で供給すること
が好ましい。

又、可燃性物質の量が化学当量より２５％をこえればこ
える程未反応可燃物質が多くなり、２５％未満になると
、生成がス中のＣ０２の割合が増加するのでＣＯ生成を
目的とする場合は好ましくない。

次に、ランスより可燃性物質の電気炉への供給量はその
電気炉の負荷状態、原料の種類及び粒度、可燃性物質の
供給位置によって変るが、一般的にカルシウムカーバイ
ドの生産量に対し、１０〜５０重量％好ましくは１５〜
４０ｉｌｒ量％さらに好ましくは２０〜６０重量％であ
る。

本発明の可燃性物質と酸素含有がスとの混合物である噴
射物の電気炉への吹込み位置は電極中心線と炉底との交
点を中心とする電極先端から炉底までの距離を半径とす
る球とその半径の１．５倍の半球で囲まれた部分である
。

このように吹込み位置を限定した理由は下限の１を極面
下のカルシウムカーバイド生成頭切は温度２０００℃以
上であり、生成したカルシウムカーバイドが噴射物中の
酸素によって酸化されるのでその収率が低下するからで
あり、一方上限の半径の１．５倍をこえる位置では温度
１ｏｏｏ’ｃ程序であるが、原料層が薄いため熱効率が
低下したり、がスの吹抜けｆＡｔが生ずるので好ましく
ないからである。吹込み位置は、基本的には前記条件を
満足するものであればよいが、さらに好ましい条件につ
いて第２図に示す炉の横断面図により説、明する。

吹込方向としては平面上炉の中心点に向けるようにし、
ランスの位置゛は炉の中心点を中心とし、各′＠１極中
心点がそれぞれ各辺−ヒの位置にあるように描いた正三
角形の線上で、かつ軍律中心と炉心との距離を半径とす
る円内であり、しかも可燃性物質と酸素含有がスとが電
極先端と同位置に噴射することが好ましい。

なお、本発明において、噴射物の供給する部分は温度が
８００℃か−ら約２０００°Ｃまでの範囲の高温の未反
応原料層から構成されているので高温域に近づくに従っ
て反応が進行しやすくなるのでその供給楡を増加させる
ことができる。この場合、生成がスの品位、例えばＣＯ
がスのＳ塵とがス発生量とを考慮しながら噴射物の量を
増加させればよい。

次に、本発明に用いる水冷ランスについて説、明する。

電気炉内に可燃性物質と酸素含有がスとをランスにより
供給する。ランスの構造はそれぞれ別れておりランスの
噴射口付近で均一に混合できるようなものであればよく
、その材質は通常の鋼、ステンレス鋼、黒鉛等が用いら
れる。

又、炉内の温度が８００℃以上の高温雰囲気において使
用されることから水冷することが好ましい。水冷ランス
は貯槽から水をポンプで吸引する過程に設ける吸引式で
冷却するようにしたものが好ましく、さらに貯槽の位置
を水冷ランスの先端位置より下に設けてランスの破損等
が発生した場合に電気炉内にサイホン効果により水が洩
れないようにすると共にこれらの事故検出用装置、例え
ば泡検知装置、圧力異常検知装置、流−皐°異常検知装
置等をランスからの排出側配管に設け、その検出信号に
より吸引ポンプを自動的に停止するようにすると水冷ラ
ンスの事故は全く生じない。

次に図面により本発明の実施例の装置を説、明する。

第１図は、本発明の実施例の工程の峠、四回、第２図及
び第６図は水冷ランスの吹込み位置の峠、明するもので
それぞれ縦断面図及横断面図である。

まず第１図に従ってその工程を説明する。

可燃性物質としてコークス粉、酸素含有がスとして酸素
濃度８５％、窒素１５％の混合がスを用いた。粉炭はタ
ンク１から振動篩２て６朋以下に篩別けられホッパー３
に入る。加圧タンク５にはロードセルが設けられており
その設定値に合せてホッパー３のダンパーが連動するよ
うになっており、自動的に粉炭が導入されるように構成
さ石ている。

加圧タンク５には別途酸素含有がス配管２５から加圧醒
累含有がスが供給される。

一方、酸素含有がスはコンプレッサー６で１にｇ／ＣＩ
ｆＬ２以上に昇圧され酸素ヘッダ１２に入る。

酸素ヘッダー１２から炉内に供給される酸素含有がスは
１次酸素含有がス配管２１と２次酸素含有がス配管２２
により分流され、１次酸素含有がスは前記加圧タンク５
の出口付近で混合されランス８に入る。

又２次酸素含有がスは酸素ヘッダー　１２から配管を介
して山桜ランス８に入り、ランス８内で粉炭と酸素含有
がスが混合され炉内に供給される。

第１図では笥１極７に対して１個のランス８により噴射
物を供給する状態を示しているが、これに限られるもの
ではなく、３相の電気炉においては少くとも６本の′＃
、極の両側にそれぞれ１本のランスを設け、これより噴
射物を供給することが好ましい。

また、炉内に噴射する粉炭の量は１次酸素含有ブスの流
量及びタンクの加圧設定圧で決められる。

次に、噴射物を供給する水冷ランスについて説明すると
、ランス８の冷却はランス先端位置より低い位置に設け
た水貯槽１０からボンデ９により吸引方式により冷却水
を供給し、冷却するよ・うに構成したものでランスの故
障等を生じた場合、サイホンによりランス内の冷却水が
水貯槽１０に甲るようになっている。

次に、噴射物の吹込み位置について説明する。

ます、第２図に示すカルシウムカーバイＶ製造用電気炉
１５は電惨７の周囲から原料の石灰及び炭材の混合物が
シャフト１９から炉内に供給される。

電極７と電気炉側壁１７との間は安着１Ｂが設けられて
いる。ランスＢは事、気安９１１１９１７を寅通し、電
極中心線Ｘ−Ｘと炉底２０との交点Ｐを中心とし、ＩＭ
、極先端との距離を半径ｒ１とするに半球とその半球ｒ
１の１．５倍を半径ｒ３とする半球で囲まれた部分の未
反応原料層にその先端が来るように配ｍされる。

第、、２図はランスの先端が′電極先端と同位置にある
場合を示したものである。

さらに第６図に示す電気炉の横断面図によりランスの配
置を説明する。

市１気炉１５は６本の′１極７から構成され、ランスは
炉心０の方向に向って配置される。

また、ランスの先端位置は各電極中心Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３
を正三角形Ａ１Ｂ１Ｃの各辺上に来るようにした線上で
あり、しかも各宵、極の中心Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を中心と
する炉心０との距離を半径とする円内にあることが好ま
しい。

以上説明したように本発明は、炭素粉末と酸素含有がス
との混合物を高温物質製造用電気炉の特定の位置にラン
スから供給し、その反応熱を有効に利用して真、力原単
位を低下させ生成するがスを有効に回収するようにした
ものであり、又、吸引方式の水冷ランスを用いることに
より安全に操業できるようにしたものである。

以下実施例及び比較例をあげて本発明をさらに具体的に
説、明する。

実施例 トランス＠量３０００　［Ｉ　ＫＶＡのカルシウムカー
バイド製造用・…；電気炉おいて、第１図、第２図及び
第６図に示す方法により、ボイラー鋼管からなる水冷ラ
ンスからコークス粉末と酸素８５容′！ｊ１′％窒素１
５容ｆ％からなる酸素含有がスを供給しカルシウムカー
バイドを製造した。

水冷ランス先端位ｉｆ　（Ａ）及び（Ｂ）は゛成極先端
から炉底までの距離が１．８ｍであることから、その１
．２５倍の位置２．２５　ｍ及び１．１０倍の位置１．
９８　ｍとした。

比較のためにコークスと酸素を供給しない場合及び電極
下端部の本発明の帥囲外の位置に供給した場合について
同様に行った。

これらの条件及び結果を表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の工程の説明図、第２図及び第
３図は、それぞれ水〜ランスの吹込み位置を示す由、気
安の横及び縦の断面図である。 何カ １　コークスタンク　　　　　２・・振動篩３・・ホッ
パー　　　　　　　ヰ・・タンク５・・・加圧タンク　
　　　　　　６・コンプレッサー７・・・′屯極　　　
　　　　　　８・ランス９・・ボンデ　　　　　　　　
１０・・・水貯槽１１・・排水ビット１２・・・酸素ヘ
ラター１３・・・排がス管　　　　　　１４・＾温反応
部１５・・電気炉　　　　　　　１６・２階デツキ面１
１・・側壁　　　　　　　　　１８・ｇ３蕪１９・・シ
ャフト　　　　　　　２０・安眠２１・・・１次酸素含
有ガス配　２２・２次酸素含有がス配管管 ２３・・他のランスの１次酸　２４・他のランスの２次
酸素含有素含有がス配肯　　　　　　がス配管 ２５　タンク昇圧酸素含有 がス配管 Ｐ・・電極中心線と炉底との　Ｑｓ　Ｑｌ、Ｑ２　　・
電極中心交点 Ａ、　Ｂ、　Ｃ・・・正三角形の頂　０　炉心点 Ｘ−Ｘ・・・電極中心線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高温反応物質を製造する電気炉に可燃性物質と酸素含有
   がスとをランス等により供給して不完全燃焼させその際
   発生する反応熱を高温反応物質の昇温用熱源として利用
   する高温反応物質の製法において、電極中心線と炉底と
   の交点を中心上し、電極先端から炉底才での距離を半径
   とする半球とその半径の１．５倍を半径とする半球で囲
   まれた未反応原料層に可燃性物質と酸素含有がスとが不
   完全燃焼となる化学当量±２５％の割合で加圧上供給速
   度１０　ｍ　／　ｓｅｃ以上で供給することを特徴とす
   る高温反応物質の製造法。