JPS6020441B2 - 溶融還元法における、粉粒状予備還元鉱石の溶融還元炉内吹込み方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、予備還元炉と溶融還元炉とから成る溶融還元
装置を使用して、金属酸化物を含有する粉粒状鉱石を溶
融環元する方法において、予備還元炉から移送された予
備還元鉱石を溶融還元炉内へ吹込む方法に関するもので
ある。

近年、各種の金属酸化物を含有する鉱石原料は塊状鉱石
が減少し、粉状若しくは小粒状鉱石が多くなっており、
今後ますます粉粒状鉱石の比率が増加して行く頚向にあ
る。

従来方法では、粉粒状鉱石はバインダー及び炭材を添加
してべレツトや競緒鉱などの塊状物として使用するので
、その魂成化のために余分の資材やエネルギーを必要と
するばかりでなく、焼成を必要とする場合には、焼成炉
から排出されるガス中のＮ○ｘ、Ｓ○ｘ及びダスト等を
処理するための費用も多大であるという欠点がある。ま
たクロム鉱石の製錬によるフェロクロムの製造のように
、電気炉で製錬する場合には、電力原単位が数千ＫＷＨ
／ｔにも達して、電力料金の高いところではきわめてコ
スト高になる。本発明者らは先に、粉粒状鉱石を塊成化
することないこ直接使用でき、かつ電力を用いずに溶融
金属を製造できる方法を発明した（特顔昭５６一６３２
班）。この発明の骨子は、予備還元炉において粉粒状鉱
石を流動層形式で予備的に還元し、得られた粉粒状予備
還元鉱石を、上下２段にそれぞれ設けられた複数の羽□
を備えた竪型の溶融還元炉に移送し、これを前記羽口か
ら該溶融還元炉内に高温空気と共に吹込み、これを溶融
還元する、という金属酸化物を含有する粉粒状鉱石から
の溶融金属の製造方法である。しかして前記発明が属し
ている、溶融還元法における主要な問題点の一つは、い
かに溶融還元炉において、移送され吹込まれた予備還元
鉱石を円滑に溶融させうるかという点にある。

以下に詳細に述べるように、もし溶融還元炉内で、速や
かに予備還元鉱石が溶融できなければ、炉の正常な生産
量が維持できないばかりか、正常な状態に復帰させるの
に多大の時間と固体炭素系還元剤などの物量を要する。
これらのことは、藤熔融性、鍵遼元性の金属酸化物を含
有する鉱石を使用する場合や、吹込み予備還元鉱石量が
多くなる場合に特に顕著である。そこで、本発明の目的
は、予備還元炉と溶融還元炉とから成る溶融還元装置を
使用して粉粒状鉱石を溶融還元する方法において、予備
還元炉から移送され、溶融還元炉内に吹込まれた予備還
元鉱石が速やかに溶融できるようにした予備還元鉱石の
溶融還元炉内吹込み方法を提供することにある。

すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。

予備還元炉と溶融還元炉とから成る溶融還元装置を使用
して粉粒状鉱石を溶融還元する方法において、該予備還
元炉と該溶融還元炉とを連絡する移送管によって、予備
還元された鉱石を高温状態で溶融還元炉の送風支管又は
羽口部に移送し、該送風支管又は羽口部に下記式を満た
す位置で設けた導入管から、前記のように移送された予
備還元鉱石を該送風支管又は羽口部内に導入し、これを
羽口先端から高温空気と共に前記溶融還元炉内に吹込む
ことを特徴とする溶融還元法において粉粒状予備還元鉱
石を溶融還元炉内に吹込む方法。Ｌ／Ｄ≦１０ただし Ｌ：羽口先端から導入管の先端開〇までの距離Ｄ：送風
支管又は羽□部の内径以下、本発明を詳細に説明する。

本発明をまづ第１図に示す溶融還元法のフローシートに
基づいて説明する。

粉粒状の金属酸化物を含有する鉱石が供給装置１から予
備還元炉２に供Ｖ給される。

竪型の溶融還元炉３から排出される高温還元ガスの一部
または全部が、予備還元炉２の底部に導入され、必要に
応じて供Ｖ給径路４から粉粒状のフラックス、固体還元
新町皮び還元ガスなどが供給されて、流動層形式によっ
て、粉粒状鉱石が乾燥、加熱、予備還元される。予備還
元鉱石は、フラックスなどともに、排出管５より排出さ
れ、高温を保っため、断熱材などを装備する移送管６及
び導入管７を経て送風遠状管１４からの高温空気ととも
に溶融還元炉３内に吹込まれる。溶融還元炉３内には、
供Ｖ給装置１２より供）給される塊状の炭素系還元剤よ
りなる充填層が形成される。

溶融還元炉３に吹込まれた予備還元鉱石は炉３の内部で
溶融し、炉の下部を滴下する間に還元されて、溶融金属
と溶融スラグが生成し、排出口１３より適時、炉外へ排
出される。前述のように本発明の背景技術において、溶
融還元炉内における予備還元鉱石の溶融に関する問題点
がある。

すなわち、吹込まれた予備還元磁石が羽口先に形成され
たレースウェイ１０内で十分に、溶融しない場合には、
レースウェィ前面の炭素系還元剤充填層１１へ粉粒状の
まま突入し、この充填層の目詰りの原因となり、炉内で
円滑に溶融還元を進行させることが難しい。

したがって、レースウェイ内で、円滑に予備還元鉱石を
溶融させることが必要である。そこで本発明者らは、溶
融還元炉において予備還元鉱石を円滑に溶融させるべく
、種々検討したところ、高温の送風空気によって予備還
元鉱石の酸化反応が引き起こされるが、この反応が高発
熱反応であることから、この発生熱量を主として利用し
て粉粒状の予備還元鉱石の温度を上昇させ、これにより
その溶融を容易にならしめることを意図した。

しかるところ、上記の酸素による予備還元鉱石の酸化反
応と競合する反応として、レースウェイ内で旋回してい
る炭素系還元剤粒子が送風空気中の酸素で燃焼する反応
がある。

この高温粒子による燃焼反応は、極めて速い反応なので
、送風空気中の酸素が、有効に予備還元鉱石の酸化反応
のために利用される割合が少ない。このことは、吹込ま
れる予備還元鉱石量が多い場合や、難溶融性、難還元性
の金属酸化物を含有する鉱石の場合、特に問題となり易
い。そこで、上記問題点を解決する方法として、炭素系
還元剤の燃焼反応が開始されるレースウェイ１０の炉外
前方の羽口９、送風支管８側に予備還元鉱石の導入位置
をずらすことが極めて有効であることが分った。

すなわち送風支管、羽口部には、炭素系還元剤が存在し
ないため、優先的に高温の送風空気中の酸素が予備還元
鉱石と反応し、予備還元鉱石はその発生反応熱を受容す
るので、より高温の粒子となり、レースウェイ１０内に
送りこまれて、より容易にその溶融が遂行される。しか
し、送風支管８、羽口９での予備還元鉱石と送風空気中
の酸素との反応が起こることにより、送風支管、羽口部
における熱損失が大きくなること、また予備還元鉱石の
吹込み位置から羽口先端までの距離が大きくなればなる
ほど、吹込んだ予備還元鉱石が送風支管や羽口自身と直
接接触することが起こりうる。この接触によって送風支
管又は羽口は損傷を受けるほか、それらの表面に予備還
元鉱石粒子の付着物が成長して安定な錫石吹込み操業の
阻害要因となりうる。したがって、予備還元鉱石の吹込
み位置についてなお配慮が必要となる。そこで更に検討
の結果、熱損失及び吹込まれた予備還元粒子による送風
支管又は羽口への直接接触を最小限に抑えながら、予備
還元鉱石の高温送風空気中の酸素による酸化反応熱を有
効に粒子温度上昇に利用するためには、予備還元鉱石の
吹込み位置、すなわち第２図にその１例を示すように導
入管７の先端関口７′の位置を下記のように設定するこ
とが有効であることを知見した。

すなわち、第２図に示すように送風支管又は羽口部の内
径をＤとし、導入管７の先端閉口７′の位置を羽□９先
端からの距離をＬで表わしたとき、Ｌ／Ｄ≦１０の範囲
内に設置する。

これに反しＬ／Ｄ＞１０では、吹込まれた予備還元鉱石
粒子が、送風支管や羽口に直接、接触し、前述したよう
に送風支管又は羽口部の損傷の原因となるばかりでなく
、安定な操業の阻害要因となる。

なお、送風支管と羽口部の内蓬は、一般的に均一である
が、特にそれらが羽□先に向って縮蓬又は拡径する場合
には、それらにおいて最も内径の小さい部分の内径を○
とする。

更に、吹込まれた予備還元鉱石と送風空気中の酸素との
高発熱反応を容易に起こさせるように、予備還元炉から
排出する際の予備還元鉱石の温度をできるだけ降下せず
に、導入管７の位置まで該鉱石を移送すること、すなわ
ち移送管６は断熱材などを装備することなども重要な条
件である。

本発明の実施例を以下に示す。‘１｝ 溶融還元炉内径
１．２の【２ー 予備還元炉内径
１．１仇剛 送風支管及び羽□
上段４本 （予備元鉱石吹込み）下段４本 送風支管及び羽○内蚤Ｄ ７伽【４’送風
量 １３５０Ｎで′ｈｒ送風
温度 聡ｏｑｏ【５ー 予
備還元鉱石導入位置導入管を送風支管に設置 Ｌ （羽口先端からの距離） ３０伽Ｌ／Ｄ＝
４．３上記試験炉を使用して粉状クロム鉱石（平均粒蓬
０．２１風）からのフェロクロムの製錬及び粉状鉄鉱石
（平均粒径０．３７肋）からの銑鉄の製錬を別個の行な
った。

両製錬において、それぞれ予備還元された粉状クロム鉱
石（予備還元率３１％）と粉状銑鉱石（予備還元率３７
％）は、それぞれ溶融還元炉の上段の羽口から吹込んで
操業を行なった。両操業において予備還元鉱石の溶融は
円滑に行われた。本実施例ではＬ／Ｄ＝４．３の例を示
し、良好な結果を得たが、Ｌ／Ｄ＞１０の場合では、送
風支管及び羽口部に予備還元鉱石粒子が多量に付着して
、これが安定な操業の妨げとなった。

以上のような本発明の効果をまとめると、次のようにな
る。

‘１’ 予備還元鉱石が溶融還元炉内で十分に溶融しな
い場合には、所定の生産量が達成できないばかりでなく
、正常な運転に復帰するために極めて多大の時間及び固
体炭素系還元剤などの物量を要したが、本発明により予
備還元鉱石が優先的に高温の送風空気中の酸素と反応し
て、粒子温度が上昇し、溶融還元炉内レースウェイでの
溶融が極めて容易になり、溶融不十分に伴なう上記障害
が少なくなる。

（２｝ 予備還元鉱石が送風支管や羽□に直接接触する
ことが極めて少ないので、これらを損傷しかつ鉱石の付
着による安定操業を妨げるおそれが極めて少ない。

また送風支管、羽口についてのメインテナンスに特別問
題は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融還元法のフローシートであり、第２図は本
発明に係る粉粒状予備還元鉱石の導入位置を示す、溶融
還元炉における送風支管及び羽口部分の縦断面図である
。 １・・・・・・鉱石供Ｖ給装置、２・・・・・・予備還
元炉、３・・・・・・溶融還元炉、４・・・・・・還元
ガス、フラックスなどの供給径路、５…・・・予備還元
鉱石排出管、６・・・・・・予備還元鉱石移送管、７・
・・・・・予備還元鉱石の溶融還元炉への導入管、７′
……上記導入管先端闇口。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予備還元炉と溶融還元炉とから成る溶融還元装置を
   使用して粉粒状鉱石を溶融還元する方法において、該予
   備還元炉と該溶融還元炉とを連絡する移送管によつて、
   予備還元された鉱石を高温状態で溶融還元炉の送風支管
   又は羽口部に移送し、該送風支管又は羽口部に下記式を
   満たす位置で設けた導入管から、前記のように移送され
   た予備還元鉱石を該送風支管又は羽口部内に導入し、こ
   れを羽口先端から高温空気と共に前記溶融還元炉内に吹
   込むことを特徴とする、溶融還元法における粉粒状予備
   還元鉱石の溶融還元炉内吹込み方法。 Ｌ／Ｄ≦１ただし Ｌ：羽口先端から導入管の先端開口までの距離Ｄ：送風
   支管又は羽口部の内径