JPS61262590A - 粉状鉱石の流動層還元方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフェロアロ仁非鉄金属等の粉状鉱石の流動層還
元方法に関する。

〔従来の技術〕

鉄鉱石を固体状態のまま還元して製品、半製品とするこ
とは直接製鉄法の予備還元として、また鉄粉製造の際の
粗還元粉として古くから行なわれているところである。

その製造方法の内、化学工業等の分野で触媒反応や固体
反応に広く利用されている流動層技術を応用した流動層
子４ａ還元法も古くから試みられている。１９５８年の
Ｈ−Ｉｒｏｎ法、１９６５年ＦＩＱＲ法、１９７２年Ｒ
ＩＢ法なども全て流動層子＠還元法である。

流動層還元法の長所は粉体を流体のように扱うことがで
き、それゆえ連続化が容易になり、また反応制御性も良
いという所にある。しかしその反面短所もあり、流動層
を出たガスは通常その反応温度を持ち、その熱の有効利
用を考えなければシャフト炉のように熱効率が良くなら
ない。

この熱効率を向上させることに関してはセメント業界で
従来よりロータリーキルンに原料を供給する前段にロー
タリーキルンから出た高温排ガスをサスペンションプレ
ヒータと呼ぶ一連のサイクロンを連ねた気−因向流熱交
換器に通し、原料を予熱する方法が採られている。この
方法は流動層還元法にも応用でき、上記問題の一つの解
決方法といえる。

もう一つの点は流動層還元法において還元に必要な反応
潜熱、鉱石加熱、炉体からの熱放散に見合う熱量の供給
を還元ガスの顕然、すなわち（Ｍ元ガス予熱温度と反応
温度の差）と（還元ガス量）との積で供給しようとした
場合、還元ガス量が、流動化に必要な最低ガス量よりか
なり多くなり、そのため反応炉径、ダクト等が大きなも
のになり設備的に巨大になるか、もしくは還元ガス量を
控え目にした場合還元ガスの必要予熱温度を高くする必
要があり、そのまま流動層に入れた場合、鉄鉱石が流動
層内で焼結し、もはや流動状態を維持することが不可能
となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記流動層による粉状鉱石の予備還元の欠点を
解決し、熱効率の向上と、流動層内の焼結の防止を図る
方法を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このような流動層還元法の欠点を克服する方法として本
発明者等は鉱石予熱炉、例えばサスペンションプレヒー
タのガス入口煙道にガス吹込用ノズルを設け、酸素を含
むガス若干量を流入し、流動層から排出される還元ガス
の一部を燃焼させ、反応温度より高い高温排ガスを作り
、それを鉱石予熱炉に導入することにより、反応温度以
上に鉱石を加熱し、その反応温度以上に加熱された鉱石
を流動層に直接導入することにより、還元反応熱（吸熱
反応）、潜熱、炉外熱放散等に見合う熱量の一部を補い
、流動層に導入する予熱した還元ガスの流量または還元
ガスの予熱温度を低減する方法を創案した。

この場合、注意すべき点は、還元炉の排ガスではなく、
還元ガスそれ自身を鉱石予熱炉、例えばサスペンション
プレヒータに導入し、酸素を吹き込むことによってその
一部を燃焼させ、鉱石を加熱することことは不可能であ
ることが本発明者らの広範な研究により明らかになった
ことである。

即ち、鉱石を還元した後の排ガスはその還元能力が極端
に落ちているため、さらに酸素を加え一部を燃焼させた
場合は、はぼその還元能力が無くなるため、そのガス温
度が鉱石の融点近くにまで上昇しても焼結トラブルを起
こさず、鉱石予熱ができることが本発明者らによって発
見されたことによる。

また流動層還元の排ガスはその欠点でもある排ガス温度
が高いことがさらに本発明方法、すなわち流動層還元排
ガスを直接鉱石予熱炉、例えばサスペンションプレヒー
タに導入することを有利にしている０本発明のように流
動層還元法の排ガスを直接サスペンションプレヒータ等
の鉱石予熱炉に導入し、さらにそれに０２を添加するこ
とにより反応温度以上に鉱石予熱し、流動層還元する技
術思想はこれまで無い。

この場合勿論酸素の代りに空気を吹込むことも可能であ
る。また還元ガスはＣｏ、Ｈ２が有効である。

〔作用〕

鉱石予熱炉例えばサスベンジ望ンプレヒータの前に０２
を含むガスを少量吹込み流動層出口ガスの一部を燃焼さ
せ、流動層反応温度以上に鉱石を加熱し、流動層に供給
することは還元ガス量の減少もしくは還元ガス予熱温度
の低下の効果がある。

還元ガス量を減少させることができればダクト径、還元
炉容量、鉱石予熱炉、計算設備全体を小さくすることが
でき、設備費の低減につながる。

また還元ガス予熱温度の低下は予熱に必要な燃料の低減
もさることながら、流動層内での鉱石焼結防止の点から
非常に有効である。

流動層を用いた鉱石の還元技術において８００℃の反応
温度で運転する場合、１２００℃近い高温ガスを分散板
を通して流動層内に導入すると、流動層内の分散板ノズ
ルを出た所では、また１２００℃近い温度を保持してい
るため、部分的に還元された鉱石の焼結が起こる可能性
が非常に高い、それゆえ流動層による鉱石の還元法にお
いては焼結しない反応温度の選択とその反応温度にでき
るだけ近い還元ガス温度でガス供給できることが安定操
業の要である。

以上のように還元反応潜熱や炉外熱放散に見合う熱量を
補うのに鉱石を反応温度以上に加熱する必要がある。一
方還元された鉱石の焼結を防ぐために１３５０℃以下に
する必要がある。

〔実施例〕

第１図に示す装置を用いて行った本発明の実施例を示す
。

還元炉１、サスペンションプレヒータ３を含む高温反応
を行なわせる装置の主要部分は熱損失をできるだけ少な
くするために耐火断熱材１０で保護されている。

還元ガス供給装置９より供給される還元ガスＨ２は予熱
装置８で所定温度まで昇温され、ガス分散板７を介して
流動層に導入される。原料鉄鉱石はあらかじめ整粒、乾
燥したものを実験に用い、鉱石供給装置２よりサスペン
ションプレヒータ３内に導入され流動層出口ガスと熱交
換しながら流動層下部に取り付けられた鉱石供給口１１
より流動層内に入り所定温度で還元される。サスペンシ
ョンプレヒータ３には流動層出口ガス導入部に本発明を
実行できるように酸素吹込みノズル４を設けである。流
動層下部には鉱石の連続排出を「ｆ能とする排出口６が
ある。

本発明の効果を明らかにする操業実験は鉱石供給量を２
８．４ｋｇ／Ｈ一定、還元鉄鉱石排出量を１９．４ｋｇ
／Ｈ一定、還元炉反応温度を８００〜８１０℃一定、使
用鉄鉱石銘柄、粒径を２ｍｍ以下のマウントニューマン
鉱石一定とし、他の操業条件並びに結果は第１表に示し
た。操業は■　鉄鉱石をサスベンジ翼ンプレヒータを使
わずに直接流動層へ装入した場合（比較例）■　流動層
出口ガスのみで鉄鉱石予熱を行う通常のサスペンション
プレヒータの運転操業を行った場合（比較例） ■　本発明の流動層出口ガスの一部を燃焼し、鉄鉱石温
度を反応温度以上に高めた場合の操業、その場合、上記
■、■と同じ還元ガス量で行った場合の還元ガス予熱温
度低下が可能となる効果を顕著に示す一例（実施例） ■　同様に本発明の流動層出口ガスの一部を燃焼し、鉄
鉱石温度を反応温度以上に高めた場合の操業でその場合
、■と同じ還元ガス予熱温度で操業した場合、必要還元
ガス量が減少できる効果を顕著に示す一例（実施例） である。

この場合鉄鉱石予熱温度は鉱石供給量調整用ダンパ１２
を閉じた場合の温度計１３で測定した温度をもって鉄鉱
石予熱温度の比較代表値とした。

攪拌機構１５は流動化状態が不良になった時のみ使用し
た。

第１表の実施例から明らかなようにサスペンションプレ
ヒータ３の前に０２を少量吹込み流動層出口ガスの一部
を燃焼させ、流動層還元反応温度以上に鉄鉱石を加熱し
、流動層に供給することは還元ガス量の減少もしくは還
元ガス予熱温度の低下の効果をもたらし、より安定かつ
経済的な流動層還元を達成することができた。また本発
明はクロム鉱石など他の鉱石に対しても同様に行い効果
があることが実験により確認されている。

〔発明の効果〕

本発明方法により反応温度より高い温度に予熱した粉状
鉱石を流動層で還元反応させるので、還元ガスの温度を
低くしその量を抑制して安定的に経済的に効率よく流動
層還元を行うことができ。

従来の流動層炉の欠点を改善することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いる装置の一例の縦断面図で
ある。 １・・・還元炉 ？・・・鉱石供給装置 ３・・・サスペンションプレヒータ ４・・・酸素吹込みノズル ５・・・還元ガス入口 ６・・・還元鉄排出口 ア・・・ガス分散板 ８・・・還元ガス予熱装置 ９・・・還元ガス供給装置 １０・・・耐火断熱材 １１・・・鉱石供給口 １２・・・鉱石供給量調整用ダンパ １３・・・鉱石温度測定用熱電対 １４・・・炉内温度測定用熱電対 １５・・・攪拌機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　粉状の鉱石を高温の還元ガスで流動還元させる粉状
   鉱石の流動層還元法において、流動層出口ガスをその一
   部を燃焼させると共に鉱石予熱炉に導入して粉状鉱石を
   加熱し、その粉状鉱石を流動層に導入することを特徴と
   する粉状鉱石の流動層還元方法。