JPS63128108A - 竪型溶融還元炉の操業方法 - 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、竪型溶融還元炉の操業方法に関し、金属酸化
物を含有する粉状鉱石を溶融還元して溶融金属を製造す
る炉の操業方法に関する。

〔従来の技術〕

地下資源としての鉄鉱石などの金属酸化物の形態として
は、塊状のものより粉状のものが大半であり、将来さら
に粉状鉱石が増大すると予想される。このような鉱石を
粉状のままで直接使用することが省エネルギー、製造コ
ストなどの面で有利となる。

従来、粉鉱石の溶融還元法として予備還元鉱を電気炉、
転炉などの溶解炉で溶融還元する方法がとられていた。

その場合、予備還元鉱にバインダーを添加して塊成化し
、その塊成物を溶解炉で溶融還元する方式が多い、しか
し、このような方式では塊成化のための設備、処理鉱費
、処理エネルギーなどを必要とするばかりでなく、塊成
化したのち焼成する場合には、その際に焼成炉から排出
されるガス中のＮＯｘ、ＳＯｘならびにダストを処理す
るための費用が多大である。

そこで特公昭５９−１８４５２にて粉鉱石を溶融還元す
る方法として竪型炉タイプの溶融量元炉を提案した。

それによると、炉下部に設置された高温空気を吹込む上
下２段の羽口のうち、少なくとも上段の羽口から粉状鉱
石を高温空気とともに竪型炉内に吹込み、炉内に充填し
た炭材を燃焼させて溶融還元することを特徴としている
。上段および下段羽口を有する竪型溶融還元炉では上下
段羽口間に充填層を形成している炭材が燃焼して高温が
発生する。従って、上段羽口から吹込まれる粉鉱石は加
熱されて溶融し、充填層を滴下する間に固体炭材により
直接還元されて溶融状態のメタルおよびスラグを生成し
、炉底部に溜まる。

上記の方法では、上段羽口から供給される粉鉱石が羽口
先で速やかに溶融しないと、炉の下部領域に滴下するこ
とができず、操業トラブルの原因となるので、下段羽口
からも高温空気や酸素富化空気を吹込むことによってト
ラブルを防止している。

上段および下段羽口を有する竪型溶融還元炉での生産量
は、レースウェイ有効界面績から定まる鉱石の還元反応
速度、ならびに風量により定まるレースウェイの大きさ
などに影響される。とりわけ、レースウェイ有効界面積
から定まる反応速度はメタルの生産量を決める重要因子
であり、それは炭材粒径や上下段羽口間の距離で決まる
が、炭材の棚つり、吹抜けまたは上下段羽口間での溶融
全屈やスラグのフラッディング（気液向流の充填層で流
下していた液体が上昇ガスに吹上げられて流下しなくな
る現象）を考慮したガス流速と、炭材粒径および操業条
件に見合う上下段羽口間の距離については十分な検討は
なされていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

粉鉱石を上段および下段羽口のうちの上段羽口より吹込
む竪型炉の溶融還元方法では、上下段羽口先でのレース
ウェイ有効界面積により還元反応速度が定まり、生産性
に影響する。それらは。

炉床径、炭材粒径や上下段羽口間の距離で決定される。

また、炭材を炉内に充填して熱風を炉内へ送風する場合
、炭材粒径によってはある送風量で吹抜け、あるいはス
ラグフラッディングが生じ操業トラブルの原因となる。

そこで生産量に見合う炭材粒径に応じて上段と下段羽口
の距離を定めることにより定められた生産量を確保して
操業の安定化を図ることができることがわかった。

本発明は上下段羽口を有し、上段羽口より粉状鉱石等を
吹込む竪型炉の溶融還元方法に関し、操業上の制約条件
に見合う炉床径、コークス粒径、上下段羽口間の距離を
適正に定め、操業の安定を図ろうとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、炭素系固体還元剤の充填層が形成されたシャ
フト炉であってその下段羽口より高温空気を吹込み、上
段羽口より粉状鉱石を吹込む複数の羽口を有する溶融還
元炉操業方法において、炭材の平均粒径ＤＣ　　（ｍ）
ならびに炉床径Ｄ７（ｍ）と、上段および下段の羽口間
隔Ｈ（ｍ）との間に下記式を満たすことを特徴とする竪
型溶融還元炉の、操業方法である。

Ｈ＝に−ＤＣ−ＤＴ’°３ 但し、３０＜ｋ＜１００である。

〔作用〕

上段および下段羽口を有する竪型の溶融還元炉であって
、粉鉱石などの金属酸化物を少なくとも上段の羽口から
吹込む竪型溶融還元炉は、上下段羽口間に充填層を形成
する炭材が８００〜１０００℃に加熱された空気により
燃焼して高温が発生する。上段羽口から吹込まれる粉鉱
石は加熱され、溶融し、充填層を滴下する間に、固体炭
材により直接還元されて溶融状態のメタルおよびスラグ
が生成する。

その場合、上段羽口から供給される粉鉱石が羽口先で速
やかに溶融するように、下段羽口からも高温空気や酸素
富化空気を吹込んで溶融還元を促進している。上記の竪
型溶融還元炉の生産性は風量から定まるレースウェイの
大きさ、上段および下段羽口のレースウェイ有効界面積
から定まる還元反応速度が影響する。

そしてレースウーイ有効界面植は、ある生産量を確保す
るに必要な送風量から定まるレースウェイの大きさが一
定の場合、炭材粒径から求まる充填層容積当りのコーク
ス表面積や上下段羽口間の距離で決まる。ところで炉内
では、炉口ガス流速や羽口間のガス流速によって、流速
が小の時、炭材の棚つり、大きい時吹抜けおよび羽口間
のガス流速が大きいと、スラグのフラッディングが生じ
、操業トラブルの原因となる。そのため、炭材粒径は吹
抜けやスラグフラッディングを考慮し。

炉口流速、炉腹流速などから決まる吹抜は流速、フラッ
ディング流速ならびに定められた生産量を確保するに必
要な炉床径や上下段羽口の距離から総合的に決定される
べきである。

第１図に炉床径に対する適正な２段羽口間隔Ｈとコーク
スＤＣの比の関係を示す０本発明によれば、２段羽口間
隔Ｈとコークス粒径ＤＣの比を炉床径り丁に対して ３０ＤＴ　　＜Ｈ／ＤＣ＜１００Ｄｙ’°３の範囲内に
定めれば吹抜はフラッディングが発生せずに操業が安定
することがわかった。逆に炭材粒度を予め定めた場合に
は、２段羽口間隔Ｈは３０ＤＣＸＤＴ　　＜Ｈ＜１００
ＤＣＸＤＴ０°３の範囲内とすれば最適となる。

しかしながら、第１図の適正範囲より上の領域ではフラ
ッディングや棚つりが起こり易く、下の領域では吹抜け
や還元不足が起こり易く、正常かつ安定な操業ができな
い、Ｄ丁が定まれば、ある生産量を確保するに必要な送
風量は一義的に決定される。

〔実施例〕

第２図に溶融還元炉のプロセスフローを基に実施例を示
す。

粉状の金属酸化物と溶剤は所定の混合割合でホッパ１に
入っており、鉱石供給量調節フィーダ３で適量切り出さ
れ、吹込用パイプ４を経て、上段の羽口６より溶融還元
炉５内に吹込まれる。

コークスはコークス用ホッパ２に貯蔵され適量溶融還元
炉５内に装入される。

次に送風空気は送風ブロワ７より熱交換器９に送られる
過程で適量な酸素が酸素流量調節器８を介して添加され
、熱交換器９に送られ１０００〜１１００℃に加熱され
、送風管ｌＯを通して熱風として上段羽口６および下段
羽口１１からそれぞれ溶融還元炉５内に送風される。そ
して溶融還元炉５内において酸化物は送風空気中の酸素
とコークス中のカーボンが反応する際に発生する燃焼熱
と還元ガスならびに酸化物とカーボンの接触により溶融
還元されて流下し、溶融メタルは出銑口１２、スラグは
出滓口１３より排出される。

実施例としては炉内径１．２ｍの溶融還元炉に上下段羽
口基３本を取り付け、上下段羽口間隔１．０ｍとした溶
融還元炉を用いてコークス粒径１５ｍｍ、送風量１６０
ＯＮゴ／　ｈ　ｒ、送風温度９００℃、鉱石吹込量６０
０〜８００ｋｇ／ｈｒの範囲で試験操業を行い、銑鉄１
２トン／日の生産量が確保できた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、竪型溶融還元炉においてコークスの吹
抜は等のトラブルもな〈従来より安定した操業が行える
ようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は適正な２段羽口間隔範囲を示すグラフ、第２図
は本発明を示す溶融還元炉プロセスフローシートである
。 ｌ・・・鉱石用ホッパ　　２・・・コークス用ホッパ３
・・・鉱石供給量調節フィーダ ４・・・鉱石吹込用パイプ ５・・・溶融還元炉　　　６・・・上段羽ロア・・・送
風プロワ　　　８・・・酸素流量調節器９・・・熱交換
器　　　　１０・・・送風管１１・・・下段羽口　　　
１２・・・出銑口１３・・・出滓口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　炭素系固体還元剤の充填層が形成されたシャフト炉
   であってその下段羽口より高温空気を吹込み、上段羽口
   より粉状鉱石を吹込む複数の羽口を有する溶融還元炉の
   操業方法において、炭材の平均粒径Ｄ＿Ｃ（ｍ）ならび
   に炉床径Ｄ＿Ｔ（ｍ）と上段と下段の羽口間隔Ｈ（ｍ）
   との間に下記式を満たすことを特徴とする竪型溶融還元
   炉の操業方法。 記 Ｈ＝ｋ・Ｄ＿Ｃ・Ｄ＿（Ｔ＾０＾．＾３） 但し、３０＜ｋ＜１００である。