JPS6360803B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属酸化物を含有する粉粒状鉱石を予
備還元した後、溶融還元して溶融金属を製造する
装置において、予備還元炉から溶融還元炉へ予備
還元鉱石を導入する装置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、粉状もしくは小粒状鉱石が多
くなつており、今後ますます粉粒状鉱石の比率が
増加して行く傾向にある。従来は粉粒状鉱石にバ
インダーや炭材を添加してペレツトや焼結鉱など
に加工し塊状物として使用していたが、塊成化の
ために余分の資源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NOx，SOxおよびダスト等
を処理するための費用も多大であるという欠点が
ある。

またクロム鉱石に製錬によるフエロクロムの製
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。

本発明者らは以上の事情に鑑み、さきに粉粒状
鉱石を塊成化することなく直接使用し、電力を用
いずに溶融金属を製造する方法として、予備還元
炉において粉粒状鉱石を流動層形式で予備還元
し、これを竪型の溶融還元炉にその羽口から高温
空気と共に吹込み、これを溶融還元する方法を開
発し提案している（特願昭56−63294）。

本発明は予備還元炉と溶融還元炉とからなる溶
融還元装置において、粉粒状の予備還元鉱石を予
備還元炉から溶融還元炉へ移送し吹込む装置に係
るものである。溶融還元装置における予備還元鉱
石の移送は、通常の粉体移送と比較して次のよう
な特別な条件を満足させる必要がある。

１ 予備還元鉱石は予備還元炉から高温で排出さ
れるので、高温に伴う現象を考慮しなければな
らない。

２ 予備還元鉱石の温度低下を少なくするため
に、移送距離は短い方が良い。

３ 予備還元炉から多数の羽口へ分岐し、均等に
分配する必要がある。

４ 予備還元炉よりも、予備還元鉱石を吹込む羽
口部分の方が圧力が高いので、移送管内での予
備還元鉱石による閉塞や予備還元鉱石の逆流を
防止しなければならない。

５ 予備還元鉱石吹込み用の搬送ガスは、予備還
元鉱石とともに溶融還元炉内へ吹込まれるの
で、できるだけ少量であることが望ましい。

６ 移送途中での予備還元鉱石の再酸化を防止で
きること。

７ 羽口１本当りの予備還元鉱石の吹込み量を制
御できること。特に完全閉止機能をそなえてい
ること。

８ 移送管内の予備還元鉱石が稀薄になり、羽口
送風ガスが移送管内を吹抜ける事故を防止でき
ること。

本発明は以上のような特別な条件を充足し予備
還元鉱石の移送を円滑にする有効な装置を提供す
ることを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の特徴とする
ところは、予備還元炉と溶融還元炉とからなる溶
融還元装置において、予備還元炉から高温の粉粒
状予備還元鉱石を溶融還元炉に移送する移送管の
下端に前記鉱石を溶融還元炉の羽口支管内に吹込
む導入管を接合し、該導入管には搬送ガス吹込み
ノズルを該導入管内の前記移送管との接合位置中
心より先端側に開口させると共に該ノズル開口よ
り先端側の前記導入管途中に前記予備還元鉱石の
自走を停止させる中間部を介装したことにある。

本発明の装置を使用する溶融還元装置の一実施
例を示す系統を第１図について説明する。

予備還元炉２は、粉粒状の金属酸化物を含有す
る鉱石を供給装置１によつて供給される。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、下方から導入され、必要に応じて
供給口４から粉粒状のフラツクス、固体還元剤お
よび還元ガスなどが供給されて、流動層形式によ
つて、粉粒状鉱石を、乾燥、加熱、予備還元す
る。予備還元した鉱石は、フラツクスなどととも
に、排出口５より排出され、移送管６および導入
管７を経て、羽口支管８中の高温空気とともに溶
融還元炉３内に吹込まれる。本発明中記載の予備
還元鉱石には上記粉粒状フラツクス、固体還元剤
を随伴する場合があり、これらを含むものを指称
する。

溶融還元炉３内には、供給装置により供給され
た塊状の炭素系還元剤よりなる充填層が形成され
ている。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とを生成し、
排出口１３より適時炉外へ排出される。本発明は
移送される予備還元鉱石の導入管７の構造に関す
るものである。

予備還元鉱石を溶融還元炉に吹込むに当つては
溶融還元炉内における予備還元鉱石の溶融に関す
る重要な問題点を考慮しなければならない。吹き
込まれた予備還元鉱石が羽口先に形成されたレー
スウエイ１１内で十分に溶融しない場合には、レ
ースウエイ前面の炭素系還元剤充填層へ、粉粒状
のまま突入し、この充填層の目ずまりの原因とな
り炉内で円滑に溶融還元を進行させることが難し
い。このため、レースウエイで円滑に予備還元鉱
石を溶融させることが必要である。予備還元鉱石
を円滑に溶融させるポイントは、羽口１本当りの
高温送風空気量（酸素富化空気を含む）に対して
最も適切な所定量の予備還元鉱石を吹込み、過剰
の予備還元鉱石を吹込まないことである。

複数本の羽口に対して、合計の予備還元鉱石の
吹込み量が所定量に制御されている場合でもそれ
ぞれの羽口の予備還元鉱石の吹込み量はばらつき
がある場合には、より多量に予備還元鉱石が吹込
まれた羽口先では、十分に溶融現象を遂行させる
ことができず、炉の不調を招来する原因のひとつ
となる。このことは、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。

本発明の構造の導入管は、搬送ガス量を調節す
ることによつて予備還元鉱石の吹込み量を制御で
きるとともに、搬送ガスの停止とともに、吹込量
の完全閉止ができるものである。

第２図は、導入管７の一実施例を示す。第２図
に示す如く、移送管６の下端に導入管７を接合す
る。導入管７は適宜角度の勾配をつけて予備還元
鉱石を羽口支管内に送入しやすくすることが望ま
しい。

導入管７内の予備還元鉱石吹込み量を精度よく
制御するため、先ず第一に搬送ガス供給管１０を
導入管７内に挿入し、搬送ガス吹込みノズルを開
口させる。第２図に示す搬送ガス供給管１０の形
式で搬送ガスを供給するのは一例であり、搬送ガ
スを導入管７の壁を通じて供給する構造とするこ
とや複数の搬送ガス導入口を有することなども可
能である。

搬送ガス供給管１０を通じて、吹込みノズルか
ら導入管７に搬送ガスを供給すると、移送管６お
よび導入管７に充填されている予備還元鉱石が、
送風本管１４より分岐された羽口支管８の送風空
気中に吹込まれる。予備還元鉱石はこの羽口送風
空気と共に溶融還元炉内のレースウエイ１１に至
り、ここで溶融還元反応がおこる。

このとき前述したように、予備還元炉の排出口
５の部分の圧力よりも羽口支管８内の圧力が高い
ため、羽口支管部分より予備還元炉の排出口５へ
向つて移送管内をガスが吹抜けようとするので、
それを防止すること、また粉粒状予備還元鉱石の
逆流や閉塞を防止して、円滑に移送することが重
要である。各種の検討の結果、搬送ガス吹込口ノ
ズル開口を移送管６と導入管７との接合位置中心
よりも導入管７の先端側に位置させて設置するこ
とが円滑な移送を行うのに効果的である。

第２図に示すように、搬送ガス吹込口ノズル開
口から移送管６と導入管７との接合位置までの距
離（接合位置を原点とし、導入管７の先端側を正
とする）をＬとし、導入管７の内径をＤとすれば
Ｌ／Ｄの好適値は粉体の物性、性状、移送、供給
条件等によつて決まりその範囲はＯ≦Ｌ／Ｄ≦10
である。

Ｌ／Ｄ＜０、すなわち移送管６と導入管７との
接合位置よりも導入管７先端から遠い位置に搬送
ガス吹込ノズルを開口させると、搬送ガスの一部
が移送管６内を顕著に逆流して、移送管６内の予
備還元鉱石の円滑な移送が妨げられ、極端な場合
には、移送管内の粉粒状予備還元鉱石が稀薄とな
つて、羽口支管８の送風空気の吹込けを惹起す
る。

またＬ／Ｄ＞10となると、搬送ガスの予備還元
鉱石の輸送能力が低下するとともに、移送管６と
導入管７の接合部付近で予備還元鉱石の閉塞をお
こす例が非常に多く、不適当である。

次に、本発明の導入管７は搬送ガス吹込みノズ
ルの開口位置より先端側の導入管７の途中に予備
還元鉱石の自走を停止させる中間部９を設ける。

この中間部９は、搬送ガス吹込みを停止したと
き導入管内の予備還元鉱石の自走を停止させる作
用をなし、搬送ガス吹込み中は予備還元鉱石の吹
込み量の安定性の確保や制御性の改善にきわめて
効果的である。この中間部９の傾斜角度は水平と
すればよいが、使用する粉粒体の安息角の１／２
以下の下り勾配または僅かな昇り勾配とすること
も可能である。この中間部９は予備還元炉の流動
層排出口５、移送管６、導入管７の系統におい
て、予備還元鉱石の動力による自走作用の最も小
さい部分であり、予備還元鉱石吹込み量のコント
ロール作用の感度を上昇させる。

予備還元鉱石の自走を停止させる中間部の長さ
をｌとし、その内径をｄとすれば、ｌ／ｄの好適
値は粉体の物性、性状、移送、供給条件、導入管
７の勾配、中間部の勾配等によつて決まり、その
範囲は１≦ｌ／ｄ≦10である。

ｌ／ｄ＜１すなわち中間部の長さを中間部の径
より小さくすると、搬送ガス停止時、鉱石の移送
完全停止ができず、また送風ガスの逆流防止の機
能に不具合が生ずる。

一方、ｌ／ｄ＞10となると、中間部での粉体の
動きに不安定が生じ、不適当である。

本発明は以上のように構成されているので、高
温の予備還元鉱石を圧力の高い羽口支管内に円滑
に安定的に供給すること、および供給を安定的に
停止させることができる。

なお、一般の粉体のハンドリングにおいては、
吹込み量制御のために機械的な構造を有する供給
機などが用いられるが、本発明ではきわめて高温
の予備還元鉱を輸送する必要性からこれらの方法
を用いることは得策でない。

送風ガスが移送管内を吹抜ける現象が生じた場
合に移送管を閉止するため緊急用として遮断弁１
５を設置することも可能である。

次に、本発明装置を用いた具体例をあげ、その
効果について説明する。本発明はもちろん下記実
施例のみに限定されるものではない。

実施例 １ 溶融還元炉内径 1.2ｍ ２ 予備還元炉内径 1.1ｍ ３ 送風羽口 上段４本（粉体吹込み） 下段４本 計８本 ４ 送風量 1200Nm³／hr ５ 移送管 内径 35mm 導入管 内径(D) 35mm 移送管の導入管との接合位置から搬送ガスの
吹込口までの距離(L) 105mm Ｌ／Ｄ ３ 中間部 角度 水 平 ｌ／ｄ 2.5 ６ 搬送ガス 種類N₂ 上記の試験炉を用いて、粉状クロム鉱石（平均
粒径0.2mm）からのフエロクロムの製錬の操業と
粉状の鉄鉱石（平均粒径0.37mm）からの銑鉄の製
錬の操業を行い、予備還元炉から溶融還元炉への
安定した予備還元鉱石の輸送、吹込みを行うこと
が出来た。本発明方法は、もちろん、この実施例
の鉱石に限定されることなく、各種の鉱石に効果
を有するものである。

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 流動層予備還元炉と溶融還元炉とを複数の移
送管と導入管でそれぞれ制御性よく連絡でき、
またそれぞれ予備還元鉱石の供給停止もでき
る。

２ 溶融還元炉の圧力が予備還元炉の圧力よりも
高いにもかかわらず予備還元鉱石が逆流しな
い。

３ 移送管内は予備還元鉱石の重力により移送さ
れ、導入管部においてのみ搬送ガスの援助の下
で吹込むため、きわめて少量の搬送ガスで予備
還元鉱石の円滑な吹込みが達成できる。

４ 少量の搬送ガスですむため、予備還元鉱石を
溶融還元炉へより高い温度で吹込むことができ
る。

５ 搬送ガスの流量を調節することにより、各羽
口への予備還元鉱石の所定量分配が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融還元装置の系統図、第２図は本発
明の一実施例の部分断面図である。 １…粉粒状鉱石供給口、２…予備還元炉、３…
溶融還元炉、４…粉粒状フラツクス、固体還元
剤、還元ガスなどの供給口、５…予備還元炉排出
口、６…移送管、７…導入管、８…羽口支管、９
…導入管中間部、１０…搬送ガス供給管、１１…
レースウエイ、１２…固体炭素系還元剤供給装
置、１３…溶融金属と溶融スラグの排出口、１４
…送風本管、１５…遮断弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予備還元炉と溶融還元炉とからなる溶融還元
   装置において、予備還元炉から高温の粉粒状予備
   還元鉱石を溶融還元炉に移送する移送管の下端に
   前記鉱石を溶融還元炉の羽口支管内に吹込む導入
   管を接合し、該導入管には搬送ガス吹込みノズル
   を前記導入管内の前記移送管との接合位置中心よ
   り先端側に開口させると共に該ノズル開口より先
   端側の前記導入管途中に前記予備還元鉱石の自走
   を停止させる中間部を介装したことを特徴とする
   予備還元鉱石の移送吹込み装置。