JP4829778B2 - 直接製錬設備 - Google Patents

Description

本発明は、鉱石、一部還元された鉱石、及び金属含有廃棄物の流れなどの、金属含有供給材料から溶融金属を製造するための直接製錬設備及び方法に関するものである。

反応媒体として主に溶融浴を利用し、一般にハイスメルト（ＨＩｓｍｅｌｔ）法と呼ばれている公知の直接製錬法が、本出願人による国際出願ＰＣＴ／ＡＵ９６／００１９７（ＷＯ９６／３１６２７）に記載されている。

国際出願に記載されている溶融鉄の製造に関するハイスメルト法は、
（ａ）溶融鉄及びスラグからなる浴を容器内で形成する段階と、
（ｂ）（ｉ）金属含有供給材料（通常は、酸化鉄）及び（ｉｉ）酸化鉄の還元剤、及びエネルギー源として作用する含炭素質固体材料（通常は、石炭）を浴に注入する段階と、
（ｃ）金属層内で金属含有供給材料を鉄に製錬する段階とを含む。

本明細書において「製錬」という用語は、溶融金属を製造するために、酸化鉄を還元する化学反応を行う熱的処理を意味するものと理解される。

ハイスメルト法はまた、浴から放出される一酸化炭素や水素などの反応ガスを、浴上方の空間で酸素含有ガスを使用して後燃焼させ、後燃焼によって発生した熱を浴に伝達させて、金属含有供給材料を製錬するために必要な熱エネルギーに寄与させる段階を含む。

ハイスメルト法は、また、浴の公称静止表面の上方に遷移帯域を形成する段階を含み、遷移帯域では好適な量の溶融金属及び／又はスラグの液滴又は飛沫又は流れが上昇し下降して、浴上方で反応ガスの後燃焼によって発生した熱エネルギーを浴に伝達するための効果的な媒体となっている。

ハイスメルト法において、多数のランス／羽口が、少なくとも固体材料の一部を容器底部の金属層に給送するために、容器内側へ下向きに鉛直面に対して傾斜して、製錬容器の側壁を通って容器下方領域に延びている。この多数のランス／羽口を通して、金属含有供給材料及び含炭素固体材料が溶融浴に注入される。容器上部での反応ガスの後燃焼を促進するために、酸素濃度を向上させることのできる高温空気の噴射が、下向きに延びる高温空気注入ランスを通って容器の上方領域に注入される。容器内で反応ガスの後燃焼により発生する排ガスは、排ガス管を通って容器上部から排出される。容器は、容器側壁及び屋根部に、耐火物で内張りされた水冷パネルを含み、水がパネルを通って連続回路を形成して連続的に循環している。

ハイスメルト法は、溶融鉄などの大量の溶融金属を、単一の小型容器内で直接製錬によって製造することを可能にする。

しかし、その達成のためには、鉄含有供給材料、含炭素材料、及びフラックスなどの大量の固体供給材料を固体材料注入ランスに供給する必要がある。

固体供給材料の供給は、製錬稼動期間を通して継続させなければならない。その期間は、望ましくは少なくとも１２ヶ月間である。

さらに、製錬稼動期間中の様々な段階において、予期せぬ処理の変動などの様々な操業条件に対応するために、製錬稼動期間の途中で固体供給材料の供給量を変えることができなければならない。

本発明は、ハイスメルト法による製錬稼動期間中に、固体供給材料を固体材料注入ランスに供給するための効果的で信頼性の高い方法工程及び設備を提供するものである。

本発明は、直接製錬設備のための固体材料の供給手段を提供するものである。

本発明の一観点によれば、固体材料供給手段は、（鉛直に延びる固定された円筒形容器などの）直接製錬容器内に直接製錬用の固体供給材料を注入するための２対以上のランスを含む。固体材料供給手段は、各ランス対のランスに固体供給材料を供給するための主供給ライン（管路）及び１対の分岐ラインも含み、分岐ラインが、主供給ラインとランス対のランスとを相互連結している。ランスは、容器の周囲に配置され、容器の直径を挟んで向かい合ったランスが対をなしている。少なくとも１対のランスが（鉄含有材料、特に微粉鉄鉱石などの）金属含有供給材料を供給するために設けられ、少なくとも１対の他のランスが（石炭などの）含炭素固体材料及び場合によりフラックスを供給するために設けられる。ランス対は、隣り合うランスが異なる材料を注入するランスとなるように容器周囲に配置される。

本発明の別の観点によれば、固体材料供給手段は、容器の周囲に配置されて容器内部へ延びる固体材料注入ランスと、固体供給材料をランスに供給するための供給ラインとを含む。少なくとも１つのランスが金属含有供給材料を供給するために設けられ、少なくとも１つの他のランスが含炭素固体材料を供給するために設けられる。少なくとも１つのランスのためのランス供給ラインが、上向きに延びる部分と、内側へ下向きに延びる部分とを包含し、内側へ下向きに延びる部分は、上向きに延びる部分の上端から延びてランス入口に連結され、ランスと同じ軸線上にある。

本発明の第１の観点によれば、金属含有供給材料から溶融金属を製造するための直接製錬設備が提供され、直接製錬設備は、
（ａ）金属及びスラグの溶融浴、並びに浴上方のガス空間を保持する固定された製錬容器と、
（ｂ）容器内に固体供給材料を供給する固体材料供給手段であって、固体材料供給手段が、容器の周囲に配置されて容器内へ延びるようにされた２対以上の固体材料注入ランス、並びに各ランス対のランスに固体供給材料を供給するための主供給ライン及び１対の分岐ラインを含み、分岐ラインが主供給ラインとランス対のランスとを相互連結しており、各ランス対のランスが互いに容器直径を挟んで反対側に位置しており、少なくとも１対のランスが金属含有供給材料を注入し、少なくとも１対の他のランスが含炭素固体材料を注入するために設けられ、隣り合うランスは異なる材料を注入するランスとなるようにランス対が容器の周囲に配置されている固体材料供給手段と、
（ｃ）酸素含有ガスを容器内のガス空間及び／又は浴に注入するために、容器内へ下向きに延びるガス注入手段と、
（ｄ）酸素含有ガスをガス注入手段に給送するために、容器から離れたガス供給位置から容器上方の給送位置まで延びるガス給送管手段と、
（ｅ）容器から発生する排ガスを、容器から流れ易くするための排ガス管手段と、
（ｆ）溶融金属を浴から出湯し、その溶融金属を容器から搬送するための金属出湯手段と、
（ｇ）スラグを浴から出滓し、そのスラグを容器から搬送するためのスラグ出滓手段とを含む。

固体材料注入ランスは、容器側壁の開口を通って、内側へ下向きに容器内へ延びるように配置されることが好ましい。

容器側壁のランス用開口は、同じ高さで容器に位置し、容器の周囲に等間隔に離間していることが好ましい。

固体材料注入ランスの各対の分岐ラインは、実質的に同じ長さであることが好ましい。

各ランスの分岐ラインは、上向きに延びる部分と、内側へ下向きに延びる部分とを包含し、内側へ下向きに延びる部分は、上向きに延びる部分の上端から延びてランス入口に連結し、ランスと同じ軸線上にあることが好ましい。

上向きに延びる部分と内側へ下向きに延びる部分とが鋭角をなしていることが好ましい。

固体材料供給手段が、（ａ）予熱された金属含有供給材料、（ｂ）周囲温度の金属含有供給材料、及び（ｃ）予熱された金属含有供給材料と周囲温度の金属含有供給材料との混合物のうちの１つ又は複数を金属含有供給材料ランスに供給するように適合されることが好ましい。

固体材料供給手段が、予熱された金属含有供給材料を、主供給ライン又は金属含有供給材料ランスのための各ラインに供給する高温金属含有供給材料注入システムを含むことが好ましい。

高温金属含有供給材料注入システムが高温金属含有供給材料移送手段を含み、高温金属含有供給材料移送手段が、高温金属含有供給材料を予熱器及び／又は予備還元ユニットから金属含有供給材料ランスへ搬送するための、主供給ラインおよび不活性ガスなどの搬送ガスの供給体を含むことが好ましい。

好ましくは、金属含有供給材料は微粉鉄鉱石である。

高温金属含有供給材料注入システムは、容器に注入される微粉鉄鉱石の温度が６５０〜７００℃、より好ましくは６８０℃程度になるように、微粉鉄鉱石の予熱を実施するように操業できることが好ましい。

本設備は、少なくとも２つのプラットフォーム（作業台）をさらに含み、容器の異なる地上高さで設備作業者を支えることが好ましい。

金属出湯手段及びスラグ出滓手段が、プラットフォームの１つ（以下、「キャストハウス・プラットフォーム」という）の上の設備作業者が取り扱い可能な位置に設けられることが好ましい。

作業者がキャストハウス・プラットフォームの上方にある少なくとも１つの他のプラットフォーム（以下、「ランス・プラットフォーム」という）の上で作業可能な位置に、固体材料注入ランスが置かれることが好ましい。

金属出湯手段及びスラグ出滓手段は、同じユニットにすることもできる。

金属出湯手段及びスラグ出滓手段は、容器の異なる高さに置かれた別個の金属出湯口及びスラグ出滓口を備えた、異なるユニットにすることもできる。

金属出湯手段及びスラグ出滓手段が異なるユニットの場合には、金属出湯手段が、容器から溶融金属を連続的に出湯するために容器から外側に突出している金属流前炉を含むことが好ましい。

この配置においては、金属出湯手段は、前炉からの溶融金属を受けるための金属出湯樋を含むことが好ましい。

さらにこの配置においては、スラグ出滓手段は、浴からの溶融スラグを受けるためのスラグ出滓樋を含むことが好ましい。

容器が、中央鉛直線の周りに設置されることが好ましい。

容器は、鉛直の円筒形容器であり、複数の固体材料注入ランスが容器周囲の円周上に離間して位置していることが好ましい。

容器側壁が水冷パネルを含むことが好ましい。

容器が屋根部を含み、屋根部は水冷パネルを含むことが好ましい。

酸素含有ガスは高酸素含有空気であることが好ましい。

本発明の第１の観点によれば、固体供給材料を直接製錬容器に注入する段階を含む直接製錬方法であって、該直接製錬容器が、容器の周囲に配置されて容器内へ延びるようにされた２対以上の固体材料注入ランスを通して、金属及びスラグの溶融浴並びに各ランス対のランスに固体供給材料を供給するための主供給ライン及び１対の分岐ラインを含み、分岐ラインが主供給ラインとランス対のランスとを相互連結しており、各ランス対のランスが互いに容器直径を挟んで反対側に位置しており、少なくとも１対のランスが金属含有供給材料を注入し、少なくとも１対の他のランスが含炭素固体材料及び場合によりフラックスを注入し、隣り合うランスが異なる材料を注入するようになっている直接製錬方法もまた提供される。

本発明の別の観点によれば、金属含有供給材料から溶融金属を製造するための直接製錬設備が提供され、該直接製錬設備は、
（ａ）金属及びスラグの溶融浴、並びに浴上方のガス空間を保持する固定された製錬容器と、
（ｂ）容器内に固体供給材料を供給する固体材料供給手段であって、固体材料供給手段が、容器の周囲に配置されて容器内へ延びるようにされた固体材料注入ランス、並びにランスに固体供給材料を供給するための供給ラインを含み、少なくとも１つのランスが金属含有供給材料を注入するために設けられ、少なくとも１つの他のランスが含炭素固体材料を注入するために設けられ、少なくとも１つのランスのためのランス用供給ラインが、上向きに延びる部分と、内側へ下向きに延びる部分とを含み、内側へ下向きに延延びる部分が、上向きに延びる部分の上端から延びてランス入口に連結し、ランスと同軸線上にある固体材料供給手段と、
（ｃ）酸素含有ガスを容器内のガス空間及び／又は浴に注入するために、容器内へ下向きに延びるガス注入手段と、
（ｄ）酸素含有ガスをガス注入手段に給送するために、容器から離れたガス供給位置から容器上方の給送位置まで延びるガス給送管手段と、
（ｅ）容器から発生した排ガスを、容器から流れ易くするための排ガス管手段と、
（ｆ）溶融金属を浴から出湯し、その溶融金属を容器から搬送するための金属出湯手段と、
（ｇ）スラグを浴から出滓し、そのスラグを容器から搬送するためのスラグ出滓手段とを含む。

本発明を添付の図面を参照してより詳細に説明する。

図に示す直接製錬設備は、国際出願ＰＣＴ／ＡＵ９６／００１９７に記載されたハイスメルト法による操業に特に適した直接製錬容器を含むものである。以下の説明は、ハイスメルト法に従って溶融鉄を製造するための微粉鉄鉱石の製錬に関するものである。

まず図１を参照すると、全体を符号１１で示す冶金容器は、耐火煉瓦で形成された底部１２及び側部１３を包含する炉床と、炉床の側部１３から上向きに延びる概ね円筒形の胴部を形成し、水冷パネル（図示せず）を支持する胴部上部及び胴部下部を包含する側壁１４と、水冷パネル（図示せず）を支持する屋根部１７と、排ガス用出口１８と、溶融金属が連続的に流れ出るための前炉１９と、製錬中に溶融スラグが流れ出るための出滓口２１とを含む。

ハイスメルト法に従って微粉鉄鉱石を製錬して溶融鉄を製造するために容器を使用する際、容器１１は、溶融金属層２２、及び金属層２２の上の溶融スラグ層２３を包含する、鉄及びスラグの溶融浴を含む。符号２４を付した矢印は金属層２２の公称静止表面の位置を示し、符号２５を付した矢印はスラグ層２３の公称静止表面の位置を示している。用語「静止表面」とは、容器内へガス及び固体を注入していないときの表面を意味するものと理解される。

図２及び図３に最も良く示すように、容器は、地表面８７上方の容器の異なる高さの一連のプラットフォーム７９、８１、８３、８５を有する。プラットフォームにより、機器の様々な操作機能が分離され様々な操作間の干渉が最小限に抑えられるように、したがって運転上の安定性が最大になるように、容器、及び小型容器１１の周りに後述する他の設備機器を据え付けて運転することが可能になる。プラットフォーム７９、８１、８３、８５の高さは、プラットフォーム上の作業者が設備機器を簡便に取り扱うことができるように選択される。さらに、プラットフォーム７９、８１、８３、８５上の「設置領域」は、より低いプラットフォームの選択された領域に天井クレーンが接近でき、より低いプラットフォームの作業領域の頭上を保護できるように選択される。

詳細は後述するが、プラットフォーム７９、８１は固体材料注入ランス用プラットフォームであり、プラットフォーム８３はキャストハウス・プラットフォームであり、プラットフォーム８５は出湯口プラットフォームである。

図５に最も良く示すように、容器１１は、容器内部の張替え又は他の保守のために容器１１の内部への立入を可能にするための２つの点検口３９を炉床の各側部１３に含む。点検口３９は鋼板の形態で、側部１３に溶接されている。容器内部への立入が必要なときは鋼板を側壁から切り離し、容器内での作業が完了した後、代わりの板をその位置に溶接する。複数の点検口３９は容器１１の同じ高さ位置にある。複数の点検口３９が容器の周囲に位置し、少なくとも９０°離間している。このように離間していることによって、容器が高温のうちに耐火壁解体機器を、点検口を通して容器内へ差し入れ、耐火物で内張りされた側壁の耐火壁の大部分を解体することができる。点検口３９は、ボブ・キャット（ｂｏｂ−ｃａｔ）１３９又は同様の機器が容器内部に入るのに十分な大きさである。

図１に最も良く示すように、容器１１には、高温空気の噴射を容器の上部領域に給送するためのガス注入ランス２６が固定されている。ランス２６は容器１１の屋根部１７を通って容器の上部領域へ下向きに延びている。使用時にはランス２６に、還元容器１１から幾らかの距離を隔てたところにある高温ガス供給ステーション（図示せず）から延びる高温ガス給送管３１（図２及び図６）を通して、高温の高酸素含有空気流が流される。高温空気供給ステーションは一連の高温ガス加熱炉（図示せず）及び酸素設備（図示せず）を含み、高温の高酸素含有空気流が、高温ガス加熱炉を通り、容器１１の上方位置のガス注入ランス２６に接続されて延びている高温ガス送風管３１へ流れることができる。或いは、空気流を加熱炉で加熱した後に酸素を追加してもよい。

図を総合的に参照すると、容器１１には、また、酸素欠乏搬送ガスに随伴された微粉鉄鉱石、含炭素固体材料、及びフラックスを金属層２２に注入するための、容器側壁１４の開口（図示せず）を通ってスラグ層２３に内側へ下向きに延びる８つの固体材料注入ランス２７が固定されている。

容器側壁１４のランス開口はそれぞれ容器１１の同じ高さにあり、容器の周囲に等間隔で離間されている。ランス２７は、その出口端２８が操業転中には金属層２２の表面より上方に位置するようにランス開口に形成され配置されている。ランス２７のこの位置は、溶融金属と接触することによる損傷の危険性を低減し、また、水が容器内の溶融金属に接触するという重大な危険を犯さずに強制内部水冷によってランスを冷却することも可能にする。

ランス２７は、４つのランスからなる２つの群に分けられる。製錬操作中に、一方の群のランス２７は高温鉱石注入システムを介して供給される高温微粉鉄鉱石を受け、他方の群のランス２７は炭質材料／フラックス注入システムを介して石炭及びフラックスを受ける。２つの群のランス２７は、容器の周囲に交互に配置されている。

高温鉱石注入システムは、微粉鉄鉱石を加熱するための予熱炉（図示せず）および高温鉱石搬送システムを含み、高温鉱石搬送システムは、一連の供給ラインと、高温微粉鉱石を供給ライン内で搬送し、高温微粉鉱石を６８０℃程度の温度で容器に注入するための搬送ガスの供給体とを含む。ランス２７、及びランス２７のすぐ上流の供給ラインの一般的な配置を図７に概略的に示す。

図を総合的に参照すると、高温鉱石注入システムは、主高温鉱石供給ライン７５（図２〜図５）および２つの分岐ライン７６（図２〜図４）を含む。分岐ライン７６は、容器直径を挟んで反対側に位置するランス２７に連結し、それらのランス２７に製錬操作中に高温鉱石を供給するように配置されている。高温鉱石注入システムは、また、別の主高温鉱石供給ライン３３（図２〜図５）、及び容器直径を挟んで反対側に位置する別の対のランス２７に連結してそれらのランス２７に高温鉱石を供給するように配置される２つの分岐ライン３４（図２〜図５）を含む。

図２から図５までに示すように、主供給ライン７５は、容器から離れた場所（図示せず）から地表面又はその付近を延び、図２及び図３に示す位置７５ａまでは最終出湯プラットフォーム８５の下を延び、次いでその位置からキャストハウス・プラットフォーム８３の上方の図２〜図４に示す位置７５ｂまでは最終出湯プラットフォーム８５及びキャストハウス・プラットフォーム８３又はその近傍を通って鉛直上向きに延びる。分岐ライン７６は、まず位置７５ｂで主ライン７５から互いに反対方向に水平に延び、次いで位置７６ａから位置７６ｂ（図２〜図４）まで鉛直上向きに延び（図２及び図３）、次いでランス２７の入口までの短い直線部分７６ｃでは内側へ下向きに延びる。

また、図２及び図３に示すように、主供給ライン３３が、容器から離れた場所（図示せず）から図５に示す位置３３ａまでは地表面又はその付近を延び、その位置で分岐ライン３４へと分岐する。これらの分岐ラインはＶ字型を形成する。分岐ライン３４が、位置３４ａまでは最終出湯プラットフォーム８５の下方の地表面又はその付近を延び（図２及び図３）、次いでその位置から３４ｂまでは最終出湯プラットフォーム８５及びキャストハウス・プラットフォーム８３又は近傍を通って鉛直上向きに延び（図２）、次いでランス２７の入口までの短い直線部分３４ｃでは内側へ下向きに延びる（１つだけを図２に示す）。

上記の主ラインおよび分岐ライン対の配置は、容器周囲の限られた空間においてライン同士が衝突しないようになっている。

含炭素材料／フラックス注入システムは、容器直径を挟んで反対側に位置するランス対２７のための、同様の主供給ライン３９、９１及び分岐供給ライン４０、９２をそれぞれ含む。

ランス２７は容器１１から脱着可能に配置されている。

容器１１の排ガス出口１８は排ガス管３２（図２、図６、及び図７に示す）に連結されており、排ガスは容器１１から処理ステーション（図示せず）へ搬送され、そこで清浄化されて、容器１１に供給される材料を予熱するための熱交換器を通過する。ハイスメルト法は空気又は高酸素含有空気により操作されることが好ましく、そのため相当量の排ガスが発生するので、比較的大径の排ガス管３２が必要になる。図２に最も良く示すように、排ガス管は容器１１の排ガス出口１８から延びる緩やかに傾斜した第１部分３２ａ、及び第１部分３２ａから延びる鉛直垂直に延びる第２部分３２ｂを含む。

高温ガス給送管３１及び排ガス管３２は、容器１１の上部から離れて遠隔位置（図示せず）へ延びており、そのため容器のその領域の空間を占有しており、それにより例えば容器並びに容器１１の側壁１４及び屋根部１７の水冷パネルの水冷回路の保守に必要な、天井クレーン及び他の可動式操作機器などの設備機器の位置決めに影響を与えている。

上記のとおり、容器１１の側壁１４及び屋根部１７は水冷パネル（図示せず）を支持し、設備は水冷回路を含む。水冷回路は、水冷パネルに水を供給し、水冷パネルから加熱された水を除去し、その後、水を水冷パネルに戻す前に、加熱された水から熱を取り去る。

製錬操業では、ハイスメルト法によれば、微粉鉱石及び適切な搬送ガス、並びに石炭及び適切な搬送ガスが、ランス２７を通して溶融浴に注入される。固体材料及び搬送ガスの運動量によって、固体材料が金属層１５に突入する。石炭から揮発分が除去され、それによって金属層１５内にガスが発生する。炭素は、一部は金属に溶融し、一部は固体炭素として残る。微粉鉱石は金属に製錬され、製錬反応によって一酸化炭素が発生する。金属層内に搬送され揮発及び製錬反応によって発生したガスは、（固体／ガス／注入の結果として金属層の中に引き込まれた）溶融金属、固体炭素、及びスラグの、金属層１５からの浮力による顕著な浮揚を引き起こし、それによって溶融金属及びスラグの飛沫、液滴及び流れの上昇運動が起こり、これらの飛沫、液滴及び流れがスラグ層を通過するときにスラグを巻き込む。溶融金属、固体炭素及びスラグの浮力による浮揚は、スラグ層１６に相当の攪拌を引き起こし、その結果、スラグ層１６の体積が膨張する。さらに、溶融金属、固体炭素及びスラグの浮力による浮揚によって引き起こされた溶融金属及びスラグの飛沫、液滴及び流れの上昇運動は、溶融浴の上方の空間まで達し、遷移帯域を形成する。ランス２６を通じて酸素含有ガスを注入することによって、容器上部で一酸化炭素や水素などの反応ガスを後燃焼させる。容器内で反応ガスの後燃焼から生じる排ガスは、排ガス管３２を通って容器上部から排出される。

製錬操業中に製造された溶銑は、前炉１９及び前炉に連結された溶銑樋４１を包含する金属出湯システムを通って、容器１１から流れ出す。溶銑樋４１の出口端は、溶銑取鍋ステーション（図示せず）の上方に配置され、ステーションに置かれた下方の取鍋に溶融金属を供給できるようになっている。

設備は最終金属出湯システムを含み、最終金属出湯システムは、溶融金属を容器１１から製錬操業の終了の際に容器下部から出湯し、その溶融金属を容器１１から離れたところへ搬送する。最終金属出湯システムは、容器の金属最終出湯口６３、及び容器１１から出湯口を介して流れ出た溶融金属を地表面にある金属収容ピット９１に移送するための樋３８を含む。理想的には、このピット９１はピット内の溶銑と水が接触しないように部品から覆われている（図示せず）。最終金属出湯システムはまた、前炉１９の金属出湯口４３、及び前炉１９から出湯口を通じて流れ出た溶融金属を主溶銑樋３８へ移送する樋４０を含む。金属を容器及び前炉から放出する出湯口６３、４３を開けるための最終出湯穴あけ機５９も設けられている。

設備はスラグ出滓システムを含み、スラグ出滓システムは、製錬操業中に溶融スラグを容器１１の外へ容器下部から周期的に出滓し、そのスラグを容器１１から離れたところへ搬送する。スラグ出滓システムは、容器１１のスラグ出滓口２１と、容器１１からスラグ出滓口２１を通じて流れ出た溶融スラグを、キャストハウス・プラットフォーム８３の高さから地表面８７の別のスラグ収容ピット９３、９５へ下向きに移送するための、２つの最終分岐８０、８２を備えた樋４４とを含む。２つのピットが設けられ、一方のピットを稼動させて溶融スラグを受ける間、他方のピットの稼動を停止してスラグ除去前に冷却できる。スラグを容器１１から放出するスラグ出滓口２１を開けるため、及び密封するために、スラグ出滓口栓及び穿刺機械６１が設けられている。

設備は、スラグを容器１１から製錬操業の終了の際に排出するためのスラグ出滓システムを含む。スラグ最終出滓システムは、容器１１のスラグ出滓口４６と、容器１１からスラグ出滓口４６を介して流れ出た溶融材料を収容ピット９３へ移送するための主樋７０及び分岐樋７２を含む。分岐樋９５がスラグ樋７０を溶融金属樋３８に連結している。分岐樋９５は、最初に出滓口４６が開けられる際に、通常、容器から流れる溶融金属を、金属収容ピット９１に移送するために使用される。最終出滓の前に、溶融材料が分岐樋９５を通って金属収容ピット９１のみに流れるように、分岐樋７２が遮断される。金属の流れが終りに近づくと分岐樋９５が遮断され、溶融材料の流れがスラグ・ピット９３へと方向を変えるように、分岐樋７２の遮断が解除される。スラグを容器から放出する出滓口４６を開けるためにスラグ排出穴あけ機６８が設けられている。開いた出滓口４６を閉じるためにマッドガン（ｍｕｄ ｇｕｎ）６６が設けられている。

上記のとおり、容器は地表面８７上の容器の異なる高さの一連のプラットフォーム７９、８１、８３、８５を有する。プラットフォームは、容器及び他の設備機器の据付け及び運転を可能にする。

最も低いプラットフォームである最終出湯プラットフォーム８５は、容器１１に対して、プラットフォーム上の作業者が最終金属出湯システム（金属最終出湯口６３、樋３８、金属出湯口４３、樋４０、及び最終出湯穴あけ機５９）、スラグ最終出滓システム（スラグ出滓口４６、樋７０、分岐樋９５、スラグ排出穴あけ機６８、マッドガン６６）、及び点検口３９を簡便に取り扱いできるように選択された高さに配置されている。金属最終出湯穴あけ機、スラグ排出穴あけ機６８、及びマッドガン６６などの機器がプラットフォーム上に直接設置されている。プラットフォームはまた、基本的に障害物のない空間である２つの天井クレーン接近領域５５を有し、そこから及びそこに機器及び材料を持ち上げて、例えば容器１１の内張りの張替えを容易に行うことができる。

その次に高いプラットフォームであるキャストハウス・プラットフォーム８３は、容器１１に対して、プラットフォーム上の作業者が金属出湯システム（前炉１９及び高温金属樋４１）、及びスラグ出滓システム（スラグ出滓口２１、樋４４、及びスラグ出滓口栓及び穿刺機械６１）を簡便に取り扱いできるように選択された高さに配置されている。プラットフォーム８３の設置領域は、該プラットフォームが最終出湯プラットフォーム８５の真上のクレーン接近領域５５の上方の空間に突き出ず、その領域５５への天井クレーンの接近に障害物のない空間が存在するように、選択的に形成される。プラットフォーム８３の設置領域はまた、プラットフォームが最終出湯プラットフォーム８５の最終金属及びスラグ出滓システム及び点検口３９のすぐ近傍の作業領域の上方に延びて、これらの領域の作業者の頭上を保護するように、選択的に形成される。

その次に高いプラットフォームであるランス・プラットフォーム７９、８１は、容器１１に対して、プラットフォーム上の作業者がランス２７を簡便に取り扱えるように選択された高さに配置されている。

図３にプラットフォーム８１の設置領域を示す。プラットフォーム８１の設置領域は、プラットフォームが最終出湯プラットフォーム８５の真上の接近領域５５の上方の空間に突き出ず、それらの領域５５への天井クレーンの接近の障害物のない空間が存在するように、選択的に形成される。設置領域はまた、プラットフォームが金属及びスラグ出滓システムのすぐ近傍の作業領域の上方に延びて、これらの領域で作業する作業者の頭上を保護するように、選択的に形成される。

上記の設備機器は、一連のプラットフォーム７９、８１、８３、８５上に配置されることに加えて、機器はまた、円周方向及び鉛直方向に延びる一連の領域内のプラットフォーム上に配置することもでき、それにより、上記のすべての機器を小型の容器１１の周りに据え付けて操作することがさらに可能になり、機器の様々な操作機能が分離され様々な操作間の干渉が最小限に抑えられ、したがって運転上の安定性が最大になる。

具体的には据付けの配置は、容器１１の周りで鉛直方向に延び、円周方向に離間し、容器の鉛直中央軸線の径方向外側に拡がる、次の３つの機能的区域に分類される。
区域１：一般作業及び点検
この区域は、容器１１の周りに約１８０°に亘って延びており、架空の高温ガス給送管３１及び排ガス管３２の設置領域と、容器１１の点検口３９とを含む。
区域２：金属出湯
この区域は、金属出湯システム（前炉１９及び溶銑樋４１）と、最終金属出湯システム（金属最終出湯口６３、樋３８、金属出湯口４３、樋４０、及び最終出湯穴あけ機）とを含む。
区域３：スラグ出滓
この区域は、スラグ出滓システム（スラグ出滓口２１、樋４４、及びスラグ出滓口栓及び穿刺機械６１）と、スラグ最終出滓システム（スラグ出滓口４６、樋７０、分岐樋９５、スラグ排出穴あけ機６８、マッドガン６６）とを含む。

設備はまた、材料及び機器を最終出湯プラットフォームの上方に持ち上げ、そこから取り除けるようにする、上記の天井クレーン接近領域５５上方の区域、即ち空間を含む。上空からの接近は容器内張りの張替えや他の保守作業に必要な材料及び機器を効率的に持ち上げるために特に重要である。

上記の本発明の実施例には、本発明の原理及び範囲から逸脱せずに多くの修正を行うことが可能である。

本発明による直接製錬設備の一実施例の一部を形成する直接製錬容器の垂直断面図。 直接製錬設備の実施例の大部分を形成する、容器並びに容器周囲のプラットフォームの配置及びプラットフォーム上の機器の側面図。 図２の矢印「Ａ」で示された固体材料注入ランス及び高温鉱石供給ラインの拡大側面図。 図２で容器を見た位置から９０°ずれた位置から見た、直接製錬設備の実施例の大部分を形成する、容器下部並びに容器周囲のプラットフォームの配置及びプラットフォーム上の機器の側面図。 直接製錬設備の実施例のキャストハウス・プラットフォームの配置図。 直接製錬設備の実施例の最終出湯プラットフォームの配置図。 コンピュータ作成による直接製錬設備の実施例の頂面平面図であって、キャストハウス・プラットフォーム及びそのプラットフォーム上の機器、並びに設備が明確に見えるようにそのプラットフォームより上方の機器を取り除いて、そのプラットフォーム上にある容器及び機器のその高さで容器の断面を示した図。 容器周囲の固体材料注入ランス及びランスのための供給ラインの配置を概略的に示した平面図。

Claims (27)

1. 金属含有供給材料から溶融金属を製造するための直接製錬設備において、該直接製錬設備が、
   （ａ）金属及びスラグの溶融浴、並びに浴上方のガス空間を保持する固定された製錬容器と、
   （ｂ）前記容器内に予熱された金属含有供給材料を供給する金属含有供給材料供給装置であって、該金属含有供給材料供給装置が、前記容器の周囲に配置されて、容器側壁の開口を通って前記容器内に内側へ下向きに延びるように配置された２対以上の固体材料注入ランス、並びに各ランス対のランスに前記金属含有供給材料を供給するための主供給ライン及び１対の分岐ラインを含み、前記１対の分岐ラインの各ラインが同じ長さであり、前記分岐ラインが、前記主供給ラインと前記ランス対のランスとを相互連結しており、各ランスのための前記分岐ラインが、上向きに延びる部分と、前記上向きに延びる部分の上端から内側へ下向きに延びてランス入口に連結され、前記ランスと同軸線上にある部分とを含み、前記上向きに延びる部分と前記内側へ下向きに延びる部分とが、鋭角を形成しており、前記各ランス対のランスが、互いに容器の直径を挟んで反対側に位置しており、前記予熱された金属含有供給材料が、前記金属含有供給材料供給装置の前記主供給ラインから前記分岐ラインを通って前記固体材料注入ランスに供給されて、前記容器に供給されるようになっている、金属含有供給材料供給装置と、
   （ｃ）含炭素固体材料を前記容器に使用のために供給するための含炭素固体材料供給装置と、
   （ｄ）酸素含有ガスを前記容器内の前記ガス空間及び／又は前記浴に注入するために、前記容器内へ下向きに延びるガス注入ランスと、
   （ｅ）前記酸素含有ガスを前記ガス注入ランスへ給送するために、前記容器から離れたガス供給位置から前記容器上方の給送位置まで延びるガス給送管と、
   （ｆ）前記容器から発生する排ガスを、前記容器から流れ易くするための排ガス管と、
   （ｇ）溶融金属を前記浴から出湯し、該溶融金属を前記容器から搬送するための金属出湯装置と、
   （ｈ）スラグを前記浴から出滓し、該スラグを前記容器から搬送するためのスラグ出滓装置とを含む、
   直接製錬設備。
2. 前記容器側壁のランス用の複数の開口が、前記容器の同じ高さに位置し、前記容器の周囲に等間隔で離間している請求項１に記載された直接製錬設備。
3. 前記金属含有供給材料供給装置が、予熱された金属含有供給材料と周囲温度の金属含有供給材料との混合物を金属含有供給材料ランスに供給するように適合されている請求項１に記載された直接製錬設備。
4. 前記金属含有供給材料供給装置が、予熱された金属含有供給材料を金属含有供給材料ランスのための前記主供給ライン又は分岐ラインに供給するための高温金属含有供給材料注入システムを含む請求項１に記載された直接製錬設備。
5. 前記高温金属含有供給材料注入システムが、高温金属含有供給材料移送装置を含み、該高温金属含有供給材料移送装置が、前記高温金属含有供給材料を予熱及び／又は事前還元ユニットから前記金属含有供給材料ランスまで搬送するための、前記主供給ライン及び搬送ガスの供給体を含む請求項４に記載された直接製錬設備。
6. 前記金属含有供給材料が微粉鉄鉱石である請求項５に記載された直接製錬設備。
7. 前記高温金属含有供給材料注入システムが、前記容器内に注入するための前記微粉鉄鉱石が６５０〜７００℃の温度になるように、前記微粉鉄鉱石を予熱する操業が可能である、請求項６に記載された直接製錬設備。
8. 前記金属出湯装置と前記スラグ出滓装置とが、前記容器の異なる高さに置かれた別個の金属出湯口及びスラグ出滓口を備える異なるユニットである請求項１に記載された直接製錬設備。
9. 前記金属出湯装置が、前記容器から溶融金属を連続的に出湯するために、前記容器から外側に突出している前炉を含む請求項８に記載された直接製錬設備。
10. 前記金属出湯装置が、前記前炉からの溶融金属を受けるための金属出湯樋を含む請求項９に記載された直接製錬設備。
11. 前記スラグ出滓装置が、前記浴からの溶融スラグを受けるためのスラグ出滓樋を含む請求項８に記載された直接製錬設備。
12. 前記金属含有供給材料が微粉鉄鉱石である請求項４に記載された直接製錬設備。
13. 前記高温金属含有供給材料注入システムが、前記容器内に注入するための前記微粉鉄鉱石が６５０〜７００℃の温度になるように、前記微粉鉄鉱石を予熱する操業が可能である、請求項１２に記載された直接製錬設備。
14. 前記搬送ガスが不活性ガスである請求項５に記載された直接製錬設備。
15. 前記含炭素固体材料供給装置が、前記容器の周囲に配置されて、前記容器内に延びるように配置された２対以上の固体材料注入ランス、並びに各ランス対のランスに前記含炭素固体材料を供給するための主供給ライン及び１対の分岐ラインを含み、前記分岐ラインの各ラインが同じ長さであり、前記分岐ラインが、前記主供給ラインと前記ランス対のランスとを相互連結しており、前記各ランス対のランスが、互いに容器の直径を挟んで反対側に位置しており、前記含炭素固体材料が、前記含炭素固体材料供給装置の前記主供給ラインから前記分岐ラインを通って前記固体材料注入ランスに供給されて、前記容器に供給されるようになっている、請求項１に記載された直接製錬設備。
16. 前記直接製錬設備が、キャストハウス・プラットフォームを更に有し、前記金属出湯装置の少なくとも一部が前記キャストハウス・プラットフォームに配置され、前記分岐ラインが、前記キャストハウス・プラットフォームよりも低い位置で前記主供給ラインと連結している、請求項１に記載された直接製錬設備。
17. 前記直接製錬設備が、前記キャストハウス・プラットフォームよりも低い位置に、最終出湯プラットフォームを更に有し、前記金属出湯装置の少なくとも一部が、最終出湯の間に前記容器からの溶融金属を受けるために、前記最終出湯プラットフォームに位置し、前記分岐ラインが、前記最終出湯プラットフォームよりも低い位置で前記主供給ラインと連結している、請求項１６に記載された直接製錬設備。
18. 前記分岐ラインが、前記最終出湯プラットフォームから離れた位置で前記主供給ラインと連結している、請求項１７に記載された直接製錬設備。
19. 金属含有供給材料から溶融金属を製造するための直接製錬設備において、該直接製錬設備が、
    （ａ）金属及びスラグの溶融浴、並びに浴上方のガス空間を保持する固定された製錬容器と、
    （ｂ）前記溶融浴から溶融金属を出湯し、前記溶融金属を前記容器から輸送するように適合された金属出湯装置の少なくとも一部を有するキャストハウス・プラットフォームと、
    （ｃ）前記容器内に固体供給材料を供給する固体材料供給装置であって、該固体材料供給装置が、前記容器の周囲に配置されて前記容器内に下向きに延びるようにされた固体材料注入ランス、並びに少なくとも１つの供給ラインを含み、該供給ラインの一部が前記キャストハウス・プラットフォームよりも低い位置に配置され、前記キャストハウス・プラットフォームを通るか又は隣接して上向きに延びる少なくとも１つの上向きに延びる部分を有し、前記少なくとも１つのランス用供給ラインが、上向きに延びる部分、及び前記上向きに延びる部分の上端から内側へ鋭角に下向きに延びて前記ランスの入口に連結し、前記ランスと同軸線上にある部分を含む固体材料供給装置と、
    （ｄ）酸素含有ガスを前記容器内の前記ガス空間及び／又は前記浴に注入するために、前記容器内へ下向きに延びるガス注入ランスと、
    （ｅ）前記酸素含有ガスを前記ガス注入ランスへ給送するために、前記容器から離れたガス供給位置から前記容器上方の給送位置まで延びるガス給送管と、
    （ｆ）前記容器から発生する排ガスを、前記容器から流れ易くするための排ガス管と、
    （ｇ）スラグを前記浴から出滓し、該スラグを前記容器から搬送するためのスラグ出滓装置とを含む
    直接製錬設備。
20. 前記容器が、前記キャストハウス・プラットフォームよりも低い位置に、最終出湯プラットフォームを更に有し、前記金属出湯装置の少なくとも一部が、最終出湯の間に前記容器からの溶融金属を受け、前記溶融金属を前記容器から輸送するために、前記最終出湯プラットフォームに位置し、前記少なくとも１つの供給ラインの一部が、前記最終出湯プラットフォームよりも低い位置に配置され、少なくとも１つの上向きに延びる部分が、前記最終出湯プラットフォームおよび前記キャストハウス・プラットフォームを通って又は隣接して上向きに延びている、請求項１９に記載された直接製錬設備。
21. 前記少なくとも１つの上向きに延びる部分が、前記最終出湯プラットフォーム及び前記キャストハウス・プラットフォームを通って又は隣接して上向きに延びている、１つの上向きに延びる部分を有する請求項２０に記載された直接製錬設備。
22. 前記少なくとも１つの上向きに延びる部分が、鉛直に延びている請求項２１に記載された直接製錬設備。
23. 前記少なくとも１つの供給ラインは、予熱された金属含有供給材料を供給するように適合されている請求項１９に記載された直接製錬設備。
24. 前記少なくとも１つの供給ラインが、予熱された金属含有供給材料を１対の固体材料注入ランスに供給するための主供給ライン及び１対の分岐ラインを含み、前記分岐ラインが、前記主供給ラインと前記ランス対の各ランスとを相互連結している請求項２３に記載された直接製錬設備。
25. 前記分岐ラインが、上向きに延びる部分と、前記上向きに延びる部分の上端から内側へ鋭角で下向きに延びる、請求項２４に記載された直接製錬設備。
26. 前記１対の分岐ラインの各ラインが同じ長さである請求項２４に記載された直接製錬設備。
27. 前記１対の固体材料注入ランスのランスが、互いに容器の直径を挟んで反対側に位置している請求項２４に記載された直接製錬設備。

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