JPH01152211A

JPH01152211A - 溶融還元用予備還元装置

Info

Publication number: JPH01152211A
Application number: JP31014587A
Authority: JP
Inventors: Takuya Maeda; 卓也前田; Keikichi Murakami; 村上　慶吉; Susumu Yamada; 山田　邁; Mitsuharu Kishimoto; 岸本　充晴; Kenichi Yajima; 健一矢島
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1989-06-14
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JP2579785B2

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）この発明は、金属酸化物を含有する鉱石（以下、鉱石と
いう）の溶融還元に使用する予備還光装置に関するもの
で、とくに、幅広い粒度分布を有する粉粒状鉱石を使用
できる溶融還元用予備還元装置に関するものである。

（従来の技術）溶融還元法は、鉄鉱石（酸化鉄）などの鉱石を溶融状態
で還元して鉄やフェロアロイを製造する方法であり、将
来の原料およびエネルギー事情に適応するとして最近注
目されるようになり、実用化のための研究開発が進めら
れている技術である。この方法に期待される特長はつぎ
の点にある。すなわち、製鉄法としては、高炉法と比べ
て、安価な原料の使用、粉鉱の塊成化などの事前処理工
程の省略、設備の小型化などを実現できること、またフ
ェロアロイの製造法としては、電力に依存しないプロセ
スの実用化が可能であることなどである。

溶融還元法には、還元炉の形式や熱の発生法などが異な
る多くのプロセスが提案されているが、還元工程から大
別すると、鉱石を直接に溶融して還元するものと、鉱石
を固体状態で予備還元したのちに溶融還元するものとが
ある。現在のところ、エネルギーの利用率に優れる点か
ら、後者のプロセスがより多く採用されている。

後者のプロセスでは、溶融還元工程において発生した還
元力のある高温ガスを、予備還元工程における還元用ガ
スとして用いるので、溶融還元による排ガスが有する熱
と還元力を有効に利用できる利点がある。

このようなプロセスにおける溶融還元用予備還元装置と
して、従来、つぎのようなものが提案されていた。

ａ）予備還元炉として移動層（シャフト炉）式の還元炉
をもつもの。移動留式還元炉では、粗粒状の鉱石やベレ
ット（粉鉱石にバインダーを加えて５〜ｂ）を炉体上方から炉内に充填し、炉底部からの排出にと
もない移動層としてゆっくりと降下させるとともに、還
元ガスを炉体下方より導入してこれと向流的に接触させ
ることにより還元反応が進行する。

ｂ）予備還元炉として流動層式の還元炉をもつもの。流
動層式還元炉では、粉粒状の鉱石を炉内に装入し、炉体
下方より分散板（ガス整流板）を介して適当な流速で還
元ガスを送り込むことにより、分散板上の鉱石が流動化
して混合撹拌され、この状態で還元ガスと接触して還元
反応が進行する（特開昭５８−２１７６１５参照）。

なお従来、反応効率を高めたり操業度を調整することを
目的として、１基の予備還元装置内に複数の還元炉を直
列（多段式還元炉を含む）または並列に設けることは提
案され゛ていたが、この場合にも、１基の装置内の還元
炉はいずれも移動層式ａ）や流動層式ｂ）のうち１種類
で構成されていた。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来の予備還元装置ａ）およびｂ）については
、それぞれつぎのような問題点があった。

ａ）移動層式の場合、装入する鉱石中に微粉粒のものが
あると、微粉粒鉱石が未還元のまま排ガスとともに炉外
へ放出されてしまう。また移動層内にこうした鉱石が集
中した場合には、移動層内のガス流れが不均一となり、
ガスが偏流し、いわゆる吹き抜は現象を生じ、粗粒鉱石
の還元効率も低下する。したがって、装置に使用できる
原料は、最低数ｌｌ１ｒａ以上の粗粒鉱石またはベレッ
トに限られるため、微粉粒の混った安価な鉱石をそのま
ま使用することはできない。

ｂ）一方流動烈式の場合は、一定のガス流速によって適
正な流動層を形成するためには、粉粒体の粒度分布範囲
を制限する必要があり、したがって幅広い粒度分布をも
つ鉱石を処理することができない。予備還元炉において
は、一般に炉内ガス流速は粒径３ｍ＋ｎ以下の鉱石を流
動化するよう設定されているので、これ以上の粗粒鉱石
が原料中に含まれる場合にはこれを流動化できず、還元
効率が低下する。そのため粗粒鉱石は、こうした規定粒
径以下になるよう事前に粉砕しておかなければならない
。

以上のａ）、ｂ）に関して、たとえば製鉄原料としてわ
が国に輸入される最も一般的な鉄鉱石には、かなりの■
の微粉だけでなく粗粒も含まれている。−例を挙げれば
、ある鉄鉱石には、３ｍｍ以上の粒度のものが３０％程
度含まれる一方、たとえば０．５ｆｆ＋ｍ以下の微粉粒
も５０％以上含まれている。したがって、こうした鉄鉱
石を上記ａ）、ｂ）に示す従来の予備還元装置によって
予備還元するためには、微粉粒鉱石の塊成（ペレット）
化あるいは粗粒鉱石の粉砕という事前処理が不可欠で、
そのための設備が必要であった。

（発明の目的）本発明は上記の問題点を解消することを目的としてなさ
れたもので、幅広い粒度分布を有する鉱石を、塊成化や
粉砕といった事前処理をすることなく、そのまま原料と
して使用でき、しかも、鉱石の粒度に適応した効率の高
い予備還元ができる予備還元装置を提供しようとするも
のである。

（問題点を解決するための手段）上記した目的を達成するためのこの発明の要旨とすると
ころは、金属酸化物を含有する鉱石を最終還元するため
の溶融還元炉からの還元ガスと接触させることにより固
体状態で還元する溶融還元用予備還元装置であって、鉱
石分級機の後流側に、移動層式予備還元炉と流動ｎ式予
備還元炉とを併設し、前記の鉱石分級機により分級され
た粗粒鉱石は移動層式予備還元炉へ装入し、残りの微粉
粒鉱石は流動層式予備還元炉へ装入してそれぞれ予備還
元することである。

（作用）この発明の溶融還元用予備還元装置によれば、幅広い粒
度分布を有する鉱石が鉱石分級機によって粗粒鉱石と微
粉粒鉱石とに分級され、粗粒鉱石は移動層式予備還元炉
へ装入されて予備還元される一方、残りの微粉粒鉱石は
流動ｎ式予備還元炉へ装入されて予備還元される。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、第１実施例としての予備還元装置を含む製鉄
用の溶融還元系統図である。本発明に関する予備還元装
置は、つぎのように構成されている。鉄鉱石供給ホッパ
ー１の下端に切り出しバルブ２を介して分級機としての
スクリーン３を設け、このスクリーン３の後流側を鉄鉱
石の粒径に応じた２系統に分ける。一方の系統には、貯
蔵タンク４および切り出しバルブ６を介して移動層式予
備還元炉８を配備し、他方の系統には、貯蔵タンク５お
よび切り出しバルブ７を介して流動層式予備還元炉９を
配備する。

そして、移動層式予備還元炉８の底部には切り出しバル
ブｌＯを介して、溶融還元炉２１の上部に開口をもつ投
入シュート１３を接続する一方、流動層式予備還元炉９
の溢流式排出管９ｃには装入タンク１１および切り出し
バルブ１２を介して、移送管１４を溶融還元炉２１の炉
底部まで接続する。

なお移送管１４は、その途中に気体移送用の（窒素ガス
などの）キャリア・ガス吹き込み部分を備え、末端のノ
ズル部は溶融還元炉２１の溶鉄２１ａに臨ませて開口さ
れている。

一方、溶融還元炉２１より発生ずるガスは、上記した二
つの予備還元炉８および９における還元ガスとして使用
する。ずなわち溶融還元炉２１の溶鉄２１ａ中には、鉄
鉱石（予備還元鉄）のほかに、反応剤として石炭、酸素
および石灰などが装入される（図示せず）ため、発生ず
る高温ガスはＣＯや１１．などの還元成分を含み、予備
還元する能力を有するからである。本実施例では、この
還元ガスをガス管２２を介して移動層式予備還元炉８に
導入し、その後さらにガス管２３を経て流動ｎ式予備還
元炉９に導入し、捕集器９ｄで浮遊物を除去したうえ、
排ガス管２５より排出する。予備還元炉８を出たガスは
まだ還元成分をもつものの温度が低下しているため、ガ
ス管２３の途中に部分燃焼器２４を介装し、ガス中の可
燃成分の一部を燃焼させることによりガス温度を再度上
昇させるようにしている。部分燃焼器２４は、ガスが通
過する燃焼室２４ａ内に、ｇ整弁２４ｂを介して酸素（
またはこれを含むガス）を吹き込み、還元ガス中のＣＯ
やＩ＋、を燃焼させる構造からなる。この部分燃焼器２
４によりＣＯまたは１１含の数％を燃焼させてＣＯ，と
Ｉｔ、Ｏに転化するだけで、還元ガスを予備還元炉９に
必要な温度にまで上界させることができる。

なお、本実施例の予備還元装置では、鉄鉱石　中の酸化
鉄（ＦｅｔＯ＊が主体）をＦｅＯにまで還元するように
している。これは、たとえばＣＯガスによって反応温度
８００℃で酸化鉄を還元する場合、還元ガス中に必要な
ＣＯ比（Ｃｏ／（ＣＯ＋　Ｃ（ｂ）比）が、酸化鉄をｒ
ｅまで還元するためには６５％以上でなければならない
が、ＦｅＯまで還元するには２７％以上でよいからであ
る。ＦｅＯからＦｅまでの還元は、次工程の溶融還元に
おいて行う。こうした条件下では、前記移動層式予備還
元炉８で予備還元に使用された後の、ＣＯなどの還元成
分が減少した還元ガスでも、部分燃焼器２４にて温度を
上昇させるだけで、流動層式予備還元炉９において十分
に予備還元に使用することができる。

なお、上記実施例では溶融還元炉からの還元ガスを最初
に移動層式予備還元炉８内を通過させ、次いで流動層式
予備還元炉９に装入させているが、この順序を逆にする
こともできる。

以上のように構成した本実施例の予備還元装置によれば
、供給ホッパー１に供給された、幅広い粒度分布をもつ
鉄鉱石は、切り出しバルブ２によりスクリーン３へ切り
出され、ここで粗粒鉄鉱石と微粉粒鉄鉱石とに分級され
る。分級された一方の粗粒鉄鉱石は、貯蔵タンク４およ
び切り出しバルブ６を経て移動層式予備還元炉８に装入
され、移動層８ａを形成して前記の還元ガスと接触する
ことにより予備還元される。

他方の微粉粒鉱石は、貯蔵タンク５および切り出しバル
ブ７を経て流動層式予備還元炉９に装入され、多数の通
孔を配した分散板（整流板）９ａを介してガス管２３よ
り炉内に導入される還元ガスによって流動層９ｂを形成
し、この状態で還元ガスと接触して予備還元される。そ
して、予備還元された鉱石（予備還元鉄）については、
移動層式予備還元炉８からは粗粒鉄鉱石が、その底部の
切り出しバルブ１０によって所定ｍずつ切り出され、投
入シュート１３を経て溶融還元炉２１内に装入される。

一方、流動層式予備還元炉９からは微粉粒鉄鉱石が排出
管９ｃより装入タンク１１にいったん貯留されたうえ切
り出しバルブ１２によつて移送管１４に送られ、キャリ
ア・ガスで気体移送されて溶融還元炉２１の溶鉄２１ａ
内に吹き込まれる。

なお、二つの予備還元炉８および９に装入する鉄鉱石の
粒度は、スクリーン３のメツシュ数Ｊこ応じた分級粒度
１．：よって任意に設定できるので、たとえば３ｍｍ以
上の粗粒を移動層式予備還元炉８へ装入し、それ以下の
微粉粒を流動層式予備還元炉９へ装入するようにする。

また予備還元炉８および９のそれぞれの容量比は、上記
の分級粒度に応じた粗粒および微粉粒の鉄鉱石量の割合
によって決定することができる。

つぎに、本発明の第２実施例について説明する。第２図
は、第２実施例である予備還元装置とこれを用いた製鉄
用の溶融還元系統を示す。

第２図では、第１図と共通ずる部分には同一の符号を記
して示したが、本実施例の予備還元装置において、第１
実施例と異なる点は、・　鉄鉱石の分級機として、排ガ
スによる予熱機能を兼ねた予熱分級機３°を用いること
。

・　ガス管２２をガス管２２ａおよび２２ｂに分岐させ
、溶融還元炉２１より発生ずる還元ガスを移動層式予備
還元炉８と流動層式予備還元炉９とに分配して流通させ
るようにしたこと。

・　流動層式予備還元炉９で予備還元された微粉粒の鉄
鉱石（予備還元鉄）は、インジェクシヨン・ランス１５
によって、上方から溶融還元炉２１の溶鉄２１ａ中に吹
き込むようにしたこと。

の３点である。したがって作用効果上の特長はっぎの通
りである。

上記の予熱分級機３゛では、鉄鉱石が供給ホッパー１よ
り切り出しバルブ２を経て貯留部３ｂ’に投入される一
方、移動層式予備還元炉８の排ガスがガス管２６より貯
留部３ｂ’の底部付近に導入され、排出管３ｃ’および
粉粒体捕集器３（１′を経て排ガス管２７より排出され
る。このため、幅広い粒度分布をもつ鉄鉱石が貯留部３
ｂ’に投入された場合、貯留部３ｂ’の前記排ガス流に
よって浮遊しない粗粒鉄鉱石は貯留部３ｂ’の底部３ａ
’に堆積するが、浮遊する微粉粒の鉄鉱石はガスととも
に粉粒体捕集器３ｄ’に運ばれて捕集される。

供給された鉄鉱石は、こうして分板されると同時に、前
記の排ガスとの接触によって予熱されたうえ、粗粒鉄鉱
石は切り出しバルブ６より移動層式予備還元炉８へ、微
粉粒鉄鉱石は切り出しバルブ７より流動層式予備還元炉
９へ、それぞれ装入される。鉄鉱石が予熱されて二つの
予備還元炉８および９へ装入されるので、予備還元用ガ
スの導入温度を低下でき、したがって各炉内の鉄鉱石の
焼結を防止できるなどのメリットがある。なお、貯留部
３ｂ’へ導入するガスとしては、流動層式予備還元炉９
の排ガスを用いてもよい。

溶融還元炉２１より発生する還元ガスは、ガス管２２ａ
および２２ｂによって分配され、それぞれ適ｉ４１を同
時に、移動層式予備還元炉８と流動層式予備還元炉９と
に送られるので、第１実施例に記した部分燃焼器２４が
不要である。

さらに、この実施例では上記のようにインジェクション
・ランス１５を用いて、鉄浴面の上方から溶融還元炉２
１の溶鉄２１ａ中に予備還元鉄を装入するので、移送管
１４内への溶鉄２１ａの逆流に対して配慮する必要がな
い。またインジェクション・ランス１５は上記の予備還
元鉄の装入のほか、溶鉄２１ａの温度測定やザンブリン
グ、または他の原料（石炭、石灰または酸素など）の供
給など、多目的に用いることもできる。

第３図は本発明の第３実施例を示し、前記第２実施例（
第２図参照）のガス管２２を分岐しないで、移動層式予
備還元炉８へのみ還元ガスを流通させるようにしている
。そして、第２実施例の排ガス管２７を流動層式予備還
元炉９に接続し、この排ガス管２７の途中に部分燃焼器
２４を設けている。

上記実施例では、製鉄用の予備還元装置について例示し
たが、本発明はこれに限らず、他の金属酸化物の溶融還
元用予備還元装置として６使用できる。

（発明の効果）以上のように構成した本発明の溶融還元用予備還元装置
によれば、下記の効果が６たらされる。

（１）塊成化や粉砕などの事前処理をせずに、幅広い粒
度分布を有する粉粒状鉱石を直接供給して、予備還元す
ることができる。

（２）粗粒鉱石と微粉粒鉱石とが、それぞれ粒度に適応
した還元方式の予備還元炉で予備還元されるので、確実
にかつ効率よく予備還元でき、また、予備還元された粗
粒鉱石と微粉粒鉱石とがそれぞれ別の経路から排出され
るので、鉱石を粒度の大きさに基づいて二系統に分けて
溶融還元炉へ装入することができる。

（３）Ｉｎｎ鉱鉱石よび微粉粒鉱石の予備還元炉内滞留
時間は、それぞれ別々に任意に設定することができるの
で、予備還元率を容易に、かつ正確に制御することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例を示し、第１図は本発
明の第１実施例に係る予備還元装置を備えた一部を断面
図にて示す製鉄用の溶融還元系統図、第２図は本発明の
第２実施例に係る予備還元装置を備えた一部を断面図に
て示す製鉄用の溶融還元系統図、第３図は本発明の第３
実施例に係る予備還元装置を備えた一部を断面図にて示
す製鉄用の溶融還元系統図である。１・・・供給ホッパー、３・・・スクリーン、３′・・
・予熱分級機、８・・・移動層式予備還元炉、９・・・
流動層式予備還元炉、１３・・・投入シュート、１４・
・・移送管、１５・・・インジェクション・ランス、２
１・・・溶融還元炉、２２．２２ａ、　２２ｂ、　２３
．２６−・・ガス管、２５．２７・・・排ガス管、２４
・・・部分燃焼器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属酸化物を含有する鉱石を最終還元するための
溶融還元炉からの還元ガスと接触させることにより固体
状態で還元する溶融還元用予備還元装置であって、鉱石分級機の後流側に、移動層式予備還元炉と流動層式
予備還元炉とを併設し、前記の鉱石分級機により分級さ
れた粗粒鉱石は移動層式予備還元炉へ装入し、残りの微
粉粒鉱石は流動層式予備還元炉へ装入してそれぞれ別々
に予備還元することを特徴とする溶融還元用予備還元装
置。
（２）前記した二つの予備還元炉のうちいずれか１方の
予備還元炉から排出されるガスの排出経路に、鉱石供給
口と粗粒排出口と微粒捕集器を設け、これらを前記鉱石
分級機として使用する特許請求の範囲第１項に記載の溶
融還元用予備還元装置。
（３）前記溶融還元炉からの還元ガスが、前記した二つ
の予備還元炉の一方および他方へ順次流通するようにガ
ス流通経路を設けた特許請求の範囲第１項に記載の溶融
還元用予備還元装置。
（４）前記溶融還元炉からの還元ガスが、前記した二つ
の予備還元炉の一方および他方へ順次流通するようにガ
ス流通経路を設けるとともに、一方の予備還元炉より他
方の予備還元炉へ至るガス流通経路の適所にガスの部分
燃焼器を介装した特許請求の範囲第１項に記載の溶融還
元用予備還元装置。
（５）前記溶融還元炉からの還元ガスが、前記した二つ
の予備還元炉へ分配されて流通するようにガス流通経路
を設けた特許請求の範囲第１項に記載の溶融還元用予備
還元装置。