JPS6338509A - 鉄鉱石の溶融還元製錬方法 - 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、高い還元効率で酸化鉄含存鉱石を溶融還元す
ることにより、溶鉄を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

最近、高炉・転炉法に代わる５！鋼技術として溶融還元
製錬法が注目を浴びている。この方法で使用する溶融還
元炉は、使用する原料に制約を受けることなく、より小
規模な設備により鉄系合金溶湯を製造することを目的と
して開発されたものである。

このような溶融還元炉の一つとして、本発明者等は先に
第５図に示す形式の炉を提案した（特願昭６１−２２８
９５号）、この炉は、固定式の縦型炉部ｌと該縦型炉部
１に対して着脱可能に設けられた容器部２を備えている
。容器部２は、台車３に載置されており、別の容器部２
と容易に交換することを可能にしている。

容器部２は、主として鉄浴８等からなる溶融物を収容す
るものであり、酸素ガス及びプロパン。

微粉炭等の燃料を溶融物に吹き込む底吹き羽口１１が底
壁に設けられている。底吹き羽口１１を介して容器部２
内に吹き込まれたガスは、鉄浴８中を気泡１０となって
上昇し、装入原料に対する還元反応を進める。

そして、容器部２の下部には出湯口１２が設けられてお
り、この出湯口１２を介して任意の時間に溶鉄、スラグ
等の溶融物が炉外に排出される。

他方、縦型炉部１は、垂直円筒状或いは部分的に径大化
した円筒状の形状を備えている。該縦型炉部１の下部は
容器部２に寥着・離脱自在にされており、その上部は排
ガス１３を排ガス利用系に送るためのダクトにつながっ
ている。該縦型炉部ｌの下部は、フォーミングしたスラ
グ層９の一部に浸漬されている。

この縦型炉部ｌには、垂直上方からランス４及び斜め上
方又は横方向から複数のランス５が挿入されるようにな
っている。これらランス４，５から、酸素ガス等のガス
及び／又は鉱石１石炭等の粉体が炉内に吹き込まれる。

更に、この縦型炉部１には、鉱石又はその成形物、塊状
炭材等の塊状物を投入するための塊状物投入装置６が設
けられており、この塊状物投入装置６はスクリューフィ
ーダー６ａを備えている。

この溶融還元炉においては、炭材が懸濁しているスラグ
層９と鉄浴８との接触を充分に行うことによって、その
界面における製錬反応を促進させる。また、スラグ層９
中でもＣ＋Ｆｅ０−”Ｆｅ＋ＣＯの反応を行っている。

そこで、このようなスラグ層９に対する鉱石原料の装入
を工夫することが重要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これまでの溶融還元法においては、スラグと鉄浴との界
面反応による還元に主眼をおいて、鉄浴の温度を１５０
０℃以上に維持している。すなわち、このような高温に
鉄浴を維持することにより、スラグの流動性が向上し、
また還元反応の速度が富められるものとされていた。

しかし、鉄浴をこのような高温状態に保つためには、溶
融還元炉を構成する耐火物として耐火度に優れた良質の
材料を使用しなければならない。

この点で、高炉法に比較して溶融還元法の生産コストが
割窩になっていた。

これは、第５図に示したような上下分離型の溶融還元炉
に限った問題ではなく、たとえば転炉型等のその他の形
式の炉においても共通ずるものである。

そこで、本発明は、この溶融還元法における欠点を解消
すべく、粉鉱石の添加形態に工夫を加えることにより、
操業温度を低下させても充分に生産性の優れた溶融還元
を行うことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の溶融還元製錬方法は、その目的を達成ずべく、
鉄浴中の溶解旦により粉鉱石に含まれている酸化鉄を溶
融還元する際に、温度を１４５０℃以下に維持した鉄浴
に、粒径２■−以下の粉状の鉄鉱石を吹き込むことを特
徴とする。

〔作用〕

粉状の鉱石は、その比表面積が大きいことがらスラグに
対する反応性が大きい、また、この粉状の鉱石として予
備還元したものを使用するとき、僅かの期間に還元され
て鉄浴に移行する。このような粉鉱石のうち、特に粒径
が２１以下のものを使用するとき、還元反応が迅速に行
われることを見出した。

また、窒素等の不活性ガスをキャリアガスとしてこの粒
径のｆ５１鉱石を鉄浴に直接吹き込むときには、第１図
に示すように溶鉄中の溶解旦と反応し著しく高い反応速
度で還元されることが判った。

これは、鉄浴と接触する粉鉱石の界面積が大きいことに
加え、スラグ成分による界釈がないことによるものと考
えられる。すなわち、本発明は粉鉱石と溶鉄中の溶解旦
との直接的な反応を主体とするものであり、従来の溶融
還元法におけるスラグとメタルとの界面反応によるもの
とは異なる。

また、第１図に示すように、この粉鉱石が浮上中に溶鉄
中の溶解旦により還元される反応は、スラグ−メタル間
の界面反応より大幅に速度が大きく、温度依存性も小さ
なものである。したがって、鉄浴の温度を充分に下げた
状態で、溶融還元を行うことが可能になる。なお、第１
図における反応速度は、スラグ−メタル界面反応で１５
００℃のときの値を１とし、これに対する相対的な大き
さで示している。

第２図は、このような粉鉱石と溶鉄中の溶解旦との直接
的な反応を主体とした場合において、粉鉱石の粒径が反
応速度に与える影響を示したものである。この図から明
らかなように、粒径を２ｗ５ｍ以下にするとき、大きい
反応速度が維持できる。

また、操業温度の低下に伴いスラグの流動性も下がる。

このスラグ流動性低下に起因するスラグの不拘−性１局
所的な反応の停滞等は、粉鉱石の吹込みに使用した不活
性ガスにより鉄浴及びスラグが攪拌されることで解決さ
れる。

他方、溶融還元炉の炉体を構築する耐火物は、第３図に
示されるように温度上昇に伴って、急激に溶損】が大き
くなる。このン容損を抑えるため、本発明では鉄浴の温
度を１４５０℃以下に維持している。すなわち、温度１
５００℃で２容脳量が２であったものが、鉄浴温度を１
４５０℃とすることにより、溶損量１に低下させること
ができる。そのため、本発明によるとき、低廉な耐火物
の使用が可能となる。なお、この図における溶損量は、
１４５０℃における溶損量を１とし、これに対する相対
的な値で示している。

このように、本発明は、鉄浴の温度を下げることにより
炉体を構成する耐火物の溶損を抑制し、粉鉱石の粒度を
規定し且つその粉鉱石を吹込みにより装入することによ
り反応速度の向上を図っている。

なお、粉鉱石の歩留りを向上させる吹込み方法としでは
、種々の形態が考えられる。第４図は、その−例を示し
たものである。

第４図においては、炉体側壁に設けた水平部から垂直下
方に向けて、メタル浴に直接粉鉱石が吹き込まれている
。すなわち、容器部２の側壁の一部を水平部１４に形成
し、該水平部１４に垂直下方に指間する吹込み口１５を
設けている。この吹込み口１５から粉鉱石を吹き込むと
き、その粉鉱石は下向流１７となって鉄浴８に侵入する
。鉄浴８に接触した粉鉱石に含まれている金属酸化物は
、鉄浴８中の溶解炭素置によって金属状態に還元されて
、鉄浴８に移行する。この還元反応によりｃｏ、　ｃｏ
□等のガスが発生し、また粉鉱石が鉄浴８により加熱さ
れることにより８．０等のガスが発生する。

これらのガス及び粉鉱石を吹き込むために使用されたキ
ャリアガスにより、鉄浴８に矢印で示したような循環流
が生じる。すなわち、粉鉱石は、この循環流に乗って鉄
浴８と接触反応することになる。このため、たとえば底
吹き羽口から吹き込む場合に比較して、鉄浴８との接触
時間は、単純計算で下向流１７に乗っている間と上昇流
に乗っている間の２倍となる。この滞留時間が長いこと
から、優れた反応効率が得られる。

また、このような水平部１４に設けた吹込み口１５から
粉鉱石を吹き込むとき、従来の底吹きにみられたような
鉄浴８を貫通して粉鉱石が反応系外に至る、いわゆる吹
き抜けが生じることがなくなるので、装入された粉鉱石
の歩留りは、優れたものとなる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。

なお、本実施例において使用した溶融還元炉としては、
内容積３０トンの炉を使用した。

この炉に、１９ａ１５）ン、フランクスとしてＣａＯ２
，７トン及びＳｉＯ□１．８トン並びにコークス１．２
トンを投入し、上吹き酸素６００ＯＮｒｄ／時及び底吹
き酸素４０ＯＮ　ｒｄ　７時の割合で炉内に酸素ガスを
吹き込んだ。

また、第４図に示した水平部１４の合計１６個所に設け
た吹込み口１５からそれぞれ、窒素ガス４０００　Ｎ１
／分をキャリアガスとして粒径１ｆｉ未満の粉鉱石を１
００ｋｇ／分の速度で吹き込んだ、他方、炭材としてコ
ークスを８０ｋｇ／分の速度で投入した。

製錬を３時間継続したところ、約１２トンの溶銑量の増
加があった。このときの鉱石歩留りは９７％であり、反
応速度は２５ｋｇ−Ｆｅ／分（Ｘ　Ｔ、Ｆｅ）であった
。

第２図は、このときの粒径と反応速度との関係を示した
ものである。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、粒径２ｗｌ
以下の粉鉱石を鉄浴に直接吹き込むことにより、鉄浴中
の溶解炭素置による粉鉱石の還元を主体とした溶融還元
を１４５０℃以下の低温で行っている。このため、溶融
還元炉の炉体を構築する耐火物に対する熱的負荷が軽減
され、しかも迅速な反応により溶鉄が製造される。した
がって、耐火物の原単位を下げて、高い生産性で溶融還
元を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による粉鉱石の吹込みによる効果を反応
速度の面から示し、第２図は粉鉱石の粒径と反応速度と
の関係を示し、第３図は鉄浴の温度と耐火物の溶損量と
の関係を示し、第４図は粉鉱石の吹込みに使用する装置
の一例を示したものである。また、第５図は、本発明者
等が先に開発した溶融還元炉を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、鉄浴中の溶解￥Ｃ￥により粉鉱石に含まれている酸
   化鉄を溶融還元する際に、温度を１４５０℃以下に維持
   した鉄浴に、粒径２ｍｍ以下の粉状の鉄鉱石を吹き込む
   ことを特徴とする鉄鉱石の溶融還元製錬方法。