JPS59173210A - 粉状原燃料使用シヤフト炉製銑法 - 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】 鉄を製造する方法に関するものである。

銑鉄の製造法には、高炉による方法と、電気製銑炉：て
よる方法、およびその他の方法がある。

これらの方法は次のような問題点がある。

ａ　賃炉による方ｌ去 粉状の原燃料を使用するとンヤフト炉の下部において多
量の燃焼ガスが生成するために次の附帯設備を必要とす
る。

■　焼結設備やペレソト設備等、粉鉄の塊成化設備が必
要となる。従って塊・酸化設備にともなう、人力、エネ
ルギー、環境対策設備が必要になる。

＠　コークス製造設備が必要になる。しかも一般炭や劣
質炭が使用できない。

ｂ、電気製銑炉による方法 炉内ガスの発生量が少ないために〔銑鉄トン当り、２ｇ
キロ・モル（約６３θＮｍ３．常圧）以下〕粉状の原燃
料が使用できるけれども、次の問題点がある。

■　エネルギー源として、多量の電力を消費するために
、わが国では経済的（て成立し得々い。

０　熱流比が非常に太きいために、間接還元用の高温の
恒温帯ができない。このため匠炉内ガスの持つ化学エネ
ルギーが十分に利用でき々い。

Ｃ其の他の方法 上記電気炉製銑法に伴う問題点のｂ−■、ｂ−＠を解決
するために、ＥＬＫＥＭ法９や、Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ−
Ｕｄｙ法や、Ａｌｂｅｒｔ法や、ＤＬＭ法等が提案され
たが、なお銑鉄トン肖り／θθθＫＷＨ以上の電力を消
費することや、あまり効率の良くない予備還元設備を必
要とすることがら、特定の場所以外では高炉法に対して
経済的に劣る。

また同じような観点からロータリーキルンと回転溶解炉
を組合わせたＤｏｒｅｄ法が提案された○これは電力全
必要としないが、熱効率や設備利用効率が良くなく、耐
火材の損耗がはげしい等の理由で、高炉法には経済的に
遠くおよばない。

さ鴫に最近は、上記問題点のｂ−■、ｂ−０を解決する
ために、ＩＮＲＥＤ法、ＥＬＲＥＤ法、Ｃａ１ｄｅｒｒ
ｏｎ　Ｆｅｒｒｏｃｏｌ法等が研究されているが、これ
らは反応炉が！分割されたり、あるいはフラッシュ・ス
メルテングを行うために、設備が複雑となり、かつエネ
ルギー効率が良くないために高炉法には及ばない。

また新製鉄法として３−■、ａ−■を解決するだめに、
特開昭３３−／’１．２３／３、その他が、又ａ−［相
］を解決するために％開明、Ｓｌ、−／、、！３３／θ
が提案されている。これらの方法はコークス炉、又は焼
結炉を８安としない利点はある。しかしこれらは、反応
炉が予備還元炉と溶解炉に二分割されているために、作
業性や、熱効率等の点て総合的には高炉法におよばない
と判断される。

前述のように、最近研究され始めた新製鉄法は、前記従
来法の問題点を部分的に解決する方法であり、それなり
の利点は認められるが設備が複雑１（なる。このため、
作業性、熱効率、還元効率が悪くなる等の問題点が生ず
る。

本発明の方法は、粉状の原・燃料金層いて銑鉄を製造す
るに際して作業性、熱効率、還元効率、設備利用効率の
すぐれた高炉法の特徴をそのま＼残し、かつ前記の電気
炉製銑法のａ−■、ａ−〇の問題点を一挙に解決する方
法として、究明した結果完成した発明である。

すなわち本発明の要旨はノヤフト炉の上部から粉状の原
燃料を装入するとともに、ンヤフト炉内に乙θθ０〜／
１０θ℃の恒温帯からなる間接還元帯を形成し、且つシ
ャフト炉下部に設けた羽口より高幾度酸素を供給すると
同時に炉頂圧を高めることによって炉床部のガス発生量
を抑１ｌｆｌＪ　Ｌなから原料鉱石を還元溶融すること
を％徴とする粉状原燃料使用ンヤフト炉製和；法である
。

以下本発明について説明する。

本発明の第１の特徴は反応炉として、作業性が良く構造
の簡単な７体の／ヤフト炉を採用し、粉状原燃料を使用
して、このンヤフト炉だけ（でよって銑鉄を製造する方
法である。

たたし、本発明法は、粉鉄を使用するため還元速度が高
炉法にくらべて非常に速い。このためンヤフト炉の高さ
は還元帯の状態の選択匠よっては、高炉法にくらべて非
常に低くなることもあり得る。

次に本発明は、熱効率、還元効率、設備の利用効率を悪
化させないためにシャフト炉内は充填塔式として装入原
料を処理する。従って流動化状態をもたらさないために
、炉床部ガス発生量を、電気製銑炉における炉内発生ガ
ス量（銑鉄トン当り、２ｇキロ・モル）の容積以下とす
る。

本発明はこのために酸素ガス（たとえばＳθ〜／θθ係
の高濃度ガス）を使用すると同時に、炉頂圧を高めるこ
とに第２の特徴がある。たとえば、／θθ係の０２を使
用し、炉頂圧を０２１＜２７・ｍ”Ｋすると、電気製銑
炉内で発生するガスの容積、２ｇキロモル（約４３θＮ
＋１＋’）　ｌはぼ等しくなる。あるいは、７８０％の
０２を使用し、炉頂圧を／グｋｐ／ｃｍ　２にすると、
ｊθ係予備還元した粉鉱石を使用したときに、電気製銑
炉内で発生するガスの容積／ｑキロモル（約３／ＳＮｎ
？　）　　と、はＹ等しくなり、炉況は非常に安定する
。

さらに、炉内圧を、例えば３　ｌ（ｇ／ｌ・ｍ２に高め
ると、炉内ガスの容積は、電気製銑炉内で発生するガス
（，２ｇキロ・モル）の容積のθ以下ｉでなる。

さらに後述するごとく、分散燃焼シミ力併用を行うとき
は、炉床部における発生ガスの容積を、電気製銑炉のそ
１％のりθ〜′４θにも減少させることができる。

−」−記の方法（（よって炉内の下部におけるガス発生
の容積を、電気製銑炉内おける炉内発生ガスの容積であ
る銑鉄トン当り、２ｇキロ・モル（約６３（ｈｈｙ？）
の容積以下とすることを一応の目安とすることによって
、／ヤフト炉で、直接に粉状の原燃料を使用することを
可能とした・〕 なお、参考までに述べると、従来の高炉法（／ヤフト炉
使用製銑法）Ｋおける炉内ガス発生量は銑鉄トン当す６
．Ｓキロ・モル（約／グ乙θＮ、、、！　）以上である
０本発明は以上のように炉内に高濃度酸素を供給すると
ともに炉頂圧を高めることにより炉床部ガス発生量を従
来の電気炉製鉄法以下にすることができ、その結果／ヤ
フト炉を用いて粉状の原燃料全装入することが可能にな
ったがその場合には炉内カス発生量の減少によって生ず
る問題点の））−〇を解決するため（（還元帯用の恒温
帯を設ける必ツがある。そのため本発明では第１図に７
例を示したように、シャフト炉の高さ方向の、いくつか
のレベルで熱エネルギーを発生させて恒温帯をつくる。

この恒温帯は必ずしも一定霊度でなくてもよい。即ち間
接還元が進行する温度帯をつくるのが目臼勺である。従
ってそのために乙θθ〜／／θθ℃、好ましくは７θθ
０〜／θθθ℃の範囲の恒温帯を形成すると良い。

この方法として例えば酸素を吹き込んで、燃料を燃焼す
る方法や、電力を使用する方法、両者を併用する方法が
ある。いずれの方法をえらぶかは、与えらり、た条件と
、要求によって、最適のものを選択する。酸素を吹き込
んで、間接還１元用恒温帯をつくる場合に、１ら邪曲な
高温発生にともなって、トラブルが発生するおそれがあ
るときは、吹込み羽口径や吹込個数の変更あるいは経時
的して吹込場所を変更することが、効果的であり、作業
的シても容易な手法である。

また間接ｌ！元を進行させるための恒温帯をつくる目的
で、たとえば装入物をロータリーギルン等で、あらかじ
め加熱して装入することも、有効々手段の一例である。

この場合には、高さ方向の数レベルで、必ずしも熱エネ
ルギーを発生させなくとも目的とする間接宛元を進行さ
せることができる。又前述の還元帯を形成する／こめ（
（熱エネルギー源として電力を使用するに際してはノヤ
フト炉の炉頂刊ガスの顕熱を電気エネルギーとして回収
して使用すると有利である。

以上の如く、本発明法は、分散燃焼等（でよって間接還
元・おをつくるこ七＼、酸素ガス供給と高圧操業を適用
し、場合によっては電力を併用することによって、炉内
における装入物のはげしい流動化を防ぎ、少なくとも装
入物をパブリンクする現象程度（（とどめる２、このこ
と（でよって、従来不凸丁能であった、粉状の原燃料を
／ヤフト炉（（］ひ接使用して、歯元効率、熱効率、設
備の利用効率を良好に保ちつ５、経済的に銑鉄を製造す
ること全可能てした方法である。

なお、以上の説明で述べた設備の利用効率とは、設備の
炉内容積に占める装入物の容積の割合を意味する。

以上、銑鉄を製造する場合について本発明法を説明して
東だが、不法は燃焼帯の温度を容易に高く出来ること、
粉鉄を用いる等のために還元速度が非常に速いこと、粉
炭等を用いるので反応速度が速く、高力Ｄ　ＩＪ−の炉
内ガスを発生する等の特徴がある。したがって、フエロ
ヤイロ等の合金銑の製造や、前述の銑鉄又は合金銑の製
造と同時に高カロリーのガスを製造する場合にも、本発
明法は非常匠有利に適用できる。

実施例 本発明法の実施結果の７′例を、現在の高炉法と比軸し
て、第１表に示した。

表中に示した実施例■は酸素吹込による分散燃焼で還元
帯を形成する標進的な操業を行った場合の結果を示し、
実施例■は酸素吹込てよる分散燃焼で還元帯を形成し、
さらに多量の燃料ｈ・スを同時に発生させるために上部
装入物をバブリングさぜた場合の一例を示す。

また表中の実施例■は、外部（・て取り出すガス燃料が
不要な場合に、排出ガスのすべてを電力に変換して自家
使用した場合の一例を示す。

この場合には酸素吹込みによる分散・燃焼と電力によっ
て還元帯を形成した。

この例のよう（て供給熱エネルギーの一部を電力で供給
する場合には、高炉による製銑法の大きな弱点の−っで
ある冷え込み現象がなくなるために、操業の完全自動化
が可能になる。

人中の実施例■は、抽出ガスの一部を電力に変換して、
恒温帯を形成するために使用し、間接還元帯の温度条件
を理想状態に近づけた場合の結果の一例を示す。

以上の実施例しζ示したように本発明の方法は、電力を
熱源としてまったく使用しない場合と、電力を熱源とし
て併用する場合があり、かつ電力を併用する場合にも、
その併用のしかたが種々あり、夫々の方法で長所の生か
し方を、色々と変更することができる。

本発明法は、現在の高炉法に比較すると、焼結設備、コ
ークス炉、熱風炉が不要となり送風イ幾が小さくなるが
、一方では酸素プラントや発電プラントが盛装になる。

しかし全体としての設備費は安価となり、労働生産性が
向上し、かつ必要とする敷地面積も小さくなる。

第１表で明らかなように、銑鉄トン蟲りに必要とするエ
ネルギーは、現在の高炉法とあまり変らないか、もしく
はそれ以下にすると七もできる。

次に本発明を実施する場合の製造プロセスの／働きその
作用を第１図νζよって説明する〇／ヤフト炉本体ｇを
中心にして粉炭、及び粉鉄その他の原料をシャフト炉し
で供給するだめの装入コンベアーグか炉頂部に接続され
、又炉頂部に１ｄ原料を装入するだめのホッパー３−バ
ルブノール乙、ベル７などを配置し、さら（（炉頂ガス
顕熱を回収するために回収パイプ／９、ガスｍ浄装置／
ダを経て発電機／ｊ、を設けるなど従来の高炉設備と同
様の装置か設けられている。

この第１図（（示す本発明で用いるプロセス（ておいて
特徴的なことはシャフト炉の縦方向て従来のの高炉の羽
口／／の他（で複数レヘルの酸素吹込用の羽口／θが設
けられ、さらに下部羽口／／πも酸素を供給てきるよう
になっていることと、発電機／、Ｓで回収した排ガス顕
熱を再度熱エネルギーとしてシャフト炉内に供給できる
ように恒温帯加熱装置／７及び、炉床加熱装置／ｇが設
けられていることである。

このよって装備さね、／こシャフト炉を用いる場合には
、シャフト炉、炉床部の発生カス量を抑制するために使
用する酸素（ｄ酸素源？より通常羽口／／を経て供給さ
れ、同時に酸素吹込みによって還元帯を形成する場合に
は」一部レベルに複数ケ所に設けた酸素吹連理［−］／
θより酸素を吹込みながら還元溶融を行う。又酸素吹込
みによらないで還元帯を形成する場合には、上部羽口／
θよりの酸素吹込みに代えて発電機１５によって回収し
た炉頂排ガス顕熱を熱エネルギーとして、加熱装置／７
よリノヤフト内（て供給する。

又炉床部へも加熱装置／ｇにより熱エネルギーを供給す
ることＫＪ：り燃料の一部を代替できる。加熱装置とし
ては電極による加熱装置又は誘導加熱装置が好ましい。

以上第１図によって本発明で還元帯を形成するために１
俊素吹込み、又は電力を使用する場合について説明した
が、本発明ではこの例の他に装入する粉状原燃料を例え
ば図示されないロータ１）−キルン等によって予熱処理
すると吉によってシャフト炉内に装入後還元帯を形成さ
せても良い３、この予熱処理を行う場合にもシャフト炉
の炉頂排ガス顕熱を熱源として利用すると有利である。

以十のよう（（本発明法は、従来の高炉法の利点を生か
した一１才、′焼結炉やコークス炉の附帯設備を必要と
しないこと、粉状の原素ｖ−１，全使用できること、低
級エネルギーが利用できるこ七、炉頂排ガスの顕熱を回
収して循環利用できること、な吉その利点が犬きぐ工業
的に価値の太きい新しい製銑法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法によって、銑鉄を製造する方法
の概念を示す一例である。。 ／　粉炭　　　　　！　粉鉄 ご　秤叶ホッパー　グ　装入コンヘア Ｓ　装入ホッパー　　６　バルブノール′／　ベル　　
　　　ｇ　／ヤフト炉 ツ　酸素源　　　／θ　・巨温帯用羽口／／　炉床用羽
ｃ＋　　／、２　　銑鉄／３　スラグ　　　　／グ　ガ
ス清浄装置／ｊ　発電機　　　　／乙　ゼト出ガス／７
　恒温帯加熱装置　７ｇ　炉床加熱装置／７　排ガス回
収パイプ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 け）　／ヤフト炉の上部から粉状の原燃料を装入すると
   ともＩＫ、、　　／ヤフト炉内に６θθ０〜／／θθ℃
   の恒温帯からなる間接還元帯を形成し、且つンヤフト炉
   下部（て設けた羽口より高儂度酸素を供給すると同時（
   て炉頂圧を高めること１てよって炉床部のガス発生能を
   抑制しながら原料鉱石を還元溶融することを特徴とする
   粉状原燃料使用／ヤフト炉製銑法。 （２）／ヤフト炉内に熱エネルギ〜を発生させるか又は
   熱エネルギーを供給し、或は双方により間接還元帯を形
   成する特許請求の範囲第１項記載の粉状原燃料使用ンヤ
   フト炉製銑法１、（３）　　シャフト炉内に高濃度酸素
   を吹込んで燃料の燃焼熱を発生さぜる′］４許請求の範
   囲第３項記載の粉状原燃料使用／ヤフト炉製銑法。 （４）　　炉頂排ガス顕熱を電気エネルギーとして回収
   しだ後、熱エネルギーとしてシャフト炉内に供給する特
   許請求の範囲第３項記載の粉状原素ネー１使用ンヤフト
   炉製銑法。 （５）　　ンヤフト炉に装入する原燃料を予熱して熱エ
   ネルギーを供給する特許請求の範囲第ａ項記載粉状原燃
   料使用ンヤフト炉製銑法。 （６）　　炉頂制ガスの顕熱により原素を特徴とする特
   許請求の範囲第Ｓ項記載の粉状原燃料使用／ヤフト炉製
   銑法。