【発明の詳細な説明】
鉄を製造する方法と装置
本発明は、反応炉、例えば転換炉内の溶解浴における精鉱または予還元された
精鉱の溶解還元によって鉄を製造する方法および装置に関し、この方法および装
置では、精鉱または予還元され部分的に溶解された精鉱と、石炭のような炭素質
還元剤とが、溶解鉄の層と、その上に浮くスラグの層とから成る溶解浴へ供給さ
れ、高温空気のような酸素含有ガスが、溶解浴を加熱するように放出される還元
ガスの燃焼をもたらすためにスラグ層に向って吹き込み管によって所謂後段燃焼
帯に吹き込まれ、発生する高温排気ガスが、反応炉の屋根の出口を経て排出され
る。
世界の各地における溶解浴内の精鉱の溶解還元による実験の経験から、溶解浴
の表面の上および少し下の領域の煉瓦の内張の摩耗が大きな問題であることが判
っている。
スラグ面上での後段燃焼の際、予熱された空気または例えば純粋な酸素ガスの
噴流は、スラグの猛烈な攪拌がもたらされるような態様で供給される。就中Ｆｅ
Ｏの高い含有量を含むスラグ滴は、後段還元帯内のガス相中へはね上げられる。
意図した通り、これは、高温燃焼ガスとスラグ滴との間に非常に良好な熱交換を
生じる。しかしながら、同時に、ＦｅＯを多く含有する大量のスラグ滴が、上方
および外方へ投げ付けられて、転換炉の屋根および壁の内張りを打撃する。燃焼
によって温度が溶解浴よりも著しく高いこれらの滴は、内張りの摩耗および破壊
を生じさせ、従って苛酷な損傷を生じさせる。この摩耗は、最悪になれば、工程
中に１．５mm／時間のように高くなり、これは、転換炉の内張りの作用寿命が１
２００時間に過ぎないことを意味する。
摩耗および損傷を防止するため、転換炉に冷却壁の使用が提案されている。例
えば、完全に水冷パネルで作られた転換炉や、煉瓦の内張りが冷却用ガスに対す
るチャンネルを有する転換炉が、使用されている。しかしながら、転換炉全体、
すなわち壁と屋根の冷却は、多くの熱損失を生じ、この熱損失を補う必要が有る
のである。
本発明の目的は、上述の溶解還元の方法および装置の改良を提供することであ
る。
本発明の特定の目的は、溶解還元法における転換炉のような反応炉の摩耗を低
減して耐久性を改良することである。
本発明の別の目的は、初期よりも高い温度が後段燃焼帯において許容可能であ
る溶解還元法を提供することである。
本発明による方法は、酸素含有ガスが転換炉の後段燃焼帯に吹き込まれ、この
吹き込みの際にはね上がるスラグおよび金属の滴がガス相における反応炉の冷却
されない壁に達するのを防止するように、該燃焼帯が冷却されるパネルによって
反応炉の壁から遮蔽されることを特徴とする。
精鉱の溶解還元によって鉄を製造する装置は、冷却されるパネルで作られた遮
蔽が配置されて、スラグ層と排気ガスの出口との間の領域にて反応炉または相当
する装置の煉瓦壁から後段燃焼帯を遮蔽することを特徴とする。
本発明によると、後段燃焼は、反応炉の残りの部分から、冷却されるパネルに
よって遮蔽された空間にて行われる。該パネルは、後段燃焼段階におけるガス相
内へはね上がる高温溶融滴が反応炉の煉瓦壁に達するのを防止する。例えば水、
ガスまたは蒸気で冷却されてもよいパネルは、冷却されない煉瓦壁よりも著しく
良好にこれ等の滴による摩耗に耐える。パネルは、反応炉の残りの部分における
不必要な冷却を防止するために、その外側に断熱層を設けられてもよい。大抵の
場合、いずれにしても、凝固滴の保護層がパネル上に形成される。
冷却されるパネルは、スラグの表面とガス出口との間に同心状に配置される直
立の円筒として成形されることが好ましい。該円筒は、これにより反応炉の後段
燃焼帯を包囲する。冷却されるパネルは、所要により、遮蔽された領域が截頭円
錐の形状となるように、その上端または下端を広げられてもよい。空気が後段燃
焼段階で使用されるとき、ガスの体積が非常に大きくなり得るため、パネルによ
って遮蔽された空間をその下端において広げることが有利である。この遮蔽は、
正方形、矩形または例えば六角形の横断面であってもよい。従って、遮蔽は、平
らな水冷パネルまたは薄膜壁で形成され、これは、製造段階における利点である
。
冷却されるパネルは、好ましくは反応炉の屋根に定着される。所要により、開
口部が、遮蔽された部分の外側に生じるガスもガス出口へ流れ得るように、パネ
ルの上部またはパネルと反応炉の屋根との間に設けられてもよい。あるいは、こ
れ等のガスは別個のガス出口を経て反応炉から引き出されてもよい。
冷却されるパネルの下側端縁は、特定の場合にスラグ面に達するのを許容され
てもよい。スラグ面とパネルまたはパネルの下部の開口部との間の間隙は、所要
により、ガスが後段燃焼帯の外側の空間から遮蔽領域を経てガス出口へ流れるの
を許容する。
本発明を、冷却されるパネルで作られて溶解浴反応炉の上に配置される火焔室
内に供給される精鉱の予還元および部分的な溶解を伴う工程に適用する場合、火
焔室の冷却されるパネル壁の下側部分は、反応炉のスラグ面に完全にまたは部分
的に達するように、容易に一層長く作られてもよい。従って、後段燃焼帯は、火
焔室の下側部分まで延長可能である。
上述の方法では、後段燃焼段階において必要な酸素含有ガスは、上方へ流れる
高温ガスが反応炉の遮蔽される部分において既に渦巻を形成しこれにより火焔室
内の渦巻の形成を促進するように、１本または何本かの吹き込み管により転換炉
内へ接線方向に導入されることが好ましい。
次に、添付図面を参照して本発明を一層詳細に説明するが、単一の図は、本発
明による鉄の精鉱の溶解還元用設備を概略的に例示する。
例示した設備は、予還元された溶融精鉱の溶解還元用転換炉１０を備えている
。転換炉は、内部を煉瓦１１で内張りされる。転換炉のガス出口１２は、精鉱の
予還元および溶融のための火焔室１４へ連結される。火焔室は、水冷される薄膜
壁１５を備えている。例えば流動床を有する反応炉１６が、精鉱を予熱するため
に火焔室の頂上に配置される。
精鉱は、入口１８を経て反応炉１６の反応炉室１７内へ導かれる。火焔室から
の高温ガスが、開口部２０を経て反応炉の底部へ送入される。精鉱は、反応炉室
内で排気ガスによって予熱され、反応炉の上部を経て上方へ流れるガスにより同
伴されて粒子分離器２２へ流れる。予熱された精鉱の一部は、反応炉室へ再循環
され、一方、他の部分は、チャンネル２４を経て火焔室へ送られる。炭素質還元
剤２６が、同時に火焔室へ導入される。
予熱された精鉱は、火焔室内で予還元されて溶解され、転換炉の溶解浴２８，
３０における酸化鉄の最終還元のために転換炉へ流下する。該溶解浴は、転換炉
の底部の鉄層２８と、鉄層の上面の上のスラグ層３０とから成っている。石炭３
２および熱風空気３４が、転換炉の底部の開口部を経て転換炉に導入される。鉄
およびスラグは、転換炉の側部の出口３６を経て引き出される。
溶解浴への熱伝達を増大するため、熱風空気のような酸素含有ガスが、スラグ
の表面４０よりも上方に配置された吹き込み管３８を経て後段燃焼帯３７へ導入
される。この熱風空気は、上方へ流れるガスが渦巻を形成して火焔室内の渦巻の
形成を促進するように、吹き込み管によって接線方向に吹き込まれる。熱風空気
は、スラグ層に猛烈な乱流をもたらし、一方、還元ガスは、熱を発生して燃焼さ
れる。この猛烈な乱流は、ガス相とスラグとの間の後段燃焼帯における良好な熱
伝達を生じ、金属は、はねかけを上げて落下する。
本発明によると、転換炉内の後段燃焼帯は、冷却されるパネル４２によって遮
蔽される。該パネルは、火焔室の冷却される壁１５を転換炉内に下方へ延長する
ことによって形成されている。
図示の工程では、最終還元が、金属層内に溶解している炭素によって行われる
。熱風空気は、金属層２８と同様にスラグ層３０へエネルギを供給する後段燃焼
のために使用される。スラグ層は、鉄層に比較して薄い。
その他の対応する溶解浴の工程は、後段燃焼の段階において酸素ガスを使用し
てもよく、鉄層よりも著しく厚いスラグ層を有し、石炭の全量をガス相またはス
ラグ層中へ上方から導入する。これ等の工程では、後段燃焼は、主として膨脹す
るスラグ層へエネルギを供給する。還元は、コークス粒子によって達成され、鉄
は、スラグに浮遊されて落下する。
後段燃焼に対する空気の使用は、純粋な酸素ガスを使用する工程に比較して、
空気中の窒素の高い含有量により、鉄の一層少い再酸化を生じる。酸素の７０％
は、空気を使用する工程において利用され、一方、４０％の酸素のみが、酸素ガ
スを用いる工程において使用される。更に、空気の使用は、スラグ層における泡
の形成を弱める傾向があり、これは、利点である。更に、空気がスラグ層内に著
しく一層猛烈な乱流をもたらすため、空気の使用は、ガス相とスラグ相との間に
密接な接触を生じる。後段燃焼帯のまわりの遮蔽され冷却される面の使用は、転
換炉において上述の猛烈な乱流を利用することを可能にする。
上述し例示した実施例では主として火焔室内の予還元を有する工程の溶解還元
に関して本発明を説明したが、本発明はこの実施例に制限されるものではない。
本発明は、その上、種々な転換炉の工程に使用可能である。本発明は、添付請求
の範囲に記載される創意に富む観念の範囲内で多くの態様に変更可能である。Detailed Description of the Invention
Method and apparatus for producing iron
The present invention is directed to concentrate or pre-reduced in a melt bath in a reactor, eg a conversion furnace.
A method and apparatus for producing iron by smelting reduction of a concentrate, which method and apparatus
In the storage, concentrate or pre-reduced and partially melted concentrate and carbonaceous material such as coal
The reducing agent is supplied to a dissolution bath consisting of a layer of molten iron and a layer of slag floating above it.
Oxygen-containing gas, such as hot air, released to heat the dissolution bath
So-called post-stage combustion by means of a blow tube towards the slag layer to bring about the combustion of gas
The hot exhaust gas that is blown into the belt and generated is discharged through the outlet of the reactor roof.
It
From experience of experiments by dissolution reduction of concentrates in melting baths in various parts of the world,
Abrasion of the brick lining above and slightly below the surface of the brick was found to be a major problem.
ing.
In the latter stage combustion on the slag surface, preheated air or pure oxygen gas for example
The jet is supplied in such a way that it results in vigorous stirring of the slag. In particular Fe
Slag droplets with a high O content are repelled into the gas phase in the latter reduction zone.
As intended, this gives a very good heat exchange between the hot combustion gases and the slag droplets.
Occurs. However, at the same time, a large amount of FeO-rich slag droplets are generated in the upper part.
And thrown outwards, hitting the roof and wall lining of the conversion furnace. combustion
These drops, whose temperature is significantly higher than the dissolution bath, cause
Resulting in severe damage. At worst, this wear is a process
It can be as high as 1.5 mm / hour, which means that the working life of the converter lining is 1
It means only 200 hours.
The use of cooling walls in converters has been proposed to prevent wear and damage. An example
For example, converters made entirely of water-cooled panels and brick linings against cooling gas.
Converter furnaces with channels are used. However, the entire converter,
Ie the cooling of walls and roofs causes a lot of heat loss, which needs to be compensated
Of.
It is an object of the present invention to provide an improvement on the above-described solubilization reduction method and apparatus.
It
A particular object of the present invention is to reduce the wear of reactors such as converters in smelting reduction processes.
To improve durability.
Another object of the invention is that higher than initial temperatures are acceptable in the latter combustion zone.
It is to provide a dissolution reduction method.
The method according to the invention is characterized in that an oxygen-containing gas is blown into the latter stage combustion zone of the converter,
Cooling of the reactor in the gas phase with slag and metal drops splashing up during blowing
By a panel in which the combustion zone is cooled so as to prevent it from reaching walls that are not
It is characterized by being shielded from the wall of the reactor.
Equipment for producing iron by smelting and reduction of concentrates uses shields made of cooled panels.
A shield is placed in the reactor or equivalent in the area between the slag layer and the exhaust gas outlet.
It is characterized by shielding the post combustion zone from the brick wall of the device.
According to the invention, the latter stage combustion is from the rest of the reactor to the panel to be cooled.
Therefore, it is performed in a shielded space. The panel has a gas phase in the latter combustion stage.
Prevents high temperature molten droplets splashing in from reaching the brick wall of the reactor. For example water,
Panels that may be gas or steam cooled are significantly more marked than uncooled brick walls.
It withstands wear from these drops well. The panel in the rest of the reactor
A heat insulating layer may be provided on the outside thereof to prevent unnecessary cooling. Most
In any case, a protective layer of coagulated drops is formed on the panel in any case.
The panel to be cooled is directly placed concentrically between the surface of the slag and the gas outlet.
It is preferably shaped as a vertical cylinder. As a result, the cylinder is
Enclose the combustion zone. If necessary, the panel to be cooled has a truncated circle in the shielded area.
The upper or lower end may be widened so as to have the shape of a cone. Air burns after
When used in the baking step, the volume of gas can be very large, so
It is advantageous to widen the enclosed space at its lower end. This shield is
It may have a square, rectangular or hexagonal cross section, for example. Therefore, the shielding is flat
Made of different water-cooled panels or thin film walls, which is an advantage during manufacturing
.
The panels to be cooled are preferably anchored to the roof of the reactor. Open if required
The mouth has a panel so that gas generated outside the shielded part can also flow to the gas outlet.
May be provided between the top or panel of the reactor and the roof of the reactor. Or this
These gases may be withdrawn from the reactor via separate gas outlets.
The lower edge of the cooled panel is allowed to reach the slag face in certain cases.
May be. The clearance between the slug surface and the panel or opening in the bottom of the panel must be
Causes the gas to flow from the space outside the latter combustion zone to the gas outlet through the shielding area.
Tolerate.
The invention comprises a flame chamber made of cooled panels and placed above a melting bath reactor.
When applied to processes involving pre-reduction and partial dissolution of concentrate supplied in
The lower part of the flamed panel wall, which is to be cooled, should be completely or partially attached to the slag surface of the reactor.
It may easily be made longer to reach the target. Therefore, the latter combustion zone is
It can be extended to the lower part of the flame chamber.
In the above method, the oxygen-containing gas required in the latter combustion stage flows upward.
The hot gas already forms swirls in the shielded part of the reactor, which causes the flame chamber
Converter with one or several blow tubes to promote the formation of vortices inside
It is preferably introduced tangentially into the interior.
The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which a single figure
1 schematically illustrates a facility for the smelting reduction of iron concentrate according to Ming.
The illustrated equipment comprises a conversion furnace 10 for the smelting reduction of pre-reduced molten concentrate.
. The inside of the conversion furnace is lined with bricks 11. The gas outlet 12 of the converter is
It is connected to the flame chamber 14 for pre-reduction and melting. The flame chamber is a water-cooled thin film
It has a wall 15. For example, a reactor 16 with a fluidized bed preheats the concentrate.
Located at the top of the flame chamber.
The concentrate is introduced into the reaction furnace chamber 17 of the reaction furnace 16 through the inlet 18. From the flame room
Hot gas is introduced into the bottom of the reactor through the opening 20. The concentrate is in the reactor room
Is preheated by the exhaust gas inside the furnace and flows upward through the upper part of the reactor.
It is accompanied and flows to the particle separator 22. Part of the preheated concentrate is recycled to the reactor chamber
While the other part is sent to the flame chamber via channel 24. Carbon reduction
The agent 26 is simultaneously introduced into the flame chamber.
The preheated concentrate is pre-reduced and melted in the flame chamber, and the melting bath 28 of the conversion furnace,
Downflow to converter for final reduction of iron oxide at 30. The melting bath is a conversion furnace
And a slag layer 30 on the upper surface of the iron layer. Coal 3
2 and hot air 34 are introduced into the converter via openings in the bottom of the converter. iron
And the slag is withdrawn via an outlet 36 on the side of the converter.
Oxygen-containing gas, such as hot air, is added to the slag to increase heat transfer to the dissolution bath.
Is introduced into the post-stage combustion zone 37 via a blow pipe 38 arranged above the surface 40 of the
To be done. This hot-air air is created by the upward flow of gas forming a swirl, which creates a swirl in the flame chamber.
It is blown tangentially by a blow tube to promote formation. Hot air
Cause intense turbulence in the slag layer, while the reducing gas generates heat and burns.
Be done. This violent turbulence creates good heat in the latter combustion zone between the gas phase and the slag.
Transmission occurs and the metal raises the splash and falls.
According to the present invention, the post combustion zone in the converter is shielded by the panel 42 to be cooled.
To be hidden. The panel extends the cooled wall 15 of the flame chamber downward into the converter.
It is formed by
In the process shown, the final reduction is done by the carbon dissolved in the metal layer.
. The hot-air air supplies energy to the slag layer 30 in the same manner as the metal layer 28 in the latter stage combustion.
Used for. The slag layer is thinner than the iron layer.
Other corresponding dissolution bath processes use oxygen gas in the post combustion stage.
May have a slag layer that is significantly thicker than the iron layer, and the entire amount of coal is in the gas phase or slag.
It is introduced into the lag layer from above. In these processes, the latter stage combustion mainly expands.
Energy is supplied to the slag layer. Reduction is achieved by coke particles and iron
Are suspended in slag and fall.
The use of air for post-combustion, compared to the process using pure oxygen gas,
The high content of nitrogen in the air results in less iron reoxidation. 70% of oxygen
Is used in processes that use air, while only 40% oxygen is
It is used in the process of using a glass. In addition, the use of air causes bubbles in the slag layer.
Tend to weaken the formation of, which is an advantage. In addition, the air is
The use of air between the gas phase and the slag phase to bring about even more violent turbulence.
Makes intimate contact. The use of shielded and cooled surfaces around the latter combustion zone
It makes it possible to utilize the above-mentioned violent turbulence in converters.
In the embodiment described and illustrated above, the smelting reduction is mainly for the process with pre-reduction in the flame chamber.
Although the invention has been described with respect to it, it is not limited to this example.
The present invention is further applicable to various converter processes. The present invention is attached claim
Within the scope of the inventive idea described in the range of 1.