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JP3439059B2 - 還元鉄製造装置 - Google Patents
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JP3439059B2 - 還元鉄製造装置 - Google Patents

還元鉄製造装置

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JP3439059B2
JP3439059B2 JP00905497A JP905497A JP3439059B2 JP 3439059 B2 JP3439059 B2 JP 3439059B2 JP 00905497 A JP00905497 A JP 00905497A JP 905497 A JP905497 A JP 905497A JP 3439059 B2 JP3439059 B2 JP 3439059B2
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hearth
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宏規 藤岡
耕一 平田
宏 中嶋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーキュラ型の回
転炉床上に石炭を含む鉄鉱石粉から成る被処理体を載置
し、該被処理体を高温雰囲気中にて還元させる還元鉄製
造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の還元鉄製造装置の一例を図5〜7
に示す。図5は還元鉄製造装置の概念図、図6は還元鉄
製造装置の概略平面図、図7は図6のVII-VII矢視断面
図である。
【0003】同図に示すように、円形状の還元炉1の炉
壁6内に環状の回転炉床2が旋回自在に配置されると共
にその回転炉床2の上に被処理体10が載置され、この
被処理体10が加熱され還元処理されるようになってい
る。即ち、回転炉床2の下方には、駆動輪5が配設され
ると共にこの駆動輪5にレール4を介して回転炉床2が
支持され、回転炉床2は駆動輪5によって図6の点線矢
印の方向に2〜10rphのゆっくりした速度で旋回す
る。
【0004】還元炉1の上部には投入口11が設けら
れ、この投入口11から投入されたペレット状の被処理
体10が炉壁6内の回転炉床2上に複数層(1〜3層)
に敷詰められる。被処理体10は、粉状又は粒状の鉄鉱
石に石炭が加えられ、バインダーとを混合して直径10
〜20mmのペレット状に固められたものであり、別途
設けられた乾燥機12によって予め乾燥されている。
【0005】還元炉1の炉壁6内周面には、燃焼バーナ
3が複数箇所取り付けられ、燃焼バーナ3より発生した
高温ガスの輻射熱によって、被処理体10が加熱され還
元反応が生じる。尚、回転炉床2の側壁側には、高温ガ
スに対するシール装置7が設けられている。更に、還元
炉1のある箇所には排出機8が設けられており、還元反
応した被処理体10は約1回転後に排出機8より排出さ
れることとなる。
【0006】上記のような還元鉄製造装置においては、
別途設置されている乾燥機12によって被処理体10を
乾燥した後、乾燥した被処理体10を投入口11から連
続的に投入することにより、回転炉床2上で被処理体1
0をゆっくり旋回しながら、加熱し、還元するまで昇温
されているので、被処理体10を乾燥させる為の熱エネ
ルギー及び昇温させるための熱エネルギーが別々に必要
であり熱効率が良くなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の還
元鉄製造装置では、次のような問題点があった。 (1)還元炉1が1段式ハースの場合では、乾燥機12
が還元炉1とは別に設置されているため、乾燥機用の熱
エネルギーが必要となっていた。 (2)乾燥機12が還元炉1と独立して設置されている
と、乾燥機12によって乾燥・予熱された被処理体10
が搬送経路を通過する間に冷却されるので、還元炉1に
投入された後昇温する必要があり、この熱エネルギーが
ロスしていた。
【0008】本発明は、従来の還元鉄製造装置における
不具合点を解消し、還元炉内を上下2段に構成すること
によって、下段での加熱排ガスを上段へ導き乾燥・予熱
に利用し、装置全体がコンパクトで熱効率の良い還元鉄
製造装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、円形状の還元炉内を旋回する回
転炉床上に石炭を含む鉄鉱石粉から成る被処理体を載置
し、該被処理体を高温雰囲気中にて加熱、還元し鉄を得
る還元鉄製造装置において、前記回転炉床を上下2段に
積み重ねて構成すると共に上段の回転炉床を下段の回転
炉床よりも小型形状で高速回転させ、上段の回転炉床に
は被処理体を投入する投入口及び下段の回転炉床へ搬送
する搬送手段を設け、更に、下段の回転炉床には前記被
処理体を炉外に排出する排出機及び前記被処理体を加熱
する燃焼装置を設け、下段の回転炉床で発生した燃焼ガ
スを上段の回転炉床へ導入することによって、上段の回
転炉床上の被処理体を乾燥することを特徴とする。
【0010】更に、下段の回転炉床より上段の回転炉床
へ燃焼ガスを導く燃焼ガス流路に、多孔材の輻射熱変換
体或いは該輻射熱変換体に触媒をコーティングした燃焼
触媒体を介装したことをも特徴とする。
【0011】〔作用〕本発明の還元鉄製造装置によれ
ば、円形状の還元炉内を旋回する回転炉床が、上下2段
に積み重ねて構成されており、まず、被処理体が上段の
投入口から小型形状の回転炉床上に投入されると、被処
理体を載せた回転炉床が高速で旋回しながら加熱ガスに
よって乾燥・予熱され、略1回転した位置から下段へ搬
送される。
【0012】次に、下段に搬送された回転炉床上の被処
理体は、低速でゆっくり旋回しながら高温ガス雰囲気中
で輻射熱を受けて還元反応を完結させた後、略1回転し
た位置から搬送機によって被処理体が系外へ排出され
る。また、下段に設けられた燃焼装置からの高温ガスの
輻射熱によって下段の被処理体を加熱し、還元反応を起
こさせる。そして、この下段で使用され排気される高温
の排ガスは、下段から上段へ導入され、上段の被処理体
を乾燥・予熱することによって熱エネルギーを有効に利
用し熱効率を高めることができる。
【0013】更に、下段の回転炉床より上段の回転炉床
へ燃焼ガスを導く燃焼ガス流路に、多孔材の輻射熱変換
体或いは燃焼触媒体を介装したので、下段から排気され
る可燃分を有する高温ガスは、輻射熱変換体或いは燃焼
触媒体を通過することによって輻射熱変換或いは燃焼を
行ない、熱エネルギーを効率よく被処理体へ供給するこ
とができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
〔構成〕本発明の一実施例につき図1〜4により説明す
る。図1は還元鉄製造装置の縦断面図、図2は図1の平
面図、図3は還元鉄製造装置の作用説明図、図4は図1
の要部説明図である。従来例の図5〜7と同一部分には
同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0015】本実施例の還元鉄製造装置は、従来の乾燥
機12を廃止し、還元炉内の回転炉床(グレード)を上
下2段にて構成し、上段グレード22で乾燥・予熱を行
なう小型形状の上段ハース31と、下段グレード24で
加熱・還元を行なう大型形状の下段ハース32を積み重
ねて構成したもので、下段ハース32に設けられた燃焼
バーナ3からの高温燃焼ガスによって被処理体10を加
熱、還元反応に使用し、その高温の排気ガスを上段ハー
ス31に導入して乾燥・予熱に利用できるようにしたも
のである。
【0016】なお、本実施例で用いる被処理体10とし
ては、例えば、粉状又は粒状の鉄鉱石に石炭が加えら
れ、バインダーとを混合して直径10〜20mmのペレ
ット状に固めたものである。図1〜2に示すように、還
元炉20の上段ハース31内には、上段グレード22が
旋回自在に配置されると共に被処理体10を載せて上段
ハース31内を高速で旋回できるようになっている。
【0017】即ち、上段グレード22の下部には支持材
25が取り付けられると共にこの支持材25の両端部に
旋回用のレール4が回動可能に固定される一方、このレ
ール4の下側には駆動輪5が配置され、この駆動輪5に
レール4が乗って旋回できるようになっている。上段グ
レード22は、分割受皿が連続した形状の回転炉床であ
り、多孔板或いは金網で形成されていて、燃焼ガスの通
過可能なものである。分割受皿は、支持材25の回動に
よってそれぞれ傾斜可能である。上段グレード22は、
後述するように燃焼バーナ3の上部に位置するものであ
り、燃焼バーナ3から導かれた高温の排気ガスにより被
処理体10を乾燥・予熱できるようになっている。
【0018】上段ハース31の天井部には被処理体10
の投入口21が設けられると共に排気ダクト9が設けら
れている。上段ハース31の下部には床板23が配置さ
れ、この床板23には下方から加熱ガスを導く導入孔2
7が多数設けられている。導入孔27には、網目状、ハ
ニカム状等の多孔材から成る輻射熱変換体或いは同輻射
熱変換体に白金等の触媒をコーティングした燃焼触媒体
が介装されている。
【0019】本実施例では、燃焼ガス流路である導入孔
27に輻射熱変換体或いは燃焼触媒体が介装されている
が、これに限るものではなく、多孔材の輻射熱変換体に
より燃焼ガス流路を形成してもよく、また、多孔材の輻
射熱変換体を流路表面に張り付けても良い。上段グレー
ド22の床板23は一部が傾斜して、被処理体10を下
段グレード24へ搬送する下降シュート26として形成
されている。
【0020】還元炉20の下段ハース32内に下段グレ
ード24が旋回自在に配置されると共に下段グレード2
4には被処理体10が載せられ、下段グレード24の下
部にはレール4が設置され、レール4の下側には駆動輪
5が配置されている。従って、この駆動輪5にレール4
が乗って、下段グレード24が下段ハース32内で低速
のゆっくりした速度で旋回できるようになっている。下
段ハース32の炉壁には燃焼バーナ3が複数個所に設置
されると共に下段グレード24には排出機8が設けられ
て、還元反応が完結した被処理体10を装置外のホッパ
ー28を経て次工程へ排出するようになっている。
【0021】従って、下段ハース32の側壁に設けられ
た燃焼バーナ3からの高温ガスは、低速で旋回する下段
グレード24で加熱、還元反応に利用された後、高速で
旋回する上段グレード22へ導入され被処理体10を乾
燥・予熱し、上段ハース31の上部から排気ダクト9へ
吸引されて、系外へ排気されている。
【0022】上段グレード22及び下段グレード24に
載せられ加熱される被処理体10の状態を図4に示す。
同図に示すように、下段グレード24には被処理体10
が略1層に並ベられ、燃焼バーナ3からの輻射熱が十分
伝わるように配慮されており、上段グレード22には被
処理体10が多層に並べられ、下方からの排ガスが床板
23の導入孔27を通過して上段グレード22の被処理
体10を乾燥・予熱している。
【0023】〔実験例〕実験条件を次に示す。 2段式サーキュラーグレード;上段グレード径D=10m、幅W=1.2m 下段グレード径D=50m、幅W=5m グレードの回転数 ;上段25rph、下段6.8rph。 被処理体の投入速度 ;80ton/h(還元体換算)。 被処理体 ;鉄鉱石粉77%、石炭18%、Ca(OH)2 3.6% バインダー1.4 %から成る直径15mmの球体。 燃焼バーナ ;微粉炭焚きバーナを下段の側壁に複数個所設置。 炉内雰囲気温度 ;上段300℃、下段1300℃。
【0024】この条件での実験によると、上段の投入口
から投入された被処理体は、上段にて乾燥・予熱され、
下段にて加熱、還元反応された後排出されると、還元率
90%以上になったペレットとして取り出され、経済性
の高い還元鉄製造装置であることが確認された。
【0025】〔作用・効果〕上記のような還元鉄製造装
置によれば、小型形状の上段ハース31と大型形状の下
段ハース32が、上下2段に積み重ねて構成されてお
り、先ず、ペレット状の被処理体10が上段ハース31
の投入口21から上段グレード22上に投入されると、
被処理体10を載せた上段グレード22が、例えば20
〜30rphの高速で旋回しながら被処理体10が下段
から上昇してきた加熱排ガスによって乾燥され、略1回
転した位置までくると、支持材25の回動による分割受
皿の傾斜により滑り落ち、下降シュート26から下段グ
レード24へ搬送される。
【0026】そして、下段グレード24上の被処理体1
0は、例えば2〜10rphの低速でゆっくり旋回しな
がら燃焼バーナ3からの高温ガス(例えば1300℃)
による輻射熱を受けて加熱され、還元反応を起こさせた
後、略1回転した位置から搬出機8によって排出され
る。また、この下段ハース32で使用された後、上段へ
導かれる加熱排ガスは、床板23に設けられた排ガスの
導入孔27から上段へ上昇し、図4で示すように被処理
体10を乾燥・予熱することによって熱エネルギーを有
効に利用し熱効率を高めている。
【0027】また、導入孔27には多孔材の輻射熱変換
体或いは燃焼触媒体が介装されているので、下段から上
昇してきた可燃分を有する高温ガスが通過することによ
って、輻射熱変換或いは燃焼を行ない、熱エネルギーを
効率よく被処理体10へ供給することができる。
【0028】上記のような還元鉄製造装置によれば、還
元炉内のグレードを上下2段に配置し、上段を小型で高
速回転させ、下段を大型で低速回転させるように構成し
たので、従来の装置に比べて装置がコンパクトになり、
設置面積を小さくすることができる。また、下段の高温
排ガスを上段へ導き乾燥・予熱に利用するので、熱エネ
ルギーの排出ロスが少なくなり装置の熱効率が高くな
る。
【0029】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の還元鉄製造装置によれば、円形状の
還元炉内を旋回する回転炉床上に石炭を含む鉄鉱石粉か
ら成る被処理体を載置し、該被処理体を高温雰囲気中に
て加熱、還元し鉄分を得る還元鉄製造装置であって、前
記回転炉床を上下2段に積み重ねて構成すると共に上段
の回転炉床を下段の回転炉床よりも小型形状で高速回転
させ、上段の回転炉床には被処理体を投入する投入口と
下段の回転炉床へ搬送する搬送手段を設け、下段の回転
炉床には被処理体を排出する排出機を設けると共に被処
理体を加熱する燃焼装置を設け、下段の回転炉床で発生
した燃焼ガスを上段の回転炉床に導入することによって
上段の被処理体を乾燥させるように構成したので、装置
がコンパクトになり、上段の小型化によって放熱面積か
小さく熱損失が少なくなり、且つ、下段で発生した高温
の排ガスの熱エネルギーを、上段にて乾燥・予熱に有効
利用し熱効率を高めることができる。
【0030】更に、下段の回転炉床より上段の回転炉床
へ燃焼排ガスを導入する燃焼ガス流路に、多孔材の輻射
熱変換体或いは該輻射熱変換体に触媒をコーティングし
た燃焼触媒体を介装して構成したので、下段から排気さ
れる可燃分を有する高温ガスは、輻射熱変換体或いは燃
焼触媒体を通過することによって輻射熱変換或いは燃焼
を行ない、熱エネルギーを効率よく被処理体へ供給する
ことができる。上記のように、本発明は装置全体がコン
パクトになり、熱エネルギーを効率よく利用できるの
で、経済性の良い還元鉄製造装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る還元鉄製造装置の縦断
面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】本発明の一実施例に係る還元鉄製造装置の作用
説明図である。
【図4】図1の要部説明図である。
【図5】従来の還元鉄製造装置の概念を示す説明図であ
る。
【図6】従来の還元鉄製造装置の概略平面図である。
【図7】図6のVII-VII 矢視断面図である。
【符号の説明】
3 燃焼バーナ 4 レール 5 駆動輪 8 排出機 9 排気ダクト 10 被処理体 20 還元炉 21 投入口 22 上段グレード 23 床板 24 下段グレード 25 支持材 26 下降シュート 27 導入孔 31 上段ハース 32 下段ハース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−204514(JP,A) 特開 平1−152225(JP,A) 特開 昭47−4251(JP,A) 特開 昭58−207307(JP,A) 特開 平10−30106(JP,A) 特開 昭58−153088(JP,A) 特開 昭62−26487(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21B 13/08 F27B 9/16 F27B 17/00 F27D 17/00 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円形状の還元炉内を旋回する回転炉床上
    に石炭を含む鉄鉱石粉から成る被処理体を載置し、該被
    処理体を高温雰囲気中にて加熱、還元し鉄を得る還元鉄
    製造装置において、前記回転炉床を上下2段に積み重ね
    て構成すると共に上段の回転炉床を下段の回転炉床より
    も小型形状で高速回転させ、上段の回転炉床には被処理
    体を投入する投入口及び下段の回転炉床へ搬送する搬送
    手段を設け、更に、下段の回転炉床には前記被処理体を
    炉外に排出する排出機及び前記被処理体を加熱する燃焼
    装置を設け、下段の回転炉床で発生した燃焼ガスを上段
    の回転炉床へ導入することによって、上段の回転炉床上
    の被処理体を乾燥することを特徴とする還元鉄製造装
    置。
  2. 【請求項2】 下段の回転炉床より上段の回転炉床へ燃
    焼ガスを導入する燃焼ガス流路に、多孔材の輻射熱変換
    体或いは該輻射熱変換体に触媒をコーティングした燃焼
    触媒体を介装したことを特徴とする請求項1記載の還元
    鉄製造装置。
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