溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランスおよび溶融還元による金属溶湯の製造方法
【課題】溶融還元炉内に粉粒物を気体燃料と支燃ガスとともに供給し、ランス先端の燃焼火炎により粉粒物を適切に予熱することができ、且つランス先端に溶融スラグが付着・凝固したり、支燃ガスが炉内ガスとの反応で消費され、気体燃料の燃焼が不完全になる等の問題を生じない粉粒物装入用バーナーランスを提供する。
【解決手段】内側から順に第１管体１a、第２管体２aおよび第３管体３aが同心円状に配置された多重管構造を有し、第１管体１a内が粉粒物流路ｘ、第１管体１aと第２管体２a間が気体燃料流路ｙ、第２管体２aと第３管体３a間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成し、且つ各流路ｘ，ｙ，ｚの先端が吐出口を構成し、支燃ガス流路ｚのさらに外側にガス流路ｖを設け、ガス流路ｖの先端が吐出口を構成し、且つ該吐出口が第３管体３aの先端位置に設けられ、第１管体１aの先端が、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置する。
【解決手段】内側から順に第１管体１a、第２管体２aおよび第３管体３aが同心円状に配置された多重管構造を有し、第１管体１a内が粉粒物流路ｘ、第１管体１aと第２管体２a間が気体燃料流路ｙ、第２管体２aと第３管体３a間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成し、且つ各流路ｘ，ｙ，ｚの先端が吐出口を構成し、支燃ガス流路ｚのさらに外側にガス流路ｖを設け、ガス流路ｖの先端が吐出口を構成し、且つ該吐出口が第３管体３aの先端位置に設けられ、第１管体１aの先端が、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物を主体とする原料（例えばＣｒ鉱石）を金属浴型溶融還元炉において溶融還元する際に用いられる粉粒物装入用バーナーランスと、このバーナーランスを用いた金属溶湯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｃｒ鉱石などの原料鉱石を、炭材（例えばコークスや無煙炭などの石炭）とともに金属浴型溶融還元炉に装入し、原料鉱石を炉内で溶融還元することにより金属溶湯を製造する方法（溶融還元法）が知られている。一般に、このような溶融還元法では安価な粉粒状の原料鉱石が使用されるが、原料鉱石の溶融還元には大量の熱エネルギーが必要であるため、安定的な操業を行うためには熱源の確保が重要である。溶融還元の熱源としては、炉内に供給される酸素によって炭材を燃焼（一次燃焼）させて得られる熱エネルギーと、この一次燃焼で発生したＣＯをさらに燃焼（二次燃焼）させることにより得られる熱エネルギーが使用されるが、大量の原料鉱石を低コストに溶融還元するには、一次燃焼と二次燃焼を適切に促進させる必要がある。
【０００３】
一次燃焼と二次燃焼を促進させるためには、炉内に供給する酸素量を増加することが有効である。しかし、上吹きランスからの酸素供給量が増加すると、原料鉱石を含むダストの発生量が増加し、鉱石歩留まりの低下やダストの処理コストの増大などの問題が生じる。また、ＣＯやＣＯ２の発生量が増加するために、炉内の上昇ガス流の風量も増大し、粉粒状の原料鉱石を炉内に安定的に装入することが困難になる。
また、酸素供給量を増やすためには上吹きランスからの酸素ガス流速を高める必要があるが、酸素ガス流速を高めると二次燃焼の効率が低下するため、熱エネルギーの大幅な増加は期待できない。
【０００４】
また、二次燃焼を促進させる他の方法としては、上吹きランスの先端位置（ランス高さ）を高くすることや、上吹きランスの先端部から噴射される酸素ガスの流速を低下させること、などが考えられるが、二次燃焼の燃料となるＣＯは、上吹きランスから吹き込まれた酸素とすぐに混合する訳ではないので比較的燃焼しにくく、これらの方法を採用しても、二次燃焼の大幅な促進は期待できない。
また、原料鉱石の安定装入を狙いとして、酸素供給用の上吹きランスとは別に、原料鉱石を炉内装入するための鉱石装入用ランスを用いる溶融還元法が提案されているが、この溶融還元法でも、例えば酸素供給量を増加させると上述したと同様の問題を生じる。
【０００５】
溶融還元の熱源を確保するという要求に対して、特許文献１には、水素を含有する物質を炉内に吹き込んで水素を燃焼させ、その燃焼熱を加えることで総発熱量を増加させる技術が示されている。しかし、水素は全てが炉内の溶湯近傍で燃焼するとは限らず、一部は未燃焼のまま炉外へ排出されたり、炉内の上部空間で燃焼する。その結果、溶湯への着熱が減少し、しかも炉内耐火物の溶損が助長されるおそれがある。
【０００６】
また、特許文献２〜４には、燃料となる石炭粉とともに鉱石を炉内に装入する技術が示されている。このうち特許文献２，３に示されているのは、単に石炭の歩留りを高めるための技術である。一方、特許文献４に示されている技術は、上吹きランスから酸素ガスとともに鉱石と石炭粉を吹き込み、その石炭粉の一部を燃料として上吹きランスから火炎を発生させ、その火炎中を鉱石が通過するように装入するものである。しかし、石炭は他の固体燃料（例えば、プラスチックなど）、気体燃料（例えば、プロパンガス、コークス炉ガスなど）、液体燃料（例えば、重油など）比べて着火しにくいので、火炎の形成が不安定になり、安定的な操業が行えない問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１０４６０８号公報
【特許文献２】特開平５−１７１２３５号公報
【特許文献３】特開平１−９６３１４号公報
【特許文献４】特開昭６０−２０８４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような従来技術の問題に鑑み、本出願人はさきに、炉内耐火物の溶損を助長することなく、炉内での総発熱量を増加させることによって、大量の原料鉱石を効率的に溶融還元することを狙いとして、以下のような溶融還元法とこれに使用するバーナーランスを提案（特願２００７−５３５７４号，特開２００８−１７９８７６号）した。すなわち、この溶融還元法は、溶融還元炉内に酸化性ガスを供給する上吹きランスとは別に、粉粒状の原料鉱石を炉内装入するためのバーナーランスを用い、このバーナーランスから、溶融還元炉内に原料鉱石を気体燃料および支燃ガスとともに供給（吐出）し、ランス先端に形成される気体燃料の燃焼火炎中を原料鉱石が通過することにより、予熱された原料鉱石が炉内に装入されるようにするものである。
【０００９】
この方法によれば、燃料の発熱量を効率良く原料鉱石に伝達することができ、溶湯への着熱効率を向上させることができる。このため上吹きランスによる酸素供給量を増加することなく、大量の原料鉱石を効率的に溶融還元することができる。
また、この溶融還元法に使用するバーナーランスは、図４１に示すように、内側から順に第１管体４０、第２管体４１および第３管体４２が同心円状に配置された多重管構造を有し、第１管体４０内が原料流路４３、第１管体４０と第２管体４１間の空間が気体燃料流路４４、第２管体４１と第３管体４２間の空間が支燃ガス流路４５をそれぞれ構成するとともに、各流路４３，４４，４５の先端が原料やガスの吐出口を構成するものである（図中、４６は冷却水循環流路である）。ランス先端では気体燃料の燃焼火炎ｆが形成され、この燃焼火炎ｆ中を原料ｓの落下流が通過することにより、原料ｓが予熱される。
【００１０】
しかし、本発明者らが、その後に検討したところによれば、図４１に示すようなバーナーランスを通じて大量の原料鉱石を少量のパージ用窒素ガスとともに炉内装入した場合、ランス先端からの鉱石落下流の運動量が大きくなるため、ランス先端に形成される燃焼火炎が鉱石落下流中に十分に入り込むことができず（すなわち、鉱石落下流の中心部と燃焼火炎との接触・熱伝達が阻害される）、その結果、原料鉱石の予熱が不十分となることが判明した。
さらに、（1）ランス先端に溶融スラグが付着・凝固し、粉粒物やガス流れを阻害する、（2）ランスから供給される支燃ガスがＣＯガスなどの炉内ガスとの反応（燃焼）で消費されるため、気体燃料の燃焼が不完全になる、などの問題も生じることが判った。
【００１１】
したがって本発明の目的は、このような課題を解決し、溶融還元炉において原料鉱石などの粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給するバーナーランスであって、大量の粉粒物を供給しても、ランス先端に形成される燃料の燃焼火炎により粉粒物を適切に予熱することができ、しかも、ランス先端に溶融スラグが付着・凝固し、粉粒物やガス流れを阻害したり、ランスから供給される支燃ガスがＣＯガスなどの炉内ガスとの反応（燃焼）で消費され、気体燃料の燃焼が不完全になるなどの問題が生じにくいバーナーランスを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのようなバーナーランスを用いて効率的な溶融還元を行うことで、金属溶湯を低コストに製造することができる製造方法を提供することにある。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１a）、第２管体（２a）および第３管体（３a）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１a）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１a）と第２管体（２a）間の空間が気体燃料流路（ｙ）、第２管体（２a）と第３管体（３a）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３a）の先端位置に設けられ、
第１管体（１a）の先端が、第２管体（２a）の先端よりもバーナー内方に位置することを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１３】
［2］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１b）、第２管体（２b）および第３管体（３b）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１b）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１b）と第２管体（２b）間の空間が気体燃料流路（ｙ）、第２管体（２b）と第３管体（３b）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３b）の先端位置に設けられ、
第１管体（１b）の先端寄り部分に、粉粒物流路（ｘ）内に気体燃料の旋回流が生じるように気体燃料流路（ｙ）内の気体燃料を粉粒物流路（ｘ）内に流入させる貫通部（４）を形成したことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１４】
［3］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１a）、第２管体（２a）および第３管体（３a）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１a）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１a）と第２管体（２a）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）、第２管体（２a）と第３管体（３a）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３a）の先端位置に設けられ、
第１管体（１a）の先端が、第２管体（２a）の先端よりもバーナー内方に位置することを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１５】
［4］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１b）、第２管体（２b）および第３管体（３b）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１b）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１b）と第２管体（２b）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）、第２管体（２b）と第３管体（３b）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３b）の先端位置に設けられ、
第１管体（１b）の先端寄り部分に、粉粒物流路（ｘ）内に支燃ガスの旋回流が生じるように支燃ガス流路（ｚ）内の支燃ガスを粉粒物流路（ｘ）内に流入させる貫通部（４）を形成したことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１６】
［5］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１c）、第２管体（２c）および第３管体（３c）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１c）内が気体燃料流路（ｙ）、第１管体（１c）と第２管体（２c）間の空間が粉粒物流路（ｘ）、第２管体（２c）と第３管体（３c）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３c）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１７】
［6］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１d）、第２管体（２d）および第３管体（３d）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１d）内が支燃ガス流路（ｚ）、第１管体（１d）と第２管体（２d）間の空間が粉粒物流路（ｘ）、第２管体（２d）と第３管体（３d）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３d）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１８】
［7］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１e）および第２管体（２e）が同心円状に配置された二重管構造を有し、
第１管体（１e）内が粉粒物と気体燃料との予混合体の流路（ｗ）、第１管体（１e）と第２管体（２e）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｗ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第２管体（２e）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１９】
［8］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１f）および第２管体（２f）が同心円状に配置された二重管構造を有し、
第１管体（１f）内が粉粒物と支燃ガスとの予混合体の流路（ｗ）、第１管体（１f）と第２管体（２f）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｗ），（ｙ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第２管体（２f）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００２０】
［9］上記［1］、［2］、［5］、［7］のいずれかの粉粒物装入用バーナーランスにおいて、ガス流路（ｖ）の末端が支燃ガス流路（ｚ）と連通し、支燃ガス流路（ｚ）を流れる支燃ガスの一部がガス流路（ｖ）に流入するようにしたことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
［10］上記［3］、［4］、［6］、［8］のいずれかの粉粒物装入用バーナーランスにおいて、ガス流路（ｖ）の末端が気体燃料流路（ｙ）と連通し、気体燃料流路（ｙ）を流れる気体燃料の一部がガス流路（ｖ）に流入するようにしたことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００２１】
［11］溶融還元炉において、金属酸化物を主体とする原料を溶融還元し、金属溶湯を製造する方法において、
上記［1］〜［10］のいずれかのバーナーランスを用い、溶融還元炉内に粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給し、粉粒物を予熱された状態で炉内に装入することを特徴とする、溶融還元による金属溶湯の製造方法。
［12］上記［11］の製造方法において、バーナーランスから供給される粉粒物の少なくとも一部が、金属酸化物を主体とする原料であることを特徴とする、溶融還元による金属溶湯の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るバーナーランスは、ランス先端から落下する粉粒物がランス先端の燃焼火炎中を適切に通過できるため、大量の粉粒物を供給しても、燃焼火炎により粉粒物を適切に予熱することができる。また、ガス流路（ｖ）の吐出口から噴射されるガスがランス先端に溶融スラグが付着することを防止するため、ランス先端に溶融スラグが付着・凝固し、粉粒物やガス流れが阻害されることによる操業トラブルを適切に防止することができる。また、同吐出口から噴射されるガスが、ランス内側で吐出される支燃ガスを炉内ガスからシールドする役目をするため、支燃ガスが炉内ガスとの反応（燃焼）に消費されて気体燃料の燃焼性が損なわれることを防止できる。さらに、ガス流路（ｖ）を通じて吐出口から噴射されるガスが支燃ガスである場合には、気体燃料の燃焼性をより高めることができる。
【００２３】
また、本発明のなかでも、粉粒物流路（ｘ）、気体燃料流路（ｙ）、支燃ガス流路（ｚ）および予混合体流路（ｗ）のうちで（すなわち、ガス流路（ｖ）を除いた流路（ｗ）〜（ｚ）のうちで）、気体燃料流路（ｙ）が同心円の最外側にあるバーナーランスは、支燃ガス流路（ｚ）が同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、支燃ガスによる炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。すなわち、支燃ガス流路（ｚ）が同心円の最外側にあるバーナーランスでは、バーナー燃焼に使われない支燃ガスの量が多くなり、この支燃ガスが炉内発生ガス中の可燃性成分（例えばＣＯ）を部分燃焼させることで、炉内に高温雰囲気が形成されやすく、この高温雰囲気により炉体内面が傷みやすい。これに対して、気体燃料流路（ｙ）が同心円の最外側にあるバーナーランスでは、バーナー燃焼に使われない支燃ガスの量が相対的に少ないため、上記のような炉内高温雰囲気が形成されにくい。
【００２４】
また、本発明のなかでも、粉粒物流路（ｘ）、気体燃料流路（ｙ）、支燃ガス流路（ｚ）および予混合体流路（ｗ）のうちで（すなわち、ガス流路（ｖ）を除いた流路（ｗ）〜（ｚ）のうちで）、支燃ガス流路（ｚ）が同心円の最外側にあるバーナーランスは、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
また、本発明に係る金属溶湯の製造方法によれば、そのようなバーナーランスを用いて効率的な溶融還元を行い、金属溶湯を低コストに製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
まず、本発明のバーナーランスが使用される溶融還元法について説明する。
二次燃焼は炉内の上部空間で生じるので、溶湯の内部や表面近傍で生じる一次燃焼と比べて、溶湯への着熱効率（＝着熱量／総発熱量）が低い。しかしながら、大量の原料鉱石を溶融還元するには、炉内の総発熱量を高める必要があり、そのためには二次燃焼を促進することが有効である。しかしその一方で、二次燃焼は溶湯への着熱効率が低いため、炉内耐火物に吸収される熱量が増大し、炉内耐火物の溶損が助長される。
【００２６】
したがって、大量の原料鉱石を炉内耐火物の溶損を抑えつつ、効率的に溶融還元するには、炉内の総発熱量を十分に確保するとともに、溶湯への着熱効率を高めることが必要である。そして、以下のような形態で溶融還元を行えば、そのような要求を満足させることができる。すなわち、溶融還元炉内に酸化性ガスを供給する上吹きランスとは別に、原料（金属酸化物を主体とする粉粒状の原料）などの粉粒物を炉内装入するためのバーナーランスを用い、このバーナーランスから炉内に粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給（吐出）し、ランス先端に形成される気体燃料の燃焼火炎中を粉粒物が通過することにより、予熱された粉粒物が炉内に装入されるようにするものである。この方法によれば、燃料の発熱量を効率良く原料などの粉粒物に伝達することができるため、溶湯への着熱効率を向上させることができる。このため上吹きランスによる酸素供給量を増加させることなく、大量の原料鉱石を効率的に溶融還元することができる。
【００２７】
図４０は、この溶融還元法の実施状況の一例を模式的に示すもので、６は炉体（溶融還元炉）、７は炉軸心上に配置される上吹きランス、８はその側方に配置される原料装入用のバーナーランス、９は底吹き羽口、１０は溶湯、１１はスラグである。この溶融還元法では、上吹きランス７から酸素ガスなどの酸化性ガスｇが噴射されるとともに、バーナーランス８から金属酸化物を主体とする粉粒状の原料ｓ（原料鉱石など）が気体燃料および支燃ガスとともに供給（吐出）され、ランス先端に形成される気体燃料の燃焼火炎ｆ中を原料ｓが通過することにより、予熱された原料ｓが炉内に装入される。
なお、一般に炭材（例えば、コークスや無煙炭などの石炭）は、炉上部の投入シュートなどから落下装入されるが、炭材の粒子径が小さくて飛散するおそれがある場合には、例えば、パージガスとともに炉内に流し込み装入することもある。また、必要に応じて媒溶材（例えば、石灰、ドロマイトなど）などが上記炭材に準じた方法で炉内装入される。
【００２８】
ここで、金属酸化物を主体とする粉粒状の原料の種類に特別な制限はないが、通常は、鉄鉱石、Ｃｒ鉱石、Ｎｉ鉱石、ダスト、スラッジなどの原料が用いられる。
バーナーランス８で使用する気体燃料の種類にも特別な制限はないが、例えば、プロパンガス、コークス炉ガス、天然ガス、転炉回収ガス、高炉回収ガスなどの１種以上を用いることができる。同じく支燃ガスとしては、酸素ガスまたは酸素含有ガスが用いられる。酸素含有ガスとしては、空気、酸素富化空気、それらの予熱されたガスなどを用いることができる。
また、底吹き羽口９から吹き込まれるガスの種類にも特別な制限はないが、例えば、酸素ガス、プロパンガス、天然ガス、炭酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ＣＯ含有ガスなどの１種以上を用いることができる。
【００２９】
以下、本発明の粉粒物装入用バーナーランスの実施形態について説明する。
本発明の粉粒物装入用バーナーランスは、溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスである。本発明のバーナーランスの装入対象となる粉粒物として最も典型的なものは原料（さきに挙げたような金属酸化物を主体とする原料）であるが、例えば、炭材や媒溶材などのような粉粒物でもよく、これらの１種または２種以上を混合した粉粒物を装入対象とすることができる。原料に限らず、炉内に装入する粉粒物をバーナーランスで適切に予熱できれば、溶融還元炉の熱効率を高めることができる。また、粉粒物の大きさは、バーナーランスを通じて装入できる程度の粒径であればよい。
【００３０】
本発明のバーナーランスは、同心円状の多重管構造または二重管構造により、粉粒物流路ｘ、気体燃料流路ｙおよび支燃ガス流路ｚ、或いはこれら流路ｙ，ｚのいずれかと予混合体流路ｗを有する。また、これら流路のうちの最外側の流路（気体燃料流路ｙまたは支燃ガス流路ｚ）のさらに外側に、ガス流路ｖを有する。
本発明のバーナーランスの形態は、粉粒物流路ｘ、気体燃料流路ｙ、支燃ガス流路ｚおよび予混合体流路ｗのうちで（すなわち、ガス流路ｖを除いた流路ｗ〜ｚのうちで）、（i）気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるバーナーランス、（ii）支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランス、の２通りに大別できる。なお、以下の説明において、気体燃料流路ｙまたは支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスという場合には、当該流路が粉粒物流路ｘ、気体燃料流路ｙ、支燃ガス流路ｚおよび予混合体流路ｗのうちで（すなわち、ガス流路ｖを除いた流路ｗ〜ｚのうちで）、同心円の最外側にあるバーナーランスを意味するものとする。
【００３１】
上記（i）の形態のバーナーランスは、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、支燃ガスによる炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる利点がある。すなわち、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスでは、バーナー燃焼に使われない支燃ガスの量が多くなり、この支燃ガスが炉内発生ガス中の可燃性成分（例えばＣＯ）を部分燃焼させることで、炉内に高温雰囲気が形成されやすく、この高温雰囲気により炉体内面が傷みやすい。これに対して、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるバーナーランスである上記（i）の形態のバーナーランスでは、バーナー燃焼に使われない支燃ガスの量が相対的に少ないため、上記のような炉内高温雰囲気が形成されにくく、このため炉体内面が傷みにくい。
一方、上記（ii）の形態のバーナーランスは、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる利点がある。
【００３２】
上述したように、本発明のバーナーランスは、気体燃料流路ｙと支燃ガス流路ｚのうち同心円の最外側になる流路（すなわち、図１〜図７に示すような本願の第一発明のバーナーランス、図８〜図１１に示すような本願の第二発明のバーナーランス、図２０〜図２３に示すような本願の第五発明のバーナーランス、図２８〜図３１に示すような本願の第七発明のバーナーランスでは「支燃ガス流路ｚ」、図１２〜図１５に示すような本願の第三発明のバーナーランス、図１６〜図１９に示すような本願の第四発明のバーナーランス、図２４〜図２７に示すような本願の第六発明のバーナーランス、図３２〜図３５に示すような本願の第八発明のバーナーランスでは「気体燃料流路ｙ」）のさらに外側にガス流路ｖを設け、このガス流路ｖの先端がガス吐出口１２vを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３a〜３d（図１〜図２７に示すような本願の第一発明〜第六発明のバーナーランスの場合）または第２管体２e，２f（図２８〜図３５に示すような本願の第七発明および第八発明のバーナーランスの場合）の先端位置に設けられるような構造とする。
【００３３】
すなわち、そのようなランス構造とし、ガス流路ｖを通じてランス先端（ガス吐出口１２v）からガスを噴射することにより、ランス先端に付着しようとする溶融スラグが吹き飛ばされ、溶融スラグの付着を防止することができる。また、ガス流路ｖを通じてランス先端（ガス吐出口１２v）から噴射されるガスは、その内側で吐出される支燃ガスを炉内ガスからシールドする役目をするので、支燃ガスがＣＯガスなどの炉内ガスとの反応（燃焼）に消費されるのが抑えられ、気体燃料の燃焼性が損なわれないようにすることができる。さらに、ガス流路ｖを通じてランス先端から噴射されるガスが支燃ガス（酸素ガスまたは酸素含有ガス）である場合には、気体燃料の燃焼性をより高めることができる。
【００３４】
ガス流路ｖに供給され、ランス先端から噴射するガス種に特別な制限はなく、例えば、支燃ガス（酸素ガス、空気や酸素富化空気などの酸素含有ガス、それらの予熱されたガス）、気体燃料（プロパンガス、コークス炉ガス、天然ガス、転炉回収ガス、高炉回収ガスなどの１種以上）、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガスなどの１種以上を用いることができる。但し、上述したように、支燃ガスを用いることにより、気体燃料の燃焼性をより高めることができる効果も得られる。一方、窒素ガスなどを用いた場合には、ガス吐出口１２vから噴射されるガスによる炉体の損傷が抑制されるという利点がある。
【００３５】
ガス流路ｖの設け方も任意であり、第３管体３a〜３d（図１〜図２７に示すような本願の第一発明〜第六発明のバーナーランスの場合）または第２管体２e，２f（図２８〜図３５に示すような本願の第七発明および第八発明のバーナーランスの場合）の内部にガス流路ｖを形成してもよいし、第３管体３a〜３dまたは第２管体２e，２fの外側にさらに管体を同心状に設け、その管体と第３管体３a〜３dまたは第２管体２e，２f間の空間でガス流路ｖが構成されるようにしてもよい。また、ガス流路ｖとガス吐出口１２vは環状（支燃ガス流路ｚおよび支燃ガス吐出口１２z、気体燃料流路ｙおよび燃料吐出口１２yと同心円状）に設けてもよいし、ガス流路ｖをランス周方向で間隔をおいて設けられる複数本の通孔で構成し、各通孔の先端がガス吐出口１２vとなるようにしてもよい。また、ガス流路ｖを環状（支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙと同心円状）に設けるとともに、その先端に複数のガス吐出口１２vをランス周方向で間隔をおいて形成するようにしてもよい。
また、ガス流路ｖは、支燃ガス流路ｚおよび気体燃料流路ｙから独立して設け、専用のガス供給系からガスを供給するようにしてもよいし、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚまたは気体燃料流路ｙに連通させ、支燃ガス流路ｚまたは気体燃料流路ｙを流れるガス（支燃ガスまたは気体燃料）の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてもよい。
【００３６】
以下、装入対象として最も典型的な粉粒物である原料（金属酸化物を主体とする粉粒状の原料）を装入するバーナーランスを例に、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図３は、本願の第一の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図１はランス先端部の縦断面図、図２は図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１a、第２管体２aおよび第３管体３aが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１a内が粉粒物（原料）流路ｘ、第１管体１aと第２管体２a間の空間が気体燃料流路ｙ、第２管体２aと第３管体３a間の空間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００３７】
さらに、第３管体３aの内部に環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２vを構成するとともに、このガス吐出口１２ｖが第３管体３aの先端に形成されている。なお、当然のことながら環状のガス流路ｖの内側の管部分は、適当な連結部（図示せず）により第３管体３aの本体部（ガス流路ｖの外側の管部分）に保持されている。
さきに述べたようにガス流路ｖに流すガス種は任意であるが、本実施形態のように支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立したガス流路ｖの場合には、例えば、窒素ガスなども使用できる。
【００３８】
第１管体１aの先端は、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置している。ここで、図１に示したランス軸線方向における第１管体１aの先端と第２管体２aの先端との距離Ｌ１に特別な制限はないが、一般には第２管体２aの先端の内径Ｄ１に対してＤ１／２〜５Ｄ１程度とすることが好ましい。Ｌ１＜Ｄ１／２では、距離（時間）が短すぎて気体燃料と原料との混合が不十分になりやすい。一方、第１管体１aの先端外側の気体燃料流路ｙから原料落下流側に流れる気体燃料の拡がり角度は、ランス軸線方向に対して５°以上であると考えられるから、Ｌ１＞５Ｄ１では気体燃料流に随伴する原料が第２管体２aの先端部に衝突し、その部分の摩耗が大きくなるおそれがある。
第３管体３aは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３aの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００３９】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、第１管体１aの先端は、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置しているため、燃料吐出口１２yから吐出された気体燃料は、燃焼火炎ｆの形成始端よりもバーナー内方位置（距離Ｌ１だけ内方の位置）で原料ｓと接触し始め、原料落下流の中心部側に拡散して原料ｓと予混合された状態となる。このため原料落下流の大部分が、支燃ガス吐出口１２zの位置を始端として形成される燃焼火炎ｆの領域を通過することができ、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
また、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
【００４０】
また、このバーナーランスでは、（i）ガス流路ｖを通じて供給されたガスがランス先端のガス吐出口１２vから噴射されることにより、ランス先端に付着しようとする溶融スラグが吹き飛ばされ、溶融スラグの付着が防止される、（ii）ガス吐出口１２vから噴射されるガスが、支燃ガス吐出口１２zから吐出される支燃ガスを炉内ガスからシールドする役目をし、支燃ガスが炉内ガスとの反応（燃焼）に消費されるのを抑制する、という作用効果が得られる。さらに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスである場合には、気体燃料の燃焼性がより高められる。一方、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが窒素ガスである場合には、ガス吐出口１２vから噴射されるガスによる炉体の損傷が抑制される。
【００４１】
図４〜図７は、本願の第一の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの他の実施形態を示すもので、図４はランス先端部の縦断面図、図５は図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図、図７はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスも、第３管体３aの内部に環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２vを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３aの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚに連通させ、支燃ガス流路ｚを流れる支燃ガスの一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。なお、当然のことながら環状のガス流路ｖの内側の管部分は、適当な連結部（図示せず）により第３管体の本体部（ガス流路ｖの外側の管部分）に保持されている。このような構造は、図８〜図２７の実施形態でも同様である。
本実施形態のその他の構成は、図１〜図３に示す実施形態と同様である。この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られるとともに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスであるため、気体燃料の燃焼性がより高められる。
【００４２】
図８〜図１１は、本願の第二の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図８はランス先端部の縦断面図、図９は図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図、図１０は図８中のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図１１はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１b、第２管体２bおよび第３管体３bが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１b内が粉粒物（原料）流路ｘ、第１管体１bと第２管体２b間の空間が気体燃料流路ｙ、第２管体２bと第３管体３b間の空間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００４３】
さらに、第３管体３bの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３bの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚに連通させ、支燃ガス流路ｚを流れる支燃ガスの一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
【００４４】
第１管体１bの先端寄り部分には、気体燃料流路ｙ内の気体燃料を粉粒物流路ｘ内に流入させる複数の貫通部４が形成されている。本実施形態では、貫通部４は貫通孔で構成されている。これら貫通部４は、粉粒物流路ｘ内に流入した気体燃料が同流路内で旋回流となるように、その軸線（孔軸）が第１管体１bの径方向に対して傾きを持って形成され、貫通部４から第１管体１b（粉粒物流路ｘ）の管軸に対して偏心した方向に向けて気体燃料が流入するように形成されている。また、各貫通部４を構成する貫通孔は、気体燃料流路ｙ側から粉粒物流路ｘ側に向けて下向きに傾斜している。
第３管体３bは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３bの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
第１管体１bに形成する貫通部４の形態は任意であり、例えば、第１管体１bの先端から管長方向に形成されるスリットで貫通部４を構成してもよい。
【００４５】
ここで、図８に示したランス軸線方向における貫通部４と第１管体１bの先端との距離Ｌ２に特別な制限はないが、あまり長いと原料の旋回流により摩耗する管内壁長さが大きくなるため、第１管体１bの先端の内径Ｄ２に対して５Ｄ２以下程度とすることが好ましい。なお、貫通部４がスリットで構成される場合には、距離Ｌ２は第１管体１bの先端とスリット端部との距離である。
また、図９に示した貫通部４からの気体燃料噴射方向（貫通部４の軸線）の第１管体半径方向に対する傾き角θは、３〜４５°程度とすることが好ましい。この傾き角θが３°未満では気体燃料の旋回流が形成されにくく、一方、４５°を超えると管中心部側に旋回流が形成されにくくなる。
【００４６】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、気体燃料流路ｙ内の気体燃料の一部は、貫通部４から粉粒物流路ｘ内に流入し、同流路内で気体燃料の旋回流が形成される。これにより原料と気体燃料の一部が予混合された状態となり、かつこの状態で粉粒物吐出口１２xから吐出された原料ｓが旋回流に随伴されることで、燃焼火炎ｆに強制的に接触させられ、この結果、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
【００４７】
また、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られるとともに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスであるため、気体燃料の燃焼性がより高められる。
なお、第１管体１bの先端寄り部分の内壁に、粉粒物に旋回作用を与える案内板を設けてもよく、このような案内板を設けることにより、原料の旋回作用をより高めることができる。
【００４８】
図１２〜図１５は、本願の第三の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図１２はランス先端部の縦断面図、図１３は図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図、図１４は図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図、図１５はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１a、第２管体２aおよび第３管体３aが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１a内が粉粒物（原料）流路ｘ、第１管体１aと第２管体２a間の空間が支燃ガス流路ｚ、第２管体２aと第３管体３a間の空間が気体燃料流路ｙをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００４９】
さらに、第３管体３aの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３aの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を気体燃料流路ｙに連通させ、気体燃料流路ｙを流れる気体燃料の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
【００５０】
第１管体１aの先端は、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置している。ここで、図１２に示したランス軸線方向における第１管体１aの先端と第２管体２aの先端との距離Ｌ１に特別な制限はないが、一般には第２管体２aの先端の内径Ｄ１に対してＤ１／２〜５Ｄ１程度とすることが好ましい。Ｌ１＜Ｄ１／２では、距離（時間）が短すぎて支燃ガスと原料との混合が不十分になりやすい。一方、第１管体１aの先端外側の支燃ガス流路ｚから原料落下流側に流れる支燃ガスの拡がり角度は、ランス軸線方向に対して５°以上であると考えられるから、Ｌ１＞５Ｄ１では支燃ガス流に随伴する原料が第２管体２aの先端部に衝突し、その部分の摩耗が大きくなるおそれがある。
第３管体３aは、ランス先端部を囲むようにして燃料吐出口１２ｙの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３aの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００５１】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、第１管体１aの先端は、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置しているため、支燃ガス吐出口１２ｚから吐出された支燃ガスは、燃焼火炎ｆの形成始端よりもバーナー内方位置（距離Ｌ１だけ内方の位置）で原料ｓと接触し始め、原料落下流の中心部側に拡散して原料ｓと予混合された状態となる。このため原料落下流の大部分が、燃料吐出口１２ｙの位置を始端として形成される燃焼火炎ｆの領域を通過することができ、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
また、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、さきに述べたような理由で支燃ガスと炉内ガス（可燃性成分）との燃焼による炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られる。
【００５２】
図１６〜図１９は、本願の第四の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図１６はランス先端部の縦断面図、図１７は図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面図、図１８は図１６中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図、図１９はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１b、第２管体２bおよび第３管体３bが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１b内が粉粒物（原料）流路ｘ、第１管体１bと第２管体２b間の空間が支燃ガス流路ｚ、第２管体２bと第３管体３b間の空間が気体燃料流路ｙをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００５３】
さらに、第３管体３bの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３bの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を気体燃料流路ｙに連通させ、気体燃料流路ｙを流れる気体燃料の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
【００５４】
第１管体１bの先端寄り部分には、支燃ガス流路ｚ内の支燃ガスを粉粒物流路ｘ内に流入させる複数の貫通部４が形成されている。本実施形態では、貫通部４は貫通孔で構成されている。これら貫通部４は、粉粒物流路ｘ内に流入した支燃ガスが同流路内で旋回流となるように、その軸線（孔軸）が第１管体１bの径方向に対して傾きを持って形成され、貫通部４から第１管体１b（粉粒物流路ｘ）の管軸に対して偏心した方向に向けて支燃ガスが流入するように形成されている。また、各貫通部４を構成する貫通孔は、支燃ガス流路ｚ側から粉粒物流路ｘ側に向けて下向きに傾斜している。
第３管体３bは、ランス先端部を囲むようにして燃料吐出口１２ｙの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３bの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
第１管体１bに形成する貫通部４の形態は任意であり、例えば、第１管体１bの先端から管長方向に形成されるスリットで貫通部４を構成してもよい。
【００５５】
ここで、図１６に示したランス軸線方向における貫通部４と第１管体１bの先端との距離Ｌ２に特別な制限はないが、あまり長いと原料の旋回流により摩耗する管内壁長さが大きくなるため、第１管体１bの先端の内径Ｄ２に対して５Ｄ２以下程度とすることが好ましい。なお、貫通部４がスリットで構成される場合には、距離Ｌ２は第１管体１bの先端とスリット端部との距離である。
また、図１７に示した貫通部４からの支燃ガス噴射方向（貫通部４の軸線）の第１管体半径方向に対する傾き角θは、３〜４５°程度とすることが好ましい。この傾き角θが３°未満では支燃ガスの旋回流が形成されにくく、一方、４５°を超えると管中心部側に旋回流が形成されにくくなる。
【００５６】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、支燃ガス流路ｚ内の支燃ガスの一部は、貫通部４から粉粒物流路ｘ内に流入し、同流路内で支燃ガスの旋回流が形成される。これにより原料と支燃ガスの一部が予混合された状態となり、かつこの状態で粉粒物吐出口１２xから吐出された原料ｓが旋回流に随伴されることで、燃焼火炎ｆに強制的に接触させられ、この結果、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
【００５７】
また、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、さきに述べたような理由で支燃ガスと炉内ガス（可燃性成分）との燃焼による炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られる。
なお、第１管体１bの先端寄り部分の内壁に、粉粒物に旋回作用を与える案内板を設けてもよく、このような案内板を設けることにより、原料の旋回作用をより高めることができる。
【００５８】
図２０〜図２３は、本願の第五の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図２０はランス先端部の縦断面図、図２１は図２０中のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う断面図、図２２は図２０中のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う断面図、図２３はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１c、第２管体２cおよび第３管体３cが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１c内が気体燃料流路ｙ、第１管体１cと第２管体２c間の空間が粉粒物（原料）流路ｘ、第２管体２cと第３管体３c間の空間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００５９】
さらに、第３管体３cの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３cの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚに連通させ、支燃ガス流路ｚを流れる支燃ガスの一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
第３管体３cは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３cの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００６０】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、原料ｓは気体燃料と支燃ガスによりサンドイッチされた状態で粉粒物吐出口１２xから吐出されるので、原料落下流の大部分が燃焼火炎ｆの領域を通過することができ、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
また、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られるとともに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスであるため、気体燃料の燃焼性がより高められる。
【００６１】
図２４〜図２７は、本願の第六の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図２４はランス先端部の縦断面図、図２５は図２４中のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿う断面図、図２６は図２４中のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿う断面図、図２７はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１d、第２管体２dおよび第３管体３dが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１d内が支燃ガス流路ｚ、第１管体１dと第２管体２d間の空間が粉粒物（原料）流路ｘ、第２管体２dと第３管体３d間の空間が気体燃料流路ｙをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００６２】
さらに、第３管体３dの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３dの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を気体燃料流路ｙに連通させ、気体燃料流路ｙを流れる気体燃料の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
第３管体３dは、ランス先端部を囲むようにして燃料吐出口１２yの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３dの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００６３】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、原料ｓは気体燃料と支燃ガスによりサンドイッチされた状態で粉粒物吐出口１２xから吐出されるので、原料落下流の大部分が燃焼火炎ｆの領域を通過することができ、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
また、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、さきに述べたような理由で支燃ガスと炉内ガス（可燃性成分）との燃焼による炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られる。
【００６４】
図２８〜図３１は、本願の第七の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図２８はランス先端部の縦断面図、図２９は図２８中のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿う断面図、図３０は図２８中のＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿う断面図、図３１はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１eおよび第２管体２eが同心円状に配置された二重管構造（管軸が垂直方向に沿う二重管構造）を有している。そして、第１管体１e内が粉粒物（原料）と気体燃料との予混合体の流路ｗ、第１管体１eと第２管体２e間の空間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成するとともに、予混合体流路ｗの先端が粉粒物（原料）・気体燃料の予混合体吐出口１２wを、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００６５】
さらに、第２管体２eの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第２管体２eの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚに連通させ、支燃ガス流路ｚを流れる支燃ガスの一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。なお、当然のことながら環状のガス流路ｖの内側の管部分は、適当な連結部（図示せず）により第２管体の本体部（ガス流路ｖの外側の管部分）に保持されている。このような構造は、図３２〜図３５の実施形態でも同様である。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
第２管体２eは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zの前方に張り出した筒状部２０を有しており、この筒状部２０を含めた第２管体２eの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００６６】
以上のようなバーナーランスによれば、予混合体流路ｗ内に粉粒状の原料ｓと気体燃料との予混合体が供給される。すなわち、気体燃料をキャリアガスとして原料が供給される。また、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスが供給される。原料ｓは気体燃料と混合された状態で予混合体吐出口１２wから吐出されるので、原料落下流自体が燃焼火炎領域となり、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。また、気体燃料をキャリアガスとして原料が供給されるので、さきに説明した第一乃至第六の発明のバーナーランスに較べてランス先端（予混合体吐出口１２w）での原料吐出速度が速くなり、これに伴い吐出口近傍での気体燃料と支燃ガスとの混合が促進されるので燃焼速度が増大し、また、原料周囲のガス流れが激しいことにより、原料と周囲ガス（火炎）との伝熱速度が向上する。この結果、原料を効果的に予熱することができ、炉全体の熱効率を向上させることができる。
また、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流の内側に気体燃料＋原料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られるとともに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスであるため、気体燃料の燃焼性がより高められる。
【００６７】
図３２〜図３５は、本願の第八の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図３２はランス先端部の縦断面図、図３３は図３２中のＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に沿う断面図、図３４は図３２中のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線に沿う断面図、図３５はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１fおよび第２管体２fが同心円状に配置された二重管構造（管軸が垂直方向に沿う二重管構造）を有している。そして、第１管体１f内が粉粒物（原料）と支燃ガスとの予混合体の流路ｗ、第１管体１fと第２管体２f間の空間が気体燃料流路ｙをそれぞれ構成するとともに、予混合体流路ｗの先端が粉粒物（原料）・支燃ガスの予混合体吐出口１２wを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００６８】
さらに、第２管体２fの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第２管体２fの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を気体燃料流路ｙに連通させ、気体燃料流路ｙを流れる気体燃料の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
第２管体２fは、ランス先端部を囲むようにして燃料吐出口１２yの前方に張り出した筒状部２０を有しており、この筒状部２０を含めた第２管体２fの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００６９】
以上のようなバーナーランスによれば、予混合体流路ｗ内に粉粒状の原料ｓと支燃ガスとの予混合体が供給される。すなわち、支燃ガスをキャリアガスとして原料が供給される。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が供給される。原料ｓは支燃ガスと混合された状態で予混合体吐出口１２wから吐出されるので、原料落下流自体が燃焼火炎領域となり、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。また、支燃ガスをキャリアガスとして原料が供給されるので、さきに説明した第一乃至第六の発明のバーナーランスに較べてランス先端（予混合体吐出口１２w）での原料吐出速度が速くなり、これに伴い吐出口近傍での気体燃料と支燃ガスとの混合が促進されるので燃焼速度が増大し、また、原料周囲のガス流れが激しいことにより、原料と周囲ガス（火炎）との伝熱速度が向上する。この結果、原料を効果的に予熱することができ、炉全体の熱効率を向上させることができる。
また、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、さきに述べたような理由で支燃ガスと炉内ガス（可燃性成分）との燃焼による炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られる。
【００７０】
なお、図１〜図３および図４〜図７に示される粉粒物装入用バーナーランスにおいて、その第１管体１aに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、気体燃料流路ｙから粉粒物流路ｘ内に気体燃料を流入させ、同流路内で気体燃料の旋回流が生じるようにしてもよい。また、図１２〜図１５に示される粉粒物装入用バーナーランスにおいて、その第１管体１aに、図１６〜図１９と同様の貫通部４を形成し、支燃ガス流路ｚから粉粒物流路ｘ内に支燃ガスを流入させ、同流路内で支燃ガスの旋回流が生じるようにしてもよい。
【００７１】
また、図２０〜図２３に示される粉粒物装入用バーナーランスにおいて、その第１管体１cに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、気体燃料流路ｙから粉粒物流路ｘ内に気体燃料を流入させ、同流路内で気体燃料の旋回流が生じるようにしてもよい。或いは、その第２管体２cに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、支燃ガス流路ｚから粉粒物流路ｘ内に支燃ガスを流入させ、同流路内で支燃ガスの旋回流が生じるようにしてもよい。
また、図２４〜図２７に示される粉粒物装入用バーナーランスにおいて、その第２管体２dに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、気体燃料流路ｙから粉粒物流路ｘ内に気体燃料を流入させ、同流路内で気体燃料の旋回流が生じるようにしてもよい。或いは、その第１管体１dに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、支燃ガス流路ｚから粉粒物流路ｘ内に支燃ガスを流入させ、同流路内で支燃ガスの旋回流が生じるようにしてもよい。
【００７２】
また、図２０〜図２３に示されるバーナーランスや、図２４〜図２７に示されるバーナーランスにおいて、図４〜図７に示されるバーナーランスと同様に、第１管体１cまたは１dの先端を、第２管体２cまたは２dの先端よりもバーナー内方に位置させれば、気体燃料や支燃ガスが原料と予混合された状態となるので、さらに好ましい。図３６と図３７は、そのようなランス先端部構造の実施形態を示すものであり、ぞれぞれの実施形態が、図２０〜図２３に示されるバーナーランス、図２４〜図２７に示されるバーナーランスのいずれにも適用可能である。また、特に図３７の実施形態は、第１管体１cまたは１dの先端をノズル構造とすることで、気体燃料または支燃ガスが斜め外方（原料落下流方向）に噴射されるようにしたものであり、原料との予混合をより効果的に促進できる。
【００７３】
ここで、図３６および図３７に示したランス軸線方向における第１管体１cまたは１dの先端と第２管体２cまたは２dの先端との距離Ｌ３は、図１〜図７、図１２〜図１５のバーナーランスと同様の理由で、第２管体２cまたは２dの先端の内径Ｄ３に対してＤ３／２〜５Ｄ３程度とすることが好ましい。
また、以上述べた各実施形態は、ガス流路ｖとガス吐出口１２vを環状に設けたものであるが、図３８（ランス先端部の底面図）に示すように、ガス流路ｖを環状（支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙと同心円状）に設けるとともに、その先端に複数のガス吐出口１２vをランス周方向で間隔をおいて形成するようにしてもよい。
また、ガス流路ｖをランス周方向で間隔をおいて設けられる複数本の通孔で構成し、各通孔の先端がガス吐出口１２vとなるようにしてもよい。
【００７４】
なお、以上述べた各実施形態では、第３管体３a〜３d、第２管体２e，２fは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zまたは気体燃料吐出口１２yの前方に張り出した筒状部３０，２０を有し、これら筒状部３０，２０の基端内側に凹状のコーナー部が形成されているが、このコーナー部にスラグが付着・堆積し、問題を生じる可能性もある。このような問題に対しては、例えば、図３９に示すように、筒状部３０，２０の内壁面３００，２００を拡径テーパー状に構成するなどして、その上部の管内壁面との間で凹状のコーナー部が形成されないようにすることが好ましい。前記内壁面３００，２００は、テーパー状でなくても滑らかな面（例えば曲面）であればよい。
【００７５】
本発明に係る金属溶湯の製造方法では、溶融還元炉において金属酸化物を主体とする原料を溶融還元し、金属溶湯を製造する際に、上述した本発明の粉粒物装入用バーナーランスを用い、溶融還元炉内に原料などの粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給し、粉粒物を予熱された状態で炉内に装入する。
通常、バーナーランスにより装入される粉粒物は、図４０に関して説明したように金属酸化物を主体とする原料であるが、さきに述べたような他の粉粒物であってもよい。
このような本発明によれば、使用する原料に応じて各種の金属溶湯を低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本願の第一の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図
【図３】図１の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図４】本願の第一の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの他の実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図５】図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図
【図６】図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図
【図７】図４の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図８】本願の第二の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図
【図１０】図８中のＸ−Ｘ線に沿う断面図
【図１１】図８の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図１２】本願の第三の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図１３】図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図
【図１４】図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図
【図１５】図１２の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図１６】本願の第四の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図１７】図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面図
【図１８】図１６中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図
【図１９】図１６の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図２０】本願の第五の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図２１】図２０中のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う断面図
【図２２】図２０中のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う断面図
【図２３】図２０の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図２４】本願の第六の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図２５】図２４中のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿う断面図
【図２６】図２４中のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿う断面図
【図２７】図２４の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図２８】本願の第七の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図２９】図２８中のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿う断面図
【図３０】図２８中のＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿う断面図
【図３１】図２８の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図３２】本願の第八の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図３３】図３２中のＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に沿う断面図
【図３４】図３２中のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線に沿う断面図
【図３５】図３２の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図３６】本願の第五および第六の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスに適用可能なランス先端部構造の一実施形態を示す縦断面図
【図３７】本願の第五および第六の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスに適用可能なランス先端部構造の他の実施形態を示す縦断面図
【図３８】本発明の他の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図３９】本発明の粉粒物装入用バーナーランスにおけるランス先端部の他の構造例を部分的に示す縦断面図
【図４０】本発明の粉粒物装入用バーナーランスが使用される溶融還元法の実施状況の一例を模式的に示す説明図
【図４１】比較例の粉粒物装入用バーナーランスのランス先端部の縦断面図
【符号の説明】
【００７７】
１a，１b，１c，１d，１e，１f 第１管体
２a，２b，２c，２d，２e，２f 第２管体
３a，３b，３c，３d 第３管体
４ 貫通部
５ 冷却水循環流路
６ 炉体（溶融還元炉）
７ 上吹きランス
８ 原料装入用バーナーランス
９ 底吹き羽口
１０ 溶湯
１１ スラグ
１２x 粉粒物吐出口
１２y 燃料吐出口
１２z 支燃ガス吐出口
１２w 予混合体吐出口
１２v ガス吐出口
２０，３０ 筒状部
２００，３００ 内壁面
ｘ 粉粒物流路
ｙ 気体燃料流路
ｚ 支燃ガス流路
ｗ 予混合体流路
ｖ ガス流路
ｓ 原料
ｆ 燃焼火炎
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物を主体とする原料（例えばＣｒ鉱石）を金属浴型溶融還元炉において溶融還元する際に用いられる粉粒物装入用バーナーランスと、このバーナーランスを用いた金属溶湯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｃｒ鉱石などの原料鉱石を、炭材（例えばコークスや無煙炭などの石炭）とともに金属浴型溶融還元炉に装入し、原料鉱石を炉内で溶融還元することにより金属溶湯を製造する方法（溶融還元法）が知られている。一般に、このような溶融還元法では安価な粉粒状の原料鉱石が使用されるが、原料鉱石の溶融還元には大量の熱エネルギーが必要であるため、安定的な操業を行うためには熱源の確保が重要である。溶融還元の熱源としては、炉内に供給される酸素によって炭材を燃焼（一次燃焼）させて得られる熱エネルギーと、この一次燃焼で発生したＣＯをさらに燃焼（二次燃焼）させることにより得られる熱エネルギーが使用されるが、大量の原料鉱石を低コストに溶融還元するには、一次燃焼と二次燃焼を適切に促進させる必要がある。
【０００３】
一次燃焼と二次燃焼を促進させるためには、炉内に供給する酸素量を増加することが有効である。しかし、上吹きランスからの酸素供給量が増加すると、原料鉱石を含むダストの発生量が増加し、鉱石歩留まりの低下やダストの処理コストの増大などの問題が生じる。また、ＣＯやＣＯ２の発生量が増加するために、炉内の上昇ガス流の風量も増大し、粉粒状の原料鉱石を炉内に安定的に装入することが困難になる。
また、酸素供給量を増やすためには上吹きランスからの酸素ガス流速を高める必要があるが、酸素ガス流速を高めると二次燃焼の効率が低下するため、熱エネルギーの大幅な増加は期待できない。
【０００４】
また、二次燃焼を促進させる他の方法としては、上吹きランスの先端位置（ランス高さ）を高くすることや、上吹きランスの先端部から噴射される酸素ガスの流速を低下させること、などが考えられるが、二次燃焼の燃料となるＣＯは、上吹きランスから吹き込まれた酸素とすぐに混合する訳ではないので比較的燃焼しにくく、これらの方法を採用しても、二次燃焼の大幅な促進は期待できない。
また、原料鉱石の安定装入を狙いとして、酸素供給用の上吹きランスとは別に、原料鉱石を炉内装入するための鉱石装入用ランスを用いる溶融還元法が提案されているが、この溶融還元法でも、例えば酸素供給量を増加させると上述したと同様の問題を生じる。
【０００５】
溶融還元の熱源を確保するという要求に対して、特許文献１には、水素を含有する物質を炉内に吹き込んで水素を燃焼させ、その燃焼熱を加えることで総発熱量を増加させる技術が示されている。しかし、水素は全てが炉内の溶湯近傍で燃焼するとは限らず、一部は未燃焼のまま炉外へ排出されたり、炉内の上部空間で燃焼する。その結果、溶湯への着熱が減少し、しかも炉内耐火物の溶損が助長されるおそれがある。
【０００６】
また、特許文献２〜４には、燃料となる石炭粉とともに鉱石を炉内に装入する技術が示されている。このうち特許文献２，３に示されているのは、単に石炭の歩留りを高めるための技術である。一方、特許文献４に示されている技術は、上吹きランスから酸素ガスとともに鉱石と石炭粉を吹き込み、その石炭粉の一部を燃料として上吹きランスから火炎を発生させ、その火炎中を鉱石が通過するように装入するものである。しかし、石炭は他の固体燃料（例えば、プラスチックなど）、気体燃料（例えば、プロパンガス、コークス炉ガスなど）、液体燃料（例えば、重油など）比べて着火しにくいので、火炎の形成が不安定になり、安定的な操業が行えない問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１０４６０８号公報
【特許文献２】特開平５−１７１２３５号公報
【特許文献３】特開平１−９６３１４号公報
【特許文献４】特開昭６０−２０８４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような従来技術の問題に鑑み、本出願人はさきに、炉内耐火物の溶損を助長することなく、炉内での総発熱量を増加させることによって、大量の原料鉱石を効率的に溶融還元することを狙いとして、以下のような溶融還元法とこれに使用するバーナーランスを提案（特願２００７−５３５７４号，特開２００８−１７９８７６号）した。すなわち、この溶融還元法は、溶融還元炉内に酸化性ガスを供給する上吹きランスとは別に、粉粒状の原料鉱石を炉内装入するためのバーナーランスを用い、このバーナーランスから、溶融還元炉内に原料鉱石を気体燃料および支燃ガスとともに供給（吐出）し、ランス先端に形成される気体燃料の燃焼火炎中を原料鉱石が通過することにより、予熱された原料鉱石が炉内に装入されるようにするものである。
【０００９】
この方法によれば、燃料の発熱量を効率良く原料鉱石に伝達することができ、溶湯への着熱効率を向上させることができる。このため上吹きランスによる酸素供給量を増加することなく、大量の原料鉱石を効率的に溶融還元することができる。
また、この溶融還元法に使用するバーナーランスは、図４１に示すように、内側から順に第１管体４０、第２管体４１および第３管体４２が同心円状に配置された多重管構造を有し、第１管体４０内が原料流路４３、第１管体４０と第２管体４１間の空間が気体燃料流路４４、第２管体４１と第３管体４２間の空間が支燃ガス流路４５をそれぞれ構成するとともに、各流路４３，４４，４５の先端が原料やガスの吐出口を構成するものである（図中、４６は冷却水循環流路である）。ランス先端では気体燃料の燃焼火炎ｆが形成され、この燃焼火炎ｆ中を原料ｓの落下流が通過することにより、原料ｓが予熱される。
【００１０】
しかし、本発明者らが、その後に検討したところによれば、図４１に示すようなバーナーランスを通じて大量の原料鉱石を少量のパージ用窒素ガスとともに炉内装入した場合、ランス先端からの鉱石落下流の運動量が大きくなるため、ランス先端に形成される燃焼火炎が鉱石落下流中に十分に入り込むことができず（すなわち、鉱石落下流の中心部と燃焼火炎との接触・熱伝達が阻害される）、その結果、原料鉱石の予熱が不十分となることが判明した。
さらに、（1）ランス先端に溶融スラグが付着・凝固し、粉粒物やガス流れを阻害する、（2）ランスから供給される支燃ガスがＣＯガスなどの炉内ガスとの反応（燃焼）で消費されるため、気体燃料の燃焼が不完全になる、などの問題も生じることが判った。
【００１１】
したがって本発明の目的は、このような課題を解決し、溶融還元炉において原料鉱石などの粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給するバーナーランスであって、大量の粉粒物を供給しても、ランス先端に形成される燃料の燃焼火炎により粉粒物を適切に予熱することができ、しかも、ランス先端に溶融スラグが付着・凝固し、粉粒物やガス流れを阻害したり、ランスから供給される支燃ガスがＣＯガスなどの炉内ガスとの反応（燃焼）で消費され、気体燃料の燃焼が不完全になるなどの問題が生じにくいバーナーランスを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのようなバーナーランスを用いて効率的な溶融還元を行うことで、金属溶湯を低コストに製造することができる製造方法を提供することにある。
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１a）、第２管体（２a）および第３管体（３a）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１a）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１a）と第２管体（２a）間の空間が気体燃料流路（ｙ）、第２管体（２a）と第３管体（３a）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３a）の先端位置に設けられ、
第１管体（１a）の先端が、第２管体（２a）の先端よりもバーナー内方に位置することを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１３】
［2］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１b）、第２管体（２b）および第３管体（３b）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１b）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１b）と第２管体（２b）間の空間が気体燃料流路（ｙ）、第２管体（２b）と第３管体（３b）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３b）の先端位置に設けられ、
第１管体（１b）の先端寄り部分に、粉粒物流路（ｘ）内に気体燃料の旋回流が生じるように気体燃料流路（ｙ）内の気体燃料を粉粒物流路（ｘ）内に流入させる貫通部（４）を形成したことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１４】
［3］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１a）、第２管体（２a）および第３管体（３a）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１a）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１a）と第２管体（２a）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）、第２管体（２a）と第３管体（３a）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３a）の先端位置に設けられ、
第１管体（１a）の先端が、第２管体（２a）の先端よりもバーナー内方に位置することを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１５】
［4］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１b）、第２管体（２b）および第３管体（３b）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１b）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１b）と第２管体（２b）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）、第２管体（２b）と第３管体（３b）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３b）の先端位置に設けられ、
第１管体（１b）の先端寄り部分に、粉粒物流路（ｘ）内に支燃ガスの旋回流が生じるように支燃ガス流路（ｚ）内の支燃ガスを粉粒物流路（ｘ）内に流入させる貫通部（４）を形成したことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１６】
［5］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１c）、第２管体（２c）および第３管体（３c）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１c）内が気体燃料流路（ｙ）、第１管体（１c）と第２管体（２c）間の空間が粉粒物流路（ｘ）、第２管体（２c）と第３管体（３c）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３c）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１７】
［6］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１d）、第２管体（２d）および第３管体（３d）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１d）内が支燃ガス流路（ｚ）、第１管体（１d）と第２管体（２d）間の空間が粉粒物流路（ｘ）、第２管体（２d）と第３管体（３d）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３d）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１８】
［7］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１e）および第２管体（２e）が同心円状に配置された二重管構造を有し、
第１管体（１e）内が粉粒物と気体燃料との予混合体の流路（ｗ）、第１管体（１e）と第２管体（２e）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｗ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第２管体（２e）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００１９】
［8］溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１f）および第２管体（２f）が同心円状に配置された二重管構造を有し、
第１管体（１f）内が粉粒物と支燃ガスとの予混合体の流路（ｗ）、第１管体（１f）と第２管体（２f）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｗ），（ｙ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第２管体（２f）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００２０】
［9］上記［1］、［2］、［5］、［7］のいずれかの粉粒物装入用バーナーランスにおいて、ガス流路（ｖ）の末端が支燃ガス流路（ｚ）と連通し、支燃ガス流路（ｚ）を流れる支燃ガスの一部がガス流路（ｖ）に流入するようにしたことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
［10］上記［3］、［4］、［6］、［8］のいずれかの粉粒物装入用バーナーランスにおいて、ガス流路（ｖ）の末端が気体燃料流路（ｙ）と連通し、気体燃料流路（ｙ）を流れる気体燃料の一部がガス流路（ｖ）に流入するようにしたことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【００２１】
［11］溶融還元炉において、金属酸化物を主体とする原料を溶融還元し、金属溶湯を製造する方法において、
上記［1］〜［10］のいずれかのバーナーランスを用い、溶融還元炉内に粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給し、粉粒物を予熱された状態で炉内に装入することを特徴とする、溶融還元による金属溶湯の製造方法。
［12］上記［11］の製造方法において、バーナーランスから供給される粉粒物の少なくとも一部が、金属酸化物を主体とする原料であることを特徴とする、溶融還元による金属溶湯の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るバーナーランスは、ランス先端から落下する粉粒物がランス先端の燃焼火炎中を適切に通過できるため、大量の粉粒物を供給しても、燃焼火炎により粉粒物を適切に予熱することができる。また、ガス流路（ｖ）の吐出口から噴射されるガスがランス先端に溶融スラグが付着することを防止するため、ランス先端に溶融スラグが付着・凝固し、粉粒物やガス流れが阻害されることによる操業トラブルを適切に防止することができる。また、同吐出口から噴射されるガスが、ランス内側で吐出される支燃ガスを炉内ガスからシールドする役目をするため、支燃ガスが炉内ガスとの反応（燃焼）に消費されて気体燃料の燃焼性が損なわれることを防止できる。さらに、ガス流路（ｖ）を通じて吐出口から噴射されるガスが支燃ガスである場合には、気体燃料の燃焼性をより高めることができる。
【００２３】
また、本発明のなかでも、粉粒物流路（ｘ）、気体燃料流路（ｙ）、支燃ガス流路（ｚ）および予混合体流路（ｗ）のうちで（すなわち、ガス流路（ｖ）を除いた流路（ｗ）〜（ｚ）のうちで）、気体燃料流路（ｙ）が同心円の最外側にあるバーナーランスは、支燃ガス流路（ｚ）が同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、支燃ガスによる炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。すなわち、支燃ガス流路（ｚ）が同心円の最外側にあるバーナーランスでは、バーナー燃焼に使われない支燃ガスの量が多くなり、この支燃ガスが炉内発生ガス中の可燃性成分（例えばＣＯ）を部分燃焼させることで、炉内に高温雰囲気が形成されやすく、この高温雰囲気により炉体内面が傷みやすい。これに対して、気体燃料流路（ｙ）が同心円の最外側にあるバーナーランスでは、バーナー燃焼に使われない支燃ガスの量が相対的に少ないため、上記のような炉内高温雰囲気が形成されにくい。
【００２４】
また、本発明のなかでも、粉粒物流路（ｘ）、気体燃料流路（ｙ）、支燃ガス流路（ｚ）および予混合体流路（ｗ）のうちで（すなわち、ガス流路（ｖ）を除いた流路（ｗ）〜（ｚ）のうちで）、支燃ガス流路（ｚ）が同心円の最外側にあるバーナーランスは、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
また、本発明に係る金属溶湯の製造方法によれば、そのようなバーナーランスを用いて効率的な溶融還元を行い、金属溶湯を低コストに製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
まず、本発明のバーナーランスが使用される溶融還元法について説明する。
二次燃焼は炉内の上部空間で生じるので、溶湯の内部や表面近傍で生じる一次燃焼と比べて、溶湯への着熱効率（＝着熱量／総発熱量）が低い。しかしながら、大量の原料鉱石を溶融還元するには、炉内の総発熱量を高める必要があり、そのためには二次燃焼を促進することが有効である。しかしその一方で、二次燃焼は溶湯への着熱効率が低いため、炉内耐火物に吸収される熱量が増大し、炉内耐火物の溶損が助長される。
【００２６】
したがって、大量の原料鉱石を炉内耐火物の溶損を抑えつつ、効率的に溶融還元するには、炉内の総発熱量を十分に確保するとともに、溶湯への着熱効率を高めることが必要である。そして、以下のような形態で溶融還元を行えば、そのような要求を満足させることができる。すなわち、溶融還元炉内に酸化性ガスを供給する上吹きランスとは別に、原料（金属酸化物を主体とする粉粒状の原料）などの粉粒物を炉内装入するためのバーナーランスを用い、このバーナーランスから炉内に粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給（吐出）し、ランス先端に形成される気体燃料の燃焼火炎中を粉粒物が通過することにより、予熱された粉粒物が炉内に装入されるようにするものである。この方法によれば、燃料の発熱量を効率良く原料などの粉粒物に伝達することができるため、溶湯への着熱効率を向上させることができる。このため上吹きランスによる酸素供給量を増加させることなく、大量の原料鉱石を効率的に溶融還元することができる。
【００２７】
図４０は、この溶融還元法の実施状況の一例を模式的に示すもので、６は炉体（溶融還元炉）、７は炉軸心上に配置される上吹きランス、８はその側方に配置される原料装入用のバーナーランス、９は底吹き羽口、１０は溶湯、１１はスラグである。この溶融還元法では、上吹きランス７から酸素ガスなどの酸化性ガスｇが噴射されるとともに、バーナーランス８から金属酸化物を主体とする粉粒状の原料ｓ（原料鉱石など）が気体燃料および支燃ガスとともに供給（吐出）され、ランス先端に形成される気体燃料の燃焼火炎ｆ中を原料ｓが通過することにより、予熱された原料ｓが炉内に装入される。
なお、一般に炭材（例えば、コークスや無煙炭などの石炭）は、炉上部の投入シュートなどから落下装入されるが、炭材の粒子径が小さくて飛散するおそれがある場合には、例えば、パージガスとともに炉内に流し込み装入することもある。また、必要に応じて媒溶材（例えば、石灰、ドロマイトなど）などが上記炭材に準じた方法で炉内装入される。
【００２８】
ここで、金属酸化物を主体とする粉粒状の原料の種類に特別な制限はないが、通常は、鉄鉱石、Ｃｒ鉱石、Ｎｉ鉱石、ダスト、スラッジなどの原料が用いられる。
バーナーランス８で使用する気体燃料の種類にも特別な制限はないが、例えば、プロパンガス、コークス炉ガス、天然ガス、転炉回収ガス、高炉回収ガスなどの１種以上を用いることができる。同じく支燃ガスとしては、酸素ガスまたは酸素含有ガスが用いられる。酸素含有ガスとしては、空気、酸素富化空気、それらの予熱されたガスなどを用いることができる。
また、底吹き羽口９から吹き込まれるガスの種類にも特別な制限はないが、例えば、酸素ガス、プロパンガス、天然ガス、炭酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ＣＯ含有ガスなどの１種以上を用いることができる。
【００２９】
以下、本発明の粉粒物装入用バーナーランスの実施形態について説明する。
本発明の粉粒物装入用バーナーランスは、溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスである。本発明のバーナーランスの装入対象となる粉粒物として最も典型的なものは原料（さきに挙げたような金属酸化物を主体とする原料）であるが、例えば、炭材や媒溶材などのような粉粒物でもよく、これらの１種または２種以上を混合した粉粒物を装入対象とすることができる。原料に限らず、炉内に装入する粉粒物をバーナーランスで適切に予熱できれば、溶融還元炉の熱効率を高めることができる。また、粉粒物の大きさは、バーナーランスを通じて装入できる程度の粒径であればよい。
【００３０】
本発明のバーナーランスは、同心円状の多重管構造または二重管構造により、粉粒物流路ｘ、気体燃料流路ｙおよび支燃ガス流路ｚ、或いはこれら流路ｙ，ｚのいずれかと予混合体流路ｗを有する。また、これら流路のうちの最外側の流路（気体燃料流路ｙまたは支燃ガス流路ｚ）のさらに外側に、ガス流路ｖを有する。
本発明のバーナーランスの形態は、粉粒物流路ｘ、気体燃料流路ｙ、支燃ガス流路ｚおよび予混合体流路ｗのうちで（すなわち、ガス流路ｖを除いた流路ｗ〜ｚのうちで）、（i）気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるバーナーランス、（ii）支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランス、の２通りに大別できる。なお、以下の説明において、気体燃料流路ｙまたは支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスという場合には、当該流路が粉粒物流路ｘ、気体燃料流路ｙ、支燃ガス流路ｚおよび予混合体流路ｗのうちで（すなわち、ガス流路ｖを除いた流路ｗ〜ｚのうちで）、同心円の最外側にあるバーナーランスを意味するものとする。
【００３１】
上記（i）の形態のバーナーランスは、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、支燃ガスによる炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる利点がある。すなわち、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスでは、バーナー燃焼に使われない支燃ガスの量が多くなり、この支燃ガスが炉内発生ガス中の可燃性成分（例えばＣＯ）を部分燃焼させることで、炉内に高温雰囲気が形成されやすく、この高温雰囲気により炉体内面が傷みやすい。これに対して、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるバーナーランスである上記（i）の形態のバーナーランスでは、バーナー燃焼に使われない支燃ガスの量が相対的に少ないため、上記のような炉内高温雰囲気が形成されにくく、このため炉体内面が傷みにくい。
一方、上記（ii）の形態のバーナーランスは、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる利点がある。
【００３２】
上述したように、本発明のバーナーランスは、気体燃料流路ｙと支燃ガス流路ｚのうち同心円の最外側になる流路（すなわち、図１〜図７に示すような本願の第一発明のバーナーランス、図８〜図１１に示すような本願の第二発明のバーナーランス、図２０〜図２３に示すような本願の第五発明のバーナーランス、図２８〜図３１に示すような本願の第七発明のバーナーランスでは「支燃ガス流路ｚ」、図１２〜図１５に示すような本願の第三発明のバーナーランス、図１６〜図１９に示すような本願の第四発明のバーナーランス、図２４〜図２７に示すような本願の第六発明のバーナーランス、図３２〜図３５に示すような本願の第八発明のバーナーランスでは「気体燃料流路ｙ」）のさらに外側にガス流路ｖを設け、このガス流路ｖの先端がガス吐出口１２vを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３a〜３d（図１〜図２７に示すような本願の第一発明〜第六発明のバーナーランスの場合）または第２管体２e，２f（図２８〜図３５に示すような本願の第七発明および第八発明のバーナーランスの場合）の先端位置に設けられるような構造とする。
【００３３】
すなわち、そのようなランス構造とし、ガス流路ｖを通じてランス先端（ガス吐出口１２v）からガスを噴射することにより、ランス先端に付着しようとする溶融スラグが吹き飛ばされ、溶融スラグの付着を防止することができる。また、ガス流路ｖを通じてランス先端（ガス吐出口１２v）から噴射されるガスは、その内側で吐出される支燃ガスを炉内ガスからシールドする役目をするので、支燃ガスがＣＯガスなどの炉内ガスとの反応（燃焼）に消費されるのが抑えられ、気体燃料の燃焼性が損なわれないようにすることができる。さらに、ガス流路ｖを通じてランス先端から噴射されるガスが支燃ガス（酸素ガスまたは酸素含有ガス）である場合には、気体燃料の燃焼性をより高めることができる。
【００３４】
ガス流路ｖに供給され、ランス先端から噴射するガス種に特別な制限はなく、例えば、支燃ガス（酸素ガス、空気や酸素富化空気などの酸素含有ガス、それらの予熱されたガス）、気体燃料（プロパンガス、コークス炉ガス、天然ガス、転炉回収ガス、高炉回収ガスなどの１種以上）、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガスなどの１種以上を用いることができる。但し、上述したように、支燃ガスを用いることにより、気体燃料の燃焼性をより高めることができる効果も得られる。一方、窒素ガスなどを用いた場合には、ガス吐出口１２vから噴射されるガスによる炉体の損傷が抑制されるという利点がある。
【００３５】
ガス流路ｖの設け方も任意であり、第３管体３a〜３d（図１〜図２７に示すような本願の第一発明〜第六発明のバーナーランスの場合）または第２管体２e，２f（図２８〜図３５に示すような本願の第七発明および第八発明のバーナーランスの場合）の内部にガス流路ｖを形成してもよいし、第３管体３a〜３dまたは第２管体２e，２fの外側にさらに管体を同心状に設け、その管体と第３管体３a〜３dまたは第２管体２e，２f間の空間でガス流路ｖが構成されるようにしてもよい。また、ガス流路ｖとガス吐出口１２vは環状（支燃ガス流路ｚおよび支燃ガス吐出口１２z、気体燃料流路ｙおよび燃料吐出口１２yと同心円状）に設けてもよいし、ガス流路ｖをランス周方向で間隔をおいて設けられる複数本の通孔で構成し、各通孔の先端がガス吐出口１２vとなるようにしてもよい。また、ガス流路ｖを環状（支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙと同心円状）に設けるとともに、その先端に複数のガス吐出口１２vをランス周方向で間隔をおいて形成するようにしてもよい。
また、ガス流路ｖは、支燃ガス流路ｚおよび気体燃料流路ｙから独立して設け、専用のガス供給系からガスを供給するようにしてもよいし、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚまたは気体燃料流路ｙに連通させ、支燃ガス流路ｚまたは気体燃料流路ｙを流れるガス（支燃ガスまたは気体燃料）の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてもよい。
【００３６】
以下、装入対象として最も典型的な粉粒物である原料（金属酸化物を主体とする粉粒状の原料）を装入するバーナーランスを例に、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図３は、本願の第一の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図１はランス先端部の縦断面図、図２は図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１a、第２管体２aおよび第３管体３aが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１a内が粉粒物（原料）流路ｘ、第１管体１aと第２管体２a間の空間が気体燃料流路ｙ、第２管体２aと第３管体３a間の空間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００３７】
さらに、第３管体３aの内部に環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２vを構成するとともに、このガス吐出口１２ｖが第３管体３aの先端に形成されている。なお、当然のことながら環状のガス流路ｖの内側の管部分は、適当な連結部（図示せず）により第３管体３aの本体部（ガス流路ｖの外側の管部分）に保持されている。
さきに述べたようにガス流路ｖに流すガス種は任意であるが、本実施形態のように支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立したガス流路ｖの場合には、例えば、窒素ガスなども使用できる。
【００３８】
第１管体１aの先端は、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置している。ここで、図１に示したランス軸線方向における第１管体１aの先端と第２管体２aの先端との距離Ｌ１に特別な制限はないが、一般には第２管体２aの先端の内径Ｄ１に対してＤ１／２〜５Ｄ１程度とすることが好ましい。Ｌ１＜Ｄ１／２では、距離（時間）が短すぎて気体燃料と原料との混合が不十分になりやすい。一方、第１管体１aの先端外側の気体燃料流路ｙから原料落下流側に流れる気体燃料の拡がり角度は、ランス軸線方向に対して５°以上であると考えられるから、Ｌ１＞５Ｄ１では気体燃料流に随伴する原料が第２管体２aの先端部に衝突し、その部分の摩耗が大きくなるおそれがある。
第３管体３aは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３aの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００３９】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、第１管体１aの先端は、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置しているため、燃料吐出口１２yから吐出された気体燃料は、燃焼火炎ｆの形成始端よりもバーナー内方位置（距離Ｌ１だけ内方の位置）で原料ｓと接触し始め、原料落下流の中心部側に拡散して原料ｓと予混合された状態となる。このため原料落下流の大部分が、支燃ガス吐出口１２zの位置を始端として形成される燃焼火炎ｆの領域を通過することができ、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
また、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
【００４０】
また、このバーナーランスでは、（i）ガス流路ｖを通じて供給されたガスがランス先端のガス吐出口１２vから噴射されることにより、ランス先端に付着しようとする溶融スラグが吹き飛ばされ、溶融スラグの付着が防止される、（ii）ガス吐出口１２vから噴射されるガスが、支燃ガス吐出口１２zから吐出される支燃ガスを炉内ガスからシールドする役目をし、支燃ガスが炉内ガスとの反応（燃焼）に消費されるのを抑制する、という作用効果が得られる。さらに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスである場合には、気体燃料の燃焼性がより高められる。一方、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが窒素ガスである場合には、ガス吐出口１２vから噴射されるガスによる炉体の損傷が抑制される。
【００４１】
図４〜図７は、本願の第一の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの他の実施形態を示すもので、図４はランス先端部の縦断面図、図５は図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図、図７はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスも、第３管体３aの内部に環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２vを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３aの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚに連通させ、支燃ガス流路ｚを流れる支燃ガスの一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。なお、当然のことながら環状のガス流路ｖの内側の管部分は、適当な連結部（図示せず）により第３管体の本体部（ガス流路ｖの外側の管部分）に保持されている。このような構造は、図８〜図２７の実施形態でも同様である。
本実施形態のその他の構成は、図１〜図３に示す実施形態と同様である。この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られるとともに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスであるため、気体燃料の燃焼性がより高められる。
【００４２】
図８〜図１１は、本願の第二の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図８はランス先端部の縦断面図、図９は図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図、図１０は図８中のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図１１はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１b、第２管体２bおよび第３管体３bが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１b内が粉粒物（原料）流路ｘ、第１管体１bと第２管体２b間の空間が気体燃料流路ｙ、第２管体２bと第３管体３b間の空間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００４３】
さらに、第３管体３bの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３bの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚに連通させ、支燃ガス流路ｚを流れる支燃ガスの一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
【００４４】
第１管体１bの先端寄り部分には、気体燃料流路ｙ内の気体燃料を粉粒物流路ｘ内に流入させる複数の貫通部４が形成されている。本実施形態では、貫通部４は貫通孔で構成されている。これら貫通部４は、粉粒物流路ｘ内に流入した気体燃料が同流路内で旋回流となるように、その軸線（孔軸）が第１管体１bの径方向に対して傾きを持って形成され、貫通部４から第１管体１b（粉粒物流路ｘ）の管軸に対して偏心した方向に向けて気体燃料が流入するように形成されている。また、各貫通部４を構成する貫通孔は、気体燃料流路ｙ側から粉粒物流路ｘ側に向けて下向きに傾斜している。
第３管体３bは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３bの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
第１管体１bに形成する貫通部４の形態は任意であり、例えば、第１管体１bの先端から管長方向に形成されるスリットで貫通部４を構成してもよい。
【００４５】
ここで、図８に示したランス軸線方向における貫通部４と第１管体１bの先端との距離Ｌ２に特別な制限はないが、あまり長いと原料の旋回流により摩耗する管内壁長さが大きくなるため、第１管体１bの先端の内径Ｄ２に対して５Ｄ２以下程度とすることが好ましい。なお、貫通部４がスリットで構成される場合には、距離Ｌ２は第１管体１bの先端とスリット端部との距離である。
また、図９に示した貫通部４からの気体燃料噴射方向（貫通部４の軸線）の第１管体半径方向に対する傾き角θは、３〜４５°程度とすることが好ましい。この傾き角θが３°未満では気体燃料の旋回流が形成されにくく、一方、４５°を超えると管中心部側に旋回流が形成されにくくなる。
【００４６】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、気体燃料流路ｙ内の気体燃料の一部は、貫通部４から粉粒物流路ｘ内に流入し、同流路内で気体燃料の旋回流が形成される。これにより原料と気体燃料の一部が予混合された状態となり、かつこの状態で粉粒物吐出口１２xから吐出された原料ｓが旋回流に随伴されることで、燃焼火炎ｆに強制的に接触させられ、この結果、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
【００４７】
また、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られるとともに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスであるため、気体燃料の燃焼性がより高められる。
なお、第１管体１bの先端寄り部分の内壁に、粉粒物に旋回作用を与える案内板を設けてもよく、このような案内板を設けることにより、原料の旋回作用をより高めることができる。
【００４８】
図１２〜図１５は、本願の第三の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図１２はランス先端部の縦断面図、図１３は図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図、図１４は図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図、図１５はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１a、第２管体２aおよび第３管体３aが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１a内が粉粒物（原料）流路ｘ、第１管体１aと第２管体２a間の空間が支燃ガス流路ｚ、第２管体２aと第３管体３a間の空間が気体燃料流路ｙをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００４９】
さらに、第３管体３aの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３aの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を気体燃料流路ｙに連通させ、気体燃料流路ｙを流れる気体燃料の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
【００５０】
第１管体１aの先端は、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置している。ここで、図１２に示したランス軸線方向における第１管体１aの先端と第２管体２aの先端との距離Ｌ１に特別な制限はないが、一般には第２管体２aの先端の内径Ｄ１に対してＤ１／２〜５Ｄ１程度とすることが好ましい。Ｌ１＜Ｄ１／２では、距離（時間）が短すぎて支燃ガスと原料との混合が不十分になりやすい。一方、第１管体１aの先端外側の支燃ガス流路ｚから原料落下流側に流れる支燃ガスの拡がり角度は、ランス軸線方向に対して５°以上であると考えられるから、Ｌ１＞５Ｄ１では支燃ガス流に随伴する原料が第２管体２aの先端部に衝突し、その部分の摩耗が大きくなるおそれがある。
第３管体３aは、ランス先端部を囲むようにして燃料吐出口１２ｙの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３aの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００５１】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、第１管体１aの先端は、第２管体２aの先端よりもバーナー内方に位置しているため、支燃ガス吐出口１２ｚから吐出された支燃ガスは、燃焼火炎ｆの形成始端よりもバーナー内方位置（距離Ｌ１だけ内方の位置）で原料ｓと接触し始め、原料落下流の中心部側に拡散して原料ｓと予混合された状態となる。このため原料落下流の大部分が、燃料吐出口１２ｙの位置を始端として形成される燃焼火炎ｆの領域を通過することができ、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
また、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、さきに述べたような理由で支燃ガスと炉内ガス（可燃性成分）との燃焼による炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られる。
【００５２】
図１６〜図１９は、本願の第四の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図１６はランス先端部の縦断面図、図１７は図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面図、図１８は図１６中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図、図１９はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１b、第２管体２bおよび第３管体３bが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１b内が粉粒物（原料）流路ｘ、第１管体１bと第２管体２b間の空間が支燃ガス流路ｚ、第２管体２bと第３管体３b間の空間が気体燃料流路ｙをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００５３】
さらに、第３管体３bの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３bの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を気体燃料流路ｙに連通させ、気体燃料流路ｙを流れる気体燃料の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
【００５４】
第１管体１bの先端寄り部分には、支燃ガス流路ｚ内の支燃ガスを粉粒物流路ｘ内に流入させる複数の貫通部４が形成されている。本実施形態では、貫通部４は貫通孔で構成されている。これら貫通部４は、粉粒物流路ｘ内に流入した支燃ガスが同流路内で旋回流となるように、その軸線（孔軸）が第１管体１bの径方向に対して傾きを持って形成され、貫通部４から第１管体１b（粉粒物流路ｘ）の管軸に対して偏心した方向に向けて支燃ガスが流入するように形成されている。また、各貫通部４を構成する貫通孔は、支燃ガス流路ｚ側から粉粒物流路ｘ側に向けて下向きに傾斜している。
第３管体３bは、ランス先端部を囲むようにして燃料吐出口１２ｙの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３bの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
第１管体１bに形成する貫通部４の形態は任意であり、例えば、第１管体１bの先端から管長方向に形成されるスリットで貫通部４を構成してもよい。
【００５５】
ここで、図１６に示したランス軸線方向における貫通部４と第１管体１bの先端との距離Ｌ２に特別な制限はないが、あまり長いと原料の旋回流により摩耗する管内壁長さが大きくなるため、第１管体１bの先端の内径Ｄ２に対して５Ｄ２以下程度とすることが好ましい。なお、貫通部４がスリットで構成される場合には、距離Ｌ２は第１管体１bの先端とスリット端部との距離である。
また、図１７に示した貫通部４からの支燃ガス噴射方向（貫通部４の軸線）の第１管体半径方向に対する傾き角θは、３〜４５°程度とすることが好ましい。この傾き角θが３°未満では支燃ガスの旋回流が形成されにくく、一方、４５°を超えると管中心部側に旋回流が形成されにくくなる。
【００５６】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、支燃ガス流路ｚ内の支燃ガスの一部は、貫通部４から粉粒物流路ｘ内に流入し、同流路内で支燃ガスの旋回流が形成される。これにより原料と支燃ガスの一部が予混合された状態となり、かつこの状態で粉粒物吐出口１２xから吐出された原料ｓが旋回流に随伴されることで、燃焼火炎ｆに強制的に接触させられ、この結果、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
【００５７】
また、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、さきに述べたような理由で支燃ガスと炉内ガス（可燃性成分）との燃焼による炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られる。
なお、第１管体１bの先端寄り部分の内壁に、粉粒物に旋回作用を与える案内板を設けてもよく、このような案内板を設けることにより、原料の旋回作用をより高めることができる。
【００５８】
図２０〜図２３は、本願の第五の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図２０はランス先端部の縦断面図、図２１は図２０中のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う断面図、図２２は図２０中のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う断面図、図２３はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１c、第２管体２cおよび第３管体３cが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１c内が気体燃料流路ｙ、第１管体１cと第２管体２c間の空間が粉粒物（原料）流路ｘ、第２管体２cと第３管体３c間の空間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００５９】
さらに、第３管体３cの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３cの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚに連通させ、支燃ガス流路ｚを流れる支燃ガスの一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
第３管体３cは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３cの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００６０】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、原料ｓは気体燃料と支燃ガスによりサンドイッチされた状態で粉粒物吐出口１２xから吐出されるので、原料落下流の大部分が燃焼火炎ｆの領域を通過することができ、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
また、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流の内側に気体燃料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られるとともに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスであるため、気体燃料の燃焼性がより高められる。
【００６１】
図２４〜図２７は、本願の第六の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図２４はランス先端部の縦断面図、図２５は図２４中のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿う断面図、図２６は図２４中のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿う断面図、図２７はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１d、第２管体２dおよび第３管体３dが同心円状に配置された多重管構造（管軸が垂直方向に沿う多重管構造）を有している。そして、第１管体１d内が支燃ガス流路ｚ、第１管体１dと第２管体２d間の空間が粉粒物（原料）流路ｘ、第２管体２dと第３管体３d間の空間が気体燃料流路ｙをそれぞれ構成するとともに、粉粒物流路ｘの先端が粉粒物（原料）吐出口１２xを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００６２】
さらに、第３管体３dの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第３管体３dの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を気体燃料流路ｙに連通させ、気体燃料流路ｙを流れる気体燃料の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
第３管体３dは、ランス先端部を囲むようにして燃料吐出口１２yの前方に張り出した筒状部３０を有しており、この筒状部３０を含めた第３管体３dの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００６３】
以上のようなバーナーランスによれば、粉粒物流路ｘ内に粉粒状の原料ｓが供給され（通常、原料は窒素などの少量のパージガスとともに流路内に供給される）、同流路内を比較的低速で落下する。このように原料を低速で落下させることにより、原料による管内壁の摩耗を抑制できる。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスがそれぞれ供給される。
ここで、原料ｓは気体燃料と支燃ガスによりサンドイッチされた状態で粉粒物吐出口１２xから吐出されるので、原料落下流の大部分が燃焼火炎ｆの領域を通過することができ、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。
また、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、さきに述べたような理由で支燃ガスと炉内ガス（可燃性成分）との燃焼による炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られる。
【００６４】
図２８〜図３１は、本願の第七の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図２８はランス先端部の縦断面図、図２９は図２８中のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿う断面図、図３０は図２８中のＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿う断面図、図３１はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１eおよび第２管体２eが同心円状に配置された二重管構造（管軸が垂直方向に沿う二重管構造）を有している。そして、第１管体１e内が粉粒物（原料）と気体燃料との予混合体の流路ｗ、第１管体１eと第２管体２e間の空間が支燃ガス流路ｚをそれぞれ構成するとともに、予混合体流路ｗの先端が粉粒物（原料）・気体燃料の予混合体吐出口１２wを、支燃ガス流路ｚの先端が支燃ガス吐出口１２z（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００６５】
さらに、第２管体２eの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第２管体２eの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を支燃ガス流路ｚに連通させ、支燃ガス流路ｚを流れる支燃ガスの一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。なお、当然のことながら環状のガス流路ｖの内側の管部分は、適当な連結部（図示せず）により第２管体の本体部（ガス流路ｖの外側の管部分）に保持されている。このような構造は、図３２〜図３５の実施形態でも同様である。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
第２管体２eは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zの前方に張り出した筒状部２０を有しており、この筒状部２０を含めた第２管体２eの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００６６】
以上のようなバーナーランスによれば、予混合体流路ｗ内に粉粒状の原料ｓと気体燃料との予混合体が供給される。すなわち、気体燃料をキャリアガスとして原料が供給される。また、支燃ガス流路ｚ内には支燃ガスが供給される。原料ｓは気体燃料と混合された状態で予混合体吐出口１２wから吐出されるので、原料落下流自体が燃焼火炎領域となり、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。また、気体燃料をキャリアガスとして原料が供給されるので、さきに説明した第一乃至第六の発明のバーナーランスに較べてランス先端（予混合体吐出口１２w）での原料吐出速度が速くなり、これに伴い吐出口近傍での気体燃料と支燃ガスとの混合が促進されるので燃焼速度が増大し、また、原料周囲のガス流れが激しいことにより、原料と周囲ガス（火炎）との伝熱速度が向上する。この結果、原料を効果的に予熱することができ、炉全体の熱効率を向上させることができる。
また、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流の内側に気体燃料＋原料流が封じ込められ、気体燃料の逃げが少なくなるので、燃料を特に効率的に燃焼させることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られるとともに、ガス吐出口１２vから噴射されるガスが支燃ガスであるため、気体燃料の燃焼性がより高められる。
【００６７】
図３２〜図３５は、本願の第八の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態を示すもので、図３２はランス先端部の縦断面図、図３３は図３２中のＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に沿う断面図、図３４は図３２中のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線に沿う断面図、図３５はランス先端部の底面図である。
このバーナーランスは、内側から順に第１管体１fおよび第２管体２fが同心円状に配置された二重管構造（管軸が垂直方向に沿う二重管構造）を有している。そして、第１管体１f内が粉粒物（原料）と支燃ガスとの予混合体の流路ｗ、第１管体１fと第２管体２f間の空間が気体燃料流路ｙをそれぞれ構成するとともに、予混合体流路ｗの先端が粉粒物（原料）・支燃ガスの予混合体吐出口１２wを、気体燃料流路ｙの先端が燃料吐出口１２y（噴射口）を、それぞれ構成している。
【００６８】
さらに、第２管体２fの内部には環状のガス流路ｖが設けられ、このガス流路ｖの先端が環状のガス吐出口１２ｖを構成するとともに、このガス吐出口１２vが第２管体２fの先端に形成されているが、ガス流路ｖの末端（基端）を気体燃料流路ｙに連通させ、気体燃料流路ｙを流れる気体燃料の一部がガス流路ｖに流入するような構造としてある。
なお、ガス流路ｖは、図１〜図３の実施形態のように、支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙから独立して設けてもよい。
第２管体２fは、ランス先端部を囲むようにして燃料吐出口１２yの前方に張り出した筒状部２０を有しており、この筒状部２０を含めた第２管体２fの内部には冷却水循環流路５が形成されている。
【００６９】
以上のようなバーナーランスによれば、予混合体流路ｗ内に粉粒状の原料ｓと支燃ガスとの予混合体が供給される。すなわち、支燃ガスをキャリアガスとして原料が供給される。また、気体燃料流路ｙ内には気体燃料が供給される。原料ｓは支燃ガスと混合された状態で予混合体吐出口１２wから吐出されるので、原料落下流自体が燃焼火炎領域となり、原料ｓが燃焼火炎ｆにより適切に予熱されることになる。また、支燃ガスをキャリアガスとして原料が供給されるので、さきに説明した第一乃至第六の発明のバーナーランスに較べてランス先端（予混合体吐出口１２w）での原料吐出速度が速くなり、これに伴い吐出口近傍での気体燃料と支燃ガスとの混合が促進されるので燃焼速度が増大し、また、原料周囲のガス流れが激しいことにより、原料と周囲ガス（火炎）との伝熱速度が向上する。この結果、原料を効果的に予熱することができ、炉全体の熱効率を向上させることができる。
また、気体燃料流路ｙが同心円の最外側にあるため、支燃ガス流路ｚが同心円の最外側にあるバーナーランスに較べて、さきに述べたような理由で支燃ガスと炉内ガス（可燃性成分）との燃焼による炉体（溶融還元炉）内面の損傷を少なくすることができる。
また、この実施形態では、ガス吐出口１２vから噴射されるガスにより上記（i）、（ii）の作用効果が得られる。
【００７０】
なお、図１〜図３および図４〜図７に示される粉粒物装入用バーナーランスにおいて、その第１管体１aに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、気体燃料流路ｙから粉粒物流路ｘ内に気体燃料を流入させ、同流路内で気体燃料の旋回流が生じるようにしてもよい。また、図１２〜図１５に示される粉粒物装入用バーナーランスにおいて、その第１管体１aに、図１６〜図１９と同様の貫通部４を形成し、支燃ガス流路ｚから粉粒物流路ｘ内に支燃ガスを流入させ、同流路内で支燃ガスの旋回流が生じるようにしてもよい。
【００７１】
また、図２０〜図２３に示される粉粒物装入用バーナーランスにおいて、その第１管体１cに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、気体燃料流路ｙから粉粒物流路ｘ内に気体燃料を流入させ、同流路内で気体燃料の旋回流が生じるようにしてもよい。或いは、その第２管体２cに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、支燃ガス流路ｚから粉粒物流路ｘ内に支燃ガスを流入させ、同流路内で支燃ガスの旋回流が生じるようにしてもよい。
また、図２４〜図２７に示される粉粒物装入用バーナーランスにおいて、その第２管体２dに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、気体燃料流路ｙから粉粒物流路ｘ内に気体燃料を流入させ、同流路内で気体燃料の旋回流が生じるようにしてもよい。或いは、その第１管体１dに、図８〜図１１と同様の貫通部４を形成し、支燃ガス流路ｚから粉粒物流路ｘ内に支燃ガスを流入させ、同流路内で支燃ガスの旋回流が生じるようにしてもよい。
【００７２】
また、図２０〜図２３に示されるバーナーランスや、図２４〜図２７に示されるバーナーランスにおいて、図４〜図７に示されるバーナーランスと同様に、第１管体１cまたは１dの先端を、第２管体２cまたは２dの先端よりもバーナー内方に位置させれば、気体燃料や支燃ガスが原料と予混合された状態となるので、さらに好ましい。図３６と図３７は、そのようなランス先端部構造の実施形態を示すものであり、ぞれぞれの実施形態が、図２０〜図２３に示されるバーナーランス、図２４〜図２７に示されるバーナーランスのいずれにも適用可能である。また、特に図３７の実施形態は、第１管体１cまたは１dの先端をノズル構造とすることで、気体燃料または支燃ガスが斜め外方（原料落下流方向）に噴射されるようにしたものであり、原料との予混合をより効果的に促進できる。
【００７３】
ここで、図３６および図３７に示したランス軸線方向における第１管体１cまたは１dの先端と第２管体２cまたは２dの先端との距離Ｌ３は、図１〜図７、図１２〜図１５のバーナーランスと同様の理由で、第２管体２cまたは２dの先端の内径Ｄ３に対してＤ３／２〜５Ｄ３程度とすることが好ましい。
また、以上述べた各実施形態は、ガス流路ｖとガス吐出口１２vを環状に設けたものであるが、図３８（ランス先端部の底面図）に示すように、ガス流路ｖを環状（支燃ガス流路ｚ、気体燃料流路ｙと同心円状）に設けるとともに、その先端に複数のガス吐出口１２vをランス周方向で間隔をおいて形成するようにしてもよい。
また、ガス流路ｖをランス周方向で間隔をおいて設けられる複数本の通孔で構成し、各通孔の先端がガス吐出口１２vとなるようにしてもよい。
【００７４】
なお、以上述べた各実施形態では、第３管体３a〜３d、第２管体２e，２fは、ランス先端部を囲むようにして支燃ガス吐出口１２zまたは気体燃料吐出口１２yの前方に張り出した筒状部３０，２０を有し、これら筒状部３０，２０の基端内側に凹状のコーナー部が形成されているが、このコーナー部にスラグが付着・堆積し、問題を生じる可能性もある。このような問題に対しては、例えば、図３９に示すように、筒状部３０，２０の内壁面３００，２００を拡径テーパー状に構成するなどして、その上部の管内壁面との間で凹状のコーナー部が形成されないようにすることが好ましい。前記内壁面３００，２００は、テーパー状でなくても滑らかな面（例えば曲面）であればよい。
【００７５】
本発明に係る金属溶湯の製造方法では、溶融還元炉において金属酸化物を主体とする原料を溶融還元し、金属溶湯を製造する際に、上述した本発明の粉粒物装入用バーナーランスを用い、溶融還元炉内に原料などの粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給し、粉粒物を予熱された状態で炉内に装入する。
通常、バーナーランスにより装入される粉粒物は、図４０に関して説明したように金属酸化物を主体とする原料であるが、さきに述べたような他の粉粒物であってもよい。
このような本発明によれば、使用する原料に応じて各種の金属溶湯を低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本願の第一の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図
【図３】図１の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図４】本願の第一の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの他の実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図５】図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図
【図６】図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図
【図７】図４の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図８】本願の第二の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図
【図１０】図８中のＸ−Ｘ線に沿う断面図
【図１１】図８の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図１２】本願の第三の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図１３】図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図
【図１４】図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図
【図１５】図１２の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図１６】本願の第四の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図１７】図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面図
【図１８】図１６中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図
【図１９】図１６の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図２０】本願の第五の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図２１】図２０中のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う断面図
【図２２】図２０中のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う断面図
【図２３】図２０の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図２４】本願の第六の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図２５】図２４中のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿う断面図
【図２６】図２４中のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿う断面図
【図２７】図２４の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図２８】本願の第七の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図２９】図２８中のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿う断面図
【図３０】図２８中のＸＸＸ−ＸＸＸ線に沿う断面図
【図３１】図２８の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図３２】本願の第八の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスの一実施形態におけるランス先端部の縦断面図
【図３３】図３２中のＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に沿う断面図
【図３４】図３２中のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線に沿う断面図
【図３５】図３２の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図３６】本願の第五および第六の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスに適用可能なランス先端部構造の一実施形態を示す縦断面図
【図３７】本願の第五および第六の発明に係る粉粒物装入用バーナーランスに適用可能なランス先端部構造の他の実施形態を示す縦断面図
【図３８】本発明の他の実施形態におけるランス先端部の底面図
【図３９】本発明の粉粒物装入用バーナーランスにおけるランス先端部の他の構造例を部分的に示す縦断面図
【図４０】本発明の粉粒物装入用バーナーランスが使用される溶融還元法の実施状況の一例を模式的に示す説明図
【図４１】比較例の粉粒物装入用バーナーランスのランス先端部の縦断面図
【符号の説明】
【００７７】
１a，１b，１c，１d，１e，１f 第１管体
２a，２b，２c，２d，２e，２f 第２管体
３a，３b，３c，３d 第３管体
４ 貫通部
５ 冷却水循環流路
６ 炉体（溶融還元炉）
７ 上吹きランス
８ 原料装入用バーナーランス
９ 底吹き羽口
１０ 溶湯
１１ スラグ
１２x 粉粒物吐出口
１２y 燃料吐出口
１２z 支燃ガス吐出口
１２w 予混合体吐出口
１２v ガス吐出口
２０，３０ 筒状部
２００，３００ 内壁面
ｘ 粉粒物流路
ｙ 気体燃料流路
ｚ 支燃ガス流路
ｗ 予混合体流路
ｖ ガス流路
ｓ 原料
ｆ 燃焼火炎
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１a）、第２管体（２a）および第３管体（３a）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１a）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１a）と第２管体（２a）間の空間が気体燃料流路（ｙ）、第２管体（２a）と第３管体（３a）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３a）の先端位置に設けられ、
第１管体（１a）の先端が、第２管体（２a）の先端よりもバーナー内方に位置することを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項２】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１b）、第２管体（２b）および第３管体（３b）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１b）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１b）と第２管体（２b）間の空間が気体燃料流路（ｙ）、第２管体（２b）と第３管体（３b）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３b）の先端位置に設けられ、
第１管体（１b）の先端寄り部分に、粉粒物流路（ｘ）内に気体燃料の旋回流が生じるように気体燃料流路（ｙ）内の気体燃料を粉粒物流路（ｘ）内に流入させる貫通部（４）を形成したことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項３】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１a）、第２管体（２a）および第３管体（３a）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１a）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１a）と第２管体（２a）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）、第２管体（２a）と第３管体（３a）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３a）の先端位置に設けられ、
第１管体（１a）の先端が、第２管体（２a）の先端よりもバーナー内方に位置することを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項４】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１b）、第２管体（２b）および第３管体（３b）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１b）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１b）と第２管体（２b）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）、第２管体（２b）と第３管体（３b）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３b）の先端位置に設けられ、
第１管体（１b）の先端寄り部分に、粉粒物流路（ｘ）内に支燃ガスの旋回流が生じるように支燃ガス流路（ｚ）内の支燃ガスを粉粒物流路（ｘ）内に流入させる貫通部（４）を形成したことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項５】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１c）、第２管体（２c）および第３管体（３c）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１c）内が気体燃料流路（ｙ）、第１管体（１c）と第２管体（２c）間の空間が粉粒物流路（ｘ）、第２管体（２c）と第３管体（３c）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３c）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項６】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１d）、第２管体（２d）および第３管体（３d）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１d）内が支燃ガス流路（ｚ）、第１管体（１d）と第２管体（２d）間の空間が粉粒物流路（ｘ）、第２管体（２d）と第３管体（３d）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３d）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項７】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１e）および第２管体（２e）が同心円状に配置された二重管構造を有し、
第１管体（１e）内が粉粒物と気体燃料との予混合体の流路（ｗ）、第１管体（１e）と第２管体（２e）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｗ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第２管体（２e）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項８】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１f）および第２管体（２f）が同心円状に配置された二重管構造を有し、
第１管体（１f）内が粉粒物と支燃ガスとの予混合体の流路（ｗ）、第１管体（１f）と第２管体（２f）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｗ），（ｙ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第２管体（２f）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項９】
ガス流路（ｖ）の末端が支燃ガス流路（ｚ）と連通し、支燃ガス流路（ｚ）を流れる支燃ガスの一部がガス流路（ｖ）に流入するようにしたことを特徴とする請求項１、２、５、７のいずれかに記載の溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項１０】
ガス流路（ｖ）の末端が気体燃料流路（ｙ）と連通し、気体燃料流路（ｙ）を流れる気体燃料の一部がガス流路（ｖ）に流入するようにしたことを特徴とする請求項３、４、６、８のいずれかに記載の溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項１１】
溶融還元炉において、金属酸化物を主体とする原料を溶融還元し、金属溶湯を製造する方法において、
請求項１〜１０のいずれかに記載のバーナーランスを用い、溶融還元炉内に粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給し、粉粒物を予熱された状態で炉内に装入することを特徴とする、溶融還元による金属溶湯の製造方法。
【請求項１２】
バーナーランスから供給される粉粒物の少なくとも一部が、金属酸化物を主体とする原料であることを特徴とする、請求項１１に記載の溶融還元による金属溶湯の製造方法。
【請求項１】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１a）、第２管体（２a）および第３管体（３a）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１a）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１a）と第２管体（２a）間の空間が気体燃料流路（ｙ）、第２管体（２a）と第３管体（３a）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３a）の先端位置に設けられ、
第１管体（１a）の先端が、第２管体（２a）の先端よりもバーナー内方に位置することを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項２】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１b）、第２管体（２b）および第３管体（３b）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１b）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１b）と第２管体（２b）間の空間が気体燃料流路（ｙ）、第２管体（２b）と第３管体（３b）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３b）の先端位置に設けられ、
第１管体（１b）の先端寄り部分に、粉粒物流路（ｘ）内に気体燃料の旋回流が生じるように気体燃料流路（ｙ）内の気体燃料を粉粒物流路（ｘ）内に流入させる貫通部（４）を形成したことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項３】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１a）、第２管体（２a）および第３管体（３a）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１a）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１a）と第２管体（２a）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）、第２管体（２a）と第３管体（３a）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３a）の先端位置に設けられ、
第１管体（１a）の先端が、第２管体（２a）の先端よりもバーナー内方に位置することを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項４】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１b）、第２管体（２b）および第３管体（３b）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１b）内が粉粒物流路（ｘ）、第１管体（１b）と第２管体（２b）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）、第２管体（２b）と第３管体（３b）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３b）の先端位置に設けられ、
第１管体（１b）の先端寄り部分に、粉粒物流路（ｘ）内に支燃ガスの旋回流が生じるように支燃ガス流路（ｚ）内の支燃ガスを粉粒物流路（ｘ）内に流入させる貫通部（４）を形成したことを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項５】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１c）、第２管体（２c）および第３管体（３c）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１c）内が気体燃料流路（ｙ）、第１管体（１c）と第２管体（２c）間の空間が粉粒物流路（ｘ）、第２管体（２c）と第３管体（３c）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３c）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項６】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１d）、第２管体（２d）および第３管体（３d）が同心円状に配置された多重管構造を有し、
第１管体（１d）内が支燃ガス流路（ｚ）、第１管体（１d）と第２管体（２d）間の空間が粉粒物流路（ｘ）、第２管体（２d）と第３管体（３d）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｘ），（ｙ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第３管体（３d）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項７】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１e）および第２管体（２e）が同心円状に配置された二重管構造を有し、
第１管体（１e）内が粉粒物と気体燃料との予混合体の流路（ｗ）、第１管体（１e）と第２管体（２e）間の空間が支燃ガス流路（ｚ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｗ），（ｚ）の先端が吐出口を構成し、
支燃ガス流路（ｚ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第２管体（２e）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項８】
溶融還元炉において、粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに炉内に供給するためのバーナーランスであって、
内側から順に第１管体（１f）および第２管体（２f）が同心円状に配置された二重管構造を有し、
第１管体（１f）内が粉粒物と支燃ガスとの予混合体の流路（ｗ）、第１管体（１f）と第２管体（２f）間の空間が気体燃料流路（ｙ）をそれぞれ構成するとともに、各流路（ｗ），（ｙ）の先端が吐出口を構成し、
気体燃料流路（ｙ）のさらに外側にガス流路（ｖ）を設け、ガス流路（ｖ）の先端が吐出口を構成するとともに、該吐出口が第２管体（２f）の先端位置に設けられることを特徴とする溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項９】
ガス流路（ｖ）の末端が支燃ガス流路（ｚ）と連通し、支燃ガス流路（ｚ）を流れる支燃ガスの一部がガス流路（ｖ）に流入するようにしたことを特徴とする請求項１、２、５、７のいずれかに記載の溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項１０】
ガス流路（ｖ）の末端が気体燃料流路（ｙ）と連通し、気体燃料流路（ｙ）を流れる気体燃料の一部がガス流路（ｖ）に流入するようにしたことを特徴とする請求項３、４、６、８のいずれかに記載の溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランス。
【請求項１１】
溶融還元炉において、金属酸化物を主体とする原料を溶融還元し、金属溶湯を製造する方法において、
請求項１〜１０のいずれかに記載のバーナーランスを用い、溶融還元炉内に粉粒物を気体燃料および支燃ガスとともに供給し、粉粒物を予熱された状態で炉内に装入することを特徴とする、溶融還元による金属溶湯の製造方法。
【請求項１２】
バーナーランスから供給される粉粒物の少なくとも一部が、金属酸化物を主体とする原料であることを特徴とする、請求項１１に記載の溶融還元による金属溶湯の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【公開番号】特開２０１０−１５６０２５（Ｐ２０１０−１５６０２５Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５６７５（Ｐ２００８−３３５６７５）
【出願日】平成２０年１２月２９日（２００８．１２．２９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２９日（２００８．１２．２９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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