還元炉およびこれを含む鎔鉄製造装置
本発明は、鉄含有物装入装置を備えて、偏析の発生を防止する、還元炉およびこれを含む鎔鉄製造装置に関する。本発明の一実施例による還元炉は、鎔鉄の製造に使用する鉄含有物を還元する。還元炉は、ｉ）鉄含有物が装入される装入口、ｉｉ）還元炉の内部に第１方向に向かって傾斜して固定されて、鉄含有物を還元炉の内部にガイドする第１誘導板、およびｉｉｉ）還元炉の内部に第１方向と交差する第２方向に向かって傾斜して固定されて、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物をガイドする第２誘導板を含み、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物は、第２誘導板によってガイドされながらその落下方向が変更される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元炉およびこれを含む鎔鉄製造装置に関し、より詳しくは、鉄含有物装入装置を備えて、偏析の発生を防止する、還元炉およびこれを含む鎔鉄製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、鎔鉄製造方法として、高炉法に代替される溶融還元製鉄法が開発されている。溶融還元製鉄法では、燃料および還元剤として一般炭を直接使用し、鉄源として鉄鉱石を直接使用する。還元炉では、鉄鉱石を還元して還元鉄を製造し、溶融ガス化炉では、還元鉄を溶融して鎔鉄を製造する。溶融ガス化炉に一般炭を一定の大きさに成形した成形炭を供給し、酸素を吹き込んで成形炭を燃焼させることによって、還元鉄を溶融する。
【０００３】
鉄鉱石は、還元炉に装入されて還元される。鉄鉱石は、別途の装置なく還元炉に直接装入されるので、還元炉の内部に均一に分散されない。したがって、還元炉の内部で偏析が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０７１１７７４号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２０−２０００−００１３３３８号公報
【特許文献３】米国特許第４５２５１２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、偏析が発生せず、鉄含有物を均一に分布させることができる、装入装置を備えた還元炉を提供する。また、本発明は、前述した還元炉を含む鎔鉄製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による還元炉は、鎔鉄の製造に使用する鉄含有物を還元する。還元炉は、ｉ）鉄含有物が装入される装入口、ｉｉ）還元炉の内部に第１方向に向かって傾斜して固定されて、鉄含有物を還元炉の内部にガイドする第１誘導板、およびｉｉｉ）還元炉の内部に第１方向と交差する第２方向に向かって傾斜して固定されて、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物をガイドする第２誘導板を含み、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物は、第２誘導板によってガイドされながらその落下方向が変更される。
【０００７】
第１誘導板および第２誘導板は、それぞれ装入口と対向する。第１誘導板および第２誘導板からなる群より選択された一つ以上の誘導板は、アーチ型に形成される。還元炉の長さ方向に延びて還元炉の中心を通過する仮想線および第２誘導板は、互いに離隔して位置する。仮想線は第１誘導板と会う。第２誘導板の下側には凸部が形成され、凸部は仮想線に向かって凸状である。
【０００８】
第１誘導板および第２誘導板が設置されたガイドチューブをさらに含み、ガイドチューブは、第１ガイドチューブ部、および第１ガイドチューブ部に連結されて、第１ガイドチューブ部と連通する第２ガイドチューブ部を含み、第１ガイドチューブ部の断面積は、鉄含有物の進行方向に沿って次第に減少する。
【０００９】
第１ガイドチューブ部の断面積は、第２ガイドチューブ部の断面積以上である。第１誘導板は、アーチ型縁部を含み、アーチ型縁部は、第１ガイドチューブ部の内面に接する。
【００１０】
第２誘導板は、第２ガイドチューブ部の内部を横切って設置される。第１誘導板は、第１ガイドチューブ部および第２ガイドチューブ部に設置される。第２ガイドチューブ部は、傾斜部を含み、傾斜部は、第２方向と実質的に同一な方向に傾斜する。傾斜部は、第２誘導板と実質的に平行である。第１方向は、第２誘導板の板面に向かう。第１方向および第２方向が成す角度は、６０°乃至１４０°である。
【００１１】
第１誘導板上に装入口に向かって突出した突出部材が形成されて、鉄含有物と接触する。突出部材は、第１傾斜面および第１傾斜面と会う第２傾斜面を含み、第１傾斜面および第２傾斜面は、第１誘導板に接する。第１傾斜面および第２傾斜面が会って形成される縁部の一端が第１誘導板に接する。
【００１２】
第１方向は、還元炉の長さ方向に延びて還元炉の中心を通過する仮想線と２０°乃至６０°を成す。第２方向は、還元炉の長さ方向に延びて還元炉の中心を通過する仮想線と２０°乃至６０°を成す。
【００１３】
鉄含有物は、部分還元された還元鉱または鉄鉱石を含む。
【００１４】
また、本発明の一実施例による鎔鉄製造装置は、鉄含有物を還元して還元鉄を製造する還元炉、および還元炉に連結されて、還元鉄を装入して鎔鉄を製造する溶融ガス化炉を含む。還元炉は、ｉ）鉄含有物が装入される装入口、ｉｉ）還元炉の内部に第１方向に向かって傾斜して固定されて、鉄含有物を還元炉の内部にガイドする第１誘導板、およびｉｉｉ）還元炉の内部に第１方向と交差する第２方向に向かって傾斜して固定されて、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物をガイドする第２誘導板を含み、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物は、第２誘導板によってガイドされながらその落下方向が変更される。
【００１５】
還元炉は、充填層型還元炉である。鉄含有物は、鉄鉱石を含む。鎔鉄製造装置は、充填層型還元炉に連結されて、充填層型還元炉に鉄含有物を供給する塊成体製造装置をさらに含み、鉄含有物は、塊成体製造装置によって塊成化される。
【００１６】
鎔鉄製造装置は、塊成体製造装置に連結されて、鉄含有物を塊成体製造装置に供給する流動層型還元炉をさらに含み、流動層型還元炉は、鉄含有物を予備還元する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、還元炉の内部の高温環境にかかわらず、装入装置によって安定的に鉄含有物を装入することができ、鉄含有物を還元炉の内部に均一に分布させることができる。したがって、操業安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施例による鎔鉄製造装置の概略的な図面である。
【図２】図１のＩＩ部分を拡大して示した概略的な図面である。
【図３】図２の装入装置の斜視図である。
【図４】図２の装入装置を示した概略的な図面である。
【図５】本発明の第２実施例による鎔鉄製造装置の概略的な図面である。
【図６】本発明の実験例による還元炉の内部の鉄含有物の分布図である。
【図７】従来の技術の比較例による還元炉の内部の鉄含有物の分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付した図面を参照して、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、本発明の実施例を説明する。後述する実施例は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に理解することができるように、本発明の概念および範囲を逸脱しない限度内で多様な形態に変更することができる。図面では、可能な限り、同一または類似する部分には同一な図面符号を付けて示した。
【００２０】
以下で使用される技術用語および科学用語を含む全ての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同一な意味を有する。通常使用される辞書に定義された用語は、関連技術文献および現在開示された内容に符合する意味を有するものと追加解釈され、定義されない限り、理想的であったり極めて公式的な意味に解釈されない。
【００２１】
鉄含有物は、鉄そのものであったり、鉄を含む全ての物質である。例えば、鉄含有物は、副原料をさらに含むことができる。鉄含有物は、鉄鉱石を含む。また、鉄は、純鉄、酸化鉄、または還元鉄である。鉄含有物の粒度は制限されない。したがって、鉄含有物は、ペレット（ｐｅｌｌｅｔ）、細粒鉄鉱石、粗粒鉄鉱石、および塊成体などを含む。
【００２２】
還元炉は、鉄含有物を還元して製造する装置を意味する。還元炉は、流動層型還元炉または充填層型還元炉を含む。
【００２３】
図１は、本発明の第１実施例による鎔鉄製造装置１００を概略的に示した図面である。
【００２４】
図１に示したように、鎔鉄製造装置１００は、流動層型還元炉１０、充填層型還元炉２０、塊成体製造装置３０、および溶融ガス化炉４０を含む。
【００２５】
鎔鉄製造装置１００は、鉄鉱石および石炭を利用して鎔鉄を製造する。ここで、鉄鉱石としては、細粒鉄鉱石および粗粒鉄鉱石を利用する。細粒鉄鉱石は、粗粒鉄鉱石より粒度が小さい。例えば、細粒鉄鉱石の粒度は約８ｍｍより小さく、粗粒鉄鉱石の粒度は約８ｍｍ以上である。細粒鉄鉱石は、流動層型還元炉１０を通過しながら流動還元される。粗粒鉄鉱石は、充填層型還元炉２０で還元される。
【００２６】
流動層型還元炉１０は、その内部に供給された鉄鉱石を流動させる。鉄鉱石としては細粒鉄鉱石を使用し、必要時には副原料を混合して使用する。流動層型還元炉１０の内部には流動層が形成されて、鉄鉱石を還元させる。流動層型還元炉１０は、第１流動還元炉１２、第２流動還元炉１４、第３流動還元炉１６、および第４流動還元炉１８を含む。図１には４個の流動還元炉を示したが、１個以上の流動還元炉を使用することができる。また、図１には流動還元炉を示したが、これは本発明を例示するためのものであり、本発明はこれに限定されない。したがって、他の種類の還元炉を使用することもできる。
【００２７】
第１流動還元炉１２は、第２流動還元炉１４から排出される還元ガスによって鉄鉱石を予熱する。第２流動還元炉１４および第３流動還元炉１６は、予熱した鉄鉱石を予備還元する。そして、第４流動還元炉１８は、予備還元した鉄鉱石を最終還元して、還元鉄に変換する。還元鉄は、塊成体製造装置３０によって塊成体に製造される。
【００２８】
塊成体製造装置３０は、装入ホッパー３２、一対のロール３４、および破砕機３６を含む。それ以外にも、塊成体製造装置３０は、必要に応じて他の装置をさらに含むことができる。装入ホッパー３２は、還元鉄を貯蔵する。一対のロール３４は、装入ホッパー３２から装入される還元鉄を圧着成形して、ストリップ形態の塊成体を製造する。塊成体は、破砕機３６によって破砕されて、高温均排圧装置３８に移送される。
【００２９】
高温均排圧装置３８は、その両端の間の圧力を調節して、塊成体を充填層型還元炉２０に装入する。充填層型還元炉２０には粗粒鉄鉱石も装入される。図１には、粗粒鉄鉱石を充填層型還元炉２０に装入することを示したが、粗粒鉄鉱石を装入しなくてもよい。前述した塊成体および粗粒鉄鉱石は、充填層型還元炉２０に同時に装入されてもよく、それぞれ交互に装入されてもよい。還元ガスは、還元ガス供給管４３を通して充填層型還元炉２０に供給される。充填層型還元炉２０には充填層が形成されて、塊成体および粗粒鉄鉱石を含む鉄含有物を還元鉄に変換する。
【００３０】
前述した還元鉄は、溶融ガス化炉４０に装入される。一方、鉄含有物を溶融する熱源として、揮発分を含む塊状炭材を溶融ガス化炉４０に装入する。塊状炭材としては、成形炭または塊炭を使用する。成形炭は、微粉炭を加圧成形して製造する。それ以外にも、必要に応じてコークスを溶融ガス化炉４０に装入することもできる。
【００３１】
塊状炭材は、溶融ガス化炉４０に装入されて、石炭充填層を形成する。溶融ガス化炉４０の内部には酸素（Ｏ２）を吹き込む。酸素は、石炭充填層に吹き込まれて、燃焼帯を形成し、塊状炭材は、燃焼帯で燃焼されて、還元ガスを発生させる。還元ガスは、還元ガス供給管４２、４３を通してそれぞれ流動層型還元炉１０および充填層型還元炉２０に供給される。流動層型還元炉１０および充填層型還元炉２０は、還元ガスを利用して鉄鉱石を還元する。塊状炭材の燃焼によって還元鉄が溶融されると、鎔鉄が製造されて、外部に排出される。以下では、図１の充填層型還元炉２０の内部構造についてより詳細に説明する。
【００３２】
図２は、図１のＩＩ部分を拡大した断面構造を示した図面である。図２に点線で示した仮想線Ｃは、充填層型還元炉２０の中心を通過して、充填層型還元炉２０の長さ方向、つまりｚ軸方向に沿って延びている。
【００３３】
図２に示したように、充填層型還元炉２０は、装入口２２および装入装置５０を含む。鉄含有物は、装入口２２を通して装入される。装入装置５０は、充填層型還元炉２０の内側に形成される。鉄含有物は、装入装置５０の下部空間で還元される。
【００３４】
装入口２２は、充填層型還元炉２０の上部方向に形成される。鉄含有物は、高温均排圧装置３８（図１に図示）と連通する供給管３９に沿って充填層型還元炉２０に装入される。装入装置５０は、落下する鉄含有物をガイドしてその落下方向を調整する。したがって、装入装置５０は、充填層型還元炉２０の内部の鉄含有物の分布を調節することができる。装入装置５０は、第１誘導板５２、第２誘導板５４、およびガイドチューブ５６を含む。
【００３５】
第１誘導板５２は、仮想線Ｃに会うように位置する。つまり、第１誘導板５２は、充填層型還元炉２０の中心に位置して、第１誘導板５２の板面５２１が装入口２２に対向する。第１誘導板５２は、第１方向に沿って傾斜して、ガイドチューブ５６に設置される。ここで、第１方向は、第１誘導板５２が下部に延びた方向を意味する。第１誘導板５２の板面５２１には突出部材５２２が形成される。突出部材５２２は、仮想線Ｃに会って、装入口２２に向かって突出する。
【００３６】
第２誘導板５４は、第１誘導板５２の下部に第１誘導板５２と離隔して位置する。つまり、第２誘導板５４は、仮想線Ｃと互いに離隔して位置して、第２誘導板５４の板面５４１が装入口２２に対向する。第２誘導板５４は、第２方向に沿って傾斜する。ここで、第２方向は、第２誘導板５４が下部に延びた方向を意味する。第２方向は、第１方向と交差するので、第１誘導板５２および第２誘導板５４は互いに異なる方向に向かう。
【００３７】
ガイドチューブ５６は、その内側で鉄含有物を案内する。ガイドチューブ５６は、固定手段（図示せず）によって充填層型還元炉２０の内部に固定される。第１誘導板５２および第２誘導板５４は、ガイドチューブ５６の内側に設置される。ガイドチューブ５６は、第１ガイドチューブ部５６１および第２ガイドチューブ部５６２を含む。
【００３８】
第１ガイドチューブ部５６１は、装入口２２の直下に位置して、鉄含有物の進行方向に沿ってその断面積が次第に減少する。つまり、第１ガイドチューブ部５６１をｘｙ平面方向に切断した場合、第１ガイドチューブ部５６１の断面積は鉄含有物の進行方向に沿って減少する。したがって、供給管３９を通して充填層型還元炉２０に装入される鉄含有物は、第１ガイドチューブ部５６１によって集められて下部に落下する。
【００３９】
第２ガイドチューブ部５６２は、第１ガイドチューブ部５６１と連通して、第１ガイドチューブ部５６１の下部に位置する。したがって、第２ガイドチューブ部５６２は、第１ガイドチューブ部５６１の断面積が最小である部分で第１ガイドチューブ部５６１に接する。したがって、第１ガイドチューブ部５６１の断面積は、第２ガイドチューブ部５６２の断面積以上である。その結果、第１ガイドチューブ部５６１によって集められた鉄含有物は、第２ガイドチューブ部５６２によって拡散されずに、落下口２４側に矢印で示したように円滑に装入される。
【００４０】
第２ガイドチューブ部５６２は、傾斜部５６２ａを含む。傾斜部５６２ａは、落下口２４に向かうので、鉄含有物をガイドして落下口２４に鉄含有物を装入する。傾斜部５６２ａは、第２誘導板５４と離隔して、前述した第２方向と実質的に同一な方向に傾斜する。したがって、第２誘導板５４によって案内される鉄含有物の落下方向と同一な方向に傾斜部５６２ａを利用して鉄含有物を落下させることができるので、鉄含有物が互いに衝突せずに、円滑に落下する。
【００４１】
図３は、図２の装入装置５０を立体的に示した斜視図である。図３は、装入口２２側から装入装置５０の内部を見た状態を示した図面である。
【００４２】
図３に示したように、第１誘導板５２は、第１ガイドチューブ部５６１および第２ガイドチューブ部５６２にわたって形成される。つまり、第１誘導板５２の上部は第１ガイドチューブ部５６１に位置するが、第１誘導板５２の下部は第２ガイドチューブ部５６２に位置する。第１誘導板５２は、アーチ型縁部５２３を含む。縁部５２３は、第１ガイドチューブ５６の内面形状に対応するアーチ型に形成される。したがって、第１誘導板５２は、ガイドチューブ５６の内面に密着して設置される。その結果、鉄含有物が第１誘導板５２およびガイドチューブ５６の内面の間に漏出しない。縁部５２３に対向する他の縁部５２５は、ガイドチューブ５６の中心に対して凹状である。
【００４３】
図３に示したように、突出部材５２２は、第１誘導板５２上に設置されて、装入口２２を通して装入される鉄含有物と衝突する。突出部材５２２は、複数の傾斜面５２２ａ、５２２ｂを含む。複数の傾斜面５２２ａ、５２２ｂは、第１傾斜面５２２ａおよび第２傾斜面５２２ｂを含む。第１傾斜面５２２ａおよび第２傾斜面５２２ｂは、第１誘導板５２に接する。したがって、突出部材５２２および第１誘導板５２の間を鉄含有物が通過しない。第１傾斜面５２２ａおよび第２傾斜面５２２ｂが会って形成される縁部５２２１の一端５２２１ａは、第１誘導板５２に接するので、落下する鉄含有物が突出部材５２２および第１誘導板５２の間を通過しない。
【００４４】
図３に示したように、第２誘導板５４は、第２ガイドチューブ部５６２に設置される。第２誘導板５４は、第２ガイドチューブ部５６２の内部を横切って設置される。第２誘導板５４の両側縁は、第２ガイドチューブ部５６２に固定される。第２誘導板５４は、凸部５４２を含む。凸部５４２は、第２誘導板５４の下部に形成される。したがって、鉄含有物は、凸部５４２を通過しながら凸部５４２の両側に拡散して落下するので、鉄含有物は、凸部５４２によって均一に分散される。
【００４５】
傾斜部５６２ａは、第２誘導板５４と互いに離隔する。したがって、傾斜部５６２ａおよび第２誘導板５４の間には空間が形成される。第１誘導板５２に沿ってガイドされた鉄含有物のうちの一部は、傾斜部５６２ａおよび第２誘導板５４の間に形成された空間を通して落下し、残りの鉄含有物は、第２誘導板５４に沿って落下する。
【００４６】
図４は、図２の装入装置５０を拡大して示した図面である。図４で、実線の矢印は前述した第１方向を示し、点線の矢印は前述した第２方向を示す。
【００４７】
図４に示したように、第１誘導板５２および第２誘導板５４は、仮想線Ｃとそれぞれ角度θ１および角度θ２を形成する。ここで、角度θ１は２０°乃至６０°である。角度θ１が２０°未満である場合には、鉄含有物が第２誘導板５４に接触せずに、第１誘導板５２のみに接触した後で落下する。角度θ１が６０°を超える場合には、鉄含有物が落下することができずに、第１誘導板５２上に堆積する。そして、角度θ２が２０°未満である場合には、鉄含有物が第２誘導板５４にうまく接触せずに、鉄含有物の方向がほとんど変更されない。また、角度θ２が６０°を超える場合には、鉄含有物が落下することができずに、第１誘導板５２および第２誘導板５４の間に堆積される。また、角度θ１および角度θ２が６０°を超える場合には、鉄含有物の落下速度が減少して、鉄含有物の円滑な投入が難しく、工程時間を遅延させる。
【００４８】
一方、図４に示したように、第１方向および第２方向は角度θ３を形成する。ここで、角度θ３は６０°乃至１４０°である。角度θ３が６０°未満である場合には、鉄含有物が第１誘導板５２から第２誘導板５４にガイドされながら落下速度が急激に減少する。したがって、鉄含有物が第１誘導板５２および第２誘導板５４の間に堆積される。また、角度θ３が１４０°を超える場合には、鉄含有物の進行方向がほとんど変更されない。したがって、鉄含有物を充填層型還元炉２０（図１に図示）の内部に均一に分布させることができない。
【００４９】
図４に示したように、鉄含有物は、落下しながら第１誘導板５２および第２誘導板５４によって進行方向が変更される。鉄含有物は、第１誘導板５２によって第１方向に沿ってガイドされ、第２誘導板５４によって第２方向に沿ってガイドされる。したがって、第１方向および第２方向を調節して、鉄含有物を所望の方向に落下させることができる。
【００５０】
突出部材５２２は、第１誘導板５２の中央に偏って落下する鉄含有物を第１誘導板５２の左右に分散させる。したがって、鉄含有物は、第１誘導板５２を通過しながら偏析を解消する。次に、鉄含有物は、第２誘導板５４によってガイドされて、凸部５４２によって第２誘導板５４の左右に再度分散される。したがって、第２誘導板５４を通過しながら偏析が解消された鉄含有物は、落下口２４（図２に図示）に向かって均等に拡散して落下する。
【００５１】
図５は、本発明の第２実施例による鎔鉄製造装置２００を示した図面である。図５に示した鎔鉄製造装置２００は、図１に示した鎔鉄製造装置１００と類似するので、同一な部分には同一な図面符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
図５に図示したように、鎔鉄製造装置２００は、一つの充填層型還元炉２０を含む。充填層型還元炉２０には鉄鉱石が装入され、溶融ガス化炉４０で生成された還元ガスが還元ガス供給管４３を通して充填層型還元炉２０に供給される。
【００５３】
したがって、充填層型還元炉２０は、還元ガスによって鉄鉱石を還元鉄に変換する。還元鉄は、溶融ガス化炉４０に装入されて、塊状炭材によって形成された石炭充填層によって溶融される。したがって、溶融ガス化炉４０で鎔鉄を製造することができる。ここで、充填層型還元炉２０は、前述した装入装置５０（図２に図示）を含むことができる。
【００５４】
以下、実験例を通して本発明をより詳細に説明する。このような実験例は、単に本発明を例示するためのものであり、本発明はこれに限定されない。
【００５５】
実験例
図２の充填層型還元炉に還元鉄を装入して、充填層型還元炉の内部に積み重ねられた還元鉄の分布を測定した。充填層型還元炉の中心を原点に設定して、原点を基準に全方向にわたって分散した還元鉄の分布をグラフで示した。
【００５６】
実験例の実験結果
図６は、実験例による還元鉄の落下分布を示した図面である。図６の円は充填層型還元炉の内部断面を示す。図６で太線で表示された領域は２０ｍｍ以上の粒度を有する還元鉄が分布した領域を示し、細線で表示された領域は２０ｍｍ未満の粒度を有する還元鉄が分布した領域を示した。
【００５７】
図６に示したように、還元鉄は、原点を中心にして充填層型還元炉の内部に上下左右に均一に分散して分布した。つまり、還元鉄は、特定の方向に偏って分布せず、偏析が発生しなかった。還元鉄は、その粒度に関係なく、落下口の中心を基準に均一に分布した。
【００５８】
比較例
装入装置を備えていない従来の充填層型還元炉に還元鉄を装入して、充填層型還元炉の内部に積み重ねられた還元鉄の分布を測定した。充填層型還元炉の中心を原点に設定して、原点を基準に全方向にわたって分散した還元鉄の分布をグラフで示した。
【００５９】
比較例の実験結果
図７は、比較例による還元鉄の落下分布を示した図面である。図７の円は充填層型還元炉の内部断面を示す。図７で太線で表示された領域は２０ｍｍ以上の粒度を有する還元鉄が分布した領域を示し、細線で表示された領域は２０ｍｍ未満の粒度を有する還元鉄が分布した領域を示した。
【００６０】
図７に示したように、還元鉄は、原点を中心にして一側に偏って分布した。つまり、粒度が２０ｍｍ以上である還元鉄は、充填層型還元炉の左側上部に偏って分布した。そして、粒度が２０ｍｍ未満である還元鉄は、充填層型還元炉の右側下部に偏って分布した。このように、還元鉄は、原点を基準に一側に偏って分布した。特に、還元鉄は、粒度に応じて原点を基準に互いに対向する方向に分布した。
【００６１】
前述した実験例のように、充填層型還元炉に装入装置を設置した場合には、還元鉄を均一に分布させることができ、偏析が発生しなかった。還元鉄が充填層型還元炉の内部に均一に分布する場合、充填層型還元炉内の還元ガスの流れが均一になるので、還元鉄の再還元率を大きく向上させることができる。反面、比較例のように、充填層型還元炉に装入装置を設置しない場合には、還元鉄が不規則に分布した。したがって、偏析が解消されず、還元鉄の再還元率を向上させることができない。
【００６２】
本発明を前記の記載によって説明したが、本発明は、特許請求の範囲の概念及び範囲を逸脱しない限り、多様な修正及び変形が可能であることが、本発明が属する技術分野の当業者には簡単に理解される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元炉およびこれを含む鎔鉄製造装置に関し、より詳しくは、鉄含有物装入装置を備えて、偏析の発生を防止する、還元炉およびこれを含む鎔鉄製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、鎔鉄製造方法として、高炉法に代替される溶融還元製鉄法が開発されている。溶融還元製鉄法では、燃料および還元剤として一般炭を直接使用し、鉄源として鉄鉱石を直接使用する。還元炉では、鉄鉱石を還元して還元鉄を製造し、溶融ガス化炉では、還元鉄を溶融して鎔鉄を製造する。溶融ガス化炉に一般炭を一定の大きさに成形した成形炭を供給し、酸素を吹き込んで成形炭を燃焼させることによって、還元鉄を溶融する。
【０００３】
鉄鉱石は、還元炉に装入されて還元される。鉄鉱石は、別途の装置なく還元炉に直接装入されるので、還元炉の内部に均一に分散されない。したがって、還元炉の内部で偏析が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０７１１７７４号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２０−２０００−００１３３３８号公報
【特許文献３】米国特許第４５２５１２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、偏析が発生せず、鉄含有物を均一に分布させることができる、装入装置を備えた還元炉を提供する。また、本発明は、前述した還元炉を含む鎔鉄製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による還元炉は、鎔鉄の製造に使用する鉄含有物を還元する。還元炉は、ｉ）鉄含有物が装入される装入口、ｉｉ）還元炉の内部に第１方向に向かって傾斜して固定されて、鉄含有物を還元炉の内部にガイドする第１誘導板、およびｉｉｉ）還元炉の内部に第１方向と交差する第２方向に向かって傾斜して固定されて、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物をガイドする第２誘導板を含み、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物は、第２誘導板によってガイドされながらその落下方向が変更される。
【０００７】
第１誘導板および第２誘導板は、それぞれ装入口と対向する。第１誘導板および第２誘導板からなる群より選択された一つ以上の誘導板は、アーチ型に形成される。還元炉の長さ方向に延びて還元炉の中心を通過する仮想線および第２誘導板は、互いに離隔して位置する。仮想線は第１誘導板と会う。第２誘導板の下側には凸部が形成され、凸部は仮想線に向かって凸状である。
【０００８】
第１誘導板および第２誘導板が設置されたガイドチューブをさらに含み、ガイドチューブは、第１ガイドチューブ部、および第１ガイドチューブ部に連結されて、第１ガイドチューブ部と連通する第２ガイドチューブ部を含み、第１ガイドチューブ部の断面積は、鉄含有物の進行方向に沿って次第に減少する。
【０００９】
第１ガイドチューブ部の断面積は、第２ガイドチューブ部の断面積以上である。第１誘導板は、アーチ型縁部を含み、アーチ型縁部は、第１ガイドチューブ部の内面に接する。
【００１０】
第２誘導板は、第２ガイドチューブ部の内部を横切って設置される。第１誘導板は、第１ガイドチューブ部および第２ガイドチューブ部に設置される。第２ガイドチューブ部は、傾斜部を含み、傾斜部は、第２方向と実質的に同一な方向に傾斜する。傾斜部は、第２誘導板と実質的に平行である。第１方向は、第２誘導板の板面に向かう。第１方向および第２方向が成す角度は、６０°乃至１４０°である。
【００１１】
第１誘導板上に装入口に向かって突出した突出部材が形成されて、鉄含有物と接触する。突出部材は、第１傾斜面および第１傾斜面と会う第２傾斜面を含み、第１傾斜面および第２傾斜面は、第１誘導板に接する。第１傾斜面および第２傾斜面が会って形成される縁部の一端が第１誘導板に接する。
【００１２】
第１方向は、還元炉の長さ方向に延びて還元炉の中心を通過する仮想線と２０°乃至６０°を成す。第２方向は、還元炉の長さ方向に延びて還元炉の中心を通過する仮想線と２０°乃至６０°を成す。
【００１３】
鉄含有物は、部分還元された還元鉱または鉄鉱石を含む。
【００１４】
また、本発明の一実施例による鎔鉄製造装置は、鉄含有物を還元して還元鉄を製造する還元炉、および還元炉に連結されて、還元鉄を装入して鎔鉄を製造する溶融ガス化炉を含む。還元炉は、ｉ）鉄含有物が装入される装入口、ｉｉ）還元炉の内部に第１方向に向かって傾斜して固定されて、鉄含有物を還元炉の内部にガイドする第１誘導板、およびｉｉｉ）還元炉の内部に第１方向と交差する第２方向に向かって傾斜して固定されて、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物をガイドする第２誘導板を含み、第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物は、第２誘導板によってガイドされながらその落下方向が変更される。
【００１５】
還元炉は、充填層型還元炉である。鉄含有物は、鉄鉱石を含む。鎔鉄製造装置は、充填層型還元炉に連結されて、充填層型還元炉に鉄含有物を供給する塊成体製造装置をさらに含み、鉄含有物は、塊成体製造装置によって塊成化される。
【００１６】
鎔鉄製造装置は、塊成体製造装置に連結されて、鉄含有物を塊成体製造装置に供給する流動層型還元炉をさらに含み、流動層型還元炉は、鉄含有物を予備還元する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、還元炉の内部の高温環境にかかわらず、装入装置によって安定的に鉄含有物を装入することができ、鉄含有物を還元炉の内部に均一に分布させることができる。したがって、操業安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施例による鎔鉄製造装置の概略的な図面である。
【図２】図１のＩＩ部分を拡大して示した概略的な図面である。
【図３】図２の装入装置の斜視図である。
【図４】図２の装入装置を示した概略的な図面である。
【図５】本発明の第２実施例による鎔鉄製造装置の概略的な図面である。
【図６】本発明の実験例による還元炉の内部の鉄含有物の分布図である。
【図７】従来の技術の比較例による還元炉の内部の鉄含有物の分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
添付した図面を参照して、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、本発明の実施例を説明する。後述する実施例は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に理解することができるように、本発明の概念および範囲を逸脱しない限度内で多様な形態に変更することができる。図面では、可能な限り、同一または類似する部分には同一な図面符号を付けて示した。
【００２０】
以下で使用される技術用語および科学用語を含む全ての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同一な意味を有する。通常使用される辞書に定義された用語は、関連技術文献および現在開示された内容に符合する意味を有するものと追加解釈され、定義されない限り、理想的であったり極めて公式的な意味に解釈されない。
【００２１】
鉄含有物は、鉄そのものであったり、鉄を含む全ての物質である。例えば、鉄含有物は、副原料をさらに含むことができる。鉄含有物は、鉄鉱石を含む。また、鉄は、純鉄、酸化鉄、または還元鉄である。鉄含有物の粒度は制限されない。したがって、鉄含有物は、ペレット（ｐｅｌｌｅｔ）、細粒鉄鉱石、粗粒鉄鉱石、および塊成体などを含む。
【００２２】
還元炉は、鉄含有物を還元して製造する装置を意味する。還元炉は、流動層型還元炉または充填層型還元炉を含む。
【００２３】
図１は、本発明の第１実施例による鎔鉄製造装置１００を概略的に示した図面である。
【００２４】
図１に示したように、鎔鉄製造装置１００は、流動層型還元炉１０、充填層型還元炉２０、塊成体製造装置３０、および溶融ガス化炉４０を含む。
【００２５】
鎔鉄製造装置１００は、鉄鉱石および石炭を利用して鎔鉄を製造する。ここで、鉄鉱石としては、細粒鉄鉱石および粗粒鉄鉱石を利用する。細粒鉄鉱石は、粗粒鉄鉱石より粒度が小さい。例えば、細粒鉄鉱石の粒度は約８ｍｍより小さく、粗粒鉄鉱石の粒度は約８ｍｍ以上である。細粒鉄鉱石は、流動層型還元炉１０を通過しながら流動還元される。粗粒鉄鉱石は、充填層型還元炉２０で還元される。
【００２６】
流動層型還元炉１０は、その内部に供給された鉄鉱石を流動させる。鉄鉱石としては細粒鉄鉱石を使用し、必要時には副原料を混合して使用する。流動層型還元炉１０の内部には流動層が形成されて、鉄鉱石を還元させる。流動層型還元炉１０は、第１流動還元炉１２、第２流動還元炉１４、第３流動還元炉１６、および第４流動還元炉１８を含む。図１には４個の流動還元炉を示したが、１個以上の流動還元炉を使用することができる。また、図１には流動還元炉を示したが、これは本発明を例示するためのものであり、本発明はこれに限定されない。したがって、他の種類の還元炉を使用することもできる。
【００２７】
第１流動還元炉１２は、第２流動還元炉１４から排出される還元ガスによって鉄鉱石を予熱する。第２流動還元炉１４および第３流動還元炉１６は、予熱した鉄鉱石を予備還元する。そして、第４流動還元炉１８は、予備還元した鉄鉱石を最終還元して、還元鉄に変換する。還元鉄は、塊成体製造装置３０によって塊成体に製造される。
【００２８】
塊成体製造装置３０は、装入ホッパー３２、一対のロール３４、および破砕機３６を含む。それ以外にも、塊成体製造装置３０は、必要に応じて他の装置をさらに含むことができる。装入ホッパー３２は、還元鉄を貯蔵する。一対のロール３４は、装入ホッパー３２から装入される還元鉄を圧着成形して、ストリップ形態の塊成体を製造する。塊成体は、破砕機３６によって破砕されて、高温均排圧装置３８に移送される。
【００２９】
高温均排圧装置３８は、その両端の間の圧力を調節して、塊成体を充填層型還元炉２０に装入する。充填層型還元炉２０には粗粒鉄鉱石も装入される。図１には、粗粒鉄鉱石を充填層型還元炉２０に装入することを示したが、粗粒鉄鉱石を装入しなくてもよい。前述した塊成体および粗粒鉄鉱石は、充填層型還元炉２０に同時に装入されてもよく、それぞれ交互に装入されてもよい。還元ガスは、還元ガス供給管４３を通して充填層型還元炉２０に供給される。充填層型還元炉２０には充填層が形成されて、塊成体および粗粒鉄鉱石を含む鉄含有物を還元鉄に変換する。
【００３０】
前述した還元鉄は、溶融ガス化炉４０に装入される。一方、鉄含有物を溶融する熱源として、揮発分を含む塊状炭材を溶融ガス化炉４０に装入する。塊状炭材としては、成形炭または塊炭を使用する。成形炭は、微粉炭を加圧成形して製造する。それ以外にも、必要に応じてコークスを溶融ガス化炉４０に装入することもできる。
【００３１】
塊状炭材は、溶融ガス化炉４０に装入されて、石炭充填層を形成する。溶融ガス化炉４０の内部には酸素（Ｏ２）を吹き込む。酸素は、石炭充填層に吹き込まれて、燃焼帯を形成し、塊状炭材は、燃焼帯で燃焼されて、還元ガスを発生させる。還元ガスは、還元ガス供給管４２、４３を通してそれぞれ流動層型還元炉１０および充填層型還元炉２０に供給される。流動層型還元炉１０および充填層型還元炉２０は、還元ガスを利用して鉄鉱石を還元する。塊状炭材の燃焼によって還元鉄が溶融されると、鎔鉄が製造されて、外部に排出される。以下では、図１の充填層型還元炉２０の内部構造についてより詳細に説明する。
【００３２】
図２は、図１のＩＩ部分を拡大した断面構造を示した図面である。図２に点線で示した仮想線Ｃは、充填層型還元炉２０の中心を通過して、充填層型還元炉２０の長さ方向、つまりｚ軸方向に沿って延びている。
【００３３】
図２に示したように、充填層型還元炉２０は、装入口２２および装入装置５０を含む。鉄含有物は、装入口２２を通して装入される。装入装置５０は、充填層型還元炉２０の内側に形成される。鉄含有物は、装入装置５０の下部空間で還元される。
【００３４】
装入口２２は、充填層型還元炉２０の上部方向に形成される。鉄含有物は、高温均排圧装置３８（図１に図示）と連通する供給管３９に沿って充填層型還元炉２０に装入される。装入装置５０は、落下する鉄含有物をガイドしてその落下方向を調整する。したがって、装入装置５０は、充填層型還元炉２０の内部の鉄含有物の分布を調節することができる。装入装置５０は、第１誘導板５２、第２誘導板５４、およびガイドチューブ５６を含む。
【００３５】
第１誘導板５２は、仮想線Ｃに会うように位置する。つまり、第１誘導板５２は、充填層型還元炉２０の中心に位置して、第１誘導板５２の板面５２１が装入口２２に対向する。第１誘導板５２は、第１方向に沿って傾斜して、ガイドチューブ５６に設置される。ここで、第１方向は、第１誘導板５２が下部に延びた方向を意味する。第１誘導板５２の板面５２１には突出部材５２２が形成される。突出部材５２２は、仮想線Ｃに会って、装入口２２に向かって突出する。
【００３６】
第２誘導板５４は、第１誘導板５２の下部に第１誘導板５２と離隔して位置する。つまり、第２誘導板５４は、仮想線Ｃと互いに離隔して位置して、第２誘導板５４の板面５４１が装入口２２に対向する。第２誘導板５４は、第２方向に沿って傾斜する。ここで、第２方向は、第２誘導板５４が下部に延びた方向を意味する。第２方向は、第１方向と交差するので、第１誘導板５２および第２誘導板５４は互いに異なる方向に向かう。
【００３７】
ガイドチューブ５６は、その内側で鉄含有物を案内する。ガイドチューブ５６は、固定手段（図示せず）によって充填層型還元炉２０の内部に固定される。第１誘導板５２および第２誘導板５４は、ガイドチューブ５６の内側に設置される。ガイドチューブ５６は、第１ガイドチューブ部５６１および第２ガイドチューブ部５６２を含む。
【００３８】
第１ガイドチューブ部５６１は、装入口２２の直下に位置して、鉄含有物の進行方向に沿ってその断面積が次第に減少する。つまり、第１ガイドチューブ部５６１をｘｙ平面方向に切断した場合、第１ガイドチューブ部５６１の断面積は鉄含有物の進行方向に沿って減少する。したがって、供給管３９を通して充填層型還元炉２０に装入される鉄含有物は、第１ガイドチューブ部５６１によって集められて下部に落下する。
【００３９】
第２ガイドチューブ部５６２は、第１ガイドチューブ部５６１と連通して、第１ガイドチューブ部５６１の下部に位置する。したがって、第２ガイドチューブ部５６２は、第１ガイドチューブ部５６１の断面積が最小である部分で第１ガイドチューブ部５６１に接する。したがって、第１ガイドチューブ部５６１の断面積は、第２ガイドチューブ部５６２の断面積以上である。その結果、第１ガイドチューブ部５６１によって集められた鉄含有物は、第２ガイドチューブ部５６２によって拡散されずに、落下口２４側に矢印で示したように円滑に装入される。
【００４０】
第２ガイドチューブ部５６２は、傾斜部５６２ａを含む。傾斜部５６２ａは、落下口２４に向かうので、鉄含有物をガイドして落下口２４に鉄含有物を装入する。傾斜部５６２ａは、第２誘導板５４と離隔して、前述した第２方向と実質的に同一な方向に傾斜する。したがって、第２誘導板５４によって案内される鉄含有物の落下方向と同一な方向に傾斜部５６２ａを利用して鉄含有物を落下させることができるので、鉄含有物が互いに衝突せずに、円滑に落下する。
【００４１】
図３は、図２の装入装置５０を立体的に示した斜視図である。図３は、装入口２２側から装入装置５０の内部を見た状態を示した図面である。
【００４２】
図３に示したように、第１誘導板５２は、第１ガイドチューブ部５６１および第２ガイドチューブ部５６２にわたって形成される。つまり、第１誘導板５２の上部は第１ガイドチューブ部５６１に位置するが、第１誘導板５２の下部は第２ガイドチューブ部５６２に位置する。第１誘導板５２は、アーチ型縁部５２３を含む。縁部５２３は、第１ガイドチューブ５６の内面形状に対応するアーチ型に形成される。したがって、第１誘導板５２は、ガイドチューブ５６の内面に密着して設置される。その結果、鉄含有物が第１誘導板５２およびガイドチューブ５６の内面の間に漏出しない。縁部５２３に対向する他の縁部５２５は、ガイドチューブ５６の中心に対して凹状である。
【００４３】
図３に示したように、突出部材５２２は、第１誘導板５２上に設置されて、装入口２２を通して装入される鉄含有物と衝突する。突出部材５２２は、複数の傾斜面５２２ａ、５２２ｂを含む。複数の傾斜面５２２ａ、５２２ｂは、第１傾斜面５２２ａおよび第２傾斜面５２２ｂを含む。第１傾斜面５２２ａおよび第２傾斜面５２２ｂは、第１誘導板５２に接する。したがって、突出部材５２２および第１誘導板５２の間を鉄含有物が通過しない。第１傾斜面５２２ａおよび第２傾斜面５２２ｂが会って形成される縁部５２２１の一端５２２１ａは、第１誘導板５２に接するので、落下する鉄含有物が突出部材５２２および第１誘導板５２の間を通過しない。
【００４４】
図３に示したように、第２誘導板５４は、第２ガイドチューブ部５６２に設置される。第２誘導板５４は、第２ガイドチューブ部５６２の内部を横切って設置される。第２誘導板５４の両側縁は、第２ガイドチューブ部５６２に固定される。第２誘導板５４は、凸部５４２を含む。凸部５４２は、第２誘導板５４の下部に形成される。したがって、鉄含有物は、凸部５４２を通過しながら凸部５４２の両側に拡散して落下するので、鉄含有物は、凸部５４２によって均一に分散される。
【００４５】
傾斜部５６２ａは、第２誘導板５４と互いに離隔する。したがって、傾斜部５６２ａおよび第２誘導板５４の間には空間が形成される。第１誘導板５２に沿ってガイドされた鉄含有物のうちの一部は、傾斜部５６２ａおよび第２誘導板５４の間に形成された空間を通して落下し、残りの鉄含有物は、第２誘導板５４に沿って落下する。
【００４６】
図４は、図２の装入装置５０を拡大して示した図面である。図４で、実線の矢印は前述した第１方向を示し、点線の矢印は前述した第２方向を示す。
【００４７】
図４に示したように、第１誘導板５２および第２誘導板５４は、仮想線Ｃとそれぞれ角度θ１および角度θ２を形成する。ここで、角度θ１は２０°乃至６０°である。角度θ１が２０°未満である場合には、鉄含有物が第２誘導板５４に接触せずに、第１誘導板５２のみに接触した後で落下する。角度θ１が６０°を超える場合には、鉄含有物が落下することができずに、第１誘導板５２上に堆積する。そして、角度θ２が２０°未満である場合には、鉄含有物が第２誘導板５４にうまく接触せずに、鉄含有物の方向がほとんど変更されない。また、角度θ２が６０°を超える場合には、鉄含有物が落下することができずに、第１誘導板５２および第２誘導板５４の間に堆積される。また、角度θ１および角度θ２が６０°を超える場合には、鉄含有物の落下速度が減少して、鉄含有物の円滑な投入が難しく、工程時間を遅延させる。
【００４８】
一方、図４に示したように、第１方向および第２方向は角度θ３を形成する。ここで、角度θ３は６０°乃至１４０°である。角度θ３が６０°未満である場合には、鉄含有物が第１誘導板５２から第２誘導板５４にガイドされながら落下速度が急激に減少する。したがって、鉄含有物が第１誘導板５２および第２誘導板５４の間に堆積される。また、角度θ３が１４０°を超える場合には、鉄含有物の進行方向がほとんど変更されない。したがって、鉄含有物を充填層型還元炉２０（図１に図示）の内部に均一に分布させることができない。
【００４９】
図４に示したように、鉄含有物は、落下しながら第１誘導板５２および第２誘導板５４によって進行方向が変更される。鉄含有物は、第１誘導板５２によって第１方向に沿ってガイドされ、第２誘導板５４によって第２方向に沿ってガイドされる。したがって、第１方向および第２方向を調節して、鉄含有物を所望の方向に落下させることができる。
【００５０】
突出部材５２２は、第１誘導板５２の中央に偏って落下する鉄含有物を第１誘導板５２の左右に分散させる。したがって、鉄含有物は、第１誘導板５２を通過しながら偏析を解消する。次に、鉄含有物は、第２誘導板５４によってガイドされて、凸部５４２によって第２誘導板５４の左右に再度分散される。したがって、第２誘導板５４を通過しながら偏析が解消された鉄含有物は、落下口２４（図２に図示）に向かって均等に拡散して落下する。
【００５１】
図５は、本発明の第２実施例による鎔鉄製造装置２００を示した図面である。図５に示した鎔鉄製造装置２００は、図１に示した鎔鉄製造装置１００と類似するので、同一な部分には同一な図面符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
図５に図示したように、鎔鉄製造装置２００は、一つの充填層型還元炉２０を含む。充填層型還元炉２０には鉄鉱石が装入され、溶融ガス化炉４０で生成された還元ガスが還元ガス供給管４３を通して充填層型還元炉２０に供給される。
【００５３】
したがって、充填層型還元炉２０は、還元ガスによって鉄鉱石を還元鉄に変換する。還元鉄は、溶融ガス化炉４０に装入されて、塊状炭材によって形成された石炭充填層によって溶融される。したがって、溶融ガス化炉４０で鎔鉄を製造することができる。ここで、充填層型還元炉２０は、前述した装入装置５０（図２に図示）を含むことができる。
【００５４】
以下、実験例を通して本発明をより詳細に説明する。このような実験例は、単に本発明を例示するためのものであり、本発明はこれに限定されない。
【００５５】
実験例
図２の充填層型還元炉に還元鉄を装入して、充填層型還元炉の内部に積み重ねられた還元鉄の分布を測定した。充填層型還元炉の中心を原点に設定して、原点を基準に全方向にわたって分散した還元鉄の分布をグラフで示した。
【００５６】
実験例の実験結果
図６は、実験例による還元鉄の落下分布を示した図面である。図６の円は充填層型還元炉の内部断面を示す。図６で太線で表示された領域は２０ｍｍ以上の粒度を有する還元鉄が分布した領域を示し、細線で表示された領域は２０ｍｍ未満の粒度を有する還元鉄が分布した領域を示した。
【００５７】
図６に示したように、還元鉄は、原点を中心にして充填層型還元炉の内部に上下左右に均一に分散して分布した。つまり、還元鉄は、特定の方向に偏って分布せず、偏析が発生しなかった。還元鉄は、その粒度に関係なく、落下口の中心を基準に均一に分布した。
【００５８】
比較例
装入装置を備えていない従来の充填層型還元炉に還元鉄を装入して、充填層型還元炉の内部に積み重ねられた還元鉄の分布を測定した。充填層型還元炉の中心を原点に設定して、原点を基準に全方向にわたって分散した還元鉄の分布をグラフで示した。
【００５９】
比較例の実験結果
図７は、比較例による還元鉄の落下分布を示した図面である。図７の円は充填層型還元炉の内部断面を示す。図７で太線で表示された領域は２０ｍｍ以上の粒度を有する還元鉄が分布した領域を示し、細線で表示された領域は２０ｍｍ未満の粒度を有する還元鉄が分布した領域を示した。
【００６０】
図７に示したように、還元鉄は、原点を中心にして一側に偏って分布した。つまり、粒度が２０ｍｍ以上である還元鉄は、充填層型還元炉の左側上部に偏って分布した。そして、粒度が２０ｍｍ未満である還元鉄は、充填層型還元炉の右側下部に偏って分布した。このように、還元鉄は、原点を基準に一側に偏って分布した。特に、還元鉄は、粒度に応じて原点を基準に互いに対向する方向に分布した。
【００６１】
前述した実験例のように、充填層型還元炉に装入装置を設置した場合には、還元鉄を均一に分布させることができ、偏析が発生しなかった。還元鉄が充填層型還元炉の内部に均一に分布する場合、充填層型還元炉内の還元ガスの流れが均一になるので、還元鉄の再還元率を大きく向上させることができる。反面、比較例のように、充填層型還元炉に装入装置を設置しない場合には、還元鉄が不規則に分布した。したがって、偏析が解消されず、還元鉄の再還元率を向上させることができない。
【００６２】
本発明を前記の記載によって説明したが、本発明は、特許請求の範囲の概念及び範囲を逸脱しない限り、多様な修正及び変形が可能であることが、本発明が属する技術分野の当業者には簡単に理解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鎔鉄の製造に使用する鉄含有物を還元する還元炉であって、
前記鉄含有物が装入される装入口、
前記還元炉の内部に第１方向に向かって傾斜して固定されて、前記鉄含有物を前記還元炉の内部にガイドする第１誘導板、および
前記還元炉の内部に前記第１方向と交差する第２方向に向かって傾斜して固定されて、前記第１誘導板によってガイドされて落下する前記鉄含有物をガイドする第２誘導板を含み、
前記第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物は、前記第２誘導板によってガイドされながらその落下方向が変更される、還元炉。
【請求項２】
前記第１誘導板および前記第２誘導板は、それぞれ前記装入口と対向する、請求項１に記載の還元炉。
【請求項３】
前記第１誘導板および前記第２誘導板からなる群より選択された一つ以上の誘導板は、アーチ型に形成される、請求項２に記載の還元炉。
【請求項４】
前記還元炉の長さ方向に延びて前記還元炉の中心を通過する仮想線および前記第２誘導板は、互いに離隔して位置する、請求項１に記載の還元炉。
【請求項５】
前記仮想線は、前記第１誘導板に会う、請求項４に記載の還元炉。
【請求項６】
前記第２誘導板の下側には凸部が形成され、前記凸部は前記仮想線に向かって凸状である、請求項４に記載の還元炉。
【請求項７】
前記第１誘導板および前記第２誘導板が設置されたガイドチューブをさらに含み、
前記ガイドチューブは、
第１ガイドチューブ部、および
前記第１ガイドチューブ部に連結されて、前記第１ガイドチューブ部と連通する第２ガイドチューブ部を含み、
前記第１ガイドチューブ部の断面積は、前記鉄含有物の進行方向に沿って次第に減少する、請求項１に記載の還元炉。
【請求項８】
前記第１ガイドチューブ部の断面積は、前記第２ガイドチューブ部の断面積以上である、請求項７に記載の還元炉。
【請求項９】
前記第１誘導板は、アーチ型縁部を含み、前記アーチ型縁部は、前記第１ガイドチューブ部の内面に会う、請求項７に記載の還元炉。
【請求項１０】
前記第２誘導板は、前記第２ガイドチューブ部の内部を横切って設置される、請求項７に記載の還元炉。
【請求項１１】
前記第１誘導板は、前記第１ガイドチューブ部および前記第２ガイドチューブ部に設置される、請求項７に記載の還元炉。
【請求項１２】
前記第２ガイドチューブ部は、傾斜部を含み、前記傾斜部は、前記第２方向と実質的に同一な方向に傾斜する、請求項７に記載の還元炉。
【請求項１３】
前記傾斜部は、前記第２誘導板と実質的に平行である、請求項１２に記載の還元炉。
【請求項１４】
前記第１方向は、前記第２誘導板の板面に向かう、請求項１に記載の還元炉。
【請求項１５】
前記第１方向および前記第２方向が成す角度は、６０°乃至１４０°である、請求項１に記載の還元炉。
【請求項１６】
前記第１誘導板上に前記装入口に向かって突出した突出部材が形成されて、前記鉄含有物と接触する、請求項１に記載の還元炉。
【請求項１７】
前記突出部材は、第１傾斜面および前記第１傾斜面に会う第２傾斜面を含み、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記第１誘導板に接する、請求項１６に記載の還元炉。
【請求項１８】
前記第１傾斜面および前記第２傾斜面が会って形成される縁部の一端が前記第１誘導板に接する、請求項１７に記載の還元炉。
【請求項１９】
前記第１方向は、前記還元炉の長さ方向に延びて前記還元炉の中心を通過する仮想線と２０°乃至６０°を成す、請求項１に記載の還元炉。
【請求項２０】
前記第２方向は、前記還元炉の長さ方向に延びて前記還元炉の中心を通過する仮想線と２０°乃至６０°を成す、請求項１に記載の還元炉。
【請求項２１】
前記鉄含有物は、部分還元された還元鉱または鉄鉱石を含む、請求項１に記載の還元炉。
【請求項２２】
鉄含有物を還元して還元鉄を製造する還元炉、および
前記還元炉に連結されて、前記還元鉄を装入して鎔鉄を製造する溶融ガス化炉を含む鎔鉄製造装置であって、
前記還元炉は、
前記鉄含有物が装入される装入口、
前記還元炉の内部に第１方向に向かって傾斜して固定されて、前記鉄含有物を前記還元炉の内部にガイドする第１誘導板、および
前記還元炉の内部に前記第１方向と交差する第２方向に向かって傾斜して固定されて、前記第１誘導板によってガイドされて落下する前記鉄含有物をガイドする第２誘導板を含み、
前記第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物は、前記第２誘導板によってガイドされながらその落下方向が変更される、鎔鉄製造装置。
【請求項２３】
前記還元炉は、充填層型還元炉である、請求項２２に記載の鎔鉄製造装置。
【請求項２４】
前記鉄含有物は、鉄鉱石を含む、請求項２３に記載の鎔鉄製造装置。
【請求項２５】
前記充填層型還元炉に連結されて、前記充填層型還元炉に前記鉄含有物を供給する塊成体製造装置をさらに含み、
前記鉄含有物は、前記塊成体製造装置によって塊成化される、請求項２３に記載の鎔鉄製造装置。
【請求項２６】
前記塊成体製造装置に連結されて、前記鉄含有物を前記塊成体製造装置に供給する流動層型還元炉をさらに含み、前記流動層型還元炉は、前記鉄含有物を予備還元する、請求項２５に記載の鎔鉄製造装置。
【請求項１】
鎔鉄の製造に使用する鉄含有物を還元する還元炉であって、
前記鉄含有物が装入される装入口、
前記還元炉の内部に第１方向に向かって傾斜して固定されて、前記鉄含有物を前記還元炉の内部にガイドする第１誘導板、および
前記還元炉の内部に前記第１方向と交差する第２方向に向かって傾斜して固定されて、前記第１誘導板によってガイドされて落下する前記鉄含有物をガイドする第２誘導板を含み、
前記第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物は、前記第２誘導板によってガイドされながらその落下方向が変更される、還元炉。
【請求項２】
前記第１誘導板および前記第２誘導板は、それぞれ前記装入口と対向する、請求項１に記載の還元炉。
【請求項３】
前記第１誘導板および前記第２誘導板からなる群より選択された一つ以上の誘導板は、アーチ型に形成される、請求項２に記載の還元炉。
【請求項４】
前記還元炉の長さ方向に延びて前記還元炉の中心を通過する仮想線および前記第２誘導板は、互いに離隔して位置する、請求項１に記載の還元炉。
【請求項５】
前記仮想線は、前記第１誘導板に会う、請求項４に記載の還元炉。
【請求項６】
前記第２誘導板の下側には凸部が形成され、前記凸部は前記仮想線に向かって凸状である、請求項４に記載の還元炉。
【請求項７】
前記第１誘導板および前記第２誘導板が設置されたガイドチューブをさらに含み、
前記ガイドチューブは、
第１ガイドチューブ部、および
前記第１ガイドチューブ部に連結されて、前記第１ガイドチューブ部と連通する第２ガイドチューブ部を含み、
前記第１ガイドチューブ部の断面積は、前記鉄含有物の進行方向に沿って次第に減少する、請求項１に記載の還元炉。
【請求項８】
前記第１ガイドチューブ部の断面積は、前記第２ガイドチューブ部の断面積以上である、請求項７に記載の還元炉。
【請求項９】
前記第１誘導板は、アーチ型縁部を含み、前記アーチ型縁部は、前記第１ガイドチューブ部の内面に会う、請求項７に記載の還元炉。
【請求項１０】
前記第２誘導板は、前記第２ガイドチューブ部の内部を横切って設置される、請求項７に記載の還元炉。
【請求項１１】
前記第１誘導板は、前記第１ガイドチューブ部および前記第２ガイドチューブ部に設置される、請求項７に記載の還元炉。
【請求項１２】
前記第２ガイドチューブ部は、傾斜部を含み、前記傾斜部は、前記第２方向と実質的に同一な方向に傾斜する、請求項７に記載の還元炉。
【請求項１３】
前記傾斜部は、前記第２誘導板と実質的に平行である、請求項１２に記載の還元炉。
【請求項１４】
前記第１方向は、前記第２誘導板の板面に向かう、請求項１に記載の還元炉。
【請求項１５】
前記第１方向および前記第２方向が成す角度は、６０°乃至１４０°である、請求項１に記載の還元炉。
【請求項１６】
前記第１誘導板上に前記装入口に向かって突出した突出部材が形成されて、前記鉄含有物と接触する、請求項１に記載の還元炉。
【請求項１７】
前記突出部材は、第１傾斜面および前記第１傾斜面に会う第２傾斜面を含み、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記第１誘導板に接する、請求項１６に記載の還元炉。
【請求項１８】
前記第１傾斜面および前記第２傾斜面が会って形成される縁部の一端が前記第１誘導板に接する、請求項１７に記載の還元炉。
【請求項１９】
前記第１方向は、前記還元炉の長さ方向に延びて前記還元炉の中心を通過する仮想線と２０°乃至６０°を成す、請求項１に記載の還元炉。
【請求項２０】
前記第２方向は、前記還元炉の長さ方向に延びて前記還元炉の中心を通過する仮想線と２０°乃至６０°を成す、請求項１に記載の還元炉。
【請求項２１】
前記鉄含有物は、部分還元された還元鉱または鉄鉱石を含む、請求項１に記載の還元炉。
【請求項２２】
鉄含有物を還元して還元鉄を製造する還元炉、および
前記還元炉に連結されて、前記還元鉄を装入して鎔鉄を製造する溶融ガス化炉を含む鎔鉄製造装置であって、
前記還元炉は、
前記鉄含有物が装入される装入口、
前記還元炉の内部に第１方向に向かって傾斜して固定されて、前記鉄含有物を前記還元炉の内部にガイドする第１誘導板、および
前記還元炉の内部に前記第１方向と交差する第２方向に向かって傾斜して固定されて、前記第１誘導板によってガイドされて落下する前記鉄含有物をガイドする第２誘導板を含み、
前記第１誘導板によってガイドされて落下する鉄含有物は、前記第２誘導板によってガイドされながらその落下方向が変更される、鎔鉄製造装置。
【請求項２３】
前記還元炉は、充填層型還元炉である、請求項２２に記載の鎔鉄製造装置。
【請求項２４】
前記鉄含有物は、鉄鉱石を含む、請求項２３に記載の鎔鉄製造装置。
【請求項２５】
前記充填層型還元炉に連結されて、前記充填層型還元炉に前記鉄含有物を供給する塊成体製造装置をさらに含み、
前記鉄含有物は、前記塊成体製造装置によって塊成化される、請求項２３に記載の鎔鉄製造装置。
【請求項２６】
前記塊成体製造装置に連結されて、前記鉄含有物を前記塊成体製造装置に供給する流動層型還元炉をさらに含み、前記流動層型還元炉は、前記鉄含有物を予備還元する、請求項２５に記載の鎔鉄製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１１−５０８０７４（Ｐ２０１１−５０８０７４Ａ）
【公表日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３９２９８（Ｐ２０１０−５３９２９８）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００８／００７５１０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８２１２５
【国際公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（５９２０００６９１）ポスコ (130)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００８／００７５１０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８２１２５
【国際公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【出願人】（５９２０００６９１）ポスコ (130)
【Ｆターム（参考）】
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