WO1991009261A1 - Fluidized bed gas sparger - Google Patents

Description

明 细

細

流

本発明は、 鉄鉱石、 ム鉱石等の流動層予備還元炉に使用

一一 ク ロ

一

技層

される流動層ガス分散装置に関する。

背 ガ景 技 術

ス

分分

鉄鉱石その他の金属鉱石資源は、散塊野状の ものが減少して粉状 の ものが増加する傾向にあるが、 現在特に低品位鉱石の品位を 置

高めるべ く 浮遊選鉱や磁力選鉱などの選鉱が積極的に進められ ている こ と もあっ て、 このよ う な傾向は今後ます ます強ま る こ とが予想される。

そ こ で近年、 粉状鉱石から直接溶融金属を製造するいわゆる 溶融還元法、 すなわち粉状鉱石を流動層予備還元炉で予備還元 したのち、 得られた予備還元鉱石粉を炭素質固体還元剤を充填 した溶融還元炉内に導き、 こ こ で還元しつつ液化 して溶融金属 と する手段が開発された。

と こ ろで流動層予備還元炉は、 炉怪が大き く なる と流動層内 でのガスの流れが不均一と なっ て適正な流動化が困難と なるの で、 均一なガスの流れを得るために還元ガスの導入口である炉 下部に多数のガス分散孔を備えたガス分散板が設け られる。

流動化還元ガス と して溶融還元炉で発生 し た高温ガスを利用 す る場合、 こ の発生ガス中には多数の粉塵が含ま れて い る の で、 ガス分散板に目詰り を生じ る不利があっ た。

こ れ を 解決す る た め に 、 第 4 図 に 示 す よ う に 、 実開昭 6 2 — 2 9 0 9 4号公報では、 予備還元炉 1 の内部に、 長手方 向に可動な複数の棒 2 を、 上下に交叉させ'て配設した流動層分 散装置 3 を示 している。 この例では、 棒 2 を時折引抜いて棒の 表面に付着しているダス 卜等の付着物 1 2 を し ごき と る よ う に して（/、る。

この技術は棒が熱変形して棒を引抜く こ とができ なく なる と い う 問題があっ た。

ま た、 本出願人は、 特開昭 5 9 — 1 0 7 1 8 5号公報におい て、 並列 した異形棒を回転させて開目の大き さを変化させる技 術を提案している。

こ の技術は、 棒間の開目の大きさ を変化させる ものであ り 、 粉塵による棒の目詰り を防止する技術ではなかっ た。 発 明 の 開 示 本発明の目的は上述の問題を解決する もので、 棒の熱変形及 び分散板の粉塵による 目詰り を防止する こ と を目的と し、 棒の 長寿命化及び流動層の安定化を図る こ とのでき る流動層ガス分 散装置を提供する こ と にある。

本発明は、 円形断面を有し回転可能な複数の棒を平面的に並 列 し 、 こ の並列 した棒群を互いに交差する方向に上下に複数段 配設 したグレー 卜 と 、 前記各棒を回転させる回転装置とからな る こ と を特徴と する。 . 上下に隣 り 合う棒群は上から見て互いに直交または斜交する よ う に配置して も よ い。

これらの棒群に よ っ て形成される開口比は 2 〜 1 0 %である こ と が望ま しい。 '

回転装置は棒の端部にそれぞれ固定した ピニオ ン と 、 ピニ才 ンの複数個にかみ合う ラ ッ ク と ラ ッ クを往復動させるパワーシ リ ン ダと から構成する こ とができ る。

他の回転手段と して棒の端部にそれぞれ固定 したスプロケ ッ 卜 と 、 スプロ ケ ッ 卜 に掛合い し たチ ェ ーン と チ ェ ー ン の駆動 モータ と 力 >ら構成しても よい。

回転装置は連続回転装置と すれば好適である。 この場合、 棒 の回転速度を 0 . 1 〜 3 . O r . p . m - の範囲に設定する と よい。

さ らに、 回転装置は間欠回転装置であっ ても よ い。 図 面 の 簡 単 な 説 明

第 1 図 は本発明 の第 1 の実施例の説明図で あ り 、 第 1 図 ( a ) は 2 段の分散板を示 し た もの、 第 1 図 （ b ) は第 1 図 ( a ) の棒の回転駆動機構の側面図、 第 2 図は本発明の第 2 の 実施例の説明図であ り 、 第 2 図 （ a ) は 3段の分散板、 第 2 図 ( b ) は第 2 図 （ a ) の棒の回転駆動機構の側面図、 第 3 図は 本発明の作用を示すグラ フ 、 第 4 図は従来例の説明図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明は、 棒を回転さ せるが、 その理由は、 次の通 り であ る。 '

①棒にはその断面方向に粉鉱石の荷重が付加されてお り 、 ま た棒の場所によっ て温度分布に差が生じ る と棒に変形が発 生するが、 棒を回転させる と、 荷重や温度分布差が平均さ れて変形を防止する こ とができ る。

②導入還元ガスに含まれるダス ト ゃ流動層から落下する粒子 等が棒に付着するが、 棒が静止している場合には、 上昇す る還元ガスの影響で棒の上、 下面にのみ付着し側面には付 着しない。 従っ て、 棒を回転すれば、 ダス ト や粒子の付着 は発生しない。

第 1 図は、 本発明の第 1 の実施例の説明図であ り 、 第 1 図 ( a ) は予備還元炉 1 内に 2段に構成された可動棒 2 aからな る分散板 3 a を示 し た ものである。 ま た、 第 1 図 （ b ) は第 1 図 （ a ) の棒の回転駆動機構を示している。

第 1 図 （ a ) 、 ( b ) に示すよ う に、 可動棒 2 aの両端部は ガス シール部 7 を介 して炉外に設けられた軸受 6 に回転自在に 軸支されてお り 、 さ らに、 両端部はピニオン 5 が外嵌され、 ピ 二オ ン 5 に歯合する左右のラ ッ ク 4 をシ リ ンダ 8 によ り移動さ せて各可動棒 2 aを回転させる ものである。

第 2 図は、 本発明の第 2 の実施例の説明図であ り 、 第 2 図 ( a ) は予備還元炉 1 内に 3段に構成された可動棒 2 aからな る分散板 3 a を示し、 ま た、 第 2 図 （ b .) は第 2 図 （ a ) の棒 の回転駆動機構を示 している。

こ の実施例 で は 、 回転装置は チ ヱ ー ン 9 、 ス プ ロ ケ ッ 卜 1 0 及びモ一夕 1 1 で構成 した例を示 している。 回転装置は ま た、 図示 していないかベル ト と プー リ 一で ^成 し て も よ い。

第 3図は本発明の作用を示すグラ フである。

すなわち、 横軸は棒の回転速度を縦軸は付着物除去率を示し ている。 こ こ に付着物除去率と は、 棒を回転させて操業した と き 、 1 週間に棒に付着する付着物の厚さ を t o m m、 棒を回転 さ せずに操業 し た と き 、 1 週間に棒に付着す る付着物の厚さ t i m m と する と き 、

除去率 = ( t i - t ₀ ) / t i l O O %

をい う 。

連続運転にお け る棒の回転速度 と 付着物除去率 と の関係の 1 例を第 3 図に示 し た。 回転速度が 0. l r p m未満では上記 ①、 ②の作用効果がな く 、 ま た、 3 r p mを越える と効果は飽 和 して し ま い、 徒に動力費が增嵩するだけである。

従っ て、 棒の回転を連続的に行う場合は、 回転速度を 0. 1 か ら 3. O r p m と した。

第 3 図から分かる よ う に回転速度は 0. l 〜 3 r . p . m . が 好適である。

次に、 本実施例によ る実施結果について説明する。

( 1 ) 第 1 の実施例の装置を次の条件で稼動させた。

棒の径 4 0 m m

長さ 1 2 0 0 m m

材質 耐熱合金 - 棒の回転速度 2. 0 r p m

雰囲気温度 9 8 0 °C

雰囲気ガス組成 H 2 0 2 0 %

C O 4 5 %

N 2 3 4 %

微量ガス 1 %

還元鉱石 鉄鉱石 （ 5 m m以下）

その結果、 棒に付着物がな く な り 従来 1 ヶ 月 しかもたなかつ た棒の寿命が 6 ヶ 月 に延長された。

( 2 ) 第 2 の実施例の装置を次の条件で稼動させた。

棒の径 3 0 m m

長さ 1 8 0 0 m m

材質 耐熱合金

棒の回転速度 1. 0 r p m

雰囲気温度 1 0 3 0 °C

雰囲気ガス組成 H 2 1 7 %

H 2 0 0. 6 %

C 0 3 2 %

C 0 2 1 %

N 2 4 9 %

微量ガス 0. 4 %

棒の垂直方向の投影開口部間隔 3 5 X 3 5 m m

その結果、 従来は平均的には 1 か月 しかもたず最悪の場合に は約 6 日で付着物が生成して分散板の開口部が閉塞したが、 本 発明では 1 年間連続使用 して も付着物の生成はなかっ た。 本発明は次のよ う な優れた効果を奏する。

①棒の変形がな く な り 長寿命化された。

②棒の付着物を除去する こ と がで き流動層の安定操業が可能 と なっ た。 '

なお 、 種 々 実験の結果、 間欠的に回転さ せる場合は、 5 ~ 1 0秒毎でよ く 、 ま た、 分散装置の開口比は分散装置の投影開 口面積と全平面積との比をい う 。 通常微粒子の流動化装置では 2 〜 5 %であるが、 目詰り を防止する観点からは大きい方が好 ま し い。 一方、 分散装置を通っ て粒子が下方へ落下するのを防 止するため 1 0 %以下に限定 した。

Claims

請 求 の 範 囲

円形断面を有し回転可能な複数の棒を平面的に並列 し、 こ の並列 した棒群を互いに交差する方向に上下に複数段配設し たグレー 卜 と 、 前記各棒を回転させる回 装置とからなる こ と を特徴とする流動層ガス分散装置。

特許請求の範囲第 1 項記載の流動層ガス分散装置におい て、 上下に隣り 合う棒が直交または斜交する こ と を特徴と す る装置。

特許請求の範囲第 1 項記載の流動層ガス分散装置におい て、 開口比が 2 〜 1 0 %である こ と を特徴と する装置。

特許請求の範囲第 1 項記載の流動層ガス分散装置におい て 、 回転装置は棒の端部にそれぞれ固定 し た ピニオ ン と 、 該ピニオ ン と嚙み合う ラ ッ ク と 、 該ラ ッ クを往復動させるパ ヮーシ リ ンダと からなる装置。

特許請求の範囲第 1 項記載の流動層ガス分散装置におい て 、 回転装置は棒の端部にそれぞれ固定し たスプロ ケ ッ ト と 、 該スプロケ ッ 卜 に掛合したチ ヱ一ン と 、 該チ ェーンを駆 動するモータ とからなる装置。

特許請求の範囲第 1 項記載の流動層ガス分散装置におい て、 回転装置は連続回転装置である装置。

特許請求の範囲第 6 項記載の流動層ガス分散装置におい て、 回転装置は棒の回転速度を 0. 1 〜 3 r . p . m .の範囲に設定 し た こ と を特徴とする流動層ガス分散装置。

特許請求の範囲第 1 項記載の流動曆ガ ス分散装置におい て、 回転装置は間欠回転装置である装置。