(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を乾留してフェロコークスを製造するための設備であって、
前記成型物を乾留してフェロコークスを製造する竪型乾留炉と、
該乾留炉の下部に設置され、該乾留炉から排出された前記フェロコークスを冷却するための乾式冷却装置であって、上部ホッパーと中間ホッパーと下部ホッパーとを有する乾式冷却装置と、を備え、
前記上部ホッパーと前記中間ホッパーとの間及び前記中間ホッパーと前記下部ホッパーとの間には二重の遮断弁が設置され、前記中間ホッパーには窒素ガス吹き込み口が設置されていることを特徴とするフェロコークスの製造設備。
【請求項２】
遮断弁がダンパー式であることを特徴とする請求項１に記載のフェロコークスの製造設備。
【請求項３】
遮断弁がスライド部分を有するスライド式であり、前記スライド部分に窒素パージノズルを具備していることを特徴とする請求項１に記載のフェロコークスの製造設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を竪型乾留炉で乾留しコークス中に金属鉄を生成させたフェロコークスの製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の操業を効率よく行うために、石炭をコークス炉で乾留してコークスを製造し、コークスを高炉に装入する操業が行われている。高炉内でのコークスには、高炉内の通気をよくするためのスペーサーの役割、還元材としての役割、熱源としての役割などがある。近年、コークスの反応性を向上させるという観点から、石炭に鉄鉱石を混合して冶金用のフェロコークスを得る技術が知られている。
【０００３】
石炭、鉄鉱石等の鉄源原料を原料に、通常の室炉式コークス炉で乾留してフェロコークスを製造する技術としては、ａ）石炭と粉鉄鉱石の混合物を室炉式コークス炉に装入する方法、ｂ）石炭と鉄鉱石を冷間、すなわち室温で成型し、その成型物を室炉式コークス炉に装入する方法などが検討されてきた（例えば、非特許文献１参照。）。しかし、通常の室炉式コークス炉は珪石煉瓦で構成されているので、鉄鉱石を装入した場合に鉄鉱石が珪石煉瓦の主成分であるシリカと反応し、低融点のファイアライトが生成して珪石煉瓦の損傷を招く。このため室炉式コークス炉でフェロコークスを製造する技術は、工業的に実施されていない。
【０００４】
近年、室炉式コークス製造方法に代わるコークス製造方法として、連続式成型コークス製造法が開発されている。連続式成型コークス製造法では、乾留炉として、珪石煉瓦ではなくシャモット煉瓦にて構成される竪型シャフト炉を用い、石炭を冷間で所定の大きさに成型後、竪型シャフト炉に装入し、循環熱媒ガスを用いて加熱することにより成型炭を乾留し、成型コークスを製造する。資源埋蔵量が豊富で安価な非微粘結炭を多量に使用しても、通常の室炉式コークス炉と同等の強度を有するコークスが製造可能なことが確認されているが、使用する石炭の粘結性が高い場合には、シャフト炉内で成型炭が軟化融着し、シャフト炉操業が困難になると共に変形や割れ等のコークス品質低下を招くという問題がある。
【０００５】
連続式成型コークス製造法でのシャフト炉内での融着抑制のために、石炭に鉄鉱石を全体量の１５〜４０質量％となるように添加し、冷間で成型物を製造し、シャフト炉に装入する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、鉄鉱石に粘結性がないため、冷間の状態で成型物を製造するためにバインダー多く添加する必要がある。
【０００６】
バインダー添加量を低減又はバインダーを使用しないで成型物を製造するために、石炭及び鉄鉱石を加熱した熱間の状態で塊成型物に成型し、成型物をシャフト炉型熱処理炉で乾留して一部還元された粉状鉄源を内包したフェロコークスを製造する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−６５５７９号公報
【特許文献２】特開２００４−２１７９１４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】燃料協会  「コークス技術年報」１９５８年、ｐ．３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の、連続式成型コークス製造法でのシャフト炉内での融着抑制のために、石炭に鉄鉱石を全体量の１５〜４０質量％となるように添加し、冷間で成型物を製造し、シャフト炉に装入する方法は、竪型乾留炉による成型物の乾留例ではあるが、強粘結炭の多量使用を目的とした原料配合方法に関する技術であり、コークスの反応性を向上させるという観点から石炭に鉄鉱石を混合して冶金用のフェロコークスを得る技術とは全く異なる技術である。さらに、特許文献１では、具体的な製品成型コークスの排出方法が記載されていないが、工業的な製造プロセスを考慮した場合、通常の成型コークスの排出方法は水冷方式である。フェロコークスを製造する場合に水冷方式を用いるとすると、金属鉄の再酸化の恐れがあり、冷却によるコークス成分と金属鉄との収縮率の違いから強度の劣化も懸念される。
【００１０】
一方で、特許文献２には、フェロコークスの冷却を、シャフト炉の下部への冷却ガス吹き込みで行なうことが記載されている。
【００１１】
上記のように特許文献２に記載の技術においても、水冷することなくフェロコークスの冷却を行なうことができるが、フェロコークスは金属鉄を含有することから、金属鉄を再酸化させずにシャフト炉から排出させることは重要な課題である。したがって、従来以上に金属鉄の再酸化を防止して、還元率を向上させることで、製品フェロコークスの強度および反応性を向上させることが望まれる。
【００１２】
そこで本発明では、フェロコークスを製造するに際して、製品強度および製品の反応性に大きな影響を与える還元率を損なうことなく、製品を冷却することのできるフェロコークスの製造設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を乾留してフェロコークスを製造するための設備であって、前記成型物を乾留してフェロコークスを製造する竪型乾留炉と、該乾留炉の下部に設置され、該乾留炉から排出された前記フェロコークスを冷却するための乾式冷却装置とを備えることを特徴とするフェロコークスの製造設備。
（２）乾式冷却装置内が窒素雰囲気であり、竪型乾留炉と前記乾式冷却装置との接続部分が二重の遮断弁で遮断されていることを特徴とする（１）に記載のフェロコークスの製造設備。
（３）遮断弁がダンパー式であることを特徴とする（２）に記載のフェロコークスの製造設備。
（４）遮断弁がスライド部分を有するスライド式であり、前記スライド部分に窒素パージノズルを具備していることを特徴とする（２）に記載のフェロコークスの製造設備。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フェロコークスの製品強度および製品の反応性に大きな影響を与える還元率を損なうことなく、フェロコークスを製造する竪型乾留炉から製品を冷却して排出することができる。
【００１５】
これにより還元率の高いフェロコークスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示す図。
【図２】乾式冷却装置の概略図。
【図３】フェロコークスを水冷により排出した場合を想定した、浸水時間と還元率の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
石炭等の炭素含有物質および鉄鉱石等の鉄含有物質を混合して成型し、乾留して得られるフェロコークスを製造する際に、乾留炉内部への外気（空気）の流入を抑制する方法として水封による方法が考えられる。しかし、乾留後のフェロコークスには金属鉄が含まれているため、水との接触により金属鉄が再酸化される。さらに被冷却物であるフェロコークスと水との温度差によってはフェロコークスが急激に冷却されて、亀裂を生じ強度低下の要因となる。そこで、乾留により還元された金属鉄の再酸化、およびフェロコークスの強度低下を抑止するためには、水封以外の方法を用いる必要がある。本発明では、製品強度および製品の反応性に大きな影響を与える還元率を損なうことなく、製品を排出することができる方法として、乾式排出方法を用いることとし、竪型乾留炉を用いてフェロコークスの製造を行なう際に、竪型乾留炉の下部に乾式冷却装置を設けることにより金属鉄の再酸化を抑制しながら、成型乾留物の冷却が可能なことを見出した。さらに検討を進めた結果、乾式冷却装置内が窒素雰囲気であり、竪型乾留炉と乾式冷却装置との接続部分が二重の遮断弁で遮断されていることが好ましいことが分かった。
【００１８】
二重の遮断弁はダンパー式またはスライド式であることが好ましい。遮断弁がスライド部分を有するスライド式である場合は、スライド部分に窒素パージノズルを具備していることが好ましい。窒素パージノズルによりスライド部分に残留したフェロコークスを除去することで、遮断弁の故障を防止し、スライド部分の開閉をスムーズに維持することができる。
【００１９】
本発明について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１に本発明の一実施形態を示す。フェロコークス原料を乾留する竪型乾留炉本体２の下部に乾式冷却装置３が設置されている。乾式冷却装置３の詳細は後述する。
【００２１】
図１の設備を用いてフェロコークスを製造する際には、まず乾留の前工程である成型工程において、石炭等の炭素含有物質および鉄鉱石等の鉄含有物質が混合され、所定の条件で成型された成型物は、成型物装入装置１に送り込まれ、所定量の成型物が竪型乾留炉本体２に装入される。成型物は低温ガス吹き込み羽口４および高温ガス吹き込み羽口５から吹き込まれた加熱ガスにより乾留され、成型物中の炭素分および鉄分はそれぞれコークスおよび金属鉄となる。竪型乾留炉本体２からの排出ガスは、循環ガス冷却装置８、９でタール除去、冷却され、低温ガス加熱装置１０および高温ガス加熱装置１１で加熱されて、循環ガスとして乾留炉本体２に送り込まれる。乾留された成型物（フェロコークス）は、循環ガス冷却装置８、９でタール除去、冷却されたガスの一部を冷却媒体として使用し、冷却される。冷却ガス吹き込み羽口７から吹き込まれた冷却ガスにより冷却され、乾式冷却装置３へ排出される。冷却ガス吹き込み羽口７から吹き込まれた冷却ガスは、乾留された高温の成型物（フェロコークス）と熱交換しながら、フェロコークスを冷却し、熱交換により加熱されたガスは冷却ガス抜き出し羽口６から抜き出され、低温ガス吹き込み羽口４に送り込まれ、成型物の乾留熱として使用される。
【００２２】
図２に乾式冷却装置の一実施形態の概略図を示す。乾式冷却装置３は上部ホッパー２１と中間ホッパー２４と下部ホッパー２７とからなり、上部ホッパー２１と中間ホッパー２４との間に上部ゲート弁２２と上部シール弁２３とが、中間ホッパー２４と下部ホッパー２７との間に下部ゲート弁２５と下部シール弁２６とが設置され、上部と下部との二重遮断弁として構成されている。また下部ホッパー２７の出口部分にはストップ弁２８が設置されている。さらに上部ゲート弁２２と上部シール弁２３との間に窒素ガスＮ１の吹き込み口が、中間ホッパー２４に窒素ガスＮ２の吹き込み口が、下部ゲート弁２５と下部シール弁２６との間に窒素ガスＮ３の吹き込み口が、下部ホッパー２７に窒素ガスＮ４の吹き込み口が、それぞれ設置されている。
【００２３】
このような二重遮断弁を有する乾式冷却装置を用いて以下のようにしてフェロコークスを竪型乾留炉本体から排出する。竪型乾留炉本体で乾留、冷却されたフェロコークスＸは上部ホッパー２１に送り込まれる。上部ホッパー２１に送り込まれたフェロコークスは、上部ゲート弁２２を開くことにより上部シール弁２３上に送り込まれる。その後、上部ゲート弁２２は閉じられ、Ｎ１から窒素が吹き込まれ、空間ガスが窒素に置換される。窒素ガスへの置換完了後、上部シール弁２３が開き、フェロコークスは中間ホッパー２４に送り込まれる。フェロコークスが中間ホッパー２４に送り込まれた後、上部シール弁２３を閉じ、Ｎ２から窒素が吹き込まれる。冷却されたフェロコークスは下部ゲート弁２５を開くことにより下部シール弁２６上に送り込まれる。その後、下部ゲート弁２５は閉じられ、Ｎ３から窒素が吹き込まれ、空間ガスが窒素に置換される。窒素ガスへの置換完了後、下部シール弁２６が開き、フェロコークスは下部ホッパー２７に送り込まれる。その後ストップ弁２８を開いてフェロコークスＹは排出される。このように二重遮断弁の開閉、窒素ガスの吹き込みタイミングを制御することで、乾留されたフェロコークスは冷却され、また、外気（空気）を乾留炉内部に巻き込むことも無く排出することが可能となる。
【実施例１】
【００２４】
石炭と鉄鉱石を混合して成型した成型物をシャフト炉で乾留後、成型物を浸水した後に乾燥して、成型物の還元率を測定した。結果を図３に示す。乾留直後の成型物の温度は約２００℃であり、成型物を５〜３０分間水冷した後、１００℃で１時間乾燥した成型物の還元率を測定した。一部の成型物については、水冷後に室温で２４時間乾燥して還元率を測定した。
【００２５】
図３によれば、浸水前の、乾留直後の成型物の還元率は９８．３％だったが、浸水すると還元率７０〜９０％に低下しており、水冷により金属鉄の再酸化が起きることが明確になった。
【符号の説明】
【００２６】
１    成型物装入装置
２    竪型乾留炉本体
３    乾式冷却装置
４    低温ガス吹き込み羽口
５    高温ガス吹き込み羽口
６    冷却ガス抜き出し羽口
７    冷却ガス吹き込み羽口
８    循環ガス冷却装置
９    循環ガス冷却装置
１０    低温ガス加熱装置
１１    高温ガス加熱装置
２１    上部ホッパー
２２    上部ゲート弁
２３    上部シール弁
２４    中間ホッパー
２５    下部ゲート弁
２６    下部シール弁
２７    下部ホッパー
２８    ストップ弁
Ｎ１    窒素ガス
Ｎ２    窒素ガス
Ｎ３    窒素ガス
Ｎ４    窒素ガス
Ｘ    フェロコークス
Ｙ    フェロコークス
【図１】
0005504731.tif 000002
【図２】
0005504731.tif 000003
【図３】
0005504731.tif 000004