(57)【要約】 【課題】  炉内への付着物の生成、成長を効果的に抑制する。【解決手段】  鉄分を含有するダスト３を還元処理するロータリーキルン１における炉内耐火物の内張り構造である。見掛け気孔率が１１．５質量％以下の、ダスト３のすべり性の良い煉瓦１１を、還元帯Ａの前半部分から中央部分Ａａの内壁に内張りする。前記すべり性の良い煉瓦１１の円周上の占有率が、１／３以上、２／３以下となるように、炉体１ａの他の部分に内張りされた煉瓦６と円周上交互に８分割以上に張り分ける。【効果】  高圧水や爆薬を使用して、付着物を除去する必要がなく、水蒸気爆発といった安全上の問題や、爆破による内張り煉瓦の損傷を防止できる。【選択図】  図４
2005201564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄分を含有するダストを還元処理する回転炉における炉内耐火物の内張り構造であって、
見掛け気孔率が１１．５質量％以下の、ダストのすべり性の良い耐火煉瓦を、還元帯の前半部分から中央部分の内壁に内張りしたことを特徴とする回転炉の内張り構造。
【請求項２】
炉体の還元帯の前半部分から中央部分に内張りした前記すべり性の良い耐火煉瓦の円周上の占有率が、１／３以上、２／３以下となるように、前記炉体の他の部分に内張りされた耐火煉瓦と円周上交互に張り分けたことを特徴とする回転炉の内張り構造。
【請求項３】
前記張り分けは少なくとも８分割以上であることを特徴とする回転炉の内張り構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄分を含有するダストを還元処理する回転炉（以下、「ロータリーキルン」という。）の炉体内周面に内張り施工された耐火煉瓦（以下、単に「煉瓦」と言う。）への付着物の生成、成長を抑制することが可能な内張り構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に示すようなロータリーキルン１は、ダスト供給シュート４から回転する炉体１ａ内に供給されたダスト３を、炉体１ａの入側に配置した重油バーナ５のバーナ火炎５ａによって還元するもので、その際、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、炉体１ａの回転に従ってダスト３が転動し（図７（ｂ）参照）、ダスト層表面に新しいダスト面が露出することで、還元剤との十分な接触が行われて還元反応が促進される。
【０００３】
このようなロータリーキルンにおいて、従来は、その内面全域に見掛け気孔率が１２質量％の煉瓦６を内張り施工していたので、図６に示すように、還元帯Ａの前半部分から中央部分Ａａの炉内壁の円周方向に、スラグとメタルが混在した付着物２がダム状に生成していた。この付着物２は操業に伴い、成長していく。そして、この成長した付着物２が、炉内の原料やガス流れを妨害して不安定にし、還元ダスト３ａの安定排出、燃焼の安定化及び連続操業を阻害していた。なお、図６中のＢは予熱帯を示す。
【０００４】
このため、定期的にロータリーキルンの操業を停止し、ロータリーキルンの炉体内壁面に成長した付着物を作業者が人為的に除去する必要があった。しかしながら、このような人為的な除去作業では、炉操業の停機・稼働率の低下、熱エネルギロスや耐火物の損耗等を引き起こし、操業ロスに大きく影響していた。
【０００５】
このような問題を解決するため、炉体の内壁に高圧水の注入ノズルを設け、内周面に付着した付着物を、前記注入ノズルから噴射する高圧水によって除去するように構成したロータリーキルンが開示されている。
【特許文献１】特開昭５８−２５８４号公報
【０００６】
また、炉体の内壁に爆薬装填用の孔を設け、炉体の内周面に付着した付着物を前記孔に装填した爆薬にて除去可能なように構成したロータリーキルンも開示されている。
【特許文献２】実開昭５６−２７５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１で開示された高圧水の噴射や、特許文献２で開示された爆薬による付着物の除去では、水蒸気爆発といった安全上の問題や、炉体の内周面に内張り施工した耐火物への損傷が懸念される。
【０００８】
解決しようとする問題点は、炉内壁に生成し、成長した付着物が、炉内の原料やガス流れを妨害して不安定にし、還元ダストの安定排出、燃焼の安定化及び連続操業を阻害するという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のロータリーキルンの内張り構造は、
鉄分を含有するダストを還元処理するロータリーキルンにおける炉内耐火物の内張り構造であって、
見掛け気孔率が１１．５質量％以下の、表面が緻密で、ダストのすべり性の良い、例えばＳｉＣ配合率の高い耐火煉瓦を、最も付着物が成長する部位である還元帯の前半部分から中央部分の内壁に内張りすることで、付着物の生成、成長を抑制するようにしたことを最も主要な特徴としている。
【００１０】
本発明者らの調査結果によれば、１２００℃の炉内温度で、炉体を２０分で１回転させる条件の場合、現在、一般的に内張り施工されている見掛け気孔率が１２質量％で、ＳｉＣ含有量が３５質量％のＳｉＣ−アルミナ系煉瓦では、炉体の回転に伴って一旦持ち上げられた状態から、炉体の内面に沿って滑り落ち始める時のダスト層の表面が水平線となす角度θは３０°を超え、４５°以下であった（図７（ｂ）参照）。
【００１１】
一方、本発明において、前記還元帯の前半部分から中央部分にかけて内張り施工する、見掛け気孔率が１１．５質量％以下のダストのすべり性の良い煉瓦では、前記角度θは１５°以上、３０°以下であった。なお、本発明者らが調査に使用した前記すべり性の良い煉瓦は、ＳｉＣ含有量が６０質量％で、見掛け気孔率が１１．０質量％のもの、ＳｉＣ含有量が９０質量％で、見掛け気孔率が１１．５質量％のものである。
【００１２】
これらの調査結果より、見掛け気孔率が１１．５質量％以下の煉瓦は、前記角度θが１５°以上、３０°以下となって、現在、一般的に内張り施工されている見掛け気孔率が１２質量％のＳｉＣ−アルミナ系煉瓦に比べて、ダストのすべり性が良くなることが判明した。
【００１３】
ところで、前記本発明のように、ロータリーキルン１における還元帯の前半部分から中央部分の内壁全てにダストのすべり性が良い、見掛け気孔率が１１．５質量％以下の煉瓦１１を内張り施工した場合は、図１（ａ）に示したように炉体１ａの回転により持ち上げられたダスト３層が、図１（ｂ）に示したように一体となって内張り施工された前記煉瓦１１の表面を滑るため、従来の煉瓦を内張り施工した場合のような、付着物の生成、成長が抑制される。
【００１４】
しかしながら、図１に示したように、還元帯の前半部分から中央部分の内壁全てにダストのすべり性が良い、見掛け気孔率が１１．５質量％以下の煉瓦１１を内張り施工した場合は、前記ダスト３層は、原料転動を起こさずに一塊となって横滑りし、ダスト３層の下部まで重油バーナの火炎の伝熱が伝わり難くなるので、ダスト３の還元反応が若干悪くなる。
【００１５】
従って、図２に示したように、ダストのすべり性の異なる煉瓦、例えばダストのすべり性が良い見掛け気孔率が１１．５質量％以下の煉瓦１１と、見掛け気孔率が１２質量％の一般的なすべり性の煉瓦６を円周方向に例えば８分割に交互に張り分ける構造とすることにより、ダスト３の炉内すべり状況抑制と炉内攪拌の維持を両立でき、ダスト３の還元反応を妨げることなく付着物の生成、成長を抑制することができる。
【００１６】
本発明者らの調査によれば、炉体１ａの回転によりダスト３が持ち上げられるのは、前記角度θが３０°程度になったときである。従って、ダスト３のすべり性が良い煉瓦１１と、一般的なすべり性の煉瓦６を円周方向に交互に張り分けた場合、図３（ａ）に示したように、前記すべり性が良い煉瓦１１を円周方向の１／３張り替えても、接触面の半分は一般的なすべり性の煉瓦６と接触しているため、ダスト３が持ち上げられる角度θは大きく変化しなかった。
【００１７】
しかしながら、すべり性が良い煉瓦１１を円周方向の２／３を超えて張り替えた場合、一般的なすべり性の煉瓦６との接触面は非常に少なくなる。従って、すべり性が良い煉瓦１１の円周上の占有率は、１／３以上、２／３以下となるように張り分けることが望ましい。
【００１８】
この際、すべり性が良い煉瓦１１と、一般的なすべり性の煉瓦６の張り分けは、円周方向のどの位置においても、ダスト３の炉内すべり状況抑制と炉内攪拌の維持を両立し、かつ、ダスト３の炉体軸方向への滑りを防止するためには、少なくとも８分割以上とすることが望ましい。なお、図３（ｂ）はすべり性が良い煉瓦１１を円周方向の２／３張り替えた場合の図である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、炉内への付着物の生成、成長を効果的に抑制できるので、高圧水や爆薬を使用して、付着物を除去する必要がなく、水蒸気爆発といった安全上の問題や、爆破による内張り煉瓦の損傷を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図４を用いて説明する。なお、図４において、図６と同一符号は同一部分或いは相当部分を示し、詳細な説明を省略する。
図４において、ロータリーキルン１の入側端部に設けられたダスト供給シュート４からロータリーキルン１内に投入された鉄分を含有するダスト３は、重油バーナ５の燃焼熱等によりロータリーキルン１内にて還元処理された後出側端部より排出され、冷却後、還元ダスト３ａとなる。
【００２１】
ところで、見掛け気孔率が１２質量％の煉瓦６を内張り施工したロータリーキルン１を用いて前記ダスト３を還元処理した場合には、炉体１ａの還元帯Ａの前半部分から中央部分Ａａには半溶融状態の付着物２が形成される。この付着物２が徐々に成長して炉内のダスト３及びガス流れを不安定にし、還元ダスト３ａの品質や燃焼の安定化、還元ダスト３ａの連続排出を阻害する様になる。
【００２２】
そこで、本発明では、図４（ａ）に示すように、炉体１ａの還元帯Ａの前半部分から中央部分Ａａにかけて内張り施工する煉瓦を、例えば見掛け気孔率が１１．５質量％以下の、高ＳｉＣ系のすべり性の良い煉瓦１１ａ，１１ｂに張り替えることで付着物２の成長を抑制するようにしている。その際、前記煉瓦の張り替え部を、図４（ｂ）に示すように、円周方向に４５°ずつ８分割にして、下記表１に示した４種類の煉瓦６ａ，６ｂ，１１ａ，１１ｂを張り分けることで、ダスト３の炉体軸方向への滑りを防止しつつ、ダスト３の炉内攪拌を安定させ、炉内への付着物２の成長を抑制する構造としている。なお、下記表１には、使用した煉瓦の熱膨張係数も併せて示している。
【００２３】
【表１】
2005201564.tif 000003
【実施例１】
【００２４】
本発明の内張り構造の効果を以下に説明する。
炉体の還元帯Ａの前半部分から中央部分Ａａにおける煉瓦張り替え部を、図４（ｂ）に示すように、円周方向に８分割して、表１に示した４種類の煉瓦６ａ，６ｂ，１１ａ，１１ｂを張り分けたロータリーキルン１を用いて、鉄分を含有するダスト３を還元処理したところ（炉内温度：１２００℃、炉体回転数２０分／回転）、下記表２に示したような結果となった。
【００２５】
【表２】
2005201564.tif 000004
【００２６】
表２には、比較として表１の６ａの煉瓦のみを内張り施工した従来のロータリーキルンを用いて、同じ条件で操業した場合の結果も併せて示したが、本発明例の場合、炉体軸方向への滑りが防止でき、ダストの炉内攪拌が安定し、炉内への付着物の生成、成長が抑制できたことから、この従来例に比べて、すべての項目で良好な結果が得られた。
【００２７】
以上説明したように、本発明は、付着物の生成、成長を効果的に抑制できるものではあるが、付着物の生成を完全に防止できるものではない。従って、炉内への付着物の生成、成長が認められた場合には、例えば重油バーナの重油燃焼量を削減する等の手段で炉内への熱負荷を低減し、炉内温度を約４００〜６００℃程度急激に低下させ、数時間（１〜４時間程度）低温にて操業した後、通常操業に復帰するような操業を行うことで、付着物（代表成分：鉄）の熱膨張係数０．６３（１／℃）と、前記張り分けた数種の煉瓦の熱膨張係数の差（表１参照）により、図５（ａ）〜（ｃ）に示したように、煉瓦の張り分け位置で付着物２に剥離・亀裂を生じさせることができ、炉体１ａの内面から付着物２を容易に剥離除去させることが可能になった。
【００２８】
前記本発明の内張り構造のロータリーキルンを用いた還元処理に加えて、この剥離除去を行った場合の結果を下記表３に示すが、この剥離除去方法を併用した場合には、さらに良好な結果が得られた。
【００２９】
【表３】
2005201564.tif 000005
【００３０】
なお、前記剥離除去方法における炉内の低下温度の上限は１３００℃度程度、下限は４００℃程度が望ましい。低下温度が１３００℃を超えるということは、操業時の炉内温度が１３００℃以上であるということであり、かかる操業では炉内への付着物が溶融除去されるため効果が得られないからである。また、操業時の炉内温度は概ね１０００〜１２００℃であり、本発明者らの実験によれば、炉内温度を６００℃近傍まで下げれば付着物の剥離除去が可能であることを確認できているからである。
【００３１】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは、言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上の本発明は、ロータリーキルンの内張り構造に限らず、金属等が付着しやすい溶湯容器の内張り構造にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は請求項１に係る本発明の内張り構造のロータリーキルンを用いたダストの転動状態を説明する図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は請求項２，３に係る本発明の内張り構造のロータリーキルンを用いたダストの転動状態を説明する図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は請求項３に係る本発明の内張り構造の限定理由の上限と下限を説明する図である。
【図４】請求項３に係る本発明の内張り構造の説明図で、（ａ）は炉体の軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）図のｂ−ｂ断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は請求項２，３に係る本発明の内張り構造を用いた炉内付着物の除去方法を説明する図である。
【図６】ロータリーキルンを用いたダストの還元処理の説明図で、（ａ）は炉体の軸方向の断面図、（ｂ）は（ａ）図のｂ−ｂ断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は従来の内張り構造のロータリーキルンを用いたダストの転動状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ    還元帯
Ａａ    前半部分から中央部分
１    ロータリーキルン
１ａ    炉体
２    付着物
３    ダスト
６    煉瓦
１１    煉瓦
【図６】
2005201564.tif 000006
【図７】
2005201564.tif 000007
【図１】
2005201564.tif 000008
【図２】
2005201564.tif 000009
【図３】
2005201564.tif 000010
【図４】
2005201564.tif 000011
【図５】
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