(57)【要約】本発明は、冶金装置で固定床を製造するための、好ましくは、特に、鉱石含有及び炭素含有・組成物、特に予備還元された鉄鉱石、好ましくは海綿鉄、及び好ましくは塊状の石炭、を含む塊状バルク材料が表面に装填され、かつバルク材料中の鉱石含有組成物と炭素含有組成物とが徹底的に好ましくは均一に混合されるガス溶融炉で、鉄含有装填材料から銑鉄又は一次鉄鋼製品を製造するための方法に関する。この構成において、全体の前記鉱石含有組成物を、前記固定床の活性外周領域（周辺領域）に装填し、前記活性外周領域で、前記バルク材料中の前記鉱石含有組成物と前記炭素含有組成物とを徹底的に好ましくは均一に混合する。本発明はまた、バルク材料の流れを散乱させるための適切な装置をも含む。
2004510055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冶金装置で固定床を製造するための、好ましくは、特に、鉱石含有及び炭素含有・組成物、特に予備還元された鉄鉱石、好ましくは海綿鉄、及び好ましくは塊状の石炭、を含む塊状バルク材料が表面に装填され、かつバルク材料中の鉱石含有組成物と炭素含有組成物とが徹底的に好ましくは均一に混合されるガス溶融炉で、鉄含有装填材料から銑鉄又は一次鉄鋼製品を製造するための方法であって、
全体の前記鉱石含有組成物を、前記固定床の活性外周領域（周辺領域）に装填し、前記活性外周領域で、前記バルク材料中の前記鉱石含有組成物と前記炭素含有組成物とを徹底的に好ましくは均一に混合することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
分配されるべき前記バルク材料の、特に前記炭素含有組成物の平均粒子サイズよりも大きな平均粒子サイズを有する、前記バルク材料の特に前記炭素含有組成物の粗粒分を、前記表面の中央に装填し、この様にして好ましくは比較的安定な所定の粒子サイズに分配することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、
前記バルク材料、特に前記バルク材料中の前記炭素含有組成物を、実質的に前記表面に対して回転対称な方法で、装填装置を介して分配し、
前記固定床の前記活性外周領域の外縁部と中央部との間の、前記表面の他の箇所にある、平均よりも少ない量の材料を、直接分配によって前記表面の中央部へ適用する
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の方法において、
前記バルク材料の、特に前記炭素含有組成物の前記粗粒分を、結果として前記粗粒分が直接分配、特に分離によって前記表面の前記中央部に自動的に装填されるように、当分の間前記中央部から離れた箇所で前記固定床に適用することを特徴とする方法。
【請求項５】
塊状バルク材料、特に塊状石炭をバルク材料の流れから広い表面、特に固定床に分配する方法であって、
前記表面は、物理的又は化学的な方法工学で用いられる反応装置又はベッセル内、特に鉄鉱石又は一次鉄鋼製品を製造するための溶練プラントの反応装置内に延在し、
前記塊状バルク材料を装填装置を介して装填し、
前記材料を、半径方向分配手段によって上方から見たときに半径方向外方へ分配する方法において、
前記バルク材料を、前記半径方向分配手段と接触する前に、上方から見たときに半径方向及び接線方向への散乱手段で散乱させることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
前記バルク材料を散乱させる前に、前記バルク材料の流れを中央集中化手段に搬送して、前記バルク材料の流れを、プロセスの好ましくは第１のステップで中央に集中させ、
前記バルク材料を、前記中央集中化手段の複数のセンタリング開口部を介して流通させ、
生じ得る前記バルク材料の全ての氾濫分を、少なくとも一つの排出手段、特にさらなる開口部を介して流出させる
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の方法において、
全体に分配された前記バルク材料の平均粒子サイズよりも大きな平均粒子サイズを有する、前記バルク材料の粗粒分を、特に分離を用いて前記表面の所定の領域、特に前記表面の中央部に装填し、この様にして好ましくは比較的安定な所定の粒子サイズに分配することを特徴とする方法。
【請求項８】
塊状バルク材料、特に塊状石炭をバルク材料の流れから広い表面、特に固定床に分配する装置であって、
前記表面は、物理的又は化学的な方法工学で用いられる反応装置内、特に鉄鉱石又は一次鉄鋼製品を製造するための溶練プラントの反応装置内に延在し、
前記塊状バルク材料を装填するために装填装置が設けられ、
前記装填装置は、上方から見たときに前記バルク材料を半径方向外方へ半径方向に分配する手段（１４）を少なくとも一つ有する装置において、
前記装填装置は、前記半径方向分配手段の上流に、前記反応装置の上部に設けられかつ好ましくは固定された、前記バルク材料を散乱させる手段（１３）を少なくとも一つ有し、
前記バルク材料の少なくとも一部は、上方から見たときに半径方向及び接線方向に分配され得ることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、
前記バルク材料の流れを中央に集中させる手段（１０）が少なくとも一つ、前記散乱手段の上流に設けられることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の装置で使用される、バルク材料を散乱させる手段（１３）において、
互いに接続されると共に、前記バルク材料の流れの方向と反対の方向へ向けて先細りする胴部形状をおよそ描き、特にピラミッド形状である、複数のロッド状及び／又はプレート状・構成要素を有し、
複数の開口部を有する
ことを特徴とする手段。
【請求項１１】
請求項８又は９記載の装置で使用される、バルク材料を散乱させる手段（１３）において、
前記バルク材料の流れの方向と反対の方向へ向けて先細りする胴部形状をおよそ描き、特に錐形状である、複数のリングを有し、
複数の開口部を有し、
少なくとも母線に沿って互いに接続されている
ことを特徴とする手段。
【請求項１２】
少なくとも一つのセンタリング開口部（１１）を有し、請求項９又は１０記載の装置で使用される、バルク材料の流れを中央に集中させる手段（１０）において、
超過分のバルク材料を排出する手段、好ましくはさらなる開口部が少なくとも一つ設けられ、
その結果として、前記バルク材料の流れを中央に集中させている間生じ得るバルク材料の超過分が排出され得る
ことを特徴とする手段。
【請求項１３】
請求項１２記載の中央集中化手段（１０）において、
内部半径及び外部半径を有する環状金属シートを有し、少なくとも一部の領域、特にリング・セグメント又はリング・セクタが除去される、金属中央集中化シートとして構成されていることを特徴とする手段。
【請求項１４】
請求項１３記載の中央集中化手段（１０）において、
前記金属中央集中化シートは、
１８０°の中心角を有するリング・セグメントが前記環状金属シートから除去されるよう構成されていることを特徴とする手段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冶金装置で固定床を製造するための、好ましくは、特に、鉱石含有及び炭素含有・組成物、特に予備還元された鉄鉱石、好ましくは海綿鉄、及び好ましくは塊状の石炭、を含む塊状バルク材料が表面に装填され、かつバルク材料中の鉱石含有組成物と炭素含有組成物とが徹底的に好ましくは均一に混合されるガス溶融炉で、鉄含有装填材料から銑鉄又は一次鉄鋼製品を製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
広い表面に亘る塊状バルク材料の分配は、プラント建設及びプロセス技術の分野におけるスペシャリストに知られている問題である。特に化学的及び／又は物理的なプロセス技術で使用される反応装置の場合、特定のプロセスに最適化されるバルク材料の分配を達成するためにかなりの努力が行われている。この種の反応装置の不正確な装填によって、製品の質が低下し、ダストの摘出によって引き起こされる損失が大きくなり、そして全体としてプラントの生産性が減少する。材料の分配は、特にガスの分配を調整する上で重要な手段である。
【０００３】
この点に関して、独国特許第１９６２３２４６号明細書は、石炭及び海綿鉄をガス溶融炉の中央部へ普通に導入する装置について記述している。物質の徹底的な混合が適切に達成されるが、石炭／海綿鉄の混合物を中央部へ導入することは、プロセスエンジニアリングと経済的な理由との両方から有利ではないことがわかっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
従来技術を考慮すると、この発明の目的は、従来技術と比較してより経済的なプロセスとより経済的なプラント技術とを達成するように、請求項１及び５の前段に係る方法と、請求項８の前段に係る装置とをさらに発展させることにある。
【０００５】
本発明によれば、一連の目的は、請求項１及び５の特徴部分に記載の方法と、請求項８の特徴部分に記載の装置とに従って達成される。
【０００６】
この発明は、特にガス溶融炉で使用されたときに好適であることがわかっており、この点について最も詳細に述べられている。しかしながら、本発明の使用はこの実施形態に限定されず、むしろガス溶融炉における作用の記述は、単に例として与えられた説明に過ぎない。
【０００７】
従来技術から知られているように、ガス溶融炉は、大部分が予備還元された鉄鉱石（ＤＲＩ）を溶融し、かつ好ましくは石炭から還元ガスを生成するために用いられる。
【０００８】
石炭及びＤＲＩは一般的に、溶融炉のドームを介してガス溶融炉へ導入され；石炭は中央部に導入されることが経験的にわかっている。したがってＤＲＩは、溶融炉のドームで偏心に配置された複数の開口部を介してガス溶融炉へ導入される。
【０００９】
本発明はまた、冶金装置で固定床を製造するための、好ましくは、特に、鉱石含有及び炭素含有・組成物、特に予備還元された鉄鉱石、好ましくは海綿鉄、及び好ましくは塊状の石炭、を含む塊状バルク材料が表面に装填され、かつバルク材料中の鉱石含有組成物と炭素含有組成物とが徹底的に好ましくは均一に混合されるガス溶融炉で、鉄含有装填材料から銑鉄又は一次鉄鋼製品を製造するための方法であって、全体の前記鉱石含有組成物を、前記固定床の活性外周領域（周辺領域）に装填し、前記活性外周領域で、前記バルク材料中の前記鉱石含有組成物と前記炭素含有組成物とを徹底的に好ましくは均一に混合することを特徴とする方法にも関する。
【００１０】
この明細書において、活性外周領域とは、鉄鉱石及び／又は還元ガスを生成するために十分な量のガスが一様に通過する、固定床の領域のことをいう。
【００１１】
本発明の一つの特徴によれば、分配されるべき前記バルク材料の、特に前記炭素含有組成物の平均粒子サイズよりも大きな平均粒子サイズを有する、前記バルク材料の特に前記炭素含有組成物の粗粒分を、前記表面の中央に装填し、この様にして好ましくは比較的安定な所定の粒子サイズに分配する。
【００１２】
本発明のさらなる特徴によれば、前記バルク材料、特に前記バルク材料中の前記炭素含有組成物を、実質的に前記表面に対して回転対称な方法で、装填装置を介して分配し、前記固定床の前記活性外周領域の外縁部と中央部との間の、前記表面の他の箇所にある、平均よりも少ない量の材料を、直接分配によって前記表面の中央部へ適用する。
【００１３】
本発明の付加的な特徴によれば、前記バルク材料の、特に前記炭素含有組成物の前記粗粒分を、結果として前記粗粒分が直接分配、特に分離によって前記表面の前記中央部に自動的に装填されるように、当分の間前記中央部から離れた箇所で前記固定床に適用する。
【００１４】
本発明に係る方法のさらなる実施形態によれば、塊状バルク材料は一つ又は複数の固定された装填装置を介して装填される。
【００１５】
装填は、直接的に行われても、又は間接的に行われてもよい。
【００１６】
定義により、直接装填は、バルク材料を特に反応装置又はベッセルに導入する間、当該バルク材料が表面の所定の領域、特に表面の中央部に装填される装填を意味する。
【００１７】
定義により、間接装填は、例えバルク材料が直接装填によって導入されたとしても、表面に亘る結果分配がさらなる効果、特に分離によって決定される装填を意味する。この様にして、バルク材料を表面の特定の領域、特に表面の中央部に、−この領域は省略されるか、又は少なくとも直接装填によってより小さい区域に作用するのだが−制御された方法で分配しかつ装填することが可能となる。これは例えば分離によって、つまり間接的に達成される。
【００１８】
したがって、直接及び／又は間接装填によって、プロセスが続く時に実質的に一定のままである、つまり表面に亘って比較的安定に振舞う粒子サイズ分配が確立される。
【００１９】
本発明の一つの特徴によれば、広い表面は、ガスが通過し得、特にガスが実際に通過する表面であり、プロセスガスは、この表面を介して制御された方法で案内される。この種のガスの通過は、対応するプロセス、例えばシャフト炉又はガス溶融炉の固定床を介したガスの通過にとって重要な特徴である。
【００２０】
本発明に係る方法の重要な目的は、床上のガスシステムにおける量、圧力、及び解析のゆらぎを避けるために、適切な方法で溶融炉の床を確立することである。銑鉄を生産することは勿論、ガス溶融炉はまた、還元ガスを製造するためにも用いられるので、不均一なガスの流れがガス溶融炉の運転を著しく妨げる。これらの不規則さによって、ガスの噴水が形成されることもあり、これによって装置からダストが突然排除されることになる。例えば突然の炭化を介して生じるようなダストの断続的な排除は、下流の装置、特に還元シャフト炉に負荷をかける。
【００２１】
特に、ガスが床の側面、下方から供給されるプロセスの場合には、従来技術に従って装填された反応床の中央部を介したガスの通過は不十分となる。本発明は、このプロセスを著しく改善する対策を提供する。
【００２２】
ガス溶融炉は、一方では異なる仕様、特に異なる寸法の装置であり、他方では例えば溶鉱炉で使用されるものとは異なる装填手段が使用される、異なる方法を用いて運転されるので、ガス溶融炉における固定床の形成は、例えば溶鉱炉における装填とは著しく異なる。
【００２３】
この種の好ましいプロセスでは、使用されるエネルギー担体は炭素含有固体、特に石炭、及びＯ２含有ガスである。従来技術によれば、この場合石炭は、一つ又は複数のウォームコンベヤを用いて石炭バンカーから搬送され、中央部に加えられ、その結果石炭は、細く密集した黒玉の状態で、ガス溶融炉のガスチャンバを介して床表面に落下する。その上、石炭は固定床の中央部には追加されず、むしろ別々に複数の部分流を介して追加されるということも想像できる。
【００２４】
石炭を溶融炉の中央部に導入することに基づいて運転すると、ウォーム搬送の特徴のために、石炭は固定床の中央部には落下せず、むしろウォーム装填の水平速度のために、著しく偏心的に落下する。
【００２５】
ある箇所で装填が加速する傾向があるために、かつ粒子が比較的細かくかつ石炭が塊になる傾向があるために、床を介したガスの通過は、中央の装填箇所において悪化する。バルク材料の錐が形成され、時々異なる体積のこの錐が、ガスの通過する外周領域へ突然滑降する。石炭はより温かい周辺領域を通過し、本プロセスにおいて非常に急速に炭化される。
【００２６】
圧力の影響を伴うガスの量的な揺らぎと解析的な揺らぎとは、下流ガスシステムに対してさらなる逆効果をもたらす結果となる。
【００２７】
その上、石炭の滑降によって、外周において材料が不均一かつ非対称に分配される。鉱石系装入物の連続的な加熱が中断され、結果として直接還元された鉄（ＤＲＩ）が外周部において異なる程度に加熱され、その結果、均一な温度プロファイルを確立することは不可能となる。銑鉄及びスラグにおける質の揺らぎは、この結果である。外周部におけるスラグ組成の局所的な違いによって、流出物の流れが分裂し、炉床における所望のスラグ組成は、装填材料を混合することによって不十分な広さに落ち着き得るのみである。
【００２８】
ガス溶融炉を装填するときに習慣となっている、石炭を床表面の中央領域に点状に装填することによって、床表面の形成が結果的に制御されなくなり、分離行為に依存してバルク材料の様々な粒子サイズの分配が不利となる。
【００２９】
好ましくは、この種の装填を用いると、より大きな粒子は外方へ移動する。したがって、下方から床を介して流れるガスは、溶融炉の壁へ向けて押し付けられ、かつ固定床の断面を介して制御されずに分配される傾向にある。噴流が形成される可能性さえある局所的なガスの速度の上昇によって、溶融炉のドームにおけるガス反応が妨げられると共に、ダストの装填が増加する。結果として、ほとんどガスが流れない溶融炉の中央部には広い区域がある。したがって活性床の体積は減少し、中央部又は炉床におけるデッドマン（ｄｅａｄ ｍａｎ）は大部分が比較的細かい粒子となり、その結果排水がさらに悪化する。
【００３０】
この発明の目的は、石炭を溶融炉の一箇所に装填させず、むしろ粒子サイズに関して特に回転対称で床表面に制御された方法で散乱させることにある。本プロセスの配置は特に好適であることがわかっているので、より塊状となった石炭は、周辺領域よりも床の中央部へ装填される。
【００３１】
本発明に係るプロセスのさらに重要な目的は、床の上方のガスシステムにおける量、圧力、及び解析の揺らぎを避けるのに適切な方法で、溶融炉の床を確立することにある。銑鉄を生産することは勿論、ガス溶融炉はまた、還元ガスを製造するためにも用いられるので、不均一なガスの流れはガス溶融炉の運転に対する著しい分裂を象徴している。これらの不規則さによって、ガスの噴水が形成されることもあり、これによって装置からダストが突然排除されることになる。例えば突然の炭化を介して生じるようなダストの断続的な排除は、下流の装置、特に還元シャフト炉に負荷をかける。
【００３２】
この目的は、石炭、又は炭素でエンリッチされたバルク材料からなる材料の、固定床への均一な分配によって、したがって特に、バルク材料が錐の形状となることを避けるためにデッドマンの上方で分解されるよう、ほとんど同一量の石炭が供給される中央部の区域で、石炭と直接還元された鉄（ＤＲＩ）とを同時により均質に混合することによって達成される。
【００３３】
この場合、特に塊状石炭及び還元された鉄鉱石、特に海綿鉄の、同時かつ連続した装填の場合、ガス溶融炉の装填に関する限り、混合は特に効率的に行われる。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態によれば、デッドマンの上方で分解される量よりも少ない量の石炭が固定床の中央部へ直接分配によって適用され、その結果床の高さが減少し、この様にして比較的塊となった石炭が分離、すなわち間接分配を介して床の中央部へ装填される。固定床の中央部にあるより塊となった石炭と同様、この種の高さがより低くなることによって、中央部におけるガスの注入度がより大きくなり、その結果ガス溶融炉の化学又は冶金プロセスに対する活性床の体積が増加する。
【００３５】
ガス溶融炉の床における所望の粒子分配は、間接装填だけでなく、直接装填、すなわち固定床中に分配される粒子サイズが制御されたかつ直接的な方法で影響される手段によって、達成され得る。この点に関して、粒子サイズに従ってバルク材料を予め分類することが考えられてよい。
【００３６】
溶鉱炉及びシャフト炉を装填するための、移動可能で一般的に回転可能な装填装置が従来技術で知られている。これら装填装置は、鉱石系装入物及び鉱石の分配を、特に上部シャフトの領域で、プロセスの要求に対して制御された方法で調整するために用いられ得る。
【００３７】
従来技術と比較して、本発明に係る不動の比較的安定な装填装置は様々な優位点を有している。
【００３８】
この点に関して重要な優位点は、機械的及び熱機械的な耐久力に対する装置の感受性が減少していることである。取り付けには不釣合いな高額の出費を必要とするので、移動可能部分は高い温度で限られた区域に対して用いられ得るのみである。
【００３９】
その上、移動可能装置は一般に、駆動装置を必要とする。このことは第１に、メンテナンスにかかる付加的な出費を強い、第２に、その駆動装置が、高温に耐えかつ特に特別な補強を施された頑丈な装置を動かすべきものである場合には相応の寸法に作る必要があり、それ故に高いエネルギー消費を要する。
【００４０】
この発明の一つの特徴によれば、石炭は、木炭床表面（ｃｈａｒ ｂｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）に亘って実質的に均一な、特に回転対称な装填を確実にする装填装置を、石炭の落下噴出物へ挿入することによって散乱される。装填装置の構成に依存して表面プロファイルを設定することができ、その結果固定床におけるガス及び固体の流れを制御しつつ影響を及ぼすことができる。特に、本発明のさらに好ましい実施形態によれば、バルク材料の流れを分割することによって、一つの装填装置を用いて複数の箇所で装填を実施することが可能である。
【００４１】
本発明に係る装填装置の移動可能装置はまた想像できるものであり、その結果表面、特に固定床の独立した領域には、特に予め仕分けされたバルク材料が制御された方法で供給される。
【００４２】
このプロセスに従って、床表面に亘って石炭が適切に散乱かつ分配されると、ガスの通過がより悪くなる傾向になる比較的塊となった石炭がガス溶融炉の中央部に位置しているならば、装填された石炭はより均一にホットガスにさらされ、かつ連続的に炭化されるようになる。より冷たい領域からより熱い領域へ材料が突然動くことは防止され、ガスの生成がより均一に行われるか又は安定化する。石炭の散乱はまた、バルク材料の中央の錐の不規則な流れが外部へ向くのを防止する。
【００４３】
この様にして、均質に蓄積された木炭床（塊状石炭の床）が保護され、結果としてガスの生成だけでなく、外周部（活性床領域）でスラグ及び銑鉄の混合物がより均一に形成される。これにより、改善された排水性能と共にスラグがより均質に案内される。同様に、固定床の熱交換機能と銑鉄の品質とに好ましい効果がもたらされる。
【００４４】
石炭を木炭床の表面に所定の散乱をさせると、バルク材料の中央部の錐から出発して材料が流れるのを防止する。比較的大きな体積の石炭が外部へ向けて突然制御されずに滑り落ちることはもはやない。
【００４５】
床表面に石炭が散乱されると、熱分解と同一の段階にある材料が過度に大蓄積されることはないので、溶融炉内の材料の流れを中断させる集塊の形成が減少する。
【００４６】
その上、石炭はガスの通過する区域に直接装填され、かつ制御されずには滑降せず、これにより突然炭化されるので、散乱によって均一に炭化される。
【００４７】
対称的かつ均一に分配された石炭は、外周部でＤＲＩと均質に混合されるというさらなる優位点を有している。同一量の銑鉄及びスラグは、外周部で組成がおよそ一定であることに加え、酸素ノズルの上方の溶融炉の床における冶金状態を改善する。結果として、スラグはより容易に流出することが可能となり、ガスの通過と排水状態とが改善される。
【００４８】
不動で、比較的安定な、特に強制されない、溶融炉の中央部上方に位置する装填装置を用いるときは、本発明の一実施形態に従って、特にどんな石炭も溶融炉の中央部に装填されることなく、広い表面に亘って回転対称に石炭が分配される。分離を経て塊状石炭は中央部及びデッドマンの区域へと通過する。これは、デッドマンに塊状石炭が供給されてタップへのあらゆる途上で排水が改善された結果である。ガスの速度が遅い（熱状態に乏しい）ために熱フラックス（ｈｅａｔ ｆｌｕｘ）が低くなった箇所におけるＤＲＩの内容物は低く維持されるべきである。
【００４９】
この種の木炭床表面プロファイルの形成が制御され、かつ断面区域に亘って粒子サイズの分配が調整されることによって、ガスの流れと液相における流出する流れとが影響を受けることもある。固定床における熱交換の状態は改善され、その結果エネルギー消費が減少する。ガスの流れを壁から離れたところに維持すると、耐熱性のライニングが保護される。
【００５０】
ガス溶融炉の固定床の中央部に粗い塊状の石炭が供給される結果、デッドマンが比較的大きな空孔体積を有して形成され、その結果ガスの流れを介して増加した熱量がデッドマンの領域へ搬送されること、液相がデッドマンの領域で流出すること、及び溶融炉の区域の上方における分裂を最小化することが可能となる。したがって、還元シャフトへ搬送されるダストはより少なくなり、ダスト再利用システムにかかる負荷が軽減され、プロセスにおけるスラッジの損失が減少する。
【００５１】
本発明の好ましい実施形態によれば、バルク材料の流れを複数の部分流へ分割する装填装置が設けられ、その結果この様にして直接又は間接分配によって、より塊となった石炭が、特にガス溶融炉の、中央部又はプロセスによって予め決定された異なる箇所で装填される。
【００５２】
直接及び／又は間接分配を使用する装填装置の組み合わせは本発明のさらなる実施形態を構成する。
【００５３】
本発明はまた、塊状バルク材料、特に塊状石炭をバルク材料の流れから広い表面、特に固定床に分配する方法であって、前記表面は、物理的又は化学的な方法工学で用いられる反応装置又はベッセル内、特に鉄鉱石又は一次鉄鋼製品を製造するための溶練プラントの反応装置内に延在し、前記塊状バルク材料を装填装置を介して装填し、前記材料を、半径方向分配手段によって上方から見たときに半径方向外方へ分配する方法においてさらに、前記バルク材料を、前記半径方向分配手段と接触する前に、上方から見たときに半径方向及び接線方向への散乱手段で散乱させる本発明に係る方法によっても特徴付けられる。
【００５４】
本発明に係る方法の一つの特徴によれば、前記バルク材料を散乱させる前に、前記バルク材料の流れを中央集中化手段に搬送して、前記バルク材料の流れを、プロセスの好ましくは第１のステップで中央に集中させ、前記バルク材料を、前記中央集中化手段の複数のセンタリング開口部を介して流通させ、生じ得る前記バルク材料の全ての氾濫分を、少なくとも一つの排出手段、特にさらなる開口部を介して流出させる。
【００５５】
本発明のさらなる特徴によれば、バルク材料は中央集中化手段でバルク材料の錐を形成する。
【００５６】
本発明の付加的な特徴によれば、全体に分配された前記バルク材料の平均粒子サイズよりも大きな平均粒子サイズを有する、前記バルク材料の粗粒分を、特に分離を用いて前記表面の所定の領域、特に前記表面の中央部に装填し、この様にして好ましくは比較的安定な所定の粒子サイズに分配する。
【００５７】
定義により、粒子サイズの分配という用語は、ある位置の粒子の全体量に対する、その位置の各粒子部分の量の割合を意味する。
【００５８】
定義により、粒子サイズの分配の比較的安定な振る舞いとして知られていることは、特定の箇所に関して時間に亘ってほぼ一定の粒子サイズの分配が存在することを意味する。その上、本発明のさらなる実施形態によれば、一部分の粒子量はまた、表面の位置に応じて、表面のそれぞれの部分の全粒子量に関して実質的に時間に依存しない振る舞いを示す。
【００５９】
本発明はまた、塊状バルク材料、特に塊状石炭をバルク材料の流れから広い表面、特に固定床に分配する装置であって、前記表面は、物理的又は化学的な方法工学で用いられる反応装置内、特に鉄鉱石又は一次鉄鋼製品を製造するための溶練プラントの反応装置内に延在し、前記塊状バルク材料を装填するために装填装置が設けられ、前記装填装置は、上方から見たときに前記バルク材料を半径方向外方へ半径方向に分配する手段を少なくとも一つ有する装置においてさらに、前記装填装置は、前記半径方向分配手段の上流に、前記反応装置の上部に設けられかつ好ましくは固定された、前記バルク材料を散乱させる手段を少なくとも一つ有し、前記バルク材料の少なくとも一部は、上方から見たときに半径方向及び接線方向に分配され得る本発明に係る装置によっても特徴付けられる。
【００６０】
本発明に係る装置によれば、バルク材料は、第１のステップで均一に散乱され、第２のステップで半径方向外側へ向けて分配される。
【００６１】
好ましい実施形態によれば、半径方向の分配は表面の特定の部分が半径方向分配手段の付近にあり、それ故にバルク材料がほとんど装填されないということを特徴とする。従来技術で知られている散乱錐は、半径方向の分配に影響を与えるだけでなく、半径方向分配手段の付近の下の表面の所定の区域に配置される。
【００６２】
本発明の好ましい実施形態によれば、半径方向分配手段は、固定された装置が散乱手段の下に配置されるよう構成される。
【００６３】
本発明に係る装置の一つの特徴によれば、半径方向分配手段は、バルク材料の流れの方向から見たときに、バルク材料の流れの方向とは反対の方向へ向けて先細りする回転対称な部分、特に円錐である部分、かつ適切な場合には、ロッド状の部分、適切な場合にはこのロッド状の部分に中央部で接触している先細り部分を有する。
【００６４】
さらなる実施形態によれば、バルク材料を放射状に分配する機能を有しているならば、凸状かつ凹状の構造、実質的にピラミッド状の胴部、及びこれらの組み合わせが可能である。
【００６５】
任意に与えられる半径方向分配手段のロッド状の部分はまた、円錐部を配置しかつ固定するために用いられる。
【００６６】
バルク材料が側面を跳ね返るか又はこの側面に沿って滑走する結果、この円錐部はバルク材料の半径方向の分配に影響を与え、これにより特定の分配にさらされる。
【００６７】
この場合、錐の影、又はバルク材料が錐の側面で跳ね返りかつ側面を滑降する場合には想像上延長された側面、で覆われる表面の部分、特に固定床の表面の部分には、表面の残りの部分の断面に対応する量よりも少ない量のバルク材料が直接分配によって装填される。
【００６８】
特に好ましい実施形態によれば、半径方向分解手段の先細り部分は、母線と中心線との間に６０°よりも小さい、好ましくは１０〜６０°の範囲の刃先角を有する少なくとも一つの錐又は先端を切った錐を有する。
【００６９】
半径方向分配手段は、耐熱性かつ耐磨耗性の材料から作られており、かつ／又は、材料クッションとして知られているものを有している。基部の表面では、錐又は先を切った錐は好ましくは、散乱手段又は供給断面の直径の５０％の直径を有する。
【００７０】
本発明の一つの特徴によれば、バルク材料の流れを中央に集中させるための少なくとも一つの手段が、散乱手段の上流に設けられている。
【００７１】
これにより、バルク材料の流れが散乱手段と、その中央で接触するようになる。
【００７２】
その上、本発明は、請求項８又は９に係る装置で使用するのに好適な散乱手段において、前記散乱手段は、互いに接続されると共に、前記バルク材料の流れの方向と反対の方向へ向けて先細りする胴部形状をおよそ描き、特にピラミッド形状である、複数のロッド状及び／又はプレート状・構成要素を有し、複数の開口部を有する手段によって特徴付けられる。
【００７３】
その上、本発明は、請求項８又は９に係る装置で使用するのに好適な散乱手段において、前記散乱手段は、前記バルク材料の流れの方向と反対の方向へ向けて先細りする胴部形状をおよそ描き、特に錐形状である、複数のリングを有し、複数の開口部を有し、少なくとも母線に沿って互いに接続されている手段によって特徴付けられる。
【００７４】
散乱手段は特にピラミッド状の胴部であり、該胴部の想像上の側面の端縁線は、特に回転対称な断面の網によって接続されている。
【００７５】
好ましくは中央集中化されたバルク材料の流れはこの場合、例えばガス溶融炉の木炭床（塊状石炭の床）上に均一に分配又は散乱される。
【００７６】
本プロセスにおいて、バルク材料は、しばしば繰り返される反りによって散乱され、本発明に係る特定の構成によって、従来技術で達成されるよりもかなり均一にバルク材料が散乱される。
【００７７】
本発明によれば、バルク材料は散乱され、バルク材料は、バルク材料の流れの方向と垂直な平面内で、すなわち上から見たときに半径方向及び接線方向に散乱される。
【００７８】
それに反して従来技術、例えば欧州特許第００７６４７２号明細書で知られかつ開示されている散乱錐は、主として固定されたリング内で上から見たときに半径方向にバルク材料を散乱させることに影響する。
【００７９】
その上、本発明に係る散乱手段は、上から見たときに、半径方向外側だけでなく、半径方向内側へもバルク材料の流れから出発する散乱に影響を及ぼす。本発明に係る先細り、特にピラミッド状の胴部の特定の形態は、何れにせよ半径方向の分散に影響を及ぼし、より大きな半径では、小さい半径によって内側に散乱するよりもより多くの材料が外側に散乱するようになる。
【００８０】
本発明に係るさらなる特徴によれば、散乱手段は、バルク材料の流れの方向とは反対の方向に向けて先細りする胴部形状、特に錐の形状をおよそ描く、複数の略環状の胴部を有する。
【００８１】
特定の実施形態によれば、環状の胴部は一つ又は複数の母線に沿って互いに接続されている。
【００８２】
さらなる特徴によれば、散乱手段は、バルク材料の流れの断面全体を覆わなければならない。
【００８３】
付加的な特徴によれば、散乱手段上の開口部は、装填されるべき材料の最大サイズと少なくとも同じ大きさである。
【００８４】
本発明の一実施形態によれば、ロッド状、環状、プレート状の構成要素は、耐磨耗性、高い衝撃強さ、耐熱性の材料から作られ、かつ／又は、好ましくは矩形又は三角形の断面を有する。
【００８５】
その上、本発明は、請求項９，１０，又は１１に係る装置で使用する、バルク材料の流れを中央に集中させるための手段において、少なくとも一つのセンタリング開口部を有し、少なくとも一つの排出手段、好ましくはさらなる開口部が設けられ、該排出手段を介して、バルク材料の流れが中央に集中している間起こるバルク材料のいかなる氾濫分もを排出させることのできる手段によって特徴付けられる。
【００８６】
本発明の一つの特徴によれば、中央集中化手段は、内部半径及び外部半径を有する環状金属シートを有し、少なくとも一部の領域、特にリング・セグメント又はリング・セクタが除去される、金属中央集中化シートとして構成されている。
【００８７】
本発明のさらなる特徴によれば、金属中央集中化シートは、１８０°の中心角を有するリング・セグメントが前記環状金属シートから除去されるよう構成されている。
【００８８】
装填装置の金属中央集中化シートは、バンカーから例えばコンベヤウォームによって搬送されるバルク材料の流れ又はバルク材料自身を集中させかつ中央に集めるために用いられる。この種の移動は常に、回転速度又は搬送容量に従って変化する出口曲線へと導かれる。
【００８９】
この場合、金属中央集中化シートは、バルク材料を中央集中化するための少なくとも一つの第１開口部と、少なくとも一つの排出手段、好ましくは生じるいかなる氾濫分をも排出するための開口部とを有するように構成される。本発明に係る第１のセンタリング開口部が充満されるか又は遮断される場合には、この種の氾濫分が形成される。
【００９０】
特にこの金属中央集中化シートは、円又は環のセグメントの少なくとも一部、特に少なくともセクタが、内部半径及び外部半径を有する環状金属シートから除去されるように構成される。
【００９１】
例として、他の構成では、湾曲した又は漏斗状の金属中央集中化シートがあげられる。
【００９２】
環状の構成の場合、金属中央集中化シートのセンタリング開口部は好適には、リングによって画定された金属シートにおける中央開口部の形態である。排出手段に対応するさらなる開口部を、センタリング開口部に隣接するよう設けることができ、この様にして構造的にセンタリング開口部から区別することができなくなる。しかしながら、機能の面からすると、さらなる開口部は氾濫分を排出するために用いられるので、これら開口部は分離される。
【００９３】
装填装置の金属中央集中化シートは、搬送手段、特に前記ウォームコンベヤがバルク材料を金属中央集中化シートへ搬送し、かつ搬送するときに、排出手段、例えば第１のセンタリング開口部が流出を遮断するときに金属中央集中化シートに蓄積する材料のための付加的なさらなる開口部、を有する金属シートの部分を好ましくは装填しないように構成される。
【００９４】
この場合、バルク材料の錐は、特に好適な方法で金属中央集中化シート上に形成され、シートから錐の材料が前記第１のセンタリング開口部を介して流れ、この様にして中央集中化される。
【００９５】
本発明に係る構成は、金属中央集中化シートのセンタリング開口部が遮断されるとき、特に短い時間、バルク材料が前記排出手段を介して流出し得ることを保証する。
【００９６】
従来技術で知られているバルク材料の流れを中央化するための装置と比べて、一連の利益が達成される。
【００９７】
特にコンベヤウォームによって供給する場合、バルク材料の流れの半径方向の経路を考慮しなければならない。生じる水平方向の速度によって、バルク材料の流れに所定のオフセットがかかり、それ故に材料分配装置と偏心位置で接触するようになる。
【００９８】
加えて、従来技術で知られている装置、例えば直径の狭くなるパイプを用いるときは、スループット量の変化によって、バルク材料の流れを中央集中化するための手段が充満されるか又は遮断される可能性がある。それに反して、本発明に係る金属中央集中化シートの構成は、一つ又は複数のセンタリング開口部に関係なく、氾濫のときに材料を排出するための手段を少なくとも一つ有している。
【００９９】
本発明の一実施形態によれば、センタリング開口部のサイズは、搬送されるバルク材料の最大直径の少なくとも６〜１０倍である。
【０１００】
従来技術と比較して、バルク材料の錐の蓄積と、この様にセンタリング開口部を介してもたらされるバルク材料の錐上へのバルク材料の滑降とによって、装置に対する機械的又は熱機械的な負荷がずっと小さくなる。その上、中央集中化手段は、高温に持ちこたえることができ、かつ高い耐磨耗性を有する材料から作られる。
【０１０１】
本発明の例として示す制限されない実施形態は、概略図を参照して以下でより詳細に説明される。
【０１０２】
【発明の実施の形態】
図１はガス溶融炉１における石炭の分配を示す概略図である。この場合、石炭が比較的安定な装填装置２から出発して、ガス溶融炉に導入される。加えて、例えば石炭導入手段と同一軸線上に配置された複数の開口部を介してＤＲＩ導入手段３とダスト循環手段４と酸素導入手段５とスラグ及び銑鉄タップ１５とガス溶融炉１のガス排出手段６とが設けられている。
【０１０３】
石炭はガス溶融炉１の回転対称床７に亘って均一に分配され、装填装置２は、中央部に炭素が装填されないか又は少なくともほとんど装填されないよう特別に構成されている。直接導入によってもたらされる石炭の分配が、特に石炭分配８のプロファイルが概略的に図１に示されている。したがって、半径の略半分の表面における塊の流量は、実質的に床の中央部における流量よりも大きい。
【０１０４】
より大きく、より塊となった石炭は床の中央部へ滑降し、この様にしてデッドマン（ｄｅａｄ ｍａｎ）９として知られているものの区域に入るので、分離によって、特に木炭床の粒子サイズの分配である石炭分配の変化がもたらされる。この様にしてデッドマン及び炉床には、比較的塊状の石炭（木炭）が供給される。特に比較的塊状の石炭が特に分配されることによって、活性木炭床が拡張し、その結果中央部を介したガスの通過が増加する。
【０１０５】
図２は本発明に係る比較的安定な装填装置２を概略的に示す。この装填装置は、もう一度コンベヤウォームによってバンカーから搬送されるバルク材料の流れを一箇所に集めるために用いられる金属中央集中化シート１０を有している。この金属中央集中化シート１０は、金属シートの外径に関して対称である半分が、環状金属シートから除去されるよう構成されている。この金属中央集中化シートは、センタリング開口部１１と、氾濫物を排出するための開口部１２とを有している。
【０１０６】
本発明に係る金属中央集中化シートの構成は、金属中央集中化シート自身のセンタリング開口部に関係なく、ガス溶融炉の装填開口部の大部分が覆われていないままであることを意味し、かくしてバルク材料が氾濫することができる。
【０１０７】
金属中央集中化シートの下方で、バルク材料の集中した流れが散乱手段１３、この場合は石炭チャンネラー（ｃｏａｌ ｃｈａｎｎｅｌｅｒ）、すなわちディフレクターの特定の構成によって、自由面又はガス溶融炉の木炭床の表面に均一に分配される。石炭チャンネラーの形状は、木炭床への石炭の分配の質にかなりの影響を与えることがテストによって示されており、図示の形態の石炭チャンネラーが特に役立つことがわかっている。この場合、石炭チャンネラー１３は略ピラミッド形状であり、かくしてバルク材料を散乱されることができる。
【０１０８】
石炭チャンネラー１３の下には、木炭床の中央部に供給されるのを阻止するか又は少なくともこの中央部に装填されるバルク材料の量が減少する錐を有する半径方向分配手段１４がある。本発明に係るさらなる実施形態によれば、この錐は、円筒形部分に取り付けられてよく、特に母線と中心線との間の刃先角が約１０〜６０°である。刃先角は３０〜４５°であることが特に好ましい。
【０１０９】
上で示された装置の全ての部分は、それぞれの使用区域において周囲の条件に適合する必要がある。ガス溶融炉で使用されるときは、主に高温に耐え得、かつ磨耗に対して高い耐久力を有する材料が用いられる。さらに、特に高温にさらされる部分には耐熱性のライニングを設けることが考えられてよい。
【０１１０】
上で示した装置における、特に磨耗による大きな負荷にさらされることが経験的に示されている部分は、クラッドによって、例えば高い耐磨耗性を有する金属シートを溶接することによって、付加的に保護される。
【図面の簡単な説明】
【図１】比較的安定な装填装置の例を用いてガス溶融炉で石炭を分配する様子を示す概略図である。
【図２】本発明に係る比較的安定な装填装置の例としての実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１０　　　中央集中化手段
１１　　　センタリング開口部
１３　　　散乱手段
１４　　　半径方向分配手段
【国際公開パンフレット】
2004510055.tif 000003
2004510055.tif 000004
2004510055.tif 000005
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2004510055.tif 000022
2004510055.tif 000023
2004510055.tif 000024
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【国際調査報告】
2004510055.tif 000027
2004510055.tif 000028
2004510055.tif 000029
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