(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーキルンの上流開口端から酸化鉄含有原料及び炭素含有原料を投入し、ロータリーキルンの上流開口端近くに設置された重油バーナーの炎をロータリーキルンの内部へ放射して、酸化鉄含有原料を還元・溶融し、ロータリーキルンの下流開口端の下部から溶融鉄を得るとともに下流開口端から排ガスが排出されるロータリーキルンの制御方法であって、当該排ガス中のＣＯ濃度及びロータリーキルン内の温度を測定して、当該排ガス中のＣＯ濃度が２〜１０％の範囲内になるように、当該測定値に基づいて当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御することを特徴とするロータリーキルンの制御方法。
【請求項２】
当該排ガス中のＣＯ濃度が４〜８％の範囲内になるように、当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御することを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンの制御方法。
【請求項３】
ロータリーキルンの上流開口端近くに設置され、ロータリーキルンの内部へ炎を放射する重油バーナーと、ロータリーキルン内の温度を測定する温度測定器と、ロータリーキルンの排ガス中のＣＯ濃度を測定するＣＯ濃度測定器と、当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御装置とを有し、当該温度測定器の測定値及び当該ＣＯ濃度測定器の測定値に基づき、当該排ガス中のＣＯ濃度が２〜１０％の範囲内になるように、当該制御装置によって当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御する、ロータリーキルンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はロータリーキルンの制御方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリーキルンを用いた酸化鉄含有原料の処理は、従来、直接還元製鉄法の１つであり、気固相反応による還元鉄の製造であった。そのため、１０００℃前後の低温で操業を行うが、ロータリーキルン内壁へのＦｅＯやＦｅやスラグの付着により堰が生じ、被処理物が堰止められ下流開口端方向への移動が妨げられる現象（以下、「ダムリング」という。）が生じてしまい問題である。そこで、従来技術においては、ダムリングの原因であるＦｅＯ／Ｆｅ変態時の温度管理に注意を払っていた。また、生成した還元鉄がロータリーキルン内で酸化したり、溶融したりすることがない操業条件の下で、従来酸化鉄含有原料の加熱・還元を行っていた。
【０００３】
なお、処理対象は、酸化鉄含有原料として、鉄鉱石のみならず製鉄所で発生する多種の廃棄物（例えば、高炉ダスト、転炉ダスト、圧延スラッジ、めっきスラッジ）があり、他に非鉄金属及び非鉄金属酸化物（例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔｉ）を含む原料も処理対象である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は気固相反応であるため反応が遅く、溶融鉄あるいは銑鉄を製造するのに長時間を必要とする。
【０００５】
そこで、上記問題点に鑑みて鋭意研究開発が行われ本発明に至ったものであり、本発明の目的は、比較的高温における気相、固相、液相の３相反応を考慮し、酸化金属、特に酸化鉄の還元・溶融を制御することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項1に記載の本発明に係るロータリーキルンの制御方法、すなわち、ロータリーキルンの上流開口端から酸化鉄含有原料及び炭素含有原料を投入し、ロータリーキルンの上流開口端近くに設置された重油バーナーの炎をロータリーキルンの内部へ放射して、酸化鉄含有原料を還元・溶融し、ロータリーキルンの下流開口端の下部から溶融鉄を得るとともに下流開口端から排ガスが排出されるロータリーキルンの制御方法であって、当該排ガス中のＣＯ濃度及びロータリーキルン内の温度を測定して、当該排ガス中のＣＯ濃度が２〜１０％の範囲内になるように、当該測定値に基づいて当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御することを特徴とするロータリーキルンの制御方法によって達成される。
【０００７】
また、上記目的は、請求項４に記載の本発明に係るロータリーキルンの制御装置、すなわち、ロータリーキルンの上流開口端近くに設置され、ロータリーキルンの内部へ炎を放射する重油バーナーと、ロータリーキルン内の温度を測定する温度測定器と、ロータリーキルンの排ガス中のＣＯ濃度を測定するＣＯ濃度測定器と、当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御装置とを有し、当該温度測定器の測定値及び当該ＣＯ濃度測定器の測定値に基づき、当該排ガス中のＣＯ濃度が２〜１０％の範囲内になるように、当該制御装置によって当該重油バーナーへ供給する重油量及び空気量を制御する、ロータリーキルンの制御装置によって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施形態のロータリーキルン及び二次燃焼室の正面断面を示す概略図である。
【００１０】
ロータリキルン１は円筒形状であり外面は外皮鋼板１０１であり、その内側には耐火レンガ１０２が内張りされている。酸化鉄含有原料や還元性原料やスラグ生成剤を投入する上流開口端１１０が溶融金属３や排ガス７を放出する下流開口端１２０よりもわずかに高く、中心軸１０５がほぼ水平となるように配置してある。上流開口端１１０はフロントウォール１０３によって閉鎖されているが、重油バーナー１３０がフロントウォール１０３を貫通し、重油バーナー１３０の先端はロータリーキルン１の内部へ伸びており、火炎１３５をロータリーキルン１の内部へ放射している。ロータリーキルン１は中心軸１０５のまわりに回転しており、酸化鉄含有原料等２は撹拌されながら、上流から下流へ向かって徐々に移動しつつ加熱され、酸化鉄は次式のように還元され、一酸化炭素が生成される。
【式１】
ＦｅＯ＋Ｃ=Ｆｅ＋ＣＯ
【００１１】
酸化鉄ＦｅＯが固相であるか液相であるかによって、反応速度が異なるため、発生するＣＯ量も異なる。ロータリーキルン１の下流開口端１２０の近くの二次燃焼室４の内部に一酸化炭素ガス濃度測定器６を設置し、ＣＯ濃度を測定した。ロータリーキルンの運転条件（重油バーナー１３０への重油供給量及び空気供給量）を変化させ、ＣＯ濃度測定値と運転結果（目視確認や銑鉄成分分析結果）とを対比したところ、相関関係があることが明らかになった。すなわち、排ガス中のＣＯ濃度を２％以上１０％以下に保つことによって、ロータリーキルンの運転が安定し、不純物混入が少なく良品質の銑鉄を得ることができ、かつ、ダムリングも生じにくくなることがわかった。特に、スラグと銑鉄の分離効率を良い状態に維持するためには、好ましくは、ＣＯ濃度を４％以上８％以下に保つことが重要である。
【００１２】
ＣＯ濃度の制御は、重油バーナーへの重油供給量及び空気供給量を調整することによって、行うことができる。
【００１３】
この調整方法においては、排ガス中のＣＯ濃度とロータリーキルン内の温度とは密接な関係があることが確認された。例えば排ガス中のＣＯ濃度を減少させる方法として、重油バーナーへの空気供給量を増やすと、ロータリーキルン内でＣＯガスの一部は燃焼しロータリーキルン内の温度が上昇する。また、重油バーナーへの重油供給量を減らすと、同様にＣＯの一部が燃焼し、ロータリーキルン内の温度が上昇する。
【００１４】
【実施例】
次に、本発明の１つの実施例について説明する。ロータリーキルンの仕様は、直径４．９ｍで長さ１４ｍのショートキルンである。また、ロータリーキルンの操業条件は、酸化鉄含有原料の供給を８．０ｔ／ｈとし、還元剤の供給を１．０ｔ／ｈとし、重油の供給を１５００ｌ／ｈとし、空気の供給を２２０００ｍ３Ｎ／ｈとして、ロータリーキルン内のＣＯ濃度を５％に保ち、かつ、温度を１３１０℃に保った。
【００１５】
本実施形態においては、ロータリーキルン１の内部の２ケ所の温度を温度測定器５１、５２により測定している。すなわち、固相の酸化鉄の還元が開始する位置の近くに、温度測定器５２を設置し、液相のＦｅが出現する位置の近くに温度測定器５１を設置している。温度測定器としては熱電対や光温度計などを用いることができるが、熱電対を使用する場合には、ロータリーキルン１の内面に内張りされた耐火レンガ１０２の内部や耐火レンガ１０２と外皮鋼板１０１との間に設置してもよい。
【００１６】
温度測定器５１、５２からの測定信号及び一酸化炭素ガス濃度測定器６からの測定信号は制御装置８の入力端子ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ１にそれぞれ、入力され、予め定められたプログラムに従って、自動開閉弁１３２、１３４に対して、それぞれ、開閉信号を出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２から出力する。これらの間は導線８０、８１、８２、８３、８４によって電気的に接続されている。自動開閉弁１３２、１３４は、開閉信号によって、それぞれの開度を自動的に調整される。自動開閉弁１３２、１３４は、それぞれ、重油バーナー１３０へ供給する重油供給パイプ１３１及び空気供給パイプ１３３に取り付けられているので、自動開閉弁１３２、１３４の開度を調整することによって、重油バーナーへの重油供給量及び空気供給量を独立に制御することができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、ロータリーキルン内の温度及び排ガス中のＣＯ濃度を測定し、当該測定値に基づいて、重油バーナーへ供給量及び空気量を制御するものであるから、酸化鉄の還元・溶融を安定して制御することができる。その結果、安定した品質の銑鉄を製造することが可能である。また、現場での人による目視確認を最小限に減らすことが可能となり、遠隔操作によっても安定した操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のロータリーキルン及び２次燃焼室の正面断面を示す概略図である。
【符号の説明】
１  ロータリーキルン
１０１  外皮鋼板
１０２  耐火レンガ
１０３  フロントウォール
１０５  中心軸
１１０  上流開口端
１２０  下流開口端
１３０  重油バーナー
１３１  重油供給パイプ
１３２  自動開閉弁
１３３  空気供給パイプ
１３４  自動開閉弁
１３５  火炎
２  酸化鉄含有原料等
３  溶融金属
４  二次燃焼室
６  一酸化炭素ガス濃度測定器
７  排ガス
８  制御装置
５１、５２  温度測定器
８０〜８４  導線
【図１】
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