(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に螺旋状に送り羽根が設けられた回転ドラムを水平に保持し、該回転ドラム内を無酸化性雰囲気ガスに保持するとともに、熱処理炉から排出された高温度の還元ペレットを該回転ドラム内に装入して該回転ドラムを回転させることにより該還元ペレットを該回転ドラム中に通過させ、該回転ドラムの外周面を水冷することにより該還元ペレットを連続的に冷却する還元ペレット連続冷却装置の使用方法であって、前記送り羽根の高さの半分よりも低い高さの伝熱フィンを該伝熱フィンの表面積が回転ドラムの内周面の面積の２倍以上となるように前記送り羽根の間隔に必要枚数を植設するとともに、該回転ドラム内における還元ペレットの堆積高さが前記送り羽根の高さよりも低くなり、かつ前記伝熱フィンの全表面が該還元ペレット中に埋没するように、還元ペレットを該回転ドラム内に装入することを特徴とした還元ペレット連続冷却装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理炉から排出された還元ペレットを再酸化を防止しつつ連続的に冷却する冷却装置の使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からインメテコ法と称されている金属還元処理方法は、ダスト状の金属酸化物（酸化鉄，酸化ニッケル等）と還元剤（石炭，コークス等）を結合材とともに混合し造粒することにより直径６〜３０ｍｍのペレットを形成し、該ペレット（以下、還元ペレットという。）を熱処理炉内に装入して１２００℃程度の高温度に加熱することにより、金属を還元し回収するものである。
【０００３】
ところで、熱処理炉から抽出した還元ペレットは、空気中での再酸化を防ぐためにＮ２等の無酸化性雰囲気ガス中にて冷却する必要があり、従来からそのための冷却装置として、例えば還元雰囲気充填槽を通過させる方式があるが、この方式は冷却速度が遅いため設備が大型化し不経済であった。また、回転ドラム中に還元ペレットを装入し、該回転ドラムの内外に水スプレーをする方法も考えられたが、この方式では還元ペレットが高温域で急冷されることとなるので、還元ペレットの圧潰強度が損なわれ次の精錬工程におけるペレットの損壊、および再酸化が懸念される状況であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点に対し、還元ペレットの再酸化、圧潰強度の低下を防止し、金属還元率を向上させるとともに、冷却効率が向上することから比較的小型で低コストで設置でき、熱処理炉から抽出された還元ペレットを連続的に冷却し得る装置の使用方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明は、内周面に螺旋状に送り羽根が設けられた回転ドラムを水平に保持し、該回転ドラム内を無酸化性雰囲気ガスに保持するとともに、熱処理炉から排出された高温度の還元ペレットを該回転ドラム内に装入して該回転ドラムを回転させることにより該還元ペレットを該回転ドラム中に通過させ、該回転ドラムの外周面を水冷することにより該還元ペレットを連続的に冷却する還元ペレット連続冷却装置の使用方法であって、前記送り羽根の高さの半分よりも低い高さの伝熱フィンを該伝熱フィンの表面積が回転ドラムの内周面の面積の２倍以上となるように前記送り羽根の間隔に必要枚数を植設するとともに、該回転ドラム内における還元ペレットの堆積高さが前記送り羽根の高さよりも低くなり、かつ前記伝熱フィンの全表面が該還元ペレット中に埋没するように、還元ペレットを該回転ドラム内に装入することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面とともに説明する。図１は本発明に係る還元ペレット連続冷却装置の全体の縦断面図で、１は装入口２から投入された還元ペレットを無酸化状態にて１２００℃程度に加熱し還元処理をする回転炉床式の熱処理炉、３は該熱処理炉から抽出された１０００℃程度の高温度の還元ペレットを連続冷却装置４に自重で装入するために設けられた傾斜状の装入筒である。
【０００７】
連続冷却装置４は、図２〜図５に詳細を示したように、内周面に送り羽根５が螺旋状に固設された円筒形の回転ドラム６を台７上に回転自在に軸支された複数のローラ８により略水平に支持するとともに、該回転ドラムの外周面に形成された歯車９とモータ１０のピニオン１１とを噛合させ、該モータの駆動により該回転ドラムを低速回転（１ｒｐｍ程度）させることで、該回転ドラム内に装入された還元ペレットｐが上記送り羽根５のリードにより矢印の方向にゆっくり移送されるよう構成している。なお、送り羽根５の高さｈ１は還元ペレットｐの堆積高さｈｐと同程度となるように設定されている。
【０００８】
回転ドラム６の装入端部１２は少し細径に形成され、フレーム１３上に固設された円形の蓋体１４を該装入端部１２の開口端に外嵌し、その隙間を塞ぐべく該蓋体１４の開口端に弾性シール部材１５を設けている。そして、該蓋体１４に前記装入筒３を貫通状に設けている。また、回転ドラム６の抽出端部１６はテーパ状に細径に形成され、フレーム１７上に固設された円形の蓋体１８を該抽出端部１６の開口端に外嵌し、その隙間を塞ぐべく該蓋体１８の開口端に弾性シール部材１９を設けている。そして該蓋体１８の下辺に抽出筒２０を垂下状に形成している。
【０００９】
２１，２２は回転ドラム６内にＮ２等の無酸化性雰囲気ガスを充満させるために蓋体１４，１８に夫々接続された雰囲気ガス供給口、２３，２４は弾性シール部材１５，１９の付近に外気の侵入を防ぐために設けられた雰囲気ガス供給口である。２５は同じく抽出筒２０に外気の侵入を防ぐために設けられた雰囲気ガス供給口で、該雰囲気ガス供給口２５は図７に拡大して示したように抽出筒２０に形成された漏斗状部２０ａの外周を囲むようにノズル２５ａが設けられ、該ノズル２５ａから吹き出す雰囲気ガスによりガスカーテンが形成されるようにしている。これによって回転ドラム６内は無酸化性雰囲気ガスに保持される。また、２６は回転ドラム６内の装入側温度を測定するため蓋体１４に設けられた熱電対、２７は回転ドラム６内の抽出側温度を測定するため蓋体１８に設けられた熱電対である。
【００１０】
また、２８ａ，２８ｂ，２８ｃは回転ドラム６の下部に設けられた水受槽、２９は被熱物装入側に近い高温域ａにて回転ドラム６の外周を囲むように水受槽２８ａ上に形成されたチャンバ、３０は該チャンバ内で回転ドラム６の外周面に相対するように複数個設けられた散水ノズル、３１は該散水ノズル３０に水を補給する給水管、３２は水受槽２８ａの水を汲み上げて散水ノズル３０より回転ドラム６の外周にスプレーする給水ポンプ、３３はチャンバ２９の上部に開設された水蒸気排出口である。なお、水受槽２８ｂと水受槽２８ｃとは配管３４で連通状にある。
【００１１】
また、被熱物抽出側に近い該回転ドラム６の低温域ｂでは、フレーム４０によって複数個の散水ノズル３５を該回転ドラム６の外周面に相対するように設けている。３６は水受槽２８ｂ，２８ｃの水をクーラ（クーリングタワー）３７に循環させて冷水とし給水管３９を通して散水ノズル３５に圧送する給水ポンプである。
【００１２】
また、図８，図９に示したように、低温域ｂにおける回転ドラム６の送り羽根５の間隔に高さｈ２が還元ペレットｐの堆積高さｈｐの半分程度の伝熱フィン４１を複数枚植設し、該伝熱フィン４１の表面積を回転ドラム６の内周面の面積の２倍以上となるように設定している。なお、４２は伝熱および撹拌のために回転ドラム６の内周面に突設した掻上板である。
【００１３】
このように構成した冷却設備４では、熱処理炉１から抽出された１０００℃程度の高温度の還元ペレットｐが回転ドラム６内に装入されることで、該装入側に近い回転ドラム６の外周面は高温度になる。このため、高温域ａでは散水ノズル３０からスプレーされた水の大部分はすぐに１００℃以上に温度上昇して蒸発し大量の気化熱を奪い水受槽２８aには温水が滴下する。そしてその温水は給水ポンプ３２により再び汲み上げられて散水ノズル３０からスプレーされる。このように高温域ａでは回転ドラム６の外周面を水の気化熱により冷却することにより、熱貫流率を４０ｋｃａｌ／ｍ２ｈ℃以上に設定することが可能となり、この高温域ａを通過することにより還元ペレットｐは４００℃程度に冷却される。なお、チャンバ２９は水蒸気の拡散を防ぐために設けられている。
【００１４】
そして、該還元ペレットｐは回転ドラム６内を被熱物抽出側に近い低温域ｂに進行すると、散水ノズル３５からクーラ３７によって３５℃以下に冷却された水が該回転ドラム６の外周面にスプレーされることによりさらに８０℃以下に冷却される。なお、３５℃以下に冷却された水をスプレーすることによりこの低温域ｂにおける熱貫流率を３５ｋｃａｌ／ｍ２ｈ℃以上に設定することが可能となる。
【００１５】
ここで、伝熱フィン４１は、回転ドラム６の皮殻と還元ペレットｐとの熱伝達性を向上させ、この熱貫流率を向上させるのに寄与している。ちなみに表１は、還元ペレットｐの堆積高さｈｐを２２１ｍｍとし、伝熱フィンを設けない場合と、高さｈｐの半分程度の高さｈ２の伝熱フィンの寸法および枚数を種々異ならせ、４００℃の還元ペレットを８０℃に冷却するのに要したドラム長を試験した結果を示したもので、この結果から伝熱フィンの高さは還元ペレットの堆積高さの半分程度で、しかも、表面積比＝（伝熱フィンの表面積）／（回転ドラムの内周面の面積）が２倍以上とした場合に、冷却効率が顕著に向上することが確認された。なお、伝熱フィン４１の高さｈ２は、還元ペレットの堆積高さｈｐの半分程度にすることで、該伝熱フィンの全表面が還元ペレット中に埋没するようにするのがよく、かつ上記表面籍比を２倍以上とするために該伝熱フィンの必要枚数が適宜設定される。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
こうして抽出筒２０からは８０℃以下に冷却された還元ペレットｐが外部に抽出される。４１はこうして抽出された還元ペレットを搬送するコンベヤを示す。
【００１８】
このように還元ペレットｐは回転ドラム６内にて水と接触することなく冷却されるので、急冷による圧潰強度損減等のおそれがないとともに、該還元ペレットｐ中に水分を残留させるおそれがないので次工程における精錬上の問題を生じさせない利点がある。
【００１９】
【発明の効果】
このように本発明の還元ペレット連続冷却装置の使用方法は、送り羽根の高さの半分よりも低い高さの伝熱フィンを該伝熱フィンの表面積が回転ドラムの内周面の面積の２倍以上となるように前記送り羽根の間隔に必要枚数を植設するとともに、該回転ドラム内における還元ペレットの堆積高さが前記送り羽根の高さよりも低くなり、かつ前記伝熱フィンの全表面が該還元ペレット中に埋没するように、還元ペレットを該回転ドラム内に装入するものであるので、還元ペレットの冷却効率が向上し、比較的短い炉長の設備にて対処でき回転ドラムが大型化することなく設備コストが軽減される。そして、還元ペレットを無酸化状態にて連続的に効率よく冷却し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る還元ペレット連続冷却装置の実施形態を示す全体の概略図。
【図２】図１の還元ペレット連続冷却装置の詳細を示した縦断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視拡大図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面拡大図。
【図５】図２のＣ−Ｃ線断面拡大図。
【図６】図２のＤ−Ｄ線断面拡大図。
【図７】図２の部分拡大図。
【図８】図６のＥ−Ｅ線断面拡大図。
【図９】回転ドラムの内面の斜視図。
【符号の説明】
ｐ                      還元ペレット
１                      熱処理炉
４                      無酸化連続冷却装置
５                      送り羽根
６                      回転ドラム
８                      ローラ
１０                    モータ
２１，２２              雰囲気ガス供給口
２８a，２８ｂ，２８ｃ    水受槽
２９                    チャンバ
３０                    散水ノズル
３２                    給水ポンプ
３５                    散水ノズル
３６                    給水ポンプ
３７                    クーラ
４１                    伝熱フィン
４２                      掻上板
ｈ１                    送り羽根の高さ
ｈ２                    伝熱フィンの高さ
ｈｐ                    還元ペレットの堆積高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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