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金属冶炼方法和金属冶炼设备
    【技术领域】

    此发明是关于把铁矿石等的金属氧化物和(或)金属氢氧化物，通过予还原使它们一部分成为金属，然后用金属浴型熔融还原炉等的金属冶炼用熔融炉进行溶解和最终还原，以得到金属溶液的金属冶炼方法和适合实施此方法的设备。背景技术

    众所周知，现在用回转炉底式加热炉把铁矿石等的金属氧化物和金属氢氧化物(下面在说明现有技术时以“铁矿石”为例叙述)还原冶炼后，制造半还原铁的技术，例如关于此技术在“COMET A New CoalBased Process for the Production of DRI，Ironmaking MPT IntenationalFeb.(1997)”发表了把粉粒状制炭材料和铁矿石混合状态下进行还原冶炼的方法，又如在“The FASTMET DIRECT REDUCTION PROCESS，Ironmaking Conference proceeding(1993)”和“Charging molten iron intothe EAF，New Steel nov.(1997)p.72”上发表了在铁矿石混入制炭材料制成球团，进行还原冶炼的方法。

    这些工艺过程是把固体炭和碳化物作为还原材料把铁矿石还原的()，还原反应(＝吸热反应)所需要的能量是由还原时产生的一氧化碳(CO)和其他途径提供的燃料(天然气、燃料油、煤、塑料等)在空气等中燃烧得到的，在1200～1500℃几乎完全燃烧的气体从还原炉排出。把这些过程与以天然气等碳氢化合物和含氢气体为还原材料的其他直接还原炼铁过程相比较时，一个大的优点是作为还原材料可以使用价格便宜的、容易得到地、运输方便的煤。因此用于这些工艺过程的炉子的建设和建设规划迅速兴起。

    可是另一方面上述工艺的缺点是，煤等中含的硫(S)的一部分(20～30％左右)残留在还原铁中，以及能量的利用率低。残留在还原铁中的硫要在炼钢阶段(钢水状态)去除，对成本上非常不利，因此可以说使还原铁变成铁水后脱硫是简单、方便的一般方法。为此制造还原铁过程和制造铁水过程的组合是必要的。

    众所周知，利用这种技术的铁矿石熔融还原过程，是把铁矿石和煤一起装入回转炉底式的予还原炉(回转式炉床型炉，以下称为“RHF”)，用制炭材料把铁矿石予还原冶炼成还原铁(例如金属化率90％以上的还原铁)，用电炼铁炉(淹没式电弧炉，以下称为“SAF”)把这样的还原铁进行熔融还原冶炼(精炼＝溶解和最终还原)制造铁水的技术(称为在先技术1)。

    另一方面，作为使用金属浴型熔融还原炉的铁矿石熔融还原技术，例如大家所知道的通常称为DIOS法、HISmelt法、Romelt法等(“新的铁资源的最新动态”平成8年9月29日，日本钢铁协会工艺讨论会发行)，特开平11-217614号公报发表了也是在这样的还原技术中，把铁矿石和炭材料一起装入RHF，予还原成半还原铁，在金属浴型熔融还原炉(以下称为“SRF”)把这样的半还原铁进行熔融还原冶炼(精炼＝溶解和最终还原)，以此来制造铁水的技术(称为在先技术2)。

    这些在先技术意图都是把铁矿石还原冶炼成具有非常高的金属化率的半还原铁以后，再进行精炼，例如分别发表的公知技术1中用RHF予还原冶炼制造的半还原铁的平均金属化率达到90％以上，公知技术2中用RHF予还原冶炼制造的半还原铁的平均金属化率达到60％以上。

    可是在予还原冶炼中制造具有高的金属化率的半还原铁时，现有技术有以下大的问题。

    图1表示把铁矿石、制炭材料、辅料等的混合物做成颗粒直径10mm左右的球团状，把它用RHF进行予还原时，混合物原料在炉内滞留时间和铁矿石(半还原铁)平均金属化率的关系。如此图所示，进行予还原处理后铁矿石的金属化率达到90％左右的话，还原反应就几乎不再进行，因此要制造的平均金属化率90％以上高水平的半还原铁，必须使球团中心的平均金属化率达到90％左右。

    其中球团内的还原反应速度，一般由于在球团内存在有大量作为还原材料的制炭材料，制炭材料的量不是支配全反应速度的量，另一方面供给球团内还原反应需要的热量，由于要进行传热，所以传热速度是支配全反应速度的量。此还原反应所需的热源为球团产生的可燃性气体(从制炭材料中产生的挥发成分、用制炭材料使铁矿石还原产生的CO气体等)、以及从另外途径向RHF提供的气体燃料，在RHF内燃烧提供的。

    在RHF内的球团的还原和烧结过程中，利用上述的燃烧使炉内的气氛达到1400℃左右的高温，此高温的炉气向堆积在炉床上的原料(球团)层的表面辐射传热，首先加热最上层的球团，然后从此最上层的球团以接触传热为主进行传热，使下层的球团顺序加热。必然是最上层的球团最早被还原，与此相反，最下层的球团最晚还原，因此不能确保足够的炉内滞留时间的话，最下层球团在金属化率很低的情况下就被排出来。此外原料层的厚度存在偏差的话，厚的地方大部分下层球团的金属化率就更低。

    另一方面，下面要说明一下关于球团适宜的粒度问题。也就是原料层内的传热由于是在接近点接触的球团之间以接触传热为主，热传导系数低，因此从要确保在原料层层高的方向上的传热性，希望原料层内的球团堆积层数尽可能少。原料层厚度相同的情况下，颗粒直径大的球团堆积层数少，因此从球团堆积层数的观点看，希望球团颗粒直径大。可是另一方面从一个个球团内的传热来看，由于热量是从球团外部传到内部，越靠向球团中心还原越迟，特别是颗粒直径大的球团，存在其中心的金属化率低的问题，从这个观点看，希望球团颗粒直径小，到球团中心的传热时间可以缩短。因此考虑到以上几点，不得不把球团适宜的粒度范围限定得很窄。

    从以上几点来看，在在先技术这样的RHF中要确保高的金属化率，要对球团颗粒直径和层数、原料层厚度、予还原时间等操作条件做如下限定。

    ①为了使各球团的金属化率均匀，球团原料的质量和配料要均匀。

    ②出于同样理由，球团颗粒直径必须均匀，为了使球团不损坏，充分使用粘合剂是必要的。

    ③必须把球团相对于RHF炉床均匀装入，而且要尽量小的层厚。

    ④必须充分确保在RHF内滞留时间。

    这些限制条件不仅使制造球团的成本和设备的成本提高，生产率降低，而且存在热效率低的问题。

    再有想要得到高的金属化率时，由于要使RHF炉底正上方的形成高温的球团，而且球团之间有烧结(二次烧结)的倾向，把予还原结束后的球团从炉底清除出来的时候，用水冷的螺旋桨式排出装置等把球团从炉床扒出，用这样的排出原料的方法会严重损伤炉底的耐火材料和螺旋桨，所以也存在维护时需要成本和时间的问题。

    不把矿石和制炭材料的混合物原料做成球团，在RHF中直接对粉粒状混合物进行还原时，也存在同样的问题，也有与上述①～④相同的限制。不把混合物原料做成球团，直接把粉粒状混合物在RHF予还原冶炼时，与把混合物原料制成球团的情况相比，从炉气向原料层的传热明显低，存在生产率降低的问题。发明内容

    本发明人从铁矿石的熔融还原中便宜、而且生产率高地制造铁水的观点来看，重新评价上述的生产铁水的过程，也就是重新评价把铁矿石进行予还原冶炼，制造半还原铁，把它进行熔融还原冶炼(精炼＝最终还原和溶解)后得到铁水的铁水制造工艺，其结果得到以下事实。

    首先是关于用RHF把铁矿石进行予还原冶炼，制造半还原铁，把此半还原铁用SAF进行熔融还原冶炼，制造铁水的工艺，对予还原冶炼中得到的半还原铁的金属化率与整体的生产效率(特别是单位能耗和能量平衡)的关系进行了研究，其结果是正如以前所考虑的一样，得到用RHF制造半还原铁的金属化率高的有利的结论。

    与此相反，关于用RHF把铁矿石进行予还原冶炼制造半还原铁，把此半还原铁用SRF熔融还原冶炼制造铁水的工艺，对予还原冶炼中得到的半还原铁的金属化率与过程整体生产效率的关系进行了研究，其结果是与过去的看法完全相反，要使用RHF得到的半还原铁金属化率达到在先技术那样高的水平时，整体过程生产效率，具体地说单位能耗和能量平衡恶化，与此相反，把用RHF得到的半还原铁金属化率抑制在特定的低水平上，能有效改善整个过程的生产效率，而且能够得到高的生产率。所以这种在SRF中进行熔融还原冶炼的制造过程中，从单位能耗和能量平衡的方面看，半还原铁金属化率低的非常有利，所以用RHF把混合物原料(球团化或没有球团化的混合物原料)进行予还原冶炼时的现有技术的问题全部解决，同时能确保高的生产率，以及能够减少予还原冶炼中的制造和设备成本。本发明就是在这样的认识基础上提出的。

    因此本发明的主要目的是提供金属冶炼方法，这种金属冶炼方法是把铁矿石等的金属氧化物和(或)金属氢氧化物进行熔融还原，能价格便宜而且生产率高地制造液态金属。

    根据本发明要采用以下的金属冶炼方法能达到此目的。

    [1]金属冶炼方法的特征包括有：从下述的(a)～(c)中选择1种以上的混合物原料，在予还原炉中使金属氧化物和(或)金属氢氧化物的平均金属化率达到5～55％的予还原工序(A1)、以及在此工序(A1)中经过予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B1)。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [2]金属冶炼方法的特征包括有：从下述的(a)～(c)中选择1种以上的混合物原料，在予还原炉中使金属氧化物和(或)金属氢氧化物的平均金属化率超过5％的予还原工序(A2)、以及在此工序(A2)中予还原的混合物原料以及下述(i)和(或)(ii)的金属氧化物和(或)金属氢氧化物，两者合在一起的金属氧化物和(或)金属氢氧化物的平均金属化率比例为5～55％，把它装入金属冶炼用溶解炉中，在此溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B2)。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    (i)即使使用在上述工序(A2)予还原后的混合物原料，但予还原率低的金属氧化物和(或)金属氢氧化物。

    (ii)没有进行予还原的金属氧化物和(或)金属氢氧化物。

    [3]金属冶炼方法的特征为：上述[1]或[2]的金属冶炼方法中用予还原炉进行予还原后取出的高温混合物原料，放到非开放型容器或把非氧化气体作为输送气体的送气装置中，用此密闭装置或送气装置把它温度保持在600℃以上，转送到溶解炉，装入到此溶解炉中。

    [4]金属冶炼方法的特征为：上述[2]或[3]的金属冶炼方法中，在工序(A2)中予还原的混合物原料以及(i)和(或)(ii)的金属氧化物和(或)金属氢氧化物，两者合在一起以金属氧化物和(或)金属氢氧化物的平均金属化率比例为5～55％混合后，把它装入金属冶炼用溶解炉中。

    [5]金属冶炼方法的特征为：上述[4]的金属冶炼方法中，用予还原炉进行予还原后取出的高温混合物原料与(i)和(或)(ii)的金属氧化物和(或)金属氢氧化物一起，放到非开放型容器或把非氧化气体作为输送气体的送气装置中，用此非开放装置或送气装置转送到溶解炉，装入到此溶解炉中。

    [6]金属冶炼方法的特征为：在[1]～[5]的任一种金属冶炼方法中，溶解炉产生的气体的二次燃烧率在20％以上。

    [7]金属冶炼方法的特征为：在[1]～[6]的任一种金属冶炼方法中，除了提供上述混合物原料中的制炭材料以外，还向溶解炉提供制炭材料。

    [8]金属冶炼方法的特征为：在上述[7]的金属冶炼方法中，工序(A1)或工序(A2)中予还原的高温混合物原料(但是在工序(A2)予还原的混合物原料中含有混合了(i)和(或)(ii)的金属氧化物和(或)金属氢氧化物)和制炭材料同时加入到溶解炉内，还要至少分别有一部分加入的混合物原料和制炭材料以混合的状态从上面落到炉内的熔融液面上。

    [9]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[8]的任一种金属冶炼方法中，溶解炉使用金属浴型熔融还原炉。

    [10]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[9]的任一种金属冶炼方法中，在予还原炉的还原带内，使混合物原料还原的同时，在混合物原料颗粒的表面层形成氧化层。

    [11]金属冶炼方法的特征为：上述[10]的金属冶炼方法中，在予还原炉的一部分还原带或整个区域内的炉内气氛气体氧化气氛程度在30％以上。

    [12]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[11]的任一种金属冶炼方法中，把溶解炉产生的气体作为予还原炉中燃烧用的气体使用。

    [13]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[11]的任一种金属冶炼方法中，从溶解炉排出后低于300℃的溶解炉生成气体和(或)要送到予还原炉助燃烧用的含氧的气体，在使用予还原炉排出的气体的显热和(或)部分溶解炉产生气体燃烧得到的排放气体的显热预热后，供给予还原炉。

    [14]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[11]的任一种金属冶炼方法中，从溶解炉排出后低于300℃的溶解炉生成气体(s)和(或)要送到予还原炉助燃烧用的含氧的气体(o)，利用下述工序(i)和(ii)预热后，供给予还原炉。

    (i)上述产生的气体(s)和(或)上述助燃烧用的含氧气体(o)用予还原炉排出气体的显热预热，使其升温到低于500℃的工序。

    (ii)把上述工序(i)中预热的生成气体(s)和(或)助燃烧用的含氧气体(o)，用使上述生成气体(s)的一部分燃烧得到的排放气体和(或)燃烧其他的燃料得到的排放气体的显热进行预热，进一步升温的工序。

    [15]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[14]的金属冶炼方法中，至少有部分要装入溶解炉的辅料与予还原炉内的混合物原料一起装入溶解炉。

    [16]金属冶炼方法的特征为：上述[15]的金属冶炼方法中，至少有部分被装入予还原炉内的辅料是未烧成的辅料，使此辅料在予还原炉内烧成。

    [17]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[16]的任一种金属冶炼方法中，被装入予还原炉内的混合物原料含有从溶解炉生成气体中回收的粉尘。

    [18]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[17]的任一种金属冶炼方法中，把制炭材料按粒度分级，细颗粒的制炭材料作为装入予还原炉的混合物原料中的制炭材料使用，粗颗粒的制炭材料作为装入溶解炉的制炭材料使用。

    [19]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[18]的任一种金属冶炼方法中，装入予还原炉的混合物原料或制成此混合物原料前的各种原料中至少有一部分，用予还原炉排出的气体和(或)溶解炉生成气体的显热和(或)潜热进行预热干燥。

    [20]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[19]的任一种金属冶炼方法中，予还原炉使用回转炉底式予还原炉，在回转炉底形成没有被从原料排出口排出的粉粒状物层，同时进行混合物原料的予还原。

    [21]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[20]的任一种金属冶炼方法中，予还原炉使用回转炉底式予还原炉，在从原料排出口排出之前，在原料层上作为冷却材料装入混合物原料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物、需要装入溶解炉的辅料、制炭材料中的一种或一种以上，利用设置在原料排出口的原料排出装置，在上述冷却的材料被混合的状态下，把处理后的原料排出炉外。

    [22]金属冶炼方法的特征为：上述[21]的金属冶炼方法中，装在原料层上的冷却材料中的Fe量(A)和构成此原料层的原料中的Fe量(B)的重量比(A)/(B)为1/10～1/1。

    [23]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[22]的金属冶炼方法中，使未烧成的辅料与予还原炉排出的高温气体相接触，烧成后装入溶解炉。

    [24]金属冶炼方法的特征为：上述[23]的金属冶炼方法中，用于使未烧成的辅料烧成的高温排放气体把空气预热，把此预热的空气送到予还原炉。

    [25]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[24]的任一种金属冶炼方法中，使溶解炉生成气体的二次燃烧率在20％以上，供给溶解炉生成气体作为予还原炉燃烧用气体使用。

    [26]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[24]的任一种金属冶炼方法中，除提供给混合物原料中的制炭材料以外，还在溶解炉内加入制炭材料，溶解炉生成气体的二次燃烧率在20％以上，供给溶解炉生成气体作为予还原炉燃烧用气体使用。

    [27]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[24]的任一种金属冶炼方法中，被装入予还原炉的混合物原料或至少有部分为构成此混合物原料前的原料，用予还原炉排出的气体和(或)溶解炉生成气体的显热和(或)潜热进行预热干燥，溶解炉生成气体的二次燃烧率在20％以上，供给溶解炉生成气体作为予还原炉燃烧用气体使用。

    [28]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[24]的任一种金属冶炼方法中，装入予还原炉的混合物原料或至少有部分为构成此混合物原料前的原料，要利用予还原炉排出的气体和(或)溶解炉生成气体的显热和(或)潜热进行预热干燥，除提供给混合物原料中的制炭材料以外，还在溶解炉内加入制炭材料，溶解炉生成气体的二次燃烧率在20％以上，供给溶解炉生成气体作为予还原炉燃烧用气体使用。

    [29]金属冶炼方法的特征为：上述[1]～[24]的任一种金属冶炼方法中，装入予还原炉的混合物原料或至少有部分为构成此混合物原料前的原料，用予还原炉排出的气体和(或)溶解炉生成气体的显热和(或)潜热进行预热干燥，除混合物原料中的制炭材料以外，还在溶解炉内加入制炭材料，溶解炉生成气体的二次燃烧率在20％以上，供给溶解炉生成气体作为予还原炉燃烧用气体使用。把在予还原炉经过予还原后排出的高温混合物原料放入密闭容器或送入非氧化性气体的送气装置中，用此密闭容器或送气装置使其保持在600℃以上温度，并送向溶解炉，装入此溶解炉内。

    采用这样的[1]～[29]所示的本发明的金属冶炼方法，可以在具有有效利用能量和良好的能量平衡条件下，把铁矿石等的金属氧化物和(或)金属氢氧化物熔融还原，能价格低而且生产率高地制造熔融金属。

    此外本发明另一个目的是提供包括有有效的予还原处理和其他原料处理的方法，以及适合实施此金属冶炼方法的设备。

    采用本发明使用以下的金属冶炼方法和设备可以达到此目的。

    [30]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式的予还原炉中把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。在上述工序(A)使用圆周方向上设置有两个以上的原料装入口的回转炉底式予还原炉，从上述各原料装入口顺序把混合物原料装入到回转炉底上，从上游一侧原料装入口装入的混合物原料的原料层到其下游一侧原料装入口装入混合物原料之间，通过炉内气氛直接进行加热，进行混合物原料的予还原。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [31]金属冶炼方法的特征为：上述[30]的金属冶炼方法中，在工序(A)中采用予还原炉进行混合物原料的予还原，予还原炉在圆周方向等间隔设置两个以上的原料装入口。

    [32]金属冶炼设备的特征为：金属冶炼设备具有予还原炉和溶解炉，予还原炉在圆周方向有两个以上的原料装入口、装入下述(a)～(c)中选取一种或一种以上的混合物原料进行予还原的回转炉底式予还原炉，溶解炉是以制炭材料为还原材料，而且热源是以此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主，把上述予还原炉予还原后的混合物原料进行溶解和最终还原的金属冶炼用的溶解炉。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [33]金属冶炼设备的特征为：上述[32]的金属冶炼设备中具有烧成炉，烧成炉导入从予还原炉排出的高温气体，与要装入溶解炉的未烧成的辅料相接触，用于使辅料烧成。

    [34]金属冶炼设备的特征为：上述[32]或[33]的金属冶炼设备中，予还原炉在圆周方向上等间隔设置有两个以上的原料装入口。

    [35]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式的予还原炉中把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。上述工序(A)中予还原炉回转炉底上的原料层的最下层是形成金属氧化物和(或)金属氢氧化物比例小的层，同时进行予还原。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [36]金属冶炼方法的特征为：上述[35]的金属冶炼方法中，原料层的最下层是由要装入溶解炉的辅料组成的层，或者是由以此辅料为主组成的层。

    [37]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式的予还原炉中把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。上述工序(A)中予还原炉回转炉底上粉粒状原料(但是是从混合物原料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物、制炭材料中选取的一种以上的原料)和(或)要装入溶解炉的粉粒状辅料组成的装入料、或以上述粉粒状原料和(或)粉粒状辅料为主的装入料被装入后，在回转炉底移动方向的下游一侧，在上述装入料上层装入形成颗粒状的和(或)成型的混合物原料。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [38]金属冶炼方法的特征为：上述[37]的金属冶炼方法中，在上述工序(A)中装在回转炉底上的粉粒状装入料的颗粒直径为0.05～10mm。

    [39]金属冶炼方法的特征为：上述[37]或[38]的金属冶炼方法中，在上述工序(A)中装在回转炉底上的粉粒状装入料是煤或以煤为主的装入料。

    [40]金属冶炼方法的特征为：上述[37]或[38]的金属冶炼方法中，在上述工序(A)中装在回转炉底上的粉粒状装入料是未烧成的辅料或以未烧成辅料为主的装入料。

    [41]金属冶炼方法的特征为：上述[37]～[40]的任一种金属冶炼方法中，在上述工序(A)中装在回转炉底上的装入料上层混合原料的颗粒物和(或)成型体，是事前不进行干燥处理的颗粒物和(或)成型体。

    [42]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式的予还原炉中把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。要装入上述溶解炉的未烧成的辅料通过与上述予还原炉排出的高温气体接触烧成的工序(C)。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [43]金属冶炼方法的特征为：上述[42]的金属冶炼方法中，用辅料烧成的高温气体预热空气，把此预热的空气送到予还原炉。

    [44]金属冶炼设备的特征为：金属冶炼设备具有予还原炉、烧成炉和溶解炉，予还原炉中是装入下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料进行予还原的予还原炉，烧成炉是导入从予还原炉排出的高温气体，与要装入溶解炉的未烧成的辅料相接触，用于使辅料烧成。溶解炉是以制炭材料为还原材料，而且热源是以此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主，把上述予还原炉予还原后的混合物原料进行溶解和最终还原的金属冶炼用的溶解炉。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [45]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式、水平炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉中，把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。上述混合物原料中的金属氧化物和(或)金属氢氧化物为以烧结给料矿石为主的经一次破碎的矿石。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [46]金属冶炼方法的特征为：上述[45]的金属冶炼方法中，一次破碎后的矿石粒度为0.1～1mm。

    [47]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中，把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。在上述工序(A)中加热混合物原料时，混合物原料层的上面至少有一部分与烧嘴的火焰接触。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [48]金属冶炼设备的特征为：金属冶炼设备具有予还原炉和溶解炉，予还原炉中是装入下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料进行予还原的回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉，溶解炉是以制炭材料为还原材料，而且热源是以此制炭材料的燃烧热和在炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主，把上述予还原炉予还原后的混合物原料进行溶解和最终还原的金属冶炼用的溶解炉。为了加热装在上述予还原炉炉底上的混合物原料的加热烧嘴，是采用下面所述的(i)～(iii)中的任一种形式设置，以便使烧嘴火焰至少与混合物原料层上的至少一部分接触。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    (i)烧嘴的风口设置在炉体侧壁的下部。

    (ii)烧嘴的风口设置在炉体侧壁上，同时烧嘴风口的方向在从水平方向到45°范围向炉底侧倾斜。

    (iii)烧嘴风口设置在炉顶上，方向向下设置。

    [49]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中，把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。在上述工序(A)中把装在予还原炉炉底上的混合物原料，在加热和还原过程中相对于炉底转动和(或)移动。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [50]金属冶炼设备的特征为：金属冶炼设备具有予还原炉和溶解炉，予还原炉中是装入下述(a)～(c)中选取一种或一种以上的混合物原料进行予还原的回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉，溶解炉是以制炭材料为还原材料，而且热源是以此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主，把上述予还原炉予还原后的混合物原料进行溶解和最终还原的金属冶炼用的溶解炉。在上述予还原炉中设置有为了把装在予还原炉炉底上的混合物原料，在加热和还原过程中相对于炉底转动和(或)移动的手段。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [51]金属冶炼设备的特征为：在上述[50]的金属冶炼设备中，用于把混合物原料相对于炉底转动和(或)移动的手段是螺旋桨轴转速可变的螺旋桨装置。

    [52]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式、水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉中，把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。利用把燃烧用空气和(或)溶解炉产生的气体除尘后升压气体的喷射作用把上述工序(B)中至少一部分的溶解炉产生的高温气体作为燃料吹入上述予还原炉的加热烧嘴。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [53]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式、水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉中，把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。把上述工序(B)中至少一部分的溶解炉生成的高温气体降温到800℃以下以后，用高温除尘装置回收气体中的粉尘，然后作为燃料气体在高温状态下供给上述予还原炉的加热烧嘴。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [54]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中，把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。上述工序(A)的予还原炉中，作为加热手段，设置有管状火焰烧嘴，上述工序(B)的溶解炉生成气体作为燃料供给上述管状火焰烧嘴。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [55]金属冶炼方法的特征为：上述[54]的金属冶炼方法中，把溶解炉产生的气体除尘后，供给予还原炉的管状火焰烧嘴。

    [56]金属冶炼方法的特征为：上述[54]或[55]的金属冶炼方法中，把溶解炉生成气体储存在储气罐中，把溶解炉生成气体从此储气罐送到予还原炉的管状火焰烧嘴中。

    [57]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式、水平移动炉底式或多层炉底式的予还原炉中，把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及上述工序(A)中，把装在予还原炉内的上述混合物原料用预热用的气体加热干燥后，进行加热还原。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [58]金属冶炼方法的特征为：上述[57]的金属冶炼方法中，把予还原炉内从原料的装入口一侧开始划分为预热—干燥带和随后的加热—还原带，在上述预热—干燥带把混合物原料预热干燥后，随后在上述加热—还原带进行加热、还原。

    [59]金属冶炼方法的特征为：上述[57]或[58]的金属冶炼方法中，预热用的气体是溶解炉产生的气体、从予还原炉的加热—还原带排出的气体或用这些气体的显热预热的能助燃烧的含氧的气体。

    [60]金属冶炼方法的特征为：上述[57]～[59]的任一种金属冶炼方法中，预热用气体温度为100～400℃。

    [61]金属冶炼方法的特征为：金属冶炼方法具有从下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料，在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中，把部分金属氧化物和(或)金属氢氧化物予还原到金属化状态的予还原工序(A)、以及在上述工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。上述工序(B)中当混合物原料和(或)制炭材料组成的原料装入溶解炉的融浴中时，要把原料装在熔渣浴中产生下降流动的浴面区域。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [62]金属冶炼设备的特征为：金属冶炼设备设置有予还原炉、溶解炉和运送装置。予还原炉是装入下述(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料进行予还原的予还原炉。溶解炉是以制炭材料为还原材料，而且热源是以此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主，把上述予还原炉予还原后的混合物原料进行溶解和最终还原的金属冶炼用的溶解炉。运送装置是用于把装有从上述予还原炉排出的原料的容器运送到上述溶解炉的原料料斗。上述溶解炉有1或2个原料料斗，用于存放从上述予还原炉运送来的原料，上述运送装置具有卷扬机，通过把上述容器提升并在轨道上移动来运送容器。卷扬机仅仅是沿上述卷扬机轨道在一定方向上往复运动，同时在此轨道的正下方予还原炉一侧设置有容器上提的位置，以及在溶解炉一侧设置接受原料的料斗，利用在上述轨道上移动的卷扬机，把容器在予还原炉和溶解炉之间移送。

    (a)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物的混合物原料。

    (b)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并制成颗粒的混合物原料。

    (c)至少混合有制炭材料、金属氧化物和(或)金属氢氧化物，并成型的混合物原料。

    [63]金属冶炼设备的特征为：上述[62]的金属冶炼设备中，有1座溶解炉和2座予还原炉，这2座予还原炉的容器的上提位置放在上述溶解炉一侧原料料斗的两侧，或放在以原料料斗组为中心的两侧。

    [64]金属冶炼设备的特征为：上述[62]或[63]的金属冶炼设备中，1个予还原炉设置一对予还原炉一侧容器的上提位置。

    [65]金属冶炼设备的特征为：在上述[62]～[64]的任一种金属冶炼设备中，在予还原炉的原料排出部位设置有转台，可以放置多个容器，而且可以通过转动转台顺次把放置的多个容器移动到予还原炉原料排出口的位置和容器提升的位置。

    [66]金属冶炼设备的特征为：上述[62]～[65]的任一种金属冶炼设备中，溶解炉为金属浴型的熔融还原炉。

    [67]金属冶炼设备的特征为：上述[62]～[66]的任一种金属冶炼设备中，利用卷扬机提升容器的驱动机构包括有：设置在上述卷扬机轨道长度方向两端位置的滑轮(Sa1)和(Sa2)、设置在卷扬机上的滑轮(Sb)、设置在上述卷扬机上可以升降的吊挂装置上的滑轮(Sc)、设置在上述卷扬机轨道下方位置用于提升容器用的卷取钢丝绳的卷筒(Da)、以及用于提升容器的钢丝绳(Wa)，钢丝绳从上述卷取钢丝绳的卷筒(Da)拽出导入上述各滑轮，头部固定在上述轨道一端。从上述滑轮(Sa1)或(Sa2)一侧顺序导入的钢丝绳(Wa)导入卷扬机上的上述滑轮(Sb)、吊挂容器的装置上的滑轮(Sc)以及卷扬机上的上述滑轮(Sb)，然后导入上述滑轮(Sa2)或(Sa1)一侧，上述容器的吊挂装置用钢丝绳(Wa)吊挂，而且通过卷取钢丝绳的卷筒(Da)使钢丝绳(Wa)卷取和抻出，实现容器吊挂装置的升降。

    [68]金属冶炼设备的特征为：上述[67]的金属冶炼设备中，具有卷取钢丝绳的卷筒(Da)和设在同一轴上的配重用的卷取钢丝绳的卷筒(Db)、钢丝绳(Wb)、配重(Co)，钢丝绳(Wb)与上述卷取钢丝绳的卷筒(Da)的钢丝绳(Wa)的卷取方向相反，卷在上述卷取钢丝绳的卷筒(Db)上，导入设在比上述卷取钢丝绳的卷筒(Db)高的位置上的滑轮。配重(Co)装在此钢丝绳(Wb)的一端。

    [69]金属冶炼设备的特征为：上述[68]的金属冶炼设备中，分别成对设置有在卷扬机轨道长度方向两端的滑轮(Sa1)和(Sa2)、设在卷扬机上的滑轮(Sb)、设在容器吊挂装置上的滑轮(Sc)、提升容器用的卷取钢丝绳的卷筒(Da)、配重用的卷取钢丝绳的卷筒(Db)、提升容器用的钢丝绳(Wa)、卷在上述卷取钢丝绳的卷筒(Db)上的钢丝绳(Wb)、装在此钢丝绳(Wb)一端的配重(Co)。

    采用[30]～[69]所示的本发明的金属冶炼方法和设备，可以有效地进行予还原处理和其他的原料处理。因此由于这些金属冶炼方法和设备适用于上述[1]～[29]的金属冶炼方法，可以非常有效地进行金属冶炼。图示的简要说明

    图1为表示由铁矿石和制炭材料组成的混合物原料在RHF内滞留时间与制造的半还原铁金属化率关系的曲线图。

    图2为表示现有形式RHF的轴向视图。

    图3为说明图2所示的RHF的原料装入口和原料排出口配置的图示。

    图4为表示用RHF制造半还原铁的金属化率与RHF-SAF工艺、RHF-SRF工艺、RHF、SRF以及SAF的单位能耗关系的图示。

    图5为表示用RHF制造半还原铁的金属化率与RHF-SAF工艺、RHF-SRF工艺制造铁水成本关系的图示。

    图6为表示RHF-SRF工艺中，用RHF制造的半还原铁平均金属化率在30％情况下，能量平衡的一个示例。

    图7为表示RHF-SRF工艺中，用RHF制造的半还原铁平均金属化率在90％情况下，能量平衡的一个示例。

    图8为表示RHF-SRF工艺中，用RHF制造的半还原铁平均金属化率在90％情况下，能量平衡的一个示例。

    图9为表示RHF中的原料的平均还原率和半还原铁的平均金属化率与RHF的产量、SRF的铁水产量和SAF的铁水产量关系的图示。

    图10为表示用RHF制造的半还原铁平均金属化率与SRF生成的气体的量(能量换算的量)、以及RHF和炼钢厂以后工序需要的气体的量(能量换算的量)等的关系的图示。

    图11为表示设想SRF内生成气体气氛的气体氧化程度与予还原后球团在此气氛下暴露一定时间平均金属化率关系的图示。

    图12为说明SRF内装入混合物原料和制炭材料时，为了使两种材料以混合状态落到炉内而采用的方法。

    图13为表示在本发明的金属冶炼方法中，所希望的混合物原料和(或)制炭材料装入溶解炉的方式示例的说明图，图13(a)为表示溶解炉的纵断面的示意图，图13(b)为沿图13(a)中的A-A′线断面的示意图。

    图14为表示本发明的金属冶炼方法中，所希望的混合物原料和(或)制炭材料装入溶解炉的方式另一示例的说明图，图14(a)为表示溶解炉的纵断面的示意图，图14(b)为沿图14(a)中的B-B′线断面的示意图。

    图15为表示本发明的金属冶炼方法中，所希望的混合物原料和(或)制炭材料装入溶解炉的方式另一示例的说明图，图15(a)为表示溶解炉的纵断面的示意图，图15(b)为沿图15(a)中的C-C′线断面的示意图。

    图16为表示RHF还原带内气氛的气体氧化程度和以制造平均金属化率90％为目标的球团最终平均金属化率关系的图示。

    图17为表示采用本发明的金属冶炼方法的RHF-SRF工艺的一个实施形式的流程图。

    图18为表示图17的流程中，把SRF生成气体和用于助燃烧的含氧气体预热后供给RHF的另一个实施形式的流程图。

    图19为说明用本发明的金属冶炼方法的水平移动炉底式的予还原炉的一种实施形式的图示(示意的断面图)。

    图20为说明用本发明的金属冶炼方法的回转炉底式的予还原炉的一种实施形式的图示(示意的断面图)。

    图21为说明用本发明的金属冶炼方法的多层炉底式的予还原炉的一种实施形式的图示(示意的断面图)。

    图22为表示用于本发明金属冶炼设备的RHF的一个实施形式的轴向视图。

    图23为说明图22所示实施形式的RHF原料装入口和原料排出口的配置的图示。

    图24为说明用于本发明金属冶炼设备的RHF的另外实施形式中原料装入口和原料排出口的配置的图示。

    图25为表示可用于本发明的RHF希望的操作方法的一个实施形式，是以剖开炉壁的状态表示原料排出部位的平面图。

    图26为图25中的沿XXVI-XXVI线的断面图。

    图27为表示可用于本发明的RHF希望的操作方法的另一个实施形式，是原料层的纵断面图。

    图28为表示可用于本发明的RHF希望的操作方法的另一个实施形式，是原料层的纵断面图。

    图29为表示可用于本发明的RHF希望的操作方法的另一个实施形式，是表示原料装入口和原料排出口配置的说明图。

    图30是表示图29实施形式中从原料装入口装入原料情况的说明图。

    图31为表示可用于本发明的RHF希望的操作方法的另一个实施形式，是表示原料装入口、冷却材料用原料装入口和原料排出口配置的说明图。

    图32为表示图31实施形式中，从冷却材料用装入口装入冷却材料情况的说明图。

    图33为表示本发明的金属冶炼方法的一个实施形式的说明图，通过使要装入溶解炉的未烧成的辅料与从予还原炉排出的高温气体相接触烧成。

    图34为表示本发明的金属冶炼方法(I)中使用的烧结给料矿石一次破碎后的粒度与破碎成本、被还原性关系的图示。

    图35为表示本发明的金属冶炼方法(II)的一个实施形式的说明图。

    图36为表示本发明的金属冶炼方法(II)的另一个实施形式的说明图。

    图37为表示本发明的金属冶炼方法(II)的另一个实施形式的说明图。

    图38为表示本发明的金属冶炼方法(II)的另一个实施形式的说明图。

    图39为表示本发明的金属冶炼方法(II)的另一个实施形式的说明图。

    图40为表示本发明的金属冶炼方法(III)的一个实施形式的平面图。

    图41为表示本发明的金属冶炼方法(III)的另一个实施形式的平面图。

    图42为表示图41实施形式中用的扭转板的说明图。

    图43为表示本发明的金属冶炼方法(III)的另一个实施形式的平面图。

    图44为表示本发明的金属冶炼方法(III)的另一个实施形式的平面图。

    图45为表示图44实施形式的螺旋桨装置(原料移动和排出装置)使用状态的说明图。

    图46为表示本发明的金属冶炼方法(IV)的一个实施形式的说明图。

    图47为表示图46实施形式使用的喷射器结构示例的说明图。

    图48为表示本发明的金属冶炼方法(IV)的另一个实施形式的说明图。

    图49为表示本发明的金属冶炼方法(V)中，作为RHF加热方法使用的管状火焰烧嘴结构示例的轴向视图。

    图50为图49所示管状火焰烧嘴断面示意图。

    图51为表示本发明的金属冶炼方法(V)一个实施示例中使用的RHF的平面图。

    图52为表示图51的RHF中管状火焰烧嘴安装状态示例的说明图。

    图53为表示图51的RHF中管状火焰烧嘴安装状态另一示例的说明图。

    图54为表示图51的RHF中管状火焰烧嘴安装状态另一示例的说明图。

    图55为表示提供给本发明的金属冶炼方法(V)实施的、设置有储气罐设备结构示例的说明图。

    图56为表示本发明的金属冶炼方法(VI)的一个实施形式的说明图。

    图57为表示图56所示RHF内设置的气体密封板的断面图。

    图58为表示本发明的金属冶炼方法(VI)的另一个实施形式的说明图。

    图59为图58所示RHF炉底宽度方向的纵断面图。

    图60为表示本发明的金属冶炼方法(VI)的另一个实施形式中的RHF的炉底宽度方向的纵断面图。

    图61为表示本发明的金属冶炼方法(VI)的另一个实施形式中的RHF的炉底宽度方向的纵断面图。

    图62为表示RHF一般操作方法的说明图。

    图63为表示本发明金属冶炼设备一个实施形式的部分切槽正视图。

    图64为图63所示的实施形式的金属冶炼设备的平面图。

    图65为详细说明图63所示实施形式的金属冶炼设备的容器提升用的驱动机构的图示。

    图66为说明图63所示实施形式的金属冶炼设备中，用卷扬机运送容器程序一个示例的图示。

    图67为表示继续图66程序的说明图。

    图68为表示继续图67程序的说明图。发明的详细说明

    下面以示例详细说明使用作为金属冶炼对象的金属氧化物和(或)金属氢氧化物的铁矿石(粉矿石)，把它进行予还原-熔融还原制造铁水时，本发明的金属冶炼方法和金属冶炼设备，以及各种形式。

    在本发明以及以下的说明中，金属氧化物和(或)金属氢氧化物(在以下的说明中称为“铁矿石”)的金属化率(MD[％])定义如下。

    金属化率(％)＝{[金属氧化物和(或)金属氢氧化物中的金属化的金属量(Kg)]/[金属氧化物和(或)金属氢氧化物中的总的金属量(Kg)]}×100

    如先所述，从铁矿石通过熔融还原制造铁水时，用RHF进行予还原冶炼的工序和用SAF进行精炼的工序组成的制造工艺(以下把此制造工艺称为“RHF-SAF工艺”)中，用RHF得到的半还原铁(称为“通过予还原而部分金属化的铁矿石，以下相同)的金属化率高的有利于单位能耗和能量平衡，与此相反，在用RHF进行予还原冶炼的工序和用SRF进行精炼的工序组成的制造工艺(以下把此制造工艺称为”RHF-SRF工艺)中，用RHF得到特定的低水平半还原铁的金属化率对单位能耗和能量平衡特别有利。后者的事实与以前的看法完全相反，是本发明人最先发现的。

    为此在本发明的第1形式的金属冶炼方法中，是利用(a)至少是把制炭材料和铁矿石混合得到的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合并制成颗粒得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合并成型的混合物原料等，从其中选择一种以上的混合物原料，采用在上述RHF等的予还原炉中进行予还原，达到所要求的低水平的平均金属化率(5～55％)的工序(A1)，以及在此工序(A1)中予还原的混合物原料在上述SRF等的金属冶炼用的溶解炉熔融还原冶炼(精炼＝最终还原和溶解)的工序(B1)冶炼铁水。

    下面以示例对分别使用作为予还原炉的RHF、作为金属冶炼用的溶解炉的SRF的情况下，也就是RHF-SRF工艺，说明本发明第1形式的金属冶炼方法。

    首先对用本发明的金属冶炼方法使用的RHF的概况进行说明。

    图2和图3为表示RHF(现有形式的RHF)的示例，图2为轴向视图，图3为表示原料装入口和原料排出口平面位置的说明图。

    此RHF的炉体1是由环状的回转炉底2、覆盖整个回转炉底以保持炉内气氛的炉墙3构成，上述回转炉底2按图所示的箭头方向转动。上述炉墙3内的上部沿整个炉的周长以一定间隔设置有炉内加热用烧嘴(图中未表示)。此外在炉墙3上设有炉内气体排气口4。

    在上述炉体1有一处设有原料装入口5，同时在靠近此原料装入口位置(接近炉底转动相反一侧的位置)设有原料排出口6，从上述原料装入口5到上述原料排出口6的炉内由干燥-加热带和随后的还原带组成。

    在上述原料排出口6的原料排出机构(原料排出装置)是任意的，例如由横穿回转炉底2的螺旋桨装置构成，可以用此螺旋桨装置从原料层把原料破碎或搅动，同时采用排出机构运送到原料排出口6一侧。

    原料排出口6的下面设置有用于运送予还原后排出的原料的皮带运输机7。也可以用非开放型的运送容器(储存容器)代替皮带运输机7，把非开放型容器移到原料排出口6的下面，装上排出来的原料后，把它送到SRF，因此要极力防止从予还原后到装入SRF之间原料温度降低和再氧化。

    例如用这样的RHF，用图中没有表示的原料装入装置把铁矿石和制炭材料组成的混合物原料(下面以混合物原料为球团的情况为例进行说明)从原料装入口5的上面装在回转炉底2上，此回转炉底2按图中箭头方向(逆时针方向)转动时，用加热烧嘴(燃烧烧嘴)等在炉内为1200～1500℃的高温气氛下加热球团。球团首先在干燥-加热带进行干燥和加热后，通过在还原带进一步加热，形成球团的铁矿石用球团内的制炭材料还原，部分被金属化，然后从原料排出口6排出炉外。

    在本发明的金属冶炼方法中使用的SRF可以采用各种各样的型式，例如可以采用大家所知道的一种SRF，对于内部保持铁水的炉体(一般为密闭型炉体)炉内设置有用于装入予还原后的原料和辅料的装入装置(例如装入溜槽和装料斗)、用于向炉内的熔渣和铁水吹入氧或含氧气体的氧枪、用于吹入搅拌用气体的吹入气体的装置(例如底吹喷嘴等)等。

    用这样的SRF通过上述的装入装置把原料(铁矿石和制炭材料)和辅料装入炉内，同时通过氧枪和气体吹入装置把氧和搅拌用气体吹入炉内。然后通过放入炉内的制炭材料和铁水中的碳与通过氧枪吹入的氧气反应，生成CO气，同时CO气与通过氧枪吹入的氧气反应变成CO2，此时利用制炭材料和CO的燃烧热把铁水中的铁矿石溶解，同时用制炭材料中的碳进行最终还原，得到铁水。

    图4表示RHF-SRF工艺和RHF-SAF工艺中，用RHF制造半还原铁的平均金属化率和从铁矿石制造铁水所需要的单位能耗的关系。再有关于以此图4为基础的各工艺需要的应用计算，电功率计算当然可以，关于其他的应用计算在一旦电功率计算出来后，总电功率以发电效率为36％换算成煤的燃烧进行计算。

    根据同一张图可以看出，在现有技术的RHF-SAF工艺中，用RHF制造半还原铁的平均金属化率设定高的情况，系统整体能量消耗量少。这是由于在RHF-SAF中，用SAF进行最终还原和溶解所需的能量是用电力来补充的，以用煤燃料为基础考虑的话，能量利用率非常低，与RHF相比能量利用率也不好。实际中在现在的使用中的或设计中的几乎都在RHF-SAF工艺中，把用RHF得到的半还原铁的金属化率设定为80％以上。

    与此相反，作为本发明前题的RHF-SRF工艺，用RHF制造半还原铁的平均金属化率设定低的情况，系统整体能量消耗量减少。这是由于在RHF-SRF中，用SRF进行最终还原和溶解所需的能量是直接使用煤燃料，能量利用率大幅度提高，与RHF相比能量利用率也好。因此可以说从热效率的观点来看，在RHF-SRF工艺中最适合用RHF制造半还原铁的平均金属化率要控制得低，把这样的半还原铁在SRF中精炼。

    由于可以把用这样的RHF制造的半还原铁平均金属化率控制得低，因此可以解决很多用现有技术在RHF中制造高金属化率的半还原铁时成为问题的课题。也就是如图1所示，由于缩短了在RHF中原料在炉内的滞留时间，与现有技术相比大幅度提高了半还原铁的生产率，而且即使在RHF中有原料层和部分球团中有未还原或还原不充分也没有问题，混合物原料的质量、配比、球团的颗粒直径、原料层的厚度等允许的范围变宽，可以把混合物原料和球团的管理标准降低。因此球团的利用率提高，粘合剂的使用量减少。由于金属化率可以低，在炉底上的球团堆积厚度也可以增加，因此炉底的热负荷也可以减轻。

    此外混合物原料在为球团和块状等情况下，由于主要是它的表面金属化，所以即使在高温下也有足够的强度，可以保持它的形状。因此在装入SRF高温浴中时，由于与在球团和块状内部还没有金属化的部分铁矿石和内部的制炭材料直接进行还原反应，所以有可能提高SRF的反应效率和能量利用率。

    图5为表示RHF-SRF工艺和RHF-SAF工艺中用RHF制造半还原铁的平均金属化率和铁水制造成本关系的图示。此铁水制造成本在使用RHF-SAF工艺制造铁水成本中，采用把RHF中的半还原铁平均金属化率为90％时的成本作为“1”时的指数来表示的。此外同图中的横轴为用RHF制造的半还原铁的平均金属化率，同时也表示在各种金属化率下的操作所需的RHF和溶解炉(SAF、SRF)的规模和座数。其中英文字母表示RHF和溶解炉的规模(LL：特大、L：大、M：中)，拼在一起的数字表示它们设置的座数。

    根据同一张图可以看出，在RHF-SAF工艺中，用RHF制造的半还原铁平均金属化率为高水平的情况(希望在90％以上)可以降低铁水的制造成本，与此相反，在RHF-SRF工艺中，用RHF制造的半还原铁平均金属化率为低水平的情况可以降低铁水的制造成本。

    此外还表示了对RHF-SRF工艺和RHF-SAF工艺中用RHF制造半还原铁的平均金属化率和铁水制造工艺的能量平衡、产量关系的研究结果。

    图6表示RHF-SRF工艺中，用RHF制造半还原铁的平均金属化率为30％时(第1种情况)能量平衡的示例，图7表示RHF-SRF工艺中，用RHF制造半还原铁的平均金属化率为90％时(第2种情况)能量平衡的示例，图8表示RHF-SAF工艺中，用RHF制造半还原铁的平均金属化率为90％时(第3种情况)能量平衡的示例。

    各工艺种制造1吨铁水所需纯能量消耗量(＝[总投入的能量]-[总回收的能量])第1种情况：4.5Gcal、第2种情况：5.6Gcal、第3种情况：6.0Gcal，可以看出在RHF-SRF工艺中用RHF制造半还原铁的平均金属化率为低水平(30％)的第1种情况下，能量的利用率最好。

    此外关于供给RHF的气体燃料，在用RHF制造半还原铁的平均金属化率为90％的第2种、第3种情况下，仅仅靠从溶解炉(SRF或SAF)向RHF供应气体燃料(回收气体量)是不够的，所以必须使用昂贵的天然气，与此相反，用RHF制造的半还原铁平均金属化率为30％的第1种情况下，溶解炉(SRF)的气体燃料量能充分供应。

    图9表示RHF中原料平均还原率和半还原铁的平均金属化率、RHF的产量(换算成铁水的产量)、SRF的铁水产量和SAF的铁水产量的关系。图9的结果是表示一个示例的情况，是分别使用铁矿石(粉矿石)的全Fe含量(T.Fe)约67％wt的氧化物系矿石、制炭材料的挥发成分约10％wt、灰分约10％wt、发热量约7400kcal/kg的煤，RHF使用的气体燃料在溶解炉回收气体不足的情况下使用天然气，装入RHF的混合物原料使用粉矿石、粉粒状煤混合做成球团的示例。此外设备的规模作为前题使用的炉子为：对于RHF现在最大规模设备的炉子直径：约50m，旋转周期：8～10分钟，对于溶解炉SRF和SAF都是现有的世界上最大规模的炉子，也就是SRF具有约2000t/天的生产能力，SAF变压器容量约40000KVA。

    考虑即要把制造铁水的工艺种RHF和溶解炉(SRF或SAF)的设备座数控制在最小的限度，又要具有年产100万吨规模铁水生产能力，而且尽可能效率高的工艺组合时，从图9所示的结果可以说出以下几点。也就是根据图9，随着使RHF制造的半还原铁平均金属化率降低，RHF的产量增加，但是在RHF制造的半还原铁的平均金属化率在20％的很低的水平下，RHF和SRF的生产能力大体相同，从RHF供给SRF的半还原铁量与SRF中半还原铁的处理量大体相同。因此在RHF-SAF工艺中半还原铁的平均金属化率在上述的低水平的情况下，RHF和SRF都各用1座能确保需要的产量，得到有效的材料平衡。

    与此相反，在RHF-SAF工艺中，用RHF制造半还原铁的平均金属化率在低水平的情况下，与RHF产量相比，SAF的产量非常小，对1座RHF必须设置多座SAF。此RHF-SAF工艺中，从RHF供给SAF的半还原铁量要与SAF的半还原铁的处理量几乎相等，用RHF制造的半还原铁的平均金属化率要在90％以上，这种情况下的产量与RHF-SRF工艺中半还原铁的平均金属化率为上述低水平的情况相比较，仅在一半以下，因此要确保与RHF-SRF工艺同样的产量，必须分别设置多座RHF和SAF。

    采用这样的RHF-SRF工艺，只有使半还原铁的平均金属化率在上述的低水平的情况下，可以把RHF和溶解炉设置的座数控制在最小限度，同时可以实现制造小厂所需要产量(年产100万吨规模)铁水的制造铁水的工艺。

    下面说明限制本发明中用RHF制造半还原铁的平均金属化率的原因。

    如前所述，从制造铁水工艺的产量和设备方面考虑，在RHF-SRF工艺中，用RHF制造半还原铁的平均金属化率最合适的值大致20％强(图9)，半还原铁的平均金属化率也要考虑制造铁水工艺中能量消耗量和能量平衡等因素来决定。

    图10表示用RHF制造的半还原铁的平均金属化率、SRF生成气体量(换算成能量的量)以及RHF和炼钢厂以后的下面的工序需要的气体量(换算成能量的量)的关系。炼钢以后下面的工序需要的气体量是参照日本和美国等的钢铁联合企业中有代表性的例子算出的。根据同一张图，在RHF制造半还原铁的平均金属化率达到70％以上的情况下，仅仅是从SRF生成气体量(能量)不能供应RHF需要的量(能量)，不得不购买天然气和石油等高价能量。因此用RHF制造的半还原铁平均金属化率在70％左右以下开始，用SRF生成气体量可以供应RHF需要的气体量。

    可是半还原铁的平均金属化率超过55％的话，利用在SRF内的未还原氧化铁的还原，生成CO气体的量相对减少，由于有效搅拌炉内熔融炉渣、金属浴而使用的CO气体量减少，影响了浴的混合和搅拌，是SRF内二次燃烧热受热效率降低的主要原因。要避免此问题，必须吹入与生成CO气体的减少相应的气体，以及增加吹入粉体，以促进搅拌，导致增加吹入气体的量等是我们所不希望的。此外减少向SRF内装入未还原氧化铁的量，意味着利用炉内生成CO气体间接还原未还原氧化铁的量(表观上表现为有助于二次燃烧率的高阶稳定)的减少，所以要维持SRF一侧高的二次燃烧率、高的受热效率的情况下，不希望出现半还原铁金属化率超过55％的条件。因此用RHF制造的半还原铁平均金属化率必须控制在55％以下。

    另一方面，用RHF制造的半还原铁的平均金属化率低于5％，从SRF生成气体在钢铁联合企业不能完全处理掉，要排放到大气中，从能量的有效利用和经济性的观点来看也是不希望的。再有半还原铁的平均金属化率(或还原率)非常低的话，RHF的生产率增加，SRF生产率降低，存在有两个工序生产率平衡被破坏的问题。半还原铁的平均金属化率在5％以下，还存在有RHF内的粉尘量增加的问题。考虑到这些问题以及再考虑有效利用含在原料中的制炭材料的挥发成分和回收RHF中的锌等，可以看出希望半还原铁的平均金属化率在5％以上，最好在10％以上。

    根据上述理由，本发明中用RHF等的予还原炉制造半还原铁的平均金属化率规定在5～55％。

    本发明的金属冶炼方法中，从前面所述的(a)～(c)中选取一种以上的混合物原料装入RHF等的予还原炉中进行予还原冶炼。因此，作为混合物原料至少是把制炭材料和铁矿石(关于除铁矿石以外的金属氧化物和(或)金属氢氧化物在后面进行说明)混合后的粉粒状物质、把混合有制炭材料和铁矿石的粉粒状原料制成球团、把混合有制炭材料和铁矿石的粉粒状原料制成块状等中的任一种。

    作为制炭材料除煤、焦炭以外也可以使用油焦碳、焦油沥青、塑料等的含碳粉粒状物质，可以适当使用一种或两种以上。

    此制炭材料从促进还原反应的观点来说，希望粒度尽可能小，因此要根据需要使用经破碎处理的制炭材料。可是煤等的制炭材料的破碎要增加能量的成本，所以希望破碎制炭材料的比例尽可能小。

    希望把制造铁水工艺使用的制炭材料(主要是煤)的粒度分级，把细颗粒的制炭材料用于上述混合物原料，把粗颗粒的制炭材料作为装入SRF的制炭材料使用。这样在要予还原的混合物原料中，由于可以在予还原使用所希望的颗粒直径小的制炭材料，另一方面在SRF中可以使用粗颗粒的制炭材料，就可以减少作为在SRF中生成气体中作为粉尘飞散的微细的制炭材料的量。用于把制炭材料分级的装置可以使用振动筛装置、风力分级机、具有干燥一分级功能的移动式干燥装置和叶片式干燥装置等。

    此外由于在SRF生成气体中的粉尘中含有制炭材料，从生成气体中回收粉尘，也可以把此粉尘作为制炭材料的一部分来利用。

    至少把一部分要装入SRF中的辅料(根据情况的不同，也可以是要装入溶解炉的全部辅料)与混合物原料一起装入RHF。此辅料例如可以是用于调整SRF的炉渣碱度的石灰石、生石灰、白云石等，其中装入未烧成的辅料的情况下，由于可以利用RHF气氛的温度(一般为1200～1500℃)进行烧成，所以可以省略掉专门用于烧成辅料的烧成炉。

    辅料作为含有制炭材料和铁矿石的混合物原料(也就是至少是制炭材料和铁矿石混合、或混合并造球、或混合并成型的混合物原料)的一部分，也可装入RHF，或者不与含有制炭材料和铁矿石的上述混合物原料混合，装入RHF。

    RHF等的予还原炉的排放气体温度高(900～1300℃)，而且含有高浓度的硫(作为制炭材料把煤配入混合物原料的情况下，煤中的硫的30％左右跑到RHF的排放气体中)，在把石灰石和白云石等的辅料装入RHF中烧成的情况下，含在辅料中的CaO等能起到RHF排放气体的脱硫剂的作用，能得到把RHF排放气体脱硫的效果。

    如前面所述的关于制炭材料，也可以回收SRF生成气体中含的粉尘，把这些粉尘配入混合物原料中。

    装入RHF的混合物原料所含的水分越低，RHF的生产率越高，越能降低单位能耗，所以希望在装入RHF之前要充分干燥。

    因此希望混合物原料(特别是球团和块料)要预热干燥，把RHF排放的气体和(或)SRF生成气体的显热、潜热用于预热干燥的话，能提高整个工艺的能量利用效率。

    用RHF进行予还原冶炼，铁矿石变成规定的平均金属化率的半还原铁的混合物原料被装入SRF，目的是进行最终还原和溶解的精炼。

    用RHF进行了予还原的混合物原料希望要尽力防止它的温度的降低和再氧化，装入SRF，为此在RHF予还原后排出的高温的混合物原料放在非开放的容器中，温度保持在600℃以上，运送向SRF，或把RHF排出的高温混合物原料放到送气装置中，利用非氧化性气体(例如氮气、Ar、CO2、SRF生成气体和RHF排出气体的过程气体等，从中选一种以上的气体，把600～1000℃左右予还原后的混合物原料在运送的温度范围，不会使予还原后的混合物原料发生再氧化的气体)通过送气管道用气体运送到SRF，装入SRF。上述非开放性容器抑制予还原后的混合物原料与空气的接触，实际上可以使混合物原料中的铁矿石不再氧化，因此最好是密闭容器，或多或少有孔和间隙与外界相通也可以。

    这样把予还原后的混合物原料用非开放性容器和送气装置，极力防止温度降低和再氧化，同时送到SRF，通过装入SRF把因予还原后的混合物原料温度的降低和再氧化造成的能量损失控制在最小的限度。

    在SRF中把制炭材料作为还原材料，而且把此制炭材料的燃烧热和炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终的还原，制造铁水。

    为了提高SRF中的氧和煤的单耗，希望使它们极力进行二次燃烧，为此希望SRF生成气体的二次燃烧率(＝(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O))在20％以上。通过控制SRF内不与铁水和制炭材料接触的氧的量，可以任意控制SRF内的二次燃烧率。因此例如通过适当选择在SRF内的吹氧方式等，利用在炉内充分确保不与铁水和制炭材料接触的氧量，可以得到高的二次燃烧率。

    另一方面予还原后的高温混合物原料容易再氧化，在装入生成气体中的CO2+H2O的浓度高的SRF(特别是生成气体的二次燃烧率在20％以上的SRF)的情况下，投入炉内后在到达浴面前之间，通过与生成气体接触其中的一部分存在再氧化(、)的问题，成为SRF单耗恶化的主要原因。

    投入SRF的混合物原料再氧化程度取决于SRF生成气体中的CO、CO2、H2、H2O的浓度，特别是CO2和H2O的浓度高的容易再氧化，因此为了降低SRF的氧和煤等的单耗，存在有要提高炉内的二次燃烧率，以及要防止投入SRF的混合物原料再氧化的两个相互矛盾的关系。

    可是如前所述，与把混合物原料还原成高的金属化率(90％以上)的现有技术相反，由于本发明本来设定的予还原后的混合物原料的金属化率就低(平均金属化率5～55％)，即使混合物原料投入到SRF时发生再氧化，与现有技术相比它的影响也远小于现有技术的影响。例如现有技术中把混合物原料(球团)还原成平均金属化率达到95％的情况下，直径10mm的球团仅仅表层0.5mm厚再氧化，平均金属化率降为70％。与此相反，本发明中例如混合物原料(球团)被还原为平均金属化率达40％的情况下，直径10mm的球团即使表层0.5mm厚再氧化，平均金属化率也不过降到30％左右，因此与现有技术相比再氧化的影响要小得多。

    用予还原试验炉把予还原后的球团暴露在具有假设SRF内气氛的规定的气体氧化程度(＝(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O))的高温气氛中，研究了它的再氧化程度。在此试验中使用了予还原后的平均金属化率30％和90％的球团，使它们在氧化程度在0％～50％、1500℃温度的气氛中暴露一定时间，分别研究了它们的气体再氧化程度。其结果示于图11。根据此图可以看出，从气体的氧化程度20％开始球团发生再氧化(金属化率降低)，与平均金属化率30％的球团相比，平均金属化率为90％的球团其再氧化的程度特别大，此外气体的氧化程度越高这种倾向越明显。平均金属化率30％的球团再氧化本身从气体氧化程度20％开始，其程度与平均金属化率90％的球团相比要小得多。

    因此本发明中用希望操作上的二次燃烧率20％以上的条件来操作SRF，也可以把由于混合物原料再氧化造成SRF的单耗恶化控制在最小的限度。

    此外SRF生成的气体量与投入SRF制炭材料的量有关，因此为了使SRF稳定生成气体，希望除了配入混合物原料的制炭材料以外，要稳定向SRF提供制炭材料。因此在SRF中除了混合物原料中的制炭材料以外，希望通过适当的供应方法从其他途径提供制炭材料(以煤为主)。如前所述，在RHF-SAF工艺中在SAF中几乎没有必要供给制炭材料，在必要的情况下，采用事先把一些焦炭混合在从RHF得到的混合物原料中同时供应的方法。

    其中在考虑稳定地向炉内供应制炭材料、供应装置的耐用性、向进行最终还原区域(炉渣和铁水的界面附近)供应制炭材料(还原材料)的供应效率等问题时，希望把制炭材料从铁水和炉渣的界面上方投入。把制炭材料从铁水和炉渣上方投入的方法例如有把制炭材料放在上面装入(所谓的重力落下方式)、用增压气体从炉子上部加速后装入的流入方式、通过氧枪喷入等方法。通过氧枪喷入使用浸入式喷嘴的情况下，希望把氧枪喷嘴的头部放在铁水和炉渣界面上方。

    对SRF除了配入混合物原料的制炭材料以外，还要供应其他的制炭材料(这种情况下，主要是煤)情况下，最好采用以下方法。

    把上述予还原后的高温混合物原料投入到SRF后，由于在到达浴面之前与生成的气体接触，容易发生再氧化，为了尽可能抑制这样的再氧化，予还原后的高温混合物原料和制炭材料要同时投入SRF内，同时希望投入的混合物原料和制炭材料至少有一部分(最好是全部)以混合的状态落入炉内，到达浴面。用这样的方法利用以下的作用抑制因SRF生成气体造成的混合物原料的再氧化。

    ①由于投入到炉内的混合物原料落在炉内覆盖住制炭材料，来减少混合物原料与生成气体直接接触的程度。

    ②在高温混合物原料和制炭材料以混合状态落在炉内的过程中，利用混合物原料的显热使含制炭材料(煤)的挥发成分气化，通过此挥发气体覆盖在混合物原料上，来减少混合物原料与生成气体直接接触的程度。

    ③由于制炭材料和上述从制炭材料生成的挥发气体(其中含有的碳)把混合物原料周围的CO2还原成CO，利用CO2来减少混合物原料再氧化的程度。

    ④即使混合物原料发生了再氧化，上述制炭材料生成的挥发气体(其中含有的碳和氢)使混合物原料的再氧化层再还原。

    这种方法对于予还原后的混合物原料特别容易再氧化的情况下，具体说是混合物原料在400℃以上高温装入SRF，而且SRF生成气体的二次燃烧率在20％以上的情况下特别有效。此外用这种方法由于是制炭材料和混合物原料是在接近乃至接触融浴的状态装入的，此制炭材料与混合物原料中含有的残留的碳(制炭材料)产生同样的效果。

    图12(a)～(d)是表示为了使投入SRF的混合物原料和制炭材料两者以混合状态落入炉内而采取的装入方法的示例，其中图12(a)为原料装入管8a和制炭材料装入管8b连在一起，通过单一的装入管8装入混合物原料和制炭材料的方法，图12(b)是通过并联的原料装入管9A和制炭材料装入管9B装入混合物原料和制炭材料的方法，图12(c)把装入管10做成套管结构，混合物原料和制炭材料中的一种通过其内管10a，另一种通过内管10a和外管10b间的通路分别装入的方法，图12(d)原料装入管11A和制炭材料装入管11B分别投入混合物原料和制炭材料，在落到炉内的途中混合在一起的方法，可以使用这些方法中的任一种。也可以使用这些方法以外的任何方法。

    此外在SRF内的原料(混合物原料或混合物原料+制炭材料)的装入位置(在炉渣浴面的装入位置)要避开由于助燃烧气体喷射形成氧化性气氛的浴面区域(以下称为“氧化性气氛区域”)和炉渣浴中形成上升流动的浴面区域(以下称为“上升流区域”)，希望是炉渣浴形成下降流动的区域(以下称为“下降流区域”)。把原料的装入位置放在氧化性气氛区域和上升流区域的情况下，担心在RHF还原到规定的金属化率之前的铁矿石，受周围的氧化性气氛的影响发生再氧化。与此相反，利用把原料的装入位置放在下降区域，装入的原料直接卷入炉渣浴的下降流之中，浸入到浴中，能适当的防止经予还原后的矿石再氧化，使因SRF内的混合物原料中的残留碳和另外途径提供的制炭材料造成的矿石(半还原铁)还原反应迅速进行，可以有效提高SRF的生产率。此外用这样的装入方法，不用说是装入的原料密度比炉渣浴密度大的情况，即使是原料密度与炉渣浴密度大体相同或略小一些的情况下，由于原料被卷入炉渣浴下降流而沉下去，所以具有提高原料利用率、抑制再氧化、以及促进还原的效果。为了进行这样的原料装入，希望适当调整装入溜槽等的位置和装入方法。在此所说的装入原料并不限于从设置在上面的溜槽等的注入方法(自由落下的装入)，也包括从吹入氧枪吹入的装入方法。

    其中从上面吹入的氧枪吹入助燃烧用的氧(或含氧的气体)的情况下，一般上述的下降区域在炉子直径方向距从上吹氧枪中心1.5m的炉壁一侧，由从上吹氧枪的吹氧条件决定此区域的宽窄。因此要把原料装入下降流区域，希望要使原料装入位置(在浴面上落下的位置)的中心在炉子直径方向离开上吹氧枪中心1.5m以上，希望是2m以上，最好在2.5m以上。

    从底吹风口向浴中(搅拌用气体)吹入气体的情况下，一般向从底吹风口吹入气体(以及伴随它的上升流)的上方的扩展角为从风口中心5°左右，所以气体以此扩展角度上升到炉渣浴面(一般从炉底以上2～3m的高度)，认为气体到炉渣浴面的气体扩展区域为上升流区域。因此原料装入位置(落在浴面上的位置)的中心为距炉底2m以上，希望高度在3m左右，以避开上述气体扩展区域。

    从设在炉体侧壁上的吹入风口向浴中吹入粉体和气体的情况下，从此吹入风口吹入的气体和粉体向炉中方向扩展的角度为从风口中心5°左右，而且认为从风口向炉子的直径方向至少1.5m以内区域产生上升流。因此原料装入位置(落在浴面上的位置)的中心要避开炉子直径方向从风口开始的1.5m以内，希望在2m以内，最好在2.5m以内的区域。

    图13～图15表示为了使装入原料到下降流区域的实施形式。

    图13为从上吹氧枪12向浴面上吹入助燃烧用氧(或含氧气体)的同时，从炉底的底吹风口13把底吹气体(一般为氮气等搅拌用的气体)吹入浴中形式的SRF，图(a)表示溶解炉纵断面的示意图，图(b)为沿图(a)的A-A′线断面的示意图。在这样型式的SRF中，图(b)中虚线表示的剖面线部分为下降流区域，其余部分为氧化性气氛区域或上升流区域。因此在这种情况下，希望在图(b)的虚线表示的剖面线部分的下降区域装入原料。

    图14为从上吹氧枪12向浴面吹入助燃烧的氧(或含氧气体)的同时，从炉体侧壁的吹入风口14向浴中吹入气体(一般为氮气等的搅拌用气体)和粉体形式的SRF，图(a)表示溶解炉纵断面示意图，图(b)为沿图(a)B-B′线断面的示意图。在这样型式的SRF中，图(b)中虚线表示的剖面线部分为下降流区域，其余部分为氧化性气氛区域或上升流区域。因此在这种情况下，希望在图(b)的虚线表示的剖面线部分的下降区域装入原料。

    图15为从炉体侧壁的吹入风口14向浴中吹入助燃烧的氧(或含氧气体)以至向浴中吹入粉体的同时，从炉底的底吹风口13向浴中吹入底吹气体(一般为氮气等的搅拌用气体)形式的SRF，图(a)表示溶解炉纵断面示意图，图(b)为沿图(a)C-C′线断面的示意图。在这样型式的SRF中，图(b)中虚线表示的剖面线部分为下降流区域，其余部分为氧化性气氛区域或上升流区域。因此在这种情况下，希望在图(b)的虚线表示的剖面线部分的下降区域装入原料。

    对以上的SRF(溶解炉)的原料装入方式(也就是以图13～图15为例说明的原料的装入方式)是对本发明的第1形式的金属冶炼方法和后述的本发明的第2形式的金属冶炼方法特别有用。也就是本发明的第1形式的金属冶炼方法是在予还原炉中把铁矿石(混合物原料中的铁矿石)还原成规定的低金属化率(平均金属化率为5～55％)，然后在溶解炉进行溶解和最终还原的金属冶炼方法，本发明的第2形式的金属冶炼方法是把铁矿石(混合物原料中的铁矿石)还原成规定的金属化率(平均金属化率超过5％)，然后把此种铁矿石和不进行予还原的铁矿石、予还原率低的铁矿石合在一起成为规定的金属化率(平均金属化率为5～55％)装入溶解炉，在溶解炉进行溶解和最终还原的金属冶炼方法，进行溶解和最终还原的金属冶炼方法，在这些金属冶炼方法中通过采用上述的装入原料的方式，用予还原得到的比较低的金属化率的铁矿石，即能防止再氧化，又能有效的进行溶解和最终还原。

    但是上述原料装入方式本发明的第1和第2形式的金属冶炼方法以外的金属冶炼方法也适用，也就是具有从(a)至少混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料；(b)至少混合有制炭材料和铁矿石的、并制成颗粒的混合物原料；(c)至少混合有制炭材料和铁矿石的、并成型的混合物原料中选一种以上的混合物原料在予还原炉进行予还原的工序(A)，以及在此工序(A)中予还原的混合物原料被装入金属冶炼用的溶解炉中，在溶解炉中以制炭材料为还原材料，而且此制炭材料的燃烧热和在炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。因此也适用在后面叙述的金属冶炼方法(I)～(VI)中的工序(B)等。

    作为供给RHF的燃烧用气体(气体燃料)希望供给SRF生成的气体，这样能够在制造铁水的工艺中维持良好的能量平衡。这种情况下，SRF生成的气体作为主要的气体燃料或气体燃料的一部分(也就是辅助气体燃料)供给RHF，在后者的情况下也可以与天然气等其他燃料一起使用。

    SRF生成的气体作为RHF燃烧用气体利用具有足够的发热量和体积，与天然气等比较的情况下，发热量小。要把此SRF生成的气体作为RHF燃烧用的气体使用，希望把生成的气体进行除尘处理(一般也可以进行洗涤处理)，在此除尘处理过程中生成气体的温度低于300℃，一般降到常温附近。因此希望把生成气体预热到200℃以上，最好在300℃，更希望在500℃以上，然后再供给RHF。

    预热SRF生成的气体可以采用从RHF排出气体的显热和(或)使SRF生成气体的一部分燃烧得到的排放气体的显热，可以更有效利用工艺内的能量。

    希望把要导入RHF的助燃烧用的含氧气体(空气或富氧空气)也要预热(希望200℃以上，最好在300℃，更希望在500℃以上)后导入RHF。要预热助燃烧用含氧气体可以采用从RHF排出气体的显热和(或)使SRF生成气体的一部分燃烧得到的排放气体的显热，可以更有效利用工序内的能量。

    利用从RHF排出的气体的显热，采用热交换器(升温器)预热SRF生成的气体(s)和助燃烧用含氧气体(o)时，为防止因含在从RHF排出的气体中的Na、K、Cl、SOx等腐蚀性成分造成热交换器的腐蚀，提高热交换器的使用寿命，希望把一般从RHF排出的1000℃以上的高温气体冷却到适当温度，以便使上述腐蚀性成分造成的热交换器的腐蚀不会发生，然后再导入热交换器。具体说是从RHF排出的气体要导入热交换器时的温度，希望是在热交换器中的上述SRF生成气体(s)和助燃烧用的含氧气体(o)的预热温度要低于500℃(希望低于450℃)。另一方面SRF生成气体(s)和助燃烧用的含氧气体(o)的预热温度从RHF的能量利用率和气体的单耗的观点来说，希望尽可能高。

    从SRF排出后利用从RHF排出的气体的显热把低于300℃的SRF生成气体(s)和助燃烧用的含氧气体(o)进行预热时，希望要采用如下做法。

    (i)上述生成气体(s)和(或)支持燃烧用的含氧气体(o)利用从RHF排出的气体的显热，在第1热交换器中进行预热，使其升温到500℃以下(希望200℃以上，最好在300℃以上)。

    (ii)然后把预热后的生成气体(s)和(或)助燃烧用的含氧气体(o)，利用上述生成气体(s)的一部分燃烧得到的排放气体和(或)使其他燃料(例如天然气等清洁的燃料)燃烧得到的排放气体的显热，在第2热交换器中预热，使其进一步升温(最好升温到500℃以上)。

    其中在上述工序(i)中，为了使生成气体(s)和(或)助燃烧用的含氧气体(o)进行预热，使其升温到低于500℃，从RHF排出气体在导入第1热交换器之前，要冷却到与上述预热温度相应的温度(例如550℃左右)，导入到第1热交换器。这是为了防止因含在从RHF排出的气体中的Na、K、Cl、SOx等腐蚀性成分造成热交换器的腐蚀，可以提高热交换器的使用寿命。

    在上述(ii)的工序中，上述生成的气体(s)的一部分和其他燃料(例如天然气等清洁的燃料)燃烧得到的排放气体，由于是不含Na、K、Cl、SOx等腐蚀性成分的清洁的气体，把它在高温气体状态下(例如800℃左右)导入第2热交换器，即使与生成气体(s)和(或)支持燃烧用的含氧气体(o)进行热交换，也不会产生因腐蚀性成分造成的热交换器腐蚀的问题。

    在上述(ii)的工序中，使生成气体(s)以外的燃料燃烧得到的排放气体作为预热用的热媒使用的情况下，这些燃料可以使用天然气、工业用丙烷、煤油、汽油等的工业用燃料。

    用以上方法即确保热交换器的使用寿命，又可以利用从RHF排出的气体的显热把SRF生成气体(s)和助燃烧用的含氧气体(o)预热到规定温度(希望在500℃以上)，把它供给RHF。

    下面与现有技术进行比较，说明本发明的金属冶炼方法把SRF生成气体作为RHF燃烧用气体使用的意义。

    一般RHF是由混合物原料的干燥-加热带和随后的还原带组成(参照图3)，现有技术那样的把混合物原料还原到高金属化率(90％以上)情况下，为了防止混合物原料的再氧化，需要把还原带气氛中的CO2浓度和HO2浓度控制在某一水平以下。为此SRF生成气体特别是二次燃烧率高的生成气体(也就是CO2浓度和H2O浓度高的生成气体)作为RHF燃烧用气体使用的话，存在有不能把混合物原料还原到足够高的金属化率的问题，因此实际上把SRF生成气体作为RHF燃烧用气体使用几乎是不可能的。

    与此相反，本发明的金属冶炼方法中，由于预先设定予还原后的混合物原料的金属化率低(平均金属化率为5～55％)，所以在还原带内混合物原料表层一点被氧化的问题也没有(如后所述，根据情况的不同也可以说是希望)。也就是用现有技术把混合物原料还原成平均金属化率在95％以上情况下，在还原带内由于导入二次燃烧率比较高的SRF生成气体，例如直径10mm的球团的表层有0.5mm厚被再氧化的话，平均金属化率降到70％，因此得到现有技术所期望的高金属化率是困难的。与此相反，在本发明的金属冶炼方法中，在把混合物原料还原到平均金属化率40％的情况下，在还原带内通过导入二次燃烧率比较高的SRF生成气体，例如直径10mm的球团表层有0.5mm厚被再氧化，也能确保30％左右的平均金属化率，达到本发明期望的平均金属化率不成问题。因此采用本发明，SRF生成气体，即使是二次燃烧率在20％以上的生成气体，作为RHF燃烧用的气体使用也没有什么问题。

    在本发明的金属冶炼方法中，当用RHF把混合物原料进行予还原时，在还原带还原混合物原料的同时，希望预先混合物原料粒子表层形成氧化层。这样通过在RHF内预先形成氧化层，从RHF出来到用SRF溶解之间不用担心比这种程度更高的氧化，能够防止由于从RHF出来的混合物原料被再氧化而造成的RHF的能量损失。也就是予还原成规定的平均金属化率的混合物原料从RHF出来到在SRF中溶解之间被再氧化的话，也仅仅是被再氧化的部分在RHF还原所需要的能量被浪费。与此相反，在RHF内混合物原料表层形成氧化层的同时，通过使颗粒内部还原成规定的金属化率来使原料粒子整体达到规定(目标)的平均金属化率，即能防止从RHF出来的混合物原料的再氧化，而且又能防止在RHF还原所需能量的浪费，可以把规定的平均金属化率的混合物原料在SRF中溶解。

    要在RHF内使混合物原料表层形成氧化层，RHF的还原带的一部分区域或全部区域中炉内气氛的气体氧化程度(＝(CO2+H2O)/(CO+CO2+H2+H2O))在30％以上是有效的。在RHF内的混合物原料在炉内气氛中的CO2浓度和H2O浓度高的容易氧化，利用使还原带的一部分区域或全部区域的炉内气氛的气体氧化程度在30％以上，可以使混合物原料粒子表层容易形成氧化层。在还原带内的混合物原料的还原从原料粒子的表层一侧开始，向粒子内部发展，还原带的炉内气氛的气体氧化程度高的话，一旦还原的原料粒子表层由于被再氧化，在表层形成氧化层。

    要使在RHF还原带的一部分区域或全部区域中，炉内气氛的氧化程度在30％以上，例如把SRF生成气体作为燃烧用气体导入RHF情况下，在SRF中生成的气体的二次燃烧率高(希望二次燃烧率在20％以上)把这样的生成气体导入还原带是有利的，在任何情况下，提高设在还原带的烧嘴的空气比是有效的。

    在本发明的金属冶炼方法中，在被予还原的混合物原料表层形成氧化层，是由于把予还原后的混合物原料的平均金属化率设定得低。与此相反，现有技术那样的把混合物原料还原成高的金属化率的情况下，如前所述，在表层仅仅形成非常薄的氧化层就会使平均金属化率大幅度降低，事实上不可能形成氧化层。

    在予还原试验炉中，使还原带的气氛发生各种变化，把混合物原料(球团)进行予还原，对其平均金属化率研究的结果示于图16。在此试验中原料球团的成分、炉内温度、转动速度都固定不变，改变还原带内气氛的气体氧化程度的指标。从图16可以看出，还原带内的气氛的气体氧化程度在20％以下，可以制造平均金属化率90％的予还原球团，但气体氧化程度在30％以上予还原球团的平均金属化率降低，要制造平均金属化率90％的予还原球团几乎是不可能的。

    如上所述，现有技术那样的把混合物原料还原成高金属化率情况下，为了尽力抑制在RHF内的氧化，炉内气氛的气体氧化程度(CO2浓度和HO2浓度)要尽可能降低，此结果在RHF中生成大量未燃气体，由于这种未燃气体即使在干燥、加热带也不会全部消耗掉，要在炉外燃烧。与此相反，用本发明的金属冶炼方法由于RHF内的气体氧化程度设定得高，可以把生成未燃气体的量抑制到最小的程度，结果可以节省RHF所需的能量。

    图17表示采用本发明的RHF-SRF工艺的实施形式的流程。

    首先把由制炭材料(一般是煤)和铁矿石(粉矿石)组成的混合物原料混合、制成颗粒，球团化后用RHF进行予还原情况下，如图中实线所表示的，根据需要要用破碎装置15、16把粉矿石24和制炭材料25进行破碎处理，然后把两者用搅拌机等(图中未表示)混合后，用造球机17制成颗粒状球团。然后把此球团26装入RHF18进行予还原冶炼。此外制炭材料(一般是煤)和铁矿石(粉矿石)组成的混合物原料不球团化，只是混合后的情况下，如图中虚线所示，根据需要把煤25用破碎装置16进行破碎处理后，把煤25和粉矿石24用搅拌机19混合，把粉粒状混合物原料27装入RHF18进行予还原冶炼。作为在上述RHF18中气体燃料28供给的是由SRF回收的气体32(SRF生成气体)，利用使此气体燃料燃烧加热混合物原料，把粉矿石用24用煤25还原，制造平均金属化率5～55％wt的半还原铁29。

    把含有用RHF18予还原后的半还原铁29的混合物原料(球团26或粉粒状混合物原料27)装入SRF20，进行目的是最终还原和溶解的精炼。在SRF中供给氧气30和煤25，得到铁水31和回收气体32。在SRF20的炉子开动时要装入铁水等各种融液，在正常操作时由于炉内存在铁水，就不需要这样做。

    如前所述，部分SRF回收气体32作为气体燃料28供给RHF18，残余的回收气体32作为剩余的气体32a用于图中没有表示的炼钢厂、轧钢厂、表面处理工厂、制氧发电厂等的使用。

    回收气体32的发热量与天然气等相比，发热量低(1000～2000kcal/Nm3)，此外由于回收后的除尘处理使温度降低，作为RHF18的主要气体燃料使用回收气体32的情况下，要用升温器21(热交换器)把回收气体32加热。用此升温器21通过与RHF18排出的气体33的显热的热交换，对回收气体32间接加热。此外作为其他的方式，也可以使剩余的气体32a燃烧，通过与它的排放气体的显热的热交换，间接加热回收气体32。

    关于要供给RHF18的空气或富氧空气等助燃烧用的含氧气体34，也在上述升温器21中，通过与RHF18排出的气体33的显热的热交换，对进行间接加热，再把它供给RHF18。此外作为其他的方式，也可以使剩余的气体32a燃烧，通过与它的排放气体的显热的热交换，间接加热助燃烧用含氧气体34。

    图18为表示回收气体32(SRF生成气体)和助燃烧用含氧气体34预热后供给RHF的其他实施形式，在此实施形式中，首先利用从RHF18排出的气体33的显热，在第1升温器21a(热交换器)中预热回收气体32和助燃烧用含氧气体34，此时要把从RHF18排出的1200℃高温气体33用冷却装置22(例如废热回收锅炉)冷却到550℃后，导入第1升温器21a，利用它排出的气体33的显热，将上述回收气体32和助燃烧用含氧气体34间接加热到低于550℃温度(希望在200℃以上，最好300℃以上)。这样的被加热后的回收气体32和助燃烧用含氧气体34再用第2升温器21b预热。把上述回收气体32的一部分用烧嘴23燃烧得到的高温燃烧排放气体35导入在这个第2升温器21b中，希望利用它的显热把回收气体32和助燃烧用含氧气体34间接加热到500℃以上。再有导入升温器21b与上述回收气体32和助燃烧用含氧气体34进行热交换的燃烧排放气体例如可以是燃烧天然气等其他燃料(清洁的燃料)得到的燃烧排放气体。作为上述烧嘴23使用的助燃烧用气体也可以利用升温器21a或升温器21b预热的助燃烧用含氧气体34。这样做就可以把预热到所希望的温度(希望500℃以上)回收气体32(气体燃料28)和助燃烧用含氧气体34供给RHF18。

    在这样的实施形式中，由于把从RHF18排出的气体33导入第1升温器21a之前，在冷却装置22中被冷却到适当的温度，能够防止因含在从RHF排出的气体中的Na、K、Cl、SOx等腐蚀性成分造成热交换器的腐蚀，提高热交换器的使用寿命。此外由于导入第2升温器21b的回收气体的一部分(或其他气体燃料)燃烧得到的排放气体是不含有Na、K、Cl、SOx等腐蚀性成分清洁气体，即使使它以高温气体状态(例如800℃以上)导入第2升温器21b，也不会产生因腐蚀性成分造成的升温器腐蚀的问题，因此可以把回收气体32和助燃烧用含氧气体34预热到所希望的高温状态，这样即可以确保升温器(热交换器)的使用寿命，又可以利用RHF18排出的气体33的显热把回收气体32和助燃烧用含氧气体34预热到所希望的温度(希望500℃以上)，把它供给RHF18。

    在本发明的第2形式的金属冶炼方法中，把混合物原料(铁矿石)在上述的RHF等予还原炉中予还原到规定的低水平的平均金属化率(超过5％)，与此混合物原料与没有经过予还原的铁矿石和予还原率低的铁矿石一起装入SRF的方法。用本发明的金属冶炼方法装入SRF的铁矿石的总平均金属化率可在5～55％的范围，因此只要满足此条件，用RHF予还原的上述混合物原料可以与没有经过予还原的铁矿石和予还原率低的铁矿石一起装入SRF。此外也可以在予还原中把混合物原料(铁矿石)还原到平均金属化率超过55％。

    也就是用本发明的第2形式的金属冶炼方法，也就是制造铁水的工序包括：具有从(a)至少混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料；(b)至少混合有制炭材料和铁矿石的、并制成颗粒的混合物原料；(c)至少混合有制炭材料和铁矿石的、并成型的混合物原料中选一种以上的混合物原料在上述RHF等予还原炉进行予还原，使铁矿石的平均金属化率超过5％的予还原工序(A2)，以及在此工序(A2)中予还原的混合物原料与下述(i)和(或)(ii)的铁矿石两者合在一起的铁矿石平均金属化率为5～55％比例的情况下装入SRF，进行熔融还原冶炼(精炼＝最终还原和溶解)的工序(B2)。

    (i)比在前面工序(A2)予还原后的混合物原料予还原率低的铁矿石；

    (ii)没有予还原的铁矿石。

    可以是把上述(i)和(或)(ii)的铁矿石与在RHF予还原后的混合物原料混合后装入SRF，也可以不与在RHF予还原后的混合物原料混合装入SRF。

    把予还原后排出的高温混合物原料与上述(i)和(或)(ii)的铁矿石混合后装入SRF的情况下，可把从RHF排出的高温混合物原料与上述(i)和(或)(ii)的铁矿石一起放在前面所述的非开放型容器中，然后送到SRF，或者把从RHF排出的高温混合物原料与上述(i)和(或)(ii)的铁矿石一起放在气送装置中，用非氧化性气体(关于气体的种类如前所述)通过气送管道送到SRF，装入SRF。

    这种情况下，把从RHF排出的高温混合物原料与上述(i)和(或)(ii)的铁矿石在非开放型容器中或气送装置中混合，作为此方法例如事先把上述(i)和(或)(ii)的铁矿石放在非开放型容器中，然后装入从RHF排出的高温混合物原料，或者以两者相反的顺序装入，或者同时装入，用那一种方法都可以，由于第3种同时装入的方法温度分布和材料分布均匀，希望采用这种方法。

    前面所述的关于本发明第1形式的金属冶炼方法与现有技术相比的优点、使用RHF和SRF的设备条件和操作条件等，在本发明的第2形式的金属冶炼方法中也完全相同。

    上述的本发明的第1和第2形式的金属冶炼方法以予还原炉使用RHF、溶解炉使用SRF情况为例进行说明的，作为予还原炉可以使用除RHF以外的以制炭材料为还原剂进行予还原的各种型式的炉子，例如水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式等的予还原炉。

    图19为表示水平移动炉底式予还原炉的一个示例，此予还原炉具有炉体36(炉壁)和装在炉体内部的水平移动炉底37。此水平移动炉底36具有与所谓的德怀特-劳埃德式连续烧结成机大体相同的结构。也就是水平移动炉底37具有把多个托盘连接成循环式皮带形构成的输送炉底38、把此循环式皮带形的输送炉底38装在两端上、并使它移动的链轮39a、39b，以及支持和引导装有原料移动的输送炉底部分的导轨(图中未表示)。

    炉体36的上部设置有加热用烧嘴40(或供二次燃烧用含氧气体的喷嘴)，沿炉体长度方向以规定的间隔布置。炉体36的长度方向一端设置有原料装入口41，另一端设置有原料排出口42，同时在炉体36的一个地方设置炉内气体的排气口43。

    用这种水平移动炉底式予还原炉，例如混合物原料(下面混合物原料是以球团的情况为例进行说明)从原料装入口41上方利用图中没有表示的原料装入装置装在输送炉底38上，此输送炉底38移动期间，用加热烧嘴40使炉内达到1200～1500℃的高温气氛，加热球团。球团首先在输送炉底38的前半段干燥和加热后，在输送炉底38的后半段通过加热利用球团中的制炭材料使组成球团的部分铁矿石还原成金属，然后从原料的排出口42排出。

    图20为表示回转窑式予还原炉的一个示例。此回转窑式予还原炉中，回转炉体44用支撑件45支撑并可以转动，同时用图中没有表示的转动驱动装置转动。回转炉体44的一端侧面设置有定量供给原料的装置46和炉内气体的排气口47，同时回转炉体44的另一端侧面设置有原料排出部位48和加热烧嘴49。此外在回转炉体的侧壁上设置有多个用于供给助燃烧用气体(氧或含氧气体)气体供给喷嘴50和气体集管51，通过气体集管51和气体供给喷嘴50向回转窑内供给助燃烧用气体。气体集管51和气体供给喷嘴50是与回转炉体形成一体的结构，与回转炉体44一起转动，所以要采用合适的方法向气体集管51供给助燃烧用的气体。

    在这样的回转窑式予还原炉中，用加热烧嘴49进行加热，使回转炉体内达到1200～1500℃的高温气氛。混合物原料(下面混合物原料是以球团的情况为例进行说明)通过定量供给原料的装置46从炉体一端的侧面向回转炉体44内供给球团，在炉内加热球团。球团在回转炉体44内移动过程中，首先在回转炉体44的前半段干燥和加热后，在回转炉体44的后半段通过加热，利用球团中的制炭材料使组成球团的部分铁矿石还原成金属，然后从回转炉体44的另一端的原料排出部位48排出。

    在这样的回转窑式予还原炉中，装入回转炉体内的球团在回转炉体44转动的同时，相对于炉壁移动，此外由于球团总是相互移动的，所以与RHF相比，更担心粉化，而由于上述这样的球团的移动，它的受热面经常变化，所以具有球团能够均匀受热进行还原的有利的一面。在混合物原料是铁矿石和制炭材料等的混合物的情况下，具有促进它们混合的作用。

    图21为表示多层炉底式予还原炉的一个示例。此予还原炉具有竖型炉体52(炉壁)、设在此炉体内部的多层塔板式炉底53、用于从各炉底53把原料扫落的扫落装置54。在炉体52的侧面在上下炉底53之间安装有多个加热烧嘴55(或供给二次燃烧用含氧气体的喷嘴)。

    上述炉体52的上部有原料装入口56和炉内气体排出口57，在下部有原料排出口(图中未表示)。

    上述多层炉底53沿炉体内壁设置的法兰盘形炉底53a、炉体中央设置的园盘形的炉底53b在炉体上下方向交替设置，用上述的扫落装置54把原料从上层炉底依次扫落到下层炉底。

    上述的扫落装置54具有设在炉体52中央可以转动的主轴58、从此主轴58伸向各炉底53上部的多根扫落棒59、使上述主轴58转动的驱动装置(图中未表示)，通过上述的扫落棒59的转动把炉底53上的原料扫落，在设置的上述扫落棒59中，在沿炉体内壁设置的法兰盘形炉底53a用的扫落棒59是用于把炉底53上的原料推向炉体中心方向的部件，此外炉体中央设置的园盘形炉底53b用的扫落棒59是用于把炉底53上的原料推向炉内壁方向的部件。

    采用这样的多层炉底式予还原炉，用加热烧嘴55加热，使炉内达到1200～1500℃的高温气氛。混合物原料(下面混合物原料是以球团的情况为例进行说明)从原料装入口56上方用图中没有表示的原料装入装置把球团装在最上层的炉底53上，此球团在利用扫落装置54通过依次扫落到下层炉底53在炉内移动过程中加热。球团首先在上层炉底53干燥和加热后，通过在下层的炉底53加热，利用球团中的制炭材料使组成球团的部分铁矿石还原成金属，然后从原料排出口排出炉外。

    在上述各种予还原炉中，在把SRF生成气体作为燃烧的气体使用的情况下，由于有时气体的发热值低，所以助燃烧用的气体希望使用纯氧和高温预热空气，或使用管状火焰烧嘴那样的稳定性好的燃烧装置。特别是作为助燃烧的气体使用纯氧的情况下，由于燃烧气体中的氮气浓度低，辐射性气体成分的CO、CO2、H2O浓度高，所以加热效率能迅速提高。

    作为溶解炉如果是把制炭材料作为还原材料，而且制炭材料的燃烧热和炉内生成的一氧化碳的燃烧热为主要热源进行溶解和最终还原的炉子的话，对SRF没有什么限制，因此作为热源的一部分也可以使用电的这种型式的炉子。例如可以使用SAF和与其他电炉另外  设置的供给制炭材料设备和吹氧(或空气等)设备、可降低供电型式的炉子。

    在以上的说明中是以熔融还原的对象是金属氧化物和(或)金属氢氧化物的铁矿石为例进行的说明，但其他的金属氧化物和(或)金属氢氧化物，例如Ni矿石、Cr矿石、Mn矿石等为对象的情况也可以。

    下面对要实施本发明的金属冶炼方法的适宜的RHF实施形式和它的操作方法进行说明。

    图22和图23为表示实施本发明中适宜的RHF的一种实施形式，图22为轴向视图，图23为说明原料装入口和原料排出口的平面位置的图示。

    此RHF的炉体1与图2表示的RHF相同，是由环状回转炉底2和覆盖整个回转炉底、保持炉内气氛的炉壁3组成，上述回转炉底2按图中所示箭头方向转动。上述炉壁3内的上部炉内，沿炉周全长以规定的间隔设置加热用的烧嘴(图中没有表示)。此外在炉壁3上设置有炉内气体排气口4。

    在此RHF中，在圆周方向大约180°相对的位置上分别设有原料装入口5a、5b，此外在靠近一个原料装入口5a位置(接近与炉底转动相反一侧的位置)设有原料排出口6。原料装入口5a、5b的位置并不是严格在圆周方向180°相对的位置，设置成原料装入口5a和原料装入口5b间的周长与原料装入口5b和原料排出口6之间的周长大体相等的位置。

    上述原料排出口6中的原料排出机构(原料排出装置)采用什么方法都可以，例如可以采用由横穿回转炉底2的丝杠的结构，利用此丝杠装置从原料层把原料破碎推出或搅出，同时移送到原料排出口6。

    在原料排出口6的下面设置有用于运送予还原后排出的混合物原料的皮带运输7。代替皮带运输机7先把上述的非开放型运送容器(储存容器)移到原料排出口6下面，装入混合物原料后送到SRF。使用它可以在予还原后到装入SRF之前，尽可能防止混合物原料温度的降低和再氧化。

    下面就使用这样的RHF的操作方法，以把混合物原料做成球团为例说明予还原情况。

    用图中没有表示的原料装入装置，从两个原料装入口5a、5b把混合物原料的球团装入回转炉底2上，用燃烧烧嘴加热。一般在回转炉底2上的球团的装入状态，是例如颗粒直径10～15mm左右的球团堆积成一层以至部分堆积成两层的状态。回转炉底2一边按图中箭头的方向(逆时针方向)转动，一边在1200～1500℃的高温气氛下加热球团，利用球团中的制炭材料使组成球团的铁矿石还原成金属。

    在图22和图23表示的RHF中，在圆周上大约呈180°相对位置上分别设置原料装入口5a、5b。另外在与炉底转动方向相反一侧靠近原料装入口5a的位置设置原料排出口6，所以球团的装入、还原、排出按以下方式进行。首先球团被从第1原料装入口5a装入回转炉底2上，在到从第2原料装入口5b(下游一侧)装入球团之前的阶段，也就是回转炉底2大约1/2周之间，利用从炉内气氛的直接传热加热装入的第一层球团(原料层)。一般回转炉底2转1/2周的时间大约4～5分钟左右，此期间球团被还原成要达到的平均金属化率或接近平均金属化率。这样在被还原的装入的第一层球团上，再从第2装入口5b装入新的球团。然后此装入的第2层球团(原料层)也是在到到达原料排出口6之前的阶段，也就是回转炉底2另一个大约1/2周之间，利用从炉内气氛的直接传热加热。球团被还原成要达到的平均金属化率。然后这些装入的第1和第2层的球团在原料的排出口6排出炉外。

    图24表示适于本发明的RHF的其他实施形式，是表示原料装入口和原料排出口平面位置的图示。

    此实施形式的RHF在圆周方向大约等距离的三个地方分别设置原料装入口5a、5b、5c，在靠近一个原料装入口5a的位置(在靠近逆炉底转动方向一侧的位置)设置原料排出口。原料装入口5a、5b、5c的位置并非严格在圆周方向等距离分布，其位置关系设置成原料装入口5a和原料装入口5b间的圆周长、原料装入口5b和原料装入口5c间的圆周长、原料装入口5c和原料排出口6之间的圆周长分别大体相等。

    图24所示的这种RHF的操作方法也是基本上与图22和图23所示的相同，被从第1原料装入口5a装入回转炉底2上的装入的第1层球团(原料层)，在回转炉底2转动大约1/3周之间，利用从炉内气氛的直接传热加热，球团被还原成要达到的平均金属化率或接近平均金属化率。然后在这层的上面从第2和第3原料装入口5b、5c顺序装入的第2和第3层的球团也是同样利用从炉内气氛的直接传热加热，球团被还原成大体要达到的平均金属化率。然后这些装入的第1～第3层的球团在原料的排出口6排出炉外。

    此外也可以采用在圆周方向设置四个以上的原料装入口的RHF，也采用类似上述的实施形式的结构和操作方法。

    上面是用例子说明混合物原料为球团的情况，混合物原料为烧结矿的情况和粉粒状混合物原料的情况下也一样。但是粉粒状混合物原料传热效率比球团和块矿要小，所以它的金属化率要比在同样条件下的球团和烧结矿的金属化率低。

    在上述的各种实施形式的操作中，装入的第1层球团和第2层球团(图23的实施形式)或装入的第1层球团～第3层球团(图24的实施形式)分别在炉内的滞留时间是不同的，所以铁矿石的金属化率严格具有装入的第1层球团＞装入的第2层球团＞装入的第3层球团的关系。可是由于装入的球团层的金属化率主要取决于装入的球团层是利用炉内气氛直接传热进行加热的时间，所以铁矿石的金属化率的差别装入的第1层球团和第2层球团或装入的第1层球团～第3层球团没有那末大，可以得到大体均匀的金属化率。

    把球团、烧结矿等那样的经过造粒或成形的混合物原料的情况下和粉粒状混合物原料情况进行比较的话，前者在回转炉底上从炉内气氛进行传热的热传导系数要大得多，所以还原成相同的金属化率所需要的时间前者要短。因此球团、烧结矿等经过造粒或成形的比粉粒状的混合物原料生产率高，RHF的原料装入口可以设置多个。

    关于RHF的原料排出口与多个原料装入口相对应只有一个原料排出口的情况下，从各原料装入口装入的原料在炉内的滞留时间是不同的，所以严格地讲铁矿石的金属化率是不均匀的，但如前所述其程度是轻微的，因此只用一个原料排出口也没有什么问题。但是也可以在靠近各原料装入口的反炉底转动方向一侧的位置分别设置原料排出口，这种情况下可以使混合物原料的金属化率比较均匀。此外因原料排出机构的排出能力的关系，只用一台原料排出装置(例如前面所述的丝杠装置)不能排出原料层的情况下，也可以在相邻位置设置两个原料排出口，分别设置原料排出装置。

    关于炉内气体排出口可以在各原料装入口之间设置，设置的数量可以随意。

    如上所述的本发明的RHF可以以高生产率制造金属化率低的半还原铁，这一点非常适于本发明的金属冶炼方法。因此把这样的RHF用于前面所讲的本发明的RHF-SRF工艺中，可以得到使这种制造铁水工艺具有高的生产率、降低单位能耗、适当的能量平衡的效果。

    一般在现有的RHF中要提高生产率而且制造金属化率低的半还原铁的情况下，存在以下主要的障碍。

    ①从利用把RHF的炉体直径做大来提高半还原铁生产率来考虑，但受制造精度的制约RHF的炉体直径最大在50m左右(现有的最大规模RHF炉体直径就这样大)，因此用使RHF炉体直径大型化来提高生产率受到限制。

    ②从使RHF回转炉底的转动速度加快使半还原铁的金属化率降低来考虑，加快回转炉底转动速度的话，增加设备的负荷，磨损和机械损耗会伴随高速转动显著增加。因此利用调整回转炉底的转动速度降低半还原铁的金属化率的方法是不现实的。

    ③从增加RHF的回转炉底上的原料层厚度来提高生产率考虑，由于RHF是采用从它的上面加热原料层的，所以增加原料层厚度的话，会明显减缓原料层下部的还原反应。因此制造的半还原铁的金属化率会产生大的波动。

    对于上述这样的问题，采用上述本发明的RHF可以是炉径、回转炉底的转动速度、装入回转炉底的原料层厚度等维持在现有水平的情况下，以高的生产率制造金属化率低的半还原铁。

    当然上述RHF除了可以适用于本发明的金属冶炼方法以外，例如也可以把用这种RHF制造的半还原铁作为产品销售，或者作为其他工艺过程(例如前面所讲的SAF等)的原料使用。

    下面对本发明的RHF-SRF工艺中RHF操作方法中的几个比较好实施形式进行说明。下面所叙述的实施形式的操作方法不仅适用于RHF的结构，例如也适用于图2和图3所示的RHF、图22～图24所示的RHF中的任一种。

    如前所述，RHF的原料排出口6的原料排出装置(原料排出机构)可以采用任何的方式，一般用机械手段破碎后送出或扒出。图25和图26是表示设在原料排出部位的原料排出装置的一个例子。此原料排出装置60设置有扒出原料用的螺旋桨61，螺旋桨横穿回转炉底2宽度方向的上面，利用驱动装置62使此螺旋桨61转动，破碎原料层A(装入原料层)，同时把原料送到原料排出口6。

    可是在使用这样的机械方法排出原料时，会担心造成回转炉底2耐火材料损伤或增加损耗。因此为了防止此问题，希望如图26所示，希望在回转炉底2上形成能够不从原料排出口6排出的粉粒状物层a，进行予还原。此粉粒状物层a可以使用混合物原料，也可以使用其他粉粒状物质。利用形成不从原料排出口6排出的粉粒状物层a，可以在用机械方法破碎送出或扒出回转炉底2上的原料层A的情况下，能具有防止回转炉底2损伤和防止增加损耗的效果。

    在回转炉底2上装入粉粒状混合物原料进行予还原时，混合物原料中的铁矿石容易产生二次烧结，在原料层的最下边产生这样的铁矿石二次烧结的话，担心会妨碍此部分原料的排出。因此在使用粉粒状混合物原料的情况下，希望如图27所示，在原料层A的最下层b形成与上层相比铁矿石的比例要少的层(例如制炭材料和辅料多的层)。这样就可以防止原料层的最下层b的二次烧结，可以适应于原料的排出。

    在原料层中与混合物原料一起装入未烧成的石灰石等辅料进行烧成的情况下，通过辅料烧成产生的CO2消耗了混合物原料中的制炭材料()，存在有减少了可以在予还原中使用的制炭材料量的问题，为了防止此问题，把应装入溶解炉未烧成的辅料装入RHF时，如图28所示，在原料层A的最下层c形成辅料层或以辅料为主的层，希望辅料与制炭材料尽量不接触。因此未烧成的辅料可以是与混合物原料混合，或者混合并形成颗粒，或者混合后成型，最好是可能的话不与混合物原料混合，单独装在回转炉底上，在它的上层装入球团化或块状的混合物原料和粉粒状混合物原料，进行辅料的烧成和混合物原料的予还原。

    如图27和图28所示，例如可以采用后面将要介绍的操作方式图29所示的RHF，形成原料层A。也就是从原料装入口5d把铁矿石比例少的原料(图7的情况)或者是辅料、以辅料为主的原料(图28的情况)装在回转炉底2上以后，从原料装入口5a把一般的原料装入在它的上面。

    图29和图30是表示把经过造球或成型的球团或块等作为混合物原料时适用的一个示例。在此操作方式中把经过造球或成型的球团或块(下面以球团为例进行说明)作为混合物原料时，首先从原料装入口5d把粉粒状原料等的粉粒状物d装在回转炉底2上以后，从回转炉底移动方向下游一侧的原料装入口5a把球团e装在上述装入物d(粉粒状物)的上层。用这种方法缓和球团e落下时对炉底的冲击，防止落在炉底上时球团e破碎和粉化。

    利用把制造球团时产生的粉粒状原料作为粉粒状物使用(主要是铁矿石粉和煤粉)，其优点是在保持球团e从炉内气体受热的状态下，粉粒状原料可以升温。也就是把制造球团时产生的粉粒状原料和球团一起装入回转炉底上时，粉粒状原料覆盖在球团上成为绝热材料，存在阻碍球团e从炉内气体得到热量的问题。与此相反，上述的方法把粉粒状原料与球团e分离，通过把粉粒状原料在装入球团之前装在回转炉底上，能够保证球团e从炉内气体得到热量，同时也能使粉粒状原料加热而升温。此外由于粉粒状原料在粉与粉之间传热不好，成为一种绝热材料，炉底温度也能维持在低的温度，因此能减少耐火材料的损耗，同时也能减少从炉底散热造成的热损失。并且原料排出后炉底通过辐射降温(冷却散热量与绝对温度的4次方成正比)时，由于炉底温度低，可以减少原料排出部位耐火材料冷却时散热量。

    在装入球团e之前，在回转炉底2上被装入的装入物d(粉粒状物)可以是粉粒状原料(例如铁矿石、煤的粉料)和要装入溶解炉的辅料(例如石灰石、生石灰、白云石等)粉粒状物，可以使用其中的一种以上。这些粉粒状原料和以粉粒状辅料为主的装入物(也就是还含有一部分粉粒状原料和粉粒状辅料以外的物质)。

    把制造球团时产生的粉粒状原料(主要是铁矿石煤的粉末)作为上述装入物d使用的话，由于上述那样的炉底温度维持在比较低的温度、粉粒状原料的颗粒直径小、而且与球团相比内部含有的水分少，所以难以出现由于内部含有的水分被急剧加热造成快速膨胀(爆裂)。因此可以使用未经干燥的粉粒状原料(例如含有3～10％左右的水分)。

    除球团中(在球团内部)的煤以外，把SRF中需要的部分或全部的煤用于上述装入物d的一部分或全部的情况下，由于煤的挥发成分挥发而且是在升温的状态下送入SRF，所以与把煤直接装入SRF情况相比较，可以减少SRF的氧和煤的单位消耗。此外在RHF内从煤中挥发出来的挥发成分可以用来做RHF内的燃料使用，可以节省这部分的RHF燃烧用的气体。

    由于使用作为装入物d的石灰石和白云石等未烧成的辅料(需要加入溶解炉中的辅料)，可以把它们在RHF内烧成，没有必要另外设置烧成辅料的设备，可以降低此部分设备的成本。

    从上述装入物d装入位置(原料装入口5d)到球团e装入位置(原料装入位置5a)的炉周转动方向的距离希望定在回转炉底2转动角度θ在30°以内。此距离超过回转炉底2转动角度θ在30°以上的话，由于RHF有效炉底面积减少，生产率降低，同时不能有效利用装入物d中制炭材料产生的挥发性气体。

    装在回转炉底2上的粉粒状原料和辅料的粉粒状物质希望颗粒直径(过筛的目数)为0.05～10mm，最好在0.1～8mm。颗粒直径小于0.05mm装入时或在RHF内产生的粉尘量增加。另一方面超过10mm的话，增加了因从炉底造成的加热发生爆裂的危险，降低了作为缓冲材料的效果。此外在辅料为粉粒状的情况下，也会降低烧成效率。

    以此操作方式即使是球团不进行事先的干燥处理(造球团后的干燥处理)来使用，由于有装入物d，能够防止球团装在炉底上后马上从炉底急剧受热，能够防止球团中的水分造成的球团爆裂。因此可以把含3～10％左右的未经干燥处理的球团e直接装在装入物d的上面。

    图31和图32表示其他喜欢采用的操作方法的示例，从原料排出口6排出之前的原料层A上，从原料装入口5e把混合物原料等作为冷却材料e加入，利用设在原料排出口6的原料排出装置60，以与冷却材料e混合后的状态把完成处理后的原料(成品)排出炉外。

    如前所述在原料排出部位使用作为原料排出装置60的螺旋装置等的机械方法，用这样的机械方法直接把加热到高温的原料排出的话，由于受热会加剧机械部分的损失。因此一般在原料排出部位附近设置有水冷翼片，使原料(成品)温度下降到100～200℃左右以后再排出。可是这样的方法即要浪费冷却水，同时也造成处理后原料的热损失。与此相反，如上述方法所述，组成混合物原料的冷却材料e与完成处理后的混合后排出，不用冷却水而使完成处理的原料适当冷却，即可以防止原料排出装置60因热造成的损失，同时与完成处理的原料之间进行热交换的冷却材料e本身也装入SRF，所以能原料(成品)的热损失。

    但是用此方法是冷却材料没有还原而被装入SRF，冷却材料的量过多的话，存在有SRF的单耗恶化的问题，为此希望装入原料层A上的冷却材料e中的Fe含量(A)与组成原料层A的原料中Fe含量(B)的重量比(A)/(B)为1/10～1/1。重量比(A)/(B)小于1/10完成处理的原料的冷却效果不充分，另一方面超过1/1的话SRF的单耗要恶化。

    作为冷却材料e例如可以从粉粒状混合物原料、铁矿石、要装入溶解炉的辅料(例如石灰石、生石灰、白云石等、制炭材料(煤等)中选择1种以上使用。此外也可以使用球团和块状原料，而与这些相比冷却效果差、价格高。

    上述的各种RHF的操作方式在本发明的第1和第2种形式的金属冶炼方法中特别有用。也就是说本发明的第1种金属冶炼方法是在予还原炉中把铁矿石(混合物原料中的铁矿石)还原成规定的低金属化率(平均金属化率为5～55％)，然后用溶解炉进行溶解和最终还原的金属冶炼方法。本发明的第2种金属冶炼方法是在予还原炉中把铁矿石(混合物原料中的铁矿石)还原成规定的低金属化率(平均金属化率超过5％)，然后把这种铁矿石和没有经过予还原的铁矿石、予还原率低的铁矿石混合成合计为规定的低金属化率(平均金属化率为5～55％)，再装入溶解炉，进行溶解和最终还原的金属冶炼方法。在这些金属冶炼方法中RHF采用上述的操作方式，可以有效提高生产率。

    RHF的上述各种操作方式广泛适用于除了本发明的第1和第2种形式以外的金属冶炼方法，也就是说适用的金属冶炼方法要包含从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中选一种以上的混合物原料在予还原炉中进行予还原的工序(A)、在此工序(A)中把予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原的工序(B)。所以也适用于后面所介绍的(I)～(VI)工序(B)等。特别是上述操作方式中的下述内容在除了本发明的第1和第2形式的金属冶炼方法以外的其他金属冶炼方法也非常有用。

    (1)使用在圆周方向设置有2个以上原料装入口的回转炉底式予还原炉，在回转炉底上从上述各原料装入口顺序装入混合物原料，从上游一侧的原料装入口装入的混合物原料的原料层，在到达从其下游一侧原料装入口装入混合物原料之间，通过炉内气氛直接进行加热，进行混合物原料的予还原的方法。

    (2)在上述(1)的方法中，采用在圆周方向大体相等的间隔设置2个以上原料装入口的予还原炉，进行混合物原料的予还原的方法。

    (3)在予还原炉回转炉底上的原料层最下层形成铁矿石比例少的层，进行混合物原料予还原的方法。

    (4)上述(3)的方法中，把原料的最下层制成由要装入溶解炉的辅料构成的层，或形成以辅料为主的层的方法。

    (5)在予还原炉的回转炉底上，装入粉粒状原料(是从混合物原料、铁矿石、制炭材料中选一种以上的原料)和(或)要装入溶解炉的粉粒状辅料组成的装入物，或者装入上述粉粒状原料和(或)由以上述粉粒状辅料为主构成的装入物，然后在回转炉底移动方向下游一侧在上述装入物的上层装入经过造球的混合物原料和(或)成形体的方法。

    (6)上述(5)的方法中，在回转炉底上的粉粒状装入物的颗粒直径为0.05～10mm的方法。

    (7)上述(5)的方法中，装入回转炉底上的粉粒状装入物是煤或以煤为主的装入物的方法。

    (8)上述(5)的方法中，装入回转炉底上的粉粒状装入物为未烧成的辅料或以未烧成的辅料为主的装入物的方法。

    (9)上述(5)的方法中，装入回转炉底上装入物上面的造球的混合物原料和(或)成形体，是事先没有进行干燥处理的造球体和(或)成形体的方法。

    本发明的第3种形式的金属冶炼方法是这样的金属冶炼方法，要从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中选一种以上的混合物原料在予还原炉中使部分铁矿石予还原成金属化状态，把予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原，在进行溶解和最终还原的金属冶炼中，为了有效利用从予还原炉排出的高温显热，并且对其排出的气体脱硫，使要装入上述溶解炉的未烧成的辅料与从予还原炉排出的高温气体接触。

    本发明的适合这样金属冶炼方法的金属冶炼设备的特征为：具有把从上述(a)～(c)中选一种以上的混合物原料的部分铁矿石予还原成金属化状态的予还原炉；具有烧成炉，把从予还原炉排出的高温气体导入烧成炉，与要装入金属冶炼用的溶解炉的未烧成的辅料相接触进行烧成；还具有金属冶炼用的溶解炉，把在上述予还原炉中加热和予还原后的铁矿石，把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原。

    如前所述，RHF等予还原炉排放气体温度高(900～1300℃)，而且含有浓度比较高的硫，把此排放的气体导入适当的炉内(回转窑、回转炉底式炉、悬挂预热式炉、竖井式烧成炉、活动炉底式烧成炉等)，通过与未烧成的石灰石和白云石等辅料接触，可以把此辅料烧成，而且由于辅料中含有的CaO等起到排放气体脱硫剂的作用，能够获得使RHF排放气体脱硫的效果。

    此外由于从烧成炉排出的气体仍然是很高的温度，也可以在热交换器中用此排放气体的显热加热空气，把此预热空气作为燃烧用的空气等供给予还原炉。

    用于导入予还原炉的排放气体，进行辅料烧成的烧成炉可以使用例如直接加热方式(使被加热物与加热气体接触的方式)的回转窑等，但并不仅限于这种方式。

    图33表示把直接加热方式的回转窑作为烧成炉使用时的一种实施形式。未烧成的辅料和予还原炉(在此例子中为RHF)的排放气体一起被导入回转窑内，并且相接触，辅料利用排放气体的显热被烧成，同时利用辅料中含有的CaO等使排放气体脱硫。被烧成的辅料装入到SRF等的溶解炉中。另一方面从回转窑中排出的气体用旋风除尘器除尘后，在热交换器中用它的显热把空气加热后，经过袋滤器排出系统外。此外利用上述热交换器加热的空气作为燃烧用的空气供给予还原炉。

    用本发明这样的第3中形式的金属冶炼方法，对在予还原炉制造的半还原铁的金属化率没有特别的限定，可以是与本发明的第1种形式的金属冶炼方法相同，在予还原炉中把铁矿石(混合物原料中的铁矿石)还原成规定的低金属化率(平均金属化率为5～55％)后，用溶解炉进行溶解和最终还原；也可以是与本发明的第2种形式的金属冶炼方法相同，在予还原炉中把铁矿石(混合物原料中的铁矿石)还原成规定的低金属化率(平均金属化率超过5％)，然后把这种铁矿石和没有经过予还原的铁矿石、予还原率低的铁矿石混合成合计为规定的低金属化率(平均金属化率为5～55％)，再装入溶解炉，进行溶解和最终还原。使半还原铁的金属化率为上述本发明的第1或第2形式的金属冶炼方法中规定的特定条件，再使用前面所述的特定的予还原炉，可以进行能量利用率更高的金属冶炼。也就是说用此金属冶炼方法RHF等的予还原炉把铁矿石予还原成平均金属化率在上述规定范围，使用从予还原炉排出的高温气体，与要装入溶解炉的未烧成的辅料接触，进行辅料的烧成。此外根据需要用烧成辅料用过的高温气体预热空气，把此预热空气作为燃烧用的空气等供给RHF等的予还原炉。

    为此设备的构成有前面列举的RHF等的予还原炉和烧成炉，烧成炉导入从予还原炉排出来的高温气体，通过与要装入溶解炉的未烧成的辅料接触，把此辅料烧成，以及金属冶炼用的溶解炉。

    用本发明的第3种形式的金属冶炼方法，予还原炉可以采用前面所说的RHF、水平移动炉底式、多炉底式、回转窑式等的各种形式的予还原炉。溶解炉把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行铁矿石的溶解和最终还原，这样的炉子不限定是SRF，因此也可以是部分热源用电的型式的炉子。例如也可以用SAF和其他的电炉，用另外设置制炭材料供给设备和吹入氧气(或空气等)的装置，使投入的电力降低的型式的炉子等。

    此外作为熔融还原对象的金属氧化物和(或)金属氢氧化物也可以是除铁矿石以外的Ni矿石、Cr矿石、Mn矿石等。[RHF操作示例]

    采用原料装入口的配置如图23、图24、图3所示形式的RHF设备，进行从铁矿石制造半还原铁的试验，分别研究了RHF设备中半还原铁的生产率。其结果与混合物原料的装入方式、使用的RHF的结构、RHF的转动速度、半还原铁的平均金属化率起示于表1和标。半还原铁的生产率用半还原铁制品中的全铁成分(T.Fe成分)的换算值进行评价，表中以使用现有型式的RHF的“操作示例3”的生产率为基准值(“1”)的生产率指数表示。

    表1    项目  操作示例1  操作示例2  操作示例3    原料装入方式    球团    球团    球团    原料装入口数目    2    3    1    原料排出口数目    1    1    1    转动速度指数    0.7    0.8    1  平均金属化率(％)    55    10    90    生产率指数    14    2.3    1

    表2    项目  操作示例4  操作示例5  操作示例6    原料装入方式    粉粒状    粉粒状    粉粒状    原料装入口数目    2    3    1    原料排出口数目    1    1    1    转动速度指数    0.2    0.2    0.2  平均金属化率(％)    55    10    90    生产率指数    1.0    1.6    0.7

    使用了RHF炉子直径为5m的试验炉。混合物原料(粉矿石+煤)使用球团和粉粒状混合物原料两种，回转炉底的转动速度用指数表示，使用球团时为“0.7～1”(转动一周约30分钟～12分钟)、使用粉粒状混合物原料时为“0.2”(转动一周约60分钟)。粉矿石和煤在各个操作示例中分别使用同一品牌。

    混合物原料按如下调配。首先对于球团把粉矿石用粉碎装置粉碎成颗粒直径40μm左右得到粉粒状矿石，以及把煤用粉碎装置粉碎成颗粒直径与粉粒状矿石大体相同得到的粉粒状煤，用造球机混合并造球，得到颗粒直径10～15mm左右的球团。

    关于粉粒状混合物原料，直接烧结供料的铁矿石为平均颗粒直径0.2～0.4mm左右的粉矿石，与粉碎成颗粒直径约3mm以下的粉粒状煤用搅拌机混合，做成粉粒状混合物原料。

    混合物原料中煤的配比设定在铁矿石量的20～40％(重量比)左右范围内。把RHF炉内气氛温度调整为1300～1400℃范围内。半还原铁的金属化率利用炉内气氛温度、矿石和制炭材料的配比、炉底转动速度、原料装入层的厚度等调整。

    在操作示例1～6中，操作示例1和操作示例4为使用图23所示的RHF(在圆周方向两处设有原料装入口5a、5b的RHF)的示例；操作示例2和操作示例5为使用图24所示的RHF(在圆周方向三处设有原料装入口5a、5b、5c的RHF)的示例；操作示例3和操作示例6为使用图3所示的RHF(只有原料装入口5的RHF)的示例。

    根据表1和表2可以看出，使用在圆周方向两个以上的部位有原料装入口的RHF，能够高生产率地生产平均金属化率低的半还原铁。实施例

    使用原料装入口的配置如图23(在圆周方向两处设有原料装入口5a、5b的RHF)和图3(只有原料装入口5的RHF)所示形式的RHF试验炉(炉子直径5m)，用以上述RHF操作示例为基准的方法，把混合物原料(煤+粉矿石)进行予还原，生产各种平均金属化率的半还原铁(均为球团)，把它的操作条件和生产率等换算成实际设备(炉子直径50m的RHF的实际设备)，同时换算成把这些半还原铁用实际的溶解炉(SRF、SAF)精练时的操作条件、各种单耗、能量消耗量和能量平衡。其结果示于表3。

    分别使用本发明示例图23所示型式的RHF、对比示例图3所示型式的RHF。各RHF炉内气氛温度适当调整到1300～1500℃范围内。

    表3中的RHF(炉底)转动速度指数和生产率指数，是以生产平均金属化率为90％wt的半还原铁时的RHF(炉底)转动速度和生产率为基准值(“1”)的数值。

    表3    项目  本发明  示例1  本发明  示例2  本发明  示例3  对比  示例1  对比示  例2对比示  例3    备注    溶解炉种类   SRF    SRF    SRF  SAF  SRF  SRF RHF转动速度指数   1.5    2    2.3    1    1    1 RHF平均金属化率    (％)    55    30    10    90    90    0 RHF还原率(％)    70    53    40    93    93    33 RHF生产率指数   1.4    2    2.3    1    1    2.5 RHF需要的煤的净 重(Kg/吨铁水)   370    300    250    470    470    220 溶解炉需要的煤量    (Kg/吨铁水)   280    380    460    0    150    500 溶解炉需要的氧量  (Nm3/吨铁水)   240    290    330    -    170    350 溶解炉回收气体①  (Mcal/吨铁水)   990    1300    1550    100    550    1680  RHF燃料单耗②  (Mcal/吨铁水)   610    300    50    1050    1050    0 RHF、溶解炉的公 用工程③(Mcal/吨    铁水)   360    400    430    1540    500    450  电、氧、氮等 炼铁剩余能量 (Mcal/吨铁水)    20    600    1070   -2490   -1000    1230＝①-(②+③) 炼铁纯能耗 (Mcal/吨铁水)  4800    4500    4200    6000    5600    4100 下工序使用能量④ (Mcal/吨铁水)  1100    1100    1100    1100    1100    1100 炼铁厂剩余能量 (Mcal/吨铁水) -1080    -500    -30   -3590   -2100    130＝①-(②+③+④) 放射能量(Mcal/吨    铁水)     0    0    0    0    0    130

    在表3中对比示例1为用SAF精练平均金属化率90％wt的半还原铁时的示例。其中用SAF进行的最终还原是用含在半还原铁中残余的碳进行的，其反应和铁水、熔渣的溶解所需的热是利用电极提供的电力实现。此外SAF产生的气体作为回收的气体回收，作为部分气体燃料提供给RHF。一般把SAF内的熔渣的碱度(＝CaO/SiO2)调整到1～3左右，调整此碱度所需的生石灰和轻度烧成的白云石与半还原铁一起加入SAF，在本例中也是这样假设的。

    对比示例2为用SRF精练平均金属化率90％wt的半还原铁时的示例。对比示例3为用SRF精练平均金属化率0％wt(予还原率33％)的半还原铁时的示例。本发明示例1～3为用SRF精练平均金属化率10～55％wt的半还原铁时的示例。其中用SRF进行最终还原除了半还原铁中的残留碳以外，要另外用其他途径提供的煤来进行，其反应和铁水、熔渣的溶解所需的热是利用上述还原反应产生的一氧化碳和煤用氧气燃烧而提供的。此外SRF产生的气体(发热量：800～1800Kcal/Nm3)作为回收气体被回收，作为气体燃料提供给RHF，剩余的回收气体作为RHF和SRF的公用工程和下一工序(炼钢、轧制、表面处理设备等)需要的能量来利用。熔渣碱度调整要用的石灰石和白云石，其烧成是用生产半还原铁的RHF全部烧成，与调整碱度需要的生石灰和轻度烧成的白云石一起送入SRF。

    上述本发明示例、对比示例中为了防止从RHF排出的半还原铁(球团)温度降低和再氧化，都被放在密闭容器中送到溶解炉的。

    根据表3从炼铁(RHF和溶解炉)纯能量消耗的观点来看，把本发明的示例1～3与对比示例1进行比较的话，可以看出RHF-SAF工艺的对比示例1为6Gcal/t，而本发明示例1～3分别为4.8Gcal/t、4.5Gcal/t、4.2Gcal/t，能量的利用率非常高。

    另一方面，像对比示例3的平均金属化率降到0％的话，炼铁纯能量消耗进一步下降，由于产生大量剩余气体，包含下面工序的整个炼铁厂都不对剩余气体进行处理，不得已要把130Mcal/t的能量放散掉。因此炼铁的能量中包含此部分放散掉的能量的话，炼铁能量的消耗量反倒增加了。即使是RHF-SRF工序，像对比示例2那样把半还原铁的平均金属化率提高到90％，炼铁纯能量消耗要恶化，达到5.6Gcal/t。

    此外从能量平衡的观点来看，把半还原铁的平均金属化率设定为比本发明范围低的对比示例3的情况，如上所述，从整个炼铁厂来看产生剩余气体。相反半还原铁平均金属化率设定得比本发明范围高的对比示例2的情况，RHF需要的气体燃料不够，需要添加高价能量的天然气。

    与此相反，本发明示例1是半还原铁平均金属化率设定为55％wt的情况，炼铁工序中所需要的能量大体是平衡的。这对于从矿石炼铁、销售铸铁和扁坯块的炼铁厂来说是理想的、而且达到极限的能量平衡。

    在实际实施上述形式金属冶炼方法时，关于混合物原料的予还原存在以下几个问题。

    (1)作为原料的铁矿石被还原的问题；

    (2)因加热烧嘴的加热方法造成的生产率的问题；

    (3)原料装入层温度分布不均造成的生产率的问题；

    (4)用于予还原炉的加热烧嘴的气体燃料问题，再有是从SRF排出的排放气体的利用问题；

    (5)装入予还原炉混合物原料的爆裂问题；

    下面所示的本发明的金属冶炼方法(I)～(VI)特别包括了有效解决这样问题的方法。

    下面以示例就本发明的金属冶炼方法(I)～(VI)说明以金属冶炼为对象使用作为金属氧化物和(或)金属氢氧化物的铁矿石(粉矿石)，把它进行予还原-熔融还原，制造铁水的情况。A.金属冶炼方法(I)

    一般烧结供料矿石(颗粒直径10mm以下)直接用矿石在RHF等予还原炉中对它进行予还原时，存在有被还原性差的问题。

    另一方面，烧结供料矿石与球团供料矿石(球团用的颗粒直径在0.08mm以下)相比粒度粗，造球时形成球团的形状困难。此外要把烧结供料矿石破碎成与球团供料尺寸相同，由于需要高的成本，是不现实的，因此现在粘接剂使用量多，而且存在有操作性能差和合格率降低的问题，认为把烧结供料矿石直接用块状的方法是现实的。

    可是由于上述烧结供料矿石的被还原性差，作为制炭材料内的成形体的球团与烧结供料为基础的成形体相比较时，用予还原炉的还原速度有很大差别，存在有以烧结供料为基础的还原速度仅仅是球团的一半～2/3左右的问题。

    对于这样的问题，本发明的金属冶炼方法(I)在采用作为矿石原料的烧结供料矿石的情况下，可以提高予还原时矿石的被还原性，通过这种方法以期能够降低铁矿石等的金属氧化物和(或)金属氢氧化物熔融还原冶炼的成本，提高生产率。

    对于上述以前的认识和问题，本发明人对烧结供料矿石、进而以它为基础的造球材料或成形体的被还原性进行了研究。其结果发现把烧结供料矿石一次破碎成适当的粒度，只要把它与制炭材料混合后进行予还原(也就是不需要把矿石和制炭材料用粘接剂制成球团或成形，进行予还原)，就可以大幅度提高还原速度，能够得到与现在球团相同或相近的还原速度和生产率。此外还看出把烧结供料矿石一次破碎成适当粒度，把它与制炭材料混合后做成球团和做成块状的情况下，即使用此现在粗的矿石也能得到与现在球团相同或相近的还原速度和生产率。

    以这样的认识为基础，本发明的金属冶炼方法(I)是具有要从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中选一种以上的混合物原料，在回转炉底式、水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉中使部分铁矿石予还原成金属化状态的予还原工序(A)，以及把在此工序(A)予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原的工序(B)的金属冶炼方法。上述的混合物原料中的铁矿石是采用把以烧结供料矿石为主的矿石经一次破碎后得到的矿石。此外希望一次破碎后的矿石粒度为0.1～1mm。

    采用本发明的这样的金属冶炼方法(I)，使用以烧结供料矿石为基础的混合物原料，能够得到与球团相同或相近的还原速度和生产率。

    下面对本发明的金属冶炼方法(I)进行详细的说明。

    在本发明的金属冶炼方法(I)中，装入予还原炉内的混合物原料为下述(a)～(c)中的一种以上的混合物原料。

    (a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料；

    (b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料；

    (c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料；

    把这样的混合物原料在回转炉底式、水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉中进行予还原，使铁矿石达到规定的平均金属化率(希望5～55％)，然后把它装入铁水浴型熔融还原炉(SRF)等的金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原。

    用此种金属冶炼方法(I)，上述的混合物原料中的铁矿石为以烧结用的烧结供料矿石为主的矿石经一次破碎得到的矿石，希望使用经一次破碎后粒度在0.1～1mm的烧结供料矿石。

    使用经一次破碎成适当粒度的烧结供料矿石配到这样的混合物原料中，还原速度大幅度提高，认为其原因是烧结供料矿石经一次破碎而细化，比表面积增加，与制炭材料紧密接触的结果，还原性得到显著改善。

    当然，烧结供料矿石破碎后尺寸越小效果越好，由于会导致破碎成本的增加，所以存在一个合适的值。根据矿石的不同，矿石的颗粒直径乃至粒度分布不同，由于破碎需要的能量乃至破坏强度的差异，要根据使用的矿石找出最合适的值，发现破碎到粒度大体在0.1～1mm(筛子的粒度：筛孔0.1mm的留在筛上，筛孔1mm的落在筛下)的话，不会导致破碎成本的大幅度增加，并能达到期望的还原性。

    表4和表34表示把烧结供料矿石经一次破碎，把它与制炭材料混合后的混合物原料装入RHF等的予还原炉，进行予还原，在这种情况下烧结供料矿石破碎后的粒度、破碎成本指数、被还原性指数之间关系，可以看出破碎后粒度在0.1～1mm范围综合成本最低。因此在本发明中希望把烧结供料矿石一次破碎后的粒度定为0.1～1mm范围。

    表4    粒度*1    10    5    2.5    1    0.5    0.3    0.2    0.1  0.075  0.045  破碎成本指数    0    7    10    22    27    35    40    56    65   100  被还原性指数    60    66    72    76    86    88    90    94    96   100  综合成本指数    115    106    98    86    82    81    83    88    92   100

    *1代表颗粒直径

    以上的本发明的金属冶炼方法(I)中，是仅仅把烧结供料矿石经一次破碎的得到的矿石与制炭材料混合的予还原方法，具有省略了制造球团和制块工艺以及造球机、团矿机等的设备的优点。另一方面在烧结供料矿石一次破碎得到的矿石和制炭材料做成球团和团块矿的情况下，由于在予还原炉内矿石粉和制炭材料在比较紧密接触状态下升温和还原，所以具有能大幅度提高还原速度的优点。

    在本发明的金属冶炼方法(I)中使用的RHF可以使用图2和图3所示的RHF，或者使用图22和图23、图24所示的RHF等。这些RHF的基本构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。

    此外作为予还原炉使用RHF以外的水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉的任何一种都可以。水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的各种予还原炉的构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。B.金属冶炼方法(II)

    现在的RHF加热炉内装入物不是用烧嘴火焰直接加热，而是通过炉子上部高温气体的辐射传热以及高温炉底的热传导加热的，因此传热速率决定了单位炉底的生产率，要提高生产率是困难的。

    对于这样的问题，本发明的金属冶炼方法(II)可以大幅度提高予还原中的生产率，以此可以实现铁矿石的金属氧化物和(或)金属氢氧化物的熔融还原冶炼降低成本、提高生产率。

    对于上述现在的RHF的问题，本发明人把予还原矿石装入铁水浴型熔融还原型熔融还原炉生产铁水时，在总能量平衡上希望着眼点为使半还原铁低金属化率。

    (1)通过利用烧嘴火焰直接加热的方式加热予还原炉内的原料装入物，由于用烧嘴火焰的火焰辐射传热和生成的高温气体对流传热的促进作用，可以大幅度提高单位炉底面积的生产率。

    (2)采用这样的加热方式时，在烧嘴火焰的还原火焰周围一定存在氧化火焰，所以被加热原料表面有氧化的倾向，因此要使装入物得到高金属化率时是非常不利的条件，实际上是不适用的，但是在上述使铁矿石得到低金属化率的予还原金属冶炼方法中，没有任何问题。

    是根据这样的想法完成了本发明的金属冶炼方法(II)的。

    也就是本发明的金属冶炼方法(II)是具有要从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中选一种以上的混合物原料，在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中，使部分铁矿石予还原成金属化状态的予还原工序(A)，以及把在此工序(A)予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原的工序(B)的金属冶炼方法。在予还原炉中加热混合物原料时，混合物原料层的上面至少有一部分与加热烧嘴火焰接触。采用本发明的这样的金属冶炼方法(II)，通过有效提高予还原炉热效率，能够使予还原炉的生产率大幅度提高。

    适于实施这样的金属冶炼方法(II)的本发明的金属冶炼设备具有回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉，从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中，选一种以上的混合物原料，装入予还原炉中；还具有金属冶炼用的溶解炉，把在上述予还原炉中予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原。用于加热装入上述予还原炉炉底上的混合物原料的加热烧嘴，设计成下述(i)～(iii)中任一种形式，使烧嘴火焰至少与混合物原料层的上面一部分接触。

    (i)烧嘴的风口设在炉体侧壁下部；

    (ii)烧嘴风口设在炉体侧壁，同时烧嘴风口的方向从水平到向下45°范围向炉底一侧倾斜；

    (iii)烧嘴风口设在顶上方向向下。

    下面对本发明的金属冶炼方法(II)进行详细的说明。

    在本发明的金属冶炼方法(II)中，装入予还原炉内的混合物原料为下述(a)～(c)中的一种以上的混合物原料。

    (a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料；

    (b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料；

    (c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料；

    把这样的混合物原料在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中进行予还原，使铁矿石达到规定的平均金属化率(希望5～55％)，然后把它装入铁水浴型熔融还原炉(SRF)等的金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原。

    用金属冶炼方法(II)在予还原炉中加热混合物原料时，混合物原料层的上面至少有一部分与加热烧嘴(燃烧器)火焰接触。其中所谓加热烧嘴的火焰是指由于气体燃烧反应而产生的可见的发光的部分。在一般的扩散火焰中，外侧是氧化火焰，内侧为还原火焰。这样的火焰形成的辐射传热远比一般的辐射传热可以更有效地把热传递给被加热物体。

    下面以予还原炉使用RHF的情况为例，说明本发明的金属冶炼方法(II)的实施形式。

    RHF可以使用图2和图3所示的RHF或图22和图23、图24所示的RHF。这些RHF的基本构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。

    用这样的RHF进行予还原操作中，采用本发明加热混合物原料，混合物原料中至少有一部分与加热烧嘴火焰接触。通过利用这样烧嘴火焰幅射传热和来自高温燃烧气的对流传热促进效果，能提高单位炉底面积的生产率。但是用这种方法在烧嘴火焰的还原火焰周围一定存在氧化火焰，所以被加热原料表面有氧化的倾向，因此用RHF还原时，对要得到高金属化率的情况是不适宜的。也就是在用RHF还原时，以获得低金属化率为前题的本发明是第一次成为可能的方法。

    本发明的金属冶炼设备具有适于上述方法的、予还原炉中的加热烧嘴配置结构，用于加热装在炉底上的混合物原料的加热烧嘴设置成(i)烧嘴的风口设在炉体侧壁下部、(ii)烧嘴风口设在炉体侧壁，同时烧嘴风口的方向从水平到向下45°范围向炉底一侧倾斜、(iii)烧嘴风口设在顶上方向向下，其中任一种方式，以便使喷嘴火焰与混合物原料层上的至少一部分接触。

    图35表示本发明的一个实施示例，为RHF烧嘴安装部位的炉子直径方向的断面图。

    加热烧嘴63的烧嘴风口64位于炉体侧壁下部，而且烧嘴风口角度相对于炉底面在水平～向下倾斜45°范围，使加热烧嘴的火焰f的一部分至少与原料装入物层A的一部分接触，特别是还原火焰与原料装入物接触。烧嘴风口角度是从水平方向向上的话，不能使烧嘴火焰f与原料装入物层A接触，另一方面从水平方向向下角度超过45°的话，只能加热炉底上局部的原料装入物层A。

    图36表示本发明的其他的实施形式，是在炉体1顶部向下设置加热烧嘴63的。把烧嘴风口64设置在炉体顶部的情况下，风口与炉底离得过远的话，由于火焰到不了炉底，烧嘴风口64希望设在距炉底2.5m以内(希望在2.0m以内，最好在1.5m以内)，这样烧嘴火焰5能稳定地与炉底上的原料装入物层A的上面接触。

    用于烧嘴燃烧的空气比在0.5～1.3范围，希望在0.6～0.85范围。由于在此范围燃烧速度大，与绝热火焰温度高的区域的火焰直接接触，可有效促进对流传热。

    希望在炉底部分预先铺设有除混合物原料以外的制炭材料和辅料、或它们的混合物，以使炉底部分的热负荷不要过大。采用本发明的方法和设备，因制炭材料加热产生挥发成分中的气体和分解生成的气体中，使燃料成分有效燃烧，而且可以把此燃烧热传递给原料装入物。

    通过从加热烧嘴吹入燃烧气体的同时，在原料装入物附近乃至燃烧火焰直接碰到的位置吹入二次燃烧空气，可以利用二次燃烧用空气使未燃烧的CO、H2燃烧，可以利用它的辐射热加热混合物原料。因此炉子的热效率进一步提高。如图37所示的状态，加热烧嘴63a是在烧嘴主体65外侧插入二次燃烧用空气的供气管66，使用加热烧嘴63a提供二次燃烧用空气。把这样的二次燃烧用空气预热到300～600℃左右，效果更显著。

    如图35和图37所示的实施形式，把加热烧嘴63、63a设在炉体1侧壁情况下，希望加热烧嘴的火焰长度与炉底移动方向成直角、至少要达到炉底宽度方向的1/3～1/2左右，最好达到炉底宽度的70～80％。当然即使是在这种情况下，上部气体空间燃烧的辐射传热也能得到与现有情况相同的效果。

    对于炉底宽度方向的原料装入物，为了要能够与火焰均匀接触，如图38(平面图)所示，把炉底宽度方向分成多个区域2a1～2a3，相对于各区域的原料装入物可以与不同的加热烧嘴63的火焰f相接触。这种情况下，不同的热烧嘴63可以像图38所示的那样，可以仅设置在炉壁一侧3a，也可以像图39那样分别设置在炉壁的两侧3a、3b和顶部。

    采用本发明的金属冶炼方法(II)，除RHF以外可以使用水平移动炉底式予还原炉。水平移动炉底式予还原炉的构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。C.金属冶炼方法(III)

    用图2和图3所示型式的RHF，利用设在炉壁侧边等的加热烧嘴(燃烧器)对原料装入物层进行加热，原料装入物层主要是从炉子上部的辐射传热乃至从炉底部分的传热进行加热的。可是由于考虑到这样从炉子上部的辐射传热乃至从炉底部分的传热要进行原料装入物层的加热情况下，因原料装入物层内的传热起到支配升温速度的作用，要进一步增加产量即使增加从加热烧嘴等投入的热量，不仅原料装入物层的最表层要温度高，原料装入物层内温度分布偏差大，而且要提高平均温度水平也是困难的。

    对于此问题本发明的金属冶炼方法(III)能够使原料装入物层的温度分布偏差非常小，并能得到与增加投入的热量相应的增加产量的效果，以此来实现使铁矿石等的金属氧化物和(或)金属氢氧化物的熔融还原冶炼成本降低、生产率提高的目的。

    也就是本发明的金属冶炼方法(III)是具有要从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中，选一种以上的混合物原料，在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中，使部分铁矿石予还原成金属化状态的予还原工序(A)，以及把在此工序(A)予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原的工序(B)的金属冶炼方法。在上述工序(A)加热和还原过程中，使装在予还原炉炉底上的上述混合物原料相对于炉底转动和(或)移动。采用这样的本发明的金属冶炼方法(III)，能消除原料装入物层内温度分布的偏差，可以大幅度提高炉子的生产率。

    适于实施这样的金属冶炼方法(III)的本发明的金属冶炼设备具有回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉，从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中，选一种以上的混合物原料，装入予还原炉中；还具有金属冶炼用的溶解炉，把在上述予还原炉中予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原。在上述予还原炉中设置有在对炉底上的混合物原料进行加热和还原的过程中，使混合物原料相对于炉底转动和(或)移动的手段。

    下面对本发明的金属冶炼方法(III)进行详细的说明。

    在本发明的金属冶炼方法(III)中，装入予还原炉内的混合物原料为下述(a)～(c)中的一种以上的混合物原料。

    (a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料；

    (b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料；

    (c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料；

    把这样的混合物原料在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中进行予还原，使铁矿石达到规定的平均金属化率(希望5～55％)，然后把它装入铁水浴型熔融还原炉(SRF)等的金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原。

    用此金属冶炼方法(III)在以堆积的状态装入予还原炉炉底上的上述混合物原料，在炉内加热和还原过程中，使其相对于炉底转动和(或)移动，以期使混合物原料的装入物层内的温度分布均匀化和予还原率均匀化。

    下面以予还原炉使用RHF的情况为例，说明本发明的金属冶炼方法(III)的实施形式。

    RHF可以使用图2和图3所示的RHF或图22和图23、图24所示的RHF。这些RHF的基本构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。

    图40为表示本发明适用RHF情况的一个实施形式，2表示回转炉底。在此实施形式中，在炉子直径方向三个地方设置挡板67a～67c，使炉底上的原料装入物每转一周顺序变化到炉底外圆周(炉子直径方向的外侧)，使原料装入物转三周后从炉内排出。

    上述的挡板67由于使回转炉底2上的原料装入物移向炉底外圆周一侧(炉子直径方向的外侧)，从平面看时，挡板67设置成与炉底转动方向倾斜。这些挡板67的下缘未接近回转炉底2的上表面，固定在炉体1的炉壁3(侧壁、顶部等)上，由于斜着阻挡回转炉底2上的原料装入物，所以把原料装入物顺序推向炉底的外圆周一侧。

    在本实施形式中，由于设置挡板67a～67c，炉底宽度方向被分成三个区域2a1～2a3，其中分别在最里面圆周区域2a1的挡板67a的后面(炉底转动方向的下游一侧)设置有原料装入口5，此外在最外面圆周区域2a3的挡板67c的前面(炉底转动方向的上游一侧)设置有原料排出口6。

    图中69a、69b为气体密封板，密封板69a、69b邻近设置，把原料装入部位(原料装入口5)和原料排出部位(原料排出口6)从炉内空间隔离出来，其炉气温度控制得比其他的炉内空间要低。

    采用这种实施形式的RHF，利用挡板67a～67c的作用，炉底上的原料装入物从炉内里面圆周一侧顺序移到外面圆周一侧，可以消除炉内圆周方向和半径方向上炉内温度条件的分布和偏差造成的原料装入物的预热温度和达到的金属化率的偏差、离散，能够有效进行原料装入物的预热和矿石的予还原。

    图41为表示本发明另外的实施形式的图示，如图42所示，在炉子直径方向三处设置使装入物转动的扭转板68a～68c，原料装入物在炉内的三周期间，炉底上的原料顺着扭转板68a～68c推向上方，然后在最外周一侧炉底上再次排出。

    上述各扭转板68如图42所示，具有整个板扭转的结构，在板长方向两端的短边成数十度(例如90°)的关系。其中一端的短边被安装成平行而且接近炉底面的状态，与上述的挡板67相同，被固定在炉体1的炉壁3(炉的侧壁和顶部等)。因此如图42所示，从图中左手前侧被引到扭转板68上的原料，沿扭转板68长度方向被向上推，然后向图中右侧方向排出，重新落在炉底上。

    与图40的实施形式相同，在本实施形式中，由于设置扭转板68a～68c，炉底宽度方向被分成三个区域2a1～2a3，其中分别在最里面圆周区域2a1的扭转板68a的后面(炉底转动方向的下游一侧)设置有原料装入口5，此外在最外面圆周区域2a3的扭转板68c的前面(炉底转动方向的上游一侧)设置有原料排出口6。

    图中69a、69b为与图40相同的气体密封板。

    采用此实施形式的RHF，利用扭转板68a～68c的作用，炉底上的原料装入物从炉内里面圆周一侧顺序移到外面的圆周一侧，可以消除炉内圆周方向和半径方向上炉内温度条件的分布和偏差造成的原料装入物的预热温度和达到的金属化率的偏差、离散。而且由于扭转板68可以把炉底面一侧的原料装入物层掀起，原料装入物层内靠下面(炉底面一侧)的原料可以移到上层，再有此时由于原料的转动其受热面改变，所以利用上述实施形式可以更有效地消除原料装入物的预热温度和达到的金属化率的偏差、离散。有效进行原料装入物的预热和矿石的予还原。用这种实施形式原料装入物不是堆积的情况下，也由于原料(造球体或成形体)的受热面改变，也是有效的。

    图43是表示本发明的其他的实施形式的图示，在炉底宽度方向设置有螺旋杆装置70，用此螺旋杆装置70把原料装入物层混合和搅拌(也就是掀起)，来使原料相对于炉底面转动和(或)移动的。特别是采用这样的螺旋杆装置70时，通过螺旋杆的搅拌作用，原料装入物层中的原料上下交替，特别有效。

    上述螺旋杆装置70由横穿炉宽方向的螺旋杆71(螺旋杆轴)和转动的驱动装置(图中未表示)组成，螺旋杆71的下缘贴近炉底上面，固定在炉壁3等上。

    用本实施形式要在炉子圆周方向多个部位设置螺旋杆装置。

    图中69a、69b为与图40相同的气体密封板。

    图44是表示使用螺旋杆装置的本发明的其他实施形式，此实施形式螺旋杆装置72兼有原料排出功能和把装入物层混合和搅拌的功能。此螺旋杆装置72设置在原料排出部位内。与上述的RHF相同，原料排出部位(原料排出口6)和与其相邻的原料装入部位(原料装入口5)用气体密封板(图中没有表示)与RHF的其他炉内空间(干燥、加热区、还原区)隔开。在原料排出部位和与其相邻的原料装入部位的两侧(也就是干燥和加热区-还原区的两端)，分别设置有排气通道73(炉内排气口)，利用吸引风扇(图中未示)把炉内的排放气体通过上述排放气体通道73排放。利用上述密封板和排气通道对气体的吸引作用，原料排出部位内的气氛温度被控制得比较低，使螺旋杆装置72耐用。

    螺旋杆装置72具有与图25所示装置大体相同的结构。此螺旋杆装置72通过调整它的螺旋杆74(螺旋杆轴)的转动速度，起到原料排出装置或原料装入物层的混合和搅拌的作用。也就是如图45(c)所示，使螺旋杆74以比较大的转动速度转动的话，螺旋杆装置72起到原料排出装置的作用，可以把炉底上的原料装入物层排出炉外。另外如图45(b)所示，使螺旋杆74以比较小的转动速度转动的话，螺旋杆装置72起到把原料装入物层混合和搅拌的作用，使原料装入物层在炉底宽度方向移动，同时把原料装入物层的原料混合和搅拌。此外螺旋杆74停止转动的话，如图45(a)所示，原料装入物层的原料从螺旋杆74的叶片间滑过，其结果是原料几乎不动。

    因此在图45(b)所示的使用形式下，适当调整螺旋杆74的转动速度，能够调整在炉底宽度方向原料的移动量和混合、搅拌的程度。也就是通过调整螺旋杆74的转动速度，可以调整RHF每转动一周的移动量M，所以对于RHF炉底宽度W和转动速度S，可以设定和调整任意的炉内滞留时间T(＝W/M×1/S)或任意的混合、搅拌次数N(＝W/M)。因此从RHF排出的半还原铁的金属化率很容易调整。

    如上所述，通过用机械方法使原料装入物相对于炉底转动和(或)移动，可以调整从原料装入后的升温期到原料排出期间炉内气氛温度从低温到高温。原料装入物即使没有干燥，在装入初期进行干燥后，可以进行稳定的加热和还原。

    在原料装入物层高度内设置机械手段的情况下，机械手段由于不受到炉内气氛辐射，可以提高机械手段的耐用性。

    用来使原料装入物层的原料在炉底上转动和(或)移动的机构不限于图40～图44所示的机构，可以采用各种形式的装置。例如除了上述的螺旋杆装置以外，可以用其他的机械手段使装入物转动、反转或水平移动。利用把这些手段组合，能实现使原料装入物的预热温度和还原率均匀化。此外例如在堆积一层球团的情况下，用小的力就利用使它转动和移动，可以用更简单的方法。

    采用上述本发明的金属冶炼方法(III)，可以使原料装入物的温度分布和还原率均匀化，可以得到与增加能量投入相应的提高产量的效果。此外现在球团等不是堆积一层的话就难以达到充分的还原率，采用本发明的方法，可以减轻原料装入物上下方向的温差，即使是堆积多层(2～3层)球团的情况下，也能得到与现在堆积一层相近的还原率。因此可以大幅度提高生产率。

    采用本发明的金属冶炼方法(III)除了RHF以外，予还原炉还可以使用水平移动炉底式予还原炉。水平移动炉底式予还原炉的构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。D.金属冶炼方法(IV)

    实际实施上述本发明的各种形式的金属冶炼方法时，存在有予还原炉使用的加热烧嘴的气体燃料问题，以及从溶解炉排出的排放气体的利用问题。也就是在予还原炉内的混合物原料还原处理中，加热烧嘴使用的气体燃料是采用溶解炉生成的气体，可以说是希望在高温状态使用，对整个工艺的能量利用率方面最有利。可是从炉内压力低的溶解炉(例如炉内绝对压力低于1.2大气压)排出的生成气体，由于压力低，需要升压后供给加热烧嘴，而由于溶解炉的生成气体含有大量的粉尘，不能用压缩机等升压，结果难以作为加热烧嘴的气体燃料使用。

    另一方面，在有效利用溶解炉生成气体方面，考虑设置锅炉，从气体的显热进行蒸汽回收，为此要用锅炉和回收的蒸汽发电，需要设置汽轮机，为此设备费比较大，不能不注意。此外溶解炉产生气体的显热直接废弃的话，要提高整个工艺的热效率很困难。

    对于此问题，本发明的金属冶炼方法(IV)可以把金属冶炼用的溶解炉产生的气体，在高温状态下作为予还原炉的加热烧嘴用的气体燃料使用。可以以少的单位能耗科学设备操作，以此来实现使铁矿石等的金属氧化物和(或)金属氢氧化物的熔融还原冶炼成本降低、生产率提高的目的。

    本发明的金属冶炼方法(IV)的第一种形式是具有要从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中，选一种以上的混合物原料，在回转炉底式或水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉中，使部分铁矿石予还原成金属化状态的予还原工序(A)，以及把在此工序(A)予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原的工序(B)的金属冶炼方法。在上述工序(B)中，至少有一部分高温溶解炉生成气体，用经过除尘的燃烧用空气和(或)溶解炉生成气体升压后的喷射作用，作为气体燃料吹入预备加热还原炉加热烧嘴。

    本发明的金属冶炼方法(IV)的第二种形式具有要从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中，选一种以上的混合物原料，在回转炉底式或水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉中，使部分铁矿石予还原成金属化状态的予还原工序(A)，以及把在此工序(A)予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原的工序(B)的金属冶炼方法。在上述工序(B)中，至少有一部分溶解炉生成气体，使温度降到800℃以下，然后用高温除尘装置回收气体种的粉尘，随后在高温状态下作为气体燃料供给予还原炉的加热烧嘴。

    用上述的本发明的金属冶炼方法(IV)，可以把溶解炉生成气体在高温状态下作为予还原炉的加热烧嘴用气体燃料使用，能够用少的单位能耗进行设备操作。

    下面对本发明的金属冶炼方法(IV)和适合此方法的予还原炉进行详细说明。

    在本发明的金属冶炼方法(IV)中，装入予还原炉内的混合物原料为下述(a)～(c)中的一种以上的混合物原料。

    (a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料；

    (b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料；

    (c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料；

    把这样的混合物原料在回转炉底式或水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉中进行予还原，使铁矿石达到规定的平均金属化率(希望5～55％)，然后把它装入铁水浴型熔融还原炉(SRF)等的金属冶炼用的溶解炉中(下面以SRF为例进行说明)，在此SRF中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原。

    用这种金属冶炼方法(IV)至少有一部分SRF中生成的高温溶解炉生成气体，用经过除尘的燃烧用空气和(或)溶解炉生成气体升压后的喷射作用，作为气体燃料吹入予还原炉的加热烧嘴。或者至少有一部分在SRF中生成的溶解炉生成气体，使温度降到800℃以下，然后用高温除尘装置回收气体种的粉尘，随后在高温状态下作为气体燃料供给予还原炉的加热烧嘴。

    下面以予还原炉使用RHF，溶解炉使用SRF为例，说明本发明的金属冶炼方法(IV)的实施形式。

    RHF可以使用图2和图3所示的RHF，或者使用图22和图23、图24所示的RHF等。这些RHF的基本构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。

    在用这样的RHF进行予还原操作中，在本发明的金属冶炼方法(IV)的第一种实施形式中，至少有一部分高温溶解炉生成气体(排放气体)，用经过除尘的燃烧用空气和(或)溶解炉生成气体升压后的喷射作用，作为气体燃料吹入予还原炉的加热烧嘴。即使是从溶解炉排出的生成气体的压力比较低时，不用压缩机等升压装置，也可以把高温的溶解炉生成气体供给予还原炉的加热烧嘴。图46表示本发明的金属冶炼方法(IV)的第一种形式的一个示例，此方法适用于SRF生成气体的压力比较低(例如绝对压力低于1.2大气压)的情况。图中20是SRF、75是热旋风式除尘器、76是文丘里除尘器、77是储气罐、78、79分别是SRF生成气体(除尘后SRF生成气体)及燃烧用空气压缩机、18是RHF、63是此RHF的加热烧嘴、80是设在上述压缩机78、79和加热烧嘴63之间的配管。在各压缩机78、79和加热烧嘴63之间的配管80上(靠近加热烧嘴63的位置)有喷射器81(喷射器)，其中从热旋风式除尘器75的出口配管分出气体配管82，与喷射器81连接。在此气体配管82的上述分出配管的位置，设有控制向配管82供气量的控制阀83。

    在这样的设备构成中，SRF生成气体用热旋风除尘器75进行一次除尘后，经过控制阀83，用文丘里除尘器76进行二次除尘，随后暂时储存在储气罐77中，此气体储气罐77内的SRF生成气体，用压缩机78经过喷射器81吹入加热烧嘴63。燃烧用空气用压缩机79经过相同的喷射器81吹入加热烧嘴63。这些经过除尘的SRF生成气体和燃烧用的空气，也可以是仅把其中的一种供给加热烧嘴63。

    上述控制阀83把SRF生成气体以适当比例分配给气体配管82，用上述压缩机78、79加压后的SRF生成气体和(或)燃烧用的空气，由于高速通过喷射器81形成的喷射作用，通过气体配管82从热旋风除尘器75的出口一侧配管吸出高温的SRF生成气体，此SRF生成气体通过喷射器81和气体配管80吹入加热烧嘴63。

    这样就可以使一部分SRF生成气体，在高温状态下作为燃料提供给RHF加热烧嘴，能够有效地利用SRF生成气体的显热。

    图47(断面图)为表示喷射器81结构示例的图示，此喷射器81前端有直径收缩的吐气管86，而且侧部有带吸入口87的喷射器主体84、喷嘴85，喷嘴从喷射器主体84的后面伸出，喷嘴的前端位于上述吐气管86的根部附近。喷射器主体84的上述吸入口87与气体配管82连接，上述喷嘴85的后端与气体配管80连接。用这样的喷射器81，经压缩机78、79加压的高速SRF生成气体和(或)燃烧用空气，通过喷嘴85进入喷射器主体84，此时由于喷射的作用，从吸入口87通过气体配管82把高温的SRF生成气体吸入到喷射器主体84内，经过吐气管86吹入加热烧嘴63。

    如图所示，喷嘴85的喷嘴前端也可以是直边的，这种情况也能得到50m/秒～音速左右的气体流速，由于喷嘴的前端(它的内径)做成细尖的形状，可以与拉瓦尔喷嘴一样提高气体流速，利用进一步提高喷射器的效果。

    如图所示，希望吐气管86靠近加热烧嘴的管带有5～10°左右的锥度，使其扩径。不设置此锥度或锥度小于5°的话，从喷嘴前端喷出的气体膨胀因摩擦而受到抑制，所以喷射的效果减弱。另一方面锥度超过10°的话，喷出气体的喷嘴周围产生紊乱，这种情况也会减弱喷射的效果。

    也可以不用热旋风除尘器75进行一次除尘，用喷射器81吸入SRF生成气体，这种情况下，由于经过热旋风除尘器的气体温度不降低，在热效率方面是有利的。要能防止热旋风除尘器中含的粉尘附着在气体配管内的话，希望不用热旋风除尘器75进行一次除尘，把SRF生成气体供给加热烧嘴63。要防止热旋风除尘器中含的粉尘附着在气体配管内，例如把气体配管系统做成水冷结构，或在气体配管系统设置锅炉，希望是SRF生成气体的温度降到950℃以下。

    图48是表示本发明金属冶炼方法(IV)的第二种形式的一个示例的图示。此方法适用于SRF生成气体具有比较高压力(绝对压力在2～3大气压以上)的情况。

    图中88为锅炉、89为高温除尘装置、90为SRF生成气体从SRF20经锅炉88、经高温除尘装置89导入加热烧嘴63的气体配管、91为此气体配管90上设置的压力调节阀、92为用于向加热烧嘴63供燃烧用空气的配管93上设置的流量调节阀、94为用于向加热烧嘴63供燃料(例如LNG、煤油等)的配管95上设置的流量调节阀、96为测定上述气体配管90内的排放气体的流量、气体成分、气体温度，同时根据这些测定值控制上述流量调节阀92、94的测定和控制装置。

    上述高温除尘装置89例如可以由具有陶瓷制的过滤器和碳素材料制的过滤器的高温袋滤器构成。

    在这样的高温袋滤器中使用的过滤器可以是陶瓷纤维制的过滤器、利用挤压成形等方法形成具有非常细小间隙结构的陶瓷制过滤器、移动相式碳素材料过滤器等，具有规定的收集粉尘功能的话不管采用哪种，但需要根据收集粉尘的温度、气体中的碱性、硫、卤族元素等杂质浓度选择材质。

    陶瓷制过滤器的材质一般为高铝质、堇青石、富铝红柱石、氧化锆等，希望在杂质成分大体凝固的温度下(至少在950℃以下、希望在850℃以下、最好在650℃以下)使用。用焦碳颗粒等的碳素材料过滤器，可以在更高的温度区域使用。关于碳素材料过滤器使用上课题，收集粉尘后碳素材料的有效利用问题，可以把过滤器使用的碳素材料作为供给SRF的制炭材料来利用，而且这种情况下也起到回收SRF生成气体显热的作用。

    作为碳素材料过滤器的碳素材料，即使是在高温下使用也不必担心会热粘砂和挂顶的无烟碳和非粘接碳材料的话，由于作为过滤器在使用中可以脱气，起到在SRF中的二次燃烧率高度稳定。当然通过此碳素材料和石灰石、白云石等混合，也能起到“锻烧”和脱硫的作用。

    一般用热旋风除尘器可以除去的粉尘颗粒直径限于10μm以下，而高温袋滤器可以除去的粉尘颗粒直径为0.05～0.1μm。因此采用这样的高温除尘装置不用担心粉尘附着在下游气体通路的内壁上。

    由于从SRF20排出的生成气体有比较高的压力，所以不用升压就可以供给加热烧嘴63，从炉子排出的超过800℃的排放气体直接用高温除尘器89除尘时，粉尘与除尘另部件(陶瓷过滤器等)发生反应和烧结，会降低除尘功能。

    本发明中从SRF20排出的生成气体使温度降低到800℃以下，送到高温除尘器89的，因此在本实施形式中在高温除尘器89之前设有锅炉88，用此锅炉88回收生成气体的显热，使生成气体温度降到800℃以下。然后这样经过锅炉88和高温除尘器89的高温生成气体利用压力调节阀91调整压力后供给加热烧嘴63。作为使生成气体温度降到800℃以下的方法不限定是锅炉，可以使用任何方法。

    利用测定和控制装置96连续测定气体配管90内的气体流量、气体成分、气体温度，以这些结果为基础控制流量调节阀92、94，向加热烧嘴63提供与生成气体流量等相应的最合适的燃烧用空气和燃料。

    在本发明的金属冶炼方法(IV)中，予还原炉除了RHF以外，也可以使用水平移动炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉中的任一种。水平炉底式、多层炉底式或回转窑式的予还原炉的构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。E.金属冶炼方法(V)

    实际实施上述本发明的各种形式的金属冶炼方法时，存在有予还原炉使用的加热烧嘴的气体燃料问题。也就是在予还原炉内的混合物原料予还原处理中，作为加热烧嘴使用的气体燃料使用溶解炉生成气体，可以说在整个工艺能量利用效率上是所希望的，但是溶解炉生成气体的气体热量大约为800～1800kcal/Nm3，一般为1100～1400kcal/Nm3，与纯燃料相比燃烧性能较差。因此要进行稳定燃烧，需要使用纯燃料的启动喷嘴和助燃烧嘴。因此存在有增加因设置启动喷嘴的设备成本，以及由于纯燃料使用量大而增加单位能量消耗的问题。

    对于此问题，本发明的金属冶炼方法(V)可以不用启动喷嘴和助燃烧嘴，把溶解炉产生的气体作为予还原炉加热烧嘴用的气体燃料使用，因此可以以小的单位能耗进行操作，以此来实现使铁矿石等的金属氧化物和(或)金属氢氧化物的熔融还原冶炼成本降低、生产率提高的目的。

    本发明的金属冶炼方法(V)具有要从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中，选一种以上的混合物原料，在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中，使部分铁矿石予还原成金属化状态的予还原工序(A)，以及把在此工序(A)予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原的工序(B)的金属冶炼方法。作为予还原炉的加热手段设有管状火焰烧嘴，在上述工序(B)中产生的溶解炉生成气体作为气体燃料供给上述管状火焰烧嘴。

    用这样的金属冶炼方法(V)，把溶解炉生成气体除尘后，要供给予还原炉的管状火焰烧嘴，进而，把溶解炉生成气体储存在储气罐中，希望把溶解炉生成的气体从储气罐供给予还原炉的管状火焰烧嘴。

    采用上述本发明的金属冶炼方法(V)可以不用启动喷嘴和助燃烧嘴，把溶解炉产生的气体作为予还原炉加热烧嘴用的气体燃料使用，因此可以以小的单位能耗进行操作。

    下面对本发明的金属冶炼方法(V)做详细说明。

    在本发明的金属冶炼方法(V)中，装入予还原炉内的混合物原料中，装入予还原炉内的混合物原料为下述(a)～(c)中的一种以上的混合物原料。

    (a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料；

    (b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料；

    (c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料；

    把这样的混合物原料在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中进行予还原，使铁矿石达到规定的平均金属化率(希望5～55％)，然后把它装入铁水浴型熔融还原炉(SRF)等的金属冶炼用的溶解炉中(下面以SRF为例进行说明)，在此SRF中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原。

    用这种金属冶炼方法(V)予还原炉上设有作为加热手段的管状火焰烧嘴，把在上述工序(B)产生的溶解炉生成气体气体供给上述管状火焰烧嘴。

    下面以予还原炉使用RHF，溶解炉使用SRF为例，说明本发明的金属冶炼方法(V)的实施形式。

    RHF可以使用图2和图3所示的RHF，或者使用图22和图23、图24所示的RHF等。这些RHF的基本构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。

    用这样的RHF进行予还原操作中，在本发明中在RHF上设有作为加热手段的管状火焰烧嘴，把SRF生成的气体作为气体燃料供给这种管状火焰烧嘴，对混合物原料进行予还原。

    其中所说的管状火焰烧嘴是在燃烧室内形成管状火焰的烧嘴，一般在前端开放的管状燃烧室内壁面上，气体喷射方向相对于烧嘴主体的轴心做成偏心的，特别希望气体喷射方向烟燃烧室内壁面的切线方向，为了分别喷射气体燃料和燃烧用空气或把它们预先混合后喷射，设置有多个狭缝状吹入口(气体喷嘴)的烧嘴。

    这样的管状火焰烧嘴保持火焰的性能优良，这种加热烧嘴特别适合把SRF生成气体这样的低发热值的气体作为气体燃料的情况。在此烧嘴上形成的管状火焰从温度分布的对称性看，绝热性好而且对于气流的转动从空气力学上是稳定的，作为供实际燃烧器的火焰具有优良的特性。特别是除了稀薄的予混合燃烧非常容易实现以外，在过浓的混合气情况下也能通过增长火焰来抑制排出的煤烟，所以在力图减轻环境的负担上看也是有益的烧嘴。

    用这种管状火焰烧嘴用(1)从气体吹入口吹入把气体燃料和燃烧用空气预先形成混合气体的方法、(2)把气体燃料和燃烧用空气分别从不同的吹入口吹入的方法，这些方法中的任一种都可以。特别是用(2)的方法由于不会发生回火和爆炸的危险，可以进行气体燃料、燃烧用空气预热，能够提高管状火焰烧嘴的燃烧效率，而且燃烧的稳定性好。

    图49和图50为表示本发明中使用的管状火焰烧嘴一个示例的图示，图49为轴向视图，图50为径向示意的断面图。

    此管状火焰烧嘴97在管状烧嘴主体98的内部有前端开放的管状燃烧室97，此燃烧室99的内壁面上，气体喷射方向沿燃烧室99内壁面的切线方向，在圆周方向具有180°的位置上，形成狭缝状气体吹入口100a、100b。这些气体吹入口100a、100b分别与供气喷嘴101a、101b连接。也可以在烧嘴主体98的圆周方向三个以上位置设置上述吹入口100和与其连接的供气喷嘴101。

    在此实施形式中，分别从气体吹入口100a把气体燃料、从气体吹入口100b把燃烧用空气吹入燃烧室99内，因此在图50所示的燃烧室99内部，沿它的内壁面形成气体旋流，形成如图所示的管状火焰。

    也可以在各气体吹入口100a、100b中把气体燃料和燃烧用空气预先形成混合气吹入，在这种情况下，为了避免回火和爆炸等的危险，予混合气体的预热温度在500℃以下，希望在300℃以下。此外气体燃料和燃烧用空气不预先混合吹入方式的情况下，气体燃料和燃烧用空气都可以预热更高温度，可以进一步提高热效率。

    作为管状火焰烧嘴的其他形式与气体吹入口100不同，气体吹入口也可以设置成在烧嘴主体98的轴心方向吹入气体燃料、燃烧用空气等。

    图51和图52为表示作为加热手段设置上述管状火焰烧嘴97的RHF的图示，图51为平面图，图52为表示一个管状火焰烧嘴97的安装状态的说明图。

    管状火焰烧嘴97在炉子主体1圆周方向以适当间隔设置，例如图49所示的烧嘴主体98的前端被固定成穿过炉壁3、位于炉子主体1内部。在此实施形式中，管状火焰烧嘴97位于炉壁3的上部，大体水平设置，根据情况的不同也可以如图53所示，设置在炉体1的下部(比较靠近回转炉底的位置)，向斜下方倾斜。此外也可以在炉体1顶部向下设置。

    在其他的图中，69a、69b为气体密封板，把原料装入部位(原料装入口5)和原料排出部位(原料排出口6)与炉内其他空间隔开。

    管状火焰烧嘴97在炉体1上的安装，希望设置成从炉子侧壁或顶部使火焰向炉内扩展。用管状火焰烧嘴97由于管状火焰在烧嘴内部稳定形成，考虑到烧嘴外筒部分的保护，希望安装成烧嘴前端大体与炉体内壁面在一平面上。

    把作为气体燃料的SRF生成气体与燃烧用空气一起供给上述各管状火焰烧嘴97。如前所述，可以把这些燃烧用空气和气体燃料预先混合供给烧嘴，希望分别导入气体供给喷嘴101a、101b，分别从气体吹入口100a、100b吹入烧嘴主体98的燃烧室99内。从气体吹入口100a、100b吹入燃烧室99内的燃烧用空气和气体燃料形成气体旋流，同时燃烧，在燃烧室99内形成管状火焰。燃烧气流从此燃烧室99导入RHF，利用辐射加热或直接传热加热混合物原料。

    作为管状火焰烧嘴97的气体燃料使用SRF生成气体时，供给烧嘴时的气体温度越高越能提高燃烧性能，这是所希望的。特别希望SRF生成气体温度在400℃以上，更希望在600℃以上，最好在700℃以上。SRF生成气体温度在700℃以上时，即使是低燃烧值的气体，也接近气体中的CO和H2气的燃点，燃烧稳定性好。从抑制粉尘附着在气体通道壁面的观点上看，希望SRF生成气体温度在950℃以下。关于燃烧用空气的预热温度，由于不用担心粉尘的附着，希望在能量的平衡上乃至设备的成本上允许的范围内尽量高。

    供给管状火焰的气体燃料和支持燃烧用含氧气体的预热方法，如前面本发明第一中形式的金属冶炼方法的说明中介绍的那样，(1)利用从RHF排放气体的显热，在热交换器中预热的方法、(2)利用SRF生成气体和其他的净化燃料燃烧得到的气体的显热，在热交换器中预热的方法等，也可以是把(1)、(2)的方法组合进行预热的方法。当然也可以利用未经净化的重油等燃料燃烧得到的气体的显热，在热交换器中进行预热，但是当然要充分考虑热交换器的使用寿命，以及必要的解决办法。

    气体燃料的其他预热方法不用说包括前面在金属冶炼方法(IV)的说明中介绍的方法，在此对它们不再详细说明。

    在本发明中，由于使用这样的管状火焰烧嘴97，尽管是800～1800kcal/Nm3(一般1100～1400kcal/Nm3)左右的低燃烧值的SRF生成气体，不用使用纯燃料的启动喷嘴等也可以稳定地燃烧。

    也可以把不除尘的溶解炉生成的气体直接导入管状火焰烧嘴97，从烧嘴的损耗方面看，希望除尘后(至少一次，希望是一次除尘和二次除尘后)导入管状火焰烧嘴97。

    可以看出，把要供给管状火焰烧嘴97的溶解炉生成气体储存在储气罐中，气体成分、气体压力、气体流量稳定后，供给管状火焰烧嘴97，可以进一步使管状火焰烧嘴97的燃烧性能稳定。

    例如溶解炉为SRF的情况下，储气罐中至少有相当于5～10分钟生成气体流量的容量，就能使管状火焰烧嘴97非常稳定的燃烧。

    图55为表示设置的储气罐的设备构成示例的图示，20为SRF、75为热旋风除尘器、76为文丘里除尘器、77是储气罐、78为压缩机、SRF生成气体用热旋风除尘器75和文丘里除尘器76进行一次和二次除尘后，储存在储气罐77中，用压缩机78供给管状火焰烧嘴79。

    储气罐77容量足够大的话，由于排气量均匀、压力变化小，有助于管状火焰烧嘴97的火焰稳定，容量过大的话，设备成本大幅度增加，这是不希望的。铁矿石的铁水浴型熔融还原设备中，相对于熔融还原炉炉腰铁皮断面面积S(m2)，设置最小也要50×S(m3)，最大为1500×S(m3)，大体上要600×S(m3)左右容量的储气罐，能够确保管状火焰烧嘴97稳定燃烧。

    用本发明的金属冶炼方法(V)，除了RHF以外也可以使用水平移动炉底式、多层炉底式的予还原炉。水平移动炉底式、多层炉底式的予还原炉的构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。F.金属冶炼方法(VI)

    实际实施上述本发明的各种形式的金属冶炼方法时，存在有装入予还原炉的混合物原料(特别是球团和块料等经过造球和成形的原料)的爆裂问题。

    图62为表示用RHF对混合物原料进行予还原时的一个示例的图示，从原料装入部位装在回转炉底上的混合物原料在炉内移动，主要是利用加热烧嘴辐射热加热和升温，然后还原成规定的金属化率以后，从原料排出部位排出(69a、69b为把原料装入部位和原料排出部位与炉内其他空间隔开的密封板)。

    用这样的予还原炉对混合物原料进行予还原时，炉内气氛温度非常高(例如图中所示的还原带为1300～1500℃左右)，因此存在有造球或成形的装入物(球团、块料等)不是足够干燥的话，装入高温的予还原炉内，内含的水分立即被急剧加热，其结果会产生由于装入物迅速膨胀造成爆裂的问题。因此为了防止这样的问题出现，必须事先对混合物原料进行干燥处理，由此而带来设置干燥设备，导致设备成本增加，这是不希望的。

    对于此问题，本发明的金属冶炼方法(IV)可以把装入予还原炉的球团等混合物原料不特别事先进行干燥处理，也可以适当防止予还原炉内混合物原料的爆裂，同时能够有效地进行予还原，以此来实现使铁矿石等的金属氧化物和(或)金属氢氧化物的熔融还原冶炼成本降低、生产率提高的目的。

    本发明的金属冶炼方法(VI)具有要从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中，选一种以上的混合物原料，在回转炉底式、水平移动炉底式或多层炉底式的予还原炉中，使部分铁矿石予还原成金属化状态的予还原工序(A)，以及把在此工序(A)予还原后的混合物原料装入金属冶炼用的溶解炉中，在此溶解炉中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原的工序(B)的金属冶炼方法。是把装入予还原炉内的上述混合物原料用预热气体预热干燥后，进行加热和还原的。此外在这种金属冶炼方法中，希望采用下述(1)和(或)(2)的形式，最好是采用(3)的形式。

    (1)从原料装入部位开始把予还原炉分为预热-干燥带和随后的加热-还原带，在上述预热-干燥带把混合物原料干燥后，继续在上述加热-还原带进行加热和还原。

    (2)作为预热用气体使用金属冶炼炉生成气体、从予还原炉的加热-还原带排出的气体或用这些气体的显热预热的空气。

    (3)上述(2)的预热用的气体温度为100～400℃。

    采用上述本发明的金属冶炼方法(VI)，装入予还原炉的球团等不特别事先进行干燥处理，也能适当防止予还原炉内的混合物原料的爆裂，同时能有效进行混合物原料的予还原。

    下面对本发明的金属冶炼方法(VI)做详细说明。

    在本发明的金属冶炼方法(VI)中，装入予还原炉内的混合物原料中，装入予还原炉内的混合物原料为下述(a)～(c)中的一种以上的混合物原料。

    (a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料；

    (b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料；

    (c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料；

    把这样的混合物原料在回转炉底式或水平移动炉底式的予还原炉中进行予还原，使铁矿石达到规定的平均金属化率(希望5～55％)，然后把它装入铁水浴型熔融还原炉(SRF)等的金属冶炼用的溶解炉中，在此SRF中把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原。

    用这种金属冶炼方法(VI)，用预热用气体对装入予还原炉内的上述混合物原料进行预热，使其干燥后进行加热和还原。

    下面以予还原炉使用RHF为例，说明本发明的金属冶炼方法(VI)的实施形式。

    RHF可以使用图2和图3所示的RHF，或者使用图22和图23、图24所示的RHF等。这些RHF的基本构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。

    用这样的RHF进行予还原操作中，在本发明中装入炉内的混合物原料(下面以球团为例进行说明)在开始阶段用预热用气体进行预热和干燥，然后进行加热和还原，这样可以防止原料内部含有水分的球团因急剧加热造成的爆裂。

    图56为表示本发明一个实施形式(RHF的平面图)的图示，把RHF的圆周方向从原料装入部位区分为预热-干燥带102和随后的加热-还原带103，把预热用气体供给预热-干燥带102，对球团进行预热干燥，随后在加热-还原带103用烧嘴加热，进行球团的加热和还原。

    希望供给预热-干燥带的预热用气体为100～400℃左右，气体温度超过400℃的话，由于会担心球团的爆裂，这是不希望出现的。

    作为预热用气体可以使用溶解炉生成气体、从予还原炉的加热-还原带排出的气体、空气、惰性气体(氮气等)等中的任何气体，从改善整个工艺能量利用率方面考虑，希望使用溶解炉生成气体、从予还原炉的加热-还原带排出的气体或用这些气体的显热预热的空气。

    区分预热-干燥带102和加热-还原带103的结构如图56所示，设置有气体密封板69a、69b(隔板)，密封板69a、69b邻近设置，把原料装入部位(原料装入口5)和原料排出部位(原料排出口6)从炉内空间(回转炉底上原料层上面的空间，以下相同)隔离出来，同时在原料装入部位下游规定位置的炉内空间中也可以设置气体密封板69c(隔板)。此外在构成预热-干燥带102的炉体适当部位连接导入预热用气体的通道和排出气体的通道(图中均未表示)，通过通道进行预热用气体的供气和排气。加热-还原带103的排放气体冷却以至热交换后成为100～400℃的气体，可以作为预热和干燥用的气体，因此可以抑制在预热-干燥带102因过度加热和快速加热造成球团的爆裂，可以提高炉子整体的热效率。

    图58和图59是表示本发明其他实施形式(图58为RHF的平面图，图59为RHF炉底宽度方向的断面图)，在此实施形式中，在炉径方向三个位置设置挡板67a～67c，每转一周炉底上的原料装入物顺着炉径方向(外侧方向)改变位置，最初一周为预热-干燥带104、中间一周为加热-强还原带105、最后一周为还原-温度调整(冷却)带106。在最初一周区域(预热-干燥带104)和最后一周区域(还原-温度调整带106)的炉底上方设置挡热板107，在预热-干燥带104和还原-温度调整带106用挡热板107遮住原料装入层A，挡住加热烧嘴63的火焰和炉内炉气的辐射热。

    上述还原-温度调整带106进行球团还原，同时由于在原料排出时球团温度过高的话，存在有原料之间会粘接或损坏原料排出装置的问题，所以要把球团冷却到适合原料排出的温度范围。挡板67a～67c的构造和这些挡板与原料装入口5和原料排出口6之间的位置关系，与前面说明的图40的实施形式相同，在此不详细说明。

    图60、61图分别表示本发明的其他实施形式(RHF炉底宽度方向的断面图)。这些实施形式也和图58一样，在炉径方向三个位置设置挡板(图中未表示)，每转一周炉底上的原料装入物顺着炉径方向(外侧方向)改变位置(移动)，原料装入物在转动三周后排出，最初一周为预热-干燥带104、中间一周为加热-强还原带105、最后一周为还原-温度调整(冷却)带106。

    图60的实施形式中，在炉底宽度方向的炉壁结构是加热-强还原带105的上方炉壁3c(炉顶)此它的两侧炉壁3d(炉顶)高，在加热-强还原带上方的炉壁3c的两侧安装加热烧嘴63。以此在预热-干燥带104、还原-温度调整带106中，挡住原料装入层A免受加热烧嘴63的火焰的辐射热。

    图61的实施形式中，在炉底宽度方向上设置隔离板108a、108b，把炉底上方的空间分割成三个区域，形成预热-干燥带104、加热-强还原带105、还原-温度调整(冷却)带106，分别在各区域设置加热烧嘴63。

    在本发明的金属冶炼方法(VI)中，予还原炉除了RHF以外，也可以使用水平移动炉底式、多层炉底式的予还原炉。水平炉底式的予还原炉的构造和功能已在前面本发明的第1形式的金属冶炼方法的说明中做了介绍。因此在这里不再进行详细说明。

    下面就上述本发明的金属冶炼方法(I)～(VI)共同的内容，主要以予还原炉用RHF，溶解炉用SRF的情况为例进行说明。

    把上述的(a)～(c)中一种或两种以上的混合物原料装入RHF中，进行矿石的予还原冶炼。其中(b)的混合物原料为球团等的造球的颗粒，(c)的混合物原料为块料等成形的原料。

    作为制炭材料除了煤、焦炭以外，也可以使用油焦碳、焦油沥青、塑料等的含碳粉粒状物质，可以适当使用一种或两种以上。

    此制炭材料从促进还原反应的观点来说，希望粒度尽可能小，因此要根据需要使用经破碎处理的制炭材料。可是煤等的制炭材料的破碎要增加能量的成本，所以希望破碎制炭材料的比例尽可能小。

    希望把制造铁水工艺使用的制炭材料(主要是煤)的粒度分级，把细颗粒的制炭材料用于上述混合物原料，把粗颗粒的制炭材料作为装入SRF的制炭材料使用。这样在要予还原的混合物原料中，由于可以在予还原使用所希望的颗粒直径小的制炭材料，另一方面在SRF中可以使用粗颗粒的制炭材料，就可以减少作为在SRF中生成气体中作为粉尘飞散的微细的制炭材料的量。用于把制炭材料分级的装置可以使用振动筛装置、风力分级机、具有干燥一分级功能的移动式干燥装置和叶片式干燥装置等。

    此外由于在SRF生成气体中的粉尘中含有制炭材料，从生成气体中回收粉尘，也可以把此粉尘作为制炭材料的一部分来利用。

    至少把一部分要装入SRF中的辅料(根据情况的不同，也可以是要装入溶解炉的全部辅料)与混合物原料一起装入RHF。此辅料例如可以是用于调整SRF的炉渣碱度的石灰石、生石灰、白云石等，其中装入未烧成的辅料的情况下，由于可以利用RHF气氛的温度(一般为1200～1500℃)进行辅料烧成，所以可以省略掉专门用于烧成辅料的烧成炉。

    辅料作为含有制炭材料和铁矿石的混合物原料(也就是至少是制炭材料和铁矿石混合、或混合并造球、或混合并成型的混合物原料)的一部分，装入RHF，或者不与含有制炭材料和铁矿石的上述混合物原料混合，装入RHF。

    RHF等的予还原炉的排放气体温度高(1200～1300℃)，而且含有高浓度的硫(作为制炭材料把煤配入混合物原料的情况下，煤中的硫的30％左右跑到RHF的排放气体中)，在把石灰石和白云石等的辅料装入RHF中烧成的情况下，含在辅料中的CaO等能起到RHF排放气体的脱硫剂的作用，能得到把RHF排放气体脱硫的效果。

    如前面所述的关于制炭材料，也可以回收SRF生成气体中含的粉尘，把这些粉尘配入混合物原料中。

    装入RHF的混合物原料所含的水分越低，RHF的生产率越高，越能降低单位能耗，所以希望在装入RHF之前要充分干燥。

    因此希望混合物原料(特别是球团和块料)要预热干燥，把RHF排放的气体和(或)SRF生成气体的显热、潜热用于预热干燥的话，能提高整个工艺的能量利用效率。

    用RHF进行予还原冶炼，有铁矿石变成规定的平均金属化率的半还原铁的混合物原料被装入SRF，目的是进行最终还原和溶解的精炼。

    用RHF进行了予还原的混合物原料希望要尽力防止它的温度的降低和再氧化，装入SRF，为此在RHF予还原后排出的高温的混合物原料放在如前面所述的非开放的容器中，温度保持在600℃以上，运送向SRF，或把RHF排出的高温混合物原料放到送气装置中，利用非氧化性气体(例如氮气、Ar、CO2、SRF生成气体和RHF排出气体的过程气体等，从中选一种以上的气体)通过送气管道用气体运送到SRF，装入SRF。

    这样把予还原后的混合物原料用非开放性容器和送气装置，极力防止温度降低和再氧化，同时送到SRF，通过装入SRF把因予还原后的混合物原料温度的降低和再氧化造成的能量损失控制在最小的限度。

    用SRF把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行溶解和最终还原，生产铁水。

    在本发明的金属冶炼方法中使用的SRF可以采用各种各样的型式，例如可以采用大家所知道的一种SRF，对于内部保持铁水的炉体(一般为密闭型炉体)炉内设置有用于装入予还原后的原料和辅料的装入装置(例如装入溜槽和装料斗)、用于向炉内的铁水吹入氧或含氧气体的氧枪、用于吹入搅拌用气体的吹入气体的装置(例如底吹喷嘴等)等。

    用这样的SRF通过上述的装入装置把原料(铁矿石和制炭材料)和辅料装入炉内，同时通过氧枪和气体吹入装置把氧和搅拌用气体吹入炉内。然后通过放入炉内的制炭材料和铁水中的碳与通过氧枪吹入的氧气反应，生成CO气，同时CO气与通过氧枪吹入的氧气反应变成CO2，此时利用制炭材料和CO的燃烧热把铁水中的铁矿石溶解，同时用制炭材料中的碳进行最终还原，得到铁水。

    此外SRF生成的气体量与投入SRF制炭材料的量有关，因此为了使SRF稳定生成气体，希望除了配入混合物原料的制炭材料以外，要稳定向SRF提供制炭材料。因此在SRF中除了混合物原料中的制炭材料以外，希望通过适当的供应方法从其他途径提供制炭材料(以煤为主)。如前所述，在RHF-SAF工艺中在SAF中几乎没有必要供给制炭材料，在必要的情况下，采用事先把一些焦炭混合在从RHF得到的混合物原料中同时供应的方法。

    其中在考虑稳定地向炉内供应制炭材料、供应装置的耐用性、向进行最终还原区域(炉渣和铁水的界面附近)供应制炭材料(还原材料)的供应效率等问题时，希望把制炭材料从铁水和炉渣的界面上方投入。把制炭材料从铁水和炉渣上方投入的方法例如有把制炭材料放在上面装入(所谓的重力落下方式)、用增压气体从炉子上部加速后装入的流入方式、通过氧枪喷入等方法。通过氧枪喷入使用浸入式喷嘴的情况下，希望把氧枪喷嘴的头部放在铁水和炉渣界面上方。

    对SRF除了配入混合物原料的制炭材料以外，还要供应其他的制炭材料(这种情况下，主要是煤)情况下，最好采用以下方法。

    把上述予还原后的高温混合物原料投入到SRF后，由于在到达浴面之前与生成的气体接触，容易发生再氧化，为了尽可能抑制这样的再氧化，予还原后的高温混合物原料和制炭材料要同时投入SRF内，同时希望投入的混合物原料和制炭材料至少有一部分(最好是全部)以混合的状态落入炉内，到达浴面。用这样的方法利用以下的作用抑制因SRF生成气体造成的混合物原料的再氧化。

    ①由于投入到炉内的混合物原料落在炉内覆盖住制炭材料，来减少混合物原料与生成气体直接接触的程度。

    ②在高温混合物原料和制炭材料以混合状态落在炉内的过程中，利用混合物原料的显热使含制炭材料(煤)的挥发成分气化，通过此挥发气体覆盖在混合物原料上，来减少混合物原料与生成气体直接接触的程度。

    ③由于制炭材料和上述从制炭材料生成的挥发气体(其中含有的碳)把混合物原料周围的CO2还原成CO，利用CO2来减少混合物原料再氧化的程度。

    ④即使混合物原料发生了再氧化，上述制炭材料生成的挥发气体(其中含有的碳和氢)使混合物原料的再氧化层再还原。

    这种方法对于予还原后的混合物原料特别容易再氧化的情况下，具体说是混合物原料在400℃以上高温装入SRF，而且SRF生成气体的二次燃烧率在20％以上的情况下特别有效。此外用这种方法由于是制炭材料和混合物原料是在接近乃至接触融浴的状态装入的，此制炭材料与混合物原料中含有的残留的碳(制炭材料)产生同样的效果。具体的方法希望采用前面所说明的图12(a)～(d)所示的装入方法。

    如前面的图13～图15所示，在SRF内的原料(混合物原料或混合物原料+制炭材料)的装入位置(在炉渣浴面的装入位置)要避开由于助燃烧气体喷射形成氧化性气氛的浴面区域和炉渣浴中形成上升流动的浴面区域，希望是炉渣浴形成下降流动的区域(以下称下降流区域)。

    希望把SRF生成气体作为供RHF燃烧用的气体燃料，这样可以在生产铁水过程中维持良好的能量平衡。此外SRF生成的气体作为RHF燃烧用气体利用具有足够的发热量和体积，与天然气等比较的情况下，发热量小。要把此SRF生成的气体作为RHF燃烧用的气体使用，要把生成的气体进行除尘处理(一般也可以进行洗涤处理)，在此除尘处理过程中生成气体的温度要降到接近常温，因此希望把生成气体预热到200℃以上，然后再供给RHF。

    预热SRF生成的气体可以采用从RHF排出气体的显热和(或)使SRF生成气体的一部分燃烧得到的排放气体的显热，可以更有效利用工序内的能量。

    溶解炉把制炭材料作为还原材料，而且用以此制炭材料的燃烧热和炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主的热源，进行铁矿石的溶解和最终还原，这样的炉子不限定是SRF，因此也可以是部分热源用电的型式的炉子。例如也可以用SAF和其他的电炉，用另外设置制炭材料供给设备和吹入氧气(或空气等)的装置，使投入的电力降低的型式的炉子等。

    在以上的说明中是以熔融还原的对象是金属氧化物和(或)金属氢氧化物的铁矿石为例进行的说明，其他的金属氧化物和(或)金属氢氧化物，例如Ni矿石、Cr矿石、Mn矿石等为对象的情况也可以。

    以上说明的本发明的金属冶炼方法(I)～(VI)中，工序(A)中的铁矿石的平均金属化率没有特别的限定，这些金属冶炼方法(I)～(VI)、尤其是本发明的金属冶炼方法(II)适于进行低金属化率的予还原的情况。因此这些金属冶炼方法(I)～(VI)适用于本发明的第1和第2形式的金属冶炼方法。也就是本发明的第1形式的金属冶炼方法是在予还原炉中把铁矿石(混合物原料中的铁矿石)还原成规定的低金属化率(平均金属化率为5～55％)，然后在溶解炉进行溶解和最终还原的金属冶炼方法，本发明的第2形式的金属冶炼方法是把铁矿石(混合物原料中的铁矿石)还原成规定的金属化率(平均金属化率超过5％)，然后把此种铁矿石和不进行予还原的铁矿石、予还原率低的铁矿石合在一起成为规定的金属化率(平均金属化率为5～55％)装入溶解炉，在溶解炉进行溶解和最终还原的金属冶炼方法。在这些金属冶炼方法中，通过采用上述金属冶炼方法(I)～(VI)的形式，可以提高生产率。

    下面对适合实施上述各种形式的本发明的金属冶炼方法的设备，特别是用予还原炉予还原后的混合物原料快速而且有效地运送到溶解炉的设备进行说明。

    在装备有现有的予还原炉(RHF)和溶解炉(例如SAF)的冶炼设备中(溶解还原设备)，在予还原炉和溶解炉之间运送矿石的方法是：溶解炉为接受从予还原炉一侧运送来的原料，设置有多个原料料斗，从上述予还原炉排出的矿石被装入运送用的容器(一般为了防止降温和再氧化，使用非开放型容器)，把此容器运送到溶解炉的原料料斗，把矿石放入上述原料料斗。

    运送上述容器一般是利用设置在冶炼设备结构架上的轨道上运行的卷扬机进行的，用卷扬机把容器提升，在予还原炉和溶解炉之间运送容器。

    使用上述现有冶炼设备，在溶解炉一侧配置多个原料料斗，无须特别关注，由于从予还原炉一侧顺序运送来的容器中的原料放到各原料料斗中，所以其结构上使卷扬机不是仅在一个方向上移动，在与它垂直的方向上也能移动(横向移动)。

    因此用现有冶炼设备，把容器从予还原炉运到溶解炉原料料斗需要时间，在予还原炉一侧存在有原料排出的迟滞问题。用于卷扬机和它的轨道的成本高，同时由于结构架上的重量大，结构架的结构要牢固，在这方面也不可避免要增加成本。

    关于把原料放到容器中和运送容器形式，用现有设备仅仅是从炉子排出的原料被放入容器中以后，容器被送到要提升的位置，用卷扬机提升，运送到溶解炉一侧。几乎不必关注从予还原炉中的原料排出到溶解炉的运送容器的效率。

    现有设备中容器提升的驱动手段(卷扬绞盘)设在卷扬机主体上，这也是增加结构架上重量的主要原因。

    对这样的问题本发明的金属冶炼设备可以迅速而且高效率地把容器从予还原炉运送到溶解炉，设备成本也低。本发明的其他的金属冶炼设备容器的提升驱动手段不设在卷扬机上，可以迅速而且高效率地提升容器，而且可以使驱动手段的容量变小。

    也就是说，金属冶炼设备设置的特征为：具有予还原炉、溶解炉和运送装置。予还原炉是装入下述从(a)至少是混合有制炭材料和铁矿石的混合物原料、(b)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及造球后得到的混合物原料、(c)至少是把制炭材料和铁矿石混合以及成型后得到的混合物原料中，选一种以上的混合物原料，进行予还原的予还原炉。溶解炉是把此予还原炉予还原后的混合物原料进行溶解的溶解炉。运送装置是用于把装有从上述予还原炉排出的原料的容器运送到上述溶解炉的原料料斗。上述溶解炉有1或2个原料料斗，用于存放从上述予还原炉运送来的原料，上述运送装置具有卷扬机，通过把上述容器提升并在轨道上移动来运送容器。卷扬机仅仅是沿上述卷扬机轨道在一个方向上往复运动，同时在此轨道的正下方予还原炉一侧设置有容器上提的位置，以及在溶解炉一侧设置接受原料的料斗，利用在上述轨道上移动的卷扬机，把容器在予还原炉和溶解炉之间移送。

    采用本发明这样的金属冶炼设备，由于可以迅速而且高效率地把容器从予还原炉运送到溶解炉，所以在予还原炉一侧不会发生原料排出迟滞的问题，此外由于卷扬机是仅在一个方向上往复移动的形式，与现有设备相比，可以降低设备的成本。

    下面说明用这样的金属冶炼设备喜欢采用的几种形式。

    (1)上述金属冶炼设备中具有一座溶解炉和两座予还原炉，此两座予还原一侧容器提升位置以上述溶解炉一侧原料料斗组为中心，位于其两侧。

    (2)上述金属冶炼设备中，对于一个予还原炉设置一对予还原一侧容器提升位置。

    (3)上述金属冶炼设备中设置有旋转工作台，在予还原炉的原料排出部位可放置多个容器，而且利用旋转工作台的转动，使放置的多个容器顺序移动到予还原炉的原料排出口位置和容器提升位置。

    (4)上述金属冶炼设备中，溶解炉以制炭材料为还原材料，而且以此制炭材料的燃烧热和在炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行溶解和最终还原。

    (5)在上述(4)的金属冶炼设备中，溶解炉使金属浴型熔融还原炉。

    (6)在上述金属冶炼设备中，用卷扬机把容器提升的驱动机构具有在上述卷扬机轨道长度方向两端位置的滑轮(Sa1)和(Sa2)、设置在卷扬机上的滑轮(Sb)、吊挂在上述卷扬机上可以升降的吊挂装置上的滑轮(Sc)、设置在上述卷扬机轨道下方位置用于提升容器用的卷取钢丝绳的卷筒(Da)、以及用于提升容器的钢丝绳(Wa)，钢丝绳从上述卷取钢丝绳的卷筒(Da)拽出导入上述各滑轮，头部固定在上述轨道一端。被上述滑轮(Sa1)或(Sa2)一侧导出的钢丝绳(Wa)顺次导入卷扬机上的上述滑轮(Sb)、吊挂容器的装置上的滑轮(Sc)以及卷扬机上的上述滑轮(Sb)，然后导入上述滑轮(Sa2)或(Sa1)一侧，上述容器的吊挂装置用钢丝绳(Wa)吊挂，而且通过卷取钢丝绳的卷筒(Da)使钢丝绳(Wa)卷取和抻出，实现容器吊挂装置的升降。

    (7)在上述(6)的金属冶炼设备中，具有与卷取钢丝绳的卷筒(Da)设在同一轴上的配重用的卷取钢丝绳的卷筒(Db)、钢丝绳(Wb)、配重(Co)，钢丝绳(Wb)与上述卷取钢丝绳的卷筒(Da)的钢丝绳(Wa)的卷取方向相反，卷在上述卷取钢丝绳的卷筒(Db)上，导入设在比上述卷取钢丝绳的卷筒(Db)高的位置上的滑轮。配重(Co)装在此钢丝绳(Wb)的一端。

    (8)在上述(7)的金属冶炼设备中，分别设置一对具有有在卷扬机轨道长度方向两端的滑轮(Sa1)和(Sa2)、设在卷扬机上的滑轮(Sb)、设在容器吊挂装置上的滑轮(Sc)、提升容器用的卷取钢丝绳的卷筒(Da)、配重用的卷取钢丝绳的卷筒(Db)、提升容器用的钢丝绳(Wa)、卷在上述卷取钢丝绳的卷筒(Db)上的钢丝绳(Wb)、装在此钢丝绳(Wb)一端的配重(Co)。

    采用上述(1)～(3)的金属冶炼设备，可以迅速而且高效率地把容器从予还原炉原料排出运送到溶解炉。

    采用上述(6)～(8)的金属冶炼设备，提升容器用的驱动手段不设在卷扬机上，能迅速而且高效率提升容器，可以使卷扬机减轻重量，使提升容器用的驱动手段本身容量减小，所以在这方面也可以降低设备成本。

    图63～图65是表示本发明冶炼设备的一个实施形式的图示，此实施形式的冶炼设备具有两座予还原炉110a、110b，有一座溶解炉111，以及用于从予还原炉110a、110b把容器C运送到溶解炉111之间的运送装置112。在下面的说明中以金属氧化物和(或)金属氢氧化物的铁矿石(粉矿石)进行予还原-熔融还原的冶炼设备为例进行叙述。

    上述两座予还原炉110a、110b是装入至少含铁矿石和制炭材料的原料，对铁矿石(一般要使铁部分矿石金属化的予还原)的回转炉底式予还原炉。各予还原炉110的炉体是由环状的回转炉底和覆盖整个回转炉底，以保持炉内气氛的炉壁构成，上述回转炉底例如按图中箭头方向转动。上述炉壁内的上部沿炉子全周长以一定间隔设置加热烧嘴(燃烧器)。原料从图中没有表示的原料装入部位层状装在转动中的回转炉底上，进行规定时间的予还原后，从原料排出部位113(原料排出口)排出。

    卷扬机位置设在上述原料排出口113附近，在本实施形式中各原料排出部位113分别设有两个容器提升位置x、y。在此实施形式中，各原料排出部位113的前面设有旋转工作台114，此旋转工作台114可放置多个容器C，同时利用旋转工作台的转动，使放置的多个容器C顺序移动到予还原炉的原料排出部位113位置和上述容器提升位置x、y。

    上述溶解炉111是把用予还原炉110a、110b予还原后的铁矿石进行溶解和最终还原的炉子，其上方有用于接收从予还原炉110a、110b来的原料的两个原料料斗115a、115b。这些原料料斗115a、115b内的原料(主要是予还原后的铁矿石)经过储料罐122被装入溶解炉111。

    上述予还原炉110a、110b和溶解炉111配置的关系是两个予还原炉110a、110b一侧的容器提升位置x、y位于以溶解炉一侧原料料斗115a、115b为中心的两侧。

    上述运送装置112设置有铺设在冶炼设备结构架116上部的轨道117(运行部位)、在此轨道117上运行的一台卷扬机118，此卷扬机118通过提升并且在轨道117上运行来运送上述容器C。

    本发明的设备中，将卷扬机118设置成仅在一个方向上沿上述轨道117往复运动，同时在此轨道117的正下方配置上述予还原炉110a、110b侧的容器提升位置x、y，和溶解炉111侧的原料料斗115a、115b。

    采用这样的布置，一台卷扬机118仅在一个方向上沿上述轨道117往复运动，可以在短时间快速在予还原炉110a、110b和溶解炉111的原料料斗115a、115b之间运送容器C。

    本实施形式这样的两座予还原炉110a、110b和一座溶解炉111布置关系是：两个予还原炉110a、110b一侧的容器提升位置x、y位于以溶解炉一侧原料料斗115a、115b为中心的两侧。而且通过卷扬机118的轨道117按上述设置，从两个予还原炉110a、110b排出的原料(容器)用一台卷扬机118就可以有效地运送到溶解炉一侧。

    在本实施形式中，予还原炉110a、110b的原料排出部位113分别在两处设置容器提升位置x、y，而且在各原料排出部位113的前面设置旋转工作台114，由于此旋转工作台114利用旋转工作台的转动，使放置的多个容器C顺序移动到予还原炉的原料排出部位113位置和上述容器提升位置x、y，可以非常有效地把予还原炉内的原料放入容器C，以及用卷扬机118把容器C提升和运送，结果是不会发生予还原炉110a、110b原料排出迟滞的问题。

    图66～图68表示用本实施形式设备中的卷扬机118运送容器C理想的顺序的示例。此例子中各予还原炉使用两个容器C。在这些图中，[1a]的x、y是表示予还原炉110a一侧容器提升位置x、y，[1b]的x、y是表示予还原炉110b一侧容器提升位置x、y。

    首先在图66(a)予还原炉110b一侧容器C3在原料料斗115b上的原料排出位置上，用卷扬机118从此状态把位于予还原炉110a一侧容器提升位置x的容器C1提升，运送到原料料斗115a排出原料。然后如图66(b)所示，原料料斗115b上的空的容器C3用卷扬机118运送到予还原炉110b一侧容器提升位置x。

    运送容器C3后，如图66(c)所示，使予还原炉110b一侧的旋转工作台114转动，使容器C4位于容器提升位置y，用卷扬机118提升容器C4，运送到原料料斗115b，排出原料。

    然后如图67(d)所示，原料料斗115a上的空的容器C1用卷扬机118运送到予还原炉110a一侧容器提升位置x。

    运送容器C1后，如图67(e)所示，使予还原炉110a一侧的旋转工作台114转动，使容器C2位于容器提升位置y，用卷扬机118提升容器C2，运送到原料料斗115a，排出原料。

    然后如图67(f)所示，原料料斗115b上的空的容器C4用卷扬机118运送到予还原炉110b一侧容器提升位置y。

    运送容器C4后，如图68(g)所示，使予还原炉110b一侧的旋转工作台114转动，使容器C3位于容器提升位置x，用卷扬机118提升容器C3，运送到原料料斗115b，排出原料。

    然后如图68(h)所示，原料料斗115a上的空的容器C2用卷扬机118运送到予还原炉110a一侧容器提升位置y。

    运送容器C2后，如图68(i)所示，使予还原炉110a一侧的旋转工作台114转动，再使容器C1位于容器提升位置x，用卷扬机118提升容器C1，运送到原料料斗115a，排出原料。反复采用上述顺序，总共四个容器顺序运送，进行从予还原炉到溶解炉的原料运送。

    这样在予还原炉110a、110b一侧分别设有两个容器提升位置x、y，通过分别用两个容器C按上述顺序运送，可以把卷扬机118移动距离控制得最短，同时能高效率地运送容器。

    在本实施形式中用卷扬机118提升容器C的驱动装置，是由不设在卷扬机118上，而是设在地上或结构架116适当位置上的卷筒(卷取绞盘)构成，此驱动机构中设有配重机构。

    图65详细表示了本实施形式中用卷扬机118提升容器C的驱动机构，此驱动机构具有：设置在上述卷扬机118轨道117长度方向两端位置的滑轮Sa1、Sa2、设置在卷扬机118上的滑轮Sb、吊挂在上述卷扬机118上可以升降的吊挂装置119(连接容器的钩)上的滑轮Sc、设置在上述卷扬机118轨道117下方位置(地上或结构架116上的适当位置)用于提升容器用的卷取钢丝绳的卷筒Da、设置成与卷取钢丝绳的卷筒Da同轴的配重用的卷取钢丝绳的卷筒Db、以及用于提升容器的钢丝绳Wa，钢丝绳从上述卷取钢丝绳的卷筒Da拽出导入上述各滑轮，头部固定在上述轨道117一端120、卷在上述卷取钢丝绳的卷筒Db上，导入设在比上述卷取钢丝绳的卷筒Db高的位置上的滑轮Sd的钢丝绳Wb装在此钢丝绳(Wb)的一端的配重Co。

    从上述滑轮Sa1或Sa2一侧导出的钢丝绳Wa顺序导入卷扬机118上的上述滑轮Sb、吊挂容器的装置119上的滑轮Sc以及卷扬机118上的上述滑轮Sb，然后导入上述滑轮Sa2或Sa1一侧，上述容器的吊挂装置119用钢丝绳Wa吊挂，而且通过卷取钢丝绳的卷筒Da使钢丝绳Wa卷取和抻出，实现容器吊挂装置119的升降。上述滑轮Sb导入两条钢丝绳Wa。

    安装配重Co的上述钢丝绳Wb以与的钢丝绳Wa卷在钢丝绳卷筒Da上的取方向相反，卷在上述卷取钢丝绳的卷筒(Db)上。

    用这样的驱动机构，即使把提升容器用的驱动手段不设在卷扬机主体上，也可以提升容器，具有减轻卷扬机118重量的优点，通过设置的配重机构，可以减轻由于容器重量作用在卷取卷筒Da上的负荷，因此可以减小绞盘容量。

    本实施形式中构成上述驱动机构的部件，也就是分别成对设置有在卷扬机118轨道117长度方向两端的滑轮Sa1和Sa2、设在卷扬机118上的滑轮Sb、设在容器吊挂装置119上的滑轮Sc、提升容器用的卷取钢丝绳的卷筒Da、配重用的卷取钢丝绳的卷筒Db、提升容器用的钢丝绳Wa、卷在上述卷取钢丝绳的卷筒Db上的钢丝绳Wb、装在此钢丝绳Wb一端的配重Co。

    在其他图中，121为绞盘。

    上面以具有两座予还原炉110a、110b和一座溶解炉111的设备为例说明了本发明的冶炼设备，予还原炉和溶解炉设置的座数是任意的，使用一座予还原炉也可以。

    上述实施形式的旋转工作台114是放置三个容器C的3位置式的形式，也可以采用把容器提升位置x、y，作为同一位置放置成180°关系的两个容器C的2位置式的形式。

    装入上述回转炉底式予还原炉110a、110b的原料，一般是由制炭材料(一般是煤)和铁矿石(粉矿石)组成的粉粒状混合物原料，或者是把此混合物原料制成球团或块状物，在此混合物原料中除了制炭材料和铁矿石以外，可以配入其他原料(其他的铁源和辅料)。在予还原炉中装入上述混合物原料和其他辅料，也可以对它进行加热处理。因此在予还原炉中装入制炭材料和铁矿石以外的原料的情况下，把它也排入容器中，放到溶解炉的原料料斗中。

    设有上述的予还原炉和溶解炉之间运送原料系统的金属冶炼设备，对原来的溶解炉的形式没有特别的限制，例如也适用于电炼铁炉(埋弧电弧炉)和其他的电炉等情况。但是从能量效率和能量平衡的观点看，最好是以制炭材料作为还原材料而且此制炭材料的燃烧热和在炉内产生的一氧化碳的燃烧热为主要热源，进行铁矿石溶解和最终还原的溶解炉。具有代表性的这样的溶解炉是金属型熔融还原炉，但并不仅限于此，也可以使用部分热源用电力的型式的炉子。例如也可以使用在电炼铁炉和其他的电炉上设置供制炭材料设备和吹氧(或空气等)装置，减少投入电力型式的炉子。

    一般用这样的溶解炉除了从予还原炉排出原料中的制炭材料外，通过适当手段另外供给制炭材料(主要是煤)。

    金属型熔融还原炉由于不使用电炼铁炉和其他电炉那样的提供热源的电极，具有原料料斗布置的自由度多的优点，有利于应用本发明。

    不限于上述予还原炉110的形式，例如也可以使用前面在本发明第1形式的金属冶炼方法说明的多层炉底式、水平炉底式或回转窑式的予还原炉。

    运送从予还原炉排出原料的容器形式也是任意的，为了极力防止予还原后原料的温降和再氧化并运送到溶解炉，希望是如前所述的非开放型容器。

    在容器中不仅仅是从予还原炉排出的原料，可以适当加入没有经过予还原的铁矿石和用其他予还原炉予还原的铁矿石和其他原料。把这样的原料装入容器例如事先装入容器，或从予还原炉把原料排入容器后再装入容器，那种方法都可以。

    在上述说明中，是以熔融还原对象是金属氧化物和(或)金属氢氧化物的铁矿石为例进行的说明，本发明的冶炼设备也可以以其他的金属氧化物和(或)金属氢氧化物，例如Ni矿石、Cr矿石、Mn矿石等为对象。产业上的可利用性

    采用本发明的金属冶炼方法和金属冶炼设备，利用煤等制炭材料把金属氧化物和金属氢氧化物用予还原-溶解-最终还原，能够在有效利用能量和能量平衡的条件下，成本低而且生产率高地生产液态金属。特别有用的是以铁矿石为原料成本低而且生产率高地生产铁水的方法。