JPS6362809A - 微粒鉄鉱石から鉄を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は微粒鉄鉱石から鉄を製造する方法に関する。

従来の技術： 鉱石をまず適当なガスによる直接還元によってほぼ金属
化したスポンジ鉄に変換し、これを添加物および場合に
よりスクラップ添加のもとに溶融金属を充てんした適当
な槽内で溶解することにより、酸化物鉄鉱石から鉄を製
造することは公知である。この場合溶解容器内で酸素含
有ガスと炭素含有物質、とくに浴面より下の金属溶湯に
吹込む戻粉および（または）コークス粉の反応によって
熱および１酸化炭素含有排ガスが形成され、この熱は一
部スポンジ鉄の溶解に、排ガスは直接還元に利用される
。方法へ導入する物質およびエネルギー量の利用率を高
めるため、溶解槽の排ガスを炭素含有物質と（に戻粉な
らびに水蒸気および（または）２酸化炭素と反応器内で
反応させ、調整と（に熱間除塵の後、還元過程で一部ガ
ス処理装置を備える回路へ導かれる還元ガスへ混合する
ことによって酸化鉄含有原料の直接還元に使用すること
もすでに提案された（西独特許第２４２４９３２号公報
参照）。最後に種々の手段の組合せを特徴とする方法が
公知であり、この場合微粒鉄鉱石の予熱は５００〜８５
０℃の向流熱交換器で行われ、微粒鉄鉱石はほぼ１酸化
炭素のみからなる溶解過程の排ガスにより５００〜８５
０℃の流動層反応器内で金属化度生○〜９５％のスポン
ジ鉄に還元される。スポンジ鉄は還元ガスと分離され、
残部還元および溶解が溶鉄中で行われ、その際酸素、ス
ポンジ鉄および炭素担体は浴面より下に配置した多環ノ
ズルによって溶鉄へ導入される。

スポンジ鉄の残部還元および溶解は溶解槽で行われ、こ
の槽から溶鉄の一部は連続的に取出される（西独特許第
２４０１９０９号公報参照）。

発明が解決しようとする問題点： 本発明の目的は公知法を改善し、現在まで不可能であっ
た集約したプロセスで経済的にガスの低い無煙炭からガ
スの多い有煙炭までのすべての炭種を使用しうるための
前提を得ることである。全プロセスへ集約されるべき直
接還元過程を微粒子還元過程として形成し、とくに費用
の低い方法で、鉱石を予め団塊化することなく使用しな
げればならない。最後に溶解ガス化器の排ガスの潜熱お
よび比熱を集約した全プロセス内でできるだけ十分に利
用し、エネルギーおよび費用を要するプロセス過程たと
えばＣＯ２洗浄を避けるだけでなく、還元反応速度、し
たがって変換のためとくに好ましい温度範囲内で作業し
得なげればならない。

問題点を解決するための手段： この目的は特許請求の範囲第１項記載の特徴を有する方
法によって解決される。

作用： この方法は著しく経済的であるのみならず、とくにこれ
まで使用できなかった炭種を使用する可能性も生ずる。

特許請求の範囲第２〜１５項には特許請求の範囲第１項
記載の方法の有利な態様が記載される。

実施例： 次に本発明の方法を実施例の図面により説明する。

第１図に示すフローンートによれば溶解ガス化器１にバ
ンカ２から低温乾留した石炭および補足的にバンカ３か
ら未乾留石炭が導管牛からの酸素といっしょに供給され
る。溶解ガス化器内には後に詳述するようにプロセス内
で発生したスポンジ鉄の溶解によって形成される鉄浴が
存在する。スポンジ鉄は溶解ガス化器１に、公知製鋼技
術に相当する塩基性スラグを形成するため、詳細には示
されない添加物とともにバンカ５から供給される。

バンカ２および（または３がら鉄浴へと（にいわゆるＣ
０ＩＮノズルによりニューマチックで導入した微細炭は
導管４からの酸素と鉄浴中で１酸化炭素と水素に反応す
る。その際遊離する熱はさらに供給するスポンジ鉄の溶
解に役立つ。溶融した鉄および形成されたスラグは排出
孔６から排出される。鉄浴中で微細炭および（または）
微粒乾留コークスと酸素の反応によって形成された主と
して１酸化炭素および水素からなるガスは溶解ガス化器
を鉄浴の温度をもって、溶解ガス化器を密封するガス捕
集フード７を介して去る。

溶湯温度で流出するガスに計量バンカ８がら、低温乾留
区間９の後方に完全還元装置１０の還元温度の保持に十
分なガス温度が生ずるように、微細炭が計量して添加さ
れる。最大で溶解ガス化器１の熱収支維持に必要な量の
微細炭が添加される。この微細炭量で還元ガスの十分な
冷却が達成されない場合、計量バンカ８から付加的に微
細炭が化学量論量の水蒸気または２酸化炭素といっしょ
に添加されるので、この微細炭は低温乾留区間９で付加
的に完全にガス化される。

低温乾留区間９でガスに変換されなかった石炭はサイク
ロン系１２でガス相と分離される。

１つの分流は揮発分の分離がなお不十分な場合、流れ分
割器１３を介して低温乾留区間９へ還流される。他の分
流、または揮発分の分離が完全な場合、低温乾留コーク
ス余計はサイクロン系１２からバンカ２に供給される。

高温ガスに添加する微細炭の計量および過剰の熱含量を
使用しての低温乾留反応実施のため、と（にたとえば西
独特許第２７０２６９３号明細書に記載のような装置が
使用される。しかし他の計量系を使用することもできる
。

サイクロン系１２内で低温乾留コークスを十分除去した
還元ガスは、還元のため還元装置１０へ導入され、この
装置は後述の処理装置２０の前に配置され、もう１つの
サイクロン系１４および切替器１５と結合する。１６は
使用する微粒鉱石のバンカ、２１は第３のサイクロン系
を表わし、ここで処理装置２ｏから出るガスからその中
に存在する固体が分離される。

第２図には還元ガスを還元すべき前処理した鉱石で計量
的に負荷し、かつ完全還元を実施するための装置が破線
で囲んで示される。この場合鉱石は後述の処理装置２０
がら導管１９および計量器２４を介して、サイクロン系
１２がら流れる還元ガスに計量ギャップ２６で添加され
、その際計量は堆積柱２５の高さによって行われる。堆
積柱の高さ上昇とともに計量ギャップ２６における還元
ガスの固体負荷は増大する。還元ガスはその顕熱の一部
を固体へ放出するので、固体温度は７００〜１１００℃
の還元温度へ上昇する。還元すべき固体を負荷した還元
ガスは流動ホッパ２７へ流れ、ここに過臨界流動層を形
成する。本発明のとくに有利な実施例によれば滞留時間
を延長するため直列接続した多数の流動ホッパが使用さ
れる。

過臨界で作業する流動ホッパから排出される固体はサイ
クロン系１４で十分にガスを分離し、切替器１５を介し
て堆積柱２５．を形成するため計量器２４へ、または還
元度が十分な場合スポンジ鉄バンカ５へ送られる。所要
の場合第２図の２つまたは多数のユニットを直列接続し
、これらのユニットの間で還元ガスと固体を向流に導く
ことができる。この場合新たな還元ガスがサイクロン系
１２から固体の流れ方向で最後の還元ユニットに供給さ
れる。

所望の還元度調節後、サイクロン装置１４で固体を分離
したガスはなお多量の１酸化炭素および水素を含む。こ
のガスは第３図に破線で囲んで示すもう１つの処理装置
２０内でバンカ１６から（る新しい低温の鉱石と接触さ
せられる。

その際１酸化炭素のＣおよびＣＯ２への分解がと（に容
易に進行する温度が調節される。このような反応の経過
＆ｔ　５ｔａｈｌ　ｕｎｄ　Ｅｉｓｅｎ　、　７９　Ｊ
ａ−ｈｒｇａｎｇ　、　Ｈｅｆｔ　３、Ｐ１２Ｑ　〜１
３４に記載される。

還元装置１０からガス案内系１８を介して計量器２８へ
流れるガスの固体負荷は堆積柱２９の高さを介して決定
される。１酸化炭素分解の際の場合により発生する過剰
熱は流動ホッパ３１の熱交換面を介して導出される。ガ
ス滞留時間を延長するため第３図に示す流動ホッパを多
数直列接続することもできる。ガスは最後にサイクロン
系２１で固体を分離し、家系を介して抜取られる。固体
は導管１９を介して還元装置１０へ達する。

本発明の方法の実施例は下記のとおり実施された。

溶融鉄浴を有する溶解ガス化器にこのガス化器内で発生
したガスの過剰熱で低温乾留した石炭４２０　Ｋｙを供
給した。さらに酸素４００　Ｎｉ、石灰４０　Ｋｐおよ
び微粒スポンジ鉄１ｔを供給し、このスポンジ鉄はスポ
ンジ鉄粒子上に沈積した炭素８５に９を含んだ。スポン
ジ鉄は溶解ガス化器内に発生した還元ガスを使用した還
元処理で製造したものであり、９０％の金属化度を有し
た。鉄０，９ｔおよびスラグ０．１８ｔが製造され、溶
解ガス化器から排出された。

溶解ガス化器で製造した還元ガスは１５５０〜１５８０
℃の温度を有し、少量のチッ素および２酸化炭素ならび
に石炭に含まれる成分から形成された他のガス状物質の
ほか主として１酸化炭素および水素からなった。高温ガ
スに揮発分Ｘ％の石炭６００　Ｋ９を添加した。

低温乾留後サイクロンでガスから低温乾留した石炭４２
０Ｋｇを分離し、これをさらに溶解ガス化器で使用した
。低温乾留した石炭の分離後、全石炭の変換からＣＯ約
８０％およびＨ２２０％のガス約１００ＯＮｉが発生し
た。還元装置は第１および２図で説明した処理装置］、
０の２つの直列接続ユニットからなった。微細炭を分離
したガスはまず固体流れの方向で見て第２の還元ユニッ
トＶａ：袷７−か、、１′−ごで生石すＡフ・テ尊竹か
らの固体は約９０％の金属化度に還元された。

サイクロン系１＋で固体を分離したガスはほぼＣＯ５６
％、Ｈ２１５％、ＣＯ２２４％　オヨヒ８２０５％の組
成を有した。このガスを処理装置１０に相当する第１の
還元装置へ導入し、そこで処理装置２０からの固体を負
荷した。サイクロン装置で固体を分離した後、ガス組成
はほぼ００４３％、８２１２％、ＣＯ２３７％　オヨヒ
８２０８　％であった。このガスをｃｏ分解を実施する
処理装置２０へ導入し、分離および予備還元した固体は
後置の還元装置に供給した。ＣＯ分解装置内で熱交換器
によって熱量を取出し、プロセス内でガスの新しい固体
による負荷の調節によって過臨界で作業する流動層装置
３１内を約５５０℃の温度に調節した。この温度範囲内
のガスの滞留時間は約１１秒であった。次にＣＯかも炭
素８５Ｋｇを分離することによって００１２％、Ｈ２１
３％、ＣＯ２６４％およびＨ２Ｏ１０％のガスが生じた
。ガス量は分解反応によって約８４：ＯＮｉに減少した
。分離した炭素は微粒鉱石の表面に後の還元工程でも分
解が生じない量の固着層を形成するので、集約した全プ
ロセスはどの位置でも閉塞現象によって妨害されなかっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の７０−シート、第２図および第
３図は還元過程のブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶解ガス化器内でスポンジ鉄を溶解することによつ
   て鉄浴を製造し、この中で微細な石炭および（または）
   低温乾留コークスと酸素の反応によつてガスを製造し、
   このガスを鉄鉱石の直接還元に使用する微粒鉄鉱石から
   鉄を製造する方法において、溶解ガス化器内に発生する
   還元ガスの温度を微細な石炭をガス流へ吹込むことによ
   つて還元過程に必要な還元温度に調節し、低温乾留した
   石炭を還元過程に使用する前のガス流から分離し、溶解
   ガス化器へ還流させ、鉄鉱石の還元を１〜多段の回転す
   る流動層内で７００〜１１００℃の温度で実施し、還元
   前の微粒鉄鉱石に還元過程から出る４５０〜７００℃の
   温度のガスを、ガス中に存在する１酸化炭素の一部が鉱
   石粒子上に炭素層を形成し、かつ１酸化炭素分解の際遊
   離する熱が流出するガスの熱とともに低温鉄鉱石の加熱
   に使用されるように、作用させることを特徴とする微粒
   鉄鉱石から鉄を製造する方法。 ２、溶解ガス化器から出るガス流へ、最大で溶解ガス化
   器に溶解熱、残部還元熱および熱損失に相当する熱を導
   入するために必要な量の微細炭を吹込む特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３、溶解ガス化器から出るガスの温度をさらに低下する
   ため、付加的石炭を化学量論量の水蒸気とともに吹込む
   特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、温度低下のためＣＯ＿２も吹込む特許請求の範囲第
   ３項記載の方法。 ５、鉱石が２ｍｍより小さい粒度を有する特許請求の範
   囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の方法。 ６、鉱石が２００μｍより小さい粒度を有する特許請求
   の範囲第５項記載の方法。 ７、還元過程で温度を７００〜１１００℃に調節する特
   許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記
   載の方法。 ８、還元過程で温度を８００〜９００℃に調節する特許
   請求の範囲第７項記載の方法。 ９、溶解ガス化器に装入する石炭の一部が還元ガスのた
   めの調節過程から分離した微粒の低温乾留コークスであ
   る特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項
   に記載の方法。 １０、ＣＯ分解過程で取出した熱を装入する微細石炭の
   予熱に使用する特許請求の範囲第１項から第９項までの
   いずれか１項に記載の方法。 １１、ＣＯ分解過程で取出した熱を還元ガスの調節過程
   に使用する水蒸気の加熱に使用する特許請求の範囲第１
   項から第１０項までのいずれか１項に記載の方法。 １２、７００℃までの温度を有するスポンジ鉄を圧縮チ
   ッ素気流中で溶解ガス化器へ導入する特許請求の範囲第
   １項から第１１項までのいずれか１項に記載の方法。 １３、鉱石粒子上にこの粒子を還元過程へ導入する前に
   、炭素を少なくとも２〜１５重量％析出させる特許請求
   の範囲第１項から第１２項までのいずれか１項に記載の
   方法。 １４、ＣＯ分解過程でガスが４００〜６００℃の温度範
   囲に１５秒までの滞留時間を有する特許請求の範囲第１
   項から第１３項までのいずれか１項に記載の方法。 １５、ＣＯ分解を流動層反応器で実施する特許請求の範
   囲第１項から第１４項までのいずれか１項に記載の方法
   。