JP3202202B2 - 鉄酸化物の直接還元装置および方法 - Google Patents
鉄酸化物の直接還元装置および方法Info
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Description
鉄の直接還元のための装置および方法に関するものであ
る。より詳しくは、本発明は、プロセスにおいて使用さ
れた熱ガスの流れから金属化された鉄微粉を分離するた
めの装置および方法において使用される改良されたセパ
レータに関するものである。
微粉(metalized iron fines)を得る目的で各金属を含
む鉄を直接還元する方法を採用することは良く知られて
いる。この種の方法および装置は米国特許第5、08
2、251号に開示されている。この´251特許に開
示された方法および装置では、複数の還元用のリアクタ
ーつまり反応装置が直列に接続されており、原鉄鉱石の
フィードつまり供給物を逐次的に還元するために使用さ
れる。従来技術においては、リアクターからリアクター
に連続的に運ばれる鉄微粉を得るために、還元プロセス
の間に使用される熱ガスの流れから金属化された鉄微粉
を分離するために還元リアクター内にセパレータを使用
することは珍しいことではない。従来技術の方法および
装置において使用される典型的なセパレータは、米国特
許第4、756、729号および米国特許第3、67
5、401号などに説明および図示されている。
るための装置は、固体粒子およびガスからなる懸濁物が
接線的に入る円筒状の本体から構成されている。固体粒
子が混入されたガスは、ガス流れの接線的な注入による
遠心力の作用により円筒状の本体を通って渦状に移動す
る。固体粒子が混入されたガス流れは次いでセパレータ
の円筒状の本体の円錐状の延長部に運ばれる。ガス流れ
は円錐状の領域内で加速され、渦が崩壊し固体が混入さ
れた粒子がガス流れから分離される。粒子が取り除かれ
たガス流れは、逆の渦巻きで、装置の上部内の中央オリ
フィスに向かって移動し、また分離された固体粒子はセ
パレータの底部内に配置された排出出口により放出され
る。
金属を含む鉄の直接還元のプロセスにおいて使用される
熱ガスの流れから固体粒子を分離するための装置には、
多くの欠点がある。第1に、金属化された鉄微粉は装
置、例えば円錐状部分の内壁上に固形クラストつまり固
形の外被として集まる傾向があり、このために装置の形
状が変化して、還元リアクターのスループット、つまり
処理量に悪影響が出てしまう。第2に、装置の円錐状の
領域内において遠心力での加速の結果として分離された
金属化された鉄微粉は、(高温プロセスのために)ある
程度の塑性があるため、セパレータの本体の内壁に付着
し、これによりガス流れからの固体粒子の分離のための
装置の処理能力が低下してしまう。
属を含む鉄の直接還元のためのプロセスで使用される還
元リアクターにおいて使用するための改良された装置を
提供することにある。
のための方法および装置において使用されるプロセスガ
スの流れから金属化された鉄微粉を分離するための改良
されたセパレータを提供することにある。
内壁上における固形クラストの形成を防止して、その幾
何学的完全性を保つことができる、上記のセパレータを
提供することにある。
からの金属化された鉄微粉の分離を効率的に行うことが
できて、分離され金属化された鉄微粉を別の処理のため
にセパレータから容易に排出できる、上記のセパレータ
を提供することにある。
明から明らかになる。
のリアクターにおいて、リアクターへの熱ガスフィード
つまり熱ガス供給物から金属化された鉄微粉を分離する
ために、リアクターの還元ゾーンつまり還元区域内に配
置されたセパレータを含む構成において、上記の各目的
が達成される。すなわち、本発明によれば、セパレータ
は金属化された鉄微粉および熱ガスのための通路を規定
する側壁部を有する少なくとも1つの細長い管状のハウ
ジングを含んでいる。また、セパレータの側壁部の少な
くとも一部は冷却された領域を含んでおり、これによ
り、セパレータの冷却された側壁部上において、金属化
された鉄微粉のスティッキング、つまり固着ないし付着
が防止される。
ターの側壁部は、実質的に円筒状の上側部、実質的に円
筒状の下側部、および上側部を下側部と接続する円錐状
の中間部を含んでなる。本発明においては、好ましく
は、側壁部の円錐状部分(中間部)は円筒状の下側の円
筒状部分の側壁部に対して約7°から約12°の角度α
を形成する。本発明の好ましい実施形態において、金属
化された鉄微粉が接触する円錐状の中間部の側壁部を冷
却するために、円錐状の中間部には冷却媒体を収容する
ための内側のチャンバつまり室が設けられている。好ま
しくは、冷却媒体は圧力下でつまり圧力をかけて供給さ
れ、また、このための冷却媒体の供給手段が設けられ
る。また冷却媒体は、好ましくは、防錆されたものであ
る。セパレータの冷却された側壁部は、それへのステッ
キングを防止するために十分な温度に冷却される。本発
明においては、チャンバ内に導入される冷却媒体は約3
0℃から600℃の間の温度であることが好ましい。
還元において使用されるリアクター10が図式的に断面
で示されている。
2および鉄酸化物の出口14を有している。鉄酸化物の
粒子を金属化された鉄微粉に還元するために使用される
プロセスガスは、供給ライン16を通ってリアクター底
部から導入され、またライン18を経てリアクター10
から出ていく。プロセスガスは、矢印20で例示したよ
うに、リアクター10内を略上方に流れる。リアクター
10は単一のリアクター、あるいは、上記した米国特許
第5、082、251号に説明されたような一連のリア
クターの1つである。
0を通過する熱プロセスガスの流れから金属化された鉄
微粉を分離するために使用されるセパレータ22が設け
られている。
にある固体の鉄鉱粒子から構成されるサスペンションつ
まり懸濁物は、入口24を経て接線的に、つまり接線方
向にセパレータ22に入る。固体粒子が混入されたガス
は、ガス流れの接線的、つまり接線方向の噴射による遠
心力の作用により、参照符号26で図式的に示したよう
に、渦状ないし螺旋状の態様で円筒状の本体28を通っ
て移動する。円筒状の本体28を通過するガス流れは、
セパレータ22の円錐状の延長部30まで運ばれる。ガ
ス流れは円錐状ゾーンつまり延長部30内で加速され、
そこで渦は崩壊し、粒子が混入された固体がガス流れか
ら分離される。粒子が取り除かれたガス流れは、参照符
号32で例示したように、セパレータ22の上部内の中
央のオリフィス34に向かって逆渦状に移動し、また、
分離された、金属化された粒子の微粉は、セパレータ2
2の底部に位置する排出出口36から放出される。この
段階までは、セパレータ22は、米国特許第4、75
6、729号に開示されたタイプの従来の典型的なセパ
レータと同様な機能をする。
レータ22を以下により詳細に説明する。このセパレー
タ22は、全体を参照符号40で示した、細長い管状の
ハウジング40を含んで構成される。ハウジング40
は、実質的に円筒状の上側部28、および実質的に円筒
状の下側部38を有している。円筒状の上側部28と下
側部38は、円錐状の中間部42により接続されてい
る。ハウジング40には、円筒状の上側部28内に位置
する、接線入口24つまり、接線方向を向いた入口が設
けられている。ガスの出口が、上側部28の内側に、細
長い管状のハウジング40の軸線に沿って位置してい
る。金属化された鉄微粉の排出出口36が、円筒状の下
側部38内に位置している。
筒状のハウジング40は、少なくとも一部において、中
空の環状のチャンバ50を含んでいる。環状のチャンバ
50は、少なくとも、ハウジング40の円錐状の中間部
42において形成されている。好ましくは、環状のチャ
ンバ50は、円錐状の中間部42だけでなく、図2に示
されたように、円筒状の下側部28および上側部38を
それぞれ含んでいる。環状のチャンバ50は、冷却用チ
ャンバ50に冷却媒体を導入しおよびチャンバ50から
冷却媒体を取り除くための冷却媒体の入口52および冷
却媒体の出口54を含んでいる。金属化された鉄微粉に
より接触される内壁の温度を700℃以下の温度に維持
するために、冷却媒体は、好ましくは、約30℃から6
00℃の間の温度で、入口52に導入される。セパレー
タ22の内壁を700℃以下の温度に維持することで、
金属化された鉄微粉がセパレータ22のハウジング40
の側壁部の表面にステッキングすることが防止される。
40の側壁部の冷却に加えて、円錐状の側壁部つまり中
間部42は、図2に示したように、側壁部の下側部に対
して、約7°から12°の間の角度αを形成している。
好ましくは、この角度αは8°から10°の間である。
セパレータ22からの固体粒子の分離、および取り除き
ないし除去の効率のために、この円錐状セクションつま
り中間部42の角度αは重要である。これに加えて、円
錐状セクションの角度を組み合わせて、排出セクション
つまり下側部38の直径(排出出口36の直径、つまり
下側部38の内径)は、プロセスガスからの金属化され
た微粉の分離に関して、相乗効果を有している。排出セ
クションつまり下側部38の直径は、好ましくは16イ
ンチ(約40.64cm)から24インチ(約60.9
6cm)の間である。排出セクションつまり下側部38
の直径と、円錐状セクションつまり中間部42の角度の
組み合わせにより、上記したように、渦が減少するポイ
ントにおける金属化された粒子の分離が増進され、これ
により、粒子分離が増進される。このように増進された
粒子分離と、セパレータの側壁部の冷却の組み合わせに
より、従来技術において使用されているセパレータと比
較したときに、スループットが高まり、また粒子の回収
が増進される。
る冷却媒体は、ガス(気体)あるいは液体である。好ま
しい冷却媒体はガスである。本発明によれば、金属化さ
れた鉄微粉により接触されるセパレータの内壁表面が7
00℃以下の温度であることが重要である。これを達成
するために、冷却媒体は、入口52を通って環状の冷却
用のチャンバ50内に導入されたときに、約30℃から
600℃の間の温度とすべきであることが見出だされ
た。
の実施形態は本発明を実施する最良の形態を単に例示し
たものである、形態、大きさ、配置などにおいて種々の
変更が可能であって、本発明はこの実施形態に限定され
るものではない。本発明は、請求の範囲により規定され
る技術思想および範囲内に含まれる上記の全ての変更を
含むものである。
化物の粒子の直接還元のために使用されるリアクターの
断面図である。
分離するための本発明の実施形態のセパレータの拡大図
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 鉄酸化物の直接還元のための装置におい
て、 還元ゾーンを規定するリアクターを含んでなり、 前記リアクターへの熱ガスフィードから金属化された鉄
微粉を分離するために前記還元ゾーン内に配置されたセ
パレータ手段を含んでなり、 前記セパレータ手段は前記金属化された鉄微粉および熱
ガスのための通路を規定する側壁部を有する少なくとも
1つの細長い管状のハウジング、前記金属化された鉄微
粉を帯びた熱ガスの流れを導くための接線入口手段、前
記接線入口手段の下の金属化された鉄微粉の出口、およ
び前記金属化された鉄微粉の出口の上のガス出口を含ん
でなり、 前記側壁部は、前記通路を規定する前記側壁部の表面上
での前記金属化された鉄微粉のスティッキングを防止す
べく前記側壁部を冷却するための冷却媒体が収容された
冷却手段、実質的に円筒状の上側部、実質的に円筒状の
下側部、および前記上側部を前記下側部と接続する円錐
状の中間部を含んでなり、 前記冷却手段が前記側壁部の少なくとも前記円錐状の中
間部の内側に形成されたチャンバを含んでなり、 前記接線入口手段が前記上側部内に配置され、前記ガス
出口が前記上側部内に配置され、および前記金属化され
た鉄微粉の出口が前記下側部内に配置され、 前記側壁部の円錐状の中間部が前記側壁部の下側部と7
°から12°の間の角度(α)を形成し、 前記下側部の内径が40.64cm(16インチ)から
60.96cm(24インチ)である、 ことを特徴とする鉄酸化物の直接還元装置。 - 【請求項2】 前記角度(α)が8°から10°の間で
あることを特徴とする請求項1記載の直接還元装置。 - 【請求項3】 前記チャンバに圧力下で冷却媒体を供給
するための手段をさらに含むことを特徴とする請求項1
または2記載の直接還元装置。 - 【請求項4】 前記チャンバが冷却媒体の入口および冷
却媒体の出口を含むことを特徴とする請求項1から3の
いずれかに記載の直接還元装置。 - 【請求項5】 前記チャンバが前記セパレータ手段の前
記側壁部の前記円錐状の中間部の実質的に全てを冷却す
るための細長い環状のチャンバであることを特徴とする
請求項1から4のいずれかに記載の直接還元装置。 - 【請求項6】 鉄酸化物の直接還元の間に金属化された
鉄微粉を分離するための方法において、 リアクターの還元ゾーン内に設けられたセパレータ手段
により熱ガスから金属化された鉄微粉を分離する工程
と、 前記金属化された鉄微粉により接触される前記セパレー
タ手段の表面部分を冷却して前記表面部分への前記金属
化された鉄微粉のスティッキングを防止する工程を有
し、 前記セパレータ手段が前記金属化された鉄微粉および熱
ガスのための通路を規定する側壁部を有する少なくとも
1つの細長い管状のハウジング、前記金属化された鉄微
粉を帯びた熱ガスの流れを導くための接線入口手段、前
記接線入口手段の下の金属化された鉄微粉の出口、およ
び前記金属化された鉄微粉の出口の上のガス出口を含ん
でなり、 前記側壁部は、前記通路を規定する前記側壁部の表面上
の前記金属化された鉄微粉のスティッキングを防止する
ため前記側壁部を冷却するための冷却媒体が収容された
冷却手段、実質的に円筒状の上側部、実質的に円筒状の
下側部、および前記上側部を前記下側部と接続する円錐
状の中間部を含んでなり、 前記接線入口手段が前記上側部内に配置され、前記ガス
出口が前記上側部内に配置され、および前記金属化され
た鉄微粉の出口が前記下側部内に配置され、 前記側壁部の前記円錐状の中間部が前記側壁部の前記下
側部と7°から12°の間の角度(α)を形成し、 前記下側部の内径が40.64cm(16インチ)から
60.96cm(24インチ)である、 ことを特徴とする鉄酸化物の直接還元方法。 - 【請求項7】 前記冷却媒体が30℃から600℃の間
の温度を有していることを特徴とする請求項6記載の直
接還元方法。
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|---|---|---|---|
| JP02312799A JP3202202B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 鉄酸化物の直接還元装置および方法 |
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|---|---|---|---|
| JP02312799A JP3202202B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 鉄酸化物の直接還元装置および方法 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02312799A Expired - Fee Related JP3202202B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 鉄酸化物の直接還元装置および方法 |
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| Country | Link |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3675401A (en) | 1970-04-13 | 1972-07-11 | Exxon Research Engineering Co | Cyclones to lessen fouling |
| JP6046354B2 (ja) | 2012-02-08 | 2016-12-14 | テルモ株式会社 | 留置用コネクタ |
-
1999
- 1999-01-29 JP JP02312799A patent/JP3202202B2/ja not_active Expired - Fee Related
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