JPH01195224A - 溶銑樋式溶融還元製鉄操業法 - 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、銑鉄製造装置から溶銑樋を通して流出してく
る溶銑を熱源とし、且っ該溶銑中の炭素を還元剤として
活用すると共に、更に炭材及び酸素を補給することによ
って鉄鉱石、予備還元鉄鉱石、スクラップ等の製鉄原料
を溶融還元して製鉄を行なう方法の改良に関し、殊に溶
融還元工程で生成する大量のＣＯ含有ガスを有価ガスと
して有効利用することにより、工場操業の経済性を向上
することのできる方法に関するものである。

［従来の技術］ 製鉄手段は、高炉法に代表される間接製鉄法敏溶融還元
法に代表される直接製鉄法に大別され、現在は連続操業
が可能で大量生産に適した高炉法が主流となっている。

ところが高炉法は、厖大な建設費と維持管理費を要する
という問題に加えて、竪型移動床反応を利用する方法で
あるから、操業効率や操業安定性を高めるためには、還
元剤として作用するコークス及び鉄源たる鉄鉱石を適当
な大きさと圧潰強度を持ったものに調整しなければなら
ず、装入原料の調整に多大な手数と費用がかかる。

これに対し溶融還元製鉄法では高炉はど大きな設備が必
要とされず、また鉄鉱石等の製鉄原料を溶融状態で還元
する方法であるから、比較的低品位の石炭でも、また粉
状の鉄鉱石等でも支障なく使用することができ、更には
固体−気体間の還元反応を主体とする高炉法に比べて反
応速度および反応効率が高いといった利点を有している
ところから、最近各社で検討されている。

〔発明が解決しようとする課題］ 溶融還元製鉄法は、使用する炉の形式によって分類され
、代表的なものとしては、回転炉を用いる方法、転炉型
鉄浴炉を用いる方法およびコークス充填型竪型炉を用い
る方法の３ｆ！が挙げられるが、これらの方法における
共通の問題は、出湯・出滓の連続化ができず生産性が低
いということである。即ちこれらの方法はいずれもバッ
チ式で溶融還元を行ない、出銑・出滓はたとえば１〜２
時間周期で間欠的に行なわれるので、高炉を用いる連続
法に比べると出銑・出滓作業やそれらの後処理作業が面
倒であるばかりでなく、後処理炉はその都度冷却される
ので熱効率も低く、また生産性を高めるにはある程度の
量の溶銑および溶滓を炉内に貯留しておかなければなら
ないので、高炉設備はどではないにしてもかなり大型の
設備が必要となる。

本発明者らはこの様な状況のもとで、設備費および運転
経費のいずれの面からしても経済的であり、しかも連続
化が可能で生産性の高い製鉄法の開発を期して研究を行
なっているが、その成果の１つとして、高炉やキュポラ
或は溶融還元製鉄装置等の銑鉄製造装置（以下単に銑鉄
製造装置という）における溶銑樋を流れる溶銑を熱源と
し、且つ該溶銑中の炭素を還元剤として製鉄原料の溶融
還元を行なう方法を開発し、先に特許出願を済ませた（
特願昭６２−１８６４００号二未公開）。

即ちこの方法は、溶銑樋を流れる溶銑中に製鉄原料を吹
込み、溶銑の保有熱を熱源として利用すると共に溶銑中
に含まれる炭素を主たる還元剤として活用し、更に熱源
及び還元剤の不足を補うために炭材と燃焼用酸素を供給
しつつ、溶銑中に製鉄原料を吹込んで溶融還元を行なう
方法であって、従来の溶融還元製鉄法に比べると、■連
続操業が可能で生産性が高い、 ■設備を著しく小規模化できる、 ■溶銑中に含まれる珪素やマンガンも還元剤として活用
されるので還元剤の消費量が少なく、且つ溶銑の保有熱
も有効に活用されるから熱効率が高い、 ■溶融還元により生成した溶銑および副生ずる溶滓は下
流側で効率良く分離・排出されるので、後処理性が良い
、 といった多くの特徴を有している。

ところで上記の溶融還元反応は還元性７囲気下で行なわ
れるものであり、具体的には、炭材の燃焼によって生成
するｃｏを主体とする還元性ガスを利用している。この
還元性ガスは、還元反応に寄与して還元度が若干低下し
ているものの依然としてかなりの還元性を有しているが
、前記先願発明ではこの還元性ガスを更に有効利用する
ことについては格別の考慮は払われていなかった。

本発明は上記の様な状況に着目してなされたものであっ
て、その目的は、溶銑樋式の溶融還元製鉄工程で副生ず
る大量の還元性ガスを、有価ガスとして更に利用できる
様にし、製鉄工場全体の操業コストを低減しようとする
ものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決することのできた本発明に係る製鉄操
業法の構成は、銑鉄製造装置の溶銑樋を流れる溶銑に、
製鉄原料、炭材及び酸素を供給し、該製鉄原料中の酸化
鉄成分を溶融還元すると共に、ここで回収されるＣＯ含
有ガスは、除塵後右価ガスとして利用するところに要旨
を有するものである。

［作用］ 本発明の特徴は、前述の如き銑鉄製造装置に設けられる
溶銑樋上で溶融還元製鉄を行なうに当たり、主に炭材の
燃焼によって生成する還元性ガスを有価ガスとして有効
利用するところに存在する。

たとえば第１図は、本発明が適用される溶融還元製鉄設
備を例示する概略縦断面説明図、第２図は排ガス利用シ
ステムを含めた本発明操業法の実施例を示す概略フロー
図である。

まず第１図において、ｌは溶銑樋の途中に設けられる溶
融還元製鉄設備、２は該設備１の上方を覆い、熱と排ガ
スの放散を防止するための蓋体、３は排滓樋、４は潜り
堰、５は越流基、６は製鉄原料吹込み管、７は酸素吹込
み管、８は炭材吹込み管、９は排ガスダクト、１０は溶
銑鍋、Ｍは溶銑、Ｓは溶滓（スラグ）、Ｃは炭材を夫々
示している。

高炉（第２図の符号１１）等の銑鉄製造装置から溶銑樋
を通して排出される溶銑および溶滓のうち比重の小さい
溶滓は、図示する溶融還元製鉄設備１に至るまでの上流
側適所で分離除去される。

そしてその下流適所の溶銑樋にやや深めの滞留部を設け
て図示する様な溶融還元製鉄設備１を形成する。即ちこ
の溶融還元製鉄設備１は、放熱防止と排ガス拡散防止を
兼ねた蓋体２に、製鉄原料吹込み管６、酸素吹込み管７
、炭材吹込み管８および排ガスダクト９が取付けられて
なり、製鉄原料吹込み管６からは鉄鉱石、予備還元鉱石
、スクラップ等の鉄分含有原料と生石灰等の副原料を適
当な比率で溶銑Ｍの深部へ吹込むと共に、炭材吹込み管
８からは粉粒状の炭材Ｃを吹込み、同時に酸素吹込み管
７から酸素（または空気）を吹込む。溶銑Ｍ内へ吹込ま
れた製鉄原料は溶銑Ｍの保有熱および炭材の燃焼熱によ
って溶融し、且つ製鉄原料中の酸化鉄成分は、溶銑Ｍ中
に多量含まれけている旦や吹込み炭材Ｃおよび該炭材Ｃ
の燃焼によって生成する一酸化炭素の作用を受けて還元
される。そして生成した鉄分は溶銑Ｍ中へ取り込まれ、
一方比重の小さいスラグ成分Ｓは溶銑Ｍの表面に浮上し
た状態で順次流下し、排滓樋３から分離・排出される。

尚第１図では、製鉄原料、炭材および酸素（空気）を別
々に吹込む様にした例を示したが、これら３者を１つの
吹込み管から混合状態で同時に吹込んだり、あるいは任
意の組合せで適当に混合して吹込むこともでき、更には
溶銑流の流れ方向に沿って複数箇所から製鉄原料や炭材
等を吹込み、複数箇所で還元反応を進めることもできる
。また炭材Ｃは溶銑内へ吹込むのが最も効果的であるが
、場合によっては溶銑流の上方に散布し湯面の波立ちに
よって溶銑内へ混入させることもできる。

ところで上記の様な溶融還元製鉄工程では、ＣＯを５０
〜９０％程度含有する還元性ガスが大量に生成するが、
本発明ではこのＣＯ含有ガスを排ガスダクト９を通して
吸引し、たとえば第２図に示す様なフローに従い有価ガ
スとして有効利用できる様にしている。

即ち溶融還元製鉄設備１の排ガスダクト９から抜き出さ
れた高温のＣＯ含有ガスは、熱交換器１２に通すことに
より製鉄原料の予熱に利用した後、クーラー１３で冷却
し、たとえばベンチュリースクラバー１４あるいはサイ
クロン１５と電気集塵機１６を組合せた除塵設備等を通
すことによって、微粉炭や微粉鉱石等よりなる粉塵を除
去し、燃焼性および還元性を持ったクリーンガスとして
、当該製鉄設備もしくはその関連設備等で有価ガスとし
て活用する。尚図示例は、除塵されたｃｏ含有ガスを昇
圧ブロワ−１７に通して昇圧し、還元エネルギーを更に
高めた状態で、たとえば［Ｉ］発電用ボイラーの燃料ガ
ス、［ＩＩ　］高炉シャフト下部から吹込まれる還元ガ
ス、［ＩＩＩ　］高炉羽口部から吹込む還元ガス、ある
いは［ｒＶｌ高炉用熱風炉の燃料ガス等として活用でき
る様にしている。即ち本発明で回収されるｃｏ含有ガス
は、燃料ガスあるいは還元性ガスとして様々の用途に有
効に活用することができるが、第２図に示した如く当該
溶融還元製鉄設備あるいはその関連設備内で有効利用す
る様にすれば、設備全体としてのランニングコスト低減
に寄与することができ、ひいては製銑コストの低下に反
映させることができる。同様の趣旨で、たとえば製鉄原
料として予備還元鉱石を使用する様な場合は、鉄鉱石の
予備還元に前記ＣＯ含有ガスを利用することも有効であ
る。また高炉設備においては、炉頂部から大量のＣＯ含
有ガスが排出されるが、このガスも還元ガスあるいは燃
料として有用なものであり、且つ多量の粉塵を含んでい
るので、冷却・除塵・昇圧機能を備えた排ガス処理設備
１９で排ガス回収を行なうのが通例である。そこで、た
とえば第２図にも示す如く溶融還元排ガスを当該高炉排
ガスラインに合流させて排ガス処理設備１９へ送り、高
炉排ガスと共に冷却・除塵・昇圧等を行なう様にすれば
、溶融還元排ガス専用の排ガス処理設備を省略すること
ができ、設備費並びに運転経費を軽減することができる
ので好ましい。

［実施例］ ８産溶銑量が８０００トンの高炉設備の溶銑樋に、第１
図に示した様な溶融還元製鉄装置を設け、酸化鉄成分と
してヘマタイト鉱石またはスクラップを用いて下記第１
表に示す条件で溶融還元製鉄を行ない、約１４００）−
ン／日（増産率１７．５％）の溶銑増産操業を行なった
。

第　　　１　゛　　表 その結果、何れの場合も、溶銑温度の調整、排滓処理の
円滑化（副原料の調整等）および排ガス回収設備の安定
化等を含めて２日間の準備期間で定常操業状態に達する
ことが確認された。

これに対し高炉操業条件を変えることにより製銑量を８
産８０００トンから９４００トン（増産量１４００）−
ン／日）に増産しようとした場合は、高炉への吹込み送
風量を約２０％増加させる必要があり、過去の実績では
送風量を２％程度増加する毎に操炉状態を安定化させて
（通常１週間乃至１０日程度を必要とする）段階的に送
風量を増加していかねばならず、上述の増産量１４００
トン／日を達成する為には約３か月を要するものと考え
られ、こうした傾向は製銑量を減産する場合についても
同様である。

即ち本発明の溶銑樋式溶融還元製鉄操業法によれば、高
炉操業条件を変更する方法に比べて、掻く短い準備期間
で製銑の増産もしくは減産を行なうことができ、目標製
銑量に応じて生産計画を柔軟に対応させることが可能と
なる。

また、前記第１表に示す増産法を実施する際に溶融還元
製鉄設備から排出されるＣＯ含有ガスを、当該製鉄工場
に既設の発電用ボイラーの燃料としてＬＰＧや重油の一
部と置換する方式で有効利用し、それに伴なう燃料費の
低減を加味した製銑コストを求め、通常の高炉製銑法に
おける製銑コストを１としたときの製銑コスト指数を算
出した。

結果は第３図に示す通りであり、製鉄原料としてスクラ
ップを用いた場合は、スクラップ自体の単価が高く且つ
ＣＯ含有ガスの生成量も比較的少ないので製銑コストは
むしろ高くなったが、ヘマタイト鉱石を使用した場合は
、通常の高炉法を採用した場合の約８割の費用で銑鉄を
増産し得ることが分かる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、製銑量の増産・減
産が容易で溶銑生産計画の自由度が高く、しかも溶融還
元製鉄設備で副生ずるＣＯ含有ガスを燃料ガスあるいは
還元性ガスとして有効利用することにより、製銑コスト
の低減に反映し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶銑樋式溶融還元製鉄設備を例示する概略縦断
面図、第２図は本発明の実施例を示す概略フロー図、第
３図は本発明法および従来法を採用したときの製銑コス
ト指数を対比して示すグラフである。 １・・・溶融還元製鉄設備 ２・・・蓋体　　　　　　３・・・排滓樋４・・・潜り
堰　　　　　５・・・越流堰６・・・製鉄原料吹込み管 ７・・・酸素吹込み管　　８・・・炭材吹込み管９・・
・排ガスダクト　　１０・・・溶銑鍋１１・・・高炉　
　　　　　１２・・・熱交換器１３・・・クーラー １４・・・ベンチュリースクラバー １５・・・サイクロン分離器 １６・・・電気集塵機　　　１７・・・昇圧ブロアー１
８・・・加熱炉　　　　　１９・・・排ガス処理設備第
３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）銑鉄製造装置の溶銑樋を流れる溶銑に、製鉄原料
   、炭材及び酸素を供給し、該製鉄原料中の酸化鉄成分を
   溶融還元すると共に、ここで回収されるＣＯ含有ガスは
   、除塵後有価ガスとして利用することを特徴とする溶銑
   樋式溶融還元製鉄操業法。