JPH01246311A - 鉄浴反応器内でガス及び溶鉄を製造する方法 - 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 本発明は鉄浴反応器内で燃焼可能なガス及び溶鉄を製造
する方法に関する。

従来の技術 スラグ層を有する鉄浴または鋼浴反応器内で石炭その他
の炭素含有燃料をほぼＣＯおよびＨ２からなるガスに連
続的にガス化することはすでに古くから公知である。西
独公開特許公報第２９５２４３４号の方法によれば鉄浴
の浴面上方にある吹製ランスから酸素を浴面に吹付け、
それによって高温吹付部が形成される。この高温吹付部
へ固体の炭素含有粉末をキャリヤガスとともに吹込む。

また、西独特許第２５２０８８３号公報により石炭その
他の炭素含有燃料を浴面より下の鉄浴へ吹込む方法が公
知である。少なくとも１部酸素からなるガス噴流も浴面
より下の鉄浴へ吹込まれ、その際炭化水素によるジャケ
ットがそのノズルの保護に役立つ。

さらに、西独特許明細書第２５２０８６８号により鉄浴
に付加的に高カロリー石炭、結合していない炭素、アル
ミニウム、ケイ素、炭化カルシウムまたはこれらの混合
物を場合によりガス化用石炭とは別個に供給する方法が
公知である。それによって石炭ガス化過程に熱が供給さ
れる。

これら公知法の欠点は低品位燃料とくに低カロリー炭の
ガス化が現在まで経済的に可能でないことである。とい
うのは低品位燃料はこの種の燃料の場合鉄浴の温度を維
持するため、高カロリー燃料の添加を必要とするからで
ある。さらに公知法の場合、安価に入手しうる酸化用ガ
スたとえば空気を使用し得ない。

また、西独公開特許公報第２４０１９０９号によれば鉄
鉱石を還元して溶鉄を製造する公知多投法が開示されて
いる。しかしこの方法によると発生したガスがその低い
発熱量のため価格的に不利な高カロリーガスの混合なし
には限定された用途にしか使用できない欠点を有する。

この方法の場合、鉄１ｔの製造に石炭約６５０ｋｇが必
要である。

Ｃ０４１％、ＣＯ２３０％、８２０１８％、Ｈ２１０％
の大略組成および１１００Ｋｃａｌ／ｍ’の発熱ＩＨ，
を有するガスが発生する。

発明の目的 本発明の目的は公知方法の欠点を避け、摩砕した固体ま
たは液体の形の炭素及び／又は炭化水素を含むカロリー
の低い燃料から鉄浴反応器内で安価な酸化性ガスを使用
して燃料ガスを安価に製造すると同時に鉄を少なくとも
一部酸化物の形で含む物質から溶鉄を製造することがで
き、その際とくにガス化過程の熱バランスを補償するた
め高カロリー燃料の添加を必要としない方法を提供する
ことである。

発明の構成 本発明によれば、溶融鉄浴が存在する鉄浴反応器内に炭
素を含む固体または液体燃料を供給するとともに、鉄を
少なくとも一部酸化物の形で含む物質を供給し、該溶融
鉄浴の浴面に少なくとも一部酸素からなるガス噴流を前
記鉄浴反応器内に画成されたガス室を通して吹付け、ガ
ス室を通過する際にガス噴流が製造されたガスを吸引し
、一部燃焼させ、かつ製造したガスの燃焼によって発生
した熱が鉄浴へ伝達されるように製造されたガスを浴面
すで同伴し、前記一部燃焼により発生した熱が前記鉄を
少なくとも一部酸化物の形で含む物質の還元に少なくと
も一部使用されることを鋼に精錬する鉄浴反応器内でガ
ス及び溶鉄を製造する方法が提供される。

すなわち本発明方法によれば、反応容器内の溶湯に鉄を
結合した形または結合していない形で含む物質たとえば
鉱石を供給し、溶鉄（銑鉄）を製造すると同時にガスを
製造する。本発明の方法のこの特徴によれば鉄浴反応器
内で製造したガスの部分的２次燃焼により発生した熱は
鉄を含む物質とくに鉱石の還元に少なくとも一部使用さ
れる。

反応器内の溶鉄には炭素を含む固体または液体燃料なら
びに酸素および造滓剤のほかに、鉄を少なくとも１部酸
化物の形で含む付加的物質たとえば鉱石が供給される。

この本発明方法の大きい経済的利点は小さい工業的費用
をもって鉱石を比較的少量の石炭で直接還元し、同時に
多方面に使用しうるガスが得られることである。鉄鉱石
の還元による鉄１ｔの製造には石炭（Ｃ７８％、Ｈ２５
％、Ｈ２Ｏ３％、灰分５％、０２５％、８１％の組成お
よび発熱ＩＨｕ　　７５００　Ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　ｍ
’）約１゜１ｔを必要とする。同時に概略組成Ｃ○５７
％、Ｃ０２１４％、Ｈ２１４％、８２０１４％およびＨ
８約２１００Ｋｃａｌ／、７１’の工業的に使用シラる
ガスが発生する。

したがって本発明の方法によれば鉄浴反応器内のガス製
造との組合せにより製鉄の経済化が達成される。

たとえば同様の過程を、鉄浴中で製造したガスの部分的
２次燃焼によるエネルギーの本発明による再伝達なしに
実施する場合、同じ石炭を使用して鉄鉱石から鉄１を製
造するために石炭約３ｔを必要とする。その際排ガスは
Ｃ０７０％、ＣＯ２１％、Ｈ２２７％、Ｈ２Ｏ１％の組
成を有し、発熱１１ＨＵは約２７００Ｋｃ　ａ　ｌ／ｍ
’である。

本発明の方法の場合、鉱石は鉄浴へ底部ノズルから直接
導入し、または上から浴へ吹込むことができる。本発明
の有利な実施例によれば鉱石は少なくとも一部は浴へ吹
付ける酸素といっしょに添加される。この作業法によれ
ばダスト状鉱石はガス室内ですでに予熱および前還元さ
れ、それによって方法の熱効率が上昇する。この効果を
さらに改善するため、鉱石粒子を含む噴流の拡大に役立
つ装置たとえば噴流が旋回してノズルを去る装置を使用
するのが有利である。

鉄を少なくとも一部酸化物の形で含む装人材科としては
種々の品位の鉱石のほかに、とくに不完全に還元した鉱
石からなるペレットおよびブリケットが適する。

本発明の方法は製造したガスを至近場所で燃料ガスたと
えば天然ガスの代用として使用しうる場合にとくに有利
に適用することができる。本発明の方法により製造した
１部２次燃焼したガスは主として比較的高い００分のた
め天然ガスとほぼ同じフレーム温度を有し、それゆえ炉
の装置の大きい改造なしに天然ガスの代用として使用す
ることができる。

本発明方法においては、ガス噴流は浴面上のガス室をで
きるだけ大きい区間通過する。ジェット効果によってガ
ス室内にある燃料ガス化によって製造されたガスは吸込
まれ、同伴される。この効果はたとえば水ジエツトポン
プの場合にも生ずる。

浴面へ向くガス噴流は酸素を含むので、発生した可燃ガ
スの１部は燃焼する。その際発生する熱は鉄浴へ伝達さ
れる。というのはガス噴流は高温の燃焼生成物を浴面の
方向へ向けるので、高温の燃焼生成物は浴面と接触し、
その熱を浴に与えるからである。

酸化に作用するガス（酸素、空気等）の噴流を本発明に
より浴面へ吹付けることによって鉄浴反応器内の熱バラ
ンスを著しく改善することができる。

本発明の方法によりガス噴流として空気を使用すること
ができる。したがって公知法の場合のように工業的純酸
素を使用する必要がない。空気は通常安価に入手され、
簡単な手段で所要作業圧力に圧縮することができる。こ
の場合ガス化過程から空気の加熱に必要な熱を取出さな
いように、空気を予熱するのがとくに有利である。実際
には３００〜４００℃の予熱温度が適当なことが明らか
になった。この温度までは常用の導管等および遮断器管
を使用することができ、供給系の断熱も経済的に実施す
ることができる。

しかしガス噴流を工業的純酸素から形成することもでき
る。これはとくに非常に低い発熱景の燃料の場合有利で
ある。ガス噴流中の酸素割合はしたがって経済的観点お
よび使用燃料の品位によってほぼ決定される。

固体”または液体燃料は浴面より下の鉄浴へ吹込むのが
有利である。輸送のためキャリヤガスたとえば空気、チ
ッ素、１酸化炭素、イナートガス等が使用される。しか
し燃料を浴面より上に導入することもできる。

ガス室を通って浴面の上に吹付けられるガス噴流の酸素
はとくに燃料から製造したガスの１部の燃焼に消費され
る。ガス化過程のための本来の酸素供給はこれに反し有
利に浴面より下にあるノズルを通しで行われる。このノ
ズルはたとえば多数の同心管からなり、ノズル保護のた
め外側に公知法で炭化水素が使用される。

浴面より下に供給する酸素量と浴面より上のガス噴流に
より供給される酸素量の比は任意の範囲に変化すること
ができる。たとえば全酸素の８０％をガス噴流によって
上から供給し、２０％だけを浴面より下に導入すること
ができ、または正反対に鉄浴反応器に供給する酸素全量
の８０％を浴面より下で吹込み、２０％だけを上からガ
ス噴流によって供給することもできる。しかし鉄浴反応
器に供給する酸素全量の少なくとも１０％をガス噴流に
よって浴面へ吹付けるのが熱収支に関する本発明の利点
を利用するために必要であることが明らかになった。こ
の比は１００％まで上昇することができる。この場合意
外にもガス噴流のこの酸素は鉄浴内で燃料の酸化に使用
されることが明らかになった。鉄浴反応器の普通の作業
法の場合、全酸素看の約４０〜９０％はガス噴流を介し
て供給される。上から供給する部分はすでに経済的理由
からできるだけ高く保たれる。というのはガス全量のこ
の部分は一般に浴面より下にあるノズルのだめに必要な
圧力に比して低い圧力で吹込まれるからである。

多数のガス噴流を浴面へ向けるのが有利である。

吹付は浴面に対し大きい距離から行われ、衝突位置はほ
ぼ浴面の中心にある。浴面より上のガス室内にふけるガ
ス噴流の走行区間が十分長いことが重要である。通常ガ
ス噴流のノズルと浴面の間の最小距離は約２ｍなければ
ならない。ノズルは鉄浴反応器の上部範囲の耐火ライニ
ング中に配置される。ノズルは主として空気吹込の際は
１重管からなり、またはたとえば工業的純酸素使用の際
は２つの同心管からなる。同心管の場合酸素は中心管を
流れ、ノズル保護のためリングギャップにチッ素、１酸
化炭素、イナートガス、炭化水素等が少量（酸化ガスに
対し０．１〜５％）導入される。

実　　施　　例 以下本発明の方法を容量６０ｔの転炉形の反応容器に適
用した実施例について説明する。転炉の底部に内径２８
市のノズルが１０本設置される。

このノズルの２つから戻粉３５０　ｋｇ／ｍｉｎを吹込
み、その際キャリヤガスとしてチッ素、２酸化炭素また
は転炉自体からの還元ガスを使用することができる。３
つのノズルから酸素を鉱石とともに吹込み、他の５つの
ノズルから１部造滓剤たとえば石灰を負荷した酸素を供
給する。転炉の上の円錐形部に設置した側面ノズルから
酸素の約５０％を浴へ導入する。前記組成の石炭および
Ｆｅ２Ｏ，８５％の鉱石により炭素含量約３％の鉄２０
ｔ／ｈが製造される。鉄鉱石１４５０　ｋｇを同時溶解
する場合、石炭１ｔをガス化するために必要な酸素量は
５８０　ｍ’である。Ｃ○約５７％、Ｃｏ、１４％、Ｈ
２１４％、Ｈ２Ｏ１４％の組成および２１００Ｋｃａｌ
／ｍ’の発熱ＩＨＵを有する石炭ガスまたは燃料ガスが
発生する。

反応容器を同時に転炉として使用するように形成し、そ
の中で直接鋼を製造することも本発明の範囲内である。

この目的で普通の鉄浴反応器作業の間の炭素含量約２〜
３％は出鋼前そのつど約０゜０５％に低下され、約２０
ｔの部分量が排出される。転炉内には約５０ｔの量が残
り、これは次に少し石炭過剰の酸素と石炭の同時的吹込
によって徐々に再び連続作業に望ましい２〜３％の炭素
最に加炭される。この作業法の場合、炭素を完全に除去
精錬する前に、すなわちほぼ残留炭素含量０゜５〜２％
のときにスラグを鉄浴から排滓するのが有利なことが明
らかになった。引続き新たに形成された、排出された鋼
浴と平衡する新スラグは転炉内に残る。

次に本発明を図面を参照して説明する。

気密に閉鎖されたほぼなし形の反応容器２０は約半分ま
で溶鉄浴２１で充てんされ、したがって浴面２２は反応
容器２０の約半分の高さにある。

反応容器の底部には微細に摩砕した石炭２４を導入する
ノズル２３が設置される。さらに反応容器２０の底部に
は酸素を鉄鉱石及び造滓剤とともに吹込むノズル２５が
設けられている。実際にはこのノズル２５はノズル保護
のため炭化水素用のリングギャップで包囲される。

転炉の上部範囲には２つのノズル２６および２７が反応
容器２０の壁を貫通して設置される。このノズルは酸素
を供給し、浴面２０のほぼ中心部に向う噴流２９を形成
する。ノズル２６および２７の出口孔は浴面より約２ｍ
上にある。

ガス噴流２９は浴面２２の上にあるガス室３０を通過し
、そのジェット効果によりすでに石炭２４のガス化によ
って製造されたガス３１を同伴する。ガス噴流２９の酸
素によってこのガスの１部は燃焼する。燃焼熱の１部は
浴面２２を通して鉄浴２１を伝達され、鉄鉱石の還元に
少なくとも１部使用され、溶鉄を製造する。

発明の効果 本発明方法は以上詳述したように構成したので、摩砕し
た固体又は液体の形の炭素及び／又は炭化水素を含むカ
ロリーの低い燃料から、鉄浴反応器内で安価な酸化性ガ
スを使用して、燃料ガスを経済的に製造することができ
るとともに鉄鉱石を直接還元して溶鉄を製造することが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は鉄浴反応器の縦断面図である。 ２０・・・反応容器、 ２１・・・鉄浴、 ２２・・・浴面、 ２３．２５，２６．２７・・・ノズル、２４・・・石炭
、 ２９・・・ガス噴流、 ３０・・・ガス室、 ３１・・・ガス 代理人：　弁理士　松　本　　　昂

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）溶融鉄浴が存在する鉄浴反応器内に炭素を含む固
   体または液体燃料を供給するとともに、鉄を少なくとも
   一部酸化物の形で含む物質を供給し、 該溶融鉄浴の浴面に少なくとも一部酸素からなるガス噴
   流を前記鉄浴反応器内に画成されたガス室を通して吹付
   け、 ガス室を通過する際にガス噴流が製造されたガスを吸引
   し、 一部燃焼させ、 かつ製造したガスの燃焼によって発生した熱が鉄浴へ伝
   達されるように製造されたガスを浴面まで同伴し、 前記一部燃焼により発生した熱が前記鉄を少なくとも一
   部酸化物の形で含む物質の還元に少なくとも一部使用さ
   れることを特徴とする鉄浴反応器内でガス及び溶鉄を製
   造する方法。 （２）ガス室内のガス噴流の長さが２ｍより大きい特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。（３）鉄を少なくとも
   一部酸化物の形で含む物質としてとくに鉱石、又は一部
   前還元した鉱石たとえばペレット及び／又はブリケット
   を鉄浴反応器に供給する特許請求の範囲第１項又は第２
   項のいずれかに記載の方法。 （４）鉄を少なくとも一部酸化物の形で含む物質とくに
   鉱石を酸化ガスとくに酸素とともに溶湯へ吹込む特許請
   求の範囲第１項〜第３項のいずれか１つに記載の方法。 （５）反応容器内で、製造した炭素を含む鉄を鋼に精錬
   する特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１つに記
   載の方法。