JPH0214412B2 - - Google Patents
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- JPH0214412B2 JPH0214412B2 JP12880585A JP12880585A JPH0214412B2 JP H0214412 B2 JPH0214412 B2 JP H0214412B2 JP 12880585 A JP12880585 A JP 12880585A JP 12880585 A JP12880585 A JP 12880585A JP H0214412 B2 JPH0214412 B2 JP H0214412B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/38—Removal of waste gases or dust
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、転炉排ガスの利用方法に関し、流動
層予備還元炉を備えた粉状鉱石還元プロセスにお
ける転炉排ガスを有効利用して粉状鉱石を還元す
る方法に関する。
層予備還元炉を備えた粉状鉱石還元プロセスにお
ける転炉排ガスを有効利用して粉状鉱石を還元す
る方法に関する。
良質のコークスや焼結鉱などを原料として用い
る高炉による銑鉄製造法や電力をエネルギーとし
て用いる電気炉による合金鉄の製造法などの旧来
の技術に代つて、溶融還元法による溶融金属製造
プロセスの開発が進められている。このようなプ
ロセスでは、溶融還元炉から多量の排ガスが発生
しこれを有効利用することによつてエネルギー消
費量の減少を図りコストを低減するためには溶融
還元炉の排ガスを鉱石の予備還元に有効に利用す
ることが必要である。
る高炉による銑鉄製造法や電力をエネルギーとし
て用いる電気炉による合金鉄の製造法などの旧来
の技術に代つて、溶融還元法による溶融金属製造
プロセスの開発が進められている。このようなプ
ロセスでは、溶融還元炉から多量の排ガスが発生
しこれを有効利用することによつてエネルギー消
費量の減少を図りコストを低減するためには溶融
還元炉の排ガスを鉱石の予備還元に有効に利用す
ることが必要である。
このような溶融金属製造プロセスの溶融還元炉
としては転炉型のバツチ操業する炉と高炉型の連
続操業する炉とがある。一方予備還元炉としては
ロータリーキルン、シヤフト炉、流動層炉などが
ある。
としては転炉型のバツチ操業する炉と高炉型の連
続操業する炉とがある。一方予備還元炉としては
ロータリーキルン、シヤフト炉、流動層炉などが
ある。
これらの組み合わせによつて、数種類のプロセ
スを構成することができ、転炉とロータローキル
ンとの組み合わせプロセスについては特開昭59−
113158、特開昭59−145758、特開昭60−2613、特
開昭60−2614などの技術が開示されている。
スを構成することができ、転炉とロータローキル
ンとの組み合わせプロセスについては特開昭59−
113158、特開昭59−145758、特開昭60−2613、特
開昭60−2614などの技術が開示されている。
また、高炉型の溶融還元炉とシヤフト炉型の予
備還元炉との組み合わせについては特開昭57−
120607が開示されている。
備還元炉との組み合わせについては特開昭57−
120607が開示されている。
本発明はこれらの従来技術とは異なり、転炉と
流動層予備還元炉との組み合わせに係るプロセス
の新規な技術を提供しようとするものである。
流動層予備還元炉との組み合わせに係るプロセス
の新規な技術を提供しようとするものである。
すなわち、転炉と流動層還元炉との組み合わせ
では、次の問題がある。
では、次の問題がある。
転炉はバツチ操業となり、ガス組成が大きく
変動する。この変動の際、還元反応を妨害する
成分、例えば鉄鉱石の還元の場合にはCO2、
H2Oが多量に発生し、ガス中に高濃度で存在
する。またこのガス組成は転炉の操業条件によ
つても変動する。
変動する。この変動の際、還元反応を妨害する
成分、例えば鉄鉱石の還元の場合にはCO2、
H2Oが多量に発生し、ガス中に高濃度で存在
する。またこのガス組成は転炉の操業条件によ
つても変動する。
転炉の吹錬時間が短いので、そのガス発生期
間中には流動層還元炉内での還元が終了せず、
タイミングが合わない。
間中には流動層還元炉内での還元が終了せず、
タイミングが合わない。
本発明はこれらの問題点を解決した転炉排ガス
の有効利用方法を提供することを目的とするもの
である。
の有効利用方法を提供することを目的とするもの
である。
本発明は、転炉排ガスを流動層に誘導し、該転
炉排ガスの変成と鉄鉱石の還元とを行う転炉排ガ
スの利用方法であつて、 (a) 流動層に炭材を充填しておき、転炉の吹錬中
は転炉排ガスをそのまま流動層に導入し、ガス
の高温によつて炭材を昇温するとともに、還元
妨害成分であるCO2、H2Oを炭材で変成し、こ
のガスを貯蔵する段階と、 (b) 該貯蔵したガスを一部燃焼させて部分酸化す
るとともに高温にし、このガスを流動層に導入
して鉱石の還元を行う段階と、 の２段階から構成したことを特徴とする。
炉排ガスの変成と鉄鉱石の還元とを行う転炉排ガ
スの利用方法であつて、 (a) 流動層に炭材を充填しておき、転炉の吹錬中
は転炉排ガスをそのまま流動層に導入し、ガス
の高温によつて炭材を昇温するとともに、還元
妨害成分であるCO2、H2Oを炭材で変成し、こ
のガスを貯蔵する段階と、 (b) 該貯蔵したガスを一部燃焼させて部分酸化す
るとともに高温にし、このガスを流動層に導入
して鉱石の還元を行う段階と、 の２段階から構成したことを特徴とする。
第１段階では炭材を含む粒子を流動媒体として
流動層を形成し、この流動層に転炉排ガスを導入
するので、排ガス中のCO2、H2Oは炭材と反応
し、 CO2＋Ｃ→2CO H2O＋Ｃ→CO＋H2 の反応によつてCO2、H2OがCOとH2とに変成さ
れる。この反応は吸熱反応なのでガス温度も低下
する。
流動層を形成し、この流動層に転炉排ガスを導入
するので、排ガス中のCO2、H2Oは炭材と反応
し、 CO2＋Ｃ→2CO H2O＋Ｃ→CO＋H2 の反応によつてCO2、H2OがCOとH2とに変成さ
れる。この反応は吸熱反応なのでガス温度も低下
する。
第２段階では、CO2とH2Oを変成させて貯蔵さ
れているガスを部分燃焼して高温にし、流動層還
元炉の粉状鉱石の還元ガスとして使用するので、
還元炉における還元反応速度が大きく、また転炉
の吹錬時間と流動還元炉の還元時間とのタイミン
グが合わない問題も解決される。さらに、この転
炉の吹錬、吹錬止の時間サイクルと流動還元炉の
ガス変成、鉱石還元の時間サイクルを合わせるた
めに、流動還元炉を２基設け、交互に切替運転を
実施すれば好適である。
れているガスを部分燃焼して高温にし、流動層還
元炉の粉状鉱石の還元ガスとして使用するので、
還元炉における還元反応速度が大きく、また転炉
の吹錬時間と流動還元炉の還元時間とのタイミン
グが合わない問題も解決される。さらに、この転
炉の吹錬、吹錬止の時間サイクルと流動還元炉の
ガス変成、鉱石還元の時間サイクルを合わせるた
めに、流動還元炉を２基設け、交互に切替運転を
実施すれば好適である。
鉄鉱石の還元反応の実施例について第１図、第
２図の工程図によつて以下説明する。なお、本実
施例は鉄鉱石を主体に示すが他の鉱石でも可能で
ある。
２図の工程図によつて以下説明する。なお、本実
施例は鉄鉱石を主体に示すが他の鉱石でも可能で
ある。
流動層５に５トン転炉１の排ガス500Nm3を導
入して鉄鉱石の還元を行い還元率52％の還元鉱石
43Kgを製造した。
入して鉄鉱石の還元を行い還元率52％の還元鉱石
43Kgを製造した。
まず、第１段階として、流動層５に主としてコ
ークスからなる炭材約480Kgを装入口６から装入
し、吹錬用酸素を吹込む吹錬中の転炉排ガスを遮
断弁３をガス管路４を経て導入し、炭材を流動化
するとともに昇温し、転炉排ガス中のCO2をCO
に変成し、変成後のガスは熱交換（鉄鉱石の予熱
など）および冷却の後、ガスホールダ９に貯蔵し
た。
ークスからなる炭材約480Kgを装入口６から装入
し、吹錬用酸素を吹込む吹錬中の転炉排ガスを遮
断弁３をガス管路４を経て導入し、炭材を流動化
するとともに昇温し、転炉排ガス中のCO2をCO
に変成し、変成後のガスは熱交換（鉄鉱石の予熱
など）および冷却の後、ガスホールダ９に貯蔵し
た。
次に第２段階として、上記炭材を流動層５の排
出口８から排出し、予熱された鉄鉱石を装入口６
から装入し、次いで、ガスホールダ９に貯蔵され
ているガスを昇圧ブロワ１０で遮断弁３ａを経て
流動層５に流入させるとともに、そのガスの一部
を図示しない部分燃焼炉で燃焼させ、ガス温度を
1100℃以上に昇温した。
出口８から排出し、予熱された鉄鉱石を装入口６
から装入し、次いで、ガスホールダ９に貯蔵され
ているガスを昇圧ブロワ１０で遮断弁３ａを経て
流動層５に流入させるとともに、そのガスの一部
を図示しない部分燃焼炉で燃焼させ、ガス温度を
1100℃以上に昇温した。
加熱されたガスは流動層５に入り、鉄鉱石を昇
温し還元する。還元時間は転炉１の吹錬時間の間
の時間を利用するため約30分である。還元後、鉄
鉱石は排出口７から排出される。
温し還元する。還元時間は転炉１の吹錬時間の間
の時間を利用するため約30分である。還元後、鉄
鉱石は排出口７から排出される。
以上の実施例における物質バランスおよびエネ
ルギーバランスを説明すると次の通りである。
ルギーバランスを説明すると次の通りである。
(A) 物質バランス
(1) 発生ガス量
５トン転炉における酸素吹込み量
約21Nm3／分×12分
＝252 Ｎm3−O2
CO発生量はＣ＋1/2O2＝COから、
252×２＝504 Ｎm3−CO
実際には、炉頂部からの大気吸入や過剰吹
込み酸素により CO＋1/2O2＝CO2の反応が
起こつており、その結果、発生ガス量はおお
おそ平均的に次のようになつている。
込み酸素により CO＋1/2O2＝CO2の反応が
起こつており、その結果、発生ガス量はおお
おそ平均的に次のようになつている。
CO： 478Ｎm3 85％
CO2： 27Ｎm3 ５％
N2： 55Ｎm3 10％
合計： 560Ｎm3
＝46Nm3／分
ただし、底吹き羽口保護のためのプロパン
を使用したときはH2、H2Oが存在する。な
お発生ガス温度は約1600℃と高いが、発生時
間が短いので、鉄鉱石の還元を同時に行う
と、 (イ) 鉄鉱石が局部的に加熱され焼結、溶融す
る。
を使用したときはH2、H2Oが存在する。な
お発生ガス温度は約1600℃と高いが、発生時
間が短いので、鉄鉱石の還元を同時に行う
と、 (イ) 鉄鉱石が局部的に加熱され焼結、溶融す
る。
(ロ) ガス発生時間が短時間のため鉄鉱石の還
元時間が不足する。
元時間が不足する。
(2) 鉱石量
一般的に、還元反応は次式で行なわれる。
Fe2O3＋3CO＝2Fe＋3CO2
鉄鉱石の成分は、
T.Fe：68.3重量％
FeO：0.39重量％
Al2O3：0.79重量％
SiO2：0.73重量％
である。従つて、鉄バランスは、
159.7Kg−F2O3／67.2Nm3−CO
→1136Kg−F2O3／478Nm3−CO
鉱石中のF2O3は約91重量％であつたから、
→1248Kg−Ore／478Nm3−CO
若しCOが100％利用されれば、1248Kg−
Oreを100％還元できるが、実際は第２段階
でのCOの部分燃焼や還元反応後のガス中の
CO／CO2比の制限から、処理鉱石量と到達
還元率は理論値より小さくなり、51Kgの鉱石
を還元率52％にすることができた。
Oreを100％還元できるが、実際は第２段階
でのCOの部分燃焼や還元反応後のガス中の
CO／CO2比の制限から、処理鉱石量と到達
還元率は理論値より小さくなり、51Kgの鉱石
を還元率52％にすることができた。
(B) エネルギーバランス
(1) 転炉発生ガスをコークスで変成する工程
ガス中のCO2をコークスＣによつて、次の
式により変成する。
式により変成する。
CO2＋Ｃ＝2CO
22.4Nm3＋12Kg→44.8Nm3
コークス中のＣ含有量は88重量％であるか
ら、12Kg−Ｃは、13.6Kg−Cokeとなり、 （13.6Kg−Coke／22.4Nm3） ×27Nm3＝16.4Kg−Coke つまり、理論的には16.4Kg−Cokeが消費
されることになるが、変成反応はコークスの
表面で起こるので、実際にはもつと多量のコ
ークスが必要である。
ら、12Kg−Ｃは、13.6Kg−Cokeとなり、 （13.6Kg−Coke／22.4Nm3） ×27Nm3＝16.4Kg−Coke つまり、理論的には16.4Kg−Cokeが消費
されることになるが、変成反応はコークスの
表面で起こるので、実際にはもつと多量のコ
ークスが必要である。
（入熱）発生転炉ガスの利用できる顕熱は、
0.35kcal／Ｎm3・℃
×560Nm3×（1066−1000）℃
＝117600 kcal
（出熱）変成に必要なエネルギーは、
CO2＋Ｃ＝2CO
920kcal／Ｎm3−CO
（27Nm3−CO2／22.4Nm3−CO2）
×920kcal／Ｎm3−CO
＝1109 kcal
（出熱）コークスの加熱熱量、
前回変成時の残熱温度700℃、反応温度
1000℃に加熱するには、 （0.3kcal／Kg℃） ×（1000−300）℃ ×480Kg−Coke ＝100800 kcal （出熱）熱損失その他は、 117600−1109−100800 ＝15691kcal (2) 鉄鉱石を還元する工程 （入鉱石）51Kg （出鉱石）52％還元されて排出されると、 51−（51×0.293×0.52） ＝43Kg （入熱）変成ガスの部分燃焼 CO： 528Ｎm3 CO2： 2Ｎm3 N2： 55Ｎm3 合計： 585Ｎm3 の中CO77Nm3が燃焼すると、部分燃焼後の
ガスは、 CO： 451Ｎm3 CO2： 79Ｎm3 N2： 55Ｎm3 合計： 585Ｎm3 となる。発生熱量は、 3000kcal／Ｎm3−CO ×77Nm3−CO ＝231000 kcal （入熱）鉄鉱石の還元反応熱 6.1kcal／mole−Fe2O3 ×402Kg×0.97／159.7 ＝14894 kcal （出熱）鉄鉱石の昇温 0.213kcal／Ｎm3℃ ×585Nm3×900℃ ＝174038 kcal （出熱）熱損失その他は上記(A)の(1)の熱損失
その他とほぼ同等で、 16199 kcalである。
1000℃に加熱するには、 （0.3kcal／Kg℃） ×（1000−300）℃ ×480Kg−Coke ＝100800 kcal （出熱）熱損失その他は、 117600−1109−100800 ＝15691kcal (2) 鉄鉱石を還元する工程 （入鉱石）51Kg （出鉱石）52％還元されて排出されると、 51−（51×0.293×0.52） ＝43Kg （入熱）変成ガスの部分燃焼 CO： 528Ｎm3 CO2： 2Ｎm3 N2： 55Ｎm3 合計： 585Ｎm3 の中CO77Nm3が燃焼すると、部分燃焼後の
ガスは、 CO： 451Ｎm3 CO2： 79Ｎm3 N2： 55Ｎm3 合計： 585Ｎm3 となる。発生熱量は、 3000kcal／Ｎm3−CO ×77Nm3−CO ＝231000 kcal （入熱）鉄鉱石の還元反応熱 6.1kcal／mole−Fe2O3 ×402Kg×0.97／159.7 ＝14894 kcal （出熱）鉄鉱石の昇温 0.213kcal／Ｎm3℃ ×585Nm3×900℃ ＝174038 kcal （出熱）熱損失その他は上記(A)の(1)の熱損失
その他とほぼ同等で、 16199 kcalである。
本発明は次の効果を奏する。
(1) 転炉排ガスの顕熱回収をガス変成と鉱石還元
の２段階に利用することができ、利用効率が著
しく向上する。
の２段階に利用することができ、利用効率が著
しく向上する。
(2) 転炉の吹錬時間に制約されることなく、流動
還元炉の還元反応時間をとることができる。
還元炉の還元反応時間をとることができる。
第１図、第２図は本発明の実施例の工程図であ
る。 １…転炉、２…吹練用酸素、３…遮断弁、４…
管路、５…流動層、６…装入口、７，８…排出
口、９…ガスホールダ、１０…昇圧ブロワ。
る。 １…転炉、２…吹練用酸素、３…遮断弁、４…
管路、５…流動層、６…装入口、７，８…排出
口、９…ガスホールダ、１０…昇圧ブロワ。
Claims (1)
- １ 流動層に炭材を装入し、転炉排ガスを該流動
層に導入して該転炉排ガス中のCO2、H2Oを炭材
で変成した後貯蔵する段階と、該貯蔵ガスを温度
上昇させ粉状鉱石を装入した流動層に導入して粉
状鉱石の還元を行う段階とから成ることを特徴と
する転炉排ガスを利用した粉状鉱石の還元方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12880585A JPS61288004A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 転炉排ガスを利用した粉状鉱石の還元方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12880585A JPS61288004A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 転炉排ガスを利用した粉状鉱石の還元方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61288004A JPS61288004A (ja) | 1986-12-18 |
| JPH0214412B2 true JPH0214412B2 (ja) | 1990-04-09 |
Family
ID=14993856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12880585A Granted JPS61288004A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 転炉排ガスを利用した粉状鉱石の還元方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61288004A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2003289517B8 (en) * | 2002-12-23 | 2008-11-20 | Posco | An apparatus for manufacturing molten irons to dry and convey iron ores and additives and manufacturing method using the same |
| KR101277741B1 (ko) * | 2011-06-28 | 2013-06-24 | 현대제철 주식회사 | 부생가스 회수 장치 및 그 회수 방법 |
| KR101257058B1 (ko) * | 2011-06-28 | 2013-04-22 | 현대제철 주식회사 | 전로가스 선별 공급 장치 및 방법 |
| KR101257056B1 (ko) | 2011-06-28 | 2013-04-22 | 현대제철 주식회사 | 전로가스 회수장치 및 전로가스 회수방법 |
-
1985
- 1985-06-13 JP JP12880585A patent/JPS61288004A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61288004A (ja) | 1986-12-18 |
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