JPH03130314A - 溶融還元製鉄法 - 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、粉状の鉄鉱石を流動層からなる予備還元炉に
よって予備還元したのち溶融還元する製鉄法に関する。

〔従来の技術〕

粉状の鉄鉱石を流動層からなる予備還元炉により還元し
、得られた予備還元鉱石を、例えば鉄浴中の炭素とスラ
グ中の炭材で還元精錬すると同時に上吹酸素により二次
燃焼を行って溶融還元すること自体、例えば特開昭６２
−１９２５１３号公報に開示されているように本発明の
出願前から公知である。

このような溶融還元製鉄法は従来の高炉による製鉄法と
比較して、付帯設備が小設備で済む、使用原料の制約が
少ない等の利点はあるが、この溶融還元製鉄法における
欠点の一つとして、使用する石炭の原単位が大きいとい
うことがある。

溶融還元炉に供給される予備還元鉱石の還元率が３０％
以下のように低還元率の場合には、溶融還元炉における
二次燃焼率を高くすることによって、システム全体の石
炭原単位の低減が可能である。

ところが、溶融還元炉における二次燃焼率を高くするこ
とにより溶融還元炉の二次燃焼区域の温度が高くなり、
そのために炉の内張り耐火物の損耗が促進され、炉の寿
命を極端に短くし、システム全体から見て製鉄の生産効
率が低いものとならざるを得ず好ましくない。

そのため、例えば、特願昭６３−１６７２３号出願明細
書に開示されているような微粉炭の吹き込みによる温度
低下によって解消しようとする試みも提案されたが、吹
き込みに使用した石炭量だけ石炭原単位が増加するとい
う欠点がある。

一方、溶融還元炉に供給される予備還元鉱石の還元率を
、例えば３０％以上のように高い値にすることは、溶融
還元炉で必要とされる還元剤および熱源としての石炭量
が少なくなるという点で有利であり、また、低還元率の
予備還元鉱石の使用の場合のように二次燃焼率を高くす
る必要がなく炉の内張り耐火物の損耗の問題も軽減され
、システム全体として高炉による製鉄法程度あるいはそ
れ以下の石炭原単位となることが期待できる。

この３０％以上の比較的高い還元率を有する予備還元鉱
石を得る流動層からなる予備還元プロセスとして、流動
層を複数段に設けたものも、また、特開昭６３−１６２
８０３号公報、特開平１−１４９９１１号公報等に開示
されている。

ところが、かかる従来の多段の流動予備還元炉による溶
融還元製鉄法においては、その段数が２段程度では、最
終流動予備還元炉の出口ガスの酸化度が低くガス還元に
必要なガス量が多く、特開昭６２−２２７０２０号公報
に記載されているようなガスの改質および循環の装置が
必要となり、溶融還元システム全体の設備を膨大なもの
とする欠点がある。また、３段以上の多段の流動層から
なる予備還元プロセスにおいて最終流動予備還元炉の出
口ガスの酸化度を高くすることは可能だが、予備還元プ
ロセスの設備費が大きくなるという欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、溶融還元製鉄法における石炭原単位の低減と
高生産効率という目的を実現するうえで、粉状の鉄鉱石
を２段流動層からなる予備還元プロセスにおいて３０％
以上の高予備還元率を得るとともに予備還元プロセスか
らの出口ガスの酸化度を高めることにより、３０％以下
の低予備還元率において石炭原単位の低減のために必要
な高二次燃焼率において生ずる溶融還元炉の内張り耐火
物の損耗による低生産効率の問題と、従来の多段の流動
層からなる予備還元プロセスを備えた溶融還元製鉄法に
おいて３０％以上の高予備還元率を得るために生ずる還
元ガスの脱炭酸と循環の装置の設置もしくは３段以上の
多段の流動層の設置による設備費の上昇の問題とを解消
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、予備還元流動層によって３０％以上の還元率
を有する予備還元鉱を得、これを溶融還元炉に供給する
溶融還元製鉄法において、予備還元プロセスを流動層２
段から構成し、この２段の流動層を還元ガスの流れと幹
給原料鉱石の流れが向流且つ直列になるべく配置すると
ともに前記直列且つ２段に配置された予備還元流動層の
原料鉱石供給側の１段目の流動層の出口ガス酸化度をこ
こでの中間の予備還元率を１１〜２５％とすることによ
りＦｅ−ＦｅＯｘ還元系における平衡ガス酸化度より高
く且つＦｅ０ｘ−Ｆｅ３０４還元系における平衡ガス酸
化度より低い値に維持し、且つ溶融還元炉側の２段目の
流動層の出口ガス酸化度を溶融還元炉の二次燃焼率の制
御によってもしくは溶融還元炉の排ガスのそのＵ熱を利
用した石炭または炭化水素系燃料を用いた改質によって
同溶融還元炉側の２段目の流動層の入口ガス酸化度を調
整することによりＦｅ−ＦｅＯｘ還元系における平衡ガ
ス酸化度より低い値に維持し予備還元率を３０％以上と
することを特徴とする。

〔作用〕

予備還元流動層２段が還元ガスの流れと供給原料鉱石の
流れとが向流且つ直列となるように配置された上記予備
還元プロセスにおいて例えば１段目の低予備還元側流動
層の還元温度が８００℃で２段目の高予備還元側流動層
の還元温度が９００℃であったとする。９００℃におけ
るＦｅ−Ｆｅ０に還元系における平衡ガス酸化度は３５
％であり、８００℃におけるＦｅ−Ｆｅ０に還元系にお
ける平衡ガス酸化度は３７％でＰｅ０Ｘ−Ｆｅ３ｆｆ４
の還元系における平衡ガス酸化度は７４％である。

１段目の低予備還元側の流動層における出口ガスの温度
が８００℃のとき、同高予備還元側の流動層における中
間予備還元鉱石の還元率を１１〜２５％に制御する。そ
の制御方法はたとえば特開昭６３−１６２８０３号公報
に記載されているように流動層内鉱石滞留量の制御によ
り可能である。すなわち、中間予備還元鉱石の還元率が
１１〜２５％のとき、低予備還元側の流動層の出口ガス
の酸化度は上記条件の３７〜７４％中にあるように制御
される。

溶融還元炉からの排出ガスをその酸化度を溶融還元炉の
二次燃焼率を制御することまたは改質することによって
調整し２段目の高予備還元側の流動層での還元用のガス
として用いれば、同高予備還元側の流動層出口ガスの酸
化度を、還元率が１１〜２５％の中間予備還元鉱石を同
高予備還元側の流動層において予備還元率が３０％以上
の目標の値まで還元した時に必要とされるガス利用率の
分だけ還元ガスの酸化度が上昇しても、Ｆｅ−ＦｅＯｘ
還元系における平衡ガス酸化度以下例えば９００℃のと
き３５％以下とすることが可能である。

低予備還元側の流動層の出口ガスの酸化度がＦｅＬ−Ｆ
ｅｒＬの還元系における平衡ガス酸化度をこえるとき、
中間予備還元鉱石の還元率は１１％以下であり、このよ
うな低還元率の中間予備還元鉱石を２段目の高予備還元
側の流動層においてその出口ガス酸化度がＰｅ−Ｆｅｎ
、還元系における平衡ガス酸化度以下で予備還元率が３
０％以上の目標の値まで還元することは不可能である。

溶融還元炉に供給される予備還元鉱石の還元率が３０％
以下となると、石炭原単位は溶融還元炉での二次燃焼率
を高くしないと上昇する。

低予備還元側の流動層の出口ガスの酸化度がＦｅ−Ｆｅ
Ｏｘ還元系における平衡ガス酸化度以下ということは予
備還元プロセスでのガス利用率が低いことを意味し、予
備還元鉱石の還元率を３０％以上とするためには、還元
ガスの循環が必須となり関連設備の設置が不可欠となり
設備費の上昇が避けられない。

このようにして、予備還元プロセスから排出されるガス
の酸化度すなわち１段目の低予備還元側の流動層の出口
ガス酸化度は、溶融還元炉に供給する予備還元鉱石が３
０％以上の高予備還元率となることを確保しつつ、Ｆｅ
−Ｆｅ０＋＋　還元系における平衡ガス酸化度を越える
ことが可能となり予備還元プロセス全体でのガス利用率
を高めることができるので、溶融還元炉において適当な
二次燃焼率を設定すれば設備費の上昇と生産効率の低下
を回避しつつ高炉による製鉄法程度あるいはそれ以下の
石炭原単位が可能である。

〔実施例〕

第１図は本発明の方法を実施するための溶融還元プロセ
スを示す。

同図を参照して、本発明の溶融還元方法は粉鉱石の予備
還元プロセス１と溶融還元プロセスとからなる。

粉鉱石の予備還元プロセス１は流動層２段からなり、１
段目の低予備還元側流動層２と２段目の高予備還元側流
動層３とからなる。この低予備還元側流動層２と高予備
還元側流動層３は、低予備還元側流動層、２に供給され
溶融還元炉４に到る太線で示された原料鉱石の流れと、
溶融還元炉４のガス出口付近で改質され、各流動層２．
３を経て排出される細線で示す還元ガスの流れとが直列
且つ向流するように配置されている。

低予備還元側流動層２に供給される原料鉱石５は、同高
予備還元側流動層２において初期還元され、中間予備還
元鉱石６として高予備還元側流動層３に供給され、さら
に同高予備還元側流動層３において少なくとも３０％に
還元された予備還元鉱石７として溶融還元炉４に連続し
て供給される鉱石の流れとなる。この予備還元鉱石７は
、チャーのような炭素材、精錬材および酸素ガス８と共
に溶融還元炉４に供給され、最終的に１００％還元され
た溶融鉄を懲戒する。

この溶融還元プロセスで生成された溶融還元炉４の出口
ガス９は、ガス改質装置ｌＯを経て還元ガス１１を懲戒
し、高予備還元側流動層３に供給される。この還元ガス
１１は、高予備還元側流動層３内に供給される中間予備
還元鉱石６を目標とする３０％以上の還元率まで還元す
る。さらに、高予備還元側流動層３より排出される中間
還元ガス１２は低予備還元側流動層２に供給され、出発
原料鉱石５を１１〜２５％の還元率まで還元したのち、
予備還元プロセス１からの排ガス１３として排出する。

上記、添付図に示すプロセスにおいて、溶融還元炉４に
おける二次燃焼率を３５％に設定した。

このとき、溶融還元炉４からの出口ガス９の組成は、Ｎ
２：　１０％、Ｈ，０：１７％、ＣＯ：５４％、ＣＯ２
：１７％、Ｎ２：２％であって、その酸化度は３５％で
あった。

この出口ガス９が溶融還元炉４から導かれる煙道内にノ
ズルによって微粉炭を吹き込む構造を有するガス改質装
置１０を用いて、出口ガス９のガス組成をＮ２：２１％
、）１２０：１０％、ＣＯ：５６％、ＣＯ２：１１％、
Ｎ２：２％の組成をもつ還元ガス１１に改質し、その酸
化度を２１％に低下せしめ、予備還元プロセス１に導入
した。

原料鉱石５は、乾揉・予熱したのち低予備還元側流動層
２に装入した。

低予備還元側流動層２から排出される中間予備還元鉱石
６の還元率を１９％として同高予備還元側流動層２の排
ガス１３の組成をＦｅ−ＰｅＯｘ還元系における平衡ガ
ス酸化度より高（且つＦｅ０ｘ−Ｆｅ３０４の還元系に
おける平衡ガス酸化度より低い４１％に設定し、且つ高
予備還元側流動層３の出側の中間還元ガス１２の組成を
Ｐｅ−ＦｅＯｘ　還元系における平衡ガス酸化度より低
い３３％で同高予備還元側流動層３から排出される予備
還元鉱石７の還元率を５０％に設定し、これをガス改質
装置１０によって制御した。

これによって、使用した一般炭の原単位は製造した溶鉄
１トン当たり８５０ｋｇであって、略従来の高炉法と比
較できる程度まで低下した。

〔発明の効果〕

本発明の溶融還元法によって以下の効果を奏することが
できる。

（１）　　予備還元率３０％以上で且つ高ガス利用率を
得ることか可能となり、溶融還元システム全体での石炭
原単位を低減し、且つ生産効率を高くすることができる
。

（２）溶融還元炉の排ガスを比較的簡単な改質装置によ
って酸化度を下げるだけで、直列した流動層に導入され
るものであるので、ガス循環装置その他の巨大設備を必
要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶融還元製鉄法のプロセスフローの実
施例を示す図である。 １：予備還元プロセス　２：低予備還元側流動層３：高
予備還元側流動層 ４；溶融還元炉　　　　５：原料鉱石 ６：中間予備還元鉱石　７：予備還元鉱石８：酸素ガス
　　　　　９：溶融還元炉出口ガス１０：ガス改質装置 １１：還元ガス １２：高予備還元側流動層出側の中間還元ガス１３：予
備還元プロセス排ガス 慎 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、予備還元流動層２段が還元ガスの流れと供給原料鉱
   石の流れとが向流かつ直列となるように配置された予備
   還元プロセスによって３０％以上の還元率を有する予備
   還元鉱石を得、これを溶融還元炉にて溶融還元し溶融鉄
   を得る溶融還元製鉄法において、前記予備還元プロセス
   の直列且つ２段に配置された予備還元流動層の原料鉱石
   供給側の１段目（低予備還元率側）の流動層の出口ガス
   酸化度を鉄Ｆｅ−ウスタイトＦｅＯ＿ｘの還元平衡ガス
   酸化度より高く且つウスタイトＦｅＯ＿ｘ−マグネタイ
   トＦｅ＿２Ｏ＿４の還元平衡ガス酸化度より低い値に維
   持し、また溶融還元炉側の２段目（高予備還元率側）の
   流動層の入口ガス酸化度を鉄Ｆｅ−ウスタイトＦｅＯ＿
   ｘの還元平衡ガス酸化度より低い値に維持する予備還元
   プロセスを備えた溶融還元製鉄法。