JPH03240905A - 低炭酸ガス排出製鉄法 - 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〕 最近炭酸ガスの排出量が世界中で多くなり、これによる
地球の温暖化が大きな問題になっている。

本発明はその対策のひとつとして製鉄工程で排出される
炭酸ガスの量を低減させる製鉄法に関するものである。

〔従来の技術〕

製鉄工程において炭酸ガス又はその前駆体である一酸化
炭素の生成量の多いところは高炉法の場合には石炭をコ
ークスに変えるコークス炉、粉状の鉄鉱石を焼結する焼
結機及び高炉である。高炉には普通、鉄鉱石及びコーク
スが投入され、さらに燃焼用の空気が吹込まれる。この
普通高炉は送風量が多いため多大な送風エネルギーを要
し、また排ガス量が多いためエネルギーが排ガスととも
に逃げやすいという欠点がある。製鉄工程ではエネルギ
ーをコークスの燃焼によって得ているためエネルギーの
増加は炭酸ガス排出量の増加につながる。

一方、高炉ガスの有効利用を目的として空気の代わりに
純酸素を吹込む技術が開発されている（特公昭５０−２
２９６６号公報、同５１−８０９１号公報、同５２−３
２３２３号公報、特開昭６０−１５９１０４号公報等）
。

この酸素高炉法を用いると送風量が少な（て済み、反応
効率も高まるところからエネルギー消費量を低下させ炭
酸ガス排出量を減少させることができる。

さらに、最近鉄鉱石を高温で溶融状態にして還元する溶
融還元法（例えば鉄鋼界昭和６２年２月号９〜１５頁）
が注目を集めている。溶融還元法は鉄鉱石と石炭の予備
処理が不要なので焼結機やコークス炉が不要になる、鉄
鉱石や原料炭の銘柄に左右されず安価な原料を使用でき
る、溶融状態での反応であるので反応速度が極めて大き
く設備の小型化を行なえる、炉内で原料が滞留しないの
で稼動、停止を自由に行なえる等の数々の利点を有して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の酸素高炉法も炭酸ガス排出量の低下という点では
効果がさほど大きくなく、さらに炭酸ガス排出量を削減
することが望まれている。また、溶融還元法も大量の石
炭を使用することに変わりはなく、やはり炭酸ガス排出
量を削減することが望まれている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するべくなされたものであり、
石炭を粉砕して脱灰し、この脱灰品を高炉用あるいは熔
融還元用の原料として用いることによって炭酸ガスの排
出量を低下させることができることを見出してなされた
ものである。

すなわち、本発明は、石炭を粉砕して脱灰し、これを高
炉法で製鉄する際にコークス原料、焼結鉱製造原料又は
高炉吹込用として使用し、あるいはこれを溶融還元法で
製鉄する際に使用することを特徴とする製鉄方法に関す
るものである。

石炭はコークス原料、焼結鉱製造原料、高炉吹込用ある
いは溶融還元用として適当なものがそれぞれ知られてお
り、そのなかから選択して使用すればよい。石炭を粉砕
後必要により粒度の選別を行なう。脱灰は公知の方法に
よって行なえばよく、例えばジグ、浮沈重選機、重液サ
イクロン、ダイスタテ−プル、レオ水選機、分級形選別
機等を用いた比重選別法、機械撹拌空気吹込形、機械撹
拌空気吸込形、空気吹込撹拌形等の浮選機を用いた浮遊
選別法等を利用できる。脱灰率は灰分含有量を５％以下
程度にすればよい。脱灰品は脱水してから使用するが、
一部は脱水しないで使用することもできる。特に、酸素
高炉法においては酸素ガスの希釈用に水蒸気を用いるこ
とができるので、脱灰品中の水分をこの水蒸気源として
利用できる。

この脱灰品の使用は高炉の羽口から酸素ガスと非酸化物
ガスを吹込み、高炉の中段から非酸化物の予熱ガスを吹
込むことを特徴とする酸素高炉法と組合せることによっ
て炭酸ガス排出量をさらに削減することができる。すな
わち、高炉にはコークス、整粒鉄鉱石、焼結鉱等を炉頂
から投入し、羽口から酸素ガスと非酸化性ガスを、そし
て炉の中段からは非酸化性の予熱ガスをそれぞれ吹込む
。

コークス、焼結鉱等は、それぞれ炉から取出された熱い
状態で高炉に投入することが好ましい。これらのホット
チャージによって予熱ガスを削減することができ、一方
、コークス及び焼結鉱の冷却工程を省略できる。製鉄工
場内には１００〜５００°Ｃ程度、特に１５０〜２５０
℃程度の比較的温度の低い排ガスが大量に存在する。そ
こで、コークス、整粒鉄鉱石、焼結鉱等が常温品の場合
にもこれらの排ガスを利用して予熱してから高炉に投入
することが好ましい。羽口からの非酸化性ガスは酸素ガ
スのみでは炉内の温度が高くなりすぎて高炉を破壊して
しまうので、酸素濃度を下げて炉内温度を適温に調節す
るために加えられるものである。非酸化性ガスとして水
蒸気、炭酸ガス、−酸化炭素、窒素ガス等を使用できる
が、温度調整効果及び高炉ガスの利用の点で水蒸気及び
炭酸ガスが特に好ましい。これらは２種類以上を併用す
ることができ、予め酸素ガスと混合して羽口に吹込んで
もよい。

従って、酸素ガスに空気を混合して使用することも可能
である。羽口からはさらに微粉炭、ＬＮＧ等の燃料を吹
込むことによってコークスを節減することか好ましい。

また、原鉱石の破砕によって生じた粉鉱石あるいはコー
ルドボンドペレット用の微粉鉱石を羽口から吹込むこと
によって予熱ガスを削減できる。

予熱ガスは高炉上層部の装入物を予熱するものである。

予熱ガスを用いない場合には、必要熱量を確保するため
にレースウェイ温度を高くしなければならず、その結果
、炉材の寿命が短縮してしまう。予熱ガスも水蒸気、炭
酸ガス、−酸化炭素、窒素ガス等の非酸化性ガスが使用
され、水蒸気及び炭酸ガスが特に好ましい。

高炉の羽口から酸素ガスと非酸化物ガスを吹込み、高炉
の中段から非酸化物の予熱ガスを吹込むことを特徴とす
る酸素高炉法に水蒸気、若しくは水蒸気を含有する排ガ
スを用いて連続的に塊成化された鉄鉱石原料をシャフト
型、若しくは貯鉱槽をかねた加熱乾燥炉中にて加熱空気
、若しくは排ガスにて加熱乾燥した状態のコールドボン
ドペレットを組合わせることによって炭酸ガスの排出量
をさらに低下させることができる。すなわち、高炉に投
入する鉄鉱石は原鉱石を破砕整粒したもののほか、上記
破砕で生じる粉鉱、あるいは硫酸焼鉱、砂鉄などの粉鉱
石をコークスと混合し、焼結機で焼結して塊状にした焼
結鉱が大量に使用されている。本発明においてはこの焼
結鉱の一部又は全部を水蒸気、若しくは水蒸気を含有す
る排ガスを用いて連続的に塊成化された鉄鉱石原料をシ
ャフト型、若しくは貯鉱槽をかねた加熱乾燥炉中にて加
熱空気、若しくは排ガスにて加熱乾燥した状態のコール
ドボンドペレットで代替する。

コールドボンドペレットは鉄鉱石の粉、粒体に水和硬化
剤及び水を加えて混練塊成し、養生して得られるもので
ある（特公昭５７−１５６５２号公報、同５８−５３０
５４号公報等）。水和硬化剤には高炉滓、転炉滓、ポル
トランドセメント、セメントクリンカ、早強セメント等
が使用される。養生は常温常圧で行なう方法、オートク
レーブを用いる方法等によって行なってもよいが、常温
で１０分間〜５日間放置後、水蒸気中で養生させ、その
後１００〜５００°Ｃ１特に１５０〜２５０°Ｃで乾燥
して得られたものが好ましい。鉄鉱石粉、粒体と水和硬
化剤の比率は鉄鉱石９０〜９７重量％程度、水和硬化剤
３〜１０重量％程度が適当である。炭酸ガス排出量を減
少させるためにコールドボンドペレットの量がなるべく
多いことが好ましく、少なくとも５０％以上を代替する
ことが望ましい。コールドボンドペレ・ントは特にその
ままでは焼結機に装入できないような微粉を製鉄原料に
活用できる利点がある。

脱灰した石炭を溶融還元法で製鉄する際に使用する場合
には燃料及び還元用として炉内に投入する。溶融還元法
は脱灰した石炭を用いるほかは従来と同様でよく、炉の
型にも転炉型、高炉型など種々あるがその種類を問わず
適用できる。

〔作用〕

石炭を脱灰して用いることによりエネルギー効率を高め
て炭酸ガス発生量を減少させている。

〔実施例〕

実施例１ コークス用石炭をジグ及び重液サイクロンを用いて脱灰
し、灰分の５％の石炭を８０ｔ／ｈｒ製造した。

ＣＷＭ用炭を水と石炭とをボールミルに投入し、石炭粒
度が７４４以下が８０％のスラリーを製造した。

このスラリーを学選法で脱灰し灰分５％とし、さらに脱
水し石炭／水＝７八、添加剤を加えてＣＷＭを得た（１
０ｔ／ｈｒ）。

上記の脱灰石炭７５．３ｔ／ｈｒ（５，８４Ｇｃａｌ／
銑鉄ｔ）をコークス炉に投入し、４８．６ｔ／ｈｒ（３
，６２Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ）の塊コークスを製造した。そ
の際、０．７９Ｇｃａｌ／銑鉄ｔに相当するエネルギー
を有する炉ガス下工程に供給し、０．４４Ｇｃａｌ／銑
鉄ｔに相当するコールタールガス軽油等の副生品を得た
。粉コークス０．４１Ｇｃａｌ／銑鉄ｔおよび高炉ガス
０．０７Ｇｃａｌ／銑鉄ｔは焼結鉱の製造に使用し、塊
コークス３．６２Ｇｃａｌ／銑鉄ｔは高炉に投入した。

高炉には普通高炉を用い、炉頂から上記コークスのほか
焼結鉱を１３０ｔ／ｈ，ｒ、そして整粒鉄鉱石を３０ｔ
／ｈｒの割合でそれぞれ投入した。

羽口からは熱風を１１９００ＯＮｍ３／ｈｒの割合で吹
込んだ。

こうして、銑鉄をＬｏｏｔ／ｈｒで高炉から取出した。

その間０．３７Ｇｃａｌ／銑鉄ｔのエネルギーを有する
高炉ガスを下工程に供給した。

上記操業におけるエネルギーバランスは投入エネルギー
が５．８４Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであり、コークス炉での消
費エネルギーが０．５８Ｇｃａｌ／銑鉄Ｌ１焼結鉱製造
用の消費エネルギーが０．４８Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ１そし
て高炉での消費エネルギーが、３．１８Ｇｃａｌ／銑鉄
ｔであった。従って、この操業における消費エネルギー
は４．２４Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであり、下工程供給エネル
ギーと合わせると５．４０Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであった。

投入エネルギーから副生品に含まれるエネルギーを差引
いた正味消費エネルギーから算出された炭酸ガス発生量
は２．０８ｔ／銑鉄ｔてあった。　　　　　一方、上記
操業において脱灰石炭の代わりに未脱灰石炭を用いた場
合にはコークス炉への石炭投入量が７８．３ｔ／ｈｒ（
５，８７Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ）に増加し、副生品が０．４
４Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであった。粉コークスおよび高炉ガ
スの一部（０，４８Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ）を焼結鉱製造用
に消費し、塊コークス３．６４Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ）を高
炉に投入した。この操業における投入エネルギーは５．
８７Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであり、コークス炉での消費エネ
ルギーが０．５９６ｃａｌ／銑鉄ｔ、焼結機での消費エ
ネルギーが０．４８Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ、そして高炉での
消費エネルギーが３．２０Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであった。

従って、この操業における消費エネルギーは４．２７Ｇ
ｃａｌ／銑鉄ｔであり、１　、１６Ｇｃａ　ｌ／銑鉄ｔ
の下工程供給エネルギーと合わせると５．４３Ｇｃａｌ
／銑鉄ｔであった。この正味消費エネルギーから算出さ
れた炭酸ガス発生量は２．１０ｔ／銑鉄ｔであった。

実施例２ 脱灰石炭４２．６ｔ／ｈｒ（３，３０Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ
）をコークス炉に投入し、２７．５ｔ／ｈｒ（２，０５
Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ）の塊コークスを製造した。その際、
０．２６４Ｇｃａｌ／銑鉄ｔに相当するエネルギーを有
する炉ガス下工程に供給し、０．２５Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ
に相当するコールタール、ガス軽油等の副生品を得た。

粉コークス０．４１Ｇｃａｌ／銑鉄もおよび高炉ガス０
．０７Ｇｃａｌ／銑鉄ｔは焼結鉱の製造に使用し、塊コ
ークス２．０５Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ）は高炉に投入した。

高炉には酸素高炉を用い、炉頂から上記コークスのほか
焼結鉱を１３０ｔ／ｈｒ、そして整粒鉄鉱石を３０ｔ／
ｈｒの割合でそれぞれ投入した。羽口からは酸素ガス２
８２０ＯＮｍ３／ｈｒ、高炉ガス４５０ＯＮｍ’／ｈｒ
及び石炭２６．８ｔ／ｈｒ　（２，０７６Ｇｃａｌ／銑
鉄ｔ）を吹込んだ。高炉中段からは予熱ガスとして高炉
ガスを酸素で燃焼して得た１０００°Ｃの炭酸ガスを吹
込んだ。

こうして、銑鉄を１００ｔ／ｈｒで高炉から取出した。

その間０．８９６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔのエネルギーを有す
る高炉ガスを下工程に供給した。

上記操業におけるエネルギーバランスは投入エネルギー
が５　、３７６Ｇｃａ　ｌ　／銑鉄ｔであり、コークス
炉での消費エネルギーが０．３１６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ、
焼結鉱製造用の消費エネルギーが０．４８Ｇｃａｌ／銑
鉄ｔ、そして高炉での消費エネルギーが、３．１６Ｇｃ
ａｌ／銑鉄ｔであった。従って、この操業における消費
エネルギーは３．９６６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであり、下工
程供給エネルギーと合わせると５．１２６Ｇｃａｌ／銑
鉄ｔであった。投入エネルギーから副生品に含まれるエ
ネルギーを差引いた正味消費エネルギーから算出された
炭酸ガス発生量は１．９８ｔ／銑鉄ｔであった。

尚、上記の脱灰石炭のうち１００Ｋｇ／銑鉄ｔをスラリ
ー状で吹込んだがエネルギーバランスは変らず、算出さ
れた炭酸ガス発生量はやはり１．９８ｔ／銑鉄ｔであっ
た。

実施例３ 実施例２において焼結鉱の代わりに水蒸気、若しくは水
蒸気を含有する排ガスを用いて連続的に塊成化された鉄
鉱石原料をシャフト型、若しくは貯鉱槽をかねた加熱乾
燥炉中にて加熱空気、若しくは排ガスにて加熱乾燥した
状態のコールドボンドペレット（ＣＯＲＡＣ，ＮＫＫ社
製品）を用いた場合にはコールドボンドペレットの使用
量は１４３ｔ／ｈｒになり、このコールドボンドペレッ
トの製造に０．２５Ｇｃａｌ／銑鉄ｔに相当する高炉ガ
スを使用した。また、酸素高炉へ投入した石炭量は２７
．Ｏｔ／ｈｒ（２，０９６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ）である。

上記操業における投入エネルギーが５．３９６Ｇｃａｌ
／銑鉄ｔであり、コークス炉での消費エネルギーが０　
、３２６Ｇｃａ　ｌ／銑鉄ｔ１コールドボンドペレット
製造用の消費エネルギーが０．２５Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ、
そして酸素高炉での消費エネルギーが３．１６Ｇｃａｌ
／銑鉄ｔであった。従って、この操業における消費エネ
ルギーは３．７３６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであり、１．１６
Ｇｃａｌ／銑鉄ｔの下工程供給エネルギーと合わせると
４．８９６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであった。この正味消費エ
ネルギーから算出された炭酸ガス発生量は１．８９ｔ／
銑鉄ｔであった。

尚、上記の脱灰石炭のうち１００Ｋｇ／銑鉄りをスラリ
ー状で吹込んだがエネルギーバランスは変らず、算出さ
れた炭酸ガス発生量はやはり１　、８９５／銑鉄りであ
った。

実施例４ 転炉型の溶融還元炉に脱灰石炭１９５ｔ（５，０５Ｇｃ
ａｌ／銑鉄し）、鉄鉱石４８０　ｔを加え、酸素ガスを
吹込んで溶融還元を行なった。その結果、１．１６Ｇｃ
ａｌ／銑鉄ｔのエネルギーを有する炉ガスを下工程に供
給し、３００Ｌの銑鉄を得た。この操業における投入エ
ネルギーは５．０５Ｇｃａｌ／銑鉄もであり、溶融還元
炉での消費エネルギーが３．８９Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであ
った。これに１．１６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔの下工程供給工
翠ルギーと合わせた５、０５Ｇｃａｌ／銑鉄りの正味消
費エネルギーから算出された炭酸ガス発生量は１　、９
５　ｔ／銑鉄ｔであった。

一方、未脱灰石炭を使用したところ溶融還元炉での消費
エネルギーが３．９３Ｇｃａｌ／銑鉄りに増加し、石炭
の投入量が５．０９Ｇｃａｌ／銑鉄ｔに増加した。１．
１６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔの下工程供給エネルギーと合わせ
た正味消費エネルギーから算出された炭酸ガス発生量は
１　、９６　ｔ／銑鉄ｔであった。

（発明の効果〕 本発明により製鉄工程における消費エネルギーを節減し
て製鉄所から排出される炭酸ガス量を減少させることが
できる。これによって地球温暖化を防止する一助となる
ばかりでなく製鉄コストを引下げることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭を粉砕して脱灰し、これを高炉法で製鉄する
   際にコークス原料、焼結鉱製造原料又は高炉吹込用とし
   て使用することを特徴とする製鉄方法
2. （２）高炉が高炉の羽口から酸素ガスと非酸化物ガスを
   吹込み、高炉の中段から非酸化物の予熱ガスを吹込むこ
   とを特徴とする酸素高炉である請求項（１）に記載の製
   鉄方法
3. （３）高炉に投入される焼結鉱の一部又は全部が水蒸気
   、若しくは水蒸気を含有する排ガスを用いて連続的に塊
   成化された鉄鉱石原料をシャフト型、若しくは貯鉱槽を
   かねた加熱乾燥炉中にて加熱空気、若しくは排ガスにて
   加熱乾燥した状態のコールドボンドペレットで代替され
   ている請求項（２）に記載の製鉄方法
4. （４）石炭を粉砕して脱灰し、これを溶融還元法で製鉄
   する際に使用することを特徴とする製鉄方法