JPH0360883B2 - - Google Patents

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JPH0360883B2
JPH0360883B2 JP1033912A JP3391289A JPH0360883B2 JP H0360883 B2 JPH0360883 B2 JP H0360883B2 JP 1033912 A JP1033912 A JP 1033912A JP 3391289 A JP3391289 A JP 3391289A JP H0360883 B2 JPH0360883 B2 JP H0360883B2
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JP
Japan
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furnace
rotary hearth
smelting
introducing
bath
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JP1033912A
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Kaneko Dentaro
Chaarusu Meisunaa Debitsudo
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MIDORETSUKUSU INTERN BV
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MIDORETSUKUSU INTERN BV
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
    • C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は、製鉄法に関し、特に微粉または精鉱
の形の酸化鉄を固体炭素質還元体と共に団塊に
し、該団塊を回転炉床炉内で加熱および還元し、
還元された団塊を製錬することによつて酸化鉄か
ら鉄を製造する方法に関する。 さらに詳しくは、本発明は、微粉鉄鉱石を団塊
化することにより成形体を成形し、得られた成形
体を回転炉床炉で予備還元し、予備還元した成形
体を少なくとも1000℃の温度で排出させ、予備還
元した成形体を製錬炉（又は製錬用還元容器）内
で製錬し、さらに還元して、溶融鉄製品を生成す
る工程からなる微粉鉄鉱石からの製鉄法に関す
る。 従来の技術 最近の工業的な直接還元法は高炉（立て型炉）、
流動床炉またはロータリーキルンを使用してい
る。高炉およびロータリーキルンは共に供給材料
として固めた団塊または塊鉱を必要とする。高炉
および流動床は共に固着またはクラスタリングの
問題を有する傾向があり、ロータリーキルンはリ
ンギング（ringing）の問題を有して、装入材料
がキルンの側部に付着する傾向にある。これらの
固着の問題は還元温度が高くなる程増す。しかし
ながら、還元反応速度を増すためには高温が望ま
しい。 発明が解決しようとする問題点 特に、炉床上の材料層が１〜２粒子の深さのと
きには回転炉床上の材料粒は十分に接触していな
いから、直接還元または予備還元に回転炉床炉を
利用すると、高い操作工程温度が可能（粒子が相
互に付着する温度以上の温度）であることを我々
は見出した。粒の上層は、上層の粒子が下層の粒
子に付着する程十分に重くない。 回転炉床炉の操業は高比率の還元体（CO＋
H2）を含むガスを必要とする。かかるガスは、
一般に高品質ガスと呼ばれる。「品質」とはガス
中の還元体（CO＋H2）／酸化体（CO2＋H2O）
の比として定義される。回転炉床炉の操業には一
般に高品質ガスを要する。しかしながら、本発明
においてはかかる高品質ガスは、回転炉床炉で還
元される団壊に還元体である固体炭素質材料が含
まれているので、必要ない。回転炉床炉における
被還元鉄の酸化を防ぐためには約2.4のガス品質
で十分である、なぜならばかかるガスは1200℃に
おいて鉄と平衡状態にあるからである。回転炉床
における酸化鉄の還元は、極めて高温であり、か
つ炉床上の団塊化供給材料中の固体還元体と酸化
鉄との接触が十分であるためかなり速い。団塊化
粒子の単層以上が回転炉床炉で還元されるとき
は、層間でかなり異なつた還元度となる。最上層
は最初に還元温度に達し、従つて短時間で高金属
化が得られる。直接の熱放射から遮蔽される下層
は処理温度に達するのに長時間かかる、従つて所
望の金属化を得るには長時間かかる。最上層が所
望の金属化をした後で、下層が金属化を増してい
る期間が、鉄に対して炉ガスが酸化性である場合
に最上層にとつて臨界時間である。これは最上層
の金属化の損失をもたらし、一方下層は還元中で
ある。最上層におけるこの金属化の損失を防ぐた
めに、回転炉床炉は羽口でもつて金属鉄と平衡状
態にあるガスを生成するリツチな操作用に調節す
ることができる。かかるガスを生成することは、
バーナにおいて石炭で達成することは非常に困難
である。しかしながら、この雰囲気はガス状また
は液体燃料および予熱ガスで容易に生成すること
ができる。 我々は、回転炉床炉に製錬炉からの排出ガスを
利用することによつて前記の問題を解消できると
共に、余分なガス状または液体燃料を必要とする
ことなく、排出ガス100％で回転炉床炉の操業を
可能にできることを見出した。 問題点を解決するための手段 本発明の主目的は微粉鉄鉱石から溶融鉄を製造
する方法を提供することである。 また本発明の目的は、酸化鉄の還元用炭素が団
塊中に存在しているところの団塊化酸化鉄微粉か
らの製鉄法を提供することである。 また本発明の目的は、製錬炉における最終還元
に必要な炭素の実質的な部分が製錬炉に供給され
る還元鉄中に提供されるところの製鉄法を提供す
ることである。 本発明のもう１つの目的は、回転炉床炉および
製錬炉における燃料として石炭を利用する製錬炉
において石炭以外の外部燃料を必要とすることの
ない団塊からの製鉄法を提供することである。 さらに本発明の目的は、回転炉床炉が石炭、ガ
ス状燃料または液体燃料を燃焼させることなく予
備還元装置として作用するところの製鉄法を提供
することである。 これらおよび他の目的は、微粉酸化鉄および微
粒炭素質材料が十分に混合され、次にアグロメレ
ートされるところの本発明によつて容易に達成さ
れる。それらの団塊は高温で回転炉床炉に供給さ
れ、そこで酸化鉄は高金属化製品に還元され、炭
素質材料は実質的な部分を反応させながら液化さ
れる。得られた若干の炭素を含有する高温、高還
元鉄は下吹きの製錬および還元炉のような製錬炉
用供給材料であつて、該炉内で最終の溶解および
精錬が行われる。 実施例 図示のように、容器１０からの鉄鉱石、容器１
２からの微粉炭、および容器１４からの結合剤は
コンベヤ１６によつてミキサー１７へ供給され、
次にボーリング・ドラムまたはペレタイジング・
デイスクのようなアグロメレータまたはペレタイ
ザー１８へ送られる。団塊化したペレツトはコン
ベヤ２２によつて回転炉床炉２０へ導入され、標
準の広げ手段によつて可動炉床２４上に広げられ
る。予め還元されたペレツトは回転炉床炉２０か
らチヤージ・シユート３２または他の適当なチヤ
ージング装置によつて製錬用還元容器（製錬炉）
３０へ送られる。予め還元されたペレツトは溶融
金属浴３６中に落下する。製錬用還元容器は、酸
素および容器４０からの微粉炭のような微粒炭素
質材料をボトム・ブローイング（底吹き）するた
めの複数の底部入口３８を有する。窒素または製
錬用還元容器から再循環される冷却排出ガスのよ
うなキヤリヤー・ガスが、源４２から微粉炭をガ
ス管４６および羽口４８を介して浴３０中へ移動
させる。源５０およびパイプ５２からの酸素も、
通常別セツトの羽口を通して浴に吹き込まれる。
製錬用還元容器３０は、必要に応じて高温出銑口
（又は湯出し口）５４とスラツグ・ノツチ５６を
備える。 酸素が浴の下側に導入される場合、酸素ポート
６０は、浴中の炭素と完全反応するのに必要な残
りの酸素を提供するために製錬用還元容器の上部
に設けるべきである。ポート６０は浴へ衝突さ
せ、浴の循環を促進させ、かつ酸素と浴中に含ま
れる炭素と接触させて、炭素の完全反応を保証す
るために下向きになつている。浴の表面下に導入
される酸素100部に対して、後燃焼のために15〜
30部をポート６０を通して噴射すべきである。 また、炭素との反応用酸素を提供するために予
熱空気を利用することができる。空気はポート６
０を介して浴の上だけに提供される。この場合に
は、いずれの形態の酸素も浴表面下に導入する必
要はない。 ガス排出口６４は容器３０の頂部を囲み、回転
炉床炉のガス・ポート６６に通じて、回転炉床炉
２０内の燃焼ガスを提供する。 必要ならば、乾燥団塊、すなわち普通よりも低
い水分含量を有するペレツトを提供するために、
ペレタイザーと回転炉床炉の間にドライヤ（乾燥
機）を挿入することができる。 回転炉床炉からの排出ガスは、第１図に示すよ
うに源７４から回転炉床炉への燃焼空気を予熱す
るために熱交換器７２を通過、または源７８から
製錬用還元容器への燃焼空気を予熱するために熱
交換器７６を通過、或いは両方を通ることができ
る。回転炉床炉からの排出ガス８０および／また
は製錬用還元容器そして管路８２からの排出ガス
は乾燥機７０のような特定の場所をさらに加熱す
るために使用することができる。 操作において微粉または精鉱の形の酸化鉄また
は鉄鉱石は、容器１２からの微粉砕固体還元体と
共に容器１０からミキサー１７に供給されて混合
体となる。固体還元体は石炭、コークス・プリー
ズ、微粉木炭または他の炭素質材料にすることが
できる。容器１４からの脱硫剤や結合剤のような
添加物は、必要ならば必要な水分添加と共に混合
体に添加する。かかる添加物は石灰およびベント
ナイトまたは適当な結合剤を含む。石灰は製錬炉
において脱硫剤として作用する。ベントナイトは
結合剤として作用する。十分な石灰をミキサー１
７に添加して塩基性度比を少なくとも1.5に維持
すべきである。混合体は次にミキサー１７からペ
レタイザー１８のようなアグロメレーシヨン装置
に供給される。ペレタイザー１８で製造された生
または湿性ペレツトはドライヤ７０で乾燥される
か、或いはドライヤ７０を迂回して、直接コンベ
ヤ２２によつて回転炉床炉２０供給される。 団塊を生成するために高比率のスライムを含有
する材料が使用される場合には、微粉を製錬容器
内のスラツグ層に浸透させることが困難であるか
ら、壊変を防ぐために団塊は回転炉床炉へ供給す
る前に乾燥しなければならない。ドライヤ７０は
全く任意の装置である。乾燥した団塊を単層で回
転炉床炉２０へ供給すると、還元ゾーンの温度が
1260℃〜1371℃のとき石炭の液化および酸化鉄の
還元による90％以上の金属化が約８〜15分で生じ
ることがわかつた。製錬容器（SRV）の排出ガ
スは回転炉床炉における顕熱および燃焼用化学熱
の両方を提供する。還元体はペレツトまたは団塊
に微粒炭素として既に存在しているから、高炉や
流動床炉において行う必要があるように、排出ガ
スの品質を高める必要はない。 回転炉床炉はしばしばその内部に２、３の異な
る操作ゾーンを有することを特徴としている。第
３図に示すように、矢印Ｔは炉床２４の移動方向
を示す。第１のゾーンＡは一般に乾燥／液化ゾー
ン、ゾーンＢは加熱ゾーン、そしてゾーンＣは還
元ゾーンとして特徴づけられる。カーテン壁８６
はゾーンＡとＣを分けてガスがこれらのゾーン間
で混合するのを防止する。団塊はコンベヤ２２か
ら炉床２４上のゾーンＡに置かれる。製錬用還元
容器そして管路６４からの排出ガスは入口ポート
６６を通して約1250〜1400℃の温度で回転炉床炉
２０に入る、そして炉床回転の逆方向に炉内を移
動する。顕熱は最初団塊に与えられてそれらの温
度を上昇させる。源７４からの予熱空気はポート
９０を通して導入されて炉内のガスを燃焼させ
る。炉の全てのゾーンを通つて、少なくとも50％
予熱された後、団塊はスクリユーコンベヤのよう
な排出装置９２によつて排出される。回転炉床炉
からの排出ガス８０はポート９４から除去され
る。生ペレツトが最初に乾燥されることなく回転
炉床へ供給される場合には、ゾーンＡは液化およ
び乾燥ゾーンを構成する。その場合、回転炉床炉
内の還元時間は、少なくとも90％の金属を達成す
るために1260℃〜1371℃の温度において20〜25％
増すことになる。 約1093℃の温度で90％以上金属化された高温、
予備還元ペレツトは製錬用還元炉３０に供給さ
れ、そこで団塊は溶解してスラツグ層の下に溶融
金属３６の浴を生成する。溶融金属は出銑口５４
から出湯される、そしてスラツグはスラツグ・ノ
ツチ５６から除去される。団塊は製錬炉内での最
終還元に利用される若干の残留炭素を含む。それ
は高温で均一に分散しているので迅速な反応を促
進する。団塊は炭素を含みかつそのような高温で
製錬炉に導入されるから、生成される高温金属の
トン当りに必要なエネルギーは既知の製鉄法より
も少ない。 アグロメレーシヨンに利用される石炭は粉砕す
る必要がある。ペレタイジングによるアグロメレ
ーシヨン用の粉炭は全て100ミクロン以下にすべ
きである。ブリケツテイングによるアグロメレー
シヨン用の粉炭は全て１mm以下にすべきである。
羽口を通して製錬用還元容器に導入される石炭は
粉砕する必要があり、全て１mm以下のサイズいす
ることが望ましい。 最も広い範囲の形における本発明の方法は微粉
酸化鉄と固体炭素質還元体とを混合して混合体を
生成し、その混合体をアグロメレーテイングし、
その団塊を回転炉床炉へ供給して、１〜３または
それ以上の深さの層である浅い団塊床を形成し、
その団塊床を1100℃〜1370℃の温度で約５〜45分
間（望ましくは約10〜30分）加熱して乾燥し、加
熱そして少なくとも50％の予備還元をし、回転炉
床炉から高温の被還元団塊を取り出しそれらを製
錬炉に供給し、それらを製錬および還元して溶融
鉄を生成し、次にそれを製錬炉から回収し、粉炭
および酸素を反応物として製錬炉内の溶融金属浴
の表面下に供給し、製錬炉からの排出ガスを引き
出し、それを回転炉床炉における燃料として燃焼
させることからなる。 本発明法の別の実施態様においては、予熱した
空気を製錬用還元容器の浴上にポート６０を通し
て噴射させ、その空気を浴の表面上へ衝突させる
ように向ける。この実施例においては、表面下に
噴入される唯一のガスは粉炭を運搬するキヤリヤ
ー・ガスである。 次の表は種々の条件下における本法の典型的な
作動パラメーターを示す。
【表】
【表】 発明の効果 以上の記載から、本発明による製鉄法は、現在
の方法よりも少ないエネルギーで高温金属を製造
できると共に、一定時間内に処理される所定の原
料の量に対して現在使用されているものよりも小
型の製錬炉にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法のフローシート略図であ
つて、必要な装置およびその一般的配置を示す。
第２図は装置の各主部の縦断面図であつて装置の
望ましい配置を示す。第３図は本発明に従つて作
動される製錬炉と共に回転炉床炉の詳細を示す略
図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 微粉鉄鉱石と微粒炭素質材料とを団塊に
    して成形体を成形し、 (b) 前記成形体を回転炉床炉で予備還元し、 (c) 前記予備還元した成形体を前記回転炉床炉か
    ら少なくとも1000℃の温度で排出させ、 (d) 製錬用還元容器内に溶融金属浴を生成させ、 (e) 前記製錬用還元容器内の浴の表面下に微粉炭
    素質材料を導入し、 (f) 前記製錬用還元容器内で前記予備還元した成
    形体を製錬および還元し、かつオフ・ガスを生
    成し、そして (g) 前記オフ・ガスを前記成形体の予備還元用燃
    料として前記回転炉床炉へ導入する工程からな
    ることを特徴とする微粉鉄鉱石からの製鉄法。 ２ 前記団塊化工程がブリケツテイングであると
    ころの特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記団塊化工程がペレタイジングであるとこ
    ろの特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 前記ペレタイジングがボーリング・ドラムで
    のボーリングによつて行われるところの特許請求
    の範囲第３項に記載の方法。 ５ 前記ペレタイジングがペレタイジング・デイ
    スクで行われるところの特許請求の範囲第３項に
    記載の方法。 ６ さらに、前記団塊化の前に前記微粉鉄鉱石お
    よび微粒炭素質材料を結合剤と混合する工程を含
    むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
    の方法。 ７ 前記結合剤は石灰またはベントナイトから選
    ぶところの特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ８ 少なくとも1.5の塩基性度比を維持するのに
    十分な石灰を添加するところの特許請求の範囲第
    ６項に記載の方法。 ９ 前記微粒炭素質材料は石灰、コークス・プリ
    ーズ、および微粉木炭からなる群から選ぶところ
    の特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １０ さらに、酸素を前記製錬用還元容器（製錬
    炉）内の浴表面下に導入する工程からなることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １１ さらに、より多くの酸素を前記製錬炉内の
    浴表面上に導入して燃焼を促進させる工程からな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記
    載の方法。 １２ 前記より多くの酸素が浴表面に衝突して浴
    の乱流をもたらすところの特許請求の範囲第１１
    項に記載の方法。 １３ 前記浴の表面下に導入する酸素100部当り
    15〜30部の酸素が浴上に導入されるところの特許
    請求の範囲第１１項に記載の方法。 １４ さらに、前記製錬炉の浴の表面上に空気を
    導入し、内部に含まれた酸素と炭素との反応を促
    進させて、一酸化炭素と二酸化炭素を生成する工
    程からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項に記載の方法。 １５ さらに、前記燃焼空気を予熱する工程から
    なることを特徴とする特許請求の範囲第１４項に
    記載の方法。 １６ さらに、回転炉床炉に空気を導入して内部
    の燃焼を促進させる工程からなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 １７ さらに、前記燃焼空気を予熱する工程から
    なることを特徴とする特許請求の範囲第１６項に
    記載の方法。 １８ さらに、予備還元工程の前に前記成形体を
    乾燥する工程からなることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の方法。 １９ 前記ペレツトの直径が約10〜25mmであると
    ころの特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ２０ 前記ブリケツトの厚さが約15mm以下である
    ところの特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ２１ 前記石炭が微粉であるところの特許請求の
    範囲第１項に記載の方法。 ２２ 前記石炭の粒径が約10ミクロンから約１mm
    であるところの特許請求の範囲第２１項に記載の
    方法。 ２３ 酸化鉄または鉄鉱石の微粉を微粉炭および
    結合剤と混合して混合物を生成し、 該混合物をペレタイジングし、 得られたペレツトを回転炉床炉へ導入してペレ
    ツト中の鉄を予備還元し、 該予備還元したペレツトを製錬炉に装入し、 製錬炉の底部を介して該製錬炉に微粒炭素質材
    料を導入して、炉内の融成物と反応させ、鉄を元
    素鉄に還元し、COおよびH2を含むオフ・ガスを
    生成し、該オフ・ガスを回転炉床炉へ工程ガスと
    して導入して該回転炉床炉内のペレツト化材料を
    予備還元し、そして 製錬炉から高温金属をくみ出す工程からなるこ
    とを特徴とする微粉鉄鉱石から鉄を製造する方
    法。 ２４ さらに、酸素含有ガスを前記製錬炉へ酸素
    源として導入して、浴内の炭素と反応させる工程
    からなることを特徴とする特許請求の範囲第２３
    項に記載の方法。 ２５ (a) 微粉鉄鉱石と微粒炭素質材料を団塊に
    して成形体を成形する手段、 (b) 前記成形体を予備還元する回転炉床炉、 (c) 前記成形体を前記回転炉床炉へ導入する手
    段、 (d) 前記回転炉床炉内の成形体を加熱および予備
    還元する手段、 (e) 前記予備還元した成形体を前記回転炉床炉か
    ら製錬炉に少なくとも1000℃の温度で導入する
    手段、 (f) 製錬炉、 (g) 微粒炭素質材料を前記製錬炉内の浴の表面下
    に導入する手段、 (h) 前記製錬炉からオフ・ガスを除去する手段、
    および (i) 前記オフ・ガスを前記回転炉床炉へ前記成形
    体を予備還元する工程ガスとして導入する手段
    からなることを特徴とする微粉鉄鉱石から鉄を
    製造する装置。
JP1033912A 1986-04-30 1989-02-15 製鉄法 Granted JPH02228411A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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JPH02228411A JPH02228411A (ja) 1990-09-11
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JP (1) JPH02228411A (ja)
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