JPH0762162B2 - 鉄浴反応器内でガス及び溶鉄を製造する方法 - Google Patents

鉄浴反応器内でガス及び溶鉄を製造する方法

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JPH0762162B2
JPH0762162B2 JP1007876A JP787689A JPH0762162B2 JP H0762162 B2 JPH0762162 B2 JP H0762162B2 JP 1007876 A JP1007876 A JP 1007876A JP 787689 A JP787689 A JP 787689A JP H0762162 B2 JPH0762162 B2 JP H0762162B2
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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せる。この高温吹付部へ固体の炭
素含有粉末をキャリ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段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。CO4
1％、CO230％、H2O18％、H210％の大略組成および1100K
cal/m3の発熱量Hu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抜け、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％、O25％、S1％の組成および発熱
量HU7500Kcal/m3）約1.1tを必要とする。同時に概略組
成CO57％、CO214％、H214％、H2O14％およびHU約2100Kc
al/m3の工業的に使用しうるガスが発生する。
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
造との組合せによる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1t製造
するために石炭約3tを必要とする。その際排ガスはCO70
％、CO21％、H227％、H2O1％の組成を有し、発熱量Huは
約2700Kcal/m3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予備還元
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入材料としては
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CO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ェットポン
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（窒素、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量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て行われる。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酸素が使用される。
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を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
酸素量の約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た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、衝突位置は浴面の中
心にある。浴面より上のガス室内におけるガス噴流の走
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重量からな
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、炭素水素等が少量（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の鉄浴反応器に適用した実
施例について説明する。反応器の底部に内径28mmのノズ
ルが10本設置される。このノズルの２つから炭粉350k/m
inを吹込み、その際キャリヤガスとしてチッ素、２酸化
炭素または反応器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付加し
た酸素を供給する。反応器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
石灰およびFe2O385％の鉱石により炭素含量約３％の鉄2
0t/hが製造される。鉄鉱石1450kgを同時溶解する場合、
石灰1tをガス化するために必要な酸素量は580m3であ
る。CO約57％、CO214％、H214％、H2O14％の組成および
2100Kcal/m3の発熱量Huを有する石灰ガスまたは燃料ガ
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20tの部
分量が排出される。転炉内には約50tの量が残り、これ
は次に少し石灰過剰の酸素と石灰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％の炭素量に加炭
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。
機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キャップで包囲
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−125203（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−109016（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−704（ＪＰ，Ａ) 特公 昭34−2454（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭32−303（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭35−9906（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭35−10108（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】溶融鉄浴が存在する鉄浴反応器内に炭素を
    含む団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、前記鉄浴反応器内で
    生成されたガスを吸引し、かつ 該生成されたガスの一部を燃焼させ、 一部を燃焼させた後の前記生成されたガスを回収すべき
    ガスとし、 並びに前記ガス噴流は、前記生成されたガスの燃焼によ
    って発生した熱が鉄浴へ伝達されるように生成されたガ
    スを浴面まで同伴し、 前記鉄を少なくとも一部酸化物の形で含む物質を前記炭
    素を含む固体または液体燃料の炭素で還元して前記生成
    されたガスに関連する追加的一酸化炭素を生成させ、 前記生成されたガスの一部を燃焼させることにより発生
    した熱の少なくとも一部を、前記鉄を少なくとも一部酸
    化物の形で含む物質の前記還元に必要なエネルギーを補
    うために使用す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. 【請求項２】ガス室内のガス噴流の長さが2mより大きい
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項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、又は一部予備還元した鉱石、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
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
    載の方法。
  4. 【請求項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
    吹込むことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項
    のいずれか１項記載の方法。
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