JPH0778250B2 - 精鉄鉱から粗鉄およびガスを製造する方法と該方法を実施するプラント装置 - Google Patents

精鉄鉱から粗鉄およびガスを製造する方法と該方法を実施するプラント装置

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JPH0778250B2
JPH0778250B2 JP61504138A JP50413886A JPH0778250B2 JP H0778250 B2 JPH0778250 B2 JP H0778250B2 JP 61504138 A JP61504138 A JP 61504138A JP 50413886 A JP50413886 A JP 50413886A JP H0778250 B2 JPH0778250 B2 JP H0778250B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、精鉄鉱から粗鉄とガスを製造する方法に関す
る。
本発明は、前記の方法を実施するプラント装置にも関す
る。
ガスを製造すると共に、それと共同して一定量の粗鉄も
製造する反応炉は、スウエーデン国特許第7706876−5
号明細書によつて公知である。このスウエーデン国特許
明細書には、一定量の水を含有する石炭から主として一
酸化炭素(CO)および水素ガス(H2)のガス状混合物を
製造する方法が記載されている。この公知の方法を実施
する場合、石炭は、溶融金属浴の中へ酸化鉄の形態で注
入される酸素に対して化学量論的に過剰な量で該浴中に
注入され、それと同時にガス状酸素が過剰な石炭を酸化
すべく注入される。従つて、この方法はガスの製造に関
するものであるが、かなりな量の鉄も製造される。
また、スウエーデン国特許第8103201−3号明細書は、
反応炉を使用する石炭のガス化の方法を記載している。
この特許明細書によると、やはり石炭、酸素ガスおよび
酸化鉄が反応炉容器に装入され、酸化鉄は冷却媒体を成
している。石炭は、溶融浴に注入される酸素ガスに対し
て化学量論的量で該浴に導入される。このスウエーデン
国特許による発明は、反応炉を過圧下に置きこれによ
り、大気圧が支配している場合よりも一層多量の石炭お
よび酸素ガスを定量の浴に導入することができるので、
遥かに多量のガスを製造し得ることにある。この特許明
細書によると、発明の主目的はガスの製造を増大するこ
とである。
従つて、前述の特許明細書は可能な限り多くのガスを製
造することを目的とするガス製造方法に関するものであ
る。鉄含有原料も浴中に注入されるのは、単に、石炭の
中に入つている不純物によつて溶融金属浴が過度に汚染
される様になるのを防止する態様で溶融鉄浴を転換する
ことが望ましいためである。
スウエーデン国特許第8301159−3号明細書は、石炭の
エネルギ含量が最大限に利用される粗鉄の製造方法を記
載している。石炭が最大限に使用されるときには、でき
るだけ少量の石炭を工程に装入して原理的に二酸化炭素
(CO2)および水蒸気(H2O)のみが工程を去ることを
意味する。該特許明細書は、精鉄鉱から粗鉄を製造する
方法を記載しており、この方法においては、精鉄鉱、石
炭、酸素ガスおよびスラグ生成用フラツクスが反応炉の
中に存在する溶融鉄浴の表面より下で反応炉中に注入さ
れ、ガス中に存在するCO2のCOに対する比が大気圧にお
ける平衡状態に相当するそれよりも大きい値に増大され
てこれにより一層多くの熱が所定量の石炭に対して浴中
で発生され、存在する精鉱の量に関連して系に装入され
る石炭の量が予還元された精鉄鉱を反応炉の中で最終的
に還元するのに充分に予め定められており、そして廃ガ
ス中のCOおよびH2が還元されていない精鉄鉱を予還元す
る予還元段階に送られ次いでこの精鉱が反応炉に装入さ
れる。精鉄鉱は、反応炉内での最終還元に最適と見做さ
れる程度にまで予還元段階で部分的に還元される。
スウエーデン国特許第8301159−3号明細書に開示され
ている鉄製造技術を適用する場合には、粗鉄とガスとが
製造され得る様に反応炉の諸条件間のバランスを生じさ
せる必要がある。しかしながら、温度および開始原料の
如き条件は、鉄の製造またはガスの製造に関して最適条
件ではなく、妥協の結果である。従つて、還元ガスが鉄
製造用反応炉で発生されることにより、熱収支および前
記予還元工程への還元ガスの使用に関する容易ならぬ問
題が生ずる。その結果として、還元ガスからCO2およびH
2Oを除去しながら同時に予還元工程に適するCO/H2含有
量を獲得するために、エネルギを消費するガス浄化工程
を企てる必要がある。
本発明は、スウエーデン国特許第8301159−3号明細書
による技術が煩わされている問題の理解と、基本的製造
方法の枠組内で完全に異なる手順をたどることによつて
粗鉄が製造可能であるという知識とに基づくものであ
る。粗鉄が一層大きな最適条件下で製造されるのを可能
にする方法は、処理技術および製品の双方に関する支配
的二次条件への適応が、特に高い融通性を有してなされ
るのを可能にする。
従つて、本発明は鉄含有酸化物原料から粗鉄を製造する
方法に関し、この方法においては酸化鉄の最終還元のた
めの少なくとも1つの反応炉容器(最終還元反応炉)の
溶融金属浴に酸化鉄、石炭、酸素ガスおよびスラグ生成
用フラツクスを装入することによつて酸化鉄が最終的に
還元され、初めは還元されていない酸化鉄が予還元段階
で予還元された後反応炉に装入され、還元ガスが前記予
還元段階のために発生される。
この方法は、予還元段階のためのガスが最終還元反応炉
とは別個の少なくとも1つの別個の反応炉即ちガス発生
用反応炉において実施される別個のガス発生工程によつ
て発生されることを特に特徴としている。
また、本発明は、反応炉の中に存在する溶融鉄浴の表面
へ酸化鉄、石炭、酸素ガスおよびスラグ生成用フラツク
スを供給することによつて酸化鉄が最終的に還元される
べく意図されている少なくとも1つの反応炉容器即ち最
終還元反応炉と、初めは還元されていない酸化鉄が予還
元されるべく意図されている予還元段階とを備え、この
酸化鉄が前記予還元工程の後に前記最終還元反応炉で最
終還元される様に意図されており、且つ前記予還元工程
を実施するための還元ガスを発生する装置も設けられて
いる、鉄含有酸化物原料から粗鉄を製造するプラント装
置にも関する。
上記プラントは、少なくとも1つの別個の反応炉即ち予
還元工程のための還元ガスを別個に発生するガス発生用
反応炉を備え、該反応炉が最終還元反応炉から独立して
おり、予還元ガスが反応炉の中に存在する溶融金属浴好
ましくは溶融鉄浴の表面へ主として石炭および酸素ガス
を装入することによつてそれ自体実質的に公知の態様で
発生されることを特徴としている。
本発明は、その例示的実施例および添付図面に関し更に
詳細に説明されるが、その単一図面は本発明による工程
を例示するブロツク構成図である。
第1図には、予還元段階1と、最終還元段階2と、ガス
製造段階3とが示されている。
予還元段階1は、2段または3段式流動床から成り、こ
の流動床には予熱ユニツト(図示せず)で例えば250℃
の温度に予熱された精鉄鉱または微小ペレツトの形態を
した精鉄鉱が連続的に供給される。石炭またはコークス
は、望ましいならば装入原料に混合することができる。
第1図に矢印4で示され且つCO、CO2、H2、H2Oを含有
するガスの一定部分は、ちり分離器例えばサイクロンを
通過した後予熱ユニツトへ戻すことができる。
矢印6で示す様に、予還元された精鉄鉱は随意に中間貯
蔵設備を経て最終還元段階2へ送られる。
最終還元段階は、1%以上の炭素含有量と1300〜1600℃
の温度とを好適に有する炭素含有鉄浴を収容する少なく
とも1つのセラミツク内張り反応炉を備えている。予還
元された精鉄鉱6と、石炭7と、酸素ガスO28と、スラ
グ生成用フラツクス(例えばCaO)9とが反応炉に装入
される。これ等の原料は、好ましくは反応炉の下部に配
置されている注入ノズルを経て反応炉に装入される。し
かしながら、予還元された精鉄鉱は、代りに、溶融浴の
表面ないし所謂スラグラインの上に位置する注入ノズル
を経て装入されてもよい。最終還元段階2で生成された
粗鉄11およびスラグ12は、周知の態様で連続的または断
続的に出湯される。
ガス製造段階3は、少くとも1つのセラミツク内張り反
応炉を備えている。該反応炉には、主として石炭7′、
酸素ガス8′および冷却剤9′が装入される。これによ
り、ガス化が通常の態様で実施される。ガスは、実質的
にスウエーデン国特許第7706875−5号および第8103201
−3号に従つて生産されてもよい。この場合には、ガス
製造段階3は、0.1%以上の炭素含有量と1300〜1600℃
の温度とを好適に有する炭素含有鉄浴を収容する少くと
も1つのセラミツク内張り反応炉を備えている。酸化鉄
および酸素ガスの形態をした酸素は、石炭との化学量論
的関係で溶融浴に導入される。この場合の主な目的は、
還元ガス即ちCOおよびH2の混合ガスを得ることである。
該ガスから二酸化炭素を除去することは不可欠ではな
く、該ガスは、第1図に矢印17で示す様にちりを除去す
べくガス浄化段階18を随意に通過した後、予還元工程で
使用するために予還元段階1に装入されることができ
る。
本発明による方法の基本的な原理は、上述せることによ
つてかなりな程度まで理解されるであろう。しかしなが
ら、ガス製造段階および最終還元段階はとりわけ製造能
力並びに粗鉄およびガスの製造に関してかなりな融通性
を有して処理段階を構成しているので、種々の二次的条
件に適合する多くの変形が考えられる。
考えられるところでは、高い酸化度例えば5%よりも大
きいが100%よりも小さく好ましくは10〜90%の酸化度
を最終還元段階2からの廃ガス13に与え、以つて発生さ
れたガスの所謂再燃焼を行うことは大多数の場合に好ま
しい。酸化度は、 として定義される。従つて、ガスは酸化度が零の場合CO
およびH2から成り、酸化度が100%の場合CO2およびH2
から成る。
COおよびH2のCO2およびH2Oへの燃焼は、再燃焼工程で
行われる。従つて、高い酸化度を維持する際には、最終
還元段階2で生じる還元ガスのエネルギ含量が利用され
る。廃ガスのエネルギ含量は、浴が過熱ガスから熱を吸
収する態様で好適な酸化技術の助けにより溶融浴の表面
より上の反応炉の上部において最終還元反応炉からの廃
ガスを燃焼することによつて最大に利用可能である。
対応的に、発生された還元ガス17からその二酸化炭素成
分を取り除く必要がない程低い(10%のような)酸化度
をガス発生段階3において生じさせることは、大多数の
場合に好適である。
工程の最適化する目的で、使用される石炭の組成および
/または酸素ガスの酸素含有量および/または適用され
る温度は、最終還元段階と別個のガス発生段階とでは相
互に異なる。従つて、最終還元段階では、石炭組成の硫
黄含有量は別個のガス発生段階で使用される石炭組成の
硫黄含有量よりも好適には非常に低い。このことは、最
終還元段階で得られる粗鉄から硫黄を低いレベルまで除
去する必要性を低減し、これにより、最終還元段階の出
湯温度は、総合的硫黄抽出工程が別個の脱硫段階で実施
される必要のある場合よりも低いレベルに保持され得
る。大多数の場合に、ガス発生段階での高い硫黄含有量
は許容できる。従つて、この様にして全工程に関する硫
黄の負担を最適化することが可能である。
本発明による方法の考えられる変形は、例えば精鉱およ
び予還元された原料の形態をした鉄装入物が粗鉄並びに
還元ガスの最大の製造を達成するために最終還元段階と
別個のガス発生段階とに分配されているものである。
ガス発生段階3から還元ガスを移送する場合には異なつ
た多くの可能性が考えられる。例えば、還元ガスは、予
還元段階へ移送される場合高温または実質的に室温の如
き低温を有しており、そして臨機応変にちりが取り除か
れたり除かれなかつたりする。
最終還元段階および/または別個のガス発生段階は、大
気圧またはそれより高い圧力で実施される。大気圧より
高い圧力では、反応炉1,3の一方または反応炉の双方
は、100バールよりも低く好ましくは1〜10バールの全
体圧力にもたらされる。
本発明によると、夫々の反応炉の容器には、好ましくは
反応炉で実施されるべき工程に適合する形状および構造
デザインが与えられる。従つて、好適な場合には、最終
還元段階の反応炉は、好ましくは溶融浴の表面より上で
ガスを燃焼するのにおよびガス燃焼工程中に放出される
エネルギを利用するのに好適な様に構成される。この点
で、反応炉は浴面直上の位置では著しい円錐形状を有し
てはならない。これに関して、特定の反応炉構造におい
ては反応炉壁は冷却される。好適な場合には、別個のガ
ス発生工程が実施される反応炉は比較的深い浴として構
成される。
上述せることによつて理解される様に、本発明は従来技
術の方法に比較して著しい利点を与える。従つて、
(1)ガス製造工程と粗鉄製造工程とは相互に依存して
おらず、(2)還元ガスには、エネルギを消費し投資を
必要とするガス浄化工程を使用する必要なしに低い二酸
化炭素含有量が与えられ、(3)最終還元段階における
石炭の要求は低減可能であり、かくて一層大きい生産性
と硫黄不純物に関する負担の低減とが生じ、(4)工程
は、ガスと粗鉄とが別個に製造されることにより一層受
入れやすくなり、(5)夫夫の反応炉の形状は最適化可
能であり、反応炉の内張りの損耗は夫々の工程段階にお
ける温度およびスラグ組成の如き最適条件を使用するこ
とによつて低減される。
本発明は、その選定された例示的実施例に関して上記に
おいて説明されたが、その他の実施例および小さな変更
が本発明の観念の範囲内で考えられることは理解される
であろう。
例えば、高い酸化度を得るための再燃焼工程において支
配している高温によつて主に生ずる応力に対して反応炉
壁を保護するために、多くの変形が反応炉の構造デザイ
ンまたは最終還元工程に関して考えられる。
水冷については前に述べた。しかしながら、炉壁を保護
するカーテンを形成する材料を装入することも可能であ
る。浴の表面より上の反応炉の中心でガスを燃焼するこ
とによつてスラグを沸騰させて遮蔽効果を与えることも
できる。溶融金属および浴が反応炉壁を這い上がる様
に、溶融浴およびスラグを回転させることも多分可能で
ある。別の可能性は、実際の反応炉を回転するものであ
る。
種々な二次的条件に考慮が払われている多くの異なる変
形が考えられることは、上述せることから明らかであろ
う。例えば、別個のガス発生段階からのガスを予還元の
目的以外の目的に使用することもできる。本発明によれ
ば、ガス発生段階が最終還元段階から分離されているの
で、工程は有利に連続的に操業可能である。最終還元反
応炉2からのガスは、再生のためにガス発生反応炉3へ
送られてもよい。
本発明は、記載され例示された実施例に制限されず、下
記の請求の範囲内で変形が実施可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トルセル,クリステル スウェ−デン国 エス−77020 ソーデル バールケ,バールケベーゲン 48 (56)参考文献 特開 昭61−504138(JP,A)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化鉄、石炭、酸素ガスおよびスラグ生成
    用フラックスを前記酸化鉄を最終還元するための少くと
    も1つの反応炉容器の中に存在する溶融鉄浴に装入する
    こと及び初めは還元されていない酸化鉄を予還元段階に
    おいて予還元し引続いてこの予還元された酸化鉄を前記
    反応炉の中に注入することによって酸化鉄を最終的に還
    元する工程と、前記予還元段階のための還元ガスを発生
    する工程とを包含する鉄含有酸化物原料から粗鉄を製造
    する方法において,前記予還元段階(1)のための還元
    ガスが、前記最終還元反応炉(2)に供給される反応材
    とは別個に反応材が供給され且つ前記最終還元反応炉
    (2)とは別個に操作される少くとも1つの反応炉
    (3)即ちガス発生用反応炉における別個のガス発生段
    階によって発生されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】請求の範囲第1項に記載の方法において、
    前記別個のガス発生段階が、前記反応炉(3)の中に存
    在する溶融金属浴に主として石炭(7′)および酸素ガ
    ス(8′)を装入することによって行われることを特徴
    とする方法。
  3. 【請求項3】請求の範囲第1項または第2項に記載の方
    法において、前記最終還元段階(2)から得られる廃ガ
    スの酸化度(O.D.)を5%よりも高く100%よりも低く
    好ましくは10〜90%の如き高いレベルにもたらし,発生
    されたガスの所謂再燃焼が前記最終還元反応炉(2)の
    浴面より上で行われることを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】請求の範囲第1項、第2項または第3項に
    記載の方法において、前記別個のガス発生段階(3)か
    ら得られる還元ガスの酸化度(O.D.)が、10%よりも低
    いレベルにもたらされることを特徴とする方法。
  5. 【請求項5】請求の範囲第1項、第2項、第3項または
    第4項に記載の方法において、前記石炭組成(7,7′)
    および/または使用される酸素ガス(8,8′)の酸素含
    有量および/または温度が、前記別個のガス発生段階
    (3)と前記最終還元段階(2)とではそれぞれ異なる
    ことを特徴とする方法。
  6. 【請求項6】請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4
    項または第5項に記載の方法において、前記最終還元段
    階(2)で使用される石炭組成(7)の硫黄含有量が、
    前記別個のガス発生段階(3)で使用される石炭組成
    (7′)の硫黄含有量よりも(実質的に)低いことを特
    徴とする方法。
  7. 【請求項7】請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4
    項または第5項に記載の方法において、例えば精鉱およ
    び還元された原料(6)の形態をした鉄装入物が、粗鉄
    (11)および還元ガス(17)の最大製造を達成する目的
    のために前記最終還元段階(2)と別個のガス発生段階
    (3)とに分配されていることを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4
    項、第5項、第6項または第7項に記載の方法におい
    て、前記最終還元段階(2)および/または別個のガス
    発生段階(3)が、100バールよりも低い圧力、好まし
    くは1バールから10バールまでの圧力で行われることを
    特徴とする方法。
  9. 【請求項9】反応炉の中に存在する溶融鉄浴の表面へ酸
    化鉄、石炭、酸素ガスおよびスラグ生成用フラックスを
    供給することによって酸化鉄が最終的に還元される少く
    とも1つの反応炉容器即ち最終還元反応炉と,初めは還
    元されていない酸化鉄が予還元される予還元段階とを備
    え,前記酸化鉄が前記予還元工程の後に前記最終還元反
    応炉で最終還元される様に意図されており、且つ前記予
    還元工程のための還元ガスを発生する装置が設けられて
    いる、鉄含有酸化物原料から粗鉄を製造するプラントに
    おいて;前記予還元工程(1)のための還元ガス(17)
    を別個に発生するために前記最終還元反応炉(2)とは
    別個の少くとも1つの別個の反応炉(3)即ちガス発用
    反応炉(3)が更に設けられており、このガス発生用反
    応炉(3)は前記最終還元反応炉(2)に供給される反
    応材とは別個に反応材が供給されるように配置され且つ
    前記最終還元反応炉(2)とは別個に操作されるように
    配置されており、前記ガス発生用反応炉(3)内におい
    て別個の反応炉ガスが該ガス発生用反応炉(3)の中に
    存在する溶融金属浴好ましくは溶融鉄浴の表面へ石炭
    (7′)および酸素ガス(8′)を装入することによっ
    てそれ自体実質的に公知の態様で発生されることを特徴
    とするプラント。
  10. 【請求項10】請求の範囲第9項に記載のプラントにお
    いて、前記夫々の反応炉容器(2,3)が夫々の反応炉で
    実施されるべき工程に適合する形状および構造を有し,
    前記各最終還元反応炉(2)が溶融浴の表面より上での
    ガスの燃焼と該燃焼工程中に放出されるエネルギの利用
    とに好適になる様な態様に構成され,前記各ガス発生用
    反応炉(3)が比較的深い浴を収容する様に構成されて
    いることを特徴とするプラント。
  11. 【請求項11】請求の範囲第9項または第10項に記載の
    プラントにおいて、前記溶融浴の表面より上の各最終還
    元反応炉(2)の壁が、該溶融浴の表面より上でのガス
    の燃焼の際に支配している過度に高い温度に対して例え
    ば該壁の冷却および/または遮蔽によって保護されてい
    ることを特徴とするプラント。
JP61504138A 1985-07-23 1986-07-11 精鉄鉱から粗鉄およびガスを製造する方法と該方法を実施するプラント装置 Expired - Lifetime JPH0778250B2 (ja)

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