JPH09209018A - 鉱石等の流動層還元方法及び装置 - Google Patents
鉱石等の流動層還元方法及び装置Info
- Publication number
- JPH09209018A JPH09209018A JP3427396A JP3427396A JPH09209018A JP H09209018 A JPH09209018 A JP H09209018A JP 3427396 A JP3427396 A JP 3427396A JP 3427396 A JP3427396 A JP 3427396A JP H09209018 A JPH09209018 A JP H09209018A
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- Japan
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- oxygen
- gas
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- reducing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉱石等を還元する流動層還元方法及び装置に
おいて還元ガス使用量を削減し、ガス使用量の減少とガ
ス発生装置及び集塵装置の設備容量を小さくする。 【解決の手段】 鉱石等にコークス等のCを含有する微
粉を添加し、流動層内に酸素を含むガスを吹き込む。酸
素を含むガスは、複数段から吹き込み、流動層温度の急
激な上昇を防止する。さらに、酸素を含むガスの吹き込
みノズルの上方に温度検出器を設け、流動層温度が高く
ならないように酸素流量を制御する。
おいて還元ガス使用量を削減し、ガス使用量の減少とガ
ス発生装置及び集塵装置の設備容量を小さくする。 【解決の手段】 鉱石等にコークス等のCを含有する微
粉を添加し、流動層内に酸素を含むガスを吹き込む。酸
素を含むガスは、複数段から吹き込み、流動層温度の急
激な上昇を防止する。さらに、酸素を含むガスの吹き込
みノズルの上方に温度検出器を設け、流動層温度が高く
ならないように酸素流量を制御する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉状の鉱石を還元
ガスを用いて流動還元する技術において、流動還元装置
に酸素とコークス粉等のCを主成分とする微粉を反応さ
せて、発熱と還元ガスの生成を行うことで、外部から供
給する還元ガス使用量を削減する方法と装置に関する。
ガスを用いて流動還元する技術において、流動還元装置
に酸素とコークス粉等のCを主成分とする微粉を反応さ
せて、発熱と還元ガスの生成を行うことで、外部から供
給する還元ガス使用量を削減する方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鉱石等の紛状鉱石を流動還元装置を用
いて還元する方法は、特開昭61ー64807号公報で
鉄鉱石の溶融還元法の予備還元に使用する方法並びに、
粉鉱石を還元して造粒し、還元鉄として使用する方法が
提案されている。前者では、還元ガスは、溶融還元炉の
排ガスをH2O,CO2を除去後加熱したものを用い、後
者では別途還元ガス製造装置で作成した還元ガスを用い
ることになる。
いて還元する方法は、特開昭61ー64807号公報で
鉄鉱石の溶融還元法の予備還元に使用する方法並びに、
粉鉱石を還元して造粒し、還元鉄として使用する方法が
提案されている。前者では、還元ガスは、溶融還元炉の
排ガスをH2O,CO2を除去後加熱したものを用い、後
者では別途還元ガス製造装置で作成した還元ガスを用い
ることになる。
【0003】紛状鉱石等の流動層還元法では、高温のH
2,COを主成分とする高温の還元ガスを供給し、還元
ガスの顕熱で鉱石等の加熱に要する熱と還元熱を供給し
ている。また、還元ガスは、鉱石等を還元して、H2,
COの一部がH2O,CO2に変化するが、紛状鉱石等を
還元するには、H2O,CO2の比率には限界がある。こ
の結果、還元ガスは、熱供給量と還元後のガス組成の両
方を満足する量を供給することになり、多量の還元ガス
が必要となる。還元ガスは、LNG、LPG、COG等
のガスを部分燃焼して発生させるが、還元ガス温度は、
酸素を用いてもH2,COを主成分とするガスでは、1
350℃程度が上限で、例えば紛状鉄鉱石を還元する場
合、流動層の温度は900℃程度にすることから、還元
ガスの熱有効利用温度は450℃程度しかなく、熱供給
量がネックになって還元ガス量が増加し、ガス組成には
余裕があものの、熱供給のために還元ガスを供給するこ
とになる。
2,COを主成分とする高温の還元ガスを供給し、還元
ガスの顕熱で鉱石等の加熱に要する熱と還元熱を供給し
ている。また、還元ガスは、鉱石等を還元して、H2,
COの一部がH2O,CO2に変化するが、紛状鉱石等を
還元するには、H2O,CO2の比率には限界がある。こ
の結果、還元ガスは、熱供給量と還元後のガス組成の両
方を満足する量を供給することになり、多量の還元ガス
が必要となる。還元ガスは、LNG、LPG、COG等
のガスを部分燃焼して発生させるが、還元ガス温度は、
酸素を用いてもH2,COを主成分とするガスでは、1
350℃程度が上限で、例えば紛状鉄鉱石を還元する場
合、流動層の温度は900℃程度にすることから、還元
ガスの熱有効利用温度は450℃程度しかなく、熱供給
量がネックになって還元ガス量が増加し、ガス組成には
余裕があものの、熱供給のために還元ガスを供給するこ
とになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記で述べたように、
熱量を確保するために還元ガス量が増加することは、還
元ガスを発生させる原料ガスの使用量の増加および、還
元ガス発生装置の設備容量の増加をもたらすこと以外
に、流動層のガス流速を一定にする必要があるため、流
動層の径が増加すること、およびガスと紛状鉱石を分離
する集塵装置の容量が大きくなる問題がある。
熱量を確保するために還元ガス量が増加することは、還
元ガスを発生させる原料ガスの使用量の増加および、還
元ガス発生装置の設備容量の増加をもたらすこと以外
に、流動層のガス流速を一定にする必要があるため、流
動層の径が増加すること、およびガスと紛状鉱石を分離
する集塵装置の容量が大きくなる問題がある。
【0005】本発明の目的は、紛状鉱石等の流動還元に
おいて還元ガス使用量を大幅に削減する方法を提供する
ことにある。
おいて還元ガス使用量を大幅に削減する方法を提供する
ことにある。
【0006】
【発明を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の手段は以下の通りである。
の、本発明の手段は以下の通りである。
【0007】(1)還元ガスを用いて紛状鉱石等を流動
還元する流動層還元装置を用いる流動層還元方法におい
て、コークス等のCを主成分とする微粉を含有する紛状
鉱石等の流動還元装置の流動層に、酸素を含有するガス
を吹き込むことを特徴とする紛状鉱石等の流動層還元方
法である。
還元する流動層還元装置を用いる流動層還元方法におい
て、コークス等のCを主成分とする微粉を含有する紛状
鉱石等の流動還元装置の流動層に、酸素を含有するガス
を吹き込むことを特徴とする紛状鉱石等の流動層還元方
法である。
【0008】(2)還元ガスを用いて紛状鉱石等を流動
還元する流動層還元装置を用いる流動層還元方法におい
て、コークス等のCを主成分とする微粉を含有しない紛
状鉱石の流動還元装置の流動層に酸素を吹き込むと共
に、コークス等のCを主成分とする微粉を紛状鉱石に混
合あるいは、流動層に添加することを特徴とする紛状鉱
石等の流動層還元方法である。
還元する流動層還元装置を用いる流動層還元方法におい
て、コークス等のCを主成分とする微粉を含有しない紛
状鉱石の流動還元装置の流動層に酸素を吹き込むと共
に、コークス等のCを主成分とする微粉を紛状鉱石に混
合あるいは、流動層に添加することを特徴とする紛状鉱
石等の流動層還元方法である。
【0009】(3)請求項1または請求項2記載の流動
層還元方法において、酸素吹き込みノズルを流動層の高
さ方向に複数段設け、酸素を高さ方向に分散して吹き込
むことを特徴とする紛状鉱石等の流動層還元方法であ
る。
層還元方法において、酸素吹き込みノズルを流動層の高
さ方向に複数段設け、酸素を高さ方向に分散して吹き込
むことを特徴とする紛状鉱石等の流動層還元方法であ
る。
【0010】(4)還元ガスを用いて紛状鉱石等を流動
還元する流動層還元装置において、流動層還元装置の複
数の酸素吹き込みノズルの上方に温度検出装置を設け、
温度制御装置を介して酸素流量を制御することを特徴と
する紛状鉱石等の流動層還元装置である。
還元する流動層還元装置において、流動層還元装置の複
数の酸素吹き込みノズルの上方に温度検出装置を設け、
温度制御装置を介して酸素流量を制御することを特徴と
する紛状鉱石等の流動層還元装置である。
【0011】本発明においては、流動還元装置を用い
て、紛状鉱石等にコークス等のCを主成分とする微粉が
含有する場合は酸素を、炭素分を含有していない場合は
コークス等のCを主成分とする微粉を添加するととも
に、酸素を含有するガスを吹き込むことで、還元ガス使
用量を大幅に削減することが可能になる。
て、紛状鉱石等にコークス等のCを主成分とする微粉が
含有する場合は酸素を、炭素分を含有していない場合は
コークス等のCを主成分とする微粉を添加するととも
に、酸素を含有するガスを吹き込むことで、還元ガス使
用量を大幅に削減することが可能になる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は、炭素を主成分とする微
粉と紛状鉄鉱石、具体的には高炉の集塵ダストを流動層
を用いて還元する場合に、ガスの排出温度を同じ条件に
して紛状鉄鉱石のみを還元する場合に比較して、還元ガ
ス使用量が増加し、排出するガス中のH2O,CO2の比
率が減少する点に注目した。高炉の集塵ダストは、高炉
に装入した鉄鉱石とコークスの一部がガスに同伴され、
集塵機で分離することから、25%程度のコークス粉を
含有していることが鉄鉱石との違いである。この現象を
検討した結果、紛状鉱石を還元して生成したH2O,C
O2は、コークス粉のCと下記の反応を行ってH2,CO
に転換していることが判明した。さらに、下記反応は、
吸熱反応であるため、ガスの排出温度を同じにするため
には、還元ガス量が多く必要なことが判った。
粉と紛状鉄鉱石、具体的には高炉の集塵ダストを流動層
を用いて還元する場合に、ガスの排出温度を同じ条件に
して紛状鉄鉱石のみを還元する場合に比較して、還元ガ
ス使用量が増加し、排出するガス中のH2O,CO2の比
率が減少する点に注目した。高炉の集塵ダストは、高炉
に装入した鉄鉱石とコークスの一部がガスに同伴され、
集塵機で分離することから、25%程度のコークス粉を
含有していることが鉄鉱石との違いである。この現象を
検討した結果、紛状鉱石を還元して生成したH2O,C
O2は、コークス粉のCと下記の反応を行ってH2,CO
に転換していることが判明した。さらに、下記反応は、
吸熱反応であるため、ガスの排出温度を同じにするため
には、還元ガス量が多く必要なことが判った。
【0013】C+H2O=H2+CO C+CO2=2CO 次に、流動層の途中に酸素ガスをノズルから吹き込んだ
ところ、酸素吹き込み位置から上部のガス温度が上昇
し、酸化鉄の還元率が高くなったが、ガス組成はほとん
ど変わらなかった。この現象は、酸素がまず還元ガス中
のH2,COと反応して、H2O,CO2になるが、前記
の反応でCと反応してH2,COになる。この反応をま
とめると下記の反応式で示され、発熱反応であることか
ら流動層温度が上昇して鉱石の反応速度が速くなったも
のと推定できる。
ところ、酸素吹き込み位置から上部のガス温度が上昇
し、酸化鉄の還元率が高くなったが、ガス組成はほとん
ど変わらなかった。この現象は、酸素がまず還元ガス中
のH2,COと反応して、H2O,CO2になるが、前記
の反応でCと反応してH2,COになる。この反応をま
とめると下記の反応式で示され、発熱反応であることか
ら流動層温度が上昇して鉱石の反応速度が速くなったも
のと推定できる。
【0014】C+O2=2CO この結果、紛状鉄鉱石にCが存在する状態で酸素を含有
するガスを吹き込むことで、高温の流動層内で酸素はC
と反応して、還元ガスを発生させると同時に発熱して、
還元ガス使用量を減少できることが判る。
するガスを吹き込むことで、高温の流動層内で酸素はC
と反応して、還元ガスを発生させると同時に発熱して、
還元ガス使用量を減少できることが判る。
【0015】しかし、流動層に吹き込んだ酸素ガスは、
ガス中のH2O,CO2と反応して温度が上昇して鉱石を
融着して閉塞の原因になる恐れがあるが、酸素を含むガ
スを分散して投入することでこれを防止できる。すなわ
ち、酸素を含むガス量を流動層内のガス及び鉄鉱石量に
対し制限することで、温度上昇は抑制でき、反応して生
成したH2O,CO2ガスは、直ちにコークス粉のCとの
反応、鉄鉱石の還元反応による吸熱反応で温度が低下
し、しかる後に、酸素を含むガスを再度吹き込むことで
防止できる。また、酸素を含むガスを吹き込むノズルの
上部には温度検出器を取り付け、温度制御装置を介して
酸素を含むガスの流量を制御することにより、流動層内
の温度を制御することが好ましい。
ガス中のH2O,CO2と反応して温度が上昇して鉱石を
融着して閉塞の原因になる恐れがあるが、酸素を含むガ
スを分散して投入することでこれを防止できる。すなわ
ち、酸素を含むガス量を流動層内のガス及び鉄鉱石量に
対し制限することで、温度上昇は抑制でき、反応して生
成したH2O,CO2ガスは、直ちにコークス粉のCとの
反応、鉄鉱石の還元反応による吸熱反応で温度が低下
し、しかる後に、酸素を含むガスを再度吹き込むことで
防止できる。また、酸素を含むガスを吹き込むノズルの
上部には温度検出器を取り付け、温度制御装置を介して
酸素を含むガスの流量を制御することにより、流動層内
の温度を制御することが好ましい。
【0016】以下、添付図によって本発明の実施の形態
を詳細に説明する。図1は、流動層1、還元ガス発生装
置2、サイクロン3及び4によって構成される本発明の
流動層還元装置を示す。
を詳細に説明する。図1は、流動層1、還元ガス発生装
置2、サイクロン3及び4によって構成される本発明の
流動層還元装置を示す。
【0017】還元ガス発生装置2で生成した還元ガスが
ガス導入管5を通って、流動層1の下部から供給し、鉱
石導入管6から供給するコークス粉等のCを含む紛状鉱
石を流動して還元する。鉱石を還元したガスは、サイク
ロン3及び4で、鉱石を分離し、冷却、除塵後回収す
る。一方、サイクロン3及び4で集塵した鉱石は、還元
率を上げるため、紛状鉱石導管7から流動層1の下部に
循環することも可能であり、残りは排出導管8から排出
する。流動層1には、酸素導入管9A,9Bから酸素を
含むガスを吹込みノズルを介して導入する。酸素導入管
9A,9Bに接続する吹込みノズルの上方に温度検出装
置10A,10Bを設け、温度制御装置11A,11B
で酸素流量を制御する。温度制御装置は、酸素燃焼で温
度が上昇して紛状鉱石が融着するのを防止するために使
用し、酸素導入管9A,9Bを複数にするのは、1段で
は温度が上昇して鉱石が溶融するので、酸素吹き込み量
に限界があるためである。本実施例では、酸素導入管9
A,9Bは、流動層1の円周方向1カ所から導入するよ
うに示しているが、円周方向に複数個設置して均一に酸
素を導入することが好ましい。また、酸素導入管は、9
A,9Bの2カ所を示しているが、酸素導入量に応じて
増減する事になる。一方、Cを含有しない紛状鉱石の場
合は、紛状鉱石にコークス粉等を事前に添加混入させる
か、本実施例では示していないが、流動層内に紛状鉱石
とは別に添加することで達成できる。添加するC含有物
は、流動層内でタール成分が発生しないコークス、無煙
炭等の低揮発材料が好ましい。
ガス導入管5を通って、流動層1の下部から供給し、鉱
石導入管6から供給するコークス粉等のCを含む紛状鉱
石を流動して還元する。鉱石を還元したガスは、サイク
ロン3及び4で、鉱石を分離し、冷却、除塵後回収す
る。一方、サイクロン3及び4で集塵した鉱石は、還元
率を上げるため、紛状鉱石導管7から流動層1の下部に
循環することも可能であり、残りは排出導管8から排出
する。流動層1には、酸素導入管9A,9Bから酸素を
含むガスを吹込みノズルを介して導入する。酸素導入管
9A,9Bに接続する吹込みノズルの上方に温度検出装
置10A,10Bを設け、温度制御装置11A,11B
で酸素流量を制御する。温度制御装置は、酸素燃焼で温
度が上昇して紛状鉱石が融着するのを防止するために使
用し、酸素導入管9A,9Bを複数にするのは、1段で
は温度が上昇して鉱石が溶融するので、酸素吹き込み量
に限界があるためである。本実施例では、酸素導入管9
A,9Bは、流動層1の円周方向1カ所から導入するよ
うに示しているが、円周方向に複数個設置して均一に酸
素を導入することが好ましい。また、酸素導入管は、9
A,9Bの2カ所を示しているが、酸素導入量に応じて
増減する事になる。一方、Cを含有しない紛状鉱石の場
合は、紛状鉱石にコークス粉等を事前に添加混入させる
か、本実施例では示していないが、流動層内に紛状鉱石
とは別に添加することで達成できる。添加するC含有物
は、流動層内でタール成分が発生しないコークス、無煙
炭等の低揮発材料が好ましい。
【0018】
【実施例】次に、本発明による高炉集塵ダストを流動還
元した場合の実施例について説明する。表1に使用した
高炉ダストの組成を、表2に還元ガスの組成を示す。高
炉ダストは乾燥したものを10.7t/h処理し、13
50℃の還元ガス15,700Nm3/hを使用し、酸
素は800Nm3/hを流動層に吹き込んでダスト中の
酸化鉄及び酸化亜鉛の還元を行った。流動層排出ガス温
度は900℃で、酸化鉄の還元率は91%、酸化亜鉛は
89%を還元除去出来た。比較例として、酸素の吹き込
みを停止したところ、流動層排出ガス温度は800℃に
なり、酸化鉄の還元率は62%、酸化亜鉛は58%しか
還元除去出来なかった。次に、還元ガス量を増加して、
同一の酸化鉄還元率、酸化亜鉛除去率を得られる条件を
求めたところ、29,500Nm3/hの還元ガスを要
した。酸素は、流動層の高さ方向に対して3段で供給
し、4ノズル/段を用いて、各段の酸素供給量は下部か
ら各々350、300、150Nm3/hを供給し、各
段の酸素ノズル上部の温度は1000℃以下でダストが
融着することはなかった。
元した場合の実施例について説明する。表1に使用した
高炉ダストの組成を、表2に還元ガスの組成を示す。高
炉ダストは乾燥したものを10.7t/h処理し、13
50℃の還元ガス15,700Nm3/hを使用し、酸
素は800Nm3/hを流動層に吹き込んでダスト中の
酸化鉄及び酸化亜鉛の還元を行った。流動層排出ガス温
度は900℃で、酸化鉄の還元率は91%、酸化亜鉛は
89%を還元除去出来た。比較例として、酸素の吹き込
みを停止したところ、流動層排出ガス温度は800℃に
なり、酸化鉄の還元率は62%、酸化亜鉛は58%しか
還元除去出来なかった。次に、還元ガス量を増加して、
同一の酸化鉄還元率、酸化亜鉛除去率を得られる条件を
求めたところ、29,500Nm3/hの還元ガスを要
した。酸素は、流動層の高さ方向に対して3段で供給
し、4ノズル/段を用いて、各段の酸素供給量は下部か
ら各々350、300、150Nm3/hを供給し、各
段の酸素ノズル上部の温度は1000℃以下でダストが
融着することはなかった。
【0019】以上の結果から、流動層に酸素を吹き込む
ことで、還元ガス量を約50%削減でき、同じ還元ガス
量では酸化鉄還元率を約30%向上することができた。
ことで、還元ガス量を約50%削減でき、同じ還元ガス
量では酸化鉄還元率を約30%向上することができた。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、コークス粉等のCを含
有する粉体を含有する紛状鉱石等の流動還元層に、酸素
を含むガスを添加することで、還元ガスの使用量を削減
することができる。その結果として、流動層、還元ガス
発生装置及び集塵設備の設備容量をコンパクト化するこ
とができる。
有する粉体を含有する紛状鉱石等の流動還元層に、酸素
を含むガスを添加することで、還元ガスの使用量を削減
することができる。その結果として、流動層、還元ガス
発生装置及び集塵設備の設備容量をコンパクト化するこ
とができる。
【図1】本発明の装置構成を示す図である。
1 流動層 2 還元ガス発生装置 3 サイクロン 4 サイクロン 5 ガス導入管 6 紛状鉱石導入管 7 紛状鉱石導管 8 排出導管 9A 酸素導入管 9B 酸素導入管 10A 温度検出装置 10B 温度検出装置 11A 温度制御装置 11B 温度制御装置
Claims (4)
- 【請求項1】 還元ガスを用いて紛状鉱石等を流動還元
する流動層還元装置を用いる流動層還元方法において、
コークス等のCを主成分とする微粉を含有する紛状鉱石
等の流動還元装置の流動層に、酸素を含有するガスを吹
き込むことを特徴とする紛状鉱石等の流動層還元方法。 - 【請求項2】 還元ガスを用いて紛状鉱石等を流動還元
する流動層還元装置を用いる流動層還元方法において、
コークス等のCを主成分とする微粉を含有しない紛状鉱
石の流動還元装置の流動層に酸素を吹き込むと共に、コ
ークス等のCを主成分とする微粉を紛状鉱石に混合ある
いは、流動層に添加することを特徴とする紛状鉱石等の
流動層還元方法。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の流動層還
元方法において、酸素吹き込みノズルを流動層の高さ方
向に複数段設け、酸素を高さ方向に分散して吹き込むこ
とを特徴とする紛状鉱石等の流動層還元方法。 - 【請求項4】 還元ガスを用いて紛状鉱石等を流動還元
する流動層還元装置において、流動層還元装置の複数の
酸素吹き込みノズルの上方に温度検出装置を設け、温度
制御装置を介して酸素流量を制御することを特徴とする
紛状鉱石等の流動層還元装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3427396A JPH09209018A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 鉱石等の流動層還元方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3427396A JPH09209018A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 鉱石等の流動層還元方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09209018A true JPH09209018A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=12409562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3427396A Withdrawn JPH09209018A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 鉱石等の流動層還元方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09209018A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002048407A1 (de) * | 2000-12-12 | 2002-06-20 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co | Verfahren und vorrichtung zur erhöhung des wärmeinhaltes eines zumindest teilweise reduzierenden reaktionsgases |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP3427396A patent/JPH09209018A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002048407A1 (de) * | 2000-12-12 | 2002-06-20 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co | Verfahren und vorrichtung zur erhöhung des wärmeinhaltes eines zumindest teilweise reduzierenden reaktionsgases |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030401 |