JPS59232172A - 低硫黄分の還元用ガスを製造するための方法と装置 - 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】 本発明は、溶鉄浴内における炭素質燃料のガス化によっ
て、低硫黄分の還元用ガスを発生させるための方法及び
装置の関する。燃料、酸素及びスラグ形成剤を、浴を中
に含む容器の底がら溶鉄浴内に注入する。循環冷却剤ガ
ス、直接還元炉からの廃頂上ガス、水蒸気又はそれらの
混合物を注入することにより、容器内における反応温度
を下げる。

本発明は、溶鉄浴内で還元用ガスを発生させることを教
示しているドイツ国公開特許明細書２７　５０　７２５
に記載の発明を改良したものである。この公知のガス発
生装置は、耐火材が摩耗するといわれている。本発明は
、ガス発生装置の浴温度を低い水準に保つことにより、
耐火材摩耗の問題を解決するものである。このことは、
冷却剤を溶融金属浴内に注入して反応を冷却させること
によって達成される。

６− また木発明により、鉄を直接還元するための均衡のとれ
た還元用ガスも提供される。このことは、溶融浴ガス発
生装置の操作温度を、鉄と炭素との共晶点よりも高く保
つことによって達成される。

酸化鉄を高炉内で金属鉄に直接還元する際、反応ずみの
頂上ガスが加熱され、炉から取出した直後に冷却しなく
てはならない。木発明は、この加熱を利用して石灰を■
焼し、高炉から硫黄を除くものである。

以下図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図について説明すると、溶融浴ガス発生装置１０内
には、溶鉄浴１２及び液体スラグ１４が含まれている。

冷却用コイル１６がガス発生装置を取巻き、源泉２０か
ら石炭のような燃料がガス発生装置の底部から浴内に注
入される。スラグの流動性を加減し、かつ、硫黄の除去
を助けるのに必要な都度、源泉２２から融剤、例えば、
石灰が）　　　　浴内に注入される。また燃料を一酸化
炭素に酸化及びガス化するため、源泉２４から酸素もガ
ス化装置の底部を通って浴内に注入される。

好適な燃わ］は石炭、炭化水素、木炭、コークス炉ガス
、又はそれらの任意の混合物である。好ましい燃料は石
炭粉末である。

ガス発生装置の外部冷却はコイル１６によって行われる
。源泉２８からの水はコイル内を通ってから、ライン３
０から水蒸気となって外に出る。

ガス発生装置の操作温度を約１５００℃に保つのが望ま
しい。源泉３２からの水蒸気、又はライン３４からの二
酸化炭素に乏しい頂上ガス、又は弁３６によって調節さ
れたそれらの組合せが、ライン３８を通って溶融浴内に
注入される。弁３６の操作、従って水蒸気及び（又は）
浄化された頂上ガスの注入を調節する装置（図示せず）
によって浴の温度を監視する。

必要に応じ、ガス発生装置の出口４０から溶融スラグ１
４を取出す。ライン４２を経由して高温の一部酸化ガス
（還元用ガス）がガス発生装置１０から取出され、次に
このガスは冷却器４６内において、ライン４４から送り
こまれる二酸化炭素に乏しい頂上ガスにより、スラグ溶
解温度よりも低くさまされ、又は急冷される。ライン４
８から送りこまれる加熱された、二酸化炭素に乏しい頂
上ガスが冷却された還元用ガスに加えられ、そしで得ら
れた混合物はライン５２を通って直接還元炉５０に導入
される。貯蔵庫５４からの酸化鉄はライン５６を通って
炉５０内に供給され、炉内に充填床装填物を形成する。

下方へ向って移動する酸化鉄装填物は、還元用ガスの向
流的な流れによって金属鉄に還元される。金属鉄は炉の
出口５８から取出され、そして聞損上ガスがライン６０
を通って炉から取出される。所望により、石灰または石
灰石をライン５６から炉内に供給し、降下装填物の一部
を形成させてもよい。聞損上ガスに含まれる熱で石灰が
■焼されよう。もし還元用ガス中に認ｍＮの硫黄が含ま
れていれば、その硫黄はカルシウムと化合して硫化カル
シウムとなり、金属鉄及び未反応の酸化カルシウムと共
に排出管５８を通って取出される。これにより、直接還
元鉄が硫化物で汚染されるのが防止されると共に、聞損
上ガスの汚染も防止される。

９− 熱力学力的な制約に起因し、還元用ガスに含まれるすべ
ての水素及び−酸化炭素が酸化鉄と反応するわけにはい
かず、従ってライン６０を経由して取出される聞損上ガ
スには貴重な水素及び−酸化炭素が含まれている。この
聞損上ガスをクーラー６２及びスクラバー６４に通し、
ガスのｔ＝ｔｉを下げて水及び粉昨をガスから除く。浄
化及び冷却された頂上ガスの一部は、ライン６６及び６
８を経由してバーナー７０用の燃料として利用される。

燃焼用空気が源泉７２から供給され、またバーナー７０
の適正な操作に必要とあれば、付加的な燃　　２料を源
泉７４から注入することもできる。もし、伯のプロセス
に用いるための対外部供給用の燃料の生産が所望であれ
ば、そのような対外部供給用燃料をライン６６からライ
ン７６経由で取出し、タンク７８内に貯蔵することがで
きる。

ライン６６からの聞損上ガスの大部分はコンプレッサー
８０内で圧縮され、次いで酸性ガス除去装置８２内にお
いて二酸化炭素が除去されて浄化される。得られたＣＯ
２に乏しい頂上ガスは、次１０− ０３通りの方法で利用される。まず第一に、ライン３４
及び３８を通って溶融金属浴を冷却する；第二に、ライ
ン４４を通ってガス化された還元用ガスの温度を下げる
：そして第三に、ライン８６を通ってヒーター８４に送
りこまれて再加熱され、ライン５２内の還元用ガスの温
度を調節する。

操作に当っては、約１３５０°〜１６００℃、好ましく
は約１５００℃である所望の操作温度に溶融金属浴の温
度４保つ。ライン５２内の還元用ガスの温ｍを８００°
〜９００℃、好ましくは約８５０℃の温度に保ち、酸化
鉄装填物とは反応するが、金属鉄生成物に対しては不活
性な還元用ガスを得る。

第２図に示す別の態様には硫黄除去装置９０が含まれ、
その中へ酸化カルシウムがライン９２から供給され、そ
して反応生成物である硫化カルシウムがライン９４から
取出される。従って、実質１　　　　　的に硫黄を含ま
ない還元用ガスがライン５２を通って炉５０に送りこま
れる。

第３図に示す別の態様にあっては、ライン３８を通って
ガス発生装置ｔｆ？、１０に注入される冷却剤が、ライ
ン６６内におけると同じ組成を有する、浄化され、冷却
された廃頂上ガスである。二酸化炭素除去装置８２によ
り、ライン４４向けの燃料富化ガスが提供され、その一
部がライン９８を通り、ガス発生装置１０内の溶融金属
浴の上方に注入される。これにより、ライン４２内の還
元用ガスが約１５００℃の程疫に多少冷却される。次い
で、直接還元炉５０内に注入する前に、この還元用ガス
を冷却器４６内で約８５０℃の温度に冷却する。

以上の説明から明らかなとおり、酸化鉄を金属鉄に直接
還元する高炉と連携した溶融金属浴内において、還元用
ガスを発生させる方法及び装置が本発明者によって開発
されたのである。本方法はきわめて効率的であり、そし
て実質的に硫黄を含まない金属鉄と共に、実質的に硫黄
を含まない廃頂上ガスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高炉に還元用ガスを供給するための溶融浴ガ
ス発生装置及び必要な補助的装置を示す、本発明の好ま
しい態様の模式図であり、第２図は、別法によるフロー
シートを示す、第１図と同じような模式図であり、そし
て第３図は、本発明の目的を達成するための、さらに別
のフローシートである。 図中、１０・・・ガス発生装置：１２・・・溶融金属浴
：１６・・・冷却コイル；４６・・・冷却器；５０・・
・高炉；５４・・・酸化鉄貯蔵庫；６２・・・クーラー
：６４・・・スクラバー；７０・・・バーナーニア８・
・・ガス貯蔵タンク；８０・・・コンプレッサー：８２
・・・ＣＯ２除去装置；８４・・・ヒーター；９０・・
・硫黄除去装置。 代理人　浅　　村　　　皓 １３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　燃料、酸素及び融剤を気密容器内の溶融金属浴
   の下方に注入し、少なくとも８０％が水素及び−酸化炭
   素である一部脱硫一部酸化ガスを生成することにより、
   前記浴内で還元用ガスを発生させる方法において、 ａ）　水蒸気であるか、又は水素、−酸化炭素及びメタ
   ンから実質的になる燃料富化ガスであるか、又はそれら
   の混合物である冷却剤を前記の溶融金属浴内に注入し、
   そして ｂ）　冷却剤の流量を調節することにより、該金属浴の
   温度を１３５０℃と１６００℃との間に保つこと、 を特徴とする、還元用ガスの発生法。 （２）ａ　）　　二酸化炭素に乏しいガスによって一部
   酸化ガスを冷却することにより、約 ８００６〜９００℃の還元用ガスを生成し、ｂ）　温度
   を下げた前記のガスを酸化鉄装填物が含まれている直接
   還元炉内に導入することにより、酸化鉄の金属鉄への還
   元と頂上ガスの形成とを行い、 Ｃ）　頂上ガスを炉から取出し、かつ、該頂上ガスから
   二酸化炭素の実質的な部分を除去し、そして ｄ）　　ＣＯ２に乏しい頂上ガスを冷却剤として溶融金
   属浴の底部に導入して金属浴を冷却する、 上記諸工程をさらに含む、特許請求の範囲（１）に記載
   の方法。 （３）　融剤が石灰石、ドロマイト又は焼成ドロマイト
   の形態である、特許請求の範囲（１）に記載の方法。 （４）前記容器内の浴の上方に燃料富化ガスを注入する
   ことにより、一部酸化ガスの温度を１３５０’〜１６０
   ０℃に保つ、特許請求の範囲（１）に記載の方法。 （５）　燃料富化ガスを溶融金属浴めがけて下方へ向け
   る、特許請求の範囲（４）に記載の方法。 （６）　前記冷却剤が、酸化鉄の金属鉄への直接還元に
   よって生じた、ＣＯ２に富む廃還元用ガスである、特許
   請求の範囲〈１）に記載の方法。 （７）　前記装填物の一部として硫黄受容体を前記の直
   接還元炉内に導入することにより、金属鉄生成物及び廃
   頂上ガスの脱硫を行うことをさらに含む、特許請求の範
   囲（２）に記載の方法。 （８）　前記の硫黄受容体を石灰、石灰石、ドロマイト
   及び焼成ドロマイトからなる群から選ぶ、特許請求の範
   囲〈７）に記載の方法。 （９）ａ）　　ガス化用のガスを生成するための溶融浴
   ガス発生装置、 １））　　鉄を直接還元するための炉であって、その中
   の装填物の降下を確立するために、その頂部には粒子導
   入手段、その底部には粒子取出し手段を有し、また該粒
   子導入手段と該粒子取出し手段との間には還元用ガ３− ス導入手段があり、そして炉の上方部分から廃頂上ガス
   を取出すための廃頂上ガス出口を有する、おおむね縦型
   の高炉、 Ｃ）　前記ガス発生装置から還元用ガスを取出して前記
   高炉に還元用ガスを導入するための、前記ガス発生装置
   と前記還元用ガス導入手段とをつなぐ第１導管、 ｄ）　前記高炉の上方部分から取出された前記の廃ガス
   を冷却及び浄化するための手段、 ｅ）　前記の廃頂上ガス出口と、前記の冷却及び浄化手
   段とをつなぐ第２導管、 ｆ）　前記の浄化、冷却された廃頂」−ガスからＣＯ２
   を除去するための酸性ガス除去手段、 ｇ）　前記の頂上ガス冷却及び浄化手段と、前記の酸性
   ガス除去手段とをつなぐ第３導管、 １１）　　前記の酸性ガス除去手段と、前記ガス発生装
   置の底部とをつなぐ第４導管、４− １）　前記の酸性ガス除去手段と、前記の第１導管とを
   つなぐ第５導管、 ｊ）　前記の酸性ガス除去手段と前記の第１導管とをつ
   なぎ、その途中に加熱手段を有する第６導管、 ｋ）　浴面よりも下方の前記ガス発生装置の底部に固形
   の化石燃料を注入するための手段、及び １）　前記ガス発生装置の浴面よりも下方に酸素を注入
   するための手段、 を含んでいることを特徴とする、還元用ガスを発生させ
   、そして酸化鉄を還元するための装置。 （１０〉　前記ガス発生装置の浴面よりも下方に、カル
   シウムを含む融剤を注入するための手段をさらに含む、
   特許請求の範囲（９）に記載の装置。 （１１）　前記ガス発生装置を取巻く冷却コイルからな
   る冷却手段をさらに含む、特許請求の範囲（９）に記載
   の装置。 （１２）　装置から外部へ供給するための燃料を取出す
   ために、前記第３導管と対外部供給用燃料５− 貯蔵手段とをつなぐ第７導管をさらに含む、特許請求の
   範囲（９）に記載の装置。