JPS6220809A - 鉄鉱石の溶融還元方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はいわゆる直接製鉄法におけるプロセス上の改良
に関し、詳細には予備還元炉内でのクラスタリングを防
１トシ、且つ溶融還元炉における還元効率の向上を達成
する方法に関するものである。

［従来の技術］ 高炉によらないで銑鉄を製造する技術として、いわゆる
直接製鉄法が脚光を浴びつつあり、小規模製鉄技術とし
て、ＫＲ法、Ｃ０ＩＮ法、用鉄法、住金法等が開発され
ている。これらの方Ｄ：はｔ備還光重と溶融還元炉を必
要設備とするものであり、予備還元炉としてはシャフト
炉及び流動床炉の２通りが考えられている。

直接製鉄法のプロセス原理は、第２図に示す趙りであっ
て、溶融還元炉２で発生したＣＯ主体の高温カスＧ１　
（ＣＯ２、Ｈ２、Ｈ２０も含まれる）を、熱源及び還元
剤として予備ａ光重ｌに供給する一方、溶融還元炉２に
は予め銑鉄を入れて溶融状ｆｍに保持しつつこれに炭素
材及び酸素ガス（若しくは空気）を吹込んで熱源及び還
元ガスの供給を行ない、予備還元炉ｌにおいて一部一元
された鉄鉱石（以下予＃ｉｉ　Ｑ元鉄Ｃという）を装入
してここで最終的に還元を完成し銑鉄Ｆとして取出すも
のである。

［発明が解決しようとする問題点］ この方法では１５００’（！以上に加熱された溶融鉄に
前述の如く炭素材及び酸素ガスを吹込んでＣｏ）生体の
高温ガスＧ工を発生させているので、該カスＧ１は１５
００°Ｃを超える高温に辻しており、これをそのまま予
備還元炉ｌに吹込んでしまうとシャフト炉方式及び流動
床方式の如何を問わす鉄鉱右同トの融着（クラスタリン
グ現象）を招きに面一光重からの排出が困難になるとい
う欠点が生じている。本発明者等は、かねてより−［−
記欠点に苦慮しており、第２図の破線に示す如く、予備
還元炉１内に炭化水素類（石油系１石炭系、その他起源
を問わない）を装入し、予備還元炉ｌ内の鉄鉱石Ｏｒを
炭素分で被覆するという技術を完成し特許出願した（特
願昭５９−１６３９５０　。

同５９−１９１３３０）。炭素分の被ＶΩ法については
、上記先願明細書中に詳細を説明しているが、代表的な
Ｌ段を例示しておくと、 （１）石１１１目、５製過程で得られる改質油、ピッチ
、アスファルト等の炭化水素系物質；または石炭から得
られるコールタールやピッチ等の炭化水、に系物質を鉄
鉱石に吹付け、４００〜６００°Ｃで熱分解してコーク
ス分を鉄鉱石表面に析出させる方（２）１−記炭化水素
系物質と鉄鉱石を混合加熱し、熱分解の結果生成したコ
ークス分を鉄鉱石表面に被覆する方法、 等が例示されるが、もとより炭素分の被覆方法は上述の
・Ｔ一段に限定されず、種々の手段を適用することがで
きる。

一方溶融還元炉においては、石炭使用針を減少させたい
という意向から前記ＣＯ主体高温ガスＧｉ中のＣＯ及び
Ｈ２を発生の直後に、則ち銑鉄浴面上で燃焼し、熱回収
を図るという手段（いわゆるＰｏ５ｔ　　Ｃｏｍｂｕｓ
ｔｉｏｎ）が知られている。この手段はそれ自体の目的
を達成しているという面で有意義であるが、上記燃焼の
結果、 ２ＧＯ＋０２−２ＧＯ２−−（１） ２Ｈ２＋０２→２Ｈ２０・・・・・・　（２）で示され
る反応によってＣＯ２とＨ２Ｏが増加し、ＣＯとＨ２が
減少するのでガスＧ１としての還元能力が減少しており
予備還元炉への供給量は必然的に多くしなければならな
い、しかし上記燃焼は発熱反応であるからガスＧ１の温
度は更に高まっており、前記クラスタリング現象発生の
危険は一層ＷＪ′Ａになる。従って予備還元炉における
操業温度はクラスタリング防止の観点から制限を受ける
ことになっておりペレットや塊鉱石を使うシャフト炉で
は−・股に８３０°Ｃ程度が−Ｌ限であると考えられ、
粉状鉄鉱石を使用する流動床炉では７８０°Ｃ程度が上
限であると考えられている。

従って予備還元炉に供給する前述のガスＧ１をクーラー
によって降温させたり、その結果として予備還元効率が
低下するのを１［受せざるを得なくなっている。

この様な状況であるから予備還元炉における鉄鉱石の炭
素分被覆はより一層その重要度を増しており、上記被覆
工程を予備還元炉装入前に行なうか、予備還元炉中で行
なうかはともかくとして直接製鉄法における必須不可欠
のＬ段であると考えられるに至っている。ところが前記
先願発明では炭素分被覆以外の技術について何も言及し
ておらず、被覆工程の付加に伴って発生するガスの利用
については考慮されておらなかった。

本発明は上記°１９情に鑑みてなされたものであって、
予備還元炉におけるクラスタリング現象を防１１：する
だけでなく、炭素分の被覆によって発生するガスを巧み
に利用し、高温カスＧ１の冷却と還元二＃への向にを図
り得る方法を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の要旨は鉄鉱石の表面に炭素分を被覆させて予備
還元を行なうと共に、該被覆処理に伴なって発生するＨ
２ガス及び炭化水素ガスを前記予（ｉＴｌｉＨ元炉に供
光重て溶融還元を併進する点に存在する。

［作用コ 原料鉄鉱石に被覆された炭素分は、鉄鉱石同士の融着を
防止するだけでなく、一部は高温ガスＧｉ中に混入して
いるＣ０２やＨ２Ｏと次式の如く反１４；シ、 Ｃ＋ＣＯ２−＝２ＣＯ・・・・・・　（３）Ｃ＋Ｈ２０
→ＣＯ＋Ｈ２・・・・・・　（４）該高温カスＧｔの口
元能力を高めるという作用があることを知った。

一方鉄鉱石表面への炭素分波ｒＧＩ程では、石油系や石
炭系の炭化水素を加熱して鉄鉱石に被覆するという手段
がとられるので、分解ガスＧ２の発生を伴うことがＦ　
Ｊｉｌｔされていたが、その−例につき実験をして確認
したところ、第１表に示す様な結果が得られた。尚ガス
温度は約４００℃であった。

第　　　１　　　表 （％） 発生ガスの組成及び比率、並びに発生総量は被覆の為に
使用する炭化水素系物質によって異なるが、特に発生カ
ス総量は被覆工程の温度によっても異なり、一般的には
使用した炭化水素系物質の１０〜４０重量％程度である
ことが分かった。

一方前述のＣＯ主体高温ガスＧ１について述べると、溶
融Ω光重に吹込まれる炭素材としては一般に石炭やコー
クスが使用されており、その吹込（ルは溶融還元炉に持
込まれる予備還元鉄Ｃ中の未還元鉄鉱石量によつ゛てほ
ぐ決定されるが、通常は３５０〜７５０Ｋｇ／溶鉄トン
になっている。そしてこの炭素材が溶融還元炉において
ガス化されることにより前記ＣＯ主体高温ガスＧ１が発
生する。ち該ガスＧ１組成、比率及び発生総量は上記炭
素材の組成や量、その他種々の条件によって相違するが
１代表的な組成を例示すると第２表の如くである。

第　　　２　　　表 （％） この発生ガスＧ１は前述の如＜１５００℃以上の高温で
排出される為、これに前述の分解ガスＧ２　（４００°
Ｃ程度）を混合すると予備還元に適正でクラスタリング
を生じないガス温度まで冷却され、わざわざクーラーを
用いて系外へ熱を放出していたという従来法の如き熱ロ
スが回避される。尚分解ガスＧ２を組成的に見ると、第
１表に示される如＜Ｈ２以外の成分はそのままでは還元
剤としての機能を期待することができないものである。

ところが発生ガスＧ１と分解ガスＧ２を前述の如く混合
する手段であれば１次に例示する様な化学反応： ＣＨ４＋ＣＯ２→２ＣＯ＋２Ｈ２・・・・・・（５）Ｃ
Ｈ４＋Ｈ２０−１−ＣＨ＋Ｈ２−・−・・（Ｂ）で示さ
れる様に分解を受け、強力な一元機能を有するＣＯやＨ
２を発生することが期待される。又鉄部石側から供給さ
れる酸素分もこの分解反応に′に午する。尚上記の分解
反応は一般に金属鉄を触媒とすることによって効率良く
進行することが知られているが、予（１ｉ！還元炉中に
は還元が一部進行して金属鉄が存在しているので、上記
反応を予備還元炉内で行なうということはその点におい
ても極めて有効である。尚第１図に示す如く鉄鉱石に対
する炭素分被覆装置３を予備還元炉１の前段に設は該被
覆装置１からの分解ガスＧ２を発生ガスＧ１と混合して
から予備還元炉ｌの下方へ吹込むという手段を採用すれ
ば該予＠還元炉ｌの底部には上述の還元鉄が存在してい
るので、上記還元反応（５）、（６）は事前に完了する
ことになり、還元剤成分及び温度が調整されてから予＠
還元炉１へ供給されることになって一層好都合である。

こうして分解ガスＧ１を発生ガスＧ２と混合することに
より、還元性成分濃度の高い、しかもりラスクリングを
招かない程度の（１１つ口元反応にとって適正な程度の
）温度を有する還元ガスが予備還元炉へ供給されること
になり、予備還元の効率向−ヒとクラスタリング防止に
大きく寄与、できる、又更に、予備還元効率の向」二改
澄は溶融還元炉の負荷軽減に寄与することを意味し、溶
融還元炉に供給すべき炭素材等の晴を減少することが可
能になり、経済的にも好都合である。又（５）。

（６）の還元反応式に示した様に発生ガスＧｉ中のＣＯ
２やＨ２Ｏが還元性成分に変化して有効利用されるとい
う効果も得られ、又（５）式の反応が十分に進行せずＣ
Ｏ２の一部が未反応のま一子備還元炉に入るということ
があっても、 ＣＯ２＋Ｃ→２ＣＯ・・・・・・　（７）で示される様
に、鉄鉱石を被覆している炭素分がＣＯに変換され還元
能力の向上に寄与するという効果も期待できる。

［実施例］ 第１図は本発明の代表的実施例を示す図面で、第２図と
同一の機能部分には同一符号を付してあ炭素分被覆装置
３には鉄鉱石Ｏｒ及び炭化水素を導入し、炭素分の被覆
された鉄鉱石は予備還元炉１へ供給される。一方炭素分
被覆’装置３の排カスである分解ガスＧ２は、溶融還元
炉２から予備還元炉ｌへ向う発生ガスＧ１と合流され、
分解反応を行なって還元性能を高め且つ融着を招かない
程度に降温させてから予＠還元炉ｌへ導入する。

Ｌ記プロセスにおけるガス側の収支を求めたところ次の
様になった。

鉄鉱石装入量：１．４３トン コールタール装人足−（予＠還元炉）　　：　１００ｋ
ｇ／を炭材装入量（溶融還元炉）　　：　６４０ｋｇ／
を酸素供給量（同上）：　４３ＯＮｍ３／を出銑量：１
トン ガスＧｔ　　（第２表の組成）：　１２０ＯＮｍ３／ｌ
ガスＧ２　　（第１表の組成）　　：　２５ｋｇ／を予
備還元炉１下部のガス組ｒ＆：第３表第　　　３　　　
表 （％） ［発明の効果コ 本発明は上記の様に構成され鉄鉱石の表面を炭素分で付
着しているから、予備還元炉における鉄鉱石表面の溶融
に基づくクラスタリングが防止されると共に、鉄鉱石の
炭素分付着に伴って発生する分解ガスを効果的に利用す
る手段を採用しているので、溶融還元炉からの発生ガス
を効果的に降下させ且つ還元能力の向上に寄与できる。

従って予＠還元炉における予備還元効率が向北し、更に
その結果として溶融還元炉に対する炭素材等の供給量を
減少することが可能となり、直接製鉄法のコスト低減に
大きく貢献できる様になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置例を示す概念
図、第２図は従来装置の概念図である。 ｌ・・・ｔ＠還元炉　　　２・・・溶融還元炉３・・・
炭素分被覆装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鉄鉱石を固体状態で予備還元炉に装入して予備還元し、
   次いでこれを溶融還元炉に装入して溶融還元するに当た
   り、鉄鉱石の表面に炭素分を被覆させて予備還元を行な
   うと共に、該被覆処理に伴なって発生するＨ＿２ガス及
   び炭化水素ガスを前記予備還元炉に供給して溶融還元を
   促進することを特徴とする鉄鉱石の溶融還元方法。