JPS62211310A - 銑鉄の製造方法 - 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 この発明は高炉法によらない銑鉄の製造方法に係り、詳
しくは半還元鉄または還元鉄を溶解ガス化炉で溶解して
銑鉄を製造する方法に関する。

技術的背景とその問題点 鉄鉱石を還元溶解し銑鉄を製造する方法としては、鉄鉱
石を塊状前でガス還元した後溶解する方式と、鉄鉱石を
加熱溶解した後固体還元剤で還元する方式があり、その
前者に属するものとして高炉法、後者に属するものとし
て溶融還元法が一般的に知られている。しかしながら、
溶融還元法における溶融鉄鉱石の固体炭素による還元は
著しい吸熱反応であり、反応浴に熱を安定に供給するこ
とが非常に困難でかつ溶融物による耐火物の侵食が激し
いという難点を有するために、現在の技術レベルにおい
ては高炉法が最も生産性および経済性のすぐれたプロセ
スとなっている。すなわち、高炉法では鉄鉱石をガス還
元した後に溶解する方式であり、鉄鉱石のガス還元が若
干の発熱反応であることにより還元反応が安定に進行す
るとともに、溶融物に鉄酸化物が少なく耐火物損傷の問
題も溶融還元法に比べて少ない。また、同一容器内で鉱
石のガス還元、溶解を行なうので熱効率が極めて高く、
副生ガスを回収し使用すればざらに消費エネルギーが低
下するという利点を有する。しかるに、高炉法では炉内
通気性の確保、装入物の安定降下が必須条件であるため
に、使用するコークスとしては高強度あるいは低反応性
の高品質のものが要求され、その製造に際しては高品位
の原料炭と乾留工程（乾留エネルギー）を必要とすると
ともに、使用する塊成鉱は高強度でかつ高温性状のすぐ
れたものに限られるという難点がある。

従って、原料事情の悪化が予想される将来に対し高炉法
のように高生産性と高熱効率を達成できるとともに、低
品質の原料の使用が可能な製銑法の開発は大きな意義を
もち、これまでにも多くの研究開発がなされてきた。例
えば、半還元鉄または還元鉄を溶解ガス化炉で溶解して
銑鉄を製造する方法が知られている（特開昭５８−１１
３３０７）。

発明の目的 この発明は高炉法に比し消費エネルギーの低減および低
品位原料の使用をはかるためになされたもので必り、成
型炭の乾留および鉄鉱石のガス還元を行なう竪型炉と還
元鉄の溶解ならびに還元ガス製造用の溶解ガス化炉を組
合せることにより前記目的を達成し得る銑鉄の製造方法
を提案することを目的とするものである。

発明の構成 この発明に係る銑鉄の製造方法は、−酸化炭素および／
または水素を主成分とする高温還元性ガスを生成する手
段とコークス充填層を有する溶解ガス化炉を用いて銑鉄
を製造する方法において、粉石炭を成型してなる成型炭
と鉄鉱石を移動層式竪型炉に装入し、高温還元性ガスに
より前記鉄鉱石を還元するとともに、ガスの顕熱により
成型炭を乾留すること、および溶解ガス化炉内のコーク
ス充填層の上部に前記の還元された鉄鉱石と乾留された
成型炭を装入し、高温還元性ガスを前記コークス充填層
内で上昇させて還元された鉄鉱石を溶解させるとともに
、その溶融金属を上昇ガスと向流でコークス充填層内で
流下させ、その流下の過程で未還元の金属酸化物をコー
クスにより還元し、溶銑を得ることを特徴とするもので
ある。

ここで、原料の粉石炭としては、粘結炭と非粘結炭のい
ずれか一方または両方が用いられる。これを成型して得
られる成型炭の強度が不足するときは、エチレンボトム
オイル、タールピッチ等のバインダーを添加することが
好ましい。

以下、この発明方法を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明方法を実施するための製銑プロセスを
示すもので、（１）は石炭のガス化ならびに還元鉄を溶
解する溶解ガス化炉、（２）は半乾留コークスおよび還
元鉄（半還元鉄を含む）を製造する移動層式竪型炉、（
３）は成型炭製造ライン、（４）は鉄鉱石供給ラインを
示す。

溶解ガス化炉（１）は炉体側壁部に酸素（１０）、水蒸
気（１１）および微粉炭（１２）の吹込用羽口（５）を
有し、炉体上部に還元鉄、半乾留コークス装入口（７）
とガス取出口（８）を、炉体下部に出銑滓口（９）をそ
れぞれ設けてなる炉であって、羽口（５）の前方には燃
焼室（ａ）を形成し、該燃焼室の前方に炉上部の装入口
（７）から供給される半乾留コークスの充填層からなる
加熱部（ｂ）を形成し、さらに前記加熱部（ｂ）の上方
に装入口（力から装入される還元鉄の充填層かうなる溶
解部（Ｃ）を形成し、炉底部には前記加熱部（ｂ）から
流下する溶銑と溶滓および燃焼ｖ（ａ）で生成する灰分
を溜める湯溜り（ｄ）を形成してなる。　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　＼すなわち、溶解
ガス化炉（１）では羽口（５）から酸素（ｉｏ）、水蒸
気（１１）および微粉炭（１２）を吹込み、燃焼室（ａ
）で燃焼反応を生起させＣＯ！：Ｈ２を主成分とする温
度１ａｏｏ’ｃ以上の燃焼ガスを生成させ、そのガスを
加熱部（ｂ）を通して上方の溶解部（Ｃ）へ流し、その
ガスの顕然で還元鉄を溶解した後ガス取出口（８）から
取出し、溶解した還元鉄と還元鉄に内包されている脈石
の溶融物は加熱部（ｂ）を滴下させつつ、浸炭反応ある
いは溶融物中Ｓ＝Ｏ，，の還元反応等を生じさせた後燃
焼室（ａ）で生成するコークスと微粉炭の灰分の溶融物
と石灰の溶融物の混合スラグと共に湯溜り（ｄ）に回収
し、出銑滓口（９）から排出するようになっている。な
お、溶解して滴下する分の還元鉄および加熱部（ｂ）の
半乾留コークスもその潤費分が装入口（７功）ら順次補
給され、常に一定量の半乾留コークス層および還元鉄層
に維持されている。炉内のガス圧力は２〜５　ｋｖＪの
ゲージ圧力で操作する。

溶解ガス化炉（１）のガス取出口（８）から取出すガス
はＣＯとＨ２を主成分とし温度が約９００℃の還元ガス
であり、還元ガス供給ライン（２１）を通して移動層式
竪型炉（２）に送る。移動層式竪型炉（２）は炉体上部
に鉱石および成型炭装入シュート（２１）とガス取出口
（２２）を、炉体側壁部にガス吹込口（２３）を、炉体
下部に還元鉄および半乾留コークスの切出口（２４）を
それぞれ有し、炉内に装入シュート（２１）から装入す
る鉄鉱石および成型炭の充填層からなるガス還元および
屹留部（ｆ）を形成し、ガス吹込口（２３）から吹込む
還元ガスにより鉄鉱石を還元すると同時に、このガスの
顕熱により成型炭を乾留し、その充填層上昇ガス（６）
をガス取出口（２２）から回収するとともに、還元して
生成する還元鉄および乾留して生成する半乾留コークス
を切出口（２４）から排出する構造となっている。この
移動層式竪型炉（２）からり出された還元鉄および半乾
留コークスは原料供給ライン（２５）より溶解ガス化炉
（１）に装入される。

一方、前記移８層式竪型炉（２）に充ｉ＋］される成型
炭および塊鉱石はそれぞれ成型炭製造ライン（３）およ
び塊鉱石供給ライン（４）により送給される。すなわち
、適当にサイジングされた粘結炭（３０）、非粘結炭（
３１）およびバインダー（３２）からなる原料は、混練
機（３３）へ装入されて混練された後成型ロール（３４
）にて所定形状に成型され装入ホッパー（３６）から移
動層式竪型炉（２）に装入される。また、塊鉱石（２８
）は装入ホッパー（２９）から同様に移動層式竪型炉（
２）に装入される。

この発明は上記のごとく、溶解ガス化炉（１）と移動層
式竪型炉（２）を結合し、連続的に溶融銑鉄を製造する
方法であるが、このように溶解ガス化炉（１）と移動層
式竪型炉とを分離させて構成した理由は次のとおりであ
る。

この発明は高炉法と同じく、鉄鉱石をガス還元した後溶
解する方式により安定かつ高能率に銑鉄を製造しようと
するものでおる。しかし、高炉のように一つの反応容器
で鉱石のガス還元、溶解、並びにコークスの燃焼ガス化
を行なおうとする場合、炉頂部と羽口レベルの間隔（高
さ）が約２５ｍとなり、コークスおよび鉱石は炉頂部か
ら装入され降下する間に荷重と衝撃を受ける。そして、
鉱石は炉頂部でガス還元された後溶解されるが、溶解す
る位置は炉頂から約２０ｍ下であるため、約２５１涜の
荷重を受けることになり、溶解しようとする高温の鉱石
はその荷重で収縮し、ｍ＠帯と称する著しく通気性の悪
い層を形成し通気、荷下り等の］・ラブルの原因となる
ので、高温軟化性状にすぐれ大きな融着帯を形成しない
塊成鉱が必要となる。他方、コークスも羽口先で燃焼消
滅するまでの間に荷重と衝撃を受けて劣化すると通気の
阻害を引き起こすので、高強度のコークスが必要となる
。

そのため、この発明では鉱石を移動層式竪型炉（２）で
還元し、しかる後溶解ガス化炉（１）に装入する方法を
とったのでおる。溶解ガス化炉（１）では半乾留コーク
ス充填層からなる加熱部（ｂ）の上方の溶解部（Ｃ）で
還元鉄が無荷重で溶解されるため、高温軟化性状の劣っ
た鉱石の使用も可能となるとともに、この溶解ガス化炉
に装入される半乾留コークスは羽口（５）前の燃焼至（
ａ）で速やかに燃焼消滅するため低強度でも使用が可能
となり、また炉頂部の装入口（７）から装入し加熱部（
ｂ）を形成する半乾留コークスは該コークス充填層部を
滴下する溶融鉄とスラグによる浸炭反応、Ｓｉｎ、、等
の還元反応により浦耗するのみであり、高炉のごときソ
リューションロス反応あるいは荷重と荷下りによる衝撃
を受けることがないので、この点からも低強度の半乾留
コークスの使用が可能となる。

すなわち、溶解ガス化炉（１）と移動層式竪型炉（２）
とに分離することにより、高温軟化性状に劣る低品質の
鉱石、および低強度の半乾留コークスの使用を可能なら
しめることができるのである。

次に、この発明の実施例について説明する。

実　　施　　例 第１図に示す方式の試験設備を使用し、溶解ガス化炉に
９００’Ｃの還元鉄（金属化率８５％２丁、Ｆａ７５％
”）　　１１０．８　ｔ、’ｈと半乾留コークス（固定
炭素８３％。

揮発分６％、灰分１１％＞　２３ｔ／ｈを装入し、羽口
から酸素２４．６　ｋ　Ｎｒｎ３４水蒸気６．　ａｔ／
ｈおよび微粉炭２４．６ｔ／ｈ　、さらに石灰粉１５．
６ｔ／ｂを吹込んで操業したところ、出銑滓口から温度
１５００’Ｃの溶銑（Ｃ４，５％、　ＳＬ　０．３％、
　Ｐ　Ｏ，１２％、　Ｓ　０．０３％）８２ｔ／ｈと溶
滓２２．７ｔ／ｈが排出され、ガス取出口からは温度９
５０℃で、Ｃｏ　　７０．８％、Ｈ２２７，２％。

ＣＯ２１，８％、　　Ｎ２　０．２％のガスが得られた
。

また、上記溶解ガス化炉から発生するガスの全量を移動
層式竪型炉に吹込み、塊鉱′ＥＪ（丁、Ｆａ５８％。

ＦｓＯ３％＞　　１４０．８ｔ／ｈとともに２５０に９
４の成型圧で製造した成型炭（固定炭素６３％、揮発分
２９％。

灰分８％で寸法４５ｍｍＸ　４５ｍｍＸ　４０ｎｖｎ　
）　２９．５ｔ／ｈを混合して移動層式竪型炉に装入し
、約３時間の炉内滞留時間で連続排出することにより、
溶解ガス化炉に装入した還元鉄１１０．８ｔ／ｈと半乾
留コークス２３ｔ／ｈが排出されるとともに、ガス取出
口からの生成ガスを化成処理したところ１６２６　ｋｃ
ａｌ／　Ｎｍ３のガス１０４．８　ｋ　Ｎｍ３／ｈ、タ
ール１．３ｔ／ｈおよび軽油１５ｋｔ、４が得られた。

上記のごとく、本実施例では鉱′６１４０．８ｔ／ｈ　
。

成型炭２９．５ｔ／ｈ　、　酸素２４．６　ｋ　Ｎｍ鴨
、水蒸気６．６ｔ／ｈ　、微粉炭２４．６ｔ／ｈ　、石
灰粉１５．６ｔ／ｈを用いることにより、溶銑８２ｔ／
ｈとともに副生ガス１６２６ｋｃａｌ／Ｎｍ’Ｘ　１０
４．８　ｋ　Ｎｍ３／ｈとタール３゜Ｉｔ／ｉｌおよび
軽油１５ｋｇ、４を得ることができた。

発明の詳細 な説明したごとく、この発明方法によれば、コークス炉
あるいは鉱石の前処理設備が不要となり工程の簡略化が
はかられるとともに、低品質の鉄鉱石や石炭を使用して
高生産性と高熱効率を達成でき、大幅な銑鉄製造コスト
の低減がはかられるという大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施するための設備構成を示す
説明図である。 １・・・溶解ガス化炉、２・・・移動層式竪型炉、３・
・・成型炭製造ライン、４・・・鉄鉱石供給ライン、５
・・・吹込用羽口、７・・・還元鉄、半乾留コークス装
入口、８・・・ガス取出口、９・・・出銑滓口、２５・
・・原料供給ライン、２７・・・還元ガス供給ライン、
ａ・・・燃焼至、ｂ・・・加熱部、Ｃ・・・溶解部、ｄ
・・・湯溜り。 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　押　　１）　良　　久曜渭 第１図 １・・溶解ガス化炉 ２・・移動層式５Ｍ望炉 ３・成型炭製造うイノ ４・鉄鉱石ａｔ給ライ１ ５・・１吹込用羽１」 ７・還几氏　水乾留コークス装入１１ ８・・ガス取出口 ９・出銑滓【−１ ２５・・原料供給ライノ ２７・・還几ガス供給うイノ ａ燃焼室 ｂ・加熱部 Ｃ・・溶解部 ｄ　湯溜り

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一酸化炭素および／または水素を主成分とする高温還元
   性ガスを生成する手段とコークス充填層を有する溶解ガ
   ス化炉を用いて銑鉄を製造する方法において、粉石炭を
   成型してなる成型炭と鉄鉱石を移動層式竪型炉に装入し
   、高温還元性ガスにより前記鉄鉱石を還元するとともに
   、ガスの顕熱により成型炭を乾留すること、および溶解
   ガス化炉内のコークス充填層の上部に前記の還元された
   鉄鉱石と乾留された成型炭を装入し、高温還元性ガスを
   前記コークス充填層内で上昇させて還元させた鉄鉱石を
   溶解させるとともに、その溶融金属を上昇ガスと向流で
   コークス充填層内で流下させ、その流下の過程で未還元
   の金属酸化物をコークスにより還元し、溶銑を得ること
   を特徴とする銑鉄の製造方法。