JPS6347307A - 溶融還元法 - Google Patents
溶融還元法Info
- Publication number
- JPS6347307A JPS6347307A JP18968886A JP18968886A JPS6347307A JP S6347307 A JPS6347307 A JP S6347307A JP 18968886 A JP18968886 A JP 18968886A JP 18968886 A JP18968886 A JP 18968886A JP S6347307 A JPS6347307 A JP S6347307A
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- Japan
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- gas
- exhaust gas
- reduction furnace
- smelting reduction
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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。
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、石炭を燃料および還元剤として用い、鉄鉱
石を転炉型炉内において溶融状態で還元する溶融還元法
、特にそのプロセスフローの簡素化およびその制御の容
易化に関するものである。
石を転炉型炉内において溶融状態で還元する溶融還元法
、特にそのプロセスフローの簡素化およびその制御の容
易化に関するものである。
この種の溶融還元法としては、例えば、特公昭４５−１
７０４６号公報に示された方法が知られている。
７０４６号公報に示された方法が知られている。
これは、溶融還元炉に炭化水素流体と酸素とを、該溶融
還元炉の排ガスと熱交換器を介して熱交換させながら供
給し、該炭化水素流体を該溶融還元炉内で燃焼させろと
共に、また、該溶融還元炉外においては、脱炭酸、脱水
処理したガスと該１容融還元炉の排ガスとの混合ガスで
鉄鉱石を予熱予備還元した該鉄鉱石を該溶融還元炉に装
入し、該鉄鉱石を該溶融還元炉内のＣＯガスで還元する
ものである。
還元炉の排ガスと熱交換器を介して熱交換させながら供
給し、該炭化水素流体を該溶融還元炉内で燃焼させろと
共に、また、該溶融還元炉外においては、脱炭酸、脱水
処理したガスと該１容融還元炉の排ガスとの混合ガスで
鉄鉱石を予熱予備還元した該鉄鉱石を該溶融還元炉に装
入し、該鉄鉱石を該溶融還元炉内のＣＯガスで還元する
ものである。
上記のような従来の溶融還元法では、還元剤として炭化
水素系流体を使用しているため、製造コストが高くなる
という問題を有している。
水素系流体を使用しているため、製造コストが高くなる
という問題を有している。
また、脱炭酸、脱水処理をしたガスを溶融通元炉ガスと
混ぜて吹き込むために、予備還元率は上がり溶融還元炉
の負担は軽くなるが、プロセスが複雑になり、かつ製造
コストが高くなるという問題点を別に有している。
混ぜて吹き込むために、予備還元率は上がり溶融還元炉
の負担は軽くなるが、プロセスが複雑になり、かつ製造
コストが高くなるという問題点を別に有している。
さらに、酸素および炭化水素流体の吹き込み前に排ガス
との熱交換器を設けているので、設備費がかかるばかり
でなく、実用上配管の損耗や炭化水素の分解による配管
づまり等を生ずるという問題点があった。
との熱交換器を設けているので、設備費がかかるばかり
でなく、実用上配管の損耗や炭化水素の分解による配管
づまり等を生ずるという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、プロセスが簡単で設備費がかからず、設備トラブ
ルを生じない溶融還元法を確立することを目的としてい
るものである。
ので、プロセスが簡単で設備費がかからず、設備トラブ
ルを生じない溶融還元法を確立することを目的としてい
るものである。
この発明は、上述の目的を達成するために検討の結果完
成したものであって、溶融還元炉内に石炭と酸素とを供
給してこれ等を燃焼させつつ、該溶融還元炉の外で予熱
予備還元した原料鉱石（鉄鉱石）を該溶融還元炉内に装
入して、該溶融還元炉内の炭酸ガスでこれを溶融還元す
るプロセスからなり、該溶融還元炉から発生する排ガス
の酸化度（ＯＤ比）を０．５〜０．９９となるように調
節し、該排ガスに予熱予Ｗｉｊｚ元に使用した後の冷却
排ガスを混合してこの混合排ガスを所定昌度にし、該混
合排ガスで該鉄鉱石を予熱予備還元することからなる溶
融還元法、に関するものである。
成したものであって、溶融還元炉内に石炭と酸素とを供
給してこれ等を燃焼させつつ、該溶融還元炉の外で予熱
予備還元した原料鉱石（鉄鉱石）を該溶融還元炉内に装
入して、該溶融還元炉内の炭酸ガスでこれを溶融還元す
るプロセスからなり、該溶融還元炉から発生する排ガス
の酸化度（ＯＤ比）を０．５〜０．９９となるように調
節し、該排ガスに予熱予Ｗｉｊｚ元に使用した後の冷却
排ガスを混合してこの混合排ガスを所定昌度にし、該混
合排ガスで該鉄鉱石を予熱予備還元することからなる溶
融還元法、に関するものである。
なお、ＯＤ比とは、
ＯＤ ＝ （ＣｚＯ”ＨｔＯ） ／ （ＣＯ＋ＣＯ１＋
Ｉ［２＋Ｈ，Ｏ）で表される値である。
Ｉ［２＋Ｈ，Ｏ）で表される値である。
溶融還元炉を制御するための主たるパラメーターとして
は、 ■ 反応の系に投入する炭材と鉱石（媒溶剤、石灰、ド
四マイトなどを含む）の比率、■ 反応系に吹き込む酸
素の流量（すなわち、ＯＤ比の調節）、 ■ 予熱予！／ｌｊ還元用ガス量およびガス温度の調節
、 ■ 余熱エネルギー量の調節、 の４項目に大きく分類することができる。
は、 ■ 反応の系に投入する炭材と鉱石（媒溶剤、石灰、ド
四マイトなどを含む）の比率、■ 反応系に吹き込む酸
素の流量（すなわち、ＯＤ比の調節）、 ■ 予熱予！／ｌｊ還元用ガス量およびガス温度の調節
、 ■ 余熱エネルギー量の調節、 の４項目に大きく分類することができる。
前述の■〜■の挙動を定性的に示すと第２図〜第４図と
なるが、このうち第２図は導入酸素量によるＯＤ比の変
化の挙動を、炭材と鉱石の部用量比を変更させた場合に
ついて示したものであり、第３図はＯＤ比と導入炭材量
の関係を示したものであり（実線は炭材供給量ｋｇ ／
ｔ％破線は生成ガスｍＮｒｎ’／ ｔ） 、まｔこ、
第４図は、ｍ ｍｌ １１における鉱石予熱温度が与え
る炭材消費量への影響を示したものである。
なるが、このうち第２図は導入酸素量によるＯＤ比の変
化の挙動を、炭材と鉱石の部用量比を変更させた場合に
ついて示したものであり、第３図はＯＤ比と導入炭材量
の関係を示したものであり（実線は炭材供給量ｋｇ ／
ｔ％破線は生成ガスｍＮｒｎ’／ ｔ） 、まｔこ、
第４図は、ｍ ｍｌ １１における鉱石予熱温度が与え
る炭材消費量への影響を示したものである。
これらのグラフの挙動から、ＯＤ比の値が、およそ０．
５〜０，９９の範囲にあるとき、および、鉱石予熱１度
は、およそ８００〜１１００℃程度であるときが灯まし
い領域となる。
５〜０，９９の範囲にあるとき、および、鉱石予熱１度
は、およそ８００〜１１００℃程度であるときが灯まし
い領域となる。
これらの予備的知見を利用して構成した１実施例が、第
１図に示したようなものであり、０．５〜１．５Ｇｃａ
ｌ ／ Ｌ程度の範囲で操業する際に±０．１Ｇｃａｌ
／ ｔの精度で実施することが可能なように設計して
いるものである。
１図に示したようなものであり、０．５〜１．５Ｇｃａ
ｌ ／ Ｌ程度の範囲で操業する際に±０．１Ｇｃａｌ
／ ｔの精度で実施することが可能なように設計して
いるものである。
基本的には、１５００〜１６５０℃程度の溶湯温度と、
予備還元率０．１％程度、余熱温度７００〜１１００℃
、導入ガス温度最高温度で１３５０℃である流！！：！
Ｉ＋層タイプの予熱予備還元炉の運転条件を使用し、そ
の他スクラバー、コンプレッサーキャリアガス、予ｍ還
元炉温度調節用ガスおよび回収ガスのラインなどのシス
テムから構成しているものである。
予備還元率０．１％程度、余熱温度７００〜１１００℃
、導入ガス温度最高温度で１３５０℃である流！！：！
Ｉ＋層タイプの予熱予備還元炉の運転条件を使用し、そ
の他スクラバー、コンプレッサーキャリアガス、予ｍ還
元炉温度調節用ガスおよび回収ガスのラインなどのシス
テムから構成しているものである。
以上に述べた予備的な技術背景を踏まえた上で、さらに
本発明の構成と効果について具体的な実施例を用いて詳
細に説明する。
本発明の構成と効果について具体的な実施例を用いて詳
細に説明する。
実施例 １
第１図は、この発明を実施するための設備の一実施例を
示す説明図であり、１は溶融還元炉（溶湯潤度１５００
〜１６５０℃）、２は流動層タイプの予熱予備還元炉（
予備還元率０．１程度、予熱温度７００〜１１００℃、
装入ガス温度７００〜１１００℃（最高で１３５０℃程
度）、それ以上ではクラッキングなどの問題がある）、
３は蒸気回収装置（ガス顕熱回収）、４はスクラバー、
５はコンプレッサー、６は炭材、石灰等吹き込み用キャ
リアガス、７は予熱予備還元炉吹き込みガス温度調節用
ガス、８は回収ガスである。
示す説明図であり、１は溶融還元炉（溶湯潤度１５００
〜１６５０℃）、２は流動層タイプの予熱予備還元炉（
予備還元率０．１程度、予熱温度７００〜１１００℃、
装入ガス温度７００〜１１００℃（最高で１３５０℃程
度）、それ以上ではクラッキングなどの問題がある）、
３は蒸気回収装置（ガス顕熱回収）、４はスクラバー、
５はコンプレッサー、６は炭材、石灰等吹き込み用キャ
リアガス、７は予熱予備還元炉吹き込みガス温度調節用
ガス、８は回収ガスである。
上記のように構成された設備を運転するにあたっては、
先ず、溶融還元Ｐｌ内に石炭および工業用純酸素（純度
７０％以上）を供給し、供給された該石炭を溶融還元炉
１内で燃焼させ、また、溶融還元炉ｌ外の予熱予備還元
Ｆ２において鉄鉱石および／またＺよ石灰石と接触せし
めて鉄鉱石を部分的に低級酸化物および遊離の鉄まで予
熱予＋！ｉ還元し、石灰石を予熱し、予熱予備還元され
た該鉄鉱石を調節された温度にて溶融還元炉１内に装入
し、装入された該鉄鉱石を溶融還元炉１内のＣＯガスで
還元することになる。
先ず、溶融還元Ｐｌ内に石炭および工業用純酸素（純度
７０％以上）を供給し、供給された該石炭を溶融還元炉
１内で燃焼させ、また、溶融還元炉ｌ外の予熱予備還元
Ｆ２において鉄鉱石および／またＺよ石灰石と接触せし
めて鉄鉱石を部分的に低級酸化物および遊離の鉄まで予
熱予＋！ｉ還元し、石灰石を予熱し、予熱予備還元され
た該鉄鉱石を調節された温度にて溶融還元炉１内に装入
し、装入された該鉄鉱石を溶融還元炉１内のＣＯガスで
還元することになる。
このとき、溶融還元炉１から発生する排ガスのＯＤ比が
０．５〜０．９９となるようにコントロールし、該排ガ
スに予熱予備還元に使用した後の冷却排ガスを混合して
この混合排ガス７を所定温度にし、混合排ガス７で該鉄
鉱石を予熱予備還元する。
０．５〜０．９９となるようにコントロールし、該排ガ
スに予熱予備還元に使用した後の冷却排ガスを混合して
この混合排ガス７を所定温度にし、混合排ガス７で該鉄
鉱石を予熱予備還元する。
上記の方法においては、系内から得られる余剰エネルギ
ー（生成ガス、顕熱、潜熱、ｙ！Ｅ、気、回収を力等）
が、−貫製鉄プロセスである高炉・転炉法における、焼
結・コークス炉・高炉より得られる余剰エネルギー（０
、７〜１ 、３ Ｇ ｃ ａ ｌ ／生成鉄量）とほぼ
同じとなるように操業する。
ー（生成ガス、顕熱、潜熱、ｙ！Ｅ、気、回収を力等）
が、−貫製鉄プロセスである高炉・転炉法における、焼
結・コークス炉・高炉より得られる余剰エネルギー（０
、７〜１ 、３ Ｇ ｃ ａ ｌ ／生成鉄量）とほぼ
同じとなるように操業する。
ここで、炉の制御要因としての主なるパラメータとして
は、以下のものがある。
は、以下のものがある。
１、投入、炭材／鉱石比、石炭、鉱石、溶媒剤石灰また
は石灰石、軽ドロマイｌ−、生ドロマイトの投入速度、
インプットした全エネルギーは石炭史用量によって定ま
り、余剰エネルギーは副生エネルギーとなる。
は石灰石、軽ドロマイｌ−、生ドロマイトの投入速度、
インプットした全エネルギーは石炭史用量によって定ま
り、余剰エネルギーは副生エネルギーとなる。
２、吹き込み酸素量、ＯＤ比コントロールプロセス全系
のグロスエネルギー、鉱石／石炭比、０□吹き込み景が
ＯＤ比と関係してくる。
のグロスエネルギー、鉱石／石炭比、０□吹き込み景が
ＯＤ比と関係してくる。
プロセス系内／＼のイングツ１−エネルギーは。
プロセス内で使用したエネルギーと、残りピートロス（
余剰エネルギ〜）との和となる。
余剰エネルギ〜）との和となる。
３、予熱予備還元炉用ガス量及びガス温度コントロール
ＤＲＣガス扁度とメタル温度の差が伝熱効率に影響する
。
。
４、余剰エネルギー量コントロール
実施例 ２
第１図に示した構成を有する溶融還元炉装置を（走用し
てつぎのような実験を行った。
てつぎのような実験を行った。
先ず、流動層２の上部から鉱石１４７０ｋｇ（水分３％
外数）および炭酸カルシウム１５１ｋｇを装入し、流動
層２の下部から１３５０℃のガスを吹き込ませたところ
、８００℃の四三酸化鉄（Ｆｃ３０４）が得られたが、
このときのヒートロスは、３０Ｘ１０’ｋｅａｌであっ
た。
外数）および炭酸カルシウム１５１ｋｇを装入し、流動
層２の下部から１３５０℃のガスを吹き込ませたところ
、８００℃の四三酸化鉄（Ｆｃ３０４）が得られたが、
このときのヒートロスは、３０Ｘ１０’ｋｅａｌであっ
た。
乙のＦｅ３Ｏ４を石炭７００ｋｇ、酸素４９０ Ｎ ｎ
ｔと’４ ｆＡｌ、 ５０４ Ｘ １０３ｋｃａｌ、Ｃ
Ｏ３０，０％、Ｃ０２４９，１％、）ｉ、１２．５％、
Ｈ２Ｏ７゜０％およびＮ２０，８％からなる副生ガス４
０ＯＮ ｒｎ’と共に、溶融還元加工に装入して溶融還
元反応を起こさせたが、この時の１８融還元炉内を温度
は１７８９℃であった。
ｔと’４ ｆＡｌ、 ５０４ Ｘ １０３ｋｃａｌ、Ｃ
Ｏ３０，０％、Ｃ０２４９，１％、）ｉ、１２．５％、
Ｈ２Ｏ７゜０％およびＮ２０，８％からなる副生ガス４
０ＯＮ ｒｎ’と共に、溶融還元加工に装入して溶融還
元反応を起こさせたが、この時の１８融還元炉内を温度
は１７８９℃であった。
以上のようにして１りた溶融金属（よ、１５００℃の温
度で１０００ ｋｇあり、そのうち、鉄ｉ：ｆ り ７
０ｋｇ、炭素は３０ｋｇ、スラグは２００ｋｇであった
。
度で１０００ ｋｇあり、そのうち、鉄ｉ：ｆ り ７
０ｋｇ、炭素は３０ｋｇ、スラグは２００ｋｇであった
。
また、このときの熱の損失量は、５０Ｘ１０’ｋｃａｌ
であった。
であった。
一方、流ｅＪＭ２を出た排ガス１よ、１９０５Ｎｍ’、
１７０４℃の状態で取出されるが、これｌ、を蒸気回収
装置３で水魚％ １０３５ ｋｇの形で回収され、また
、スクラバー（４）ではゲス）・を除去し副生ガスとし
て貯蔵するラインに導いた。
１７０４℃の状態で取出されるが、これｌ、を蒸気回収
装置３で水魚％ １０３５ ｋｇの形で回収され、また
、スクラバー（４）ではゲス）・を除去し副生ガスとし
て貯蔵するラインに導いた。
この副生ガスは、１１９９Ｎｍ、潜熱１５０４ｘｉｏ３
１ｃｃａｌ 、ＣＯ３０，９％、Ｃｏ２４９． 。
１ｃｃａｌ 、ＣＯ３０，９％、Ｃｏ２４９． 。
１％、Ｉ！、１２．５％、ｔ［２０７゜０％、Ｎ２０゜
８％であった。
８％であった。
この副生ガスの一部を、コンプレッサー（５）で圧縮し
、そのうちの４０ＯＮｍ’を溶融還元Ｐ（１）の排ガス
に混むして排ガスを１３５０℃まで冷却し、これを流動
層２に吹き込ませることは前述の通りである。
、そのうちの４０ＯＮｍ’を溶融還元Ｐ（１）の排ガス
に混むして排ガスを１３５０℃まで冷却し、これを流動
層２に吹き込ませることは前述の通りである。
また、石炭装入のために使用するギヤリヤーガスとして
、１７ＯＮｒｒｉ’程度の副生ガスを別途に１東用した
。
、１７ＯＮｒｒｉ’程度の副生ガスを別途に１東用した
。
実施例 ３
第１図における流動層２で予備還元の程度を替え、かつ
ＯＤ比の値を変化させた条件下で各種の測定を行い、数
表のその結果をまとめて示したが、それと共にこれらの
挙動を第５図〜第１０図にグラフとして示した。
ＯＤ比の値を変化させた条件下で各種の測定を行い、数
表のその結果をまとめて示したが、それと共にこれらの
挙動を第５図〜第１０図にグラフとして示した。
なお、表中におけるガス成分として、予（Ｉ！還元０％
、室温導入、排ガス温度１５００℃の場合を例としてそ
の成分を以下に示す。
、室温導入、排ガス温度１５００℃の場合を例としてそ
の成分を以下に示す。
ＯＤ比 ０．２ ０，３ ０，５Ｃｏ Ｎゴ
１５１２ ９９２ ４８７ＣＯａ ｌ／
３７８ ４２５ ４ｇ７Ｈ，ｌ／３７９
２１８ ８６Ｈ２０１３４３３３８３１３ Ｎ 、 ｌ／２３９ ２０９ １８１合
計 １ ２８４９ ２１８１
１５５５〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、溶融還元炉から発生す
る排ガスのＯＤ比が０．５〜０．９９となるようにコン
トロールし、該排ガスに予熱予備還元に使用した後の冷
却排ガスを混合してこの混合排ガスを所定；帛度にし、
該混合排ガスで該鉄鉱石を予熱予備還元することにより
、設備をコンパクトにし、その制御性を良好にするとい
う効果がある。
１５１２ ９９２ ４８７ＣＯａ ｌ／
３７８ ４２５ ４ｇ７Ｈ，ｌ／３７９
２１８ ８６Ｈ２０１３４３３３８３１３ Ｎ 、 ｌ／２３９ ２０９ １８１合
計 １ ２８４９ ２１８１
１５５５〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、溶融還元炉から発生す
る排ガスのＯＤ比が０．５〜０．９９となるようにコン
トロールし、該排ガスに予熱予備還元に使用した後の冷
却排ガスを混合してこの混合排ガスを所定；帛度にし、
該混合排ガスで該鉄鉱石を予熱予備還元することにより
、設備をコンパクトにし、その制御性を良好にするとい
う効果がある。
第１図はこの発明を実施するための設備の一実施例を示
す説明図、第２図〜第１０図はグラフでありそのうち第
２図は導入酸素景によるＯＤ比の変化の挙動、第３図は
ＯＤ比と炭材の関係をしめしたものであり、第４図は鉱
石予熱温度と炭材消費量の関係を示したもの、第５図は
ＯＤ比と石炭使用量の挙動を示したもの、第６図はＯＤ
比と酸素」ｌの関係を示したもの、第７図はＯＤ比と生
成スラグ量の関係を示したもの、第８図はＯＤ比と総排
ガス量の関係を示したもの、第９図はＯＤ比と排ガス潜
熱を、第１０図はＯＤ比と排ガス顕熱の関係を示したも
のである。 １・・・溶融還元炉、２・・・流ｒｊＪＪ層タイプの予
熱予備還元炉、３・・蒸気回収装置、４・−スクラバー
、５・・コンプレッサー、６・・炭材、石灰等吹き込み
用キャリアガス、７・・予熱予備還元炉吹き込みガス温
度調節用ガス、８・・・回収ガス。
す説明図、第２図〜第１０図はグラフでありそのうち第
２図は導入酸素景によるＯＤ比の変化の挙動、第３図は
ＯＤ比と炭材の関係をしめしたものであり、第４図は鉱
石予熱温度と炭材消費量の関係を示したもの、第５図は
ＯＤ比と石炭使用量の挙動を示したもの、第６図はＯＤ
比と酸素」ｌの関係を示したもの、第７図はＯＤ比と生
成スラグ量の関係を示したもの、第８図はＯＤ比と総排
ガス量の関係を示したもの、第９図はＯＤ比と排ガス潜
熱を、第１０図はＯＤ比と排ガス顕熱の関係を示したも
のである。 １・・・溶融還元炉、２・・・流ｒｊＪＪ層タイプの予
熱予備還元炉、３・・蒸気回収装置、４・−スクラバー
、５・・コンプレッサー、６・・炭材、石灰等吹き込み
用キャリアガス、７・・予熱予備還元炉吹き込みガス温
度調節用ガス、８・・・回収ガス。
Claims (1)
- 溶融還元炉内に石炭と酸素とを供給してこれ等を燃焼さ
せつつ、該溶融還元炉の外で予熱予備還元した原料鉱石
（鉄鉱石）を該溶融還元炉内に装入して、該溶融還元炉
内の炭酸ガスでこれを溶融還元するプロセスからなり、
該溶融還元炉から発生する排ガスの酸化度（ＯＤ比）を
０．５〜０．９９となるように調節し、該排ガスに予熱
予備還元に使用した後の冷却排ガスを混合してこの混合
排ガスを所定温度にし、該混合排ガスで該鉄鉱石を予熱
予備還元することからなる溶融還元法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18968886A JPS6347307A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 溶融還元法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18968886A JPS6347307A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 溶融還元法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6347307A true JPS6347307A (ja) | 1988-02-29 |
Family
ID=16245516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18968886A Pending JPS6347307A (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 溶融還元法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6347307A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5183495A (en) * | 1989-12-04 | 1993-02-02 | Nkk Corporation | Method for controlling a flow rate of gas for prereducing ore and apparatus therefor |
-
1986
- 1986-08-14 JP JP18968886A patent/JPS6347307A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5183495A (en) * | 1989-12-04 | 1993-02-02 | Nkk Corporation | Method for controlling a flow rate of gas for prereducing ore and apparatus therefor |
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