JPH03240904A - 低炭酸ガス排出製鉄法 - 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〕 最近炭酸ガスの排出量が世界中で多くなり、これによる
地球の温暖化が大きな問題になっている。

本発明はその対策のひとつとして製鉄工程で排出される
炭酸ガスの量を低減させる製鉄法に関するものである。

〔従来の技術〕

製鉄工程において炭酸ガス又はその前駆体である一酸化
炭素の生成量の多いところは石炭をコークスに変えるコ
ークス炉、粉状の鉄鉱石を焼結する焼結機及び高炉であ
る。高炉には普通、鉄鉱石及びコークスが投入され、さ
らに燃焼用の空気が吹込まれる。この普通高炉は送風量
が多いため多大な送風エネルギーを要し、また排ガス量
が多いためエネルギーが排ガスとともに逃げやすいとい
う欠点がある。製鉄工程ではエネルギーをコークスの燃
焼によって得ているためエネルギーの増加は炭酸ガス排
出量の増加につながる。

一方、高炉ガスの有効利用を目的として空気の代わりに
純酸素を吹込む技術が開発されている（特公昭５０−２
２９６６号公報、同５１８０９１号公報、同５２−３２
３２３号公報、特開昭６０−１５９１０４号公報等）。

この酸素高炉法を用いると送風量が少なくて済み、反応
効率も高まるところからエネルギー消費量を低下させ炭
酸ガス排出量を減少させることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の酸素高炉法も炭酸ガス排出量の低下の点では効果
がさほど大きくなく、さらに炭酸ガス排出量を削減する
ことが望まれている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するべくなされたものであり、
酸素高炉法に水蒸気、若しくは水蒸気を含有する排ガス
を用いて連続的に塊成化された鉄鉱石原料をシャフ、ト
型、若しくは貯鉱槽をかねた加熱乾燥炉中にて加熱空気
、若しくは排ガスにて加熱乾燥した状態のコールドボン
ドペレットを組合わせることによって炭酸ガスの排出量
をさらに低下させることができることを見出してなされ
たものである。

すなわち、本発明は、高炉に投入される焼結鉱の一部又
は全部を水蒸気、若しくは水蒸気を含有する排ガスを用
いて連続的に塊成化された鉄鉱石原料をシャフト型、若
しくは貯鉱槽をかねた加熱乾燥炉中にて加熱空気、若し
くは排ガスにて加熱乾燥した状態のコールドボンドペレ
ットで代替し、高炉の羽口から酸素ガスと非酸化性ガス
を吹込み、高炉の中段から非酸化性の予熱ガスを吹込む
ことを特徴とする製鉄方法に関するものである。

水蒸気、若しくは水蒸気を含有する排ガスを用いて連続
的に塊成化された鉄鉱石原料をシャフト型、若しくは貯
鉱槽をかねた加熱乾燥炉中にて加熱空気、若しくは排ガ
スにて加熱乾燥した状態のコールドボンドペレットは鉄
鉱石の粉、粒体に水和硬化剤及び水を加えて混練塊成し
、養生して得られるものである（特公昭５７−１５６５
２号公報、同５８−５３０５４号公報、同６０〜４７３
３０号公報等）、水和硬化剤には高炉滓、転炉滓、ポル
トランドセメント、セメントクリンカ−２早強セメント
等が使用される。養生は常温常圧で行なう方法、オート
クレーブを用いる方法等によって行なってもよいが、常
温で１０分間〜５日間放置後、水蒸気中で養生させ、そ
の後１００〜５００°Ｃ１特に１５０〜２５０°Ｃで乾
燥して得られたものが好ましい。鉄鉱石粉、粒体と水和
硬化剤の比率は鉄鉱石９０〜９７重量％程度、水和硬化
剤３〜１０重量％程度が適当である。コールドボンドペ
レットは特にそのままでは焼結機に装入できないような
微粉を製鉄原料に活用できる利点がある。

高炉に投入する鉄鉱石は原鉱石を破砕整粒したもののほ
か、上記破砕で生じる粉鉱、あるいは硫酸焼鉱、砂鉄な
どの粉鉱石をコークスと混合し、焼結機で焼結して塊状
にした焼結鉱が大量に使用されている。本発明において
はこの焼結鉱の一部又は全部を水蒸気、若しくは水蒸気
を含有する排ガスを用いて連続的に塊成化された鉄鉱石
原料をシャフト型、若しくは貯鉱槽をかねた加熱乾燥炉
中にて加熱空気、若しくは排ガスにて加熱乾燥した状態
のコールドボンドペレットで代替する。炭酸ガス排出量
を減少させるために水蒸気、若しくは水蒸気を含有する
排ガスを用いて連続的に塊成化された鉄鉱石原料をシャ
フト型、若しくは貯鉱槽をかねた加熱乾燥炉中にて加熱
空気、若しくは排ガスにて加熱乾燥した状態のコールド
ボンドペレットの量がなるべく多いことが好ましく、少
なくとも５０％以上を代替することが望ましい。

高炉にはコークス、水蒸気、若しくは水蒸気を含有する
排ガスを用いて連続的に塊成化された鉄鉱石原料をシャ
フト型、若しくは貯鉱槽をかねた加熱乾燥炉中にて加熱
空気、若しくは排ガスにて加熱乾燥した状態のコールド
ボンドペレット、整粒鉄鉱石等を炉頂から投入し、羽口
から酸素ガスと非酸化性ガスを、そして炉の中段からは
非酸化性の予熱ガスをそれぞれ吹込む。コークス及びコ
ールドボンドペレットは、それぞれ炉から取出された熱
い状態で高炉に投入することが好ましい。

これらのホットチャージによって予熱ガスを削減するこ
とができ、一方、コークス及びコールドボンドペレット
の冷却工程を省略できる。製鉄工場内にはｌＯＯ〜５０
０°Ｃ程度、特ニ１５０〜２５０°Ｃ程度の比較的温度
の低い排ガスが大量に存在する。そこで、コークス又は
コールドボンドペレットが常温品の場合にもこれらの排
ガスを利用して予熱してから高炉に投入することが好ま
しい。

羽口からの非酸化性ガスは酸素ガスのみでは炉内の温度
が高くなりすぎて高炉を破壊してしまうので、酸素濃度
を下げて炉内温度を適温に調節するために加えられるも
のである。非酸化性ガスとして水蒸気、炭酸ガス、−酸
化炭素、窒素ガス等を使用できるが、温度調整効果及び
高炉ガスの利用の点で水蒸気及び炭酸ガスが特に好まし
い。これらは２種類以上を併用することができ、予め酸
素ガスと混合して羽口に吹込んでもよい。従って、酸素
ガスに空気を混合して使用することも可能である。羽口
からはさらに微粉炭、ＬＮＧ等の燃料を吹込むことによ
ってコークスを節減することが好ましい。また、原鉱石
の破砕によって生じた粉鉱石あるいはコールドボンドペ
レット用の微粉鉱石を羽口から吹込むことによって予熱
ガスを削減できる。

予熱ガスは高炉上層部の装入物を予熱するものである。

予熱ガスを用いない場合には、必要熱量を確保するため
にレースウェイ温度を高くしなければならず、その結果
、炉材の寿命が短縮してしまう。予熱ガスも水蒸気、炭
酸ガス、−酸化炭素、窒素ガス等の非酸化性ガスが使用
され、水蒸気及び炭酸ガスが特に好ましい。

〔作用〕

コールドボンドペレットは塊成化熱が少量で済むが強度
が低く、普通高炉では大量使用が難しい。

酸素高炉を用いると反応速度がはやまり、高炉を低くで
きる。その結果、低強度品であるコールドボンドペレッ
トの大量使用が可能になった。本発明においてはこのコ
ールドボンドペレットを使用することによって焼結機で
消費されるエネルギーを節減し、それによって炭酸ガス
排出量を減少させている。コークス及びコールドボンド
ペレットをその製造時に炉から排出される熱い状態で、
あるいは利用されていない比較的低温の排ガスで予熱し
て高炉に投入することによって高炉に吹込む予熱ガスを
削減してそれによって炭酸ガス排出量をさらに減少させ
ることができる。また、鉄鉱石を羽口から吹込むことに
よって予熱ガスをさらに削減して炭酸ガス排出量を減少
させることができる。

〔実施例〕 実施例１ 石炭４４ｔ／ｈｒ（３，３０Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ）をコー
クス炉に投入し、２８．５ｔ／ｈｒ（２，０５Ｇｃａｌ
／銑鉄ｔ）の塊コークスを製造した。その際、０．４２
Ｇｃａｌ／銑鉄ｔに相当するエネルギーを有する炉ガス
を下工程に供給し、０．５０Ｇｃａｌ／銑鉄ｔに相当す
るコールタール、ガス軽油、粉コークス等の副生品を得
た。２．０５Ｇｃａｌ／銑鉄を相互の塊コークスは高炉
に投入した。高炉には酸素高炉を用い、炉頂から上記コ
ークスのほか２００℃のコールドボンドペレット（ＣＯ
ＲＡＣ，ＮＫＫ社製品）を１４３ｔ／ｈｒ、そして整粒
鉄鉱石を３０ｔ／ｈｒの割合でそれぞれ投入した。羽口
からは酸素ガス２８２０ＯＮｍ＋３／ｈｒ。

高炉組成（ＣＯ３６％、ＣＯ□５１％、Ｈｚ　９％、Ｈ
２Ｏ３％、Ｎ、　１％）　４５０ＯＮｍ３／ｈｒ及び石
炭２７．２ｔ／ｈｒ（２，０４Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ）を吹
込んだ。高炉中段からは予熱ガスとして高炉ガスを酸素
で燃焼して得た１ｏｏｏ°ＣＯガスを吹込んだ。０．２
５Ｇｃａｌ／銑鉄を相当の高炉ガスを用いてコールドボ
ンドペレットを製造した。こうして、銑鉄を１００ｔ／
ｈｒで高炉組成（Ｎ２１％、００２６％、ＣＯ□６１％
、ｔｈ　２％、Ｈ，０１０％）１９７０ＯＮｍ’／ｈｒ
から取出した。その間０．７４Ｇｃａｌ／銑鉄ｔのエネ
ルギーを有する高炉ガスを下工程に供給した。

上記操業におけるエネルギーバランスは投入エネルギー
が５．３７Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであり、コークス炉での消
費エネルギーが０．３３Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ１コールドボ
ンドペレツト製造用の消費エネルギーが０．２５Ｇｃａ
ｌ／銑鉄ｔ、そして高炉での消費エネルギーが、３、１
３Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであった。従って、この操業におけ
る消費エネルギーは３．７１Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであり、
下工程供給エネルギーと合わせると４．８７Ｇｃａｌ／
銑鉄ｔであった。投入エネルギーから副生品に含まれる
エネルギーを差引いた上記の正味消費エネルギーから算
出された炭酸ガス発生量は１．８８ｔ／銑鉄ｔであった
。

上記操業で２００°Ｃコールドボンドベレットの代わり
に常法のコールドボンドペレットの場合は、予熱ガスが
２９６０ＯＮｍ３／ｈｒと増大し、正味消費エネルギー
から算出された炭酸ガス発生量は１．９０ｔ／銑鉄ｔで
あった。

−４、上記操業においてコールドボンドペレットの代わ
りに焼結鉱を用いた場合には鉄鉱石の焼結用に０．４８
Ｇｃａｌ／銑鉄ｔに相当する粉コークスおよび高炉ガス
を使用した。また、酸素高炉へ投入した石炭量は２８ｔ
／ｈｒ（２，１ＯＧｃａｌ／銑鉄ｔ）である。上記操業
における投入エネルギーが５．４０Ｇｃａｌ／銑鉄ｔで
あり、、コークス炉での消費エネルギーカ０．３３Ｇｃ
ａｌ／銑鉄し、焼結機での消費エネルギーが０．４８Ｇ
ｃａ　ｌ　／銑鉄ｔ、そして酸素高炉での消費エネルギ
ーが３．１８Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであった。従って、この
操業における消費エネルギーは３．９９Ｇｃａｌ／銑鉄
もであり、１．１６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔの下工程供給エネ
ルギーと合わせると５．１５Ｇｃａｌ／銑鉄ｔになった
。この正味消費エネルギーから算出された炭酸ガス発生
量は１．９９ｔ／銑鉄ｔであった。

普通高炉で全コークス操業を行なった場合にはコークス
炉への石炭投入量が７８ｔ／ｈｒ　（５，８７Ｇｃａｌ
／銑鉄ｔ）に増加し、副生品は０．４４Ｇｃａｌ／銑鉄
ｔである。

生成した粉コークス０．４１Ｇｃａｌ／銑鉄ｔおよび高
炉ガス０．０７Ｇｃａｌ／銑鉄ｔを焼結鉱製造用に消費
し、生成した塊コークス３．６４Ｇｃａｌ／銑鉄ｔを高
炉に投入した。この操業における投入エネルギーは５．
８７Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであり、コークス炉での消費エネ
ルギーが０．５９Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ、焼結機での消費エ
ネルギーが０．４８Ｇｃａｌ／銑鉄ｔ、そして高炉での
消費エネルギーが３．２０Ｇｃａｌ／銑鉄ｔであった。

従って、この操業における消費エネルギーは４．２７Ｇ
ｃａｌ／銑鉄ｔであり、１．１６Ｇｃａｌ／銑鉄ｔの下
工程供給エネルギーと合わせると５．４３Ｇｃａｌ／銑
鉄ｔであった。この正味消費エネルギーから算出された
炭酸ガス発生量は２．１０ｔ／銑鉄りであった。

実施例２ 実施例１においてコークスを２００”Ｃに予熱して高炉
に投入したところ、高炉に吹込む予熱ガス量が１４８０
ＯＮｍ’／ｈｒに減少し、正味消費エネルギーから算出
された炭酸ガス発生量は１．８７ｔ／銑鉄むになった。

実施例３ 実施例１において５０ｋｇ／銑鉄ｔの鉄鉱石粉末を羽口
から吹込んだところ予熱ガス量が１７３０ＯＮｍ３／ｈ
ｒに減少し、正味消費エネルギーから算出された炭酸ガ
ス発生量は１．８７５ｔ／銑鉄ｔであった。

実施例４ 実施例１において、実施例２のコークスの予熱並びに実
施例３の鉄鉱石吹込みを併用したところ正味消費エネル
ギーから算出された炭酸ガス発生量は１．８６５ｔ／銑
鉄ｔになった。

〔発明の効果〕

本発明により製鉄工程における消費エネルギーを節減し
て製鉄所から排出される炭酸ガス量を減少させることが
できる。これによって地球温暖化を防止する一助となる
ばかりでなく製鉄コストを引下げることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高炉に投入される焼結鉱の一部又は全部を水蒸気
   、若しくは水蒸気を含有する排ガスを用いて連続的に塊
   成化された鉄鉱石原料をシャフト型、若しくは貯鉱槽を
   かねた加熱乾燥炉中にて加熱空気、若しくは排ガスにて
   加熱乾燥した状態のコールドボンドペレットで代替し、
   高炉の羽口から酸素ガスと非酸化性ガスを吹込み、高炉
   の中段から非酸化性の予熱ガスを吹込むことを特徴とす
   る製鉄方法
2. （２）コークス又は水蒸気、若しくは水蒸気を含有する
   排ガスを用いて連続的に塊成化された鉄鉱石原料をシャ
   フト型、若しくは貯鉱槽をかねた加熱乾燥炉中にて加熱
   空気、若しくは排ガスにて加熱乾燥した状態のコールド
   ボンドペレットを高温状態でコークス乾式消火設備（Ｃ
   ＤＱ）で冷却された高温のコークスを高炉に投入するこ
   とを特徴とする請求項（１）に記載の製鉄方法
3. （３）羽口から鉄鉱石を吹込むことを特徴とする請求項
   （１）又は（２）に記載の製鉄方法