JPH03274213A - 鉄を含有する金属酸化物の直接還元方法 - Google Patents
鉄を含有する金属酸化物の直接還元方法Info
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- JPH03274213A JPH03274213A JP2298778A JP29877890A JPH03274213A JP H03274213 A JPH03274213 A JP H03274213A JP 2298778 A JP2298778 A JP 2298778A JP 29877890 A JP29877890 A JP 29877890A JP H03274213 A JPH03274213 A JP H03274213A
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
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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]
本発明は、鉄を含有した金属酸化物を金属化された鉄生
成物に還元するための直接還元方法に関する。
成物に還元するための直接還元方法に関する。
F従来の技術二
近年、ベレット状或は塊状の鉄酸化物を固体状の金属鉄
に直接還元することは、既に世界一において現実のもの
となっている。現在稼働中又は建設中の直接還元プラン
トの年間の総計は、直接還元された鉄生成物で1500
万トン以上に達する。
に直接還元することは、既に世界一において現実のもの
となっている。現在稼働中又は建設中の直接還元プラン
トの年間の総計は、直接還元された鉄生成物で1500
万トン以上に達する。
この直接還元による鉄生成物は、主に鉄鋼製造用アーク
炉の原料として用いられている。直接還元によって生成
される鉄に対する要求は、このような原料の世界的需要
の成長に伴って、年々高まるばかりであり、鉄鋼製造ア
ーク炉が増設されている。鉄酸化物を金属鉄に直接還元
する公知の還元方法においては、還元剤として、改質ガ
スを用いており、この改質ガスの発生源として、天然ガ
スを用いている。この直接還元プロセスに用いる改質ガ
スは、天然ガスを、触媒を介して酸素を含有する材料と
接触することによって、改質装置と称するユニット内に
て発生される。通常、触媒としては、ニッケル触媒が用
いられ、この触媒は水素と一酸化炭素を多く含む改質ガ
スを収量するために、天然ガスの改質反応を活性化する
働きを担う。
炉の原料として用いられている。直接還元によって生成
される鉄に対する要求は、このような原料の世界的需要
の成長に伴って、年々高まるばかりであり、鉄鋼製造ア
ーク炉が増設されている。鉄酸化物を金属鉄に直接還元
する公知の還元方法においては、還元剤として、改質ガ
スを用いており、この改質ガスの発生源として、天然ガ
スを用いている。この直接還元プロセスに用いる改質ガ
スは、天然ガスを、触媒を介して酸素を含有する材料と
接触することによって、改質装置と称するユニット内に
て発生される。通常、触媒としては、ニッケル触媒が用
いられ、この触媒は水素と一酸化炭素を多く含む改質ガ
スを収量するために、天然ガスの改質反応を活性化する
働きを担う。
この後、改質装置から収量された改質ガスは、鉄酸化物
材料を入れた還元反応器に供給され、直接還元反応に供
される。
材料を入れた還元反応器に供給され、直接還元反応に供
される。
「発明が解決しようとする課題2
上記した従来の直接還元方法によると、実際の直接還元
を引き出すために、二つの異なる反応帯を必要としてい
る。第一の反応帯は改質ガスを生成するための反応帯で
あり、第二の反応帯は鉄酸化物から金属鉄を生成するた
めの還元反応を行う還元帯であるが、これら従来の直接
還元方法においては、第一の反応帯で発生される改質ガ
ス生成物が第二の反応帯である還元帯に入る前に、二酸
化炭素及び/又は水蒸気を除去する処理を必要とした。
を引き出すために、二つの異なる反応帯を必要としてい
る。第一の反応帯は改質ガスを生成するための反応帯で
あり、第二の反応帯は鉄酸化物から金属鉄を生成するた
めの還元反応を行う還元帯であるが、これら従来の直接
還元方法においては、第一の反応帯で発生される改質ガ
ス生成物が第二の反応帯である還元帯に入る前に、二酸
化炭素及び/又は水蒸気を除去する処理を必要とした。
このように、従来の直接還元方法においては、上記した
ようなニッケル触媒や二つの異なる反応帯、即ち互いに
分離した改質帯と還元帯を必要とした。
ようなニッケル触媒や二つの異なる反応帯、即ち互いに
分離した改質帯と還元帯を必要とした。
そこで、ニッケル触媒の必要性や二つの異なる反応帯の
必要性を排除した、鉄酸化物から金属鉄を生成する改善
された直接還元方法が望まれていた。
必要性を排除した、鉄酸化物から金属鉄を生成する改善
された直接還元方法が望まれていた。
上記した問題点に鑑みて、本発明の主な目的は、鉄を含
有した金属酸化物を金属化された鉄生成物に直接還元す
る改善された直接還元方法を提供するものである。
有した金属酸化物を金属化された鉄生成物に直接還元す
る改善された直接還元方法を提供するものである。
本発明の第二の目的は、直接還元反応器の単一の反応帯
にて直接還元反応を起こす改善された直接還元方法を提
供するものである。
にて直接還元反応を起こす改善された直接還元方法を提
供するものである。
また、本発明の他の目的は、直接還元反応器の反応帯に
て直接的に改質ガスを生成するための触媒として、直接
還元された鉄生成物を用いるようにした改善された直接
還元方法を提供するものである。
て直接的に改質ガスを生成するための触媒として、直接
還元された鉄生成物を用いるようにした改善された直接
還元方法を提供するものである。
5課題を解決するための手段2
本発明の第一の構成に従うと、金属化された鉄を得るた
めに、鉄を含有する金属酸化物を直接還元する直接還元
方法において、単一の反応帯を有する還元反応器と、反
応帯内に部分的に金属化された鉄酸化物及び直接還元さ
れた鉄のためのベッドを配設する工程と、該反応帯内に
0.05〜0.09の酸化度を有した、水素及び一酸化
炭素を多く含有する直接還元に適した改質ガスを生成す
る工程と、及び還元反応器内の鉄酸化物を直接還元する
ために、改質ガスと接触する工程とから構成した鉄を含
有する金属酸化物の直接還元方法を提供するものである
。前記の改質ガスの生成工程は、11〜29の還元力を
有する改質ガスを生成する工程を含む。
めに、鉄を含有する金属酸化物を直接還元する直接還元
方法において、単一の反応帯を有する還元反応器と、反
応帯内に部分的に金属化された鉄酸化物及び直接還元さ
れた鉄のためのベッドを配設する工程と、該反応帯内に
0.05〜0.09の酸化度を有した、水素及び一酸化
炭素を多く含有する直接還元に適した改質ガスを生成す
る工程と、及び還元反応器内の鉄酸化物を直接還元する
ために、改質ガスと接触する工程とから構成した鉄を含
有する金属酸化物の直接還元方法を提供するものである
。前記の改質ガスの生成工程は、11〜29の還元力を
有する改質ガスを生成する工程を含む。
また、前記の改質ガスの生成工程は、本質的に45〜4
8%の水素、32〜34%の一酸化炭素、2〜4%の二
酸化炭素、1〜3%のメタン、14〜16%の窒素、及
び1〜3%の水蒸気からなる改質ガスを生成する工程を
含む。更に、前記の改質ガスの生成工程は、還元反応器
から循環される上部ガスを天然ガスと混合する工程と、
前記の上部ガスと天然ガスとの混合物を650℃〜85
0℃の温度まで予熱する工程と、650℃〜850℃の
温度まで予熱された空気を、混合室内にて上部ガスと天
然ガスとの予熱された混合物と更に混合する工程と、及
び還元反応帯にて、上部ガスと天然ガスと空気との混合
物が0.27〜032の酸化度、2〜3の還元力、並び
に1000〜1100℃の温度となるように、該混合物
を部分燃焼された形態で還元反応帯に送り込む工程とか
ら構成される請求項第1項に記載の直接還元方法。前記
の改質ガス生成工程には、還元反応帯にて直接還元され
た鉄の加熱された表面に前記した上部ガス、天然ガス、
並びに空気を接触することにより、還元反応帯で盛んに
吸熱改質反応を起こす工程が含まれ、この場合、直接還
元された鉄は、鉄1gにつき12〜1en”7gの比表
面積を有した触媒として作用すると共に、前記の混合物
は、800℃〜850℃の温度まで降下する。前記の吸
熱還元反応はCI(4千CO2−2(Ht + Co)
の化学反応式で示される。還元反応帯内の鉄酸化物を2
FeO+ H,十co= 2Fe+ I(to + C
O2の化学反応式に従って還元する工程においては、吸
熱改質反応で生成された水素及び一酸化炭素が用いられ
る。前記の鉄酸化物の直接還元方法は、還元反応器内に
鉄酸化物を供給する工程と、及び還元反応器内に供給さ
れた鉄酸化物を還元反応器内を上昇する改質ガスの一部
と接触するように配設することにより、鉄酸化物を予熱
し且つ前還元する工程とを含む。好ましくは、前記の改
質ガス生成工程は、還元反応器から送り出される上部ガ
スを清浄化し且つ脱水する工程と、上部ガスと天然ガス
と空気を予熱するために、前記の清浄化され脱水された
上部ガスの一部を供給する工程とを含むものとする。予
熱された上部ガス及び天然ガスと予熱された空気とを混
合する工程は、酸素を多く含んだ予熱された空気を、予
熱された」二部ガス及び天然ガスの混合物と混合する工
程からなる。
8%の水素、32〜34%の一酸化炭素、2〜4%の二
酸化炭素、1〜3%のメタン、14〜16%の窒素、及
び1〜3%の水蒸気からなる改質ガスを生成する工程を
含む。更に、前記の改質ガスの生成工程は、還元反応器
から循環される上部ガスを天然ガスと混合する工程と、
前記の上部ガスと天然ガスとの混合物を650℃〜85
0℃の温度まで予熱する工程と、650℃〜850℃の
温度まで予熱された空気を、混合室内にて上部ガスと天
然ガスとの予熱された混合物と更に混合する工程と、及
び還元反応帯にて、上部ガスと天然ガスと空気との混合
物が0.27〜032の酸化度、2〜3の還元力、並び
に1000〜1100℃の温度となるように、該混合物
を部分燃焼された形態で還元反応帯に送り込む工程とか
ら構成される請求項第1項に記載の直接還元方法。前記
の改質ガス生成工程には、還元反応帯にて直接還元され
た鉄の加熱された表面に前記した上部ガス、天然ガス、
並びに空気を接触することにより、還元反応帯で盛んに
吸熱改質反応を起こす工程が含まれ、この場合、直接還
元された鉄は、鉄1gにつき12〜1en”7gの比表
面積を有した触媒として作用すると共に、前記の混合物
は、800℃〜850℃の温度まで降下する。前記の吸
熱還元反応はCI(4千CO2−2(Ht + Co)
の化学反応式で示される。還元反応帯内の鉄酸化物を2
FeO+ H,十co= 2Fe+ I(to + C
O2の化学反応式に従って還元する工程においては、吸
熱改質反応で生成された水素及び一酸化炭素が用いられ
る。前記の鉄酸化物の直接還元方法は、還元反応器内に
鉄酸化物を供給する工程と、及び還元反応器内に供給さ
れた鉄酸化物を還元反応器内を上昇する改質ガスの一部
と接触するように配設することにより、鉄酸化物を予熱
し且つ前還元する工程とを含む。好ましくは、前記の改
質ガス生成工程は、還元反応器から送り出される上部ガ
スを清浄化し且つ脱水する工程と、上部ガスと天然ガス
と空気を予熱するために、前記の清浄化され脱水された
上部ガスの一部を供給する工程とを含むものとする。予
熱された上部ガス及び天然ガスと予熱された空気とを混
合する工程は、酸素を多く含んだ予熱された空気を、予
熱された」二部ガス及び天然ガスの混合物と混合する工
程からなる。
前記の触媒として作用する直接還元された鉄は、鉄1g
につき、12〜16m”7gの比表面積を有している。
につき、12〜16m”7gの比表面積を有している。
1作用で
上記のように構成された鉄を含有する金属酸化物の直接
還元方法によると、還元反応器内に配設された改質−還
元反応帯にて高い還元力と比較的低い酸化度を有した改
質ガスか生成されると共に、この改質ガスによって、鉄
酸化物の還元反応が盛んに行われる。また、還元反応に
より生成される還元され金属化された鉄は触媒作用を発
揮して、改質ガスの発生を促すため、改質反応及び還元
反応の両反応が、効率的に行われる。
還元方法によると、還元反応器内に配設された改質−還
元反応帯にて高い還元力と比較的低い酸化度を有した改
質ガスか生成されると共に、この改質ガスによって、鉄
酸化物の還元反応が盛んに行われる。また、還元反応に
より生成される還元され金属化された鉄は触媒作用を発
揮して、改質ガスの発生を促すため、改質反応及び還元
反応の両反応が、効率的に行われる。
[実施例]
本発明に従う、鉄を含有する金属酸化物を金属化された
鉄生成物へ直接還元する方法は、単一の添付図に示され
た概略装置図に従って、以下に詳述するものとする。
鉄生成物へ直接還元する方法は、単一の添付図に示され
た概略装置図に従って、以下に詳述するものとする。
添付図に示す直接還元装置は、互いに組み合わされた改
質−還元反応帯12と、鉄酸化物のための予熱・前還元
帯14と、還元反応器10に対して鉄含有金属酸化物を
供給するための供給口16と、及び直接還元による金属
化された鉄を取り出すための取出口18とを有した還元
反応器10から構成されている。この還元反応器10は
、上部ガスを除去するための出口20を有する。
質−還元反応帯12と、鉄酸化物のための予熱・前還元
帯14と、還元反応器10に対して鉄含有金属酸化物を
供給するための供給口16と、及び直接還元による金属
化された鉄を取り出すための取出口18とを有した還元
反応器10から構成されている。この還元反応器10は
、上部ガスを除去するための出口20を有する。
還元反応器10内には、ベレット状の鉄含有酸化物が供
給される。通常、この鉄含有酸化物は、重量%で約63
%〜68%の鉄を含有している。
給される。通常、この鉄含有酸化物は、重量%で約63
%〜68%の鉄を含有している。
還元反応器10から取り出される直接還元された後の生
成物は、重量%で約85%〜90%の鉄を含む。出口2
0から取り出される上部ガスの組成は、体積%で約28
%〜36%の水素、約17%〜21%の一酸化炭素、約
13%〜17%の二酸化炭素、約2%〜7%のメタン、
約16%〜工8%の窒素、約12%〜17%の水蒸気か
ら構成されている。上部ガスの温度は、通常、約300
℃〜350℃である。また、上部ガスは、約0.33〜
0.35の範囲内の酸化度η0と約1.6〜1.7の範
囲内の還元力η3を有する。酸化度と還元力は、以下の
式で示すことができる。
成物は、重量%で約85%〜90%の鉄を含む。出口2
0から取り出される上部ガスの組成は、体積%で約28
%〜36%の水素、約17%〜21%の一酸化炭素、約
13%〜17%の二酸化炭素、約2%〜7%のメタン、
約16%〜工8%の窒素、約12%〜17%の水蒸気か
ら構成されている。上部ガスの温度は、通常、約300
℃〜350℃である。また、上部ガスは、約0.33〜
0.35の範囲内の酸化度η0と約1.6〜1.7の範
囲内の還元力η3を有する。酸化度と還元力は、以下の
式で示すことができる。
77 o = (COt + TltO)/ (Cot
+ HtO+ co+ co、)ηR= (co+
at)/ cco、 + HtO)還元反応器10の出
口20から取り出される上部ガスは、導管23を経由し
てユニット22を通過し、そこで約40℃〜60℃の範
囲内の温度まで冷却される。上部ガスがユニット22を
通過した後、上部ガス中に残っている水分の量は、体積
%で約1%〜3%に減少している。このユニット22は
、周知の水分離器等からなる。水分離器22にて脱水さ
れた後、上部ガスは分配され、その−部は予熱器24と
26のための燃料として用いられ、残りは4:1の割合
で天然ガスと混合され、予熱器24に最循環される。こ
の予熱器24内にて、上部ガスと天然ガスとの混合物は
、約650℃〜850℃まで、好ましくは約680℃〜
720℃まで加熱される。この加熱された、上部ガスと
天然ガスとの混合物は、導管28を介して混合室30へ
と送り込まれる。混合室30内に送り込まれる混合物の
流量は、直接還元される鉄1トン当たりI 000=
110 ONM’/lonである。
+ HtO+ co+ co、)ηR= (co+
at)/ cco、 + HtO)還元反応器10の出
口20から取り出される上部ガスは、導管23を経由し
てユニット22を通過し、そこで約40℃〜60℃の範
囲内の温度まで冷却される。上部ガスがユニット22を
通過した後、上部ガス中に残っている水分の量は、体積
%で約1%〜3%に減少している。このユニット22は
、周知の水分離器等からなる。水分離器22にて脱水さ
れた後、上部ガスは分配され、その−部は予熱器24と
26のための燃料として用いられ、残りは4:1の割合
で天然ガスと混合され、予熱器24に最循環される。こ
の予熱器24内にて、上部ガスと天然ガスとの混合物は
、約650℃〜850℃まで、好ましくは約680℃〜
720℃まで加熱される。この加熱された、上部ガスと
天然ガスとの混合物は、導管28を介して混合室30へ
と送り込まれる。混合室30内に送り込まれる混合物の
流量は、直接還元される鉄1トン当たりI 000=
110 ONM’/lonである。
また、空気と酸素の体積割合が好ましくはlニアである
酸素を多く含む空気が予熱器26にて、約650℃〜8
50℃、好ましくは680℃〜720℃の範囲内の温度
まで加熱される。この加熱された空気は、導管32を介
して混合室30へと送り込まれる。混合室30に送り込
まれる加熱空気の流量は、直接還元される鉄1トン当た
り7ONM3/lonの流量である。混合室30にて、
加熱空気は、加熱された上部ガスと天然ガスとの混合物
と化合される。このように、還元反応帯12に送り込ま
れる前に、前述の加熱された空気、上部ガス、及び天然
ガスの混合物が部分的に燃焼される。
酸素を多く含む空気が予熱器26にて、約650℃〜8
50℃、好ましくは680℃〜720℃の範囲内の温度
まで加熱される。この加熱された空気は、導管32を介
して混合室30へと送り込まれる。混合室30に送り込
まれる加熱空気の流量は、直接還元される鉄1トン当た
り7ONM3/lonの流量である。混合室30にて、
加熱空気は、加熱された上部ガスと天然ガスとの混合物
と化合される。このように、還元反応帯12に送り込ま
れる前に、前述の加熱された空気、上部ガス、及び天然
ガスの混合物が部分的に燃焼される。
この部分燃焼により、混合物は850℃以上に、好まし
くは1000℃〜1100℃の温度まで上昇する。この
部分燃焼により酸化されるガスは、C)!−/ (Co
t + HtO)の比が約0.63:1〜067:1の
範囲内に、及び酸化度が0.30〜0゜35の範囲内に
収まるように、化学量論的にバランスされた量だけ還元
反応帯12に供給される。
くは1000℃〜1100℃の温度まで上昇する。この
部分燃焼により酸化されるガスは、C)!−/ (Co
t + HtO)の比が約0.63:1〜067:1の
範囲内に、及び酸化度が0.30〜0゜35の範囲内に
収まるように、化学量論的にバランスされた量だけ還元
反応帯12に供給される。
混合室30におけるガス混合物の組成は、通常、体積%
で、約35%〜38%の水素、約15%〜17%の一酸
化炭素、約18%〜20%の二酸化炭素、約15%〜1
6%のメタン、約20%〜22%の窒素、約4%〜7%
の水蒸気、及び約0゜02%〜0.3%のエタン(C2
H,l)から構成される。還元反応帯12に供給される
ガス混合物は、約0.27〜0.32の酸化度と、約2
〜3の還元力を有するのが好ましい。混合室30から還
元反応器12内へと供給される加熱されたガス混合物の
ガス流は、直接還元される鉄1トン当たり1100 N
Ms/lonの流量を有する。このようにして、ガス流
は、還元反応器12内にて、熱間を下降する直接還元を
被るべき鉄材料及び/又は部分的に金属化された鉄酸化
物層と十分密接に接触する。
で、約35%〜38%の水素、約15%〜17%の一酸
化炭素、約18%〜20%の二酸化炭素、約15%〜1
6%のメタン、約20%〜22%の窒素、約4%〜7%
の水蒸気、及び約0゜02%〜0.3%のエタン(C2
H,l)から構成される。還元反応帯12に供給される
ガス混合物は、約0.27〜0.32の酸化度と、約2
〜3の還元力を有するのが好ましい。混合室30から還
元反応器12内へと供給される加熱されたガス混合物の
ガス流は、直接還元される鉄1トン当たり1100 N
Ms/lonの流量を有する。このようにして、ガス流
は、還元反応器12内にて、熱間を下降する直接還元を
被るべき鉄材料及び/又は部分的に金属化された鉄酸化
物層と十分密接に接触する。
これらの状況の下で、金属化した固体状の鉄は、触媒作
用に有効な約■2〜16m’/gの比表面積を有した触
媒として作用する。この触媒として作用する固体状の鉄
の表面からの熱は、盛んな吸熱改質反応を来す。この反
応は次の化学式にて示される。
用に有効な約■2〜16m’/gの比表面積を有した触
媒として作用する。この触媒として作用する固体状の鉄
の表面からの熱は、盛んな吸熱改質反応を来す。この反
応は次の化学式にて示される。
CL + CO,= 2(H2+ Co) 式(1
)上記の吸熱改質反応中における還元反応器内の圧力は
、1.2atmである。
)上記の吸熱改質反応中における還元反応器内の圧力は
、1.2atmである。
上記した反応の結果生じた改質ガスの組成は、体積%で
、約45%〜48%の水素、約32%〜34%の一酸化
炭素、約2%〜4%の二酸化炭素、約1%〜3%のメタ
ン、約14%〜16%の窒素、及び約1%〜3%の水蒸
気から構成される。通常、改質ガスは、鉄酸化物の1)
・ン当たり、約1100〜14508M’/lonの量
だけ要求される。
、約45%〜48%の水素、約32%〜34%の一酸化
炭素、約2%〜4%の二酸化炭素、約1%〜3%のメタ
ン、約14%〜16%の窒素、及び約1%〜3%の水蒸
気から構成される。通常、改質ガスは、鉄酸化物の1)
・ン当たり、約1100〜14508M’/lonの量
だけ要求される。
また、前述した吸熱改質反応の結果として、改質−還元
反応帯12内のガスの温度は約820℃〜850℃の範
囲内の反応温度まで減少することが解った。
反応帯12内のガスの温度は約820℃〜850℃の範
囲内の反応温度まで減少することが解った。
また、直接還元に供される改質ガスは約0.05〜0.
09の範囲内の酸化度と、約11〜29の範囲内の還元
力を有していることが解った。添付した表Iには、様々
な従来技術の直接還元法に用いられた改質ガスの組成を
示す。(以下余白)上記した吸熱改質反応式(1)に示
す吸熱反応によって、次の還元反応を引き起こす、水素
と一酸化炭素の必要量が提供される。
09の範囲内の酸化度と、約11〜29の範囲内の還元
力を有していることが解った。添付した表Iには、様々
な従来技術の直接還元法に用いられた改質ガスの組成を
示す。(以下余白)上記した吸熱改質反応式(1)に示
す吸熱反応によって、次の還元反応を引き起こす、水素
と一酸化炭素の必要量が提供される。
2FeO+ l(、+ co= 2Fe+ H,O+
Cot 式(2)上記した式(2)で示す還元反応は
、改質反応と同時に還元反応帯12内の金属化された固
体状の鉄の表面で起こる。これにより、還元反応プロセ
スの全般的な効率を上げることができる。また、式(2
)で示す還元反応は、改質反応を継続的に維持するため
に必要な二酸化炭素を提供する。
Cot 式(2)上記した式(2)で示す還元反応は
、改質反応と同時に還元反応帯12内の金属化された固
体状の鉄の表面で起こる。これにより、還元反応プロセ
スの全般的な効率を上げることができる。また、式(2
)で示す還元反応は、改質反応を継続的に維持するため
に必要な二酸化炭素を提供する。
還元反応帯12にて生成され、還元反応器10の上部へ
と上昇する還元ガスの組成は、メタン、一酸化炭素、二
酸化炭素、水素、窒素、及び水蒸気からなり、この通常
の組成は、体積%で、54%のCH,,25,5%のC
o、5.1%のCO7,46,5%のH2,1,5%の
Ht O、及び16.1%のNtである。この上昇還元
ガスは、還元反応器10の予熱・前還元帯I4内を下降
する鉄酸化物を予熱し且つ前還元するのに十分な還元力
と高い温度を有している。
と上昇する還元ガスの組成は、メタン、一酸化炭素、二
酸化炭素、水素、窒素、及び水蒸気からなり、この通常
の組成は、体積%で、54%のCH,,25,5%のC
o、5.1%のCO7,46,5%のH2,1,5%の
Ht O、及び16.1%のNtである。この上昇還元
ガスは、還元反応器10の予熱・前還元帯I4内を下降
する鉄酸化物を予熱し且つ前還元するのに十分な還元力
と高い温度を有している。
本発明に従う直接還元方法は、鉄の焼結化或は固着化を
防ぐことのできる、固体表面で起こる吸熱反応に適して
おり、これによって、還元反応器10を介して還元され
る原材料を滑らか且つ連続的に固体状態で供給すること
が可能である。また、還元に用いるガスの改質を、還元
反応器10内で行っており、この還元反応器10の外部
で改質反応を行っていないことを特徴としている。
防ぐことのできる、固体表面で起こる吸熱反応に適して
おり、これによって、還元反応器10を介して還元され
る原材料を滑らか且つ連続的に固体状態で供給すること
が可能である。また、還元に用いるガスの改質を、還元
反応器10内で行っており、この還元反応器10の外部
で改質反応を行っていないことを特徴としている。
また、還元反応帯12内で生ずる改質反応並びに還元反
応により、金属化された粒子の焼結、集積、或は塊状集
積を防ぐのに十分な熱を熱間で金属化された生成物の表
面から奪うことか可能である。
応により、金属化された粒子の焼結、集積、或は塊状集
積を防ぐのに十分な熱を熱間で金属化された生成物の表
面から奪うことか可能である。
実施例に用いた還元反応器10としては、例えば、周知
の移動床型直立炉のようなどのような反応器を適用して
もよい。
の移動床型直立炉のようなどのような反応器を適用して
もよい。
[発明の効果;
上述した本発明の直接還元方法によると、上記した吸熱
反応により、供給する鉄酸化物内の鉄の焼結化或は固着
化を防ぐことのでき、こ乙によって、還元反応器を介し
て還元される原材料を滑らか且つ連続的に固体状態で供
給することが可能である。また、還元に用いるガスの改
質並びに金属酸化物の還元を、還元反応器内の単一の反
応床で行っており、従来のような改質反応帯と還元反応
帯とを別々に構成していないので、安価であると共に、
この単一の反応帯にて、改質反応と還元反応が互いに各
々の反応を高める働きをしており、極めて効率的である
。
反応により、供給する鉄酸化物内の鉄の焼結化或は固着
化を防ぐことのでき、こ乙によって、還元反応器を介し
て還元される原材料を滑らか且つ連続的に固体状態で供
給することが可能である。また、還元に用いるガスの改
質並びに金属酸化物の還元を、還元反応器内の単一の反
応床で行っており、従来のような改質反応帯と還元反応
帯とを別々に構成していないので、安価であると共に、
この単一の反応帯にて、改質反応と還元反応が互いに各
々の反応を高める働きをしており、極めて効率的である
。
添付図は、鉄を含有する金属酸化物から金属鉄を生成す
る、本発明に従う直接還元方法に従う直接還元装置の概
要を示したプロセス図である。 10・・・還元反応器、12・・・改質−還元反応帯、
24.26・・・予熱器、30・・・混合室。 (外1名) 還元反応器 予熱器 混合室
る、本発明に従う直接還元方法に従う直接還元装置の概
要を示したプロセス図である。 10・・・還元反応器、12・・・改質−還元反応帯、
24.26・・・予熱器、30・・・混合室。 (外1名) 還元反応器 予熱器 混合室
Claims (11)
- (1)金属化された鉄を得るために、鉄を含有する金属
酸化物を直接還元する直接還元方法において、 単一の反応帯を有する還元反応器と、反応帯内に部分的
に金属化された鉄酸化物及び直接還元された鉄のための
ベッドを配設する工程と、 該反応帯内に0.05〜0.09の酸化度を有した、水
素及び一酸化炭素を多く含有する直接還元に適した改質
ガスを生成する工程と、及び 還元反応器内の鉄酸化物を直接還元するために、改質ガ
スと接触する工程とから構成した鉄を含有する金属酸化
物の直接還元方法。 - (2)前記の改質ガスの生成工程は、11〜29の還元
力を有する改質ガスを生成する工程からなる請求項第1
項に記載の直接還元方法。 - (3)前記の改質ガスの生成工程は、本質的に45〜4
8%の水素、32〜34%の一酸化炭素、2〜4%の二
酸化炭素、1〜3%のメタン、14〜16%の窒素、及
び1〜3%の水蒸気からなる改質ガスを生成する工程か
らなる請求項第1項に記載の直接還元方法。 - (4)前記の改質ガスの生成工程は、 還元反応器から循環される上部ガスを天然ガスと混合す
る工程と、 前記の上部ガスと天然ガスとの混合物を650℃〜85
0℃の温度まで予熱する工程と、 650℃〜850℃の温度まで予熱された空気を、混合
室内にて上部ガスと天然ガスとの予熱された混合物と更
に混合する工程と、及び 還元反応帯にて、上部ガスと天然ガスと空気との混合物
が0.27〜0.32の酸化度、2〜3の還元力、並び
に1000〜1100℃の温度となるように、該混合物
を部分燃焼された形態で還元反応帯に送り込む工程とか
ら構成される請求項第1項に記載の直接還元方法。 - (5)前記の改質ガス生成工程には、還元反応帯にて直
接還元された鉄の加熱された表面に前記した上部ガス、
天然ガス、並びに空気を接触することにより、還元反応
帯で盛んに吸熱改質反応を起こす工程が含まれ、この場
合、直接還元された鉄は、鉄1gにつき12〜16m^
2/gの比表面積を有した触媒として作用すると共に、
前記の混合物は、800℃〜850℃の温度まで降下す
ることを特徴とする請求項第4項に記載の直接還元方法
。 - (6)前記の吸熱還元反応はCH_4+CO_2=2(
H_2+CO)の化学反応式で示される請求項第5項に
記載の直接還元方法。 - (7)還元反応帯内の鉄酸化物を、2FeO+H_2+
CO=2Fe+H_2O+CO_2の化学反応式に従っ
て、吸熱改質反応で生成された水素及び一酸化炭素を用
いて、金属鉄に直接還元する工程を含んだ請求項第6項
に記載の直接還元方法。 - (8)前記の鉄酸化物の直接還元方法は、還元反応器内
に鉄酸化物を供給する工程と、及び還元反応器内に供給
された鉄酸化物を還元反応器内を上昇する改質ガスの一
部と接触するように配設することにより、鉄酸化物を予
熱し且つ前還元する工程とを含んだ請求項第7項に記載
の直接還元方法。 - (9)前記の改質ガス生成工程は、還元反応器から送り
出される上部ガスを清浄化し且つ脱水する工程と、上部
ガスと天然ガスと空気を予熱するために、前記の清浄化
され脱水された上部ガスの一部を供給する工程とを含む
請求項第4項に記載の直接還元方法。 - (10)予熱された上部ガス及び天然ガスと予熱された
空気とを混合する工程は、酸素を多く含んだ予熱された
空気を、予熱された上部ガス及び天然ガスの混合物と混
合する工程からなる請求項第4項に記載の直接還元方法
。 - (11)前記の触媒として作用する直接還元された鉄は
、鉄1gにつき、12〜16m^2/gの比表面積を有
する請求項第5項に記載の直接還元方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/455,232 US5064467A (en) | 1987-11-02 | 1989-12-22 | Method and apparatus for the direct reduction of iron |
US455,232 | 1989-12-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03274213A true JPH03274213A (ja) | 1991-12-05 |
JPH0788525B2 JPH0788525B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=23807962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29877890A Expired - Lifetime JPH0788525B2 (ja) | 1989-12-22 | 1990-11-02 | 鉄を含有する金属酸化物の直接還元方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5064467A (ja) |
JP (1) | JPH0788525B2 (ja) |
AR (1) | AR247592A1 (ja) |
BR (1) | BR9003744A (ja) |
CA (1) | CA2014308C (ja) |
DE (1) | DE4025320C3 (ja) |
GB (1) | GB2239261B (ja) |
MX (1) | MX164566B (ja) |
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