JPH04361921A - スポンジ鉄の輸送方法 - 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】

【０００１】

【発明の分野】本発明は直接還元法を用いて粒状固形物
の形態における中間生成物、すなわちスポンジ鉄または
直接還元鉄（ＤＲＩ）として一般に知られるものを生成
させる鉄鋼の製造に際して適用可能である方法に関する
。より詳細に本発明は生成ＤＲＩ（好ましくは、その少
なくとも約９０％が５ｍｍ以上である）が前記直接還元
法の還元反応装置から引き続く貯蔵または処理のための
隔たった場所、たとえば好ましくは溶鉄鋼を生成させる
ための溶融冶金炉（ｍｅｌｔｉｎｇ　ｍｅｔａｌｌｕｒ
ｇｉｃａｌ　ｆｕｒｎａｃｅｓ）へ空気圧を利用して輸
送されることによって特徴づけられている。

【０００２】

【発明の背景】近年、製鋼方法をより効率良く、より生
産的に、そしてより無駄の少ないものとする必要性が、
生産費（特に、エネルギーコスト）の上昇に起因して、
更にエコロジー的理由によって鋼プラントに課せられた
増大する規制に起因して益々緊急を要するものとなって
来た。

【０００３】製鋼に関する好結果のルートの一つであっ
て、益々奨励され、かつ一層広く利用されるようになっ
て来たのは、引き続くアーク炉精錬を伴い、鉱石の塊状
物またはペレットの溶融を伴わない直接還元である。こ
れは、高炉および溶融鉱石からの製鋼用塩基性酸素転炉
を使用する伝統的な鋼プラントとは対照をなすものであ
る。本明細書において、発明の好ましい実施態様は直接
還元プラントおよびアーク炉を含んで成る製鋼プラント
に適用されるものとして説明されるが、本発明はその一
層広い特徴において他の応用であって、（熱または冷）
粒状体を生ずるＤＲＩまたはその他の金属鉄が輸送され
るべき場合について適応可能であることは明白である。

【０００４】発明のより良い理解のために、ＤＲＩの若
干の特性をここで述べるが、それは何故空気圧による輸
送システムが産業的ＤＲＩについて以前は決して推奨さ
れること無く、またこの物質に関して以前は首尾良く利
用されなかったかを察知する助けとなるであろう。

【０００５】ＤＲＩは鉄鉱石の塊状物またはペレットと
還元ガス流とを高温で接触させることによりこれらの鉄
鉱石についての直接還元によって産業的に生産される。 還元は固体状態で行われる。得られたＤＲＩは脆い粒状
固形物であって、非常に多孔質で、高温において反応性
である。このような高温において、周囲空気中でそれは
水または酸素によって発熱的に再酸化される。

【０００６】直接還元のために使用される鉄鉱石は一般
に酸化鉄、すなわち赤鉄鋼および磁鉄鋼である。鉄鉱石
が高い鉄含有量、たとえば５５％以上を有する場合は、
それを粒径０．５　ｃｍ超過であって約６ｃｍ（すなわ
ち、０．２　乃至　２．４インチ）までの範囲に及ぶも
のとして少なくとも８０％そして好ましくは少なくとも
９０％に単純に破壊することによって経済的に処理する
ことが可能である。更に必要なのは前記鉄鉱石が、圧力
、衝撃および粉砕であって、その輸送および取扱いの間
に望ましく無い、また過剰の微粉を生じる傾向を有する
ものに耐えるような高い機械的強度を有することである
。この種の粉塵状微粉は少なからぬ問題、たとえば固定
または移動層型還元反応器の内側で不均一流およびガス
流路を生ずる可能性がある。これは不均一な還元をもた
らす結果、劣等かつ不均一品質を有するＤＲＩを生成す
ることになる。

【０００７】それを機械的に一層強力なものとするため
に、多くの場合鉄鉱石を細かく粉砕し、それを磁気的に
濃縮してその鉄含有量を増加させ、或る種の添加物、た
とえば石灰およびドロマイトを包含させ、そしてそれを
０．５　乃至２．４　ｃｍの範囲においてペレットに形
成することが好ましい。このペレット化工程において、
形成されたペレットは通常球形であって、還元工程およ
び更にアーク炉内の引き続く製鋼段階における最適性能
に関し必要とされる所望の化学的組成を有している。ペ
レットは一層均一な品質と共に一層高い鉄含有量を有し
ているので、それらは結果的にトラック、鉄道等によっ
てより経済的に長い距離に及ぶ輸送を可能とする（それ
は可成りの量の脈石についての不必要な輸送が回避され
るからである）。

【０００８】直接還元プラントは、粒状体であって、多
分不規則な形状片から成る鉄鉱石またはペレットあるい
はそれらの混合物を還元ガス、その大部分は水素および
一酸化炭素から成るものの流れと温度８５０　乃至　１
，０５０℃、通常約　９５０℃において接触させること
により鉄鉱石を化学的に還元する。

【０００９】産業的還元反応装置は固定床あるいは移動
床タイプのものであってよい。固体鉱石粒状体と還元ガ
スとの反応速度を増加させるために、前記粒状体は多孔
質性の高いことが望ましいのは明白である。しかし、こ
の特性はまたＤＲＩに強い反応性をもたらす。それは高
い割合の金属鉄を含有し、これが空気または水中の酸素
と接触すると、再酸化する傾向を有するからである。全
ての化学反応について典型的であるように、温度が上昇
するにつれてＤＲＩの再酸化は一層迅速かつより激しい
ものとなる。これが、過去においてＤＲＩが周囲温度に
おいて常に最も望ましく安全に取扱われ、そしてそれが
排出される前に還元反応装置を経由して冷却ガスを循環
させることによってその内側を冷却する理由である。た
とえば、米国特許第３，７６５，８７２　号、第４，０
４６，５７７　号および第４，１５０，９７２　号を参
照されたい。

【００１０】しかし、再酸化問題を回避し、そして高価
な耐熱性ポンプ、弁等についての必要性を減少させるた
めのＤＲＩの安全取扱いに関して一般的に必要とされる
にせよ冷却ＤＲＩは製鋼法全体のエネルギー効率に関し
て不利である。ＤＲＩの多量の熱エネルギーはその冷却
によって失われるので、従ってそれを溶融し、そしてＤ
ＲＩをもう一度加熱してそれを鋼に変換するためには一
層エネルギーの消費を要する。若干の喪失エネルギーの
みが熱交換器等において水蒸気生成に際して有効に回収
されるに過ぎない。

【００１１】この問題に対処するために、過去には還元
反応装置内のＤＲＩの冷却を排除し、そしてそれを通常
　４００乃至　７５０℃の範囲内の最も高い可能性のあ
る温度において排出することが電気炉であって、そこで
はＤＲＩが溶融され、あるいは代わりにそのＤＲＩを一
般に温度　６００℃超過において熱団鉱とするものにお
いてエネルギーコストを減少させるために提案されてい
た。これは少なからぬエネルギーの節約を示している。 しかしながら、高温におけるＤＲＩの輸送はこれまで顕
著な短所を有するシステムの使用を伴って来た。

【００１２】米国特許第３，７９９，３６７　号および
第４，１８８，０２２　号はＤＲＩを周囲温度に冷却す
ること無く、直接還元反応装置からの高温におけるＤＲ
Ｉの排出を教示している。それは、この還元反応装置の
排出ビンの出口に配置されるコンテナーを利用すること
によってこの熱ＤＲＩをその次の処理工程へ輸送するこ
とを提案している。これらのコンテナーは不活性ガスを
もって充填されて、熱ＤＲＩと空気中の酸素との接触を
阻止し、その結果それの再酸化を回避するものである。 しかし、この輸送システムは数多くの欠点を呈する。そ
れはＤＲＩとこれらのコンテナーはトラックまたは鉄道
設備によってプラントを経由して移動されねばならない
からである。これはモータ付き車両に関する保守システ
ムと共にその結果として生ずる高い運転費を必要とする
ものである。

【００１３】更にこの種のシステムはまた、プラント内
に通過スペースを必要とする。既に存在するプラントに
おいては予めこの種の設備が計画されていなければ、ト
ラックまたは鉄道の通過のために適切なスペースを開放
することは非常に困難である。

【００１４】先に論述したように、過去においてはまた
高温においてではあるがＤＲＩ粒状体を団鉱に形成する
ことが提案され、それによってＤＲＩ粒状体の密度の高
い団鉱への圧縮が多孔性、そしてその反応性を実質的に
減少させている。しかし、たとえ団鉱プレスへの熱ＤＲ
Ｉ輸送に関してのみであっても、現在使用されているシ
ステムは複雑であり、また大きな投資および高い操業費
を伴う。

【００１５】ドイツ国特許第３８０６８６１　号はビン
中の熱ＤＲＩの輸送を教示している。この種のビンは１
気圧を超える圧力において作動する或る種の直接還元工
程において圧力ロックと共に使用される。これらの工程
は還元反応装置の充填および排出に関して圧力ロックを
必要とする。しかし、この輸送システムは短い距離、た
とえば還元反応装置から前記反応装置に近接して配置さ
れた団鉱プレスへの距離に対してのみ適用可能である。 もし、ＤＲＩが一層長い距離、たとえば何百メートルに
も亘って輸送されるべき場合、圧力ロックビンを使用す
るこのシステムは実用的でも無いし、また経済的でも無
い。それは一層数多くのこの種ビンを要することになる
が、これは圧力、温度および摩擦抵抗に関し必要とされ
る特性に起因するものであって、同時にそれらの密封弁
は高価である。

【００１６】ＤＲＩ輸送に関する、明らかに最も一般的
である現在のプラクチスは低温、たとえば　１００℃未
満の温度における反応装置からの排出、そして開放ベル
トコンベヤの利用を包含している。ＤＲＩはこれらのベ
ルトコンベヤによってサイロまたは貯蔵ビンに、次いで
メルトショップ（ｍｅｌｔｓｈｏｐ）における電気炉の
供給ビンに対して移動される。しかしながら、この方法
は数種類の短所を有している。たとえば、微粉、すなわ
ち還元反応装置内部の鉱石塊状物、ペレット、またはＤ
ＲＩの摩損および破壊によって、またＤＲＩ取扱いの間
に生成された非常に小さい粒子は移送地点において撒き
散らされ、そして開放コンベヤ上方を通過する周囲空気
流によって捕捉され、その結果価値ある金属鉄ユニット
の損失および顕著な環境汚染の問題をもたらす。金属鉄
のこれらの損失であって、ＤＲＩの移送ステーションに
おいて主として発生するものは設備のタイプによってＤ
ＲＩ生産量の２％乃至１０％という高いものとなる可能
性がある。

【００１７】流動床直接還元法によりＤＲＩを生成させ
る非産業的試みは時々提案された。これらは、直径にお
いて僅かに３ｍｍまで、好ましくは　０．５ｍｍ未満の
非常な微粒子とした鉱石の使用を教示している。流動化
されるのに適切な粒度を処理するに際して、二、三の文
献はこの種「微粉砕したスポンジ鉄」の空気圧による輸
送を示唆している（米国特許第４，００７，０３４　号
および第４，０４５，２１４　号参照）。しかしながら
、米国特許第４，４１２，８５８　号が本出願人の知る
、産業的に検認された大寸法ＤＲＩ粒状体（すなわち、
　０．５ｃｍ超過）に関する唯一の文献であって、これ
はいくらかのＤＲＩの空気圧による輸送を示唆している
。しかし、この特許の教示ですら単に運搬ガスによる輸
送に先立って「細砕または磨砕」によって大「スポンジ
鉄ペレットが　　…　　微粉状に変換される」という文
脈中に存在するに過ぎない。

【００１８】粉砕した石灰が供給手段として短い距離に
亘って空気圧によって輸送されたことが報告されている
が、これはＤＲＩと（あるいは鉄鉱石とすら）比較して
相対的に軟質物質である。従って、このような利用にも
拘らず、この種の石灰輸送は寸法３ｍｍを超える鉄鉱石
またはＤＲＩに関して拡張されたことも、あるいは示唆
されたことも決して無かった。

【００１９】石油産業における触媒粒子の空気圧による
輸送に関してもまた、可成りの文献が存在するが、それ
は常に流動床において使用するのに適切な寸法よりも一
層小さいものについてである。

【００２０】

【発明の目的および要約】本発明の目的は高温および低
温における産業的寸法を有するＤＲＩの輸送のためのシ
ステムを使用する鉄鋼の生産方法を提供することであり
、この方法は短および長距離に対して経済的に適用可能
であり、この方法はＤＲＩ微粉の損失およびその再酸化
を回避することによって製鋼プラントの生産性を増加さ
せるものであり、そしてこの方法は前記微粉によって発
生する環境汚染の問題を最小とするものである。

【００２１】本発明の他の目的および効果は当業者には
明白であるか、あるいは本発明の明細書および添付図面
中に説明されるであろう。

【００２２】本発明によれば、その目的は鉄鋼の製造方
法であって、大部分は０．５ｃｍを超える寸法を有する
ＤＲＩが空気圧によって輸送されるものによって達成さ
れる。この方法は、前記ＤＲＩを少なくとも１基の直接
還元反応装置において生成させる工程と、第一地点（前
記還元反応装置から前記ＤＲＩのダクト内への排出地点
）から（ＤＲＩの遠隔利用または貯蔵についての）第二
地点へ延在している前記ダクトを経由して流通せしめら
れる運搬ガスによってこの種のＤＲＩを空気圧により輸
送する工程とを含んで構成されることが好ましい。前記
ガス流は様々な化学的組成を有していてもよい。たとえ
ば、空気、天然ガス、合成ガスまたはＤＲＩ製造に使用
されるのと同一タイプの還元ガスが利用できる。ＤＲＩ
の空気圧輸送は、９乃至３５ｍ／秒の範囲内の運搬ガス
速度、１乃至５ｋｇ／の圧力、そしてＤＲＩの質量対運
搬ガスの質量の割合７乃至２５において行われるのが好
ましい。ガス流は好ましくは空気であり、これは収容さ
れており、そして再循環される。

【００２３】製鋼プラントにおける産業ＤＲＩの冷およ
び熱輸送の問題ならびに短所はこれまで申し分無く解決
されたことはない。本発明は従来の知識に反する予期せ
ぬ教示、すなわち製鋼プラントにおける大部分が　０．
５ｃｍを超える寸法を有するＤＲＩの空気圧輸送の利用
によってこれらの問題を効果的に最小として大きな利点
とする一方、輸送操業条件を変更し全て、輸送設備の過
剰摩耗およびＤＲＩの分別を伴わずには期待し得ない最
小再酸化、最小熱損失、空気および大地汚染に対する封
じ込めという相殺効果を達成すると共に一層少ない取扱
および貯蔵要件（従って、取扱に関して全般的により少
ない保守およびスペース要件をもたらす）を達成するも
のである。

【００２４】通常、空気圧輸送は非常に小さい粒状体、
たとえば粉末を運ぶために応用されて来た。１ｃｍより
大きい寸法を有する高密度粒状体の空気圧輸送という非
常に稀な応用に際して、この種の設備は前記粒状体の衝
突によって引き起こされるダクトの迅速かつ可成りの劣
化に起因して継続的な速度で運転出来なかった。本発明
は特定の速度範囲であって、ここにおいてそれを運転し
、かつその工業的応用を可能とするものによってこの問
題を最小とする。

【００２５】ＤＲＩの空気圧輸送の適用によって提示さ
れる問題の一つは、主として方向変化におけるパイプ壁
に対する粒状体の強烈な衝突によって生じせしめられる
微粉の生成である。これは直角Ｔ分岐部材の逆直感的（
ｃｏｕｎｔｅｒ−ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ　）使用によって
予期せず最小化されるものであり、この部材はその角度
のコー　　ナーにおいて静止粒状体を収集して自然で滑
らかな移動曲線をもたらし、パイプ壁に対する粒状体の
衝撃を吸収して粒状体を破壊から保護すると共に角度に
おけるパイプを摩耗から保護するものである。

【００２６】破壊による微粉は製鋼法の総体的収率を低
下させる。それはそれらの軽い重量がそれらをして電気
炉から出て行くガス中に移動せしめるからである。しか
しながら、本発明はこの問題をその特別な操業条件に起
因して最小とするものである。

【００２７】過去において、空気とのＤＲＩの知られた
反応性が運搬ガスとしての空気の使用を除外していた。 しかし、本発明の特に好ましい実施態様の一つによれば
、空気は、それを輸送ダクト内に収容し、かつ連続的に
再循環させることによって次のように予期せず効果的に
使用される。すなわち、（酸素の最初の存在にも拘らず
）輸送されたＤＲＩの正味量の品質に対する何らかの顕
著な結果を伴わずには、全て期待することの出来ない安
定状態操業下でダクト内を循環する空気中に最初存在す
る、比較的少量の酸素がＤＲＩと反応し、そしてその再
循環によって輸送ダクト内に残留しているガスは直ぐに
大部分が窒素から構成されるものとなる。これは大きな
経済的利点を示すものである。それは不活性ガスを別途
生成することも、購入することをも必要とせず、あるい
は輸送目的のための保護的運搬ガスとして高価かつ潜在
的に危険な還元ガスを使用する必要性も無いからである
。

【００２８】本明細書および添付図面において、本発明
者等は発明の好ましい実施態様を示し、かつ説明し、更
にその様々な代替および変形を示唆したが、これらは全
てを表し尽くすことを意図するものではなく、そして発
明の範囲内で数多くの他の変更および変形を為し得るも
のであることが理解されるべきである。ここにおける示
唆は、他の当業者が本発明およびその原理を一層完全に
理解するであろうために、そしてその結果、それを多様
な形態において変形してそれぞれが特定用途の条件に最
も適合するようにするために例示の目的について選択さ
れ、かつ必然的に包含されるものである。

【００２９】

【発明の具体的な説明】図１を参照すると、参照数字１
０は一般に直接還元反応器を示し、これに対し鉄鉱石１
２が少なくとも１個の入口１４を経由して塊状物、ペレ
ットまたはそれらの混合物の形態で供給される。鉄鉱石
は反応器１０を介して下降し、そして当該技術分野で既
に知られた方法において、通常　８５０乃至　９５０℃
の範囲内の高温で還元ガスと逆流的に接触せしめられる
が、この還元ガスは還元帯域１８の下部中に位置する地
点１６において反応器に対して導入され、また前記還元
帯域の上部中に位置する地点２０において反応器から取
り出される。

【００３０】反応器１０の下部には、円錐区域２２が存
在し、これは少なくとも１個の出口２４に収束し、これ
を経由して既に還元された鉱石またはＤＲＩが排出され
る。 数多くのプラントにおいて、この下方帯域２２はＤＲＩ
を周囲温度に冷却して大気と接触したときに再酸化問題
を伴うこと無く取り扱うためのＤＲＩ用冷却帯域として
使用される。ＤＲＩを冷却するために、通常冷却用ガス
流はＤＲＩに対して逆流的に循環されるが、そのガスは
参照数字２８で示されるように、その下部において導入
され、また数字３０で示されるようにその上部で熱いう
ちに取り出される。還元ガスおよび冷却ガスの両者は、
当該技術分野で周知のように反応器に再循環される。Ｄ
ＲＩを高温で排出することを望むときは冷却ガスループ
を使用せず、そしてＤＲＩは熱いうちに排出させる。

【００３１】ＤＲＩは還元反応器から装置２６によって
調節された速度において排出されるが、該装置はロータ
リーまたはスター弁であって、たとえば米国特許第４，
４２７，１３５号および第４，４２７，１３６　号中に
記載されるもの、あるいは米国特許第３，３７５，０９
９　号、第２，６７０，９４６　号、第４，１２９，２
８９　号および第４，０３２，１２０号中に記載される
タイプの他の装置であってもよい。

【００３２】ＤＲＩ３２は排出集積ビン３４に移され、
そこからそれは装置３６によってダクト３８内に調節さ
れた速度で導入されるが、該装置はロータリー弁（ある
いは、スターフィーダーとも称される）、スクリュー型
フィーダーまたは振動フィーダーであればよい。

【００３３】ガス流４０はダクト３８を経由して循環さ
せることによりＤＲＩを移動させ、そして空気圧によっ
て離れた地点へ運搬するが、該地点はたとえば（１）貯
蔵ビンまたはサイロ４２、（２）団鉱プレス４４（そこ
でＤＲＩの団鉱４６が形成される）および／または（３
）アーク炉４８として例示される。既に上述した効果に
関連して、プレス４４からの団鉱４６はここではアーク
炉４８として例示される冶金用炉（ｍｅｔａｌｌｕｒｇ
ｉｃａｌ　ｆｕｒｎａｃｅ　）に、または金属鉄が溶融
および精錬される異なるタイプの炉、たとえば誘導炉、
塩基性酸素炉（ＢＯＦ　）、融解装置−ガス化装置等に
、あるいは単に一時的貯蔵パイル４７に装入することが
できる。

【００３４】好ましい代替例の一つにおいて、ＤＲＩは
矢印５０で示されるようにアーク炉に輸送し、そして直
接これに装入してもよい。

【００３５】図１の例示された代替例のそれぞれはＤＲ
Ｉ用の受入ステーション５２を備えており、これは受入
ビンであって、運搬ガスと固形粒状体とを流動領域の単
純な拡大により解放するために使用し得るものを含んで
構成される。運搬ガスからの粒状体の解放はビン５４中
への、その導入に近接するパイプ３８の拡張（その結果
、移送速度が減少する）によって助けられる。

【００３６】運搬ガスは受入ビン５４を出て、クリーニ
ングおよび冷却塔５６へ進み、ここで前記ガスは当該技
術分野において知られた方法において充填床５８中の水
と接触せしめられる。清浄化され、かつ周囲温度もしく
は比較的それに近い温度のガスは出口６０を経由して塔
５６を出る。

【００３７】図２において、同一の要素は図１と同一の
参照数字によって示されている。図２は特に好ましい実
施態様を示しており、そこでは空気が運搬ガスとして用
いられており、これは大きな利点をもって再循環される
。輸送および再循環ダクト（３８および７６）内の運搬
ガスとして、空気の最初のチャージの酸素はＤＲＩと反
応し、そして再循環されると、結果として生じた運搬ガ
ス組成物は非常に速やかに殆ど純粋な窒素に安定する。 この特性は空気圧輸送の操業を非常に経済的なものとす
る。空気の流れはダクト７２を介して適切な供給源７０
から最初のチャージ（そしてその後は単に少量の補充）
として供給され、そしてダクト３８に誘導されたＤＲＩ
をフィーダーまたはドシファィアー（ｄｏｓｉｆｉｅｒ
）装置３６によって運搬するために、復帰ダクト７６お
よび輸送ダクト３８を経由してコンプレッサー７４によ
って閉路内を循環させる。

【００３８】次いで、集積／排出ビン３４から受入／分
離ステーション５２へ輸送されたＤＲＩ５０はアーク炉
４８中で溶融かつ精錬されるべく前記アーク炉４８にお
いて使用されて所望の鋼を生成させる。

【００３９】このように、空気の利用は空気とＤＲＩと
の反応性の理由から、特に好ましい熱ＤＲＩの輸送に伴
って存在する高温においては逆の指示のように思われる
かも知れない。しかしながら、運搬ガスを再循環させる
ことによって、その比較的少ない限定された酸素含有量
は速やかに消費され、殆ど純粋な窒素である運搬ガスを
もたらす。塔５６におけるスクラビングおよび部分冷却
（コンプレッサー７４を保護するために必要とされる）
を伴うにしても、再循環は比較的高温で行うことが可能
なので、それでも熱損失の他の原因を最小とする。更に
、分離された依然として熱い再循環運搬ガスの熱含量は
比較的低い。それは中でも高温においては、一定の質量
のガスは一層大きい容積を有しているので、一定質量の
ＤＲＩを輸送するために要するのは一層少ないガスだか
らである。その上、コンプレッサーの作業は再循環ガス
をも再加熱する傾向を有している。

【００４０】図３の代替実施態様において、供給源８０
からの還元ガス、たとえば水蒸気を伴う天然ガスの接触
改質によって生成されたものはダクト８２を介して還元
循環路８６であって、反応器１０の還元帯域１８、ガス
冷却器８４、コンプレッサー８８、ＣＯ２　吸収器９４
およびガス加熱器９８を含んで構成されるものに導入さ
れる。コンプレッサー８８を出て行く還元ガスの一部は
ダクト９２を経由してダクト３８に導かれてフィーダー
３６から導入されたＤＲＩに関して運搬ガスとして利用
される。ビン５４においてＤＲＩから分離された後の還
元ガスはガス冷却器５６中で冷却かつ清浄化され、そし
てダクト９０を介してコンプレッサー８８に再循環され
る。

【００４１】ＤＲＩは調節装置３６を経由してビン３４
からダクト３８に導入され、そしてビン５４におけるガ
ス分離の後、ロックホッパー１３０　に移動するが、こ
れはシーリング弁１３２　および１３４　を備えていて
ＤＲＩを輸送システムから、還元ガスが大気との接触を
伴うことなく排出させるものである。この種の弁システ
ムに関する米国特許第３，７１０，８０８　号および第
４，４９８，４９８　号を参照されたい。

【００４２】図４は本発明の他の実施態様を示しており
、この場合運搬ガスは還元反応器の下部において使用さ
れる冷却用ガスの一部であるが、これもまた通常還元ガ
スまたは天然ガスである。より詳細に、循環路であって
、反応器の冷却帯域、ガス冷却器１００　、ダクト９９
およびコンプレッサー９６を含んで構成されるものを経
由して循環する冷却ガスの一部はダクト９２によってダ
クト３８内に導入されてＤＲＩについての運搬ガスとし
て利用される。このシステムの他の構成要素の作動は前
の図に関して説明したのと同様である。

【００４３】図５は本発明の他の実施態様を示しており
、ここでは運搬ガスは天然ガスまたはあらゆる他の適切
な燃料と空気との燃焼によって生成される。適切な供給
源１１０　からの天然ガスの流れはダクト１１２　を経
由してガス発生炉１１８　に導入され、そこでそれは供
給源１１４　からの空気であって、ダクト１１６　を介
して発生炉１１８　に導入されるものによって燃焼を遂
げる。

【００４４】発生炉１１８　内の燃焼は空気中の酸素を
消費し、大部分が窒素と二酸化炭素とから成る運搬ガス
を生成する。この運搬ガスはダクト１２０を介して輸送
ダクト３８内に注入される。場合により、スクラバー５
６から排出された運搬ガスをガス発生炉１１８　に、あ
るいは注入ダクト１２０　に直接再循環させると、空気
および補給燃料の消費を減少させることになる。

【００４５】図６は本発明の他の実施態様を示し、ここ
では空気圧輸送のために利用される運搬ガスは天然ガス
であって、高圧において得られる適切な供給源１２２　
からのガスは供給ダクト１２０　を介してダクト３８に
供給される。調節およびドシファイング装置２６であっ
て、ＤＲＩを還元反応器から制御された速度で取り出す
ものはＤＲＩを直接ダクト３８に供給してその中に輸送
する（このようにして、中間集積ビン３４および排出装
置３６を省略する）。ビン３４および排出装置３６の省
略は他の図中の実施態様においてもまた行うことが出来
る。上掲の図に関して本明細書中で説明したように、ド
シファイング装置２６はロータリー弁またはスターフィ
ーダーあるいはスクリューまたは振動タイプの装置であ
ってもよい。

【００４６】ビン５４においてＤＲＩから一度分離され
た天然ガスは塔５６において清浄化され、そして復帰パ
イプ９０を経由して加熱器９８および改質装置１４０　
のためのバーナーに対し供給される。改質装置１４０　
において、当該技術分野において知られた方法により天
然ガスを、供給源１２３　から前記改質装置に供給され
る水蒸気と反応させる。改質装置１４０　内で生成され
た還元ガスは、反応器１０内でＤＲＩを生成させるため
にパイプ８２を介して還元ガスループ中に注入される。 １９８５年７月９日に特許された米国特許第４，５２８
，０３０　号によれば、その鋭敏な触媒管（ｓｅｎｓｉ
ｔｉｖｅ　ｃａｔａｌｙｓｔ　ｔｕｂｅｓ）を備えた外
部改質装置を省略することが可能であり、そして天然ガ
スおよび供給源１２３　（あるいは９０でさえある可能
性もある）からの水蒸気を還元循環路８６中に直接供給
することが出来る。

【００４７】

【実施例　　１】高温におけるＤＲＩ３６トンを排出ビ
ンからＴ分岐部材によって連結された４”直径パイプの
引き続く行程を介してパイロットプラントに空気圧をも
って輸送したが、その行程は水平に２ｍ、垂直に６ｍ、
水平に７１ｍ、そして垂直に１ｍ延び、水平な直角屈曲
部が続き、次いで更に水平に１３ｍ、垂直に１３ｍ、そ
して最後に６”直径の垂直パイプ１１ｍ中に延びていた
。

【００４８】操業条件は以下の通りであった。

【００４９】 ガス　　　　　　　　　　　　　　　　：空気入口にお
ける圧力　　　　：１．８　ｋｇ／手動（ｍａｎ．）流
量：　　　　　　　　　　　　　　：８０　ｌｂｍｏｌ
／時間温度：　　　　　　　　　　　　　　：３０℃入
口におけるガス速度：２０ｍ／秒 固体材料　　　　　　　　　　　　：ＤＲＩペレット温
度　　　　　　　　　　　　　　　　：　６５０℃輸送
速度　　　　　　　　　　　　：２０トン／時間　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　篩分析　　　　　　　　　　寸法（吋）　　　
　当初重量率（％）　　　　最終重量率（％）　　　　
　　　　　　　　　　　１／２　　　　　　　　　　　
　　３０　　　　　　　　　　　　　　　　　１４　　
　　　　　　　　　　　　３／８　　　　　　　　　　
　　　３２　　　　　　　　　　　　　　　　　２７　
　　　　　　　　　　　　　１／４　　　　　　　　　
　　　　１８　　　　　　　　　　　　　　　　　２７
　　　　　　　　　　　　　　１／８　　　　　　　　
　　　　　１３　　　　　　　　　　　　　　　　　２
３　　　　　　　　　　　＜　１／８　　　　　　　　
　　　　　　７　　　　　　　　　　　　　　　　　　
９　下記のデータは出口地点で採取された。

【００５０】 温度　　　　　　　　　　　　　　　　：　５５０℃圧
力降下　　　　　　　　　　　　：１．８　ｋｇ／ｃｍ
２　圧力　　　　　　　　　　　　　　　　：大気圧力
　　　　　　　　　　　　　　　　　　：５Ｋｗ／トン
固体／気体比（質量）：１９

【００５１】

【実施例　　２】実施例１の実験を反復したが、３６ト
ンのＤＲＩは代わりに周囲温度におけるものとした。

【００５２】 ガス　　　　　　　　　　　　　　　　：空気入口にお
ける圧力　　　　：　１．９７　ｋｇ／手動（ｍａｎ．
）流量：　　　　　　　　　　　　　　：１６５　ｌｂ
ｍｏｌ　／時間温度：　　　　　　　　　　　　　　：
３０℃入口におけるガス速度：２０ｍ／秒 固体材料　　　　　　　　　　　　：ＤＲＩペレット温
度　　　　　　　　　　　　　　　　：３５℃輸送速度
　　　　　　　　　　　　：２０トン／時間　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　篩分析　　　　　　　　　　寸法（吋）　　　　当
初重量率（％）　　　　最終重量率（％）　　　　　　
　　　　　　　　　１／２　　　　　　　　　　　　　
６１　　　　　　　　　　　　　　　　　２５　　　　
　　　　　　　　　　３／８　　　　　　　　　　　　
　２８　　　　　　　　　　　　　　　　　５１　　　
　　　　　　　　　　　１／４　　　　　　　　　　　
　　　８　　　　　　　　　　　　　　　　　１６　　
　　　　　　　　　　　　１／８　　　　　　　　　　
　　　　３　　　　　　　　　　　　　　　　　　７　
　　　　　　　　　　＜　１／８　　　　　　　　　　
　　　　０　　　　　　　　　　　　　　　　　　１　
下記のデータは出口地点で採取された。

【００５３】 温度　　　　　　　　　　　　　　　　：　５５０℃圧
力降下　　　　　　　　　　　　：１．８　ｋｇ／ｃｍ
２　圧力　　　　　　　　　　　　　　　　：大気圧力
　　　　　　　　　　　　　　　　　　：１０Ｋｗ／ト
ン固体／気体比（質量）：１５ 「微粉」を兎に角　１／８”未満に限定すれば、砕け易
いＤＲＩは微粉含有量を驚くべき僅かに約１乃至２％だ
け増加させるのみであった。

【００５４】実施例１と比較した実施例２における周囲
温度条件下の、空気の一層重い重量の故で冷ＤＲＩを輸
送するために要する力は同量の熱ＤＲＩに関して必要と
されるそれの２倍程多いものとなる。

【００５５】この実験装置は約３６トンのＤＲＩを約４
５分間で空にすることが可能であり、そしてＤＲＩを　
２００ｍ以上輸送した。

【００５６】ここで説明した運搬ガスのタイプは冷ＤＲ
Ｉを排出させる実施態様においても、また熱ＤＲＩを排
出させる実施態様においても使用することが出来る。Ｄ
ＲＩは中間排出ビンを伴って、あるいは伴わないで輸送
ダクト内に導入してよい。

【００５７】経済的およびその他の実際的事項として、
輸送すべき粒度の上限は約３インチ（そして好ましくは
輸送パイプの直径の１／３を超えないもの）であるべき
である。通常、ＤＲＩペレットの大部分は　１／８”乃
至　３／４”を超えるものであり、そしてＤＲＩ塊状物
は１”−　１−１／２”までの範囲に及んでいる。実用
的な長さは　２００乃至　３００ｍである。従って、還
元反応器からＥＡＦへの実験プラントにおける典型的な
空気圧輸送は４”乃至６”の漸増寸法パイプを介して１
分未満である。これは輸送中の熱損失に関し、最小時間
をもたらすものである。ＤＲＩの空気圧輸送におけるエ
ネルギー損失（主としてコンプレッサーに関する電気の
費用）は時間、エネルギーおよび残存微粉に関して清算
されるものより一層大きい。

【００５８】比較的低いガス速度は摩耗および密集を最
小とするために好ましいが、十分な速度は輸送の効率の
ために好ましい。たとえば、長さ　１６４ｍの４”パイ
プに関する移動層反応器からの典型的ＤＲＩの輸送は、
運ばれたＤＲＩの容量をガス速度（速度９ｍ／秒におけ
るＤＲＩ約１１メトリックトン／時間から２０ｍ／秒に
おける約２３メトリックトン／時間へ、そして３５ｍ／
秒における１１メトリックトン／時間に後退する）に対
してプロットすると、ベル曲線（ｂｅｌｌ　ｃｕｒｖｅ
）を生成したので、運搬ガスの速度約１７乃至２５ｍ／
秒の好ましい範囲を示している。

【図面の簡単な説明】

【図１】好ましい実施態様を例示する製鋼プラントを概
略的に示すものであり、ここにおいてＤＲＩは還元反応
装置から前記ＤＲＩの１個所以上の地点へ空気圧によっ
て輸送され、それらは団鉱プレス、メルトショップにお
けるアーク炉および貯蔵ビンとして交互および／または
順次に例示されるものである。

【図２】ＤＲＩの空気圧輸送に関する本発明の一層特に
好ましい実施態様を示し、ここにおいて空気が有利に利
用されている運搬ガスが輸送ダクトを経由してエンドレ
スのループバック（ｌｏｏｐ　ｂａｃｋ　）内を連続的
に再循環されている。

【図３】本発明の変形された好ましい実施態様を示すも
のであり、ここにおいて運搬ガスはＤＲＩを生成させる
ために使用する還元ガスと同一である。

【図４】本発明の他の変形された実施態様を示すもので
あり、ここにおいて運搬ガスはＤＲＩを冷却するために
使用するガスと同一である。

【図５】図２に類似する本発明の一実施態様を示してお
り、ここにおいてＤＲＩは空気圧輸送ダクトへ、還元反
応装置における鉱石処理速度を調節する装置から直接導
入され、また運搬ガスは燃焼させた天然ガスである。

【図６】本発明の更に他の変形された好ましい実施態様
を示しており、ここにおいてＤＲＩ空気圧輸送における
運搬ガスは天然ガスであり、前記ＤＲＩ輸送において使
用された後、それがヒーターのためのバーナーおよびス
チームリフォーマー（接触リフォーマーに関し供給材料
として使用するためには、通常依然として汚れ過ぎてい
る）に供給されるのが示されている。

【符号の説明】

１０　　直接還元反応器 １２　　鉄鉱石 １８　　還元帯域 ３２　　ＤＲＩ ３４　　排出集積ビン ４０　　ガス流 ４２　　貯蔵ビン（またはサイロ） ４６　　団鉱 ４８　　アーク炉 ５６　　クリーニングおよび冷却塔 ８６　　還元循環路

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　寸法約　６．０ｃｍまでの鉄含有鉱石
   またはスポンジ鉄粒状体であり、そしてその少なくとも
   ８０％が　０．５ｃｍを超えるもので、またその少なく
   とも５０％が　１．０ｃｍより大きいものを第一出発地
   点から貯蔵または使用のための横方向に離れた第二地点
   へ輸送する方法において、前記鉄粒状体を運搬用流体中
   に移動させること、運搬用流体と鉄粒状体との混合物を
   閉導管を経由して前記離れた地点へ流動させること、お
   よび前記離れた地点において前記運搬用流体を前記粒状
   体から分離させることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】　　前記粒状体はスポンジ鉄粒状体、ＤＲ
   Ｉであって、それらは還元反応装置における粒状鉄鉱石
   の直接還元によって生成されるものであり、そして前記
   第一地点は前記反応装置の排出に際する地点であること
   を更に特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　前記運搬用流体はガス状であり、そし
   て前記運搬ガスが前記導管を経由して速度９乃至３５ｍ
   ／秒で循環されることを更に特徴とする前記請求項のい
   ずれかに記載の方法。
4. 【請求項４】　　前記運搬用流体はガス状であり、そし
   て前記運搬ガスが前記導管を経由して圧力５ｋｇ／ゲー
   ジで循環されることを更に特徴とする前記請求項のいず
   れかに記載の方法。
5. 【請求項５】　　前記運搬用流体はガス状であり、そし
   て前記運搬ガスが前記導管を経由してＤＲＩ対運搬ガス
   質量の質量比７乃至２５の範囲内で循環されることを更
   に特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】　　前記運搬用流体を前記第一地点へ再循
   環させることを更に特徴とする前記請求項のいずれかに
   記載の方法。
7. 【請求項７】　　空気に由来する前記運搬用流体におけ
   ることを更に特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】　　前記運搬用流体が空気であることを更
   に特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
9. 【請求項９】　　前記運搬用流体が前記反応装置からの
   消費還元ガスであることを更に特徴とする請求項２乃至
   ６のいずれかに記載の方法。
10. 【請求項１０】　　前記ＤＲＩが還元反応装置内で冷却
    ガスによって周囲温度に冷却されること、および運搬用
    流体として前記ＤＲＩを冷却するために使用したガスの
    一部を利用することを更に特徴とする請求項２乃至６の
    いずれかに記載の方法。
11. 【請求項１１】　　前記運搬用流体が天然ガスであるこ
    とを更に特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の
    方法。
12. 【請求項１２】　　前記運搬用流体が窒素であることを
    更に特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の方法
    。
13. 【請求項１３】　　前記運搬用流体が燃料と空気の燃焼
    によって生成されることを更に特徴とする請求項３乃至
    ６のいずれかに記載の方法。
14. 【請求項１４】　　前記第二地点における冶金用炉にお
    いて前記ＤＲＩを溶融し、かつ鋼に変換させることを更
    に特徴とする請求項２乃至１３のいずれかに記載の方法
    。
15. 【請求項１５】　　アーク炉において前記ＤＲＩを溶融
    し、かつ鋼に変換させることを更に特徴とする請求項２
    乃至１３のいずれかに記載の方法。
16. 【請求項１６】　　前記ＤＲＩを前記還元反応装置から
    温度　６００℃超過において排出させること、および前
    記第二地点においてＤＲＩを団鉱に変換させることを更
    に特徴とする請求項２乃至１３のいずれかに記載の方法
    。
17. 【請求項１７】　　ＤＲＩを前記第二地点における貯蔵
    部位内に転じさせることを更に特徴とする請求項２乃至
    １３のいずれかに記載の方法。
18. 【請求項１８】　　移動層還元反応装置において前記Ｄ
    ＲＩを生成させることを更に特徴とする請求項２乃至１
    ７のいずれかに記載の方法。
19. 【請求項１９】　　固定層還元反応装置において前記Ｄ
    ＲＩを生成させることを更に特徴とする請求項２乃至１
    ７のいずれかに記載の方法。
20. 【請求項２０】　　圧力ロックであって、還元反応装置
    をして前記反応装置の内部と大気とを接触させること無
    く排出せしめるものを経由して前記ＤＲＩを前記反応装
    置から前記導管へ導入することを更に特徴とする請求項
    ２乃至１９のいずれかに記載の方法。
21. 【請求項２１】　　調整された速度において前記ＤＲＩ
    を前記還元反応装置から前記導管内へ導入することを更
    に特徴とする請求項２乃至１９のいずれかに記載の方法
    。
22. 【請求項２２】　　温度　４００℃を超過するＤＲＩを
    移送することを更に特徴とする請求項２乃至１５ならび
    に１７乃至２１のいずれかに記載の方法。
23. 【請求項２３】　　スポンジ鉄粒状体が前記反応装置か
    ら排出され、そして温度４５０℃乃至　７００℃におい
    て前記離れた地点へ運ばれることを更に特徴とする請求
    項２乃至１５ならびに１７乃至２２のいずれかに記載の
    方法。
24. 【請求項２４】　　前記運搬用流体が分離され、冷却さ
    れ、そして再循環されて前記第一地点へ戻ることを更に
    特徴とする請求項１６、２２または２３のいずれかに記
    載の方法。
25. 【請求項２５】　　運搬用流体とスポンジ鉄粒状体とか
    ら成る混合物を前記閉導管の中間部であって、前記出発
    地点よりも高い高さにおけるものを経由して輸送させる
    ことを更に特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方
    法。
26. 【請求項２６】　　前記出発地点および前記離れた地点
    が少なくとも８６ｍのオーダーの距離によって、この種
    の距離を構成する部分を介して殆どもしくは全く正味重
    量により助成されない流れを伴って隔てられていること
    を特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。