JPH07502566A - 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】 鉄の製造方法 本発明は直接還元による妥当な資源からの鉄の製造方法に関する。この方法は現 在この目的には経済的に利用されてない低級鉄含有資源、例えば砂鉄の直接還元 に特別に応用可能である。しかしながら、この方法は在来の溶融法に通常使用す る鉄鉱石のような高級資源にも利用可能である０本方法は鉄製の屑資源の溶融に も利用可能である。

在来の高炉を利用した製鉄は製造金属のトンあたりの価格を低価格に維持するた めには、多額の資本投下を伴う大規模な操業を必要とするという不利な点を持っ ている。この方法は燃料および還元剤として大量のコークスを必要とする。しか しながら、コークスの製造は経費がかかり、硫化水素のようなガスを発生するこ とおよび浮遊塵の発生故に環境問題を引き起こす。またこの方法は塊状でフィー ドする必要があり、現在の実務ではこのフィート物を融剤と共に焼成している。

焼成プラントの操業も多額の経費および環境面の出費を包含している。一般的に 高炉を使った製鉄は年間１００万トン以上の鉄を製造する大規模プラントにのみ 考えられている。

鉄を年間２０万ないし１００万トン製造する小規模プラント用に電気炉操業が開 発されてきた。この電気炉は一般的には事前に還元したフィード物および屑鉄で 操業し、発生する鉄化合物の還元量は通常はこの方法の小さい部分である。この 方法はこの還元にコークスを使用し、従って高炉法と同様な不利な点を持ってい る。この方法は電力を加熱目的に使用し、このことが多くの地域では高温溶融法 のために高価なエネルギー源になっている。

多くの直接溶融法が既に提案されており、パイロットプラント規模に開発されて おり、この中には鉄浴中であるいはスラグ浴中で石炭の直接燃焼を含んでおり、 純粋な酸素あるいは噴射した燃料に高い濃度の酸素増強を行って、部分燃焼還元 条件下で行う、これらの方法は一般的に部分的還元鉄鉱石をフィードとして使用 することを包含し、従って、この方法の一部として事前還元設備および操作を行 うための必要性を伴っている。このことは必然的に大操作体勢および大資本投下 を含んでいる。

一般的に開発中の方法は燃料、空気および鉄資源な金酸浴に投入するために下部 の羽口を使用してきた。これは高価な高圧インジェクションを必要とし、羽口の 近傍では耐火物のために厳しい条件を内包している。

いくつかの方法は浴の上部表面に向って燃料および空気の天井からのジェット注 入法を使用しており、しかしこの方法には浴への比較的低い熱伝導および比較的 遅い溶融反応が付随している。

本発明は低級鉄資源の利用に変更可能であり、かつ在来の方法よりも環境的に興 味を引く鉄の製造方法を提供することを目的にしている。

本発明の方法は鉄含有原料をスラグ浴を有する反応器中で溶融することから成り 、ただし加熱および還元条件を浴の少なくとも１還元領域内で燃料／還元剤の噴 射で生じさせ、酸素含有気体を少なくとも１個の頂上から挿入した槍による噴射 で発生させる。資源を追加の還元剤および融剤とともに少なくともｌ還元領域で あるいはその近傍で反応炉に入れて溶融反応を行わせ、追加の還元剤として石炭 を使用し、酸素および燃料／還元剤の噴射速度を必要に応じてコントロールし、 約４０％ないし約５０％の燃料／還元剤の燃焼度に十分な、約４０％ないし約１ ００％の酸素含有量を有する噴射ガスを作製して十分な還元条件を達成し、Ｃ０ 及びＨ□が溶融操作で生じ、浴から燃焼ガスが運び出した炭素粉塵が反応炉中で 後燃焼を受ける。

天井から挿入した噴射は好ましくは強力な還元条件を作製している。燃料および 噴射した還元剤は微粉状の石炭、燃料油、天然ガス、ＬＰＧあるいはその他の妥 当な炭素を含む原料から成っている。微粉炭の場合には、燃料をキャリアガスと 一緒に噴射し、そのガスは少なくとも燃料の燃焼に必要な酸素が一部分をなして いる。またはキャリアガスは窒素のような不活性ガスと空気との混合物から成り 、酸素強化空気あるいは酸素のみから成り、あるいは単純に不活性ガスから成り 立っていてもよい。燃焼に必要な酸素の一部は燃料／還元剤の流れから分離した 槍を通じる気流によって噴射しても良く、槍の低端でのみおよび／またはスラグ 浴で起る別の気流と混合して噴射する。少なくとも酸素の一部をこのような別の 気流で噴射する場合にはその別の気流は酸素のみ、空気、酸素強化空気あるいは 窒素のような不活性ガスと混合したようなガスから成っていても良い。

酸素および燃料／還元剤の噴射速度は必要とする還元条件を達成するように制御 し、指摘したようにこれらの条件は強い還元性であることが最も好ましい、従っ て、噴射ガスは約４０％から約１００％迄の酸素濃度を有しており、約４０％か ら約５０％の燃料／還元剤の燃焼度には十分である。

追加の石炭還元剤は好ましくは塊状の石炭である。鉄含有原料と一緒に浴にフィ ードし、最も好ましくは原料の２０ないし６０重量％の割合である。原料によっ て変動するが、石灰あるいはシリカのような妥当な融剤を原料と一緒にフィード する。少なくとも追加の石炭還元剤および原料を連続的に溶融操作中にフィード し、スラグおよび鉄の取り出しは連続式であるかバッチ式であっても良い。

最上部から挿入した槍には多様な形態を使用することができる。しかしながら、 本発明の溶融還元操作は約１３５０℃ないし１５００℃のような比較的高い反応 炉温度を必要としている。従って、その槍あるいは各種は好ましくはステンレス スティールのような妥当な合金製である。合金鋼は好ましくは高品買であり、耐 腐食性を有し、高温でのスラグ中での酸化および溶解に抵抗性を有している。Ａ ＳＴＭ　（アメリカ素材検査規格）３２１．３１６およびその他の高クロム鋼が 妥当である。一般的には槍の冷却も溶融操作の間に冷却材の供給によって必要で あって、槍は１９９０年９月２６日に出願した我々の国際出願ＰＣＴ／ＡＵ９０ １００４６６　（ＷＯ９１１０５２１４）に開示した形態であってもよい、槍は １９９１年９月２０日に出願した我々の同様に係属中のオーストラリア特許出願 ＰＫ８４５７　（弁理士参照番号Ｉ　ＲＮ２２８９８９）のなかで開示した形態 であることが最も好ましい、これらの各々文献の開示は本件中に導入してあり、 本特許の開示の一部として引用する。

本発明の方法は溶融操作で生じたＣＯおよびＨ２ならびに燃焼ガスが浴から運び 出した炭素塵の後燃焼と一緒に実行できる。これには、酸素あるいは、空気ある いは酸素強化空気のような酸素含有ガスをスラグ浴上の反応炉空間に吹き込む、 後燃焼は好ましくは浴面に近く、最も好ましくはその還元領域あるいは各還元領 域に隣接しており、スラグ浴に高いレベルの熱移動を行うためである。このため に酸素含有ガスを浴表面上の低い所に放出口を持つ少なくとも一本の槍が供給す ることができるにもかかわらず、燃料／還元剤用に天井から挿入した槍が伸びて いるガス覆い付きのパイプを通じて反応炉空間に吹き込み、この覆い付きのバイ ブは浴表面上で末端になっている。ＰＣＴ／ＡＵ９０１００４６６の覆い付きの 槍および我々の同様に係属中のオーストラリア特許出願ＰＫ８４５７のなかに開 示している覆い付きのパイプはこの目的には妥当である。

（ＣＯ□＋Ｈ３０）対（Ｇ　Ｏ＋　Ｈｘ　＋　ＣＯａ　＋　Ｈｘ　）の比が示す ように、後燃焼は好ましくは０．２以上に酸化度を達成するように行う、酸化度 は好ましくは約０．９５以上にはならないが、しかし１までにも成りつる。酸化 度を溶融物に最高水準の熱移動を達成するように制御する。ガスのその後の使用 と矛盾無く、ただし浴を再酸化しないことである０反応炉からのガスは蒸気製造 のような一般的な加熱目的に使用してもよく、その操業の経済性は原料を事前還 元に使用することは好ましくない。

鉄含有フィード原料は焼成石灰のような融剤と一緒に反応炉に投入する。それ以 上の還元剤としての塊状の石炭は原料と一緒に投入することができる。原料も塊 としであるいは微粉状であってもよく、しかしながら特に細かい原料の場合には 、融剤および／または塊状石炭と共に塊状になっていることが好ましく、その理 由は原料が反応煙道ガスで吹き飛ばされないように防ぐためである。こねるスク リューあるいはその他の妥当な装置で水を添加して塊状にすることも出来る。

原料および融剤およびその他の還元剤のような他の原料を最も好ましくは妥当な 位置にある反応炉の運搬手段を通じてスラグ浴上に天井から挿入した噴射口から 生ずる還元領域の近傍にあるいは少な（ともその１還元領域に投入する。しかし ながら、原料および融剤が妥当な微細な粒径を持っている場合にはそのあるいは 各天井から挿入した槍を通じて反応炉に投入することができる。いずれにしても 、天井から挿入した噴射は最も好ましくは還元領域内で実質的な攪乱を発生する ように、典型的には浴表面の跳ね返しを伴っている。

原料は塊あるいは粉末として鉄鉱石から成っていても良くあるいは含んでいても よい、あるいはベレット、微細ベレット、砂鉄、鉄残留物、鉄鱗片、スティール プラント煙道塵、鉄屑、高鉄含有スラグから成っていてもよい。発明を容易に理 解するために添付の図面を引用する。

第１図は本発明の方法中で使用するのに妥当な反応炉の上面図である。

第２図は第１図の線Ａ−Ａで切ったときの長さ方向の断面図である。

第３図は本発明中で使用するための好ましい槍の断面図である。

第４図は第３図の槍の下端の拡大断面図である。

第１図および第２図の反応炉１０は底１２、周辺部側壁１４および天井１６を有 する実質的に閉鎖した容器である。一方の端で、煙道ガス開口部１８を壁１４お よび天井１６の末端部分が明確に区切っている。反応炉１０は好ましくは妥当な 耐火物素材で上塗りしである金属製の殻を持っている。一方の端で、反応炉１０ はスラブ浴の下にある鉄層２２から鉄を流し出すための流し出し口２０を持って いる。他の端では浴２４のスラグ層２８からスラグを流し出すための流し口２６ を有している。

一般的には天井１６の中心に添って、反応炉は一連の槍の口３０を有しており、 そのそれぞれの中に天井から挿入した槍３２が挿入しである０口３０のそれぞれ の側面には、鉄含有原料、融剤およびもし必要ならば、還元石炭を投入する供給 口３４がある。そのような投入は好ましくは槍３２による天井から挿入した噴射 によって連続的に行う。

各種３２はＰＣＴ／ＡＵ９０１００４６６あるいはもつト好ましくは、上記の共 に係属中のオーストラリア特許出願ＰＫ８４５７に開示されているような物でも よい、槍３２それぞれは中心の導管３６から成り、最も好ましくは少なくとも２ 本の実質的に同心管から成り、外側の覆い管３８は実質的に導管３６と同心であ る。その上端では、各導管３６は微粉炭のような燃料／還元剤の供給および酸素 含有ガスの供給（図示していない方法で）に結合可能である。導管３６の下端は 放出用先端あるいはノズルから成り、さらに図示したように、浴２４のスラグ層 ２８の中に漬かっている。

燃料／還元剤および酸素含有ガスの噴射、およびキャリアガスが酸素含有ガス以 外の場合には燃料／還元剤用のキャリアガスは還元領域４０を生じ、そこで上向 きの跳ね返り４２が層２８の中に形成される０口３０．３４の相対的な位置は口 ３４を通じてフィードすることが上記の上向きの跳ね返りになるようにする。

その上の端では、各外側の覆い管３８は酸素含有ガスの源に接続可能（図示して いない方法で）である、そのガスは管３８およびその導管間の環状の通路を通過 する。その通路を通過したガスが反応炉空間１０ａにそこから放出されるように 、導管３８の下端はその導管の下端の上にあり、浴２４上に短い距離を置いて各 上向き跳ね返り４２の上にある。浴２４から起るＣＯ及びＨ２の再燃焼にはある いは後燃焼には従って大部分の得られた熱エネルギーが浴２４に移動するように に起すことが可能である。

連続フィードは全ての素材に使用できるが、層２２および２８からの取り出しは 連続式であってもバッチ式であってもよい。

槍３２による天井からの挿入による噴射は非酸化性の条件で熱を生じている。還 元は一部分塊状石炭であるいは微粉炭で口３４経由で投入した鉄含有資源原料で 生じている。

第３図および第４図の槍５０は導管５２を有しており槍５０の上端部分５０ａか ら下の放出端にある先端５４にまで伸びている。

導管５２は内部および外部の同心の管５６．５８および管５６および５８間に配 置しである第三の管６０を包含している。先端５４は容管５６および５８の下の 端の円周に密封するように接続している。しかしながら管６０の下端は先端５４ の上で末端に成っている。

管５６および５８間の体積が内部および外部の環状の通路６１および６２に区分 できて、これら通路は６３で、管６０の下端および先端５４間で、接続されてい る。

上の部分５０ａでは、通路６１は管５６および６０の相互に作用している、おた がいに結合しているフランジ５０ａおよび６０ａによって閉鎖されている。同様 に通路６２は管６０の周りで密封されている管５８の環状の半径方向の壁５８ａ によって閉鎖されている。

管６０はインレット接続導管６０ｂを持っており、これによって導管５２は冷却 液体を通路６１に供給するように水のような加圧冷却液体源に接続可能である。

また管５８はアウトレット接続導管５８ｂを持っており、これによって導管５２ は通路６２からの冷却液体の放出用のラインに接続可能である。その配置は導管 ５２の冷却のために、冷却液体は導管６０ｂを通じて通路６１を通じておよび６ １の周りで下向き流動のために供給可能であり、その後に通路６２を通じておよ び６２の周りで上向きに導管５８ｂを通じて放出するために供給可能である。そ のような流動のなかでは、冷却材は先端５４の冷却を行うために先端５４の上端 を超えて６３を通じて流れる。

管５６は先端５４に部分５４ａ中の管５６の上端から管６４を明確に区分してい る。先端５４は槍５０の下端までの管６４の連続になっている。管５６と同心的 に燃料供給管６６があり、これは槍５０の上端から先端５４の頂上付近で実施例 中の水準にまでびている。

管６６の上端は環管６７のなかに接続されており、この環管で管６６は供給ライ ンに接続されている。後者６８は燃料源および燃料用のキャリアガス源に、燃料 の噴射のために管６６を通じて槍５０を経由して供給接続可能である。

管５６および６６の間には管６４を通過する環状のガス通路がある。管５６の上 端は５６ｂの所で太くなっていて、インレット接続導管５６ｃと結合しており、 通路７０はこれによって酸素あるいは酸素含有ガスの加圧源に接続可能であり、 その結果槍５０を通過してそのようなガスの噴射を可能にしている。

先端５４は内部周辺表面５４ａを持っており、管６４の延長することに加えて、 管５６内で円錐台形であって、テーパーが下向きであり管６４の断面から外向き になっている０表面５４ａのテーパーは上記の理由のように、半分の円錐角１ｏ ０ないし２００を持っている１表面５４ａは先端５４の外側の円筒形表面５４ｂ に合致しており、槍５０の出口で先端５４の鋭い下端５４ｃを明確に区分してい る。

管６６の下端は円周上に間隔を開けた複数の管７２を有していても良く、先端５ ４内でこの管７２は軸方向に突き出ている。管７２にマウントして、先端５２の 中で、円錐形の邪魔板があり、槍５０の下端にもかって断面形状を増加する形に なっている。邪魔板７４は先端５４の表面５４ａに似た半分の角度を有し、管６ ６から出てくる燃料の流れを通路７０から出てくる酸素の流れに外向きに発散さ せる原因になっている。先端５４の邪魔板７４および表面５４ａも先端５４の中 へのスラグのはいることを最低にしている。

通路７Ｑの下の延長内に出てくる酸素の円周状の動きを与えるためにらせん状の 弦巻があってもよい１弦巻７６は管６６上にマウントされた２回巻きの螺旋の邪 魔板から成り立っている。これは先端に向ってピッチを減少している。先端５４ の表面５４ａおよび邪魔板７４は先端５４内で燃料および酸素の好ましい混合の 原因になっており、これをさらに弦巻７６の作用が増大している。その混合およ び弦巻７６の作用がスラグ中、で槍５０の天井から挿入した噴射口から噴射した 燃料および酸素の良好な分配を生ずる。

導管５２の上の延長上に同心的に配列して、覆い管７８がある。覆いの通路８ｏ は管５８および７８間に限定されており、通路８０はこれらのパイプのそれ相当 のフランジ５８ｄおよび７８ａでその上端で閉鎖されている。管７８は通路８０ に接続しているインレット導管７８ｄを有しており、またここに詳細に記載した スラグ浴上で後燃焼用の酸素含有ガスのような覆いガスの加圧源に接続可能であ る。覆いガスは通路８ｏの開いた下端から放出可能であって、浴上で炉あるいは 反応炉ガスの中に放出するためである。

管７８の長さの少なくとも一部の周りに、補助の冷却システム８２があり、ただ しもっと一般的な考え方としてはこれをつけることは任意である。これらは同心 円の管８４および８６からなり、それぞれはその上端で閉じており、管８６はそ の下端で閉じている。それぞれの管は接続導管８４ａおよび８６ａを持っており 、基本的には導管５２中でそのような液体の循環に関して記載したように、それ ぞれその他の冷却液の供給および放出を可能にしている。システム８２は槍５゜ の、特に覆い管７８の炉あるいは反応炉ガスの効果および後燃焼の熱に対する全 体の冷却を強化している。

天井から挿入した噴射用の槍５０は外部の冷却剤循環システムを使用すること、 好ましくは冷却液体として水を利用することが好ましい。このことは頻繁な修理 の必要性を省略し、槍の長い使用寿命を作っている。

槍５０を燃料、空気および酸素をスラグ浴に噴射するように使用し、そこで熱を 発生させ、ならびに急速なおよび効果的な反応を達成するために激しい攪拌する ために使用する。鉄含有原料から鉄を溶融することおよび還元することに必要と するような高温で強烈な還元性の条件を発生させることは燃料としての石炭およ び酸素および空気と共に還元剤として噴射して使用するときには槍は特に有利で ある。

錆を防ぎおよび高温での酸化を防ぐために、槍を好ましくはステンレススティー ル管あるいはバイブから製造し、先端５４も好ましくはステンレススティール製 であり、上述のように、半分の角度の円錐角１０’ないし２０’の円錐が固化し たスラグで塞ぐことを防止する役を果している。外部の水冷却が槍の温度を低く 維持し、槍を含んだシステム中では好ましくは低圧冷却液体通路があり、さらに 槍を上昇させるメカニズムが存在する。

槍は好ましくはガスおよび燃料の高速度の流れを維持する能力を許容した最低の 表面積を持っている。典型的には、ガスおよび燃料の流れはマツハ０．０５ない し１．０、好ましくはマツハ０．３ないし０．５に亙ることかが可能である。同 様に、高速の冷却材の流れが槍を最低の表面積にしており、その冷却水の流れが １ないし５ｍ／秒になっている。

導管５２の外側に覆い管７８を作製することが空気あるいはその他の覆いガスを 浴に噴射することを可能にしている。そのような覆いガスは槍５０の上部の延長 用の冷却を成している。この覆いガスはこの工程のために必要とする上記の浴反 応用の酸素を提供することができて、−酸化炭素、水素および挿入した噴射の間 に浴から運び出した炭素塵の十分な後燃焼を達成するためである。覆い管７８の 位置は浴にそのような反応からの熱を最高に回収することが出来るように最適化 し、一方スラグ浴および金属製品の再酸化を回避するのである。

酸素／空気ダクト中の弦巻７６の作製はこれらが浴に入るまえに噴射する素材の 混合を強化し、また浴へのガスの噴射用の安定な投入条件を設定している。

邪魔板７４の作製は先端からスラグが入ってくることおよび流れを塞ぐことを防 止している。

スラグ浴上で放出した覆いガスの量が覆い管７８が酸化あるいは損傷を起す温度 に達することを防ぐことに十分な量でないならば、導管５２の周りの補助の水冷 上部領域は有利である。補助の冷却は、使用した原料によって異なるが、好まし くは覆い管７８の下端を４００ないし８００℃の温度に維持する。

本発明の基本的な目的は槍が最少の消耗を受け、最低のメイテナンスを必要とす る条件で燃料、還元剤、空気および／または酸素をスラグ浴の中に噴出させるこ とである。しかしながら、覆い管が作製されているその他の利益としては後燃焼 空気あるいは酸素を浴の上のガス空間に噴射点の妥当な近傍で噴射することを可 能にし、有効に浴を加熱している後燃焼からの熱の放出を保証し、他方では浴の 中身が再酸化することを防止している。この後者の目的は金属鉄を製造するため に、銑鉄の形状あるいは銑鉄より炭素含有が少ない形状で鉄を製造するために、 鉄を含有しているフィード原料を溶融および還元することに特に関連している。

本発明を更に説明するために、制限を目的としない以下の実施例を作成した。

ＩＬ伝」。

パイロットプラント操作を行い、ただしそのときにはＦｅ４６．　６　％、　Ｔ ｉ０ｚ７．ＯＯ％、　５ｉＯｉ１３　、４　％、　Ｍｇ０４．　５　％、　Ｃａ ０４．　Ｏ％、Ａ１＊Ｏｓ４　、２５％、　Ｃｒ　１　６００ｐｐｍ。

Ｖｚ　Ｏｓ　０．４５％、Ｐ＊　Ｏｓ　０．２９％の分析値の砂鉄原料を天井か らの挿入槽をつかって炉中に焼成石灰および塊状石炭と混合した後に、更にこね るスクリュウ内で水分１９．５％に湿潤した後にフィードロを通じてフィードし た０強い還元溶融条件なスラグ浴中に発生するために、天井から挿入した槍から 微粉炭、酸素および空気で点火する。空気を覆い管を通じて槍のままわりに吹き 込み、浴直上で上昇するガス中のＣ○、Ｈ２および炭素の後燃焼を行わせる。投 入条件は以下の通りである。

砂鉄のフィード速度　６５　ｋｇ／時間塊状石炭のフィード速度　３０　ｋｇ／ 時間石灰のフィード速度　６．５　ｋｇ／時間微粉炭の噴射速度　１５０　ｋｇ ／時間酸素の噴射速度　８５　Ｎｍ３／時間 キャリア空気の噴射速度　５０乃至６ＯＮｍ３／時間覆い空気の噴射速度　２０ ０　Ｎｍ’／時間溶融温度は１４００”ｃ乃至１４５０℃の範囲内であった。金 属及びスラグは溶融中に取り出した。１９．６時間の全操作時間後には、炉の中 身を完全に流し出した。砂鉄全量９３７．４ｋｇを槍先端での燃焼レベル４３％ で点火中にフィードした。噴射ガス中の酸素強化レベルは６０％である。覆い空 気による後燃焼度は２５％である。

分析値Ｆｅ９４．８％、Ｃ２，７４％、Ｓｏ、１１％、Ｖｏ、０５％、Ｐｏ、０ ５％の鉄を製造した。鉄の回収率は８７％である。取り出したスラグ中に残存し た鉄の濃度は４％であった。

及１五ユ 実施例１と同一組成の砂鉄原料を図１および２に示すような炉の中で８０トン／ 時間の全溶融速度で溶融した。塊状石炭および焼成石灰はそれぞれ１７３００ｋ ｇ／時間および８４００ｋｇ／時間の速度で浴中に砂鉄および１５％の団塊用水 分１５％と一緒に供給した３本の槍を使用して、微粉炭２９５２２ｋｇ／時間、 酸素１５０２８Ｎｍ３／時間、燃焼空気１５４１３Ｎｍ３／時間を浴の中に噴射 した。これは６０％の酸素強化および４５％の微粉炭燃焼を示している。槍の上 の覆いは後燃焼空気２４８４６ＯＮｍ’　７時間を供給するために使用し、これ は後燃焼熱を浴に３０％回酸回収ことになる。

煙道ガスが大部分の熱を含有しており、全てのガスを廃熱ボイラーを通過させた ならば、十分な熱を発生し、はぼ４０ＭＷの電力を生じるはずである。

溶融プラントは主に酸素の発生用にＩＯＭＷの電力を消費しており、従って全て の廃熱が利用されたならば過剰なエネルギーになっている。あるいは廃熱ボイラ ーおよびタービン電力プラントは溶鉱炉に必要な酸素を発生させおよびプラント の電気設備を運転する規模にすることができる。ガスの残りは塵除去の後に大気 に放出した。

このプラントはＦｅ９５．８％、Ｃ４，０％の分析値を有する鉄４０．７トン／ 時間を生産し、Ｆｅ５％、Ｃａ０２９．２％、５ｉＯａ１５．２％、ＭｇＯ９， １％の組成を有するスラグが得られ、廃棄のために粉砕した。この方法中の鉄の 回収は９６．１％であった。

微粉炭、キャリアーガスおよび酸素を槍を通じて液体のスラグの浴中に噴射する 。その混合物は６０％の酸素強化レベルおよび４５％の燃焼度を持っている。こ の噴射は挿入溶融用の、並びに浴攪乱および浴中の還元条件用のエネルギー需要 を発生させている。ＧＯ１Ｈ２および上昇してくるガスが浴を飛び出した炭素を 完全に燃焼させるために、空気を槍の覆い管を通じて噴射する。この後燃焼は浴 への実質的な回収が起るその場所で浴の上でエネルギーを生じている。塊状のま たは微粉状の鉄含有フィードは焼成済みの石灰融剤、塊状石炭還元剤および必要 ならば団塊用の水と混合し、図１および２に示すようにフィードロを通じてフィ ードする。好ましくは、炉からの塵は添加した焼成石灰を使ってリサイクルする 。

得られた鉄および鉄含有量の低いスラグは炉の反対側にあるそれぞれの取り出し 口から取り出した。公知の方法を使って、この金属は別のプラントで鋼鉄にまで 加工することに適しており、あるいは銑鉄としてそのまま販売することにも適し ており、一方スラグは使用あるいは廃棄するために粒化することも可能である。

炉中で生じた煙道ガスは十分なエネルギー内容を持っており、付属の蒸気タービ ン電力プラントで廃熱ボイラーを通じたならばプラントの電力需要の３ないし４ 倍の電力を発生させるのに十分である。

最終的には、本発明の精神あるいは範囲から逸脱することなく、上述の部分の組 合せおよび配置の中に種々の変更、変法および／または追加を導入することも可 国際調棄報告　１°ｗｍａ＋＋ｏ＋ｕｌ”ｒｐｌ”°゛′″８゜ＰＣＴＩＡＬ１ ９２１Ｄ１１４１１９ ＦａｍＰＣ１°１ｌｓＡ！：ＩＱＩｅｏｍ＋ｎｕｍａｎｏｆｎｎ＋Ｉｈｅａ＋＝ １１ｆｊｕ１１＋９９！ｌｃａＰ）ｎｅ国際調査報告　ＩｎＩｅｎｕｍｎｓｌ　 ｈｙｌ＜ａ＋ｗｎＮ。

ＰＣ′ｒｌＡＵ９２ｊＤ０４Ｊ９ ＴｈｉｓＡｎｎｅｘｌｉｓＬｓｔｈｅｋｎｏｗｎ”Ａ”ｐｕｂｌｉｃａ＋ｉつｎ １ｅｖｅｌｐａ＋ｅｒ＋＋ｆａｍｉｌｙｍｅｍｂｅｒｓｒｅ撃＜高獅■{ｏｔｈ ｅｐａ＋ｃ＋＋＋ｄｏｃｕｍｅｎｔｓａ７＋ｎ山ｅ　ａｂｏｖｅ−ｍｅｎｔ＋ｏ ｎｅｄ　ｉｍｅｒｎａｏｎａｌ　５ｅａｒｃｈ　ｒｅｐｏｎ、　Ｔｈｅ＾ｕｓ＋ ｒａｌ＋ａｎ　Ｐ＝{ｅｒ＋＋　（Ｍｎｃｅ　＋ｓ　＋ｎ　ｎｏ　ｗａｙ　１ｉ ａｂｌｅｒｏｒｔｈｅｓｅｐ為ｒ０ｃｕｌａｒｓｗｈ＋ｃｈａｒｅｍｅｒｅｌｙ ｇ＋ｖｅｎｆｏｒ山ｅｐｕｒｐｏｓｅｏｒｉｎｆｏｒｍａ口ｏｎＦｏｒｍＰＣＴ Ｉ１５ＡＩ：ｌ＋Ｍｐｍ＋ｅｎ＋Ｉ＋ｍ１１７ｍｎｎｅｚｏｌｕｌｙ１９９！ｌ ｃｏｐｉｎｇフロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、　ＳＥ）、０ Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、　ＭＲ ，ＳＮ、　ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、 　ＣＨ，Ｃ３゜ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ 、　ＬＵ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＰＬ、　ＲＯ，ＲＵ、 　ＳＤ、ＳＥ、　ＵＳ（７２）発明者　パルドック、ブライアン、ロスオースト ラリア国　３９７７　ヴイクトリア州スカイ　マコーミックス　ロード　４９

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．鉄含有原料をスラグ浴を含有する反応器中で熔融することから成る方法であ って、加熱および還元条件を浴の少なくとも１つの環元領域内で燃料／還元剤お よび酸素含有気体を少なくとも１個の天井から挿入した槍で噴射することにより 発生させ、原料を追加の還元剤および融剤とともに反応炉の少なくとも１つの還 元領域にあるいはその近傍にフィードして熔融還元を行わせ、追加の還元剤とし て石炭を使用し、酸素および燃料／還元剤の噴射速度をコントロールし、約４０ ％ないし約５０％の燃料／還元剤の燃焼度に十分な、約４０％ないし約１００％ の酸素含有量を有する噴射ガスを作製することによって必要で十分な還元条件を 達成し、かつ熔融操作で生じたＣＯおよびＨ２並びに浴から燃焼ガスが運び出し た炭素粉塵が反応炉中で後燃焼を受けることを特徴とする上記の方法。
2. ２．天井から挿入した噴射により強い環元性の条件を生じる請求項１の方法。
3. ３．燃料と噴射した還元剤が細かい微粒子状の石炭、燃料油、天然ガス、ＬＰＧ その他の適当な炭素性の原料およびこれらの混合物から選択される請求項１ある いは２の方法。
4. ４．燃料がキャリアーガスで噴射された微粉炭である請求項３の方法。
5. ５．キャリアーガスが燃料の燃焼に必要な少なくとも酸素を一部分に含んでいる 請求項４の方法。
6. ６．キャリアーガスが空気、酸素強化空気、酸素および不活性ガスの混合物から 選択される請求項４の方法。
7. ７．キャリアーガスが空気を含有する不活性ガスまたは不活性ガスであり、その 不活性ガスが窒素である請求項６の方法。
8. ８．燃焼のために必要な酸素の部分は燃料／還元剤の流れとは別の槍を通過する 流れによって噴射され、槍の下端でおよび／またはスラグ浴中でのみ生ずる別の 流れと混合される請求項１ないし７のいずれか１項の方法。
9. ９．上記の別の流れから噴射した上記の酸素の部分が酸素のみ、空気、酸素強化 空気から成り、場合によっては窒素のような不活性ガスと混合している請求項８ の方法。
10. １０．追加の石炭還元剤が塊状石炭である請求項１ないし９のいずれか１項の方 法。
11. １１．塊状石炭を鉄含有原料と一緒に浴にフィードする請求項１０の方法。
12. １２．塊状石炭を原料の約２０ないし６０重量％の割合でフィードする請求項１ １の方法。
13. １３．原料によって異なるが、石灰あるいはシリカのような融剤を資源原料と一 緒にフィードする請求項１ないし１２のいずれか１項の方法。
14. １４．少なくとも追加の石炭還元剤および原料を熔融操作中に連続的にフィード し、スラグおよび鉄の取り出しが連続的に行われる請求項１ないし１３のいずれ か１項の方法。
15. １５．少なくとも追加の石炭還元剤および原料を熔融操作中に連続的にフィード し、スラグおよび鉄の取り出しがバッチ毎に行われる請求項１ないし１３のいず れか１項の方法。
16. １６．熔融還元を約１３５０℃ないし約１５００℃の反応炉温度で行い、その槍 はあるいは各槍はステンレススティールのような妥当な合金鋼である請求項１な いし１５のいずれか１項の方法。
17. １７．その槍はあるいは各槍は熔融操作中冷却材の供給によって冷却する請求項 １６の方法。
18. １８．後燃焼をスラグ上の反応炉空間に吹き込んだ酸素あるいは空気あるいは酸 素強化空気のような酸素含有ガスで行う請求項１ないし１７のいずれか１項の方 法。
19. １９．そのあるいは各還元領域に隣接したような浴表面に接近してスラグ浴に高 レベルの熱移動を行うために後燃焼を行う請求項１８の方法。
20. ２０．後燃焼用の酸素含有ガスを浴表面上のその低い放出末端を有する少なくと も１本の槍で供給する請求項１ないし１９のいずれか１項の方法。
21. ２１．後燃焼用の酸素含有ガスを覆い管を通じて反応炉空間に吹き込み、この覆 い管を通じて燃料／還元剤用の天井から挿入した槍は伸びており、覆い管は浴上 で末端になるように伸びている請求項１ないし１９のいずれか１項の方法。
22. ２２．（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ）対（ＣＯ＋Ｈ２＋ＣＯ２＋Ｈ２）の比によって求めた 酸化度が０．２より大きく成るように後燃焼を行う請求項１ないし２１のいずれ か１項の方法。
23. ２３．酸化度が約０．９５より大きくはないではない請求項２２の方法。
24. ２４．酸化度は熔融体に最高レベルの熱移動を行うために制御し、ガスのその後 の利用に矛盾無く、しかも浴を再酸化することもない請求項２２あるいは請求項 ２３の方法。
25. ２５．鉄含有原料は焼成石灰のような融剤あるいはその他の還元剤としての塊状 石炭と一緒に反応炉に投入し、その時に原料は塊状あるいは微粉形態である請求 項１ないし２４のいずれか１項の方法。
26. ２６．原料を反応炉煙道ガスと一緒に吹出すことを防ぐために、原料は融剤とお よび／または塊状石炭と集塊状になっている請求項１ないし２４のいずれか１項 の方法。
27. ２７．原料、融剤更に還元剤をスラグ浴上の反応炉の妥当な位置に置かれた投入 口を通じて天井から挿入して噴射口から生じたそのまたは少なくとも１つの還元 領域にあるいはその近傍に投入する請求項１ないし２４のいずれか１項の方法。
28. ２８．妥当な粒径を持つ資源原料および融剤をそのまたは各天井から挿入した槍 を通じて反応炉に投入する請求項１ないし２４のいずれか１項の方法。
29. ２９．天井から挿入した噴射が浴表面の実質的な上向きの跳ね返しを伴って噴射 が環元領域内で実質的な撹拌を起すような噴射である請求項１ないし２８のいず れか１項の方法。
30. ３０．原料が塊状、粉末、ペレット、微細ペレットの鉄鉱石、砂鉄、鉄残留物、 鉄鱗片、製鉄所煙道塵、高鉄含有スラグおよびこれらの混合物から選択される請 求項１ないし２９のいずれか１項の方法。