JPH11509274A

JPH11509274A - 溶融銑鉄又は鋼材前製品を生産するためのプロセス及びこのプロセスを実行するためのプラント

Info

Publication number: JPH11509274A
Application number: JP9506081A
Authority: JP
Inventors: ヴェーナーケプリンゲル，レオポルト; ヴォルネル，フェリクス; シェンク，ジョハネス
Original assignee: ヴォエスト−アルピーネインデュストリーアンラーゲンバウゲーエムベーハー; ポハンアイロンアンドスティールカンパニーリミテッド; リサーチインスティテュートオブインダストリアルサイエンスアンドテクノロジーインコーポレイテッドファンデイション
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1999-08-17
Also published as: AU6347996A; SK6998A3; EP0840806B1; WO1997004138A1; CA2227231A1; KR100321806B1; US6264722B1; AU713666B2; EP0840806A1; DE59607839D1; ATE206469T1; RU2135598C1; KR19990029079A; UA42845C2; AT406483B; ATA123695A; TW359686B; CZ16898A3; ZA966099B; BR9609784A

Abstract

(57)【要約】細かい粒子状の鉄含有物質（５）から溶融ガス化装置（１）の溶融ガス化ゾーン内において溶融銑鉄（２４）又は鋼材前製品を生産するプロセスにおいて、炭素含有物質（１９，１９’）と酸素含有ガスとの供給下において、同時に、固体炭素キャリア（１６，１６’）で形成されたベッド（２７）中に還元ガスを形成し、鉄含有物質（５）は、ベッド（２７）を通過する時に、溶融することを特徴とするプロセス。１００％までの細かい鉱石を含む充填物と一緒に作用することができるように、依然として、揮発性部分を含む石炭のダストおよび／または他の炭素含有物質のような細かい粒子状の石炭（１９）のための供給ダクト（１８）供給する細かい鉱石の排出を信頼性よく防止し、酸素含有ガスを供給するダクト（２１）が、溶融ガス化装置（１）の還元ガス排出ダクト（２，１７）に入り、細かい粒子状の石炭（１９）および／または揮発性の部分を含む炭素含有物質が、溶融ガス化装置（１）中に導入された際に、細かい粒子状のコークス（１９’）へと変化し、細かい粒子状のコークス（１９’）は、溶融ガス化装置（１）から運び出される際に、還元ガスと一緒に排出され、次いで、分離手段（３）において分離される。

Description

【発明の詳細な説明】溶融銑鉄又は鋼材前製品を生産するためのプロセス及びこのプロセスを実行するためのプラント本発明は、溶融ガス化装置の溶落ちガス化ゾーンにおいて、細かい粒子状の鉄を含有する物質、特に還元された海綿鉄から、溶融銑鉄（ｍｏｌｔｅｎｐｉｇｉｒｏｎ）又は鋼材前製品（ｓｔｅｅｌｐｒｅｐｒｏｄｕｃｔｓ）を生産するためのプロセスに関する。溶融ガス化装置の中においては、炭素を含む物質と酸素を含むガスとの供給下、固体炭素キャリアで形成されたベッド（ｂｅｄ）中において、同時に、還元ガスが生成される。鉄含有物質は、任意に予め還元が行われて、ベッドを通過する際に溶かされる。本発明は、前記のプロセスを行うためのプラントに関するものでもある。欧州特許第００１０６２７号公報により、特に、予め還元された海綿鉄のような粒子状の鉄含有物質から、溶融銑鉄又は鋼材前製品を生産するためのプロセスが公知であり、同様に、溶融ガス化装置中において還元ガスを生成することも公知である。溶融ガス化装置中において、流動床（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄ）は、石炭が加えられ、かつ、酸素を含有するガス中で吹き付けが行なわれたコークス粒子によって形成される。酸素を含有するガス又は純酸素は、溶融ガス化装置の下部領域中に注入される。粒子状の鉄含有物質、特に予め還元された海綿鉄と塊状の石炭とが、溶融ガス化装置のフード中に設けられた充填用の開口部を通して、上注ぎ充填される。落下する粒子は、流動床内において制動され、かつ、鉄を含む粒子は、コークスの流動床を通って落下する間に還元され、かつ、溶融される。スラグ（ｓｌａｇ）によって被覆された溶融金属は、溶融ガス化装置の底部に集まる。金属とスラグとは、別体のタップの開口を通して排出される。しかしながら、このタイプのプロセスは、細かい粒子状の海綿鉄と細かい粒子状の石炭とを処理するのには適していない。なぜならば、細かい粒子状の固体粒子は、そこを流れている激しいガス流により、溶融ガス化装置から急速に排出するであろうからである。当該排出は、溶融ガス化装置の上部領域における温度の上昇によって幾分か好ましい状態になる。何故ならば、充填の位置においては、海綿鉄を融解させるには、温度が低すぎるからである。米国特許出願第５０８２２５１号明細書によれば、天然ガスから製造される還元ガスの助けによる流動により、鉄を含有する細かい鉱石を直接還元することは、公知である。鉄リッチな細かい鉱石は、直列に設けられた流動床反応炉を具備する装置中において、昇圧下、還元ガスの助けによって還元される。その後に、上記のようにして生産された海綿鉄の粉が、熱い、又は、冷たい固形燃料（ｂｒｉｑｕｅｔｔｉｎｇ）にあてられる。分離した融解している凝集体は、海綿鉄の粉をさらに処理するために供給される。細かい粒子状の石炭の処理は、そこでは困難である。欧州特許第０１１１１７６号公報によれば、塊状の鉄鉱石から製造される海綿鉄の粒子と溶融銑鉄とを製造することが公知であり、この鉄鉱石は、直接還元された凝集体の中において直接還元され、かつ、この直接還元された凝集体から排出された海綿鉄の粒子は、粗い粒子の部分と細かい粒子の部分とに分離される。細かい粒状の部分は、溶融ガス化装置中に供給され、その中で、海綿鉄を溶融するために必要な熱と直接還元された凝集体に供給される還元ガスとが、充填された石炭と供給された酸素含有ガスとから生成される。そのようにして、まだ塊状の形態でのみではあるけれども、石炭の充填が可能となる。細かい粒子状の石炭は、還元ガスと一緒に溶融ガス化装置から排出される。欧州特許公開番号第０５７６４１４号公報のプロセスによれば、塊状の鉄鉱石を含んでいる充填物質は、溶落ちガス化ゾーン中で生成された還元ガスによって、還元シャフト炉中で直接還元される。従って、そのようにして得られた海綿鉄は、次いで、溶落ちガス化ゾーンに供給される。このような公知の方法において、冶金学的なプラント中において生じる酸化鉄の細かいダストのような細かい鉱石および／または鉱石のダストを追加的に用いることを可能とするために、細かい鉱石および／または鉱石のダストは、コークスのダストと一緒になって、溶落ちガス化ゾーン中において動作しているダストバーナーへと供給され、次いで、準化学量論的な燃焼反応をする。そのようなプロセスは、金属学的なプラントに受け入れられる全充填量の２０から３０％の間の量までの細かい鉱石および／または鉱石のダストを有効に練り混ぜることができるように考慮されている。それゆえ、このようなプロセスにより、塊状の鉱石と細かい鉱石との組み合わせ処理と、さらに、コークスのダストとの組み合わせ処理も可能である。しかしながら、石炭のダストを使用するのは、問題となる。何故ならば、脱ガス化とタール形成とが行われ、それゆえ、熱く還元された鉱石によって運搬チューブ内で固化が生じるからである。本発明は、上記の問題点と困難さとを克服することを目的としており、当初定義したような種類のプロセスを提供するとともに、そのプロセスを実行するためのプラントを提供することを目的としており、これにより、細かい粒子状の石炭と細かい粒子状の鉄含有物質とを処理するプロセスを可能にする。一方、溶融ガス化装置中で生成される還元ガスによって供給された細かい粒子の排出は、信頼性良く阻止され、そして、一方、鉄含有物質を、できる限り完全に還元するという要求はかなえられる。特に、本発明は、溶融ガス化装置を用いることによって細かい粒子状の石炭を充填した際に、細かい粒子状の鉄含有物質を含む充填物１００％で、銑鉄および／または鋼材前物質へと処理するプロセスを提供することをその目的としている。本発明によれば、当初定義したような種類のプロセスを提供するという目的は、石炭のダストおよび／または揮発性の部分を含む、他の炭素含有物質のような細かい粒子状の石炭を供給するための供給ダクトを用いることにより達成される。酸素を含有するガスを供給するダクトは、溶融ガス化装置の還元ガス排出管の近傍に入り、細かい粒子状の石炭および／または揮発性の部分を含む、他の炭素含有物質は、溶融ガス化装置中に導入される際に、細かい粒子状のコークスに変化し、この細かい粒子状のコークスは、溶融ガス化装置から排出された還元ガスと一緒に排出され、かつ、分離手段中で分離される。本発明によれば、細かい粒子状の石炭は、激しい還元ガスの流れによって引き起こされる排出効果を利用した簡単な方法でコークスに変換される。この細かい粒子状のコークスは、次の使用に備えて、実質的に、より一層容易に取り扱えるようにされる。なぜならば、脱ガス化とタールの生成とについては、もはや、恐れる必要がないからである。揮発性物質の部分を含む他の炭素含有物質は、例えば、人為的なシュレッダー（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｓｈｒｅｄｄｅｒ）や細かい粒子状の石油コークスである。好ましくは、細かい粒子状のコークスは、還元ガスの助けにより、任意に、予熱され、および／または還元された、細かい粒子状の鉄含有物質と一緒に溶融ガス化装置に供給される。好ましい実施の形態においては、ベッド（ｂｅｄ）上に形成されたキリングゾーン（Ｋｉｌｌｉｎｇｚｏｎｅ：Ｂｅｒｕｈｉｇｕｎｇｚｏｎｅ）中において、直接、酸素の供給下、高温の燃焼および／またはガス化ゾーンが、溶融ガス化装置に供給された細かい粒子状のコークスを燃焼および／またはガス化することによって形成される。高温の燃焼および／またはガス化ゾーン中では、細かい粒子状の鉄含有物質が直接導入され、その中で、鉄含有物質のうち少なくとも表面の溶融と鉄含有物質の凝集とが、細かい粒子状のコークスの反応の間に放出された熱によって行われる。このようにして形成された凝集体には、その質量の増加により、垂直方向への落下速度が増加する。この質量の増加及び形状因子の増大によって、すなわち、大きい球が形成されることによる、より好ましいＣ_w値になることによって、溶融ガス化装置から排出される還元ガスによって、鉄含有物質が排出されるのを免れる。欧州特許公開第０２１７３３１号公報によれば、細かい鉱石を、流動化によって、直接、予め還元すること、及び、このような、予め還元された細かい鉱石を溶融ガス化装置中に導入することは公知であり、そして、細かい鉱石を、炭素を含有する還元剤の供給下、プラズマバーナーによって完全に還元し、かつ、溶融することも公知である。流動床とその上のコークスの流動床とが、溶融ガス化装置内に形成されている。予め還元された細かい鉱石又は海綿鉄の粉末は、それぞれ、溶融ガス化装置の下部に設けられているプラズマバーナーに供給される。そこで、不都合にも、予め還元された細かい鉱石を、直接、下部溶融領域、すなわち、溶融物が集まっている領域中に供給するために、完全な還元はもはや保証されず、そのために、どのようにしても、銑鉄をさらに処理するために必要とされる化学組成物にはならない。加えて、子め還元された細かい鉱石を大量に導入することは困難である。なぜなら、溶融ガス化装置の下部において石炭により形成されている流動床と固定床とがそれぞれ存在しており、従って、プラズマバーナーの高い温度ゾーンから、十分な量の溶融生成物を排出することは難しいからである。予め還元された細かい粒子状の鉱石を多量に導入すると、プラズマバーナーは、すぐに、熱的又は機械的な故障を起こすことになる。供給された固形物を可能な限り均一かつ完全に混合し、かつ、処理するために、本発明による高温での燃焼および／またはガス化ゾーンは、好都合にも、中央に形成され、かつ、溶融ガス化装置の上端部に形成される。物質の供給は、直接、下方に向けて行われ、高温燃焼および／またはガス化ゾーンにおいて、鉄含有物質を渦巻くようにする（ｓｗｉｒｌｉｎｇ）ことによって、適度に凝集が促進され、かつ、強められる。さらに、高温燃焼および／またはガス化ゾーン中への酸素の供給も、好都合にも、同様に渦巻きの下において行われる。好ましい工程の変形例として、鉄含有物質は、高温燃焼および／またはガス化ゾーン中で、細かい粒子状のコークスと混合された状態で導入される。加えて、鉄含有物質が高温燃焼および／またはガス化ゾーン中に入る速度が、窒素ガス或いは工程中のガスのような推進材の助けにより増加すれば、さらに好都合である。好ましい実施の形態として、溶落ちガス化ゾーン中において生成される還元ガスは、鉄含有物質を予め加熱するための予熱ゾーンおよび／または直接還元ゾーンに供給され、この予熱および／または還元された鉄混合物質は、熱い状態で、高温燃焼および／またはガス化ゾーンに供給される。好ましいことに、細かい粒子状のコークスも、加えて、予熱および／または直接還元ゾーンに供給される。好都合にも、固体の炭素キャリアからなるベッドを形成するために、追加的に、塊状の石炭が、溶落ちガス化ゾーン中に導入される。好ましい変形例としては、予熱および／または直接還元ゾーンにおける鉄含有物質は、細かい粒子状の部分と粗い粒子状の部分とに分離され、粗い粒子状の部分は、好ましくは、０．５から８ｍｍの間の粒子を含んでいる。細かい粒子状の部分のみが、高温燃焼および／またはガス化ゾーン中に導入され、粗い粒子状の部分は、溶融ガス化装置中、好ましくは、その溶融ガス化装置中のキリングスペースの中に直接導入される。還元された鉄鉱石のうちの、より粗い部分は、重力のみによって充填させることができ、もし、混合されて高温燃焼および／またはガス化ゾーン中に入れられたならば、粗い部分は、単に、熱を消費するのみである。その結果として、この熱は、細かい粒子を凝集させるのに役立つ。従って、高温の燃焼および／またはガス化ゾーンを形成するために設けられたバーナーを、より効率的に動作させることができ、かつ、凝集に影響を与えずに、バーナーの大きさを小さくしてもよい。別の望ましい変形例においては、還元ガスが、予熱ゾーンおよび／または、直接還元ゾーンに、非精製状態で供給される。従って、炭素を含むダストは、予熱および／または直接還元ゾーン中において、溶融ガス化装置から分離可能である。上記プロセスを実施するためのプラントは、炭素含有物質及び鉄含有物質を供給するとともに、生成される還元ガスを排出し、かつ、酸素を含有するガスをも供給するための供給ダクトおよび排出ダクトを備えた溶融ガス化装置と、さらに、スラグと溶融物とのタップ（ｔａｐ）とを具備している。さらに、溶融ガス化装置の下部が、溶融銑鉄および／または鋼材前製品及び液体スラグを集めるために設けられ、その上に設けられている中央部が、固体炭素のキャリアのベッド（ｂｅｄ）を収容するために設けられており、最後に、上部が、キリングスペースとして設けられていることを前提としている。溶融ガス化装置は、還元ガスの排出ダクトの開日の近傍において、細かい粒子状の石炭を供給するためのバーナーを具備するとともに、還元ガス排出ダクト中には、還元ガスとともに排出される細かい粒子状のコークスを分離するための分離手段が設けられており、かつ、細かい粒子状のコークスが、分離手段からほど良く通過して溶融ガス化装置中に入るように、戻りダクトが設けられていることを特徴とする。好ましくは、酸素含有ガスと細かい粒子状の鉄含有物質とを供給するバーナーと細かい粒子状のコークスを供給するための供給手段とが、キリングスペースの上端部に設けられている。好ましくは、単一のバーナーが、中央に、すなわち、溶融ガス化装置の長手方向の垂直中心軸上に設けられており、そのバーナーの口は、ベッドの表面に向けて配置されている。好ましくは、同様に細かい粒子状のコークスは、バーナーを通して供給され、バーナーは、好ましくは、酸素−炭素バーナーとして構成されている。バーナーには、供給すべき酸素を含有するガスと一緒になってバーナーに供給される固形物をお互いに完全に混合するために、好ましくは、バーナーを通して供給される酸素含有ガスのための追加の渦巻き手段とともに、バーナーを通して供給される固形物のための渦巻き手段が設けられている。細かい粒子状の物質と細かい粒子状のコークスとを供給するための混合物質ダクトがバーナー中に入るのであれば、単純なバーナーの構造が実現できる。別の好ましい実施の形態によれば、還元ガス排出ダクトは、溶融ガス化装置のキリングスペースから離れて、細かい粒子状の鉄含有物質を予熱および／または直接還元するための手段中に入っている。好ましくは、予熱および／または直接還元する手段は、鉄含有物質を、粗い粒子状の部分と細かい粒子状の部分とに分離するための分離手段を具備している。細かい粒子状の部分は、ダクトを通ってバーナーに導入され、これに対して、粗い粒子状の部分は、ダクトを通って、溶融ガス化装置中に、直接、供給される。好ましくは、還元ガスの排出ダクトは、予熱および／または直接還元する手段中に、直接入っている。すなわち、ダストを分離するための手段としての中間的な装置は設けられていない。次いで、本発明は、例示的な実施の形態においてより詳細に説明される。本発明のプロセスを実施するためのプラントを説明する図は、模式的な図である。符号１は、溶融ガス化装置を示しており、その中で、ＣＯとＨ₂とを含有する還元ガスが、石炭と酸素含有ガスとから生成される。この還元ガスは、還元ガス排出ダクト２を通って、溶融ガス化装置１から排出されてガス精製サイクロン３中に至っている。このサイクロン３からは、細かい粒子状の鉄含有物質５、例えば、鉄を含有するダスト、特に鉄鉱石のダストや海綿鉄のダストなどを予熱および／または還元するための反応室４に供給される。還元ガス排出ダクト２を通って排出される還元ガスの一部は、ガス精製装置７と圧縮機８とを通って、戻りダクト６により、反応炉４内において使うのに必要な温度まで還元ガスを冷却するように、再び、還元ガス排出ダクト２中へと再循環される。反応炉４は、好都合にも、直立炉として設計されている。この直立炉は、また、ドラム型の炉或いは回転炉に置換することも可能である。さらに、単一の反応炉４の代わりに、連続的に直列配置されたいくつかの流動床反応炉を用いることも可能である。細かい鉱石は、運搬ダクトを通して、１つの流動床反応炉からもう一つの反応炉へと、米国特許出願第５０８２２５１号明細書に説明されているものと類似の方法で運搬される。サイクロン３中で分離された細かい粒子は、これらは、実質的にはコークスの粒子又はコークスのダストから成っているが、後で説明するように、集塵コンテナ９を通して、戻りダクト９’によって溶融ガス化装置１の上端部すなわちフード１０の中心に設けられているバーナー１１へ供給される。反応炉４からダクト１２を通って供給された細かい粒子状の鉄含有物質５は、バーナーを介して、溶融ガス化装置１内に導入される。溶融ガス化装置１中に導入されるのに先だって、コークスのダストは、細かい粒子状の鉄含有物質５と混合され、次いで、混合物質ダクト１３を通ってバーナー１１に供給される。バーナー１１に供給される固形物が入る速度を上げるために、推進材ダクト１４は、インジェクター１５を通って混合物質ダクト１３に至っている。推進材としては、例えば窒素が用いられる。さらに、酸素を含有するガスを供給するためのダクト１６が、バーナー１１中に至っている。バーナーの口１１’は、例えば、欧州特許公開第０４８１９５５号公報には、混合物質ダクト１３を具備したものが記載されている。すなわち、混合物質ダクト１３は、バーナー１１の中央の内管中に至っている。バーナー１１は、前記酸素含有ガスを供給するための環状の隙間によって囲まれている。原則として、コークスは、分離ランスを通ってバーナーの口１１’にもまた送られる。好都合にも、バーナー１１に供給される固形物は、バーナー１１から放出される際に、ねじり手段（例えば、らせん状に設けられた出口チャネル）によって、バーナー１１によってねじられる。加えて、環状の隙間を通して供給される酸素の噴出のねじれが生じ、従って、特に良好なミキシングが確保される。還元ガスと一緒に溶融ガス化装置１から排出される細かい粒子状のコークス又はコークスのダストは、次のような方法で形成される。細かい粒子状の石炭１９および／または揮発性の部分を含む、他の炭素含有物質を供給するためのバーナー１８は、溶融ガス化装置１の還元ガス排出ダクト２の１つの開口１７又は数個の開口１７の近傍に設けられている。供給物質としては、例えば、人為的なシュレッダーの廃物（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｓｈｒｅｄｄｅｒｗａｓｔｅ）或いは細かい粒子状の石油コークスを有していてもよい。それらは、窒素のような推進材の助けによってバーナー１８に供給される。さらに、推進材は、インジェクター２０を介して供給される。さらに、酸素含有ガスを供給するダクト２１は、バーナー１８中に達している。供給された細かい石炭１９は、細かい粒子状のコークス又はコークスのダスト１９’になる反応一部分的燃焼−が起こる。後者、すなわち細かい粒子状のコークス又はコークスのダストは、還元ガスと一緒に、還元ガス排出ダクト２の開口１７の近傍に設けられたバーナー１８によって、ほぼ完全に排出され、かつ、サイクロン３中で分離される。溶融ガス化装置１の上端部１０において、溶融ガス化装置１は、例えば石炭のような、塊状の炭素キャリアのための供給ダクト２２を有している。同様に、酸素を含有するガスのために、さらに下方に設けられた供給ダクト２３を有している。さらに、燃焼したフラックスのためのものと同様に、炭化水素のような室温において液体又はガス状の炭素キャリアのための供給ダクトを、任意に設けてもよい。溶融銑鉄２４および／または鋼材前製品と溶融スラグ２５とが、溶融ガス化装置１中の下部Ｉに集められ、タップ２６を通して引き出される。溶融ガス化装置１の下部Ｉの上方に設けられている部分１１において、固定床および／または流動床２７は、充填された固体炭素キャリアによって形成されている。酸素を含有するガスのための供給ダクト２３は、この部分１１に開口している。中央部１１の上に設けられている上部ＩＩＩは、ガス流にのせられた固体粒子のためであると同様に、溶融ガス化装置１において生成される還元ガスのためのキリングスペースとして働く。上部ＩＩＩには、還元ガス排出ダクト２の開口１７が存在し、かつ、細かい粒子状の石炭１９を供給するためのバーナー１８が設けられている。高温の燃焼および／またはガス化ゾーン２８は、バーナー１１のバーナー口１１ ’に形成され、この中で、鉄含有物質５の細かい粒子が、ドロップレットの形成過程において、完全に、または、少なくとも表面が溶融し、鉄を含有する細かい粒子を凝集させる。これによって、細かい粒子状の鉄含有物質５が、溶融ガス化装置１から外部に送られる還元ガスと一緒に排出されるのを効果的に防止する。形成されたドロップレットの凝集体は、より大きな水力直径および／または高い密度と、それゆえ、細かい粒子の場合と比較してより高い降下速度を有している。この降下速度は、形成されるドロップレットの凝集体の形状係数（ｆｏｒｍｆａｃｔｏｒ：Ｆｏｒｍｆａｋｔｏｒｓ）、すなわちＣ_w値がより高められることによってさらに改善される。溶融ガス化装置１の頂上部１０の中央領域に設けられたバーナー装置１１により、供給される固体粒子が均一に混合され、従って、固体粒子が完全に凝集する。その結果として、鉄のキャリアは、溶融ガス化装置中に形成される固体炭素キャリアの固定床および／または流動床２７と一体化される。従って、細かい鉱石１００％の溶融−還元プロセスが実現され、かつ、溶融ガス化装置１からの鉄キャリアが、固体状態で排出されるのを防止することが可能である。本発明によるプロセスに用いられるような細かい粒子状の石炭の粒径は、好ましくは、１から０ｃｍの間の範囲であり、細かい粒子状の鉄含有物質は、８から０ｃｍの間である。図示されるようなサイクロン３を通って再循環されるダストは、明らかに減少するであろうし、場合によっては省略することさえも可能である。なぜならば、破線（サイクロン３と反応炉４との間のダクト２は、その場合には省略することもできる）で示されるダタト２’を通って、反応炉４に供給されるダストは、再び、反応炉４から排出され、予熱されるとともに、任意に予め還元された固体と一緒にバーナー１１に供給され、高温ゾーン２８において熱的に利用してもよい。この場合には、サイクロン３を省略してもよく、或いは、還元ガスが再循環される総量という観点のみから設けられていてもよい。好ましくは、反応炉４は、分離手段を備えていてもよい。粗い粒子の部分（０．５から８ｍｍの間の粒子）は、例えばダクト１２’を通して重力充填されることによって、溶融ガス化装置１に、直接、供給される。細かい粒子は、ダクト１２を通して、高温燃焼および／またはガス化ゾーン２８に供給される。このようにして、バーナー１１の熱を最も細かい粒子にのみ用いるようにすることにより、バーナー１１の負担を軽くすることができる。ここで、最も細かい粒子は、その排出を防止するために、いかなる場合においても凝集しなければならない。粗い粒子の部分の粒子のサイズは、粗い粒子の降下速度が、溶融ガス化装置１のゾーンＩＩＩにおける見かけの速度（空塔速度）に比べてわずかに速くなっているはずである。これにより、粗い粒子の排出が防止される。実施例１トンのＰＩ（銑鉄）当たり１，０２０ｋｇの石炭と、１トンのＰＩ１９当たり３４０ｋｇの石炭とが、（符号２２において）塊状の石炭と、１トンのＰＩ当たり１，４６０ｋｇの細かい粒状の鉄含有物質５とが、図示するプラントによって、１時間当たり４０トンの銑鉄を生産するために充填される。・石炭：石炭の化学的分析（細かい石炭１９及び塊状の石炭、重量分率、乾燥成分）Ｃ７７．２％Ｈ４．６％Ｎ１．８％Ｏ６．８％Ｓ０．５％灰分９．０％不揮発性炭素成分（Ｃ−ｆｉｘ）６３．０％細かい石炭１９の粒径分布 −５００ μｍ１００％ −２５０ μｍ８５％ −１００ μｍ５１％ − ６３ μｍ６６％ − ２５ μｍ２１％・細かい粒子状の鉄含有物質：化学的分析（重量分率）：Ｆｅ_tot ６６．３％Ｆｅ₀ ０．４％Ｆｅ₂Ｏ₃ ９４．５％燃焼による損失分１．０％水分１．０％粒径分布 −４０００ μｍ１００％ −１０００ μｍ９７％ − ５００ μｍ８９％ − ２５０ μｍ６６％ − １２５ μｍ２５％・フラックス化学的分析（重量分率）：ＣａＯ３４．２％ＭｇＯ９．９％ＳｉＯ₂ １４．１％Ａｌ₂Ｏ₃ ０．３％Ｆｅ₂Ｏ₃ １．１％ＭｎＯ０．５％燃焼による損失分３９．１％ＰＩを１トン当たり、３２１Ｎｍ³のＯ₂が、石炭をガス化するための羽口として設けられている供給ダクト２３を通してベッド２７中に導入され、バーナー１１の消費量は、１トンのＰＩ当たり２２５Ｎｍ³のＯ₂であり、バーナー１８では、１トンのＰＩ当たり７５Ｎｍ³のＯ₂である。・銑鉄２４化学的分析（重量分率）：Ｃ４．３％Ｓｉ０．４％Ｍｎ０．０９％Ｐ０．１％Ｓ０．０５％Ｆｅ９５．０％・排出ガス：量：１，７２０Ｎｍ³／ｔｏｎＰＩ分析（体積分率）：ＣＯ３８．７％ＣＯ₂ ３７．２％Ｈ₂ １６．４％Ｈ₂Ｏ２％Ｎ₂＋Ａｒ４．６％ＣＨ₄ １．１％熱価：７，０６０ｋＪ／Ｎｍ³

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人リサーチインスティテュートオブインダストリアルサイエンスアンドテクノロジーインコーポレイテッドファンデイション大韓民国ポハンシティヒョーチャ− トンサン−32 (72)発明者ケプリンゲル，レオポルトヴェーナーオーストリア国アー−4060 レオンディンクラーホールドストラッセ７ (72)発明者ヴォルネル，フェリクスオーストリア国アー−4020 リンツローゼゲルストラッセ 75 (72)発明者シェンク，ジョハネスオーストリア国アー−4040 リンツクナベンセミナルストラッセ８【要約の続き】れる際に、還元ガスと一緒に排出され、次いで、分離手段（３）において分離される。

Claims

【特許請求の範囲】１．細かい粒子の鉄含有物質、特に、溶融ガス化装置（１）の溶落ちガス化ゾーン中における還元海綿鉄（２４）から、溶融銑鉄（２４）又は鋼鉄前製品を生産するプロセスであり、炭素含有物質（１９，１９’）と酸素を含有するガスとの供給の下で、固体の炭素キャリアにより形成されたベッド（２７）中において、還元ガスを同時に生成し、鉄含有物質（５）が、任意に前もって完全に還元されてベッド（２７）を通過する際に、鉄含有物質（５）を溶融するプロセスにおいて、石炭のダストおよび／または揮発性の部分を含む、他の炭素を含有する物質のような細かい粒子状の石炭（１９）の供給ダクト（１８）と酸素を含有するガスを供給するためのダクト（２１）とが、溶融ガス化装置（１）の還元ガス排出ダクト（２，１７）の近傍に設けられ、細かい粒子状の石炭（１９）および／または揮発性の物質を含む、他の炭素含有物質が、溶融ガス化装置（１）中に導入される際に、細かい粒子状のコークス（１９’）に変化し、この細かい粒子状のコークス（１９’）は、溶融ガス化装置（１）から排出された還元ガスと一緒に排出されて、かつ、分離されることを特徴とする溶融銑鉄（２４）又は鋼鉄前製品を生産するためのプロセス。２．細かい粒子状のコークス（１９’）は、還元ガスの助けによって、任意に予熱および／または還元された細かい粒子状の鉄含有物質（５）と一緒に溶融ガス化装置（１）に供給されることを特徴とする請求項１記載のプロセス。３．ベッド（２７）の上方に形成されたキリングゾーン（ＩＩＩ）中において、高温燃焼および／またはガス化ゾーン（２８）が、溶融ガス化装置（１）に供給される細かい粒子状のコークス（１９’）に直接酸素を供給することによる燃焼および／またはガス化によって形成され、かつ、細かい粒子状の鉄含有物質（５）が、高温燃焼および／またはガス化ゾーン中へ直接導入され、そこにおいて、鉄含有物質（５）のうち少なくとも表面の溶融と鉄含有物質の凝集とが、細かい粒子状のコークス（１９’）の反応の間に放出された熱によって生じることを特徴とする請求項２記載のプロセス。４．高温燃焼および／またはガス化ゾーン（２８）は、溶融ガス化装置（１）の中心、かつ、上端部（１０）に形成されるとともに、物質の供給は、下方に向けて行われることを特徴とする請求項３記載のプロセス。５．高温燃焼および／またはガス化ゾーン（２８）中において鉄含有物質（５）を渦巻化させることによって前記凝集が加速され、かつ、強められることを特徴とする請求項３又は４に記載のプロセス。６．同様に、高温燃焼および／またはガス化ゾーン（２８）中への酸素の供給が、渦巻きの下で行われることを特徴とする請求項５に記載のプロセス。７．鉄含有物質（５）が、細かい粒子状のコークス（１９’）と混合された状態で、高温燃焼および／またはガス化ゾーン（２８）中に導入されることを特徴とする請求項３から６までのいずれか１項に記載のプロセス。８．鉄含有物質（５）と細かい粒子状のコークス（１９’）との高温燃焼および／またはガス化ゾーン（２８）中への導入速度が、窒素ガス又はプロセスガスのような推進材の助けにより大きくなることを特徴とする請求項３から７までのいずれか１項に記載のプロセス。９．溶落ちガス化ゾーン中において形成された還元ガスが、鉄含有物質（５）を予備加熱するための予熱ゾーンおよび／または直接還元ゾーンヘ供給され、かつ、予熱および／または予め還元された鉄含有物質が、熱い状態で、高温燃焼および／またはガス化ゾーン中に供給されることを特徴とする請求項３から８までのいずれか１項に記載のプロセス。１０．細かい粒子状のコークスが、予熱および直接還元ゾーンに追加的に供給されることを特徴とする請求項９に記載のプロセス。１１．塊状の石炭が、溶落ちガス化ゾーン中に、追加的に導入されることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載のプロセス。１２．予熱および／または直接還元ゾーン中において、鉄含有物質が、細かい粒子の部分と粗い粒子の部分とに分離するとともに、粗い粒子の部分は、好ましくは、０．５から８ｍｍの粒子を含んでおり、かつ、細かい粒子の部分のみが高温燃焼および／またはガス化ゾーン（２８）中に導入され、さらに、粗い粒子の部分は、溶融ガス化装置、好ましくはそのキリングスペース（ＩＩＩ）中に直接導入されることを特徴とする請求項９から１１までのいずれか１項に記載のプロセス。１３．還元ガスは、予熱ゾーンおよび／または直接還元ゾーン中に、非精製状態で供給されることを特徴とする請求項９から１２までのいずれか１項に記載のプロセス。１４．炭素含有物質（１９，１９’）と鉄含有物質（５）とを投入し、かつ、生成される還元ガスを引き出すとともに、酸素含有ガスを供給するための供給および排出ダクト（２，１３，１８，２３）と、さらに、スラグと溶融タップ（２６）とを具備する溶融ガス化装置（１）を備えてなるとともに、溶融銑鉄（２４）および／または鋼材前製品と液状のスラグ（２５）とを集めるために、溶融ガス化装置（１）の下部（Ｉ）が設けられ、下部（Ｉ）の上方に設けられている中央部（ＩＩ）が、固体炭素キャリアのベッド（２７）を収納するために設けられ、上部（ＩＩＩ）が、キリングスペースとして設けられているプラントであって、還元ガス排出ダクト（２）の開口（１７）の近傍において、溶融ガス化装置（１）は、細かい粒子状の石炭（１９）および／または揮発性の部分を有する、他の炭素含有物質を供給するためのバーナー（１８）を具備するとともに、還元ガスと一緒に排出される細かい粒子状のコークス（１９’）を分離するための分離手段（３，４）が、還元ガス排出ダクト（２）中に設けられていることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載のプロセスを実行するためのプラント。１５．細かい粒子状のコークス（１９’）のための戻りダクトが、分離手段（３）から溶融ガス化装置（１）中に走っていることを特徴とする請求項１４に記載のプラント。１６．酸素含有ガスと細かい粒子状の鉄含有物質（５）とを供給する少なくとも１つのバーナー（１１）と細かい粒子状のコークス（１９’）を供給するための供給手段とが、キリングスペース（ＩＩＩ）の上端部に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載のプラント。１７．単一のバーナー（１１）が、中央に、すなわち、溶融ガス化装置（１）の長手方向の垂直中心軸上に設けられ、その溶融ガス化装置のバーナーの口（１１ ’）が、ベッド（２７）の表面に向けて配置されていることを特徴とする請求項１６に記載のプラント。１８．バーナー（１１）が、酸素−炭素バーナーとして、すなわち、細かい粒子状のコークス（１９’）をも供給するためのものとしても設けられていることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のプラント。１９．バーナー（１１）には、それを通して供給される固体（５、１９’）のための渦巻化手段が設けられていることを特徴とする請求項１６から１８までのうちのいずれか１項に記載のプラント。２０．バーナー（１１）には、それを通して供給される酸素を含有するガスのための渦券化手段が設けられていることを特徴とする請求項１６から１９までのいずれか１項に記載のプラント。２１．細かい粒子状の鉄含有物質（５）と細かい粒子状のコークス（１９’）とを供給するための混合物質ダクト（１３）が、バーナー中に通じていることを特徴とする請求項１６から２０までのいずれか１項に記載のプラント。２２．還元ガス排出ダクト（２）は、溶融ガス化装置（１）のキリングスペース（ＩＩＩ）から離れて、細かい粒子状の鉄含有物質（５）を予熱および／または直接還元するための手段（４）中に走っていることを特徴とする請求項１４から２０までのいずれか１項に記載のプラント。２３．予熱および／または直接還元するための手段（４）は、鉄含有物質を粗い粒子状の部分と細かい粒子状の部分とに分離するための分離手段を具備し、かつ、細かい粒子状の部分は、ダクト（１２）を通ってバーナー（１１）に送られ、それに対して、粗い粒子状の部分は、ダクト（１２’）を通って溶融ガス化装置（１）へ直接供給されることを特徴とする請求項２２に記載のプラント。２４．還元ガス排出ダクト（２）は、予熱および／または直接還元のための手段（４）中に、直接、すなわち、ダストを分離するための手段（３）としての中間的な装置を具備せずに入っていることを特徴とする請求項２２又は２３に記載のプラント。２５．請求項１から１３までのいずれか１項に記載のプロセスによって生産された溶融銑鉄又は鋼材前製品でつくられた、ローラーストック（ｒｏｌｌｅｒｓｔｏｃｋ）のような市場価値のある製品。