JPS6156217A - 酸化鉄含有物質の直接還元法 - 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】 光−明のｆ１！７’ 本発明は酸化鉄含有物質の直接還元法、さらに詳しくは
、硫黄受容体を添加して流動床中で炭素を酸素と、所望
により水蒸気と反応させることによってガス化装置で製
造したガス化ガスにより酸化鉄含有物質を直接還元する
に際し、ガス化ガスを、該ガスと共に運ばれた固体粒子
の分離後に直接還元シャフト炉に供給し、直接還元シャ
フト炉から抜き取った炉頂ガスの少なくとも一部を、粉
塵をスクラビングした後に圧縮し、該ガスをガス化装置
に再循環することからなる還元ガスによる酸化鉄含有物
質の直接還元法に関する。

定明の一背−巽　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　（このタイプの方法は米国
特許第４２６０４１２号に記載されており、非常に小さ
な粒径、好ましくは１０ｍｍより小さな粒径に粉砕され
た石炭をガス化装置中で水蒸気および酸素と、流動床の
形成下に反応させている。反応温度はスラグの溶融温度
以下であって、スラグまたは灰分粒子は、流動床から凝
集固体粒子形で落下するので、複雑な排出システムによ
って反応容器から除去しなければならない。さらに、所
望の天分コンシスチンシーを維持するために非常に正確
な温度調整が必要である。

還元シャフト炉で生成された炉頂ガスは、粉塵−スクラ
ビングし、冷却し、脱酸プラントでＣＯ２、Ｈ２Ｓ　等
の酸性ガスを分離した後に少なくとも部分的にガス化装
置内に再循環されている。酸性ガスは廃棄されている。

脱酸した炉頂ガスの別の部分は、再加熱後に直接還元シ
ャフト炉に再循環される。

炉頂ガスからＣＯ２ガスを除去することにより、該方法
の総熱量収支は悪影響を受ける。なぜならば、還元に用
いられなかった石炭および酸素を各々新たにカス化装置
に供給しなければならないからである。さらに、蒸気、
他の熱エネルギー源等が酸性ガス除去装置での洗浄液の
再生に必要である。

発明の目的および概要 本発明は前記した欠点、難点等を回避することを目的と
し、供給された石炭および酸素を最良の方法で用いる高
温で操作可能な前記したタイプの方法を提供することを
目的とする。さらに、本発明の目的は、石炭を特別な粒
径に粉砕する必要がなく、細かい粒と粗い粒の２つの粒
状物部分、すなわち実質的に供給されたままで用いるこ
とができる点において十分な経済的利点を有する方法を
提供することである。

これらの目的は、前記したタイプの本発明の還元法を用
いることによって達成される。本発明は、硫黄受容体を
所望によりフラックスと共に、石炭と分離した微粒子と
して流動床形成ガスと並流および／または該ガスに対し
向流で供給すること、ＣＯ３濃度が１５〜３０％であっ
て、温度が８０〜８００℃である還元シャフト炉から得
た炉頂ガスをガス化装置の壁に通して横方向から少なく
とも１１５０℃の温度にｕｒ：持した流動床域中に再循
環すること、 ガス化装置中全体に行きわたった温度を有する溶融状態
の、集まって浴を形成する灰分および硫黄化合物含有ス
ラグをガス化装置の底部付近に設（Ｊたコック１３に通
して除去すること、およびガス化ガスから分離した固体
粒子を粒径３ｍｍまでの炭塵と混合し、該混合物をガス
化装置の底部域であって、スラグ浴の表面上方に再循環
することを特徴とする酸化鉄含有物質の直接還元法であ
る。

公知の方法によれば、粒状の硫黄受容体は石炭と一緒に
ガス化装置の低部域内に導入されている。

このタイプの導入によれば、硫黄は生成したガス化ガス
から十分には効果的に除去されない。硫黄受容体として
、例えば石灰石、酸化カルシウム、？　　　　　　　　
石灰水和物、ドロマイト等を用いることができる。

スラグ浴形成の量、組成、コンシスチンシー等を制御す
るための付加的なフラックスとして、例えば砂Ｊ３よび
／または蛍石を加えることができる。

介−１′ＩＩＬの−ＲＹ：説一 本発明の方法によれば、ｓｏｐｐｍ以下の硫黄濃度を有
し、式・ Ｈｅ　］−Ｇ　０ Ｒ＝−−−□− ＨｔＯ＋ＣＯ。

で示される還元率が１５〜３０であるガス化ガスが少な
くとも９５０℃の温度でカス化装置から放出される。

直接還元シャフト炉から得られる再循還炉頂ガスには水
分およびＣ０２が含まれている。二酸化炭素は一部ガス
化装置中で一酸化炭素に変換され、水分成分はガス化ガ
スの水素部分の増加に役立つ。

従って、酸素の供給を減少させることができる。

好ましくは、ガス化ガスの製造に用いる石炭部分は３〜
２５ｍｍの粒径を有し、ガス化装置の頂部に通して導入
される。ガス化装置内全体が高温なので、粗い石炭粒子
の瞬間的な破裂が生じる。得られた石炭粒子の粒径によ
り、石炭流動床中へのその混入が可能となる。

本発明の方法の有利な態様によれば、脱粉塵し、圧縮し
た炉頂ガスを冷却乾燥機に通過させた後、ガス化ガスに
加えることによって一酸化炭素二二酸化炭素の比を調節
し、かつ得られる還元ガスの温度を７５０〜１０００℃
の範囲に調節する。この還元ガスを還元シャフト炉内に
導入する。

この方法で還元ガスの温度およびｃｏ　：　ｃｏ。

の比率を調節することにより還元条件を、塊鉱石、ペレ
ット、焼結鉱等のような直接還元シャフト炉に供給した
酸化鉄含有物質に容易に適合さ且て生成される直接還元
鉄（Ｔ）ＲＴ）の炭素含量を制御することができる。

炉頂ガスはガス化ガスに、とくに１％以下の水分含量で
加える。

本発明の方法で得られた高度に金属化された生成物は９
０〜９８％の金属含有率を有し、その硫黄含量をわずか
０．０３〜０．０５％の範囲に、その炭素含量を約１．
０〜３．０％の範囲内に調節することができる。該生成
物は製鉄製造用の電気ア一り炉またはプラズマ炉の充填
物質として非常に適している。

好ましくは、再循環炉頂ガスはガス化装置内に導入する
前に、別の一部の量の脱粉塵した炉頂ガスを燃焼するこ
とによって好ましくは５００〜７００℃の温度に予熱す
る。

再循環し、脱粉塵し、かつ圧縮した炉頂ガス部分を予熱
することなくガス化装置に供給することもできる。この
場合、炉頂ガスの温度はとりわけ圧縮の程度に依存し、
約８０〜２００℃の範囲である。ガス化装置の圧力は２
．５〜５．５バールの範囲に調節する。シャシト類にお
いて、圧力は２〜５バールであるが、ガス化装置内全体
の圧力は、もちろんンヤフト炉の圧力よりも常に高く、
すなわし少なくと６０，３バール高くしなければならな
い。

生成した炉頂ガス全体の３０〜５０％をガス化装置に再
循環するのが有利である。

前記したようにさらに一部を用いて再循環炉頂ガスを予
熱することもでき、あり得るわずかに残ろ量は過剰なガ
スとして還元プラントから放出される。

本発明の方法の別の有利な態様に従えば、硫黄受容体を
所望によりフラックスと共にガス化装置の２つ以」；の
地点に供給する。供給地点はガス化装置の頂部および低
部の両方、好ましくはスラグ浴表面の真上とすることが
できる。好ましくは０゜１ｍｍ以下の粒径に粉砕された
微粒子硫黄受容体は、充填される石炭とは別の搬送ガス
により吹込まれるので流動床の炭素粒子およびガス化装
置の頂部で生成されたガス化ガスの両方と緊密に接触す
る。達成可能な脱硫苗化の程度は公知の方法と比較して
大きく改善された。したがって、前記したようなわずか
００３〜００５％もの特異的な低硫黄含量が金属化生成
物（ｒ）ＲＩ）中で達成され、この生成物はさらに脱硫
苗化処理することなく高品質の網製造に直接用いること
ができる。

ガス化ガスから分離した固体粒子は、好ましくはガス化
装置内に再循環する前、すなわち炭塵と混合する１１１
１あるいは混合と同時に冷却されろ。固体粒子または混
合物の冷却後の温度は約６０℃である。

ガス化ガスから分離した固体粒子と炭塵の混合物は、特
に有利には圧縮した炉頂ガスと共にガス化装置内に吹込
まれる。

つぎに、添イ」の図面に示したプラントの模式的工程図
によって本発明をさらに詳しく説明する。

ガス化装置１の頂部中に、塊石炭用およびフラッグス用
の供給ダクトが挿入されている。石炭は貯蔵容器２から
スクリューコンベヤ＝３によって供給し、フラックスは
貯蔵容器５からスクリューコンベヤ−６によって搬送す
る。

酸素含有ガスはダクト７を通してガス化装置の低部に供
給され、微粉砕硫黄受容体は貯蔵タンク８から搬送ガス
と共に分岐ダクト９．１０および１１を介してガス化装
置１の低部および頂部中に吹込む。ガス化装置ｌにおい
て、炭素流動床は適当な吹込みガスの流量によって維持
する。流動床の温度は少なくとも１１５０℃に維持し、
この温度で石炭の非ガス化灰分部分が溶融状急になり、
硫化カルノウ１３等の硫黄受容体と形成した化合物かス
ラグに変換オろ。

液体スラグ（Ｊスラグ浴１２の形成によってガス化装置
１の底部に集められ、コック１３を介して断続的に排出
されろ。生成したガス化ガスはダクト１４を介してガス
化装置１の頂部から放出され、図示するように水を用い
た熱交換によりクーラー１５中でスラグの固化温度以下
の温度に冷却する。

ついで、ガス化ガスは少なくとも１つの加熱ザイクロン
からなることができる粉塵分離装置１６内に入る。

固体粒子を分離したガス化ガスはダクト１７を介して直
接還元シャフト炉１８に供給される。公知の方法で必要
なシャフト炉１８内へのその導入前の再加熱は本発明の
方法によれば省略することができる。粉塵分離装置１６
通過の前後に、有利にもガス化ガスをシャフト炉１８か
ら再循環した脱粉塵、圧縮炉頂ガスの一部と混合し、得
られる還元ガスの温度およびｃｏ　：　ｃｏ、の比を所
望の値に調節することができる。再循環炉頂ガスはＣ〇
、に加えて水分を含んでいるので、該ガスはもっばら冷
却乾燥機１９を通過させた後に、ガス化ガスに加えられ
る。図示するように、好ましくは１％以下の水分を含む
比較的冷たい炉頂ガスを運ぶダクト２０は粉塵分離装置
１６通過後のダクト１７中に挿入されている。冷却炉頂
ガスをダクト１４中に装置Ｉ６の通過前に供給する場合
、装置１６の温度を低く維持することができるが、該装
置はより多量のガス流量を通すことができるように設計
しなげればならない。

酸化鉄含有物質２１はシャフト炉１８の頂部内に充填し
、粉塵非含有高温還元ガスと向流で接触させて反応させ
、高度に金属化した生成物（ＤＲＩ）２２を得る。生成
したＤＲＩ２２は公知の方法により約５０℃の低温また
は約７００〜８００℃の高温のいずれかでシャフト炉か
ら排出される。

スクリューコンベヤーで排出された高温ＤＲＩは炭塵の
除去後に直接ブリケラティングすることができる。

部分的に酸化された還元ガスはシャフト炉１８から炉頂
ガスとして放出され、タクト２３を通って粉塵スクラビ
ングプラント２４に入る。該プラントには、特に有利に
はクーラー１５から得た熱水を供給ずろ。本発明の方法
によれば、炉ｒｉ′ｊガスは過度には冷却されないので
、炉頂ガスの一定の水分含量は維持され、これはまた温
度の調節、ガス化装置１の酸素の節約およびガス化ガス
の水素成分の増加に適している。

粉塵のスクラビングの間に、炉頂ガスは約５０〜７５℃
の温度に達し、ダクト２６に集められる。

分離した残留物２７は乾燥後、シャフト炉１８内に再充
填することができる。脱粉塵し、冷却した水蒸気飽和炉
頂ガスの一部は図示するようにコンプレッサ＝２８およ
びヒーター２９並びに好ましくは異なる高さの２つ以上
の口を備えるダクト３０を介し、ガス化装置１の側壁を
通って流動床域内に横から入って再循環される。外部水
蒸気源か７　　　　　　　　らの付加的な水蒸気供給は
回避することができる。

炉頂ガスに含まれた二酸化炭素は改質装置として機能す
るガス化装置ｌで再び一酸化炭素に変換されろ。ガス化
装置１の、種々の地点での再循環は変換されろ充ｔ１石
炭量を増加させ、かつ炭塵の損失を低度に維持する利点
を有する。

炉頂ガスの再循環部分を５００〜７００℃範囲の好まｌ
、Ｏ１品度に予熱する場合、この予熱はヒーター２９で
、好ましくは分岐ダクト３１（破線で図示）を通過した
脱粉塵炉頂ガスの別の部分を空気等の酸素含有ガスと共
に燃焼することによって行なう。

さらに、なお炉頂ガスがいくらか残っている場合、この
ガスは過剰のガス３２としてプラントから放出して循環
ガスの不活性ガス部分があまりにも高くなることを防止
する。

粉塵分離装ｗ１６中のガス化ガスから分離した固体粒子
は、スルース（ｓｌｕｉｃｅ）システムを通過した後有
利には冷却ウオーム３４中で炭塵３５と混合すると同時
に約６０℃の温度に冷却する。混合物３６はガス化装置
１の底部域に再循環されるが、図示するようにコンプレ
ツサ−２８を通過した炉頂ガスの一部が迂回してダクト
３７内に入り、っいでコンプレッサー３８で再度圧縮さ
れることが特に好ましい。再加圧した炉頂ガスは通常は
混合物３６と共に懸濁容器３９に入り、そこで生成した
固体／気体懸濁体はダクト４０を通ってガス化装置Ｉの
底部域の、スラグ浴１２の水平面の真−にに吹込まれる
。酸素含有ガ支用のダクト７、硫黄受容体用のダクト９
おにびダクト４０の各日をほぼ同一平面であって、スラ
グ浴表面の真−にに配列することが特に好ましいことが
判明した。また、炭塵を供給する本発明の方法により、
排出される石炭の微粒子部分の量が著しく減少した。

また、酸素含有ガスをジャケットノズルの中心に供給す
ることができ、分離固体粒子および炭塵の懸濁体をかか
るノズルにジャケット流体として供給することもできる
。前記した各媒体用のダクトは、もちろん変形すること
もでき、それらの口をガス化装置の周辺上に対称となる
ように配置して設けることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いるプラントの模式的工程図
である。 図面中、主な符号は次のものを意味する。 １：ガス化装置、１２；スラグ浴、１３・コック、１５
：クーラー、１６１分離装置、１８：シャフト炉、１９
：冷却乾燥機、２４ニスクラピングプラント、２８．３
８：コンプレッサー、２９・ヒーター、３９、懸濁容器 特許出願人　ホエストーアルピン・アクヂエンゲゼルソ
ヤフト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硫黄受容体を添加して流動床中で炭素を酸素と、所
   望により水蒸気と反応させることによってガス化装置で
   製造したガス化ガスにより酸化鉄含有物質を直接還元す
   るに際し、ガス化ガスを、該ガスと共に運ばれた固体粒
   子の分離後に直接還元シャフト炉に供給し、直接還元シ
   ャフト炉から抜き取った炉頂ガスの少なくとも一部を、
   粉塵をスクラビングした後に圧縮し、該ガスをガス化装
   置に再循環する方法であって、 硫黄受容体を所望によりフラックスと共に、石炭と分離
   した微粒子として流動床形成ガスと並流および／または
   該ガスに対し向流で供給すること、ＣＯ＿２濃度が１５
   〜３０％であって、温度が８０〜８００℃である還元シ
   ャフト炉から得た炉頂ガスをガス化装置の壁に通して横
   方向から少なくとも１１５０℃の温度に維持した流動床
   域中に再循環すること、 ガス化装置中全体に行きわたった温度を有する溶融状態
   の、集まって浴を形成する灰分および硫黄化合物含有ス
   ラグをガス化装置の底部付近に設けたコックに通して除
   去すること、および ガス化ガスから分離した固体粒子を粒径３ｍｍまでの炭
   塵と混合し、該混合物をガス化装置の底部域であって、
   スラグ浴の表面上方に再循環することを特徴とする酸化
   鉄含有物質の直接還元法。 ２、ガス化ガスの製造に用いる石炭部分が３〜２５ｍｍ
   の粒径を有し、該石炭部分をガス化装置の頂部に通して
   導入することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３、脱粉塵し、圧縮した炉頂ガスの一部を、冷却乾燥機
   に通した後にガス化ガスに加えることにより一酸化炭素
   ：二酸化炭素の比率を調節し、かつ得られる還元ガスの
   温度を７５０〜１０００℃範囲に調節し、この還元ガス
   を還元シャフト炉内に導入することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４、水分含量１％以下の炉頂ガスをガス化ガスに加える
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５、再循環炉頂ガスをガス化装置内に導入する前に、脱
   粉塵した炉頂ガスの別の部分を燃焼させることによって
   該炉頂ガスを好ましくは５００〜７００℃の温度に予熱
   することを特徴とする特許請求の範囲第１〜４項のいず
   れか１つに記載の方法。 ６、生成した総炉頂ガスの３０〜５０％をガス化装置に
   再循環することを特徴とする特許請求の範囲第１〜５項
   のいずれか１つに記載の方法。 ７、硫黄受容体を、所望によりフラックスと共にガス化
   装置の２つ以上の地点に供給することを特徴とする特許
   請求の範囲第１〜６項のいずれか１つに記載の方法。 ８、ガス化ガスから分離した固体粒子を好ましくはガス
   化装置内に再循環する前に冷却することを特徴とする特
   許請求の範囲第１〜７項のいずれか１つに記載の方法。 ９、ガス化ガスから分離した固体粒子および炭塵の混合
   物を圧縮した炉頂ガスと共にガス化装置内に吹き込むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１〜８項のいずれか１
   つに記載の方法。