JPS62263908A - 鉄鉱石の溶融還元法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄鉱石の溶融還元方法に関するものでその方法
では酸化鉄が実質的に液体状態で還元されそしてその方
法のヒートバランスに要するエネルギーを、炭素質燃料
を溶融物に供給することによってそして生じる反応ガス
、主にＣＯと■Ｉ２を後燃焼させることにより発生させ
る。

〔従来の技術と問題点〕

予備還元された鉄鉱石を石炭と鉄鉱石を還元するために
用いた反応ガスと共に溶融（ｍｅｌｔ−ｄｏｗｎ）させ
る。

西ドイツ公開公報第３１３３５７５号に係る方法は浴表
面に吹込まれた浴表面に沿って送られまた部分的に燃焼
した酸素によって溶融物上の空間内に吸引された鉄溶融
物からの反応ガスと該鉄溶融物へ移った熱を有すること
によって溶融容器内での熱供給を改良する。

この周知方法では液状鉄を、鉄鉱石を鉄浴反応器に添加
することによυ製造する。同時に形成された炭素ガス鉄
鉱石を予め還元するために使用できる。しかしながらこ
の方法での燃料消耗は比較的高い。

西ドイツ特許第２８４３３０３号公報に係る方法は同じ
欠点を有する。この方法では塊状炭を鉄浴上に置かれた
流動床に供給し、ガスは鉄鉱石を予備還元させる。ガス
相で予備還元された鉄鉱石から液状鉄１ｔを製造するた
めに９００ｋｇの高品位石炭を必要とする。しかしなが
らこの方法はかなり多くのガスを生じそのガスの利用性
が実質的に該方法の経済性を決める。

西ドイツ公開第３４１８０８５号公報は鉄鉱石を鉄鉱還
元容器内で溶融容器からの反応ガスで約５０チの金属化
率に還元する、鉄鉱石から鉄を製造する方法を記載しこ
の方法では鉄溶融物から出る反応ガスを溶融容器で３０
ないし４０チだけ後燃焼させ発生し圧熱をかなり溶融物
に移す。次にその反応ガスを還元し、同時に天然ガス又
は粉炭のような還元剤の添加により溶融集合体から鉄鉱
石還元容器への途中で冷却する。

他の周知方法は９２ないし９４チの全域比率の実質的に
予備還元された鉄鉱石を用いる。その鉱石は炭素質固体
エネルギーキャリヤーと酸素と共に溶融容器内で溶解さ
れる。発生するガスは該鉱石を予備還元しガスの利用を
改良するために循環しＣＯ２部を除く。

上記後の２つの方法は最小の燃料消費に達するため３つ
の段階、すなわち後燃焼での溶融物還元、溶融容器から
の廃ガスの熱風還元及びガス相での鉄鉱石の予備還元を
一方で組合せ、他方で石炭と後燃焼のない酸素での溶融
予備還元用のガスの利用とガス再循環中のＣＯ２の除去
を組合せている。

これらの方法は鉄鉱石から鉄１を製造するために石炭的
６００ゆ必要とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は外部源例えば炭素質燃料から少ない比率のエネ
ルギーを要する方法を提供する問題に基づく。

本発明の方法は互いに効果的に独立している反応空間に
吹き込む酸素含有ガス噴射内で２日以上連続的に反応ガ
スを後燃焼（ａｆｔｅｒｂｕｒｎｌｎｇ）させることに
よってこの問題を解決する。

用語”効果的に独立した反応空間”は１つの酸素含有ガ
ス噴射が他の（複数の）ガス噴射を独立して後燃焼させ
るために周囲からガスを吹込む空間を云うものとする。

これらの反応空間は通常反応ガスの流れの方向に後続し
て配置される。

本発明によれば反応ガスを、最初の後燃焼段階後、酸素
含有燃焼ガスに再び吹込まれることによって少なくとも
２回後燃焼させ、そして発生するほとんどのエネルギー
を溶融物還元用に用い例えば導入された粉砕された鉱石
を溶融し、それによって鉄鉱石をウスタイト段階に予備
還元してもよい。

本発明の好ましい実施態様は第１の後燃焼ガス噴射を当
てた場所よりも第２の後燃焼ガス噴射を当てた場所によ
シ少ない還元条件があることである。第２段階で高後燃
焼率を得るために還元性を第１の後燃焼噴射の当たる場
所と比較して低くする必要がある。というのはガス噴射
は一般に高酸化率を有し溶融容器で液相と反応すると思
われるからである。

本発明によればガス噴射が作用する反応空間は２つの分
かれてはいるが直接続いた容器を具備する。例えば第１
の反応容器は第２の反応容器、例えば溶解サイクロンと
接続するドラムタイプの転炉でよい。しかしながら十分
に驚くべきことに１つの容器内でも後燃焼ガス噴射の反
応空間は反応ガスの２段階後燃焼を可能にするように分
離しておけることが示された。反応ガスを、互いに効果
的に独立した反応空間内に吹込む酸素含有ガス噴射で２
回以上連続して後燃焼させることが本発明の本質的な特
徴である。

本発明によれば以下の方法は溶融反応炉の動作中同じ容
器内での２段階後燃焼の信頼性ある調整と総後燃焼高率
の達成と溶融物への発生熱の信頼性ある再移動に対して
支持し得る効果を有する。

浴攪拌は、第２及び後続の後燃焼ガス噴射が当たる場所
より第１の後燃焼ガス噴射が当たる場所すなわち高還元
性域で明らかに大になるように導入反応剤又は循環ガス
量及び種類によシ設定する必要がある。

第１後燃焼ガス噴射は金属飛沫が主に生じる領域の鉄浴
の表面に当たる。しかし第２後燃焼ガス噴射は、はとん
ど完全に燃焼したガスに還元効果をほとんど有さない溶
融物上のスラグとかな多接触する。

第２反応空間よシ大きな還元性を持たせて第１反応空間
に浴深さを作ることは好ましいことがわかった。鉄浴が
第２反応空間に実質的に残されず液体スラグだけなら特
に好ましい。

粉砕された鉱石は本発明によれば第２反応域空間内に部
分的におるいは完全に供給される。液相すなわち溶融物
で十分な濃度移動と腕移動は２つの反応空間で行なう必
要がある。反応空間１内で大きな浴攪拌はこの目的のた
めに十分でおる。エネルギーキャリヤー、主に炭素質燃
料を第１後燃焼空間領域の溶融物に供給し、反応ガスを
第１後燃焼にかける。しかしながら、還元される鉱石の
ような酸化物質を反応空間２内に好ましく添加し第２後
燃焼ガス噴射に効果を与える。

本発明によれば後燃焼ガス噴射をその反応空間内に種々
配置してもよい。後燃焼の最適度を得るためノズルの直
径とガスが通る距離が非常に重要である。例えば後燃焼
ガス噴射を直角に浴に向ける。しかしながらガス噴射が
通過するのに長い距離を得るには斜め配置が適当である
。第１．第２の後燃焼ガス噴射を平行に向けることがで
きるが溶融反応炉の幾何学配置に関し対向的斜め配置が
良い条件を与える。

エネルギーキャリヤーの低い消耗度、従って本方法の高
経済性は本発明によれば第１反応空間内で３０ないし５
０％、第２後燃焼段階で６０ないし１００チの後燃焼率
で得られる。すでに述べた方法に加えて、高後燃焼率を
得るために酸素含有ガスとして予熱大気すなわち熱風を
用いることは有用であることがわかった。驚くべきこと
に本発明の方法では酸素キャリヤは溶融反応炉のガス空
間で望ましくない加熱をおこさない。熱風は一時的に及
び／又は局部的に酸素又は酸素と予熱空気の所定の混合
物で置換される。

廃ガスが溶融反応炉（又は２つの区域を有する上記組合
せ反応容器）を出る際又はその後すぐに好ましく冷却さ
れ同時に粉炭や天然ガスのような還元剤の添加によυ還
元しそれによって発熱力が増大する。この方法で廃ガス
流の一部のみを処理してもよい。本発明の好ましい態様
では廃ガス流の一部が反応空間１から排出されこのガス
を使用する工程用の空気を予熱するため上記方法で還元
される。

本発明によれば２つの反応空間の液相内の交差交換はこ
れが例えば反応空間の間のエネルギーバランスを有する
ので有利である。しかしながら液相でのこの交差交換は
本発明の方法を実施するために絶対的に必要でない。本
方法は酸化鉄を、液体域の第１系から分離する第２の接
続した反応容器内で溶融する方法で実施することもでき
それによって酸化鉄は熱的はウスタイトに分解され次に
この溶融物を反応空間に供給する。

もしも鉱石を第２の後燃焼ガス噴射と共に微細粒で吹込
むならば、その鉱石を同時に加熱されるように後燃焼ガ
ス噴射内に導入することにより熱の利用を向上させるこ
とが有用であろう。これを達成するため０．３　Ｗ以下
の粒度と後燃焼ガス噴射に粉砕鉱石を分配することも有
用であることがわかった。本発明によれば微細粒鉱石の
分配は導入点のガス噴射に乱流を促進するためその鉱石
が約５０ないし２００？ＦＬ／秒のできるだけ遅い速度
吹込まれるならば得ることができる。

以１・；＋、ｌｌ 〔実施例〕 本発明を概略図と限定しない典型的な情報に基づいて詳
細に説明する。

ドラム状浴融（ｍｅ　ｌ　ｔ　−ｄｏｗｎ　＋　Ｍａち
）反応器１をその対称軸の廻りを回転させる。熱風を、
導管２を介して２つの羽口３と４に供給する。

後燃焼ガス噴射を上方から浴表面に向ける。第１の反応
空間を上吹込み穴３下方に形成し第２の反応空間を一ト
吹込み穴４下方に形成する。炭素質燃料、主に粉炭を、
ノズル５全通して溶融解物に供給する。他の鉱石を供給
ｔ６を介して、穴４を介する第２の後燃焼ガスと共に吹
込む。溶融反応炉１を矢印で示す。第１図でわかるよう
に、上吹きが高い安定性を示すため２つの反応空間は互
いに効果的に独立、すなわち実質的にガス相で分離して
いる。

多量でないガスを上方域すなわち上吹き穴のすぐ近くに
吹込むことと共に後燃焼の安定性は第２図に示すように
互いの方に２つの後燃焼ガス吹込みすることにより利用
される。しかしながらガスが空間で交差しないようにノ
ズルを配置しなければならない。

溶融反応炉１０．第１反応炉空間及びそれに接続した第
２反応炉１１を有する本発明方法の変形例を第３図に示
す。反応空間ｌｌ内で溶融反応炉１０からの排気ガスを
ノズル１３からの２つの後燃焼ガスで燃やす。同時に供
給管６を通してノズル１３に供給される鉄鉱石を溶融し
ＦｅＯに熱的に還元する。浴融ウスタイトは水冷管１４
を介して第１反応炉１、すなわち溶融反応炉内に入る。

このように液状ウスタイトは耐火材料と接触せずに第１
反応炉１間内の溶融物中に流れる。

第４図は本発明の他の実施例を示す。浴融反応炉１から
の排気ガスはロータリー導管（ｌｅａｄｔｈｒｏｕｇｈ
）を介して流れ、供給管１７を介して石灰及び供給管１
８を介して微細鉱石の添加により直接隣りの冷却室１６
内で冷却される。同時にこれらの粉末物質は排気ガス中
に含有した金属筒を取りこむ。本発明の特に有利な実施
態様では石灰と鉱石を供給しガスを連続的に冷却する。

これは石灰の脱酸が高温で生じ次に鉱石を加熱すること
を意味する。冷却後粉末物質をサイクロン１９で分離し
そしてガス−固体混合物を前もって任意に冷却される。

サイクロン１９前で再循環排ガスを添加することはこの
目的のために有利であることがわかった。次に予熱鉱石
（約７００℃）と石灰の混合物を、導管２０を介して上
吹き装ｆ４の後燃焼ガス噴射内にサイクロン１９から供
給する。

一部の排ガス流は導管２１を介して溶融反応炉から廃熱
♂イラヘ直接供給されこのガス比率は例えば熱風を製造
するために利用される。

鉄Ｉｔを製造するため約３３チ揮発成分と７２００ｋ　
ｃ＊Ｌ７’に９の熱発生力ｎｕのガス炎炭を下浴ノズル
を介して第４図の容器と同じ溶融容器内に吹込む。

第１反応空間の後燃焼ガス噴射からの熱伝達用のキャリ
ヤーとして、総量約５％の鉱石をノズル５を介して補助
的に流せる。羽口３を介して１８０〇−の熱風を約１２
００℃の予熱温度で吹込む。

第１反応炉空間で４０％後燃焼が次に得られる。

すなわち反応空間ｌからガス出口へ出る廃ガスは平均４
０チの酸化度を有する。第２の反応空間では同じ温度の
他の８００　Ｎｍ’の熱風を羽口４を介して吹込みそれ
によって総後燃料度は８０％である。第２反応空間中の
この後燃焼ガス噴射とともに約７００℃に予熱した鉱石
と石灰を浴上に同様に吹込む。これは１．３　ＧｅａＬ
のかなりの熱含量と化学的な、すなわち０．４　Ｇｃｕ
ｔの潜熱含量の２１００ｍ３の体積の廃ガスを生じる。

ロータリー導管１５を通過した後鉱石を当たり約３００
ｋｇの総石灰石量を添加することによりこの廃ガスを同
時に冷却する。約１２００℃の平均温度を得る。更に約
８００℃に温度を下げるために再循環廃ガス５００　Ｎ
ｍ３をサイクロン前に直接添加する。

本発明を説明するために他の実施例は本方法の特に単純
な変形に関する。

外形長さ約１０ｍ、直径６ｍ及び６０ｍ厚さの耐火物ラ
イニングを有する、長いドラム状溶融反応炉内で１時間
当たり約６０ｔの液状鉄を製造する。第１反応炉域で鉄
１を当たり約６００ゆのガス炎炭を好ましくは浴上ノズ
ルを通して鉄浴に供給する。炭素の燃焼に必要な酸素の
全量を、約５ｍの長さを有する６本のノズルを介して反
応空間１の浴表面上に多少の分布で吹込む。

第１反応空間域の浴表面下に総量的５％の鉱石を導入す
ることは有用であるとわかった。

廃ガスは溶融反応炉のガス出口への途中で、第２反応空
間を通る。この反応空間２内で熱風を。

反応空間１内と同じ上吹き技術で浴に吹込む。熱風は微
粒鉱石を伴ない熱風と接触して加熱する。

鉱石と上吹き予熱空気の添加によシ酸化鉄含有量は第２
反応空間の浴表面域でスラグになシそれは反応空間１よ
υ明らかに高い。第２反応空間２内で得た後燃焼率は約
８０チでこの熱量の９０％を反応空間１内のように浴に
移す。浴攪拌を改良し。

それと共に後燃焼ガス噴射からの熱移動に好ましい効果
を与えるために反応空間２の領域での浴表面下に粉炭を
伴なうか又は伴なわなくとも不活性ガスを導入すること
は有効であるととがわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は上吹手段の種々の配置を有するドラム
状溶融反応炉の縦断面図であり：第３図はそれに接続す
る第２反応容器を有する溶融反応炉の縦断面図であり； 第４図は出口側で接続した廃ガス用冷却室と近接サイク
ロンを有するドラム状溶融反応炉を示す。 １・・・反応溶融反応炉、２・・・導管、３，４・・・
上吹穴、５・・・ノズル、１０・・・溶融反応炉、１１
・・・第２反応区域、１３・・・ノズル、１４・・・水
冷管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化鉄が実質的に液体状態で還元されそしてその方
   法の熱バランスに要するエネルギーを、炭素質燃料を溶
   融物に供給することと、生じる反応ガス主にＣＯとＨ＿
   ２を後燃焼させることにより発生させる鉄鉱石の溶融還
   元法において、 該反応ガスを、互いに効果的に独立した反応空間内に吹
   込む酸素含有ガス噴射で２回以上連続して後燃焼させる
   ことを特徴とする鉄鉱石の溶融還元法。 ２、前記ガス噴射の反応空間を該反応ガスの流れの方向
   に後続させて配置し且つ該還元性が第２又は他の後燃焼
   ガス噴射の当たる場所で小さいことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３、強い浴攪拌を溶融反応炉内の溶融物の高還元性を有
   する領域で保持されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の方法。 ４、前記２以上の段階の後燃焼を１つの容器又は２つの
   関連した容器で行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方法。 ５、粉砕された鉱石を後燃焼のために該第２又は他の反
   応空間内に導入することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項から第４項までのいずれか１項に記載の方法。 ６、塊の移動が後燃焼のために２つの第１反応空間の間
   の液相で生じることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第５項までのいずれか１項に記載の方法。 ７、前記炭素質燃料を後燃焼のために第１反応空間内に
   、従って最も高い還元性域に導入することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に
   記載の方法。 ８、前記酸素含有ガス噴射を反応空間で浴表面に対して
   斜めに導入することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第７項までのいずれか１項に記載の方法。 ９、３０ないし５０％の後燃焼率を前記高還元性の反応
   空間での第１後燃焼段階で設定し、そして６０ないし１
   ００％の後燃焼率を第２後燃焼段階で設定することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれ
   か１項に記載の方法。 １０、予熱空気を後燃焼のための酸素含有ガスとして用
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第９項
   までのいずれか１項に記載の方法。