JP5946201B2

JP5946201B2 - 高硫黄原料用の直接製錬法

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Description

本発明は、溶融浴に基づく金属含有材料の直接製錬法であって製錬サイクロンの使用を含む直接製錬法に関する。

本発明は、限定的にではないが、特に、溶融浴に基づく鉄製造用の製錬法であって、直接製錬設備に供給する前に材料の硫黄除去用予備処理を行う必要なしに、鉄を含む高硫黄含有量の金属含有原材料を直接受け入れることが可能な製錬法に関する。

鉄を含む金属含有原材料のような金属含有材料の既知の直接製錬法は、原則として、製錬媒体としての溶融浴に基づいており、一般的に「ＨＩｓｍｅｌｔ法（ＨＩｓｍｅｌｔｐｒｏｃｅｓｓ）」と呼称されるが、この製錬法が、本出願人の名前による国際公開第９６／３１６２７号パンフレット（国際出願ＰＣＴ／ＡＵ９６／００１９７号明細書）に記載されている。

上記の国際出願文献に記述されるＨＩｓｍｅｌｔ法は、鉄を含む材料、特に鉄鉱石の形態の金属含有材料を直接製錬して溶融鉄を製造する場合、次のステップ、即ち、
（ａ）製錬設備の直接製錬容器内に鉄及びスラグの溶融浴を形成するステップと、
（ｂ）その浴中に、（ｉ）金属含有材料、通常鉄鉱石、及び、（ｉｉ）酸化鉄の還元剤及びエネルギー源として作用する固体の炭素質材料、通常石炭、を注入するステップと、
（ｃ）溶融浴中において金属含有材料を鉄に製錬するステップと、
を含む。

本明細書においては、「製錬（ｓｍｅｌｔｉｎｇ）」という用語は、金属酸化物を還元する化学反応が生起して溶融金属を製造する熱的処理を意味すると理解される。

ＨＩｓｍｅｌｔ法は、また、溶融浴から放散される例えばＣＯ及びＨ_２のような反応ガスを、酸素含有ガス、通常空気を含む浴上部の空間内において後燃焼させ、後燃焼によって発生した熱を浴に伝達して、金属含有材料の製錬に必要な熱エネルギーを供給することをも含む。

ＨＩｓｍｅｌｔ法は、更に、溶融浴の名目的な静止表面の上部に遷移領域を形成することを含む。この遷移領域においては、好適に多量の溶融金属及び／またはスラグの液滴または飛沫または流れが上昇してその後下降し、これによって、浴の上部における反応ガスの後燃焼によって発生した熱エネルギーを浴に伝達する効果的な媒体が提供される。

ＨＩｓｍｅｌｔ法においては、金属含有材料及び固体の炭素質材料は、いくつかの固体注入ランス（時に「羽口（ｔｕｙｅｒｅ）」と呼称される）を通して溶融浴の中に注入される。この注入ランスは、直接製錬容器の側壁を貫通して下向きかつ内向きに、更に容器の下部領域の中に延び込むように、鉛直線に対して傾斜しており、それによって、固体材料の少なくとも一部分を、容器の底部の溶融金属層の中に供給する。容器の上部部分における反応ガスの後燃焼を促進するために、酸素富化することができる高温空気を、下向きに延びる高温空気注入ランスから容器の上部領域の中に吹き込む。容器内における反応ガスの後燃焼から生成されるオフガスは、オフガスダクトを通して、容器の上部領域から引き抜かれる。容器は、容器の側壁及び屋根部分に水冷のパネルを含み、水は、連続回路においてパネルを通して連続的に循環される。

ＨＩｓｍｅｌｔ法は、溶融浴内における金属含有材料の直接製錬によって、大量の溶融鉄の製造が可能である。このレベルの製造を可能にするために、金属含有材料及び炭素質材料の両者を大量に容器に供給しなければならない。

鉄を含む金属含有材料用の別の既知の直接製錬法であって、直接製錬容器の上部に配置されかつその製錬容器と連絡する製錬サイクロン内において、流入する金属含有原材料を統合的に予備処理する直接製錬法が、本出願人の名前による国際公開第００／０２２１７６号パンフレット（国際出願ＰＣＴ／ＡＵ９９／００８８４号明細書）に記載されている。この発明の場合は、直接製錬容器の上部に配置されかつその製錬容器と連絡する製錬サイクロンが直接製錬設備を構成する。この変形態様に関するさらなる記述を、次の特許出願及び特許、即ち、（ｉ）（オランダ）オランダ国特許出願公開第９４０１１０３号明細書（オーストラリア）オーストラリア国特許第２１７９３／９５Ｂ号明細書、（ｉｉ）（オランダ）オランダ国特許出願公開第９５００２６４号明細書（オーストラリア）オーストラリア国特許第４３３９６／９６Ｂ号明細書、及び（ｉｉｉ）（欧州）欧州特許出願公開第１５２１８５３Ａ２号明細書（オーストラリア）オーストラリア国特許第２００３２８１０６４Ｂ号明細書、に見ることができる。これらの特許文献はＴａｔａＳｔｅｅｌ社（以前はＣｏｒｕｓ社として知られ、それより以前はＨｏｏｇｏｏｖｅｎｓ社として知られていた）の名前によるものである。

本明細書においては、「製錬サイクロン（ｓｍｅｌｔｃｙｃｌｏｎｅ）」という用語は、通常円筒形のチャンバを画定する容器であり、そのチャンバに供給される原材料がチャンバの鉛直の中心軸の回りの径路内に動くように構成される容器であって、金属含有原材料を少なくとも部分的に製錬するに十分な高い操作温度に耐え得る容器を意味すると理解される。本願及び前項の段落において言及した特許文献が製錬サイクロンの例を開示している。

便宜上、ＨＩｓｍｅｌｔ法の製錬サイクロン変形態様を、以下「ＨＩｓａｒｎａ」法と呼称する。ＨＩｓａｒｎａ法は、溶融浴製錬（石炭の注入と、飛沫の発生と、金属−スラグの混合と、後燃焼と、浴への熱伝達とを含む）が両方の方法において本質的に同一であるという意味において、「ＨＩｓｍｅｌｔ」法を組み入れていると理解される。ＨＩｓｍｅｌｔ法においては、鉱石、石炭及びフラックスが、すべて、直接製錬容器の中に延び込むランスを経由して溶融浴中に注入される。ＨＩｓａｒｎａ法においては、通常、炭素質原料（石炭）及びフラックスのみが、直接製錬容器中のランスを通して溶融浴中に注入される。ＨＩｓａｒｎａ法においては、流入する鉄鉱石のような金属含有原材料は、通常、直接製錬容器の直上部に配置されかつその製錬容器と連絡する製錬サイクロン内に注入され、その内部で加熱され、部分的に溶融され、かつ部分的に還元される。直接製錬容器からの高温の部分燃焼したオフガスは、製錬サイクロンの底部に流入し、酸素含有ガス（通常、工業グレードの酸素）が、水平面内にサイクロン性の渦巻き型パターンを生成するように配置される羽口、即ち、製錬サイクロンのチャンバの鉛直の中心軸の回りに配置される羽口から注入される。この酸素含有ガスの注入によって、製錬炉のオフガスのさらなる燃焼が惹起され、非常に高温の（サイクロン性）火炎が生じる。微細に分割された流入金属含有原材料が、羽口からこの火炎の中に空気圧注入され、その結果、急速に加熱され、部分的な溶融が生起して、部分的な還元（およそ１０〜２０％の還元）が随伴する。高温の部分溶融した金属含有原材料は、サイクロン性の渦巻き作用によって製錬サイクロンの壁面上に外向きに衝突し、引き続いて、重力によって下方の直接製錬容器の中に落下する。

ＨＩｓａｒｎａ法の場合、正味の効果は２段階の対向流プロセスの形態である。流入する金属含有原材料は、（酸素含有ガスの添加を伴う）高温の製錬設備流出オフガスによって、加熱され、仮焼され、かつ、部分的に還元される。一般的な意味において、この対向流の構成は生産性とエネルギー効率とを増大させる。

出願人は、ＨＩｓｍｅｌｔ法及びＨＩｓａｒｎａ法は、溶融金属中の硫黄分を約０．２５重量％までしか許容し得ないことを明らかにした。金属の硫黄百分率がこの量を超えると、石炭から溶融金属中への炭素の溶解が損なわれ、製錬設備におけるプロセスの効率が低下する。出願人は、これが、溶解現象において硫黄が炭素と競合するために生じる−即ち、硫黄分が多いと、注入される炭素質材料（通常石炭）の炭素が溶融金属中に溶解するのが困難になるためである−と理解している。その結果、ＨＩｓｍｅｌｔ法及びＨＩｓａｒｎａ法に対する原材料及びリサイクル材料の硫黄含有量を約０．２５重量％未満に制限することが必要になる。

商業的に利用可能なほとんどのタイプの鉄鉱石の場合、通常、硫黄は主要な問題ではない。例えば、ブラジルの鉄鉱石の場合、通常、硫黄は０．０１重量％未満であり、オーストラリアのＰｉｌｂａｒａ鉱石においては、通常、０．０２〜０．０３重量％である。冶金用石炭の硫黄含有量は、通常、約０．６〜０．８重量％であり、このタイプの鉱石−石炭の組合せの場合、全硫黄流入量は、通常、石炭によって支配される。

世界の特定部分（例えば中国）においては、硫黄含有量がかなり高い（例えば０．３〜１．０重量％）金属含有材料を見出す場合がある。このタイプの金属含有原材料を用いてＨＩｓｍｅｌｔ直接製錬法を運転することは、溶融金属中の硫黄分が０．２５重量％を大幅に超えることになるので、一般的には不可能であると考えられる。ＨＩｓｍｅｌｔ法においてこのタイプの金属含有原材料を使用するためには、硫黄をバーンアウト（焼滅）するために材料を外部で予備処理する（例えば、約８００〜１１００℃に達する相対的な酸化雰囲気のロータリーキルンまたは流動床炉において）必要がある。このような外部予備処理条件の下では、固体結合された硫黄はＳＯ_２に転化され、それは、オフガスに対して放散される。この場合、残りの固体の硫黄のレベルは低下している。

上記の非統合型の外部予備処理は技術的な意味においては実現可能であるが、商業的な観点からは、付加的な資本コスト及び運転コストが必要になるので魅力的とは言えないであろう。

以上の記述は、オーストラリアまたは他の地域における共通の一般的な知識を容認するものと理解されるべきではない。

本発明は、ＨＩｓａｒｎａ法の改良形態によって、流入する金属含有原材料からの必要な硫黄除去レベルを、別個の（外部）硫黄予備処理ステップを必要とすることなく達成できること、の実現を目的としている。

出願人は、流入する金属含有原材料からの大幅な硫黄除去を、酸素ポテンシャルを適切に調整すれば、ＨＩｓａｒｎａ製錬設備の製錬サイクロン内において達成し得ることを見出した。

出願人は、更に、温度及び金属含有原材料のサイズ分布のような他のパラメータが、製錬サイクロンにおける金属含有原材料からの硫黄除去に影響を及ぼす可能性があることを見出した。

硫黄の除去は、高い酸素ポテンシャルによって行うことが望ましい。ＨＩｓａｒｎａ製錬設備に対するこの操作条件の選択によって、高硫黄の金属含有原材料を（硫黄除去のための予備処理なしに）使用できるようになり、同時に、浴金属の硫黄含有量を０．２５重量％未満に維持できる。

酸素ポテンシャルは、製錬設備への鉱石及び石炭の供給量の全体的なバランスを、製錬設備及び製錬サイクロン内に注入される酸素の相対的な量と連携して調整することによって制御することができる。製錬サイクロンから流出するオフガス中の後燃焼の度合いを７５〜１００％の範囲内に維持することによって、製錬サイクロンにおける十分な硫黄除去（通常５０〜８０％）の達成が可能になる。

本明細書においては、「後燃焼の度合い（ｄｅｇｒｅｅｏｆｐｏｓｔｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）」という用語は、
１００×［％ＣＯ_２＋％Ｈ_２Ｏ］／［％ＣＯ＋％ＣＯ_２＋％Ｈ_２＋％Ｈ_２Ｏ］
を意味すると理解される。

また、硫黄の除去は高温で行うことが望ましい。「高温（ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」という用語の意味は、金属含有原材料の関数である。例えば、鉄を含む原材料の形態の金属含有原材料の場合には、本明細書においては、「高温」という用語は、少なくとも１１００℃の温度、通常少なくとも１２００℃の温度を意味すると理解される。

硫黄の除去は、更に、粒子の曝露表面積が、十分な硫黄除去を可能にするのに、即ち硫黄のバーンアウトを可能にするのに十分な程度に高くなるように、流入する金属含有原材料のサイズ分布を選択して行うことが望ましい。

本発明によれば、硫黄含有量が少なくとも０．２重量％の金属含有原材料を、製錬サイクロン及び溶融金属浴を含む直接製錬容器内において直接製錬する方法において、製錬サイクロンから流出するオフガスが少なくとも７５％の後燃焼の度合いを有する程度に十分な製錬サイクロンにおける酸素ポテンシャルを維持することを特徴とする方法が提案される。

本発明によれば、硫黄含有量が少なくとも０．２重量％の金属含有原材料を直接製錬して金属を製造する方法であって、（ａ）金属含有原材料を製錬サイクロン内において少なくとも部分的に還元しかつ部分的に溶融するステップと、（ｂ）少なくとも部分的に還元／溶融された材料を、直接製錬容器の溶融浴中において完全に製錬するステップとを含む方法において、製錬サイクロンから流出するオフガスが少なくとも７５％の後燃焼の度合いを有する程度に十分な製錬サイクロンにおける酸素ポテンシャルを維持することを特徴とする方法が提案される。

金属含有原材料は、金属酸化物を含む任意の材料とすることができる。

金属含有原材料は、鉱石、部分的に還元された鉱石、及び廃棄物のストリームを含む金属とすることができる。

金属含有原材料は、鉄鉱石のような鉄を含む原材料とすることができる。

金属含有原材料の硫黄含有量は、少なくとも０．２５重量％とすることができる。

金属含有原材料の硫黄含有量は、少なくとも０．３重量％とすることができる。

金属含有原材料の硫黄含有量は、少なくとも０．５重量％とすることができる。

金属含有原材料の硫黄含有量は、１重量％未満とすることができる。

この方法は、製錬サイクロン内の高温を維持することを含むことができる。

金属含有原材料が鉄を含む原材料である状況においては、この方法は、製錬サイクロン内において、少なくとも１１００℃の高温、通常、少なくとも１２００℃の高温を維持することを含むことができる。

この方法は、製錬サイクロン内の酸素ポテンシャルを、製錬サイクロンへの金属含有原材料及び製錬設備への炭素質の原材料の全体的なバランスを、製錬設備及び製錬サイクロン内に注入される酸素含有ガスの相対的な量と連携して調整することによって、維持することを含むことができる。

この方法は、製錬サイクロンから流出するオフガスが少なくとも８０％の後燃焼の度合いを有する程度に十分な製錬サイクロンにおける酸素ポテンシャルを維持することを含むことができる。

この方法は、製錬サイクロンから流出するオフガスが少なくとも８５％の後燃焼の度合いを有する程度に十分な製錬サイクロンにおける酸素ポテンシャルを維持することを含むことができる。

この方法は、製錬サイクロンから流出するオフガスが少なくとも９０％の後燃焼の度合いを有する程度に十分な製錬サイクロンにおける酸素ポテンシャルを維持することを含むことができる。

この方法は、製錬サイクロンに供給される金属含有原材料の粒子サイズを６ｍｍ未満となるように選択することを含むことができる。

この方法は、製錬サイクロンに供給される金属含有原材料の粒子サイズを３ｍｍ未満となるように選択することを含むことができる。

製錬サイクロンに供給される金属含有原材料は１ｍｍ未満であることが望ましい。

この方法は、製錬サイクロン内の条件を、硫黄の少なくともかなりの部分がＳＯ_２としてオフガス中に放散されるように維持することを特徴とすることができる。

本発明によれば、硫黄含有量が少なくとも０．２重量％の金属含有原材料から製造される、硫黄含有量が０．２重量％未満の金属製品が提供される。

本発明によれば、硫黄含有量が少なくとも０．２重量％の金属含有原材料から製造される、硫黄含有量が０．２重量％未満の鉄製品が提供される。

以上の発明の概要に記載したこの方法の範囲内に包括され得る任意の他の形態があるとしても、以下に、１つの具体的な実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して説明する。

図１は、本発明による鉄鉱石の直接製錬法の一実施形態のフローシートである。

ＨＩｓｍｅｌｔ法において硫黄がどのように出現するかについての第１の例として、出願人が行ったモデル分析によれば、ＨＩｓｍｅｌｔ法に、硫黄含有量が０．２重量％の鉄鉱石の形態の金属含有原材料を供給し、製錬設備へのダストリサイクルをゼロとすると、溶融金属中に結果的に生じる硫黄の濃度レベルは０．１７重量％になるであろうことが示されている。このモデル分析において、プロセスのダスト／スラッジの９０％を製錬設備にリサイクルすると、溶融金属中の硫黄は０．２３重量％に増大することになる。

ＨＩｓｍｅｌｔ法において硫黄がどのように出現するかについての第２の例として、出願人が行ったモデル分析によれば、ＨＩｓｍｅｌｔ法に、硫黄含有量が０．７重量％の鉄鉱石の形態の金属含有原材料を供給し、製錬設備へのダストリサイクルをゼロとすると、溶融金属中に結果的に生じる硫黄の濃度レベルは０．３７重量％になるであろうことが示されている。このモデル分析において、プロセスのダスト／スラッジの９０％を製錬設備にリサイクルすると、溶融金属中の硫黄は０．４４重量％に増大することになる。

上記の第１及び第２の例並びに出願人の運転上の経験は、ＨＩｓｍｅｌｔ法に対する鉱石原料中の約０．２重量％の硫黄が、ＨＩｓｍｅｌｔ法における上限であることを示している。硫黄含有量が０．２重量％より高くなれば、硫黄含有量を約０．２重量％に低減するために、前記のような鉱石の予備処理が必要になる。

第３の例として、出願人が行ったモデル分析によれば、本発明による改良型ＨＩｓａｒｎａ法に、硫黄含有量が０．７重量％の鉄鉱石の形態の金属含有原材料を供給して、製錬設備へのダストリサイクルをゼロにし、かつ、製錬サイクロン内の操作温度、粒子サイズ及び酸素ポテンシャルのような条件を前記のように調整して、製錬サイクロンに供給される鉄鉱石中の硫黄の７０％バーンアウトを達成すると、溶融金属中に結果的に生じる硫黄の濃度レベルは０．１６重量％になるであろうことが示されている。このモデル分析において、プロセスのダスト／スラッジの９０％を製錬設備にリサイクルすると、溶融金属中の硫黄は０．１４重量％に減少することになる（これは、廃熱回収装置内において生起するダストからの硫黄の追加的なバーンアウトの結果である）。

この第３の例は、第１及び第２の例と関連付けて解釈すると、本発明による改良型ＨＩｓａｒｎａ法は、高硫黄の金属含有原材料を、直接に、かつ、ＨＩｓａｒｎａ製錬設備の外部で硫黄焼却予備処理を行う必要なく処理できることを示している。

また、本発明による改良型ＨＩｓａｒｎａ法は、放出された硫黄のほとんどをＳＯ_２としてオフガス中に放散し、それを石灰スラリのような媒体で洗浄して石膏を生成することができる点も注目すべき点である。製錬サイクロン法は、完全酸素吹込みされるので、これを、（ＨＩｓｍｅｌｔ法に比べて）大幅に低い全オフガス量によって達成する。これによって、更に、必要な洗浄機器に関するコストが最小化され、コスト効率的な、かつ環境的にクリーンな硫黄排出制御が実現される。

高硫黄（０．２〜１．０重量％）の金属含有原材料を使用するための本発明による改良型ＨＩｓａｒｎａ法の操作パラメータは、以下の各項を含むことができる。
１．製錬サイクロンから流出するオフガスが、少なくとも７５％、通常８０〜１００％の後燃焼の度合いを有するように、製錬サイクロン内の高い酸素ポテンシャルにおいて操作するために方法の操作条件を選択すること。目標とする後燃焼の度合いの達成には、炭素質材料（例えば石炭）及び金属含有原材料（例えば鉄鉱石）の供給速度と、製錬設備及び製錬サイクロンへの酸素の供給速度と、製錬設備からの熱損失とを含む（但しこれには限定されない）内部連関したパラメータの集合からの条件の選択が含まれる。
２．製錬サイクロン内において高温で操作すること。
３．粒子の曝露表面積が、十分な硫黄除去を可能にするのに、即ちバーンアウトを可能にするのに十分な程度に高くなるように、流入する金属含有原材料のサイズ分布を選択すること。通常の製錬サイクロンの操作は固体の空気圧供給を必要とし、このためには、粒子サイズの分布の最大サイズが約６ｍｍより大きくないことが必要になる。いずれにせよ、更に微細に破砕されたサイズを使用することができる。しかし、硫黄をバーンアウトするには、（粒子の特定の特質及び硫黄バーンアウトの動力学に応じて、）それ以外の場合には妥当であったとみられるサイズより小さい最大サイズを用いることが適切であり得る。

本発明による鉄鉱石の直接製錬法の実施形態を添付の図面に示したフローシートを参照して説明する。

図に示すプロセスは、製錬サイクロン（２）と、製錬サイクロン（２）の直下に配置される溶融浴に基づく直接製錬容器（４）との組合せである直接製錬設備の使用に基づいている。この場合、製錬設備の２つのチャンバの間は直接連絡されている。

前記に参照した特許文献は、製錬サイクロン（２）と、溶融浴に基づく直接製錬容器（４）との、構造の詳細、並びに、金属含有原材料と炭素質材料と酸素含有ガスとを含む原材料の供給量を包含する基本的な操作条件の詳細を記述している。

これらの特許文献における開示内容は、相互参照によって本願に組み込まれる。

図を参照すると、硫黄含有量が０．７重量％であり、最大サイズが６ｍｍであり、石灰石を含む高硫黄の磁鉄鉱ベースの混合原料（１）が、鉱石の乾燥機を経由して、空気式搬送ガス（１ａ）によって、製錬設備の製錬サイクロン（２）の中に供給される。石灰石は、鉱石及び石灰石の組合せストリームのおよそ８〜１０重量％である。石炭（３）が、別個の乾燥機を経由して製錬設備の直接製錬容器（４）に供給される。石炭は、搬送ガス（２ａ）によって金属及びスラグの溶融浴中に深く注入される。酸素（７）が、直接製錬容器（４）内に注入されて、溶融浴内で生成されかつ溶融浴から放散されるガス、通常ＣＯ及びＨ_２を後燃焼し、製錬プロセス用の必要な熱を供給する。酸素（８）は、鉱石を予備加熱し、部分的に溶融し、かつ部分的に脱硫するために、製錬サイクロン（２）の中に注入される。

製錬設備の生成物は、高温、即ち溶融金属（５）及び溶融スラグ（６）である。

以下に記述するように、プロセス条件は、直接製錬容器（４）内の溶融金属（５）の硫黄含有量が０．１４〜０．１６％になるように制御される。

操作条件は、石炭及び鉱石の供給速度と、直接製錬容器（４）及び製錬サイクロン（２）への酸素の供給速度と、製錬設備からの熱損失とを含み、但し、これに限定されないが、この操作条件は、オフガス流出ダクト（９）を経由して製錬サイクロン（２）から流出するオフガスが、少なくとも８０％、通常約９０％の後燃焼の度合いを有するように選択される。

後燃焼の度合いが約９０％であるとすると、当初鉱石中に存在した硫黄の約７０％が、製錬サイクロンにおいてオフガスに（主としてＳＯ_２の形で）放散される。製錬サイクロン（２）内における鉱石中硫黄のこのレベルのバーンアウトによって、製錬サイクロン（２）において生成され、続いて下方に向かって直接製錬容器（４）の中に流入する部分還元されかつ部分溶融された鉱石中の硫黄の量が低減する。最終的な結果として、直接製錬容器（４）内で生成される溶融金属（５）の硫黄含有量が０．１４〜０．１６％になる。前記の説明から明らかなように、この硫黄含有量は、許容可能な操作範囲の中によく適合している。

製錬サイクロン（２）からのオフガスは、オフガスダクト（９）を経由してオフガス燃焼炉（１０）に流入する。このオフガス燃焼炉（１０）においては、追加の酸素（１１）が注入され、残留ＣＯ／Ｈ_２を燃焼させて、完全燃焼排出ガスにおける遊離酸素の濃度レベル（通常１〜２％）を実現する。ダストからの硫黄の幾分かのさらなる除去（ガス中にＳＯ_２として放散される）が同時に達成される。

完全燃焼した硫黄含有ガスは、続いて廃熱回収セクション（１２）を通過し、そこでガスは冷却され、蒸気が生成される。排出ガスは、更に続いて湿式スクラバ（１３）を通過し、そこで冷却されると共にダスト除去が行われる。湿式スクラバ（１３）の底部から排出される生成スラッジは、鉱石供給ストリーム（１）経由で、製錬設備へのリサイクル用として利用可能である。

スクラバ（１３）から流出する冷却された硫黄含有排出ガスは、排出ガス脱硫ユニット（１４、１５）に供給される。このユニットにおいては、石灰石のスラリがガス中に噴霧され、硫黄の大部分（約９８％）がＣａＳＯ_４の水和物（石膏）に転化される。これは副生品として回収することができる。

清浄化された排出ガスは、続いて、煙突（１６）から排出される。このガスは、主としてＣＯ_２から構成され、場合によっては、（非凝縮性の残留ガス種を適切に除去して）圧縮して地中貯蔵することが可能である。

以上述べた本発明の方法の実施形態に対しては、本発明の本質及び範囲から逸脱することなく、多くの変更を加えることができる。

例えば、本発明は、実施形態に関連して記述した特定の原材料に限定されない。

以下の請求項及び以上に記述した明細書においては、明白な言語表現または必要な含意のために、文脈がそうでないことを要求する場合を除いて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という単語とその文法的変化態（「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」など）とは包括的意味において用いられている。即ち、この単語は、本明細書に開示される方法の種々の実施形態において、言及された特徴が存在することを特定するが、更に別の特徴の存在または追加を排除しない。

Claims

硫黄含有量が少なくとも０．２重量％の金属含有原材料を直接製錬して金属を製造する方法であって、（ａ）前記金属含有原材料を製錬サイクロン内において少なくとも部分的に還元しかつ部分的に溶融するステップと、（ｂ）前記少なくとも部分的に還元／溶融された材料を、直接製錬容器の溶融浴中において完全に製錬するステップとを含む方法において、前記製錬サイクロンから流出するオフガスが少なくとも７５％の後燃焼の度合いを有するように前記製錬サイクロンにおける酸素ポテンシャルを維持する、ことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、前記金属含有原材料中の硫黄含有量が少なくとも０．２５重量％である、ことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、前記金属含有原材料中の硫黄含有量が少なくとも０．３重量％である、ことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法において、前記金属含有原材料中の硫黄含有量が少なくとも０．５重量％である、ことを特徴とする方法。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法において、前記製錬サイクロン内の高温を維持することを含む、ことを特徴とする方法。
請求項５に記載の方法において、前記金属含有原材料が鉄を含む原材料である場合には、前記製錬サイクロン内において、少なくとも１１００℃の高温を維持することを含む、ことを特徴とする方法。
請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法において、前記製錬サイクロンから流出するオフガスが少なくとも８０％の後燃焼の度合いを有するように前記製錬サイクロンにおける酸素ポテンシャルを維持することを含む、ことを特徴とする方法。
請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法において、前記製錬サイクロンに供給される金属含有原材料の粒子サイズを６ｍｍ未満となるように選択することを含む、ことを特徴とする方法。
請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法において、前記製錬サイクロンに供給される金属含有原材料が１ｍｍ未満である、ことを特徴とする方法。
硫黄含有量が少なくとも０．２重量％の金属含有原材料を、製錬サイクロン及び溶融金属浴を含む直接製錬容器内において直接製錬する方法において、前記製錬サイクロンから流出するオフガスが少なくとも７５％の後燃焼の度合いを有するように前記製錬サイクロンにおける酸素ポテンシャルを維持する、ことを特徴とする方法。