JPS62263907A - 鉄鉱石の２段階溶融還元方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶解サイクロンの中で鉄鉱石を実質的にＦｅ
Ｏにまで予備的に還元し且つ同時に溶落し、次に、出口
側に接続された鉄浴反応装置の中で炭素質燃料および酸
化性ガスの添加によって高温液体金属を製造する鉄鉱石
の２段階溶融還元方法において、望ましくは、あらかじ
め加熱さ扛た窒気すなわち熱風を該酸化性ガスとして用
い溶融鉄の上に吹きつけて、該溶融鉄から逃げ出す還元
性ガスＣＯおよびＨ２の３０〜５０％という高い割合を
再燃焼（後燃焼、ａｆｔｅｒｂｕｒｎｌｎｇ　）させる
鉄鉱石の２段階溶融還元方法に関する。

〔従来の技術〕

鉱石から直接に高温溶融金属を製造する方法は多数知ら
れている。こ扛ら公知方法には、単一の反応容器内で行
なわれるものもあり、また、溶解部分を鉄鉱石の還元容
器から分離したものもある。

ヨーロッパ特許出願第０１１４０４０号に記載されてい
る方法は、溶解ガス化炉の中で、石炭の添加と酸素含有
ガスの吹込とによって、コークス粒の２層流動床を用い
且つ幾つかの水準で酸素含有ガスを吹込んで、高温液体
金属と還元ガスを製造する。

ドイツ「公開公報Ｊ　（ｏｆｆｅｎｌｅｇｕｎｇｓｓｃ
ｈｒｉｆｔ）第３０３４５３９号は塊状鉄鉱石から直接
に高温液体金属を製造する方法に関し、この方法は、直
接還元シャフト炉の中で高温還元がスによって塊状鉄鉱
石を緩充填床（ｌｏｏｓｅｌｙ　ｐａｃｋａｄ　ｂｅｄ
）の状態のスポンジ鉄に還元した後、高温状態で排出手
段を通して溶解ガス化炉に供給する。この容器の中で、
スポンジ鉄が石炭と酸素含有がスとの添加によって溶落
され、且つシャフト炉のために還元がスが製造される。

ヨーコツ／４’特許出願第０１２６３９１号は鉄鉱石還
元容器と溶解容器とを用いた有利な複合方法を記載して
おり、この方法においては、溶融鉄から逃げ出した反応
がスが溶解容器の中で部分的に再燃焼させられ、それに
よって発生した熱の大部分が溶融鉄に転嫁され、該反応
ガスは該鉱石還元容器に進行する途中で還元剤によって
冷却および還元さ扛る。

公知の方法の全てに共通する欠点は、程度こそ異なるも
のの、ガス状の剰余物を発生することである。公知の２
段階法においてさえも、鉄の予備的な還元後にはガスは
かなりのエネルギーを持っており燃焼ガスとして利用さ
れ得る。したがって、前記方法の経済性は明らかにガス
状の剰余物の利用可能性によって決まる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明の課＠は、低エネルギー炭あるいは揮発分
の多い石炭を用いるだけでなく、更に、燃焼可能なガス
状の剰余物を実際上発生させることもなく、鉄鉱石の予
備的な還元を単純な態様で行なえる方法を提供すること
である。

〔間頃点を解決するための手段〕

上記の課題は、溶解サイクロンの中で鉄鉱石を実質的に
ウスタイトにまで予備的に還元し且つ溶落し１次に、出
口側に接続された鉄浴反応装置の中で炭素質燃料と酸化
性ガスとの添加によって高温液体金属を製造し、その結
果発生した反応ガスを再燃焼させる鉄鉱石の２段階溶融
還元方法において、ダストを伴い且つ部分的に燃焼した
、該鉄浴反応装置からの反応ガスを、該溶解サイクロン
に進行する途中で、温度８００〜１５００℃寺の熱ＭＬ
　（ｈｏｔ　ｂｌａｓｔ）を加えることによって加速お
よび更に再燃焼させることを特徴とする鉄鉱石の２段階
溶融還元方法によって解決される。

本発明の方法は、ダストを伴い且つ部分的に燃焼した、
鉄浴反応装置からの反応ガスを、溶解サイクロンに進行
する途中で、８００〜１５００℃寺、望ましくは１１０
０〜１３００℃の温度の熱風を加えることによって加速
し且つ更に再燃焼させることによって上記課題を解決す
る。

本発明の方法においては、鉄浴反応装置（Ｉｒｏｎｂａ
ｔｈ　ｒｅａｃｔｏｒ）の中で高温液体金属が製造され
る。

この鉄浴反応装置は鋼製造における転炉のような形状、
すなわち大部分が閉鎖された長いドラム状の溶落容器と
することができる。鉄浴反応装置には必ず、保護媒体被
覆を有する導入ノズルを浴面下に、およびノズルおよび
／またはランスの形の上吹手段を浴面上に具備する。高
温金属は、公知方法で開閉できる出湯口を介して連続的
にまたは不連続的に出湯される。

炭素質燃料、たとえばコークス、あるいは乾留亜炭（褐
炭）コークスや石油コークス、しかし主として種々の品
質の石炭が鉄浴反応装置の中の溶湯（溶湯鉄）に供給さ
れる。スラグ形成添加材、すなわち石灰や借方等も溶融
鉄（溶湯）に供給されて所望スラグ組成に設定される。

本発明の方法においては、これらの物質が浴面上または
浴面下のいずれで該溶湯中に導入されるかは問題ではな
いが、浴中ノズルを通して添加されることが望ましい。

しかし、酸素および／またはその他の酸化性がスは、浴
面下の限られた範囲においてのみ溶融鉄中に吹き込まれ
る。あらかじめ加熱された空気。

すなわち熱風を浴面上に吹きつけて浴湯から逃げ出した
反応ガスの再燃焼の程度を高くすることが望ましい。そ
の際供給手段としては、冷却あるいは保護媒体被覆を行
なうまたは行なわない公知のランスやノズルを用いても
よい。しかし、冷却媒体のない鉄浴反応装置の耐火ライ
ニングの中のノズル、羽口あるいはノズル状開口部を用
いることが望ましい。

溶湯からの反応がス、すなわち主としてｃｏとＮ２は約
３０〜５０％が再燃焼させられてＣ０２とＮ２０　Ｋな
り、それによって放出される熱は溶湯に供給される。ド
イツ特許第２８３８９８３号の教示内容をほぼ全面的に
適用した。

本発明妬おいては、鉄浴反応装置からの廃ガスは、主と
してＣｏ　、　ＣＯ２，Ｎ２．　Ｎ２０　、およびＮ２
から成り、ダストと鉄または酸化鉄の液滴とを種種の量
で搬送し、溶解サイクロンに直接に供給される。本発明
においては、廃がス流の約３０〜８０係望ましくは４０
〜６０チの部分のみを溶解サイクロンに導入し且つ残部
をたとえば廃ガス？イラーに供給してそこで冷却し、ダ
ストをほとんど含まない廃ガスを、空気をあらかじめ加
熱するために用いてもよい。あるいは、廃がスのうちで
溶解サイクロンに供給されない第２の部分については、
上記と異なって、たとえば鉄鉱石の予備的な還元を行な
うためにあるいは高温がスとして用いることが望ましい
。

本発明においては、溶解サイクロンの配置ｄ位置は基本
的に自由に選択されるイ４する。しかし、本発明の望ま
しい実施態様においては、大部分がウスタイトから成る
事前に溶解された生成物が溶解サイクロンから鉄浴反応
装置に直接流入できるように、溶解サイクロンは鉄浴反
応装置と直接接して設置される。

本発明の本質的な特徴は、鉄浴反応装置からの反応がス
が、溶解サイクロンに入る前に、８００〜１５００℃望
ましくは１１００〜１３００℃の温度の熱風を加えるこ
とによって加速され且つ更に再燃焼させられることであ
る。驚くべきことに、溶解サイクロンへの反応ガスの４
管にインジェクターの原理によって駆動ガスとして熱風
を供給することによって、３０〜５０％があらかじめ（
予備的に）燃焼させられた反応ガスを史に、完全燃焼に
寸で、ただし最・低限度で６５係４で、通常は８０’ｌ
ｔで再燃焼させることができる。それによって放出され
る熱とガスの持つ還元ポテンシャルは溶解サイクロンの
中で液体状のＦｅＯすなわちウスタイトを生成させるの
に十分である。本発明においては、熱風によって作動さ
せられるインジェクターポンプは、溶解サイクロンに流
入するガスの圧力を２　（１〜８０ｍｂａｒ　ｓ望まし
くは２５〜５０　ｍｂａｙ上昇させる。同時に、熱風の
供給によって最低６５チから完全燃焼にまで達する高い
率で廃がスを再燃焼させることおよびそれによって溶解
サイクロン流入時のガス温度を２０００℃を超える高温
にすることができる。

本発明においては、粉砕された状態の鉄鉱石を、インジ
ェクターポンプの熱風と一緒に溶解サイクロンの中に吹
き込むことができる。しかし、鉄鉱石を、熱風とは独立
に、別個の開口部を通して、たとえば熱風の流入領域に
おいて溶解サイクロンに添加することもできる。

史に物質を、主として、石灰のようなスラグ形成添加材
を、溶解サイクロンに供給することが望ましい。特に、
溶解サイクロン内の熱の供給が十分である場合には、熱
の均衡のために石灰石を添加することが有用であること
がわかった。溶解サイクロンの中で高温燃焼ガスの熱を
、鉄鉱石を還元および溶解するためだけではなく、同時
に石灰石を脱酸するためにも利用することは、プロセス
全体の経済性に有利な効果がある。

該サイクロンの容器は水冷壁を具備し、且つ該壁面の粗
さは、酸化鉄の層が堅固な保護表皮として凝固し、該表
皮上を液体ウスタイトが流通するような粗さであること
が望ましい。したがって操業温度が高いにもかかわらず
浸漬管を用いることができるので、上記の構造によって
溶解サイクロンのダスト分離効果が高捷る。このことは
μ範囲の直径を有する粒子を分離するのに重要である。

熱の均衡とそれによる本発明の方法の有効性は熱風の酸
素の増加によって好ましい影響を受ける。

したがって酸素の量を５０チまで増加させた熱風を用い
ることが望ましい。もちろんこの手段は場合毎に経済性
について考慮されなければならず、一方で酸素がコスト
を増加させずに入手でき且つ他方で鉄鉱石を高速で形路
させる必要がある場合には常に推奨される。

以下に本発明を図面および実施例によって更に詳しく説
明する。

以下余白 〔実施例〕 第１図において、鉄浴反応装置１は金属製ジャケット２
および耐火物製ライニング３を具備する。

その本質的な形状は、水平姿勢にあってドラム軸４に関
して旋回するドラムの形である。この鉄浴反応装置の自
由体積は新らたに煉瓦張りされた状態で約１００ｍであ
る。この容器の中に、炭素量的２．５チ、温度約１６０
０℃の溶融鉄７が５０〜１２０　ｔｏｎ収容される。溶
融鉄（溶湯）の上には、Ｃａ　ｏ／　８１０２比が約１
．３のスラグ８の層が約２　ｔｏｎ存在する。鉄浴面下
には、容器の耐火物製ライニング３の中に６個の吹込ノ
ズル９が設置されている。これら吹込ノズル９は、内径
が２４ｍであり、内部を通って典型的なガス炎炭（ｇａ
ｓ　−ｆ　ｌａｍｅ　ｃｏａｌ）のダストが吹込速度５
ｏｏｙ／分で溶湯に供給される。

同時に、約１２００℃の温度の熱風が羽口１０を通して
２０００　Ｎｍ’１０の速度で浴の上に吹きつけられる
。熱風は再発生装置ｆ（図示せず）から熱風導管１１を
経由して羽口１０に供給される。

熱風ジェットは、一方で溶湯中の溶解炭素の一定の溶解
損失を生じて、浴の炭素量を石炭の連続的供給にもかか
わらずほぼ一定に維持するが、他方では浴からの反応が
スＣＯおよびＨ２を部分的に再燃焼させてＣＯ２および
■１２０にする。本実施例においては、平均再燃焼率は
４０チに確保され、それによって発生する熱は熱効率約
９０チで溶湯に供給される。

鉄浴反応装置からの廃ガスの組成は２３１　Ｃｏ、８チ
Ｃｏ　　　６％Ｈ９％ＨＯ１５４係Ｎ２である。

２１　　　　　　　訃　　　　　　　２体積流（ｖｏｌ
ｕｍｅ　ｓｔｒｅａｍ）は全体で４２００　Ｎｍ４であ
る。このほぼ半量が廃ガス導管１２を経由して廃ガス？
イラーに直接供給され、そこで冷却された後、空気をあ
らかじめ加熱するために用いられる。廃ガス流の残９半
量は、導管１３を通って流れ、インジェクターボンデ１
４によって吸引され、インジェクターポンプ１４には供
給導管１５を経由して熱風が供給されており、廃ガスが
加速され且つ更に再燃焼させられる。インジェクターポ
ンプには供給導管１５′５ｒ：通して約４００　Ｎｍ　
ｌ＋、ゆ熱風が供給される。鉄浴反応装置からの廃ガス
は７０係が再燃焼して初期温度約２５００℃で溶解サイ
クロン１６に入る。

溶解サイクロン１６０入ロ領域には、最大粒寸法的１＋
ｗ＋の粉砕鉱が、貯蔵槽１７から導管１８′ｆｆ経由し
て処理量１５００ｂ／分で供給される。水冷壁１９を具
備する溶解サイクロン１６の中では、この細粒鉱が形路
させられてＦｅＯにまで還元される。ＦａＯは開口部２
０を経由して溶解サイクロンから流出して鉄浴反応装置
１の中に入り、そこで最終的に金属鉄にまで還元される
。

溶解サイクロン１６からの、はとんどダストを含まない
ガスの組成はＣ０２２５ｑ／Ｄ、Ｈ２Ｏ１２１１、Ｎ２
６３％であり、温度は約１５００℃である。このガスは
、その熱含量を利用するために、導管２１を経由して更
に廃ガスはイラーに供給される。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶解サイクロンの中で鉄鉱石を実質的にウスタイト
   にまで予備的に還元し且つ溶落し、次に、出口側に接続
   された鉄浴反応装置の中で炭素質燃料と酸化性ガスとの
   添加によって高温液体金属を製造し、その結果発生した
   反応ガスを再燃焼させる鉄鉱石の２段階溶融還元方法に
   おいて、ダストを伴い且つ部分的に燃焼した、該鉄浴反
   応装置からの反応ガスを、該溶解サイクロンに進行する
   途中で、温度８００〜１５００℃の熱風を加えることに
   よって加速および更に再燃焼させることを特徴とする鉄
   鉱石の２段階溶融還元方法。 ２、ダストを伴い且つ部分的に燃焼した、前記鉄浴反応
   装置からの前記反応ガスの３０〜８０％の部分だけを前
   記溶解サイクロンに供給することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の鉄鉱石の２段階溶融還元方法。 ３、熱風によって作動させられるインジェクター・ポン
   プを用いて、前記鉄浴反応装置からの廃ガスを加速し且
   つ再燃焼させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の鉄鉱石の２段階溶融還元方法。 ４、前記溶解サイクロンの中の圧力を前記鉄浴反応装置
   の中よりも高く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３項までのいずれか１項に記載の鉄鉱石
   の２段階溶融還元方法。 ５、前記鉄鉱石が粉砕された状態で前記熱風によって前
   記溶解サイクロンの中に吹き込まれ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
   記載の鉄鉱石の２段階溶融還元方法。 ６、前記鉄鉱石が前記熱風とは独立に別個の開口部を通
   して前記溶解サイクロの中に導入されることを特徴とす
   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
   に記載の鉄鉱石の２段階溶融還元方法。 ７、前記溶解サイクロンの中に更に物質が、特にスラグ
   形成添加材が吹き込まれ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項に記載の鉄鉱
   石の２段階溶融還元方法。 ８、前記溶解サイクロンの中に粉砕された石灰石が吹き
   込まれ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項に記載の鉄鉱石の２段階溶融還
   元方法。 ９、酸素含有量を５０％Ｏ＿２までの範囲で増加させた
   熱風を用い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項に記載の鉄鉱石の２段階溶
   融還元方法。 １０、供給される前記熱風の温度が１１００〜１３００
   ℃であ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項に記載の鉄鉱石の２段階溶融還
   元方法。