JP2001501673A - 海綿鉄を製造するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 還元シャフト（1）内で酸化鉄塊から海綿鉄を製造する装置に於いて、ダストを含有し一酸化炭素濃度の高い高温の還元ガスが使用されている。還元ガスは、炭素含有性固形材料の部分的酸化によってガス生成器に於いて生成され、還元領域の下端に還元シャフトの外周に沿って同じ高さに配置された幾つかの側方還元入口（3）を通じて一部が還元シャフトに供給される。酸化鉄の塊は、還元シャフトの頂部を通じて還元シャフトへと導入され、その低端で海綿鉄として放出される。還元シャフトの外側から内側に伸長する下方開放型チャンネル（11）として形成された、及び／或いは還元シャフトの外側から内側に斜め下へと伸長するダクトとして形成された追加的な還元ガス入口（15）は、側方還元ガス入口の平面下に配置されている。従って、還元ガスは還元シャフトの半径方向の内部領域にも供給することが可能であり、還元ガスによるダストの導入が還元シャフト内のバルク材料の外部領域に限定されない。

Description

【発明の詳細な説明】 海綿鉄を製造するための装置 本発明は、特許請求範囲第１項の前文に一致する装置に関する。 鉄鉱石還元溶融プラントに於ける、溶融ガス化装置からのダストを含有し一酸 化炭素濃度の高い還元ガスを使用する還元シャフト内の酸化鉄塊の還元の場合、 還元ガスと共に還元シャフトへと導入されるダストの受け入れに使用可能なバル ク材料の間隙容量はほんの一部である。還元シャフトが立下り管を通じて溶融ガ ス化装置に接続されているプラントでは、還元ガスと共に導入されるダストに加 えて、立下り管及び放出装置を通じて還元ガスと共に追加ガスが還元シャフトの 下部領域へと導入される。このガス化装置ガスのダスト含有は、熱ガス型サイク ロン内で事前に脱塵されて故意に還元シャフトへと導入される還元ガスの場合の 数倍である。こうしたダスト以外にも、放出された海綿鉄の空気分離に起因して 、また焼き凝結体の場合に、ガス化装置ガスの流れ上がりによってさらにダスト が還元シャフトへと運び戻される。ダストの総量は、還元シャフト低部のダステ ィングの増大、バルク材料のチャンネリング、ハンギング及び放出装置による海 綿鉄の制御不能な放出を招く。この場合の特に不利な影響は、立下り管を通って 溶融ガス化装置から還元シャフトへと移動するダストが、部分的にしかガス処理 されていないタール含有粒子及び石炭粒子並びに結粒を引き起こすその他の成分 を含んでいることである。 還元ガスのバッスル領域及び入口領域に於ける酸化鉄バルク材料のダスティン グがより激化すると、溶融ガス化装置と還元シャフト下部との間の圧力差が増大 し、結果的に、立下り管と、ガス化ガスを還元シャフト中央のダスト含有の低い バルク材料に直接アクセスさせるねじ式抽出装置とを通じて高ダスト含有のガス 化ガスが流れ上がる。この圧力差の増大により、立下り管に於ける空気分離の影 響がますます増大し、ダスト含有が高まる。また、還元シャフト下部に於けるバ ルク材料の循環ガス濃度が上がり、高ダスト濃度のバルク材料内部の高摩擦力に よって、極く僅かな圧力差でもバルク材料のハンギングが発生し、溶融ガス化装 置から還元シャフトへの高ダスト含有のチャンネリング及び原状ガスフローとい った周知の現象を引き起こす可能性がある。ダストの一部は、さらに還元シャフ トの下部から還元領域へと上がり、そこでやはりバルク材料のダスティング及び チャンネリングを発生させる。バッスル領域に於けるこうした激しいダスティン グは、石炭混合物に大量の石炭を使用することで石炭と共に標準サイズ以下の粉 粒が多く導入され過ぎた場合に発生する可能性がある。大量の石炭を含む石炭混 合物は、還元シャフトに於ける鉄鉱石のより高度な粉状化、及びダスト循環の機 能不全または部分的機能不全の各々によってガス化装置内により高度な石炭の粉 状化を招くような極度の温度増加が発生した場合に、高温で高度に粉状化する。 ダストの一部は形成されたチャンネルを通じて次々に上へと運ばれるため、こう した事態が発生した場合は、還元シャフトからダストがなくなるまでにはかなり 長い時間がかかる。 残りの間隙容量の一部は、原材料と共に導入される微粒子、及び各々鉄キャリ アの還元及び凝結体の焼成により還元シャフト内で一部発生する微粒子によって 充填される。この場合、還元シャフトの容量は、間隙容量の大部分をバルク材料 間を流れる還元ガス用に留保しなければならないために極度に制限されており、 従って、酸化鉄の還元及び凝結体の焼成用として最低限必要な特定量の還元ガス が、上限があり中程度の圧力降下を有する還元シャフトへと導かれる可能性があ る。バルク材料の粒子サイズ、粒子成分及び間隙容量に依存する特定の圧力降下 が過大になれば、還元処理に寄与することのないいわゆる周知のバルク材料の「 ハンギング」、及びチャンネルを通じた一部の還元ガスのいわゆるチャンネリン グ及びクロスフローが発生する。こうしたことから導かれる結果は、金属被覆の 不足、海綿鉄の浸炭不足、凝結体の焼成不足、プラント性能の低下及び粗鉄品質 の低下である。従って通常運転では、還元ガスの特定の最小量を、バルク材料の チャンネリング及びハンギングなしに還元シャフトへと至らせることが必要であ る。還元ガスのこの特定の必要量は、還元ガスの酸化程度、酸化鉄の鉄含有量、 低温時に於ける使用酸化鉄の粉状化特性、凝結体の量と粉状化特性及びその他の 特性に依存し、酸化鉄１トン当たり約1050mn3である。ガス化ガスの高温及びバ ルク材料内の低圧力降下は、立下り管を通じた脱塵されていないガス化ガスのた めのガスブロック手段として機能することから、圧力降下が還元シャフト下部の 多大な 断面によって決定される場合は、中程度の効率を有する煉瓦張りの熱ガス型サイ クロンが還元ガスの脱塵手段として使用され、これがやはり大量のダストを追加 含有し、これにより特定量の還元ガスによって頂部に対する比較的低い公差が与 えられる。バッスル領域への還元ガスの導入は還元シャフトの外周に限定される ため、還元シャフトの半径方向の中心に於けるダスト分離に依然として自由に利 用可能なバルク材料の間隙容量の一部はほとんど使用されず、これにより、導入 可能な特定量の還元ガスはさらに少量となり、ガス入口部分にあるバルク材料の 外部リングが必要以上にダスト化される。すると、この外部リングに於いてチャ ンネリング及びハンギングが始まる。還元シャフトの直径が大きくなるほど、ハ ンギング及びチャンネリングなしに還元シャフトへと至り得る還元ガスの特定量 は少ない。 従って、本発明の目的は、海綿鉄の浸炭及び強化還元が取得され、ダスト分離 のために半径方向の中心部に於いて低ダストのバルク材料が使用され、還元シャ フト下部のバルク材料内でより大きな圧力降下が発生するためより大きな圧力降 下、従ってより高度な分離を有する熱ガス型サイクロンを使用して還元ガスとし て使用されるガス化ガスの脱塵を行うことが可能であり、立下り管を通じて還元 シャフトへと流れるダストを含むガス化ガスの量が大幅に制限され、またバルク 材料全体の均一なダスティングによって溶融ガス化装置と還元シャフト下部との 間の管接続部及び立下り管の各々を通じて追加の圧力差が一切発生しないように 、総称装置を改良することにある。 本発明によれば、この目的は、特許請求範囲第１項の特徴記載部分に指示され た特徴によって解決される。本発明による装置に於ける優位な改良点は、従属請 求項に基づくものである。 以下、図面に示された実施例に従って、本発明を詳細に説明する。 図１は、還元シャフトの縦断面を示している。 図２は、図１に一致する還元シャフトの、バッスル領域と還元ガス追加導入用 の各チャンネル及びダクト領域との間の水平断面を示している。 図３は、還元ガスを供給するためのチャンネルの縦断面を示している。 複数の分配管４、図１には２つしか示されていない、を通じて上から、即ち還 元 領域の上から充填される円筒形の還元シャフト１は、下へと拡張する断面を有し 、その上部領域Ａに約２φの円錐形を備え、高さ約5mのその中央部分Ｂに約0.5 φの円錐形を備え、高さ約2mのその下部領域Ｃに2.5φの円錐形を備えている。 さらに還元シャフトはその下部領域に、数個の漏斗形の製品出口５を備えている 。これは、図１では２個だけ、図２では６個が示されている。水平方向に僅かに 湾曲して直に伸長する、製品出口の好適には漏斗形である拡張部及び管接続部5a は各々、還元シャフト１の底部を形成している。製品出口５は、耐火材料製のバ ッフル、即ち中間壁９及び、還元シャフト１の半径方向の中心に水冷式または窒 素冷却式の取付け台６を有する円錐ブロック10、によって形成されている。図３ には、包囲式の保護チューブ13と、互いに偏心配置されているこうした管の間の 下部に於ける絶縁材と、伸長する横方向の壁を有し支持体12上に配置された半管 シェル形状の開きょ11とを有する水冷式支持体12が示されている。チャンネル11 を有する支持体12は製品出口５の上に配置され、その半径方向の内端が耐火材製 ブロック10の取付け台６上で支えられている。代替形状として、図１には、前方 に斜めカットされた、内側へと傾斜する下向きダクト８が点線で描かれている。 矢印15が示すように、チャンネル11とダクト８には各々、外側から還元ガスが導 入される。還元ガスの導入部分では、水平面に付着するダストが残留しないよう に、チャンネル11の横方向の壁が深めに引き込まれ、煉瓦張りが強めに形成され ている。ガス接続部15が横方向に配置され、支持体12に対して斜めになっていれ は、より大きな勾配が得られる。管接続部5aの底端に、図示されてはいないが各 々海綿鉄用の放出装置を配置すれば効果的である。 バルク鉱石を使用して、熱ダストを含有し一酸化炭素濃度の高い還元ガスをバ ッスルチャンネル２及び還元ガス入口３から還元シャフト１の外周付近だけに導 入するようなプラントの通常運転は、小型の還元シャフトを使用する場合にのみ 可能であり、高品質のペレットを使用するプラントの運転は、大型の還元シャフ トを使用する場合にのみ可能である。これに対して、通常の原材料を使用して運 転される大規模プラントの場合、広範な性能及び特定量の還元ガス、還元ガスの ダスト含有及び原材料の選択に於いてより大きな許容性を有する安定した運転を 確立するために、還元ガスの一部を還元シャフト１の半径方向の中心へと導入す るこ とが不可欠である。還元シャフトの直径は、約５乃至6mをこうした２態様間の限 界値として考えることができる。 大型の還元シャフトを有し、こうして還元シャフト下部に於いて熱ダストを含 有し一酸化炭素濃度の高い還元ガスを使用することにより、耐火材製のバッフル によって数個の漏斗形製品出口５が形成されている。製品出口５は、中間壁９と 中心部に円錐ブロック10とを備えており、還元シャフト１の底部からバッフルへ と突出する水冷式または窒素冷却式取付け台６が設置されている。こうした取付 け台は、同時に水冷式支持体12の固定装置として機能し、還元シャフト１の底部 、主として半径方向の中心部へと還元ガスを導入するためのチャンネル11がその 上に吊り下がっている。これはまた、時としてダクト８の支持体としても機能す る。還元シャフト１の底に溶接され、或いはフランジ継手で固定され、漏斗形の 製品出口５を伸長させているこうした煉瓦張りの、好適には漏斗形の管接続部5a によって、材料の移動に必要な鋭角が提供され、同時に溶融ガス化装置と還元シ ャフト１との間の圧力差を低減するためのガスブロック手段として、より大きな バルク材料高さが提供される。還元ガスの一部の、入口15を通じた還元シャフト １の半径方向の中心部への導入は、耐熱鋼で製造された少なくとも各々１つのチ ャンネル11及び／或いは好適には各製品出口５の上、及び各中間壁９の上に直接 配置された水冷式ダクト８の各々を通じて、横方向の還元ガス入口３の平面より 約2m下で行わなければならない。還元ガスを導入し配分するためのチャンネル11 は、伸長する横方向の壁を有する耐熱鋼製の半管シェル形に構築され、半管シェ ルの伸長する側面によってチャンネル11が下向きに開放されるような形状となる ように、上方から水冷式支持体12上に配置されている。こうした形状は、大型の 水平な、或いは僅かに下方へと傾斜した開きょ11が材料またはダストによって閉 塞することがない、バルク材料の非常に大きな表面によって還元ガスの導入が容 易である、導入される還元ガスからのダスト分離及び上部で分離されたダストの 搬出のための好条件が、高速で沈降し高度にばらけるバルク材料によってこの領 域に提供される、といった点で優位である。少ししかダスト化されていないバル ク材料領域へのダスト含有還元ガスのアクセスは、還元シャフト１の全断面を通 じて可能である。 ガラスブロック手段として機能し、還元工程には寄与しない、還元シャフト１ の ほぼ３分の１を占める還元シャフト１下部の高容量の大部分は、より冷たい還元 ガスの導入によって海綿鉄のより高度の浸炭及び残留還元のために使用される。 このため、還元領域、従って還元シャフト全体をより小型でより簡単に構築する ことが可能であることから、総重量が約1500トン以上で支持体のスパンが大きい 中型サイズの還元シャフトの場合に重大な優位点がもたらされる。 海綿鉄の高炭素含有及び高金属被覆性は、溶融ガス化装置の必要エネルギーを 低減し、より均一な運転と海綿鉄の品質向上に寄与する。従って、還元ガスは、 入口15を通じて残留する還元ガスよりも低い温度で導入され、還元シャフト１の 下部に於ける海綿鉄の浸炭にとってより良い状態を提供する。この還元ガスの部 分流にとっては、約50φ乃至100φＣ低い温度が最適であるとされる。但し、海 綿鉄の浸炭にとって最適であるとされていた約650φＣにまでさらに冷却するこ とは、シャフト中央部の冷却に繋がり、従ってこの領域の金属被覆が低下する。 より低温の還元ガスの導入により、高発熱性のBoudouard反応にも関わらず、バ ルク材料はこの領域で結粒に関して臨界であるように冷却され、その形成が回避 されると共に、水冷式支持体12及び／或いは水冷式ダクト８によって、バルク材 料がその上の材料コラムの重量から解放される。周知の通り、何れも結合材とし て働く焼成された凝結体及びガス処理ガス処理、その生成物もまた水蒸気を含む 、が不十分なタール含有性の石炭粒子の結粒、及び海綿鉄粒子と残留ダスト成分 とを取り囲んでいる結粒の主成分にとっては、バルク材料の温度とその圧縮は非 常に重要である。結粒が一旦形成されると、その上に還元シャフト１の頂上領域 に於けるバルク材料がゆっくりと降下する。高発熱性のBoudouard反応による激 しいダスティング及び局部的オーバーヒートは、還元領域に於いてもその幾つか の部分で発生し得る。管接続部5aの下端に於けるねじ式の抽出器装置は、優位な 改良とされるべきものである。こうした構造によって、還元シャフト１は、ねじ 式抽出器の交換または大がかりな修理に際しても中を清掃する必要がなく、長期 的な非生産的期間及び始動のための高コストが回避される。 下向きに開放されたチャンネル11を供給した結果、ダスト分離及び分離された ダストの運搬のための最良の状態が存在している。伸長する横方向の壁を有する チャンネル11の半管シェルは、一体形として、或いは重要でない位置に於ける極 く少量の溶接線によって製造が可能であり、水冷式支持体12のための摩耗防護材 及び断熱材として機能する。支持体12の熱損失を最小にするため、半管シェルに は耐熱鋼製の追加保護チューブ13が設置されている。互いに偏心配置されている ２つの管の間により高い温度が負荷される下部には断熱織物14が充填され、保護 チューブ13は、異なる熱負荷による変形を防ぐために、好適には上部領域で特定 間隔を置いて、その軸に対して横方向に切り開かれている。支持体12及び／或い はダクト８は、還元シャフト１の壁の中、及び中間壁９の内側に埋め込まれた取 付け台６及びブロック10の上に支持されているため、大型還元シャフト建設用の 強力で伸長した支持体12及び／或いはダクト８は必要ない。円錐ブロック10に埋 め込まれた取付け台６を管支持体12及びチャンネル11の支持に使用し、中間壁９ に埋め込まれた取付け台６をダクト８の支持に使用することが効果的である。水 冷式ダクト８は、バルク材料のブロー表面を拡大し、ダクト８内の閉塞を回避す るために鋭角に配置され、またその前方端を斜めにカットされている。 還元シャフト１の還元領域を円錐形として選択する場合は、導入されるダスト 量、酸化鉄の膨張、酸化鉄及び凝結体の粉状化特性と粒状組成及び還元ガスに於 ける一酸化炭素含有について考慮しなければならない。最大のダスティング及び バルク材料のハンギングの最大の危険が発生する、還元ガス用の側方入口３の領 域から上約2mの高さまで、約2.5φの高度な円錐形が選択されており、バルク材 料が開いてダストを受容することができる。頂部に向けた断面低減のさらなる増 大は、ダスト受容の面では効果的であったが、ガス温度及びガス速度の各々の上 昇によって、還元シャフト１の上部領域に於ける特定の圧力降下がより高度に増 大することが予想される。この領域に於いては、高発熱性であるBoudouard反応 によって海綿鉄の浸炭及び全領域の加熱が起こるが、この場合、海綿鉄の浸炭に よるガス量の低減の方が、凝結体の強力な焼成に基づくガス量の増加による埋め 合わせよりも大きい。ガス温度が80φＣ上昇すると、定断面で特定の圧力降下が 15％まで増大する。こうした理由により、この領域では、高さ約３乃至5mの小型 円錐角約0.5φが選定されている。その上に存在する材料コラムのより大きい重 量は、小さい角度及び上部領域よりも激しいダスティングによるより特定的な圧 力降下を是としている。このため、この領域では、より高い圧力降下及びより強 度のダ スティングを容認することができる。この上の領域では、約２φの円錐形が最適 とされる。 時として凝結体と混合されている酸化鉄の還元シャフト１への充填は、上部領 域に於いて還元シャフト１の縦軸にその中心を置く円内に配置された分配管４を 通じて行われる。分配管の数は、少なくとも製品出口５の数の２倍に相当する。 大型の還元シャフトの場合、こうした分配管は、被覆物の凝離を最小にし、強調 的なＭ形状に起因する還元シャフトの周辺領域及び中心部に於けるガスフローの 増大を回避するために、２つの円内にさらに数を多くして設置しなければならな い。分配管４は、製品出口５の軸に対して対称配置されている。従って、微粒子 をより多く含み、より粗いバルク材料よりも低速で落下するこうした分配管４の 下のバルク材料を、ねじ式コンベヤの２つの流域の上、即ち各々チャンネル11と その両隣の中間壁９との間、に直接配置された各々２つの分配管４を通じて加速 された速度で落下させることができる。 中型の還元シャフトの場合、入口15を通じて還元シャフト１の中央部へと導入 される還元ガスの量は、還元ガス全体量の約30％が効果的であるため、表面積の 多い外部リングには、バッスルチャンネル２及び入口３を通じて還元ガスの約70 ％が供給される。バッスルチャンネル２を通じて供給されるガス量のこの30％減 により、ダストを有するこの領域に於けるバルク材料の負荷も約30％低減するた め、通常運転中は、バルク材料のチャンネリング及びハンギングはもはや想定さ れない。下向きに開放されたチャンネル11を通じて導入される還元ガスのうち、 少量は外部リングへも流れるが、大部分はダスト含有度の低い還元シャフト１の バルク材料に於ける半径方向の中央へと流れる。大型の還元シャフトの場合、還 元シャフトの半径方向の中央へと導入される還元ガスの量は、比例的に増大する 。 還元シャフト１の半径方向の中央部に還元ガスの一部を供給するための方法と して、これを耐熱鋼製のライナー内に設置され、斜め下向きに方向付けられた水 冷式ダクト８を通じて行なうことも可能であるが、この方法には、比較的小さな フロー表面によって還元ガスの入口領域内でバルク材料が激しくダスト化される という欠点がある。これは、この領域にとっての欠点でもある。 こうした理由から、好適な代替方法としては、下向きに開放されたチャンネル 11のみを通じて還元ガスを還元シャフト１の中央部へと加えることが考えられる 。 従って、ダクト８を通じて還元ガスを還元シャフト１の中央部へと添加する方 法は、好適には小型の還元シャフトの場合に実行すべき代替方法である。 支持体12及びダクト８も各々、その上に掛かる材料コラム重量の大部分を支え ているため、製品出口５に於けるバルク材料が解放され、また下側へと狭まって いるこの漏斗形の領域ではブリッジングが発生しない。 チャンネル11は、星状に、或いは互いに平行に設置することができる。チャン ネル11及び／或いはダクト８に繋がる供給管は下向きに傾斜して配置されている ため、ダスト沈着及びシステム内の圧力変動時に発生するバルク材料の押し戻し に起因する閉塞がない。 下向きに開放されたチャンネル11の横方向に伸長した壁には、特定距離を置い て補強材及びスペーサ16が設置されており、互いに平行である壁がバルク材料に よって圧縮され、チャンネルが収縮されることを防いでいる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年５月１３日（１９９８．５．１３） 【補正内容】 断面によって決定される場合は、中程度の効率を有する煉瓦張りの熱ガス型サイ クロンが還元ガスの脱塵手段として使用され、これがやはり大量のダストを追加 含有し、これにより特定量の還元ガスによって頂部に対する比較的低い公差が与 えられる。バッスル領域への還元ガスの導入は還元シャフトの外周に限定される ため、還元シャフトの半径方向の中心に於けるダスト分離に依然として自由に利 用可能なバルク材料の間隙容量の一部はほとんど使用されず、これにより、導入 可能な特定量の還元ガスはさらに少量となり、ガス入口部分にあるバルク材料の 外部リングが必要以上にダスト化される。すると、この外部リングに於いてチャ ンネリング及びハンギングが始まる。還元シャフトの直径が大きくなるほど、ハ ンギング及びチャンネリングなしに還元シャフトへと至り得る還元ガスの特定量 は少ない。 JA−Ａ−62294127から、還元ガスを利用して還元シャフトに於いて酸化鉄から 海綿鉄を製造する装置については周知である。この還元ガスは、還元シャフトの 外周に沿って同じ高さに配置された幾つかのガス入口を通じて還元シャフトへと 導入される。さらに、こうした側方ガス入口の平面下には、還元シャフトの半径 方向の中心に還元ガス用の他のガス入口が設置されている。このガス入口は、還 元シャフトの外側から中心に向かって半径方向に伸長する管の内側の開放端によ って形成され、管はその軸方向に於いて閉鎖されていることから、還元ガスはそ の外側の開放端を介して供給される。この方法によって、シャフト断面に渡って より均質な酸化鉄の還元が得られるはずである。ダストを含有する還元ガスの導 入に関わる弊害については同文書では説明されていない。 さらに、US−Ａ−4 118 017は、還元シャフトの外周に沿って設置された幾つ かのガス入口を通して還元シャフトのほぼ中心の高さに供給される高温の還元ガ スを使用して、還元シャフトに於いて酸化鉄から海綿鉄を製造するための装置を 開示している。還元シャフトの下端はテーパー状であり、幾つかの挿入された切 頭断面で構成されている。こうした各断面の外周には、海綿鉄の冷却ガスとして 使用される常温還元ガスのためのガス入口が設けられている。同文書では、ダス トを含有する還元ガスの弊害については同じく考察されていない。 従って、本発明の目的は、海綿鉄の浸炭及び強化還元が取得され、ダスト分離 のために半径方向の中心部に於いて低ダストのバルク材料が使用され、還元シャ フト下部のバルク材料内てより大きな圧力降下が発生するためより大きな圧力降 下、従ってより高度な分離を有する熱ガス型サイクロンを使用して還元ガスとし て使用されるガス化ガスの脱塵を行うことが可能であり、立下り管を通じて還元 シャフトへと流れるダストを含むガス化ガスの量が大幅に制限され、またバルク 材料全体の均一なダスティングによって溶融ガス化装置と還元シャフト下部との 間の管接続部及び立下り管の各々を通じて追加の圧力差が一切発生しないように 、総称装置を改良することにある。 本発明によれば、この目的は、特許請求範囲第１項の特徴記載部分に指示され た特徴によって解決される。本発明による装置に於ける優位な改良点は、従属請 求項に基づくものである。 以下、図面に示された実施例に従って、本発明を詳細に説明する。 図１は、還元シャフトの縦断面を示している。 図２は、図１に一致する還元シャフトの、バッスル領域と還元ガス追加導入用 の各チャンネル及びダクト領域との間の水平断面を示している。 図３は、還元ガスを供給するためのチャンネルの縦断面を示している。 複数の分配管４、図１には２つしか示されていない、を通じて上から、即ち還 元 請求の範囲 1.ダストを含有し一酸化炭素濃度の高い高温の還元ガスを使用して、還元シャフ ト（1）内の酸化鉄塊から海綿鉄を製造するための装置であって、還元ガスが炭 素含有性固形材料の部分的酸化によってガス生成器に於いて生成され、還元領域 の下端に前記還元シャフト（1）の外周に沿って同じ高さに配置された幾つかの 側方還元ガス入口（3）を通じて還元シャフト（1）に供給され、また酸化鉄塊が 還元シャフト（1）の頂部を通じて還元シャフト（1）へと導入されてその底端で 海綿鉄として吐出され、 還元シャフト（1）の外側から半径方向の中心領域へと伸張する少なくとも１ つの下方開放型チャンネル（11）として形成された、及び／或いは前記還元シャ フト（1）の外側から斜め下方向に放射状中心領域へと伸張し、開放された内端 を有する少なくとも１つのダクト（8）として形成された追加還元ガス入口（15 ）が、側方還元ガス入口（3）の平面下に配置されていることを特徴とする装置 。 2.前記ガス生成器が溶融ガス化装置であり、前記還元シャフト（1）の下端が少 なくとも１つの立下り管を介して前記溶融ガス化装置に接続され、海綿鉄が前記 還元シャフト（1）から前記溶融ガス化装置へと供給されることを特徴とする請 求項１に記載の装置。 3.漏斗形の製品出口（5）が、耐火材製のバッフル（9、10）によって前記還元シ ャフト（1）の下部に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の装 置。 4.前記バッフルが、放射状に伸長する中間壁（9）と、前記還元シャフト（1）の 半径方向の中心領域に於いて下へ円錐状に伸長しているブロック（10）とで形成 されることを特徴とする請求項３に記載の装置。 5.少なくとも１つの前記チャンネル（11）及び／或いは少なくとも１つの前記ダ クト（8）の内端用取付け台（6）が前記バッフル（9、10）に埋め込まれている ことを特徴とする請求項３または４に記載の装置。 6.各１つの前記チャンネル（11）が、前記各製品出口（5）の上に配置されてい ることを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載された装置。 7.各１つの前記ダクト（8）が、各中間壁（9）の上に配置されていることを特徴 とする請求項４乃至６の何れかに記載された装置。 8.前記各チャンネル（11）が耐熱鋼で構成され、同一方向に伸長しその上に懸架 されている水冷式支持体（12）の下に配置されていることを特徴とする請求項１ 乃至７の何れかに記載された装置。 9.前記チャンネル（11）が、下向きに開放され、下へと伸長する平行な壁を有し 、前記支持体（12）上に配置された半管シェルとして形成されていることを特徴 とする請求項８に記載の装置。 10.前記支持体（12）が各々、保護チューブ（13）で被覆され、その間に耐熱性 織物（14）が充填されていることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。 11.平行な壁の高さが還元シャフト（1）の中心に向かって減少することを特徴と する請求項９または10に記載の装置。 12.前記チャンネル（11）が、星状または互いに平行に配置されていることを特 徴とする請求項１乃至11の何れかに記載された装置。 13．前記ダクト（8）が水冷式であり、また耐熱鋼の内張りが装備されているこ とを特徴とする請求項１乃至12の何れかに記載された装置。 14.供給管が、前記チャンネル（11）及び／或いは前記ダクト（8）に向かって下 降勾配を有していることを特徴とする請求項１乃至13の何れかに記載された装置 。 15.ねじ式抽出器が、前記各製品出口（5）の下端に装備されていることを特徴と する請求項３乃至14の何れかに記載された装置。 16.前記還元シャフト（1）が、上から下へと段階的な円錐形状で伸長し、同円錐 形が、前記側方還元入口（3）からその上約2mまでの下部域で約2.5φ、約2mから その上約5mまでが約0.5φ、それより上が約2.0φであることを特徴とする請求項 １乃至15の何れかに記載された装置。 17.前記還元シャフト（1）の上部に酸化鉄及び時として凝結体を充填するための 複数の分配管（4）が設置され、その数が前記製品出口（5）の２倍であり、また 前記製品出口（5）に対して外周的、環状且つ対称的に配置されていることを特 徴とする請求項３乃至16の何れかに記載された装置。 18.請求項１記載の装置を使用して、酸化鉄塊から海綿鉄を製造するための方法 であって、前記チャンネル（11）及び／或いは前記ダクト（8）を介して供給さ れ る還元ガスが、還元領域の下端に供給される還元ガスよりも低温であることを特 徴とする方法。 19.前記チャンネル（11）及び／或いは前記ダクト（8）を介して供給される還元 ガスの温度が、還元領域の下端に供給される還元ガスの温度より約50℃低いこと を特徴とする請求項18に記載の方法。 20.請求項１記載の装置を使用して、酸化鉄塊から海綿鉄を製造するための方法 であって、前記チャンネル（11）及び／或いは前記ダクト（8）を介して供給さ れる還元ガスの一部が、還元ガス総量の約30％であることを特徴とする方法。 21.請求項１記載の装置を使用して、酸化鉄塊から海綿鉄を製造するための方法 であって、還元領域の下端に供給される還元ガスが、熱ガス型サイクロンの内部 で大幅に脱塵されることを特徴とする方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1.ダストを含有し一酸化炭素濃度の高い高温の還元ガスを使用して、還元シャフ ト（1）内の酸化鉄塊から海綿鉄を製造するための装置であって、還元ガスが炭 素含有性固形材料の部分的酸化によってガス生成器に於いて生成され、還元領域 の下端に前記還元シャフト（1）の外周に沿って同じ高さに配置された幾つかの 側方還元ガス入口（3）を通じて還元シャフト（1）に供給され、また酸化鉄塊が 還元シャフト（1）の頂部を通じて還元シャフト（1）へと導入されてその底端で 海綿鉄として吐出され、 還元シャフト（1）の外側から半径方向の中心領域へと伸張する少なくとも１ つの下方開放型チャンネル（11）として形成された、及び／或いは前記還元シャ フト（1）の外側から斜め下方向に放射状中心領域へと伸張し、開放された内端 を有する少なくとも１つのダクト（8）として形成された追加還元ガス入口（15 ）が、側方還元ガス入口（3）の平面下に配置されていることを特徴とする装置 。 2.前記ガス生成器が溶融ガス化装置であり、前記還元シャフト（1）の下端が少 なくとも１つの立下り管を介して前記溶融ガス化装置に接続され、海綿鉄が前記 還元シャフト（1）から前記溶融ガス化装置へと供給されることを特徴とする請 求項１に記載の装置。 3.漏斗形の製品出口（5）が、耐火材製のバッフル（9、10）によって前記還元シ ャフト（1）の下部に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の装 置。 4.前記バッフルが、放射状に伸長する中間壁（9）と、前記還元シャフト（1）の 半径方向の中心領域に於いて下へ円錐状に伸長しているブロック（10）とで形成 されることを特徴とする請求項３に記載の装置。 5.少なくとも１つの前記チャンネル（11）及び／或いは少なくとも１つの前記ダ クト（8）の内端用取付け台（6）が前記バッフル（9、10）に埋め込まれている ことを特徴とする請求項３または４に記載の装置。 6.各１つの前記チャンネル（11）が、前記各製品出口（5）の上に配置されてい ることを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載された装置。 7.各１つの前記ダクト（8）が、各中間壁（9）の上に配置されていることを特徴 とする請求項４乃至６の何れかに記載された装置。 8.前記各チャンネル（11）が耐熱鋼で構成され、同一方向に伸長しその上に懸架 されている水冷式支持体（12）の下に配置されていることを特徴とする請求項１ 乃至７の何れかに記載された装置。 9.前記チャンネル（11）が、下向きに開放され、下へと伸長する平行な壁を有し 、前記支持体（12）上に配置された半管シェルとして形成されていることを特徴 とする請求項８に記載の装置。 10.前記支持体（12）が各々、保護チューブ（13）で被覆され、その間に耐熱性 織物（14）が充填されていることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。 11.平行な壁の高さが還元シャフト（1）の中心に向かって減少することを特徴と する請求項９または10に記載の装置。 12.前記チャンネル（11）が、星状または互いに平行に配置されていることを特 徴とする請求項１乃至11の何れかに記載された装置。 13.前記ダクト（8）が水冷式であり、また耐熱鋼の内張りが装備されていること を特徴とする請求項１乃至12の何れかに記載された装置。 14.供給管が、前記チャンネル（11）及び／或いは前記ダクト（8）に向かって下 降勾配を有していることを特徴とする請求項１乃至13の何れかに記載された装置 。 15.ねじ式抽出器が、前記各製品出口（5）の下端に装備されていることを特徴と する請求項３乃至14の何れかに記載された装置。 16.前記還元シャフト（1）が、上から下へと段階的な円錐形状で伸長し、同円錐 形が、前記側方還元入口（3）からその上約2mまでの下部域で約2.5φ、約2mから その上約5mまでが約0.5φ、それより上が約2.0φであることを特徴とする請求項 １乃至15の何れかに記載された装置。 17.前記還元シャフト（1）の上部に酸化鉄及び時として凝結体を充填するための 複数の分配管（4）が設置され、その数が前記製品出口（5）の２倍であり、また 前記製品出口（5）に対して外周的、環状且つ対称的に配置されていることを特 徴とする請求項３乃至16の何れかに記載された装置。 18.ダストを含有し一酸化炭素濃度の高い高温の還元ガスを使用して、還元シャ フト（1）内の酸化鉄塊から海綿鉄を製造するための方法であって、還元ガスが 炭素 含有性固形材料の部分的酸化によってガス生成器に於いて生成され、還元領域の 下端に前記還元シャフト（1）の外周に沿って同じ高さに配置された幾つかの側 方還元ガス入口（3）を通じて還元シャフト（1）に供給され、また酸化鉄塊が還 元シャフト（1）の頂部を通じて還元シャフト（1）へと導入されてその底端で海 綿鉄として吐出され、還元シャフト（1）の外側から半径方向の中心領域へと伸 張する少なくとも１つの下方開放型チャンネル（11）として形成された、及び／ 或いは前記還元シャフト（1）の外側から斜め下方向に放射状中心領域へと伸張 し、開放された内端を有する少なくとも１つのダクト（8）として形成された追 加還元ガス入口（15）が、側方還元ガス入口（3）の平面下に配置され、 前記チャンネル（11）及び／或いは前記ダクト（8）を介して供給される還元 ガスが、還元領域の下端に供給される還元ガスよりも低温であることを特徴とす る方法。 19.前記チャンネル（11）及び／或いは前記ダクト（8）を介して供給される還元 ガスの温度が、還元領域の下端に供給される還元ガスの温度より約50℃低いこと を特徴とする請求項18に記載の方法。 20.ダストを含有し一酸化炭素濃度の高い高温の還元ガスを使用して、還元シャ フト（1）内の酸化鉄塊から海綿鉄を製造するための方法であって、還元ガスが 炭素含有性固形材料の部分的酸化によってガス生成器に於いて生成され、還元領 域の下端に前記還元シャフト（1）の外周に沿って同じ高さに配置された幾つか の側方還元ガス入口（3）を通じて還元シャフト（1）に供給され、また酸化鉄塊 が前記還元シャフト（1）の頂部を通じて還元シャフト（1）へと導入されてその 底端で海綿鉄として吐出され、また還元シャフト（1）の外側から半径方向の中 心領域へと伸張する少なくとも１つの前記下方開放型チャンネル（11）として形 成された、及び／或いは前記還元シャフト（1）の外側から斜め下方向に放射状 中心領域へと伸張し、開放された内端を有する少なくとも１つのダクト（8）と して形成された追加還元ガス入口（15）が、側方還元ガス入口（3）の平面下に 配置され、 前記チャンネル（11）及び／或いは前記ダクト（8）を介して供給される還元 ガスの一部が、還元ガス総量の約30％であることを特徴とする方法。 21.ダストを含有し一酸化炭素濃度の高い高温の還元ガスを使用して、還元シャ フ ト（1）内の酸化鉄塊から海綿鉄を製造するための方法であって、還元ガスが炭 素含有性固形材料の部分的酸化によってガス生成器に於いて生成され、還元領域 の下端に前記還元シャフト（1）の外周に沿って同じ高さに配置された幾つかの 側方還元ガス入口（3）を通じて還元シャフト（1）に供給され、また酸化鉄塊が 前記還元シャフト（1）の頂部を通じて還元シャフト（1）へと導入されてその底 端で海綿鉄として吐出され、また還元シャフト（1）の外側から半径方向の中心 領域へと伸張する少なくとも１つの前記下方開放型チャンネル（11）として形成 された、及び／或いは前記還元シャフト（1）の外側から斜め下方向に放射状中 心領域へと伸張し、開放された内端を有する少なくとも１つのダクト（8）とし て形成された追加還元ガス入口（15）が、側方還元ガス入口（3）の平面下に配 置され、 還元領域の下端に供給される還元ガスが、熱ガス型サイクロンの内部で大幅に 脱塵されることを特徴とする方法。