JP2011515579A - 液状銑鉄又は液状鋼原材料を生産するためのプロセス及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、鉄鉱石及び添加物によって形成された装入材料から液状銑鉄又は液状鋼原材料を製造するためのプロセス及び装置に関し、装入材料は還元領域（１）におけるさらなる還元に供され、次いで、固定床を形成するための炭素担持体及び酸素含有ガスが添加される状態での熔融精錬のために、熔融領域又は熔融ユニット（２）、特に溶融ガス化炉へ供給され、ＣＯ及びＨ_２を含有する還元ガスが形成され、このガスが還元領域（１）へ導入され、そこで変換されて炉頂ガスとして引き抜かれる。固体物質を大量に含有する高温の炉頂ガスは、固体物質の分離の後、少なくとも乾式粗分離（５）にかけられ、分離によって分離された高温の固体物質の少なくとも一部分が熔融領域若しくは熔融ユニット（２）、又は還元ユニット（１）へ戻される。さらに、炉頂ガスはさらなる細分離ステージ（１３Ａ）において処理される。

Description

本発明は、鉄鉱石及び添加物によって形成された装入材料から液状銑鉄又は液状鋼原材料を製造するためのプロセス及び装置に関し、装入材料は還元領域においてさらなる還元に供され、次いで、炭素担持体及び酸素含有ガスの添加を伴って熔融して固定床を形成する、熔融領域又は熔融ユニット、特に溶融ガス化炉へ供給され、ＣＯ及びＨ_２を含有する還元ガスが形成され、このガスが還元領域へ導入され、そこで変換されて炉頂ガスとして引き抜かれ、固体物質を大量に含有するこの高温の炉頂ガスが、少なくとも乾式ダスト分離、特に粗分離に供されて炉頂ガスからの固体物質の少なくとも部分的な分離が行われ、分離された高温の固体物質の少なくとも一部分が熔融領域若しくは熔融ユニット、又は還元領域へ戻される。

一方でプロセスガスが様々なプロセス段階又は組み合わされたプロセスにおいて使用され、他方では引き抜かれたプロセスガスを、さらなる使用に供することを可能とするために処理されなければならないことが従来技術から既知となっている。この目的のため、既知のプロセスは、引き抜かれたプロセスガスのための洗浄工程を使用することが多く、この場合、ガスを冷却する必要があり、その結果として多量のエネルギーが排出されて熱容量が失われてしまう状態となっている。

特許文献１には、炉頂ガスが高温の状態でダストを除去されて、このダストが予備還元された材料とともに熔融ユニットへ導入される、熔融還元プロセスが開示されている。これの特に不利な点は、高温ガスサイクロンではダスト除去を不十分にしか達成できないことである。

特許文献２からは、還元ユニットからの炉頂ガスの排熱を高温ガスフィルタリングに先行して使用することが知られている。ダストの再利用の問題に対する解法はない。

特許文献３からも同様に、スクラバーによって炉頂ガスを洗浄し、この炉頂ガスを新たな使用に供することが知られている。これの不利点は、大量のスラリーが生産されてしまうことである。

特願平０５−０７８７２２号公報 オーストリー国特許第４０６９６４号明細書 国際公開第２００５／０５４５２０号パンフレット

したがって本発明の目的は、引き抜かれたプロセスガスをより効果的に使用し、これによりプロセスの全体的な効率を増大させることができる、プロセス及び装置を提供することである。

本発明の目的は、請求項１の特徴部分によるプロセスによって、又請求項１２の特徴部分による装置によって達成される。

本発明によるプロセスは、還元領域から引き抜かれた、固体物質を大量に有する炉頂ガスの処理法を提供し、この方法では固体物質は乾式粗分離によって分離されてプロセスに再度戻される。分離された固体物質は、例えば熔融ユニットのような熔融領域、又は還元領域へ戻される。追加的な細分離ステージにおいて、炉頂ガスは再度洗浄され、細分離ステージにおいて分離された固体物質は熔融ガス化炉及び／又は熔融領域に戻すことができるか、又はプロセスから排出することができる。

また、熔融領域及び還元領域は、ブラスト炉の一部として形成することができる。

乾式分離の結果、スラリーの生成は生じず、結果としてスラリーのための処理設備もまた必要とされない。さらに、固体物質を多量に有する炉頂ガスの熱エネルギーはわずかにしか減少せず、結果としてこの炉頂ガス又はその熱エネルギーがさらなる使用のために利用可能となる。粗分離は、炉頂ガスからの固体物質の広範囲に及ぶ分離の達成を可能とし、結果として固体物質は少量しか炉頂ガス中に残らない。熔融ユニット中への戻りは、固体物質に含まれる例えば鉄及び／又は炭素複合物のような貴重な物質を使用することを可能としている。

乾式粗分離の後に、炉頂ガスは、この炉頂ガス中に残存している固体物質の少なくとも部分的な分離のための少なくとも１つの追加的な細分離ステージに供され、この分離ステージにおいて分離された固体物質は、熔融ガス化炉若しくは熔融領域に戻されるか、又はプロセスから排出される。一方でさらなる分離ステージによって、炉頂ガスはさらに洗浄することができ、よって固体物質が殆ど無いようにすることができ、他方ではこれによって分離された固体物質は処理することができるか、又は第１のステージにおいて分離された固体物質とは独立して使用することができる。このことは、固体物質の分別を可能とし、よってこれら分離された固体物質の別々の利用を可能にする。

本発明によれば、熔融ガス化炉または熔融領域への供給の前に、特にスラグ形成用構成物質を高い割合で含有する場合には、分離された固体物質は、鉄及び／又は炭素担持体、特に鉄含有ダスト又は炭素含有ダスト、乾燥されたスラリー、又はそれに加えて細かい鉱石を有し、実際には固体物質は添加物とともに、＞３０％、特に＞５０％の鉄及び炭素含有度を有している。炉頂ガス中の固体物質は、様々な比率の、鉄及び／又は炭素担持体、及び例えば酸化物のようなスラグ形成用構成物質などのような有用な物質を含む場合がある。固体物質が非常に多い量のスラグ形成用物質を含む場合には、熔融ユニットへの戻りは熔融状況の悪化を生じさせ、特にスラグ形成用元素の望ましくない富化を引き起こす。このような状態を回避するためには、最少量の鉄及び炭素含有量を有する固体物質のみが添加される。所定のプロセスに対してこれら最小の含有量を達成するためには、分離された固体物質に鉄及び／又は炭素担持体を添加し、それらをともに熔融ユニットに導入する必要がある場合がある。本発明によれば、ダスト、スラリー、又はその他微細鉱石のような追加的な冶金学的残部をこれに関して使用することができる。

本発明によるプロセスのさらなる好ましい実施形態によれば、排出された固体物質は、特にダスト分類、液体サイクロン、浮遊選鉱、及び／又は水溶性又は懸濁しやすい構成要素の洗い流しによって、まず鉄及び炭素濃度を富化させるように処理され、次いで、熔融ユニット又は熔融領域へ導入される。富化のタイプは、使用可能な設備又はプラントに対応するように適用することができ、処理のタイプは既知の技術的プロセスから対応するように選択することができる。

本発明によるプロセスの実行可能な改良形によって、アグロメレーションバーナーの手段によって優先的に、分離された固体物質の投入が熔融ユニットの上部中、特に固定床の上に直接行われる。これは、固体物質を熔融ユニットの固定床の領域において直ちに変換することを可能にし、迅速なガス化及び燃焼が行われ、高温ガスが、その含有熱量の一部分を固定床に移動させる状態で固定床の表面に接触するようになる。大量の熱によって、ダスト放射が熱移動に非常に顕著に貢献する。さらに、固定床の表面に堆積したバーナージェット中のダスト凝集物の含有熱量は、その実質的な物質とともに固定床の中に導入される。アグロメレーションバーナーが例えば炭素担持体の燃焼によって熱が生成される機器を意味することは、当業者には理解できる。ダストは、例えば窒素のような推進ガスによって推進ガスの流れの中で輸送されて熱の領域中に導入され、そこではダストの燃焼不可能な部分が軟化され、結果的にダスト凝集物（アグロメレーツ）の粒子及び凝集物が熔融ユニットへ導入される。

本発明によれば、固体物質の粒子は、還元ガスが還元領域に導入される前に還元ガスから隔離され、これら粒子は、炉頂ガスから分離された固体物質とともに熔融ユニット中に導入される。プロセスガス中の固体物質は常に不利に働くので、ガスは最初は固体物質を有していない。熔融ユニットの中において生じた還元ガスは、還元領域に供給され、この還元ガスは、熔融ユニットから出る際には、通常は固体物質を大量に含んでいる。これを処理するために、通常は分離機器が設けられて、ガスが還元領域に導入される前に固体物質の分離を確実とし、結果として還元領域は、主としてダストと小さな粒子とからなる固体物質を有することはない。この分離機器において分離された固体物質は熔融ユニットに戻される。炉頂ガスから分離された固体物質は次いで、還元ガスから分離された固体物質とともに熔融ユニット中へ戻すことができる。これら固体物質は、還元ガスのための分離機器の前及び後に一緒にされてもよい。

本発明によるプロセスのさらなる特定の改良は、鉱石及び／又は鉄担持体及び／又は炭素担持体の混合体である場合のある分離された固体物質は、アグロメレーションに供され、炭素担持体及び／又は鉄担持体とともに、凝集物として熔融ユニットの中に導入される。分離された固体物質のアグロメレーションは、分離された固体物質を容易に取り扱うことができるという効果だけでなく、構成成分が前述の混合物によって特に影響を受けることが可能となるという効果を有し、例えばこのことによってエネルギーのバランス又は熔融プロセスのプロセス効率が改善されるか、又は混合物による熔融プロセスに影響を与えることを可能にする。また、鉄担持体及び炭素担持体は、この点において使用することができる。

本発明によるプロセスの有利な改良によれば、追加的な細分離ステージは、１つ以上の乾式ダスト除去ステージ、特にダストフィルター、サイクロン又はダストバッグを有する。この追加的な分離ステージは、粗い分離の後に炉頂ガスに残留する固体物質を、事実上完全に分離し、非常に固体物質含有量の低い炉頂ガスを達成するという効果を有する。複数の分離操作によって、分離の結果は対応して改善される。例えば、ダストフィルター、サイクロン、又はダストバッグのような既知の機器をこのために使用して望ましい分離を達成することができる。これら機器は、炉頂ガスの純度に対する要求に合わせて設計され、多くの機器が対応して決定されている。

本発明によれば、追加的な細分離ステージは１つ以上の湿式ダスト除去ステージ、特にスクラバーを有する。洗浄が湿式ダスト除去によって行われると有利な場合があることが見出された。これは、湿式ダスト除去による洗浄が処理されたガスの冷却を引き起こすためであり、洗浄された炉頂ガスは低温でのさらなる使用のために必要とされているからである。スクラバーの数は、要求される清浄度及び洗浄されるべき炉頂ガスの総量によって決定される。洗浄された炉頂ガスのさらなる使用に依存して、また、除去されるべき物質のフィルター通過に対する必要性によって、湿式ダスト除去を使用するのが適切な場合がある。

本発明によるプロセスの有利な改善は、洗浄された炉頂ガスを膨張タービンへ通過させ、その圧縮エネルギーを使用することを可能にする。このことは、炉頂ガスの熱エネルギーと圧縮エネルギーとを使用することを可能にするので、プロセスの全体としてのエネルギーバランスを増加させることを可能とする。

本発明によるプロセスのさらなる有利な改善によれば、炉頂ガスは乾式分離の前及び／又は後に水、蒸気、又は冷却ガスを噴射することによって冷却され、水の少なくとも部分的な蒸発を伴ってガスの体積は増加する。分離機器が非常に高温の熱負荷に永久的に耐えることができないか、又はこれら機器が取り付けに非常に費用がかかるので、炉頂ガスの冷却が必要とされる１つの状況は、非常に高温の炉頂ガスを取り扱う場合である。蒸発は炉頂ガスにおいて精製される追加的な圧縮エネルギーを生じさせ、この圧縮エネルギーはその後プロセスの分離ステージにおいて使用することができる。また、処理されるガスの温度が分離機器の使用を制限することが多いので、炉頂ガスの冷却は固体物質を分離するための機器の範囲を広げる効果を有する。

本発明によるプロセスの有利な改善によれば、高温の洗浄された炉頂ガスの熱容量は熱交換器によって排出され、この熱は、プロセス装入材料又は再循環材料の乾燥及び／又は加熱のためのプロセスガス又は不活性ガスの加熱、又は蒸気の生成に使用される。これは、熔融プロセス又は還元プロセスの効率を増加させ、生産コストを低下させることを可能にする。

本発明による液状銑鉄又は液体鋼原料製品を生産するための装置は、鉄鋼石及び添加物によって形成された装入材料を還元するための還元ユニットと、還元された装入材料を炭素担持体と酸素含有ガスとによって熔融するための熔融ユニット、特に溶融ガス化炉とを備え、固定床が形成され、ＣＯ及びＨ_２含有還元ガスが生産される。熔融ユニットは、還元ユニットに、熔融ユニットにおいて形成された還元ガスを還元ユニット中に導入するための還元ガスラインと、還元ユニットにおいて変換された還元ガスを引き抜くための引き抜きラインとによって接続されている。還元ユニットは還元シャフトとして、又は複数の還元反応炉、又はブラスト炉の一部として形成することができる。また、熔融ユニットはブラスト炉の一部とすることができる。

さらに、炉頂ガスの固体物質の乾式ダスト分離、特に粗分離のための少なくとも１つの機器が設けられ、この機器は、粗く洗浄された炉頂ガスを除去するためのガス引き抜きラインと、ダスト分離のための機器を熔融ユニットに接続する供給ラインとを有し、依然として高温の分離された固体物質を熔融ユニット中に直接導入することができる。乾式分離は、湿式分離に伴って生じ、処理に供する必要があり、人手を有する、大量のスラリーを伴うことがない。乾式ダスト除去は、炉頂ガスの温度を概して維持することを可能にし、結果的にこの熱容量は後の使用のために後工程に受け渡すことができる。

乾式の粗分離のための機器は、第１のガス引き抜きライン又は第２のガス引き抜きラインによって固体物質の細分離のための少なくとも１つの機器に接続されており、この固体物質の細分離のための少なくとも１つの機器はさらなる供給ラインを有し、この供給ラインはこの細分離のための機器を溶融ユニットに接続している。

本発明によれば、固体の粗分離のための機器はサイクロン、ダストバッグ又は高温ガスフィルター、特にセラミックフィルター、若しくは並列に又は直列に接続されたこれら機器のグループユニットである。これら機器は、炉頂ガスの冷却を大幅に回避すること、ガス洗浄に対する水／スラリーのマネージメントの必要が無いこと、湿式ダスト除去ステージの観点から縮小することができること、という利点を有している。この機器は直列に又は並列に接続することができる。これは、ダスト分離の必要の程度、ガスの所定のスループット、又はダストの望ましい比率を考慮して行われる。

本発明による装置の有利な改良によれば、アグロメレーションバーナーが分離された固体物質の溶融ユニット中への供給のためにアグロメレーションバーナーに接続されている供給ラインを有して溶融ユニットに設けられている。アグロメレーションバーナーは、酸素によってダストに含まれる炭素の燃焼を行うために使用される。反応は炭素をガス化させる。この場合、反応ガスの熱の少なくとも一部分と残留ダストとは固定床に移動される。

本発明による装置のさらに有利な改良によれば、還元ガスラインは、還元ユニットに入る前において、還元ガスから固体物質を分離するための分離機器と、これら固体物質を溶融ユニットに戻すための機器とを有し、供給ラインは、この分離機器の上流において還元ガスライン又は戻し機器に入る。分離機器は、還元ガスを還元ユニットに導入する前に洗浄することを可能とし、それによって分離物を溶融ユニットに戻すことを可能にする。この戻しは炉頂ガスから分離された固体物質とともに行われ、炉頂ガスからの固体物質は、還元ガスラインの分離機器の供給ライン又は戻し機器によって、溶融ユニットに導入される。したがって、分離された固体物質は共通の機器によって溶融ユニット中に戻すことができる。

本発明による装置の考えられる改良によれば、固体物質の粗分離のための機器は、供給ラインによって固体物質のアグロメレーションのためのアグロメレーション機器に接続されている。このことは、分離された固体物質の処理を可能とし、よって、固体物質はより容易に搬送され、溶融ユニット中に戻すことができる。さらに、凝集物は仮貯蔵することができ、別のプロセス又は同じプロセスにおける後の使用のために留め置くことができる。

本発明によれば、溶融ユニットは炭素担持体の供給のための供給機器を有し、この供給機器はまた凝集物の供給のためにも好適である。この供給機器は、異なる粒形及びサイズの固体物質を使用することを可能とし、結果として供給機器の使用における大きな柔軟性を可能にしている。このことは、炭素担持体のための供給機器以外のさらなる供給機器の必要がないことを明瞭に示している。さらに、粒子又はダストの形状の分離された固体物質を炭素担持体とともに導入することが考えられる。

乾式粗分離のための機器のガス引き抜きラインは、第２のガス引き抜きラインによって間接的に、又は第１のガス引き抜きラインによって間接的に、固体物質の細分離のための少なくとも１つの機器に接続することができる。この接続によって、既に予備洗浄された炉頂ガスをさらに洗浄する、すなわち依然として存在しているダスト分を細分離によって削減することが可能である。

本発明による装置の特定の改良によれば、細分離のための機器は、微細に洗浄された炉頂ガスを取り除くためのさらなるガス引き抜きラインと、分離された固体物質の排出のための排出部とを備える。したがって、非常に微細な分離された固体物質の場合でさえ、又は直接使用することができない固体物質を取り扱う場合の排出が可能であり、結果として、固体物質を処理し、溶融ユニット中へ、又は別の使用のために後工程に受け渡すことができる。

本発明による装置の好ましい改良によれば、細分離のための機器は、１つのサイクロン又は、並列に若しくは直列に接続されたサイクロンのグループ、特に２〜５のサイクロンのグループである。サイクロンは、ガス温度が高温である場合でも操業することができるという利点を有している。分離される粒子の密度及びサイズにおける違いを分離することに使用することができるので、サイクロンにおけるガス速度を使用することによって、固体物質を明確に分離することができる。したがって、１つ以上のサイクロンの使用によって、分離された固体物質のクラス分けを行うことが可能となる。また、並列接続によって、処理されるガス量への順応が可能である。したがって、異なる固体物質が異なる密度及び粒子サイズ若しくは形状を有するという特徴に基づき、例えば望ましくないスラグ形成構成物質のような固体物質からなる高比率分を、分別によって明確に分離し、それらをプロセスから排出するか、又は別の使用のために後工程に受け渡すことが可能である。

本発明による装置のさらなる特定の改良によれば、分離のための機器は１つのフィルター又は直列に接続されたフィルターのグループ、特に布フィルター、セラミックフィルター、又は静電フィルターである。このようなフィルターは、水又は他の付属機器無しに操作することができ、したがって低コストにて操作できるという利点を有している。

さらに、炉頂ガスは処理の間にわずかにしか冷却されない。

本発明による装置の代替的な改良によれば、細分離のためのさらなる機器が設けられ、このさらなる機器は細分離のための機器と並列に接続されるように配置されている。この変形体は、細分離のためのさらなる機器を、必要に応じて作動する、又は細分離のための機器の代わりに操業することを可能にしている。したがってこのグループは、必要に応じて作動を止めることができ、細分離のための機器に加えて使用することができ、又は粗分離のための機器から引き抜かれた予備洗浄された炉頂ガスの洗浄のために専ら使用することができる。

本発明による装置のさらなる可能性のある改良によれば、細分離のためのさらなる機器は、第１のガス引き抜きライン若しくは第２のガス引き抜きラインによって、又は引き抜きラインへの、場合によっては追加的な冷却ガス圧縮機による戻りによって接続されている。戻りによれば、細分離において洗浄された炉頂ガスを、場合によっては圧縮の後に、引き抜きライン中に戻すことが可能であり、結果として、細洗浄された炉頂ガスを、還元ガスの温度の設定のための冷却ガスとして使用することができる。

本発明による装置の代替的な改良によれば、細分離のための機器は１つのスクラバー若しくは直列に接続されたスクラバーのグループである。特定の用途の場合には、細分離がスクラバーによって行われるのが好都合である場合がある。スクラバーによる細分離は、非常に高比率の固体物質を分離するという利点を有する。さらに、炉頂ガスの冷却が行われ、この冷却は所定のさらなる使用に対して好都合である場合がある。

本発明による装置の特定の改良によれば、洗浄された炉頂ガスのための第２のガス引き抜きラインは、細分離のための機器及び／又は細分離のためのさらなる機器、及び膨張タービンに接続されて、炉頂ガスの圧縮エネルギーの使用を可能にする。結果として、炉頂ガスの圧縮エネルギーを直接使用することができる。

本発明による装置の特定の改良によれば、水、蒸気、又は冷却ガスを噴出するための手段は引き抜きライン又はガス引き抜きラインに設けられ、結果として炉頂ガスが冷却され、水の少なくとも部分的な蒸発によってガスの容積が増加する。炉頂ガスの冷却は、炉頂ガスの温度が操業によって変動する際でさえ、分離のための機器に対して一定の操業温度に設定することを可能にする。このことは、これら機器の熱付加を回避することを可能にする。蒸発によって追加的なガス容積流が炉頂ガス中に生成され、これはプロセスの別のステージにおいて後に使用することができる。また、処理されるガスの温度が所定の分離機器の使用を限定する場合が多いので、炉頂ガスの冷却は、固体物質を分離するために使用されることを考慮される可能性のある機器の範囲を広げる効果を有している。

本発明によれば、熱交換器が粗洗浄された炉頂ガスを除去するための第１の引き抜きラインに配置されるか、又は熱交換器が微細洗浄された炉頂ガスを取り除くためのさらなるガス引き抜きラインに配置されて、プロセスの装入材料又は再循環された材料又は蒸気の生成のためのプロセスガス又は不活性ガスを加熱するために炉頂ガスの熱容量が使用される。このように、炉頂ガスの熱容量は、粗洗浄が行われた後に、又は、粗ダスト除去の下流の細ダスト除去のタイプによっては細ダスト除去の後でさえ、プロセスガスを対応して加熱するために使用することができる。温度に敏感な細ダスト除去のための機器の場合には、その構成部品は熱交換器を通過する炉頂ガスによって、より少ない熱負荷を受けることになる。このことによって、熱的な過負荷の危険を受けることなく、多くの可能性のある機器を細分離に使用することが可能になる。

本発明による装置の有利な改良によれば、熱交換器は細分離のための機器及び／又は細分離のための更なる機器、及び膨張タービンに接続されて、炉頂ガスの圧縮エネルギーの使用を可能にしている。次いで、熱交換器において冷却された炉頂ガスは、細分離のためのさらなる機器に、又は膨張タービンに直接供給することができる。粗分離の後に炉頂ガス中に残留している固体物質の結果として、細分離に対する必要性が生じる。粗分離の後に固体物質の含有量が低い場合には、洗浄された炉頂ガスが直接膨張タービンに供給されることも考えられる。しかしながら、炉頂ガスを直接膨張タービンに供給することは細分離の後にのみ行われることもまた考えられることである。

本発明による装置の代替的な改良によれば、細分離のためのさらなる機器はさらなる供給ラインを有し、このさらなる供給ラインは可能な場合には処理部によって、細分離のための機器を溶融ユニットに接続している。これによって、堆積した固体物質を溶融ユニットにおいて使用することができる。溶融ユニットにおける悪影響を避けるために、固体物質は、例えばクラス分け、ソート、粉砕、混合、脱水及び乾燥のステージのような処理に送ることができる。

本発明のさらなる利点及び特徴は、添付の図面を参照した限定するわけではない例示的な実施形態の以下の記述から明らかになる。

本発明による機器の可能な改良の図である。

還元ユニット１において予備還元された、又は還元された材料は、例えば溶融ガス化炉のような溶融ユニット２に供給され、固定省において溶融されて銑鉄を形成する。これによって形成されたプロセスガスは、還元ガスライン３によって還元ガスとして引き抜かれる。分離機器９において、固体物質を有する還元ガスは洗浄され、固体物質は分離機器９によって分離される。洗浄された還元ガスは、還元ガスライン３Ａによって還元シャフト１に供給される。還元シャフトにおいて、装入材料はＣＯ及びＨ_２を含有する還元ガスによって還元され、変換された還元ガスは、引き抜きライン４によって炉頂ガスとして引き抜かれて粗分離のための機器５に供給される。固体物質を有する高温の炉頂ガスは、粗分離のための機器において殆ど洗浄され、この粗分離のための機器において固体物質は分離される。

還元ガスライン３Ａに加えて、ライン３Ｂを設けて還元ガスライン３Ａを湿式ダスト除去機器２０に接続することができる。湿式ダスト除去機器はライン２１によって冷却ガス圧縮機２８に接続することができ、ここで冷却ガス圧縮機の引き抜きライン２３が還元ガスライン３に接続されている。分離された固体物質は、供給ライン７及び固定床の上のアグロメレーションバーナー８によってか、又は固定床に直接にかのどちらかで溶融ユニット２に供給される。アグロメレーションバーナー８は、酸素含有ガス又はガス混合物を導入するための酸素供給機器２９に接続され、これらガス又はガス混合物をも溶融ユニットに供給することができる。

また代替的に、分離された固体物質を、供給ライン７Ａによって分離機器９の上流の還元ガスライン３中に、又は供給ライン７Ｂによって分離機器９の下流の戻し機器１０中に導入することができる。戻し機器１０はアグロメレーションバーナー８によって接続することができ、アグロメレーションバーナー８は固定床の上において溶融ユニット２に入っている。

供給ライン７はライン７Ｃによってアグロメレーション機器１１に接続することができ、結果として粗分離のための機器からの固体物質をアグロメレーション機器１１に供給することができる。さらに、アグロメレーション機器１１において形成された凝集物は、溶融ユニット２中に導入することができる。アグロメレーション機器１１は、酸化物ブリケッティング機器、又は海綿鉄圧縮若しくはブリケッティング機器のような石炭ブリケッティング機器として設計することができる。形成された凝集物は、石炭ブリケットとしてライン３３及び装入機器１２によって溶融ユニット２中に導入されるか、酸化物ブリケットとしてライン３０によって直接還元シャフト１中に導入されるか、又は、海綿鉄ブリケットとしてまず予熱及び還元ステージ２７において予備処理され、次いでライン３４によって溶融ユニット２中に導入される。

図示されていない特定の変形体においては、複数の還元反応炉において予備還元又は還元された材料は、ライン３５によって高温ブリケッティング又は高温圧縮のためのアグロメレーション機器１１に供給することができる。これら凝集物は次いで、溶融ユニット２中に導入される。

粗分離のための機器５の第１のガス引き抜きライン６Ａ及び第２のガス引き抜きライン６Ｂは、細分離のための機器１３Ａ及び／又は細分離のためのさらなる機器１３Ｂに直接又は間接的に接続することができる。代替的に、熱交換器１７を機器５と機器１３との間の接続ラインに設置することができる。この熱交換器によって、炉頂ガスの温度の適用が可能となる。さらに、水、蒸気、又は冷却ガスを噴出するための手段２２を、引き抜きライン４又はガス引き抜きライン６Ａ、６Ｂに導入して水を少なくとも部分的に蒸発させて炉頂ガスを冷却することができる。

粗分離のための機器５は、第１のガス引き抜きライン６Ａによって細分離のための機器１３に接続されている。熱交換器１７はこの第１の引き抜きライン６Ａに設置することができ、熱エネルギーを例えばプロセスガスの加熱に使用しつつ炉頂ガスの冷却に使用することができる。

並列に接続された１つ以上の湿式ダスト除去機器１３Ｂを乾式細分離のための機器１３Ａに並列に設けることができる。これら湿式ダスト除去機器は、細分離のための機器１３Ａとともに、若しくは単体で操業することができる。また、これら湿式ダスト除去機器１３Ｂはスタンバイ機器として設けることも考えられ、必要に応じて追加的に駆動することができる。

細分離のための機器１３は、分離された固体物質を細分離のためのこれら機器に戻すためのさらなる供給ライン１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを有する。さらに、排出機器１６を設けることができ、溶融ユニット中に直接戻すことができない分離された固体物質を排出することができる。また、供給ライン１５Ａと１５Ｂとの間には、湿式ダスト除去１３Ｂにおいて分離された固体物質の処理部２４を有することができ、この処理部は、クラス分け、ソート、粉砕、混合、脱水、及び乾燥ステージとすることができる。また、処理部２４は供給ライン２５によって乾式ダスト除去５に接続することができ、結果として乾式ダスト除去５において分離されたダストを処理部２４に供給することができる。さらなるアグロメレーションのために、処理部２４はライン３１によってアグロメレーション機器１１に接続することができる。さらなるダスト又は添加物を供給機器３２によって導入することができる。

予備洗浄又は洗浄された炉頂ガスを膨張タービン１９に供給して炉頂ガスの圧縮エネルギーを使用することができる。代替的に、炉頂ガスを、膨張タービンに導入する前に、熱交換器１８において冷却することができる。乾式細分離１３Ａの上流のガス流のダスト含有量が熱交換器の永続的な操業に対して高すぎる場合には、熱交換器１７の代わりに、熱交換器１８を乾式細分離１３Ａの下流においてさらなるガス引き抜きライン１４に配置することができる。膨張タービン１９の後の膨張した炉頂ガスを、さらなる使用のために後工程へ受け渡すことができる。

代替的に、戻し２６を設けることができ、結果として湿式ダスト除去１３Ｂにおいて洗浄された炉頂ガスを、追加的な冷却ガス圧縮機２８によって引き抜きライン２３に戻すことができる。

１・・・還元ユニット
２・・・熔融ユニット
３・・・還元ガスライン
４・・・引き抜きライン
５・・・粗分離のための機器
６・・・ガス引き抜きライン
６Ａ・・・第１のガス引き抜きライン
６Ｂ・・・第２のガス引き抜きライン
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ・・・供給ライン
８・・・アグロメレーションバーナー
９・・・分離機器
１０・・・戻すための機器
１１・・・アグロメレーション機器
１２・・・供給機器
１３Ａ・・・細分離のための機器
１３Ｂ・・・細分離のためのさらなる機器
１４・・・さらなるガス引き抜きライン
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ・・・さらなる供給ライン
１６・・・排出部
１９・・・膨張タービン
２２・・・水、蒸気、又は冷却ガスを噴出する手段
２３・・・引き抜きライン
２４・・・処理部
２６・・・戻り
２８Ａ・・・冷却ガス圧縮機

Claims (28)

1. 鉄鉱石及び添加剤によって形成された装入材料から液状銑鉄又は液状鋼原材料を製造するためのプロセスであって、
   前記装入材料は還元領域においてさらなる還元に供され、次いで、固定床を形成するための炭素担持体及び酸素含有ガスが添加される状態での熔融精錬のための、熔融領域又は熔融ユニット、特に溶融ガス化炉へ供給され、ＣＯ及びＨ_２を含有する還元ガスが形成され、このガスが前記還元領域へ導入され、そこで変換されて炉頂ガスとして引き抜かれ、固体物質を大量に含有する高温の前記炉頂ガスは、少なくとも乾式ダスト分離、特に粗分離に供されて前記炉頂ガスからの前記固体物質の少なくとも部分的な分離が行われ、分離された高温の前記固体物質の少なくとも一部分が熔融領域若しくは熔融ユニット、又は還元領域へ戻されるプロセスにおいて、
   前記粗分離の後に、前記炉頂ガスが追加的な細分離ステージに供されて、前記細分離ステージにおいて分離された固体物質が前記熔融ガス化炉及び／又は前記熔融領域に戻されるか、又は前記プロセスから排出されることを特徴とするプロセス。
2. 前記熔融ガス化炉又は前記熔融領域への供給の前に、特に高比率のスラグ形成成分を含有する場合に、分離された固体物質はそれに加えて鉄及び／又は炭素担持体、特に鉄又は炭素含有ダスト、乾燥されたスラリー、又は微細鉱石を有し、固体物質が添加物とともに＞３０％の、特に＞５０％の鉄及び炭素含有量を有することを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
3. 排出された前記固体物質は、鉄及び炭素濃度を富化させるように、特にダストの等級分け、水力サイクロン、浮選及び／又は水溶性又は懸濁成分からの洗浄の方法によってまず処理され、次いで熔融ユニット中又は熔融領域中へ導入されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセス。
4. 前記分離された固体物質の、好ましくはアグロメレーションバーナーによる前記熔融ユニットへの供給は、前記熔融ユニットの上部中へ、特に固定床の直上において行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
5. 固体物質の粒子は前記還元ガスが前記還元領域に導入される前に前記還元ガスから分離され、前記粒子は前記炉頂ガスから分離された固体物質とともに前記熔融ユニット中に導入されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロセス。
6. 前記分離された固体物質は、場合によっては微細鉱石及び／又は鉄担持体及び／又は炭素担持体とともに、アグロメレーションプロセスに供給され、熔融ユニット又は熔融領域中に、場合によっては炭素担持体及び／又は鉄担持体とともに凝集物として導入されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
7. 前記追加的な細分離ステージは、１つ以上の乾式ダスト除去ステージ、特にダストフィルター、サイクロン、又はダストバッグを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロセス。
8. 前記追加的な細分離ステージは、１つ以上の湿式ダスト除去ステージ、特にスクラバーを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
9. 前記洗浄された炉頂ガスは膨張タービンに送られて、その圧縮エネルギーが使用されることを特徴とする請求項１〜８にずれか一項に記載のプロセス。
10. 前記炉頂ガスは、前記乾式分離の前及び／又は後に水、蒸気、又は冷却ガスを噴射することによって冷却され、前記ガスの体積は水の少なくとも部分的な蒸発を伴って増加することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
11. 前記洗浄された炉頂ガスの熱容量は熱交換器によって排出され、この熱は、プロセス装入材料若しくは循環材料の感想及び／又は加熱のためのためにプロセスガス又は不活性ガスを加熱するために使用されるか、又は蒸気生成のために使用されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
12. 鉄鉱石及び添加剤によって形成された装入材料を還元するための還元ユニット（１）と、固定床とともにＣＯ及びＨ_２含有還元ガスを形成しながら還元された前記装入材料を炭素担持体と酸素含有ガスとを添加しつつ熔融するための熔融ユニット（２）、特に熔融ガス化炉とによって液状銑鉄又は液状鋼原材料を製造するための装置であって、
    前記熔融ユニットは、前記熔融ユニットにおいて形成された前記還元ガスを前記還元ユニットに導入するための還元ガスライン（３）と、固体物質を多量に含む高温の炉頂ガスとして還元ユニットにおいて変換された前記還元ガスを引き抜くための引き抜きライン（４）と、前記炉頂ガスの固体物質の乾式ダスト分離、特に粗分離のための少なくとも１つの機器（５）とによって、前記還元ユニットに接続されており、前記機器は粗洗浄された炉頂ガスを排出するためのガス引き抜きライン（６）と、ダスト分離のための機器を前記熔融ユニット（２）に接続する供給ライン（７）と、を有し、よって依然として高温の分離された固体物質を前記熔融ユニット（２）中に直接導入することができる装置において、
    乾式粗分離のための前記機器（５）は、第１のガス引き抜きライン（６Ａ）又は第２のガス引き抜きライン（６Ｂ）によって固体物質の細分離のための少なくとも１つの機器に接続されており、前記細分離のための少なくとも１つの機器はさらなる供給ライン（１５Ｃ）を有し、該供給ラインは前記細分離のための機器（１３Ａ）を前記熔融ユニット（２）に接続していることを特徴とする装置。
13. 前記固体物質の粗分離のための前記機器（５）は、サイクロン、ダストバッグ、又は高温ガスフィルター、特にセラミックフィルター、若しくは並行に又は直列に接続されたこれら機器のグループであることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. アグロメレーションバーナー（８）が、前記分離された固体物質の前記熔融ユニット中への供給のために前記熔融ユニット上に設けられ、前記供給ライン（７Ｂ）は前記アグロメレーションバーナー（８）に接続されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装置。
15. 前記還元ユニットに入る前に、前記還元ガスライン（３）は、前記還元ガスから固体物質を分離するための分離機器（９）と、これら固体物質を前記熔融ユニット（２）中に戻すための機器（１０）とを有し、前記供給ライン（７Ａ）は、前記分離機器（９）の上流において前記還元ガスライン（３）に入ることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装置。
16. 前記固体物質の粗分離のための機器（５）は、供給ライン（７Ｃ）によって前記固体物質のアグロメレーションのためのアグロメレーション機器（１１）に接続されていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記熔融ユニット（２）は炭素担持体の供給のための供給機器（１２）を有し、この供給機器（１２）は凝集物の供給に対しても好適であることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記細分離のための機器（１３Ａ）は、細洗浄された炉頂ガスを取り除くためのさらなるガス引き抜きライン（１４）と、分離された固体物質を排出するための排出部（１６）とを備えることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記細分離のための機器（１３Ａ）は、サイクロン又は並行若しくは直列に接続されたサイクロン、特に２〜５のサイクロンのグループであることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記細分離のための機器（１３Ａ）は、フィルター又は直列に接続されたフィルター、特に布フィルター、セラミックフィルター、又は静電フィルターからなるグループであることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の装置。
21. 細分離のためのさらなる機器（１３Ｂ）が設けられ、該さらなる機器（１３Ｂ）は前記細分離のための機器（１３Ａ）に並行に接続されるように配置されていることを特徴とする請求項１２〜２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 細分離のためのさらなる機器（１３Ｂ）は、第１のガス引き抜きライン（６Ａ）、又は第２のガス引き抜きライン（６Ｂ）によって、若しくは戻り（２６）によって、場合によっては追加的な冷却ガス圧縮機（２８Ａ）によって、引き抜きライン（２３）に接続されていることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 前記細分離のための機器（１３Ｂ）は、スクラバー又は直列に接続されたスクラバーのグループであることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の装置。
24. 前記洗浄された炉頂ガスを取り除くための前記第２のガス引き抜きライン（６Ｂ）が、前記細分離のための機器（１３Ａ）及び／又は細分離のための前記さらなる機器（１３Ｂ）、及び膨張タービン（１９）に接続されて、前記炉頂ガスの圧縮エネルギーを使用可能にすることを特徴とする請求項１２〜２３のいずれか一項に記載の装置。
25. 水、蒸気、又は冷却ガスを噴出する手段（２２）が、前記引き抜きライン（４）又は前記ガス引き抜きライン（６）に設けられ、よって前記炉頂ガスを冷却することができ、
    前記ガスの容積は、水の少なくとも部分的な蒸発によって増加することを特徴とする請求項１２〜２３のいずれか一項に記載の装置。
26. 熱交換器（１７）が前記粗洗浄された炉頂ガスを取り除くための第１のガス引き抜きライン（６Ａ）に配置され、及び／又は熱交換器（１８）が前記細洗浄された炉頂ガスを取り除くためのさらなるガス引き抜きライン（１４）に配置されて、前記炉頂ガスの熱容量をプロセスガス又は不活性ガスを加熱して、プロセス装入材料又は再循環された材料を乾燥及び／又は加熱、若しくは蒸気の生成のために使用することを特徴とする請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の装置。
27. 前記熱交換器（１７）は、前記細分離のための機器（１３Ａ）及び／又は前記細分離のためのさらなる機器（１３Ｂ）と、膨張タービン（１９）とに接続され、よって前記炉頂ガスの圧縮エネルギーの使用を可能にすることを特徴とする請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の装置。
28. 前記細分離のためのさらなる機器（１３Ｂ）は、更なる供給ライン（１５Ａ）及び（１５Ｂ）を有し、これらさらなる供給ライン（１５Ａ）及び（１５Ｂ）は、前記細分離のための機器（１３Ｂ）を熔融ユニット（２）に、場合によっては処理部（２４）によって接続していることを特徴とする請求項１２〜２６のいずれか一項に記載の装置。

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