JP2012102371A - 予熱原料を使用した直接還元炉の操業方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】還元ガスを用いて還元鉄2を製造するシャフト炉方式による直接還元炉10の操業方法において、事前に予熱した原料酸化鉄1を直接還元炉10に装入することを特徴とする予熱原料を使用した直接還元炉の操業方法。
【選択図】図2
Description
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 ΔH298=−52965kJ / Kg mol CO…(1)
Fe3O4+CO=3FeO+CO2 ΔH298=+26168kJ / Kg mol CO…(2)
FeO+CO=Fe+CO 2 ΔH 298 =−13943kJ / Kg mol CO…(3)
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 ΔH298=−28096kJ / Kg mol CO…(4)
反応熱ΔH298は、298℃における反応熱であり、マイナス記号は発熱を表す。
3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O ΔH298=−11724kJ / Kg molH2…(5)
Fe3O4+H2=3FeO+H2O ΔH298=+67411kJ / Kg molH2…(6)
FeO+H 2 =Fe+H 2 O ΔH 298 =+27215kJ / Kg molH 2 …(7)
Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O ΔH298=+95462kJ / Kg molH2…(8)
反応熱ΔH298は、298℃における反応熱であり、プラス記号は吸熱を表す。
[1]水素を主体とした還元ガスを用いて還元鉄を製造するシャフト炉方式による直接還元炉の操業方法において、
事前に予熱した原料酸化鉄を直接還元炉に装入することを特徴とする予熱原料を使用した直接還元炉の操業方法。
[2]前記[1]に記載の直接還元炉の操業方法において、
前記水素を主体とした還元ガスは、H2が50容量%以上であることを特徴とする予熱原料を使用した直接還元炉の操業方法。
[3]前記[1]又は[2]に記載の直接還元炉の操業方法において、
前記事前に予熱した原料酸化鉄の温度が、100℃以上、627℃以下であることを特徴とする予熱原料を使用した直接還元炉の操業方法。
COとCO2のみでは、反応が遅いため成品還元率が低い。H2の増加に伴い、反応が促進され成品還元率が向上する。それに従い成品排出温度も上昇する。しかしH2が過剰になると、吸熱反応による温度低下とそれに伴う反応の抑制により成品還元率の低下が生じる。その影響はH2が50%を越えるとともに急激に顕著となるため、H2が50%以上での吸熱反応による反応の停滞を防止するための手段が必要である。
装入温度が27℃で、送風温度が900、1000,1100℃のCase1、2、3及び送風温度900℃で原料予熱427℃のCase4についての計算結果を表1に示す。
この場合の炉内状況を図4に示す。なお、図4及び後述する図5,7において、横軸の炉内位置は、0.0mが炉下部還元製品取出側を表し、4.0mが炉上部の原料投入側を表す。
炉上部では、主に、ヘマタイト(Fe2O3)→マグネタイト(Fe3O4)→ヴスタイト(FeO)の反応が進行するが、前記式(6)によるH2による還元が、大幅な吸熱反応であるため、気体、固体の温度は共に低く、還元の進行は遅くなり、炉中間位置(炉高の高さ位置2m)での固体温度は、460℃程度で、還元率は、10%程度にとどまる。固体は、その後の炉内降下に伴い、還元が急速に進行するが、最終的な成品還元率は65.5%にとどまっている。
この場合の炉内状況を図5に示す。炉下部からの熱増量であるため、炉上部の気体と固体の温度上昇は少なく、炉中間位置(炉高の高さ位置2m)での固体温度は、490℃程度で、還元率は、11%程度にとどまっている。炉下部からの熱増量により、炉下部での還元が急速に進行し、最終的な成品還元率は81.0%に上昇するが、成品排出温度は799℃と高くなる。
送風温度と成品排出温度及び成品還元率の関係を図6に示す。送風温度の上昇とともに還元率は改善するが成品排出温度も上昇している。成品還元率当りの成品排出温度の上昇は、4.38℃/%であり、成品還元率に対する成品排出温度の上昇が大きく問題がある。
この場合の炉内状況を図7に示す。装入原料を予熱することによる炉上部への熱増量であるため、炉上部の固体温度が上昇する。炉中間位置(炉高の高さ位置2m)での固体温度は、560℃程度に高まっており、還元率は、16%程度に上昇している。その結果、最終的な成品還元率は81.1%に上昇することができた。一方、炉上部からの熱増量であるため、成品排出温度への影響は少なく、761℃に止めることができる。
Claims (3)
- 水素を主体とした還元ガスを用いて還元鉄を製造するシャフト炉方式による直接還元炉の操業方法において、
事前に予熱した原料酸化鉄を直接還元炉に装入することを特徴とする予熱原料を使用した直接還元炉の操業方法。 - 請求項1に記載の直接還元炉の操業方法において、
前記水素を主体とした還元ガスは、H2が50容量%以上であることを特徴とする予熱原料を使用した直接還元炉の操業方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の直接還元炉の操業方法において、
前記事前に予熱した原料酸化鉄の温度が、100℃以上、627℃以下であることを特徴とする予熱原料を使用した直接還元炉の操業方法。
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