JP2964444B2 - 粉鉱又は精鉱を直接還元するための方法及び装置 - Google Patents

粉鉱又は精鉱を直接還元するための方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流動層に還元ガス及び熱
媒体ガスを有する横形反応装置内で粉鉱又は精鉱，特に
鉄鉱，を直接還元するための方法に関する。本発明は更
に，この方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年開発された一連の鉄鉱直接還元法
は，世界中に存在する大量の粉鉱又は精鉱を直接に，予
めアグロメレーシヨンを行うことなく，例えば焼結，ペ
レタイジング等によつて処理することを可能とする。そ
れ故に，粉鉱は製鋼のための安価な装入材料である。粉
鉱の使用は更に塊鉱のみを処理する方法及び装置に比べ
て利点を有する。これは銑鉄を生成するための従来の高
炉，直接還元して海綿鉄を生成するためのシヤフト炉又
は直立レトルトである。
【０００３】堅形反応装置内の流動層中で粉鉱を直接還
元することが公知であり，炭素を含有した固形又は気状
還元剤で作動する単数又は複数の反応装置が相前後して
設けられており，０．１ｍｍ以下の粒度範囲において還
元速度がきわめて高い値となる。流動層反応装置はこう
した粒径の場合に広い範囲においてガスと固形物との間
で反応を実施することができる。
【０００４】貧鉄鉱を処理するとき，粒径範囲０．１〜
１．０ｍｍの鉄鉱濃縮物が大量に発生し，これらの濃縮
物に対してＣＯ又はＨ２濃縮ガスを用いた流動層反応装
置内での還元が技術的，経済的に興昧あるものである。
しかし流動層反応装置内，特に竪形反応装置内での還元
には限界がある。高いガス流速の範囲での流動層は，上
側では排出速度（ストークスの眼界速度）によつて，又
下側では反応器の流動点によつて，限界が設定されてい
る。変換速度が高い場合，還元ガスは短時間接触した後
に既に均衡し，それ以上還元することはできない。それ
故に，単位時間当たりいかなるガス量を流動層に通すか
が本質的影響を有する。
【０００５】水素ガスを用いて粉鉄鉱を還元するための
一連の方法が公知であるが，しかしこれらは操業段階に
まで熟することはなかつた（ッ鉄鉱の還元ッ，Ｂｏｇｄ
ａｎｄｙ／Ｅｎｇｅｌｌ著，スプリンガー出版，ベルリ
ン，１９６７年，２２５〜２３６頁参照）。ここでＨ鉄
法とＮｕ鉄法を挙げておく。Ｈ鉄法では低い温度，純粋
水素ガス及び高圧で処理され，Ｎｕ鉄法では中程度の温
度，純粋水素ガス及び中程度の圧力で処理された。
【０００６】Ｈ鉄法では反応装置が上下に重ねられた３
つの流動層で作動し，そのうち２つは還元用，１つは予
熱用であり，ガスと鉱石との間で向流効果が近似的に達
成される。それにも拘らず，低い温度の故に還元がゆつ
くりと経過し，又均衡状態が不都合でありかつ均衡への
接近が劣るので水素ガスの化学的利用率が僅かである。
それ故に，各循環のときに，生成した還元水を圧力水洗
浄機において取り除くために，反応装置の浄化された排
煙（総量の約９４％）は循環路に通される。
【０００７】Ｎｕ鉄法は実質的に，反応温度が高く（６
００〜７６０℃）又超過圧が低い点で，Ｈ鉄法と相違す
る。ガス利用率が向上しているのであるが，しかし流動
層制御の安全性を犠牲にしてである。鉱石の焼結点に近
付くことになる。ガス利用率は僅かな装入高さにおいて
既に均衡に近づく。日処理量２ｔの半工業的設備が存在
した。消費されなかつた水素ガスは水の洗浄後に循環路
に通された。
【０００８】更にＨＩＢ法とＦＩＯＲ法が公知であり，
これらの方法はベネズエラにおいて工業設備として操業
され又は操業中である。両方の方法とも水素ガスが還元
剤として使用され，ＨＩＢ法はＮｕ鉄法から開発された
ものであつた。
【０００９】ＨＩＢ（Ｈｉｇｈ Ｉｒｏｎ Ｂｒｉｑｕ
ｅｔｔｅ）法では，微粒鉄鉱が２段竪形流動層反応装置
において還元され，生成された海綿鉄がブリケツテイン
グされ，還元ガスを発生するのに蒸気・メタン・ガス改
質器が使用される。処理された粉鉱は上下に設けられた
反応装置に供給されるよりも前に，２段階で乾燥されて
予熱される。予熱された粉鉱はまず，上部に設けられた
反応装置内，次に下部に設けられた反応装置内で，それ
ぞれ約７００℃において環元される。
【００１０】フイオール法で作動する年産４０万ｔの設
備が１９７６年にベネズエラにおいて操業を開始した。
この設備は合計４つの反応装置，つまり１つの粉鉱用予
熱反応装置と，段階的に接続された３つの直接還元用反
応装置とで，作動する。予熱された鉱石は直列に設けら
れた竪形流動層反応装置に空気圧式に送られ，鉱石は段
階的に向流で還元ガスＨ２，ＣＯを使つて還元される。
【００１１】還元ガスはまず，下側の最後の反応装置を
通過し，次に中央の反応装置を通過し，焼入部及び清浄
段に供給されるよりも前に，第１又は上側反応装置を介
して還元塔から進出する。冷却され清浄にされたガスは
引き続き圧縮され，新鮮水素ガスで濃縮されて，還元プ
ロセスに戻される。
【００１２】これらの方法が断念された理由は，特にい
わゆる焼付，装入材料の凝塊，ガス利用率の悪さ，装入
材料の不完全な還元によつて根拠付けられている。それ
に伴つて生産性が低く又経済性が不十分なことから，Ｈ
ＩＢ法もＦＩＯＲ法もそれ以上普及することがなかつ
た。
【００１３】流動層中での還元は反応動力学的利点にも
拘らず，これまで突破口を見い出せなかつた。なぜなら
ば装入材料の粒径がきわめて小さい場合（０．１〜１．
０ｍｍ），流動層は低いガス速度（吹込速度）のときに
のみ安定しているからである。更に吹き込まれる還元ガ
スの温度が高くなり，既に述べられたように，還元プロ
セス中に装入材料の焼付を生じる。２つの制限パラメー
タ，つまり高いガス速度と低い温度から，化学反応速度
論上の前提条件が良好であるにも拘らず，高炉におけ
る，又はシヤフト炉内での直接還元におけると同様に高
い処理密度（ｔＦｅ／ｍ２）が達成されないことにな
る。
【００１４】横形流動層反応装置において水素ガスを用
いて粉鉱を直接還元するための本発明による方法に寄与
した基本的考えは，欧州特許第０３２９６７３号明細書
に述べられた方法及び装置から導き出されたものであ
る。しかしそこで扱われているのは，流動層反応装置内
での粉炭のガス化である。前記刊行物のなかで論じられ
た方法の開発から得られたいくつかの重要な知識，特に
その図２に示された横形反応装置を直接還元を行うため
の装置として転用することが本発明による方法を開発す
る際に利用することができた。
【００１５】更に定置式円簡形レトルト内で加熱管を通
して熱を供給して高圧で石炭と水蒸気とからガスを発生
するための流動層ガス発生器は，ドイツ連邦共和国特許
第２４２３９５１号明細書及び第２９１０４３７号明細
書からも公知である。
【００１６】極端に高温の気状又は蒸気状媒質を貫流さ
せるための畜熱室を備えた横形容器において高温が加え
られる束状蓄熱室の非強制的懸架装置が，欧州特許第０
４２４６２５号明細書により公知である。
【００１７】最後に，欧州特許第０４４０８８６号明細
書に述べられた横形流動層反応装置は吹込床が中央の流
動化媒質供給管で支承されており，この導管に集合器が
接続されており，この集合器から両側に吹込管が延びて
いる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前記先
行技術に述べられた欠点が防止され，更に設備費及び運
転費に関して良好な経済性が達成される粉鉱又は精鉱を
直接還元するための方法及び装置を提供することであ
る。本発明による方法では，装入材料の段階的還元によ
つて還元ガスの利用率向上が達成され，比能力ｔＦｅ／
ｍ２・ｈが公知の方法に比べて高まる。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この課題は，第１方法請
求項及び第１装置請求項に明示された特徴によつて解決
される。従属請求項では本方法及び本方法を実施するた
めの装置の有利な構成が扱われる。
【００２０】横形反応装置において流動層中で還元ガス
として水素ガスを用いて粉鉄鉱の直接還元を実施するこ
とは，以下の前提条件に基づいている：水素ガスで還元
するのに必要な熱量は１４１ｋｃａｌ／ｋｇＦｅであ
り，吸熱反応は以下の法則に従つて経過する： Ｆｅ２Ｏ３＋３Ｈ２＝２Ｆｅ＋３Ｈ２Ｏ 反応熱の他に装入材料を加熱するための付加的熱量が必
要とされる。この熱量は０．２０ｋｃａｌ／ｋｇ℃であ
り，加熱された熱媒体ガスを供給することによつて達成
され，このガスは燃焼用ガス，例えば天然ガスを圧縮空
気で燃焼させることによつて発生される。
【００２１】流動層を構成するための吹込媒質として，
及び還元剤として，温度約７００℃の水素ガスが使用さ
れる。そのことから，鉱石の求める還元度１００％のと
き，約２０００Ｎｍ３／ｔＦｅの還元ガス量に応じて３
０％のガス利用率が計算上可能である。個々の反応域で
流動層を通過する際の還元ガスの温度低下は約３８０℃
である。
【００２２】しかしこの温度低下に基づいて，実際のガ
ス利用率はそれより低く，約２０％の値となり，所要の
還元ガス量は３０００Ｎｍ３／ｔＦｅを超えることにな
る。
【００２３】粉鉱の平均粒径が０．１〜１．０ｍｍの場
合，水素ガスの流入時ガス流速が約１００ｃｍ／ｓであ
るとき，流動層は安定している。約７００℃の還元剤温
度と大気圧のとき，これは１０１０Ｎｍ３／ｈ・ｍ２の
流動ガス量に相当する。
【００２４】この前提条件の下で，効率２０％のとき，
比能力は０．３３５ｔＦｅ／ｍ２となる。これは規模の
点で鉄鉱を直接還元するための実験設備において達成さ
れた値である。
【００２５】水素ガスで直接還元する際に比能力を高め
るために２つの可能性が考えられる： ―圧力の上昇 ―反応装置内で流動層平均温度の上昇。
【００２６】流動層内の圧力上昇は比較的容易に実施す
ることができる。比能力に対する圧力の影響は比例的で
あり，即ち適切なガス量が提供されるなら，１０ｂａｒ
のとき比能力は１０倍となり，２０ｂａｒのとき２０倍
となる。
【００２７】記載された０．３３５ｔＦｅ／ｍ２・ｈの
比能力に対して，１０ｂａｒのとき３．３５ｔＦｅ／ｍ
２・ｈ，２０ｂａｒのとき６．７０ｔＦｅ／ｍ２・ｈが
達成される。これらの値でもつて従来の直接還元設備及
び高炉の範囲が既に達成される。
【００２８】吹き込まれる還元ガスの温度を高めること
は望ましくない。というのも，この場合使用する鉱石の
焼付温度を温度が超えると，流動層平均温度が低い場合
でも，装入材料の焼付のおそれが生じるからである。
【００２９】流動層に熱を間接的に伝達すると，反応装
置内の平均温度が上昇する。その際熱の伝達は投込み電
熱器の方式で流動層中に浸漬される蓄熱室を介して外部
から行われる。
【００３０】こうして約７５０℃の温度においてガス利
用率が２０％未満から約４０％に高まる。この場合，比
還元ガス量は１．５８４Ｎｍ３／ｔＦｅである。流動層
に対する熱の供給を高めるなら，能力を更に高めること
が可能である。
【００３１】個々の反応域において温度を制御した本発
明によるこのプロセス制御に基づいて，粉鉱の粘着を防
止することが達成される。
【００３２】本発明による方法によれば，更に流動層を
形成する粉鉱又は精鉱が吸熱反応過程の間に，予備還元
又は還元された鉱石粒子の逆混合を生じることなく，個
々の反応域を遊動することが達成される。
【００３３】水素ガスによる方法及びこの方法を実施す
るための装置は流動層中で粉鉱の完全な経済的還元を保
証する一連の措置を特徴としている。
【００３４】これらの措置には， ―３つの区画に仕切られた周知の横形流動層反応装置が
使用されること， ―各区両に付加的熱が別途供給されること， ―蓄熱室を介して持ち込まれる熱が温度の点で制御可能
であること， ―吸熱反応に必要な補助熱が還元剤を介して持ち込まれ
るのではないこと， ―妥当な温度の新鮮な還元剤が各区画に流入すること， ―粉鉱の加熱及び予備還元を高温の等温で行うことがで
きること， ―８０％の還元度に至るまで加熱／予備還元時よりも低
い温度の等温で還元を行うことができること， ―還元すべき鉱石の焼付挙動に応じて低い温度で１００
％までの最終還元が行われること， ―３つの区画すべてにおいて高い圧力で還元が実施され
ること， ―粗清浄と微清浄とを行いかつ乾燥した循環ガスとして
反応水を抽出した後に還元のために炉口ガスがプロセス
に戻され，分離された粉鉱成分がやはり材料循環路に装
入されること， ―高圧の使用によつて給水部，ガス清浄部，圧縮機，冷
却器，蓄熱室，配管，電気駆動部等の設備周辺機器に必
要とされる構造寸法が小さく又重量が僅かであること，
が含まれる。
【００３５】特許の図面に基づいて以下に例示的に説明
されるような寸法及び配列の反応装置は，理論的には６
ｔＦｅ／ｍ２・ｈの比能力のときに４８０ｔＦｅ／ｈの
能力をもたらすことができる。
【００３６】
【実施例】本発明による直接還元設備の装置構造が図１
に示されている。本来の還元容器は横形流動層反応装置
１からなり，そのなかで粉鉱又は精鉱Ｆが下から空気圧
式に装入される。還元剤として水素ガスＡ又は混合還元
ガスＡ′が使用される。加熱された還元ガスＡ′が圧力
を加えられて吹込床２を介して反応域１ａ，１ｂ，１ｃ
に装入される。反応に必要な熱は反応装置１の反応域１
ａ，１ｂ，１ｃ内に浸漬される蓄熱室４を介して，さま
ざまな温度で流動層に伝達される。熱の案内は還元剤に
対して向流で行われる。
【００３７】燃焼用ガスＢは燃焼室４．１，４．２内で
熱媒体ガスＤに空気Ｃを供給しながら燃焼される。燃焼
室の後段に設けられた蓄熱室５．１〜５．３において，
還元ガスＡ′は吹込床２を介して反応装置１の個々の反
応域１ａ，１ｂ，１ｃ内に達するよりも前に予熱され
る。
【００３８】熱媒体ガスＤはまず，反応域１ｃ，１ｂ内
の蓄熱室３に流入し，この実施態様の場合引き続き後段
に蓄熱室５．３を備えた燃焼室４．３内で更に中間加熱
された後に，反応域１ａ内たある蓄熱室３に導入され
る。熱媒体ガスＤは導管Ｄを介して燃焼室４．１，４．
２の方向に反応装置から進出し，又はプロセスの内部で
更に煙道ガスＤ′として使用するために，導管３ｅを介
して排出される。
【００３９】空気圧式に装入された粉鉱は連続的流れで
反応装置１の個々の区画１ａ，１ｂ，１ｃを遊動する。
こうして還元剤としての水素ガスによつて鉱石から酸素
が分解される。発生したＨ２／Ｈ２Ｏ−ＣＯ／ＣＯ２混
合気が，いわゆる炉口ガスＥとして，炉口ガス管を介し
て反応装置１から進出する。炉口ガスＥは熱ガスサイク
ロンに供給され，そのなかで粉塵成分が分離される。
【００４０】反応域１ａ，１ｂ，１ｃの通過後に，完全
に還元された粉鉱Ｆが海綿鉄Ｇとして排出される。
【００４１】図２に示されたプロセス図式は反応装置１
がいかに操業されるかを示す。
【００４２】本発明による方法は２つのガス循環路，つ
まり熱媒体ガス循環路Ｂ，Ｃ，Ｄ及び還元剤循環路Ａ，
Ａ′，Ｅ，Ｅ′と，材料循環路Ｆ，Ｇと，一連の補助循
環路とからなる。
【００４３】熱媒体ガス循環路：燃焼用ガスＢは燃焼室
４．１，４．２において圧縮空気Ｃで燃焼されて熱媒体
ガスＤとされる。この燃焼室において燃焼用ガスＢ，例
えば天然ガスが圧縮された燃焼用空気Ｃで燃焼し，熱媒
体ガスＤは５５０〜８００℃の温度で反応装置の蓄熱室
３に流入する。このガスＤは実質的にＮ２とＣＯ２とか
らなり，後段に設けられた蓄熱室５．１，５．２に通さ
れた後に，反応域１ｃ，１ｂの蓄熱室３に流入する。熱
媒体ガスは集合管Ｄを介して約５００℃で反応域１ａ内
で反応装置１から進出し，ブースタ１０を介して再び燃
焼室４．１，４．２に供給される。過剰の熱媒体ガスＤ
は煙道ガスＤ′としてエキスパンダ１１を介して熱媒体
ガス循環路から取り出される。このエキスパンダ１１が
圧縮機１２駆動し，後者が燃焼用ガスＢ用に必要な燃焼
用空気Ｃを圧縮する。
【００４４】還元剤循環路：本発明による方法では還元
が水素ガスで行われる。そのことの利点として，特に循
環ガスＥ′の循環路中にＣＯ２洗浄機を設けなくてもよ
い。水素ガスＡは図示しない改質器（天然ガス／蒸気）
内で発生される。水素ガスＡは混合点１４で循環ガス
Ｅ′と混合された後に，還元ガスＡ，として炉口ガス換
熱器１５を介して案内されて約５００℃に予熱される。
この予熱された還元ガスＡ′は熱媒体ガス循環路Ｄの燃
焼室４．１，４．２の後段に設けられた蓄熱室５．１，
５．２において，最高７５０℃までの温度に加熱され
る。次に還元ガスＡ′は吹込床２を介して反応装置１内
の反応域に流入する。還元ガスは反応装置１の末端から
炉口ガスＥとして進出し，粗清浄のために煙道ガスサイ
クロン１７，１８に供給される。第１サイクロン１７に
おいて発生した粉塵Ｆ′の８５〜９０％が分離され，第
２サイクロン１８では粉塵の更に５〜８％が分離され
る。残りは焼入部２０を備えたベンチユリースクラバ１
９によつて洗浄される。焼入部２０においてＨ２／Ｈ２
Ｏ混合気から水蒸気が凝縮される。ガスＥ′中に残存す
る水素ガスは圧縮機１６において運転圧力に圧縮されて
混合点１４に供給される。そこに必要なら付加的水素ガ
スＡを供給することができる。
【００４５】材料循環路：供給された粉鉄鉱Ｆは日量バ
ンカー２３内に貯蔵され，そこから計量容器２４に供給
され，圧力容器２５を介して下から反応域１ａに空気圧
式に吹き込まれる。不活性ガスＭを介しての圧力構成
は，同様に容器２４，２５内で行われる。材料循環路に
は既に述べられたように，サイクロン１７からの炉口ガ
スＥの粉塵Ｆ′が混合され，粉塵は事前に冷却域１７ａ
を通過する。この粉鉱還流材料Ｆ′は更に使用するため
に，材料循環路中の計量容器２４に供給される。炉口ガ
スＥを介して装入された粉鉱量Ｆの１０％までが排出さ
れ，即ち最大１４０ｋｇ／ｔＦｅであると考えることが
できる。そのうち１２０〜１３０ｋｇが再び反応装置１
に供給される。部分還元されただけの１０〜２０ｋｇが
容器１８ａに集められて，ブリケツテイング部３１に送
られる。粉鉄鉱Ｆと還流材料Ｆ′は流動層中で反応装置
１の反応域を遊動し，反応装置の末端で海綿鉄Ｇとして
中間容器２８内に排出され，引き続きブリケツテイング
部３１に供給される。一緒に送られた炉口ガスＥは中間
容器２８から不活性ガスシステムＭに送られる。海綿鉄
Ｇの排出部の下に，浸炭剤装入装置３０が設けられてお
り，浸炭剤は貯蔵容器３２から導管Ｈを介して供給され
る。
【００４６】補助循環路： 煙道ガス・不活性ガス循環路：発生した煙道ガスＤ′は
プロセスにとつて必要でなく，エキスパンダ１１を介し
て吸引されて，別の使用のために供給される。不活性ガ
スＭは粉鉱Ｆを空気圧式に送るのに必要とされるので，
エキスパンダ１１の前段で煙道ガスＤ′から取り出さ
れ，ガス冷却器２９において冷却され，不活性ガス圧縮
機２７に供給され，圧縮状態で不活性ガス容器２６に送
り込まれる。
【００４７】水循環路 ベンチユリースクラバ／焼入部１９，２０には絶えず補
助水Ｉが供給される。粉塵含有排水Ｌは濾過設備２１に
通され，ポンプ２２を介して循環水Ｋとしてベンチユリ
ースクラバ１９に供給される。循環水Ｋは水冷却器３３
において冷却水Ｎで所要の運転温度に冷やされる。循環
水Ｋ中に固形物の割合が過度に高い場合，この循環水は
排水Ｌとして循環路から取り出される。
【００４８】図３は横形反応装置１のプロセスを決定す
る装置を縦断面図で示す。反応装置１は反応装置１の底
にそれぞれ設けられた中間壁７によつて，反応域１ａ，
１ｂ，１ｃと，それに続いて海綿鉄Ｇを受容する部分１
ｄとに仕切られる。
【００４９】予熱されて運転圧力を受けている還元ガス
Ａは流動層を構成するために，同時に粉鉱を装入しなが
ら，下から吹込床２を介して各反応域１ａ，１ｂ，１ｃ
に供給される。熱媒体ガスＤは入口嵌め管３ａを介して
さまざまな温度で３つの蓄熱室３内に達し，各蓄熱室は
それぞれの反応域１ａ，１ｂ，１ｃ内にある。
【００５０】熱媒体ガスＤは，まず反応域１ｃ，１ｂ内
の蓄熱室３を通過し，次に導管３ｃを介して反応域１ａ
内の蓄熱室３に供給され，嵌め管３ｂ及び導管３ｅを介
してそこから進出する。
【００５１】粉鉱Ｆは空気圧式に運転圧力で嵌め管６を
介して反応域１ａに導入され，還元された鉄鉱Ｆは海綿
鉄Ｇとして反応域１ｄ内で出口嵌め管８を介して排出さ
れる。炉口ガスＥは嵌め管９を介して反応装置１から進
出する。
【図面の簡単な説明】
【図１】外側に燃焼室及び蓄熱室を備えた横形反応装置
の縦断面図である。
【図２】水素ガスを用いた本発明による直接還元法のプ
ロセス図式を示す。
【図３】３つの帯域に分割された反応装置の縦断面図で
ある。
【符号の説明】
１ 反応装置 １ａ，１ｂ，１ｃ 反応域 ２ 吹込床 １７，１８ 煙道ガスサイクロン Ａ 還元ガス Ｂ 燃焼用ガス Ｃ 圧縮空気 Ｄ 熱媒体ガス Ｅ 炉口ガス Ｅ′ 循環ガス Ｆ 粉鉱又は精鉱

Claims (40)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流動層中に還元ガス及び熱媒体ガスを有
    する横形反応装置内で粉鉱又は精鉱，特に鉄鉱，を直接
    還元するための方法において， ―粉鉱又は精鉱（Ｆ）が反応装置（１）の反応域（１
    ａ）内に空気圧式に装入され， ―反応域（１ａ）において粉鉱（Ｆ）の予備還元を伴う
    加熱が行われ，反応域（１ｂ）において十分な部分還先
    が行われ，反応域（１ｃ）において最終還元が行われ， ―流動層を構成するためにかつ粉鉱（Ｆ）を還元するた
    めに，予熱された気状還元剤（Ａ，Ａ′）が４５０〜８
    ００℃の温度で吹込媒質として下から圧力を加えて反応
    装置（１）に吹き込まれ， ―５００〜８５０℃の温度を有する加熱された熱媒体ガ
    ス（Ｄ）によつて，付加的熱が蓄熱室（３）を介して間
    接的に反応装置（１）内の流動層に伝達され， ―圧力を受けた炉口ガス（Ｅ）が清浄段及び圧縮段を通
    過後に，循環ガス（Ｅ′）として還元ガス（Ａ）と混合
    され，加熱後に再び反応装置（１）に供給され， ―炉口ガス（Ｅ）中で一緒に運ばれた粉塵成分（Ｆ′）
    が煙道ガスサイクロン（１７，１８）内で分離され，粉
    鉱又は精鉱（Ｆ）に混加されて再び還元循環路に供給さ
    れることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 反応装置（１）内での還元過程を制御し
    かつ流動層を案内するために，予熱され圧力を加えられ
    た気状還元剤（Ａ，Ａ′）が，さまさまな温度分布で吹
    込床（２）を介してそれぞれ反応域（１ａ，１ｂ，１
    ｃ）に供給されることを特徴とする，請求項１に記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 吸熱反応過程を促進するために，予熱さ
    れた熱媒体ガス（Ｄ）がさまざまな温度分布で反応域
    （１ａ，１ｂ，１ｃ）内の蓄熱室（３）に導入されるこ
    とを特徴とする，請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 熱媒体ガス（Ｄ）が燃焼室（４．１，
    ４．２）内での燃焼用ガス（Ｂ）の燃焼によつて発生さ
    れ，燃焼用ガスが燃焼後に実質的にＮ２とＣＯ２とから
    なり，蓄熱室（３）に送られることを特徴とする，請求
    項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 燃焼用ガス（Ｂ）の燃焼時に，熱媒体ガ
    ス（Ｄ）に圧縮空気（ｃ）が供給されることを特徴とす
    る，請求項３又は４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 熱媒体ガス（Ｄ）の温度が制御可能であ
    り，反応域（１ａ）では７００〜８００℃，反応域（１
    ｂ）では６００〜７００℃，反応域（１ｃ）では５５０
    〜６５０℃，であることを特徴とする，請求項３ないし
    ５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 熱媒体ガス（Ｄ）が反応域（１ａ）内の
    蓄熱室（３）から４００〜６００℃の温度で進出して，
    ブースタ（１０）を介して再び燃焼室（４．１，４．
    ２）に供給されることを特徴とする，請求項３ないし６
    に記載の方法。
  8. 【請求項８】 過剰の熱媒体ガス（Ｄ′）が熱媒体ガス
    循環路（Ｄ）から取り出されて，エキスパンダ（１１）
    に供給されることを特徴とする，請求項３ないし７に記
    載の方法。
  9. 【請求項９】 燃焼室（４．１）内で発生された熱媒体
    ガス（Ｄ）が反応域（１ｃ）の蓄熱室（３）に導入さ
    れ，燃焼室（４．２）内で発生された熱媒体ガス（Ｄ）
    が反応域（１ｂ）の蓄熱室（３）に導入されることを特
    徴とする，請求項３ないし８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 熱媒体ガス（Ｄ）が反応域（１ｂ，１
    ｃ）内の蓄熱室（３）を通過後に，集合管（３ｃ）を介
    して反応域（１ａ）内の蓄熱室（３）に供給されること
    を特徴とする，請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 熱媒体ガス（Ｄ）が蓄熱室（５．１，
    ５．２）から，又は第３蓄熱室（５．３）から，反応域
    （１ａ）内の蓄熱室（３）に直接供給されることを特徴
    とする，請求項９又は１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 還元ガス（Ａ）として水素ガス
    （Ｈ２）が使用され，これが混合点（１４で循環ガス
    （Ｅ′）の水素ガスと混合されることを特徴とする，請
    求項１又は２に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 混合された還元ガス（Ａ′）が炉口ガ
    ス換熱器（１５）を介して送られて，４５０〜５５０℃
    の温度に加熱されることを特徴とする，請求項１２に記
    載の方法。
  14. 【請求項１４】 予熱された還元ガス（Ａ′）が蓄熱室
    （５．１，５．２）内で５５０〜８００℃の最終温度に
    加熱されることを特徴とする，請求項１２又は１３に記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 還元ガス（Ａ又はＡ′）が，１０〜４
    ０ｂａｒの運転圧力に圧縮されて，反応装置（１）に導
    入されることを特徴とする，請求項１２ないし１４のう
    ち１つに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 還元ガス（Ａ又はＡ′）が２０ｂａｒ
    の運転圧力に圧縮されて，反応装置（１）に導入される
    ことを特徴とする，請求項１２ないし１５の１つに記載
    の方法。
  17. 【請求項１７】 蓄熱室（５．１）内で予熱された還元
    ガス（Ａ′）が５００−６５０℃の温度で反応域（１
    ｃ）の吹込床（２）に供給され，蓄熱室（５．２）内で
    予熱された還元ガス（Ａ′）が５５０〜７００℃の温度
    で反応域（１ｂ）の吹込床に供給され，蓄熱室（５．
    ３）内で予熱された還元ガス（Ａ′）が６５０〜８００
    ℃の温度で反応域（１ａ）の吹込床に供給されることを
    特徴とする，請求項１２ないし１６の１つに記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 予熱された還元ガス（Ａ′）が粉鉱
    （Ｆ）からの酸素と反応後に，炉口ガス（Ｅ）として炉
    口ガス管を介して反応装置（１）から進出して，炉口ガ
    スサイクロン（１７，１８）に供給されることを特徴と
    する，請求項１２ないし１７の１つに記載の方法。
  19. 【請求項１９】 予備清浄された炉口ガス（Ｅ）が水焼
    入部（２０）を備えたベンチユリースクラバ（１９）に
    供給され，Ｈ２−Ｈ２Ｏ混合気から水蒸気が凝縮するこ
    とを特徴とする，請求項１及び１２ないし１８の１つに
    記載の方法。
  20. 【請求項２０】 清浄にされて乾燥された循環ガス
    （Ｅ′）が圧縮機（１６）において運転圧力に圧縮され
    て，混合点（１４）に供給されることを特徴とする，請
    求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 炉口ガスサイクロン（１７）内で炉口
    ガス（Ｅ）から分離された粉塵成分（Ｆ′）が還元プロ
    セスに戻され，炉口ガスサイクロン（１８）内で分離さ
    れた粉塵成分（ＦＩ）がブリケツテイング部（３１）に
    供給されることを特徴とする，請求項１８に記載の方
    法。
  22. 【請求項２２】 水焼入部（２０）を備えたベンチユリ
    ースクラバ（１９）に，冷却された循環水（Ｋ）及び補
    助水（Ｉ）が供給されることを特徴とする；請求項１８
    又は１９に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 処理された粉鉱又は精鉱（Ｆ）が，貯
    蔵バンカ（２３）から搬送・計量設備を介して圧力容器
    （２４）に供給され，そこから吹込容器（２５）の運転
    圧力で空気圧式に反応装置（１）の反応域（１ａ）内に
    吹き込まれることを特徴とする，請求項１又は１５又は
    １６に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 粉鉱（Ｆ）を空気圧式に送るために，
    運転圧力を受けた不活性ガス（Ｍ）が使用され，このガ
    スが過剰の熱媒体ガス（Ｄ′）から取り出され，冷却器
    （２９）内で冷やされ，不活性ガス圧縮機（２７）にお
    いて所要の運転圧力とされることを特徴とする，請求項
    ２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 反応域（１ｄ）を通過後に海綿鉄
    （Ｇ）に浸炭剤（Ｈ）が添加されることを特徴とする，
    請求項１に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 請求項１ないし２５に記載の方法を実
    施するための装置であつて，内部に吹込床を有する横形
    反応装置と，反応器の外側に設けられた燃焼室と，蓄熱
    室と，所要の運転圧力を発生するための装置と，装入材
    料を反応装置内に装入するための装置と，煙道ガスを排
    出するための手段と，反応器から最終生成物を排出して
    継続処理するための装置とを備えたものにおいて， ―反応器が反応装置内に浸漬される蓄熱室（３）を備え
    た周知の横形流動層反応装置（１）であり， ―反応装置（１）が３つの反応域（１ａ，１ｂ，１ｃ）
    に分割されており，高さを限定された中間壁（７）によ
    つて反応域が仕切られており， ―各反応域（１ａ，１ｂ，１ｃ）の下側部分内に少なく
    とも１つの吹込床（２）が，又上側部分内に少なくとも
    １つの蓄熱室（３）が設けられており， ―反応装置（１）の外側で蓄熱室（３）の入口及び出口
    嵌め管（３ａ，３ｂ）に，熱媒体ガス（Ｄ）を転送する
    ための接続配管（３ｃ）が設けられており， ―反応域（１ａ）に粉鉱（Ｆ）を装入するための入口嵌
    め管（６）が設けられており， ―反応域（１ｃ）に海綿鉄（Ｇ）を排出するための出口
    嵌め管（８）と，更に炉口ガス（Ｅ）用の出口嵌め管
    （９）が設けられていることを特徴とする装置。
  27. 【請求項２７】 中間壁（７）が反応装置（１）の底に
    固定されており，かつ蓄熱室（３）の入口集合管（３
    ｄ）にまで達していることを特徴とする，請求項２６に
    記載の装置。
  28. 【請求項２８】 反応域（１ａ，１ｂ，１ｃ）内の蓄熱
    室（３）が反応室内に設けられた蛇管として構成されて
    いることを特徴とする，請求項２６又は２７に記載の装
    置。
  29. 【請求項２９】 吹込床（２）が反応装置（１）の下側
    にある壁内で供給管（２ａ）に固定されていることを特
    徴とする，請求項２６ないし２８の１つに記載の装置。
  30. 【請求項３０】 それぞれ１つの燃焼室（４．１，４．
    ２）と，それぞれ１つの蓄熱室（５．１，５．２）が相
    前後して反応装置（１）の外側に設けられていることを
    特徴とする，請求項２６に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 第３燃焼室（４．３）と第３蓄熱室
    （５．３）が設けられていることを特徴とする，請求項
    ３０に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 蓄熱室（３）が外側にある接続配菅
    （３ｃ）によつて，入口及び出口嵌め管（３ａ，３ｂ）
    を介して互いに接続されていることを特徴とする，請求
    項３０又は３１に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 反応域（１ａ）内の蓄熱室（３）が接
    続配管（３ｅ）によつて，ブースタ（１０）を介設して
    燃焼室（４．１，４．２）と接続されていることを特徴
    とする，請求項３０ないし３２の１つに記載の装置。
  34. 【請求項３４】 炉口ガス循環路（Ｅ）内に炉口ガスサ
    イクロン（１７，１８）と，炉口ガス換熱器（１５）
    と，水焼入部（２０）を備えたベンチユリースクラバ
    （１９）と，循環ガス（Ｅ′）用圧縮機（１６）が設け
    られていることを特徴とする，請求項２６に記載の装
    置。
  35. 【請求項３５】 循環水（Ｋ）中にベンチユリースクラ
    バ（１９）及び水焼入部（２０）の後段で濾過設備（２
    １）と中間冷却器（３２）と循環ポンプ（２２）が設け
    られていることを特徴とする，請求項３４に記載の装
    置。
  36. 【請求項３６】 循環ガス（Ｅ′）用導管が混合点（１
    ４）の個所で還元ガス（Ａ）用導管と接続されることを
    特徴とする，請求項２６又は３４に記載の装置。
  37. 【請求項３７】 空気圧縮機（１２）を駆動するために
    過剰の熱媒体ガス（煙道ガスＤ′）用にエキスパンダ
    （１１）が設けられていることを特徴とする，請求項２
    ６に記載の装置。
  38. 【請求項３８】 吹込容器（２５）の前段に，一方で圧
    力容器（２４）が，他方で圧力負荷式不活性ガス容器
    （２６）が設けられており，粉鉱（Ｆ）用吹込管が反応
    域（１ａ）の下側範囲に連通していることを特徴とす
    る，請求項２６に記載の装置。
  39. 【請求項３９】 エキスパンダ（１１）の前段で過剰熱
    媒体ガス（Ｄ′）用導管から不活性ガス管（Ｍ′）が分
    岐され，煙進ガス管（Ｄ′）と不活性ガス圧縮機（２
    ７）との間にガス冷却器（２９）が設けられていること
    を特徴とする，請求項３８に記載の装置。
  40. 【請求項４０】 海綿鉄（６）用出口（８）の後段に浸
    炭剤装入装置（３０）が設けられており，海綿鉄（６）
    を貯蔵するための中間容器（２８）が設けられており，
    サイクロン（１７）の後段に冷却域（１７ａ）と，粉鉱
    環流材料（Ｆ′）を粉鉱バンカー（２３）へと搬送する
    ための導管が設けられていることを特徴とする，請求項
    ３８又は３９に記載の装置。
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