JP3041386B2 - 石炭チャーリング比増大方法 - Google Patents

石炭チャーリング比増大方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.産業上の利用分野 本発明は石炭のチャーリング比を増大する方法に関
し、特に石炭を使用する石炭ベース製鉄プロセスにおけ
るチャーリング比を増大する方法に関する。
2.先行技術の記載 製錬還元プロセスであり、高炉置換製鉄方法として研
究されるコレックス（COREX）利用のインゴット鉄製造
装置は、大きくは熔融ガス化装置と還元直立炉に分けら
れる。鉱石は還元直立炉を経て熔融ガス化装置に供給さ
れ、熔融鉄を生産する。石炭は熔融ガス化装置に供給さ
れ、鉄鉱石を還元し熔融する。石炭が高温の熔融ガス化
装置に供給されると、水分や揮発性物質は供給と同時に
揮発される。熔融ガス化装置の中で、ガス化された還元
ガスは還元直立炉中の鉄鉱石を還元し、一方水分や揮発
性物質が除かれているチャー（固定炭素及び灰分）は熔
融ガス化装置の底部へを降下し、最後に還元された鉄鉱
石を熔融する。この時、石炭からの揮発性物質の発生量
は炉温、炉圧等の熔融ガス化装置の条件によって決定さ
れる。しかし現在の商業ベースのコレックス（COREX）
プロセスにおいては、炉の熱を確保するために供給石炭
の総量に対し揮発性物質のほとんど無いコークスを約10
％以上、標準状態で揮発性物質を30％以上含む石炭と一
緒に用いられる。コークスの80乃至90％は炭素であるか
ら、コークスの単位容積当たりの発熱量は、熔融ガス化
装置をコークスとチャーがその底部へ降下の際、炭素の
量が比較的少ない石炭のチャーよりも大きい。従って、
コークスは炉熱を確保する上では有利である。しかしな
がら、石炭よりも高価なコークスを使うことは燃料コス
トを高めることとなる。それゆえ、コークス使用量低減
が要求される。
ところで、米国在住のアラン ダブリュー スカロー
ニ（Alan W.Scaroni）は彼の実験結果として1981年雑
誌にエーエステイーエム（ASTM）の近成分析の条件下で
得られる揮発性物質が同一条件下で石炭への添加物によ
り変化し得ることを発表した。
彼の発表によれば、石炭のガス化は１ミリサイズの酸
化物（Al2O3,Co−Mo−Al2O3）ペレットを微粉末（70乃
至100メッシュ）の褐炭及び軟質炭に添加した時、高温
における揮発性物質量の増加又は減少を通し、最大とな
り得ると言う。
酸化アルミニウム（Al2O3）を添加した時、二次的チ
ャーが酸化物内部の空所表面に生じ揮発性物質の発生を
抑制する。Co−Mo−Al2O3を添加した時はコバルト（C
o）の触媒作用に基づくガス化反応の加速によって揮発
性物質の発生が促進される。
上記の結果を考えると、コレックス（COREX）プロセ
スにおいて石炭中の揮発性物質の発生を抑制することに
よってチャーリング比を増大させる方法は石炭と共に新
物質を供給することによって達成され得ることが分か
る。
しかしながら、コレックス（COREX）プロセスにおい
ては、上記効果を与えながらもスラッグに大きく影響を
与えるべきではないので、添加物は成分的にスラッグと
同様であり且つそのプロセスに影響させないよう量的に
少なくすべきである。
発明の概要 そこで、石炭のチャーリングのために好ましい添加物
がチャーリング効果を発揮するが、スラッグに影響しな
いこと、そして添加物量が少ないのが好ましいことを考
慮しながら、本発明者によって研究開発が続けられた。
本発明は、石炭のチャーリング用添加物として酸化マ
グネシウムあるいは石灰石を使用することにより、石炭
利用の製鉄プロセスにおけるスラッグに影響を与えるこ
となく石炭のチャーリング比を増大するための方法の提
供を目的とする。
本目的を達成するために、本発明においては、製鉄プ
ロセス、即ち石炭を使用のコレックス（COREX）におい
て使用される石炭と酸化マグネシウム（MgO）あるいは
石灰石懸濁液とを混合する工程、及びその混合物を乾燥
してMgO又は石灰石を石炭表面に付着させる工程を含む
石炭チャーリング比増大方法が提供される。
図面の簡単な説明 本発明の上記目的および利点は、以下の図面を参照し
ながら、詳細な好ましい実施態様を記載することによっ
て明らかにする。
第１図は、石炭のチャーリングのための実験装置の概
略の断面図である。
第２図は、石炭のチャーリングに対する酸化マグネシ
ウムの効果を観察するための、その表面に酸化マグネシ
ウムを付着させた石炭重量の対経時変化を示すグラフで
ある。
第３図は、石炭のチャーリングに対する石灰石の効果
を観察するための、その表面に石灰石を付着させた石炭
の重量対経時変化を示すグラフである。
本発明の詳細な説明 以下、本発明の好ましい実施態様によって、石炭チャ
ーリング比増大方法を、添付図面を参照しながら更に詳
細に説明する。
本発明者は、コレックス（COREX）等の製錬還元プロ
セスにおいて、高温の熔融ガス化装置内に石炭を供給す
る際、石炭の揮発性物質の発生を抑制することにより石
炭のチャーリング比増大が行われ、コークスの使用量を
減少させ得ることを考慮して研究を続けそして本発明に
到達した。
コレックス（COREX）プロセスにおいて、石炭の揮発
性物質発生を抑制することによってチャーリング比を増
大させる方法は石炭と共に新物質を供給する。しかしな
がら、添加物質はコレックス（COREX）プロセスに対し
この効果を確保しながら、一方ではスラッグに影響させ
るべきではない。従って、添加物の成分はスラッグの成
分と同様であるべきであり、添加量はプロセスに与える
影響を低下させるために出来るだけ少なくすべきであ
る。以上の点を考慮し、本発明ではコレックス（CORE
X）プロセスにおいて最も広く使用されている副材料で
ある石灰石及び炭酸マグネシウム（MgCO3）から製造さ
れる酸化マグネシウム（MgO）が石炭チャーリングのた
めの添加物として選択される。
即ち、本発明においては、石炭チャーリング比を、其
れを増大させるための添加物としての石灰石あるいはMg
Oを用いることによってスラッグに影響を与えずに増大
させ得る。
本発明によれば、石炭の表面に石灰石あるいはMgOを
付着させる事によって石炭チャーリング比増大のため
に、石灰石あるいはMgOの懸濁液が調製される。この懸
濁液は石灰石あるいはMgOを均一に混合するよう調製さ
れる。
石灰石或いはMgOの懸濁液における石灰石或いはMgOの
好ましい量は乾燥石炭100gに対し２ないし20gの範囲に
ある。もし石灰石あるいはMgOの量が乾燥石炭100gに対
し2gの割合を満たさない場合には、チャーリング比増大
効果は不十分であり、もし石灰石あるいはMgOの量が乾
燥石炭100gに対し約20gの割合であれば、石炭の表面は
石灰石あるいはMgOの十分な量で被覆され得る。それゆ
え、石灰石或いはMgOの好ましい量は乾燥石炭100gに対
し２ないし20g範囲の割合である。
石炭に対する石灰石（懸濁液）或いはMgO（懸濁液）
の混合量は、石炭を使用する製鉄プロセス、コレックス
（COREX）において要求されるスラッグ（B4＝（CaO＋Mg
O）／（Al2O3＋SiO2））の塩基度に依存する。
従って、石炭を使用する製鉄プロセス、コレックス
（COREX）において要求されるスラッグの塩基度が1.0乃
至1.3の範囲にある時は、乾燥石炭100gに対する好まし
い石灰石の混合量は2.0乃至17gで有り、同じく乾燥石炭
100gに対する好ましいMgOの混合量は2.0乃至9.7gであ
る。
一般的に言って、石炭を使用する製鉄プロセス、コレ
ックス（COREX）において要求されるスラッグの塩基度
は1.12なので、MgOの最大添加量は石炭100gに対し約9.7
gであり、石灰石の最大添加量は石炭100gに対し約17gで
ある。これらは以下記載の実施例に使用される石炭中に
含まれる灰分の組成と、その組成が同じ場合を想定して
計算されたものである。全灰分量は9.5％であり、その
組成はSiO2＝6.517％、Al2O3＝2.28％、Mg＝0.057％及
びCa＝0.067％である。
石灰石懸濁液あるいはMgO懸濁液を石炭と混合し且つ
乾燥した後、石灰石あるいはMgOは石炭表面に均一に付
着する。この時、乾燥は100ないし300℃、時間１分ない
し３時間の範囲で行われる。乾燥工程は別工程として行
われる。しかしながら、乾燥工程は熔融ガス化装置にお
いて石炭供給前の水分除去のための乾燥工程と一緒に行
われるのが好ましい。
もし石灰石あるいはMgOが上記方法によって石炭の表
面に均一に付着されるならば、石炭のチャーリング中石
炭の揮発性物質の揮発を抑制することが出来る。結果と
して、チャーリング比は揮発抑制分だけ増大する。
本発明は以下の実施例を参照し、詳細に説明する。
実施例１ 熔融ガス化装置を再現する第１図の実験装置（実験
炉）が同一条件における石炭チャーリングに対する添加
物MgOの効果を実験するために用いられた。
第１図に示されるように、実験炉の下部に設けられた
不活性ガス入口１を通して窒素ガスが供給された。窒素
ガスはアルミナ球充填層２を通して供給され、窒素温度
はこのアルミナ充填層２を通過する間に上昇された。そ
れから、窒素ガスは反応容器３を通過し更にガス出口５
を通して排出された。この時、窒素ガス供給量は150/
minであり、反応容器３の直径は150mmであった。実験炉
の温度は1000℃に設定された。
第１図において、これまでに説明しなかったが、参照
番号４は熱伝対を表し、６はホッパー、７はロードセル
をそれぞれ表す。
実験炉に供給される石炭の粒径は直接構内で分類さ
れ、粒径８乃至10mmにの石炭が篩分けされた。篩い分け
された石炭は二つに等分され、そしてその一方は後処理
なしで、乾燥された。
MgO懸濁液が石炭に均一に付着させる為に調整され
た。このMgO懸濁液と石炭とが第１表に示されるような
混合比率で混合され、さらに混合物は乾燥機で乾燥され
た。乾燥は105℃、３時間の条件で行われた。
単なる石炭及びその表面にMgOを有する石炭を実験炉
に供給した。供給石炭量は200g（８乃至10mm）であっ
て、これは反応容器の中で石炭粒の３層構造を形成し
た。供給後、反応を通しての重量変化を実験炉の上部に
装備されたロードセルによって観測した。結果は第１表
と第２図に示される。
重量変化の結果は分析誤差を低減するために、３回の
供給を繰り返して決定された。重量変化の観測が困難な
場合は同量の石炭が供給された（８乃至10mm、３分
間）。
石炭のチャーリングは反応時の重量減少経過と及び上
記実験を通しての最終重量とを測定する事によって実験
的に確かめられた。
第２図に示されるように、その表面にMgOを付着する
石炭の重量減少は、付着の無い石炭よりも少ない。この
ことは石炭の表面に付着したMgOは揮発性物質の揮発を
抑制することを意味する。
第１表に示されるように、添加物としてMgOを持つ石
炭とMgOを持たない石炭との間で揮発性物質の発生比を
比較すると、MgOを持つ石炭の揮発性物質発生比はMgOを
持たない石炭の発生比の約2/3である。MgOを表面に持つ
場合には、供給石炭387.93gの22％が揮発性物質として
揮発し、残留石炭がチャー化したことになる。是は揮発
性物質を22％含む石炭が用いられることと同じ効果を与
える。しかし、MgOを付着しない石炭を用いる時は供給
石炭の399.92gに対し32gが揮発物質として揮発する。
実施例２ 石炭のチャーリング比増大の為の添加物として石灰石
が使用された以外は実施例１と同じ条件で実験が補足さ
れた。
石灰石の懸濁液が調整された。石灰石の懸濁液と石炭
が第２表に示される石灰石と石炭の混合比で混合され、
混合物は石炭の表面に石灰石を均一に付着させるために
乾燥された。乾燥は105℃で３時間行われた。
乾燥機で乾燥後、石灰石が表面に付着しない石炭及び
付着した石炭を実験炉に供給した。供給石炭の量は200g
（８乃至10mm）であり、是は反応容器内で、石炭粒の３
層構造を形成した。充填後反応中の重量変化は実験炉の
上部に装備されたロードセル７を用いて観測された。こ
の結果は第２表及び第３図に示される。
重量変化の結果は分析誤差を低減するために、３回の
供給を繰り返して決定された。重量変化の観測が困難な
場合は同量の石炭が供給された（８乃至10mm、３分
間）。
石炭のチャーリングは反応時の重量減少経過と及び上
記実験を通しての最終重量とを測定することによって実
験的に確かめられた。
第３図に示されるように、石灰石を有する石炭の重量
減は石灰石を有しない石炭の重量減よりも小さいことが
わかる。これは石炭の表面に付着する石灰石が揮発物質
の揮発を抑制することを意味する。
第２表に示されるように、添加物として石灰石を持つ
石炭と石灰石を持たない石炭との間で揮発性物質の発生
比を比較すると、石灰石を持つ石炭の揮発性物質発生比
は石灰石を持たない石炭の発生比の約2/3である。石灰
石を表面に付着する石炭の場合には、充填石炭558gの内
19％が揮発性物質として揮発し、残留石炭がチャー化し
たことになる。是は揮発性物質を19％含む石炭が用いら
れることと同じ効果を与える。しかし、石灰石を付着し
ない石炭を用いるときは供給石炭の600gに対し31.89％
が揮発物質として揮発する。
上述のように、石炭のチャーリング効果は本発明によ
って増大する。従って、コークスの使用量はチャーリン
グ量の増大によって減少することが出来る。
好ましい実施態様を記載したが、本発明はこの実施態
様に限定するものでないことを理解すべきであり、以下
に請求する発明の精神と範囲内で当業者によって多様な
変化および改変が可能であることを理解すべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ボエスト―アルパイン インダストリー アンラゲンバウ ジーエムビーエイチ オーストリア国，エイ―4031 リンツ, タームストラッセ 44 (72)発明者 チョー ミン ヨング 大韓民国，キョングサングブック―ド 790―330，ポハング シティ，ナム― ク，ヒョージャ―ドング，サン 32，リ サーチ インスティトゥート オブ イ ンダストリアル サイエンス アンド テクノロジー内 (72)発明者 シン ミョング キュン 大韓民国，キョングサングブック―ド 790―330，ポハング シティ，ナム― ク，ヒョージャ―ドング，サン 32，リ サーチ インスティトゥート オブ イ ンダストリアル サイエンス アンド テクノロジー内 (72)発明者 チャング ヤング チー 大韓民国，キョングサングブック―ド 790―330，ポハング シティ，ナム― ク，ヒョージャ―ドング，サン 32，リ サーチ インスティトゥート オブ イ ンダストリアル サイエンス アンド テクノロジー内 (72)発明者 リー ダル ホイ 大韓民国，ダエク 711―830，ダルサン グ―クン，フワウォン―ユップ，チュン ナエ―リ，49―２ (56)参考文献 特開 平４−288399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−142095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C10L 9/10 C10B 57/12

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】酸化マグネシウム（MgO）懸濁液を調製す
    る工程、その調製されたMgO懸濁液を、石炭を用いる製
    鉄プロセスにおいて使用される同石炭と混合する工程、
    及びその石炭の表面にMgOを付着させるために同混合物
    を乾燥する工程を含むことを特徴とする石炭チャーリン
    グ比増大方法。
  2. 【請求項２】上記MgO懸濁液中のMgO量が乾燥石炭100gに
    対し２ないし20gとなるように同MgO懸濁液を、上記石炭
    と混合することを特徴とする請求項第１項記載の石炭チ
    ャーリング比増大方法。
  3. 【請求項３】製鉄プロセスにおいて要求されるスラッグ
    の塩基度が1.0ないし1.3の範囲にある時、乾燥石炭100g
    に対し、上記MgO懸濁液中のMgOが２ないし9.7gの範囲で
    あるように、同MgO懸濁液を上記石炭と混合することを
    特徴とする請求項第１項記載の石炭チャーリング比増大
    方法。
  4. 【請求項４】石灰石懸濁液を調製する工程、その調製さ
    れた石炭石懸濁液を、石炭を用いる製鉄プロセスにおい
    て使用される同石炭と混合する工程、及びその石炭の表
    面に石灰石を付着させるために同混合物を乾燥する工程
    を含むことを特徴とする石炭チャーリング比増大方法。
  5. 【請求項５】上記石灰石懸濁液中の石灰石量が乾燥石炭
    100gに対し２ないし20gとなるように同MgO懸濁液を、上
    記石炭と混合することを特徴とする請求項第４項記載の
    石炭チャーリング比増大方法。
  6. 【請求項６】製鉄プロセスにおいて要求されるスラッグ
    の塩基度が1.0乃至1.3の範囲にある時、乾燥石炭100gに
    対し、上記石灰石懸濁液中の石灰石が２ないし17gの範
    囲であるように、同石灰石懸濁液を上記石炭と混合する
    ことを特徴とする請求項第１項記載の石炭チャーリング
    比増大方法。
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