JP3224394B2 - 金属鉱石からの金属の製造プロセス - Google Patents
金属鉱石からの金属の製造プロセスInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0066—Preliminary conditioning of the solid carbonaceous reductant
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/02—Making special pig-iron, e.g. by applying additives, e.g. oxides of other metals
- C21B5/023—Injection of the additives into the melting part
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
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- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は金属鉱石から金属を製造するための、特に鉄
鉱石から銑鉄を製造するためのプロセスに関するもので
ある。かかるプロセスでは、金属酸化物を含む鉱石が、
炭素および／または水素（およびそれらの化合物）を含
む還元ガスと接触反応させる。またガスは、炭素および
／または炭化水素を含む物質から前もって得られるもの
である。
鉱石から銑鉄を製造するためのプロセスに関するもので
ある。かかるプロセスでは、金属酸化物を含む鉱石が、
炭素および／または水素（およびそれらの化合物）を含
む還元ガスと接触反応させる。またガスは、炭素および
／または炭化水素を含む物質から前もって得られるもの
である。
通常、主に金属酸化物からなる鉱石（鉄の酸化物以外
であっても）は、金属が抽出される前に、還元プロセス
にかける必要がある。この還元は、炭素あるいは可能な
ら水素またはこれらの化合物の助けで行なわれ、これら
は、還元ガス中に含まれ、金属鉱石に作用するために用
いられる。
であっても）は、金属が抽出される前に、還元プロセス
にかける必要がある。この還元は、炭素あるいは可能な
ら水素またはこれらの化合物の助けで行なわれ、これら
は、還元ガス中に含まれ、金属鉱石に作用するために用
いられる。
その後、還元された金属鉱石は溶融プロセスにかけら
れる。還元に必要なガスは、還元および溶融プロセス自
体の領域で得られる。炭素を含む物質（例えば、コーク
ス、石炭、油、または天然ガス）が、すでに還元され、
加熱された金属の領域に加えられ、酸素や、空気からの
酸素の添加により、分解され、炭素含有ガスへの変換が
行なわれ、これらは先立つ還元のために供給される。
れる。還元に必要なガスは、還元および溶融プロセス自
体の領域で得られる。炭素を含む物質（例えば、コーク
ス、石炭、油、または天然ガス）が、すでに還元され、
加熱された金属の領域に加えられ、酸素や、空気からの
酸素の添加により、分解され、炭素含有ガスへの変換が
行なわれ、これらは先立つ還元のために供給される。
この点で、従来の高炉プロセスが知られている。高炉
の中では、金属鉱石の還元と、還元ガスの製造と、さら
には金属の液体状態への最終的な溶解とが、上部から底
部に渡って連続的に行なわれる。高炉プロセスでは、鉄
鉱石や可能なら混合物に、コークスが炭素キャリアとし
て加えられる。また、より高い高炉プロセスの制御、お
よびコークスを節約するために、ランスを通して高炉内
に油または粉状の石炭が注入され、これらはコークスの
消費を減少させている。この付加的に注入される材料、
油または粉状（pulverized）の石炭はきれいにかつ十分
なガス化を確実にするため、細かく粉砕した状態で導入
されなければならない。高炉への粉状の石炭の注入につ
いての概要は、“シュタール ウント アイゼン（Stah
l unt Eisen）”誌の２つの論文：発行日12.1.81の10
1（1981）35−38頁および発行日25.2.85のNo.4の105（1
985）の211−220頁に含まれている。粉砕された粉（pow
der）の注入は、特に油の価格高騰中に増加した。実験
は、より大きい粒径を用いて幾つかのプラントでおこな
われたが、利用できる約10msの短時間の注入中に、例え
ば粉状の石炭の完全なガス化といった良い結果は、0.1m
mより小さい粒径でのみ得られたにすぎない。
の中では、金属鉱石の還元と、還元ガスの製造と、さら
には金属の液体状態への最終的な溶解とが、上部から底
部に渡って連続的に行なわれる。高炉プロセスでは、鉄
鉱石や可能なら混合物に、コークスが炭素キャリアとし
て加えられる。また、より高い高炉プロセスの制御、お
よびコークスを節約するために、ランスを通して高炉内
に油または粉状の石炭が注入され、これらはコークスの
消費を減少させている。この付加的に注入される材料、
油または粉状（pulverized）の石炭はきれいにかつ十分
なガス化を確実にするため、細かく粉砕した状態で導入
されなければならない。高炉への粉状の石炭の注入につ
いての概要は、“シュタール ウント アイゼン（Stah
l unt Eisen）”誌の２つの論文：発行日12.1.81の10
1（1981）35−38頁および発行日25.2.85のNo.4の105（1
985）の211−220頁に含まれている。粉砕された粉（pow
der）の注入は、特に油の価格高騰中に増加した。実験
は、より大きい粒径を用いて幾つかのプラントでおこな
われたが、利用できる約10msの短時間の注入中に、例え
ば粉状の石炭の完全なガス化といった良い結果は、0.1m
mより小さい粒径でのみ得られたにすぎない。
油または粉状の石炭を注入する代わりに、例えば廃棄
物、使用した紙、わら、かっ炭および使用した木、プラ
スチック、ゴム、類似の材料を導入する提案はすでにな
されている（DE−Ａ−29 35 544）。対応する実験や
結果がない中で、高炉にどのようにして物が導入される
べきかの仮説が立てられた。また、DE−Ａ−41 04 25
2においては、この種の炭素含有廃棄物が、羽口を通し
て微細粒（fine−grained）または粉（powder）の形で
高炉に注入することが提案され、沈澱スラッジ（流動可
能なダスト）がサンプルとして与えられた。また、この
プロセスにおいて、注入される物が微細粒であるべき必
要性が強調された。
物、使用した紙、わら、かっ炭および使用した木、プラ
スチック、ゴム、類似の材料を導入する提案はすでにな
されている（DE−Ａ−29 35 544）。対応する実験や
結果がない中で、高炉にどのようにして物が導入される
べきかの仮説が立てられた。また、DE−Ａ−41 04 25
2においては、この種の炭素含有廃棄物が、羽口を通し
て微細粒（fine−grained）または粉（powder）の形で
高炉に注入することが提案され、沈澱スラッジ（流動可
能なダスト）がサンプルとして与えられた。また、この
プロセスにおいて、注入される物が微細粒であるべき必
要性が強調された。
最初に述べた公知のプロセスから始まるが、本発明の
目的はプラスチック廃棄物を有機的にまたは無機的に汚
染されていても、還元ガス用の成分として利用すること
にある。プラスチック廃棄物は常に大量に手に入り、無
駄な処分の問題である。大抵の場合、固体の形で、しば
しば大変汚染されたパッケージ廃棄物として、またはプ
ラスチック製品の製造中に得られるスクラップあるいは
似た廃棄物として手に入る。
目的はプラスチック廃棄物を有機的にまたは無機的に汚
染されていても、還元ガス用の成分として利用すること
にある。プラスチック廃棄物は常に大量に手に入り、無
駄な処分の問題である。大抵の場合、固体の形で、しば
しば大変汚染されたパッケージ廃棄物として、またはプ
ラスチック製品の製造中に得られるスクラップあるいは
似た廃棄物として手に入る。
結果として、発明は、最初に言及したプロセスにおい
て、還元ガスを製造するために供給される炭素および／
または炭化水素を含む物質が、冶金学的竪型炉、特に高
炉の炉床の炉風流れに注入される粉砕された流動体であ
るが、かかるプラスチックの粒径がほとんど１から10mm
の領域であり、特に5mmであるものを供給するものであ
る。それゆえに、例えば、プラスチック容器廃棄物は、
（この廃棄はまだ大きな未解決な問題である）、粉砕さ
れた形態で羽口領域に導入される。
て、還元ガスを製造するために供給される炭素および／
または炭化水素を含む物質が、冶金学的竪型炉、特に高
炉の炉床の炉風流れに注入される粉砕された流動体であ
るが、かかるプラスチックの粒径がほとんど１から10mm
の領域であり、特に5mmであるものを供給するものであ
る。それゆえに、例えば、プラスチック容器廃棄物は、
（この廃棄はまだ大きな未解決な問題である）、粉砕さ
れた形態で羽口領域に導入される。
プラスチック残余を高炉プロセスの還元剤の源として
用い、それによりこれらを材料的に利用することは、す
でに提案されてきた。既知の方法では、重ねた押出プロ
セス中で混合されたプラスチック残余は、温度作用およ
び剪断によって、低分子物質に分解され、高炉の炉風流
中に、重油に置き換えて注入することができるとしてい
る。しかし、いわゆるプラスチックの液化のための崩壊
押出（degradative extrusion）は、装置とプロセス技
術において要求される手段であり、これは全プロセスを
より難しく、高価なものにする。加えて、このプロセス
方法は、プラスチック廃棄物中の金属、有機、および無
機の汚染物によって敏感に妨害される。
用い、それによりこれらを材料的に利用することは、す
でに提案されてきた。既知の方法では、重ねた押出プロ
セス中で混合されたプラスチック残余は、温度作用およ
び剪断によって、低分子物質に分解され、高炉の炉風流
中に、重油に置き換えて注入することができるとしてい
る。しかし、いわゆるプラスチックの液化のための崩壊
押出（degradative extrusion）は、装置とプロセス技
術において要求される手段であり、これは全プロセスを
より難しく、高価なものにする。加えて、このプロセス
方法は、プラスチック廃棄物中の金属、有機、および無
機の汚染物によって敏感に妨害される。
すでに述べたように、竪型炉、特に高炉の領域の炉風
流れ中への、油または粉砕された石炭を注入する既知方
法においては、利用できる短時間にすすの形成なしに完
全なガス化を確実に行うために、材料は大変細かく粉砕
されて注入される必要がある。もし、石炭粒子の最大粒
径が約0.1mmでなく、より大きければ、不十分な結果と
なる。
流れ中への、油または粉砕された石炭を注入する既知方
法においては、利用できる短時間にすすの形成なしに完
全なガス化を確実に行うために、材料は大変細かく粉砕
されて注入される必要がある。もし、石炭粒子の最大粒
径が約0.1mmでなく、より大きければ、不十分な結果と
なる。
この理由は、主に、石炭中の揮発性成分が比較的少な
いことにあり、個々の粒子の破壊およびそれゆえに反応
表面のさらなる増加が十分な寸法にまで進むことができ
ないためである。油の注入にとっても、実際は揮発性の
組成からなるが、粒径を0.1mmよりかなり小さく微粒化
することが、また必要となる。
いことにあり、個々の粒子の破壊およびそれゆえに反応
表面のさらなる増加が十分な寸法にまで進むことができ
ないためである。油の注入にとっても、実際は揮発性の
組成からなるが、粒径を0.1mmよりかなり小さく微粒化
することが、また必要となる。
最も精密な結論としては、化学的組成が大変油に近い
プラスチックであっても、竪型炉の中での十分に速い反
応を行わせるためには、同等の粒径の粉に粉砕されなけ
ればならない。特に熱可塑性のプラスチックを、そのよ
うな細かくグラインドすることは不可能である。なぜな
ら、大変微細にグラインドされると、この材料は、ねば
ねばするからである。このようなプラスチックは低温に
冷却し、もろくして、この状態でこれをグラインドする
ことが考えられてきた。しかし、本方法は、費用の理由
から採用できない。
プラスチックであっても、竪型炉の中での十分に速い反
応を行わせるためには、同等の粒径の粉に粉砕されなけ
ればならない。特に熱可塑性のプラスチックを、そのよ
うな細かくグラインドすることは不可能である。なぜな
ら、大変微細にグラインドされると、この材料は、ねば
ねばするからである。このようなプラスチックは低温に
冷却し、もろくして、この状態でこれをグラインドする
ことが考えられてきた。しかし、本方法は、費用の理由
から採用できない。
プラスチックを冶金学的竪型炉の炉風流れに注入する
とき、プラスチックを粉砕（comminution）、熱的グラ
インド（thermal grinding）した後、プラスチックが、
より大きな粒子サイズの塊形状を有するなら大変いい結
果が得られる。すなわち、主にほとんど１から10mm、特
に5mmの領域にいると大変良好な結果が得られること
が、驚くべきことに見出された。かかる粒径は大きな費
用なしに得ることができるが、この粒径は、同時にプラ
スチックプロセス、流体化および計量の領域においても
爆発の危険性が無く、例えば粉砕された石炭が注入され
る場合と同様であって、流体化ガスとして不活性ガスが
不要となり、圧縮空気を使用できるというを利点を有す
る。特に、注入されるプラスチックが、大きな比表面積
を有する塊形状の場合、良い結果が得られる。特に、そ
のプラスチックが0.35より大きいバルク密度を有する場
合、有利であることが見出されている。
とき、プラスチックを粉砕（comminution）、熱的グラ
インド（thermal grinding）した後、プラスチックが、
より大きな粒子サイズの塊形状を有するなら大変いい結
果が得られる。すなわち、主にほとんど１から10mm、特
に5mmの領域にいると大変良好な結果が得られること
が、驚くべきことに見出された。かかる粒径は大きな費
用なしに得ることができるが、この粒径は、同時にプラ
スチックプロセス、流体化および計量の領域においても
爆発の危険性が無く、例えば粉砕された石炭が注入され
る場合と同様であって、流体化ガスとして不活性ガスが
不要となり、圧縮空気を使用できるというを利点を有す
る。特に、注入されるプラスチックが、大きな比表面積
を有する塊形状の場合、良い結果が得られる。特に、そ
のプラスチックが0.35より大きいバルク密度を有する場
合、有利であることが見出されている。
このプラスチックの驚くべき挙動の理由は、粉砕後
の、この材料の特異性によるものである。化学的に近い
組成の油の場合、形成された緻密な小滴は、体積に対す
る表面積の比率は大変不利なものであり、それゆえに小
さい粒径の場合のみ十分な反応性を有するが、プラスチ
ックの場合、粉砕プロセスにより、機械的、熱的ストレ
スの組み合わせにより割れ目が入る（fissured）ことに
よって、比表面積が増加された塊形状になり、部分的に
粉砕後であっても材料は、優れた反応性を示す。
の、この材料の特異性によるものである。化学的に近い
組成の油の場合、形成された緻密な小滴は、体積に対す
る表面積の比率は大変不利なものであり、それゆえに小
さい粒径の場合のみ十分な反応性を有するが、プラスチ
ックの場合、粉砕プロセスにより、機械的、熱的ストレ
スの組み合わせにより割れ目が入る（fissured）ことに
よって、比表面積が増加された塊形状になり、部分的に
粉砕後であっても材料は、優れた反応性を示す。
これにより、シングルステップ還元プロセスを用いる
ことで、少し費用のかかる粉砕後、プラスチックまたは
廃棄プラスチックは、高炉プロセスにおいて、大変有用
な還元剤として用いられることがわかり、このことによ
り、石炭およびコークスが節約できるのみならず、プラ
スチック廃棄物が有用に利用される。
ことで、少し費用のかかる粉砕後、プラスチックまたは
廃棄プラスチックは、高炉プロセスにおいて、大変有用
な還元剤として用いられることがわかり、このことによ
り、石炭およびコークスが節約できるのみならず、プラ
スチック廃棄物が有用に利用される。
冶金学的竪型炉が高炉の場合、プラスチックは空気ノ
ズルまたは羽口で調整され、ランスを通って空気流中に
流動体の形で注入される。この目的のために、すべての
ランスで流動体プラスチック粒子が供給されるか、ある
いは幾つかのランスで流動体プラスチック粒子が供給さ
れ、他方他は今までのように油または石炭が供給され
る。プラスチック粒子を供給するランスおよび油または
石炭を供給するランスは均一に羽口の周囲に互いに分散
させられて配置されるのが有利である。
ズルまたは羽口で調整され、ランスを通って空気流中に
流動体の形で注入される。この目的のために、すべての
ランスで流動体プラスチック粒子が供給されるか、ある
いは幾つかのランスで流動体プラスチック粒子が供給さ
れ、他方他は今までのように油または石炭が供給され
る。プラスチック粒子を供給するランスおよび油または
石炭を供給するランスは均一に羽口の周囲に互いに分散
させられて配置されるのが有利である。
ランスにおける注入圧力は、高炉中の圧力以上の0.5
・105から1.5・105Paであることが好ましい。ランスで
の流速は速いので、溶融または初期の溶融による、炉の
内部からの熱の後方輻射によるランス中でのプラスチッ
クの焼結を避けることができ、かかる流速とランスの断
面積との関係は、好ましくは20000から40000 l/（sec.
m）の間で、特に25000 l/（sec.m）が好ましい。この
ファクターの観察は、高炉の羽口で、粉状（pulverize
d）石炭または油がランスの中に注入された時に必要で
ある。なぜならば、これらの物は、溶けず、その結果、
焼結の危険性が無いためである。
・105から1.5・105Paであることが好ましい。ランスで
の流速は速いので、溶融または初期の溶融による、炉の
内部からの熱の後方輻射によるランス中でのプラスチッ
クの焼結を避けることができ、かかる流速とランスの断
面積との関係は、好ましくは20000から40000 l/（sec.
m）の間で、特に25000 l/（sec.m）が好ましい。この
ファクターの観察は、高炉の羽口で、粉状（pulverize
d）石炭または油がランスの中に注入された時に必要で
ある。なぜならば、これらの物は、溶けず、その結果、
焼結の危険性が無いためである。
高炉の混合炉風温度は、通常1000から1250℃の領域に
ある。低すぎる温度は、プラスチックの不十分な、遅す
ぎるガス化の原因となる。混合炉風温度はそれゆえに11
00℃以上が好ましい。
ある。低すぎる温度は、プラスチックの不十分な、遅す
ぎるガス化の原因となる。混合炉風温度はそれゆえに11
00℃以上が好ましい。
プラスチックの注入量は、広い範囲で変えても良い。
しかし、プラスチック塊形状の特別な性質ゆえに、例え
ば油が注入された量よりも多いほうが良い。もしプラス
チックの注入量が70kg/t PI（PIは銑鉄）より多い時、
良好なガス化を確実にするためには、酸素が炉風に加え
られる。70kg/t銑鉄以上のkg/t銑鉄毎に、0.05から0.1
％の酸素を、好ましくは、0.08％の酸素を加えることが
有利であることを見出されている。
しかし、プラスチック塊形状の特別な性質ゆえに、例え
ば油が注入された量よりも多いほうが良い。もしプラス
チックの注入量が70kg/t PI（PIは銑鉄）より多い時、
良好なガス化を確実にするためには、酸素が炉風に加え
られる。70kg/t銑鉄以上のkg/t銑鉄毎に、0.05から0.1
％の酸素を、好ましくは、0.08％の酸素を加えることが
有利であることを見出されている。
プラスチックの測定および流体化は、異なった方法で
行っても良い。一つの方法は、プラスチック粒子が連続
して流体化され、分離した装置で測定することからな
る。この解決方法は、測定装置が、例えば、スクリュー
によって測定する機械的装置あるいはセル状の輪によっ
て測定する装置のような単純な方法で実現できる利点が
ある。他の方法は、プラスチック粒子が、流体化および
測定を兼ねる装置で、流体化、測定されることからな
る。しかし、変動する炉の圧力のため、この解決方法
は、注入圧力が炉の圧力に加えられる方法による速い動
作制御ループを必要とする。特に、単純な解決方法は気
密性のあるベイ・ホイール・ロック（bay wheel lock）
の使用にある。
行っても良い。一つの方法は、プラスチック粒子が連続
して流体化され、分離した装置で測定することからな
る。この解決方法は、測定装置が、例えば、スクリュー
によって測定する機械的装置あるいはセル状の輪によっ
て測定する装置のような単純な方法で実現できる利点が
ある。他の方法は、プラスチック粒子が、流体化および
測定を兼ねる装置で、流体化、測定されることからな
る。しかし、変動する炉の圧力のため、この解決方法
は、注入圧力が炉の圧力に加えられる方法による速い動
作制御ループを必要とする。特に、単純な解決方法は気
密性のあるベイ・ホイール・ロック（bay wheel lock）
の使用にある。
より有利な発明の具体例は、サブクレームから明らか
になるであろう。
になるであろう。
本発明は、添付図面に占める具体例によって、詳細に
説明される。
説明される。
図１は、適切な流体化プラスチック供給用装置および
適切な加熱した炉風供給用装置を含む高炉の模式図であ
る。図２は、他の具体例である。図３は、流体化プラス
チックを羽口または高炉のノズルの中へ注入するための
羽口、ランスの配置を示す。
適切な加熱した炉風供給用装置を含む高炉の模式図であ
る。図２は、他の具体例である。図３は、流体化プラス
チックを羽口または高炉のノズルの中へ注入するための
羽口、ランスの配置を示す。
図11に、炉床、円周のまわりに均等に配置された複数
のノズルまたは羽口20（図３参照）、および熱風炉４で
加熱された炉風３が供給されるバッスルパイプ２からな
る下部を有する従来構造の高炉１を示す。炉風３は酸素
3a（酸素）に富まされる。明解にするため、羽口20のみ
を示す。
のノズルまたは羽口20（図３参照）、および熱風炉４で
加熱された炉風３が供給されるバッスルパイプ２からな
る下部を有する従来構造の高炉１を示す。炉風３は酸素
3a（酸素）に富まされる。明解にするため、羽口20のみ
を示す。
羽口20の幾つかあるいは全てには、追加の燃料を注入
するための手段として、１つあるいはそれ以上のランス
18が準備される。これは、粉状に砕いた石炭または油の
高炉で知られており、これにより高炉１の高効率化およ
びコークスの節約が達成された。羽口組み立ての通常の
羽口20の数は、たとえば32であり、それぞれの羽口の直
径は、例えば140mmである。粉状に砕いた石炭または油
の供給は、通常、典型的な直径が、12または8mmの２つ
のランスで行なわれる。本具体例では、全ての羽口20
が、流動性プラスチック供給用に単に１つのランス18を
有し、その直径は28mmである。
するための手段として、１つあるいはそれ以上のランス
18が準備される。これは、粉状に砕いた石炭または油の
高炉で知られており、これにより高炉１の高効率化およ
びコークスの節約が達成された。羽口組み立ての通常の
羽口20の数は、たとえば32であり、それぞれの羽口の直
径は、例えば140mmである。粉状に砕いた石炭または油
の供給は、通常、典型的な直径が、12または8mmの２つ
のランスで行なわれる。本具体例では、全ての羽口20
が、流動性プラスチック供給用に単に１つのランス18を
有し、その直径は28mmである。
羽口組み立てにおいて、全てのランス18にプラスチッ
クが供給されるか、あるいは羽口20の混合供給が用いら
れる、即ち、いくつかの羽口は、例えば油用の２つのラ
ンスを持ち、他の羽口20は、プラスチック供給用の１つ
のランス18を備える。しかし、プラスチック用ランス18
および油用のランスの分布は、互いに羽口組み立ての円
周の回りに均等であることが有用である。
クが供給されるか、あるいは羽口20の混合供給が用いら
れる、即ち、いくつかの羽口は、例えば油用の２つのラ
ンスを持ち、他の羽口20は、プラスチック供給用の１つ
のランス18を備える。しかし、プラスチック用ランス18
および油用のランスの分布は、互いに羽口組み立ての円
周の回りに均等であることが有用である。
本具体例で、プラスチックのプロセスが以下のように
行なわれる。
行なわれる。
プラスチック・プロセッシング・プラント６からサイ
ロ７に、大きい比表面積を有する、粒径が１から10mm、
好ましくは5mmの塊形状に粉砕・形成されたプラスチッ
クが供給される。結果的に、バルク密度が0.35より大き
い塊形状のプラスチックの使用が良いことが分かった。
この目的のために適したプラスチックは、マグ型包装容
器または似た物品であり、例えばプラスチック箔は、粉
砕した時、バルク密度が小さいため、注入前または注入
中に十分な注入を可能にするために特別な方法が必要と
される。
ロ７に、大きい比表面積を有する、粒径が１から10mm、
好ましくは5mmの塊形状に粉砕・形成されたプラスチッ
クが供給される。結果的に、バルク密度が0.35より大き
い塊形状のプラスチックの使用が良いことが分かった。
この目的のために適したプラスチックは、マグ型包装容
器または似た物品であり、例えばプラスチック箔は、粉
砕した時、バルク密度が小さいため、注入前または注入
中に十分な注入を可能にするために特別な方法が必要と
される。
図１に、プラスチック塊が目の粗いふるい14を通して
導入される注入容器８を示し、パイプ12および13を通っ
たブロア11による流動性ガスの注入により流体化され
る。体積約3m3と注入器にとって、約２−25m3/1時間の
流動性ガスが必要となる。流動性プラスチックは最終的
には分離した測定装置９、例えばスクリューにより測定
する機械的装置またはセル状の輪によって測定する装置
により測定され、羽口組み立ての対応するランス18に、
パイプ10を通して均一に供給される。プラスチック粒子
の輸送は、流動性蒸気中の輸送によって行なわれる。即
ち、例えば、1kgの流動性ガスに対し、５から30kgのプ
ラスチック比のような高い割合で輸送される。本具体例
では、プラスチックの粒径が１から10mmであり、爆発の
危険性が無いため、圧縮空気が流動性ガスとして用いら
れる。
導入される注入容器８を示し、パイプ12および13を通っ
たブロア11による流動性ガスの注入により流体化され
る。体積約3m3と注入器にとって、約２−25m3/1時間の
流動性ガスが必要となる。流動性プラスチックは最終的
には分離した測定装置９、例えばスクリューにより測定
する機械的装置またはセル状の輪によって測定する装置
により測定され、羽口組み立ての対応するランス18に、
パイプ10を通して均一に供給される。プラスチック粒子
の輸送は、流動性蒸気中の輸送によって行なわれる。即
ち、例えば、1kgの流動性ガスに対し、５から30kgのプ
ラスチック比のような高い割合で輸送される。本具体例
では、プラスチックの粒径が１から10mmであり、爆発の
危険性が無いため、圧縮空気が流動性ガスとして用いら
れる。
プラスチックの注入量は、広い範囲で（例えば銑鉄1t
あたり、プラスチック30から150kg）変化させてよい。
また油に比べて、同様の良いガス化を行うためには、1.
5倍以上の量のプラスチックの注入が必要なことが見出
だされた。もしプラスチックの注入量が70kg/t銑鉄より
多い場合、良好なガス化を確実にするためには、既に述
べたような酸素が炉風に加えられる。70kg/t銑鉄の値よ
り多い銑鉄1t当たりのプラスチックの毎kgごとに、炉風
は0.05−0.1％の酸素、好ましくは0.08％の酸素で富む
のがよい。良好なガス化のためには、ホット・ブラスト
・ストーブ４からの混合炉風温度は1100℃より高い温度
である。ランス18での注入圧力は好ましくは、高炉１中
の圧力より高い0.5・105から105Paである。
あたり、プラスチック30から150kg）変化させてよい。
また油に比べて、同様の良いガス化を行うためには、1.
5倍以上の量のプラスチックの注入が必要なことが見出
だされた。もしプラスチックの注入量が70kg/t銑鉄より
多い場合、良好なガス化を確実にするためには、既に述
べたような酸素が炉風に加えられる。70kg/t銑鉄の値よ
り多い銑鉄1t当たりのプラスチックの毎kgごとに、炉風
は0.05−0.1％の酸素、好ましくは0.08％の酸素で富む
のがよい。良好なガス化のためには、ホット・ブラスト
・ストーブ４からの混合炉風温度は1100℃より高い温度
である。ランス18での注入圧力は好ましくは、高炉１中
の圧力より高い0.5・105から105Paである。
粉状の石炭や油と異なって、プラスチックはより高温
で溶けるため、注入ランス18を離れる前に、高炉からの
後方熱輻射により焼結される危険がある。この理由か
ら、漂ったプラスチック粒子を有するガスの流速は、溶
融または初期の溶融を避け、それにより後方熱輻射によ
るランス18中での焼結を避けるために、ランス18の断面
積に比べて十分高くなければならない。流速とランス18
の断面積の適当な関係は、20000から40000 l/（sec.
m）、好ましくは25000 l/（sec.m）の領域である。も
し、この値が低すぎれば、焼結の危険性があり、もし高
すぎればランス18の過剰に早い摩耗を生じる。さらに、
すべての輸送パイプ、特にランス18の接合18aの領域に
おいては、輸送路の不連続や折れ曲がりを避けなければ
ならず、1mより小さいカーブの半径も避けなければなら
ない。
で溶けるため、注入ランス18を離れる前に、高炉からの
後方熱輻射により焼結される危険がある。この理由か
ら、漂ったプラスチック粒子を有するガスの流速は、溶
融または初期の溶融を避け、それにより後方熱輻射によ
るランス18中での焼結を避けるために、ランス18の断面
積に比べて十分高くなければならない。流速とランス18
の断面積の適当な関係は、20000から40000 l/（sec.
m）、好ましくは25000 l/（sec.m）の領域である。も
し、この値が低すぎれば、焼結の危険性があり、もし高
すぎればランス18の過剰に早い摩耗を生じる。さらに、
すべての輸送パイプ、特にランス18の接合18aの領域に
おいては、輸送路の不連続や折れ曲がりを避けなければ
ならず、1mより小さいカーブの半径も避けなければなら
ない。
請求項１による配置において、測定は、分離した測定
装置９で行なわれる。他の解決方法を図２に示すが、流
体化および測定が１つの操作で行なわれるように構成す
ることができる。本目的のために、注入器の底部に測定
装置として働くボールバルブ19が配置されている。良好
なセッティングは、圧力と流動性ガスの調整により行な
われる。しかし、本解決方法は、高炉１の内部の様々な
圧力に従って、注入器８の上部パイプ13への圧縮空気の
供給の正確かつ迅速な調整が必要となる。それゆえに、
この目的のために、高炉１の適当な位置に圧力センサを
置き、パイプ13のバルブが正確な測定を得るために、コ
ントロール・ループ17により、素速く再調整する。
装置９で行なわれる。他の解決方法を図２に示すが、流
体化および測定が１つの操作で行なわれるように構成す
ることができる。本目的のために、注入器の底部に測定
装置として働くボールバルブ19が配置されている。良好
なセッティングは、圧力と流動性ガスの調整により行な
われる。しかし、本解決方法は、高炉１の内部の様々な
圧力に従って、注入器８の上部パイプ13への圧縮空気の
供給の正確かつ迅速な調整が必要となる。それゆえに、
この目的のために、高炉１の適当な位置に圧力センサを
置き、パイプ13のバルブが正確な測定を得るために、コ
ントロール・ループ17により、素速く再調整する。
プラスチック粒子の流体化および測定は、気密性のベ
イ・ホイール・ロックによっても得ることができる。こ
の場合、注入器８は省略される。
イ・ホイール・ロックによっても得ることができる。こ
の場合、注入器８は省略される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヤンス、ヨーアヒム ドイツ連邦共和国28876オイテン、フェ ルトシュトラアセ28番 (72)発明者 モーンケルン、ホルストマー ドイツ連邦共和国27721リッタアフーデ、 アム・メンクホーフ16番 (72)発明者 フォス、マンフレート ドイツ連邦共和国28355ブレーメン、オ ーバーノイランダー、ヘーアシュトラア セ84番 (56)参考文献 特開 昭56−127712（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−33493（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平１−501636（ＪＰ，Ａ)
Claims (11)
- 【請求項１】金属酸化物を含む鉱石を、炭素および／ま
たは炭化水素を含む固体物から前もって得られた、炭素
および／または水素（あるいはこれらの化合物）を含む
還元性ガスと接触させて反応させる製造プロセスであっ
て、 上記固体物としてプラスチックを粉砕し、流動化した状
態で、冶金学的竪型炉の炉風の流れに注入するにあた
り、 上記プラスチックが0.35より大きいバルク密度を有する
大きな比表面積の塊状粒で、その粒径が、殆ど１から10
mmの領域にあり、該塊状粒はプラスチックの粉砕プロセ
スにより、機械的、熱的ストレスの組み合わせにより割
れが入ることによって大きな比表面積に形成したもので
あることを特徴とする金属鉱石から金属を、特に鉄鉱石
から銑鉄を製造するためのプロセス。 - 【請求項２】プラスチック粒が、流動体の流れとして輸
送される、流動性ガスまたは空気1kgに対し、プラスチ
ックが５から30kgの比であることを特徴とする請求項１
によるプロセス。 - 【請求項３】プラスチック粒が、高炉（１）の羽口（2
0）に配置されたランス（18）を通って、流動化状態
で、上記空気の流れに注入されることを特徴とする請求
項１または２に記載のプロセス。 - 【請求項４】全てのランス（18）に、上記流動性プラス
チック粒が供給されることを特徴とする請求項３に記載
のプロセス。 - 【請求項５】ランス（18）のいくつかに上記流動性プラ
スチック粒が供給され、他には油または石炭が供給さ
れ、プラスチック粒を供給するランス（18）および油ま
たは石炭を供給するランスが、羽口組み立ての周囲に、
互いに均一に分散して配置されていることを特徴とする
請求項３に記載のプロセス。 - 【請求項６】ランス（18）における注入圧力が、高炉
（１）の圧力より高い、0.5・105から1.5・105Paである
ことを特徴とする請求項３に記載のプロセス。 - 【請求項７】熱の後方輻射によるランス（18）中での溶
融による上記プラスチック粒の焼結が避けられる程度
に、流速のランス（18）の直径に対する比率が高く、流
速が20000 l/（sec.m）と40000 l/（sec.m）の間であ
ることを特徴とする請求項３に記載のプロセス。 - 【請求項８】混合炉風温度が、1100℃より高いことを特
徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプロセス。 - 【請求項９】プラスチック粒の注入量が70kg/t銑鉄より
多い場合、銑鉄1t当たりのプラスチック粒の超過kg当た
り炉風流れは酸素0.05から0.1％を増加させることを特
徴とする請求項１から８のいずれかに記載のプロセス。 - 【請求項１０】プラスチック粒が、分離した装置（８、
９）で、連続して流動体化され、注入量が測定されるこ
とを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のプロ
セス。 - 【請求項１１】プラスチック粒が、流動化と注入量測定
を兼ねた装置（８、19）で流動化および測定され、迅速
に動作するコントロール・ループ（17）手段により、炉
内の圧力に従って、上記注入圧力が一定に調整されるこ
とを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のプロ
セス。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4343768 | 1993-12-21 | ||
| EP94106439A EP0622465B1 (de) | 1993-04-26 | 1994-04-25 | Verfahren zur Erzeugung von Metall aus Metallerzen |
| EP4343768.0 | 1994-04-25 | ||
| EP94106439.6 | 1994-04-25 |
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| JP11086896A Division JPH11323413A (ja) | 1993-12-21 | 1999-03-29 | 金属精錬用還元ガス形成剤 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08507105A JPH08507105A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3224394B2 true JP3224394B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=25932325
Family Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP2002084940A Withdrawn JP2002294314A (ja) | 1993-12-21 | 2002-03-26 | 金属製造用還元ガス形成剤 |
| JP2004137448A Pending JP2004300578A (ja) | 1993-12-21 | 2004-05-06 | 金属製造用還元性ガス形成剤 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| WO (1) | WO1995017527A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6048380A (en) * | 1996-06-11 | 2000-04-11 | Nkk Corporation | Method for disposing synthetic resinous material |
| US5992335A (en) | 1996-09-13 | 1999-11-30 | Nkk Corporation | Method of blowing synthetic resin into furnace and apparatus therefor |
| JP3095739B2 (ja) | 1998-08-28 | 2000-10-10 | 新日本製鐵株式会社 | 樹脂または有機化合物、あるいはそれらを含む廃プラスチックの処理方法 |
| DE19859354A1 (de) * | 1998-12-22 | 2000-07-06 | Der Gruene Punkt Duales Syst | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Metall aus Metallerzen |
| KR100368140B1 (ko) | 1999-09-01 | 2003-01-15 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 선철제조용 합성수지재연료 및 선철제조방법 |
| JP3733045B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2006-01-11 | 新日本製鐵株式会社 | 廃棄プラスチック粒状化物の製造方法およびその熱分解方法 |
| KR101235252B1 (ko) * | 2005-12-26 | 2013-02-20 | 주식회사 포스코 | 탄화수소 함유가스 취입에 의한 용철제조방법 및 이를이용한 용철제조장치 |
| CN100455676C (zh) * | 2007-07-03 | 2009-01-28 | 上海宝钢工程技术有限公司 | 将废塑料制粒喷入高炉的工艺方法及其生产设备 |
| CN102758035B (zh) * | 2012-07-04 | 2014-03-05 | 山东轻工业学院 | 一种废旧塑料热解气预混煤粉喷吹用喷枪及喷吹方法 |
| CN106906328A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-06-30 | 本钢板材股份有限公司 | 一种炼钢转炉工艺 |
| EP3418400B1 (en) | 2017-06-19 | 2020-03-11 | Subcoal International B.V. | Process of making pig iron in a blast furnace using pellets containing thermoplastic and cellulosic materials |
| CN107227383B (zh) * | 2017-06-27 | 2018-02-23 | 安徽工业大学 | 一种加压流态化还原铁矿粉时黏结失流的抑制方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2202903B1 (de) * | 1972-01-21 | 1972-11-30 | Karwat Ernst Dr Ing | Verfahren zur Beseitigung und Verwertung von Kraftfahrzeugreifen-Altmaterial |
| US3876421A (en) * | 1972-11-09 | 1975-04-08 | Nippon Steel Corp | Process for desulfurization of molten pig iron |
| JPS5717038B2 (ja) * | 1973-04-23 | 1982-04-08 | ||
| US3955966A (en) * | 1974-03-06 | 1976-05-11 | August Thyssen-Hutte Ag | Method for dispensing a fluidizable solid from a pressure vessel |
| DE2935544A1 (de) * | 1979-09-03 | 1981-03-19 | Fritz Dr.Rer.Nat. 7889 Grenzach Mindermann | Herstellung von eisen aus eisenoxyd mit belebtschlamm (klaerschlamm) und bzw. o.a. kohlenstoffhaltigen abfallstoffen |
| DE3603054C2 (de) * | 1986-01-30 | 1994-10-13 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur Vergasung von Klärschlamm |
| DE4104252C2 (de) * | 1991-02-13 | 1998-07-02 | Schingnitz Manfred | Entsorgungsverfahren für schadstoffbelastete, kohlenstoffhaltige Abfallstoffe |
| US5244490A (en) * | 1992-05-07 | 1993-09-14 | General Motors Corporation | Iron making method using waste polymer material |
| US5554207A (en) * | 1994-11-25 | 1996-09-10 | Usx Corporation | Process of recycling iron oxides and plastics in steelmaking |
-
1994
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- 1994-12-17 US US08/507,247 patent/US5772727A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1994-12-17 JP JP51716995A patent/JP3224394B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
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- 1999-03-29 JP JP11086896A patent/JPH11323413A/ja active Pending
-
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- 2002-03-26 JP JP2002084940A patent/JP2002294314A/ja not_active Withdrawn
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2004
- 2004-05-06 JP JP2004137448A patent/JP2004300578A/ja active Pending
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