JP3299935B2 - 銑鉄及び／または海綿鉄製造方法及びプラント - Google Patents
銑鉄及び／または海綿鉄製造方法及びプラントInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、銑鉄及び／または
海綿鉄の製造プラントに関し、このプラントは、微細鉱
石を受容するための少なくとも１つの流動床リアクタ
ー、この流動床リアクターに導く還元ガス供給ダクト、
流動床リアクターから延設されたオフガス(offgas)排出
ダクト、及び排出手段、好ましくは流動床リアクターで
形成された還元生成物のために設けられたブリケット手
段を具備し、前記流動床リアクターのオフガス排出ダク
トは、スクラバー等の精製手段に連通し、次いで加熱手
段に連通し、そして最終的に流動床の還元ガス供給ダク
トに連通する。
海綿鉄の製造プラントに関し、このプラントは、微細鉱
石を受容するための少なくとも１つの流動床リアクタ
ー、この流動床リアクターに導く還元ガス供給ダクト、
流動床リアクターから延設されたオフガス(offgas)排出
ダクト、及び排出手段、好ましくは流動床リアクターで
形成された還元生成物のために設けられたブリケット手
段を具備し、前記流動床リアクターのオフガス排出ダク
トは、スクラバー等の精製手段に連通し、次いで加熱手
段に連通し、そして最終的に流動床の還元ガス供給ダク
トに連通する。
【０００２】
【従来の技術】流動床リアクターにおける微細鉱石の海
綿鉄への加工は、原理的には、米国特許第５,０８２,２
５１号によって知られている。そこでは、還元ガスが、
再生炉において、脱硫され予熱された天然ガスの過熱水
蒸気での触媒的改質によって生成される。このプロセス
は、微細鉱石から高品質の海綿鉄を生成できる。
綿鉄への加工は、原理的には、米国特許第５,０８２,２
５１号によって知られている。そこでは、還元ガスが、
再生炉において、脱硫され予熱された天然ガスの過熱水
蒸気での触媒的改質によって生成される。このプロセス
は、微細鉱石から高品質の海綿鉄を生成できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、最初に記
載したタイプのプラントを、製造される生成物、即ち銑
鉄及び／または海綿鉄が、最小のエネルギーを与えるだ
けで高品質となる、特に、金属化度及び純度が高く、さ
らなる加工を問題なく行えるように改善することを目的
としている。
載したタイプのプラントを、製造される生成物、即ち銑
鉄及び／または海綿鉄が、最小のエネルギーを与えるだ
けで高品質となる、特に、金属化度及び純度が高く、さ
らなる加工を問題なく行えるように改善することを目的
としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】よって本発明は、微細鉱
石を受容するための少なくとも１つの流動床リアクタ
ー、当該流動床リアクターに導く還元ガス供給ダクト、
流動床リアクターから分かれたオフガス排出ダクト、及
び、流動床リアクターで生成された還元生成物のために
設けられた排出手段、好ましくは流動床リアクターで生
成された還元生成物のために設けられたブリケッティン
グ手段を具備し、流動床リアクターのオフガス排出ダク
トが、スクラバー等の精製手段に連通し、次いで、二段
階加熱手段に連通し、そして最後に、流動床リアクター
の還元ガス供給ダクトに連通する銑鉄及び／または海綿
鉄を製造するためのプラントにおいて、前記加熱手段
が、２段階からなり、そして、還元ガスのための加熱手
段としての熱交換器、それに連続して接続された、還元
ガスのための酸素供給手段を備えた部分的燃焼手段を具
備する構成としたことを特徴とするプラントである。こ
のプラントにおいては、加熱手段を、２段階からなるよ
うに、そして、還元ガスのための加熱手段として熱交換
器を設け、それに連続して接続された、還元ガスのため
の酸素供給手段を備えた部分的燃焼手段を設けるように
構成することによって上記の目的が達成される。
石を受容するための少なくとも１つの流動床リアクタ
ー、当該流動床リアクターに導く還元ガス供給ダクト、
流動床リアクターから分かれたオフガス排出ダクト、及
び、流動床リアクターで生成された還元生成物のために
設けられた排出手段、好ましくは流動床リアクターで生
成された還元生成物のために設けられたブリケッティン
グ手段を具備し、流動床リアクターのオフガス排出ダク
トが、スクラバー等の精製手段に連通し、次いで、二段
階加熱手段に連通し、そして最後に、流動床リアクター
の還元ガス供給ダクトに連通する銑鉄及び／または海綿
鉄を製造するためのプラントにおいて、前記加熱手段
が、２段階からなり、そして、還元ガスのための加熱手
段としての熱交換器、それに連続して接続された、還元
ガスのための酸素供給手段を備えた部分的燃焼手段を具
備する構成としたことを特徴とするプラントである。こ
のプラントにおいては、加熱手段を、２段階からなるよ
うに、そして、還元ガスのための加熱手段として熱交換
器を設け、それに連続して接続された、還元ガスのため
の酸素供給手段を備えた部分的燃焼手段を設けるように
構成することによって上記の目的が達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】好ましくは、流動床リアクターの
還元ガス供給ダクトにＣＯ2除去手段が設けられ、流動
床リアクターで生成されるオフガスのＣＯ2含有量を低
減させる。
還元ガス供給ダクトにＣＯ2除去手段が設けられ、流動
床リアクターで生成されるオフガスのＣＯ2含有量を低
減させる。
【０００６】本発明の銑鉄及び／または海綿鉄製造プロ
セスは、微細鉱石が、流動床直接還元領域(direct redu
ction zone)において、還元ガスにより流動床法によっ
て海綿鉄に還元され、流動床直接還元領域で生成される
精製されたオフガスが、流動床直接還元領域に、新たに
供給される還元ガスの補足として供給されること、及
び、その流動床直接還元領域に供給されるオフガスが、
２段階で、好ましくは新たに供給された還元ガスととも
に加熱されること、即ち、第１段階として熱交換器を通
して、第２段階として少なくとも還元ガスの部分量供給
される酸素による部分的燃焼を通して加熱されることを
特徴とする。
セスは、微細鉱石が、流動床直接還元領域(direct redu
ction zone)において、還元ガスにより流動床法によっ
て海綿鉄に還元され、流動床直接還元領域で生成される
精製されたオフガスが、流動床直接還元領域に、新たに
供給される還元ガスの補足として供給されること、及
び、その流動床直接還元領域に供給されるオフガスが、
２段階で、好ましくは新たに供給された還元ガスととも
に加熱されること、即ち、第１段階として熱交換器を通
して、第２段階として少なくとも還元ガスの部分量供給
される酸素による部分的燃焼を通して加熱されることを
特徴とする。
【０００７】流動床直接還元領域に供給される還元ガス
のＣＯ2含有量を所望の値に低減するために、流動床直
接還元領域からのオフガスにはＣＯ2除去処理を施すの
が好ましい。
のＣＯ2含有量を所望の値に低減するために、流動床直
接還元領域からのオフガスにはＣＯ2除去処理を施すの
が好ましい。
【０００８】好ましくは、新たに供給される還元ガス
は、流動床直接還元領域からのオフガスのためのＣＯ2
除去手段を避けて、流動床直接還元領域に供給する。
は、流動床直接還元領域からのオフガスのためのＣＯ2
除去手段を避けて、流動床直接還元領域に供給する。
【０００９】流動床プロセスでの直接還元は、２または
数段階で行われることが、例えば米国特許第５,０８２,
２５１号から知られている。さらに、例えば欧州特許
０,３６４,８６５号公報から、回転流動床を用いて直接
還元することが可能であることが知られている。
数段階で行われることが、例えば米国特許第５,０８２,
２５１号から知られている。さらに、例えば欧州特許
０,３６４,８６５号公報から、回転流動床を用いて直接
還元することが可能であることが知られている。
【００１０】以下に、本発明を例示的実施態様を模式的
に示す図面を用いて、さらに詳細に説明するが、図面
は、本発明のプラントの工程図を例示している。
に示す図面を用いて、さらに詳細に説明するが、図面
は、本発明のプラントの工程図を例示している。
【００１１】このプラントは、連続して接続された流動
床リアクター１、２を具備し、微細鉱石は、微細鉱石供
給ダクト３を通して第１の流動床リアクター１に供給さ
れ、そこから、輸送ダクト４を通して次に配設された流
動床リアクター２に供給される。各流動床リアクター
１、２の各直接還元領域５で完全に還元された材料（海
綿鉄）は、第２の流動床リアクター２から出る際に、ブ
リケッティング手段（プラント）６に供給され、熱また
は冷ブリケッティングされる。微細鉱石を第１の流動床
リアクター１に導入する前に、乾燥等の鉱石の調製を施
すが、それは詳細に図示していない。
床リアクター１、２を具備し、微細鉱石は、微細鉱石供
給ダクト３を通して第１の流動床リアクター１に供給さ
れ、そこから、輸送ダクト４を通して次に配設された流
動床リアクター２に供給される。各流動床リアクター
１、２の各直接還元領域５で完全に還元された材料（海
綿鉄）は、第２の流動床リアクター２から出る際に、ブ
リケッティング手段（プラント）６に供給され、熱また
は冷ブリケッティングされる。微細鉱石を第１の流動床
リアクター１に導入する前に、乾燥等の鉱石の調製を施
すが、それは詳細に図示していない。
【００１２】還元ガスは、ガスダクト７を通して、鉱石
流とは反対に、即ち、第２の流動床リアクター２から第
１の流動床リアクター１に向けて、即ち、流動床リアク
ターに設けられた流動床直接還元領域５に向けて供給さ
れ、鉱石の流れから見て第１の流動床リアクター１か
ら、オフガス排出ダクト８を介してオフガスとして排出
される。
流とは反対に、即ち、第２の流動床リアクター２から第
１の流動床リアクター１に向けて、即ち、流動床リアク
ターに設けられた流動床直接還元領域５に向けて供給さ
れ、鉱石の流れから見て第１の流動床リアクター１か
ら、オフガス排出ダクト８を介してオフガスとして排出
される。
【００１３】流動床リアクター１から引き出されたオフ
ガスは、好ましくはウェットスクラバー(wet scrubber)
として設計された精製手段９において冷却及び洗浄さ
れ、次いで、新たな還元ガスを供給する還元ガス供給ダ
クト１０とオフガス排出ダクト８とを互いに連通させる
ことによって、新たに供給される還元ガスと混合する。
ガスは、好ましくはウェットスクラバー(wet scrubber)
として設計された精製手段９において冷却及び洗浄さ
れ、次いで、新たな還元ガスを供給する還元ガス供給ダ
クト１０とオフガス排出ダクト８とを互いに連通させる
ことによって、新たに供給される還元ガスと混合する。
【００１４】好ましい実施態様によれば、流体床リアク
ター１、２のオフガスのみにＣＯ2スクラビングを施
し、ダクト１４を通して新たに供給された還元ガスは、
前記オフガスのＣＯ2スクラビングの後にのみ混合され
る。
ター１、２のオフガスのみにＣＯ2スクラビングを施
し、ダクト１４を通して新たに供給された還元ガスは、
前記オフガスのＣＯ2スクラビングの後にのみ混合され
る。
【００１５】ブリケッティングした海綿鉄は、例えば電
気炉及び変換器を具備するコンパクトなスチールワーク
ス(steel works)において加工される。必要ならば、ブ
リケッティングした海綿鉄を、輸送手段を介して溶融ガ
ス化装置(melter gasifier)に充填し、そこで溶融して
もよい。これは、特に、溶融ガス化装置に過剰エネルギ
ーがある場合に有利である。
気炉及び変換器を具備するコンパクトなスチールワーク
ス(steel works)において加工される。必要ならば、ブ
リケッティングした海綿鉄を、輸送手段を介して溶融ガ
ス化装置(melter gasifier)に充填し、そこで溶融して
もよい。これは、特に、溶融ガス化装置に過剰エネルギ
ーがある場合に有利である。
【００１６】好ましくは、熱交換器１２は、ダクト１５
を通して供給される流動床還元からのオフガスの一部で
作動する。還元プロセスまたは熱交換器１２を必要とし
ないオフガスは、排出ガス排出ダクト１６を通して他の
消費者に供給される。排出ダクト１６は、排出ガスの中
間貯蔵のためのガソメータ(gasometer)等のガス収集タ
ンクに連通させるのが好ましい。即ち、系におけるガス
生成及び圧力変動がチェックされ均衡が好ましく保たれ
る。
を通して供給される流動床還元からのオフガスの一部で
作動する。還元プロセスまたは熱交換器１２を必要とし
ないオフガスは、排出ガス排出ダクト１６を通して他の
消費者に供給される。排出ダクト１６は、排出ガスの中
間貯蔵のためのガソメータ(gasometer)等のガス収集タ
ンクに連通させるのが好ましい。即ち、系におけるガス
生成及び圧力変動がチェックされ均衡が好ましく保たれ
る。
【００１７】ブリケッティングプラント６は、例えば冷
却排出手段のような排出手段１７と置換してもよい。全
ての輸送手段及びガスダクトは、各々、制御機関または
コンプレッサを通常の方法で具備する。
却排出手段のような排出手段１７と置換してもよい。全
ての輸送手段及びガスダクトは、各々、制御機関または
コンプレッサを通常の方法で具備する。
【００１８】
【実施例】流動床リアクター１に投入した微細鉱石は、
最大粒径８ｍｍを持つ鉱石であった。これは２段階で海
綿鉄に還元され、次いで熱ブリケッティングされた。熱
ブリケッティングした海綿鉄は、９２％の金属化度（Ｆ
ｅmet／Ｆｅtot）を有していた。
最大粒径８ｍｍを持つ鉱石であった。これは２段階で海
綿鉄に還元され、次いで熱ブリケッティングされた。熱
ブリケッティングした海綿鉄は、９２％の金属化度（Ｆ
ｅmet／Ｆｅtot）を有していた。
【００１９】流動床リアクター１、２に導入される還元
ガスは、塊状鉱石の直接還元を行う還元軸炉から引き出
されたトップガス(top gas)を、微細鉱石の流れ方向で
最初に設けられた流動床リアクター１から引き出された
オフガスの一部と混合することによって形成される。こ
のオフガスは、１８９，７６６Ｎｍ3／ｈの量であり、
下記の化学組成を有する。
ガスは、塊状鉱石の直接還元を行う還元軸炉から引き出
されたトップガス(top gas)を、微細鉱石の流れ方向で
最初に設けられた流動床リアクター１から引き出された
オフガスの一部と混合することによって形成される。こ
のオフガスは、１８９，７６６Ｎｍ3／ｈの量であり、
下記の化学組成を有する。
【００２０】
【表１】
【００２１】この熱量は８，３３７ｋＪ／Ｎｍ3であっ
た。このオフガスの、２０，９０５Ｎｍ3は、排出ガス
排出ダクト１６を通して、他の用途のための排出ガスと
して分岐させた。このオフガスの１５１，０００Ｎｍ3
／ｈは、還元軸炉から引き出されたトップガスと、これ
らのトップガス及びオフガスの両方にウェット・スクラ
ビングを施した後に混合した。
た。このオフガスの、２０，９０５Ｎｍ3は、排出ガス
排出ダクト１６を通して、他の用途のための排出ガスと
して分岐させた。このオフガスの１５１，０００Ｎｍ3
／ｈは、還元軸炉から引き出されたトップガスと、これ
らのトップガス及びオフガスの両方にウェット・スクラ
ビングを施した後に混合した。
【００２２】このように形成された混合ガス（３１１，
０００Ｎｍ3／ｈ）は、７，８７３ｋＪ／Ｎｍ3の熱量を
有し、以下の化学組成を有する。
０００Ｎｍ3／ｈ）は、７，８７３ｋＪ／Ｎｍ3の熱量を
有し、以下の化学組成を有する。
【表２】
【００２３】この混合ガスをＣＯ2スクラバー１１にお
いてＣＯ2スクラビングした後、その化学組成は下記の
通りである。
いてＣＯ2スクラビングした後、その化学組成は下記の
通りである。
【表３】
【００２４】これは２１０．１４０Ｎｍ3／ｈの量で、
１１，５４７ｋＪ／Ｎｍ3の熱量であった。ＣＯ2スクラ
バー１１から引き出された主にＣＯ2を含むガスは、１
００，８６０Ｎｍ3／ｈの量であった。その化学組成を
下記の表４に示す。
１１，５４７ｋＪ／Ｎｍ3の熱量であった。ＣＯ2スクラ
バー１１から引き出された主にＣＯ2を含むガスは、１
００，８６０Ｎｍ3／ｈの量であった。その化学組成を
下記の表４に示す。
【表４】
【００２５】この後、混合ガスの加熱を、熱交換器１２
において、流動床リアクター１からガスダクト１５を通
して引き出された１７，８６１Ｎｍ3／ｈの量のオフガ
スの燃焼によって行った。このような燃焼には、３２，
１８４Ｎｍ3／ｈの量の空気が必要であった。
において、流動床リアクター１からガスダクト１５を通
して引き出された１７，８６１Ｎｍ3／ｈの量のオフガ
スの燃焼によって行った。このような燃焼には、３２，
１８４Ｎｍ3／ｈの量の空気が必要であった。
【００２６】後燃焼手段１３において、熱交換器１２に
おいてこのように加熱された混合ガスに、５，０８３Ｎ
ｍ3／ｈの量の酸素を供給し、混合ガスの一部が燃焼す
るようにした。この混合ガスは８２０℃まで加熱し、次
いで、流動床リアクター１及び２における微細鉱石の直
接還元のための還元ガスとして、２１０，８４６Ｎｍ3
／ｈの量で、１０，９４７ｋＪ／Ｎｍ3の熱量を有する
ものとして得た。この化学組成を、下記の表５に示す。
おいてこのように加熱された混合ガスに、５，０８３Ｎ
ｍ3／ｈの量の酸素を供給し、混合ガスの一部が燃焼す
るようにした。この混合ガスは８２０℃まで加熱し、次
いで、流動床リアクター１及び２における微細鉱石の直
接還元のための還元ガスとして、２１０，８４６Ｎｍ3
／ｈの量で、１０，９４７ｋＪ／Ｎｍ3の熱量を有する
ものとして得た。この化学組成を、下記の表５に示す。
【００２７】
【表５】
【図１】 本発明に係るプラントの工程図を示す模式図
である。
である。
１、２…流動床リアクター、３…微細鉱石供給ダクト、
４…輸送ダクト、５…直接還元領域、６…ブリケッティ
ング手段、７…還元ガス供給ダクト、８…オフガス排出
ダクト、９…精製手段（スクラバー）、１０…還元ガス
供給ダクト、１１…ＣＯ2除去手段、１２…熱交換器、
１３…燃焼手段、１５…ダクト、１６…排出ガス排出ダ
クト、１７…排出手段
４…輸送ダクト、５…直接還元領域、６…ブリケッティ
ング手段、７…還元ガス供給ダクト、８…オフガス排出
ダクト、９…精製手段（スクラバー）、１０…還元ガス
供給ダクト、１１…ＣＯ2除去手段、１２…熱交換器、
１３…燃焼手段、１５…ダクト、１６…排出ガス排出ダ
クト、１７…排出手段
フロントページの続き (72)発明者 ディーテル・シウカ オーストリア国・アー―4501・ノイホフ ェン・リンツェルストラッセ・16 (72)発明者 ホルスト・ヴィーズィンゲル オーストリア国・アー―4020・リンツ・ グリュンタレルストラッセ・74 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21B 11/00 C21B 13/00 101
Claims (8)
- 【請求項１】 微細鉱石を受容するための少なくとも１
つの流動床リアクター（１、２）、当該流動床リアクタ
ー（１、２）に導く還元ガス供給ダクト（７）、流動床
リアクター（１）から分かれたオフガス排出ダクト
（８）、及び、流動床リアクター（１、２）で生成され
た還元生成物のために設けられた排出手段（１７）、流
動床リアクター（１、２）で生成された還元生成物のた
めに設けられたブリケッティング手段（６）を具備し、
流動床リアクター（１）のオフガス排出ダクト（８）
が、スクラバー等の精製手段（９）に連通し、次いで、
二段階加熱手段（１２、１３）に連通し、そして最後
に、流動床リアクター（１、２）の還元ガス供給ダクト
（７）に連通する銑鉄及び／または海綿鉄を製造するた
めのプラントにおいて、前記加熱手段が、還元ガスのた
めの加熱手段としての熱交換器（１２）、それに連続し
て接続された、還元ガスのための酸素供給手段（１６）
を備えた部分的燃焼手段（１３）を具備する構成とした
ことを特徴とするプラント。 - 【請求項２】 微細鉱石を受容するための少なくとも１
つの流動床リアクター（１、２）、当該流動床リアクタ
ー（１、２）に導く還元ガス供給ダクト（７）、流動床
リアクター（１）から分かれたオフガス排出ダクト
（８）、及び、流動床リアクター（１、２）で生成され
た還元生成物のために設けられた排出手段（１７）を具
備し、流動床リアクター（１）のオフガス排出ダクト
（８）が、スクラバー等の精製手段（９）に連通し、次
いで、二段階加熱手段（１２、１３）に連通し、そして
最後に、流動床リアクター（１、２）の還元ガス供給ダ
クト（７）に連通する銑鉄及び／または海綿鉄を製造す
るためのプラントにおいて、前記加熱手段が、還元ガス
のための加熱手段としての熱交換器（１２）、それに連
続して接続された、還元ガスのための酸素供給手段（１
６）を備えた部分的燃焼手段（１３）を具備する構成と
したことを特徴とするプラント。 - 【請求項３】 前記流動床リアクター（１、２）の還元
ガス供給ダクト（７）に、ＣＯ2除去手段（１１）が設
けられることを特徴とする請求項１または請求項２のい
ずれかに記載のプラント。 - 【請求項４】 請求項１から３のいずれか一項に記載の
プラントを用いる銑鉄及び／または海綿鉄の製造方法に
おいて、微細鉱石が、流動床直接還元領域（５）におい
て、還元ガスにより流動床法によって海綿鉄に還元さ
れ、流動床直接還元領域（５）で生成される精製された
オフガスが、流動床直接還元領域（５）に、新たに供給
される還元ガスの補足として供給されること、及び、そ
の流動床直接還元領域（５）に供給されるオフガスが、
第１段階として熱交換器を通して、第２段階として少な
くとも還元ガスの部分量供給される酸素による部分的燃
焼を通して加熱されることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項１から３のいずれか一項に記載の
プラントを用いる銑鉄及び／または海綿鉄の製造方法に
おいて、微細鉱石が、流動床直接還元領域（５）におい
て、還元ガスにより流動床法によって海綿鉄に還元さ
れ、流動床直接還元領域（５）で生成される精製された
オフガスが、流動床直接還元領域（５）に、新たに供給
される還元ガスの補足として供給されること、及び、そ
の流動床直接還元領域（５）に供給されるオフガスが、
第１段階として熱交換器を通して、第２段階として少な
くとも還元ガスの部分量供給される酸素による部分的燃
焼を通して、新たに供給された還元ガスとともに加熱さ
れることを特徴とする方法。 - 【請求項６】 流動床直接還元領域（５）からのオフガ
スが、ＣＯ2除去を施されることを特徴とする請求項４
または５のいずれかに記載の方法。 - 【請求項７】 新たに供給された還元ガスが、流動床直
接還元領域（５）からのオフガスのためのＣＯ2除去手
段（１１）を通らずに、流動床直接還元領域（５）に供
給されることを特徴とする請求項４から６のいずれか一
項に記載の方法。 - 【請求項８】 直接還元が、流動床直接還元領域（５）
において、２段階または複数の段階で行われることを特
徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。
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