JP4916046B2 - 直接製錬法の操業方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融金属即ち湯を入れた冶金用の容器において例えば鉄鉱石、部分還元された鉄鉱石、および金属含有廃物のような金属含有供給材料から溶融鉄を生産する方法に関する。
【０００２】
本発明は特に、金属含有供給材料から溶融鉄を生産するための湯ベースの即ち溶融金属を利用した直接製錬法に関する。
【０００３】
「直接製錬法」という用語は金属含有供給材料から、この場合は鋳鉄である溶融金属を生産する方法を意味する。
【０００４】
本発明は特に、製錬媒体として溶融金属の層に依存し、一般にハイスメルト（Hismelt）プロセスと称せられている湯ベースの直接製錬法に関する。
【０００５】
ハイスメルトプロセスは、
（ａ）冶金用の容器において、金属層と該金属層に上のスラグ層とを有する湯を形成する段階と、
（ｂ）複数のランス／羽口を介して金属層中へ金属含有供給材料と固形の炭素質材料とを噴射する段階と、
（ｃ）前記金属含有材料を金属層における金属に製錬する段階と、
（ｄ）溶融材料が飛沫、溶滴、および流れとして湯の正味の静止面の上方に投げ出されて遷移ゾーンを形成する段階と、
（ｅ）１個または１個以上のランス／羽口を介して冶金用の容器中へ酸素含有ガスを噴射して湯から開放された反応ガスを後燃焼することによって遷移ゾーンにおける溶融材料の上昇し、その後降下する飛沫、溶滴、および流れが湯に対する伝熱を促進し、遷移ゾーンが該遷移ゾーンと接触している側壁を介する前記容器からの熱喪失を最小にする段階とを含む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ハイスメルトプロセスの好適形態はキャリヤガス即ち担持気体と固形の材料が金属層中へ進入し溶融材料が湯から投げ出されるように冶金用の容器の側壁を通して下方、かつ内方に延びているランスを介してキャリヤガス、金属含有供給材料、固形の炭素質材料および任意にフラックスを噴射することによって遷移ゾーンを形成することを特徴とする。
【０００７】
ハイスメルトプロセスのこの形態は、溶融材料の溶滴、飛沫および流れが湯から投げ出されるようにキャリヤガスと固形の炭素質材料を羽口を介して湯中へ底から噴射することによって遷移ゾーンを形成する従来の形態のプロセス即ち方法に対する改良である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の出願人はハイメルトプロセスに関する大規模なパイロットプラント作業を実施し、該プロセスに関して一連の重要な発見をした。
【０００９】
本発明の主題である前記の発見の一つはハイメルトプロセスを効果的、かつ効率的に開始する方法である。
【００１０】
一般的に、本発明は複数の供給材料噴射ランス／羽口を含む冶金用の容器おいて金属含有供給材料から鉄を生産する直接製錬法を開始する方法であって、
（ａ）前記冶金用の容器を予熱する段階と、
（ｂ）溶融鉄のチャージ即ち装入物を前記容器へ供給し、前記容器内で湯を形成する段階と、
（ｃ）炭素質材料とフラックスとを前記湯に供給し、１個あるいは１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を介して酸素含有ガスを噴射し、炭素と（存在するときは）湯から発生したガスとを燃焼させることによって、湯を加熱してスラグを発生させる段階と、
（ｄ）炭素質材料とフラックスとの供給と、酸素含有ガスの噴射を継続させながら、金属含有供給材を前記容器に供給し、金属含有供給材料を製錬し、溶融鉄を生産することによって直接製錬法の開始方法を完了させる段階とを含む直接製錬法の開始方法である。
【００１１】
前記の冶金用の容器を予熱する（ａ）の段階が燃料ガスと空気とを前記容器内で燃焼させることを含むことが好ましい。「燃料ガス」という用語は単なる例であるが、コークス容器ガス、高容器ガス、および天然ガスを含むものと理解される。
【００１２】
前記（ｃ）の段階における炭素質材料および／またはフラックスの供給が１個以上のランスおよび／または羽口を介するものであることが好ましい。
【００１３】
前記（ｄ）の段階における金属含有供給材料の供給が１個または１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を介するものであることが好ましい。
【００１４】
１個または１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を介して供給される金属含有供給材料、炭素質材料およびフラックスのいずれかである固体はキャリヤガスによってランス／羽口を介して噴射されることが好ましい。
【００１５】
前記固体噴射ランス／羽口は開始方法の過程の間、降下した作動位置と上昇した後退位置との間で運動可能である。
【００１６】
代替的に、固体噴射ランス／羽口は開始方法の間固定され、例えば、冶金用の容器の側壁を通して延びるようにしうる。
【００１７】
固体噴射ランス／羽口が固定されているような状況においては、前記（ｂ）の段階は溶融金属がランス／羽口に進入しないような流速で固体なしにキャリヤガス即ち担持ガスを固体噴射ランス／羽口を通して噴射することを含むことが望ましい。
【００１８】
前記開始方法は湯における酸化可能材料を燃焼させることによって湯の温度を増すために前記（ｃ）の段階において炭素質材料とフラックスとの送りを開始する前に、前記（ｂ）と（ｃ）との間で、１個以上の供給材料ランス／羽口を介して酸素含有ガスを噴射する中間段階を含むことが好ましい。
【００１９】
金属含有供給材料を供給する前記段階（ｄ）の段階が、規定のプロセス条件が所定の限定値に達すると開始することが好ましい。規定のプロセス条件は例えば、
（ｉ）（少なくとも１４００℃であることが好ましい）湯の温度、
（ｉｉ）（少なくとも４重量％であることが好ましい）湯の炭素濃度、
（ｉｉｉ）（湯の炭素飽和を示すレベル以下であることが好ましい）後燃焼レベルの一つ以上を含む。
【００２０】
前記容器は前容器即ち前床を含み、溶融鉄のチャージ即ち装入物を前記容器に供給する前記（ｂ）の段階が前記前容器を介して前記チャージを供給することを含むことが好ましい。
【００２１】
前記の予熱の段階（ａ）が前記前容器を介する熱喪失を最小にするために該前容器に蓋を位置させることを含むことが好ましい。
【００２２】
前記開始方法が前記容器からスラグを除去するために予熱の段階（ａ）の前に前記容器を掃除することを含むことが好ましい。
【００２３】
前記容器が該容器の側壁の少なくとも一部を形成する水冷パネルを含み、前記開始方法が該開始方法の間に前記パネルからの初期熱喪失を低減するために前記予熱の段階（ａ）の前に前記パネルにキャスタブル即ち塑造可能な耐火材料を吹き付けることを含むことが好ましい。
【００２４】
前記のキャスタブル即ち塑造可能な耐火材料が高アルミナスピネル（high alumina spinel）であることが好ましい。
【００２５】
前記開始方法は湯のレベルが比較的低い場合該開始方法の間固体噴射の有効性を増大するために前記予熱の段階（ａ）の前に固体噴射ランス／羽口の端部への接続延長部を含むことが好ましい。前記延長部は湯のレベルが増加し、該延長部を徐々に浸漬するにつれて前記湯において溶解する材料から作られることが好ましい。
【００２６】
前記（ｂ）の段階で供給される溶融鉄が少なくとも３重量％の炭素を含むことが好ましい。
【００２７】
前記（ｂ）の段階で供給される溶融鉄が珪素および／またはアルミニュームおよび／またはその他の適当な酸化可能材料を含有することが好ましい。
【００２８】
前記（ｃ）の段階と、前記（ｂ）の段階と（ｃ）の段階との間の中間の段階とが固体噴射ランス／羽口に亘って測定して前記冶金用の容器の圧力の上に少なくとも１００ｋＰａの圧力でキャリヤガスを噴射することを含むことが好ましい。
【００２９】
前記開始方法は前記（ｃ）と（ｄ）の段階の各々の間に酸素含有ガスの流量を増加することを含むことが好ましい。
【００３０】
前記（ｃ）の段階が少なくとも１２，０００Ｎｍ³／ｈｒの流量で１個あるいは１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を通して酸素含有ガスを噴射することを含むことが好ましい。
【００３１】
前記（ｄ）の段階が少なくとも２０，０００Ｎｍ³／ｈｒの流量で酸素含有ガスを噴射することを含むことが好ましい。
【００３２】
前記開始方法が前記容器からの放出ガスにおける酸素および（または）一酸化炭素および（または）二酸化炭素の濃度をモニタする即ち監視することにより前記（ｃ）の段階の時間を決めることを含むことが好ましい。
【００３３】
前記開始方法が前記容器からの放出ガスにおける酸素および／または一酸化炭素および／または二酸化炭素の濃度をモニタすることによって前記の段階（ｂ）と（ｃ）との間の中間の段階の時間を決定することを含むことが好ましい。
【００３４】
前記開始方法が前記（ｃ）の段階の間前記容器内の圧力を増加することを含むことが好ましい。
【００３５】
湯にスラグ層を形成することによって前記（ｃ）の段階の間に湯内での鉄の過度の酸化を最小にしやすくするために前記（ｃ）の段階の間に前記容器の以前の作業から発生したスラグ材料を含むスラグ材料を前記容器に供給することが出来る。
【００３６】
前記スラグ材料は１個あるいは１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を介して供給されることが好ましい。
【００３７】
金属含有供給材料は何れかの適当な鉄含有供給材料でよい。好適な供給材料は鉄鉱石である。
【００３８】
鉄鉱石は予熱可能である。
【００３９】
鉄鉱石は部分還元可能である。
【００４０】
例えば冶金用の容器が高度の熱喪失を蒙るようなある状態においては、金属含有供給材料は鉄鉱石と高度に還元された金属含有供給材料との混合物でよい。そのような場合に、開始方法は、湯に供給される高度に還元した金属含有供給材料の量を減少させ、この金属含有供給材料を鉄鉱石に置き換え、酸素含有ガスの噴射を継続し、安定したプロセス状態に到達する段階を含むことが好ましい。
【００４１】
「安定したプロセス状態即ちプロセス条件」という用語はプロセスが目標とする金属含有供給材料で以って、目標とする熱および質量バランス内で作用することを意味するものと理解される。
【００４２】
前記の定義はハイスメルトプロセスが容器内での溶融材料の顕著な攪拌に依存し、その結果プロセスが受けうる変動は著しく短い時間のものであるという観点から理解される。
【００４３】
前記（ｄ）の段階において噴射される高度に還元された金属含有供給材料は少なくとも６０％金属化されている。
【００４４】
高度に還元された金属含有供給材料は直接還元鉄（「ＤＲＩ」）であることがより好ましい。
【００４５】
酸素含有ガスは５０容積％までの酸素を含有する空気であることが好ましい。
【００４６】
本発明によれば、前述の開始方法を含む直接製錬プロセス即ち直接製錬法も提供される。
【００４７】
本発明を添付図面を参照して例示として以下詳細に説明する。
【００４８】
【発明の実施の形態】
図に示す容器は耐火煉瓦から形成された基部３と側部５５とを含む容器床即ち火床と、前記容器床の側部５５から上方に延び、上側バレル部分５１と下側バレル部分５３とを含む全体的に円筒形のバレルを形成する側壁５と、屋根７と、排ガス用の出口９と、溶融鉄を連続して排出する前容器即ち前床７７と、前記容器床と前容器７７とを相互に接続する前容器接続部分７１と、溶融スラグを排出するタップ孔６１とを有している。
【００４９】
安定したプロセス状態での使用時、容器は溶融金属の層１５と前記金属の層１５の上にある溶融スラグの層１６とを含む鉄とスラグの湯が入っている。数字１７で指示された矢印は金属層５の正味の静止した表面の位置を指示し、数字１９で指示する矢印はスラグ層１６の正味に静止した面の位置を指示する。「静止した面」という用語はガスと固体が容器中へ何ら噴射されないときの面を意味するものと理解される。
【００５０】
前記容器はまた、側壁５を通して垂直方向に対して３０から６０度の角度で下方および内方に延びている固体噴射ランス／羽口１１の形態の２個の供給材料噴射ランス／羽口を含む。前記ランス／羽口１１の位置は、それらの下端が安定したプロセス状態において金属層１５の静止面１７の上方に来るように選定される。
【００５１】
安定したプロセス状態での使用時、鉄鉱石と、固体の炭素質材料（典型的には石炭である）と、キャリヤガス（典型的には窒素である）に捕捉されたフラックス（典型的には石灰とマグネシア）とはランス／羽口１１を介して金属層１５中へ噴射される。固体材料／キャリヤガスの慣性によって固形材料とガスとは金属層１５へ進入するようにされる。石炭は揮発成分が取り除かれ金属層１５においてガスを発生させる。炭素が部分的に金属中へ分解し、部分的に固形炭素として残る。鉄鉱石は金属に製錬され、製錬反応によって一酸化炭素ガスを発生させる。金属層１５中へ運ばれ、揮発成分の取り除きと製錬とを通して発生したガスが溶融金属、固形炭素、および（固体／ガス／噴射の結果として金属層１５中へ取り込まれていた）スラグとに金属の層１５からの顕著な浮遊性を発生させ、そのため溶融金属およびスラグの飛沫、溶滴および流れを上方に運動させ、これらの飛沫、溶滴および流れがそれらがスラグ層１６を通して動く際スラグを捕捉する。
【００５２】
溶融金属、固形炭素およびスラグの上方への浮遊性によって金属の層１５とスラグの層１６とを顕著に攪拌させ、その結果、スラグの層１６の容積が拡張し、矢印３０で指示する面を有するようになる。前記攪拌の程度は、金属とスラグ領域において、典型的には１４５０℃から１５５０℃で、温度の変動が３０℃程度の適度に均一な温度が得られる。
【００５３】
更に、溶融金属、固形炭素およびスラグの上方浮遊性によって生じる溶融金属およびスラグの飛沫、溶滴および流れの上方向運動は容器における溶融金属の上方の頂空間３１まで広がり、
（ａ）遷移ゾーン２３を形成し、
（ｂ）（主としてスラグである）ある溶融材料を遷移ゾーンを越えて該遷移ゾーン２３の上方にある側壁５の上側バレル部分５１の部分まで、そして屋根７まで投げ出す。
【００５４】
一般的に、スラグ層１６はその中にガスのバブルが含まれている液体の連続した容積部分であり、遷移ゾーン２３は溶融金属やスラグの飛沫、溶滴および流れと連続したガスの容積部分である。
【００５５】
前記容器は更に、該容器の中央に位置し、垂直方向に下方へ延びており、（典型的には加熱された酸素を捕捉した空気である）酸素含有ガスを噴射するためのランス１３の形態の更に別の供給材料噴射ランス／羽口を含む。前記ランス１３の位置とランス１３を通るガスの流量とは安定したプロセス状態において酸素含有ガスが遷移ゾーン２３の中央領域に進入し、ランス１３の端の周りで基本的に金属／スラグの自由空間２５を保つように選定される。
【００５６】
安定したプロセス状態での使用時、ランス１３を介する酸素含有ガスの噴射によって遷移ゾーン２３とランス１３の端部の周りの自由空間２５とにおいて反応ガスＣＯおよびＨ₂を後燃焼し、ガス空間において２０００℃以上の程度の高温を発生させる。この熱はガス噴射領域において溶融材料の上昇あるいは降下している飛沫、溶滴、流れまで転送され、溶融金属が湯に戻されると熱は次いで部分的に金属の層１５まで伝送される。
【００５７】
自由空間２５は遷移ゾーン２３の上方の空間におけるガスがランス１３の端領域に捕捉されうるようにし、そのため後燃焼に利用可能な反応ガスの露出度を増すため高レベルの後燃焼を達成する上で重要である。
【００５８】
ランス１３の位置、ランス１３を通るガスの流速、および溶融金属およびスラグの飛沫、溶滴および流れの上方運動の組み合わされた作用は全体的に数字２７で識別するランス１３の下領域の周りで遷移ゾーン２３を形成することである。
このように形成された領域は輻射による側壁５への伝熱に対する部分的な障害を提供する。
【００５９】
更に、安定したプロセス状態において、溶融金属とスラグの上昇および降下している溶滴、飛沫、および流れは遷移ゾーン２３から湯まで熱を伝える効果的な手段であって、その結果側壁５の領域における遷移ゾーン２３の温度は１４５０℃−１５５０℃程度である。
【００６０】
冶金用の容器は、プロセスが安定したプロセス状態で進行している場合の容器内での金属の層１５、スラグの層１６および遷移ゾーン２３のレベルを参考にして、プロセスが安定した作業状態で作用している場合遷移ゾーン２３の上方で前記頂部空間３１中へ投げ出される溶融金属およびスラグの飛沫、溶滴および流れを参考にして構成され、そのため
（ａ）容器床と、金属／スラグの層１５／１６と接触している側壁５の下バレル部分５３が耐火材料の煉瓦から形成され（図において断面をハッチングで示す）、
（ｂ）前記側壁５の下側バレル部分５３の少なくとも一部が水冷パネル８によって裏打ちされ、
（ｃ）遷移ゾーン２３と頂部空間３１とに接触している側壁５の上側バレル部分５１と屋根７とが水冷パネル５７、５９から形成されている。
【００６１】
側壁５の上側バレル部分５１における各水冷パネル８，５７，５９は平行の上下縁部および平行の側縁部を有し、円筒形のバレル部分を画成するよう湾曲されている。各パネルは内側の水冷パイプと外側の水冷パイプとを含む。前記パイプは水平部分が湾曲部分によって相互に接続された蛇状形状に形成されている。各パイプは更に、水入口と水出口とを含む。パイプは、パネルの露出された面、すなわち製錬層の内部に露出されている面から見た場合外側パイプの水平部分が内側パイプの水平部分の直ぐ後ろにないように垂直方向にずらされている。パネルは更に、各パイプの隣接する直線部分の間とパイプの間の空間を充たしている突き合わせ耐火材料を含む。各パネルは更に、該パネルの外面を形成する支持プレートを含む。
【００６２】
前記パイプの水入口と水出口とは該パイプを通して高い流速で水を循環させている水供給回路（図示せず）に接続されている。
【００６３】
前述したパイロットプラントの作業は西豪州のクイナナ（Kwinana）にあるパイロットプラントにおいて本発明の出願人によって一連の拡大キャンペーンとして実行された。
【００６４】
パイロットプラントでの作業は図に示し、前述した冶金用の容器を使用し、前述した安定したプロセス状態に従って実行された。
【００６５】
パイロットプラントでの作業は製錬層を評価し、広範囲の種々の条件、即ち
（ａ）供給材料、
（ｂ）固体とガスの噴射速度
（ｃ）スラグの層の深さとスラグと金属との比に関して測定したスラグの細目、
（ｄ）作業温度、および
（ｅ）装置の作り
のような条件の下でプロセスを調査した。
【００６６】
パイロットプラントでの作業は効果的かつ効率的に作用する好適な開始方法を設定した。好適な開始方法は以下のように要約される。
（１）容器床、側壁５および屋根７から以前のキャンペーン即ち前の作業で堆積していたスラグを除去するために冶金用の容器を掃除する。もしも溶融したスラグが前容器７７中へ、かつそこから放出されるとすればプロセス開始の間発生する可能性のある潜在的な安全性の問題からスラグを除去することは重要である。容器を掃除した後、開始方法の間の水冷パネルを介しての熱喪失を低減するために水冷パネルに高アルミナスピネルを吹き付ける。先行する段階の前、あるいは後で冶金用の容器内での溶融材料のレベルが比較的低い間に且つ開始方法の間にランス／羽口の有効長さを増大するためにボルトあるいはその他の取付け延長部（図示せず）を固体噴射ランス／羽口１１に取付ける。前記延長部は湯のレベルが増加し、前記延長部を湯中に浸漬するにつれて湯内で溶解するステンレス鋼あるいはその他のいずれかの適当な材料から形成される。
（２）冶金用の容器を予熱する。予熱することの一つの好ましいことは容器において燃料ガスと空気とを燃焼させることである。実際に、予熱温度は１４００℃に制限されることが好ましい。その理由はこの予熱温度を発生させる炎温度は著しく高く、容器の耐火物を損傷させる可能性があるためにである。伝熱効率を向上させるために、前容器７７に蓋７３と下方に延びるカバープレート７５とが位置される。
予熱の別の好適なことは、熱風容器が利用可能な状況において、ランス１３を通して空気を吹き込み、全ての空気が熱風容器を通るようになるまで、熱風容器を利用して予熱された空気の量を増して予熱し、次いで前述のように燃料バーナを使用して最後の４００℃に亘って予熱を補うことである。
（３）４重量％の炭素と、０．７５重量％の珪素と、０．５重量％のアルミニュームとを含有し、平均温度が１３６０℃である溶融鉄の４０−４５トンのチャージ即ち装入物を調製する。
（４）予熱段階を停止し、前容器７７を介して容器へ溶融鉄のチャージを送入し、容器の圧力の上に少なくとも１００ｋＰａの圧力で容器中へランス／羽口１１を介して窒素（あるいはその他の適当なキャリヤガス）を噴射することによって、溶融材料のランス／羽口１１中への進入を阻止する。
（５）溶融鉄のチャージを送入した後、前記（４）の段階で説明した窒素噴射を続け、酸素含有ガスをランス１３を介して１２，０００Ｎｍ³／ｈｒの初期流量から２０，０００Ｎｍ³／ｈｒ（固体噴射に必要な最小流量）まで増加した流量で噴射し珪素とアルミニュームとを燃焼させ、溶融鉄のチャージを脱炭し一酸化炭素／二酸化炭素を発生させることによって溶融鉄の湯を加熱する。同時に、容器内の圧力を固体を噴射するに必要な最小圧力（典型的には２０ｋＰａ）まで増加させる。典型的には、この段階に要する時間は５−１０分である。
（６）２０，０００Ｎｍ³／ｈｒで酸素含有ガスの噴射が安定した後、３トン／ｈｒの初期石炭流速で石炭とフラックス（典型的には石灰）の噴射を開始し、湯が反応しているか否かを検出するために放出ガスにおける酸素および（または）一酸化炭素および（または）二酸化炭素の含有量のモニタを開始する。酸素含有量の減少と一酸化炭素と二酸化炭素含有量の増加とは湯が反応していることを指示する。このような傾向が設定されると、石炭と酸素含有ガス流量とが初期流量から増加しうる。この段階の目的は（ａ）溶融鉄の温度と炭素含有量とを１４５０℃の最小溶融鉄温度と４．５重量％の最小炭素含有量まで出来るだけ迅速に増加させること、（ｂ）必要とする塩基性を有するスラグを形成すること、および（ｃ）遷移ゾーン２３の設定を始めることである。この段階の間、水冷パネルには極めて高い熱負荷が加えられている。酸素含有ガスの流量は２８，０００Ｎｍ³／ｈｒまで増大する。これは容器内の圧力を７０−７５ｋＰａまで増大する作用を有している。典型的には、この段階は約３０分続けられる。
（７）溶融鉄の温度が１４５０℃の最低温度に達し、４，５重量％の最低炭素含有量に達した後、、石炭とフラックスの噴射を継続しながら６トン／ｈｒの初期流量においてランス／羽口１１を介して鉄鉱石の粉末とＤＲＩの混合物を噴射し、前記混合物を製錬し、前容器から溶融鉄の流れを発生させ、遷移ゾーン２３を介して湯を後燃焼し、熱を伝達する。後燃焼の後、パネルに対する熱負荷の増加と減少を平行して行い、混合物の流量は増加しうる。
（８）時間の経過と共に、目標とする供給材料が金属含有供給材料のみとなり、プロセスが安定モードとなるようなときまでＤＲＩは徐々に部分還元した鉄鉱石あるいは鉄鉱石と置き換わりうる。
（９）２から３時間の作業の後、容器の口をあけて、スラグのサンプルを取得してプロセス条件を決定する。
【００６７】
鉄鉱石の粉末とＤＲＩとの混合物の前述の（７）の段階における初期噴射は容器の寸法と熱喪失との関数である。パイロットプラントの場合、開始局面においては極めて大量の熱喪失があり、金属生産を行なうにはＤＲＩの添加が必要であった。大型の商業規模の容器においては、熱喪失は深刻な問題ではなく、ＤＲＩの添加は必要でないかもしれない。
【００６８】
本発明の精神と範囲とから逸脱することなく前述した本発明の方法の好適実施例に対して多くの修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融鉄を生産するために鉄鉱石を直接製錬するハイメルトプロセスを実行するための直接冶金用の容器の好適実施例の垂直断面図である。
【符号の説明】
３ 基部
５ 側壁
７ 屋根
８，５７，５９ 水冷パネル
９ 出口
１１ ランス／羽口
１３ ランス
１５ 溶融金属の層
１６ 溶融スラグの層
１７ 金属層の静止面
２３ 遷移ゾーン
２５ 自由空間
３１ 頂部空間
５１ 上側バレル部分
５３ 下側バレル部分
７３ 屋根
７７ 前容器

Claims (17)

1. 複数の供給材料噴射ランス／羽口を含む冶金用の容器において金属含有供給材料から溶融鉄を生産する直接製錬法の操業方法において、
   （ａ）前記容器内で燃料ガスと空気とを燃焼させることにより、前記冶金用の容器を予熱する段階と、
   （ｂ）種湯を前記容器へ供給する段階と、
   （ｃ）炭素質材料とフラックスとを前記種湯に供給し、１個あるいは１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を介して酸素含有ガスを噴射し、炭素と前記種湯から発生したガスとを燃焼させることによって、前記種湯を加熱してスラグを発生させ、遷移ゾーンを形成させ、前記容器内の圧力を増加させる段階と、
   （ｄ）前記種湯の温度が少なくとも１４００℃であること、および前記種湯の炭素濃度が少なくとも４質量％であることのうちの１つ以上の所定条件が所定の限界値に達した場合、炭素質材料とフラックスとの供給と、酸素含有ガスの噴射を継続させながら、金属含有供給材料を前記容器に供給し、金属含有供給材料を製錬し、さらに溶融鉄を生産する段階とを含み、
   前記金属含有供給材料が還元した金属含有供給材料と鉄鉱石との混合物であり、前記金属含有供給材料の供給開始後、還元した金属含有供給材料の量を徐々に減少させて鉄鉱石に置き換えるとともに、酸素含有ガスの噴射を継続させ、安定した製錬反応状態に到達させる、直接製錬法の操業方法。
2. 前記（ｃ）の段階が１個あるいは１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を介して炭素質材料およびフラックスを噴射することによって炭素質材料およびフラックスを供給することを含む請求項１に記載の操業方法。
3. １個または１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を介して炭素質材料、フラックス、および金属含有供給材料の中の一つ以上を噴射することを含む請求項２に記載の操業方法。
4. 前記（ｄ）の段階が１個または１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を介して供給材料を噴射することによって金属含有供給材料を供給することを含む請求項１から３までのいずれか１項に記載の操業方法。
5. 前記（ｂ）の段階と（ｃ）の段階との間で、前記種湯の酸化可能材料を燃焼させて前記種湯の温度を上げるために前記（ｃ）の段階で炭素質材料とフラックスとの供給を開始する前に１個または１個以上の供給材料噴射ランス／羽口を介して酸素含有ガスを噴射する請求項１から４までのいずれか１項に記載の操業方法。
6. 前記容器が前容器を含み、前記（ｂ）の段階が前記前容器を介して前記種湯を供給することを含む請求項１から５までのいずれか１項に記載の操業方法。
7. 前記の予熱の段階（ａ）が該前容器を介して熱が喪失されるのを最小にするために該前容器に蓋を位置させることを含む請求項６に記載の操業方法。
8. 前記段階（ａ）の前に前記容器から以前の直接製錬の稼動の終了時に残っているスラグを除去するために該容器を掃除することを含む請求項１から７までのいずれか１項に記載の操業方法。
9. 前記容器が該容器の側壁の少なくとも一部を形成する水冷パネルを含み、前記操業方法がその操業方法の間前記パネルからの初期熱喪失を低減するために前記段階（ａ）の前に前記パネル上にキャスタブルを吹き付けることを含む請求項１から８までのいずれか１項に記載の操業方法。
10. 前記（ｂ）の段階で供給される種湯が少なくとも３質量パーセントの炭素を含有する請求項１から９までのいずれか１項に記載の操業方法。
11. 前記（ｂ）の段階で供給される種湯が珪素、および／またはアルミニウムを含有する請求項１から１０までのいずれか１項に記載の操業方法。
12. 前記（ｃ）の段階が、噴射された炭素質材料およびフラックスを有する前記容器の圧力よりも少なくとも１００ｋＰａ以上の圧力でキャリヤガスを噴射することを含む請求項３から１１までのいずれか１項に記載の操業方法。
13. 前記（ｃ）の段階で少なくとも１２，０００Ｎｍ³／ｈｒの流量で酸素含有ガスを噴射することを含む請求項１に記載の操業方法。
14. 前記（ｄ）の段階で少なくとも２０，０００Ｎｍ³／ｈｒの流量で酸素含有ガスを噴射することを含む請求項１３に記載の操業方法。
15. 前記容器からの放出ガス中の酸素および／または一酸化炭素および／または二酸化炭素の含有量をモニタすることによって前記（ｃ）の段階の継続時間を決めることを含む請求項１から１４までのいずれか１項に記載の操業方法。
16. 前記（ｄ）の段階で噴射された還元された金属含有供給材料が少なくとも６０％金属化されている請求項１から１５までのいずれか１項に記載の操業方法。
17. 前記還元された金属含有供給材料が直接還元鉄である請求項１６に記載の操業方法。

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