JPH01149911A

JPH01149911A - 溶融還元法

Info

Publication number: JPH01149911A
Application number: JP62310117A
Authority: JP
Inventors: Takuya Maeda; 卓也前田; Keikichi Murakami; 村上　慶吉; Susumu Yamada; 山田　邁; Mitsuharu Kishimoto; 岸本　充晴; Kenichi Yajima; 健一矢島
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-12-07
Filing date: 1987-12-07
Publication date: 1989-06-13
Also published as: ZA889128B

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、鉄鉱石のような、金属酸化物を含有する鉱
石を、予備還元炉にて固体状態で予備還元したのち、溶
融還元炉にて溶融させて最終還元を行う溶融還元法に関
するもので、とくに、エネルギーの利用率を高め、反応
剤としての石炭、酸素および石灰などの消費ｍを大幅に
削減できる溶融還元法に関するしのである。

（従来の技術）溶融還元法は、鉄鉱石（酸化鉄）などの金属酸化物を含
有する鉱石を、溶融状態で還元して鉄やフェロアロイを
製造する方法であり、将来の原料およびエネルギー事情
に適応するとして最近注目されるようになり、実用化の
だめの研究開発が進められている技術である。この方法
に期待される特長はっぎの点にある。すなわち、製鉄法
としては、高炉法と比べて、安価な原料略、設備の小型
化などを実現できること、またフェロアロイの製造法と
しては、電力に依存しないプロセスの実用化が可能であ
ることなどである。

溶融還元法には種々のプロセスが提案されており、還元
炉の形式も多様であるが、代表的な形式として金属浴炉
式の溶融還元炉があげられる。これは、たとえば製鉄用
のものでは、鉄浴（溶鉄）内へ石炭および酸素とともに
鉄鉱石を装入し、これを還元して溶鉄（銑鉄）を得る還
元炉であるが、反応が速く（固体状態で還元するものに
比べて１００倍以上の速度で還元することができる）、
設備形式がシンプルであるなどの理由で多くのプロセス
に採用されている。

反面、この形式の溶融還元炉はエネルギー利用率が゛非
常に悪いという欠点がある。この形式の溶融還元炉にお
いて酸化鉄を還元する場合の基本反応式を下記に示す。

→１ｋｇ−Ｆｅ（１２）＋２．４１３Ｎｍ″−ＣＯ−■
（１４５０℃）　　　（１４５０℃）この式において、加えたエネルギーはＣ（炭素）の燃焼
熱量であるため、Ｃの発熱ｆｆｌ　（８）００ｋｃａｌ
／ｋｇ）から計算するとその値＋；ｉ　１．２９３Ｘ　
８１００＝１０４７０ｋｃａｌとなる。一方、有効に利
用された熱量はＦ８ｔＯ３（ｔｋｇ）の還元熱ｆｆ１１
７５９ｋｃａｌとＦｅの溶解熱２３９ｋｃａｌを合計し
た値１９９８ｋｃａｌである。したがって、加えたエネ
ルギーの利用率は１９９８／１０４７０、すなわちわず
か１９％であり、残りは全て排ガスとして逃散すること
になる。エネルギーの利用率を上げるためには、この排
ガスの保有するエネルギーを利用する必要がある。

そこで、いわゆる２次燃焼技術として、溶融還元炉内の
ガス空間部に酸素（またはこれを含むガス）を吹き込ん
で、浴面から出てくる可燃性ガスの一部を炉内で融焼さ
せ、それによって発生する熱の一部を浴中に回収するこ
とにより、還元炉のエネルギー利用率を上げる試みがな
される。これは、ＣＯがＣ島に転化される際の燃焼熱は
、ＣがＣＯに転化される際の燃焼熱の２．５倍もあるこ
とを利用するものである。２次燃焼率が３０％、すなわ
ち炉内浴中から発生するＣＯガスの３０％を燃焼させて
Ｃｏｔに転化させ、炉内ガス温度を１６００℃にする場
合には、炉内反応の基本式はつぎのようになる。

この場合、加えたエネルギーは０．６７９ｘ　８１００
＝５５００ｋｃａｌであるため、エネルギー利用率は３
６％となり、２次燃焼を行わない場合に比べて大幅に向
上されるが、まだ十分な数値ではない。

また、極端に２次燃焼率を高めることは、溶融還元炉内
の温度が上昇しすぎて、耐火物寿命の面で問題がある。

したがって、エネルギー利用率をより高めるためには、
さらに新しい技術を導入する必要がある。

そこで考えられたのが、原料鉱石を予備還元する方式で
ある。これは１、前記したように、鉱石を予備還元炉に
て固体状態で予備還元したのち、前記のような溶融還元
炉にて最終還元するものである。予備還元炉の還元用ガ
スとしては、溶融還元炉での最終還元にともなって発生
する高温ガスが主として使用される。予備還元炉として
は、鉱石が流動層を形成して上記のガスと接触・反応す
る流動層形式のものが多く、鉱石を焼結させずに高い還
元効率を得るよう反応温度は８００℃前後に設定されて
いる。

従来、この方式の溶融還元法においては、予備還元炉に
おける還元率（予備還元率）をできるだけ高くするよう
開発努力が傾注されており、通常の予備還元率は７０％
以上に設定されていた。

なお、還元率とは、原料鉱石が６つ金属酸化物を基準と
した酸素の減少率を示すもので、たとえば、ＦｅｔＯｉ
を基準（還元率０％）とした場合は、還元率１１．１％
でＦｅａｓ４に、同３３．３％でＦｅＯに、さらに同ｌ
ＯＯ％でＰｅに還元されることになる。

このような予備還元炉と溶融還元炉からなるプロセスに
おける、エネルギー利用率を調べてみる。

予備還元炉における酸化鉄の還元反応の基本式は、１　、４３０ｋｇ”ＦｅｔＯｓ　十０．６０２Ｎｍ３・
ＣＯ−１ｋｇ−Ｆｅ（ｓ）＋　０．６０２Ｘｍ”Ｃｏｔ
であるが、８００℃でＦｅｔＯｓをＦｅに還元するため
には、第４図に示す公知のＦｅ−Ｃｏ平衡図にしたがい
、予備還元炉出口ガス中のＣｏ／（ＣＯ＋　Ｃｏｔ）比
を６５％以上に保たねばならない。

したがって、このプロセスで予備還元率を１００％とす
る場合には、予備還元炉に送り込むＣｏ亀を増加するた
め、余分のＣとＯｆを溶融還元炉へ加えなければならな
い。その場合、溶融還元炉内の反応は発熱反応であるた
め、熱的平衡を保つために炉内へ冷却剤を加える必要が
ある。たとえば、冷却剤としてＣＯｌを使用する場合を
考えると、その基本式はつぎのようになる。

（予備還元炉にて）１．４３０ｋｇ−ＦｅｔＯｓ＋　１．７２ＯＮｍ３・ｃ
。

→１ｋｇ−Ｆｅ（ｓ）＋　１．１１８Ｘｍ’−ＣＯ＋　
０．６０２Ｘｍ３−Ｃｏｔ・・・・■ （溶融還元炉にて）この場合、加えたエネルギーはＣのもつ燃焼熱ｆｆｉ、
　０．７６８Ｘ　８１００＝　６２２１ｋｃａｌである
ので、熱の有効利用率は３２％である。

予備還元率を７５％とする場合、すなわち予備還元炉に
てＦｅｔＯ８がＦｅＯおよびＦｅまで還元される場合に
は、（予備還元炉にて）１．４３０ｋｇ’Ｆｅ＊Ｏｓ＋　１．２９ＯＮｍ３・Ｃ
Ｏ→０．６２５ｋｇ−Ｆｅ（ｓ）＋０．４８２ｋｇ−Ｆ
ｅＯ十０．８３８Ｘｍ３・ＣＯ＋　０．４５１Ｘｍ３・
ＣＯｔ　・・・・■（溶融還元炉にて）＋　０．４５８Ｘｍ″・Ｏｔ＋　０．１１２Ｘｍ３・Ｃ
０ｔ（２５℃）（２５℃）となり、エネルギー利用率は３９％である。

予備還元炉をもつプロセスにおいても、前記のように溶
融還元炉に２次燃焼技術を適用することがあるが、予備
還元率が７０％以上と高いので、予備還元用ガス中にＣ
０ｆｆ１を確保するために２次燃焼率は３０％以下にす
る必要があった。

このような、予備還元炉と溶融還元炉からなるプロセス
においては、溶融還元炉から発生するガスの保有熱と還
元力を予備還元炉にて利用するとともに、予備還元炉で
予備還元された鉱石の顕熱を溶融還元炉で利用するなど
、いわばプロセス自体においてエネルギーの一部をリザ
イクルさせていることになるが、従来の溶融還元法では
、プロセス内で利用されない剰余のエネルギーは排ガス
として捨てられていた。

以上を要約すると、予備還元炉と溶融還元炉からなる従
来の溶融還元法においては、エネルギー利用の観点から
、つぎの特徴があった。

ｉ）予備還元率は７０％以上。

ｉｉ）二つの還元炉から発生するガスがもつ剰余のエネ
ルギーを、プロセス外の他の用途に用いることはなかっ
た。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来の溶融還元法においては、鉱石（金属酸化
物）を還元して金属を得るために必要な炭素（Ｃ）の消
費量が多い、すなわちエネルギー利用率が低いという、
大きな問題点がある。たとえば高炉法によって鉄鉱石を
還元する場合に比べても、前記の数値はかなり低いため
、溶融還元法についてはこの問題点を解消しない限り、
商業的に普及することは難しいといわれている。

炭素の消費量が多いことから、酸素の消費量も多くなり
、したがって現実的には、スラグの発生量、石灰の消費
量、生成金属のスラグ中へのロスなどの面で悪影響がで
るばかりでなく、これらに関する設備上の負担を増加さ
せることにもなる。

なお、以上で検討したエネルギー利用率は、全て基本反
応式に基づくもので、いわば理想状態でのエネルギー利
用率であるが、現実の還元工程においては、Ｃは純炭素
でなく石炭を使用し、Ｆｅｔｕｓも不純物を含む鉄鉱石
であり、しかも炉体からの放熱（伝熱損失）なども生じ
るので、これらよりもやや低い数値となる。

さらに、従来の溶融還元法では予備還元率が高いために
、大容量の予備還元炉が必要であること、相互に付着し
ゃずい純鉄が鉱石（予備還元鉄）中に生成されるので、
鉱石が大塊化して反応や移送を妨げることなどの問題点
も生じていた。

（発明の目的）本発明は上記の問題点を解消することを目的としてなさ
れたもので、エネルギーの利用率を最大限に高め、石炭
、酸素および石灰などの消費量をできるだけ少なくする
ための溶融還元法を堤供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段）上記した目的を達成するための、この発明の要旨とする
ところは、金属酸化物を含有する鉱石を予備還元炉にて
固体状態で予備還元したのち、溶融還元炉にて溶融させ
て最終還元を行うとと６に、溶融還元炉において発生ず
る還元能力のあるガスを予備還元炉に導入する方式の溶
融還元法において、前記予備還元炉における鉱石の予備
還元率を、最大３３％程度にすることである。

（作用）この発明の溶融還元法によれば、予備還元炉にて最大３
３％程度まで予備還元された鉱石は、還元速度の大きい
溶融還元炉にて確実に１００％還元されるが、予備還元
炉に必要な還元ガスには高い還元力が必要でないため、
溶融還元炉において十分に２次燃焼を実施することがで
き、したがってプロセス全体におけるエネルギーの利用
率が最大限に上昇する。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の第１実施例を示す製鉄用の溶融還元
系統図である。図において、■は予備還元炉、２は溶融
還元炉であり、予備還元炉１において鉄鉱石を固体状態
で予備還元したのち、溶融還元炉２にて溶融させて最終
還元を行う一方、溶融還元炉２において発生する還元力
のある高温ガスを予備還元炉Ｉに還元ガスとして導入す
る方式を示している。

予備還元炉１では、鉱石装入管１１より粉粒状の鉄鉱石
を装入し、ガス管２５より炉内の分散板（整流板）Ｉａ
を介して還元ガスを導入すると、分散板Ｉａ上の鉄鉱石
が流動層１ｂを形成して混合・撹拌され、この状態で還
元ガスと接触・反応して予備還元される。予備還元され
た鉄鉱石（予備還元鉄）は、排出管１２または１３より
排出され、移送管１４内をたとえば気体移送によって移
送されて、溶融還元炉２の溶鉄２ａ中に装入される。

溶融還元炉２の溶鉄２ａ（およびスラグ２ｂ）中には、
上記の予備還元鉄のほかに、石炭および石灰が吹き込み
管２１より吹き込まれ、また酸素と、必要に応じて、前
記した冷却用の炭酸ガス（Ｃｏ。

）またはプロセス回収排ガス（ＣＯ＋　Ｃｏｔ　＋　１
１！　＋ＩＩ　、Ｏ”）とが吹き込み管２２より吹き込
まれる。さらに、吹き込み管２３からは炉内ガス空間部
２ｃに酸素を吹き込み、鉄浴面から出てくるガスの一部
を２次燃焼させる。こうして溶融還元炉２より発生する
ガスは、炉口フード２４、ガス管２５を経て予備還元炉
ｌに導入されて予備還元に用いられたのち、排ガス管２
６より排出される。

この実施例では、プロセス全体のエネルギー利用率を高
めるために、予備還元炉１において鉄鉱石がほとんどＦ
ｅＯになるまで還元するように設定し、溶融還元炉２に
おける２次燃焼率を２０〜５０％としている。予備還元
炉においてＦｅ。

０、がＦｅＯになるまで還元する場合は、予備還元率は
３３．３％であるが、原料として実際に使用する鉄鉱石
には、Ｆｅｔｏ３のほかに、酸素量がやや少ないＦｅ５
ｎ４も若干は含まれており、かつ予備還元炉が流動層式
であることの特性上その経済性を考慮すると、実際の予
備還元率は、はぼ２０〜３３％、すなわち最大３３％程
度になる。

予備還元率と２次燃焼率とをこのように設定することに
よりエネルギー利用率が高くなる理由について、以下に
説明する。

第１図のような溶融還元系統において、単位量の溶鉄Ｆ
ａ（１２）を得ることを考える場合、前記の基本反応式
■〜■を比較・検討することにより、つぎのようなこと
がわかる。

・　（■・■と■・■との比較に基づき）予備還元炉１
における予備還元率を変えることにより、予備還元炉ｌ
に必要なＣＯの慣が変わり、したがって溶融還元炉２に
必要なＣのｍが変わる。

・　（■と■との比較に基づき）溶融還元炉２における
２次燃焼率を変えることにより、必要なＣの量が変わる
。

・　（■と■との比較に基づき）２次燃焼率を変えるこ
とにより、溶融還元炉２より発生するＣＯの量が変わる
。このＣ０ｆｆ１によって予備還元炉■における予備還
元率が変わる（第４図参照）ので、２次燃焼率は予備還
元率に影響することになる。

以上の点から、適当な予備還元率と２次燃焼率とを選ぶ
ことにより、必要なＣの量を最少にする、いいかえれば
エネルギーの有効利用率を最大にすることができると考
えられる。そこで発明者ら・は、予備還元率と２次燃焼
率とをそれぞれ変化させて組み合わせ、各組み合わせに
ついて、基本反応式■〜■に基づき、Ｃの消費ｍを求め
ることにした。

計算にあたっては、できるだけ現実に近い還元工程での
Ｃ（すなわち石炭）の消費量を調べるために、各炉体か
らの放熱（伝熱損失）、２次燃焼による発生熱の鉄浴中
への岩熱効率などを、事前テストの結果に基づいて考慮
に入れたほか、原料や溶鉄の成分などを下記のように設
定したうえで、基本反応式■〜■を補正して使用した。

ａ）原料鉄鉱石：成分（％、乾燥状Ｂ）・・・Ｔ、Ｆｅ：６７．８、ＦｅＯ：０．１、ＬＯＩ：０．５
、ＳｉＯ，：０．７、ＣａＯ：０．０Ｂ、ＭｇＯ：０．
０４石炭：成分（％、乾燥状Ｂ）・・・Ｔ、Ｃ：８０．０、Ｓ　：０．５、Ｈ：ＯＳＮ：１．０
゜ｏ　：ｌＯ，０石炭灰中成分（％、乾燥状Ｂ）・・・Ｓｉｎ、：ａｌｌＳ　　ＣａＯ：４、　　ＭｇＯ：１５
石灰石：成分（％、乾燥状態）・・・ＣａＯ：５３．０、ＭｇＯ：１．０．　ＬＯＩ：４２．
７ｂ）溶鉄：成分（％）　・−Ｆｅ：９４．５、Ｃ：４
．５温度・・・１４５０°ＣＣ）予備還元鉄の溶融還元炉への装入温度：５００’Ｃｄ）予備還元炉内反応温度：　　８００’Ｃｅ）溶融還
元炉内冷却用ガス：　Ｃｏ、　（２５℃）ｆ）予備還元
炉内ＣＯＷ：第４図の還元平衡図に基づき、所定の予備
還元率を得るために理論上必要とされる値に適当量を加
えて最低必要値とした。たとえば、８００’ＣでＦｅｔ
ｕ、１をＰｅＯに還元するためにはｃｏ／ｃｃｏ＋　Ｃ
ｏり比を３０％以上、またＦｅに還元するためには同圧
を７０％以上になるようにした。

以上のような計算の結果、単位ｆｆ１（Ｉｔ）の溶鉄を
つくるために必要な石炭の消費ｆｆ１（ｔ／を一溶鉄）
として、第２図に示すグラフを得た。石炭の消費量は、
前記した理想状態でのエネルギー利用率にかわって、現
実的なエネルギーの消費度合いを示すものとして扱われ
る。同図は、２次燃焼率を０％から１０％おきに設定し
、予備還元率を０〜９０％で変えた場合の、石炭の消費
ｍを示すもので、図中には、２次燃焼によって溶融還元
炉２の出口ガス温度が１９００℃を超すケースを除外し
て示しである。

同図かられかるように、２次燃焼率が５０％で予備還元
率がほぼ３３％の場合に石炭の消費量が最少になる。ま
た２次燃焼率が５０〜２０％の間は、いずれも予備還元
率がほぼ３３％の場合に最少値をもっこともわかる。さ
らに同図には、予備還元率が３３％を超える場合には多
蛍のＣＯが必要なので、２次燃焼率を高＜（３０％以上
）とろうとすれば石炭の消費量が極端に増加することも
示されている。

以上の計算によって求めた、石炭、酸素および石灰の消
費量（溶鉄１ｔあたり）を、図中の点Ａ−Ｄの各点につ
いて示すと下記のようになる。

点Δ（２次燃焼率２０％、予備還元率９．３％）：石炭
−１，７３ｔ、酸素−１０６ＯＮｍ’、石灰・０　、３
１　を点［３（２次燃焼率２０％、予備還元率３３％）
二石炭・４．３０ｔ、酸素”４’９ＯＮｍ’、石灰・Ｏ
’、２４を点Ｃ’（２次燃焼率２０％、予備還元率７５
％）：石炭−２，７０ｔ、酸素・・−１７３ＯＮｍ’、
石灰・０．４７を点Ｄ（２次燃焼率５０％、予備還元率
３３％）二石炭・Ｑｏ、ｎｔ、酸素−４５０）Ｊｍ’、
石灰・０．１５ｔこのように、石炭の消費量が少ない点
Ｂや点Ｄ（いずれも予備還元率は３３％）では、酸素お
よび石灰の消費量も少ない。

つぎに、この発明の溶融還元法に関する第２実施例を、
第３図に基づいて説明する。第３図は、基本的には第１
図と同じ製鉄用溶融還元プロセスを示すが、二つの還元
炉から発生ずるガスのエネルギーを、プロセス外の他の
用途に用いてエネルギーの有効利用をはかることのでき
る溶融還元系統図である。第１実施例に示した検討結果
に基づき、この実施例でも予備還元率を３３％、２次燃
焼率を５０％に設定している。なお、図中、第１実施例
と共通ずる部分には、同一の符号を記している。

この実施例の特徴は、溶融還元炉２にて発生し予備還元
炉！へ至るガスには、除塵器３１、蒸気発生器（Ｎｏ、
１ボイラ）３２およびガスの部分燃焼器３３を経由させ
、予備還元炉１の排ガスには、除塵器３４および蒸気発
生器（Ｎｏ、２ボイラ）３５を経由させることである。

したがって上記のガスは、それぞれ除塵器３１．３４に
て除塵されたうえ、蒸気発生器３２．３５に導かれて蒸
気発生用の熱源として使用される。これにより、ガスの
保有熱は蒸気のエネルギーに転換されるので、製鉄所内
の発電や暖房などに使用することができる。

なお、部分燃焼器３３は、Ｎｏ、１ボイラ３２で温度が
降下したガスに、酸素（またはこれを含むガス）を吹き
込んで可燃成分の一部を燃焼させることによりガス温度
を再度上昇させて、予備還元炉！に必要なガス温度にす
るためのものである。

予備還元炉１における予備還元率が低いので、こうした
部分燃焼によってガス中のＣＯまたは！１゜のうちの一
部を燃焼させてＣＯ！とＩｌ１０に転化させても、ガス
温度が上昇すれば、十分に予備還元用ガスとして使用で
きる。また、部分燃焼用の酸素の吹き込み口は、Ｎｏ、
１ボイラ３２の熱効率を高めるために、Ｎ０１１ボイラ
３２内のガス流路に設けてもよい。

第３図の４個の枠内に示した温度と組成は、ガス経路内
の各点におけるガス状態を示す数値であり、この実施例
で、予備還元率と２次燃焼率とを上記のように設定し、
第１実施例の条件ａ）〜ｒ）および下記の条件イ）〜ハ
）で試算した結果を示すものである。

（）　Ｎｏ、１ボイラ３２でのガスの温度変化：１７０
０℃　→　６００°ＣＯ）部分燃焼器３３での部分燃焼率（Ｃｏ・Ｈ８よりＣ
ｏ、　−１１，０に転化された割合）：１５％八）　Ｎ
ｏ、２ボイラ３５でのガスの温度変化：８００℃→４０
０°Ｃ枠内の数値のうち注目されるものは、部分燃焼器３３の
出口ガスおよび予備還元炉１の出口ガスに関するもので
ある。部分燃焼器３３出ロガスのＣｏ／（ＣＯ＋　Ｃｏ
、）比は３８％であり６５％を下回るので、これを予備
還元炉１に導入して８００℃前後で鉄鉱石を予備還元し
ても、鉄鉱石中に純鉄を生成することがない。また予備
還元炉１の出口ガス中には、鉄鉱石をＰｅＯまで還元す
るのに十分なｍのＣＯおよびＩｌ、が含まれている。す
なわち、ガス中にＣＯと１１．がある場合には、８００
℃でＦｅＯを得る条件はＣｏ／Ｃｏ、　＞　０．３５か
つＩｌｔ／ｌ１ｔＯ＞　０．３４であるが、試算結果で
は予備還元炉Ｉの出口ガスはＣｏ／Ｃｏ、　＝　０　、
３６およびＩＩｓ／ＩＩｔＯ＝　１．１８であり、これ
を満足する。また、Ｎｏ、　２ボイラ３５を経て排出さ
れるこのガスは、成分的には７８０ｋｃａｌ／Ｎｍ”の
化学熱をもっているので、高炉ガスなどと同様に、製鉄
所内で燃料として使用することができる。

一方、前記の蒸気発生器３２および３５によって発生す
る蒸気量は、合計では約１．６ｔ　（溶鉄１ｔあたり）
になり、これを全て発電用に使用すると約３００Ｈ（同
）にもなるため、多量のエネルギーがプロセス外に利用
できることになる。

さらにこの実施例の有利な点は、溶融還元炉２の操業条
件の変動により生じる、予備還元用ガスの温度と成分の
変動を、部分燃焼率の変更によって抑制できることであ
る。すなわち、溶融還元炉２の操業においては、還元反
応の進行度などに応じて、炭素、酸素または石灰の装入
量を変化させるが、これによって溶融還元炉２から発生
するガス（つまり予備還元炉１へ導入する予備還元用ガ
ス）の温度と成分も変動する。

こういった変動に応じて、部分燃焼器３３においてガス
の部分燃焼率を調節すれば、予備還元炉１へ導入する前
に、予備還元用ガスとして望ましい温度と成分に合わせ
ることができる。たとえば、溶融還元炉２において吹き
込み酸素量を減らして２次燃焼率を下げることにより、
ガス中にＣＯが増えガス温度が下がった場合には、部分
燃焼器３３で部分燃焼率を高めれば、予備還元率３３％
にふされしいガス状態になおすことができる。

なお、以上に述べた本発明の溶融還元法は、鉄鉱石を還
元して鉄を得る場合に限らず、クロム鉱石（Ｃｒ、Ｏｓ
またはＰｅＣｒｔＯ４）を還元してフェロクロムを得る
など、同様のプロセスにより他の金属を製造する場合に
も適用することができる。

（発明の効果）以上のように構成した本発明の溶融還元法によれば、下
記の効果がもたらされる。

１）溶融金属を得るために必要とする石炭の消費量が大
幅に削減される。

２）上記１）の効果にともない、酸素および石灰などの
消費量も低減する。

３）上記１）、２）の効果にともない、排ガスの発生量
が減少する。

４）上記１）、２）の効果にともない、溶融金属中のス
ラグの発生量が減るので、これによる金属のロスが減少
して金属の製造歩留まりが向上する。

５）上記１）〜４）の効果にともない、石炭や石灰の搬
送設備、酸素供給設備および排ガス処理設備を小規模化
できるので、設備費およびその運転費を軽減できる。

６）予備還元率が低いため、予備還元炉の容量を小さく
できる。

７）予備還元用ガスの還元能力（還元性成分の量）が低
くて済むことから、第２実施例に示したように、ガスの
顕熱をボイラで最大限に回収するなど、エネルギーを有
効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す溶融還元系統図、第
２図は第１図の溶融還元系統における予備還元率および
２次燃焼率と石炭の消費ｍとの関係を示すグラフ、第３
図は本発明の第２実施例を示す溶融還元系統図、第４図
はｃｏガスによる鉄の還元平衡図である。Ｉ・・・予備還元炉、２・・・溶融還元炉、１４・・・
移送管、２５・・・ガス管、３１．３４・・・除塵器、
３２．３５・・・蒸気発生器、３３・・・部分燃焼器。第１図第２図第４図温度（’Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属酸化物を含有する鉱石を予備還元炉にて固体
状態で予備還元したのち、溶融還元炉にて溶融させて最
終還元を行うとともに、溶融還元炉において発生する還
元能力のあるガスを予備還元炉に導入する方式の溶融還
元法において、前記予備還元炉における鉱石の予備還元
率を、最大３３％程度にすることを特徴とする溶融還元
法。
（２）前記予備還元炉における鉱石の反応温度が８００
℃前後で、予備還元炉に導入するガス中のＣＯ／（ＣＯ
＋ＣＯ＿２）比が６５％以下である、特許請求の範囲第
１項に記載の溶融還元法。
（３）前記溶融還元炉から予備還元炉へ至るガス流通経
路の途中に、前記ガスの顕熱回収用ボイラを設け、この
ボイラを出たガス中に酸素などを吹き込むことによりこ
のガスを部分燃焼させる、特許請求の範囲第１項に記載
の溶融還元法。