JPH0357162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石炭を添加するとともに溶融ガス化
炉の壁部を貫通するノズルパイプによつて酸素含
有ガスを吹き込むことによつて流動床をコークス
粒子から形成し、溶融ガス化炉に被還元鉄原料を
導入することから成る、予備還元した海綿鉄のご
とき粒状鉄原料から溶融銑鉄または鋼予備生成物
を製造するとともに溶融ガス化炉で還元ガスを製
造する方法、および上記方法を実施するための装
置に関する。

この種の方法はアメリカ特許第4317677号明細
書に記載されており、そこでは酸素含有ガスまた
は純粋酸素が、溶融ガス化炉の壁部を貫通する環
状のノズルパイプを通して、形成した金属湯だま
りの上方またはそれをおおうスラグ層の上方に吹
き込まれている。このようにして、下方部で高温
域のコークス粒子の流動床が生じる。粒状鉄原
料、特に予備還元された海綿鉄と、塊炭とが溶融
ガス化炉のフードの装入開口部を通して頂部から
供給され、落下する粒子は流動床中で制動される
とともに、鉄粒子は、コークス流動床を下降する
間に還元されるとともに溶解する。スラグによつ
ておおわれた溶融金属は溶融ガス化炉の底部に集
まる。金属とスラグは別々の湯出し口を通して排
出される。

この公知の方法では、高硫黄含量を有する石炭
が使用されると、種々の困難さが生じる。通常、
冶金学的に使用可能な石炭の硫黄含量は、0.7〜
1.2％であるが、時には２％までの硫黄を含むも
のもある。したがつて、そのような石炭を脱ガス
することにより、予備還元と溶融ガス化を兼ねた
プラントにおいて予備還元のために使用される還
元ガスを生成する方法では、該還元ガスがかなり
の硫黄含量を有することが起こり得る。石炭中に
含まれる硫黄の約1/3は、還元ガス中に見い出さ
れるとともに、還元シヤフト炉での予備還元中に
きわめて大きな割合でFeSとして鉄と結合する。

一般の冶金において、冶金用のコークスは、
0.7〜0.6％の硫黄含量を有している。しかしなが
ら、溶鉱炉処理では、この硫黄は、大部分がスラ
グ中に残存し、銑鉄の強い硫化を誘発することは
ない。しかしながら、銑鉄が直接石炭還元法に基
づいて製造されるならば、冒頭に記した方法の場
合には、溶鉱炉冶金でのものよりもかなり高い硫
黄含量が生じる。

本発明は、上記した困難さおよび不都合さを避
けるとともに、直接還元法により従来のものより
も低い硫黄含量の溶融銑鉄および液状鋼予備生成
物を製造できることを目的として行われたもので
あり、好都合にも、上記方法は、使用される石炭
の硫黄含量に関し特殊な要求がなければ、特に、
１つ以上の還元シヤフト炉を溶融ガス化炉と組み
合わせた結合予備還元−溶融ガス化プラントに使
用されることを予定している。

これらの目的は、冒頭で定義した種類の方法で
達成でき、その方法において被還元鉄原料を、流
動床を形成するための吹き込みガスノズル面のす
ぐ上方に供給される。

本発明の好ましい実施例によると、粒状鉄原料
は、溶融ガス化炉の壁部を貫通するとともに流動
床に入る装入パイプを通して供給される。

この処置は、溶融ガス化炉の上方部、いわゆる
キヤリング域に存在する還元ガス中よりも、流動
床中での方に存在する流黄含量の方が実質的に低
いという知見に基づいている。被装入鉄原料がキ
リング域で硫黄に富んだガスと接触しなければ、
フードに設けられた装入開口部からキリング域を
降下するものよりも、溶融鉄中の硫黄とかなり少
なくできる。

本発明の別の好ましい実施例によると、反応で
形成された還元ガスは、ダスト成分を分離するた
めに１つまたはいくつかのサイクロンへ誘導し、
分離されたダスト粒子は、溶融ガス化炉の壁部を
貫通し、かつ流動床の高さの中に入る装入パイプ
を通して溶融ガス化炉へ戻す。

この処置は、硫黄が、還元ガスと共に運び去ら
れるダスト中に、主としてCaSとして含まれとい
う知見に基づくものである。硫黄含有ダストが予
備還元用の還元ガスと共に、初めに配備された予
備還元シヤフト炉に導入されると、丸球、塊鉱石
等の形状で還元シヤフト炉中に収容されているス
トツク材料は、硫黄含有ダストを抑黄するととも
に積み重ねにより定量的に拾い取るろ過効果を発
揮することになる。これら硫黄含有ダストは、そ
の後、予備還元した原料と共に溶融ガス化炉へ戻
る。それによつて、硫黄のバランスが変化し、溶
融金属に達する硫黄の量が大きくなる。しかしな
がら、本発明で提案したように、ダストが分離さ
れ、流動床に直接供給されると、前記したこの不
都合な結果はもはや生じない。

本発明の他の実施例によると、脱硫効果は、反
応で形成された還元ガスを、溶融ガス化に先だつ
予備還元処理で還元剤として使用される前に、脱
硫処理することによつても達成できる。このよう
な脱硫処理は、塊石炭のごとき塊脱硫剤を含有す
る脱硫カラムに還元ガスを通すことによつて達成
できる。

さらに別の有益な実施例では、ドロマイト、マ
グネサイト、酸化カルシウム、酸化マグネシウム
またはそれらの混合物のごとき石炭および／また
はマグネシウム含有フラツクスを、流動床の領域
に入る別の装入パイプを通して、微粒子形状で吹
き込む。この実施例は、溶融鉄中の硫黄含量の減
少を目的にしているが、これは、石灰と直接還元
鉄とが同時に存在すると、900℃以上の温度範囲
で、硫黄が好ましくは石灰と結合するという事実
に基づいている。その石灰、ドロマイトまたはマ
グネシウムダストは、酸素含有担体ガスと共にま
たは別の装入パイプによつて吹き込れることがで
きる。この場合有利には、脱酸処理を実施する必
要がないことから、これらフラツクスはそれらの
酸化形で使用される。

本発明のさらに別の実施例によると、流動床の
下方に固定床を設け、該固定床は、鉄原料の溶融
温度よりも高い温度に維持されるのが好都合であ
る。この実施例は、還元され溶融化した材料の再
酸化を阻止するという有益性を備えている。

さらに本発明は、耐火性ライニングした溶融ガ
ス化炉１であつて、石炭または他の固形炭素含有
燃料供給用の開口部、鉄原料充填口、形成還元ガ
ス放出用の開口部、およびスラグおよび溶湯用の
開口部を設けると共に、溶融金属および液状スラ
グ収集用の下方部Ａ、コークス流動床の収容用の
中央部Ｂおよびその上方にキリング空間としての
上方部Ｃを設け、さらに該中央部Ｂの下部に、酸
素含有担体ガスおよび要すれば流動床２６形成燃
料注入用の溶融ガス化炉１の壁部を貫通するノズ
ルパイプ１８を設けた溶融銑鉄または鋼予備生成
物および還元ガスの製造装置において、 溶融ガス化炉１の流動床域の側壁を貫通する、
予め還元した鉄供給用のパイプ１６，１７、還元
ガスから分離されたダスト２４，２５供給用のダ
クト並びに所望により酸化カルシウム、酸化マグ
ネシウム、炭酸カルシウムおよび／または炭酸マ
グネシウム含有フラツクス供給用のパイプ１９を
前記ノズルパイプ１８によつて形成された平面の
すぐ上方に、該ガス化炉の側壁上に設けたことを
特徴とする溶融銑鉄または鋼予備生成物および還
元ガスの製造装置を提供する。

以下に、本発明による方法およびそれを実施す
る装置の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

耐火性に裏張りした溶融ガス化炉１は、下方部
Ａと、中央部Ｂと、直径が広くなつた上方部Ｃと
を備えている。下方部Ａは、溶融金属およびスラ
グ収集用並びに積層コークス粒子固定床収納用に
設計されており、中央部Ｂは、コークス粒子と酸
素含有担体ガスとの流動床を形成するようになつ
ており、上方部Ｃは、還元ガス生成用のキリング
空間として役立つ。

溶融ガス化炉１のフード２には、石炭粒子を装
入するために開口部３が設けられている。さらに
フード２には、生成する還元ガスを放出するため
に開口部４，５が設けられている。図示した溶融
ガス化炉１は、２つの予備還元シヤフト炉６，７
と協働し、ダクト８，９によつて接続されてい
る。これらの結合ダクト８，９にはそれぞれダス
トを分離するためにサイクロン１０，１１が配置
されていて、ダストを除いたガスは、ダクト１
２，１３を通つて予備還元シヤフト炉６，７の下
方部へ導入される。

予備還元シヤフト炉６，７の底部からダクト１
４，１５が溶融ガス化炉１の中央部Ｂへ導かれ、
予備還元した鉄原料用装入パイプ１６，１７とし
て、この位置で溶融ガス化炉１の壁部を貫通して
溶融ガス化炉の内部へ入る。これらの装入パイプ
１６，１７のすぐ下には、溶融ガス化炉の壁部を
貫通する輪状のノズルパイプ１８が、酸素含有担
体ガスを吹き込むために設けられている。さら
に、中央部Ｂ領域には、炭酸カルシウム含有フラ
ツクス用の付加的な装入パイプ１９が設けられて
いる。予備還元シヤフト炉６，７は、その上方部
において、鉄鉱石の供給用装入口２０，２１およ
びガス排出口２２，２３を備えている。サイクロ
ン１０，１１の底部からは、ダクト２４，２５を
通して溶融ガス化炉１へ復帰している。これらの
ダクト２４，２５は、溶融ガス化炉の壁部を貫通
する受口によつて、溶融ガス化炉の中央部Ｂへ入
る。

上記の設備は以下のように機能する。すなわ
ち、石炭およびコークス粒子は、開口部３を通し
て溶融ガス化炉へ連続的に供給され、下方向へ下
降する。輪状のノズル１８を通して酸素含有ガス
を注入することによつて適用されるガス圧および
装入される粒子径に応じて、中央部Ｂではコーク
ス粒子の流動床２６または流動床域が形成され、
下方部Ａではコークス粒子の固定床２７が形成さ
れる。予備還元シヤフト炉６，７は上方の装入口
２０，２１を通して塊状の鉄鉱石が連続的に供給
され、予備還元シヤフト炉６，７中で還元ガスの
作用によつて予備還元された材料、特に海綿鉄は
ダクト１４，１５および装入パイプ１６，１７を
通して流動床２６へ直接供給される。

還元中に形成される還元ガスは、キリング空間
Ｃを開口部４，５から通過した後、サイクロン１
０，１１中でダストが除去される。すでに説明し
たように、ダストを除去したガスは、予備還元シ
ヤフト炉６，７に導入される。分離したダスト
は、サイクロン１０，１１の底部からダクト２
４，２５を通つて流動床２６に戻される。

還元工程で生成した溶融鉄は、溶融ガス化炉の
底部に集まるとともに、スラグ層２９でおおわれ
た湯だまり２８を形成する。金属およびスラグは
それぞれ湯出口３０，３１を通して外部へ誘導さ
れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による製造装置の一実施例を示す
説明図である。 １…溶融ガス化炉、２…フード、３，４，５…
開口部、６，７…予備還元シヤフト炉、８，９，
１２，１３，１４，１５，２４，２５…ダクト、
１０，１１…サイクロン、１６，１７，１９…装
入パイプ、１８…ノズルパイプ、２０，２１…装
入口、２２，２３…ガス排出口、２６…流動床、
２７…固定床、２８…湯だまり、２９…スラグ
層、３０，３１…湯出し口、Ａ…下方部、Ｂ…中
央部、Ｃ…上方部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融ガス化炉内に石炭を供給し、かつ該ガス
   化炉の壁部を貫通するノズルパイプの吹込み口か
   ら酸素ガスを吹き込んで石炭粒子の流動床を、そ
   の上方にキリング域をそれぞれ形成せしめると共
   に、粒状鉄原料を導入することによる溶融銑鉄ま
   たは鋼予備生成物および還元ガスの製造方法にお
   いて、 前記鉄原料を、該ガス化炉の側壁から前記キリ
   ング域を通さずに前記酸素吹込み口を含む水平面
   のすぐ上方の前記流動床内に、直接、供給するこ
   とにより前記溶融銑鉄または鋼予備生成物に対す
   る石炭中に含まれる硫黄の混入を抑制することを
   特徴とする製造方法。 ２ 溶融ガス化炉１の壁部を貫通するとともに流
   動床２６に入る装入パイプ１６，１７を通して粒
   状鉄原料を供給する特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ 反応で形成された還元ガスを、ダスト成分を
   分離するために１つまたはいくつかのサイクロン
   １０，１１へ誘導し、分離されたダスト粒子を、
   溶融ガス化炉１の壁部を貫通するとともに流動床
   ２６の高さの中に入る装入パイプ１６，１７を通
   して溶融ガス化炉１へ戻す特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の方法。 ４ 反応で形成された還元ガスを、溶融ガス化に
   先だつ予備還元処理で還元剤として使用される前
   に、脱硫処理に付す特許請求の範囲第１項〜第３
   項のいずれかに記載の方法。 ５ ドロマイト、マグネサイト、酸化カルシウ
   ム、酸化マグネシウムまたはそれらの混合物のご
   とき石灰および／またはマグネシウム含有フラツ
   クスを、流動床２６の領域に入る別の装入パイプ
   １９を通して、微粒子形状で吹き入れる特許請求
   の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の方法。 ６ 流動床２６の下方に固定床２７を設け、該固
   定床２７を、鉄原料の溶融温度よりも高い温度に
   好都合に維持する特許請求の範囲第１項〜第５項
   のいずれかに記載の方法。 ７ 粒状鉄原料が予め還元された海綿鉄である特
   許請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の
   方法。 ８ 溶融銑鉄または鋼予備生成物および還元ガス
   製造用の溶融ガス化炉１からなる装置であつて、
   該溶融ガス化炉１は溶融金属２８および液状スラ
   グ２９収集用の下部Ａ、該下部Ａの上方の石炭流
   動床２６収納用の中央部Ｂ、および該中央部Ｂの
   上方のキリング空間として作用する上部Ｃを有し
   ており、 下部Ａには溶融金属および液状スラグ排出用の
   開口部３０，３１が設けられ、中央部Ｂには酸素
   含有担体ガス注入ノズルパイプ１８が該溶融ガス
   化炉１の壁部を貫通しかつ該流動床２６内の下部
   域で開口しており、上部Ｃには石炭または他の固
   形炭素含有燃料供給用の開口部３および形成した
   還元ガス放出用の開口部４，５が設けられ、 さらに、粒状鉄原料供給用のパイプ１６，１７
   が該ガス化炉１の側壁を貫通して設けられ、かつ
   上記ノズルパイプ１８の開口端を含む水平面のす
   ぐ上方であつて上記流動床２６内で開口している
   ことを特徴とする溶融銑鉄または鋼予備生成物お
   よび還元ガス製造用の装置。 ９ ノズルパイプ１８に流動床２６形成用の燃料
   が注入される特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０ 溶融ガス化炉１の流動床域の側壁を貫通す
   る酸化カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸カル
   シウムおよび／または炭酸マグネシウム含有フラ
   ツクス供給用のパイプ１９が、ノズルパイプ１８
   を含む平面のすぐ上方であつて該ガス化炉の側壁
   上に設けられた特許請求の範囲第９項記載の装
   置。