JPH0360884B2 - - Google Patents
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- JPH0360884B2 JPH0360884B2 JP59191330A JP19133084A JPH0360884B2 JP H0360884 B2 JPH0360884 B2 JP H0360884B2 JP 59191330 A JP59191330 A JP 59191330A JP 19133084 A JP19133084 A JP 19133084A JP H0360884 B2 JPH0360884 B2 JP H0360884B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0033—In fluidised bed furnaces or apparatus containing a dispersion of the material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鉄鉱石を流動層方式で予備還元した
後溶融還元炉で還元を完結する直接還元製鉄法に
関するものである。
後溶融還元炉で還元を完結する直接還元製鉄法に
関するものである。
鉄鋼生産は高炉−転炉に代表される間接製鉄法
が主流であるが、シヤフト炉、ロータリーキル
ン、流動層還元炉等により還元鉄を得る直接製鉄
法も実用化されている。高炉−転炉方式では原料
鉄鉱石を事前に塊成化処理（ペレツト、焼結、ブ
リケツト等）するか或いは、塊状の鉄鉱石を使用
する必要があるが、流動層方式を採用する場合を
除けば直接製鉄法でもこの点は同じである。しか
しもし粉粒状の鉄鉱石をそのまま原料としてこれ
を還元することができれば、塊成化の為の費用が
削減される。こうした期待に沿う製鉄法として、
粉粒状鉄鉱石を還元性ガスで流動状態にして直接
還元する流動層還元法が研究または実用化されて
いる。しかし流動層還元法には以下に示す如く多
くの問題が未解決のまま残されている為、工業的
規模で実用化されているのは１、２例にすぎな
い。また直接製鉄法においてはプロセス上の制約
からロータリーキルン法を除いては実用上還元剤
として天燃ガスが使用されている。石炭をガス化
して還元ガスを製造する方法は技術的には可能性
があるが実用的には石炭を還元剤原料とする直接
還元製鉄法はロータリーキルン法に限られてい
る。
が主流であるが、シヤフト炉、ロータリーキル
ン、流動層還元炉等により還元鉄を得る直接製鉄
法も実用化されている。高炉−転炉方式では原料
鉄鉱石を事前に塊成化処理（ペレツト、焼結、ブ
リケツト等）するか或いは、塊状の鉄鉱石を使用
する必要があるが、流動層方式を採用する場合を
除けば直接製鉄法でもこの点は同じである。しか
しもし粉粒状の鉄鉱石をそのまま原料としてこれ
を還元することができれば、塊成化の為の費用が
削減される。こうした期待に沿う製鉄法として、
粉粒状鉄鉱石を還元性ガスで流動状態にして直接
還元する流動層還元法が研究または実用化されて
いる。しかし流動層還元法には以下に示す如く多
くの問題が未解決のまま残されている為、工業的
規模で実用化されているのは１、２例にすぎな
い。また直接製鉄法においてはプロセス上の制約
からロータリーキルン法を除いては実用上還元剤
として天燃ガスが使用されている。石炭をガス化
して還元ガスを製造する方法は技術的には可能性
があるが実用的には石炭を還元剤原料とする直接
還元製鉄法はロータリーキルン法に限られてい
る。
流動層還元法における最大の問題は、効率よく
還元反応を進行させるために高温において還元す
る必要がありその場合、還元により生成した還元
鉄粉が相互に付着して“ステイツキング”と呼ば
れる流動化停止現象を生じ、還元の進行が著しく
停滞することである。そこでステイツキング防止
対策として粗粒鉄鉱石を使用する方法、流動
層内を撹拌機等で機械的に撹拌する方法、流動
層内へコークス粉等の異物を混入させる方法、
鉄鉱石粉粒体をMgOやCaO等の非鉄酸化鉄で被
覆する方法、等が提案され、何れの方法も実験室
規模では相当の効果を有することが確認されてい
る。しかしながら工業的規模で実用化しようとす
ると、の方法では粒度調整に費用を要する他、
粗粒化によつて反応速度が低下する、の方法で
は高温の流動層内における撹拌部材の摩耗が著し
く且つシール構造が複雑である。の方法ではコ
ークス粉等の消耗が著しい他、異物と鉄鉱石が流
動層内で比重差により分離し易い、の方法は非
鉄金属酸化鉄による被覆が困難で高コストとな
る、といつた問題が生じてくる。ステイツキング
を防止する他の方法として反応温度を下げる方法
もあり、１〜２実用化されている例もあるが反応
温度は800℃以下に限られており、この場合反応
温度が小さいため、還元に長時間を要し、設備が
大型化するほか反応炉を多段化する必要があるな
ど設備費が増大することが避けられない。
還元反応を進行させるために高温において還元す
る必要がありその場合、還元により生成した還元
鉄粉が相互に付着して“ステイツキング”と呼ば
れる流動化停止現象を生じ、還元の進行が著しく
停滞することである。そこでステイツキング防止
対策として粗粒鉄鉱石を使用する方法、流動
層内を撹拌機等で機械的に撹拌する方法、流動
層内へコークス粉等の異物を混入させる方法、
鉄鉱石粉粒体をMgOやCaO等の非鉄酸化鉄で被
覆する方法、等が提案され、何れの方法も実験室
規模では相当の効果を有することが確認されてい
る。しかしながら工業的規模で実用化しようとす
ると、の方法では粒度調整に費用を要する他、
粗粒化によつて反応速度が低下する、の方法で
は高温の流動層内における撹拌部材の摩耗が著し
く且つシール構造が複雑である。の方法ではコ
ークス粉等の消耗が著しい他、異物と鉄鉱石が流
動層内で比重差により分離し易い、の方法は非
鉄金属酸化鉄による被覆が困難で高コストとな
る、といつた問題が生じてくる。ステイツキング
を防止する他の方法として反応温度を下げる方法
もあり、１〜２実用化されている例もあるが反応
温度は800℃以下に限られており、この場合反応
温度が小さいため、還元に長時間を要し、設備が
大型化するほか反応炉を多段化する必要があるな
ど設備費が増大することが避けられない。
この様な問題を解決するための手段として、特
開昭54−48622号公報では流動層中に直接的に炭
化水素系成分と粉状鉄鉱石を混合させ、炭化水素
系成分からの炭素分を浸炭、付着或は炭素混合状
態として、ステイツキングを防止すると共に高温
還元により還元鉄を製造する方法を開示してい
る。
開昭54−48622号公報では流動層中に直接的に炭
化水素系成分と粉状鉄鉱石を混合させ、炭化水素
系成分からの炭素分を浸炭、付着或は炭素混合状
態として、ステイツキングを防止すると共に高温
還元により還元鉄を製造する方法を開示してい
る。
しかし同上の方法では効率よく還元率90％以上
の還元鉄を製造するためには炉温を800〜1000℃
の高温度にしなければならない。しかも同法では
炉中において炭化水素の分解による炭素の鉄鉱石
上への析出と還元を同時に進行させるために、還
元炉中では鉄鉱石粒子上への炭素の析出による粒
子径の増大がおこる反面、鉄鉱石粒子の還元によ
る炭素の変化が同時に進行し、流動状態が不安定
となる原因となるそれがある。
の還元鉄を製造するためには炉温を800〜1000℃
の高温度にしなければならない。しかも同法では
炉中において炭化水素の分解による炭素の鉄鉱石
上への析出と還元を同時に進行させるために、還
元炉中では鉄鉱石粒子上への炭素の析出による粒
子径の増大がおこる反面、鉄鉱石粒子の還元によ
る炭素の変化が同時に進行し、流動状態が不安定
となる原因となるそれがある。
また800〜1000℃の高温度域で炭化水素を分解
するため、分解生成物中のガス分が多く油分の少
ないものとなる。したがつて分解ガスを循環し還
元ガスとして利用する場合には有利であるが、副
生油分を必要とする場合には不利になる。特に石
炭を炭化水素として使用する場合には流動層中で
チヤーを生成するため先に述べた流動層の不安定
さは増大すると考えられる。
するため、分解生成物中のガス分が多く油分の少
ないものとなる。したがつて分解ガスを循環し還
元ガスとして利用する場合には有利であるが、副
生油分を必要とする場合には不利になる。特に石
炭を炭化水素として使用する場合には流動層中で
チヤーを生成するため先に述べた流動層の不安定
さは増大すると考えられる。
本発明はこうした状況のもとで、石炭を還元剤
原料として高温の流動層におけるステイツキング
の発生を防止し、円滑な操業性のもとで流動層還
元を効率良く実施すると共に鉄鉱石の直接還元プ
ロセスのなかに効果的に組みこんだ技術を提供す
るものである。
原料として高温の流動層におけるステイツキング
の発生を防止し、円滑な操業性のもとで流動層還
元を効率良く実施すると共に鉄鉱石の直接還元プ
ロセスのなかに効果的に組みこんだ技術を提供す
るものである。
本発明の要点は、流動層方式で予備還元した後
溶融還元炉で最終還元を行なう直接還元製鉄法に
おいて、 還元剤原料として微粉状の石炭を使用し、流
動層方式の乾留炉又はガス化炉で処理してガス
及び液体を生成しチヤーから分離する工程、 上記の工程で得られるガス及び液体を第１
流動層炉へ供給し、該第１流動層炉において粉
粒状鉄鉱石の表面に２〜10重量％の炭素分を付
着させる工程、 炭素分の付着された粉粒状鉄鉱石を第２流動
層炉へ供給し、該第２流動層炉において粉粒状
鉄鉱石を予備還元する工程、 予備還元された粉粒状鉄鉱石を溶融還元炉へ
供給し、前記の工程で得られるチヤーを該溶
融還元炉に吹込んで溶融還元を行なう工程、 溶融還元炉から排出される還元性排ガスを前
記第２流動層炉へ供給する工程、 からなる点に存在するものである。
溶融還元炉で最終還元を行なう直接還元製鉄法に
おいて、 還元剤原料として微粉状の石炭を使用し、流
動層方式の乾留炉又はガス化炉で処理してガス
及び液体を生成しチヤーから分離する工程、 上記の工程で得られるガス及び液体を第１
流動層炉へ供給し、該第１流動層炉において粉
粒状鉄鉱石の表面に２〜10重量％の炭素分を付
着させる工程、 炭素分の付着された粉粒状鉄鉱石を第２流動
層炉へ供給し、該第２流動層炉において粉粒状
鉄鉱石を予備還元する工程、 予備還元された粉粒状鉄鉱石を溶融還元炉へ
供給し、前記の工程で得られるチヤーを該溶
融還元炉に吹込んで溶融還元を行なう工程、 溶融還元炉から排出される還元性排ガスを前
記第２流動層炉へ供給する工程、 からなる点に存在するものである。
本発明では、粉粒状石炭を上記乾留炉（または
ガス化炉）で処理することにより得られたガスお
よび液体を予備処理工程用として別途設けた第１
流動層に供給し、該流動層内でこれを粉粒状鉄鉱
石の表面に炭素として付着せると共に、得られた
炭素付着粉粒状鉄鉱石を第２流動層における流動
層予備還元に付すので、反応温度を高めた場合で
もステイツキング現象を生じることがなく、円滑
な流動状態で効率良く還元反応を進めることがで
きる。
ガス化炉）で処理することにより得られたガスお
よび液体を予備処理工程用として別途設けた第１
流動層に供給し、該流動層内でこれを粉粒状鉄鉱
石の表面に炭素として付着せると共に、得られた
炭素付着粉粒状鉄鉱石を第２流動層における流動
層予備還元に付すので、反応温度を高めた場合で
もステイツキング現象を生じることがなく、円滑
な流動状態で効率良く還元反応を進めることがで
きる。
即ち後記実施例でも明らかにする様に、炭素付
着処理をしていない鉄鉱石を流動層還元に付した
場合、反応温度を850℃に設定すると還元率が約
33％に達した時点でステイツキングが発生し流動
化が停止してしまい、もはや還元を進行させるこ
とができない。そしてステイツキングを生ずるこ
となく60％以上の還元率を得ることのできる反応
温度の上限は約800℃であるが、この様な低い反
応温度では還元率が90％に達するまでに約60分も
の長時間を要し、高い生産性を示さない。これに
対し予備処理工程を設けて粉粒状の鉄鉱石に約４
％の炭素を付着させておくと、流動層還元時の温
度を900℃程度以上に高めた場合でもステイツキ
ングを生ずることなく、わずか25分程度でも還元
率を約90％まで高めることができる。更に炭素付
着鉄鉱石を用いる流動層還元においては、反応系
の圧力を高めることによつて反応速度を一層高め
ることができ、還元率が90％に到達するまでの所
要時間は更に短縮されることが知られている。
着処理をしていない鉄鉱石を流動層還元に付した
場合、反応温度を850℃に設定すると還元率が約
33％に達した時点でステイツキングが発生し流動
化が停止してしまい、もはや還元を進行させるこ
とができない。そしてステイツキングを生ずるこ
となく60％以上の還元率を得ることのできる反応
温度の上限は約800℃であるが、この様な低い反
応温度では還元率が90％に達するまでに約60分も
の長時間を要し、高い生産性を示さない。これに
対し予備処理工程を設けて粉粒状の鉄鉱石に約４
％の炭素を付着させておくと、流動層還元時の温
度を900℃程度以上に高めた場合でもステイツキ
ングを生ずることなく、わずか25分程度でも還元
率を約90％まで高めることができる。更に炭素付
着鉄鉱石を用いる流動層還元においては、反応系
の圧力を高めることによつて反応速度を一層高め
ることができ、還元率が90％に到達するまでの所
要時間は更に短縮されることが知られている。
尚本発明では、粉粒状鉄鉱石に炭素を付着させ
る方法として、流動層還元部を構成する第２流動
層の前に第１流動層を設け、該第１流動層内へ粉
粒状鉄鉱石と、石炭から誘導されるガスまたは液
体（流動層方式の乾留炉又はガス化炉で得られる
もの、以下同じ）を装入して流動状態で接触させ
る方法を採用する。この方法であれば粉粒状鉄鉱
石のすべてに万遍なく且つ均一に炭素が付着し、
第２流動層における流動層予備還元時のステイツ
キングを効果的に阻止することができる。石炭か
ら誘導されるガスおよび液体の種類は特に限定さ
れず、石炭の２次製品であるガス、タール、高温
で液体化するピツチあるいは溶剤精製炭等を使用
することができる。この様に第１流動層を設けて
粉粒状鉄鉱石に炭素を付着させる工程を加えるこ
とによつて、第２流動層（予備還元炉）に装入さ
れる粉粒状鉄鉱石の粒度が均一化されると共に、
密度も均一化される。また鉄鉱石の表面状態が改
善され、第２流動層への鉱石の装入が容易にな
る。すなわち高温反応部の操業はきわめて容易に
おこなわれることになる。
る方法として、流動層還元部を構成する第２流動
層の前に第１流動層を設け、該第１流動層内へ粉
粒状鉄鉱石と、石炭から誘導されるガスまたは液
体（流動層方式の乾留炉又はガス化炉で得られる
もの、以下同じ）を装入して流動状態で接触させ
る方法を採用する。この方法であれば粉粒状鉄鉱
石のすべてに万遍なく且つ均一に炭素が付着し、
第２流動層における流動層予備還元時のステイツ
キングを効果的に阻止することができる。石炭か
ら誘導されるガスおよび液体の種類は特に限定さ
れず、石炭の２次製品であるガス、タール、高温
で液体化するピツチあるいは溶剤精製炭等を使用
することができる。この様に第１流動層を設けて
粉粒状鉄鉱石に炭素を付着させる工程を加えるこ
とによつて、第２流動層（予備還元炉）に装入さ
れる粉粒状鉄鉱石の粒度が均一化されると共に、
密度も均一化される。また鉄鉱石の表面状態が改
善され、第２流動層への鉱石の装入が容易にな
る。すなわち高温反応部の操業はきわめて容易に
おこなわれることになる。
第１流動層で分解したガスあるいは液体は分解
ガスおよび油分として回収されるがガスは第２流
動層の還元ガスへ、油分は第１流動層の粉粒状鉄
鉱石付着炭素源として利用できるほか、ガスは燃
料として、油分は水素添加後液体燃料とすること
ができる。
ガスおよび油分として回収されるがガスは第２流
動層の還元ガスへ、油分は第１流動層の粉粒状鉄
鉱石付着炭素源として利用できるほか、ガスは燃
料として、油分は水素添加後液体燃料とすること
ができる。
第１流動層に使用する石炭から誘導されたガス
および液体はつぎのような方法で製造することが
必要である。すなわち前述のごとく流動層方式
の石炭ガス化装置を別途設け、石炭を流動層熱分
解してCOの豊富なガスを生成せしめ、これを第
１流動層で粉粒状鉄鉱石と混合処理して鉄鉱石表
面にＣを析出させる（2CO→CO2＋Ｃ）方法や、
流動層方式の石炭乾留装置を別途設け、石炭を
乾留してタール等を発生せしめ、これを第１流動
層で粉粒状鉄鉱石表面に付着させる方法を採用す
ることが必要となる。後者の石炭乾留装置を使用
する場合には低温乾留時のタールの生成量が多い
ので、第１流動層における鉄鉱石付着炭素源とし
ては極めて有効であり、かつ同時に生成するマイ
ルドチヤーは例えば溶融還元炉を第２流動層の後
段に設けて溶鉄を製造したり、スクラツプ溶解時
の炭素源として極めて優れたものとなる。
および液体はつぎのような方法で製造することが
必要である。すなわち前述のごとく流動層方式
の石炭ガス化装置を別途設け、石炭を流動層熱分
解してCOの豊富なガスを生成せしめ、これを第
１流動層で粉粒状鉄鉱石と混合処理して鉄鉱石表
面にＣを析出させる（2CO→CO2＋Ｃ）方法や、
流動層方式の石炭乾留装置を別途設け、石炭を
乾留してタール等を発生せしめ、これを第１流動
層で粉粒状鉄鉱石表面に付着させる方法を採用す
ることが必要となる。後者の石炭乾留装置を使用
する場合には低温乾留時のタールの生成量が多い
ので、第１流動層における鉄鉱石付着炭素源とし
ては極めて有効であり、かつ同時に生成するマイ
ルドチヤーは例えば溶融還元炉を第２流動層の後
段に設けて溶鉄を製造したり、スクラツプ溶解時
の炭素源として極めて優れたものとなる。
上記の様な炭素付着の効果を有効に発揮させる
ためには、鉄鉱石に対して２重量％以上、特に好
ましくは3.5重量％以上の炭素を付着させなけれ
ばならない。但し炭素付着によるステイツキング
防止効果は約10重量％で飽和しそれ以上付着させ
ることは無駄であるばかりでなく、10重量％を超
えると付着自体が困難になるので、炭素付着量は
10重量％以下、より一般的には５重量％以下に抑
えるべきである。即ち本発明によれば鉄鉱石に対
して２〜10重量％、より好ましくは3.5〜５重量
％の炭素を付着させることによつて、流動層予備
還元時のステイツキングを確実に防止することが
でき、第２流動層においては短時間で容易に還元
率90％以上の還元鉄を得ることができる。
ためには、鉄鉱石に対して２重量％以上、特に好
ましくは3.5重量％以上の炭素を付着させなけれ
ばならない。但し炭素付着によるステイツキング
防止効果は約10重量％で飽和しそれ以上付着させ
ることは無駄であるばかりでなく、10重量％を超
えると付着自体が困難になるので、炭素付着量は
10重量％以下、より一般的には５重量％以下に抑
えるべきである。即ち本発明によれば鉄鉱石に対
して２〜10重量％、より好ましくは3.5〜５重量
％の炭素を付着させることによつて、流動層予備
還元時のステイツキングを確実に防止することが
でき、第２流動層においては短時間で容易に還元
率90％以上の還元鉄を得ることができる。
尚特開昭53−142313号公報のように、鉄鉱石の
流動層還元工程で石炭を添加する方法もあるが、
これらの方法は石炭やコークス等の炭素源を単に
鉄鉱石と混合した状態で流動化させており、本発
明の様に流動層予備還元に先立つて別の流動層
（即ち第１流動層）で鉄鉱石に炭素を付着させて
おく方法とは基本的に異なるものである。すなわ
ち、このような場合には石炭やコークス中に含ま
れる灰分が還元鉄中に混入するため高品位の還元
鉄を得るためには還元後に不純物を磁選等により
分離するか、溶融炉と組み合わせて溶融し、これ
らの不純物をスラグとして取り除く必要がある。
また炭素を還元鉄に吸収させるアイアン・カーバ
イド法という技術も知られているが、この方法は
還元性ガスとしてCOガスを用い、下記の反応で
鉄の浸炭物であるセメンタイト（Fe3O）を生成
させるものであり、 3Fe＋2CO→Fe3C＋CO2 遊離した炭素を鉄鉱石表面に付着させてステイツ
キングを防止するという本発明の技術とは根本的
に異質のものである。更に本発明においては、(A)
前記流動層方式の乾留炉又はガス化炉で得られた
チヤーを、前記予備還元に後続する溶融還元炉へ
吹き込んで溶融還元を行う工程、並びに(B)溶融還
元炉から排出される還元性排ガスを予備還元炉へ
供給する工程が含まれるので石炭の効率的な利用
が達成できる。この様に、流動層方式による乾
留又はガス化工程（チヤーの分離も含む）、第
１流動層炉による炭素付着工程、第２流動層炉
による予備還元工程、上記工程で得られるチ
ヤーの溶融還元炉への吹込み工程、溶融還元炉
からの排出ガスを第２流動層炉へ供給する工程を
組み合わせることによつて、石炭を最大限有効利
用することができる。
流動層還元工程で石炭を添加する方法もあるが、
これらの方法は石炭やコークス等の炭素源を単に
鉄鉱石と混合した状態で流動化させており、本発
明の様に流動層予備還元に先立つて別の流動層
（即ち第１流動層）で鉄鉱石に炭素を付着させて
おく方法とは基本的に異なるものである。すなわ
ち、このような場合には石炭やコークス中に含ま
れる灰分が還元鉄中に混入するため高品位の還元
鉄を得るためには還元後に不純物を磁選等により
分離するか、溶融炉と組み合わせて溶融し、これ
らの不純物をスラグとして取り除く必要がある。
また炭素を還元鉄に吸収させるアイアン・カーバ
イド法という技術も知られているが、この方法は
還元性ガスとしてCOガスを用い、下記の反応で
鉄の浸炭物であるセメンタイト（Fe3O）を生成
させるものであり、 3Fe＋2CO→Fe3C＋CO2 遊離した炭素を鉄鉱石表面に付着させてステイツ
キングを防止するという本発明の技術とは根本的
に異質のものである。更に本発明においては、(A)
前記流動層方式の乾留炉又はガス化炉で得られた
チヤーを、前記予備還元に後続する溶融還元炉へ
吹き込んで溶融還元を行う工程、並びに(B)溶融還
元炉から排出される還元性排ガスを予備還元炉へ
供給する工程が含まれるので石炭の効率的な利用
が達成できる。この様に、流動層方式による乾
留又はガス化工程（チヤーの分離も含む）、第
１流動層炉による炭素付着工程、第２流動層炉
による予備還元工程、上記工程で得られるチ
ヤーの溶融還元炉への吹込み工程、溶融還元炉
からの排出ガスを第２流動層炉へ供給する工程を
組み合わせることによつて、石炭を最大限有効利
用することができる。
第１図は本発明の実施例を示すもので、第１流
動層１の上流側にサイクロン分離器４を介して乾
留炉５が設けられている。そしてこの乾留炉５に
石炭を装入し500〜600℃程度の温度で熱分解せし
め、生成するタールを含んだガスをサイクロン分
離器４で浄化した後第１流動層炉１へ送り、500
〜600℃程度の温度で粉粒状鉄鉱石と流動状態で
接触させ、タールの分解反応によつて生成する炭
素を鉄鉱石の表面に付着・析出させる。尚乾留炉
５は図示した様な流動層炉や固定層、移動層式の
炉も利用できる。ガス化炉を利用する場合、別に
設置した固定層、移動層あるいは流動層によつて
石炭をガス化し、生成したCOを第１流動層にお
いて鉄鉱石と接触させ、2CO→CO2＋Ｃの反応に
よつて鉄鉱石上に炭素を被覆させることによつて
行われる。また乾留炉５で副生するチヤーは、溶
融還元炉３へ供給する炭材として利用される。図
中６，７は循環用排ガスを浄化する為のサイクロ
ン分離器を示す。
動層１の上流側にサイクロン分離器４を介して乾
留炉５が設けられている。そしてこの乾留炉５に
石炭を装入し500〜600℃程度の温度で熱分解せし
め、生成するタールを含んだガスをサイクロン分
離器４で浄化した後第１流動層炉１へ送り、500
〜600℃程度の温度で粉粒状鉄鉱石と流動状態で
接触させ、タールの分解反応によつて生成する炭
素を鉄鉱石の表面に付着・析出させる。尚乾留炉
５は図示した様な流動層炉や固定層、移動層式の
炉も利用できる。ガス化炉を利用する場合、別に
設置した固定層、移動層あるいは流動層によつて
石炭をガス化し、生成したCOを第１流動層にお
いて鉄鉱石と接触させ、2CO→CO2＋Ｃの反応に
よつて鉄鉱石上に炭素を被覆させることによつて
行われる。また乾留炉５で副生するチヤーは、溶
融還元炉３へ供給する炭材として利用される。図
中６，７は循環用排ガスを浄化する為のサイクロ
ン分離器を示す。
本発明における流動層還元を上記の様な方法で
行なつた場合の効果を従来の場合と対比すると、
例えば第２図に示す様な結果が得られた。即ち第
３図は、還元性ガスとして水素（流速40cm／sec）
を用いて鉄鉱石の流動層還元を行なう場合におい
て、炭素が付着していない鉄鉱石及び4.3％の炭
素を付着させた鉄鉱石を用いた場合の還元速度を
調べた結果を示したグラフである。この図からも
明らかな様に炭素の付着していない鉄鉱石を使用
した場合800℃の反応温度ではステイツキングを
起こすことはないが、還元率が90％に達するのに
約60分の時間を要する。又第３図には示していな
いが、反応温度を850℃に高めると還元率が約33
％に達した時点でステイツキングが発生し、流動
化しなくなることが確認されている。これに対し
4.3％の炭素を付着させた鉄鉱石を使用すると、
反応温度を900℃に高めた場合でもステイツキン
グを起こすことなく還元反応を円滑に進めること
ができ、約25分で90％の還元率が得られている。
また反応系の圧力を５Kg／cm2・Ｇに高めると還元
速度は更に高まり、850℃の温度でも約15分で還
元率90％に達している。
行なつた場合の効果を従来の場合と対比すると、
例えば第２図に示す様な結果が得られた。即ち第
３図は、還元性ガスとして水素（流速40cm／sec）
を用いて鉄鉱石の流動層還元を行なう場合におい
て、炭素が付着していない鉄鉱石及び4.3％の炭
素を付着させた鉄鉱石を用いた場合の還元速度を
調べた結果を示したグラフである。この図からも
明らかな様に炭素の付着していない鉄鉱石を使用
した場合800℃の反応温度ではステイツキングを
起こすことはないが、還元率が90％に達するのに
約60分の時間を要する。又第３図には示していな
いが、反応温度を850℃に高めると還元率が約33
％に達した時点でステイツキングが発生し、流動
化しなくなることが確認されている。これに対し
4.3％の炭素を付着させた鉄鉱石を使用すると、
反応温度を900℃に高めた場合でもステイツキン
グを起こすことなく還元反応を円滑に進めること
ができ、約25分で90％の還元率が得られている。
また反応系の圧力を５Kg／cm2・Ｇに高めると還元
速度は更に高まり、850℃の温度でも約15分で還
元率90％に達している。
次に第３図は、バツチ式流動層を使用した場合
の炭素付着試験結果を示したグラフである。即ち
内径50mmφの反応管内に粉粒状鉄鉱石500gをN2
により流動化させておき、温度を550℃に保つて
石炭を25gずつ５〜10分毎に添加し、底部より少
量のサンプルを採取して鉄鉱石への炭素付着量を
調べた。但し遊離炭素は磁選により除去した。結
果は第３図の通りであり、石炭の装入量を増加す
るにつれて鉄鉱石への炭素付着量は増大し、鉄鉱
石500gに対して約200gの石炭粉を使用すれば、
４％以上の炭素を付着させることができる。また
炭材添加量と付着率の関係は炭材の種類や処理条
件によつても相当異なるもので、第３図はその一
例を示したものにすぎない。
の炭素付着試験結果を示したグラフである。即ち
内径50mmφの反応管内に粉粒状鉄鉱石500gをN2
により流動化させておき、温度を550℃に保つて
石炭を25gずつ５〜10分毎に添加し、底部より少
量のサンプルを採取して鉄鉱石への炭素付着量を
調べた。但し遊離炭素は磁選により除去した。結
果は第３図の通りであり、石炭の装入量を増加す
るにつれて鉄鉱石への炭素付着量は増大し、鉄鉱
石500gに対して約200gの石炭粉を使用すれば、
４％以上の炭素を付着させることができる。また
炭材添加量と付着率の関係は炭材の種類や処理条
件によつても相当異なるもので、第３図はその一
例を示したものにすぎない。
本発明は以上の様に構成されるが、流動層予備
還元と溶融還元を組み合わせ、流動層方式の乾留
炉等によつて粉粒状石炭から誘導されるガスおよ
び液体を用いて粉粒状鉄鉱石の表面に適量の炭素
を付着させておくことによりステツキングの発生
を防止すると共に、残部成分であるチヤーは溶融
還元炉の熱源として有効利用し、更には該溶融還
元炉から排出される排出ガスは流動層予備還元炉
へ送つて還元ガスとして活用することにより、石
炭を最大限有効に活用した直接還元製鉄法を確立
することができた。
還元と溶融還元を組み合わせ、流動層方式の乾留
炉等によつて粉粒状石炭から誘導されるガスおよ
び液体を用いて粉粒状鉄鉱石の表面に適量の炭素
を付着させておくことによりステツキングの発生
を防止すると共に、残部成分であるチヤーは溶融
還元炉の熱源として有効利用し、更には該溶融還
元炉から排出される排出ガスは流動層予備還元炉
へ送つて還元ガスとして活用することにより、石
炭を最大限有効に活用した直接還元製鉄法を確立
することができた。
第１図は本発明の実施例を示す概略フロー図、
第２図は流動層還元の時間と還元率の関係を示す
グラフ、第３図は炭素付着処理時間と炭素付着量
の関係を示すグラフである。 １……第１流動層炉（炭素付着処理炉）、２…
…第２流動層炉（流動層予備還元炉）、３……溶
融還元炉。
第２図は流動層還元の時間と還元率の関係を示す
グラフ、第３図は炭素付着処理時間と炭素付着量
の関係を示すグラフである。 １……第１流動層炉（炭素付着処理炉）、２…
…第２流動層炉（流動層予備還元炉）、３……溶
融還元炉。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉄鉱石を流動層方式で予備還元した後溶融還
元炉で最終還元を行なう直接還元製鉄法におい
て、 還元剤原料として粉粒状の石炭を使用し、流
動層方式の乾留炉又はガス化炉で処理してガス
及び液体を生成しチヤーから分離する工程、 上記の工程で得られるガス及び液体を第１
流動層炉へ供給し、該第１流動層炉において粉
粒状鉄鉱石の表面に２〜10重量％の炭素分を付
着させる工程、 炭素分の付着された微粒状鉄鉱石を第２流動
層炉へ供給し、該第２流動層炉において粉粒状
鉄鉱石を予備還元する工程、 予備還元された微粒状鉄鉱石を溶融還元炉へ
供給し、前記の工程で得られるチヤーを該溶
融還元炉に吹込んで溶融還元を行なう工程、 溶融還元炉から排出される還元性排ガスを前
記第２流動層炉へ供給する工程、 を包含することを特徴とする鉄鉱石からの直接還
元製鉄法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191330A JPS6169910A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 鉄鉱石の流動層還元方法 |
| IN707/MAS/85A IN166173B (ja) | 1984-09-12 | 1985-09-10 | |
| AU47355/85A AU579183B2 (en) | 1984-09-12 | 1985-09-11 | Method and apparatus for fluidized bed reduction of iron ore |
| DE8585111434T DE3574164D1 (en) | 1984-09-12 | 1985-09-12 | Method and apparatus for fluidized bed reduction of iron ore |
| EP85111434A EP0196359B1 (en) | 1984-09-12 | 1985-09-12 | Method and apparatus for fluidized bed reduction of iron ore |
| DE198585111434T DE196359T1 (de) | 1984-09-12 | 1985-09-12 | Verfahren und vorrichtung zur direkten reduktion von eisenerzen im fluidbett. |
| US06/775,394 US4678508A (en) | 1984-09-12 | 1985-09-12 | Method for fluidized bed reduction of iron ore |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191330A JPS6169910A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 鉄鉱石の流動層還元方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6169910A JPS6169910A (ja) | 1986-04-10 |
| JPH0360884B2 true JPH0360884B2 (ja) | 1991-09-18 |
Family
ID=16272759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59191330A Granted JPS6169910A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 鉄鉱石の流動層還元方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4678508A (ja) |
| EP (1) | EP0196359B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6169910A (ja) |
| AU (1) | AU579183B2 (ja) |
| DE (2) | DE196359T1 (ja) |
| IN (1) | IN166173B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH079015B2 (ja) * | 1985-07-19 | 1995-02-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 鉄鉱石の溶融還元方法 |
| DE3626027A1 (de) * | 1986-08-01 | 1988-02-11 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur reduktion feinkoerniger, eisenhaltiger materialien mit festen kohlenstoffhaltigen reduktionsmitteln |
| DE3629589A1 (de) * | 1986-08-30 | 1988-03-03 | Krupp Gmbh | Verfahren zur herstellung von eisen aus feinkoernigen eisenerzen |
| DE3644775A1 (de) * | 1986-12-23 | 1988-07-14 | Korf Engineering Gmbh | Verfahren zur herstellung von roheisen |
| DE3737262A1 (de) * | 1987-11-03 | 1989-05-24 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur vorbehandlung eines stueckigen kohlenstofftraegers |
| JPH01177324A (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-13 | Kobe Steel Ltd | 鉱石流動層予備還元方法 |
| JPH03281736A (ja) * | 1990-03-28 | 1991-12-12 | Kobe Steel Ltd | 鉄鉱石ペレット製造用グレートキルンの燃焼方法 |
| DE4222661C1 (de) * | 1992-07-10 | 1993-11-18 | Kernforschungsz Karlsruhe | Detektorsystem zur direkten internen Dosimetrie an einer Person |
| EP0630975B1 (de) * | 1993-06-19 | 1997-07-23 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur Direktreduktion von Eisenoxide enthaltenden Stoffen |
| US5613997A (en) * | 1994-03-17 | 1997-03-25 | The Boc Group Plc | Metallurgical process |
| DE10060516A1 (de) * | 2000-12-06 | 2002-06-20 | Mg Technologies Ag | Verfahren zum Eintragen von körnigem Erz in einen Röstofen |
| JP2002363625A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Kobe Steel Ltd | 表面被覆還元鉄、その製造方法および溶解方法 |
| EP1766099B1 (en) * | 2004-05-31 | 2013-11-06 | Outotec Oyj | A direct reduction apparatus and process |
| CN1896286B (zh) * | 2006-06-13 | 2010-04-21 | 苏亚杰 | 铁矿煤球团自产还原气生产直接还原铁的方法 |
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| JP5646966B2 (ja) * | 2010-11-19 | 2014-12-24 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 水素を主成分とするガスの製造方法及び製造装置 |
Citations (3)
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| JPS5832690A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-25 | Res Assoc Residual Oil Process<Rarop> | 重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法 |
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| JPS5836034A (ja) * | 1981-08-28 | 1983-03-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 初期アクジシヨン方法 |
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| DE3034539C2 (de) * | 1980-09-12 | 1982-07-22 | Korf-Stahl Ag, 7570 Baden-Baden | Verfahren und Vorrichtung zur direkten Erzeugung von flüssigem Roheisen aus stückigem Eisenerz |
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| CA1164388A (en) * | 1980-12-22 | 1984-03-27 | Masayasu Arikawa | Process for the production of reduced iron and thermal cracking of heavy oils |
-
1984
- 1984-09-12 JP JP59191330A patent/JPS6169910A/ja active Granted
-
1985
- 1985-09-10 IN IN707/MAS/85A patent/IN166173B/en unknown
- 1985-09-11 AU AU47355/85A patent/AU579183B2/en not_active Expired
- 1985-09-12 DE DE198585111434T patent/DE196359T1/de active Pending
- 1985-09-12 US US06/775,394 patent/US4678508A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-09-12 DE DE8585111434T patent/DE3574164D1/de not_active Expired
- 1985-09-12 EP EP85111434A patent/EP0196359B1/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5832690A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-25 | Res Assoc Residual Oil Process<Rarop> | 重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法 |
| JPS5832689A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-25 | Res Assoc Residual Oil Process<Rarop> | 重質油の熱分解と共に還元鉄を製造する方法 |
| JPS5836034A (ja) * | 1981-08-28 | 1983-03-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 初期アクジシヨン方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0196359A3 (en) | 1986-11-12 |
| JPS6169910A (ja) | 1986-04-10 |
| AU579183B2 (en) | 1988-11-17 |
| IN166173B (ja) | 1990-03-24 |
| AU4735585A (en) | 1986-03-20 |
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