JPH0366365B2 - - Google Patents

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JPH0366365B2
JPH0366365B2 JP8343583A JP8343583A JPH0366365B2 JP H0366365 B2 JPH0366365 B2 JP H0366365B2 JP 8343583 A JP8343583 A JP 8343583A JP 8343583 A JP8343583 A JP 8343583A JP H0366365 B2 JPH0366365 B2 JP H0366365B2
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JP
Japan
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gas
reduction
gas stream
zone
reactor
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JP8343583A
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Japanese (ja)
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JPS59166610A (en
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Raman Maruteinesuubera Enrike
Busutaaniiademu Aruberuto
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Hylsa SA de CV
Original Assignee
Hylsa SA de CV
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Publication date
Application filed by Hylsa SA de CV filed Critical Hylsa SA de CV
Publication of JPS59166610A publication Critical patent/JPS59166610A/en
Publication of JPH0366365B2 publication Critical patent/JPH0366365B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073Selection or treatment of the reducing gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • C21B13/029Introducing coolant gas in the shaft furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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    • C21B2100/20Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/22Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • YGENERAL 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
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄鉱石の直接還元方法に関し、特に鉄
鉱石粒子の焼結と塊状化の問題を最小とし得る、
より高い還元温度において操作可能である最適化
方法に関する。更に本発明の目的の一つは、還元
気体発生装置の所要寸法を減少させることのでき
る鉄鉱石の直接還元方法を提供することにある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to a method for direct reduction of iron ore, in particular, which can minimize the problems of sintering and agglomeration of iron ore particles.
It relates to an optimization method that is operable at higher reduction temperatures. A further object of the present invention is to provide a method for the direct reduction of iron ore, which allows the required dimensions of the reducing gas generator to be reduced.

〔従来の技術及びその問題点〕[Conventional technology and its problems]

移動層反応装置による還元方法は当該技術分野
において周知である。一般に該装置は2つの帯域
を含んで構成されるが、その第1のものは反応装
置の上部にある、いわゆる還元帯域であり、ここ
では鉄鉱石が重力によつて流化し、そして上方へ
流れる高温還元気体の流れと向流的に接触するも
のであり、この場合の還元気体は大部分がH2
COとから成る気体混合物である。この帯域にお
いて、鉄鉱石の予熱と還元が行われる。
Moving bed reactor reduction methods are well known in the art. Generally, the device is constructed with two zones, the first of which is a so-called reduction zone in the upper part of the reactor, where the iron ore is fluidized by gravity and flows upwards. It contacts the flow of high-temperature reducing gas countercurrently, and in this case the reducing gas is mostly H 2 and
It is a gas mixture consisting of CO. In this zone, the iron ore is preheated and reduced.

第2の帯域は反応装置の下部にある、いわゆる
冷却帯域であり、ここでは降下する熱、還元鉄鉱
石粒子が冷却気体の上昇流と向流的に接触して、
還元された鉄鉱石粒子を大気中に排出する前に冷
却するのである。この冷却は、空気中に存在する
酸素によつて、還元された粒子が再酸化されるの
を回避するために必要である。
The second zone is the so-called cooling zone at the bottom of the reactor, where the descending heat, reduced iron ore particles are in countercurrent contact with an upward flow of cooling gas.
The reduced iron ore particles are cooled before being discharged into the atmosphere. This cooling is necessary to avoid reoxidation of the reduced particles by the oxygen present in the air.

還元帯域の生産性は鉄鉱石粒子を還元するため
に要する時間によつて決定される。すなわち滞留
時間が短くなればなる程、同一還元帯域によつて
達成される生産量は大きくなる。
The productivity of the reduction zone is determined by the time required to reduce the iron ore particles. That is, the shorter the residence time, the greater the output achieved by the same reduction zone.

還元帯域の入口における還元気体の温度が高く
なればなる程、この帯域内の固体の滞留時間が短
くなることは知られている。このことはH2とCO
とによる鉄鉱石の還元方法の動力学が温度に強く
依存しているからである。温度が高ければ高い
程、反応速度は速くなり、そして該方法の生産性
も高くなる。
It is known that the higher the temperature of the reducing gas at the inlet of the reduction zone, the shorter the residence time of the solids in this zone. This means that H2 and CO
This is because the kinetics of the iron ore reduction method is strongly dependent on temperature. The higher the temperature, the faster the reaction rate and the higher the productivity of the process.

通常、直接還元方法は還元帯域の入口において
750乃至900℃の範囲の温度で操業される。
Direct reduction methods usually involve
It operates at temperatures ranging from 750 to 900°C.

この温度を更に上昇させるについての主な障害
は、温度が900℃を越えた場合に高度に還元され
た鉄鉱石の大部分が示す焼結と塊状化の傾向であ
る。
The main obstacle to increasing this temperature further is the tendency of most highly reduced iron ores to sinter and agglomerate when temperatures exceed 900°C.

この障害は、鉄に富んだ鉄鉱石粒子、特にペレ
ツト状のものを処理する場合に特別に顕著にな
る。それはペレツトは高い鉄含有量と低い脈石含
有量を示すからである。
This problem is particularly pronounced when processing iron-rich iron ore particles, especially in the form of pellets. This is because pellets exhibit high iron content and low gangue content.

現在では、高鉄含有量のペレツトを直接還元法
の供給原料として用いることが好ましい。その主
な理由は、一般にペレツトが塊状鉱石よりも容易
に還元し得るからである。この性質が高度に金属
化された製品を得る上で有用である。更にペレツ
トは還元工程中でも機械的分解に対しより抵抗性
を示し、そしてこの理由によつて、ペレツトは塊
状鉱石よりも小さい微粉を生成することになる。
また、或る範囲内で脈石の化学的組成を変化させ
て、アーク炉用供給原料として還元材料の使用を
最適化させることも可能である。
It is currently preferred to use pellets with high iron content as feedstock for direct reduction processes. The main reason for this is that pellets are generally more easily reduced than lump ores. This property is useful in obtaining highly metallized products. Furthermore, pellets are more resistant to mechanical disintegration during the reduction process, and for this reason they produce smaller fines than lump ores.
It is also possible to vary the chemical composition of the gangue within certain limits to optimize the use of the reducing material as an arc furnace feedstock.

最近では鉄鋼産業において、鉄含有量67%を越
えるペレツトを用いる傾向がある。この事実が塊
状化の問題を増大させることになる。それは鉄含
有量を高めると、ペレツトの焼結と塊状化の問題
が甚だしくなることが知られているからである。
Recently, there has been a trend in the steel industry to use pellets with an iron content of over 67%. This fact increases the problem of clumping. This is because increasing the iron content is known to increase the problem of pellet sintering and agglomeration.

移動層反応装置中で固体の塊状化が発生する
と、固体流および気体流分布について深刻な問題
に当面することになる。このことがプロセス制御
における損失をもたらし、ばらつきのある製品特
性を生ずる。
When solids agglomeration occurs in a moving bed reactor, serious problems with solids flow and gas flow distribution are encountered. This results in losses in process control and variable product characteristics.

鉄鉱石の直接還元に関する移動層反応装置にお
ける塊状化の問題を解決するために数種類の解決
方法が提案されている。最も明白なものは凝集塊
を破壊する機構を用いるものであるが、これは最
適な解決方法ではない。それはこれらの機構が通
常、固体流の適路に配置されるからであり、それ
によつてその流れに乱れを生じ、問題を増大させ
ることになる。また、これらの機構は摩擦と高温
の過酷な条件下に置かれる。これらの機構は複雑
で高価である。
Several solutions have been proposed to solve the problem of agglomeration in moving bed reactors for direct reduction of iron ore. The most obvious one is to use an agglomerate breaking mechanism, but this is not an optimal solution. This is because these mechanisms are usually placed in the path of the solids flow, thereby disrupting the flow and increasing the problem. Additionally, these mechanisms are subjected to harsh conditions of friction and high temperatures. These mechanisms are complex and expensive.

高温で操業される場合の、ペレツト塊状化の問
題を解決する他の周知方法には、反応装置をペレ
ツトと塊状物とで、もしくはペレツトと不定形の
不活性物質とで充填する方法がある。双方の場合
において、形状効果が認められ、これは凝集塊の
問題を最小とするのに有用である。
Other known methods of solving the problem of pellet agglomeration when operated at high temperatures include filling the reactor with pellets and agglomerates or with pellets and amorphous inert material. In both cases, shape effects are observed, which are useful in minimizing agglomerate problems.

塊状鉱石の場合には、一般に塊状物の方がペレ
ツトよりも還元し難いこと、そしてまた、より多
量の微粉を生成するという欠点がある。更に、世
界中で直接反応において利用可能な塊状鉱石は僅
かしか存在しない。この理由によつてペレツトと
塊状物との混合物を使用することに基づいて直接
還元プラントの操業を意図することが常に都合が
良いとは言えない。
In the case of lump ores, the disadvantage is that lumps are generally more difficult to reduce than pellets and also produce more fines. Furthermore, there is only a small amount of bulk ore available for direct reaction in the world. For this reason, it is not always convenient to plan to operate a direct reduction plant on the basis of using a mixture of pellets and agglomerates.

不活性物質とペレツトとの混合物を用いる場合
の欠点は、製品から不活性物質を分離する必要が
あることであり、また反応装置の生産性が減少す
ることである。
The disadvantage of using a mixture of inert material and pellets is the need to separate the inert material from the product and the reduction in reactor productivity.

ペレツトを用いることによる長所、たとえば高
還元性、低脈石分、およびより少ない微粉の生成
に起因して、その操業を、67%を越える高い鉄含
有量を有する100%ペレツトを用いて、900℃を越
える還元温度で、焼結と塊状化の問題を伴わずに
調和して行うことのできる直接還元法の必要性が
求められている。
Due to the advantages of using pellets, such as high reducibility, low gangue content, and less fines production, operations have been reduced to 900% using 100% pellets with a high iron content of over 67%. There is a need for a direct reduction process that can be performed harmoniously at reduction temperatures above 0.degree. C. without sintering and agglomeration problems.

米国特許第4268303号には、塊状化の問題なし
に高温で操業可能な直接還元法が開示されてい
る。この特許中に開示されている方法は冷却帯域
を有さず、2つの還元帯域を有する移動層反応装
置に基づいている。
US Pat. No. 4,268,303 discloses a direct reduction process that can be operated at high temperatures without agglomeration problems. The process disclosed in this patent has no cooling zone and is based on a moving bed reactor with two reduction zones.

第1の帯域において、還元は高メタン含有量
(15〜40%)の気体を用い、950乃至1200℃のオー
ダーの温度で起こる。
In the first zone, reduction occurs using gases with high methane content (15-40%) at temperatures on the order of 950-1200°C.

この特許の教示によれば、第1還元段階(30乃
至80%)は、高温で、メタン含有量が高いときに
実施可能である。これはメタンの還元反応は顕著
な吸熱反応だからである。
According to the teachings of this patent, the first reduction stage (30-80%) can be carried out at elevated temperatures and when the methane content is high. This is because the reduction reaction of methane is a significant endothermic reaction.

第2の帯域において、還元はより低いメタン含
有量(2〜7%)を示す気体を用いて温度750乃
至950℃の範囲で行われる。
In the second zone, the reduction is carried out using a gas with a lower methane content (2-7%) at temperatures ranging from 750 to 950°C.

この方法の主たる限界は、還元を行うために高
メタン含有率の気体の温度を上昇させねばならな
い極端なレベルにある。一方では、1200℃のオー
ダーの温度で加熱装置を作動させる必要がある素
材は非常に特殊で、かつ高価なものであり、他方
では、これらの温度においてメタンの熱分解が助
長される(これは高炭素沈着の問題を生じ、この
ことが反応装置の操作上の問題に転化される)。
The main limitation of this method is the extreme level at which the temperature of the methane-rich gas must be raised to effect the reduction. On the one hand, the materials that require heating equipment to operate at temperatures of the order of 1200 °C are very special and expensive, and on the other hand, at these temperatures the thermal decomposition of methane is favored (this resulting in problems of high carbon deposition, which translates into operational problems in the reactor).

この特許中では、高鉄含有量のペレツトの高い
塊状化傾向は触れられておらず、またこの問題を
解決するための何らの方法も開示されていない。
The high agglomeration tendency of high iron content pellets is not mentioned in this patent, nor is any method disclosed for solving this problem.

〔問題点を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving problems]

本発明は3つの帯域、すなわち反応装置上部の
還元帯域、反応装置下部の冷却帯域、および前記
の各帯域を分離するための中間帯域を有する移動
層反応装置に基づく方法を開示するものである。
The present invention discloses a process based on a moving bed reactor having three zones: a reduction zone in the upper part of the reactor, a cooling zone in the lower part of the reactor, and an intermediate zone for separating each of the aforementioned zones.

その還元帯域において、メタン4乃至10%、水
素60乃至70%、および一酸化炭素2乃至15%を含
有する気体を用いて950℃のオーダーの温度で還
元が行われる。
In the reduction zone, reduction is carried out using a gas containing 4-10% methane, 60-70% hydrogen and 2-15% carbon monoxide at temperatures on the order of 950°C.

反応装置の下部に、生成物の冷却帯域が設けら
れている。冷却は、反応装置の前記下部、急冷装
置およびコンプレツサーを含んで成る閉ループ内
で行われる。主としてメタンから成る天然ガスの
流れは、このループに対する補給として機能す
る。この冷却ループ内には反応装置に対して外部
への気体出口がないので、このループに対して吹
き込まれたメタンは、メタン自体をそこから中間
帯域を介して還元帯域へ流すものである。
A product cooling zone is provided at the bottom of the reactor. Cooling takes place in a closed loop comprising the lower part of the reactor, a quencher and a compressor. A stream of natural gas, consisting primarily of methane, serves as replenishment to this loop. Since there is no gas outlet external to the reactor in this cooling loop, the methane blown into this loop will cause the methane to flow itself from there through the intermediate zone to the reduction zone.

中間帯域において、冷却帯域から進んで来たメ
タンは還元帯域に吹き込まれた熱還元性気体の一
部と混合される。
In the intermediate zone, the methane traveling from the cooling zone is mixed with a portion of the thermally reducing gas blown into the reduction zone.

冷却帯域から流れて来た冷却気体は400乃至600
℃の温度を有している。中間帯域において、冷却
気体が熱還元気体中に存在する酸化体素成分と接
触すれば、メタンの顕著な吸熱再生反応が促進さ
れる。これらの反応によつて、固体の温度は急激
に減少する。それは反応熱が下降する固体からな
る塊によつて供給されるからである。かかる熱交
換が行われることによつて、この固体の急激な冷
却が高度に金属化されたペレツトおよび粒子の塊
状化を回避するものである。それは該ペレツトお
よび粒子が高温にある時間が非常に短いからであ
る。
The cooling gas flowing from the cooling zone is 400 to 600
It has a temperature of ℃. In the intermediate zone, contact of the cooling gas with the oxidant element present in the thermally reducing gas promotes a significant endothermic regeneration reaction of methane. These reactions cause the temperature of the solid to decrease rapidly. This is because the heat of reaction is supplied by the falling mass of solids. By virtue of such heat exchange, the rapid cooling of the solids avoids agglomeration of the highly metallized pellets and particles. This is because the pellets and particles remain at high temperatures for a very short time.

この方法によつて、高度に金属化されたペレツ
ト粒子の塊状化を回避し得るものである、これは
非常に高い温度(1200℃)における還元帯域を意
味する、還元気体中に高いメタン含有量を有する
必要性を伴うものではない。
By this method, agglomeration of highly metallized pellet particles can be avoided, which means a high methane content in the reducing gas, which means a reduction zone at very high temperatures (1200 °C). It is not necessary to have the following.

本発明において、還元は水素と一酸化炭素とか
ら成る混合物によつて単一段階において行われ、
そしてこの混合物はメタンより速い還元速度を有
している。
In the present invention, the reduction is carried out in a single step with a mixture of hydrogen and carbon monoxide;
And this mixture has a faster reduction rate than methane.

中間帯域において起こる再生が凝集塊の生成を
回避し、そして天然ガス再生装置の容量の減少を
可能とする。米国特許第4046557号および第
4049440号には、移動層反応装置による還元法の
冷却ループに天然ガスを吹き込むことが開示され
ている。それにも拘らず、天然ガスの吹き込みは
常に再循環冷却還元気体の補助的な吹き込みを伴
つて行われる。上記特許の主目的は、還元ループ
からの再循環気体を冷却気体として利用すること
にあり、その際前記還元ループの影響を受けない
ことである。天然ガスは吹き込まれて、冷却ルー
プ内の天然ガスを改質することによつて再循環気
体の還元ポテンシヤルを再生し、次いでこの気体
の一部を還元ループに対し上方に流す。米国特許
第4046557号および第4049440号において、冷却帯
域に吹き込まれて、次に反応装置内で再生される
メタンの量は再生装置の容量を減少させるために
貢献することはない。それは前記再生装置から流
れて来る熱再生気体の量が還元帯域入口における
温度要件によつて固定されているからである。こ
の温度は熱還元気体と冷却帯域気体との混合物に
よつて固定されるものである。還元帯域入口にお
ける温度を低下させないで、再生装置から流れて
来る熱気体流を大幅に減少させることは不可能で
ある。すなわち、還元帯域入口における温度を還
元温度に維持するためには熱再生気体の量を一定
の量に保持しなければならない。従つて冷却ルー
プに対し吹き込まれる天然ガスを再生装置の容量
を減少させる有用な物質とすることは不可能であ
る。本発明による方法では、再生された気体は補
給として冷い状態で還元ループに吹き込まれ、そ
して補給混合物は再還元気体とともに、反応装置
の還元帯域に対するその吹き込みに先立つて加熱
される。この場合、天然ガスの吹き込みは再生装
置の寸法を減少させるための助けとなる。
Regeneration that occurs in the intermediate zone avoids the formation of agglomerates and allows a reduction in the capacity of the natural gas regenerator. U.S. Patent No. 4,046,557 and
No. 4,049,440 discloses blowing natural gas into the cooling loop of a moving bed reactor reduction process. Nevertheless, the blowing of natural gas is always carried out with an auxiliary blowing of recirculated cooling reducing gas. The main objective of the above patent is to utilize the recirculated gas from the reduction loop as cooling gas, without being influenced by said reduction loop. Natural gas is blown to regenerate the reduction potential of the recycle gas by reforming the natural gas in the cooling loop, and then flows a portion of this gas upward to the reduction loop. In US Pat. Nos. 4,046,557 and 4,049,440, the amount of methane that is blown into the cooling zone and then regenerated in the reactor does not contribute to reducing the capacity of the regenerator. This is because the amount of thermal regeneration gas flowing from the regenerator is fixed by the temperature requirement at the reduction zone inlet. This temperature is fixed by a mixture of thermal reducing gas and cooling zone gas. It is not possible to significantly reduce the hot gas flow coming from the regenerator without reducing the temperature at the reduction zone inlet. That is, in order to maintain the temperature at the inlet of the reduction zone at the reduction temperature, the amount of thermal regeneration gas must be maintained at a constant amount. Therefore, it is not possible to make the natural gas blown into the cooling loop a useful material for reducing the capacity of the regenerator. In the process according to the invention, the regenerated gas is injected cold into the reduction loop as make-up, and the make-up mixture is heated together with the re-reduced gas prior to its injection into the reduction zone of the reactor. In this case, blowing natural gas helps to reduce the size of the regenerator.

前述したように、本発明の目的は塊状化を伴わ
ずに温度900乃至960℃で、67%を越える高い鉄含
有率ペレツトを用いて操作を行わせる方法を提供
することにある。当該目的を達成するために、本
願は還元帯域を循環する熱還元気体流の一部と反
応器底部に存する冷却帯域から進んで来るメタン
とでその中間帯域で再生を促進し、当該中間帯域
に下降してくる還元鉱石を吸熱反応的に急冷却す
ることによつて前記高温下でのペレツトの塊状化
を回避するものである。
As stated above, it is an object of the present invention to provide a method for operating pellets with a high iron content of more than 67% at temperatures of 900 DEG to 960 DEG C. without agglomeration. To achieve this objective, the present application promotes regeneration in the intermediate zone with a portion of the thermal reducing gas stream circulating through the reduction zone and methane proceeding from the cooling zone present at the bottom of the reactor, and By rapidly cooling the descending reduced ore endothermically, agglomeration of the pellets at the high temperature is avoided.

本発明の他の目的は、還元反応装置と関連する
再生装置の相当する寸法を減少させる方法を提供
することにある。再生装置は直接還元プラントに
おいて最も高価な装置であるから、このことは重
要である。当該他の目的を達成するために、本願
は還元ガスを生成する再生装置に供給される天然
ガスの一部を反応器の底部に存する冷却ループに
供給し、冷却帯域において還元ガスを生成しその
一部とし、しかも前記再生器で生成された還元ガ
スと還元帯を循環する循環ガスを混合し、当該混
合ガスの温度降下を加熱器で上昇させたために、
循環ガスとの混合割合を比較的低くすることがで
き、これによつて再生ガスのガス流量を押さえ、
よつて高価な再生器の容量を減少することができ
る。
Another object of the present invention is to provide a method for reducing the corresponding dimensions of a reduction reactor and associated regenerator. This is important because the regenerator is the most expensive equipment in a direct reduction plant. In order to achieve these other objectives, the present application supplies a portion of the natural gas fed to the regenerator for producing reducing gas to a cooling loop located at the bottom of the reactor, and in the cooling zone produces reducing gas and its Moreover, because the reducing gas generated in the regenerator and the circulating gas circulating in the reduction zone are mixed, and the temperature drop of the mixed gas is increased by the heater,
The mixing ratio with circulating gas can be made relatively low, thereby suppressing the gas flow rate of regeneration gas,
Therefore, the capacity of an expensive regenerator can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明による方法を利用することが
できるタイプの直接還元プラントにおける生産性
に対する温度の効果を示すものである。このグラ
フ中に示されるように、還元温度が850から960℃
の範囲で上昇すると、プラントの生産性が17%だ
け増加し、そして使用再生気体の量が減少する。
それで、高い還元温度で操業することが望ましい
ことになる。67%を越える高い鉄含有率を示すペ
レツトを用いて高温で操業する場合の主な問題
は、ペレツトが金属化される場合のこれらの塊状
化である。凝集塊の存在は、鉄鉱石ペレツトの直
接還元に用いられる移動層反応層内の固体流およ
び気体流の乱れを生ずる。これらの乱れによつ
て、ブラント利用度は低率を示し(すなわち、生
産性の損失)、また製品の品質制御についての損
失(不均一処理による不均一マスフローに基因
し、その結果不均一製品となる)をもたらすとい
う操業上の問題を生ずる。
FIG. 1 shows the effect of temperature on productivity in a direct reduction plant of the type in which the method according to the invention can be utilized. As shown in this graph, the reduction temperature is 850 to 960℃
An increase in the range increases plant productivity by 17% and reduces the amount of regeneration gas used.
It therefore becomes desirable to operate at high reduction temperatures. The main problem when operating at high temperatures with pellets exhibiting high iron contents of over 67% is their agglomeration when the pellets are metallized. The presence of agglomerates causes turbulence in the solids and gas flows within the moving bed reaction bed used in the direct reduction of iron ore pellets. These disturbances result in low blunt utilization (i.e., loss of productivity) and losses in product quality control (due to nonuniform mass flow due to nonuniform processing, resulting in nonuniform product). This creates an operational problem in that it leads to

第2図は、以下に定義される、いわゆる凝集塊
指数Ia: Ia=lnWa/lnWb 但し:Ia=凝集塊指数 Wa=操業中の凝集塊重量 Wb=プラント利用可能性および製品の
品質管理に際して問題を生ずる操
業中の凝集塊重量 に基づく、凝集塊の生成に対する充填材料の鉄含
有質の効果を示すものである。
Figure 2 shows the so-called agglomerate index Ia defined below: Ia = lnWa/lnWb where: Ia = agglomerate index Wa = agglomerate weight in operation Wb = problems in plant availability and product quality control Figure 2 shows the effect of the iron-containing quality of the filler material on the formation of agglomerates based on the agglomerate weight during operation resulting in .

この定義によれば、Iaが常に1.0未満であるこ
とが望ましく、これが固体および気体流について
問題を生ずることなく、プラントの安全操業に関
し受入れ可能な最大値である。
According to this definition, it is desirable that Ia always be less than 1.0, which is the maximum value acceptable for safe operation of the plant without causing problems with solids and gas flow.

第2図中には3本の曲線が示されており、2本
の連続した実線による曲線で表わされる方法は天
然ガスを吹き込むことなく、夫々900および960℃
において操業され、一方点線による曲線で表わさ
れる方法は、天然ガスを吹き込み960℃で操業さ
れる本発明による方法である。
Three curves are shown in Figure 2, and the method represented by the two continuous solid line curves is performed at temperatures of 900°C and 960°C, respectively, without blowing in natural gas.
The process according to the invention is operated at 960° C. with natural gas blowing, while the process represented by the dotted curve is a process according to the invention operated at 960° C. with natural gas blowing.

この情報によれば、天然ガスを吹き込まず、更
に操業上の問題をも伴わずにプラントを960℃で
操作するためには、ペレツト中に鉄含有率が66.6
%未満であることを要し、あるいは鉄含有率67%
を越えるペレツトを用いて操業することを望む場
合であつて、1%未満のIaを得るためには温度が
900℃未満であることを要する。
According to this information, the iron content in the pellets must be 66.6°C in order to operate the plant at 960°C without injecting natural gas and without further operational problems.
% or less than 67% iron content
If it is desired to operate with pellets exceeding
The temperature must be less than 900℃.

これに対し、本発明による方法を利用する場合
は、深刻な塊状化の問題を伴わずに67.5%のオー
ダーの高い鉄含有率を示すペレツトを用いて960
℃で操業することが可能である。非ペレツト化塊
状鉱石の使用に対して、高鉄含有率のペレツトか
ら成る充填材料を使用することにより本発明は高
い金属化および低い微粉生成をもたらすと共に高
いプラント生産性ならびに優れた製品品質を付与
するものである。
In contrast, when utilizing the method according to the invention, 960
It is possible to operate at ℃. By using a fill material consisting of pellets with a high iron content as opposed to the use of non-pelletized lump ores, the present invention results in high metallization and low fines formation, as well as high plant productivity and excellent product quality. It is something to do.

第2図によれば、天然ガスの吹き込みなしで
67.4%の鉄含有率を示すペレツトを用いて操業す
るためには、温度は900℃のオーダーに低下させ
ることを要し、これによつて10%の生産性の損失
を生ずることになる。
According to Figure 2, without blowing natural gas,
To operate with pellets having an iron content of 67.4%, the temperature would have to be reduced to the order of 900°C, resulting in a 10% productivity loss.

天然ガスを冷却帯域に吹き込む場合は、熱還元
物質の急冷ならびに還元粒子が高温で滞留する時
間を最小することによつてIa:960℃におけるT
の曲線を都合良く右方へ移動させることができ
る。この急冷は主として閉冷却ループに吹き込ま
れたメタンから成る上昇流によつて引き起こさ
れ、特に還元ループから入つて来る気体の酸化体
素成分によるメタンの再生によつて生ずるもので
あり、前記気体の一部は反応装置内の中間帯域に
おいて混合され、再生の吸熱反応を促進する: CH4+H2O→CO+3H3 …(1) CH4+CO2→2CO+2H3 …(2) 還元ループへ進む熱還元気体は、二酸化炭素含
有率が2乃至15%、そして水分含有率が1乃至4
%である。これらの酸化体素成分は中間帯域にお
いて生ずる再生に関して用いられる。
When natural gas is injected into the cooling zone, the Ia: T at 960°C is
The curve can be conveniently moved to the right. This quenching is primarily caused by an upward flow of methane injected into the closed cooling loop, in particular by the regeneration of the methane by the oxidant elemental component of the gas coming from the reduction loop. A portion is mixed in an intermediate zone within the reactor, promoting the endothermic reaction of regeneration: CH 4 +H 2 O→CO+3H 3 …(1) CH 4 +CO 2 →2CO+2H 3 …(2) Thermal reduction proceeding to the reduction loop. The gas has a carbon dioxide content of 2 to 15% and a water content of 1 to 4.
%. These oxidant elements are used for the regeneration that occurs in the intermediate zone.

第3図は、還元プラントの再生装置の容量に対
する温度と天然ガス吹き込みの効果を示すもので
ある。960℃の操業温度に関しては、天然ガス吹
き込み方法は、天然ガスの吹き込みを行わない方
法におけるよりも約15%小さい再生装置があれば
よい。
FIG. 3 shows the effect of temperature and natural gas injection on the capacity of the regenerator of the reduction plant. For an operating temperature of 960°C, the natural gas blowing process requires about 15% less regeneration equipment than the process without natural gas blowing.

天然ガスに基づく直接還元法においては、通常
天然ガスに2つの用途がある。天然ガスの一部は
接触再生装置に供給されて炭化水素を、鉄鉱石の
直接還元に際して還元素成分として用いられる水
素と一酸化炭素とから成る混合物に転化させる。
天然ガスの他の部分は燃料として用いられて、再
生の吸熱反応を行うために必要な熱を発生し、更
にまた、その還元反応装置への吹き込みに先立つ
て還元気体を加熱するために用いられる。
In natural gas-based direct reduction processes, natural gas typically has two uses. A portion of the natural gas is fed to a catalytic regenerator to convert the hydrocarbons into a mixture of hydrogen and carbon monoxide that is used as the reducing element in the direct reduction of iron ore.
Another portion of the natural gas is used as a fuel to generate the heat necessary to carry out the endothermic reaction of regeneration and is also used to heat the reducing gas prior to its injection into the reduction reactor. .

一般に、燃料として用いられる天然ガスを、低
い還元力を有するが燃料としては依然として利用
可能である。本方法からパージされた気体流と混
合する。この第2の天然ガスの気体流は本方法の
加熱装置および再生装置用の燃料として用いられ
るプロセスガスのパージを向上させるために利用
される。
Generally, natural gas used as a fuel has a low reducing power but can still be used as a fuel. Mix with the purged gas stream from the method. This second natural gas gas stream is utilized to improve the purging of the process gas used as fuel for the heating and regenerators of the method.

本発明による方法においては、天然ガスの一部
が冷却ループに吹き込まれる。このループ中で、
天然ガスはその高い発熱容量の故で生成物の冷却
を強化し、その結果冷却はより速やかにかつより
有効に行われることになる。
In the method according to the invention, a portion of the natural gas is blown into the cooling loop. In this loop,
Natural gas enhances the cooling of the product due to its high heating capacity, so that cooling occurs more quickly and more effectively.

冷却ループは閉ループなので、吹き込まれた天
然ガスは反応装置を介して上方に流れて中間帯域
に達し、ここで天然ガスは前述のように、この天
然ガスの一部の再生を促進する熱還元気体の一部
と接触する。
Since the cooling loop is closed loop, the injected natural gas flows upward through the reactor and reaches the intermediate zone where the natural gas is converted into a thermally reducing gas which facilitates the regeneration of some of this natural gas, as described above. come into contact with some of the

反応装置内部のメタンを再生する場合は還元素
成分が生成され、このものは還元帯域で用いられ
て前記還元を、より有効なものとする(更に、再
生装置容量の要件を減じる)。
When regenerating methane within the reactor, a reducing element component is produced that is used in the reduction zone to make the reduction more efficient (and to reduce regenerator capacity requirements).

中間帯域内の未再生メタンは還元帯域へ流れ
て、該還元帯域内で行われる酸化鉄の加熱を促進
するために寄与する熱運搬体素成分として機能す
る。
The unregenerated methane in the intermediate zone flows to the reduction zone and serves as a heat carrier element that contributes to the heating of the iron oxide that takes place within the reduction zone.

最終的に、このメタン(水素、一酸化炭素、二
酸化炭素、および水分と混合された)は反応装置
を去り、そしてこの混合物の一部は、燃料として
使用されるパージ用気体として本方法の系から去
る。
Eventually, this methane (mixed with hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, and moisture) leaves the reactor, and a portion of this mixture is used as a purge gas in the system of the method to be used as fuel. leave from

要約すれば、冷却ループに吹き込まれたメタン
は本方法において一連の利点をもたらすものであ
る。すなわち、冷却帯域内の生成物の冷却を向上
させ、中間帯域において急激な吸熱冷却によりペ
レツトの塊状化を回避し、中間帯域内で行われる
再生によつて再生装置容量の要件を減じ、還元帯
域中で熱運搬体として機能し、そして最後に再生
装置および加熱装置バーナー中で燃料として用い
られるパージ用気体の混合物を富化するものであ
る。
In summary, methane blown into the cooling loop provides a series of advantages in the present process. These include improved cooling of the product in the cooling zone, rapid endothermic cooling in the intermediate zone to avoid pellet agglomeration, and regeneration performed in the intermediate zone to reduce regenerator capacity requirements; in which it acts as a heat carrier and ultimately enriches the purge gas mixture used as fuel in the regenerator and heater burners.

ここで重要なのは、これら全ての利点が本発明
による方法においてのみ達成されるものであるこ
とを指摘すべきことである。それは本発明方法が
還元ループの外部に再生装置および還元帯域に進
んで行く還元入口気体用の加熱装置を有している
からである。
It is important to point out here that all these advantages are achieved only in the method according to the invention. This is because the process of the invention has a regenerator and a heating device for the reduction inlet gas proceeding to the reduction zone outside the reduction loop.

化学量論的再生装置を備え、一方再循環気体流
用の加熱装置は備えていない。前述の特許中に開
示されたような方法においては、冷却ループに対
する天然ガスの吹き込みによつて、必要とされる
再生装置の寸法を減少できる利点を有することは
不可能である。それは還元帯域の入口における温
度を低下させることなく、再生装置からの熱気体
の流れを減少させることは不可能だからであり、
その結果プラントの生産性を減少させることにな
る。
A stoichiometric regenerator is provided, while no heating device is provided for the recycle gas stream. In methods such as those disclosed in the aforementioned patents, it is not possible to have the advantage of reducing the size of the required regenerator by blowing natural gas into the cooling loop. Because it is impossible to reduce the flow of hot gas from the regenerator without reducing the temperature at the inlet of the reduction zone,
As a result, the productivity of the plant will be reduced.

還元ループ内に再生装置を配置する場合、冷却
ループに吹き込まれるメタンは結局、再生装置に
達し、それ故この場合、再生装置の容量を減少さ
せる利点は達成することはできない。
If the regenerator is placed in the reduction loop, the methane blown into the cooling loop will eventually reach the regenerator, so in this case the advantage of reducing the capacity of the regenerator cannot be achieved.

本発明は由来する再生装置の容量を減少すると
いう利点は、それがペレツト状か、塊状鉱石か、
もしくはそれら両者の混合物であるか、という反
応装置用充填材料の形状とは独立の問題であるこ
とは明らかである。
The present invention has the advantage of reducing the capacity of the regenerator from which the ore is derived, whether it is pelleted or lumpy ore.
It is clear that whether it is a mixture of the two is an issue independent of the shape of the filling material for the reactor.

第4図は本発明の目的を達成する方法の好まし
い実施態様を示すものである。
FIG. 4 shows a preferred embodiment of the method for achieving the objects of the invention.

鉄鉱石の還元は参照符号1で表わされる移動層
反応装置中で起こり、該反応装置1は3つの帯
域、すなわち還元帯域2、中間帯域3、および冷
却帯域4を含んで構成される。若干大気圧よりも
高く、たとえば代表的には5Kg/cm2で操業するの
が好ましい。鉄鉱石は供給ダクト5を経由して反
応装置1に連続的に装填され、そして該鉱石は重
力によつて反応装置の3つの帯域内を流れる。固
体流の速度は反応装置の底部に設けられた回転弁
6によつて制御される。固体流を制御することに
よつて、この弁は更に固体の滞留時間および反応
装置の生産を制御する。
The reduction of iron ore takes place in a moving bed reactor, designated by the reference numeral 1, which comprises three zones: a reduction zone 2, an intermediate zone 3 and a cooling zone 4. It is preferred to operate at slightly above atmospheric pressure, typically 5 Kg/cm 2 . Iron ore is continuously charged into the reactor 1 via the feed duct 5 and the ore flows by gravity into the three zones of the reactor. The rate of solids flow is controlled by a rotary valve 6 located at the bottom of the reactor. By controlling solids flow, this valve also controls solids residence time and reactor production.

還元帯域2の下部において、還元気体7の流れ
が900℃乃至960℃の温度で吹き込まれる。この流
れは還元帯域2を経由して上方へ流れるが、還元
帯域では下降する固体と接触する。熱気体が鉄鉱
石と接触すると、前記物質の還元が行われる。
In the lower part of the reduction zone 2, a stream of reducing gas 7 is blown in at a temperature of 900°C to 960°C. This stream flows upwardly via reduction zone 2, where it comes into contact with the descending solids. When the hot gas comes into contact with the iron ore, reduction of said material takes place.

還元気体はパイプ8を経由して反応装置の上部
から去る。この還元気体は急冷装置9内で冷却さ
れ、そこで水素による還元反応によつて生成され
た水分を凝縮により除去する。この方法により、
反応装置からの気体流出物の還元力が増加する。
急冷装置9よりの気体流出物2つの流れ10およ
び13に分割される。そのうちの一つの流れ10
(特許請求の範囲の欄に記載の第1の熱還元気体
に該当する)はコンプレツサー11によつて加熱
装置12を経由して、還元帯域2の下部に熱還元
気体を吹き込む地点で再循環される。
The reducing gas leaves the top of the reactor via pipe 8. This reducing gas is cooled in a quenching device 9, where moisture generated by the reduction reaction with hydrogen is removed by condensation. With this method,
The reducing power of the gaseous effluent from the reactor is increased.
The gaseous effluent from the quenching device 9 is divided into two streams 10 and 13. One of them 10
(corresponding to the first thermal reducing gas described in the claims section) is recirculated by the compressor 11 via the heating device 12 at a point where the thermal reducing gas is blown into the lower part of the reduction zone 2. Ru.

他方の流れ13は、以下に述べる加熱装置12
および再生装置14のバーナー中で燃料として用
いるために燃料母管に送られる。再循環気体流1
0は、加熱装置12を通過する前に、再生装置1
4から進んで来る冷たい再生気体と混合される。
再生装置14において、天然ガスと水蒸気の接触
的転化が行われて、主として水素と一酸化炭素と
から成る気体混合物を生成する。天然ガス15の
流れと水蒸気16の流れとが再生装置に供給され
て、前記接触的転化を行う。再生装置14は典型
的なものであり、これはニツケル触媒を用いて天
然ガス中に含まれるメタンの再生を促進する。過
剰の炭素沈着から再生装置14の触媒を保護する
ために、この種の装置は一般に再生反応を行うた
めに化学量論的に必要とされる量に関して過剰の
水蒸気と共に操作されるものである。この水蒸気
は還元系に関する補給用還元気体中に望ましい素
成分なので、未反応水蒸気は再生装置14の気体
流出物から除去する必要がある。この目的で、急
冷装置17が用いられ、該装置は実質的に水分を
含まず、かつ水素と一酸化炭素とを高含有率で有
する流れ18を提供する。流れ18は再循環気体
10と混合され、そして加熱装置12へ供給さ
れ、ここでその温度を、還元帯域2への吹き込み
に先立つて、上昇される。
The other stream 13 is connected to a heating device 12 described below.
and is sent to the fuel header for use as fuel in the burner of the regenerator 14. Recirculating gas stream 1
0 passes through the regenerator 1 before passing through the heating device 12.
It is mixed with the cold regeneration gas proceeding from 4.
In regenerator 14, catalytic conversion of natural gas and steam occurs to produce a gaseous mixture consisting primarily of hydrogen and carbon monoxide. A stream of natural gas 15 and a stream of steam 16 are fed to the regenerator to effect the catalytic conversion. Regenerator 14 is typical and uses a nickel catalyst to facilitate the regeneration of methane contained in natural gas. In order to protect the catalyst of the regenerator 14 from excessive carbon deposition, such devices are generally operated with an excess of water vapor relative to the amount stoichiometrically required to carry out the regeneration reaction. Since this water vapor is a desirable element in the make-up reducing gas for the reducing system, unreacted water vapor must be removed from the gaseous effluent of the regenerator 14. For this purpose, a quenching device 17 is used, which provides a stream 18 that is substantially free of water and has a high content of hydrogen and carbon monoxide. Stream 18 is mixed with recycle gas 10 and fed to heating device 12 where its temperature is increased prior to blowing into reduction zone 2.

冷却帯域4の下部において、冷い気体流が吹き
込まれて下降する固体に対し向流的に流れる。こ
の冷却気体(特許請求の範囲の欄の第2の冷却気
体に該当する)は、冷却帯域4の上部に位置する
パイプ20を経由して反応装置を出る。次にこの
気体は急冷装置21で冷却される。次いで、この
冷い気体は閉ループ内で、コンプレツサー22に
よつて冷却帯域4の下部に再循環される。
In the lower part of the cooling zone 4, a cold gas stream is blown in and flows countercurrently to the descending solids. This cooling gas (corresponding to the second cooling gas in the claims) leaves the reactor via a pipe 20 located at the top of the cooling zone 4. Next, this gas is cooled in a quenching device 21. This cold gas is then recycled to the lower part of the cooling zone 4 by the compressor 22 in a closed loop.

冷い天然ガス流23(特許請求の範囲の欄の第
3の気体流に該当する)は冷却ループに対する補
給として吹き込まれ、再循環冷却気体と共に流れ
19を形成し、この流れは次に冷却帯域4に吹き
込まれる。
A cold natural gas stream 23 (which corresponds to the third gas stream in the claims section) is injected as make-up to the cooling loop and forms stream 19 with the recirculated cooling gas, which in turn passes through the cooling zone. It is blown into 4.

冷却ループは閉ループなので、流れ19の一部
は矢印24によつて示されるように冷却帯域4か
ら中間帯域3へ内方的に流れる(特許請求の範囲
の欄の第4の気体流に該当する)。中間帯域3で
は、冷却帯域4から上昇してきたメタンが熱還元
気体流7中に存在する酸化性素成分と接触して、
吹き込まれたメタンの一部の再生を促進する。
Since the cooling loop is closed, a portion of stream 19 flows inwardly from cooling zone 4 to intermediate zone 3 as indicated by arrow 24 (corresponding to the fourth gas flow in the claims section). ). In the intermediate zone 3, the methane rising from the cooling zone 4 comes into contact with the oxidizing elements present in the thermally reducing gas stream 7.
Facilitate the regeneration of some of the injected methane.

還元気体を冷却し過ぎないようにし、かつ還元
帯域2内の還元反応に悪影響を及ぼさないように
するために、流れ7と比べて流れ23を小さくせ
ねばならないことを指摘するのは重要な事項であ
る。本発明による方法において、流れ23の流量
は流れ7の流量の1乃至2%の値を有している。
天然ガス流15および23(両者とも本方法にお
いて用いられ、そのうちの一つの流れは再生装置
14に吹き込まれ、そして他方の流れは反応装置
1の閉ループに吹き込まれる)に加えて、もう一
つの天然ガス流25があり、これは燃料として用
いられる。前記流れ25はパージ用気体流13と
混合される。この混合物を用いて必要な熱を加熱
装置12のバーナー26および再生装置14のバ
ーナー27に供給する。
It is important to point out that stream 23 must be small compared to stream 7 in order not to over-cool the reducing gas and not to adversely affect the reduction reaction in reduction zone 2. It is. In the method according to the invention, the flow rate of stream 23 has a value of 1 to 2% of the flow rate of stream 7.
In addition to natural gas streams 15 and 23 (both used in the process, one stream of which is blown into the regenerator 14 and the other stream into the closed loop of reactor 1), another natural gas stream is blown into the closed loop of reactor 1. There is a gas stream 25, which is used as fuel. Said stream 25 is mixed with the purge gas stream 13. This mixture is used to supply the necessary heat to the burner 26 of the heating device 12 and the burner 27 of the regenerator 14 .

当業者にとつては、本発明の精神を逸脱しない
好ましい実施態様に関する変形が存在することは
明白である。流れ10からCO2を浄化し、更に流
れ18の一部を冷却ループへの補給の少量部分と
して利用するためのCO2吸収装置を包含するよう
な変形はその広範な特徴から本発明精神の範囲内
にあるものと考えられる。更に流れ10のみを加
熱し、そしてこれを再生装置から進んでくる熱還
元気体と混合することも本発明精神の範囲内にあ
ると考えるべきである。
It will be apparent to those skilled in the art that there are variations to the preferred embodiment that do not depart from the spirit of the invention. Variations such as including a CO 2 absorption device for cleaning CO 2 from stream 10 and further utilizing a portion of stream 18 as a minor portion of the replenishment to the cooling loop are within the spirit of the invention due to its broad nature. It is thought that it is inside. It should also be considered within the spirit of the invention to heat only stream 10 and mix it with the thermal reducing gas proceeding from the regenerator.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の好ましい実施態様は3つの領域を含ん
で構成される移動層反応装置を包含する。上部帯
域において、鉄の還元は4乃至10%低メタン気体
含有量を示す還元気体および高い含有量を示す還
元成分、すなわち75乃至90%の水素および一酸化
炭素によつて、還元温度900乃至960℃で行われ
る。この還元気体の流れは、別の再生装置から供
給される補給還元気体を伴う閉ループ中にある。
反応装置の下部帯域は冷却帯域であり、これは急
冷装置およびコンプレツサーと共に閉冷却ループ
に結合されている。冷却ループに対する補給気体
の気体組成は少なくともメタン含有率75%を示す
冷却気体を含んで成ることが好ましい。天然ガス
流はこのループに対する補給として代表的に有用
なものである。この天然ガス補給の量は還元気体
流(還元帯域の入口における)の量の1乃至2%
である。
A preferred embodiment of the invention includes a moving bed reactor configured to include three zones. In the upper zone, the reduction of iron is carried out by a reducing gas with a low methane gas content of 4-10% and a high content of reducing components, i.e. 75-90% hydrogen and carbon monoxide, at a reduction temperature of 900-960°C. Performed at °C. This reducing gas flow is in a closed loop with make-up reducing gas supplied from another regenerator.
The lower zone of the reactor is a cooling zone, which is connected in a closed cooling loop with a quench and a compressor. Preferably, the gas composition of the make-up gas to the cooling loop comprises a cooling gas having a methane content of at least 75%. A natural gas stream is typically useful as a supplement to this loop. The amount of this natural gas make-up is 1 to 2% of the amount of reducing gas stream (at the inlet of the reduction zone).
It is.

還元帯域と冷却帯域との間には中間帯域が存在
し、ここでは制御された条件下で還元帯域から進
んで来る熱還元気体の一部と冷却帯域から進んで
来るメタンとの間の混合が促進される。この中間
帯域において、かなりの熱を吸収することによつ
てメタンの再生が起こり、これが急速に固体を冷
却し、その結果高い金属鉄含有率を示すペレツト
の塊状化が回避される。
Between the reduction zone and the cooling zone there is an intermediate zone in which mixing occurs under controlled conditions between a portion of the thermal reducing gas proceeding from the reduction zone and the methane proceeding from the cooling zone. promoted. In this intermediate zone, methane regeneration takes place by absorbing considerable heat, which rapidly cools the solids and thus avoids agglomeration of the pellets with high metallic iron content.

反応装置内で、冷却帯域に吹き込まれたメタン
を再生することにより還元遺体発生装置として必
要とされる再生装置の寸法は減少される。
By regenerating the methane blown into the cooling zone within the reactor, the size of the regenerator required as a reduced body generator is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は操業温度に対する直接還元プラントの
生産性についての関係を示すグラフ、第2図は塊
状化指数に対するペレツト中の鉄含有率の効果を
示す略図、第3図は2つの異なつた場合について
還元気体発生装置の所要寸法に対する操業温度の
効果を示すものであつて、一方は冷却ループに対
する天然ガス吹き込みを伴い、他方はこの主の吹
き込みを伴わない場合を示すグラフ、そして第4
図は本発明による方法の好ましい実施態様を示す
概略図である。 符号の説明 1…移動層反応装置、2…還元帯
域、3…中間帯域、4…冷却帯域、7…還元気
体、9,17,21…急冷装置、10,13,1
8,19…流れ、11,22…コンプレツサー、
12…加熱装置、14…再生装置、15,23,
25…天然ガス、16…水蒸気。
Figure 1 is a graph showing the relationship between the productivity of a direct reduction plant and the operating temperature; Figure 2 is a schematic diagram showing the effect of iron content in the pellets on the agglomeration index; Figure 3 is for two different cases. a graph showing the effect of operating temperature on the required dimensions of the reducing gas generator, one with natural gas blowing into the cooling loop and the other without this main blow;
The figure is a schematic representation of a preferred embodiment of the method according to the invention. Explanation of symbols 1... Moving bed reactor, 2... Reduction zone, 3... Intermediate zone, 4... Cooling zone, 7... Reducing gas, 9, 17, 21... Rapid cooling device, 10, 13, 1
8, 19...flow, 11, 22...compressor,
12... Heating device, 14... Regeneration device, 15, 23,
25...natural gas, 16...steam.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 3つの帯域、すなわち反応装置の上部に配置
された還元帯域、該反応装置の下部における冷却
帯域、そして前記還元帯域と冷却帯域との間に位
置する中間帯域を有する移動層反応装置内でペレ
ツト状、塊上または両者の混合物の形態で鉄鉱石
からスポンジ鉄を生成する鉄鉱石の直接還元方法
において、 前記反応装置の上部に67重量%を越える鉄含有
率を有するペレツト状の鉄鉱石を供給し、 主として水素および一酸化炭素から構成され、
更に水と二酸化炭素の形態の酸化体素成分の微量
を含有し、900乃至960℃の温度で還元帯域へ吹き
込まれる第1の熱還元気体流を、前記還元帯域、
急冷装置、コンプレツサー、および前記還元気体
のための加熱装置を含む還元ループ内で循環さ
せ、 主としてメタンから構成される第2の冷却気体
を、前記冷却帯域、急冷装置、およびコンプレツ
サーを含んで構成される冷却ループ内で循環さ
せ、 メタン含有率が少なくとも75%である第3の気
体流を前記冷却ループへ供給し、それによつて前
記第2の気体流を反応装置内で上方に流し、そし
て第4の気体流を形成し、 前記第1気体流の一部を前記第4の気体流と混
合し、それによつて第4の気体流中に存在するメ
タンを第1の気体流中に存在する酸化体素成分に
よつて再生し、そして前記中間帯域に入つて来る
還元鉱石を吸熱反応的に冷却し、そして 冷却した還元鉄鉱石を前記反応装置の下部を経
由して排出することを特徴とする鉄鉱石の直接還
元方法。 2 前記第1気体流のメタン含有率が4乃至10容
量%である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 前記第1気体流の水分含有率が1乃至4%で
あり、また一酸化炭素含有率が2乃至15%である
特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 そのメタン含有率に換算して前記第3気体流
の流量が前記第1気体流の前流量の1乃至2容量
%である特許請求の範囲第3項記載の方法。 5 前記第1気体流が前記還元帯域からの再循環
気体と接触的再生装置からの補給気体との混合物
である特許請求の範囲第4項記載の方法。 6 再循環された還元気体が加熱され、次いで再
生装置から進んで来る熱還元気体流と混合される
特許請求の範囲第5項記載の鉄鉱石の直接還元方
法。 7 二酸化炭素が再循環された気体流から浄化さ
れる特許請求の範囲第6項記載の鉄鉱石の直接還
元方法。
Claims: 1. A transfer having three zones: a reduction zone located in the upper part of the reactor, a cooling zone in the lower part of the reactor, and an intermediate zone located between said reduction zone and the cooling zone. A method for the direct reduction of iron ore to produce sponge iron from iron ore in the form of pellets, lumps or a mixture of both in a bed reactor, in which pellets with an iron content of more than 67% by weight are placed in the upper part of said reactor. iron ore, mainly composed of hydrogen and carbon monoxide,
A first thermal reducing gas stream, further containing trace amounts of oxidant elements in the form of water and carbon dioxide, is blown into the reduction zone at a temperature of 900 to 960°C;
circulating a second cooling gas consisting primarily of methane in a reduction loop comprising a quench zone, a compressor, and a heating device for said reducing gas; supplying a third gas stream having a methane content of at least 75% to said cooling loop, thereby causing said second gas stream to flow upwardly within the reactor; forming a fourth gas stream, mixing a portion of the first gas stream with the fourth gas stream, thereby converting methane present in the fourth gas stream to the first gas stream; characterized in that the reduced iron ore is regenerated by the oxidant element component and endothermically cooled reducing iron ore entering the intermediate zone, and the cooled reduced iron ore is discharged via the lower part of the reactor. Direct reduction method for iron ore. 2. The method of claim 1, wherein the methane content of the first gas stream is between 4 and 10% by volume. 3. The method of claim 2, wherein the first gas stream has a moisture content of 1 to 4% and a carbon monoxide content of 2 to 15%. 4. A method according to claim 3, wherein the flow rate of said third gas stream, in terms of its methane content, is 1 to 2% by volume of the preceding flow rate of said first gas stream. 5. The method of claim 4, wherein said first gas stream is a mixture of recycle gas from said reduction zone and make-up gas from a catalytic regenerator. 6. A method for direct reduction of iron ore according to claim 5, wherein the recycled reducing gas is heated and then mixed with the thermal reducing gas stream proceeding from the regenerator. 7. A method for the direct reduction of iron ore according to claim 6, wherein carbon dioxide is purified from the recycled gas stream.
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