JPH0447004B2 - - Google Patents

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JPH0447004B2
JPH0447004B2 JP59184056A JP18405684A JPH0447004B2 JP H0447004 B2 JPH0447004 B2 JP H0447004B2 JP 59184056 A JP59184056 A JP 59184056A JP 18405684 A JP18405684 A JP 18405684A JP H0447004 B2 JPH0447004 B2 JP H0447004B2
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JP
Japan
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ore
iron
slag
reduction
furnace
Prior art date
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JP59184056A
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Japanese (ja)
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JPS6164807A (en
Inventor
Masakazu Nakamura
Naoki Tokumitsu
Yoichi Hayashi
Tsutomu Katayama
Hideki Ishikawa
Hiroyuki Katayama
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS6164807A publication Critical patent/JPS6164807A/en
Publication of JPH0447004B2 publication Critical patent/JPH0447004B2/ja
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、高炉プロセスによらない鉄鉱石の
溶融還元方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for melting and reducing iron ore without using a blast furnace process.

(従来の技術) 鉄鉱石を還元して溶鉄を得るプロセスとして、
最も普遍的に現用されているプロセスは、高炉に
よる方法である。
(Conventional technology) As a process to obtain molten iron by reducing iron ore,
The most commonly used process is the blast furnace method.

この高炉による鉄鉱石の還元プロセスにおいて
は、多量のコークスを熱源および還元剤として使
用する。高炉に供給するコークスは、数十米に達
する高さの炉内装入物の荷重によつて破壊されな
いだけの物理的強度が必要であるところから、強
粘結炭を乾留して製造される。ところが、強粘結
炭は、世界的に賦存量が少ない上に地域的に偏つ
た賦存状況となつているため、供給が不安定とな
り易い問題がある。また、石炭を乾留するための
巨大な設備(コークス炉団)や多大の労力を必要
とする。
In this blast furnace iron ore reduction process, a large amount of coke is used as a heat source and reducing agent. The coke supplied to the blast furnace is manufactured by carbonizing highly coking coal, as it needs to have enough physical strength to not be destroyed by the load of the contents of the furnace, which can reach tens of meters in height. However, there is a problem in that the supply of strong coking coal is likely to be unstable, since the amount of hard coking coal is small worldwide and the availability is unevenly distributed in different regions. In addition, it requires huge equipment (coke oven) and a great deal of labor to carbonize the coal.

また、高炉に供給される鉄鉱石は、通常焼結さ
れて、焼結鉱として高炉に装入される。ところ
が、鉄鉱石の焼結プロセスは、多大のエネルギー
を必要とするとともに、焼結鉱を得る過程で多量
の硫黄酸化物、窒素酸化物を発生し、これを処理
するために高いコストを必要としている。
Further, iron ore supplied to the blast furnace is usually sintered and charged into the blast furnace as sintered ore. However, the iron ore sintering process requires a large amount of energy and generates large amounts of sulfur oxides and nitrogen oxides in the process of obtaining sintered ore, which requires high costs to process. There is.

そこで高炉によらない、簡潔な鉄鉱石の還元プ
ロセスが強く望まれている。
Therefore, a simple iron ore reduction process that does not involve a blast furnace is strongly desired.

この要請に応える研究が種々進められている。
たとえば、シヤフト炉、またはータリキルンによ
つて鉄鉱石を金属鉄まで還元した後、この金属鉄
を電気炉で溶解する方法があるけれども、金属鉄
の溶解のための熱源に多量の電力を用いるところ
からコスト面で難点がある。我国においては、電
力は最も高価なエネルギーであり、電力を主熱源
とするプロセスは極めて不利である。
Various studies are underway to meet this demand.
For example, there is a method in which iron ore is reduced to metallic iron in a shaft furnace or a retard kiln, and then this metallic iron is melted in an electric furnace. There is a drawback in terms of cost. In our country, electricity is the most expensive energy, and processes that use electricity as the main heat source are extremely disadvantageous.

従つて、石炭、コークスといつた安価な一次エ
ネルギーを熱源とするプロセスを構築することが
要である。
Therefore, it is important to create a process that uses cheap primary energy such as coal or coke as a heat source.

一方、鉄鉱石を、加熱、溶解しながら還元する
溶融還元プロセスも研究さされてきた。溶融、還
元プロセスにあつては、侵蝕性の強い溶融酸化鉄
から如何にして炉内耐火材を保護するか、また、
還元と溶解に必要な多量のエネルギーを如何にし
て供給するかが、プロセスを成立させ得るか否か
の鍵となる。
On the other hand, a smelting reduction process in which iron ore is reduced while being heated and melted has also been studied. In the melting and reduction process, how to protect the refractory material inside the furnace from the highly corrosive molten iron oxide, and
How to supply the large amount of energy necessary for reduction and dissolution is the key to whether or not the process can be carried out.

溶融還元プロセスのうちの一つに、たとえば特
公昭40−13043号に開示されている回転炉方式が
ある。回転炉方式は、熱効率を高くするという観
点から提案されたものであるけれども、高温の反
応容器を回転るという機械的制約から大型化に難
点がある。
One of the melting reduction processes is the rotary furnace method disclosed in Japanese Patent Publication No. 13043/1973, for example. Although the rotary furnace method was proposed from the viewpoint of increasing thermal efficiency, it is difficult to increase its size due to the mechanical constraints of rotating a high-temperature reaction vessel.

また、金属酸化物の溶融還元プロセスの1つと
して、加熱源に電力を用いるものがある。たとえ
ば、アーク炉やプラズマを用いるプロセスであ
る。これらの、熱源に電力を用いるプロセスは、
還元性雰囲気下で加熱が可能であるという利点は
あるものの、電力を熱源としていることからコス
ト面で難点がある。
Further, as one of the melting and reduction processes for metal oxides, there is a method that uses electric power as a heating source. For example, processes using arc furnaces or plasma. These processes that use electricity as a heat source are
Although it has the advantage of being able to heat in a reducing atmosphere, it is disadvantageous in terms of cost because it uses electricity as a heat source.

一方、石炭等炭材の燃焼熱を直接的に利用する
溶融還元プロセスにおいては、炭材の燃焼という
酸化反応と、金属酸化物、たとえば鉄鉱石を還元
する還元反応とを両立させることが困難であり、
従来、成功例がない。
On the other hand, in the melt reduction process that directly utilizes the heat of combustion of carbonaceous materials such as coal, it is difficult to achieve both the oxidation reaction of burning the carbonaceous materials and the reduction reaction of reducing metal oxides, such as iron ore. can be,
So far, there have been no success stories.

近年、底吹転炉技術の進展に伴い、たとえが特
公昭56−8085号公報に開示されているように、燃
焼における火点を溶融鉄浴中に置くことにより、
伝熱効率の向上、耐火物の溶損軽減といつた点か
ら、スクラツプの溶解など、還元を必要としない
処理の場合には実現の可能性が生じてきた。
In recent years, with the progress of bottom blowing converter technology, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-8085, by placing the combustion point in the molten iron bath,
Since it improves heat transfer efficiency and reduces erosion of refractories, it has become a possibility for processing that does not require reduction, such as melting scrap.

しかしながら、この転炉技術を以つてしても、
金属酸化物、たとえば鉄鉱石を反応容器に装入し
て溶融還元を行うには到つていない。
However, even with this converter technology,
It has not yet been possible to charge a metal oxide, such as iron ore, into a reaction vessel and perform melt reduction.

石炭等炭材の燃焼熱を直接的に利する鉄鉱石等
金属酸化物の溶融還元プロセスにおける技術的課
題は、 第一に、溶融還元炉に装入する鉄鉱石等金属酸
化物の酸化度を如何にして低下せておくか、 第二に、溶融還元炉における還元剤をどのよう
に装入するか、 第3に、溶融還元炉への熱の入力方法を如何に
するかである。
The technical issues in the process of melting and reducing metal oxides such as iron ore, which directly utilizes the heat of combustion of coal and other carbonaceous materials, are as follows: Second, how to charge the reducing agent into the smelting reduction furnace. Third, how to input heat into the smelting reduction furnace.

米国特許第3985544号公報には、流動層におい
て、炭材を酸素との部分燃焼反応によりガス化
し、またチヤー化するとともに、この反応で発生
したガスによつて、炭材とともに、装入される鉄
鉱石を還元するプロセスが開示されている。この
米国特許第3985544号公報に開示されているプロ
セスにあつては、流動層における反応によつて予
備還元された鉱石、および炭材の部分燃焼によつ
て得られたチヤーを、粉状で中空アーク電極を通
して電気炉へ装入し、予備還元鉱石を溶解すると
ともにチヤーを還元剤として還元反応を進行させ
る。
U.S. Pat. No. 3,985,544 discloses that in a fluidized bed, carbonaceous material is gasified by a partial combustion reaction with oxygen and turned into a char, and the gas generated in this reaction is charged together with the carbonaceous material. A process for reducing iron ore is disclosed. In the process disclosed in U.S. Pat. No. 3,985,544, ore pre-reduced by a reaction in a fluidized bed and chars obtained by partial combustion of carbonaceous material are prepared in the form of powder and hollow. The pre-reduced ore is charged into an electric furnace through an arc electrode, and while the pre-reduced ore is melted, a reduction reaction proceeds using the char as a reducing agent.

この先行技術は、鉄鉱石等金属酸化物の予備還
元と、溶融還元に必要なチヤーを得ることを同時
に行い得るという点ですぐれている。
This prior art is excellent in that it can simultaneously perform preliminary reduction of metal oxides such as iron ore and obtain the char necessary for melt reduction.

けれども、溶融還元における熱源に電力を必要
とし、電力を用いるプロセスの域を脱却していな
い。
However, melting and reduction requires electricity as a heat source, and the process has not moved beyond the realm of electricity-based processes.

(発明が解決しようとする問題点) この発明は、鉄鉱石から溶鉄を得るに際し、高
炉プロセスにおける如き、石炭を乾留する過程
(コークス製造プロセス)および鉄鉱石を燃結鉱
とする過程を必要とせず、かつ熱源に電力を用い
ることのないプロセスを得ることを技術的課題と
している。
(Problems to be Solved by the Invention) This invention solves the problem that, when obtaining molten iron from iron ore, a process of carbonizing coal (coke manufacturing process) and a process of converting iron ore into burnt ore, such as in a blast furnace process, are required. The technical challenge is to create a process that does not require electricity and does not require electricity as a heat source.

(問題点を解決するための手段) この発明の要旨とする処は流動層反応炉内に鉄
鉱石、石炭、酸素含有ガスを装入して反応を進行
せしめて鉱石の予備還元物およびチヤーを得、こ
の予備還元鉱石およびチヤーならびに別の系から
供給される石炭とを混合、塊成化して得られるブ
リケツトを上底吹転炉型反応容器に装入し、前記
予備還元鉱石を溶融還元することを特徴とする鉄
鉱石の溶融還元方法にある。
(Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to charge iron ore, coal, and oxygen-containing gas into a fluidized bed reactor and allow the reaction to proceed to produce a preliminary reduction product of the ore and char. The briquettes obtained by mixing and agglomerating this pre-reduced ore, coal, and coal supplied from another system are charged into a top-bottom blowing converter type reaction vessel, and the pre-reduced ore is melted and reduced. A method for melting and reducing iron ore is characterized by the following.

以下に、この発明を詳細に説明する。 This invention will be explained in detail below.

この発明になるプロセスにあつては、流動層反
応炉で生成する予備還元鉱石が、溶融還元炉(上
底吹転炉型反応容器)内における含炭素溶鉄とス
ラグの界面に到達した後に溶解・反応することが
要である。
In the process of this invention, the pre-reduced ore produced in the fluidized bed reactor is melted and melted after reaching the interface between carbon-containing molten iron and slag in the smelting reduction furnace (top-bottom blown converter type reaction vessel). The key is to react.

従つて、この発明おいては、流動層反応炉で生
成する予備還元鉱石をチヤーおよび他の炭材とと
もに塊成化する過程が必須となる。
Therefore, in this invention, a process of agglomerating the prereduced ore produced in the fluidized bed reactor together with char and other carbon materials is essential.

即ち、流動層反応炉で予備還元した粒粉状の半
還元鉱石を如何にして鉄浴中の炭素との反応サイ
ドに到らしめるかが重要なポイントである。粒粉
状の半還元鉱石を反応サイドに到らしめるべく、
底吹羽口から鉄浴中に吹込もうとすると、生産物
である溶鉄1トン当り、約1.2〜1.3トンの半還元
鉱石を底吹羽口を経て装入しなければならず装入
装置が複雑になる。従つて、半還元鉱石を溶融還
元炉におけるスラグ層で溶融してしまうことな
く、鉄浴とスラグの界面に到つて鉄浴中の炭素と
反応して還元が進行するようなサイズの塊にする
必要がある。
That is, the important point is how to bring the granular semi-reduced ore pre-reduced in the fluidized bed reactor to the reaction side with carbon in the iron bath. In order to bring the granular semi-reduced ore to the reaction side,
When trying to blow into the iron bath from the bottom blowing tuyere, approximately 1.2 to 1.3 tons of semi-reduced ore must be charged through the bottom blowing tuyere for each ton of molten iron produced, and the charging equipment is It gets complicated. Therefore, the semi-reduced ore is not melted in the slag layer in the smelting reduction furnace, but is made into lumps of a size that allows it to reach the interface between the iron bath and slag, react with carbon in the iron bath, and proceed with reduction. There is a need.

本発明者等は、流動層反応炉からの半還元鉱石
を塊成化するに際して、流動層反応炉で鉄鉱石の
予備還元に供した石炭のチヤー化したものを混入
するとともに、溶融還元炉に装入すべき石炭の一
部をブリケツトに内装せしめると同時に、その石
炭自体を半還元鉱石の塊成化のための粘結剤とし
て機能せしめることに着眼した。
When agglomerating the semi-reduced ore from the fluidized bed reactor, the present inventors mixed the charred coal that had been used for preliminary reduction of iron ore in the fluidized bed reactor, and added it to the smelting reduction furnace. At the same time, we focused on incorporating a portion of the coal to be charged into the briquette, and at the same time making the coal itself function as a binder for agglomerating semi-reduced ore.

また、溶融還元炉においては、スラグ中に炭材
を懸濁せ、以つて還元反応を促進させ、耐火物の
損傷を軽減せしめる。
Furthermore, in the melting reduction furnace, carbonaceous material is suspended in the slag to promote the reduction reaction and reduce damage to the refractories.

電気炉による従来技術とは異なり本発明の如く
溶融還元炉への熱源を、炭材および炉内で発生し
たガスの燃焼によると、鉄浴上のスラグは酸化性
の雰囲気に曝されることとなりスラグ中のFeO濃
度が上昇し、延いては、耐火物の侵蝕に結びつく
が、本発明においては、スラグ中に炭材を懸濁さ
せることによつて、この問題を解決している。
Unlike the conventional technology using an electric furnace, as in the present invention, the heat source for the melting reduction furnace is the combustion of carbonaceous material and gas generated in the furnace, so the slag on the iron bath is exposed to an oxidizing atmosphere. The FeO concentration in the slag increases, which eventually leads to corrosion of the refractories, but in the present invention, this problem is solved by suspending carbonaceous material in the slag.

本発明では、流動層反応炉で予備還元された鉄
鉱石を、同時に得れるチヤーおよび、別の系から
供給される炭材とともに塊成化して溶融還元炉に
装入する。この塊成化物は、炉内に装入された
後、直ぐには溶解せず、スラグ層中を通過し、溶
鉄とスラグの界面に到達したところで溶解し、こ
こで溶鉄中の炭素により、鉄鉱石の予備還元物が
還元される。従つて、予備還元鉱石(酸化鉄)の
供給速度が大きい場合でも、スラグ中のFeOの濃
度を低く抑えることができ、溶融還元炉の耐火物
の損傷を低い水準に維持しながら、高い生産性下
での溶融還元が可能となつた。
In the present invention, iron ore pre-reduced in a fluidized bed reactor is agglomerated together with simultaneously obtained char and carbon material supplied from another system, and then charged into a smelting reduction furnace. After this agglomerate is charged into the furnace, it does not melt immediately, but passes through the slag layer and melts when it reaches the interface between the molten iron and slag, where the carbon in the molten iron converts it into iron ore. of the pre-reduced product is reduced. Therefore, even when the pre-reduced ore (iron oxide) supply rate is high, the concentration of FeO in the slag can be kept low, and damage to the refractories of the smelting reduction furnace can be maintained at a low level while maintaining high productivity. It has become possible to perform melt reduction at lower temperatures.

以下に、この発明を実施さするときの装置を示
す図面を参照しながら、さらに詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained in more detail below with reference to the drawings showing an apparatus for carrying out the invention.

第1図において、1は、鉱石予熱炉、2は流動
層反応炉であつて、粒粉状の鉄鉱石を予備還元す
るとともに、併せて装入される粒粉状の石炭の揮
発分を分離しチヤー化すべく機能する。
In Fig. 1, 1 is an ore preheating furnace, and 2 is a fluidized bed reactor, which pre-reduces granular iron ore and separates the volatile content of granular coal charged at the same time. It functions to make the team more attractive.

3は塊成化装置であつて、たとえばブリケツト
マシンが適用され、流動層反応炉からの予備還元
鉱石、チヤーおよび他の系から供給される炭材と
を混練し塊成化する。
3 is an agglomeration device to which, for example, a briquette machine is applied, which kneads and agglomerates the prereduced ore from the fluidized bed reactor, the char, and the carbon material supplied from other systems.

4は、溶融還元炉であり、この発明にあつては
上底吹転炉型反応容器が適用される。溶融還元炉
4は、酸素上吹き用ランス5ならびに酸素および
必要に応じて粉粒状炭材、或は鉄浴、スラグの撹
拌用のガスを底吹きするための羽口6ならびに塊
成化物(ブリケツト17)等固体装入物を溶融還
元炉内へ装入するための装入装置7を備えてい
る。
4 is a melting reduction furnace, and in the case of this invention, a top-bottom blowing converter type reaction vessel is applied. The melting reduction furnace 4 includes a lance 5 for top-blowing oxygen, a tuyere 6 for bottom-blowing oxygen and, if necessary, a gas for stirring powdered carbonaceous material, an iron bath, and slag, and agglomerates (briquettes). 17) is provided with a charging device 7 for charging a solid charge such as 17) into the smelting reduction furnace.

(作用) 次に、第1図に示す装置を用いて、鉄鉱石の溶
融還元を行うときの作用を説明する。
(Operation) Next, the operation when melting and reducing iron ore using the apparatus shown in FIG. 1 will be explained.

鉄鉱石11および石灰石12は、鉱石予熱炉1
において、石炭13と空気21との燃焼反応熱に
よつて加熱され、石灰石(CaCO3)は、生石灰
(CaO)となつて流動層反応炉1に供給される。
なお、石灰石の代りにドロマイトなど石灰含有鉱
物を用いることもできる。特に後述する溶融還元
炉において、マグネシア系の炉材を利用する場合
には、ドロマイト等マグネシア含有鉱物は有理で
ある。
Iron ore 11 and limestone 12 are stored in ore preheating furnace 1
In the step, the limestone (CaCO 3 ) is heated by the heat of combustion reaction between the coal 13 and the air 21 and is supplied to the fluidized bed reactor 1 as quicklime (CaO).
Note that lime-containing minerals such as dolomite can also be used instead of limestone. In particular, when a magnesia-based furnace material is used in the smelting reduction furnace described later, magnesia-containing minerals such as dolomite are reasonable.

流動層反応炉2において、流動状態の予備鉱石
および生石灰に、石炭13および酸素或は酸素含
有ガス22が吹込まれる。
In the fluidized bed reactor 2, coal 13 and oxygen or oxygen-containing gas 22 are blown into the preliminary ore and quicklime in a fluidized state.

そうすると、吹込まれた石炭13は、予熱鉱石
との熱交換、および酸素との反応による部分燃焼
により熱分解し、還元性のガスを発生するととも
に、チヤー15となる。
Then, the injected coal 13 is thermally decomposed by partial combustion due to heat exchange with the preheated ore and reaction with oxygen, generating reducing gas and becoming coal 15.

チヤー生成量は、流動層反応炉(予備還元炉)
における焼結トラブル防止という観点からは、5
〜10%が適当であるけれども、溶融還元炉の熱源
をチヤーとするときには、60%程度まで増加させ
ることもできる。60%を超えるチヤーの生成量
は、流動層反応炉における熱負荷増となり好まし
くない。
The amount of char produced is determined by the fluidized bed reactor (pre-reduction furnace).
From the perspective of preventing sintering trouble in
Although ~10% is appropriate, it can be increased to about 60% when a chia is used as the heat source of the melting reduction furnace. The amount of chir produced in excess of 60% is undesirable because it increases the heat load in the fluidized bed reactor.

一方、流動層反応炉2には、溶融還元炉4で発
生したガス或はこのガスを脱炭酸ガス処理して得
られる還元ガス23が、流動層反応炉2からの燃
料ガス24との熱交換によつて700〜900℃に昇温
せしめられた後吹込まれる。
On the other hand, in the fluidized bed reactor 2, the gas generated in the smelting reduction furnace 4 or the reducing gas 23 obtained by decarbonizing this gas is exchanged with the fuel gas 24 from the fluidized bed reactor 2. The temperature is raised to 700 to 900°C by a gas pump and then blown into the tank.

流動層反応炉2に吹込まれた還元ガス23は、
石炭13の熱分解により生成した還元性ガスと混
合され、流動状態にある高温の粒粉状鉄鉱石を還
元し、予備還元鉱石(半還元鉱石)14を生成す
る。
The reducing gas 23 blown into the fluidized bed reactor 2 is
It is mixed with reducing gas generated by thermal decomposition of coal 13 to reduce the high temperature granular iron ore in a fluidized state to produce pre-reduced ore (semi-reduced ore) 14.

鉄鉱石の予備還元率は、流動層反応炉(予備還
元炉)における反応効率および、本発明の溶融還
元システム全体の燃料利用率の有利な0.5〜0.8の
範囲が選択される。好ましくは、0.6〜0.7の範囲
である。
The preliminary reduction rate of iron ore is selected in the range of 0.5 to 0.8, which is advantageous for the reaction efficiency in the fluidized bed reactor (pre-reduction furnace) and the fuel utilization rate of the entire smelting reduction system of the present invention. Preferably, it is in the range of 0.6 to 0.7.

また、鉱石予熱炉1において生成した生石灰1
6は、予熱鉱石とともに流動層反応炉2に装入さ
れ、流動層反応2内のガスの脱硫を行つた後、半
還元鉱石14およびチヤー15とともに流動層還
元炉2から排出される。
In addition, quicklime 1 generated in the ore preheating furnace 1
6 is charged into the fluidized bed reactor 2 together with the preheated ore, and after desulfurizing the gas in the fluidized bed reaction 2, it is discharged from the fluidized bed reducing furnace 2 together with the semi-reduced ore 14 and the chia 15.

生石灰量は、溶融還元炉排出スラグの流動性お
よび脱硫機能の点から、スラグ塩基度(CaO/
SiO2)が1.1〜1.7となるように、鉄鉱石および炭
材中の脈石成分および量を考慮して決定する。
The amount of quicklime is determined by the slag basicity (CaO/
SiO 2 ) is determined to be 1.1 to 1.7, taking into account gangue components and amounts in iron ore and carbonaceous materials.

このようにして得られた、半還元鉱石14、チ
ヤー15および生石灰16は、溶融還元炉4にお
ける熱精算上必要な石炭やコークスといつた系外
からの炭材が加えられ、混練後塊成化装置3、た
とえばブリケツトマシンによつて成型され、ブリ
ケツト17にされた後、装入装置7によつて溶融
還元炉4に装入される。
The thus obtained semi-reduced ore 14, char 15 and quicklime 16 are mixed with carbonaceous materials from outside the system such as coal and coke necessary for thermal calculation in the smelting reduction furnace 4, and are then kneaded into agglomerates. After being molded into briquettes 17 by a briquetting device 3, for example, a briquetting machine, the briquettes are charged into a smelting reduction furnace 4 by a charging device 7.

溶融還元炉4では、上吹きランス5から酸素2
2が浴に向つて吹きつけられるとともに、底吹羽
口6から浴中に酸素および石炭等の炭材が吹込ま
れる。そして、供給されるブリケツト17に含ま
れる炭材、底吹羽口6からの酸素とともに吹込ま
れる炭材、或は装入装置7から供給されるコーク
ス18などの炭材と、上吹きランス5から供給さ
れる酸素との反応によつて多量の熱を発生する。
この多量の熱によつてブリケツト17中の半還元
鉱石14は溶解し、還元が進行し溶鉄19とな
る。
In the melting reduction furnace 4, oxygen 2 is supplied from the top blowing lance 5.
2 is blown toward the bath, and at the same time, oxygen and a carbonaceous material such as coal are blown into the bath from the bottom blowing tuyere 6. Then, the carbon material contained in the supplied briquette 17, the carbon material blown together with oxygen from the bottom blowing tuyere 6, or the carbon material such as coke 18 supplied from the charging device 7, and the top blowing lance 5. A large amount of heat is generated by the reaction with oxygen supplied by the gas.
This large amount of heat melts the semi-reduced ore 14 in the briquette 17, and the reduction progresses to form molten iron 19.

一方、半還元鉱石14中の脈石と炭材および生
石灰16とが反応してスラグ20が生成し、溶融
還元炉4内に貯留する。そしてスラグ20は、か
くして溶融還元炉4内で時間の経過とともに増加
して行くから間欠的に或は連続的に炉外へ排出す
る。
On the other hand, the gangue in the semi-reduced ore 14 reacts with the carbonaceous material and the quicklime 16 to generate slag 20, which is stored in the smelting reduction furnace 4. Since the slag 20 thus increases in the melting reduction furnace 4 over time, it is discharged out of the furnace intermittently or continuously.

この発明は、流動層反応炉2における予備還元
工程生成物を塊成化し、これを溶融還元炉4にお
ける溶鉄19とスラグ20界面或はその近傍で優
先的に溶解・反応させることによつて、従来にな
い高い生産速度を得るとともに、炭材の酸化反応
と、半還元鉱石14の還元反応を併せ進行せしめ
ることによつて特徴づけられるが、この点をさら
に説明する。
This invention agglomerates the product of the preliminary reduction process in the fluidized bed reactor 2, and melts and reacts it preferentially at or near the interface between the molten iron 19 and the slag 20 in the smelting reduction furnace 4. This method is characterized by achieving an unprecedentedly high production rate and allowing both the oxidation reaction of the carbonaceous material and the reduction reaction of the semi-reduced ore 14 to proceed, and this point will be further explained.

本発明者等は、本発明の実施例の項で後述する
ように、炭素を含んだ溶鉄と、その上部に、コー
クスを懸濁させたスラグを収納した溶解炉におい
て、鉄酸化物を溶融還元するに際しては、溶融還
元炉への酸化鉄の供給形態として、酸化鉄を粒粉
状で供給するよりも塊成化した状態で供給した方
が還元速度が高いことを見出した。
The present inventors melted and reduced iron oxide in a melting furnace containing molten iron containing carbon and slag in which coke was suspended above the molten iron, as described later in the embodiment section of the present invention. In this process, it has been found that the reduction rate is higher when iron oxide is supplied in an agglomerated state than in granular form as the form of supply of iron oxide to the smelting reduction furnace.

実験を伴う研究の結果、溶融還元炉内のスラグ
上部から供給された塊状の酸化鉄がスラグに溶解
することなく、スラグと溶鉄の界面に到達してい
ることが判つた。
As a result of research involving experiments, it was found that the lumpy iron oxide supplied from the top of the slag in the smelting reduction furnace reached the interface between the slag and molten iron without dissolving into the slag.

溶融酸化鉄の炭素による還元反応は、通常、2
通りの場合が考えられる。
The reduction reaction of molten iron oxide with carbon usually involves 2
A possible case is a street.

FeOx+XCsolid=Fe+XCO ……(1) FeOx+XCiron=Fe+XCO ……(2) (1)式は、酸化鉄(FeOx)の固体炭素による還元
を示し、(2)式は、酸化鉄(FeOx)の溶鉄中に含
有される炭素による還元を示している。
FeOx + XCsolid = Fe + XCO ... (1) FeOx + XCiron = Fe + It shows reduction due to contained carbon.

第2図に、溶融酸化鉄の固体炭素および溶鉄中
炭素による還元の進行状況を示す。
FIG. 2 shows the progress of reduction of molten iron oxide by solid carbon and carbon in molten iron.

第2図において、曲線Aは、坩堝を構成してい
るグラフアイト、つまり固体炭素による酸化鉄の
還元の進行状態を示しており、曲線Bは、炭素飽
和溶鉄による酸化鉄の還元の進行状態を示してい
る。
In Figure 2, curve A shows the progress of reduction of iron oxide by graphite, that is, solid carbon, which constitutes the crucible, and curve B shows the progress of reduction of iron oxide by carbon-saturated molten iron. It shows.

第2図から、固体炭素による酸化鉄の還元反応
(曲線A)にあつては、初期還元速度が、炭素飽
和溶鉄による酸化鉄の還元反応(曲線B)の場合
に比し非常に遅く、或る程度の時間経過後、酸化
鉄が還元されて溶鉄が生成し、炭素飽和溶鉄によ
る還元が進行する曲線Bの状態に近づくにつれて
還元速度が速くなることが判る。
From Figure 2, in the case of the reduction reaction of iron oxide with solid carbon (curve A), the initial reduction rate is much slower than in the case of the reduction reaction of iron oxide with carbon-saturated molten iron (curve B). It can be seen that after a certain amount of time has elapsed, the iron oxide is reduced to produce molten iron, and the reduction rate becomes faster as it approaches the state of curve B, where reduction by carbon-saturated molten iron progresses.

このように、酸化鉄の溶融還元速度は、溶鉄中
の炭素による場合が高いから、反応器としての生
産性を向上させるには、酸化鉄と炭素を含んだ溶
鉄とを直接接触させるプロセスが有利であること
が明らかである。
In this way, the melting reduction rate of iron oxide is often due to the carbon in the molten iron, so in order to improve the productivity of the reactor, it is advantageous to have a process in which iron oxide and molten iron containing carbon are brought into direct contact. It is clear that

他方、還元鉄ペレツトを溶融スラグ中に供給し
て溶解する場合、投入されたペレツトは温度が低
いため、一旦表面にスラグの凝固皮膜を形成し、
ある程度の時間が経過して、スラグの凝固皮膜が
再溶解した後にペレツト自体の溶解が始まる。
On the other hand, when reduced iron pellets are fed into molten slag and melted, the temperature of the fed pellets is low, so a solidified film of slag is formed on the surface.
After a certain amount of time passes and the solidified slag film re-dissolves, the pellet itself begins to dissolve.

第3図に、1400℃の溶融スラグに直径約20mmの
還元ペレツトを浸漬したときの、スラグの凝固膜
の厚さの経時変化を示す。
Figure 3 shows the change over time in the thickness of the solidified slag film when reduced pellets with a diameter of about 20 mm were immersed in molten slag at 1400°C.

第3図の場合、ペレツト表面のスラグの凝固皮
膜が消失し、ペレツトの溶解が始まるまでに約3
分間を要することが判る。
In the case of Figure 3, the solidified film of slag on the surface of the pellet disappears, and it takes about 30 minutes for the pellet to start dissolving.
It turns out that it takes a minute.

この発明になる鉄鉱石の溶融還元プロセスにお
いては、溶鉄生産量1トン当り200〜300Kgのスラ
グが生成し、このスラグは主としてSiO2−Al2O3
−CaOからなつている。
In the iron ore smelting reduction process of this invention, 200 to 300 kg of slag is produced per ton of molten iron produced, and this slag is mainly composed of SiO 2 -Al 2 O 3
- Consists of CaO.

一般に、スラグ成分の反応速度は、反応に関係
する成分の濃度に比例する。
Generally, the reaction rate of slag components is proportional to the concentration of the components involved in the reaction.

溶融還元炉に供給された鉄鉱石がスラグに溶解
すると鉄分がスラグに希釈される形となり反応速
度的に不利である。
When the iron ore supplied to the smelting reduction furnace is dissolved into slag, the iron content is diluted into the slag, which is disadvantageous in terms of reaction rate.

本発明においては、チヤー等とともに塊成化さ
れた鉄鉱石が比表面積が小さいほどスラグに溶解
する際に時間遅れを示すことを利用するもので、
溶融還元炉に供給された鉄鉱石が、スラグに溶解
することなく、スラグ溶鉄の界面に到達し、ここ
で鉄浴に触れて溶解・反応することになり、第2
図に示す高い反応速度が実現する。
The present invention utilizes the fact that the smaller the specific surface area of iron ore agglomerated with chir etc., the longer it takes to dissolve into slag.
The iron ore supplied to the smelting reduction furnace reaches the interface of the slag molten iron without being dissolved in the slag, where it comes into contact with the iron bath and melts and reacts, resulting in a second
The high reaction rate shown in the figure is achieved.

このような状態を作るためには、塊成化した装
入物の、溶融還元炉内スラグ中における沈降性お
よびスラグへの溶解開始時間を制御する必要があ
る。従つて、半還元鉱石14、チヤー15,石炭
13の塊成化に際しては、次のような点に留意し
て条件を決めねばならない。
In order to create such a state, it is necessary to control the sedimentation property of the agglomerated charge in the slag in the smelting reduction furnace and the time at which it starts dissolving into the slag. Therefore, when agglomerating the semi-reduced ore 14, the coal 15, and the coal 13, the conditions must be determined with the following points in mind.

底吹羽口6からのガス吹込みにより撹拌されて
いるスラグ中に投入された塊成化物(簡単のため
ブリケツトと称する)が、スラグ中に浮遊するこ
となく沈降するためには、ある程度以上の比重を
もたなければならない。ブリケツト17の比表面
積を小さくすること、および溶融スラグとの温度
差により凝固スラグ皮膜を形成したブリケツトが
スラグ20への溶解速度を制御するといつた観点
からブリケツト17ののサイズの下限を規制す
る。
In order for the agglomerates (referred to as briquettes for simplicity) thrown into the slag being stirred by gas blowing from the bottom blowing tuyere 6 to settle without floating in the slag, it is necessary to It must have specific gravity. The lower limit of the size of the briquette 17 is regulated from the viewpoints of reducing the specific surface area of the briquette 17 and controlling the rate of dissolution of the briquette into the slag 20, which has formed a solidified slag film due to the temperature difference with the molten slag.

さらに、酸化鉄の還元速度は、溶融状態におけ
る方が有利であるから、ブリケツトサイズをあま
り大きくすることは、溶融時間を長くすることに
なり不利である。従つてこの面から上限が規定さ
れる。
Furthermore, since the rate of reduction of iron oxide is more advantageous in the molten state, increasing the briquette size too much is disadvantageous because it lengthens the melting time. Therefore, an upper limit is defined from this aspect.

これら、ブリケツトサイズにおける条件は、熱
容量、熱伝導度など加熱特性にも関係するから、
ブリケツトの成分、充填密度にも左右される。
These briquette size conditions are also related to heating properties such as heat capacity and thermal conductivity, so
It also depends on the ingredients of the briquette and the packing density.

一方、溶融還元炉内におけるスラグ側の条件と
しては、第一に、温度があり、その他スラグの融
点、熱容量など伝熱特性に関係する物性、さらに
重要な因子としてスラグ層の厚さ、反応過程で発
生する気泡のために低下する見掛密度および撹拌
の強さなど、ブリケツトの沈降性に関係する因子
がある。
On the other hand, the conditions on the slag side in the smelting reduction furnace include the temperature, other physical properties related to heat transfer characteristics such as the melting point and heat capacity of the slag, and more important factors such as the thickness of the slag layer and the reaction process. There are factors related to the settleability of briquettes, such as the apparent density, which is reduced due to air bubbles generated in the briquette, and the intensity of agitation.

以上のようであるから、溶融還元炉内におい
て、ブリケツトを溶解させずにスラグ・メタル界
面に到達させるための条件を一般化して示すのは
困難である。ブリケツトサイズは、溶鉄の生産速
度や、溶融還元炉から生成せしめるべきガスの所
要量、また、流動層反応炉における熱収支などか
ら決定される鉄鉱石の予備還元率、所要炭材量か
らブリケツトの組成(鉄鉱石量、炭材量、生石灰
量)を決定し、さらに底吹き酸素量、撹拌用ガス
量で決まる撹拌強さ、およびスラグ層の厚さを考
慮して決定する。
As described above, it is difficult to generalize the conditions for allowing the briquettes to reach the slag-metal interface without melting in the smelting reduction furnace. The briquette size is determined based on the production rate of molten iron, the required amount of gas to be generated from the smelting reduction furnace, the preliminary reduction rate of iron ore determined from the heat balance in the fluidized bed reactor, and the required amount of carbon material. Determine the composition (amount of iron ore, amount of carbonaceous material, amount of quicklime), and further consider the amount of bottom-blown oxygen, the stirring strength determined by the amount of stirring gas, and the thickness of the slag layer.

ブリケツトサイズの目安としては、ストークス
による流体中粒子の終端速度式 ここで 〓s:スラグの粘性〔Kg/m・sec〕 un:撹拌されているスラグの速度〔m/sec〕 〓g:ブリケツトの密度〔Kg/m3〕 〓s:フオーミング中のスラグの見掛密度
〔Kg/m3〕 Dp:スラグと等しく流動するブリケツトの限
界サイズ〔m〕 によつてスラグと等しく流動するブリケツトサイ
ズが決定されるから、これ以上の粒子径を選択す
ればよい。
As a guideline for briquette size, use Stokes' terminal velocity equation for particles in a fluid. where: s: Viscosity of slag [Kg/m・sec] u n : Speed of slag being stirred [m/sec] 〓g: Density of briquette [Kg/m 3 ] 〓s: Viscosity of slag during forming Apparent density [Kg/m 3 ] Dp: Limit size of briquette that flows equally as slag [m] Since the size of briquette that flows equally as slag is determined, it is sufficient to select a particle size larger than this. .

本発明者等の経験によれば、ブリケツトサイズ
は、直径10〜50mmのものが良好な結果をもたらし
た。
According to the experience of the present inventors, a briquette size of 10 to 50 mm in diameter gave good results.

実操業においては、鉄鉱石の一部は、スラグに
溶解し、わけてもブリケツトの溶融還元炉への装
入速度が早い場合には、スラグ中のFeO濃度が高
くなる。このような場合には、コークス或は流動
層反応炉で生成したチヤーをスラグ中に懸濁させ
て、固体炭素による還元を並行して進行させるこ
とによりFeO濃度を降下させる。
In actual operation, a part of the iron ore is dissolved into slag, and the FeO concentration in the slag becomes high, especially when the charging speed of the briquettes to the smelting reduction furnace is high. In such a case, the FeO concentration is lowered by suspending coke or char produced in a fluidized bed reactor in slag and proceeding reduction with solid carbon in parallel.

一方、鉄浴への炭素の補給は、上部からの炭材
の装入によつてもよいけれども、底吹羽口から酸
素とともに鉄浴中へ吹き込むことが有効な方法で
ある。
On the other hand, carbon may be supplied to the iron bath by charging carbon material from the top, but an effective method is to blow it into the iron bath along with oxygen from the bottom blowing tuyere.

第4図に、底吹羽口から、鉄浴中にコークスを
吹込んだときの、炭素溶解速度をコークス吹込み
速度に対して示す。この図から明らかな如く、底
吹羽口からのコークス吹込みにより十分炭素供給
が可能である。
FIG. 4 shows the carbon dissolution rate versus the coke injection rate when coke is blown into the iron bath from the bottom blowing tuyere. As is clear from this figure, sufficient carbon can be supplied by blowing coke from the bottom blowing tuyere.

(実施例) 定格溶融金属量が100Kgの高周波溶解炉を用い、
酸化鉄粉、酸化鉄ペレツトおよび第1図に示す流
動層反応炉から得られる半還元鉱石、チヤー、生
石灰を塊生化して得られるブリケツトの3種類の
原料をそれぞれ溶融還元した。
(Example) Using a high frequency melting furnace with a rated amount of molten metal of 100 kg,
Three types of raw materials were melted and reduced: iron oxide powder, iron oxide pellets, semi-reduced ore obtained from the fluidized bed reactor shown in FIG. 1, char, and briquettes obtained by agglomerating quicklime.

酸化鉄粉(鉄鉱石粉)を原料とする溶融還元に
あつては、前述の高周波溶解炉で炭素飽和鉄60Kg
を溶解し、炉底羽口から鉄浴中に酸素を吹込みな
がら、CaO:45%,SiO2:35%,Al2O3:10%,
MgO:10%からなるスラグの存在の下に溶融還
元を進めた。静置時のスラグ層の厚さは40mmであ
つた。スララグ中にコークス粒(粒径約10mm)を
投入し、1500℃に達した時点で鉄鉱石(粒径:
0.075〜2mm)を投入して、スラグ中の鉄濃度が
10%となるようにした。
For melt reduction using iron oxide powder (iron ore powder) as a raw material, 60 kg of carbon-saturated iron is heated in the aforementioned high-frequency melting furnace.
CaO: 45%, SiO 2 : 35%, Al 2 O 3 : 10%,
Melting reduction proceeded in the presence of a slag consisting of 10% MgO. The thickness of the slag layer when left still was 40 mm. Coke grains (particle size: approx. 10 mm) are put into the slurlag, and when the temperature reaches 1500℃, iron ore (particle size:
0.075 to 2 mm) to increase the iron concentration in the slag.
It was set to 10%.

一定温度を保持しながら所定時間毎にスラグを
サンプリングし、鉄を分析して還元の進行に伴う
スラグ中鉄濃度の低下状況を調査し、以つて反応
速度を求めた。
The slag was sampled at predetermined time intervals while maintaining a constant temperature, and iron was analyzed to investigate the decrease in iron concentration in the slag as the reduction progressed, thereby determining the reaction rate.

第5図に、反応速度定数を、スラグ中に存在す
るコークス量の変化に対して示す。
In FIG. 5, the reaction rate constants are shown as a function of the amount of coke present in the slag.

5図から、コークス量の増加により還元速度が
大きくなること、またコークス量が零の場合でも
かなりの速度で反応が進行しており、鉄浴中の炭
素によつて還元反応が行われていることが判る。
Figure 5 shows that the reduction rate increases as the amount of coke increases, and that the reaction proceeds at a considerable rate even when the amount of coke is zero, indicating that the reduction reaction is carried out by the carbon in the iron bath. I understand that.

酸化鉄(鉄鉱石粉)ペレツトを溶融還元におけ
る原料としたときの反応速度を第5図に破線で併
せ示す。
The reaction rate when iron oxide (iron ore powder) pellets are used as a raw material in melt reduction is also shown in broken lines in FIG.

第5図から明らかな如く、酸化鉄ペレツトを溶
融還元の原料とするときは、酸化鉄粉を原料とす
るときに比較し、反応速度が段違いに高い。
As is clear from FIG. 5, when iron oxide pellets are used as the raw material for melt reduction, the reaction rate is much higher than when iron oxide powder is used as the raw material.

これは、既に述べたように、酸化鉄ペレツトを
原料とするときは、スラグに対する沈降性および
溶解速度の差から、鉄浴とスラグ界面付近でペレ
ツトが溶解し、この部分が局部的に酸化鉄濃度の
高い部分となり、還元反応にとつて有利となつた
ためである。しかも、前述の酸化鉄濃度の高い部
分は局在しているから、炉壁耐火材に対し悪影響
を及ぼすこともなかつた。
As mentioned above, when iron oxide pellets are used as a raw material, the pellets dissolve near the interface between the iron bath and the slag due to the difference in sedimentation and dissolution rate with respect to the slag, and this area locally becomes iron oxide. This is because the part has a high concentration and is advantageous for the reduction reaction. Moreover, since the above-mentioned areas with high iron oxide concentration were localized, there was no adverse effect on the furnace wall refractory material.

次に、第1図に示す流動層反応炉から得られる
半還元鉱石、チヤー(混合比10重量%)、生石灰、
石炭を混練して高温状態で塊成化したものを、溶
融還元における原料としたときの反応速度定数
と、スラグ中コークス量との関係を、第5図中
に、A点として併せ示す。
Next, semi-reduced ore obtained from the fluidized bed reactor shown in Fig. 1, char (mixing ratio 10% by weight), quicklime,
The relationship between the reaction rate constant and the amount of coke in the slag when coal kneaded and agglomerated at high temperature is used as a raw material in melt reduction is also shown as point A in FIG.

炭材を、原料ブリケツト中に内装することによ
る反応促進効果によつてさらに還元性が向上して
いることが判る。
It can be seen that the reducing property is further improved due to the reaction promoting effect of incorporating carbonaceous material into the raw material briquette.

本発明になるプロセスにおいては、流動層反応
炉から得られる半還元鉱石およびチヤーは、700
〜800℃の高温であるから、石炭など高温で流動
性を示す物質をバインダーとして混合し、熱間で
塊成化することが可能であり、この場合、バイン
ダーを別途加える必要がなく、コスト的に有利で
あるのみならず、半還元鉱石の顕熱利用の観点か
らエネルギー利用効率の点でもすぐれている。
In the process of the present invention, the semi-reduced ore and char obtained from the fluidized bed reactor are
Because the temperature is ~800°C, it is possible to mix materials that exhibit fluidity at high temperatures, such as coal, as a binder and agglomerate them in hot water.In this case, there is no need to add a binder separately, which reduces costs. It is not only advantageous in terms of energy efficiency but also in terms of energy utilization efficiency from the perspective of utilizing the sensible heat of semi-reduced ore.

この実施例においては、原料の塊成化に際し
て、チヤーの混合比率10重量%としたけれども、
溶融還元炉で、反応および溶解を確保するために
は、たとえば30%程度の揮発成分を有する炭種で
は、さらに500Kg程度り石炭が還元剤および熱源
として必要である。
In this example, when agglomerating the raw materials, the mixing ratio of chir was 10% by weight.
In order to ensure reaction and melting in a smelting reduction furnace, for example, if the type of coal has a volatile component of about 30%, about 500 kg of additional coal is required as a reducing agent and heat source.

溶融還元炉においては、粉状の石炭を上部から
供給すると、炉で発生しているガスのために飛散
し、炉内への装入が、極めて困難であるけれど
も、流動層反応炉から得られる半還元鉱石やチヤ
ーとともに塊成化し、ブリケツトとして装入する
ようにすれば、装入が極めて容易となる。
In a smelting reduction furnace, if powdered coal is fed from the top, it will scatter due to the gas generated in the furnace, making it extremely difficult to charge it into the furnace, but it can be obtained from a fluidized bed reactor. If it is agglomerated together with semi-reduced ore and char and charged as briquettes, charging becomes extremely easy.

溶融還元炉への装入原料の塊成化に際しては、
流動層反応炉における焼結防止その他の観点か
ら、チヤーの量を10重量%としたけれども、溶融
還元炉における熱精算の点からは、チヤーの量の
増加は、石炭所要量の低下につながり、反応的に
はチヤーが有利であるから、ブリケツトの成型性
やチヤー化のためのコストの許す範囲内でチヤー
の量は多い方がよい。
When agglomerating the raw material charged to the smelting reduction furnace,
Although the amount of chir was set at 10% by weight to prevent sintering in the fluidized bed reactor and for other reasons, from the standpoint of heat balance in the smelting reduction furnace, an increase in the amount of chir leads to a decrease in the amount of coal required. Since chir is advantageous in terms of reaction, the amount of chir should be as large as possible within the allowable range of briquette moldability and cost for forming chir.

(発明の効果) 本発明は、以上述べたように構成しかつ作用せ
しめるようにしたから、コークス製造のための石
炭の乾留プロセス、鉄鉱石を焼結するプロセス、
さらには、加熱用電力を必要とすることなく、鉄
鉱石、石炭から、溶鉄を極めてコンパクトな設備
で高い設備生産性、労働生産性下で生産すること
ができる。
(Effects of the Invention) Since the present invention is configured and operated as described above, the present invention can be used in a coal carbonization process for coke production, a process for sintering iron ore,
Furthermore, molten iron can be produced from iron ore and coal with extremely compact equipment and with high equipment productivity and labor productivity without requiring heating power.

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

第1図は本発明の溶融還元方法の全体像を示す
概念図、第2図は固体炭素および溶鉄中の炭素に
よる酸化鉄の溶融還元の推移を示す図、第3図は
溶融スラグ中に浸漬したペレツト表面に凝固付着
したスラグ厚みの経時変化を示す図、第4図はコ
ークスを底吹した場合の溶鉄に対する炭素の溶解
速度とコークス吹込速度の関係図、第5図は溶融
還元炉に対する鉄鉱石の供給形態を粉状、ペレツ
ト状、および炭材とのブリケツトと変えた場合の
還元速度の変化を示す図である。 1……鉱石予熱炉、2……流動層反応炉、3…
…塊成化装置、4……溶融還元炉(上底吹転炉型
反応容器)、5……上吹きランス、6……底吹羽
口、7……装入装置、11……鉄鉱石、12……
石灰石、13……石炭、14……予備還元鉱石
(半還元鉱石)、15……チヤー、16……生石
灰、17……塊成化物(ブリケツト)、18……
コークス、19……溶鉄、20……スラグ、21
……空気、2……酸素含有ガス、23……還元ガ
ス、24……燃料ガス。
Figure 1 is a conceptual diagram showing the overall picture of the smelting reduction method of the present invention, Figure 2 is a diagram showing the transition of iron oxide melting and reduction by solid carbon and carbon in molten iron, and Figure 3 is a diagram showing the transition of iron oxide immersed in molten slag. Figure 4 shows the relationship between the dissolution rate of carbon in molten iron and the coke injection rate when coke is bottom-blown, and Figure 5 shows the relationship between the melting rate of carbon and the coke injection rate when coke is bottom blown. FIG. 3 is a diagram showing changes in the reduction rate when the stone supply format is changed to powder, pellet, and briquette with carbonaceous material. 1...Ore preheating furnace, 2...Fluidized bed reactor, 3...
...Agglomeration equipment, 4...Smelting reduction furnace (top-bottom blown converter type reaction vessel), 5...Top-blowing lance, 6...Bottom-blowing tuyere, 7...Charging device, 11...Iron ore , 12...
Limestone, 13... Coal, 14... Pre-reduced ore (semi-reduced ore), 15... Cheer, 16... Quicklime, 17... Agglomerate (briquette), 18...
Coke, 19...molten iron, 20...slag, 21
...Air, 2...Oxygen-containing gas, 23...Reducing gas, 24...Fuel gas.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 流動層反応炉内に鉄鉱石、石炭、酸素含有ガ
スを装入して反応を進行せしめて鉄鉱石の予備還
元物およびチヤーを得、この予備還元鉱石および
チヤーならびに別の系から供給される石炭とを混
合、塊成化して得られるブリケツトを上底吹転炉
型反応容器に装入し、前記予備還元鉱石を溶融還
元することを特徴とする鉄鉱石の溶融還元方法。
1 Iron ore, coal, and oxygen-containing gas are charged into a fluidized bed reactor and the reaction proceeds to obtain a pre-reduced product of iron ore and char, which is supplied from the pre-reduced ore and char as well as from another system. A method for melting and reducing iron ore, which comprises charging briquettes obtained by mixing and agglomerating iron ore with coal into a top-bottom blowing converter type reaction vessel, and melting and reducing the pre-reduced ore.
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