JPH0463219A - 溶融還元法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、予備還元炉を使用する溶融還元法につき、石
炭の有効利用を図る方法に関する。

［従来の技術］ 溶融還元製鉄法とは、溶融還元炉を用い、鉄鉱石を溶融
状態で還元して銑鉄を得る方法である。

溶融還元炉は、鉄鉱石を含む溶鉄中に、石炭や石灰を投
入すると同時に酸素（０，）を吹き込んで還元反応を起
こさせるもので、反応が速やかで、生産量を弾力的に調
整できるといった利点を有する。

同還元炉において石炭は、鉄鉱石の還元剤であるととも
に、溶融還元炉内の高温条件下で熱分解し、メタン（Ｃ
Ｈ，）やタールなどの炭化水素のほか水素（Ｈ７）・−
酸化炭素（Ｃｏ）などのガスを放出する。

この放出された炭化水素は、余剰の酸素と反応（部分酸
化反応）して、予備還元炉で有用な水素および一酸化炭
素ガスを生成する。

溶融還元炉そのものはエネルギー利用率が低いので、こ
れに予備還元炉が併設されて溶融還元系が構成されるこ
とが多い。上記した部分酸化反応等にともない溶融還元
炉からは、−酸化炭素や水素といった還元成分を多量に
含む高温ガスが発生するので、予備還元炉は、それらを
還元ガスとして炉内に導入することにより、鉄鉱石を固
体状態で予備的に還元したうえ溶融還元炉に供給する。

石炭が、低温（常温）状態のまま、もしくは水分を付着
したまま溶融還元炉に投入されると、石炭の予熱および
水分放出に必要な熱エネルギーがロスとなるばかりか、
発生ガス中の水分濃度が高くなり還元ガスとしての還元
能力が低下するため、好ましくない。したがって石炭は
、予熱・乾燥を行い、熱分解により炭化水素や水素・−
酸化炭素が放出されやすい状態で炉内に投入されるのが
望ましい。このためには、溶融還元系とは別の熱源が使
用されることもあるが、特開昭６２−２３０９２１号公
報に記載の方法においては、予備還元炉からの排ガスを
酸化性ガスにより燃焼して熱源とする手段（石炭乾留流
動層）が用いられている。そして、石炭の乾留により副
生するチャーが炭材として溶融還元炉に投入される一方
、乾留中に熱分解した炭化水素類は、他の容器（炭素被
覆流動層）に送られて鉄鉱石表面に付着させられたうえ
、予備還元炉へ導入される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記公報に記載の方法は、予備還元炉からの排ガスのエ
ネルギーを利用するので、溶融還元系とは別の専用熱源
にたよる場合に比べ、トータルでの（たとえば製鉄所全
体の）エネルギー原単位が低いといえるが、石炭中の成
分のうち一部が利用されないで系外へ放出される、とい
う不都合か避けられない。なぜなら、■十分な熱量を補
償される上記の乾留手段においては、炭化水素（Ｍ質お
よび軽質の炭化水素）や水素・−酸化炭素ガス等が石炭
の熱分解により放出されてしまう、■メタンなどの軽質
炭化水素や水素・−酸化炭素ガス等は、鉄鉱石に接触さ
せても、その表面に付着することなく系外に逃げてしま
う、■タールなど鉄鉱石に付着しやすい重質炭化水素で
も、すべてが付着するとはいえず、鉄鉱石とともに溶融
還元系で利用できる割合は高くない−からである。

軽質および重質の炭化水素は、前述したように溶融還元
炉における部分酸化反応によって有用な還元ガスを発生
し得るため、水素および一酸化炭素等とともにこれらが
放出されることは、溶融還元系において石炭が十分に有
効利用されないことを意味する。

本発明は、以上の点を考慮し、溶融還元炉の熱効率を改
善するとともに石炭を有効利用できる溶融還元法を提供
しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、溶融還元炉と、そこでの発生ガスを還元ガス
とする予備還元炉とを使用する鉄鉱石の溶融還元法にお
いて、■予備還元炉からの排ガスにより、０２００〜３
５０℃の温度にて石炭を乾燥させたうえ、■その石炭を
溶融還元炉へ投入するものである。

［作用コ 本発明の溶融還元法においては、石炭が、予熱され乾燥
させられ（上記■）たうぇ溶融還元炉に投入される（■
）ので、溶融還元炉において還元反応、熱分解およびそ
の分解ガスによる部分酸化反応が進行しやすく、その熱
効率が改善される。

しかも、予熱・乾燥用の熱源として予備還元炉の排ガス
のエネルギーを利用する（■）ため、系外に特別な熱源
は不要である。

上記■に示した乾燥温度（２００〜３５０’Ｃ）におい
ては、付着した水分（もしくは湿分）のみが石炭から分
離し、炭化水素や水素は石炭内に保たれる。

これは、２００〜３５０℃においては、石炭の付着水分
（結晶水を除く）は当然に放出されるものの、第２図（
石炭の熱分解ガス発生量と温度との関係図）に示すよう
に、タール・メタン（Ｃ）Ｉ、）　　・−酸化炭素（Ｃ
Ｏ）・水素などは熱分解（乾留）されないからである。

したがって、これら未分解の成分は、いずれも石炭とと
もに溶融還元炉に投入され、そこで鉄鉱石を還元すると
ともに熱分解され、またその分解ガスが部分酸化されて
還元剤（還元ガス）となる。

すなわち、石炭中の成分が、溶融還元炉もしくは予備還
元炉において有効に利用される。

［実施例コ 第１図は、本発明の溶融還元法にっき一実施例を示す系
統図である。図中、太い実線（および矢印）は溶融還元
炉１から発生したガスの流れを表わし、それ以外は他の
原料の流れを表わす。

本性において鉄鉱石は、まず流動層式の予備還元炉２に
投入されて固体状態の予備還元鉄にまで還元され、それ
が、石炭や石灰・酸素とともに溶融還元炉ｌの溶鉄内に
装入されることにより、溶融した銑鉄およびスラグとな
る。前述のように、溶融還元炉１におけるこの反応の際
、−酸化炭素や水素を含む高温ガスが発生するため、そ
れが還元ガスとして予備還元炉２へ導入される。

図示した溶融還元法の特徴は、予備還元炉２を出たあと
の排ガスを利用して、溶融還元炉１に投入される前に石
炭を効果的に予熱・乾燥させることである。すなわち、
予備還元炉２を出た排ガスを、冷却器４に送る前に一部
を流動層式の石炭乾燥装置３に導入し、そこで粉炭状の
上記石炭を乾燥させるのである。乾燥し予熱された石炭
が、そうでないものに比べ溶融還元炉１において利用さ
れやすいこと、つまり有効な反応が速やかに進行するこ
とは、言うまでもない。

石炭乾燥装置３への導入ガスについては、同装置３内の
温度（ガスと石炭の温度）が２００〜３５０　’Ｃ（好
ましくは２５０℃）となるよう、下記の手段によって温
度調整を施している。すなわち、６５０　’Ｃ〜８５０
°Ｃで予備還元炉２を出る前述の排ガスに対し、同じ予
備還元炉２の排ガスで、冷却器４を通して１００°Ｃ以
下にしたものを図のようにリサイクルさせ、開度可変ダ
ンパ（図示せず）などを用いて流量調整しなから混合し
ている。混合する後者のガスは、冷却器４のほか除塵装
置５・昇圧機６・二酸化炭素（Ｃｏ、）除去装置７を通
し、余剰ガスとしてガスホルダー（図示せず）に送られ
るものの一部である。同装置３内を上記の温度に調整す
るのは、その温度では、石炭から付着水分のみが放出さ
れ、タール・メタン等の炭化水素や水素・−酸化炭素な
ど、鉄の還元に有用な成分は石炭中に保たれるからであ
る。

なお上記の余剰ガスは、図のようにさらに一部を、溶融
還元炉１から予備還元炉２への還元ガス中にもリサイク
ルさせて混合している。これは、低温度の余剰ガスを混
合することにより、予備還元炉２への還元ガスを温度調
整するとともに、このガス中に含まれる還元ガスを有効
利用するのが目的である。

以上、一実施例を紹介したが、本発明は下記のように実
施することもできる。

イ）石炭の乾燥は、流動層式の乾燥装置に限らず、移動
層式もしくは気流乾燥式の装置によっても行える。

口）石炭の乾燥温度の調整は、上述のようなリサイクル
ガスの混合によらずとも、たとえば、未乾燥・常温の石
炭を乾燥装置内に投入する量（速度）によって行うこと
も可能である。

［発明の効果コ 本発明の溶融還元法においては、有用な成分を保持した
ままの石炭が、乾燥・予熱されて反応しやすいかたちで
溶融還元炉に投入され、いわば石炭がフルに、かつ効率
的に利用されるうえ、系外に特別な熱源を必要とするこ
ともないので、熱および石炭の原単位を低くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す溶融還元系統図であ
る。また第２図は、石炭の熱分解ガス発生量と加熱温度
との関係を示すグラフである。 １・・・溶融還元炉、２・・・予備還元炉、３・・・石
炭乾燥装置、４・・・冷却器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶融還元炉と、そこでの発生ガスを還元ガスとする予備
   還元炉とを使用する鉄鉱石の溶融還元法において、 予備還元炉からの排ガスにより２００〜３５０℃の温度
   にて石炭を乾燥させたうえ、その石炭を溶融還元炉へ投
   入する ことを特徴とする溶融還元法。