JPH0499809A - Smelting reduction operating method - Google Patents

Smelting reduction operating method

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Publication number
JPH0499809A
JPH0499809A JP2217501A JP21750190A JPH0499809A JP H0499809 A JPH0499809 A JP H0499809A JP 2217501 A JP2217501 A JP 2217501A JP 21750190 A JP21750190 A JP 21750190A JP H0499809 A JPH0499809 A JP H0499809A
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JP
Japan
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gas
furnace
reaction vessel
refractory
smelting reduction
Prior art date
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Application number
JP2217501A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hirata
浩 平田
Hiroyuki Katayama
裕之 片山
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0499809A publication Critical patent/JPH0499809A/en
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    • 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
    • Y02P10/25Process efficiency

Abstract

PURPOSE:To control erosion of a refractory and to reduce the development of carbonaceous material series dust and CO2 by adding iron oxide-contacting raw material and the carbonaceous material while top-blowing oxygen and constituting the upper space of a reaction vessel for producing a smelting reduction iron alloy of a noncarbon monolithic refractory wall. CONSTITUTION:At the time of producing iron alloy by using a metal-lurgical furnace being possible to top- and bottom-blow gas and adding the iron- containing raw material and the carbonaceous material while top-blowing oxygen and executing the smelting reduction, the upper state from the molten material in the reaction vessel is constituted at the refractory wall made by combining the non-carbon monolithic refractory, e.g. almina quality, and metal pipes for cooling, in which mist of gas and water, etc., can be allowed to flow in.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、鉄鉱石あるいはその予備還元物などの酸化鉄
含有原料を溶融還元して溶銑などの溶融還元鉄合金を製
造する工程において、耐火物損耗量を減らすとともに排
出ガスを変換して002発生量を軽減する方法に関する
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention provides a process for manufacturing a molten reduced iron alloy such as hot metal by melting and reducing iron oxide-containing raw materials such as iron ore or its pre-reduced product. The present invention relates to a method of reducing the amount of 002 generated by reducing the amount of material wastage and converting exhaust gas.

(従来の技術) これまで、溶融還元については種々の方式が研究されて
いるが、最も実用化に近いレベルにまで試験が進んでい
る方式の一つに、炉内に存在するスラグによって、上吹
き酸素シェツトと、攪拌状態のメタル浴を遮断すること
に特徴を有するものがある(特公昭62−50545号
)。この方法によると、メタルの再酸化を抑制できるの
で、還元速度を高位に保てると同時に、炉内2次燃焼率
を高めて吹酸量当たりの発熱量を太きくシ、また、ダス
ト発生量を低減して歩留まりを向上させるため、全体と
して効率の高い操業を行うことができる。
(Prior art) Various methods have been studied for smelting reduction, but one of the methods that has been tested to the level closest to practical use is a method that uses slag existing in the furnace to There is a method which is characterized by a blown oxygen shed and blocking of a metal bath in an agitated state (Japanese Patent Publication No. 50545/1982). According to this method, metal reoxidation can be suppressed, so the reduction rate can be maintained at a high level, and at the same time, the secondary combustion rate in the furnace can be increased to increase the calorific value per amount of blown acid, and the amount of dust generated can be reduced. Since the production efficiency is reduced and the yield is improved, it is possible to perform highly efficient operations as a whole.

このような基本的条件を満足させるためには、反応容器
が許容できる限り炉内スラグ量をふやすこと、上吹きラ
ンスのノズル形状を工夫し、吹酸中にはランス高さを適
当な値に設定して酸素ガスを極力ソフトブローとするこ
と、並びに底吹きガスを必要最小限にすること、の3つ
の組み合わせが必要となる(特開昭61−213310
号)。
In order to satisfy these basic conditions, it is necessary to increase the amount of slag in the furnace as much as the reaction vessel allows, to devise the nozzle shape of the top blowing lance, and to adjust the lance height to an appropriate value during acid blowing. It is necessary to combine the following three settings: to make the oxygen gas blow as soft as possible, and to minimize the bottom blow gas (Japanese Patent Laid-Open No. 61-213310).
issue).

溶銑のような溶融還元鉄合金の製造においては、大量に
、かつ効率的に製造して製造コストを少しでも低減でき
ることが不可欠である。ここでいうr効率的1に関連す
る特性値としては、炉内容積光たりの生産速度、石炭原
単位、耐火物原単位などがある。
In the production of molten reduced iron alloys such as hot metal, it is essential to be able to produce them in large quantities and efficiently to reduce production costs as much as possible. Characteristic values related to r efficient 1 here include the production rate per light volume of the furnace, the unit consumption of coal, the unit consumption of refractories, and the like.

生産速度は酸素ガスの供給速度によって律せられる。大
量の酸素ガスを供給して、炉内容積光たりの生産速度を
大きく保つためには、適正なスラグ量、適正な底吹き攪
拌条件下においてどのような方法で大量の酸素ガスを供
給し、酸素ジェットを直接メタルに当てないようにする
かが重要である。
The production rate is controlled by the oxygen gas supply rate. In order to supply a large amount of oxygen gas and maintain a high production rate per furnace volume, what method should be used to supply a large amount of oxygen gas under the appropriate amount of slag and under appropriate bottom-blowing stirring conditions? It is important to prevent the oxygen jet from hitting the metal directly.

こうした課題に対して、従来は、ランスノズルの数をふ
やし、またノズル角度を大きくとることにより、スラグ
に当たる酸素ジェットの力を分散させるという考え方が
とられている。
To address these issues, the conventional approach has been to increase the number of lance nozzles and increase the nozzle angle to disperse the force of the oxygen jet hitting the slag.

石炭原単位については、熱の面から炉内の2次燃焼率を
上げるということが重要であり、酸素ジェットがメタル
に接触して反応するのを抑制することがポイントである
。ところが、2次燃焼率が高いとどうしても炉内の雰囲
気温度が高くなりやすく、耐火物の損耗にとって過酷な
条件となってくる。
Regarding the coal consumption rate, it is important to increase the secondary combustion rate in the furnace from a thermal standpoint, and the key is to suppress the oxygen jet from coming into contact with the metal and reacting. However, when the secondary combustion rate is high, the atmospheric temperature inside the furnace tends to rise, which becomes a severe condition for wear and tear of the refractory.

耐火物については、従来よりいくつかのものが検討され
てきたが、それらのなかでは、マグクロれんが、および
、マグカーボンあるいはアルミナカーボンなどの黒鉛含
有れんがが実使用の可能性が高いものとされている。
Several types of refractories have been considered in the past, but among these, maguro bricks and graphite-containing bricks such as magcarbon or alumina carbon are considered to have a high possibility of practical use. There is.

しかし、マグクロれんかについては、耐スラグ侵食性は
比較的高いが、クロムが溶出してメタルやスラグを汚染
し、また、スポール性が強いという問題がある。それに
対して、黒鉛含有れんがはスポールしにくく、かつ熱伝
導率が比較的大きいという特性がある。この特性を利用
すれば、種々の方法でこのれんがを冷却して表面温度を
低下させ、耐火物表面にスラグ付着物を形成させてその
損耗を抑制することができる(特開昭81−67708
号)。しかし、冷却の手段として最も安価で効果の犬餘
い水を用いようとすると、れんがの重要構成要素である
黒鉛の酸化損耗が促進される。したがって水の使用は避
ける必要があり、その結果、冷却のための費用が比較的
高くなることが問題である。もし、冷却に水を使うこと
によってれんが中の黒鉛を酸化損耗させたときには、れ
んがの熱伝導度が低下し、スラグ付着層を安定に保つこ
とができない。
However, although maguro bricks have relatively high slag erosion resistance, they have problems in that chromium is eluted and contaminates metal and slag, and they also have strong spalling properties. In contrast, graphite-containing bricks are less likely to spall and have relatively high thermal conductivity. By utilizing this property, it is possible to cool the bricks using various methods to lower the surface temperature, form slag deposits on the refractory surface, and suppress its wear (Japanese Patent Laid-Open No. 81-67708).
issue). However, using water, which is the cheapest and most effective means of cooling, accelerates oxidation loss of graphite, a key component of bricks. The problem is therefore that the use of water has to be avoided, resulting in relatively high costs for cooling. If the graphite in the bricks is oxidized and lost by using water for cooling, the thermal conductivity of the bricks decreases and the slag adhesion layer cannot be maintained stably.

なお、黒鉛を含まない耐火物としてアルミナ系の不定系
耐火物があるが、これを用いて通常の方法で築炉すると
、スラグ侵食性が大きく、また、表面を冷却してスラグ
付着層の形成を促進しようとすれば、スポールを起こし
やすいという問題がある。
Note that alumina-based unstructured refractories are available as refractories that do not contain graphite, but if they are used to construct a furnace using the normal method, they are highly erodible by slag, and the surface is cooled to form a slag adhesion layer. If you try to promote this, there is a problem in that it is easy to cause spalls.

以上のように、これまで耐火物については、耐スポール
性に基づく損耗速度の抑制と低コスト化との両面で十分
に満足できるものが確立されていなかった。
As described above, until now, no refractory has been established that is fully satisfactory in terms of both suppression of wear rate based on spall resistance and cost reduction.

一方、石炭を原料とする溶融還元法においては、ダスト
の半分以上は炭材起因のものである。この炭材系ダスト
は分離、再利用に費用がかかるので、その発生量の低減
が望まれている。しかし、特に粒度の細かいものについ
ては効率的な低減方法がないのが現状である。
On the other hand, in the smelting reduction method using coal as a raw material, more than half of the dust is derived from carbonaceous materials. Since this carbonaceous dust is expensive to separate and reuse, it is desired to reduce the amount generated. However, the current situation is that there is no efficient method for reducing particles, especially those with fine particle size.

さらに、最近、地球環境保全の問題から002発生量の
抑制が強く叫ばれている。鉄鋼製造業においては、極力
石炭原単位の低減を図ろうとして、例えば前述の2次燃
焼率を高めた操業を行うなどにより試みられているが、
CO□発生量の低減には限度がある。
Furthermore, recently, there has been a strong call for reducing the amount of 002 generated due to the issue of global environmental conservation. In the steel manufacturing industry, attempts are being made to reduce coal consumption as much as possible by, for example, increasing the secondary combustion rate mentioned above.
There is a limit to the reduction in the amount of CO□ generated.

602発生量を極端に低下させるには、鉄製造工程から
発生した排出ガス中の002分を固定して、有効でかつ
保存しやすいものに変換することが考えられている。こ
のような目的にそった方法として、CO2とH2を反応
させ、メタノール(CH301()を合成することが有
望とされている。
In order to drastically reduce the amount of 602 generated, it is considered to fix 002 in the exhaust gas generated from the iron manufacturing process and convert it into something that is effective and easy to store. As a method for achieving this purpose, it is considered to be a promising method to react CO2 and H2 to synthesize methanol (CH301()).

しかし、この場合の経済性は、いかに安価にH2を得て
、かつメタノール合成工程の費用を低減するかにかかっ
ており、系外から入手したH2に依存している限りは実
用化が難しい状況にある。
However, the economic efficiency in this case depends on how cheaply to obtain H2 and reduce the cost of the methanol synthesis process, and as long as the system relies on H2 obtained from outside the system, it is difficult to put it into practical use. It is in.

(発明が解決しようとする課題) 上記のような現在の事情に鑑み、本発明は、溶融還元に
おける耐火物の損耗を抑制し、炭材系ダストの低減とC
O□発生量の低減をシステム的かつ経済的に解決する方
法を提供するものである。
(Problems to be Solved by the Invention) In view of the above-mentioned current circumstances, the present invention aims to suppress the wear and tear of refractories during melt reduction, reduce carbonaceous dust, and reduce carbonaceous material.
This provides a method for systematically and economically reducing the amount of O□ generated.

(課題を解決するための手段) ガスを上底吹き可能な冶金炉を反応容器として、酸素を
上吹きしながら、酸化鉄を含有する原料と炭材とを添加
し、この原料の溶融・還元を行って溶融還元鉄合金を製
造する工程において、前記反応容器の溶融物より上部の
空間を、炭素を含まない不定形耐火物とガスを炉内に流
入可能な金属製の管とを組み合わせてなる耐火物壁で形
成するとともに、操業中に同空間内に水あるいはミスト
を供給する。一方、生成した反応容器からの排出ガスを
加圧し、この排出ガスの顕熱を熱源としてガス中に含ま
れるGO,C(hLを反応させてメタノールを生成させ
る。そのあと、このメタノール生成後の排出ガスからメ
タノールを分離し、残りのガスを反応容器内に吹き込む
。以上の工程を実施することによって、耐火物損耗量の
軽減、顕熱の有効利用、並びに、発生002量の低減を
同時に実現することができる。
(Means for solving the problem) Using a metallurgical furnace capable of blowing gas from the top and bottom as a reaction vessel, a raw material containing iron oxide and a carbon material are added while blowing oxygen from the top, and the raw material is melted and reduced. In the process of producing a molten reduced iron alloy, the space above the molten material in the reaction vessel is filled with a monolithic refractory that does not contain carbon and a metal tube that allows gas to flow into the furnace. The space is constructed with refractory walls, and water or mist is supplied into the space during operation. On the other hand, the generated exhaust gas from the reaction vessel is pressurized, and GO, C (hL) contained in the gas are reacted using the sensible heat of this exhaust gas as a heat source to generate methanol. Methanol is separated from the exhaust gas and the remaining gas is blown into the reaction vessel.By implementing the above steps, it is possible to simultaneously reduce the amount of refractory wear, effectively utilize sensible heat, and reduce the amount of 002 generated. can do.

(作 用) 本発明全体のプロセスフローを第1図に示す。これに基
づき、本発明を具体的な操業方法にしたがって説明する
(Operation) The entire process flow of the present invention is shown in FIG. Based on this, the present invention will be explained according to a specific operating method.

本発明を実施するのに用いる冶金炉は、第2図に示すよ
うにガスを上底吹き可能な炉である。この炉において、
底から窒素あるいは後述のメタノール除去後のプロセス
生成ガスを熔融物に吹き込んで攪拌を行なう。その攪拌
によって溶融物の温度は均一に保たれ、伝熱が促進され
るとともに、溶融スラグ中の酸化鉄の還元反応を促進で
きることなどの効果が得られるため、本発明の実施にお
いて必須要件である。しかし、底吹きガス量が多すぎる
と、メタル粒のスラグ層内混入量が増え、酸素ジェット
とメタルの直接接触による望ましくない現象、すなわち
、2次燃焼率 などが起こる。ガス吹き込み量の適正範囲は、炉内の溶
融メタル量1を当たり5〜458m3/hである。
The metallurgical furnace used to carry out the present invention is a furnace capable of blowing gas from the top and bottom, as shown in FIG. In this furnace,
Stirring is performed by blowing nitrogen or a process product gas after methanol removal, which will be described later, into the melt from the bottom. Stirring maintains the temperature of the molten material uniformly, promotes heat transfer, and promotes the reduction reaction of iron oxide in the molten slag, which is an essential requirement in implementing the present invention. . However, if the amount of bottom blowing gas is too large, the amount of metal particles mixed into the slag layer will increase, and undesirable phenomena such as secondary combustion rate will occur due to direct contact between the oxygen jet and the metal. The appropriate range of the amount of gas blown is 5 to 458 m3/h per 1 amount of molten metal in the furnace.

溶融還元は、酸素を上吹きしながら、酸化鉄を含む鉄原
料(鉄鉱石、その予備還元物など)と炭材を添加して行
なう。炭材および発生したGOなどのガスが酸素により
燃焼して発熱し、炭材およびメタル内に溶存した炭素に
よってスラグ内の還元反応が進行する結果、メタルが生
成し、そこに炭素が溶は込んで溶融鉄合金が得られて、
これがメタル浴に沈降する。
Melting reduction is carried out by adding iron raw materials containing iron oxide (iron ore, preliminary reduction thereof, etc.) and carbonaceous material while blowing oxygen upward. The carbonaceous material and generated gases such as GO are combusted by oxygen and generate heat, and the carbon dissolved in the carbonaceous material and metal causes a reduction reaction in the slag to proceed, resulting in the production of metal, into which carbon is dissolved. A molten iron alloy is obtained by
This settles into the metal bath.

炉内の溶融スラグは、酸素ジェットとメタル浴の直接接
触を遮断するものとして、本発明においては重要である
。スラグ量が多ければ多いほど本プロセスの操業には有
利になる。すなわち、酸素ガス供給速度を大きくして、
生産速度を上げても、操業成績、すなわち、2次燃焼率
、ダスト発生量、石炭原単位など良好な状態に保つこと
かできる。そのためには、少なくとも、炉内に存在して
いるメタル量1tにつき、スラブか360kg以上ある
ことが必要である。ただし、操業中に炉内に存在してい
るスラグが多いということは、メタルを当たりに生成す
るスラグが多くなることを意味しない。何故ならば、生
成メタルを炉外に排出する時に必要なスラグ量を炉内に
残留させた後、次のヒートの操業を行うことによって、
スラグ生成量をふやすことなく炉内スラグの量を任意に
調整可能だからである。
The molten slag in the furnace is important in the present invention as it blocks direct contact between the oxygen jet and the metal bath. The larger the amount of slag, the more advantageous it will be to operate this process. In other words, by increasing the oxygen gas supply rate,
Even if the production speed is increased, it is possible to maintain good operational performance, such as secondary combustion rate, amount of dust generation, and coal consumption rate. For this purpose, it is necessary that the slab weigh at least 360 kg or more for every 1 ton of metal present in the furnace. However, the fact that more slag is present in the furnace during operation does not mean that more slag will be generated upon hitting metal. This is because by performing the next heat operation after leaving the necessary amount of slag in the furnace when discharging the generated metal out of the furnace,
This is because the amount of slag in the furnace can be adjusted arbitrarily without increasing the amount of slag produced.

多量のスラグを所定の容積の冶金炉内におさめ、炉外に
流出させないためには、炭材を共存させてスラグ内の細
かい泡を合体させ、気泡の逸散を促進する必要がある。
In order to contain a large amount of slag in a metallurgical furnace of a predetermined volume and prevent it from flowing out of the furnace, it is necessary to coexist with carbonaceous material to coalesce the fine bubbles in the slag and promote the dissipation of the bubbles.

そのために必要な炭材量はスラグ重量の5〜50wt%
である。
The amount of carbon material required for this purpose is 5 to 50 wt% of the slag weight.
It is.

スラグ組成は次の(1)式の条件を満足するように石灰
の添加量を調整する。
The amount of lime added is adjusted so that the slag composition satisfies the condition of the following equation (1).

(零cao) / (%1Si02)−0,9〜1.4
 −  (1)XCaOがこの条件よりも高くなると、
スラグの融点が高過ぎて溶融物の温度を上げないと安定
操業できなくなり、操業温度を上げると熱効率カ低下し
、かつ耐火物の損耗速度が増えるので好ましくない。適
正なスラグ組成とした時の適正な溶融物の温度は135
0−1450’eの範囲である。
(0cao) / (%1Si02) -0.9~1.4
- (1) When XCaO is higher than this condition,
Since the melting point of the slag is too high, stable operation cannot be achieved unless the temperature of the molten material is raised, and raising the operating temperature lowers the thermal efficiency and increases the rate of wear of the refractory, which is undesirable. The appropriate temperature of the melt when the slag composition is appropriate is 135
The range is 0-1450'e.

一方、1lkcaOがこの条件より低くなると、スラグ
の泡立ちが激しくなって酸素ガス供給速度を十分に上げ
ることができない。また、耐火物の損耗速度も大きくな
るので好ましくない。
On the other hand, if 1lkcaO is lower than this condition, the slag will foam violently, making it impossible to sufficiently increase the oxygen gas supply rate. Furthermore, the rate of wear and tear of the refractory increases, which is not preferable.

なお、石灰の添加方法として、全添加量の少なくとも2
0%以上は粉状の石灰石を溶融物上部空間の耐冬物に吹
き付けるように添加することが望ましい。この操作によ
り、石灰が飛散して付着した耐火物壁の温度は低下し、
融点が上昇するので、スラグコーティングの形成を促進
する。
In addition, as for the addition method of lime, at least 2 of the total addition amount is
It is desirable to add 0% or more of powdered limestone by spraying it onto the winter-resistant material in the space above the melt. This operation lowers the temperature of the refractory wall where the lime is scattered and adhered.
The melting point increases, thus promoting the formation of a slag coating.

冶金炉の耐火物として特に過酷な条件にあるために特別
な対策が必要なのは、溶融物よりも上部の空間、すなわ
ち2次燃焼雰囲気と接する部分である。本発明において
は、この部分の耐火物を、第3図に示すように炭素を含
まない不定型耐火物とガスを流すことのできる金属管と
の組み合わせで構成する。
The space above the melt, that is, the part in contact with the secondary combustion atmosphere, requires special measures because the refractories of metallurgical furnaces are under particularly severe conditions. In the present invention, the refractory of this part is constructed of a combination of a carbon-free monolithic refractory and a metal tube through which gas can flow, as shown in FIG.

不定型耐火物の材質としては、アルミナ質がある。黒鉛
を含む耐火物はスポーリングに強いが、直接、水で冷却
した時、水蒸気によって黒鉛の酸化が促進されるという
問題があるため、本発明では炭素を含まない酸化物系の
耐火物とした。そして、黒鉛を含有しないことによるス
ポールの問題を、焼成れんがでなく不定形にし、これと
冷却用金属パイプとを組み合わせることにより克服して
いる。
Alumina is a material for monolithic refractories. Refractories containing graphite are resistant to spalling, but when directly cooled with water, the oxidation of graphite is accelerated by steam. . The spalling problem caused by not containing graphite is overcome by using irregularly shaped bricks instead of fired bricks and combining this with a cooling metal pipe.

すなわち、第3図に示したように、この耐火物の中に埋
め込んだ金属の管は、ガスあるいは水のミストを通すこ
とによって金属管および耐火物を冷却し、耐火物の中に
生じた大きな割れの部分、例えばスラグ侵食によって生
じた構造的スポール部は、この冷却によって強度低下を
免れた金属管がその剥落を抑制する。
That is, as shown in Figure 3, the metal tube embedded in the refractory cools the metal tube and the refractory by passing gas or water mist, and the In the case of cracked parts, for example, structural spall parts caused by slag erosion, the metal tube, which has been prevented from decreasing in strength by this cooling, suppresses its peeling.

金属管の中を通すガスとしては、後述のメタノール除去
後のプロセスガスあるいは窒素が用いられる。炉内の溶
融物上方空間には水あるいはミストが添加される。添加
は、上吹きランスの酸素ガスの噴出口より上方の位置に
水の添加口を設けるか、水添加専用のランスを設けるか
、あるいは耐火物内に貫通させた前述の金属管を通して
水のミスト添加を行うかの1つ、あるいは2つ以上の方
法を併せて実施する。このような水分の添加量は、この
冶金炉すなわち溶融還元炉に添加する時点での炭材の揮
発分含有量、炉内の2次燃焼率および吹酸速度に応じて
次の(2)式の条件を満足する範囲とする。
As the gas passed through the metal tube, a process gas after methanol removal or nitrogen, which will be described later, is used. Water or mist is added to the space above the melt in the furnace. Addition can be done by installing a water addition port above the oxygen gas spout of the top-blown lance, by providing a lance exclusively for water addition, or by passing a water mist through the aforementioned metal pipe penetrated into the refractory. The addition may be carried out by one method or by a combination of two or more methods. The amount of water added is determined by the following formula (2) depending on the volatile content of the carbonaceous material, the secondary combustion rate in the furnace, and the blowing acid rate at the time of addition to the metallurgical furnace, that is, the smelting reduction furnace. The range satisfies the following conditions.

(H2Oとしての添加量) [kg/h]= (0,3
〜7.8)・10−’・(吹酸速度[Nn+’/hl)
(炭材(7)VM含有量[1]−13)・(二次燃焼率
[961−20)・・・ (2) このような水添加による効果は、第一に平衡定数によっ
て規定される次の(3)式のガス反応を、8.0分圧上
昇によって右に進めること、H2O+ GO= H2+
 CO2・・・ (3)第二に、水蒸気と飛散した炭材
起因ダストの反応 H2O+C=82+GO・・・ (4)を進行させて水
素の生成および炭材起因ダストの減少を図り、上記の吸
熱反応に排ガスの顕熱を利用してガス温度を低下させ、
耐火物の損耗を抑制することである。
(Amount added as H2O) [kg/h] = (0,3
〜7.8)・10−′・(Blowing acid rate [Nn+′/hl)
(Carbonaceous material (7) VM content [1]-13)・(Secondary combustion rate [961-20)... (2) The effect of water addition is first determined by the equilibrium constant. Advancing the gas reaction in the following equation (3) to the right by increasing the partial pressure by 8.0, H2O+ GO= H2+
CO2... (3) Second, the reaction H2O+C=82+GO... (4) between water vapor and scattered carbonaceous dust is promoted to generate hydrogen and reduce carbonaceous dust, and the above heat absorption is achieved. The sensible heat of the exhaust gas is used in the reaction to lower the gas temperature.
The aim is to suppress wear and tear on refractories.

こうして、溶融還元炉から出てきた高温排ガスの処理は
、例えば第4図に示すような装置の反応管に導いて、次
の(5)式で示されるようなメタノール生成反応を起こ
させる。
In this manner, the high-temperature exhaust gas discharged from the smelting reduction furnace is treated by being led to a reaction tube of an apparatus as shown in FIG. 4, for example, to cause a methanol production reaction as shown in the following equation (5).

このときガスに含まれる酸化鉄系ダストはこれらの反応
の触媒の役割をする。
At this time, iron oxide dust contained in the gas acts as a catalyst for these reactions.

この(5)式のメタノール生成反応は吸熱反応であるが
、その反応熱は溶融還元炉からの排ガスの顕熱を利用す
ることが出来る。
Although the methanol production reaction of formula (5) is an endothermic reaction, the sensible heat of the exhaust gas from the melting reduction furnace can be used as the reaction heat.

以上のような過程を経たメタノール合成処理後のガスは
、減圧し、冷却してメタノールと水を分離する。
The gas after the methanol synthesis treatment that has gone through the above process is depressurized and cooled to separate methanol and water.

また、残りのプロセスガスは主として系外での燃料ガス
に用いられているが、その一部は前述の耐火物中に埋め
込んだ冷却用金属管あるいは炉底から溶融物攪拌用ガス
として溶融還元炉内に吹き込むことができる。通常の窒
素を用いる方法に比べてこのプロセスガスを用いること
により次のような効果が得られる。
In addition, the remaining process gas is mainly used as fuel gas outside the system, but some of it is passed through the cooling metal pipes embedded in the refractories mentioned above or from the bottom of the furnace as gas for stirring the melt in the smelting reduction furnace. It can be blown inside. By using this process gas, the following effects can be obtained compared to a method using ordinary nitrogen.

■ 溶融還元工程の石炭原単位を低下させる効果がある
■ It has the effect of lowering the coal consumption rate in the smelting reduction process.

■ 製品溶融還元金属の窒素含有量を低くできる。■ The nitrogen content of the product molten reduction metal can be lowered.

■ 燃料ガス中の窒素含有量が低いため、カロリーを上
げることが出来る。
■ Since the nitrogen content in the fuel gas is low, calories can be increased.

■ 耐火物冷却効果を増し、耐火物損耗抑制効果を高め
る。
■ Increases the cooling effect of refractories and the effect of suppressing refractory wear.

以上のように、本発明においては、まず溶融還元炉内へ
の水吹き込みによりガス改質を図ること、水吹き込みに
耐え、かつ水吹き込みによって大幅に寿命を延長させる
ことが可能な耐火物構造としたこと、ダストを触媒とし
て、また排ガスの顕熱を反応熱として改質されたガスか
ら安価にメタノールを合成すること、メタノール合成後
のガスからメタノールを分離した後、残りのガスを溶融
還元炉の中に吹き込むこと、そしてこれらをシステマチ
ックに組み合わせることによって、溶融還元精錬による
鉄合金の製造を安価に、かつ系外への002排出量を大
幅に低減し、副生されるエネルギー及びガスを保存、か
つ利用しやすいものに変換している点に特徴がある。
As described above, the present invention first aims to reform the gas by injecting water into the melting reduction furnace, and creates a refractory structure that can withstand water injection and can significantly extend its life by injecting water. What we did was to synthesize methanol inexpensively from reformed gas using dust as a catalyst and the sensible heat of exhaust gas as reaction heat.After methanol was separated from the gas after methanol synthesis, the remaining gas was transferred to a smelting reduction furnace. By injecting 002 into 002 and systematically combining them, it is possible to manufacture iron alloys by smelting reduction smelting at low cost, significantly reducing the amount of 002 released outside the system, and reducing by-product energy and gas. It is distinctive in that it is preserved and converted into something that is easy to use.

(実 施 例) 第2図に示す上底吹転炉型の反応容器を用いて、鉄鉱石
、コークス、石炭を用いて溶銑の製造試験を行った。
(Example) A hot metal production test was conducted using iron ore, coke, and coal using a top-bottom blowing converter type reaction vessel shown in FIG.

まず、炉体構造の特徴として、高さ方向の上部1/3は
、4mm径のステンレスバイブを炉内壁の78cm2に
1本の割合で埋め込んだアルミナキャスタブルを内張す
し、このステンレスパイプには、1本当たり水を600
g/h、キャリアガスとしてco262%、Go 32
%のプロセスガスを流した。また、高さ方向の下部2/
3は、アルミナカーボンれんがを内弓長すした。
First, as a feature of the furnace body structure, the upper third of the height direction is lined with alumina castable with 4 mm diameter stainless steel vibrator embedded in each 78 cm2 of the furnace inner wall. 600 yen of water per bottle
g/h, CO262% as carrier gas, Go 32
% process gas was flowed. Also, the lower 2/2 in the height direction
3, alumina carbon bricks were placed in the inner arch.

鉄鉱石には、T、Fe 67%のへマタイト系のものを
用い、粒度は0.5 mm以下が96wt%で、炉層の
サイドホールから連続的に添加した。
The iron ore used was hematite-based iron ore containing 67% T and Fe, and 96 wt% of the iron ore had a particle size of 0.5 mm or less, and was continuously added through a side hole in the furnace layer.

炭材としては、揮発分(VM) 3%の石炭チャー(固
定炭素86%)を同じく炉層のサイドホールから連続的
に添加した。
As the carbon material, coal char (86% fixed carbon) with a volatile matter (VM) of 3% was continuously added from the side hole of the furnace layer.

また、フラックスは、スラグのCaO/5i02が1.
2となるように、生石灰を同様に炉層のサイドボールよ
り添加した。
In addition, the flux has a slag CaO/5i02 of 1.
Similarly, quicklime was added from the side bowl of the furnace layer so that the amount was 2.

上吹きランスは8mm径の12孔ランスからなり、この
上吹きランスから合計2000ONm3/hの酸素をス
ラグ面に向けてソフトブローした。なお、この酸素系統
とは別に、プロセスガスでミスト化した水を耐火物面に
吹付けた。
The top-blowing lance consisted of a 12-hole lance with a diameter of 8 mm, and a total of 2000 ONm3/h of oxygen was soft-blown toward the slag surface from the top-blowing lance. In addition, separate from this oxygen system, water misted with process gas was sprayed onto the refractory surface.

一方、底吹き羽口からは、35Nm3/hのプロセスガ
スをメタル内に吹付けた。
On the other hand, a process gas of 35 Nm3/h was blown into the metal from the bottom blowing tuyere.

溶融還元炉の操業条件は、炉内の残留スラグ量が420
kg/l−メタル以上となるように調整し、また、炉内
に残留する炭材量は、スラグ重量の10〜25wt%で
あった。
The operating conditions of the smelting reduction furnace are such that the amount of residual slag in the furnace is 420
kg/l-metal or more, and the amount of carbonaceous material remaining in the furnace was 10 to 25 wt% of the slag weight.

以上のような条件で溶融還元炉操業を実施したところ、
溶融還元炉から排出されるガスの組成は、GOIn、c
o、 26%F、 1(22496、I202Hで、そ
の他N2などが含まれていた。また、この溶融還元炉の
耐火物損耗速度は、高さ方向上部1/3が0.9 am
/h、高さ方向下部2/3が0.7 mm/hであった
When the smelting reduction furnace was operated under the above conditions,
The composition of the gas discharged from the smelting reduction furnace is GOIn, c
o, 26% F, 1 (22496, I202H), and also contained N2, etc. Also, the refractory wear rate of this smelting reduction furnace was 0.9 am in the upper third of the height direction.
/h, and the lower two-thirds in the height direction was 0.7 mm/h.

次に、メタノール合成は、上述の溶融還元炉から排出さ
れるガスを第4図の装置に導いて行なった。この装置に
供給される時点のガス組成は、CO26!、co、 3
H1)I234にである。
Next, methanol synthesis was carried out by introducing the gas discharged from the above-mentioned melting reduction furnace into the apparatus shown in FIG. The gas composition at the time it is supplied to this device is CO26! , co, 3
H1) I234.

まず、このガスを圧力10気圧に昇圧し、温度400±
50℃に昇温してメタノール生成反応を生ぜしめ、こう
して合成されたメタノール含有ガスを、そのあと、減圧
、冷却してメタノールと水を分離した。ここで、メタノ
ール合成時の温度条件確保のために、溶融還元炉からの
排出ガスの顕熱を利用し、水分とプロセスガスの吹込み
量を調節することによって適正温度にコントロールした
。なお、装置出口におけるメタノールと水を分離した後
のガス組成は、CO262LCO321にであった。
First, the pressure of this gas is increased to 10 atmospheres, and the temperature is 400±
The temperature was raised to 50° C. to cause a methanol production reaction, and the methanol-containing gas thus synthesized was then cooled under reduced pressure to separate methanol and water. Here, in order to ensure temperature conditions during methanol synthesis, the sensible heat of the exhaust gas from the smelting reduction furnace was used to control the temperature to an appropriate level by adjusting the amount of water and process gas blown into the reactor. Note that the gas composition after separating methanol and water at the outlet of the apparatus was CO262LCO321.

このメタノール分離後のガスについては、その一部を、
前述したように、プロセスガスとして溶融還元炉の底吹
きあるいは水吹込みのキャリアガスとして使用し、残り
は燃料ガスとして系外へ導いた。
A part of the gas after methanol separation is
As described above, the process gas was used as a carrier gas for bottom blowing or water blowing into the melting reduction furnace, and the remainder was led out of the system as fuel gas.

このように本発明によれば、溶融還元炉の高さ方向上部
の耐火物損耗速度を下部の損耗速度に近い値とすること
ができ、また、CO2をメタノールの形で固定する結果
、C02そのものの発生量を低減できることがわかる。
As described above, according to the present invention, the wear rate of refractories in the upper part in the height direction of the smelting reduction furnace can be made close to the wear rate in the lower part, and as a result of fixing CO2 in the form of methanol, the CO2 itself It can be seen that the amount of generation can be reduced.

(発明の効果) 本発明を実施することによって、溶融還元法により溶銑
のような溶融鉄合金を製造するに当たり、その製造コス
トの削減、省エネルギーさらには発生するC02の量を
低減できるなど、経済的、環境的な効果が大きい。
(Effects of the Invention) By implementing the present invention, it is possible to reduce manufacturing costs, save energy, and reduce the amount of CO2 generated when producing molten iron alloys such as hot metal by the smelting reduction method. , has a large environmental effect.

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

第1図は本発明全体のプロセスフロー図、第2図は本発
明に用いる溶融還元炉の例を示す図、第3図は本発明に
関する溶融還元炉上部空間内壁の耐火物構造を示す図、
また、第4図はC02とH2を含む溶融還元炉排出ガス
を反応させてメタノールを生成させるための装置を示す
図である。 他4名
FIG. 1 is a process flow diagram of the entire present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of the smelting reduction furnace used in the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the refractory structure of the inner wall of the upper space of the smelting reduction furnace according to the present invention.
Further, FIG. 4 is a diagram showing an apparatus for producing methanol by reacting the smelting reduction furnace exhaust gas containing CO2 and H2. 4 others

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ガスを上底吹き可能な冶金炉を反応容器として、酸
素を上吹きしながら、酸化鉄を含有する原料と炭材とを
添加し、該原料の溶融・還元を行って鉄合金を製造する
工程において、該反応容器内の溶融物より上部の空間を
、炭素を含まない不定形耐火物とガスを炉内に流入可能
な金属製の管とを組み合わせてなる耐火物壁で形成する
とともに、操業中に同空間内に水あるいはミストを供給
することを特徴とする溶融還元操業方法。 2 請求項1記載の溶融還元操業方法に、生成した反応
容器からの排出ガスを加圧し、該排出ガスの顕熱を熱源
として該排出ガス中のガス成分を反応させてメタノール
を生成させる工程を加えることを特徴とする溶融還元操
業方法。 3 メタノール生成後の排出ガスからメタノールと水分
を分離し、残りのガスを反応容器内に吹き込むことを特
徴とする請求項2記載の溶融還元操業方法。
[Claims] 1. Using a metallurgical furnace capable of blowing gas from the top and bottom as a reaction vessel, a raw material containing iron oxide and a carbonaceous material are added while blowing oxygen from the top, and the raw materials are melted and reduced. In the process of producing iron alloys, the space above the molten material in the reaction vessel is filled with a refractory made of a combination of a monolithic refractory that does not contain carbon and a metal tube that allows gas to flow into the furnace. A melting reduction operation method characterized by forming a wall and supplying water or mist into the space during operation. 2. The smelting reduction operation method according to claim 1 includes the step of pressurizing the generated exhaust gas from the reaction vessel and reacting the gas components in the exhaust gas using the sensible heat of the exhaust gas as a heat source to generate methanol. A melting reduction operation method characterized by adding. 3. The smelting reduction operation method according to claim 2, characterized in that methanol and water are separated from the exhaust gas after methanol production, and the remaining gas is blown into the reaction vessel.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001131620A (en) * 1999-11-02 2001-05-15 Astec Irie Co Ltd Smelting reduction method of iron oxide

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001131620A (en) * 1999-11-02 2001-05-15 Astec Irie Co Ltd Smelting reduction method of iron oxide
JP4581136B2 (en) * 1999-11-02 2010-11-17 株式会社アステック入江 Method for smelting reduction of iron oxide

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