JPH06100917A - Method for direct reduction of iron-containing metal oxide - Google Patents

Method for direct reduction of iron-containing metal oxide

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JPH06100917A
JPH06100917A JP3262458A JP26245891A JPH06100917A JP H06100917 A JPH06100917 A JP H06100917A JP 3262458 A JP3262458 A JP 3262458A JP 26245891 A JP26245891 A JP 26245891A JP H06100917 A JPH06100917 A JP H06100917A
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direct reduction
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C Henry R Bueno
アール ブエノ シー ヘンリー
G Oscar G Dam
ジー ダム ジー オスカル
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C V G SHIDERURUJIKA DER ORINOK
C V G SHIDERURUJIKA DER ORINOKO C EE
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C V G SHIDERURUJIKA DER ORINOK
C V G SHIDERURUJIKA DER ORINOKO C EE
Cvg-Siderurgica Del Orinoco CA
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    • Y02P10/143Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Abstract

PURPOSE: To provide an improved method to directly reduce iron containing metal oxide to a metal iron product.
CONSTITUTION: A direct reduction method of iron containing metal oxide, by which iron containing metal oxide is directly reduced to obtain a DRI metalized iron product, consists of a process to supply heavy oil to a decomposing region at the upstream side of a reduction reactor 10 under a condition controlled so as to form a decomposed product rich in CH4 and successively, a process to directly supply the decomposed product to a reaction region 12, the reformed reduction gas rich in H2 and CO by the reaction region 12 is formed and is brought in contact with an iron oxide material and by this means, the reduction of the iron oxide material is executed in the reaction region 12.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、鉄含有金属酸化物を金
属化鉄生成物に直接還元する鉄含有金属酸化物の直接還
元法に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a direct reduction method of iron-containing metal oxides for directly reducing iron-containing metal oxides to metallized iron products.

【0002】[0002]

【従来の技術】ペレット又は塊状の鉱石のような形状の
酸化鉄の固体金属鉄への直接還元は、近年世界中で商業
的に現実のものとなっている。現在運転中又は建設中の
直接還元プラントの年間総容量は、直接還元鉄生成物で
は15,000,000トン(メートル法)を越え、直接
還元鉄生成物は主として電気アーク溶解炉における供給
原料として使用されている。このような供給原料に対し
て増大する世界の要求を充足するために、電気アーク溶
解炉が追加して建設されており、追加の直接還元鉄に対
する世界の需要量は、多年の間高率で増加することが明
らかである。
BACKGROUND OF THE INVENTION Direct reduction of iron oxide in the form of pellets or lumps of ores to solid metallic iron has become a commercial reality worldwide in recent years. The annual total capacity of direct reduction iron plants currently in operation or under construction exceeds 15,000 tons (metric) for direct reduced iron products, which are mainly used as feedstock in electric arc melting furnaces. Has been done. In order to meet the increasing demands of the world for such feedstock, an electric arc melting furnace has been additionally constructed, and the world demand for additional direct reduced iron has been high at a high rate for many years. It is clear that it will increase.

【0003】酸化鉄を金属鉄に直接還元する公知の方法
は、還元剤として改質ガスを利用している。天然ガス
は、改質ガスを生成する原料として使用される。直接還
元法で使用される改質ガスは、リフォーマと呼ぶユニッ
ト内で触媒(通常ニッケル触媒)の存在のもとで天然ガ
スを酸素を含む物質と接触させて生成され、触媒は天然
ガスの改質反応を活性化して、水素H2及び一酸化炭素
COの富裕な改質ガスを生ずる。リフォーマから集めら
れた改質ガスは、その後酸化鉄材料を含む還元リアクタ
に供給され、還元リアクタにより直接還元反応が行なわ
れる。このように、従来知られた直接還元法は、実際の
直接還元工程を実施するために、二つの異なる反応領域
を必要とする。これらの通常の方法では、還元領域に入
る前に二酸化炭素CO2及び/又は水蒸気を除去するた
めに第一の領域での改質ガス生成物を処理する必要があ
る。
A known method for directly reducing iron oxide to metallic iron utilizes a reformed gas as a reducing agent. Natural gas is used as a raw material for producing reformed gas. The reformed gas used in the direct reduction method is produced by contacting natural gas with a substance containing oxygen in the presence of a catalyst (usually a nickel catalyst) in a unit called a reformer. It activates the quality reaction to produce a reformed gas rich in hydrogen H 2 and carbon monoxide CO. The reformed gas collected from the reformer is then supplied to the reduction reactor containing the iron oxide material, and the reduction reactor directly performs the reduction reaction. Thus, the conventionally known direct reduction methods require two different reaction zones to carry out the actual direct reduction process. These conventional processes require treatment of the reformed gas product in the first zone to remove carbon dioxide CO 2 and / or water vapor before entering the reduction zone.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、天然ガ
スは、改質ガスを生成する供給源として使用される。天
然ガスは、多くの用途を有する貴重な天然資源であり、
改質ガスを生成する供給源として天然ガス以外の資源を
用いることは大いに有益であろう。特に、改質ガスを生
成する供給源として容易に入手可能な重油を使用するこ
とが可能である点で極めて有益である。従来、前記公知
の通常の直接還元法に重油を使用すると、重油中に存在
する硫黄によりリフォーマ内で使用する触媒の力が減殺
されるので、重油の使用は非実用的であった。上述の結
果として、重油を使用する従来の方法は、いずれも、公
知の直接還元法のリフォーマ内で使用される触媒の力を
低減しないように重油を脱硫するために、重油の処理を
必要とする。
As mentioned above, natural gas is used as a source for producing reformed gas. Natural gas is a valuable natural resource with many uses,
The use of resources other than natural gas as a source to produce reformed gas would be of great benefit. In particular, it is extremely beneficial in that it is possible to use heavy oil which is easily available as a supply source for producing the reformed gas. Conventionally, the use of heavy oil in the above-mentioned known ordinary direct reduction method has been impractical because the sulfur present in the heavy oil reduces the power of the catalyst used in the reformer. As a result of the above, any conventional process using heavy oil requires treatment of the heavy oil in order to desulfurize it so as not to reduce the power of the catalyst used in the reformers of known direct reduction processes. To do.

【0005】従って、酸化鉄の金属鉄への直接還元に使
用する改質ガスを生成する供給源として高い硫黄濃度を
有する重油を使用することができかつ重油の前処理を必
要としない鉄含有金属酸化物の直接還元法を提供するこ
とが強く望まれる。
Therefore, it is possible to use heavy oils having a high sulfur concentration as a source for producing the reformed gas used for the direct reduction of iron oxides to metallic iron, and iron-containing metals which do not require pretreatment of heavy oils. It would be highly desirable to provide a method for the direct reduction of oxides.

【0006】従って、本発明の主目的は、鉄含有金属酸
化物を金属鉄生成物に直接還元する改良された方法を提
供することにある。
Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide an improved process for the direct reduction of iron-containing metal oxides to metallic iron products.

【0007】本発明の特別の目的は、直接還元法で使用
される改質ガスを生成する天然ガス供給源として重油を
使用する鉄含有金属酸化物の直接還元法を提供すること
にある。
A particular object of the present invention is to provide a method for the direct reduction of iron-containing metal oxides using heavy oil as a natural gas source for producing the reformed gas used in the direct reduction method.

【0008】本発明の他の目的は、ガスの改質と金属酸
化物の直接還元を直接還元リアクタの単一の反応領域で
行なう鉄含有金属酸化物の直接還元法を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to provide a method for direct reduction of iron-containing metal oxide in which a gas is reformed and a metal oxide is directly reduced in a single reaction zone of a direct reduction reactor.

【0009】本発明のさらに他の目的は、直接還元リア
クタの単一の反応領域で直接に改質ガスを生成する触媒
としてDRI材料を使用し、改質ガスにより反応領域で
金属酸化物に接触して金属酸化物を金属鉄生成物に還元
する鉄含有金属酸化物の直接還元法を提供することにあ
る。
Still another object of the present invention is to use a DRI material as a catalyst for directly producing a reformed gas in a single reaction zone of a direct reduction reactor, the reformed gas contacting a metal oxide in the reaction zone. And to provide a direct reduction method of an iron-containing metal oxide for reducing a metal oxide to a metal iron product.

【0010】本発明の他の目的及び利点は、以下に明ら
かにされよう。
Other objects and advantages of the present invention will be made clear below.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的及び利点は、容易に得られる。
According to the present invention, the above objects and advantages are easily obtained.

【0012】本発明は、酸化鉄粒子の直接還元にて改質
ガスを生成する供給源として重油を使用し、鉄含有金属
酸化物を金属化鉄生成物に直接還元する改良された鉄含
有金属酸化物の直接還元法に関するものである。
The present invention is an improved iron-containing metal that directly reduces iron-containing metal oxides to metallized iron products using heavy oil as a source to produce reformed gas in the direct reduction of iron oxide particles. The present invention relates to a direct reduction method of oxides.

【0013】本発明による鉄含有金属酸化物の直接還元
法は、部分的に金属化された酸化鉄材料のベッドを含む
単一の反応領域と、単一反応領域内にある直接還元され
た鉄(DRI又は海面鉄)とを有する還元リアクタとに
より構成される。燃焼室は、単一の反応領域のすぐ上流
側に備えられている。重油は、燃焼効率を向上させるよ
うに、還元リアクタから再循環されたトップガスにより
霧化され、燃焼室の第一の領域に供給され、そこで予め
加熱されたオキシダントと混合され酸素を多く含む混合
体が形成される。混合体は、その後、制御された温度及
び時間の条件のもとで燃焼され最大量の天然ガス(CH
4)を含む分解された生成物が形成される。分解された
生成物は、その後、燃焼室の第二の領域により還元リア
クタから再循環されるトップガスの一部と混合され、C
4、CO2及びH2から成るリアクタ供給ガス混合体が
形成される。リアクタ供給ガス混合体は、その後、燃焼
室の第二の領域から、制御された温度条件のもとにある
還元リアクタの単一の反応領域に供給され、そこで触媒
として作用する直接還元された鉄が供給ガス混合体と接
触し、反応領域でH2及びCOに富む改質された還元ガ
スが形成され、改質されたガスは反応領域にて酸化鉄材
料と接触し、酸化鉄材料をDRI金属化鉄生成物に還元
させる。
The method of direct reduction of iron-containing metal oxides according to the present invention comprises a single reaction zone comprising a bed of partially metallized iron oxide material and a direct reduced iron within the single reaction zone. (DRI or sea surface iron). The combustion chamber is provided immediately upstream of the single reaction zone. The heavy oil is atomized by the top gas recirculated from the reduction reactor so as to improve the combustion efficiency and supplied to the first region of the combustion chamber, where it is mixed with the preheated oxidant and is rich in oxygen. The body is formed. The mixture is then combusted under controlled temperature and time conditions to maximize the amount of natural gas (CH
A decomposed product containing 4 ) is formed. The cracked product is then mixed with a portion of the top gas recycled from the reduction reactor by the second region of the combustion chamber, C
A reactor feed gas mixture consisting of H 4 , CO 2 and H 2 is formed. The reactor feed gas mixture is then fed from the second zone of the combustion chamber to the single reaction zone of the reduction reactor under controlled temperature conditions, where there is direct reduced iron acting as a catalyst. React with the feed gas mixture to form a reformed reducing gas rich in H 2 and CO in the reaction zone, the reformed gas contacts the iron oxide material in the reaction zone, and the iron oxide material is subjected to DRI. Reduce to a metallized iron product.

【0014】本発明によれば、反応領域で生成された改
質ガスは、基本的に、42〜48容積%のH2、30〜
36容積%のCO、2〜4容積%のCO2、2〜5容積
%のCH4、10〜16容積%のN2、2〜5容積%の水
蒸気及び1〜2容積%のSO2から構成され、0.05〜
0.09程度の酸化度と11〜29程度の還元能力を有
する。本発明の鉄含有金属酸化物の直接還元法によれ
ば、供給ガスを改質するのに十分なエネルギーを備える
ために、供給ガス混合体が約1000〜1150℃の温
度で、単一の反応領域に供給され、供給ガスのCH4
CO2+H2Oの比は好適には約0.6:1〜0.7:1で
ある。本発明による方法の他の特徴によれば、活性化さ
れた重油は、酸素に対する空気の比が約7:1〜7:2
である酸素に富む空気と混合するとよい。さらに、上述
のように、制御された温度で単一の反応領域に供給され
る供給ガス混合体は、CH4、CO2及びH2Oを含むべ
きであり、好ましくは、混合体は、基本的に32〜38
容積%のH2、15〜22容積%のCO、16〜20容
積%のCO2、15〜20容積%のCH4、10〜18容
積%のN2、4〜8容積%の水蒸気、2〜4容積%のC2
6及び1〜3容積%のSO2から構成される。
According to the invention, the reformed gas produced in the reaction zone is essentially 42-48% by volume H 2 , 30-.
From 36% by volume CO, 2-4% by volume CO 2 , 2-5% by volume CH 4 , 10-16% by volume N 2 , 2-5% by volume steam and 1-2% by volume SO 2. Composed, 0.05-
It has an oxidation degree of about 0.09 and a reduction ability of about 11 to 29. According to the direct reduction method of iron-containing metal oxides of the present invention, in order to provide sufficient energy to reform the feed gas, the feed gas mixture is subjected to a single reaction at a temperature of about 1000-1150 ° C. CH 4 / of the supply gas supplied to the area
The ratio of CO 2 + H 2 O is preferably about 0.6: 1 to 0.7: 1. According to another characteristic of the process according to the invention, the activated heavy oil has a ratio of air to oxygen of about 7: 1 to 7: 2.
It is advisable to mix it with oxygen-rich air. Further, as mentioned above, the feed gas mixture fed to the single reaction zone at a controlled temperature should contain CH 4 , CO 2 and H 2 O, preferably the mixture is based on 32 to 38
Volume% of H 2, 15 to 22 volume% of CO, 16 to 20 volume% of CO 2, 15 to 20% by volume of CH 4, 10 to 18 volume% of N 2, 4 to 8% by volume of water vapor, 2 ~ 4% by volume of C 2
It is composed of H 6 and 1 to 3% by volume of SO 2 .

【0015】[0015]

【作用】本発明の鉄含有金属酸化物の直接還元法では、
還元法で使用するための改質ガスの同時形成及び鉄含有
酸化材料の実際の直接還元のために直接還元リアクタの
単一の反応領域を使用し、重油を脱硫する重油の前処理
の必要なしに改質ガスを生成する供給源として重油を使
用することができる。従って、還元リアクタ内の単一の
反応領域で同時改質・還元工程で使用する天然ガス供給
源として重油を使用する本発明の方法は、従来公知の直
接還元法の全効率を大幅に改善する。
In the direct reduction method of iron-containing metal oxide of the present invention,
Uses a single reaction zone of a direct reduction reactor for simultaneous formation of reformed gas for use in reduction processes and actual direct reduction of iron-containing oxidizing materials without the need for heavy oil pretreatment to desulfurize the heavy oil Heavy oil can be used as a source for producing the reformed gas. Therefore, the method of the present invention using heavy oil as a natural gas source for use in a simultaneous reforming / reduction process in a single reaction zone within a reduction reactor greatly improves the overall efficiency of previously known direct reduction processes. .

【0016】[0016]

【実施例】本発明は、酸化鉄粒子の直接還元にて改質ガ
スを生成する供給源として重油を使用する鉄含有金属酸
化物を金属化鉄生成物に直接還元する改良された鉄含有
金属酸化物の直接還元法に関するものである。
EXAMPLE The present invention is an improved iron-containing metal that reduces iron-containing metal oxides directly to metallized iron products using heavy oil as a source to produce reformed gas in the direct reduction of iron oxide particles. The present invention relates to a direct reduction method of oxides.

【0017】図1に関連して、本発明の方法で使用する
装置は、改質ガスが形成され且つ還元反応が同時に行な
われる複合単一反応領域12を有する還元リアクタ10
を含む。単一反応領域12の上方には、還元すべき鉄含
有金属酸化物を予め加熱する予熱領域14がある。鉄含
有金属酸化物は、例えば貯蔵容器16から余熱領域14
に供給される。改質・還元反応領域12内で生成された
DRIは冷却され、還元リアクタ10から出口18を介
して排出される。
With reference to FIG. 1, the apparatus used in the method of the present invention is a reduction reactor 10 having a combined single reaction zone 12 in which reformed gas is formed and reduction reactions are conducted simultaneously.
including. Above the single reaction zone 12 is a preheat zone 14 for preheating the iron-containing metal oxide to be reduced. The iron-containing metal oxide may be transferred from the storage container 16 to the residual heat area 14
Is supplied to. The DRI generated in the reforming / reduction reaction region 12 is cooled and discharged from the reduction reactor 10 via the outlet 18.

【0018】還元リアクタからのトップガスは、ライン
20を介してそこから除去され洗浄領域24に導入さ
れ、そこでガスは、還元水を除去するために冷却され
る。洗浄領域24内のトップガスは、またそれに含まれ
得る固体粒子が除去される。
The top gas from the reduction reactor is removed therefrom via line 20 and introduced into wash zone 24, where the gas is cooled to remove reducing water. The top gas in the cleaning area 24 is also freed of solid particles that may be contained therein.

【0019】リアクタに導入された鉄含有金属酸化物
は、ペレット状であってもよく、例えば、約63〜68
重量%の鉄を含む。本発明の方法により得られるDRI
は、例えば、約85〜90重量%の鉄と、3〜4重量%
の炭素を含む。
The iron-containing metal oxide introduced into the reactor may be in the form of pellets, for example about 63-68.
Contains iron by weight. DRI obtainable by the method of the invention
Is, for example, about 85 to 90% by weight of iron and 3 to 4% by weight.
Including carbon.

【0020】ライン20を介して除去されるトップガス
は、以下の組成を有する。即ち、 約27〜36容積%の 水素 約17〜23容積%の 一酸化炭素 約15〜20容積%の 二酸化炭素 約 3〜 8容積%の メタン 約14〜20容積%の 窒素 約12〜20容積%の 水蒸気 である。
The top gas removed via line 20 has the following composition: That is, about 27 to 36% by volume of hydrogen, about 17 to 23% by volume of carbon monoxide, about 15 to 20% by volume of carbon dioxide, about 3 to 8% by volume of methane, about 14 to 20% by volume of nitrogen, about 12 to 20% by volume. % Of water vapor.

【0021】リアクタ10から出るトップガスの温度
は、例えば約300〜400℃の範囲にあり、約0.3
3〜0.38の酸化度ηoを有する。ここで、酸化度
は、以下の「数1」
The temperature of the top gas exiting the reactor 10 is, for example, in the range of about 300 to 400 ° C. and is about 0.3.
It has an oxidation degree ηo of 3 to 0.38. Here, the degree of oxidation is the following "Equation 1"

【0022】[0022]

【数1】 CO2+H2O η0= CO2+H2O+CO で定義される。## EQU1 ## It is defined by CO 2 + H 2 O η 0 = CO 2 + H 2 O + CO.

【0023】上述のように、トップガスは洗浄領域24
に供給されかつ約40〜60℃の温度に冷却され、トッ
プガスの水分は約2〜6容積%のレベルに減少される。
As described above, the top gas is washed in the cleaning area 24.
And cooled to a temperature of about 40-60 ° C, the moisture content of the top gas is reduced to a level of about 2-6% by volume.

【0024】冷却されかつ脱水されたトップガスは、そ
の後、本発明によれば、3つの流れに分割される。第一
の流れは、ライン32を介してアトマイザ30に供給さ
れる重油を活性化させるために、ライン28を介してア
トマイザ30に搬送される。本発明の方法によれば、ア
トマイザ30に供給される重油に対するトップガスの流
量は、重油1リッター当り、約3〜4NM3である。本
発明の方法にて使用するために適当な典型的な重油は、
API約20度以下のAPIボーメ度と、66℃(15
0゜F)にて約100センチポアズ以上の粘性を有す
る。
The cooled and dewatered top gas is then split according to the invention into three streams. The first stream is conveyed to atomizer 30 via line 28 to activate heavy oil supplied to atomizer 30 via line 32. According to the method of the present invention, the flow rate of the top gas with respect to the heavy oil supplied to the atomizer 30 is about 3 to 4 NM 3 per liter of heavy oil. Typical heavy oils suitable for use in the method of the invention are:
API Baume degree of about 20 degrees or less and 66 ° C (15
It has a viscosity of about 100 centipoise or more at 0 ° F).

【0025】トップガスのもう一つの流れは、ライン3
4を介して供給され、予熱器36及び38の熱源として
使用される。トップガスの大部分である第三の流れは、
予熱器36に、そこから以下の理由により燃焼室44の
第二の領域に搬送される。
Another top gas flow is line 3
4 and is used as a heat source for the preheaters 36 and 38. The third stream, which is the majority of the top gas,
It is conveyed to the preheater 36 from there to the second region of the combustion chamber 44 for the following reasons.

【0026】本発明の方法によれば、トップガスの第三
の流れは、予熱器36内で約700〜850℃、好まし
くは約750〜800℃まで予め加熱される。トップガ
スは、反応領域内のDRI1トン当り約800〜100
0NM3の流速で燃焼室44の第二の領域に供給され
る。
According to the method of the present invention, the third stream of top gas is preheated in the preheater 36 to about 700-850 ° C, preferably about 750-800 ° C. The top gas is about 800 to 100 per ton of DRI in the reaction area.
It is supplied to the second region of the combustion chamber 44 at a flow rate of 0NM 3 .

【0027】活性化された重油は、燃焼室44の第一の
領域に供給され、そこでオキシダントと混合され、酸素
を多く含む混合体が形成される。本発明によれば、好適
なオキシダントは、酸素O2対空気比が約7:1〜7:
2の酸素を多く含む空気である。酸素を多く含む空気
は、好ましくは予熱器38により予め加熱され、ライン
46を介して約700〜800℃の温度で、燃焼室の第
一の領域に供給される。活性化された重油と酸素との混
合体は、約0.2〜1.0秒の間に重い炭化水素を分解し
て、第一の領域にて約1200〜1400℃の温度で燃
焼され、CH4に富む分解された生成物が形成される。
分解の時間及び温度は最大のCH4レベルを有する分解
生成物を得るように制御される。
The activated heavy oil is fed to the first region of the combustion chamber 44 where it is mixed with the oxidant to form an oxygen rich mixture. In accordance with the present invention, suitable oxidants have an oxygen O 2 to air ratio of about 7: 1 to 7:
It is air containing a large amount of oxygen 2. The oxygen-enriched air is preferably preheated by preheater 38 and is supplied to the first region of the combustion chamber via line 46 at a temperature of about 700-800 ° C. The activated mixture of heavy oil and oxygen decomposes heavy hydrocarbons in about 0.2-1.0 seconds and is burned in the first zone at a temperature of about 1200-1400 ° C. A decomposed product rich in CH 4 is formed.
Time and temperature of decomposition is controlled so as to obtain a degradation product having a maximum CH 4 levels.

【0028】CH4に富む分解された生成物は、その後
燃焼室の第二の領域に供給され、そこで、基本的に、3
2〜38容積%のH2、15〜22容積%のCO、16
〜20容積%のCO2、15〜20容積%のCH4、10
〜18容積%のN2、4〜8容積%の水蒸気、2〜4容
積%のC26及び1〜3容積%のSO2から構成され、
かつ予熱器36から供給されるトップガスと混合され、
約1000〜1150℃の温度である供給ガス混合体が
形成される。供給ガス混合体は、約0.6:0.7のCH
4/(CO2+H2O)と、約0.30及び0.35の酸化
度を特徴とする。その後、供給ガス混合体は、DRI1
トン当り1000〜1200NM3の流速で改質・還元
領域12に供給され、反応領域12内で加熱されたDR
Iに接触し、これが、改質反応を引き起こし、約750
〜850℃の温度まで反応領域12を冷却する以下の発
熱反応により改質ガスが形成される。
The CH 4 -rich decomposed product is then fed to the second region of the combustion chamber, where essentially 3
2 to 38% by volume H 2 , 15 to 22% by volume CO, 16
20 volume% of CO 2, 15 to 20% by volume of CH 4, 10
To 18% by volume of N 2, 4 to 8% by volume of steam, it consists C 2 H 6 and 1-3 volume% of the SO 2 in the 2-4% by volume,
And mixed with the top gas supplied from the preheater 36,
A feed gas mixture is formed that is at a temperature of about 1000-1150 ° C. The feed gas mixture is about 0.6: 0.7 CH.
It is characterized by 4 / (CO 2 + H 2 O) and a degree of oxidation of about 0.30 and 0.35. Then the feed gas mixture is DRI1
The DR supplied to the reforming / reduction zone 12 at a flow rate of 1000 to 1200 NM 3 per ton and heated in the reaction zone 12
Contact with I, which causes a reforming reaction, about 750
The reformed gas is formed by the following exothermic reaction that cools the reaction zone 12 to a temperature of ~ 850 ° C.

【0029】[0029]

【数2】 CH4+CO2=2H2+CO 上述のように、改質反応領域12内で生成された改質ガ
スは、約750〜850℃の温度を有しており、基本的
に、42〜48容積%のH2、30〜36容積%のC
O、2〜4容積%のCO2、2〜5容積%のCH4、10
〜16容積%のN2、2〜5容積%の水蒸気及び1〜2
容積%のSO2から構成される。改質ガスは、0.05〜
0.09の酸化度と、「数3」により表される11〜2
9程度の還元能力とを特徴としている。
[Number 2] CH 4 + CO 2 = 2H 2 + CO as described above, the reformed gas produced in the reforming reaction zone inside 12 has a temperature of about 750 to 850 ° C., basically, 42 48 volume% of H 2, 30 to 36 volume% of C
O, 2 to 4% by volume of CO 2, 2 to 5% by volume of CH 4, 10
To 16% by volume of N 2, 2 to 5% by volume of water vapor and 1-2
It is composed of volume% SO 2 . The reformed gas is from 0.05 to
Oxidation degree of 0.09 and 11 to 2 represented by "Equation 3"
It is characterized by a reduction capacity of about 9.

【0030】[0030]

【数3】 CO+H2 η = R CO2+H2O 本発明の方法によれば、改質ガスのこの還元能力によ
り、90〜92%の効率と、約3〜4%の炭素を含むD
RI生成物を生ずる高金属化生成物が得られる。得られ
た生成物の硫黄分は、改質ガスを生成する供給源として
純粋なメタンガスを使用する従来のDRI法で得られる
ものと同様である。重油の硫黄分が反応領域で反応して
SO2及びSO3を形成し、トップガスにより洗浄領域2
4内に除去されるので、本発明の方法で使用される重油
中の硫黄によってDRIの能力は減殺されない。
CO + H 2 η = R CO 2 + H 2 O According to the method of the present invention, this reducing ability of the reformed gas results in an efficiency of 90-92% and a D containing about 3-4% carbon.
A high metallization product is obtained which gives an RI product. The sulfur content of the resulting product is similar to that obtained by the conventional DRI method using pure methane gas as the source for producing the reformed gas. The sulfur content of the heavy oil reacts in the reaction area to form SO 2 and SO 3 , and the top gas cleans the area 2.
The sulfur in heavy oil used in the process of the present invention does not diminish the ability of DRI as it is removed in 4 of the present invention.

【0031】[0031]

【発明の効果】従って、本発明の方法は、還元リアクタ
の改質・還元領域12内で直接に改質ガスを生成するC
4の供給源として重油を使用して、鉄含有金属酸化物
を直接還元してDRI金属化鉄生成物を得る効率が良く
且つ効果的な方法を提供する。本発明は、その精神及び
基本的な特徴から外れることなく、他の形態で実施され
又は他の方法で実行され得る。従って本発明実施例は、
全ての観点から、実例となるが制限されないものとして
考慮されるべきであり、特許請求の範囲は、同等の趣旨
及び範囲内に入る全ての変形が包含される。
Therefore, according to the method of the present invention, the reformed gas is directly produced in the reforming / reducing zone 12 of the reduction reactor.
Using heavy oil as a source of H 4 , it provides an efficient and effective method for direct reduction of iron-containing metal oxides to obtain DRI metallized iron products. The present invention may be embodied in other forms or carried out in other ways without departing from its spirit and basic characteristics. Therefore, the embodiment of the present invention is
In all respects, the scope of the claims should be considered as illustrative but not restrictive, and the scope of the claims embraces all such variations and equivalents.

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

【図1】 本発明の鉄含有金属酸化物の直接還元法を実
行する装置の概略図
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for carrying out the direct reduction method of iron-containing metal oxide of the present invention.

【図2】 重油原料を分解し且つ還元リアクタ用のガス
混合体を形成するため本発明の鉄含有金属酸化物の直接
還元法に使用する燃焼領域の概略図
FIG. 2 is a schematic diagram of a combustion zone used in the direct reduction process of iron-containing metal oxides of the present invention to decompose heavy oil feedstock and form a gas mixture for a reduction reactor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・還元リアクタ、 12・・単一の反応領域、
14・・予熱領域、16・・貯蔵容器、 18・・出
口、 20・・ライン、 24・・洗浄ユニット、 2
8・・ライン、 30・・アトマイザ、 32・・ライ
ン、 34・・ライン、 36・・予熱器、 38・・
予熱器、 40・・ライン、 44・・燃焼室、 46
・・ライン、
10-reduction reactor, 12-single reaction zone,
14 ... Preheating area, 16 ... Storage container, 18 ... Outlet, 20 ... Line, 24 ... Cleaning unit, 2
8 ... Line, 30 ... Atomizer, 32 ... Line, 34 ... Line, 36 ... Preheater, 38 ...
Preheater, 40 ... Line, 44 ... Combustion chamber, 46
··line,

フロントページの続き (72)発明者 オスカル ジー ダム ジー ヴェネズエラ国8015、エド ボリバル、プ ト オルダズ、アーバン ロス サルト ス、カサ ナンバー 7、マンズ 12、カ レ 4Front Page Continuation (72) Inventor Oscar Gee Dam Gee Venezuela Country 8015, Ed Bolivar, Putoldaz, Urban Los Saltos, Casa No. 7, Manz 12, Calle 4

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 部分的に金属化された酸化鉄材料のベッ
ドを含む単一の反応領域と、単一の反応領域内にある直
接還元された鉄(DRI)とを有する還元リアクタを準
備する工程と、 単一の反応領域のすぐ上流側に燃焼室を備える工程と、 重油を活性化して燃焼効率を最大にする工程と、 活性化された重油を燃焼室の第一の領域に供給する工程
と、 第一の領域で活性化された重油を予め加熱された空気、
酸素及びその混合体と混合して酸素を多く含む混合体を
形成する工程と、 制御された温度及び時間の条件のもとで混合体を燃焼し
て分解されたCH4に富む生成物を形成する工程と、 燃焼室の第二の領域で分解された生成物を還元リアクタ
からのトップガスと混合し、CH4、CO2及びH2Oか
ら成るリアクタ供給ガス混合体を形成する工程と、 供給出す混合体を単一の反応領域に供給する工程と、 反応領域内でH2及びCOに富む改質された還元ガスを
形成する工程と、 リアクタ内の酸化鉄材料を改質された還元ガスと接触さ
せて酸化鉄材料の還元を行なう工程と、 を含むことを特徴とする鉄含有金属酸化物を直接還元し
てDRI金属化鉄を得る鉄含有金属酸化物の直接還元
法。
1. A reduction reactor is provided having a single reaction zone containing a bed of partially metallized iron oxide material and direct reduced iron (DRI) within the single reaction zone. A step of providing a combustion chamber immediately upstream of a single reaction zone, a step of activating heavy oil to maximize combustion efficiency, and supplying the activated heavy oil to the first zone of the combustion chamber Process and air preheated with heavy oil activated in the first area,
Mixing with oxygen and its mixture to form an oxygen-rich mixture, and burning the mixture under controlled temperature and time conditions to form a decomposed CH 4 -rich product Mixing the decomposed product in the second region of the combustion chamber with the top gas from the reduction reactor to form a reactor feed gas mixture consisting of CH 4 , CO 2 and H 2 O. Feeding the feed mixture into a single reaction zone, forming a reformed reducing gas rich in H 2 and CO in the reaction zone, and reforming the iron oxide material in the reactor And a step of reducing the iron oxide material by bringing it into contact with gas to directly reduce the iron-containing metal oxide to obtain DRI metallized iron.
【請求項2】 単一の反応領域に供給される供給ガス混
合体は、約1000〜1150℃の温度で供給される
「請求項1」に記載の鉄含有金属酸化物の直接還元法。
2. The method for direct reduction of iron-containing metal oxides according to claim 1, wherein the feed gas mixture fed to a single reaction zone is fed at a temperature of about 1000 to 1150 ° C.
【請求項3】 供給ガス混合体におけるCO2及びH2
に対するCH4の比は、約0.6:1〜0.7:1である
「請求項1」に記載の鉄含有金属酸化物の直接還元法。
3. CO 2 and H 2 O in the feed gas mixture.
The method for direct reduction of iron-containing metal oxides according to claim 1, wherein the ratio of CH 4 to CH 4 is about 0.6: 1 to 0.7: 1.
【請求項4】 活性化された重油と混合される予め加熱
された空気は、約700〜850℃の温度まで予熱され
る「請求項1」に記載の鉄含有金属酸化物の直接還元
法。
4. The method of direct reduction of iron-containing metal oxides according to claim 1, wherein the preheated air mixed with the activated heavy oil is preheated to a temperature of about 700-850 ° C.
【請求項5】 分解された生成物と混合されるトップガ
スは、約700〜850℃の温度まで予熱される「請求
項1」に記載の鉄含有金属酸化物の直接還元法。
5. The method for direct reduction of iron-containing metal oxides according to claim 1, wherein the top gas mixed with the decomposed product is preheated to a temperature of about 700 to 850 ° C.
【請求項6】 重油原料に対するトップガスの流量は、
約3〜4NM3/リッターである「請求項1」に記載の
鉄含有金属酸化物の直接還元法。
6. The flow rate of the top gas to the heavy oil feedstock is
The method for direct reduction of iron-containing metal oxides according to claim 1, which is about 3-4 NM 3 / liter.
【請求項7】 空気は酸素を多く含み、酸素に対する空
気の比が約7:1〜7:2である「請求項4」に記載の
鉄含有金属酸化物の直接還元法。
7. The method for direct reduction of iron-containing metal oxides according to claim 4, wherein air is rich in oxygen and the ratio of air to oxygen is about 7: 1 to 7: 2.
【請求項8】 単一の反応領域における直接還元された
鉄に対する供給ガス混合体の流量は、DRI1トン当り
約1000〜1200NM3である「請求項1」に記載
の鉄含有金属酸化物の直接還元法。
8. The direct flow of iron-containing metal oxide according to claim 1, wherein the flow rate of the feed gas mixture for direct reduced iron in a single reaction zone is about 1000-1200 NM 3 / ton DRI. Reduction method.
【請求項9】 改質されたガスは、基本的に、42〜4
8容積%のH2、30〜36容積%のCO、2〜4容積
%のCO2、2〜5容積%のCH4、10〜16容積%の
2、2〜5容積%の水蒸気及び1〜2容積%のSO2
ら構成される「請求項1」に記載の鉄含有金属酸化物の
直接還元法。
9. The reformed gas is basically 42-4
8% by volume H 2 , 30-36% by volume CO, 2-4% by volume CO 2 , 2-5% by volume CH 4 , 10-16% by volume N 2 , 2-5% by volume steam and The method for direct reduction of iron-containing metal oxides according to claim 1, which is composed of 1 to 2 % by volume of SO 2 .
【請求項10】 供給ガス混合体は、基本的に、32〜
38容積%のH2、15〜22容積%のCO、16〜2
0容積%のCO2、15〜20容積%のCH4、10〜1
8容積%のN2、4〜8容積%の水蒸気、2〜4容積%
のC26及び1〜3容積%のSO2から構成される「請
求項1」に記載の鉄含有金属酸化物の直接還元法。
10. The feed gas mixture is basically between 32 and
38% by volume H 2 , 15-22% by volume CO, 16-2
0% by volume CO 2 , 15-20% by volume CH 4 , 10-1
8% by volume N 2 , 4-8% by volume steam, 2-4% by volume
A method for direct reduction of iron-containing metal oxides according to claim 1, which is composed of C 2 H 6 and 1 to 3% by volume of SO 2 .
【請求項11】 炭化水素は、還元リアクタから再循環
されるトップガスにより活性化される「請求項1」に記
載の鉄含有金属酸化物の直接還元法。
11. The direct reduction method of iron-containing metal oxide according to claim 1, wherein the hydrocarbon is activated by a top gas recycled from the reduction reactor.
【請求項12】 改質されたガスは、約0.05〜0.0
9の範囲内の酸化度と、約11〜29の還元能力を有す
る「請求項9」に記載の鉄含有金属酸化物の直接還元
法。
12. The reformed gas is about 0.05-0.0.
A method for direct reduction of iron-containing metal oxides according to claim 9 having an oxidation degree in the range of 9 and a reduction capacity of about 11-29.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5662912A (en) * 1979-10-15 1981-05-29 Hylsa Sa Reduction of particulate iron ore to sponge iron particle
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JPS59232172A (en) * 1982-03-22 1984-12-26 ミドレックス インタ−ナショナル ビ−、ブイ、ロッテルダム チュ−リッヒ ブランチ Method and device for manufacturing low sulfur content reducing gas

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