JPH075951B2 - 複合型直接製鉄法 - Google Patents
複合型直接製鉄法Info
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- JPH075951B2 JPH075951B2 JP62047084A JP4708487A JPH075951B2 JP H075951 B2 JPH075951 B2 JP H075951B2 JP 62047084 A JP62047084 A JP 62047084A JP 4708487 A JP4708487 A JP 4708487A JP H075951 B2 JPH075951 B2 JP H075951B2
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Classifications
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
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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］ 本発明は、鉄鉱石を固体状態で還元して還元鉄とし、さ
らにこれを溶融還元して溶鉄を製造するに当たり、エネ
ルギー消費が少なく経済的に有利な複合型直接製鉄法に
関するものである。
らにこれを溶融還元して溶鉄を製造するに当たり、エネ
ルギー消費が少なく経済的に有利な複合型直接製鉄法に
関するものである。
［従来の技術］ 直接還元製鉄法を分類すると、固定床炉、シャフト炉、
ロータリーキルン、流動床炉等の還元炉形式による分類
と、天然ガス、石炭、コークス等の還元剤による分類が
あり、これらの組合せによる各種の製鉄プロセスが提案
され、工業化されている。
ロータリーキルン、流動床炉等の還元炉形式による分類
と、天然ガス、石炭、コークス等の還元剤による分類が
あり、これらの組合せによる各種の製鉄プロセスが提案
され、工業化されている。
このうち最も広く利用されている方法のひとつに、還元
炉としてシャフト炉を用い、還元剤として気体還元剤特
に天然ガスを使用する方法があり、鉄鉱石と還元ガスが
シャフト炉内で向流接触するので反応効率が高く、又排
ガスの循環使用が可能であるためエネルギー効率も比較
的高いという特長があり、しかも設計並びに操業が容易
であるところから、直接還元製鉄法の主力プロセスとな
りつつある。
炉としてシャフト炉を用い、還元剤として気体還元剤特
に天然ガスを使用する方法があり、鉄鉱石と還元ガスが
シャフト炉内で向流接触するので反応効率が高く、又排
ガスの循環使用が可能であるためエネルギー効率も比較
的高いという特長があり、しかも設計並びに操業が容易
であるところから、直接還元製鉄法の主力プロセスとな
りつつある。
上記方式の一例としてミドレックス法を採り上げその概
要を説明する。
要を説明する。
ミドレックスプロセスは、第２図に示す様にシャフト炉
１、リフォーマー２、熱回収系等から構成され、塊状又
はペレット状の鉄鉱石はシャフト炉１の炉頂より装入さ
れる。一方炉上部から排出されたガスは、ラインl1から
スクラバー６に入って粉塵やその他の汚染物が除去され
た後、大部分はコンプレッサー８によって加圧されライ
ンl5を経由してラインl2に合流し、天然ガスNGと混合さ
れる。そしてレキュペレーター３で約540℃に予熱さ
れ、リフォーマー２の触媒層にて約930℃の温度条件下
で改質され、（CO＋H2）濃度90〜92％、温度約860℃の
還元ガスとなってシャフト炉還元帯５の下部から炉内へ
吹込まれ鉄鉱石を還元する。リフォーマー２の触媒層の
加熱は、スクラバー６を出てラインl3から送られてくる
シャフト炉上部排ガスと、分岐ラインl4を経て送給され
てくる天然ガスとの混合によって得られた混合燃料ガス
を燃焼させることによって行なう。この際バーナー９に
供給されるべき空気は、図示しないが、リフォーマー排
ガスとの熱交換により約675℃に予熱しておく。
１、リフォーマー２、熱回収系等から構成され、塊状又
はペレット状の鉄鉱石はシャフト炉１の炉頂より装入さ
れる。一方炉上部から排出されたガスは、ラインl1から
スクラバー６に入って粉塵やその他の汚染物が除去され
た後、大部分はコンプレッサー８によって加圧されライ
ンl5を経由してラインl2に合流し、天然ガスNGと混合さ
れる。そしてレキュペレーター３で約540℃に予熱さ
れ、リフォーマー２の触媒層にて約930℃の温度条件下
で改質され、（CO＋H2）濃度90〜92％、温度約860℃の
還元ガスとなってシャフト炉還元帯５の下部から炉内へ
吹込まれ鉄鉱石を還元する。リフォーマー２の触媒層の
加熱は、スクラバー６を出てラインl3から送られてくる
シャフト炉上部排ガスと、分岐ラインl4を経て送給され
てくる天然ガスとの混合によって得られた混合燃料ガス
を燃焼させることによって行なう。この際バーナー９に
供給されるべき空気は、図示しないが、リフォーマー排
ガスとの熱交換により約675℃に予熱しておく。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記の様にミドレックス法では、天然ガスを、還元ガ
ス用原料としてまたリフォーマー触媒層における加熱
用燃料ガスとして使用する為、天然ガス消費量が多大と
なり、直接製鉄法の実用化に際しては、資源面及び価格
面において大きな問題となる。
ス用原料としてまたリフォーマー触媒層における加熱
用燃料ガスとして使用する為、天然ガス消費量が多大と
なり、直接製鉄法の実用化に際しては、資源面及び価格
面において大きな問題となる。
そこでミドレックス法においては操業面や設備面で種々
の改質が行なわれ、排熱回収技術の適用による燃焼用空
気や原料ガスの予熱あるいはIn−Situ リフォーミング
技術の採用等により天然ガス消費量の節減がはかられて
いる。しかし天然ガス消費量は還元鉄（DRi）１トン当
たり2.4Gcal程度までしか低減できず、現在の技術レベ
ルではこの値がほぼ限界値と考えられる。
の改質が行なわれ、排熱回収技術の適用による燃焼用空
気や原料ガスの予熱あるいはIn−Situ リフォーミング
技術の採用等により天然ガス消費量の節減がはかられて
いる。しかし天然ガス消費量は還元鉄（DRi）１トン当
たり2.4Gcal程度までしか低減できず、現在の技術レベ
ルではこの値がほぼ限界値と考えられる。
本発明はこうした事情に着目してなされたものであっ
て、天然ガス使用量の大幅な低減が可能な直接製鉄法の
提供を目的とするものである。
て、天然ガス使用量の大幅な低減が可能な直接製鉄法の
提供を目的とするものである。
［問題点を解決するための手段］ しかして本発明方法は、天然ガスを改質して得られる改
質ガスを用いてシャフト炉方式で直接製鉄を行なうに当
たり、シャフト炉に溶融還元炉を付設し、シャフト炉か
ら得られた還元鉄を溶融還元炉に導入して還元並びに溶
融し、一方溶融還元炉から発生する排ガスをシャフト炉
排ガスと共に燃料ガスとして天然ガス改質部に導入する
点に要旨を有するものである。
質ガスを用いてシャフト炉方式で直接製鉄を行なうに当
たり、シャフト炉に溶融還元炉を付設し、シャフト炉か
ら得られた還元鉄を溶融還元炉に導入して還元並びに溶
融し、一方溶融還元炉から発生する排ガスをシャフト炉
排ガスと共に燃料ガスとして天然ガス改質部に導入する
点に要旨を有するものである。
［作用並びに実施例］ 本発明の構成並びに作用効果を実施例図面（第１図）に
沿って説明する。
沿って説明する。
本発明においてはシャフト炉１を中心とする直接還元製
鉄ブラントＦに対して溶融還元炉４を付設し、シャフト
炉１で製造された高温還元鉄ブリケットを溶融還元炉４
へ導入する。
鉄ブラントＦに対して溶融還元炉４を付設し、シャフト
炉１で製造された高温還元鉄ブリケットを溶融還元炉４
へ導入する。
尚溶融還元炉としては、電気エネルギーを熱源とする電
気炉（アーク炉等）と、熱源として炭材の燃焼熱を利用
する底吹転炉等が考えられるが、還元剤として炭材等を
使用するものであるかぎり熱源については一切制限され
ない。上記実施例では底吹転炉を使用した場合について
説明する。
気炉（アーク炉等）と、熱源として炭材の燃焼熱を利用
する底吹転炉等が考えられるが、還元剤として炭材等を
使用するものであるかぎり熱源については一切制限され
ない。上記実施例では底吹転炉を使用した場合について
説明する。
底吹転炉方式の溶融還元炉４には、その底部から炭材材
および酸素を吹込み、還元鉄の還元と溶解を行なう。さ
らに溶融還元炉４の上部には酸素又は空気が吹込まれ、
還元鉄の還元並びに炭材のガス化によって発生した燃焼
性ガスの一部を燃焼させ、炉内の還元鉄浴を加熱する。
および酸素を吹込み、還元鉄の還元と溶解を行なう。さ
らに溶融還元炉４の上部には酸素又は空気が吹込まれ、
還元鉄の還元並びに炭材のガス化によって発生した燃焼
性ガスの一部を燃焼させ、炉内の還元鉄浴を加熱する。
溶融還元炉への炭材及び酸素の吹込量は、導入される還
元鉄の金属化率や温度および溶融還元炉上部における燃
焼性ガスの燃焼割合（以下２次燃焼率という）並びに該
燃焼によって生じた熱の鉄浴への伝熱割合（以下着熱効
率という）に依存し、一方溶融還元炉から排出されるガ
スの潜熱および顕熱は、炭材および酸素の吹込み量と２
次燃料率、着熱効率によって決定される。
元鉄の金属化率や温度および溶融還元炉上部における燃
焼性ガスの燃焼割合（以下２次燃焼率という）並びに該
燃焼によって生じた熱の鉄浴への伝熱割合（以下着熱効
率という）に依存し、一方溶融還元炉から排出されるガ
スの潜熱および顕熱は、炭材および酸素の吹込み量と２
次燃料率、着熱効率によって決定される。
以上の通り溶融還元炉からの排出ガスは相当の顕熱並び
に潜熱を有しており、本発明ではこの排出ガスの顕熱お
よび潜熱を、直接還元製鉄プラントにおけるリフォーマ
ー２の熱源として利用する。即ちシャフト炉１上部排出
ガスのうちラインl3を流れるガスは、溶融還元炉４上部
から排出されるガスとＫ点で合流し、リフォーマー２へ
導入されて燃焼し、リフォーマー触媒層を加熱する。こ
れによって従来（第２図）ラインl4を経由して送給され
ていた天然ガスの送給が不要となり、天然ガスは還元ガ
ス原料としてのみ使用されることになり天然ガス消費量
を大幅に削減することができる。
に潜熱を有しており、本発明ではこの排出ガスの顕熱お
よび潜熱を、直接還元製鉄プラントにおけるリフォーマ
ー２の熱源として利用する。即ちシャフト炉１上部排出
ガスのうちラインl3を流れるガスは、溶融還元炉４上部
から排出されるガスとＫ点で合流し、リフォーマー２へ
導入されて燃焼し、リフォーマー触媒層を加熱する。こ
れによって従来（第２図）ラインl4を経由して送給され
ていた天然ガスの送給が不要となり、天然ガスは還元ガ
ス原料としてのみ使用されることになり天然ガス消費量
を大幅に削減することができる。
次に上記実施例の効果について説明する。
比較例としてミドレックス法における最も良好な操業状
態でのエネルギー収支を示すと第３図の通りである。第
３図に示す様に天然ガスは、シャフト炉へ導入する還元
ガス用原料ガスとして1.56Gcal/t-DRiが使用されリフォ
ーマー触媒層の加熱用ガスとして0.52Gcal/t-DRiが使用
される。又同法では金属化率90％以上の還元鉄が製造さ
れる。
態でのエネルギー収支を示すと第３図の通りである。第
３図に示す様に天然ガスは、シャフト炉へ導入する還元
ガス用原料ガスとして1.56Gcal/t-DRiが使用されリフォ
ーマー触媒層の加熱用ガスとして0.52Gcal/t-DRiが使用
される。又同法では金属化率90％以上の還元鉄が製造さ
れる。
一方本発明方法において溶融還元炉に金属化率90％、温
度800℃の還元鉄を装入し、２次燃焼率45％、着熱効率9
0％で操業した時、溶融還元炉からは潜熱0.494 Gcal/t-
pig、顕熱0.115 Gcal/t-pig合計0.609 Gcal/t-pigの熱
量を持つ排ガスが発生する。0.609 Gcal/t-pigの熱量は
0.578 Gcal/t-DRiの熱量に相当する為、溶融還元炉から
の排ガスをリフォーマー触媒層の加熱用ガスとしてリフ
ォーマーへ導入すればリフォーマー触媒層加熱用として
天然ガスを使用する必要がなくなり、0.52GGcal/t-DRi
分の天然ガスを節減することができる。又エネルギー原
単位の高い直接還元製鉄プロセスを対象とする場合には
溶融還元炉の２次燃焼率を変えることによって溶融還元
炉から所定の熱量の排ガスを発生させることができる。
度800℃の還元鉄を装入し、２次燃焼率45％、着熱効率9
0％で操業した時、溶融還元炉からは潜熱0.494 Gcal/t-
pig、顕熱0.115 Gcal/t-pig合計0.609 Gcal/t-pigの熱
量を持つ排ガスが発生する。0.609 Gcal/t-pigの熱量は
0.578 Gcal/t-DRiの熱量に相当する為、溶融還元炉から
の排ガスをリフォーマー触媒層の加熱用ガスとしてリフ
ォーマーへ導入すればリフォーマー触媒層加熱用として
天然ガスを使用する必要がなくなり、0.52GGcal/t-DRi
分の天然ガスを節減することができる。又エネルギー原
単位の高い直接還元製鉄プロセスを対象とする場合には
溶融還元炉の２次燃焼率を変えることによって溶融還元
炉から所定の熱量の排ガスを発生させることができる。
例えば溶融還元炉へ金属化率90％、温度800℃の還元鉄
を導入し、２次燃焼率20％、着熱効率90％で操業した
時、溶融還元炉からは潜熱1.249 Gca/t-pig、顕熱0.165
Gcal/t-pig、合計1.414 Gcal/t-pigの熱量を持つ排ガ
スを得ることができる。この様に溶融還元炉の操業条件
を適宜選定することにより、リフォーマーの必要熱量に
見合った熱量を有する排ガスを溶融還元炉から発生させ
ることができ、直接還元製鉄プロセスに対応した操業を
行なうことができる。
を導入し、２次燃焼率20％、着熱効率90％で操業した
時、溶融還元炉からは潜熱1.249 Gca/t-pig、顕熱0.165
Gcal/t-pig、合計1.414 Gcal/t-pigの熱量を持つ排ガ
スを得ることができる。この様に溶融還元炉の操業条件
を適宜選定することにより、リフォーマーの必要熱量に
見合った熱量を有する排ガスを溶融還元炉から発生させ
ることができ、直接還元製鉄プロセスに対応した操業を
行なうことができる。
［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、シャフト炉を主体
とする直接還元製鉄プロセスと溶融還元炉を組み合わせ
ることによって還元鉄を経て溶鉄を製造すると同時に直
接還元製鉄プロセスのリフォーマー触媒層の加熱に使用
する燃焼ガス用天然ガスを、すべて炭材をエネルギー源
とした溶融還元炉からの排ガスで置換することができ、
天然ガス消費量の節減即ちエネルギー消費の低減を達成
し、経済性を高めることができる。
とする直接還元製鉄プロセスと溶融還元炉を組み合わせ
ることによって還元鉄を経て溶鉄を製造すると同時に直
接還元製鉄プロセスのリフォーマー触媒層の加熱に使用
する燃焼ガス用天然ガスを、すべて炭材をエネルギー源
とした溶融還元炉からの排ガスで置換することができ、
天然ガス消費量の節減即ちエネルギー消費の低減を達成
し、経済性を高めることができる。
第１図は本発明方法の一実施態様を示すフロー説明図、
第２図は従来のミドレックスプロセスを示すフロー説明
図、第３図はミドレックス法のエネルギー収支を示す説
明図である。 １……シャフト炉、２……リフォーマー ３……レキュペレーター ４……溶融還元炉 Ｆ……直接還元製鉄プロセス
第２図は従来のミドレックスプロセスを示すフロー説明
図、第３図はミドレックス法のエネルギー収支を示す説
明図である。 １……シャフト炉、２……リフォーマー ３……レキュペレーター ４……溶融還元炉 Ｆ……直接還元製鉄プロセス
Claims (1)
- 【請求項１】天然ガスを改質して得られる改質ガスを用
いてシャフト炉方式で直接製鉄を行なうに当たり、シャ
フト炉に溶融還元炉を付設し、シャフト炉から得られた
還元鉄を溶融還元炉に導入して還元並びに溶融し、一方
溶融還元炉から発生する排ガスをシャフト炉排ガスと共
に燃料ガスとして天然ガス改質部に導入することを特徴
とする複合型直接製鉄法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62047084A JPH075951B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 複合型直接製鉄法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62047084A JPH075951B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 複合型直接製鉄法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63213613A JPS63213613A (ja) | 1988-09-06 |
| JPH075951B2 true JPH075951B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=12765308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62047084A Expired - Fee Related JPH075951B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 複合型直接製鉄法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075951B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8926729B2 (en) | 2010-06-25 | 2015-01-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method and apparatus for direct reduction ironmaking |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2452712A (en) * | 2007-09-11 | 2009-03-18 | Yadollah Saboohi | Use of a cyclonic heat exchanger in the production of sponge iron |
| CN103215403A (zh) * | 2012-04-27 | 2013-07-24 | 四川绿冶科技有限责任公司 | 一种密闭式冶炼系统及在高钛渣生产中的应用 |
| CN104017923A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-03 | 汪春雷 | 一种炼铁法和炼铁炉系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4998716A (ja) * | 1973-01-30 | 1974-09-18 | ||
| JPS5834114A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-28 | Kobe Steel Ltd | 還元鉄の製造方法 |
| JPS59129707A (ja) * | 1983-01-17 | 1984-07-26 | Kawasaki Steel Corp | 金属酸化物の直接精錬法およびその装置 |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62047084A patent/JPH075951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8926729B2 (en) | 2010-06-25 | 2015-01-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method and apparatus for direct reduction ironmaking |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63213613A (ja) | 1988-09-06 |
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