JPH10512927A - 還元製錬プロセスの鉄鉱石微粉末注入法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 還元製錬法において、別途搬送ガスを必要とせず熔融炉からの排出ガスを同搬送ガスとして用いる鉄鉱石微粉末の注入法が開示される。同注入法は次の工程、即ち予備還元炉（１２）において鉄鉱石を予備還元する工程、ガス化溶融炉で同鉄鉱石を還元溶融する工程及び冷却且つ清浄化された鉄鉱石微粉末を再循環システム（１５）及び熔融バーナ（１６）を通して、ガス化溶融炉（１１）に噴出させる工程を含む。上記排出ガスの一部はベンチュリスクラバー（１７）、第１圧縮機（１８）及び管（１９）を通して、管（１３）に供給される。上記管（１９）を通して循環する圧縮ガスの一部が第２圧縮機（２１）によって再圧縮され、鉄鉱石微粉末が流体鉄鉱石微粉末搬送システム（２２）を用い同再圧縮ガスによって上記管（１３）に再循環される。

Description

【発明の詳細な説明】 還元製錬プロセスの鉄鉱石微粉末注入法 産業上の利用分野 本発明は還元製錬プロセスにおいて鉄鉱石微粉末を注入する方法に関する。更 に詳細には、本発明は、ガス化熔融炉からの排出ガス（還元性ガス）の温度を低 下させるために、鉄鉱石微粉末が循環冷却ガスの一部を搬送ガスとして用いて注 入されるところの、鉄鉱石微粉末を注入する方法に関する。 従来の技術 代表的な還元製錬方法は米国特許第4,978,387号に開示される。同還元製錬法 では鉄鉱石及び石炭は、熔銑（ホットメタル）を生産するために予備処理プロセ スを実施せずに、直接用いられる。 上記米国特許第4,978,387号の方法においては、鉄鉱石及び通常の石炭が直接 に用いられ、焼結プロセスやコークス化プロセスの様な予備的処理プロセスは除 かれる。従って高炉プロセスの様な他の銑鉄生産プロセスと比較して、プロセス 自身及び設備は簡略化される。即ち、第１図に示されるように、同方法を実施す るための設備は、石炭をガス化し併せて還元された鉄鉱石を溶融するためのガス 化溶融炉１１、同ガス化溶融炉１１において発生した還元性ガスを用いて間接的 に鉄鉱石を還元する為の予備還元炉１２及び他の補助設備を含む。 上記ガス化溶融炉の作業温度は、上記石炭のタール成分が完全に分解する条件 であるところの、１０５０℃である。上記予備還元炉は８５０℃の作業温度に保 たれ、その温度は上記鉄鉱石の間接的還元の最適温度である。 それゆえ、上記ガス化溶融炉のガスの温度を８５０℃に低下させるためには、 同ガス化溶融炉で生産されるガスの一部はベンチュリスクラバー１７によって冷 却され更に清浄化され、ついで、加圧設備に移され、そして上昇管１３に送られ る。ところで、上記ガス化溶融炉内で生じたダストはサイクロン１４で分離され 、 ダスト再循環システム１５を通過する。それから、同ダストは溶融バーナー１６ によってガス化溶融炉に注入され、溶融落下する。この様な訳で燃料及び原料の 損失は最小となる。 しかしながら上述の方法には最適寸法（８−３５ｍｍ）に揃えられた鉱石及び 石炭のみしか使用できないという不利な点がある。 本発明者はこの寸法に対する制限を緩和するための方法を開発し、韓国特許願 第93-8750号として特許出願をした。 上記方法の技術においては、鉄鉱石微粉末はガス化溶融炉１１の上昇管１３に 注入されるか、或いは再循環システム１５に注入される。それから、同鉄鉱石微 粉末はサイクロンからのダストと一緒に溶融バーナー１６によってガス化溶融炉 中に注入され、其れによって溶融が行われ更に塊状化する。この様にして、更に ダスト化するのが妨げられ、上記鉄鉱石微粉末は直接使用が可能になる。 しかしながら、この技術に於いては、鉄鉱石微粉末をガス化溶融炉に注入する という思想のみが提供されるだけで、どのように同鉄鉱石微粉末を注入するかに ついては記載するところがない。 発明の概要 本発明は従来技術の上記記載の不利な点を解決することを意図する。 従って、鉄鉱石微粉末を用いることによって熔銑（hot metal）を生産するた めの還元製錬プロセスに置ける鉄鉱石微粉末注入法であって、同鉄鉱石微粉末搬 送及び注入の為の独立のガスを必要とすることがなく、そして同鉄鉱石微粉末が 本プロセスガスの量的並び組成上の変更をせずに注入される様、ガス化溶融炉か らの排出ガスを利用して同鉄鉱石微粉末が注入される方法を提供することが本発 明の目的である。 本目的を達成するに際し、本発明による還元製錬プロセスの鉄鉱石微粉末注入 法は、ガス化溶融炉からの排出ガスを用いて鉄鉱石の予備的還元を行い、その予 備的還元を行った鉄鉱石を同ガス化溶融炉で還元製錬し、同ガス化溶融炉の排出 ガスを上昇管及びサイクロンを通して予備還元炉に供給し、（同サイクロンによ って冷却され且つ清浄化された）鉄鉱石微粉末を再循環システム及び溶融バーナ ーを通してガス化溶融炉に噴出し、そして（上記サイクロンを通過した）上記排 出ガスの一部をベンチュリスクラバー、圧縮機及び圧縮ガス循環用管を通して上 記上昇管に供給する工程を含み、更に本発明の還元製錬鉄鉱石微粉末注入法は上 記圧縮ガス循環用管を通して循環する圧縮ガスの一部を再圧縮し、その再圧縮ガ スを用いて上記鉄鉱石微粉末を上記上昇管に注入する工程を含む。 図面の簡単な説明 本発明の上記目的及びその他の有利な諸点は、添付の図面に言及しつつ、本発 明の好ましい実施態様を詳細に説明することによって一層明らかになるであろう 。 ここで、 第１図は鉄鉱石から熔銑を生産するための従来の還元製錬システムを示す概略 図であり、 第２図は本発明に係る還元製錬システムを示す概略図であり、そして 第３図は第２図の還元製錬システムの流体鉄鉱石微粉末搬送システムの詳細説 明図である。 好ましい実施態様の詳細説明 第２図は本発明に係る還元製錬システムの一実施態様を示す。 第２図に示すように、本発明の方法が適用される還元製錬システムは：石炭を ガス化し、且つ還元された鉄鉱石を熔融するためのガス化熔融炉１１；同ガス化 熔融炉１１の排出ガスを利用して間接的に鉄鉱石を還元する為の予備還元炉１２ ；鉄鉱石微粉末を再循環システム１５に送る様、上記ガス化溶融炉１１の同排出 ガスから同鉄鉱石微粉末を捕捉するために上昇管１３を通して同排出ガスを受容 する為と、上記鉄鉱石微粉末を分離し、分離した排出ガスを上記予備還元炉１２ に供給する為の、サイクロン１４；上記再循環システム１５の同鉄鉱石微粉末を 上記ガス化熔融炉１１内に噴出するための同ガス化熔融炉１１に取り付けた熔融 バーナー１６；ダストを捕集し且つ冷却するために上記サイクロン１４の上記排 出ガスの一部を受容するベンチュリスクラバー１７；圧縮ガスを圧縮ガス循環用 管１９を通して上記上昇管１３へ供給するよう、同ベンチュリスクラバー１７の 冷却ガスを圧縮するための圧縮機１８；同圧縮ガスの一部を再圧縮するための第 ２の圧縮機２１；同第２の圧縮機の再圧縮ガスを利用することによって、上記鉄 鉱石微粉末を上記上昇管１３へ供給するための流体鉄鉱石微粉搬送システム２２ を含む。 上記ガス化熔融炉１１及び上記予備還元炉１２は還元鉱石排出管５で連絡して いる。同予備還元炉１２は排出ガス管８及び鉄鉱石微粉末を供給するための鉄鉱 石供給管２に接続している。 同予備還元炉１２と上記サイクロン１４とは第１循環用管３ａで連絡している 。上記ベンチュリスクラバー１７は第２循環用管３ｂで同サイクロン１４と連絡 している。 同ベンチュリスクラバー１７は冷却ガス循環用管１７ａを通し上記圧縮機１８ に連絡している。同圧縮機１８は圧縮ガス循環用管１９及び第２圧縮ガス循環用 管１９ａを通じ、上記上昇管１３及び上記第２圧縮機２１とそれぞれ連絡してい る。同第２圧縮機２１は第３圧縮ガス用管２１ａを通じ上記流体鉄鉱石微粉末搬 送システム２２と連絡している。同流体鉄鉱石微粉末搬送システム２２は鉄鉱石 微粉末供給管２２ａを通じ上記上昇管１３と連絡している。 再循環システム１５は第１鉄鉱石微粉末循環用管１４ａを通じ上記サイクロン １４ａに連絡しており、更に第２鉄鉱石微粉末循環用管１５ａを通じ上記溶融バ ーナー１６に連絡している。 第３図は本還元製錬システムの流体鉄鉱石微粉末搬送システムの詳細説明図で ある。 第３図に示されるように、同流体鉄鉱石微粉末搬送システムは原料貯蔵容器２ ２１、閉鎖容器２２２、分配容器２２３、原料分配フィーダー２２４及び注入器 ２２５を含む。 本発明に於いては、上記流体鉄鉱石微粉末搬送システムは次のように構成され ている。即ち、上記第２圧縮機２１によって再圧縮されたガスは上記第３ガス循 環用管２１ａを通して上記注入器２２５に供給され、第４圧縮ガス循環用管２２ ７を通じて閉鎖容器２２２に供給される。 本発明に於いては、上記予備還元炉１２は上記ガス化溶融炉１１の排出ガスを 利用して上記鉄鉱石の予備的還元をする。同予備的還元された鉄鉱石は同ガス化 溶融炉１１によって還元製錬される。同ガス化溶融炉１１の排出ガスは上記上昇 管１３及び上記サイクロン１４を通じ上記予備還元炉１２に供給される。同サイ クロン１４によって捕集された鉄鉱石微粉末は上記再循環システム１５及び上記 溶融バーナー１６を通じ上記ガス化溶融炉１１に噴出される。同サイクロン１４ を通過したガスの一部は上記ベンチュリスクラバー１７、上記圧縮機１８及び上 記圧縮ガス循環用管１９を通じ上記上昇管１３に供給される。この様にして、本 発明の方法は熔銑生産のための還元製錬に適用され得る。 本発明によって、上記鉄鉱石微粉末を注入するためには、上記圧縮ガス循環用 管１９を通過したガスの一部は上記第２圧縮機２１によって再圧縮され同鉄鉱石 微粉末は同再圧縮ガスを利用し、上記流体鉄鉱石微粉末搬送システム２２によっ て上記上昇管１３へ注入される。同上昇管１３に注入された鉄鉱石微粉末は上記 サイクロン１４、上記再循環システム１５及び上記溶融バーナー１６を通して上 記ガス化溶融炉１１に噴出される。 第３図の上記流体鉄鉱石微粉末搬送システムが用いられる場合、冷却還元ガス は加圧設備に送られ、それから同ガスは上記閉鎖容器２２２、同流体鉄鉱石微粉 末搬送システム２２の下に設けられた上記注入器２２５へ供給される。同冷却還 元ガスを搬送媒体として利用することによって、上記鉄鉱石微粉末は３．０−３ ．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力下で操業される、上記ガス化溶融炉１１の上記上昇管１ ３へ注入される。この様に注入された同鉄鉱石微粉末は上昇ガスによって上昇さ れ加熱及び部分還元を受ける。同鉄鉱石微粉末及びダストは上記サイクロン１４ によって分離され、それから上記再循環システム１５及び上記溶融バーナー１６ を通して上記ガス化溶融炉１１へ供給される。そこで、炭素はダストバーナーに よって注入された酸素と反応し、燃焼する。この燃焼熱の為に予備還元鉄鉱石微 粉末は溶融され、塊状化し、その結果上記ガス化溶融炉底へ落下する。この様に し て上記予備還元鉄鉱石微粉末は還元製錬を受け、熔銑が生産される。 上記上昇管内の圧は好ましくは３．０−３．５ｋｇ／ｃｍ²とすべきである。 更に、上記圧縮機１８は、望ましくはガスを３．７−４．２ｋｇ／ｃｍ²に圧 縮すべきである。 更に、上記第２圧縮機２２は、望ましくはガスを５−１０ｋｇ／ｃｍ²に圧縮 すべきである。 例えば、上記ガス化溶融炉１１の排出ガスはＣＯ：６０−６５％、Ｈ₂：２５ −３０％、ＣＯ₂：３−５％及びＮ₂：２−４％の組成をもつ。 さて本発明の作用効果について次に説明する。 上記ガス化溶融炉１１で生産されるガスは高温の１０００−１１００℃であり 、このガスは石炭に含まれる揮発性物質である大量のタールの完全分解によって 生産される。しかしながら、上記予備還元炉１２の最適温度は８５０℃であり、 それゆえに、この様に生産されたガスの約２０％が冷却のために上記ベンチュリ スクラバー１７で処理される。同冷却ガスは上記圧縮機１８で圧縮され、そして 、上記ガス化溶融炉生産ガスの温度を調節するために、同圧縮ガスは上記ガス化 溶融炉１１の上記上昇管１３の下部へ再循環される。 本発明に於いては、本還元製錬プロセスにおいて上記鉄鉱石微粉末を注入する ために上記循環ガスの一部が分流され再圧縮される。それから、同再圧縮ガスは 、それが上記ガス化溶融炉１１の上記上昇管１３へ同鉄鉱石微粉末を搬送する為 に使用されるよう、上記流体鉄鉱石微粉末搬送システム２２へ供給される。 上記鉄鉱石微粉末の搬送ガスは、それが還元ガス或いは同微粉末と反応しない ように、そして本プロセス中にその熱的並びに物質的収支に影響を与えぬよう、 不活性か還元性のどちらかとすべきである。これを考慮して、窒素が用いられる が、窒素が用いられるときは、独立した窒素供給装置が必要になる。そして窒素 ガスは還元性ガスと混合される。もし窒素ガスの還元性ガスに対する比率が約１ ０％を超えると、還元炉中の還元速度が低下することになる。 更に、不活性ガスとして窒素ガスが用いられると、分離費用が使用窒素ガスに 相当して増加する。 本発明が還元製錬プロセスにおける上記鉄鉱石微粉末の注入に適用されるなら ば、即ち、従来の循環ガス（同ガスはＣＯ：６５％、Ｈ₂：２５％、ＣＯ₂：５％ 及びＮ₂：３％から構成される。）の一部が搬送ガスとして用いられるならば、 上記上昇管中の搬送ガス総量は変わらないのみか、上記還元炉に供給される還元 ガスの組成にも変化はない。それゆえ鉄鉱石還元操業は既存の条件を変更しない 状態で進められ得、また、新たな費用発生はない。 次に本発明を実例に即して、説明する。 試験設備は上記鉄鉱石微粉末操業の為に COREX（コレックス）C-2000工場に準 備された。同工場の既存の COREX（コレックス）C-2000塔には、流体鉄鉱石微粉 末搬送システムの設置のための空間が無かったので、COREX（コレックス）主塔 から１０ｍ離れたところに鉄鉱石微粉末貯蔵設備及び流体鉄鉱石微粉末搬送シス テムを含む同微粉末搬送塔を設置した。同流体搬送システムの搬送距離は水平距 離の４５ｍ及び垂直距離４０ｍからなっていた。鉄鉱石微粉末の搬送条件は最低 圧として９ｋg／ｃｍ²であり、これは上記搬送距離によって決められた。ガス化 溶融炉の上昇管への同鉄鉱石微粉末を流体搬送する為の搬送ガスとしては、圧力 １１ｋｇ／ｃｍ²の窒素ガスが圧力１０ｋｇ／ｃｍ²に減圧して供給された。 この様にして、上記鉄鉱石微粉末を上記上昇管に注入することが出来た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 ボエスト−アルパイン インダストリーア ンラゲンバウ ジーエムビーエイチ オーストリア国，エイ−4031 リンツ，タ ームストラッセ 44 (72)発明者 ジョー サング フゥーン 大韓民国，キョングサングブック−ド 790−330，ポハング シティ，ナム−ク, ヒョージャ−ドング，サン 32，リサーチ インスティトゥート オブ インダスト リアル サイエンス アンド テクノロジ ー内 (72)発明者 リー サング デオク 大韓民国，キョングサングブック−ド 790−330，ポハング シティ，ナム−ク, ヒョージャ−ドング，サン 32，リサーチ インスティトゥート オブ インダスト リアル サイエンス アンド テクノロジ ー内 (72)発明者 リー イル オック 大韓民国，キョングサングブック−ド 790−330，ポハング シティ，ナム−ク, ヒョージャ−ドング，サン 32，リサーチ インスティトゥート オブ インダスト リアル サイエンス アンド テクノロジ ー内 (72)発明者 ケプリンガー ウェルナー エル オーストリア国，エイ−4060 レオンディ ング，ラホールドストラッセ ７ (72)発明者 ウォルナー フェリックス オーストリア国，エイ−4020 リンツ，ロ ゼガーストラッセ 75

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ガス化溶融炉１１発生の排出ガスを用いて予備還元炉１２において鉄鉱石の 予備的還元を行い、同ガス化溶融炉１１でその予備的還元を行った鉄鉱石を還元 製錬し、同ガス化溶融炉１１の排出ガスを上昇管１３及びサイクロン１４を通し て予備還元炉１２に供給し、（同サイクロン１４によって冷却され且つ清浄化さ れた）鉄鉱石微粉末を再循環システム１５及び溶融バーナー１６を通してガス化 溶融炉１１に噴出し、そして（上記サイクロン１４を通過した）上記排出ガスの 一部をベンチュリスクラバー１７、第１圧縮機１８及び圧縮ガス循環用管１９を 通して上記上昇管１３に供給する工程を含む、還元製錬プロセスの鉄鉱石微粉末 注入法であって、更に上記圧縮ガス循環用管１９を通して循環する圧縮ガスの一 部を第２圧縮機２１を用いて再圧縮し、その再圧縮ガスを用い流体鉄鉱石微粉末 搬送システム２２により上記鉄鉱石微粉末を上記上昇管１３に注入する工程を含 むことを特徴とする鉄鉱石微粉末注入法。 ２．上記流体鉄鉱石微粉末搬送システム２２は原料貯蔵容器２２１、閉鎖容器２ ２２、分配容器２２３、原料分配フィーダー２２４及び注入器２２５を含み、上 記第２圧縮機２１の再圧縮ガスが同閉鎖容器２２２及び同注入器２２５に供給さ れることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 ３．第２圧縮機２１によって再圧縮されたガスの圧力が５−１０ｋｇ／ｃｍ²で あることを特徴とする請求の範囲第１項及び第２項の何れか１項記載の方法。 ４．上記ガス化溶融炉１１から排出される排出ガスがＣＯ：６０−６５％、Ｈ₂ ：２５−３０％、ＣＯ₂：３−５％及びＮ₂：２−４％の組成を持ち、上記上昇管 １３の内圧が３．０−３．５ｋｇ／ｃｍ²であり、そして上記第１圧縮機１８に よって圧縮されたガスの圧力が３．７−４．２ｋｇ／ｃｍ²であることを特徴と する請求の範囲第１項及び第２項の何れか１項記載の方法。 ５．上記ガス化溶融炉１１から排出される排出ガスがＣＯ：６０−６５％、Ｈ₂ ：２５−３０％、ＣＯ₂：３−５％及びＮ₂：２−４％の組成を持ち、上記上昇管 １３の内圧が３．０−３．５ｋｇ／ｃｍ²であり、そして上記第１圧縮機１８ によって圧縮されたガスの圧力が３．７−４．２ｋｇ／ｃｍ²であることを特徴 とする請求の範囲第３項記載の方法。