JPH11504385A - 石炭チャーリング比増大方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 石炭のチャーリング比増大法が開示される。石炭を用いてインゴット鉄を製造するに際し、石炭のチャーリングの為の添加材として酸化マグネシウムあるいは石灰石が用いられる。添加物はスラグに何ら影響を与えずに石炭のチャーリング比を増大する。酸化マグネシウム懸濁液又は石灰石懸濁液が石炭と混合され、得られた混合物を乾燥して石炭の表面に酸化マグネシウムあるいは石灰石を付着させる。チャーリング効果が増大され、コークスの使用量が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】 石炭チャーリング比増大方法 発明の背景 １．産業上の利用分野 本発明は石炭のチャーリング比を増大する方法に関し、特に石炭を使用する石 炭ベース製鉄プロセスにおけるチャーリング比を増大する方法に関する。 ２．先行技術の記載 製錬還元プロセスであり、高炉置換製鉄方法として研究されるコレックス（Ｃ ＯＲＥＸ）利用のインゴット鉄製造装置は、大きくは熔融ガス化装置と還元直立 炉に分けられる。鉱石は還元直立炉を経て熔融ガス化装置に供給され、熔融鉄を 生産する。石炭は熔融ガス化装置に供給され、鉄鉱石を還元し熔融する。石炭が 高温の熔融ガス化装置に供給されると、水分や揮発性物質は供給と同時に揮発さ れる。熔融ガス化装置の中で、ガス化された還元ガスは還元直立炉中の鉄鉱石を 還元し、一方水分や揮発性物質が除かれているチャー（固定炭素及び灰分）は熔 融ガス化装置の底部へを降下し、最後に還元された鉄鉱石を熔融する。この時、 石炭からの揮発性物質の発生量は炉温、炉圧等の熔融ガス化装置の条件によって 決定される。しかし現在の商業ベースのコレックス（ＣＯＲＥＸ）プロセスにお いては、炉の熱を確保するために供給石炭の総量に対し揮発性物質のほとんど無 いコークスを約１０％以上、標準状態で揮発性物質を３０％以上含む石炭と一緒 に用いられる。コークスの８０乃至９０％は炭素であるから、コークスの単位容 積当たりの発熱量は、熔融ガス化装置をコークスとチャーがその底部へ降下の際 、炭素の量が比較的少ない石炭のチャーよりも大きい。従って、コークスは炉熱 を確保する上では有利である。しかしながら、石炭よりも高価なコークスを使う ことは燃料コストを高めることとなる。それゆえ、コークス使用量低減が要求さ れる。 ところで、米国在住のアラン ダブリュー スカローニ（Ａｌａｎ Ｗ．Ｓｃ ａｒｏｎｉ）は彼の実験結果として１９８１年雑誌にエーエステイーエム（ＡＳ ＴＭ）の近成分析の条件下で得られる揮発性物質が同一条件下で石炭への添加物 により変化し得ることを発表した。 彼の発表によれば、石炭のガス化は１ミリサイズの酸化物（Ａｌ₂Ｏ₃，Ｃｏ− Ｍｏ−Ａｌ₂Ｏ₃）ペレットを微粉末（７０乃至１００メッシュ）の褐炭及び軟質 炭に添加した時、高温における揮発性物質量の増加又は減少を通し、最大となり 得ると言う。 酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）を添加した時、二次的チャーが酸化物内部の空 所表面に生じ揮発性物質の発生を抑制する。Ｃｏ−Ｍｏ−Ａｌ₂Ｏ₃を添加した時 はコバルト（Ｃｏ）の触媒作用に基づくガス化反応の加速によって揮発性物質の 発生が促進される。 上記の結果を考えると、コレックス（ＣＯＲＥＸ）プロセスにおいて石炭中の 揮発性物質の発生を抑制することによってチャーリング比を増大させる方法は石 炭と共に新物質を供給することによって達成され得ることが分かる。 しかしながら、コレックス（ＣＯＲＥＸ）プロセスにおいては、上記効果を与 えながらもスラッグに大きく影響を与えるべきではないので、添加物は成分的に スラッグと同様であり且つそのプロセスに影響させないよう量的に少なくすべき である。 発明の概要 そこで、石炭のチャーリングのために好ましい添加物がチャーリング効果を発 揮するが、スラッグに影響しないこと、そして添加物量が少ないのが好ましいこ とを考慮しながら、本発明者によって研究開発が続けられた。 本発明は、石炭のチャーリング用添加物として酸化マグネシウムあるいは石灰 石を使用することにより、石炭利用の製鉄プロセスにおけるスラッグに影響を与 えることなく石炭のチャーリング比を増大するための方法の提供を目的とする。 本目的を達成するために、本発明においては、製鉄プロセス、即ち石炭を使用 のコレックス（ＣＯＲＥＸ）において使用される石炭と酸化マグネシウム（Ｍｇ Ｏ）あるいは石灰石懸濁液とを混合する工程、及びその混合物を乾燥してＭｇＯ 又は石灰石を石炭表面に付着させる工程を含む石炭チャーリング比増大方法が提 供される。 図面の簡単な説明 本発明の上記目的および利点は、以下の図面を参照しながら、詳細な好ましい 実施態様を記載することによって明らかにする。 第１図は、石炭のチャーリングのための実験装置の概略の断面図である。 第２図は、石炭のチャーリングに対する酸化マグネシウムの効果を観察するた めの、その表面に酸化マグネシウムを付着させた石炭重量の対経時変化を示すグ ラフである。 第３図は、石炭のチャーリングに対する石灰石の効果を観察するための、その 表面に石灰石を付着させた石炭の重量対経時変化を示すグラフである。 本発明の詳細な説明 以下、本発明の好ましい実施態様によって、石炭チャーリング比増大方法を、 添付図面を参照しながら更に詳細に説明する。 本発明者は、コレックス（ＣＯＲＥＸ）等の製錬還元プロセスにおいて、高温 の熔融ガス化装置内に石炭を供給する際、石炭の揮発性物質の発生を抑制するこ とにより石炭のチャーリング比増大が行われ、コークスの使用量を減少させ得る ことを考慮して研究を続けそして本発明に到達した。 コレックス（ＣＯＲＥＸ）プロセスにおいて、石炭の揮発性物質発生を抑制す ることによってチャーリング比を増大させる方法は石炭と共に新物質を供給する 。しかしながら、添加物質はコレックス（ＣＯＲＥＸ）プロセスに対しこの効果 を確保しながら、一方ではスラッグに影響させるべきではない。従って、添加物 の成分はスラッグの成分と同様であるべきであり、添加量はプロセスに与える影 響を低下させるために出来るだけ少なくすべきである。以上の点を考慮し、本発 明ではコレックス（ＣＯＲＥＸ）プロセスにおいて最も広く使用されている副材 料である石灰石及び炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）から製造される酸化マグネ シウム（ＭｇＯ）が石炭チャーリングのための添加物として選択される。 即ち、本発明においては、石炭チャーリング比を、其れを増大させるための添 加物としての石灰石あるいはＭｇＯを用いることによってスラッグに影響を与え ずに増大させ得る。 本発明によれば、石炭の表面に石灰石あるいはＭｇＯを付着させる事によって 石炭チャーリング比増大のために、石灰石あるいはＭｇＯの懸濁液が調製される 。この懸濁液は石灰石あるいはＭｇＯを均一に混合するよう調製される。 石灰石或いはＭｇＯの懸濁液における石灰石或いはＭｇＯの好ましい量は乾燥 石炭１００ｇに対し２ないし２０ｇの範囲にある。もし石灰石あるいはＭｇＯの 量が乾燥石炭１００ｇに対し２ｇの割合を満たさない場合には、チャーリング比 増大効果は不十分であり、もし石灰石あるいはＭｇＯの量が乾燥石炭１００ｇに 対し約２０ｇの割合であれば、石炭の表面は石灰石あるいはＭｇＯの十分な量で 被覆され得る。それゆえ、石灰石或いはＭｇＯの好ましい量は乾燥石炭１００ｇ に対し２ないし２０ｇ範囲の割合である。 石炭に対する石灰石（懸濁液）或いはＭｇＯ（懸濁液）の混合量は、石炭を使 用する製鉄プロセス、コレックス（ＣＯＲＥＸ）において要求されるスラッグ（ Ｂ４＝（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／（Ａｌ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂））の塩基度に依存する。 従って、石炭を使用する製鉄プロセス、コレックス（ＣＯＲＥＸ）において要 求されるスラッグの塩基度が１．０乃至１．３の範囲にある時は、乾燥石炭１０ ０ｇに対する好ましい石灰石の混合量は２．０乃至１７ｇで有り、同じく乾燥石 炭１００ｇに対する好ましいＭｇＯの混合量は２．０乃至９．７ｇである。 一般的に言って、石炭を使用する製鉄プロセス、コレックス（ＣＯＲＥＸ）に おいて要求されるスラッグの塩基度は１．１２なので、ＭｇＯの最大添加量は石 炭１００ｇに対し約９．７ｇであり、石灰石の最大添加量は石炭１００ｇに対し 約１７ｇである。これらは以下記載の実施例に使用される石炭中に含まれる灰分 の組成と、その組成が同じ場合を想定して計算されたものである。全灰分量は９ ．５％であり、その組成はＳｉＯ₂＝６．５１７％、Ａｌ₂Ｏ₃＝２．２８％、Ｍ ｇ＝０．０５７％及びＣａ＝０．０６７％である。 石灰石懸濁液あるいはＭｇＯ懸濁液を石炭と混合し且つ乾燥した後、石灰石あ るいはＭｇＯは石炭表面に均一に付着する。この時、乾燥は１００ないし３００ ℃、 時間１分ないし３時間の範囲で行われる。乾燥工程は別工程として行われる。し かしながら、乾燥工程は熔融ガス化装置において石炭供給前の水分除去のための 乾燥工程と一緒に行われるのが好ましい。 もし石灰石あるいはＭｇＯが上記方法によって石炭の表面に均一に付着される ならば、石炭のチャーリング中石炭の揮発性物質の揮発を抑制することが出来る 。結果として、チャーリング比は揮発抑制分だけ増大する。 本発明は以下の実施例を参照し、詳細に説明する。 実施例１ 熔融ガス化装置を再現する第１図の実験装置（実験炉）が同一条件における石 炭チャーリングに対する添加物ＭｇＯの効果を実験するために用いられた。 第１図に示されるように、実験炉の下部に設けられた不活性ガス入口１を通し て窒素ガスが供給された。窒素ガスはアルミナ球充填層２を通して供給され、窒 素温度はこのアルミナ充填層２を通過する間に上昇された。それから、窒素ガス は反応容器３を通過し更にガス出口５を通して排出された。この時、窒素ガス供 給量は１５０ｌ／ｍｉｎであり、反応容器３の直径は１５０ｍｍであった。実験 炉の温度は１０００℃に設定された。 第１図において、これまでに説明しなかったが、参照番号４は熱伝対を表し、 ６はホッパー、７はロードセルをそれぞれ表す。 実験炉に供給される石炭の粒径は直接構内で分類され、粒径８乃至１０ｍｍに の石炭が篩分けされた。篩い分けされた石炭は二つに等分され、そしてその一方 は後処理なしで、乾燥された。 ＭｇＯ懸濁液が石炭に均一に付着させる為に調整された。このＭｇＯ懸濁液と 石炭とが第１表に示されるような混合比率で混合され、さらに混合物は乾燥機で 乾燥された。乾燥は１０５℃、３時間の条件で行われた。 単なる石炭及びその表面にＭｇＯを有する石炭を実験炉に供給した。供給石炭 量は２００ｇ（８乃至１０ｍｍ）であって、これは反応容器の中で石炭粒の３層 構造を形成した。供給後、反応を通しての重量変化を実験炉の上部に装備された ロードセルによって観測した。結果は第１表と第２図に示される。 重量変化の結果は分析誤差を低減するために、３回の供給を繰り返して決定さ れた。重量変化の観測が困難な場合は同量の石炭が供給された（８乃至１０ｍｍ 、３分間）。 石炭のチャーリングは反応時の重量減少経過と及び上記実験を通しての最終重 量とを測定する事によって実験的に確かめられた。 第２図に示されるように、その表面にＭｇＯを付着する石炭の重量減少は、付 着の無い石炭よりも少ない。このことは石炭の表面に付着したＭｇＯは揮発性物 質の揮発を抑制することを意味する。 第１表に示されるように、添加物としてＭｇＯを持つ石炭とＭｇＯを持たない 石炭との間で揮発性物質の発生比を比較すると、ＭｇＯを持つ石炭の揮発性物質 発生比はＭｇＯを持たない石炭の発生比の約２／３である。ＭｇＯを表面に持つ 場合には、供給石炭３８７．９３ｇの２２％が揮発性物質として揮発し、残留石 炭がチャー化したことになる。是は揮発性物質を２２％含む石炭が用いられるこ とと同じ効果を与える。しかし、ＭｇＯを付着しない石炭を用いる時は供給石炭 の３９９．９２ｇに対し３２ｇが揮発物質として揮発する。 実施例２ 石炭のチャーリング比増大の為の添加物として石灰石が使用された以外は実施 例１と同じ条件で実験が補足された。 石灰石の懸濁液が調整された。石灰石の懸濁液と石炭が第２表に示される石灰 石と石炭の混合比で混合され、混合物は石炭の表面に石灰石を均一に付着させる ために乾燥された。乾燥は１０５℃で３時間行われた。 乾燥機で乾燥後、石灰石が表面に付着しない石炭及び付着した石炭を実験炉に 供給した。供給石炭の量は２００ｇ（８乃至１０ｍｍ）であり、是は反応容器内 で、石炭粒の３層構造を形成した。充填後反応中の重量変化は実験炉の上部に装 備されたロードセル７を用いて観測された。この結果は第２表及び第３図に示さ れる。 重量変化の結果は分析誤差を低減するために、３回の供給を繰り返して決定さ れた。重量変化の観測が困難な場合は同量の石炭が供給された（８乃至１０ｍｍ 、３分間）。 石炭のチャーリングは反応時の重量減少経過と及び上記実験を通しての最終重 量とを測定することによって実験的に確かめられた。 第３図に示されるように、石灰石を有する石炭の重量減は石灰石を有しない石 炭の重量減よりも小さいことがわかる。これは石炭の表面に付着する石灰石が揮 発物質の揮発を抑制することを意味する。 第２表に示されるように、添加物として石灰石を持つ石炭と石灰石を持たない 石炭との間で揮発性物質の発生比を比較すると、石灰石を持つ石炭の揮発性物質 発生比は石灰石を持たない石炭の発生比の約２／３である。石灰石を表面に付着 する石炭の場合には、充填石炭５５８ｇの内１９％が揮発性物質として揮発し、 残留石炭がチャー化したことになる。是は揮発性物質を１９％含む石炭が用いら れることと同じ効果を与える。しかし、石灰石を付着しない石炭を用いるときは 供給石炭の６００ｇに対し３１．８９％が揮発物質として揮発する。 上述のように、石炭のチャーリング効果は本発明によって増大する。従って、 コークスの使用量はチャーリング量の増大によって減少することが出来る。 好ましい実施態様を記載したが、本発明はこの実施態様に限定するものでない ことを理解すべきであり、以下に請求する発明の精神と範囲内で当業者によって 多様な変化および改変が可能であることを理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，Ｊ Ｐ，ＲＵ，ＵＡ，ＵＳ (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 チョー ミン ヨング 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 シン ミョング キュン 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 チャング ヤング チー 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 ダル ホイ 大韓民国，ダエク 711―830，ダルサング ―クン，フワウォン―ユップ，チュンナエ ―リ，49―２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．酸化マグネシウム（ＭｇＯ）懸濁液を調製する工程、その調製されたＭｇＯ 懸濁液を、石炭を用いる製鉄プロセスにおいて使用される同石炭と混合する工程 、及びその石炭の表面にＭｇＯを付着させるために同混合物を乾燥する工程を含 むことを特徴とする石炭チャーリング比増大方法。 ２．上記ＭｇＯ懸濁液中のＭｇＯ量が乾燥石炭１００ｇに対し２ないし２０ｇと なるように同ＭｇＯ懸濁液を、上記石炭と混合することを特徴とする請求項第１ 項記載の石炭チャーリング比増大方法。 ３．製鉄プロセスにおいて要求されるスラッグの塩基度が１．０ないし１．３の 範囲にある時、乾燥石炭１００ｇに対し、上記ＭｇＯ懸濁液中のＭｇＯが２ない し９．７ｇの範囲であるように、同ＭｇＯ懸濁液を上記石炭と混合することを特 徴とする請求項第１項記載の石炭チャーリング比増大方法。 ４．石灰石懸濁液を調製する工程、その調製された石灰石懸濁液を、石炭を用い る製鉄プロセスにおいて使用される同石炭と混合する工程、及びその石炭の表面 に石灰石を付着させるために同混合物を乾燥する工程を含むことを特徴とする石 炭チャーリング比増大方法。 ５．上記石灰石懸濁液中の石灰石量が乾燥石炭１００ｇに対し２ないし２０ｇと なるように同ＭｇＯ懸濁液を、上記石炭と混合することを特徴とする請求項第４ 項記載の石炭チャーリング比増大方法。 ６．製鉄プロセスにおいて要求されるスラッグの塩基度が１．０乃至１．３の範 囲にある時、乾燥石炭１００ｇに対し、上記石灰石懸濁液中の石灰石が２ないし １７ｇの範囲であるように、同石灰石懸濁液を上記石炭と混合することを特徴と する請求項第１項記載の石炭チャーリング比増大方法。