JPH11504392A - 製錬還元装置及び同製錬還元装置を使用する熔融銑鉄生産方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 製錬還元装置及び同製錬還元装置を使用する熔融銑鉄生産方法を開示する。予備還元炉（１２）から熔融ガス化装置（１１）への排出操作が予備還元炉（１２）の操業に何ら影響しないように鉄鉱石粉末又はペレットが用いられる。製錬還元装置は予備還元炉（１２）、熔融ガス化装置（１１）、サイクロン（１４）経由で予備還元炉（１２）へ熔融ガス化装置（１１）のオフガスを還元ガスとして供給するための上昇ダクト（１３）及びサイクロン（１４）において分離された微粉末鉱石が熔融ガス化装置（１１）内に熔融バーナ（１６）を通して噴出されるリサイクルダクト（１４ａ、１５ａ）から構成される。上記サイクロン（１４）を通過した還元オフガスの一部はベンチュリースクラバ（１７）、圧縮機（１８）そして圧縮ガス循環ダクト（１９）を経て、上記上昇ダクト（１３）へ供給される。かかる装置において、還元鉄排出装置（２２２）が上記予備還元炉（１２）及び熔融ガス化装置（１１）との間に装備される。

Description

【発明の詳細な説明】 製錬還元装置及び同製錬還元装置を使用する熔融銑鉄生産方法 発明の背景 １．発明の分野 本発明は製錬還元装置及び、原料鉄鉱石粉末あるいはペレットを用いることに よって熔融銑鉄が生産される同装置使用の熔融銑鉄生産方法に関し、更に詳細に は、本発明は製錬還元装置及び還元鉄が効率的に予備還元炉から熔融ガス化装置 へ排出される同製錬還元装置使用の熔融銑鉄生産方法に関する。 ２．先行技術の記載 鉄鉱石及び石炭に対し予備処理なしに熔融銑鉄を生産する代表的な方法は米国 特許第４，９７８，３８７号に開示される。 米国特許第４，９７８，３８７号においては、原料鉱石および非コークス用炭 が直接使用される。それゆえ、他の製鉄方法と比較して、焼結とかコークス化等 の前処理工程が省略され、結果としてプロセス及び設備は簡略化される。 第１図に示されるように、上記特許の製錬還元装置は石炭のガス化及び鉄鉱石 の熔融のための熔融ガス化装置１１、還元ガスを用いることによって間接的に鉄 鉱石を還元するための予備還元炉１２及び他の補助設備を含む。 第１図に示されるように、製錬還元装置は次のように操業される。即ち、熔融 ガス化装置１１内で生産された排出ガスを利用することによって予備還元炉１２ 内で鉄鉱石の予備還元が行われる。それから予備還元された鉄鉱石は熔融ガス化 装置１１において熔融され還元される。熔融ガス化装置１１から排出されたガス は上昇管１３及びサイクロン１４を経て予備還元炉１２へ供給される。サイクロ ン１４で捕集された微粉末鉱石はリサイクル装置１５及び熔融バーナ１６を通し て熔融ガス化装置１１内へ噴出される。サイクロン１４を通過した排出ガスの一 部はベンチュリースクラバ１７、圧縮機１８、圧縮ガス循環管１９を通して上昇 ダクト１３へ供給される。 熔融ガス化装置１１鉄鉱石の間接還元に必要な還元ガスを生産するよう石炭を ガス化する。更に、予備還元炉１２で間接的に還元された鉱石はこの工程で発生 する熱で熔融される。ところで、予備還元炉１２は熔融ガス化装置１１で生産さ れた還元ガスを利用することによって原鉄鉱石を間接的に還元する。第２図に示 されるように、それぞれ排出スクリュー１１１を持つ６個の還元鉄排出管が放射 状に装備される。それゆえ、還元鉄が連続的に排出され、排出された鉄が、熔融 ガス化装置の頂上から内部へ注入されるよう、排出スクリュー１１１が回転させ られる。 しかしながら、上記還元鉄排出方法では、もし排出スクリューの何れかが異常 になれば、あるいは機械的な若しくは操業上の理由で、排出量に差が生ずるなら ば、還元炉に注入される鉄がインバランスとなる。もしインバランスが起こると 、還元ガスの流れにバイアスが生ずる。したがって、鉄鉱石の還元効率が急激に 低下し、未還元の鉄鉱石が熔融ガス化装置に供給され、その結果、熔融ガス化装 置の温度制御が異常となる。 発明の概要 本発明者は従来技術の課題を解決すべく研究を行ない、その研究の成果に基づ いて、本発明にを提案するに至った。それゆえ、本発明は、予備還元炉から熔融 ガス化装置への還元鉄を排出する操作が同予備還元炉の操業に如何なる影響をも 与えない、即ち注入材料の分布に如何なる影響をも与えないように、鉄鉱石粉末 あるいはペレットによって熔融銑鉄が生産される製錬還元装置および同製錬還元 装置使用の熔融銑鉄を生産する方法を提供することを目的とする。 上記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。即ち、熔融 ガス化装置から排出される排出ガスを利用することにうよって予備還元炉におい て鉄鉱石が予備還元される。予備還元鉄鉱石は熔融ガス化装置において熔融還元 される。熔融ガス化装置から排出される排出ガスは上昇ダクト及びサイクロンを 経て予備還元炉に供給される。サイクロンで捕集された微細粉末鉄鉱石はリサイ クル装置及び熔融バーナを通して熔融ガス化装置へ噴出される。サイクロンを通 過したオフガスの一部はベンチュリースクラバ、圧縮機および圧縮ガス循環ダク トを経て上昇ダクトに供給される。かかる装置において、還元鉄排出装置は予備 還元炉と熔融ガス化装置との間に装備される。 更に、本発明は、上記製錬還元装置を使用することによって熔融鉄を生産する 方法を提供する。 図面の簡単な説明 本発明の上記目的及び他の利点は、以下の添付の図面を参照して好ましい実施 態様を詳細に説明することによってより明らかにする。 第１図は熔融鉄を生産するための従来の精錬還元装置を示す概略図である。 第２図は第１図の従来の製錬還元装置に重要部分の断面図である。 第３図は本発明による製錬還元装置の概略図である。 第４図は第３図の製錬還元装置の重要部分の断面図である。 好ましい実施態様の詳細な説明 第３図は本発明による製錬還元装置の概略図である。 第３図に示されるように、本発明による製錬還元装置１００は、石炭のガス化 及び還元鉄鉱石の熔融のための熔融ガス化装置、同熔融ガス化装置において生産 されたオフガスを利用することによって鉄鉱石を間接的に還元する予備還元炉１ ２、オフガスから微細粉末鉄鉱石を分離した後、同オフガスから同微細粉末鉄鉱 石の捕集しそのオフガスを上記予備還元炉１２へ供給するために、上昇ダクトを 通して上記熔融ガス化装置１１からの同オフガスを受けるサイクロン１４、その 熔融ガス化装置１１内にリサイクル装置１５からの上記微粉末鉄鉱石を噴出する ため同熔融ガス化装置１１に装備された熔融バーナ１６、ダストを捕集しかつ上 記オフガスを冷却するための上記サイクロン１４の同オフガスの一部を受けるベ ンチュリースクラバ１７、同ベンチュリースクラバ１７によって冷却された同ガ スを圧縮し、圧縮ガス循環ダクト１９を通して上記上昇ダクト１３へ供給するた めの圧縮機１８、及び予備還元炉１２から還元鉄を受けて、それを上記熔融ガス 化装置１３へ供給するための還元鉄排出装置２１を含む。 予備還元炉１２は鉄鉱石の予備還元を行ない、予備的に還元されて得られた鉄 を還元鉄排出装置２１へ排出する。 予備還元炉１２は熔融ガス化装置１１で生産された還元ガスの還元オフガスダ クト８に接続され且つ鉄鉱石を供給するため鉱石供給ダクト２に接続されている 。 更に予備還元炉１２には還元ガスを流入させるための還元ガス入口７が設けら れている。還元ガス入口７は第１オフガス循環ダクト３ａを通しサイクロン１４ に導通している。ベンチュリースクラバ１７は第２オフガス循環ダクト３ｂを通 してサイクロン１４に導通している。 予備還元炉１２は広がった上部と還元ガス入口７を越えて狭い下部から形成さ れるのが好ましい。その理由は充填された材料が降下する間、停滞部分を発生さ せるべきではないからである。下部の傾斜角は好ましくは１５ないし３０度の範 囲である。 第４図に示されるように、還元鉄排出装置２１は、還元鉄の移送のために予備 還元炉１２の底部に接続された第１還元鉄排出ダクト２２１、同第１還元鉄排出 ダクト２２１に接続された、同第１還元鉄排出ダクト２２１からの還元鉄を受け、 そしてそれを排出するための充排出容器２２２、並びに上記熔融ガス化装置１１ 及び同還元鉄充排出容器２２２に接続された、同還元鉄充排出容器２２２からの 上記還元鉄を同熔融ガス化装置１１に供給するための複数の第２還元鉄排出ダク ト２２３を含む。 第１還元鉄排出ダクト２２１及び第２還元鉄排出ダクト２２３にはそれぞれ第 １還元鉄排出スクリュー２２１ａ及び第２還元鉄排出スクリュー２２３ａが備え られている。 第１還元鉄排出ダクト２２１は好ましくは予備還元炉１２の底部中央に接続さ れ、一方第２還元鉄排出ダクト２２３は好ましましくは６個放射状に装備される べきである。 ベンチュリースクラバ１７は冷却ガス循環ダクト１７ａを通して圧縮機１８に 導通する。圧縮機８は圧縮ガス循環ダクト１９を通して上昇ダクト１３に導通す る。 リサイクル装置１５は第１微粉末鉄鉱石循環ダクト１４ａを通してサイクロン １４に導通し、更に、第２微粉末鉄鉱石循環ダクト１５ａを通して熔融バーナ１ ６に導通する。 本発明においては、鉄鉱石は熔融ガス化装置１１で発生された還元ガスを利用 して予備還元炉１２で予備的に還元される。予備還元された鉄鉱石は熔融され最 終的には熔融ガス化装置１１において還元される。熔融ガス化装置１１から排出 される還元ガスは上昇ダクト１３及びサイクロン１４を経て予備還元炉１２中に 供給される。サイクロン１４で捕集された微細粉末鉄鋼はリサイクル装置１５及 び熔融バーナ１６を通して熔融ガス化装置１１中に噴出される。サイクロン１４ を通過した還元ガスの一部はベンチュリースクラバ１７、圧縮機１８、及び圧縮 ガス循環ダクト１９を通して上昇ダクト１３中に供給される。この装置は望まし くは本発明の生産方法に適用することができる。 即ち、予備還元炉１２で間接的に還元された還元鉄は第１還元鉄排出スクリュ ー２２１ａの機能により還元鉄排出容器２２２中に排出される。それから、還元 鉄は連続的に第２還元鉄排出スクリュー２２３の機能により熔融ガス化装置１１ 内に供給される。このようにして、還元鉄は熔融ガス化装置１１の石炭床を通過 し、その結果銑鉄が生産される。 第１還元鉄排出スクリュー２２２ａの排出速度は第２還元鉄排出スクリュー２ ２３ａの排出量総量と同量であるべきである。還元鉄充排出容器２２２内を満た す還元鉄量は好ましくは充排出容器の総容量の好ましくは８０％とすべきである 。 本発明の作用効果について以下に記載する。 予備還元炉１２は８ないし３５ｍｍの粒径を有する、あるいはペレット状の鉄 鉱石を石灰石あるいは該灰石と共に収容しそれによって固定床を形成する。熔融 ガス化装置内で生産された還元ガス（一酸化炭素あるいは水素）は鉄鉱石床を通 過し、その結果還元ガスは鉄鉱石中の酸素と下記反応式に基づいて反応する。 Ｆｅ₂Ｏ₃＋３ＣＯ（Ｈ₂）→２Ｆｅ＋３ＣＯ₂（３Ｈ₂Ｏ） 従って、予備還元炉１２内の全領域において効率的に還元反応を起こすとすれ ば、還元ガスは如何なる偏りもなしに固定床を均一に流通すべきである。還元ガ スの均一な流れを得るためには鉄鉱石及び副材料は均一に分布されるべきである 。 しかしながら、第２図の従来装置では、還元鉄が排出されるよう、６個の還元 鉄排出スクリュー１１１ａが放射状に配置される。かかる状態で、もし充填材料 が最初の段階で、偏りのある状態で、充填されているか、あるいはそのスクリュ ーの何れか一つ充填材料供給不能であるか、更にあるいはそれらのスクリューが 同一回転速度で、均一な供給速度を示さない場合は、予備還元炉中に充填物の分 布にインバランスを生ずる。それ故、還元ガスは沢山の空間のある領域に偏って 流れ、空間の少ない領域にはガス流量が低下し、その結果ガス量の少ない領域は 適当に還元鉄が生産され得ない。更に、充填材が均一でない領域は、熔融ガス化 装置１１からの微細粉末ダスト、予備還元炉１２内からの還元劣化そして機械的 摩耗からの微粉末ダストが蓄積される。これは充填材料の棚吊り及び滑りを生ず る。更に、もし未還元の鉄鉱石が熔融ガス化炉１１内に入ると、かかる未還元の 鉄鉱石を還元するために大量の熱が必要となり、その結果熔融ガス化装置１１の 内部温度の低下が起こる。それゆえ、熔融鉄の温度が下がり、スラッグ内の鉄酸 化物の含有量が多くなるので還元鉄の損失及び耐火物材料の損傷が増加すること になる。 本発明においては、かかる課題を解決するために第１還元鉄排出スクリュー２ ２１ａを持つ第１還元鉄排出ダクト２２１が第４図に示されるように予備還元炉 １２底部に接続される。このような配置で、最初の段階で、インバランスな充填 が起きても、最終的に充填材料流は中心に集まる。こうして、充填材料流は更に 降下し、より均一な分布が実現される。 還元鉄が熔融ガス化装置１１内に入ると、石炭が頂上中央から供給され、還元 鉄が周囲部分に均一に供給される。このようにして、ガスの流れは、偏りを防ぐ よう熔融ガス化装置１１の中央に向かう。熔融ガス化装置１１及び予備還元炉１ ２の間に配置される還元鉄充填排出容器２２２は、一方ではガスの流れにそして 更に充填材の分布に何ら影響を与えずに、還元鉄を熔融ガス化装置１１の上部周 囲部分を通しての均一な還元鉄の供給を可能にする。即ち、還元鉄排出容器２２ ２は衝撃吸収の役割を演ずる。したがって、第２還元鉄排出スクリューの何れか 一つが停止したり、各排出スクリューの排出量が異なっても、これは予備還元炉 中の充填材の降下パターンに影響せず、ガスのフローパターンは常に一様に維持 される。かかる状況下では還元鉄排出容器の上部は若干の空間が維持され、また 還元鉄排出装置の充填率は好ましくは８０％以下とすべきである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 チョウ ミン ヤング 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 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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．石炭のガス化及び還元鉄鉱石の熔融のための熔融ガス化装置１１、同熔融ガ ス化装置１１において生産された還元オフガスを利用することによって鉄鉱石を 間接的に還元する予備還元炉１２、同還元オフガスから微細粉末鉄鉱石を捕集し 且つ同還元オフガスを上記予備還元炉１２へ供給するために、上昇ダクト１３を 通して上記熔融ガス化装置１１からの同オフガスが受けるサイクロン１４、その 熔融ガス化装置１１内にリサイクル装置１５からの上記微粉末鉄鉱石を噴出する ために同熔融ガス化装置１１に装備された熔融バーナ１６、ダストを捕集し且つ 上記還元オフガスを冷却するための上記サイクロン１４の同還元オフガスの一部 を受けるベンチュリースクラバ１７及び同ベンチュリースクラバ１７によって冷 却された同ガスを圧縮し、圧縮ガス循環ダクト１９を通して上記上昇ダクト１３ へ供給するための圧縮機１８を含む製錬還元装置であって、 同製錬還元装置は更に前記予備還元炉１２及び上記熔融ガス化装置１１間に装 備された還元鉄排出装置２１を含み、同還元鉄排出装置２１は、 還元鉄の移送のために予備還元炉１２の底部に接続された第１還元鉄排出ダク ト２２１、 同第１還元鉄排出ダクト２２１からの還元鉄を受けるための同第１還元排出ダ クト２２１に接続された還元鉄排出容器２２２、 同還元鉄充排出容器２２２からの上記還元鉄を同熔融ガス化装置１１に供給す るための、同還元鉄排出容器２２２及び上記熔融ガス化装置１１に接続された、 複数の第２還元鉄排出ダクト２２３並びに、 還元鉄排出のための第１還元鉄排出スクリュー２２１ａ及び第２還元鉄排出ス クリュー２２３ａを備える第１還元鉄排出ダクト２２１及び第２還元鉄排出ダク ト２２３を含むことを特徴とする製錬還元装置。 ２．上記予備還元炉１２が広がった上部と還元ガス入口７を越えて狭い下部を持 つことを特徴とする請求項第１項記載の製錬還元装置。 ３．上記下部の傾斜角が１５ないし３０度の範囲であることを特徴とする請求項 第２項記載の製錬還元装置。 ４．上記第１還元鉄排出ダクト２２１が上記予備還元炉１２の底部中央に接続さ れ、上記第２還元鉄排出ダクト２２３が６個放射状に装備されることを特徴とす る請求項第１項ないし第３項の何れか１項に記載の製錬還元装置。 ５．鉄鉱石が予備還元炉１２において予備的に還元され、第１還元鉄排出スクリ ュー２２１ａの機能によって還元鉄排出容器２２２内にその容積の８０％迄充填 されるよう、予備還元鉄が還元鉄排出容器２２２へ排出され、上記還元鉄排出容 器２２２の上記還元鉄が連続的に熔融ガス化装置１１へ第２還元鉄排出ダクト２ ２３の第２還元鉄排出スクリュー２２３ａの機能によって移送され、そして充填 還元鉄が上記熔融ガス化装置１１内の石炭床を通過し、熔融鉄を得ることが可能 なよう更に還元されることを特徴とする請求項第１項記載の上記装置を使用する 熔融鉄を生産する方法。 ６．上記第１還元鉄排出スクリュー２２１ａが上記第２還元鉄排出スクリュー２ ２３ａの総排出速度と同一の排出速度を持つことを特徴とする請求項第５項記載 の方法。