JPS58113293A - 石炭等のガス化及び還元鉄の溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭等のガス化と共に還元鉄を溶解する方法５
二関し、詳しくは、石炭等の燃料と酸素。

水蒸気等を用いて連続的にＣＯとＨ２を主成分とするガ
スを製造すると共に還元鉄などを溶解・浸炭して溶融銑
鉄を製造する方法に関する。

このための方法としては、本願の発明者らが先５二提案
した石炭吟のガス化並びに還元鉄の溶解方法及びその装
置（特願昭５６−８９２７５号）がある。

この方法は、炉体側壁部に酸素、水蒸気、微粉炭吹込み
用羽目を有し、羽口上方に、コークス。

石炭２石灰石等装入口を、炉体上部に、還元鉄。

コークス装入口とガス取り出し口を、炉体下部に、出銑
滓すを、それぞれ設けてなる炉を用い、羽口前方に、そ
の羽口上方の装入口から装入するコークス、石炭９石灰
石の充填層からなる燃焼室を形成せしめ、この燃焼室の
前方に、炉体上部から装入するコークスの充填層からな
る加熱部を形成せしめ、この加熱部の上方に、炉体上部
から装入する還元鉄の充填層からなる溶解部を形成せし
め、前記燃焼室でコークス、＄よび石炭と、羽口から吹
込む微粉炭などを同時に羽口から吹込む酸素を水蒸気で
燃焼ガス化し、−酸化炭素と水素を主成分とする燃焼ガ
スと、コークスおよび石炭の灰分と石灰石が熱分解して
生成する生石灰とが混合溶融してできる溶融スラグとを
生成せしめ、前記燃焼ガスは、燃焼室前方の加熱部を通
し、その加熱部上力の還元鉄充填層からなる溶解部で還
元鉄を溶解した後、ガス取出口から回収するようにし、
前記溶融スラグは、繭記溶解部で生成し、コークス充填
層からなる加熱部を滴下してくる溶融還元鉄と共に炉体
下部に収集し、前記出銑滓口から抽出することを特徴と
する石炭などのガス化並びに還元鉄の溶解方法である。

前記方法においては、燃料として微粉炭と、コークスを
使用し、燃焼室で消費する微粉炭は生成銑鉄ｌトン当り
約３４０　Ｋ？であり、燃焼室で消費するコークスは、
銑鉄１トン当り約１２０Ｋｐ、石炭は３５に？である。

しかるに、微粉炭、コークスは、いずれも石炭を加工処
理する必要があるので、できれば石炭そのままを、燃料
として使用する方が望ましい。

本発明は、前記石炭などのガス化、並び（＝還元　　鉄
の溶解方法（特願昭５６−８９２７５）に対し、燃焼室
で燃焼ガスを製造するための燃料として、微粉炭とコー
クスに替えて、石炭そのものを用いる方法艦：関するも
のであり、燃焼費用を大幅に削減することを目的として
いる。

前記方法において、微粉炭及びコークスを燃料として使
用することに代り、石炭を燃料として用いることには種
々の困難があることが明らかとなった。即ち、前記方法
においては石炭は羽口上方の装入口から装入され、微粉
炭及び燃料コークスは夫々羽目及び羽口上方の装入口か
ら吹込み又は装入されるが、羽目からの微粉炭吹込みを
止め、酸素のみを送風し、かつ羽口上方の装入口から石
！炭のみを装入して、燃焼室を形成せしめて、石炭を酸
素で燃焼ガス化しようとするとき、次の２点が問題とな
る。

０）石炭の酸素ｉ二よる燃焼で生成する熱のため、燃焼
室内が高温化し、特に石炭の装入口と羽口前方の石炭燃
焼部の間で、石炭の装入口に近い部分に、石炭の昇温に
よる軟化、タール生成などに起因する棚吊り状態が生じ
るので、石炭の装入口がら、羽口前方への流れが阻害さ
れること。

（２）　　羽目前方の石炭燃焼部に、石炭の粉と灰分ス
ラグが混在した流動性の悪い層が生じ、生成灰分スラグ
が羽目前方の燃焼部から排出せず、石炭燃焼が阻害され
ること１ そこで、本発明においては（１）の問題点に対して、燃
焼室内に水蒸気を吹きこむことにより、装入口から燃焼
室内に装入される石炭ができるだけ羽口前方の燃焼部に
近い部分迄は加熱昇温して軟化、タール生成し糊量状態
を生じることのないようにした。即ち、装入口から装入
される石炭を羽口前燃焼部の近傍で急激に加熱昇温させ
れば軟化、タール生成などの過程をすぐに通過し、燃焼
するので糊量状態の生成を防止できる。

また（２）の問題点に対しては、羽目から同時に粉石灰
石を吹込み羽目前方の燃焼部に供給し、石炭灰分の溶融
物と、石灰石の熱分解生成ＣａＯをすみやかに混合させ
流動性の良いスラグにしてスラグな羽目的燃焼部から排
出させるよう（ニした。

このような措置により、本発明−二おいて、石炭を主燃
料として用いることにより石炭をガス化すると共じ還元
鉄を溶解することができる。

但し、本発明において、補助的に羽目からの微粉炭、そ
の他炭化水素系の燃料の吹込み、水蒸気吹込み等をする
ことは、必要に応じ可能であり、また羽［］上方の装入
口から、補助的にコークス又は石灰石を装入することを
排除するものではない。

しかしながら本発明の主目的たる石炭を主原料として用
いることに資する範囲内でこれらの補助的手段は任意付
加的に用いられつる。

即ち、本発明は、冒頭に掲記の方法Ｉ：対し、基本的ｄ
；同様の形式の炉を用い、羽口上方の装入口から石炭を
装入して石炭の充填層から成る燃焼室を形成しかつ燃焼
室に装入した石炭に水蒸気を吹込むと共に炉体側壁部の
羽口から酸素及び石灰石粉を吹込み石炭をガス化すると
共に、石炭の及介溶融物と吹込んだ石灰石粉が熱分解し
て生成するＣａＯ溶融物との混合スラグな生成せしめる
ことにより、前記（１）、　（２）の問題点を解消する
。

以下、本発明の方法について実施例を図面に基づき詳述
するが、本発明はこの実施例１：限定されない。即ち、
本発明の方法を第１図に従って説明する。本発明におい
て用いる炉は、炉体側壁に酸素１と粉石灰石８を吹きこ
む羽［］１を有し、羽目の上方に水蒸気吹込み口６を有
する石炭装入口２を有し、炉体上部に還元鉄１１とコー
クス１２の装入口３．及びガス取出口４を有し、炉体下
部に出銑滓口５ａ、５ｂを有してなる炉である。この炉
を用い、その羽目前方に、その羽口上方の装入口２から
装入する石炭の充填層からなる燃焼室ａを形成せしめ、
この燃焼室の前方に、炉体上部の装入口３から装入する
コークスの充填層からなる加熱部すを形成せしめ、この
加熱部の上方に、炉体上部の装入口３から装入する還元
鉄の充填層Ｃを形成せしめ、前記燃焼室ａで石炭を羽［
］から吹込む酸素と装入口２がら吹込む水蒸気で燃焼し
一酸化炭素と水素を主成分とする燃焼ガスと、石炭の灰
分溶融物と羽口から吹込む石灰石粉力ｉ熱分解して生成
するＣａＯ溶融物とが混合したスラグとを生成せしめ齢
記燃焼ガスは燃焼室前方の加熱部すを通してその加熱部
上方の還元鉄充填層Ｃの還元鉄を溶解した後、ガス取出
し口４がら回収するようにし、前記スラグは加熱部すの
上部ｂ′で溶解し加熱部すを滴下してくる溶融還元鉄と
ともに炉下部Ｏに収集し、前記出銑滓口５ａ、５ｂがら
抽出を取出丁。

装入された還元鉄は充填層Ｃと加熱部すの上部を含む領
域で加熱部すを通って上昇する燃焼ガスにより溶解され
る。コークスの充填層から成る加熱部すは、還元鉄充填
層Ｃの支持、燃焼ガスの上昇通過路及び溶融鉄の流下路
の形成、燃焼ガスと溶融鉄、コークスとの間の熱交換、
溶鉄への浸炭等の基本的機能を有する。

装入コークス１１は塊状であり、通例３０鰭程成するに
十分な大きさのものである。

羽［１上の装入口２から装入する石炭１ｏは、特別な加
工処理を施さない通常の燃料用石炭であり、その他これ
に類する固形燃料を包含する。この石炭は、通例凡そ５
０謔程度の塊として用いられ、既述の通り水蒸気を吹込
みつつ燃焼させるので湿状態のままでよい。石炭の原単
位は＠１表Ｃ：示す通りである（恒湿ベースにて揮発分
３０％、固定炭素５０％、灰分１５％の場合）。なお第
１表は溶解銑鉄量２．０００　ｔｏｎ　Ｆｅ／日の場合
のものである。

水蒸気吹込みは、羽口上方の装入口１ｏ１；配した水蒸
気吹込口６から行う。

羽［］上方に装入された石炭充填層がら成る燃焼室ａは
水蒸気の吹込Ｓ二より適当に冷却されて石炭の赤熱によ
る棚吊り状態を生ずることなく、装入された石炭は燃焼
空間ａ／　（羽口直接前号部）で急激ｊ二加熱燃焼し、
ガス化して消費され、消費分に応じて炉内を移動降下す
る。

粉石灰石８は酸素７と共に羽口１がら吹込まれて、羽口
直接前方部の燃焼空間ａ′にてＣａＯに急激（二分解し
て、同時にそこに生成する石炭中の灰分との混合スラグ
を生成し、塩基度１．０〜１５の流動性の高いスラグと
なって流下する。この粉石灰石８は、通例０．１〜０．
０５　Ｍ程度の粗度のものでよい。

粉石灰石に代えて又はそれとともに補助的に生石灰、消
石灰、螢石等のスラグ形成材を吹込むこともできる。

石灰石は、スラグの塩基度調節のため、還元鉄と共に炉
体上部の装入口３がら補助的に装入することもある。

コークス１１は炉の大きさにもよるが、一般に粒度３０
ｍ１１１以上のものを用い、還元鉄は粒度的５できるだ
け還元率の高いものを用いることが望ましい。コークス
は、操業中に消耗するが、装入口３より補充することに
より、固定床としての加熱部を保持できる。

酸素は、羽口から＠１表に示す原単位に従い吹込み、羽
［１の数は炉の規模に応じて適宜数設ける。

第２表は、２０００　ｔｏｎＦｅ／日とした場合の炉の
基本設計を示す。

炉内圧力は燃焼室で３〜５　Ｋｐ／ｃｄ程度となる。

吹込酸素の濃度は９０％以上好ましくは、純酸素を用い
る。

以上の構成により、低Ｓの銑鉄と、低い■、含有量のＣ
Ｏ及びＨｌを主体とする側塊ガスとを得ることができる
。即ち、燃焼室で生成するガス中の第１表 第２表 チ以下のものが得られる。

装入コークスの粒度は、燃焼室への装入石炭の粒度に対
し、加熱部の基部（羽口前方部分）の粒度が本質上天に
保持されうるような粒度なもって、定められる。加熱部
において、良好な通気性を維持することにより、燃焼状
態の安定化、燃焼室で生成するガス中のＣへのコークス
によるＣＯへの転化の促進、並びに溶融鉄の流下の均一
性を保持する。溶融鉄のコークス塊をったっての流下に
より、溶融鉄の浸炭反応、スラグ中のＦｅｄ、　５ｉＯ
１などの還元反応の促進をし、低Ｓ濃度の銑鉄が得られ
る。

以下、操業実施例について説明する。

側壁に内径１９０閣の羽口な、上方に石炭装入口を有す
る燃焼室を４ケ所設け、その助力に加熱部を形成すべき
内径４ｍ、還元鉄充填層と羽口レベル間の高さ５ｍのシ
ャフトを有してなる炉で、炉体上部の装入口から粒度４
０鱈ないしはそれ以上のコークスを装入して加熱部を形
成せしめ、その上方に、炉体上部の装入口から、粒度約
５冒〜１５Ｍ、　Ｔ、Ｆｅ　９０．６　％、　ＦｅＯ，
２３，３’！６の還元鉄層からなる溶解部を形成せしめ
、羽［１上方の装入口から粒度５０１１ｍ１以下、灰分
１５％、揮発分３０％、固定炭素５０％、水分５％の石
炭を装入して燃焼室を形成せしめる。

そして、羽目から約２８　ＫＮｍ″”／ｈｒの割合いで
、石炭の消費速度は約４６　ｔｏｒ）Ａｒとなるので、
その分の石炭は装入口から供給すると共に、装入口内の
蒸気吹き込み口から約３　ｔｌｒの割合で、水蒸気を吹
きこみ、燃焼熱に−よる石炭装入口近傍の石炭昇温によ
る棚吊り形成を防止する。

この時、生成する燃焼ガスは、温度が約２４６０’Ｃ，
ｆｆス量ｂ−８９，Ｉ　ＫＮｍＪｒ、　ＣＯ＝　５８．
３　％、　ＣＯ。

＝５％、Ｈ，＝３２．３チ、生成するスラグの量は９、
６　ｔｏｒｙｈｒ、塩基度は１２となる。

ここで生成する燃焼ガスは前方の加熱部を通過して加熱
部上方の還元鉄を溶解するが、ガス取出口における回収
ガスの温度を約９５０℃に保つべく装入口から還元鉄を
供給してやれば、還元鉄の溶解速度は約９２　ｔｏＢ／
ｈｒとなる。

溶解して、加熱部を滴下する還元鉄は、加熱部で浸炭、
ＦｅＯ還元などを経て、銑鉄となって炉下部に収集され
る。従って、このとき加熱部コークスは消耗されるので
、炉体上部から補給するが、この量は、約９を萌４ｒで
ある。

さらに、ここで用いる還元鉄とコークスから生成するス
ラグの塩基度を約１．２とするために、約１、８　ｔｏ
ｒｙ’ｈｒの割り合いで石灰石を炉体上部の装入口から
供給した。

この結果、炉体上部のガス取り出口から回収するガスの
量は、加熱部におけるＦｅＯ還元で生成するガスも含め
て、約９８　ＫＮｍ”７’ｈｒとなる。

一方、炉下部の出銑口から抽出する溶銑は約８７ｔｏｎ
／ｈｒ、溶銑中Ｃは４５チであり、Ｆｅ量にして約２０
００　ｔｏｒｙ’ｔｊとなり、同出滓口から抽出するス
ラグは約１５　ｔｏＩ）／１１ｒ　、塩基度約１２とな
る。

なお、炉内温度は、操業条件によっても異なるが、羽［
Ｊ前方の加熱皿基部で１８００〜２０００℃、加熱部の
上部（溶解部）にて１６００〜ｔｓｏ。

℃９羽口上方の装入直後の石炭充填層（燃焼室）の平均
３００℃である。なお、燃焼室の最高温度は２０００〜
２５００　’Ｃである。回収ガスの組成は第３表に示す
通りとなり、ガス取出口でのガス温度９００〜１０００
”Ｃ，カ０ＪＩ−２９５０Ｋｃ＋Ｊ／Ｎｍ”であった。

第３表 得られた銑鉄）１ｃ４．５％、　　Ｓｉ　０．２　ｓ、
　　ｓ＜ｏ、ｏ３％Ｍｎ　Ｏ，Ｉ　Ｔｏ、　　Ｐ　Ｏ，
１Ｓ　ｓ　ｍ度１５００’Ｃであツタ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いる炉の一例を概略示す。 １°°・羽口　　　　　　　２・・・石炭装入口３・・
・還元鉄、コークス装入口 ４・・・ガス取出口　　　　５ｇ、５ｂ・・・出銑滓口
６・・・水蒸気吹込口　　　７・・・酸素８・・・粉石
灰石　　　　　ト・・水蒸気１０・・・石炭１１・・・
コークス １２・・・還元鉄　　　　　　１３・・・回収ガスａ・
・・燃焼室　　　　　　ｂ・・・加熱部Ｃ・・・還元鉄
充填層　　　ｄ・・・湯溜り出　願人　　住友金属工業
株式会社 代理人　昶士加藤朝道 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉体側壁部に酸素、粉石灰石、必要に応じ燃料等
   吹込用の羽口を有し核羽口上方部に石炭装入口、及び水
   蒸気吹込手段を有し、炉体上部に還元鉄及びコークスの
   装入口とガス取出口とを有し、炉体下部Ｃ二出銑滓口を
   有して成る炉を用い、該炉体内の羽目前方Ｃ二該羽ロ上
   方部の装入口から装入する石炭の充填層から成る燃焼室
   を形成し、該燃焼室の前方に炉体上部の装入口から装入
   するコークスの充填層から成る加熱部を形成し、該加熱
   部上刃に炉体上部の装入口から装入する還元鉄の充填層
   を形成し、該燃焼室において石炭を羽口から吹込む＃１
   １ｇと水蒸気吹込手段により吹込んだ水蒸気とにより燃
   焼ガス化し一酸化炭素及び水素を主成分とする燃焼ガス
   を生成せしめると共に、石炭の灰分溶融物と羽口から吹
   込んだ石灰石粉の熱分解により生成するＣａＯ溶融物と
   の混合スラグとを生成せしめ、該燃焼ガスは該加熱部を
   通し加熱部の上部で還元鉄を溶解せしめた後ガス取出口
   から回収し、該スラグは溶解して加熱部を滴下する溶融
   還元鉄と共に炉下部に流下収集し、前記出銑滓口から溶
   融鉄及びスラグを抽出することを特徴とする石炭等のガ
   ス化及び還元鉄の溶解方法。