JPS5847449B2 - 直接製鉄法 - Google Patents
直接製鉄法Info
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- JPS5847449B2 JPS5847449B2 JP53042439A JP4243978A JPS5847449B2 JP S5847449 B2 JPS5847449 B2 JP S5847449B2 JP 53042439 A JP53042439 A JP 53042439A JP 4243978 A JP4243978 A JP 4243978A JP S5847449 B2 JPS5847449 B2 JP S5847449B2
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- gas
- furnace
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
- C21B13/146—Multi-step reduction without melting
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/26—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by adding additional fuel in recirculation pipes
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
- C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
-
- 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
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
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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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は還元鉄の製造方法、更に詳しくは直接製鉄法に
おいて還元ガスとしてメタンを直接利用することにより
効率よくかつ経済的に有利に還元鉄を製造する方法に関
する。
おいて還元ガスとしてメタンを直接利用することにより
効率よくかつ経済的に有利に還元鉄を製造する方法に関
する。
直接製鉄法は、過去多くの技術的変遷を経て近年ようや
くその商業的規模のプラントが設置されるようになった
。
くその商業的規模のプラントが設置されるようになった
。
直接製鉄法には、ロータリキルン法、固定層法、流動層
法、シャフト炉法などの各種方式があるが、このうちシ
ャフト炉法は、対向流原理にもとづいて、炉頂から装入
される鉄原料と炉下部から導入される還元ガスとを接触
させて金属鉄を得ようとするもので、熱効率およびガス
利用率にすぐれた操業法としてその地位を確立しつつあ
る。
法、シャフト炉法などの各種方式があるが、このうちシ
ャフト炉法は、対向流原理にもとづいて、炉頂から装入
される鉄原料と炉下部から導入される還元ガスとを接触
させて金属鉄を得ようとするもので、熱効率およびガス
利用率にすぐれた操業法としてその地位を確立しつつあ
る。
ところで直接製鉄法における還元ガスとしては、もっぱ
ら一酸化炭素（ＣＯ）および水素（Ｈ２）を主体とする
ガスが用いられている。
ら一酸化炭素（ＣＯ）および水素（Ｈ２）を主体とする
ガスが用いられている。
このガスは、メタン（ ＣＨ４ ）などの炭化水素（
Ｃ ｎＨｍ ）を水蒸気、二酸化炭素（ＣＯ２）あるい
は酸素（０２）と反応させてＣｏおよびＨ２に転化する
、いわゆる改質処理によって製造されている。
Ｃ ｎＨｍ ）を水蒸気、二酸化炭素（ＣＯ２）あるい
は酸素（０２）と反応させてＣｏおよびＨ２に転化する
、いわゆる改質処理によって製造されている。
このため、還元鉄製造設備は、鉄鉱石等の鉄原料を還元
・金属化するための還元反応炉のほかに、ＣＨ４を分解
してＣｏとＨ２を主体とする混合ガスにするための改質
炉（リフオーマ）を不可欠とし、ＣＨ４は微量に混入す
る以外、直接還元ガスとして積極的に使用されることは
なかった。
・金属化するための還元反応炉のほかに、ＣＨ４を分解
してＣｏとＨ２を主体とする混合ガスにするための改質
炉（リフオーマ）を不可欠とし、ＣＨ４は微量に混入す
る以外、直接還元ガスとして積極的に使用されることは
なかった。
このようにＣＨ４が直接使用されず改質工程を必要とす
るのは次のような理由による： （１）シャフト炉などに於る還元反応温度域（通常９０
０゜Ｃ以下）では、ＣＨ４の酸化鉄を還元するポテンシ
ャルは低く十分な還元を達成し得ない。
るのは次のような理由による： （１）シャフト炉などに於る還元反応温度域（通常９０
０゜Ｃ以下）では、ＣＨ４の酸化鉄を還元するポテンシ
ャルは低く十分な還元を達成し得ない。
還元反応を高くすれば該ポテンシャルを高めることはで
きるが、還元生成した金属鉄相互が融着する現象（いわ
ゆるクラスタリング）を生じ、装入物の荷下りが妨げら
れるためこれ以上昇温することはできない。
きるが、還元生成した金属鉄相互が融着する現象（いわ
ゆるクラスタリング）を生じ、装入物の荷下りが妨げら
れるためこれ以上昇温することはできない。
（２）ＣＨ４は高温になるほど
ＣＨ４＝２Ｈ２＋Ｃ ・・・・・・〔Ｉ〕
で示される分解反応が右に進みやすく、シかも還元生或
した金属鉄が触媒作用をなし、一層この反応を促進する
。
で示される分解反応が右に進みやすく、シかも還元生或
した金属鉄が触媒作用をなし、一層この反応を促進する
。
シャフト炉内でこの反応が著しくすすむと、析出した固
体炭素が装入物（鉄原料）の間隙を閉塞し、炉内のガス
圧損の異常な上昇を招き、円滑な操業を妨げる。
体炭素が装入物（鉄原料）の間隙を閉塞し、炉内のガス
圧損の異常な上昇を招き、円滑な操業を妨げる。
（３） ＣＨ，による鉄原料（酸化鉄）の還元反応は
Ｆｅ２０３＋ＣＨ４＝２ＦｅＯ＋ＣＯ＋２Ｈ２ Ｈ＋
＋（ＩＩＩ）ＦｅＯ＋ＣＨ，＝Ｆｅ＋ＣＯ＋２Ｈ２
＋＋＋（ｍ）などで示されるが、これらの反応は
いづれも非常な吸熱反応であり、通常のシャフト炉法で
はこの反応熱の補償は困難で、円滑な操業を維持するこ
とができない。
Ｆｅ２０３＋ＣＨ４＝２ＦｅＯ＋ＣＯ＋２Ｈ２ Ｈ＋
＋（ＩＩＩ）ＦｅＯ＋ＣＨ，＝Ｆｅ＋ＣＯ＋２Ｈ２
＋＋＋（ｍ）などで示されるが、これらの反応は
いづれも非常な吸熱反応であり、通常のシャフト炉法で
はこの反応熱の補償は困難で、円滑な操業を維持するこ
とができない。
上記理由から、ＣＨ４は直接還元ガスとしては使用され
ず、その改質工程を必須としている。
ず、その改質工程を必須としている。
しかし、この改質工程は還元鉄の生産性及び製造コスト
に大きな影響を与える。
に大きな影響を与える。
そのため、ＣＨ４を直接還元反応炉内に導入し、酸化鉄
を還元したり、あるいは還元と同時にガスの改質を行な
わせる方法等も検討されているが、末だ満足すべき成果
をおさめた例はみあたらず、わずかに特公昭５２２２６
１２号公報において、還元生成する金属鉄の触媒作用を
利用したＡｕｔｏ−ｃａｔａｌｙｔｉｃ−ｒｅａｃｔｉ
ｏｎにより、ある程度の量のＣＨ，を直接利用した例が
あるにすぎない。
を還元したり、あるいは還元と同時にガスの改質を行な
わせる方法等も検討されているが、末だ満足すべき成果
をおさめた例はみあたらず、わずかに特公昭５２２２６
１２号公報において、還元生成する金属鉄の触媒作用を
利用したＡｕｔｏ−ｃａｔａｌｙｔｉｃ−ｒｅａｃｔｉ
ｏｎにより、ある程度の量のＣＨ，を直接利用した例が
あるにすぎない。
本発明者等は、上述のごとき問題点を克服し、従来不可
欠とされた改質炉を不要としもしくはその規模を著しく
軽減して還元鉄を効率良くかつ経済的に有利に製造する
方法を開発すべく種々研究を重ねた結果、酸化鉄の還元
の度合い（還元率）と還元反応温度との関連下に、ＣＨ
４を還元ガスとして効果的に使用し得るとの知見を得、
本発明を完成するに到った。
欠とされた改質炉を不要としもしくはその規模を著しく
軽減して還元鉄を効率良くかつ経済的に有利に製造する
方法を開発すべく種々研究を重ねた結果、酸化鉄の還元
の度合い（還元率）と還元反応温度との関連下に、ＣＨ
４を還元ガスとして効果的に使用し得るとの知見を得、
本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明は、鉄鉱石またはペレットを向流還元
ガスで還元して還元鉄を製造する方法であって、還元率
約３０〜８０多までの還元を、ＣＨ４約１５〜４０容積
饅を含むガスにて、約９５０℃以上の温度域で行ない、
以後の還元を、ＣＯおよび／またはＨ２を主体とするガ
スにて、約１０００℃以下の温度域で行なうことにより
還元を完了させるようにした還元鉄の製造方法を提供す
るものである。
ガスで還元して還元鉄を製造する方法であって、還元率
約３０〜８０多までの還元を、ＣＨ４約１５〜４０容積
饅を含むガスにて、約９５０℃以上の温度域で行ない、
以後の還元を、ＣＯおよび／またはＨ２を主体とするガ
スにて、約１０００℃以下の温度域で行なうことにより
還元を完了させるようにした還元鉄の製造方法を提供す
るものである。
第１図は、高品位焼成ペレット（Ｔ−Ｆｅ６８．４Ｗｔ
％、Ｓ ｓ ０ ２ １． Ｉ Ｗ ｔ饅）を、ＣＨ，
３ ０％含有ガス（ＣＯ ： ２０％、Ｈ２：３５饅
、ＣＨ４：３０％、ＣＯ２：５％。
％、Ｓ ｓ ０ ２ １． Ｉ Ｗ ｔ饅）を、ＣＨ，
３ ０％含有ガス（ＣＯ ： ２０％、Ｈ２：３５饅
、ＣＨ４：３０％、ＣＯ２：５％。
容量饅、以下、ガスの饅表示について同じ）を用いて種
々の温度で還元した場合の還元率と還元時間の関係（図
中、実線で示す）であり、曲線１は還元温度７６０℃、
２は同８６０℃、３１は同９６０℃、４は同１０６０℃
の各場合を示す。
々の温度で還元した場合の還元率と還元時間の関係（図
中、実線で示す）であり、曲線１は還元温度７６０℃、
２は同８６０℃、３１は同９６０℃、４は同１０６０℃
の各場合を示す。
なお、比較のため還元ガスとしてＣＨ４を殆んど含まず
ＣＯおよびＨ２を主体とする通常のシャフト炉還元ガス
（ ＣＯ ： ３ ６饅、Ｈ２：５５φ、ＣＨ４：４％
、ＣＯ２：５％）を用い、通常の温度（８６０℃）で還
元した場合の還元曲線を破線で示す。
ＣＯおよびＨ２を主体とする通常のシャフト炉還元ガス
（ ＣＯ ： ３ ６饅、Ｈ２：５５φ、ＣＨ４：４％
、ＣＯ２：５％）を用い、通常の温度（８６０℃）で還
元した場合の還元曲線を破線で示す。
同図に示されるように、ＣＨ４を多量に含むガスを用い
た場合、通常の温度（約７５０〜９００℃）では相当長
時間還元しても還元率は極めて低く（図中、実線１およ
び２）、前述のように低温度域におけるＣＨ４の還元ポ
テンシャルは不十分であることを示している。
た場合、通常の温度（約７５０〜９００℃）では相当長
時間還元しても還元率は極めて低く（図中、実線１およ
び２）、前述のように低温度域におけるＣＨ４の還元ポ
テンシャルは不十分であることを示している。
しかるに、温度９６０℃、あるいは１０６０’Ｃと、通
常の温度より高い温度域においては、初期から中期にか
けての還元の進行は速やかで（実線３、４）、ＣＯ＋Ｈ
２リツチガスを用いる通常の条件下での還元率（破線）
を上まわることが認められる。
常の温度より高い温度域においては、初期から中期にか
けての還元の進行は速やかで（実線３、４）、ＣＯ＋Ｈ
２リツチガスを用いる通常の条件下での還元率（破線）
を上まわることが認められる。
なお、この場合でも、還元率が約７５〜ｓｏ％程度（図
中、■印）を越える後期においては還元の進行は緩慢化
するが、これはＣＨ４の分解による炭素析出が著しくな
り、装入物層通気性が悪化するとともに還元反応が停滞
することによるものである。
中、■印）を越える後期においては還元の進行は緩慢化
するが、これはＣＨ４の分解による炭素析出が著しくな
り、装入物層通気性が悪化するとともに還元反応が停滞
することによるものである。
上記事実から、還元ガスとしてのＣＨ４の使用は、最終
的還元率（通常約９５％ないしそれ以上が目標とされる
）に到達させるには適当でないが、初期から中期にかけ
ての還元、すなわち還元率約７５〜８０％程度までの還
元を短時間で効率よく行なう上で、通常のＣＯ＋Ｈ２リ
ツチガスよりも好適であることが認められる。
的還元率（通常約９５％ないしそれ以上が目標とされる
）に到達させるには適当でないが、初期から中期にかけ
ての還元、すなわち還元率約７５〜８０％程度までの還
元を短時間で効率よく行なう上で、通常のＣＯ＋Ｈ２リ
ツチガスよりも好適であることが認められる。
ただ、そのためには、通常の温度より高温度を必要とす
るので、実操業で採用するには、そのような高温度でも
装入物のクラスタリングを生じないことが条件とされる
。
るので、実操業で採用するには、そのような高温度でも
装入物のクラスタリングを生じないことが条件とされる
。
第２図は、ペレットの還元率とクラスタ生成開始温度の
関係を示したグラフであり、前記と同様の酸化鉄ペレッ
トをＨ２＋ＣＯ混合ガスにて一定の還元率まで還元した
のち、不活性ガス雰囲気中、実機シャフト炉内の装入物
にかかる圧力に相当する荷重を加えて各温度に放置する
ことにより測定したものである。
関係を示したグラフであり、前記と同様の酸化鉄ペレッ
トをＨ２＋ＣＯ混合ガスにて一定の還元率まで還元した
のち、不活性ガス雰囲気中、実機シャフト炉内の装入物
にかかる圧力に相当する荷重を加えて各温度に放置する
ことにより測定したものである。
同図に示されるように、還元率が約８０％を越えるとク
ラスタ生戒開始温度は急激に低下し、クラスタリングが
生じ易くなるが、還元率が約８０％以下であれば、１０
００℃を越え約１２００℃に達する高温度でもなおクラ
スタリングは生じないことが認められる。
ラスタ生戒開始温度は急激に低下し、クラスタリングが
生じ易くなるが、還元率が約８０％以下であれば、１０
００℃を越え約１２００℃に達する高温度でもなおクラ
スタリングは生じないことが認められる。
本発明は上述の新知見に基づいてなされたものであって
、酸化鉄の還元反応を還元率を基準として２段階に分け
、還元の初期から中期にかけては、ＣＨ４を多く含むガ
スを還元ガスとして還元反応を行なわせ、以後の還元は
、通常のＣＯおよび／またはＨ２を主体とするガスを用
いて行なうことにより、ＣＨ４を還元ガスとして有効利
用し、全体の還元反応を効率良くかつ経済的に有利に達
威しようとするものである。
、酸化鉄の還元反応を還元率を基準として２段階に分け
、還元の初期から中期にかけては、ＣＨ４を多く含むガ
スを還元ガスとして還元反応を行なわせ、以後の還元は
、通常のＣＯおよび／またはＨ２を主体とするガスを用
いて行なうことにより、ＣＨ４を還元ガスとして有効利
用し、全体の還元反応を効率良くかつ経済的に有利に達
威しようとするものである。
すなわち、第１段階の還元においては、ＣＨ４を多く含
むガスを還元ガスとし、かつその際のＣＨ４の還元ポテ
ンシャルを充分に高めるため約９５０℃以上、好ましく
は約１ ０００〜■２００℃の温度を採用することによ
り反応を迅速にすすめ、短時間内で還元率約８０％まで
の還元を行なわせる。
むガスを還元ガスとし、かつその際のＣＨ４の還元ポテ
ンシャルを充分に高めるため約９５０℃以上、好ましく
は約１ ０００〜■２００℃の温度を採用することによ
り反応を迅速にすすめ、短時間内で還元率約８０％まで
の還元を行なわせる。
酸化鉄の還元率約８０％を越えない範囲では、高温度に
おいてもクラスクリングは生起しにくく、約９５０℃以
上、約１０００〜１２００℃の高温域においても円滑な
操業を維持することができる。
おいてもクラスクリングは生起しにくく、約９５０℃以
上、約１０００〜１２００℃の高温域においても円滑な
操業を維持することができる。
なお、第１段階における還元率は約８０ｆｂを越えない
範囲内で任意であるが、ＣＨ４による還元反応を有効に
活用するには約３０％以上とするのが有利である。
範囲内で任意であるが、ＣＨ４による還元反応を有効に
活用するには約３０％以上とするのが有利である。
還元率ｑ８０％に到達した後目標還元率（通常約９５〜
９８％）までの還元は第２段階にて行なう。
９８％）までの還元は第２段階にて行なう。
第２段階では、ＣＯおよび／またはＨ２を主体とする通
常のシャフト炉還元ガスを用い、通常採用される温度約
ｔｏｏｏ℃以下、好ましくは約７５０〜８５０℃におい
て目標還元率まで還元することにより、還元反応を完了
させる。
常のシャフト炉還元ガスを用い、通常採用される温度約
ｔｏｏｏ℃以下、好ましくは約７５０〜８５０℃におい
て目標還元率まで還元することにより、還元反応を完了
させる。
上記第１段階の還元に用いられるＣＨ４含有ガスのＣＨ
４含量は約ｌ５％以上であってよい。
４含量は約ｌ５％以上であってよい。
但し、過度に多いと、前述の反応式（１）で生ずる析出
炭素量の増加による装入物の目詰り、あるいは反応式〔
■〕、（Ｉｎ）に伴なう吸熱量の増大等を招くので、か
かる不都合をさけるため、好ましくは約４０％以下とす
る。
炭素量の増加による装入物の目詰り、あるいは反応式〔
■〕、（Ｉｎ）に伴なう吸熱量の増大等を招くので、か
かる不都合をさけるため、好ましくは約４０％以下とす
る。
このＣＨ４含有ガスととして、ＣＨ４約１５〜４０％の
ほか、例えばＣＯ約１５〜４０％、Ｈ２約３０〜６０％
等を含む組成のもの等を使用することができる。
ほか、例えばＣＯ約１５〜４０％、Ｈ２約３０〜６０％
等を含む組成のもの等を使用することができる。
ＣＨ４含有ガスのＣＨ４含量の調整は、実操業において
は、シャフト炉頂部から排出されるＣＯおよびＨ２を主
体とする排ガスを用いて希釈することにより好ましく行
なわれる。
は、シャフト炉頂部から排出されるＣＯおよびＨ２を主
体とする排ガスを用いて希釈することにより好ましく行
なわれる。
すなわち、該炉頂排ガスをそのままもしくは該ガスから
ＣＯ２およびＨ２０を適宜除去してＣＨ４と混合し、シ
ャフト炉内での第１段階におけるＣＨ４濃度が約１５〜
４０％となるごとくにシャフト炉内に導入することによ
り、前記反応式〔■〕、（ＩＩＩ）で示される反応を行
なわせて第１段階の還元を達成する。
ＣＯ２およびＨ２０を適宜除去してＣＨ４と混合し、シ
ャフト炉内での第１段階におけるＣＨ４濃度が約１５〜
４０％となるごとくにシャフト炉内に導入することによ
り、前記反応式〔■〕、（ＩＩＩ）で示される反応を行
なわせて第１段階の還元を達成する。
この段階の反応は前述のように吸熱反応であり、これに
要する反応熱は同反応温度を約９５０℃以上、好ましく
は約１０００〜１２００゜Ｃに高めること、および炉頂
排ガスを第１段階の還元ガスの１部に混合して循環使用
することにより顕熱として補なうことができる。
要する反応熱は同反応温度を約９５０℃以上、好ましく
は約１０００〜１２００゜Ｃに高めること、および炉頂
排ガスを第１段階の還元ガスの１部に混合して循環使用
することにより顕熱として補なうことができる。
上記第１段階における反応生成ガスは、反応式〔■〕、
〔■〕に示されるようにＣＯおよびＨ２を主体とするの
で、次の第２段階での還元ガスとして利用される。
〔■〕に示されるようにＣＯおよびＨ２を主体とするの
で、次の第２段階での還元ガスとして利用される。
第２段階の還元反応は常法に従って行ない、下式
Ｆｅ２０３＋３Ｈ２＝２Ｆｅ＋３Ｈ２０ ＝・−・
〔■）Ｆｅ２０３＋３ＣＯ−２Ｆｅ＋３ＣＯ２ ・・
・・・・〔■〕の反応により、目標還元率まで還元を行
なわしめる。
〔■）Ｆｅ２０３＋３ＣＯ−２Ｆｅ＋３ＣＯ２ ・・
・・・・〔■〕の反応により、目標還元率まで還元を行
なわしめる。
還元ガスとしては、ＣＯおよびＨ２を主体とするガス、
例えばＣＯ ２ ０〜６０係、Ｈ２３０〜７０％、ｃ｝
｛４２〜７係等を含む組或Ｃものを用いることができる
。
例えばＣＯ ２ ０〜６０係、Ｈ２３０〜７０％、ｃ｝
｛４２〜７係等を含む組或Ｃものを用いることができる
。
また反応温度は、反応速度およびクラスタリング防止の
兼合いから約１０００℃以下、好ましくは約７５０〜９
５０’Ｃで行なわれる。
兼合いから約１０００℃以下、好ましくは約７５０〜９
５０’Ｃで行なわれる。
次に本発明方法について図面を参照して説明する。
第３図は本発明方法による還元系を、シャフト炉を例に
とって模式的に示した図であり、１はシャフト炉、２は
該シャフト炉に酸化鉄（鉄鉱石、ペレットなど）を連続
的に供給するための炉頂ホツパ、３は還元生成した金属
鉄を連続的に炉外に取出すための熱間ブリケット装置の
ごとき還元鉄排出手段、４はＣＨ４をＣＯおよびＨ２に
転化するための改質炉である。
とって模式的に示した図であり、１はシャフト炉、２は
該シャフト炉に酸化鉄（鉄鉱石、ペレットなど）を連続
的に供給するための炉頂ホツパ、３は還元生成した金属
鉄を連続的に炉外に取出すための熱間ブリケット装置の
ごとき還元鉄排出手段、４はＣＨ４をＣＯおよびＨ２に
転化するための改質炉である。
該シャフト炉内は、上部の第１段階還元帯（領域Ａ）と
下部の第２段階還元帯（領域Ｂ）から戒り、領域Ａには
ＣＨ４リツチガス、領域ＢにはＣＯ＋Ｈ２リツチガスが
それぞれ還元ガスとして供給される。
下部の第２段階還元帯（領域Ｂ）から戒り、領域Ａには
ＣＨ４リツチガス、領域ＢにはＣＯ＋Ｈ２リツチガスが
それぞれ還元ガスとして供給される。
領域ＡへのＣＨ４１Ｊツチガスの供給は、ＣＨ４を、ラ
インＬ１から供給される炉頂排ガス（ＣＯおよびＨ２主
体）にて希釈し、領域ＡにおいてＣＨ４約１５〜４０％
となるごとく濃度調整し、更に加熱装置５にて約９５０
℃以上、好ましくは約１０００〜１２００℃に加熱した
のち、羽口６から吹き込むことにより行なわれる。
インＬ１から供給される炉頂排ガス（ＣＯおよびＨ２主
体）にて希釈し、領域ＡにおいてＣＨ４約１５〜４０％
となるごとく濃度調整し、更に加熱装置５にて約９５０
℃以上、好ましくは約１０００〜１２００℃に加熱した
のち、羽口６から吹き込むことにより行なわれる。
領域ＢへのＣＯ＋Ｈ２リツチガスの供給は、改質炉４に
てＣＨ４をＣＯおよびＨ２に転化して得られたＣＯ＋Ｈ
２リツチガスを約１０００℃以下、好ましくは約７５０
〜９５０℃の温度で羽口７から吹込むことにより行なわ
れる。
てＣＨ４をＣＯおよびＨ２に転化して得られたＣＯ＋Ｈ
２リツチガスを約１０００℃以下、好ましくは約７５０
〜９５０℃の温度で羽口７から吹込むことにより行なわ
れる。
炉頂から炉内に連続的に供給される酸化鉄は、まず領域
ＡにおいてＣＨ４による第１段階の還元（反応式（ＩＩ
，ｌ、（ＩＩＩ）など）をうけ、還元率約８０優まで還
元され、ついで下部領域Ｂに到り、ＣＯ＋Ｈ２リツチガ
スによる第２段階の還元（反応式（ＩＶ）、（Ｖ））を
うけ、金属鉄となって排出千段３により炉外に取出され
る。
ＡにおいてＣＨ４による第１段階の還元（反応式（ＩＩ
，ｌ、（ＩＩＩ）など）をうけ、還元率約８０優まで還
元され、ついで下部領域Ｂに到り、ＣＯ＋Ｈ２リツチガ
スによる第２段階の還元（反応式（ＩＶ）、（Ｖ））を
うけ、金属鉄となって排出千段３により炉外に取出され
る。
一方、領域Ａにおける第１段階の還元反応により生成し
たＣＯおよびＨ２ガス、および領域Ｂにおける第２段階
の反応で生成したＣＯ２、Ｈ２０および末分解のＣＨ４
などは炉頂の排ガス排出口８から炉外に導出される。
たＣＯおよびＨ２ガス、および領域Ｂにおける第２段階
の反応で生成したＣＯ２、Ｈ２０および末分解のＣＨ４
などは炉頂の排ガス排出口８から炉外に導出される。
この排ガスは、必要に応じその一部を清化手段９に通し
てＣＯ２、Ｈ２０を除去したのち、循環ラインＬ１を通
し、ＣＨ４リツチガスのＣＨ４濃度を調整するための希
釈剤として用い、再び羽口６から炉内に吹込まれる。
てＣＯ２、Ｈ２０を除去したのち、循環ラインＬ１を通
し、ＣＨ４リツチガスのＣＨ４濃度を調整するための希
釈剤として用い、再び羽口６から炉内に吹込まれる。
なお、ラインＬ，にて循環される排ガスの１部はライン
Ｌ２を介して加熱装置５の給熱用燃料として用いてよい
。
Ｌ２を介して加熱装置５の給熱用燃料として用いてよい
。
また、炉頂排ガスの１部は必要に応じてラインＬ２を通
して改質炉４に送給し、ＣＯ＋Ｈ２リツチガスに改質し
たのち、羽口７から炉内に吹込み、再び第２段階用還元
ガスとして循環使用される。
して改質炉４に送給し、ＣＯ＋Ｈ２リツチガスに改質し
たのち、羽口７から炉内に吹込み、再び第２段階用還元
ガスとして循環使用される。
なお、ラインＬ３を通る排ガスの１部はラインＬ４を介
して改質炉４の加熱燃料として使用してよい。
して改質炉４の加熱燃料として使用してよい。
次に実施例をあげて本発明方法による還元鉄の製造プロ
セスを具体的に説明する。
セスを具体的に説明する。
実施例
第３図に示す装置において酸化鉄（Ｆｅ２０３）を原料
とし、ＣＨ４リツチガスにて１１００℃で第１段階の還
元、ＣＯ＋Ｈ２リツチガスにて８００００で第２段階の
還元をそれぞれ行なうことにより、酸化鉄１．４３ｔよ
り還元鉄Ｉｔを得た。
とし、ＣＨ４リツチガスにて１１００℃で第１段階の還
元、ＣＯ＋Ｈ２リツチガスにて８００００で第２段階の
還元をそれぞれ行なうことにより、酸化鉄１．４３ｔよ
り還元鉄Ｉｔを得た。
なお、炉装入時の酸化鉄温度は４００℃とし、還元生或
した金属鉄は温度８００℃で炉外に取出した。
した金属鉄は温度８００℃で炉外に取出した。
上記製造プロセスにおける各部位でのガス量、温度及び
組成は下記の如くであった。
組成は下記の如くであった。
（１）第１段階還元帯に供給されるＣ．Ｈ４１Ｊツチガ
ス（後記（３）の循環される排ガス１ ５ ０ ０Ｎｍ
’にこれと同温度のＣＨ４２ ５ ０ Ｎｒｒｌを混合
し加熱したもの） ガス量：１７５０Ｎｍ’ 温度：１１０００Ｃ 組成（Ｎｍ”）：ＣＨ４４６０（２６％）、Ｈ２８１０
（４６％）、ＣＯ４８０（２７％）。
ス（後記（３）の循環される排ガス１ ５ ０ ０Ｎｍ
’にこれと同温度のＣＨ４２ ５ ０ Ｎｒｒｌを混合
し加熱したもの） ガス量：１７５０Ｎｍ’ 温度：１１０００Ｃ 組成（Ｎｍ”）：ＣＨ４４６０（２６％）、Ｈ２８１０
（４６％）、ＣＯ４８０（２７％）。
（２）炉頂排ガス
ガス量：２５００Ｎｍ
温度：５０００Ｇ
組成（Ｎｍ’）： ＣＨ４２８０ （ １ １％）、Ｈ
２１１００（４４φ）、ＣＯ６５０（２６φ）、Ｈ２０
３００（１２％）、ＣＯ２１７０（７φ）。
２１１００（４４φ）、ＣＯ６５０（２６φ）、Ｈ２０
３００（１２％）、ＣＯ２１７０（７φ）。
（３）浄化千段９を経てラインＬ１を通って循環する排
ガス（但し、浄化手段への排ガス送給量は１ ９ １
０Ｎｍ’、浄化手段によるＣＯ２、Ｈ２０等のガス減量
は４１０Ｎｍ３） ガス量：１５００Ｎｍ’ 温度：２５゜Ｃ 組戒（ Ｎ ｍ ） ’ ＣＨ４ ２ １ ０ （ １
４ ％ ）、Ｈ２８１０（５４％）、ＣＯ４８０（３
２％）。
ガス（但し、浄化手段への排ガス送給量は１ ９ １
０Ｎｍ’、浄化手段によるＣＯ２、Ｈ２０等のガス減量
は４１０Ｎｍ３） ガス量：１５００Ｎｍ’ 温度：２５゜Ｃ 組戒（ Ｎ ｍ ） ’ ＣＨ４ ２ １ ０ （ １
４ ％ ）、Ｈ２８１０（５４％）、ＣＯ４８０（３
２％）。
（４）ラインＬ３を通り、改質炉に送給される排ガス（
但し、ラインＬ３を通る排ガス５９０Ｎｍ’（炉頂排ガ
ス量から浄化手段へ回送される分量を差引いた量）のう
ち、１７０Ｎ７７１″は燃料用として別途使用） ガス量： ４ ２０ Ｎｍ３ 温度：３５００Ｃ 組成（Ｎ７７２３） ：ＣＨ４５０ （ １ １％）、
Ｈ２２００（４７％）、ＣＯ １ ０ ０ （ ２ ４
％）、Ｈ２０５０（１３％）、ＣＯ２２０（６％）。
但し、ラインＬ３を通る排ガス５９０Ｎｍ’（炉頂排ガ
ス量から浄化手段へ回送される分量を差引いた量）のう
ち、１７０Ｎ７７１″は燃料用として別途使用） ガス量： ４ ２０ Ｎｍ３ 温度：３５００Ｃ 組成（Ｎ７７２３） ：ＣＨ４５０ （ １ １％）、
Ｈ２２００（４７％）、ＣＯ １ ０ ０ （ ２ ４
％）、Ｈ２０５０（１３％）、ＣＯ２２０（６％）。
（５）第２段階還元帯に供給されるＣＯ＋Ｈ２リツチガ
ス ガス量：５２０Ｎｍ’ 温度：９５００Ｇ 組成（Ｎｍ’） ： ＣＨ４１ ０ （ ２％）、Ｈ２
３１０（６０％）、Ｃ０１６０（３１％）、Ｈ２０３０
（６％）、ＣＯ２３（１饅）。
ス ガス量：５２０Ｎｍ’ 温度：９５００Ｇ 組成（Ｎｍ’） ： ＣＨ４１ ０ （ ２％）、Ｈ２
３１０（６０％）、Ｃ０１６０（３１％）、Ｈ２０３０
（６％）、ＣＯ２３（１饅）。
以上のように、本発明方法によれば、還元反応に要する
還元ガスの殆んどをＣＨ４でまかなうことができ、還元
ガスの改質炉は不要かもしくは極めて小規模のものでよ
く、また排ガス循環システムをとることにより、燃料消
費量は、例えば上記実施例に示されるように還元鉄ｉｔ
当りＣＨ４２ ５ ０Ｎｍ３と減少し、コスト的にも極
めて有利である。
還元ガスの殆んどをＣＨ４でまかなうことができ、還元
ガスの改質炉は不要かもしくは極めて小規模のものでよ
く、また排ガス循環システムをとることにより、燃料消
費量は、例えば上記実施例に示されるように還元鉄ｉｔ
当りＣＨ４２ ５ ０Ｎｍ３と減少し、コスト的にも極
めて有利である。
第１図は、還元率の経時変化を示すグラフ、第２図はク
ラスタリング開示温度とべレソト還元率の関係を示すグ
ラフ、第３図は本発明方法による酸化鉄還元系の具体例
を模式的に示す図である。 図面中の主な符号は次のとおりである。 １：シャフト炉、２：炉頂ホツパ、３：排出手段、４：
改質炉、６二ＣＨ４リツチガス吹込み羽口、７：ＣＯ＋
Ｈ２１Ｊツチガス吹込み羽目、８：炉頂排ガス排出孔、
９：排ガス浄化手段。
ラスタリング開示温度とべレソト還元率の関係を示すグ
ラフ、第３図は本発明方法による酸化鉄還元系の具体例
を模式的に示す図である。 図面中の主な符号は次のとおりである。 １：シャフト炉、２：炉頂ホツパ、３：排出手段、４：
改質炉、６二ＣＨ４リツチガス吹込み羽口、７：ＣＯ＋
Ｈ２１Ｊツチガス吹込み羽目、８：炉頂排ガス排出孔、
９：排ガス浄化手段。
Claims (1)
- １ 鉄鉱石またはペレットを向流還元ガスで還元して還
元鉄を製造するにあたり、メタン１５〜４０容量係を含
むガスを用いて９５０℃以上の温度で還元率３０〜８０
φの還元を行ない、ついで一酸化炭素および／または水
素を高濃度に含むガスを用いｉｏｏｏ’ｃ以下の温度に
て以後の還元を行なうことにより還元を完了させること
を特徴とする直接製鉄法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53042439A JPS5847449B2 (ja) | 1978-04-10 | 1978-04-10 | 直接製鉄法 |
| US06/025,100 US4268303A (en) | 1978-04-10 | 1979-03-29 | Direct reduction process for producing reduced iron |
| AU45854/79A AU513205B2 (en) | 1978-04-10 | 1979-04-05 | Direct reduction process for producing reduced iron |
| EG209/79A EG14364A (en) | 1978-04-10 | 1979-04-09 | Direct iron making process |
| BR7902186A BR7902186A (pt) | 1978-04-10 | 1979-04-09 | Processo de reducao direta para producao de ferro reduzido |
| DE19792914541 DE2914541A1 (de) | 1978-04-10 | 1979-04-10 | Direktes reduktionsverfahren zur erzeugung von reduziertem eisen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53042439A JPS5847449B2 (ja) | 1978-04-10 | 1978-04-10 | 直接製鉄法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54134012A JPS54134012A (en) | 1979-10-18 |
| JPS5847449B2 true JPS5847449B2 (ja) | 1983-10-22 |
Family
ID=12636096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53042439A Expired JPS5847449B2 (ja) | 1978-04-10 | 1978-04-10 | 直接製鉄法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4268303A (ja) |
| JP (1) | JPS5847449B2 (ja) |
| AU (1) | AU513205B2 (ja) |
| BR (1) | BR7902186A (ja) |
| DE (1) | DE2914541A1 (ja) |
| EG (1) | EG14364A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2064590B (en) * | 1979-09-13 | 1984-07-25 | Kobe Steel Ltd | Gas reduction of iron oxide |
| US4528030A (en) * | 1983-05-16 | 1985-07-09 | Hylsa, S.A. | Method of reducing iron ore |
| US4556417A (en) * | 1983-05-17 | 1985-12-03 | Hylsa, S.A. | Process for the direct reduction of iron ores |
| US4536213A (en) * | 1984-09-10 | 1985-08-20 | Mildrex International, B.V. | Reforming of higher hydrocarbons for metal oxide reduction |
| DE3437913C2 (de) * | 1984-10-12 | 1987-05-07 | Korf Engineering GmbH, 4000 Düsseldorf | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Eisenschwamm und/oder flüssigem Roheisen |
| AT382166B (de) * | 1985-05-13 | 1987-01-26 | Voest Alpine Ag | Verfahren zur direktreduktion von teilchenf¯rmigem eisenoxidhaeltigem material |
| US4752364A (en) * | 1986-05-19 | 1988-06-21 | Delphi Research, Inc. | Method for treating organic waste material and a catalyst/cocatalyst composition useful therefor |
| US4834792A (en) * | 1986-08-21 | 1989-05-30 | Hylsa S.A. De C.V. | Method for producing hot sponge iron by introducing hydrocarbon for carburizing into reduction zone |
| CA1336359C (en) * | 1987-11-02 | 1995-07-25 | Corporacion Venezolana De Guayana (Cvg) | Method and apparatus for the direct reduction of iron |
| US6395056B1 (en) | 1996-09-25 | 2002-05-28 | Hylsa S.A. De C.V. | Method for the heat treatment of iron ore lumps in a reduction system |
| US10316376B2 (en) * | 2015-06-24 | 2019-06-11 | Midrex Technologies, Inc. | Methods and systems for increasing the carbon content of sponge iron in a reduction furnace |
| CN114941047B (zh) * | 2022-04-29 | 2024-04-09 | 钢研晟华科技股份有限公司 | 一种转底炉 |
| DE102023104407A1 (de) | 2023-02-23 | 2024-08-29 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zum Betreiben einer Direktreduktionsanlage |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4099963A (en) * | 1974-10-18 | 1978-07-11 | Fierro Esponja, S.A. | Method for the batchwise reduction of metal ores |
| US4054444A (en) * | 1975-09-22 | 1977-10-18 | Midrex Corporation | Method for controlling the carbon content of directly reduced iron |
-
1978
- 1978-04-10 JP JP53042439A patent/JPS5847449B2/ja not_active Expired
-
1979
- 1979-03-29 US US06/025,100 patent/US4268303A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-04-05 AU AU45854/79A patent/AU513205B2/en not_active Expired
- 1979-04-09 BR BR7902186A patent/BR7902186A/pt unknown
- 1979-04-09 EG EG209/79A patent/EG14364A/xx active
- 1979-04-10 DE DE19792914541 patent/DE2914541A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2914541A1 (de) | 1979-10-18 |
| BR7902186A (pt) | 1979-12-04 |
| AU513205B2 (en) | 1980-11-20 |
| EG14364A (en) | 1983-12-31 |
| US4268303A (en) | 1981-05-19 |
| AU4585479A (en) | 1979-10-18 |
| JPS54134012A (en) | 1979-10-18 |
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