JPS59166610A - 鉄鉱石の直接還元方法 - 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】 本発明は鉄鉱石の直接還元による金属鉄の製造方法に関
し、特に鉄鉱石粉子の焼結と塊状化の問題を最小とし得
る、よシ高い還元温度において操作可能である最適化方
法に関する。更に本発明の目的の一つは、還元気体発生
装置の所要寸法を減少させることのできる方法を提供す
ることにある。

移動層反応装置による還元方法は当該技術分野において
周知である。一般に該装置は２つの帯域を含んで構成さ
れるが、その第１のものは反応装置の上部にある、いわ
ゆる還元帯域であり、ここでは鉄鉱石が重力にょって流
下し、そして上方へ流れる高温還元気体の流れと向流的
に接触するものであシ、この場合の還元気体は大部分が
Ｈ２とＣＯとから成る気体混合物である。

この帯域において、鉄鉱石の予熱と還元が行われる。

第２の帯域は反応装置の下部にある、いわゆる冷却帯域
であり、ここでは降下する熱、還元鉄鉱石粒子が冷却気
体の上昇流と向流的に接触して、還元された鉄鉱石粒子
を大気中に排出する前に冷却するのである。この冷却は
、空気中に存在する酸素によって、還元された粒子が再
酸化されるのを回避するために必要である。

還元帯域の生産性は鉄鉱石粒子を還元するために要する
時間によって決定される。すなわち滞留時間が短くなれ
ばなる程、同一還元帯域によって達成される生産量は大
きくなる。

還元帯域の入口における還元気体の温度が高くなればな
る程、との帯域内の固体の滞留時間が短くなることは知
られている。このことはＨ２とＣＯとによる鉄鉱石の還
元反応の動力学が温度に強く依存しているからである。

温度が高ければ高い程、反応速度は速くなシ、そして該
方法の生産性も高くなる。

通常、直接還元方法は還元帯域の入口において７５０乃
至９００℃の範囲の温度で操業される。

この温度を更に上昇させるについての主な障害は、温度
が９００℃を超えた場合に高度に還元された鉄鉱石の大
部分が示す焼結と塊状化の傾向である。

この障害は、鉄に富んだ鉄鉱石粒子、特にペレット状の
ものを処理する場合に特別に顕著になる。それはペレッ
トは高い鉄含有量と低い脈石含有量を示すからである。

現在では、高鉄含有量のペレットを直接還元法の供給原
料として用いることが好ましい。その主な理由は、一般
にペレットが塊状鉱石よりも客員に還元し得るからであ
る。この性質が高度に金属化された製品を得る上で有用
である。

更にペレットは還元工程中でも機械的分解に対しより抵
抗性を示し、そしてこの理由によって、ペレットは塊状
鉱石よりも少ない微粉を生成することになる。まだ、成
る範囲内で脈石の化学的組成を変化させて、アーク炉用
供給原料として還元材料の使用を最適化させることも可
能である。

最近では鉄鋼産業において、鉄含有量６７ｔＩ）を超え
るペレットを用いる傾向がある。この事実が塊状化の問
題を増大させることになる。それは鉄含有量を高めると
、ペレットの焼結と塊状化の問題が甚だしくなることが
知られているからである。

移動層反応装置中で固体の塊状化が発生すると、固体流
および気体流分布について深刻な問題に当面することに
なる。このことがプロセス制御における損失をもたらし
、ばらつきのある製品特性を生ずる。

鉄鉱石の直接還元に関する移動層反応装置における塊状
化の問題を解決するために数種類の解決方法が提案され
ている。最も明白なものは凝集塊を破壊する機構を用い
るものであるが、これは最適な解決方法ではない。それ
はこれらの機構が通常、固体流の退路に配置されるから
であシ、それによってその流れに乱れを生じ、問題を増
大させることになる。また、これらの機構は摩擦と高温
の過酷な条件下に置かれる。

これらの機構は複雑で高価である。

高温で操業される場合の、ペレット塊状化の問題を解決
する他の周知方法には、反応装置をペレットと塊状物と
で、もしくはペレットと不定形の不活性物質とで充填す
る方法がある。双方の場合において、形状効果が認めら
れ、これは凝集塊の問題を最小とするのに有用である。

塊状鉱石の場合には、一般に塊状物の方がペレットより
も還元し難いこと、そしてまた、より多量の微粉を生成
するという欠点がある。更に、世界中で直接反応におい
て利用可能な塊状鉱石は僅かしか存在しない。との理山
によってペレットと塊状物との混合物を使用することに
基いて直接還元プラントの操業を意図することが常に都
合が良いとは言えない。

不活性物質とペレットとの混合物を用いる場合の欠点は
、製品から不活性物質を分離する必要があることであシ
、また反応装置の生産性が減少することである。

ペレットを用いることによる長所、たとえば高還元性、
低脈石分、およびより少ない微粉の生成に起因して、そ
の操業を、６７％を超える高い鉄含有量を有する１００
％ペレットを用いて、９００℃を超える還元温度で、焼
結と塊状化の問題を伴わずに調和して行うことのできる
直接還元法の必要性が求められている。

米国特許第４，２６８，３０３号には、塊状化の問題な
しに高温で操業可能な直接還元法が開示嘔れている。こ
の特許中に開示されている方法は冷却帯域を有さす、２
つの還元帯域を有する移動層反応装置に基づいている。

第１の帯域において、還元は高メタン含有率（１５〜４
０チ）の気体を用い、９５０乃至１２００℃のオーダー
の温度で起こる。

この特許の教示によれば、第１還元段階（３０乃至８０
％）は、高温で、メタン含有量が高いときに実施可能で
ある。これはメタンの還元反応は顕著な吸熱反応だから
である。

第２の帯域において、還元はより低いメタン含有率（２
〜７％）を示す気体を用いて温度７５０乃至９５０℃の
範囲で行われる。

この方法の主たる限界は、還元を行うために高メタン含
有率の気体の温度を上昇させねばならない極端なレベル
にある。一方では、１２００℃のコーダーの温度で加熱
装置を作動させる必要がある素材は非常に特殊で、かつ
高価なものであり、他方では、これらの温度においてメ
タンの熱分解が助長される（これは高炭素沈着の問題を
生じ、このことが反応装置の操作」二の問題に転化され
る）。

この特許中では、高鉄含有量のペレットの高い塊状化傾
向は触れられておらず、またこの問題を解決するだめの
何らの方法も開示されていない。

本発明は３つの帯域、すなわち反応装置上部の還元帯域
、反応装置下部の冷却帯域、および前記の各帯域を分離
するだめの中間帯域を有する移動層反応装置に基づく方
法を開示するものである。

その還元帯域において、メタン４乃至１０％、水素６０
乃至７０ヂ、および−酸化炭素２乃至１５％を含有する
気体を用いて９５０℃のオーダーの温度で還元が行われ
る。

反応装置の下部に、生成物の冷却帯域が設けられている
。冷却は、反応装置の前記下部、急冷装置およびコンプ
レ、サーを含んで成る閉ループ内で行われる。主として
メタンから成る天然ガスの流れは、このループに対する
補給として機能する。この冷却ループ内には反応装置に
対して外部への気体出口がないので、このループに対し
て吹き込捷れだメタンは、メタン自体をそこから中間帯
域を介して還元帯域へ流すものである。

中間帯域において、冷却帯域から進んで来たメタンは還
元帯域に吹き込まれた熱還元性気体の一部と混合される
。

冷却帯域から流れて来た冷却気体は４００乃至６００℃
の温度を有している。中間帯域において、冷却気体が熱
還元気体中に存在する酸化体素成分と接触すれば、メタ
ンの顕著な吸熱再生反応が促進される。これらの反応に
よって、固体の温度は急激に減少する。それは反応熱が
固体から成り、下降する塊によって供給されるからであ
る。この固体の急激な冷却が高度に金属化されたペレッ
トおよび粒子の塊状化を回避するものである。それは該
ペレットおよび粒子が高温にある時間が非常に短いから
である。

この方法によって、高度に金属化されたペレット粒子の
塊状化を回避し得るものであるが、これは非常に高い温
度（１２００℃）における還元帯域を意味する、還元気
体中に高いメタン含有量を有する必要性を伴うものでは
ない。

本発明において、還元は水素と一酸化炭素とから成る混
合物によって単一段階において行われ、そしてこの混合
物はメタンより速い還元速度を有している。

中間帯域において起こる再生が凝集塊の生成を回避し、
そして天然ガス再生装置の容量の減少を可能とする。米
国特許第４．０４．６，５５７号および第４，０４９．
４．’　４−０号には、移動層反応装置による還元法の
冷却ループに天然ガスを吹き込むことが開示されている
。それにも拘らず、天然ガスの吹き込みは常に再循環冷
却還元気体の補助的な吹き込みを伴って行われる。上記
特許の主目的は、還元ループからの再循環気体を冷却気
体として利用することにあり、その際前記還元ループの
影響を受けないことである。天然ガスは吹き込まれて、
冷却ループ内の天然ガスを改質することによって再循環
気体の還元ポテンシャルを再生し、次いでこの気体の一
部を還元ループに対し上方に流す。米国特許第４，０４
６，５５７号および第４．０４９，４４０号において、
冷却帯域に吹き込まれて、次に反応装置内で再生される
メタンの量は再生装置の容量を減少させるために貢献す
ることはない。それは前記再生装置から流れて来る熱再
生気体の量が還元帯域入口における温度要件によって固
定されているからである。この温度は熱還元気体と冷却
循環気体との混合物によって固定されるものである。還
元帯域入口における温度を低下さぜないで、再生装置か
ら流れて来る熱気体流を大幅に減少させることは不可能
である。従って冷却ループに対し吹き適寸れる天然ガス
を再生装置の容量を減少させる有用な物質とすることは
不可能である。

本発明による方法では、再生された気体は補給として冷
い状態で還元ループに吹き込まれ、そして補給混合物は
再循環気体とともに、反応装置の還元帯域に対するその
吹き込みに先立って加熱される。この場合、天然ガスの
吹き込みは再生装置の寸法を減少させるだめの助けとな
る。

前述したように、本発明の目的は塊状化を伴わずに温度
９００乃至９６０℃で、６７係を超える高い鉄含有率ペ
レ、１・を用いて操作を行わせる方法を提供することに
ある。本発明の他の目的は、還元反応装置と関連する再
生装置の相当する寸法を減少させる方法を提供すること
にある。再生装置は直接還元プラントにおいて最も高価
な装置であるから、このことは重要である。

本発明の好ましい実施態様は３つの帯域を含んで構成さ
れる移動層反応装置を包含する。上部帯域において、鉄
の還元ば４乃至１０％低メタン気体含有率を示す還元気
体および高い含有率を示す還元成分、すなわち７５乃至
９０％の水素および一酸化炭素によって、還元温度９０
０乃至９６０℃で行われる。この還元気体の流れは、別
の再生装置から供給される補給還元気体を伴う閉ループ
中にある。反応装置の下部帯域は冷却帯域であシ、これ
は急冷装置およびコンプレッサーと共に閉冷却ループに
結合されている。冷却ループに対する補給気体の気体組
成は少なくともメタン含有率７５％を示す冷却気体を含
んで成ることが好ましい。天然ガス流はこのループに対
する補給として代表的に有用なものである。この天然ガ
ス補給の量は還元気体流（還元帯域の入口における）の
量の１乃至２％である。

還元帯域と冷却帯域との間には中間帯域が存在し、ここ
では制御された条件下で還元帯域から進んで来る熱還元
気体の一部と冷却帯域から進んで来るメタンとの間の混
合が促進される。

この中間帯域において、可成りの熱を吸収することによ
ってメタンの再生が起こり、これが急速に固体を冷却し
、その結果高い金属鉄含有率を示すペレットの塊状化が
回避される。

反応装置内で、冷却帯域に吹き込まれたメタンを再生す
ることによシ還元気体発生装置として必要とされる再生
装置の寸法は減少される。

第１図は、本発明による方法を利用することができるタ
イプの直接還元プラントにおける生産性に対する温度の
効果を示すものである。このグラフ中に示されるように
、還元温度が８５０から９６０℃の範囲で上昇すると、
プラントの生産性が１７係だけ増加し、そして使用再生
気体の量が減少する。それで、高い還元温度で操業する
ことが望ましいことになる。６７係を超える高い鉄含有
率を示すペレットを用匹、て高温で操業する場合の主な
問題は、ペレットが金属化される場合のこれらの塊状化
である。凝集塊の存在は、鉄鉱石ペレットの直接還元に
用いられる移動層反応装置内の固体流および気体流の乱
れを生ずる。これらの乱れによって、プラント利用度は
低率を示しくすなわち、生産性の損失）、また製品の品
質制御についての損失（不均一処理による不均一マスフ
ローに基因し、その結果不均一製品となる）をもたらす
という操業上の問題を生ずる。

第２図は、以下に定義される、いわゆる凝集塊指数■ａ
： 但し二Ｉａ−凝集塊指数 Ｗａ−操業中の凝集塊重量 ｗｂ−プラント利用可能性および製品の品質管理に際し
て問題を生ずる操 業中の凝集塊重量 に基づく、凝集塊の生成に対する充填材料の鉄含有率の
効果を示すものである。

この定義によれば、Ｉａが常に１０未満であることが望
ましく、これが固体および気体流について問題を生ずる
ことなく、プラントの安全操業に関し受入れ可能な最大
値である。

第２図中には３本の曲線が示されており、２本の連続し
た実線による曲線で表わされる方法は天然ガスを吹き込
むこと々く、夫々９００および９６０℃において操業さ
れ、一方点線による曲線で表わされる方法は、天然ガス
を吹き込み９６０℃で操業される本発明による方法であ
る。

この情報によれば、天然ガスを吹き込まず、更に操業上
の問題をも伴わずにプラントを９６０℃で操作するため
には、ペレット中の鉄含有率が６６．６％未満であるこ
とを要し、あるいは鉄含有率６７％を超えるペレットを
用いて操業することを望む場合であって、１チ未満のＩ
ａを得るためには温度が９ｏｏ℃未満であることを要す
る。

これに対し、本発明による方法を利用する場合は、深刻
な塊状化の問題を伴わずに６７５係のオーダーの高い鉄
含有率を示すペレットを用いて９６０℃で操業すること
が可能である。非ペレ、ト化塊状鉱石の使用に対して、
高鉄含肩率のペレットから成る充填材料を使用すること
により本発明は高い金属化および低い微粉生成をもたら
すと共に高いプラント生産性ならびに優れた製品品質を
付与するものである。

第２図によれば、天然ガスの吹き込みなしで６７．４％
の鉄含有率を示すペレットを用いて操業するためには、
温度は９００℃のオーダーに低下させることを要し、こ
れによって１０％の生産性の損失を生ずることになる。

天然ガスを冷却帯域に吹き込む場合は、熱還元物質の急
冷ならびに還元粒子が高温で滞留する時間を最小とする
ことによってＩａ　：　９６０℃におけるＴの曲線を都
合良く右方へ移動させることができる。この急冷は主と
して閉冷却ループに吹き込まれたメタンから成る上昇流
によって引き起こされ、特に還元ループから入って来る
気体の酸化体素成分によるメタンの再生によって生ずる
ものであり、前記気体の一部は反応装置内の中間帯域に
おいて混合され、再生の吸熱反応を促進する： ＣＨ４＋　Ｈ２０→ｃｏ　＋　３Ｈ３（１）ＣＨ４＋　
ｃｏ２　　→２ＣＯ＋　２Ｈ２（２）還元ループへ進む
熱還元気体は、二酸化炭素含有率が２乃至１５％、そし
て水分含有率が１乃至４係である。これらの酸化体素成
分は中間帯域において生ずる再生に関して用いられる。

第３図は、還元プラントの再生装置の容量に対する温度
と天然ガス吹き込みの効果を示すものである。９６０℃
の操業温度に関しては、天然ガス吹き込み方法は、天然
ガスの吹き込みを行わない方法におけるよシも約り５％
小さい再生装置があればよい。

天然ガスに基づく直接還元法においては、通常天然ガス
に２つの用途がある。天然ガスの一部は接触再生装置に
供給されて炭化水素を、鉄鉱石の直接還元に際して還元
素成分として用いられる水素と一酸化炭素とから成る混
合物に転化させる。天然ガスの他の部分は燃料として用
いられて、再生の吸熱反応を行うために必要な熱を発生
し、更にまた、その還元反応装置への吹き込みに先立っ
て還元気体を加熱するために用いられる。

一般に、燃料として用いられる天然ガスを、低い還元力
を有するが燃料としては依然として利用可能である。本
方法からパージされた気体流と混合する。この第２の天
然ガスの気体流は本方法の加熱装置および再生装置用の
燃料として用いられるプロセスガスのパージを向上させ
るために利用される。

本発明による方法においては、天然ガスの一部が冷却ル
ープに吹き込まれる。このループ中で、天然ガスはその
高い発熱容量の故で生成物の冷却を強化し、その結果冷
却はよシ速やかにかつより有効に行われることになる。

冷却ループは閉ループなので、吹き込まれた天然ガスは
反応装置を介して上方に流れて中間帯域に達し、ここで
天然ガスは前述のように、この天然ガスの一部の再生を
促進する熱還元気体の一部と接触する。

反応装置内部のメタンを再生する場合は還元素成分が生
成され、このものは還元帯域で用いちれて前記還元を、
より有効なものとする（更に、再生装置容量の要件を減
じる）。

中間帯域内の未再生メタンは還元帯域へ流れて、該還元
帯域内で行われる酸化鉄の加熱を促進するために寄与す
る熱運搬体素成分として機能する。

最終的に、このメタン（水素、−酸化炭素、二酸化炭素
、および水分と混合された）は反応装置を去り、そして
この混合物の一部は、燃料として使用されるパージ用気
体として本方法の系から去る。゛ 要約すれば、冷却ループに吹き込まれたメタンは本方法
において一連の利点をもたらすものである。すなわち、
冷却帯域内の生成物の冷却を向上させ、中間帯域におい
て急激な吸熱冷却によりペレットの塊状化を回避し、中
間帯域内で行われる再生によって再生装置容量の要件を
減じ、還元帯域中で熱運搬体として機能し、そして最後
に再生装置および加熱装置バーナー中で燃料として用い
られるパージ用気体の混合物を富化するものである。

ここで重要なのは、これら全ての利点が本発明による方
法においてのみ達成されるものであることを指摘すべき
ことである。それは本発明方法が還元ループの外部に再
生装置および還元帯域に進んで行く還元入口気体用の加
熱装置を有しているからである。

化学量論的再生装置を備え、一方再循環気体流用の加熱
装置は備えていない。前述の特許中に開示されたような
方法においては、冷却ループに対する天然ガスの吹き込
みによって、必要とされる再生装置の寸法を減少できる
利点を有することは不可能である。それは還元帯域の入
口における温度を低下させることなく、再生装置だから
であり、その結果プラントの生産性を減少させることに
なる。

還元ループ内に再生装置を配置する場合、冷却ループに
吹き込まれるメタンは結局、再生装置に達し、それ故こ
の場合、再生装置の容量を減少させる利点は達成するこ
とはできない。

本発明は由来する再生装置の容量を減少するという利点
は、それがペレット状が、塊状鉱石か、もしくはそれら
両者の混合物であるが、という反応装置用充填材料の形
状とは独立の問題であることは明らかである。

第４図は本発明の目的を達成する方法の好ましい実施態
様を示すものである。

鉄鉱石の還元は参照符号１で表わされる移動層反応装置
中で起とシ、該反応装置１は３つの帯域、すなわち還元
帯域２、中間帯域３、および冷却帯域４を含んで構成さ
れる。若干大気圧よシも高く、たとえば代表的には５　
ｋｇ７ｃ１１で操業するのが好丑しい。鉄鉱石は供給ダ
クト５を経由して反応装置１に連続的に装填され、そし
て該鉱石は重力によって反応装置の３つの帯域内を流れ
る。固体流の速度は反応装置の底部に設けられた回転弁
６によって制御される。固体流を制御することによって
、この弁は更に固体の滞留時間および反応装置の生産を
制御する。

還元帯域２の下部において、還元気体７の流れが９００
℃乃至９６０℃の温度で吹き込まれる。この流れは還元
帯域２を経由して上方へ流れるが、還元帯域では下降す
る固体と接触する。

熱気体が鉄鉱石と接触すると、前記物質の還元が行われ
る。

還元気体はパイプ８を経由して反応装置、の上部から去
る。この還元気体は急冷装置９内で冷却され、そこで水
素による還元反応によって生成された水分を凝縮によシ
除去する。この方法により、反応装置からの気体流出物
の還元力が増加する。急冷装置９よシの気体流出物は２
つの流れ１０および１３に分割される。第１の流れ１０
はコンプレッサー１１によって加熱装置１２を経由し、
還元帯域２の下部に熱還元気体を吹き込む地点に再循環
される。

第２の流れ１３は、以下に述べる加熱装置１２および再
生装置１４のバーナー中で燃料として用いるために燃料
母管に送られる。再循環気体流１０は、加熱装置１２を
通過する前に、再生装置１４から進んで来る冷い再生気
体と混合される。再生装置１４において、天然ガスと水
蒸気の接触的転化が行われて、主として水素と一酸化炭
素とから成る気体混合物を生成する。天然ガス１５の流
れと水蒸気１６の流れとが再生装置に供給されて、前記
接触的転化を行う。再生装置１４は典型的なものであわ
、これは二。

ケル触媒を用いて天然ガス中に含まれるメタ／の再生を
促進する。過剰の炭素沈着から再生装置１４の触媒を保
護するために、この種の装置は一般に再生反応を行うた
めに化学量論的に必要とされる量に関して過剰の水蒸気
と共に操作されるものである。この水蒸気は還元系に関
する補給用還元気体中の望ましい素成分なので、未反応
水蒸気は再生装置１４の気−伴流出物から除去する必要
がある。この目的で、急冷装置１７が用いられ、該装置
は実質的に水分を含捷す、かつ水素と一酸化炭素とを高
含有率で有する流れ１８を提供する。流れ１８は再循環
気体１０と混合され、そして加熱装置１２へ供給され、
ここでその温度を、還元帯域２への吹き込みに先立って
、上昇させる。

冷却帯域４の下部において、冷い気体流が吹き込まれて
下降する固体に対し向流的に流れる。

この冷却気体は、冷却帯域４の上部に位置するパイプ２
０を経由して反応装置を出る。次にこの気体は急冷装置
２１で冷却される。次いで、この冷い気体は閉ループ内
で、コンプレッサー２２によって冷却帯域４の下部に再
循環される。

冷い天然ガス流２３は冷却ループに対する補給として吹
き込まれ、再循環冷却気体と共に流れ１９を形成し、こ
の流れは次に冷却帯域４に吹き適寸れる。

冷却ループは閉ループなので、流れ１９の一部は矢印２
４によって示されるように冷却帯域４から中間帯域３へ
内方的に流れる。中間帯域３では、冷却帯域４から上昇
して来たメタンが熱還元気体流７中に存在する酸化性素
成分と接触して、吹き込まれたメタンの一部の再生を促
進する。

還元気体を冷却し過ぎないようにし、かつ還元帯域２内
の還元反応に悪影響を及ぼさないようにするために、流
れ７と比べて流れ２３を小さくせねばならないことを指
摘するのは重要な事項である。本発明による方法におい
て、流れ２３の流量は流れ７の流量の１乃至２％の値を
有している。天然ガス流１５および２３（両者とも本方
法において用いられ、第１の流れは再生装置１４に吹き
込まれ、そして第２の流れは反応装置１の閉ループに吹
き込まれる）に加えて、第３の天然ガス流２５があり、
これは燃料として用いられる。前記流れ２５はパージ用
気体流１３と混合される。この混合物を用いて必要な熱
を加熱装置１２のバーナー２６および再生装置１４のバ
ーナー２７に供給する。

当業者にとっては、本発明の精神を逸脱しない好ましい
実施態様に関する変形が存在することは明白である。流
れ１０からＣＯ２を浄化し、更に流れ１８の一部を冷却
ループへの補給の少量部分として利用するためのＣＯ２
吸収装置を包含するような変形はその広範な特徴〃・ら
本発明精神の範囲内にあるものと考えられる。更に流れ
１０のみを加熱し、そしてこれを再生装置から進んでぐ
る熱還元気体と混合することも本発明精神の範囲内にあ
ると考えるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は操業温度に対する直接還元プラントの生産性に
ついての関係を示すグラフ、第２図は塊状化指数に対す
るベレット中の鉄含有率の効果を示す略図、第３図は２
つの異なった場合について還元気体発生装置の所要寸法
に対する操業温度の効果を示すものであって、一方は冷
却ループに対する天然ガス吹き込みを伴い、他方はこの
種の吹き込みを伴わない場合を示すグラフ、そして第４
図は本発明による方法の好ましい実施態様を示す概略図
である。 符号の説明 １・・・移動層反応装置、　　２・・・還元帯域、　３
・・・中間帯域、　４・・・冷却帯域、　７・・・還元
気体、９．１７．２１・・・急冷装置、　１０．１３、
■＆１９・・・流し、’　　１１　、　２２・・・コン
プレッサー、１２・・・加熱装置、　　１４・・・再生
装置、　１５．２３．２５・・・天然ガス、　　１６・
・・水蒸気。 特許出１頭人　　　ごルナ・ニス　ニー代理人　弁理士
松原伸　之 同　同　村木清司 同　平田忠雄 同 同　　上　島　淳　− １４□＊　ゎ ・１１・： 手続補正書（自発） 昭和団年６月２呼日 １、事件の表示 昭和５８　　年　特　許願第８３４３５　　号２、発明
の名称 鉄鉱石の直接還元方法 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　ヒルサ・ニス・ニー ４、代理人 ５、補正命令の日付 ７、補正の内容

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）３つの帯域、すなわち反応装置の上部に配置され
   た還元帯域、該反応装置の下部における冷却帯域、そし
   て前記還元帯域と冷却帯域との間に位置する中間帯域を
   有する移動層反応装置内でペレット状、塊状または両者
   の混合物の形態で鉄鉱石からスポンジ鉄を生成する気体
   直接還元方法において、 前記反応装置の上部に鉄鉱石を供給し、主として水素お
   よび一酸化炭素から構成され、更に水と二酸化炭素の形
   態の酸化体素成分の微量を含有する第１の熱還元気体流
   を、前記還元帯域、急冷装置、コンプレッサー、および
   前記還元気体のだめの加熱装置を含む還元ループ内で循
   環させ、 主としてメタンから構成される第２の冷却気体を、前記
   冷却帯域、急冷装置、およびコンプレッサーを含んで構
   成される冷却ループ内で循環させ、 主としてメタンから構成される第３の気体流を前記冷却
   ループへ供給し、それによって前記第２の気体流を反応
   装置内で上方に流し、そして第４の気体流を形成し、 前記第１気体流の一部を前記第４の気体流と混合し、そ
   れによって第４の気体流中に存在するメタンを第１の気
   体流中に存在する酸化体素成分によって再生し、そして
   前記中間帯域に入って来る還元鉱石を吸熱反応的に冷却
   し、そして 冷却した還元鉄鉱石を前記反応装置の下部を経由して排
   出することを特徴とする方法。
2. （２）前記第１気体流が９００乃至９６０℃の温度で還
   元帯域へ吹き込まれる特許請求の範囲第１項記載の方法
   。
3. （３）前記第３気体流のメタン含有率が少なくとも７５
   飴である特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. （４）前記第１気体流のメタン含有率が４乃至１０容量
   係である特許請求の範囲第３項記載の方法。
5. （５）前記第１気体流の水分含有率が１乃至４％であり
   、また−酸化炭素含有率が２乃至１５係である特許請求
   の範囲第４項記載の方法。
6. （６）そのメタン含有率に換算して前記第３気体流の流
   量が前記第１気体流の全流量の１乃至２容量係である特
   許請求の範囲第５項記載の方法。
7. （７）前記反応装置に充填された鉱石が、６７重量％を
   超える鉄含有率を有するペレット状である特許請求の範
   囲第６項記載の方法。
8. （８）前記第１気体流が前記還元帯域からの再循環気体
   と接触的に再生装置からの補給気体との混合物である特
   許請求の範囲第７項記載の方法。
9. （９）再循環された還元気体が加熱され、次いで再生装
   置から進んで来る熱還元気体流と混合される特許請求の
   範囲第８項記載の方法。 ００）二酸化炭素が再循環された気体流から浄化される
   特許請求の範囲第９項記載の方法。