JPS5925909A - 鉄鉱石を溶鉄に変換する方法 - 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】 本発明は鉄鉱石から溶鉄を生成する方法に関し、ｌＩ・
間に周知夕・ｒプの移動床、気相還元反応装置ｉ：ｉ中
で製造さり、たスポンジ鉄ペレットを、製鋼に適した溶
鉄に変換する改良方法に関する。

塊状もしくはベレット状の鉄鉱石が、だて形シトフト、
移動床反応装置内で、熱還元性気体を鉱石粒子から成る
降下床中を上方に通過させることによって効率良く、ま
た経済的にスポンジ鉄ペレットに変換できることは長い
間知られて来た。更に、微粉鉄鉱石が熱環元性気体中に
浮遊している流動床還元反応装置内で、微粉砕した鉱石
を微粒のスポンジ鉄に還元し得ることも知られている。

通常、これらの２方法は本質的に相互に排他的である。

それは一方では、微粒鉱石を、もし移動床反応装置内で
用いる場合、該微粒鉱石がその床によって過剰のガス圧
低下を生じ、他方では、塊状またはペレット状の鉱石は
流動床反応装置内で満足に流動化させることができない
からである。移動床反応装＋ｉ　ｋ、１１、鉱石を高密
度の塊で処理するので該反応装置ｉ￥は流動床反応装置
におけるよりも、反応装置の単位容量当り可成り犬ｌ・
ン数の生成物を得るという大きな利点を有している。

一般に、この種の還元方法で製造されるスポンジ鉄を溶
融状態に変換することが望゛まれでおり、多くのスポン
ジ鉄を溶融する方法が提案されて来た。すなわち、米国
特ｉｆ第４，２３に２２６号及び第４，２４８．６２−
６号は、溶鉄の浴が維持されている溶融部−ガス化部を
備えた移動床反応装置を開示している。還元反応装置か
らの生成物スポンジ鉄ベレットは溶融浴の頂部に供給さ
れ、そしてこの浴は粉末にした石炭及び酸素から成る混
合物をガス化部に供給することによって溶融状態に保持
される。ガス化部内で発生した還元性気体は、移動床反
応装置内の鉱石を還元するために用いることができる。

溶鉄は製鋼に用いるため、ガス化部から間欠的に除去さ
れる。

大体において類似の装置が米国特許第４．００７；０３
４号中に示されている。

移動床反応装置、かものスポンジ鉄ペレットが溶融部−
ガス化部の１５ｔ　ｎ＋＜に供給される上記したような
方法は、スポンジ鉄が溶鉄−６の表面」二を浮遊するス
ラグの層を形成する成分を含むという都実に、可成りの
程度、起因して数多くの欠点を朔シ易い。その多孔性の
故で、スポンジ鉄はスラグよりも低密度を示し、その結
果スラグ層を貝通し、そして下に横たわっている溶融浴
中に入るよりはむしろスラグ層の上部に蓄積される傾向
を有する。この傾向は、少なくとも部’Ａ−的にはスポ
ンジ鉄ペレット用に比較的長い自由落下路を設けて、該
ペレットにスラグ層を貫通するのに足る運動エネル・ｖ
−を取イ１）さ（１：ることによって克服することがで
きる。しかし、これによって溶融浴上に気体空間界増加
させる必要を生じ、また凡ゆる場合においＣ１全て宇ス
ポンジ鉄ベレットがスラグ層を貫通することを保証でき
ない。

更に理解されなければならないのは、円成りの部分のス
ポンジ鉄をスラグ層中に迅速にＪ’を通させるのに失敗
すると、スラグ内及びプラグ上双方のスポンジ鉄につい
て沈着した不＃＋ｔ　’吻によるスラグの過剰冷却を生
ずることである。この種の沈着は異常な炉操朶をもたら
す１、更に、多孔性スポンジ鉄ペレットが一度溶１λ１
！浴に人ってしまうと、それらの比較的低い）９Ｊ〜伝
η７．率と大きな粒径とが所陳の熱伝達及び化学反応速
度を遅らせることになる。このことが溶融及びノノス化
時間を増加させ、その結果溶融部−ガス化部よυの熱損
失に基因するエネルギー消費を増大させる。

だ゛〔形シャフト移動床反応装置における還元］−程の
間に、鉄鉱石の熱的及び機械的分解によって成る。Ｉ’
ｄ：のスポンジ鉄粉鉱が生成することは知るれでいる。

従って、−１＝記のような高架式連続供給装置のもう一
つの欠点０１、粉鉱の部分が浴に達するよりもむしろ発
生した気体によって抑流される可能性があり、それによ
υ溶鉄の収量ｌが減少し、また発生した還元気体が溶融
部−ガス化部を去った後、該気体が通過する固形物収集
装置に過負荷をかけることになる。Ｈ＋４に、溶融部−
ガス化部の上部におけるスポンジ鉄粉駅、の存在（」：
、この種の装置において用いられている耐火物ンイニン
グに対する過酷な化学的攻′Ｊド及び成る棺の分解を招
く可能性がある。

流動床還元法に」？いて生成される微粉スポンジ鉄の液
化に関連し−Ｃ１米国特１１′「第４．０４へ２１５１
にｄｌ、微粒の鉄鉱石を最ン刀予熱し、そして自流熱交
換器中で部分的に還元し、次いで流動床反応装置内で還
元してスポンジ鉄を生成することが記載されている。微
粉スポンジ鉄は炭塵と混合し、そしてこの混合物Ｃ；１
．　ｒｅ：間部−ガス化部中の溶鉄浴に供給されるが、
前記溶融６部−ガス化ｆｉｔ（には元素ｒａｗ、も洩だ
り１、玲さｊ＋−ｒ：炭塵ど反応シ７２、そし２て流動
床反応装置中で３Ｔ、動片４１１１０体として用いられ
る還元気体を発生する。」−に指摘したように、この種
の流動床法１１７＋１、（−の浦、１５１１床の膨張さ
せた特性の故で反応装置７７、の、ｒＩｉ位容甲当り比
較的少量の生成物スポンジ鉄を生成するという欠点を有
している。また、米国／Ｉ’！Ｉｎ’ｌ’３ｒＧ／Ｉ、
＋１　（１８，（１７４号には、微粒スポンジ鉄を溶１
７１１１ｔ　Ｔｊｌ−ガス化部の溶融浴に供給する方法
が記載さＪしτ＝いる。

従って、本発明の目的ｔＪ１．６・ツク鉱石を溶鉄に変
換する改良方法を提供することにある１、本発明の他の
目的は、移動床反工１８、装置１１に関連して得られる
比較的高い生産速度の利点を実現する一方、同時に上記
４１：を略ｉｆ！ｔ、明１７だ、しうなｉ／ｆ来提案さ
れて来た組合せ装置の欠点を１月除ずｌ）ように、気体
鉄鉱石還元反応装置と４゛ｒ融装ｆ’ｉ、−ガス化装置
との効率的かつ有効な組合せ方法を提供することにある
１゜ 更に本発明の他の目的は、特に良好な熱及び月別的効率
を示すこの種の組合ぜ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、部分的には本開示の結果事実上理
解されるであろうし、−また他の部分については以下の
記述中に指摘されることになろう。

通常、本発明の目的と効果は、移動床反応装置と溶融装
置−ガス化装置にとを以下のように一体化することによ
って達成される。すなわち、それは移動床反応装置より
のスポンジ鉄ペレ・ノドが微粉砕された形状に変換され
、そして微粉末の石炭と混合され、更にこれが元素酸素
と共に溶融装置−ガス化装置に対し該装置内の溶融浴の
上面の下方点に供給されるように一体化するものＣある
。こノ１ｉｌｉの１−下込め（ｕｏｒｌｃｒｆｅｅｄ）
　ｊシステムは、上記のような先行技術に係る高架式供
給装置に用いれば、ｉｙｉ遇する問題を回避し得るもの
である。スポンジ鉄と石炭との微粉末化した混合物は、
たとえばスポンジ鉄ペシ／ノドを別に粉砕号たは摩砕し
、そして石炭を粉砕した材料とつり）℃いて混合するか
、あるいはス月′ンジ鉄と石炭を予め混合し、そしてこ
の混イ）物を粉砕゛または摩砕することにより得ること
ができる。この混合物を溶融装置−ガス化装置に供給す
るに先立って、均質化するととは不”Ｊ欠テにヨないが
、好ましい。スポンジ鉄之石炭の微結１化された混合物
を用いれば、スポンジ鉄の迅速な溶融と装置１内の高い
熱効率が達成される。

本明細書及び添付図面においで（Ｊｌ、本発明の好まし
い実施態様が示され、かつ説明されており、また多くの
その変更あるいを」変形が示唆されているが、それらは
その全−ＵのＪｌ）］λイ（を、１：１：　Ｍするもの
ではなく、本発明の範囲内で多くの他の変更及び変形が
可能であることを畑１リイすべ？Ｓである。本明細１′
１°中の示唆は、ザ、　、’、ｌ；者が本発明及びその
原理をより詳却１に理ブリ「ｒし、その結果それを数多
くの形式で変形することができる」２うにするための例
示の目的について選択され、かつ包含されるものであり
、その名ｈ　＆；ｌ：’ｉ）定用途の条件に最も適した
ものと成り（ｕる。

添付図面を参照すると、符号１０はペレットもしくけ塊
状の鉄鉱石をスポンジ鉄に還元するだめの、周知で、か
つ上条的に用いられるタイプの垂直に配置ｉイ直された
移動床気体還元反応装置３′ｃ一般に示している。反応
装置１″１１０は、その上部に益元城１２、そしてその
下部に冷却域１４を備えでいる。還元すべき鉱石のペレ
ットは人［ＩＩ６を経由して反応装置１７１へ入り、そ
して還元域１２を経由して流″ｌ；するが、該還元域に
おい−ＣＣ鉱石ペッツ１還元気体流を上方へ流すことに
よっで）４ボンジ鉄に還元される。次に、このようにし
て生成されたスポンジ鉄は冷却域１４をノ１飢ｄ・・Ｌ
ノ゛るが、この冷却域においてスポンジ鉄は」−万一・
、流れる冷却気体流によって冷却される。

冷却されたスポンジ鉄は回転羽根弁２０を備えた吐出し
導管１８を経由して去るが、前記弁は反応装置を通過す
る物質の流れを調節するためのものである。冷却気体は
、たとえば反応・装置からの費消還元気体または窒素の
ような不活性気体であればよく、この冷却気体Ｃ１１，
パイン”２２を経由して域１４の底部近傍に、ｌ・・い
て反応装置に供給され、そしてパイプ２４を軒山しｒｌ
　Ｉ３ξｊ、０装置を去る。

反応装置１０内で生成されたスポンジ鉄ペレットは石炭
と混合され、そしてイ■Ｉられだ混合物は摩砕してＰ細
形耽とする。、しりＪ′Ｉ、体重に（、シ、スポンジ鉄
ペレットを吐出し’、？：ｉ管１０によってビン固定デ
ィスクグラインダー２ＧのＪ、ｎ部に導くのである。同
時に、ホッパ２８よりの石１災をスクリーーーコンベヤ
３０により２厚管：３２を経由してグラインダーの頂部
に供給する。石炭とスポンジ鉄から成る摩砕混合物の吐
出しは回転羽根弁３４によって調整される。混０物は粒
径３ｍｍ以下に摩砕するのが好ま（〜い。

上に示したように、必須という訳でｔ」、ないが、石炭
とスポンジ鉄の摩砕混合物ｔ」、清ｉ；ｉ”Ｉ装（１タ
ーガヌ化装置に供給される以前に杓！１′（化−３Ｘれ
る？＝、Ｌが好ましい。この種の均質化は図面に示すよ
うな再循環タイプの均質化装置中で行うことがでへる１
、ツ１示された装置はホッパ３６、回転弁４（）を備え
たパイプ３８及び復帰パイプ４０であっ−（、共に閉鎖
ループを形成し、とのループを経由して摩砕された物質
が同伴ガスによυ循項されるものを含んでＭＱ成されて
いる。弁３４を通過する摩砕物質は再循環ループのパイ
プ４２に流入し、その結果均質化ホッパ３６に流入する
ことになるが、該ホッパにおいて固形物は同伴ガスから
分１ｌＩＩＰされ、そして固形物はパイプ３８及び４２
を介して再循環される。ホッパ３６からの同伴ガスはパ
イプ４４を経由してザイク【′ｊ）分陥器４６に流れ、
ここで固形物は同伴ガスから分離され、そしてパイプ４
８を経由し°ＣＣホッパ３に戻される。

微Ｒ１１１に摩砕された物質を運ぶために用いられる同
伴ガスは、弁５２を備えたパイプ５０を経由して均質化
ループに供給されるが、この同伴ガス七よ数種類の供給
源のいずれかに由来するものであればよい。このように
しＣ１ザ・ｆりｒ１ン分離器４６中で分離された気体Ｑ
」、ポンプ５６を備えだパイプ５４を経由してパ・イブ
５０に１＋１循猿さぜればよく、その結果該気体（、ｌ
、均Ｈｌ’＋化ループへ巧循環されることになる。反応
装置１（）よりの費消気体は同伴ガスとして用いる（−
とができ、そして添付図面に示すように、ボンゾロ（）
と弁６２を備えた費消気体供給パイプ”：’＋　８　イ
ｉｚ経由してパイプ５０に供給してもましい。また、気
体は外部供給源から流量調整器６６をｌ、ｉｊｉえたバ
イブロ４を経由して供給してもよい。。

石炭とスポンジ鉄から成る摩砕かつ均）ｉノｊ化された
混合物は、通常符号７０で表−わされる溶融装置−ガス
化装置に対し供給第４料として用いられる。溶融装置−
ガス化装置、は周知、かつ先行技術において用いられる
タイプのものでよく、そしてこれは溶鉄及びその上をＩ
’？遊するスフグア６の層から成る浴７４を備え／こ向
１火性ン＝ｆ　−＝−ングを施した容器７２を含んで（
１￥成されている。

石炭／スポンジ鉄混合物は回転弁８０を備え、／ζパイ
プ７８を経由してホッパ３６の底部から取出され、そし
て該混合物は、枝管８２を経由しテハイプ５０かも供給
される同伴ガスにょυ、パイプ８４及び入Ｌ１８６を介
して溶融装置−ガス化装置の底部に導かれる。適商な供
給源からの酸素はパ・ｆプ８８を経由して溶融装置−ガ
ス化装置に供給されるが、該パイプは入１１８６の中心
を経由して上方へ延びＣいる。石炭／スポンジ鉄混合物
及び酸素の両者は羽目を介して溶融装置−ガス化装置に
型入されるのが望ましい。

溶融装置−ガス化装置内では、石炭と酵素が厚化して（
６７４を溶融状態にに１１持し、そして入って来るスポ
ンジ鉄粒状体を溶融するのに十分な熱を提供する。しか
し、酸素流は石炭の完全な燃焼を行うのに必要な量未ｉ
ｔ！４に維持される。

生じた石炭の部分燃９；（１，ｊは、反応装置１０に供
給された鉄鉱石の還元に用いるのに適した還元性気体混
合物を発生する。溶融装置−ガス化装置７０　ｉ、＋、
吐出し導管９（）及び吐出し導管９２を備えＣおυ、溶
鉄は吐出し導管９０を介して浴７４から取出すことがで
き、また、１仕出しン！！管９２を経由してスラグを取
出すことができる。

溶融鵜置−ガス化装置内で発生ｌ−７／こｉＷ’＋　３
’ｑノ１゛１気体はパイプ９４及び９Ｇを経由し゛ＵＪ
シ一応装置ｉ１．。

１０に流れる。ｍ融浴７４のｅ１％Ｅ面をフ、る際７片
１も□（元気体）温１ｘｃは１５００℃ノオーり−−−
ＣＪｉ、　、ｉＬ　１．、Ｉ”、　、Ｊ：く、すなわち
、これより実りＩ２１的に高りれげ反応装■、の還元域
において利用ず、乙目的にど−りで望ましい。従って、
更に以下に？ｊＬ載するように、溶融装置−ガス、化装
鰯、からの！”７！〜気仕は、９００℃の刊−ダーの温
度を有する混合ｔＪ’ｎ）を生成するに足る１）−をも
つで反応装ｆｆ７．からり２１）いに］１°消気什と混
合される。

このようにして混合された気体＆、ｌパ・ｆノ゛１）６
を経由して還元域１２の下端へｊ＞Ｉｉ−れ、その結果
その中にある鉱石の床を上方へ通過して　ＨＩ３．％、
石をスポンジ鉄に還元する。費消還ノｌ−二りｔ　ｆ、
ｌｃ　＆；ｌ、パイプ９８を経由して反応装置ｆｆ１Ｏ
の］ｒ；　ｔ；ｔｔを去り、急冷冷却器１００を経由し
てバイブ“１０２にｂ１εノシ、そして次に数個の流れ
に分ＳＩ：’Ｊ　’ｃｓ　：ｌＬる。、荻消気体の一部
はポンプ１０４によって再循環され、そしてパイプ９Ｇ
を流れる新し７い還元気体と混合されて上記のように、
その温度が下げられる。

費消気体の第２の部分は流量調整器１０Ｂを備えたパイ
プ１０６を通過り、−Ｃポンプ６ｏの吸気側に流れ、そ
の結果バイブ５８を経由して同伴ガス供給パ・イブ５０
に流れる。費消気体の残部は、背圧調整器１１２を備え
たパイプ１１０を介してこの系から除去され、そして使
用もしく１＝１廃棄の適尚な地点へ流れる。

溶融装置−ガス化装置に供給利料として使用される石炭
とスポンジ鉄の相対量は、その石炭とスポンジ鉄の組成
によって成る範囲にわたって変動する。代表的には、石
炭対スポンジ鉄の重凪比は０．２５：’１乃至１．２：
１の範囲にある。

使用される酸素の址もまた、石炭とスポンジ鉄の組成の
函数として変動する。すなわら、酸素対スポンジ鉄の重
且比は通常０．３５：１乃至０、７　：　１の範囲内に
ある。所望によυ、石灰を酸素流に添加して溶融浴のイ
オウ分と反応させることもできΣ。

以上の記載から、本発明方法が本明細−書の冒頭で述べ
た数種類の長所をもたらすことか、１．ｕＩｊらかであ
る。微細に摩砕した石炭とスポンジ鉄の混合物を用い、
この混合物を同伴ガス−と共に溶融装置−ガス化装置の
底部に導入することによって、スポンジ鉄粒状体の迅速
な分布と溶融が達成され、同時に極端に効果的ｊｒｌＡ
体生成が達成されるものである。その結果、比較的高い
、熱的及び４イ料的効率が得られ２）、１

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す一部断面説明図である。 符号の説明 １０・・・移動床気体還元反応装置、　　１２・・・Ｊ
Ｙ＋ｉ元域、　　１４・・・冷却域、　　１Ｇ、ｔ３（
ｉ・・・入「−１，１Ｂ、９０．９２・・・吐出し導管
、　　２０　、　：３４・・・回転羽根弁、　　２２．
２４・・・パ・イブ、２６・・・ビン固定ディスクグラ
インダー、２０．３（３・・・ホッパ、　　４０・・・
復帰パイプ、４６・・・ザイクロン分離器、５２　＋　
６２・・・弁、５　Ｇ　＋　Ｇ　Ｏ＋　１．０４・・・
ポンプ、　　６６．１０８・・・流旦訓整器、　　７０
・・・溶融装置−ガス化装置、７２・・・容器、　　７
４・・・浴、　　７６・・・スラグ、８０・・・回転弁
、　　１００・・・急冷冷却器。 ／ｌ“にＩｆｆ　Ｉｌｌ　願人　　　ヒルーリ・ニス・
ニー代理人　弁理士　　松　原　伸　２ 同　　弁理士　　刊　木　清　司 １ｈ］　　　弁理士　　：１７「ＩＩ　　忠　雄同　　
　弁理士　　　」−島　　淳　　−回　　　弁」１（土
　　　鈴　　木　　　　　　均・′１″１ａ′１庁長官
　若　杉　和　夫　殿１、Ｊ１叫′１の表示 昭和５８　イＩｌｌ￥許願　第１２６Ｒ１５ゝ１２、発
明の名称 鉄鉱石を溶鉄に変換する方法 ：（ｒ：ｌｉ　１１’：　’ｓ：　ス／’、Ｊ　：Ｍ事
１′１どの閏１７６　　　特ギ「出願人名　称　　　　
ヒルサ・ニス曾ニー ・１　　代　　理　　！（ ほか４名 （４）優先申証明１４ ７．１ｌｌｉ市の内容 （１）　　願鉗゛中、Ｉｆｆ　ｉ７’ｒ出！７１Ｔ　人
ノ４・！’ｉ　ｌ’ｃ　代ａ’４−、’／Ｘ　ノＩ’ｅ
　名＊−，ｔｉｔ　：載した適正な願ｊｌを４Ｊ＾出ず
Ｚ＋６（２）代理栴を証する７＋１而を提出する。 （３）図面を提出する。 （４１１’ｊＥ先（ｉ１１証明ルを提出する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　塊状まだはべＬ／ツト状の鉄鉱石をたて形シ
   ャフト、移動床還元反応装置ｉｖ、に供給する工程と、 熱還元気体を上方−＼前記移動床を経由して流し、前記
   鉄鉱石をスポンジ鉄に還元する］１程と、 溶融装置−ガス化装置；９．内に溶鉄の浴を確立する工
   程と、 石炭及び前記スポンジ鉄から成る微細に摩砕された混合
   物を調製する工程と、 摩砕された混合物を前記浴融浴へ供給する］１程と、 元素酸素を前記外−に供給して前記混合物の石炭と反応
   させ、前記外を溶融状態に維持し、まだ還元気体を生成
   する工程と、 このようにして生成された還元気体の少なくとも一部を
   、鉱石から成る前記移１ｉｆｌＩ床を通過する還元気体
   として利用する工程と、溶鉄な前記溶融装置−ガス化装
   置シｔから取出す工程とを含んで成ることを１゛イ徴と
   する鉄鉱石　仁溶鉄１↓妾゛１（θする方法１゜（２）
   石炭とスポンジ鉄が、前記溶融装置ｒ１．−ガス化装置
   に供給される摩砕混合物を得るだめに摩砕する以前に混
   合される特許請求の範囲１項記載の方法。 （３）　　石炭とスポンジ鉄が、混合され、かてノ前記
   溶融装ｉｔ’！．ーガス化装置に供給される以前に別別
   に摩砕される特許請求の範囲第１項記載の方法。 （４）前記の微細に摩砕された混イ｝物が、前ｊｌｌー
   ：溶融装置ーガス化装］ｉ′７−に供給される以前に均
   ′７７ｊ化される特許請求の範囲第１項記載の方法。 （５）　前記微細に摩砕された混合物が同伴ガス中に分
   散され、そしてそれによっで前記溶融装置−ガス化装置
   に運ばれる特許１１〜求の範囲第１項ｎ己市猪の方汐１ （６）　　前記還元反応装置、よりの費消気体の少なく
   とも一部が同伴気体として用いられて、前記摩砕混・白
   物を前記溶融装置−ガス化装置に運ぶ％　ｎ′１ｆｔ’
   ＋’Ｊ求の範囲第５項記載の方法。 （７）　　前記Ｊ’７砕混合物が前記浴に対し、その上
   面の下方に供給されるｌｒｋ訂請求の範囲第１項記載の
   Ｊ５　ンノ云。 （０）　　１Ｍｆ　ｎｉｐ、摩砕した混合物が前記浴の
   底部に供給される’Ｆｂｌｒｒ請求の範囲第７項記載の
   方法。