JPS6013401B2 - 液状銑鉄及び還元ガスを発生させる方法及び装置 - Google Patents
液状銑鉄及び還元ガスを発生させる方法及び装置Info
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- JPS6013401B2 JPS6013401B2 JP54127436A JP12743679A JPS6013401B2 JP S6013401 B2 JPS6013401 B2 JP S6013401B2 JP 54127436 A JP54127436 A JP 54127436A JP 12743679 A JP12743679 A JP 12743679A JP S6013401 B2 JPS6013401 B2 JP S6013401B2
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- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
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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
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
- C21B13/002—Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
- C21B13/143—Injection of partially reduced ore into a molten bath
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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
- C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
- C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、必要に応じ煤熔剤を添加しながら高温の海綿
鉄粒子を液状銑鉄または鋼始発物質として熔解すると共
に供給される石炭及び融成物の上方に吹込まれる酸素含
有ガスから熔解に必要な熱及び還元ガスを発生させる熔
解・ガス発生炉に於ける液状銑鉄及び還元ガスの発生方
法に係わる。
鉄粒子を液状銑鉄または鋼始発物質として熔解すると共
に供給される石炭及び融成物の上方に吹込まれる酸素含
有ガスから熔解に必要な熱及び還元ガスを発生させる熔
解・ガス発生炉に於ける液状銑鉄及び還元ガスの発生方
法に係わる。
この種の方法に於いては熔解・ガス発生炉中に海綿鉄の
熔解に必要な高温を発生させる一方で良質の還元ガスを
経済的に発生させるのが課題である。そこでスイス特許
第379542号‘こ開示されている公知方法では熔解
炉内で炭素含有燃料を酸素含有ガスと共に燃焼させるこ
とにより熔融に必要な159500乃至1925q0の
温度を保証する酸化性雰囲気を発生させる。熔解炉を出
たガスを、酸素と共に余剰燃料が燃焼している別設の改
良ゾーンに於いて富化する。この燃焼炉には額粒状また
は粉末状石炭が供給され、酸素含有ガスとして特に工業
用酸素ガスが使用される。熔解炉中は熔解に必要な温度
を発生させるための酸化性雰囲気が存在するから、熔融
鉄が再び酸化されるのを防止すると共に還元を完結させ
るため、供給される海綿鉄に混合してまたは別に熔解炉
へ石炭を導入する。
熔解に必要な高温を発生させる一方で良質の還元ガスを
経済的に発生させるのが課題である。そこでスイス特許
第379542号‘こ開示されている公知方法では熔解
炉内で炭素含有燃料を酸素含有ガスと共に燃焼させるこ
とにより熔融に必要な159500乃至1925q0の
温度を保証する酸化性雰囲気を発生させる。熔解炉を出
たガスを、酸素と共に余剰燃料が燃焼している別設の改
良ゾーンに於いて富化する。この燃焼炉には額粒状また
は粉末状石炭が供給され、酸素含有ガスとして特に工業
用酸素ガスが使用される。熔解炉中は熔解に必要な温度
を発生させるための酸化性雰囲気が存在するから、熔融
鉄が再び酸化されるのを防止すると共に還元を完結させ
るため、供給される海綿鉄に混合してまたは別に熔解炉
へ石炭を導入する。
添加炭素は液状スラグ及び液状金属に吸収され、熔解炉
中の温度の作用下に、熔融鉄が再び酸化されるのを防止
しながら酸化鉄の還元を進行させる。
中の温度の作用下に、熔融鉄が再び酸化されるのを防止
しながら酸化鉄の還元を進行させる。
この公知方法の短所として、燃焼炉には選鉱された頚粒
または粉末状石炭しか使用できず、この選鉱に多大の経
費がかかり、熔解炉に装入された海綿鉄粒子が熔融物の
域に達するまでに酸化性雰囲気と遭遇し、小さい海綿鉄
粒子なら完全に再酸化されるからこの方法は塊状の海綿
鉄処理にしか応用できず、還元ガスの富化には改質ゾー
ンを別設しなければならない。
または粉末状石炭しか使用できず、この選鉱に多大の経
費がかかり、熔解炉に装入された海綿鉄粒子が熔融物の
域に達するまでに酸化性雰囲気と遭遇し、小さい海綿鉄
粒子なら完全に再酸化されるからこの方法は塊状の海綿
鉄処理にしか応用できず、還元ガスの富化には改質ゾー
ンを別設しなければならない。
本発明の目的は選鉱を必要としない低コストの石炭を使
用でき、熔解物温度が高ければ熔解炉中に概ね還元性雰
囲気が維持され、従って粗い海綿鉄粒だけでなく細かい
海綿鉄粒をも採用でき、別に富化工程を設ける必要のな
い良質の還元ガスを熔解炉中に発生させることができ、
反応物の熱を最大限に利用できるような頭書の方法を提
供することにある。
用でき、熔解物温度が高ければ熔解炉中に概ね還元性雰
囲気が維持され、従って粗い海綿鉄粒だけでなく細かい
海綿鉄粒をも採用でき、別に富化工程を設ける必要のな
い良質の還元ガスを熔解炉中に発生させることができ、
反応物の熱を最大限に利用できるような頭書の方法を提
供することにある。
この目的は、熔解・ガス発生炉中に、下方城の温度が該
下方城に於いて行われる酸素含有ガスの供V給によって
200び0乃至250び0に維持され(高温ゾーン)、
上方にむかつて100030乃至1400つ0まで低下
し、高さが少くとも1.5mの石炭流動床を形成するこ
とにより、粒子サイズ3肌以上の比較的大きい海綿鉄粒
子をも石炭流動床に於ける動圧及ぴ浮力によって著しく
制動し、流動床との熱交換でその温度を著しく上昇させ
ることを特徴とする方法によって達成される。
下方城に於いて行われる酸素含有ガスの供V給によって
200び0乃至250び0に維持され(高温ゾーン)、
上方にむかつて100030乃至1400つ0まで低下
し、高さが少くとも1.5mの石炭流動床を形成するこ
とにより、粒子サイズ3肌以上の比較的大きい海綿鉄粒
子をも石炭流動床に於ける動圧及ぴ浮力によって著しく
制動し、流動床との熱交換でその温度を著しく上昇させ
ることを特徴とする方法によって達成される。
本発明の方法の好ましい実施態様によれば、石炭流動床
の温度が高温ゾーンの2200qo乃至2400qoか
ら上方にむかつて1100つ0乃至1300ooまで低
下される。
の温度が高温ゾーンの2200qo乃至2400qoか
ら上方にむかつて1100つ0乃至1300ooまで低
下される。
また、石炭流動床が主として粒子サイズ1乃至4肋のコ
ークス粒子から成り、特に主として粒子サイズ2乃至3
側のコークス粒子から成ると好ましい。また、石炭流動
床には粒子サイズ12柵までの石炭が供給されることも
ある。石炭流動床には、粒子サイズ6柳までの粉コーク
スが供給され、粒子サイズ6側までの褐炭が供給される
こともある。
ークス粒子から成り、特に主として粒子サイズ2乃至3
側のコークス粒子から成ると好ましい。また、石炭流動
床には粒子サイズ12柵までの石炭が供給されることも
ある。石炭流動床には、粒子サイズ6柳までの粉コーク
スが供給され、粒子サイズ6側までの褐炭が供給される
こともある。
また、石炭流動床の高さが3.5机またはそれ以下、特
に、2乃至2.5のであると好ましい。
に、2乃至2.5のであると好ましい。
高温ゾーンには加熱された酸素含有ガス又は、450つ
○またはそれ以下の加熱された酸素が吹込まれる。高温
ゾーンに吹込まれる酸素含有ガスは20000乃至80
0ooの温度を有することが好ましく、また酸素含有ガ
スが周緑からやや斜め下方にむけて吹込まれるか、又は
中心部からやや斜め下方にむけて吹込まれる。
○またはそれ以下の加熱された酸素が吹込まれる。高温
ゾーンに吹込まれる酸素含有ガスは20000乃至80
0ooの温度を有することが好ましく、また酸素含有ガ
スが周緑からやや斜め下方にむけて吹込まれるか、又は
中心部からやや斜め下方にむけて吹込まれる。
さらに、酸素含有ガスがそれぞれ異なる煩斜及び/また
は異なる高さから斜め下方へ吹込まれることもあり、プ
ロセス中傾斜角度を変えながら吹込まれ、軸心平面から
逸れた平面内に吹込まれることもある。石炭流動床のほ
ぼ中間の高さで石炭流動床へ水蒸気及び/または炭化水
素が吹込まれると好ましい。
は異なる高さから斜め下方へ吹込まれることもあり、プ
ロセス中傾斜角度を変えながら吹込まれ、軸心平面から
逸れた平面内に吹込まれることもある。石炭流動床のほ
ぼ中間の高さで石炭流動床へ水蒸気及び/または炭化水
素が吹込まれると好ましい。
また、石炭流動床を上昇するガス流速度が標準状態で0
.4w/sec.未満であり、石炭流動床に於ける作用
圧が3乃至5バールとすることができる。約50ぴ0乃
至950oo、好ましくは、約500qo乃至850℃
の高温海綿鉄が供給されることが好ましい。石炭流動床
には微粒鉱も供給することができる。
.4w/sec.未満であり、石炭流動床に於ける作用
圧が3乃至5バールとすることができる。約50ぴ0乃
至950oo、好ましくは、約500qo乃至850℃
の高温海綿鉄が供給されることが好ましい。石炭流動床
には微粒鉱も供給することができる。
発生した還元ガスの少くとも一部を、必要に応じて精製
した後、酸化鉄鉱石を還元して直接海綿鉄粒子を得るた
めの還元装置へ供給することと、還元された海綿鉄粒子
を高温状態で熔解・ガス発生炉へ供給することも本発明
による有利な実施態、様である。発生した還元ガスの少
くとも一部を、必要に応じて精製した後、熔鉱炉の炉胸
へ吹込むことも可能である。供給される高温海綿鉄粒子
の少くとも80%が3乃至3物帆の粒子サイズを有して
いてもよい。高温海綿鉄、石炭及び酸素含有ガスの供給
が連続的に行われることと、粒子サイズ0乃至25綱の
海綿鉄が石炭流動床の表面に均等に配分され、粒子サイ
ズが3伽以上の分が少くとも80%、1肋以下の微粒分
が10%またはそれ以下であることと、添加される石炭
のうち粒子サイズ1乃至12肋の分が少くとも70%で
あることと、酸素含有ガス及び石炭の供給量及び両者の
相対比を調整することにより、供給される粒子サイズ3
乃至25肋の海綿鉄の滞留時間が0.7sec.以上で
ある石炭流動床を形成することも本発明により可能であ
る。
した後、酸化鉄鉱石を還元して直接海綿鉄粒子を得るた
めの還元装置へ供給することと、還元された海綿鉄粒子
を高温状態で熔解・ガス発生炉へ供給することも本発明
による有利な実施態、様である。発生した還元ガスの少
くとも一部を、必要に応じて精製した後、熔鉱炉の炉胸
へ吹込むことも可能である。供給される高温海綿鉄粒子
の少くとも80%が3乃至3物帆の粒子サイズを有して
いてもよい。高温海綿鉄、石炭及び酸素含有ガスの供給
が連続的に行われることと、粒子サイズ0乃至25綱の
海綿鉄が石炭流動床の表面に均等に配分され、粒子サイ
ズが3伽以上の分が少くとも80%、1肋以下の微粒分
が10%またはそれ以下であることと、添加される石炭
のうち粒子サイズ1乃至12肋の分が少くとも70%で
あることと、酸素含有ガス及び石炭の供給量及び両者の
相対比を調整することにより、供給される粒子サイズ3
乃至25肋の海綿鉄の滞留時間が0.7sec.以上で
ある石炭流動床を形成することも本発明により可能であ
る。
本発明に係る装置は、石炭及び海綿鉄の添加口、発生す
る還元ガスの放出口、スラグ及び銑鉄の流出口及び酸素
含有ガス、及び必要に応じ炭化水素及び水蒸気の導入口
を具備する熔解・発生炉中で液状銑鉄及び還元ガスを発
生させる装置であって、炉の銑鉄及びスラグを収納する
下部の上方に石炭流動床を形成するための中間部が、さ
らにその上方にキリング室として作用する上部がそれぞ
れ接続していることと、前記中間部の下方1/4に酸素
含有ガス吹込み用の少くとも1本の管またはノズルを設
けたことを特徴とする。
る還元ガスの放出口、スラグ及び銑鉄の流出口及び酸素
含有ガス、及び必要に応じ炭化水素及び水蒸気の導入口
を具備する熔解・発生炉中で液状銑鉄及び還元ガスを発
生させる装置であって、炉の銑鉄及びスラグを収納する
下部の上方に石炭流動床を形成するための中間部が、さ
らにその上方にキリング室として作用する上部がそれぞ
れ接続していることと、前記中間部の下方1/4に酸素
含有ガス吹込み用の少くとも1本の管またはノズルを設
けたことを特徴とする。
上記装置の実施態様は、管またはノズルを炉の外壁に設
けるか、又は、中間部に達する中心隆起部分に設けたも
のであってよい。
けるか、又は、中間部に達する中心隆起部分に設けたも
のであってよい。
また、周囲及び/または異なる高さに複数の管またはノ
ズルを設けることもできる。中間部のほぼ中間高さに水
蒸気及び/または炭化水素吹込み用の少くとも1本の管
またはノズルを設け、また、上部の内径を中央部よりも
大きく設定すると有利である。本発明は熔解炉中に充分
な高さの石炭流動床を形成すれば、熔融物と直接隣接す
る石炭流動床下部の高温ゾーンに200000乃至25
00ooの温度が維持され、このゾーンでは塊状海綿鉄
も極めて迅速に熔解されるだけでなく、この石炭流動床
が塊状海綿鉄に対しても強力な制動効果を呈して石炭流
動床中に数砂程度の充分な時間に亘つて滞留させること
により石炭流動性との熱交換で摂氏数百度だけ温度上昇
させるから、このように強力に制動されてスラグ城に捕
捉された海綿鉄が迅速に熔解されという知見に基づく。
微粒海綿鉄は石炭流動床中に長時間滞留するから、該流
動床に於いて熔融してしまうか、少くとも所望の程度に
まで加熱される。
ズルを設けることもできる。中間部のほぼ中間高さに水
蒸気及び/または炭化水素吹込み用の少くとも1本の管
またはノズルを設け、また、上部の内径を中央部よりも
大きく設定すると有利である。本発明は熔解炉中に充分
な高さの石炭流動床を形成すれば、熔融物と直接隣接す
る石炭流動床下部の高温ゾーンに200000乃至25
00ooの温度が維持され、このゾーンでは塊状海綿鉄
も極めて迅速に熔解されるだけでなく、この石炭流動床
が塊状海綿鉄に対しても強力な制動効果を呈して石炭流
動床中に数砂程度の充分な時間に亘つて滞留させること
により石炭流動性との熱交換で摂氏数百度だけ温度上昇
させるから、このように強力に制動されてスラグ城に捕
捉された海綿鉄が迅速に熔解されという知見に基づく。
微粒海綿鉄は石炭流動床中に長時間滞留するから、該流
動床に於いて熔融してしまうか、少くとも所望の程度に
まで加熱される。
海綿鉄を還元装置から得られた直後の温度に相当する例
えば750℃に子熱して導入すれば特に好都合である。
高温ゾーンに極めて高い温度を発生させるには、この高
温ゾーンに例えば350乃至450℃に予熱された酸素
を吹込むことが不可欠の条件と考えられる。熔融させる
べき海綿鉄への有効な熱転移を保証する強力に放射する
フレームが形成されるように前記酸素流に隣接する石炭
流動床城から余剰量の炭素粒子を導入する。
えば750℃に子熱して導入すれば特に好都合である。
高温ゾーンに極めて高い温度を発生させるには、この高
温ゾーンに例えば350乃至450℃に予熱された酸素
を吹込むことが不可欠の条件と考えられる。熔融させる
べき海綿鉄への有効な熱転移を保証する強力に放射する
フレームが形成されるように前記酸素流に隣接する石炭
流動床城から余剰量の炭素粒子を導入する。
他方、石炭流動床の温度は種々の吸熱反応により高温ゾ
ーンから上方へ1000qo乃至1400℃まで低下す
るから、還元ガスはほぼこの温度で熔解炉を出る。還元
ガスの温度及び組成は石炭流動床のほぼ中間高さに水蒸
気または炭化水素を吹込むことにより制御できる。上記
溢度条件下では添加される石炭が直ちにコークスとなり
、比較的大きい石炭魂は砕けるから、粒子サイズ約12
側の選鉱されていない石炭を使用しても、コークス粒子
のサイズが主として2乃至3肌の流動床が形成される。
粉コークスまたは褐炭を添加する場合には所望の石炭流
動床が得られるように粒子サイズを選択しなければなら
ない。本発明の方法を採用すれば車質の炭化水素をも完
全に分解でき、石炭流動床の高さを1.5乃至2.5肌
の充分な高さに形成すればCO及び日2が85%以上を
占めるガス組成が得られる。従って特に富化工程を設け
ることなく良質の還元ガスが得られ、経費のかかる選鉱
を行わずに安価な石炭をそのまま使用できる。石炭流動
床を冷却するには流動化に関与し、石炭流動床に於いて
還元され且つ熔解される粉鉱を添加すればよい。従って
、非鉄金属の粉鉱を添加すれば熔融物が合金化される。
得られた良質還元ガスは例えば直接還元炉のような還元
装置に於いて還元ガスとして利用できるが、良質コーク
スの代りに熔鉱炉へ供給することもできる。100ぴ0
に於いてはコークスlk9の代りに約3乃至小でのCO
/比が使用される。
ーンから上方へ1000qo乃至1400℃まで低下す
るから、還元ガスはほぼこの温度で熔解炉を出る。還元
ガスの温度及び組成は石炭流動床のほぼ中間高さに水蒸
気または炭化水素を吹込むことにより制御できる。上記
溢度条件下では添加される石炭が直ちにコークスとなり
、比較的大きい石炭魂は砕けるから、粒子サイズ約12
側の選鉱されていない石炭を使用しても、コークス粒子
のサイズが主として2乃至3肌の流動床が形成される。
粉コークスまたは褐炭を添加する場合には所望の石炭流
動床が得られるように粒子サイズを選択しなければなら
ない。本発明の方法を採用すれば車質の炭化水素をも完
全に分解でき、石炭流動床の高さを1.5乃至2.5肌
の充分な高さに形成すればCO及び日2が85%以上を
占めるガス組成が得られる。従って特に富化工程を設け
ることなく良質の還元ガスが得られ、経費のかかる選鉱
を行わずに安価な石炭をそのまま使用できる。石炭流動
床を冷却するには流動化に関与し、石炭流動床に於いて
還元され且つ熔解される粉鉱を添加すればよい。従って
、非鉄金属の粉鉱を添加すれば熔融物が合金化される。
得られた良質還元ガスは例えば直接還元炉のような還元
装置に於いて還元ガスとして利用できるが、良質コーク
スの代りに熔鉱炉へ供給することもできる。100ぴ0
に於いてはコークスlk9の代りに約3乃至小でのCO
/比が使用される。
即ち、約20%までのコークスを還元ガスで代用できる
。還元ガスを別の態様でも利用できることは言うまでも
ない。以下添付図面に図示する実施例に従って本発明を
詳述する。
。還元ガスを別の態様でも利用できることは言うまでも
ない。以下添付図面に図示する実施例に従って本発明を
詳述する。
実施例として第1図に図示する熔解・ガス発生炉は銑鉄
及びスラグが存在する下部2と、石炭流動床のための中
間部3と、鎮静室として作用する広怪上部4とを具備す
る。
及びスラグが存在する下部2と、石炭流動床のための中
間部3と、鎮静室として作用する広怪上部4とを具備す
る。
実験用として設計された熔解・ガス発生炉では石炭流動
床のための中間部3の高さは2.5の、上部4の高さは
3のまでとする。中央部及び下部の内径は約3.2ので
ある。銑鉄及びスラグを流出させるため下部2の範囲に
口部5,6を設け、スラグ液面よりやや上方の高さに図
面には1本だけ図示した酸素含有ガス吹込み用の管また
はノズル7を設け、中間部3のほぼ中間の高さに水蒸気
または炭化水素吹込み用の管またはノズル8を設ける。
この実施例では石炭を供総合するため熔解・ガス発生炉
の上部域に口部9を設けると共に海綿鉄添加及び還元ガ
ス排出用の口部10を設ける。以下に詳述する条件に従
って熔解・ガス発生炉の中間部3に、スラグ層13と隣
接する下部城に高温ゾーン12を有する石炭流動床11
が形成される。
床のための中間部3の高さは2.5の、上部4の高さは
3のまでとする。中央部及び下部の内径は約3.2ので
ある。銑鉄及びスラグを流出させるため下部2の範囲に
口部5,6を設け、スラグ液面よりやや上方の高さに図
面には1本だけ図示した酸素含有ガス吹込み用の管また
はノズル7を設け、中間部3のほぼ中間の高さに水蒸気
または炭化水素吹込み用の管またはノズル8を設ける。
この実施例では石炭を供総合するため熔解・ガス発生炉
の上部域に口部9を設けると共に海綿鉄添加及び還元ガ
ス排出用の口部10を設ける。以下に詳述する条件に従
って熔解・ガス発生炉の中間部3に、スラグ層13と隣
接する下部城に高温ゾーン12を有する石炭流動床11
が形成される。
前記高温ゾーンの温度は2000qo乃至2500℃で
ある。石炭流動床の温度は前記高温ゾーンから上方にむ
かつて次第に低下し、鎮静室14と隣接する上部城では
1000qo乃至1400午0に達する。口部9を通し
て好ましくは連続的に石炭が供給され、鎮静室を通って
石炭流動床に達する。石炭は他の公知方法では使用でき
ないような品質の低い且つ安価な石炭でもよい。比較的
大きい石炭塊は高温の作用下に急激に脱ガスされ且つ粉
砕されるから、粒子サイズ12側までの石炭を供給する
ことができる。従って石炭流動床に存在するのは主とし
て粒子サイズ2乃至3側のコークス粒子である。このコ
ークス粒子が上記溢度を取るから、ノズル7から吹込ま
れる、できれば35000乃至450午Cに予熱された
燃焼用酸素に前記加熱された余剰のコークス粒子が与え
られ、高温ゾーンに上記温度の強力な放射フレームが形
成され、これが海綿鉄を熔解させる。実験では20乃至
40の/sec.の速度で酸素吹込みが行われた。石炭
流動床を上昇する搬送ガスの速度は搬送すべき石炭量が
最も少ない場合に25伽/sec.以下に維持すること
ができた。口部10から導入される海綿鉄は石炭流動床
に於いて著しく制動され、高温ゾーン12へ流入するま
でに摂氏で数百度だけ温度上昇する。速度は既に著しく
低下しているから、原則としてスラグ層に貫通すること
はなく、スラグ上に浮かび、従ってスラグ層上またはス
ラグ層中の極めて高い温度域で急速に熔解される。実験
の結果によれば、石炭流動床11及び鎮静室14の高さ
をそれぞれ2の、スラグ層の高さを0.3の、高温ゾー
ン12の温度を約220ぴ0、石炭流動床11の上部城
の温度を1200qo、即ち、石炭流動床の平均温度を
1700℃、流動床を構成する石炭の平均粒子サイズを
3側、海綿鉄粒子の平均粒子サイズを1仇吻とし、前記
海綿鉄粒子を750℃の温度で添加すれば、1秒間以内
にほとんど妨げられることなく鎮静室14を落下し、そ
の温度は僅かしか上昇しない。落下速度は0の/sec
.から約6の/sec.まで加速されるが、高温の石炭
流動床11に於いて約6m′sec.から約0.6m/
sec.まで急激に制動され、流動床に於ける滞留時間
が約$ec.に増大する。その結果、海綿鉄粒子は石炭
流動床との熱交換で750℃から100ぴ0以上に上昇
する。約1700℃のスラグ層と低速で衝突し、スラグ
層上またはスラグ層中で極めて短かし・時間内に熔融さ
れる。制動効果、従って所望の滞留時間を決定するのは
石炭粒子の勤氏及び浮力であり、この動圧及び浮力、従
って滞留時間は酸素含有ガス及び石炭の供給量、これの
供聯合量の相対比、及び最小値が1肌である石炭流動床
中のコークス粒子の粒子サイズに依存する。滞留時間は
石炭流動床へ流入する際の海綿鉄粒子の降下速度にも依
存する。海綿鉄粒子と石炭流動床との間の熱交換、従っ
て石炭流動床に於ける海綿鉄粒子の温度上昇は滞留時間
だけでなく、流動床の温度及び海綿鉄粒子のサイズにも
依存する。粒子サイズが3肋以上なら高温ゾーンからの
熱線が温度上昇に重要な影響を及ぼす。例えば粒子サイ
ズが3肋までの微粒状海綿鉄粒子は石炭流動床の深部に
於いて既に液化された状態で裕中へ分離されるまで流動
化に関与する。従って微粒状海綿鉄も熔解・ガス発生炉
中で熔解する。熔解・ガス発生炉1中で発生する還元ガ
スは主としてCO及び比から成り、石炭流動床の上部城
に温度とほぼ相当する温度、即ち、図示実施例では約1
200こ0の温度で口部1 0を通って放出される。石
炭の種類または各種石炭の配合によって熔解・ガス発生
炉を出る還元ガスの組成及び温度を任意に制御できる。
C十C02→本○反応が行われることの重要性及び石炭
の金属酸化物軟化点による制約に鑑み、石炭流動床上部
城の温度を約1200℃に維持しなけ机まならない。ノ
ズル8から水蒸気または炭化水素を吹込むことにより、
石炭流動床の温度を低下させながら次第に日2含有分が
高くなるように組成を変化させることができる。上述の
ように、酸素吹込みノズル7の代りに熔解・ガス発生炉
の周囲に複数の酸素吹込みノズルを配列してもよい。こ
れらのノズルは熔解すべき海綿鉄に対して斜め下方へ向
けるが、それぞれ異なる傾斜角度で2つの平面内に配列
するのが好ましい。ノズルの最良位置はスラグ液面の高
さ‘こ応じて異なるから、熔解プロセスの進行に伴ない
常時最良条件の傾斜角度に調整されるようにノズルの傾
斜角度を変化させ得ることができれば好都合である。但
しスラグ液面が常にほぼ同じ高さに維持されるように銑
鉄及びスラグを連続的に抜取ることも可能である。特に
プロセス始動の際には粉コークスを導入することにより
、降下する海綿鉄粒子を捕捉し、高温ゾーンに於いて熔
解させることができる。ノズル7は必らずしも石炭流動
床の中心に向けなくてもよい。即ち、偏心的に配置して
もよい。このように配置すれば、熔解・ガス発生炉の寸
法に応じて中間部3に於いて一様なガス発生が得られる
。中間部3の直径が極めて大きく、例えば4の以上であ
れば、側方から挿入されたノズルのほかに中心部からも
ノズルを突出させるのが好ましい。第2図は酸化鉄鉱石
から液状銑鉄を製造するための複合装置に以上に述べた
熔解・ガス発生炉を組込んだ場合を簡略化して示す。
ある。石炭流動床の温度は前記高温ゾーンから上方にむ
かつて次第に低下し、鎮静室14と隣接する上部城では
1000qo乃至1400午0に達する。口部9を通し
て好ましくは連続的に石炭が供給され、鎮静室を通って
石炭流動床に達する。石炭は他の公知方法では使用でき
ないような品質の低い且つ安価な石炭でもよい。比較的
大きい石炭塊は高温の作用下に急激に脱ガスされ且つ粉
砕されるから、粒子サイズ12側までの石炭を供給する
ことができる。従って石炭流動床に存在するのは主とし
て粒子サイズ2乃至3側のコークス粒子である。このコ
ークス粒子が上記溢度を取るから、ノズル7から吹込ま
れる、できれば35000乃至450午Cに予熱された
燃焼用酸素に前記加熱された余剰のコークス粒子が与え
られ、高温ゾーンに上記温度の強力な放射フレームが形
成され、これが海綿鉄を熔解させる。実験では20乃至
40の/sec.の速度で酸素吹込みが行われた。石炭
流動床を上昇する搬送ガスの速度は搬送すべき石炭量が
最も少ない場合に25伽/sec.以下に維持すること
ができた。口部10から導入される海綿鉄は石炭流動床
に於いて著しく制動され、高温ゾーン12へ流入するま
でに摂氏で数百度だけ温度上昇する。速度は既に著しく
低下しているから、原則としてスラグ層に貫通すること
はなく、スラグ上に浮かび、従ってスラグ層上またはス
ラグ層中の極めて高い温度域で急速に熔解される。実験
の結果によれば、石炭流動床11及び鎮静室14の高さ
をそれぞれ2の、スラグ層の高さを0.3の、高温ゾー
ン12の温度を約220ぴ0、石炭流動床11の上部城
の温度を1200qo、即ち、石炭流動床の平均温度を
1700℃、流動床を構成する石炭の平均粒子サイズを
3側、海綿鉄粒子の平均粒子サイズを1仇吻とし、前記
海綿鉄粒子を750℃の温度で添加すれば、1秒間以内
にほとんど妨げられることなく鎮静室14を落下し、そ
の温度は僅かしか上昇しない。落下速度は0の/sec
.から約6の/sec.まで加速されるが、高温の石炭
流動床11に於いて約6m′sec.から約0.6m/
sec.まで急激に制動され、流動床に於ける滞留時間
が約$ec.に増大する。その結果、海綿鉄粒子は石炭
流動床との熱交換で750℃から100ぴ0以上に上昇
する。約1700℃のスラグ層と低速で衝突し、スラグ
層上またはスラグ層中で極めて短かし・時間内に熔融さ
れる。制動効果、従って所望の滞留時間を決定するのは
石炭粒子の勤氏及び浮力であり、この動圧及び浮力、従
って滞留時間は酸素含有ガス及び石炭の供給量、これの
供聯合量の相対比、及び最小値が1肌である石炭流動床
中のコークス粒子の粒子サイズに依存する。滞留時間は
石炭流動床へ流入する際の海綿鉄粒子の降下速度にも依
存する。海綿鉄粒子と石炭流動床との間の熱交換、従っ
て石炭流動床に於ける海綿鉄粒子の温度上昇は滞留時間
だけでなく、流動床の温度及び海綿鉄粒子のサイズにも
依存する。粒子サイズが3肋以上なら高温ゾーンからの
熱線が温度上昇に重要な影響を及ぼす。例えば粒子サイ
ズが3肋までの微粒状海綿鉄粒子は石炭流動床の深部に
於いて既に液化された状態で裕中へ分離されるまで流動
化に関与する。従って微粒状海綿鉄も熔解・ガス発生炉
中で熔解する。熔解・ガス発生炉1中で発生する還元ガ
スは主としてCO及び比から成り、石炭流動床の上部城
に温度とほぼ相当する温度、即ち、図示実施例では約1
200こ0の温度で口部1 0を通って放出される。石
炭の種類または各種石炭の配合によって熔解・ガス発生
炉を出る還元ガスの組成及び温度を任意に制御できる。
C十C02→本○反応が行われることの重要性及び石炭
の金属酸化物軟化点による制約に鑑み、石炭流動床上部
城の温度を約1200℃に維持しなけ机まならない。ノ
ズル8から水蒸気または炭化水素を吹込むことにより、
石炭流動床の温度を低下させながら次第に日2含有分が
高くなるように組成を変化させることができる。上述の
ように、酸素吹込みノズル7の代りに熔解・ガス発生炉
の周囲に複数の酸素吹込みノズルを配列してもよい。こ
れらのノズルは熔解すべき海綿鉄に対して斜め下方へ向
けるが、それぞれ異なる傾斜角度で2つの平面内に配列
するのが好ましい。ノズルの最良位置はスラグ液面の高
さ‘こ応じて異なるから、熔解プロセスの進行に伴ない
常時最良条件の傾斜角度に調整されるようにノズルの傾
斜角度を変化させ得ることができれば好都合である。但
しスラグ液面が常にほぼ同じ高さに維持されるように銑
鉄及びスラグを連続的に抜取ることも可能である。特に
プロセス始動の際には粉コークスを導入することにより
、降下する海綿鉄粒子を捕捉し、高温ゾーンに於いて熔
解させることができる。ノズル7は必らずしも石炭流動
床の中心に向けなくてもよい。即ち、偏心的に配置して
もよい。このように配置すれば、熔解・ガス発生炉の寸
法に応じて中間部3に於いて一様なガス発生が得られる
。中間部3の直径が極めて大きく、例えば4の以上であ
れば、側方から挿入されたノズルのほかに中心部からも
ノズルを突出させるのが好ましい。第2図は酸化鉄鉱石
から液状銑鉄を製造するための複合装置に以上に述べた
熔解・ガス発生炉を組込んだ場合を簡略化して示す。
熔解。ガス発生炉1の上方に直後還元炉15を設け「熔
解・ガス発生炉で得られた還元ガスを、その顕熱の一部
が熔解・ガス発生炉へ導入される予熱すべき酸素へ伝達
され、サイクロン17に於いて同伴の石炭粒子から分離
された後、位置18に於いて前記直接還元炉15に供給
する。還元炉15で還元された鉄鉱石は約750ooの
海綿鉄として熔解・ガス発生炉1に達し、ここで上述の
ように熔解して銑鉄となる。
解・ガス発生炉で得られた還元ガスを、その顕熱の一部
が熔解・ガス発生炉へ導入される予熱すべき酸素へ伝達
され、サイクロン17に於いて同伴の石炭粒子から分離
された後、位置18に於いて前記直接還元炉15に供給
する。還元炉15で還元された鉄鉱石は約750ooの
海綿鉄として熔解・ガス発生炉1に達し、ここで上述の
ように熔解して銑鉄となる。
第1図は本発明の方法を実施するための熔解・ガス発生
炉を示す縦断面図であり、第2図は鉄鉱石を原料とする
銑鉄の製法に前記熔解・ガス発生炉を組込む場合の構成
を示す説明図である。 1・…・・炉、2・・・・・・下部、3・・・・・・中
間部、4・・・・・・上部、7,8・・・・・・ノズル
、11・・・・・・流動床、14・・・・・・鎮静室。 FIG.lFIG.2
炉を示す縦断面図であり、第2図は鉄鉱石を原料とする
銑鉄の製法に前記熔解・ガス発生炉を組込む場合の構成
を示す説明図である。 1・…・・炉、2・・・・・・下部、3・・・・・・中
間部、4・・・・・・上部、7,8・・・・・・ノズル
、11・・・・・・流動床、14・・・・・・鎮静室。 FIG.lFIG.2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 高温の海綿鉄粒子を液状銑鉄または鋼始発物質とし
て熔解すると共に供給される石炭及び融成分の上方に吹
込まれる酸素含有ガスから熔解に必要な熱及び還元ガス
を発生させる熔解・ガス発生炉に於ける液状銑鉄及び還
元ガスの発生方法であって、熔解・ガス発生炉中に、下
方域の温度が該下方域に於いて行われる酸素含有ガスの
供給によって2000℃乃至2500℃の値に維持され
(高温ゾーン)、上方にむかって1000℃乃至140
0℃の値まで低下し、高さが少くとも1.5mの石炭流
動床を形成することにより、粒子サイズ3mm以上の比
較的大きい海綿鉄粒子をも石炭流動床に於ける動圧及び
浮力によって著しく制動し、また流動床との熱交換でそ
の温度を著しく上昇させることを特徴とする熔解・ガス
発生炉に於ける液状銑鉄及び還元ガスの発生方法。 2 石炭流動床の温度が高温ゾーンの2200℃乃至2
400℃の値から上方にむかって1100℃乃至130
0℃の値まで低下することを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の方法。 3 石炭流動床が主として粒子サイズ1乃至4mmのコ
ークス粒子から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
1項または第2項に記載の方法。 4 石炭流動床に粒子サイズ12mmまでの石炭が供給
されることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第3
項までの1項に記載の方法。 5 石炭流動床に粒子サイズ6mmまでの粉コークスが
供給されることを特徴とする特許請求の範囲第1項から
第4項までの1項に記載の方法。 6 石炭流動床に粒子サイズ6mmまでの褐炭が供給さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第5項
までの1項に記載の方法。 7 石炭流動床の高さが3.5mまたはそれ以下である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第6項まで
の1項に記載の方法。 8 高温ゾーンに加熱された酸素含有ガスが吹込まれる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第7項まで
の1項に記載の方法。 9 酸素含有ガスが中心部からやや斜め下方にむけて吹
込まれることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
8項までの1項に記載の方法。 10 酸素含有ガスが軸心平面から逸れた平面内に吹込
まれることを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の
方法。 11 石炭流動床のほぼ中間の高さで石炭流動床へ水蒸
気及び/または炭化水素が吹込まれることを特徴とする
特許請求の範囲第1項から第10項までの1項に記載の
方法。 12 石炭流動床を上昇するガス流速度が標準状態で0
.4m/sec.未満であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項から第11項までの1項に記載の方法。 13 石炭流動床に於ける作用圧が3乃至5バールであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第12項
までの1項に記載の方法。 14 約500℃乃至950℃の高温海綿鉄が供給され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第13項
までの1項に記載の方法。 15 石炭流動床に微粒鉱も供給されることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項から第14項までの1項に記載
の方法。 16 発生した還元ガスの少なくとも一部を、必要に応
じて精製した後、酸化鉄鉱石を還元して直接海綿鉄粒子
を得るための還元装置へ供給することと、還元された海
綿鉄粒子を高温状態で熔解・ガス発生炉へ供給すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項から第15項までの
1項に記載の方法。 17 発生した還元ガスの少くとも一部を、必要に応じ
て精製した後、熔鉱炉の炉胸へ吹込むことを特徴とする
特許請求の範囲第1項から第16項までの1項に記載の
方法。 18 供給される高温海綿鉄粒子の少くとも80%が3
乃至30mmの粒子サイズを有することを特徴とする特
許請求の範囲第1項から第17項までの1項に記載の方
法。 19 高温海綿鉄、石炭及び酸素含有ガスの供給が連続
的に行われることと、粒子サイズ25mm以下の海綿鉄
が石炭流動床の表面に供給され、粒子サイズが3mm以
上の分が少くとも80%、1mm以下の微粒分が10%
またはそれ以下であることと、添加される石炭のうち粒
子サイズ1乃至12mmの分が少くとも70%であるこ
とと、酸素含有ガス及び石炭の供給量及び両者の相対比
を調整することにより、供給される粒子サイズ3乃至2
5mmの海綿鉄の滞留時間が0.7sec.以上である
石炭流動床を形成することを特徴とする特許請求の範囲
第1項から第18項までの1項に記載の方法。 20 石炭及び海綿鉄の添加口、発生する還元ガスの放
出口、スラグ及び銑鉄の流出口、及び酸素含有ガス導入
口を具備する熔解・発生炉中で液状銑鉄及び還元ガスを
発生させる装置であって、炉1の銑鉄及びスラグを収納
する下部2の上方に石炭流動床11を形成するための中
間部3が、さらにその上方に鎮静室14として作用する
上部4がそれぞれ接続しせていることと、前記中間部3
の下方1/4部に酸素含有ガス吹込み用の少くとも1本
の管またはノズル7を設けたことを特徴とする熔解・発
生炉中で液状銑鉄及び還元ガスを発生させる装置。 21 周囲及び/または異なる高さに複数の管またはノ
ズル7を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第20
項に記載の装置。 22 中間部3のほぼ中間高さに水蒸気及び/または炭
化水素吹込み用の少くとも1本の管またはノズル8を設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第20項又は第2
1項に記載の装置。 23 上部4の内径を中央部3よりも大きく設定したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第20項から第22項ま
での1項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2843303A DE2843303C2 (de) | 1978-10-04 | 1978-10-04 | Verfahren und Anlage zur Erzeugung von flüssigem Roheisen und Reduktionsgas in einem Einschmelzvergaser |
DE2843303.67 | 1978-10-04 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5594408A JPS5594408A (en) | 1980-07-17 |
JPS6013401B2 true JPS6013401B2 (ja) | 1985-04-06 |
Family
ID=6051382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP54127436A Expired JPS6013401B2 (ja) | 1978-10-04 | 1979-10-04 | 液状銑鉄及び還元ガスを発生させる方法及び装置 |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4317677A (ja) |
EP (1) | EP0010627B1 (ja) |
JP (1) | JPS6013401B2 (ja) |
AT (1) | ATE458T1 (ja) |
AU (2) | AU534088B2 (ja) |
BR (1) | BR7906364A (ja) |
CA (1) | CA1132800A (ja) |
DD (1) | DD146622A5 (ja) |
DE (1) | DE2843303C2 (ja) |
ES (1) | ES484678A1 (ja) |
GB (1) | GB2037326B (ja) |
IN (1) | IN151009B (ja) |
PH (1) | PH15175A (ja) |
PL (1) | PL130306B1 (ja) |
SU (1) | SU1169995A1 (ja) |
ZA (1) | ZA795286B (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3034539C2 (de) * | 1980-09-12 | 1982-07-22 | Korf-Stahl Ag, 7570 Baden-Baden | Verfahren und Vorrichtung zur direkten Erzeugung von flüssigem Roheisen aus stückigem Eisenerz |
DE3034520C2 (de) * | 1980-09-12 | 1983-01-05 | Korf-Stahl Ag, 7570 Baden-Baden | Metallurgisches Schmelzaggregat mit einer schwenkbaren Düse bzw. einem schwenkbaren Brenner |
EP0063924B2 (en) * | 1981-04-28 | 1990-03-14 | Kawasaki Steel Corporation | Methods for melting and refining a powdery ore containing metal oxides and apparatuses for melt-refining said ore |
SE457265B (sv) * | 1981-06-10 | 1988-12-12 | Sumitomo Metal Ind | Foerfarande och anlaeggning foer framstaellning av tackjaern |
GB2103249B (en) * | 1981-06-23 | 1986-07-23 | Yoshida Iron Works Co Ltd | Method of producing castings using reduced iron as raw material, melting furnace and briquette used as raw material for castings |
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AT376241B (de) * | 1983-01-03 | 1984-10-25 | Voest Alpine Ag | Verfahren zum schmelzen von zumindest teilweise reduziertem eisenerz |
AT376243B (de) * | 1983-01-19 | 1984-10-25 | Voest Alpine Ag | Verfahren zum schmelzen von zumindest teilweise reduziertem eisenerz |
AT376242B (de) * | 1983-01-19 | 1984-10-25 | Voest Alpine Ag | Verfahren zum schmelzen von zumindest teilweise reduziertem eisenerz |
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DD226157A3 (de) * | 1983-06-01 | 1985-08-14 | Bandstahlkombinat Matern Veb | Verfahren zur erzeugung von fluessigem roheisen und reduktionsgas in einem abstichgenerator |
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AT388388B (de) * | 1983-11-24 | 1989-06-12 | Voest Alpine Ag | Verfahren und vorrichtung zum schmelzen von eisen in einem einschmelzvergaser |
DE3478448D1 (en) * | 1983-12-03 | 1989-07-06 | Huels Chemische Werke Ag | Process for producing vinyl chloride polymers |
DE3422185A1 (de) * | 1984-06-12 | 1985-12-12 | Korf Engineering GmbH, 4000 Düsseldorf | Anordnung aus einem vergaser und direktreduktionsofen |
AT381954B (de) * | 1984-08-16 | 1986-12-29 | Voest Alpine Ag | Verfahren zur direktreduktion von eisenoxidhaeltigen materialien |
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SU1479006A3 (ru) * | 1984-11-26 | 1989-05-07 | Фоест-Альпине (Фирма) | Способ получени жидкого чугуна или продуктов стали и восстановительного газа в плавильном газификаторе |
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DE3737271A1 (de) * | 1986-12-23 | 1988-07-07 | Korf Engineering Gmbh | Einschmelzvergaser |
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AT389709B (de) * | 1988-03-17 | 1990-01-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur gewinnung von fluessigem metall aus stueckigen oxidhaeltigen einsatzstoffen |
EP0449891B1 (en) * | 1988-12-20 | 1996-10-30 | Cra Services Limited | Manufacture of iron and steel in a duplex smelter and solid state oxide suspension prereducer |
JPH035611A (ja) * | 1989-05-30 | 1991-01-11 | Nippon Steel Corp | 廃棄物溶融炉 |
KR0169483B1 (ko) * | 1989-06-02 | 1999-01-15 | 얀 로버트 난키벨 | 금속산화물을 예비가열 및 예비환원시키는 방법 |
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AT396255B (de) * | 1991-09-19 | 1993-07-26 | Voest Alpine Ind Anlagen | Anlage und verfahren zur erzeugung von roheisen und eisenschwamm |
AT401777B (de) * | 1992-05-21 | 1996-11-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur herstellung von flüssigen roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten |
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