JPS61217512A - 銑鉄の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微粉鉱から銑鉄を製造する方法において、最
初に微粉鉱が予備還元され、それによって得られた海綿
鉄が溶菌され、その状態で最終還元され、この最終還元
の際に海綿鉄以外に炭素キャリア、酸素含有ガスおよび
任意に造滓材が供給される、銑鉄の製造方法に関する。

以下余白 〔従来の技術および問題点〕 「溶解還元法」という用語は、鉄鉱石あるいは予備的に
還元された鉄鉱石が、液体状態において溶融鉄あるいは
鉄合金にまで、十分に還元されるような方法の意味であ
ると理解される。予備還元は固体状態の鉄鉱石について
行なわれる場合もある。

このタイプの公知方法、いわゆるエルレッド法において
は、回転流動床内で最初に微粉精鉱の予備還元が行なわ
れる。微粉炭と微粉鉱が流動床炉の中へ吹き込まれる。

流動床は高温の空気とＣｏｔを含まない再生ガスとによ
って維持される。予備還元された鉄鉱石は、７０％程度
の金属化度であり、流動床から取り出され、溶菌および
最終還元のための直流式電弧炉に搬入される。この電弧
炉は中央に炭素電極を有し、その対極は鉄浴により形成
される。予備還元された鉄鉱石と石灰とが炭素電極内の
鉛直孔を通して装入される。電極下のプラズマ中で銑鉄
の溶菌、最終還元および加炭が行なわれる。両工程での
廃ガスは、ガスと水蒸気を組合わせた発電プラントで電
気エネルギーに変換される。この発電プラントは炉の操
業用電力消費の全てを賄い、場合によっては余剰エネル
ギーを電源系統に回すことも可能である。溶解還元工程
は比較的多量の電気エネルギーを必要として、極めて多
くのエネルギーを消費する一方、設備として複雑で高価
である。

「インレット法」として公知の方法においては、最初に
溶解炉中に微粉鉱、微粉炭および酸素が吹き込まれ、そ
の炉内で約１９００℃でこれらが反応する。鉄鉱石が溶
解され、還元されてＦｅＯになる。

石炭の一部は燃焼し、一部が加炭する。この溶解炉の下
方に電弧炉が配置されており、この電弧炉中で最終還元
、スラグ形成および加炭が起こる。

すなわち、予備還元と最終還元が同一炉内で起こる。こ
の方法でも、排熱は発電と組合わせて利用され、石炭以
外のエネルギー供給源を要しないが、石炭の消費量が非
常に多い。更に欠点は、電弧炉の電極の消耗が大きいこ
とと、電気エネルギー生成用プラントの・ための設備費
が結局は高くつくことである。

いわゆるプラズマ溶解法は、ガス・プラズマを用いるこ
とによって、流動床での予備還元工程と最終還元および
溶解工程とを組合せたものである。

予備還元工程では、連続して配置された２基の流動床炉
において、金属化率５０〜７０％まで微粉鉱が還元され
る。還元剤としては、最終還元工程の使用済ガスが浄化
されて用いられる。予備還元された微粉鉱は造滓用添加
材、微粉炭および再生ガスと共にプラズマ・バーナー内
に吹き込まれる。

このバーナーは、コークスを充填したシャフト炉の溶解
還元領域の中に突き出している。プラズマ・バーナーは
、微粉鉱を溶解および最終還元するための高温の熱エネ
ルギーを供給する。この方法の特徴は電気工ネギ−消費
が非常に大きいことであり、そ′れが経済的観点から特
に欠点である。

そこで、本発明の課題は、エネルギー消費が比較的少な
く、しかも簡単な構造の装置のみで実行できるような、
前紡に述べたタイプの方法を開発することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるこの課題の解決方法は次のとおりである。

溶解サイクロン内で溶解および最終還元工程を行なう。

この溶解サイクロン内へ、海綿鉄を軸方向に供給し、酸
素含有ガスと炭素キャリアとを接線方向に吹き込む。溶
解工程と最終還元工程とで生成する廃ガスを微粉鉱の予
備還元用に使う。溶解サイクロン内へ、やはり接線方向
に、造滓材を吹き込む。更に改良した方法によれば、溶
解サイクロン内での捩られたあるいは傾斜した運動を、
酸素含有ガス吹込口のこれと対応した調整によって修正
することができる。溶解サイクロン内への海綿鉄の装入
は、空気あるいは気室性星形車によって行なうことがで
きる。また、スラグ層上で冶金的な作用をするコークス
層を形成するための塊コークスを溶解サイクロンに供給
することもできる。このコークス層の望ましい厚さは２
０〜１００ｃｍである。このコークス層によって、Ｆｅ
Ｏ含有量の不均一性が解消される。ＦｅＯ含有量が不均
一の場合、スラグが銑鉄の品質、特に硫黄含有量を一定
に維持できない。

低品位炭すなわち灰分と揮発分の含有量が多い石炭を使
用する場合は、たとえば追加燃焼によって、反応系の温
度を上げる必要があるかもしれない。この目的のために
、酸素を直接あるいは加熱しであるいは再生した工程内
ガス（ｐｒｏｃｅｓｓ　ｇａｓ）の形で、プラズマ・バ
ーナーを通して溶解サイクロン下部の広い部分に導入す
ることができる。接線方向に吹き込まれる酸素含有ガス
を、プラズマ・バーナーあるいはレキュペレータによっ
て予熱することもできる。この目的のために、予備還元
工程からのＣＯ！含有排出ガスをプラズマ・バーナー（
１基又は複数）に供給するのが望ましい。

更に、溶解サイクロンを誘導加熱することができる。

Ｃｈｅ＊、−Ｉｎｇ、−Ｔｅｃｈ、５４．１９８２．Ｎ
ｏ５．　　ｐｐ５２２１５２３に、非鉄金属およびその
化合物を得るための溶解サイクロンの使用が開示されて
いる。細粒混合鉱石が回転流動場で高温にされる。得る
べき非鉄成分が蒸発あるいは昇華あるいは溶融スラグ化
し、次に沈澱タンクで分離される。溶解サイクロンの使
用による利点は以下のとおりである。熱交換と材料交換
が良いこと、回帰流動域により反応が安定すること、お
よび微粉鉱の粒状化に対して傾斜運動の適用が最適であ
ることである。

〔実施例〕

以下に本発明を図に示した実施例を参照して更に詳しく
説明する。海綿鉄が、たとえば空気あるいは星形車によ
って、上部中央の開口部から溶解サイクロン２に供給さ
れる。鉄鉱石の予備還元は、幾つかの工程によって行な
われることが望ましく、また流動床、還元サイクロンあ
るいは煙塵反応炉で行なうことができる。還元ガスは、
還元サイクロン２の廃ガスを適当に冷却したものである
。上部側面の開口部３によって、微粉炭と造滓材が酸素
含有ガス（望ましくは純酸素）と共に溶解サイクロン２
の中へ接線方向に吹き込まれる。傾斜運動が起きると、
それによって微細な海綿鉄粒子は極めて急激に外壁に向
かって偏向され、生成しているガス化ガスによって完全
に還元および溶解される。次に、溶融鉄はコークス層４
とスラグ層５を通り抜け、溶解サイクロン２の底部に鉄
７８６を形成する。銑鉄と溶融スラグは出銑ロアから間
欠的に取り出される。前述のように、コークス層４の機
能はＦｅＯ含有量の不均一性解消である。

溶解サイクロン２の下部拡大部分の収集領域の上部には
、追加の酸素あるいはプラズマ・バーナーを挿入するた
めの開口部８がある。開口部３から導入された微粉炭の
燃焼によって溶解サイクロン２の下部が十分に昇温しな
いときは、上記バーナーによって昇温することができる
。予備還元工程の廃ガスをプラズマ・バーナー加熱用に
使うことができる。開口部３から吹き込まれる酸素を予
熱することもできる。更に、溶解サイクロンを誘導加熱
によって追加加熱することもできる。

溶解サイクロン２の中で生成するガス２は微粉鉱の予備
還元用還元ガスとして通している。しかし、この目的の
ためにはガスは約１５００℃から約８００℃まで冷却さ
れねばならない。そこで、ガスはガス排出口９を通って
最初に廃ガス・ヒーターｌＯに入り、ここで約９００℃
まで冷却される。次に、これに管１１によって冷却ガス
が混入され、還元に適した温度になる。冷却ガスとして
は予備還元工程から出る工程内ガス（ｐｒｏｃｅｓｓ　
ｇａｓ）が望ましく、前もって００２洗浄を施すのが望
ましい。

開口部３を経由して接線方向に導入される物質の傾斜運
動は、工程の最適条件を設定するための単純な方法、た
とえば開口部３の対応する調整によって修正できる。

【図面の簡単な説明】

図は溶解サイクロンの概念図である。 ２：溶解サイクロン、４：コークス層、５ニスラグ層、
　　　　６：鉄浴。 以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微粉鉱を最初に予備還元し、その結果得られた海綿
   鉄を溶落しかつその状態で最終還元する際に該海綿鉄以
   外に炭素キャリアと酸素含有ガスとが供給される、微粉
   鉱から銑鉄を製造する方法であって、該溶解と該最終還
   元とが溶解サイクロン内で行なわれかつ、該溶解サイク
   ロンの中へ該海綿鉄が軸方向にかつ該酸素含有ガスと該
   炭素キャリアとが接線方向に吹き込まれることを特徴と
   する銑鉄の製造方法。 ２、前記溶解および前記最終還元の際に更に造滓材を供
   給することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の銑
   鉄の製造方法。 ３、前記溶解工程と前記最終還元工程とで発生する廃ガ
   スを前記微粉鉱の前記予備還元のために用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または２項記載の銑鉄の
   製造方法。 ４、前記造滓材が前記溶解サイクロンの中へ接線方向に
   吹き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３項までのいずれか１項に記載の銑鉄の製造方法。 ５、前記溶解サイクロン内での捩りあるいは傾斜運動が
   、前記酸素含有ガス装入口の対応した調整によって修正
   することができることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第４項までのいずれか１項に記載の銑鉄の製造方
   法。 ６、前記酸素含有ガスとして純酸素を用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか
   １項に記載の銑鉄の製造方法。 ７、前記微粉鉱が複数の工程を経て金属化率５０〜８５
   ％、望ましくは６５〜７５％にまで還元されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれ
   か１項に記載の銑鉄の製造方法。 ８、前記海綿鉄が気蜜性星形車を経由して前記溶解サイ
   クロンの中に導入されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載の銑鉄の
   製造方法。 ９、前記海綿鉄が空気によって前記溶解サイクロンの中
   に導入されることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第７項までのいずれか１項に記載の銑鉄の製造方法。 １０、スラグ層の上で冶金的作用をするコークス層を形
   成するために塊コークスを前記溶解サイクロンに供給す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第９項ま
   でのいずれか１項に記載の銑鉄の製造方法。 １１、前記コークス層の厚さが２０〜１００ｃｍである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の銑鉄の
   製造方法。 １２、前記溶解サイクロンの下部拡大部分の中へ昇温の
   ために酸素が吹き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１１項までのいずれか１項に記載の銑
   鉄の製造方法。 １３、前記溶解サイクロンの下部で加熱された酸素また
   は回収された工程内ガスがプラズマ・バーナーによって
   吹き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１２項までのいずれか１項に記載の銑鉄の製造方法
   。 １４、前記接線方向に吹き込まれる前記酸素含有ガスが
   プラズマ・バーナーまたはレキュペータによって予熱さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第１３
   項までのいずれか１項に記載の銑鉄の製造方法。 １５、前記予備還元工程の前記工程内ガスを、望ましく
   は前もってＣＯ＿２洗浄を行い、前記溶解サイクロンの
   廃ガスの冷却のために用いることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項から第１４項までのいずれか１項に記載の
   銑鉄の製造方法。 １６、前記予備還元が１基または２基以上の流動床で行
   なわれることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   １５項までのいずれか１項に記載の銑鉄の製造方法。 １７、前記予備還元が還元サイクロンの中で行なわれる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第１５項ま
   でのいずれか１項に記載の銑鉄の製造方法。 １８、前記予備還元が流動床炉で行なわれることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第１５項までのいずれ
   か１項に記載の銑鉄の製造方法。 １９、前記予備還元工程のＣＯ＿２含有廃ガスがプラズ
   マをバーナーに供給されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１３項または第１４項に記載の銑鉄の製造方法。 ２０、前記溶解サイクロンが誘導加熱されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項から第１９項までのいずれ
   か１項に記載の銑鉄の製造方法。