JPS6156216A - 溶融還元炉排ガスの処理方法 - Google Patents
溶融還元炉排ガスの処理方法Info
- Publication number
- JPS6156216A JPS6156216A JP59177880A JP17788084A JPS6156216A JP S6156216 A JPS6156216 A JP S6156216A JP 59177880 A JP59177880 A JP 59177880A JP 17788084 A JP17788084 A JP 17788084A JP S6156216 A JPS6156216 A JP S6156216A
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- Japan
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- exhaust gas
- reduction furnace
- gas
- furnace
- smelting reduction
- Prior art date
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- Pending
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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
-
- 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)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
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。
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〕
本発明は鉄鉱石の直接還元プロセスにおける排ガス処理
に関し、詳細には溶融還元炉排ガスの冷却及び改質を行
なう方法に関するものである。
に関し、詳細には溶融還元炉排ガスの冷却及び改質を行
なう方法に関するものである。
高炉法に代る新製鉄法が各方面で研究されている。予備
還元炉と転炉型溶融還元炉を使用する鉄鉱石直接還元法
は当該研究の一成果であジ、その概要は、シャフト炉や
流動層を用いて鉄鉱石を予備還元し、続いてこれを溶融
還元炉に導き微粉炭や酸素の吹錬を行なって製鉄及び石
炭ガス化を行なうものである。従って製鉄コストが比較
的安価であると共に有価ガスが得られるというメリット
もあシ有望視されている。しかしこの方法にも色々な欠
点があシ改良研究が重ねられている。
還元炉と転炉型溶融還元炉を使用する鉄鉱石直接還元法
は当該研究の一成果であジ、その概要は、シャフト炉や
流動層を用いて鉄鉱石を予備還元し、続いてこれを溶融
還元炉に導き微粉炭や酸素の吹錬を行なって製鉄及び石
炭ガス化を行なうものである。従って製鉄コストが比較
的安価であると共に有価ガスが得られるというメリット
もあシ有望視されている。しかしこの方法にも色々な欠
点があシ改良研究が重ねられている。
予備還元炉には鉄鉱石と還元性物質が供給され鉄鉱石の
部分的（通常７０％前後の）還元が行なわれる。これを
予備還元と称し、ここから排出される高熱（通常８００
℃前後の）鉄鉱石は、クーラーによって若干冷却された
後、例えば７５０℃前後になってから溶融還元炉に装入
される。溶融還元炉には微粉炭、酸素、天然ガス（或は
その他の炭化水素類）が供給され溶融還元が進行する結
果、溶鉄及び溶融スラグが形成される。−力木溶融還元
炉からはＣＯｌ！：Ｈ２を主成分とする高熱（通常１５
００’Ｃ前後の）ガスが排出されるが、還元性ガス成分
であるＣＯを含有することに鑑みこれを予備還元炉に循
環供給するというクローズドシステムの利用が考えられ
る。ところがここに２つの問題がある。第１点は排ガス
中に酸化性のＣＯ２が混在していること、あるいは溶融
を促進させるために排ガスの一部を燃焼させることがあ
るのでＣＯ２が増加することである。即ちＣＯによる還
元機能がＣＯ３によって阻害されるので、循環ガス供給
ライン中に脱ＣＯ２器を設置しなければならない。第２
点は排ガス温度が高すぎることであシ、予備還元炉への
供給に適した温度（通常８００℃前後）迄冷却する為の
冷却器の設置が必要である。即ち設備面で見ると脱Ｃ０
２器と冷却器の併設が必要であシイニシャルコスト及び
ランニングコスト面で問題があシ、有価物の利用という
観点から見るとＣ０２の放出、ＣＯ２吸収の為の吸着剤
の消費、高温エネルギーの無駄な消費（熱交換による回
収を図っているとは言うものの熱交換ロスは否定できな
い）等といった問題がある。
部分的（通常７０％前後の）還元が行なわれる。これを
予備還元と称し、ここから排出される高熱（通常８００
℃前後の）鉄鉱石は、クーラーによって若干冷却された
後、例えば７５０℃前後になってから溶融還元炉に装入
される。溶融還元炉には微粉炭、酸素、天然ガス（或は
その他の炭化水素類）が供給され溶融還元が進行する結
果、溶鉄及び溶融スラグが形成される。−力木溶融還元
炉からはＣＯｌ！：Ｈ２を主成分とする高熱（通常１５
００’Ｃ前後の）ガスが排出されるが、還元性ガス成分
であるＣＯを含有することに鑑みこれを予備還元炉に循
環供給するというクローズドシステムの利用が考えられ
る。ところがここに２つの問題がある。第１点は排ガス
中に酸化性のＣＯ２が混在していること、あるいは溶融
を促進させるために排ガスの一部を燃焼させることがあ
るのでＣＯ２が増加することである。即ちＣＯによる還
元機能がＣＯ３によって阻害されるので、循環ガス供給
ライン中に脱ＣＯ２器を設置しなければならない。第２
点は排ガス温度が高すぎることであシ、予備還元炉への
供給に適した温度（通常８００℃前後）迄冷却する為の
冷却器の設置が必要である。即ち設備面で見ると脱Ｃ０
２器と冷却器の併設が必要であシイニシャルコスト及び
ランニングコスト面で問題があシ、有価物の利用という
観点から見るとＣ０２の放出、ＣＯ２吸収の為の吸着剤
の消費、高温エネルギーの無駄な消費（熱交換による回
収を図っているとは言うものの熱交換ロスは否定できな
い）等といった問題がある。
本発明はこの様な事情を憂慮してなされたものであって
、設備及び運転コストの低減、並びに有価物の有効利用
等を図ることのできる様な改良手段の提供を目的とする
ものである。
、設備及び運転コストの低減、並びに有価物の有効利用
等を図ることのできる様な改良手段の提供を目的とする
ものである。
本発明の要旨は、高温の溶融還元炉排ガスを炭化水素系
物質と接触させることにより該排ガス中の酸化性成分を
吸熱反応的に還元し、低温で且つ改質された排ガスとす
る点に存在するものである。
物質と接触させることにより該排ガス中の酸化性成分を
吸熱反応的に還元し、低温で且つ改質された排ガスとす
る点に存在するものである。
溶融還元炉排ガス中には、主成分であるＣＯ及びＨ，（
いずれも還元性ガス）の他に、前述した様なＣ０２（酸
化性ガス）が含まれておシ、予備還元炉に循環供給する
と、ＣＯやＨ７の還元作用に対してＣＯ２の酸化作用が
拮抗的に働らき、予備還元機能が阻害を受ける。そこで
本発明者等はＣＯ２を吸着的な除去に付す代りに、積極
的にＣＯへ変換することにより、還元用の有価ガスとし
て利用することに想到した。そしてＣＯ２をＣＯへ還元
する為の試剤について検討したところ、炭化水素系物質
がもつとも有効であることを見出した。
いずれも還元性ガス）の他に、前述した様なＣ０２（酸
化性ガス）が含まれておシ、予備還元炉に循環供給する
と、ＣＯやＨ７の還元作用に対してＣＯ２の酸化作用が
拮抗的に働らき、予備還元機能が阻害を受ける。そこで
本発明者等はＣＯ２を吸着的な除去に付す代りに、積極
的にＣＯへ変換することにより、還元用の有価ガスとし
て利用することに想到した。そしてＣＯ２をＣＯへ還元
する為の試剤について検討したところ、炭化水素系物質
がもつとも有効であることを見出した。
炭化水素系物質の種類については本発明において制限さ
れるべき理由がなく、要はＣ０２に対して還元的に作用
し得べきものであシさえすれば良いのであるが、入手の
容易性、取扱の容易性１反応活性の高さ等を総合的に勘
案してみると、天然ガスが最適のものであると言うこと
ができる。そこで天然ガスを用いる場合について更に説
明するが、勿論ＣＨ４，Ｃ，Ｈ６，Ｃ，Ｈ，等の炭化水
素ガスを排除するものではない。さて天然ガス中の主成
分はＣＨ，であるから、これに前述のＣＯ２を接触させ
ると次の様な反応が起こる。
れるべき理由がなく、要はＣ０２に対して還元的に作用
し得べきものであシさえすれば良いのであるが、入手の
容易性、取扱の容易性１反応活性の高さ等を総合的に勘
案してみると、天然ガスが最適のものであると言うこと
ができる。そこで天然ガスを用いる場合について更に説
明するが、勿論ＣＨ４，Ｃ，Ｈ６，Ｃ，Ｈ，等の炭化水
素ガスを排除するものではない。さて天然ガス中の主成
分はＣＨ，であるから、これに前述のＣＯ２を接触させ
ると次の様な反応が起こる。
ＣＨ４＋ Ｃｏ、→２ＣＯ＋２Ｈ。
（吸熱反応量２６４０ｋｃａｌ／ Ｎｍ” ）即ちＣＨ
４及びＣＯ２の各１モルからＣＯ及びＨ２の各２モルが
形成されることにな）、ＣＯ□がＣＯに変換されてその
有価性が向上されるだけでなく、■、の生成によって還
元性能が一段と高いものに外るという利点がある。尚天
然ガス中のその他の成分についても次の様な反応が期待
される。
４及びＣＯ２の各１モルからＣＯ及びＨ２の各２モルが
形成されることにな）、ＣＯ□がＣＯに変換されてその
有価性が向上されるだけでなく、■、の生成によって還
元性能が一段と高いものに外るという利点がある。尚天
然ガス中のその他の成分についても次の様な反応が期待
される。
Ｃ，Ｈ６＋ ２ Ｃｏ、→４ＣＯ＋３Ｈ。
（吸熱反応量 ４５８０ ｋａＬ／ＮｍすＣ３Ｈ，＋
３ ＣＯ，→６ＣＯ＋４Ｈ。
３ ＣＯ，→６ＣＯ＋４Ｈ。
（吸熱反応量 ６６３０ 日／Ｎｍ” ）尚今迄の説明
では述べてこなかったが、溶融還元炉排ガス中には、更
にＨ２０も含まれておシ、従来とのＨ，Ｏは余シ大きな
問題とされてこなかった。しかしながらＨ，Ｏも酸素供
給能力を潜在的に有しているという意味では一種の酸花
性成分と考えることができる。そして本発明ではＨ，Ｏ
成分も炭化水素系物質と接触されるので、次式で示す様
にＨ，Ｏ成分も還元され、還元能力の高いＨ２に改質さ
れるということが分かった。
では述べてこなかったが、溶融還元炉排ガス中には、更
にＨ２０も含まれておシ、従来とのＨ，Ｏは余シ大きな
問題とされてこなかった。しかしながらＨ，Ｏも酸素供
給能力を潜在的に有しているという意味では一種の酸花
性成分と考えることができる。そして本発明ではＨ，Ｏ
成分も炭化水素系物質と接触されるので、次式で示す様
にＨ，Ｏ成分も還元され、還元能力の高いＨ２に改質さ
れるということが分かった。
ＣＨ，＋Ｈ，０４ＣＯ＋ ３ Ｈ。
（吸熱反応量２２００ ｈＬ／Ｎｍ” ）Ｃ，Ｈ，＋
２Ｈ２０→２ＣＯ＋５Ｉ（。
２Ｈ２０→２ＣＯ＋５Ｉ（。
（吸熱反応量３７００ ｋｃａｌ／ＮｍすＣ，Ｈ，＋
３Ｈ，Ｏ→３ＣＯ＋７Ｈ。
３Ｈ，Ｏ→３ＣＯ＋７Ｈ。
（吸熱反応量５３１０國／Ｎｍ” ）
即ちＨ，ＯがＨ２として改質され、又還元性のあるＣＯ
も同時に形成される。
も同時に形成される。
結局溶融還元炉排ガスの成分は、元々還元性成分として
存在していたＣＯやＨｌの他に、Ｃ０２やＨ，Ｏが反応
した結果であるＣＯやＨ７が加わシ（逆に言えば酸化性
成分となり得るＣＯ２やＨ２Ｏが除去され）、更に未反
応の炭化水素類も加わるので、その還元能力は大幅に向
上され、効果的な改質が行なわれたこととなる。
存在していたＣＯやＨｌの他に、Ｃ０２やＨ，Ｏが反応
した結果であるＣＯやＨ７が加わシ（逆に言えば酸化性
成分となり得るＣＯ２やＨ２Ｏが除去され）、更に未反
応の炭化水素類も加わるので、その還元能力は大幅に向
上され、効果的な改質が行なわれたこととなる。
一方上述の各反応式で示した改質反応は、所謂吸熱反応
的に進行していくものである。従って炭化水素系物質の
追加による希釈的冷却効果の他に吸熱反応による冷却効
果が加わシ、従来の如き熱回収設備を使わカくとも十分
冷却され、予備還元炉への導入に適した温度領域（前述
の如く８００℃前後）に至ることが分かった。尚溶融還
元炉排ガス中のＣＯ，やＨ，Ｏが少ない場合は吸熱反応
の寄与が少なくなって冷却が不十分となるので追７
加的な冷却手段を施せば良く、逆にＣＯ３やＨ，
０が多い場合は吸熱反応の寄与が多くなって冷却が過剰
となるので該反応系（具体的には反応容器）のまわりに
高熱（未改質・未冷却）の溶融還元炉排ガスを供給して
過剰冷却を防ぐ様に構成すれば良い。
的に進行していくものである。従って炭化水素系物質の
追加による希釈的冷却効果の他に吸熱反応による冷却効
果が加わシ、従来の如き熱回収設備を使わカくとも十分
冷却され、予備還元炉への導入に適した温度領域（前述
の如く８００℃前後）に至ることが分かった。尚溶融還
元炉排ガス中のＣＯ，やＨ，Ｏが少ない場合は吸熱反応
の寄与が少なくなって冷却が不十分となるので追７
加的な冷却手段を施せば良く、逆にＣＯ３やＨ，
０が多い場合は吸熱反応の寄与が多くなって冷却が過剰
となるので該反応系（具体的には反応容器）のまわりに
高熱（未改質・未冷却）の溶融還元炉排ガスを供給して
過剰冷却を防ぐ様に構成すれば良い。
第１図は本発明のプロセスを概念的に示す説明図であシ
、物質の出入シは夫々図示した通シである。予備還元炉
に装入された鉄鉱石は、予備還元を受けた後溶融還元炉
に装入され、溶融還元炉排ガスは反応器へ導入され一部
は反応器の外周を通してこれを加熱し、オフガスとして
処理される。
、物質の出入シは夫々図示した通シである。予備還元炉
に装入された鉄鉱石は、予備還元を受けた後溶融還元炉
に装入され、溶融還元炉排ガスは反応器へ導入され一部
は反応器の外周を通してこれを加熱し、オフガスとして
処理される。
反応器には天然ガスが供給され溶融還元炉排ガスとの接
触によってこれを改質並びに冷却する。こうして得られ
たガスは改質ガスとして予備還元炉に供給され、鉄鉱石
の予備還元に供される。
触によってこれを改質並びに冷却する。こうして得られ
たガスは改質ガスとして予備還元炉に供給され、鉄鉱石
の予備還元に供される。
第１図に示すプロセスで処理を行なったとき（実施例）
、及び反応器の代シに熱交換器を用いて実施例と同じ組
成のガスを溶融還元炉にて発生させたとき（比較例）に
ついて、・反応資材の消費量を比較したところ、第１表
に示す様な結果が得られた。
、及び反応器の代シに熱交換器を用いて実施例と同じ組
成のガスを溶融還元炉にて発生させたとき（比較例）に
ついて、・反応資材の消費量を比較したところ、第１表
に示す様な結果が得られた。
第 １ 表
第１表に示す如〈実施例では天然ガスの消費量が増大し
ているが、これは反応器へ天然ガスの供給を行なった為
である。これに対し石炭及び酸素ガスの消費量は実施例
ではかなシ少なくなっている。そこでこれをエネルギー
面から比較したところ第２表の様になる。
ているが、これは反応器へ天然ガスの供給を行なった為
である。これに対し石炭及び酸素ガスの消費量は実施例
ではかなシ少なくなっている。そこでこれをエネルギー
面から比較したところ第２表の様になる。
第 ２ 表
＊１）石炭燃焼熱 ７３５２目／ｋｇ （石炭）＊
２）酸素製造エネルギー １５６８ ｈｌ／Ｎｍ”（酸
素）＊８）天然ガス燃焼熱 ９００１ ｋｃａｌ／
Ｎｍ” （天然ガス）＊４）排ガスカロリー ８００
ｋｃａｌ／Ｎｍ” （排ガス）第２表から分かるよう
に、溶融還元炉からの排ガス処理を行うことによシ、０
．７４ Ｇｃａ ｌ／ ｔＨＭという大きなエネルギー
が節約された。
２）酸素製造エネルギー １５６８ ｈｌ／Ｎｍ”（酸
素）＊８）天然ガス燃焼熱 ９００１ ｋｃａｌ／
Ｎｍ” （天然ガス）＊４）排ガスカロリー ８００
ｋｃａｌ／Ｎｍ” （排ガス）第２表から分かるよう
に、溶融還元炉からの排ガス処理を行うことによシ、０
．７４ Ｇｃａ ｌ／ ｔＨＭという大きなエネルギー
が節約された。
本発明は上記の様に構成されているので、溶融還元炉排
ガスの冷却と改質を、ｉ −ｐ、ｐ偏向で合理的に進め
ることができ、系外へ放出する有価物及びエネルギーも
少々くなった。即ち設備面、運転管理面及び物質収支の
面で極めて合理的外方法であると言うことができる。
ガスの冷却と改質を、ｉ −ｐ、ｐ偏向で合理的に進め
ることができ、系外へ放出する有価物及びエネルギーも
少々くなった。即ち設備面、運転管理面及び物質収支の
面で極めて合理的外方法であると言うことができる。
第１図は本発明のプロセスを示す概念図である。
Claims (1)
- 鉄鉱石を予備還元し次いで溶融還元する溶鉄の製造プロ
セスで発生する溶融還元炉排ガスの処理方法であって、
高温の溶融還元炉排ガスを炭化水素系物質と接触させる
ことにより該排ガス中の酸化性成分を吸熱反応的に還元
し、低温で且つ改質された排ガスを得ることを特徴とす
る溶融還元炉排ガスの処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59177880A JPS6156216A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 溶融還元炉排ガスの処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59177880A JPS6156216A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 溶融還元炉排ガスの処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6156216A true JPS6156216A (ja) | 1986-03-20 |
Family
ID=16038668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59177880A Pending JPS6156216A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 溶融還元炉排ガスの処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6156216A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6362809A (ja) * | 1986-08-30 | 1988-03-19 | マンネスマン・アクチエンゲゼルシヤフト | 微粒鉄鉱石から鉄を製造する方法 |
| JPS63140012A (ja) * | 1986-12-02 | 1988-06-11 | Nkk Corp | 溶融還元製錬方法 |
| JP7315125B1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-07-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉鉄鉱石の還元方法 |
| WO2023162389A1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-08-31 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉鉄鉱石の還元方法 |
-
1984
- 1984-08-27 JP JP59177880A patent/JPS6156216A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6362809A (ja) * | 1986-08-30 | 1988-03-19 | マンネスマン・アクチエンゲゼルシヤフト | 微粒鉄鉱石から鉄を製造する方法 |
| JPS63140012A (ja) * | 1986-12-02 | 1988-06-11 | Nkk Corp | 溶融還元製錬方法 |
| JP7315125B1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-07-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉鉄鉱石の還元方法 |
| WO2023162389A1 (ja) * | 2022-02-24 | 2023-08-31 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 粉鉄鉱石の還元方法 |
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