JPS62214117A - 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 この発明は高炉法によらない銑鉄の製造方法に係り、詳
しくはシャフト炉で生成させたフェロコークスあるいは
フェロコークスと塊鉄鉱石を溶解ガス化炉で還元溶解し
て銑鉄を製造する方法に関する。

技術的背景とその問題点 鉄鉱石を還元溶解し、銑鉄を製造する方法として、鉄鉱
石を塊状態でガス還元した後溶解する方式と、鉄鉱石を
加熱溶解した後固体還元剤で還元する方式があり、前者
に属するものとして高炉法、後者に属するものとして溶
融還元法があることは周知のとおりである。

しかるに、溶融還元法における溶融鉱石の固体還元は著
しい吸熱反応であり、反応浴に熱を安定に供給すること
が非常に困難で、かつ溶融鉱石による耐火物の侵食が激
しいという難点を有するために、現在高炉法に匹敵する
生産性、経済性を有するプロセスは存在していない。

一方、高炉法のように、鉄鉱石をガス還元した後溶解す
る方式では、鉄鉱石のガス還元が若干の発熱反応である
ため還元反応が安定に進行するとともに、溶融物中の鉄
酸化物は少なく、耐火物損傷の問題も溶融還元法に比べ
少ない。また、高炉法は同一容器内で鉱石のガス還元、
溶解を行なうので、極めて熱効率が高く、副生ずるガス
を回収することで消費エネルギーの節減がはかられると
いう利点を有する。しかし、高炉法はコークスの原料と
して良質の強粘結炭を必要とする上、ソリューションロ
ス度広が大きい吸熱反応であるために燃料比を増加させ
るという問題、さらにはコークス炉送風設備等の犬がか
りな付属設備を必要とし設備費が高くつく等の問題があ
る。

従って、原料事情の悪化が予想される将来に対し、高炉
法のように高生産性と高熱効率を達成できるとともに、
低品質の原料を使用できる製銑法の開発は大きな意義を
もち、これまでにも多くの研究開発がなされてきた。

従来、このような方法に関連する技術としては、例えば
■キューポラ方式、■西独のコルフシュタールアクチュ
ンゲゼルシャフトの方法、■スウェーデンのシュティフ
テルゼン・フェール・メタルルギスクーフォルスクニン
クスの方法（特開昭４９−１１０５１９　）等が知られ
ている。しかし、■の方式は副生ガスがＮ、　、　Ｃｏ
、を多量に含む低カロリーガスであり、還元ガスあるい
は燃料ガス等として利用できない欠点を有し、■の方法
は半還元鉄を溶解するために石炭チャーの流動層を形成
し、その上に保持した半還元鉄を高温ガスで加熱溶解す
る方式であるため、多量の高温ガスを必要とする欠点を
有し、■の方法は半還元鉄を酸素と炭化水素と同時に羽
口から吹込み、酸素と炭化水素が燃焼して生成する高温
ガスの顕熱で半還元鉄を溶解する方式をとっているため
、半還元鉄を溶解した後のガスは半還元鉄の融点以上の
高温ガスであり、酸素と炭化水素の燃焼熱を効率的に半
還元鉄の溶解に利用していない。また、これらの従来法
においては、コークスは系外で別途製造され、そのため
の乾留エネルギーを消費するのみならず、鉄鉱石を塊成
する等の事前処理を必要とした。

発明の目的 この発明は従来の前記問題点を解決するためになされた
もので、燃料による制約を受けることなく、また低品位
原料の直接使用を可能とする銑鉄の製造方法を提案する
ことを目的とするものである。

発明の構成 この発明に係る銑鉄の製造方法は、−酸化炭素および／
または水素を主成分とする高温還元性ガスを生成する手
段とコークス充填層を有する溶解ガス化炉を用いて銑鉄
を製造する方法に、おいて、粉石炭と粉鉄鉱石の混合成
型物を移動層式竪型炉に装入し、高温還元性ガスにより
前記混合成型物中の鉄鉱石を還元するとともに石炭を乾
留してフェロコークスを得ること、および溶解ガス化炉
内のコークス充填層の上部に該フェロコークスを単独あ
るいは塊鉄鉱石とともに装入し、高温還元性ガスを前記
コークス充填層内で上昇させてフェロコークスおよび／
または塊鉄鉱石を溶解させるとともにその溶融金属を上
昇高温ガスと向流でコークス充填層内で流下させ、その
流下の過程で未還元の金属酸化物をコークスにより還元
し溶銑を得ることを特徴とするものである。

ここで、原料の粉石炭としては、粘結炭と非粘結脚のい
ずれか一方または両方の混合物が用いられる。粉石炭お
よび粉鉄鉱石の混合成型物の強度が不足するときはエチ
レンボトムオイル、タールピッチ等のバインダーを添加
することが好ましい。

以下、この発明方法を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図はこの発明方法を実施するための設備の一例を示
す概略図である。

この発明方法を実施するための設備は、大きく分けて溶
解ガス化炉（１］、シャフト炉（２）および混合物成型
ライン（３）より構成される。

溶解ガス化炉（１）は炉体上部にフェロコークス供給口
（１−２）および塊鉄鉱石９石炭１石灰等の副原料供給
口（１−３）とガス取出口（１−４）を有し、炉体側壁
部に酸素、水蒸気および微粉炭の吹込用羽口（１−５）
を有し、炉下部に出銑滓口（１−６＞を設けてなり、か
つ炉内には燃焼室（ａ）、ガスと溶銑および溶滓とが向
流で通過できる空隙を有するコークス充填層（ｂ）、未
溶解層（ｅ）および溶銑滓湯溜り（ｄ）が形成されてい
る。

シャフト炉（２）はガスと混合物の向流式炉であって、
その構造は炉体上部に粉石灰と粉鉄鉱石の混合物を供給
するための装入口（２−１）とガス取出口（２−２）を
、炉体側壁部にガス吹込口（２−３＞を、炉下部にフェ
ロコークス切出口（２−４）がそれぞれ設けられ、かつ
炉内に混合物の充填層（ｆ）が形成されるようになって
いる。（２−５）は上昇配管である。

混合物成型ライン（３Ｄは原料の混線機（３−１）、成
型機（３−２＞および装入ホッパー（３−３）とから構
成される装入ホッパー（３−３）から混合物が前記シャ
フト炉（２］に供給されるようになっている。

（４）は溶解ガス化炉で生成した高温還元性ガスをシャ
フト炉（２）へ供給するためのガス配管、（５）はシャ
フト炉（２）で生成されたフェロコークスを溶解ガス化
炉（１）へ供給するための原料供給ラインである。

上記設備において、シャフト炉（２）に装入される混合
物は混合物成型ライン（３）の混線機（３−１）にて、
適当にサイジングされた粘結炭αＯ２非粘結炭α℃。

粉鉄鉱石（イ）およびバインダー（至）からなる原料を
混練した後、成型機（３−２）にて所定形状に成型して
つくられる。成型された混合物は装入ホッパー（３−３
）からシャフト炉（２］に装入される。炉体上部の装入
口（２−１）から炉内に装入された混合物は充填層（ｆ
）を形成し、炉内を緩速で降下する間に炉体下部のガス
吹込口（２−３）より吹込まれて上昇する高温ガスの顕
熱により７００〜１０００℃の温度に加熱され、混合物
中の石炭が乾留されるとともに、吹込まれたガス中に含
まれるＧｏ、Ｈ，の還元性ガスあるいは石炭の乾留によ
り発生する副生ガス（炭化水素等）により混合物中の鉄
鉱石の還元も同時に進行する。さらに石炭は４００〜５
００℃で軟化溶融するために、混合された石炭と鉄鉱石
はこれらの温度で一体化されフェロコークスとなる。一
方、乾留、還元により顕熱を失なったガスは炉内を上昇
後低温のガスとなってガス取出ロア　− （２−２）より上昇配管（２−５）を経て糸外に排出さ
れる。

上記シャフト炉で製造されたフェロコークスは炉下部の
切出口（２−４）から原料供給ライン（５）を経て連続
的に溶解ガス化炉（１］に送給される。溶解ガス化炉の
フェロコークス供給口（１−２）から炉内へ装入された
フェロコークスは、副原料装入口（１−３）から装入さ
れた塊鉄鉱石、石灰石等の副原料と共に未溶解層（Ｃ）
を形成する。一方、羽口（１−５）から酸素αも水蒸気
（至）および微粉炭α・が吹込まれ、燃焼室（ａ）で燃
焼反応を生起しコークス充填層（ｂ）においてＣＯとＨ
２を主成分とする温度１８００℃以上の高温ガスが生成
する。この生成ガスはコークス充填層（ｂ）中の空隙を
上昇し、未溶解部（Ｃ）のフェロコークス中の鉄鉱石分
を溶解させるとともに塊鉄鉱石を還元溶解させた後ガス
取出口（１−４）より高温還元性ガス（約９００〜１０
００℃）として取出され、その一部または全部がガス配
管（４）を経て前記シャフト炉（２）へ送られる。一方
、前記高温ガスにより溶解して生成した溶融金属はコ−
クス充ｔｌｊｉｌ（ｂ）内の空隙中で上昇高温ガスと向
流で滴下し、その過程で未還元の金属酸化物をコークス
により還元しコークス中の炭素を溶融金属中に溶解させ
て溶銑となし、生成した溶銑および溶滓はコークス充填
層（ｂ）下部の湯溜り（ｄ）に収集され、出銑滓口（１
−６）より抽出される。

なお、コークス充填層（ｂ）の消費分は副原料供給口（
１−３）から順次補給され、常に一定量のコークス充填
層に維持される。炉内のガス圧力は２〜５　ｋｆ／ｊの
ゲージ圧力で操作する。

次に、この発明の実施例を示す。

実　　　施　　　例 第１図に示すものと同じ試験設備により、内径１９０ｆ
ｌの羽口を４組有し、小径部内径４ｍ、　大径部内径６
ｍ　、羽目と未溶解層との距離が５ｍのシャフト部から
なる溶解ガス化炉をゲージ圧５−／−にて第１表に示す
条件で操業したところ、炭素濃度４．５％の銑鉄８２　
ｔ／ｈ、溶滓２２．７　ｔ／ｈ、および温度９５０℃で
第２表に示す組成を有するガス９９．２ｋＮｍ”／ｈが
得られた。

得られた溶解ガス化炉生成ガスの全量を炉頂部内径４ｍ
、炉底部内径６ｍ、高さ８．５ｍのシャフト炉に供給し
、成型ラインにおいて粘結炭、非粘結炭、粉鉄鉱石およ
びバインダーをそれぞれ８．７　ｔ／ｈ。

２７．６　ｔ／ｈ、　９６．Ｏｔ／ｈ、　３．２　ｔ／
ｈの割合で混線機に供給した後成型ロールにて成型圧２
５０　ｋｇ／ｇｄで４５ｆｉＸ４５ｆｌＸ４０ｍ１１の
大きさのブリケットに成型した混合物１３５．５　ｔ／
ｈを加熱処理したところ％温度７００℃のフェロコーク
ス９９．３　ｔ／ｈが製造され、さらに温度１８０℃で
第３表に示す組成を有するシャフト炉排出ガス１０７．
１　ｋＮｍ’／ｈが得られ、前記フェロコークスの全量
と塊鉄鉱石を２４　ｔ／ｈで溶解ガス化炉に供給した。

第１表　溶解ガス化炉の操業条件 第２表　溶解ガス化炉生成ガスの組成（％）発明の詳細 な説明したごとく、この発明方法は鉄鉱石の還元過程と
石炭の乾留過程を一つの容器で同時に行なうので、設備
費が安くつく上、安価な石炭および粉鉄鉱石を使用でき
る利点がある。さらに、鉄鉱石の還元および石炭の乾留
用熱源に溶解ガス化炉で発生する高温ガスの持つ還元能
および顕熱を有効に利用するもので、還元および乾留エ
ネルギーコストが安くつき経済的である。

また、溶解ガス化炉ではフェロコークスあるいは塊鉄鉱
石が無荷重で溶解されるため、高温軟化性状の劣った鉱
石の使用も可能となるとともに、コークス充填層は高炉
のごとき荷重と荷下りによる衝撃を受けることがないの
で、低強度のフェロコークスの使用が可能となる。

従って、この発明方法によれば、全体としてエネルギー
消費が少なくかつ低品質の原料を使用することができ、
さらにコークスや塊成鉱の製造工程の簡略化がはかられ
ることにより、大幅に銑鉄製造コストの低減がはかられ
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施するための設備の一例を示
す概略図である。 １・・・溶解ガス化炉、１−２・・・フェロコークス供
給口、１−４・・・ガス取出口、１−５・・・羽口、１
−６・・・出銑滓口、２・・・シャフト炉、２−１・・
・装入口、２−３・・・ガス吹込口、２−４・・・フェ
ロコークス切出口、３・・・混合物成型ライン、３−１
・・・混練機、３・・・２・・・成型機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一酸化炭素および／または水素を主成分とする高温還元
   性ガスを生成する手段とコークス充填層を有する溶解ガ
   ス化炉を用いて銑鉄を製造する方法において、粉石炭と
   粉鉄鉱石の混合成型物を移動層式竪型炉に装入し、高温
   還元性ガスにより前記混合成型物中の鉄鉱石を還元する
   とともに石炭を乾留してフェロコークスを得ること、お
   よび溶解ガス化炉内のコークス充填層の上部に該フェロ
   コークスを単独あるいは塊鉄鉱石とともに装入し、高温
   還元性ガスを前記コークス充填層内で上昇させてフェロ
   コークスおよび／または塊鉄鉱石を溶解させるとともに
   、その溶融金属を上昇高温ガスと向流でコークス充填層
   内で流下させ、その流下の過程で未還元の金属酸化物を
   コークスにより還元し溶銑を得ることを特徴とする銑鉄
   の製造方法。