JPS62263909A - 鉄を製造する方法 - Google Patents
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Classifications
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- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
-
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- 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
-
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- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
- C21B2100/64—Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C2007/0093—Duplex process; Two stage 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
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
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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、伸ばされた（長い）反応容器内で鉄を製造す
る方法に関するものであり、この反応容器は浴底ノズル
および頂部吹込み手段を備え、これらから炭素質燃料、
鉄鉱石および／又はあらかじめ還元された鉱石が溶湯へ
供給され、かつ溶湯から出る反応ガス、おもにＣＯおよ
びＨ２がひとつ又はそれ以上の段階において酸素含有ガ
スで後燃焼される。
る方法に関するものであり、この反応容器は浴底ノズル
および頂部吹込み手段を備え、これらから炭素質燃料、
鉄鉱石および／又はあらかじめ還元された鉱石が溶湯へ
供給され、かつ溶湯から出る反応ガス、おもにＣＯおよ
びＨ２がひとつ又はそれ以上の段階において酸素含有ガ
スで後燃焼される。
同じ種類の知られた方法が西ドイツ公開公報第３１３３
５７５号に記載されている。炭素質燃料および／又は炭
化水素燃料が鉄浴反応器内でガス化され、ガスだけでな
く一部が酸化物形態の鉄を含有する物質から溶融鉄をも
作る。鉄浴内石炭燃焼中に解放されたエネルギは、この
方法において、鉄浴反応器のガス室内でガス状反応生成
物を浴表面へ向けられた酸素含有媒体の自由ジェットで
もって後燃焼することによっておよびこのようにして発
生した熱を溶湯へ伝えることによって高められる。
５７５号に記載されている。炭素質燃料および／又は炭
化水素燃料が鉄浴反応器内でガス化され、ガスだけでな
く一部が酸化物形態の鉄を含有する物質から溶融鉄をも
作る。鉄浴内石炭燃焼中に解放されたエネルギは、この
方法において、鉄浴反応器のガス室内でガス状反応生成
物を浴表面へ向けられた酸素含有媒体の自由ジェットで
もって後燃焼することによっておよびこのようにして発
生した熱を溶湯へ伝えることによって高められる。
この方法を適用する際に、鉄浴内でのガスの激しい発生
が溶融鉄の反応容器からの排出を招くことは明らかであ
った。従来タイプの６０トン製鋼の底吹き転炉が上述公
報に係る方法によって操業されて、溶融鉄が石炭および
鉱石から得られた。
が溶融鉄の反応容器からの排出を招くことは明らかであ
った。従来タイプの６０トン製鋼の底吹き転炉が上述公
報に係る方法によって操業されて、溶融鉄が石炭および
鉱石から得られた。
この方法を実施するときに、反応成分の石炭および鉱石
並びに鉄浴への酸素の合計量の一部がノスルを通して転
炉底部にて保護媒体包囲体（ｓｈｅａｔｈｉｎｇ）と共
に供給される。転炉のガス室内で鉄浴から出た反応ガス
が浴上方のノズルからの酸素によって後燃焼されて、約
３０％の後燃焼程度が達成されるであろう。１トンの溶
融鉄を鉄鉱石から製造するために、約１トンの石炭を溶
湯に供給する必要があった。この方法は基本的に上述公
報に述べられたように行なわれるが、一方では転炉から
直接に飛散され他方では廃ガス流で搬出されるスプラソ
シ１のためにかなりの量の鉄が失われて、プロセス全体
としては経済的でない。
並びに鉄浴への酸素の合計量の一部がノスルを通して転
炉底部にて保護媒体包囲体（ｓｈｅａｔｈｉｎｇ）と共
に供給される。転炉のガス室内で鉄浴から出た反応ガス
が浴上方のノズルからの酸素によって後燃焼されて、約
３０％の後燃焼程度が達成されるであろう。１トンの溶
融鉄を鉄鉱石から製造するために、約１トンの石炭を溶
湯に供給する必要があった。この方法は基本的に上述公
報に述べられたように行なわれるが、一方では転炉から
直接に飛散され他方では廃ガス流で搬出されるスプラソ
シ１のためにかなりの量の鉄が失われて、プロセス全体
としては経済的でない。
本発明は、鉄撰先を回避して炭素質燃料および鉄鉱石か
ら鉄を製造する方法を提供する課題に基づいている。
ら鉄を製造する方法を提供する課題に基づいている。
この課題が、本発明にしたがって、反応容器の廃ガス開
口を炭素質燃料の反応領域からずらして噴出かつ飛散の
領域の外に配置し、該廃ガス開口に接続された熱ガス導
管内で廃ガスの温度を廃ガス流で運ばれる鉄滴の凝固温
度以上に保ち、そして廃ガスを隣接画室内で１０００℃
以下に冷却することによって解決される。
口を炭素質燃料の反応領域からずらして噴出かつ飛散の
領域の外に配置し、該廃ガス開口に接続された熱ガス導
管内で廃ガスの温度を廃ガス流で運ばれる鉄滴の凝固温
度以上に保ち、そして廃ガスを隣接画室内で１０００℃
以下に冷却することによって解決される。
本発明によると、提案された課題を解決する第１ステツ
プは長い反応容器、例えば、ドラム型転炉の使用にあり
、この反応容器では廃ガス開口が炭素質燃料の反応領域
からずらされて噴出かつ飛散の領域の外に配置されてい
るので、この反応領域の上方には容器の中から直接に飛
散された金属スプラッシュが通るような大きな直径の開
口はない。
プは長い反応容器、例えば、ドラム型転炉の使用にあり
、この反応容器では廃ガス開口が炭素質燃料の反応領域
からずらされて噴出かつ飛散の領域の外に配置されてい
るので、この反応領域の上方には容器の中から直接に飛
散された金属スプラッシュが通るような大きな直径の開
口はない。
しかしながら、このような反応容器でさえも、廃ガスが
約０． ｌ ｔｓ以下の滴サイズの漱細鉄滴を大量に運
ぶことが驚くほどあるとわかった。導入した石炭１トン
当り約１００〜２００ ｋｇの量が直径０．０１〜０．
Ｉ ｎ＋の同じような滴（粒子）である。廃ガスによ
って運ばれるこれら滴が廃ガス導管内で溜り、かつ比較
的短時間の操業後に該導管を塞ぐ。例えば、１０１−ン
転炉の廃ガス導管でかなりの堆積および閉塞さえもが３
〜３０トンの石炭処理量で１〜１０時間の操業後に既に
確められていた。
約０． ｌ ｔｓ以下の滴サイズの漱細鉄滴を大量に運
ぶことが驚くほどあるとわかった。導入した石炭１トン
当り約１００〜２００ ｋｇの量が直径０．０１〜０．
Ｉ ｎ＋の同じような滴（粒子）である。廃ガスによ
って運ばれるこれら滴が廃ガス導管内で溜り、かつ比較
的短時間の操業後に該導管を塞ぐ。例えば、１０１−ン
転炉の廃ガス導管でかなりの堆積および閉塞さえもが３
〜３０トンの石炭処理量で１〜１０時間の操業後に既に
確められていた。
本発明によれば、廃ガス導管内でのこのような堆積が、
廃ガス開口に接続された熱ガス導管内廃ガス温度を廃ガ
ス流で運ばれる鉄滴の凝固温度以上に保つことによって
回避できる。廃ガス導管のこの熱い区域が大きな画室に
開孔しており、この画室内で廃ガスが１０００℃以下ま
で冷却される。
廃ガス開口に接続された熱ガス導管内廃ガス温度を廃ガ
ス流で運ばれる鉄滴の凝固温度以上に保つことによって
回避できる。廃ガス導管のこの熱い区域が大きな画室に
開孔しており、この画室内で廃ガスが１０００℃以下ま
で冷却される。
本発明によると、このガス冷却画室はひとつの選択とし
て基本的に設計されうる。しかしながら、それがほぼ円
筒状であることは好ましく、円筒の直径は熱ガス導管の
直径よりも何倍も大きい。ガス冷却画室は水冷壁を有す
るかまたは耐火材料で内張すされている。これら２つの
場合の組合せもまた有効であるとわかっている。ガス冷
却画室は、自由流れの廃ガス流がガス冷却画室内の存在
時間に起因して１０００℃以下への温度低下を受ける程
長いのが好ましい。
て基本的に設計されうる。しかしながら、それがほぼ円
筒状であることは好ましく、円筒の直径は熱ガス導管の
直径よりも何倍も大きい。ガス冷却画室は水冷壁を有す
るかまたは耐火材料で内張すされている。これら２つの
場合の組合せもまた有効であるとわかっている。ガス冷
却画室は、自由流れの廃ガス流がガス冷却画室内の存在
時間に起因して１０００℃以下への温度低下を受ける程
長いのが好ましい。
本発明のさらに特別の有益な実施態様は、廃ガス流の温
度を指定最大温度１０００℃以下の値まで下げるために
廃ガスに冷たいガス、液体および／又は粉体物質を廃ガ
スが廃ガス通路を離れると又はその直後に混合すること
である。粉体物質の利点は廃ガスによって運ばれた鉄滴
が該粉体物質上に溜まることである。使用可能な粉体物
質は、例えば、粉砕された鉱石、石灰、石灰石、加工し
ていないマグネサイト、石炭、コークスの単独又は所望
の混合物である。
度を指定最大温度１０００℃以下の値まで下げるために
廃ガスに冷たいガス、液体および／又は粉体物質を廃ガ
スが廃ガス通路を離れると又はその直後に混合すること
である。粉体物質の利点は廃ガスによって運ばれた鉄滴
が該粉体物質上に溜まることである。使用可能な粉体物
質は、例えば、粉砕された鉱石、石灰、石灰石、加工し
ていないマグネサイト、石炭、コークスの単独又は所望
の混合物である。
本発明によると、上述した粉体物質と廃ガス自身との間
で付加的な反応を起こすことができる。
で付加的な反応を起こすことができる。
例えば、石灰石を脱酸することができ、鉱石を部公的に
還元し、あるいは石炭をコークスにする。
還元し、あるいは石炭をコークスにする。
これらの反応のために固体−ガス混合物をある時間加熱
してそれを反応温度にて保持することが必要であろう。
してそれを反応温度にて保持することが必要であろう。
したがって、できるだけ微細な粒子とした物質を使用す
ることは好都合であろう。例えば、０．１ ｎ以下の粒
径は、鉄鉱石の場合には、粒子をウスタイト状態まで１
秒以下の合計存在時間で還元するために有益であるとわ
かった。
ることは好都合であろう。例えば、０．１ ｎ以下の粒
径は、鉄鉱石の場合には、粒子をウスタイト状態まで１
秒以下の合計存在時間で還元するために有益であるとわ
かった。
本発明の有利な実施態様例は、反応容器とガス冷却画室
との間の廃ガス誘導接続を真っすぐな熱ガス導管として
設計することにある。真っずくな流路には堆積を回避す
る有益な効果がある。熱廃ガス流を曲げることは曲げ地
点で金属滴がおもに堆積することになり、特に、約３０
〜５０％の高い後燃焼度が反応容器内で達成されたとき
には鉄含有滴が部分的に酸化された状態で存在する。こ
れら酸化された粒子が廃ガス導管の耐火ライニングとの
反応を招き、その結果としてとても堅くくっついた堆積
物となる。廃ガス導管のこの熱い部分をできるだけ短く
保つことが好ましく、例えば、相当するフランジ接続で
回転実施に必要な長さだけである。
との間の廃ガス誘導接続を真っすぐな熱ガス導管として
設計することにある。真っずくな流路には堆積を回避す
る有益な効果がある。熱廃ガス流を曲げることは曲げ地
点で金属滴がおもに堆積することになり、特に、約３０
〜５０％の高い後燃焼度が反応容器内で達成されたとき
には鉄含有滴が部分的に酸化された状態で存在する。こ
れら酸化された粒子が廃ガス導管の耐火ライニングとの
反応を招き、その結果としてとても堅くくっついた堆積
物となる。廃ガス導管のこの熱い部分をできるだけ短く
保つことが好ましく、例えば、相当するフランジ接続で
回転実施に必要な長さだけである。
もし予熱空気が本発明の方法での酸素含有ガスとして使
用されるならば、経済的な利点をも得られる。反応ガス
が反応容器のガス室内で反応ガスが吸い込まれるように
１０００〜１２００℃の予熱空気すなわち、熱衝風が浴
表面へ吹き込まれるならば、後熱焼されて解放されたエ
ネルギの大部分は溶湯へ与えられ、石炭のＣＯ□および
Ｈ２Ｏへの酸化から得られるエネルギの４０〜５０％が
このプロセスで利用できる。例えば、この前提で７００
ｋｇの石炭が溶融鉄１トンを作るのに十分である。同
時に生じるガスの量は、冷たい微細鉱石との混合物の場
合で、固体−ガス混合物の平均温度を１０５０℃に調節
するのに十分である。廃ガス導管内に堆積の生じない問
題のない操業のために、廃ガスの温度を約９００℃にさ
らに下げることを目ざすべきである。このことは、本発
明によると、石炭の合計量の一部を鉱石に添加すること
によっであるいは廃ガスの一部が冷たく再生利用される
ことによって行なわれて、固体−ガス混合物の温度を鉱
石還元に最適な約８００〜９００℃の温度にさらに下げ
る。
用されるならば、経済的な利点をも得られる。反応ガス
が反応容器のガス室内で反応ガスが吸い込まれるように
１０００〜１２００℃の予熱空気すなわち、熱衝風が浴
表面へ吹き込まれるならば、後熱焼されて解放されたエ
ネルギの大部分は溶湯へ与えられ、石炭のＣＯ□および
Ｈ２Ｏへの酸化から得られるエネルギの４０〜５０％が
このプロセスで利用できる。例えば、この前提で７００
ｋｇの石炭が溶融鉄１トンを作るのに十分である。同
時に生じるガスの量は、冷たい微細鉱石との混合物の場
合で、固体−ガス混合物の平均温度を１０５０℃に調節
するのに十分である。廃ガス導管内に堆積の生じない問
題のない操業のために、廃ガスの温度を約９００℃にさ
らに下げることを目ざすべきである。このことは、本発
明によると、石炭の合計量の一部を鉱石に添加すること
によっであるいは廃ガスの一部が冷たく再生利用される
ことによって行なわれて、固体−ガス混合物の温度を鉱
石還元に最適な約８００〜９００℃の温度にさらに下げ
る。
以下、図面および非限定的な例に関連して本発明をより
詳しく説明する。
詳しく説明する。
第１図はガス冷却画室が接続された反応容器の縦断面図
である。
である。
新しいライニング２を有しかつ内容積が１５０耐のドラ
ム形状反応容器１には５０〜１５０トンの鉄溶湯３が入
っており、この溶湯は炭素含有量が約２．５％でありか
つ温度が１５５０℃である。羽口４を通って熱ガス導管
５によって供給される１２００℃の温度の熱衝風が浴表
面へ２００ＯＮｎ？／分の風量で吹付けられる。熱衝風
が羽目に入る前に、コークス、石灰およびウスタイト（
ｗｉｉｓｔｉ ｔｅ）に還元された微鉱石の混合物が熱
衝風に直接に加えられる。この混合物は８００℃の温度
を有しかつ導管６を経由して熱衝風導管５に達する。こ
の混合物の個々の成分の供給速度は、部分的に還元され
た鉱石が１３５０１ｇ１分で、コークスが４００ ｋｇ
／分で、そして石灰が９０ｋｇ／分である。内径１８ｍ
ｍの底ノズル７を通して２００ ｋｇ／分のガス炎石炭
が金属浴中へ吹込まれて、十分な浴攪拌が行なわれる。
ム形状反応容器１には５０〜１５０トンの鉄溶湯３が入
っており、この溶湯は炭素含有量が約２．５％でありか
つ温度が１５５０℃である。羽口４を通って熱ガス導管
５によって供給される１２００℃の温度の熱衝風が浴表
面へ２００ＯＮｎ？／分の風量で吹付けられる。熱衝風
が羽目に入る前に、コークス、石灰およびウスタイト（
ｗｉｉｓｔｉ ｔｅ）に還元された微鉱石の混合物が熱
衝風に直接に加えられる。この混合物は８００℃の温度
を有しかつ導管６を経由して熱衝風導管５に達する。こ
の混合物の個々の成分の供給速度は、部分的に還元され
た鉱石が１３５０１ｇ１分で、コークスが４００ ｋｇ
／分で、そして石灰が９０ｋｇ／分である。内径１８ｍ
ｍの底ノズル７を通して２００ ｋｇ／分のガス炎石炭
が金属浴中へ吹込まれて、十分な浴攪拌が行なわれる。
このようにして溶融鉄が約１トン／分で製造される。約
１６８０℃の温度の廃ガスが熱ガス導管８を通ってガス
冷却画室（タンク）９へ最短流路で導びかれる。このタ
ンク９内で廃ガス流がタンクの反対側壁に達する前に、
該廃ガスは粉末状材料の添加によって約８００〜９００
℃に冷却される。
１６８０℃の温度の廃ガスが熱ガス導管８を通ってガス
冷却画室（タンク）９へ最短流路で導びかれる。このタ
ンク９内で廃ガス流がタンクの反対側壁に達する前に、
該廃ガスは粉末状材料の添加によって約８００〜９００
℃に冷却される。
供給管１０を通して吹込み孔に微鉱石を供給する。微鉱
石は１６００ｋｇ／分の吹込み量でガス冷却タンク９内
へ流れ、そこで加熱されてＦｅＯに還元される。下流側
で約２００ ｋｇ／分の石灰石粉末が供給管１１に結合
された吹込み孔１４を通して供給される。熱い廃ガス流
中で脱酸が起こる、すなわち、供給された石灰石がＣａ
ＯとＣＯ□に分けられる。最後に、ガス炎石炭（Ｇａｓ
ｆｌａｍｍｋｏｈｌｅ）が供給管１２と連通した吹込み
孔１５を通して５２０ ｋｇ／分の割合でガス冷却画室
９に供給されて、熱い廃ガス中でコークスになる。
石は１６００ｋｇ／分の吹込み量でガス冷却タンク９内
へ流れ、そこで加熱されてＦｅＯに還元される。下流側
で約２００ ｋｇ／分の石灰石粉末が供給管１１に結合
された吹込み孔１４を通して供給される。熱い廃ガス流
中で脱酸が起こる、すなわち、供給された石灰石がＣａ
ＯとＣＯ□に分けられる。最後に、ガス炎石炭（Ｇａｓ
ｆｌａｍｍｋｏｈｌｅ）が供給管１２と連通した吹込み
孔１５を通して５２０ ｋｇ／分の割合でガス冷却画室
９に供給されて、熱い廃ガス中でコークスになる。
ガス冷却画室９は粉体物質のための供給孔の領域ではラ
イニング１Ｇを有し、かつこれに隣接する壁体が廃ガス
流の当りうる領域では水冷されている。
イニング１Ｇを有し、かつこれに隣接する壁体が廃ガス
流の当りうる領域では水冷されている。
廃ガス、ダストおよび反応清粉体物質の混合物が熱サイ
クロン１８内に集まり、ここから反応容器に供給される
コークス、ＦｅＯおよびＣａＯの混合物が供給管６を通
って供給場所へ搬送される。浄化された廃ガスが導管１
９を通って熱サイクロン１８から離れて、その一部が熱
衝風を作るのに役立つ。約８４０ｋｃａｆｆ ／ Ｎポ
の発熱量を持つ約１９０ＯＮｎ？の残部は外部用途に役
立つ。
クロン１８内に集まり、ここから反応容器に供給される
コークス、ＦｅＯおよびＣａＯの混合物が供給管６を通
って供給場所へ搬送される。浄化された廃ガスが導管１
９を通って熱サイクロン１８から離れて、その一部が熱
衝風を作るのに役立つ。約８４０ｋｃａｆｆ ／ Ｎポ
の発熱量を持つ約１９０ＯＮｎ？の残部は外部用途に役
立つ。
第１図はガス冷却室が接続された反応容器の縦断面図で
ある。 １・・・反応容器、 ３・・・鉄溶湯、４・・・
羽口、 ９・・・ガス冷却画室、１３ 、
１４ 、１５・・・吹込み孔、１８・・・サイクロン。
ある。 １・・・反応容器、 ３・・・鉄溶湯、４・・・
羽口、 ９・・・ガス冷却画室、１３ 、
１４ 、１５・・・吹込み孔、１８・・・サイクロン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、湯底ノズルおよび頂部吹込み手段を備えた長い反応
容器内で、炭素質燃料、鉄鉱石および／又は予備還元さ
れた鉱石が溶湯へ供給され、かつ該溶湯から出た反応ガ
スがひとつ又はそれ以上の段階で酸素含有ガスでもって
後燃焼されることになっている鉄を製造する方法におい
て、前記反応容器の廃ガス開口が前記炭素質燃料の反応
領域からずらされて噴出および飛散の領域の外に配置さ
れ、および前記廃ガス開口に接続された廃ガス導管内の
廃ガス温度が廃ガス流によって運ばれる鉄滴の凝固温度
以上に保たれ、そして前記廃ガスが隣接した画室内で１
０００℃以上まで冷却されることを特徴とする鉄を製造
する方法。 ２、前記廃ガスが、前記反応容器と熱ガス導管を介して
直接に接続されたガス冷却画室内で冷却されることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記熱ガス導管を離れる後すぐに前記廃ガスが前記
ガス冷却画室内で温度を１０００℃以下に下げることに
なる冷たいガス、液体および／又は粉体物質と混合され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
載の方法。 ４、前記粉体物質、例えば、微細な鉱石、石灰、石灰石
、加工していないマグネサイト、石炭、コークス、が単
独で又は所望の混合物で吹き込まれて、前記廃ガス流で
運ばれた金属および／又は金属酸化物の滴をとらえるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれ
かに記載の方法。 ５、前記粉体物質が吹き込まれて前記廃ガスと化学的に
反応することを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４
項のいずれかに記載の方法。 ６、粒径０．１ｍｍ以下の粉砕された鉄鉱石が前記廃ガ
ス流内へ吹き込まれてウスタイト状に還元されることを
特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに
記載の方法。
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| JPH0214403B2 JPH0214403B2 (ja) | 1990-04-09 |
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1986
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