JPS6254163B2 - - Google Patents

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JPS6254163B2
JPS6254163B2 JP56500209A JP50020980A JPS6254163B2 JP S6254163 B2 JPS6254163 B2 JP S6254163B2 JP 56500209 A JP56500209 A JP 56500209A JP 50020980 A JP50020980 A JP 50020980A JP S6254163 B2 JPS6254163 B2 JP S6254163B2
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gas
melting
temperature
energy
carbon
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Horusuto Zurutsubatsuheru
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Voestalpine AG
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Publication date
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Publication of JPS6254163B2 publication Critical patent/JPS6254163B2/ja
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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
    • C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • 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
    • Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
    • 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

Description

請求の範囲 １ 金属酸化物、特に鉱石、または高度に予備還
元された金属材料、特に海綿鉄から成る仕込物
を、スラグ形成剤、融剤及び炭素担体などの添加
剤と共に連続的に還元し、かつ融触する方法にお
いて、(i)前記仕込物を融解容器内で燃料、特に坑
口炭粉または褐炭粉のような固体燃料の完全燃焼
によつてその融解温度以上の温度に加熱して融解
し、(ii)本質的にCO2およびH2Oからなる高温燃焼
ガス中に炭素材を供給して部分的にCOおよびH2
に転化させ、この吸熱反応によつて該燃焼ガスを
冷却させ、(iii)生成する転化還元ガスを前記融解容
器に供給する仕込物と800℃以上の温度で向流的
に接触させ、次いで100℃〜150℃の温度で取出し
て乾燥、精製し、そして(iv)該精製ガスの少なくと
も一部を融解容器中の燃焼バーナー中及び前記燃
焼ガス中に炭素材と共に供給することを特徴とす
る金属酸化物材料の連続還元融解方法。
２ 前記高温燃焼ガス中に供給する炭素材が高度
に水分を除去した褐炭粉または木炭粉である特許
請求の範囲第１項記載の方法。
３ 前記高温燃焼ガス中に供給する炭素材が浴を
炭素化するに充分量である特許請求の範囲第１項
記載の方法。
４ 前記仕込物と向流接触させたガスの一部を炭
素材を高温燃焼ガス中に吹込用キヤリヤーガスと
して使用する特許請求の範囲第１項記載の方法。
５ 前記融解容器内での完全燃焼を調節して、
1800℃〜2000℃の範囲内の温度を得、燃焼ガスの
温度を炭素の吹込みにより、前記高度に予備還元
された仕込物の融解には、1300℃〜1500℃の範囲
内の温度から800℃〜1000℃の温度に冷却し、炭
素と反応した燃焼ガスを、前記高度に予備還元さ
れた金属材料から本質的になる仕込物中に800℃
〜1000℃の温度で通し、次いで約150℃の温度で
排出させる特許請求の範囲第１項記載の方法。
６ 前記融解容器内での完全燃焼を調節して、
1800℃〜2000℃の範囲内の温度を得、燃焼ガスの
温度を炭素の吹込みにより、金属酸化物を含有す
る仕込物の還元、融解には1700℃〜2000℃の範囲
内の温度から1000℃〜1400℃の範囲内の温度に冷
却し、炭素と反応した燃焼ガスを、金属酸化物か
ら本質的になる仕込物中に1000℃〜1400℃の温度
で通し、次いで約150℃の温度で排出させる特許
請求の範囲第１項記載の方法。
７ 前記融解容器中に吹込む酸素と燃料の圧力を
大気圧以上とし、仕込物の供給端の圧力を大気圧
以下とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
８ 融解容器と、この融解容器内に開口している
少なくとも１個のバーナーとを包含し、金属酸化
物、特に鉱石、または高度に予備還元された金属
材料、特に海綿鉄からなる仕込材料の連続的な還
元、融解装置において、前記融解容器８がその上
端部において、実質的に水平方向に延び、かつそ
れに接続する仕込材料用の供給装置５を有する少
なくとも１個の供給域７中に完全に組合されてお
り、前記供給域７と融解容器８との間の接続部分
に炭素材を吹込み導入させるためのノズル１５が
配置され、前記供給域７の他端にはガス出口開口
部１１が設けられ、これにガス精製兼乾燥装置１
９及び吸込送風機２０が接続され、該吸込送風機
は導管２１と接続しており、該導管は炭素材用ノ
ズル１５および融解容器の前記バーナーと連通さ
せてなる連続的還元、融解装置。
９ 前記供給装置が移動ピストンで形成され、該
ピストンの作動区域４内に貯蔵容器１に対し閉鎖
可能な開口部が開口している特許請求の範囲第８
項記載の装置。
１０ 前記供給域７が少なくともその底側におい
て石灰石の被覆を有する特許請求の範囲第９項記
載の装置。
１１ 前記融解容器８がスラグ及び銑鉄を湯出し
するための開口を備える、特許請求の範囲第８項
記載の装置。
明細書 本発明は金属酸化物、詳しくは鉱石または高度
に予備還元された金属材料、特に海綿鉄の仕込物
を、所望によりスラツグ生成剤、融剤及び炭素担
体のような添加剤と共に連続的に還元し、かつ融
解する方法ならびに、この方法を行うための装置
に関する。
直接還元法は鉄鋼生産に対して、溶鉱炉法にお
ける精錬法と並んで、かなりに重要な方法であ
る。このような直接還元法においては、概して、
高炉またはロータリーキルンにおいて海綿鉄を製
造するが、この海綿鉄はその後に融解及び合金す
ることにより鋼に加工することができる。該直接
還元法はコークスのような高級燃料により形成さ
れるエネルギー担体に関係しないということが、
上記直接還元法が溶鉱炉法に優る、重要な利点で
ある。しかしながら直接還元法による鉱石の処理
は比較的に全エネルギー必要量が大きいので溶鉱
炉法と引続いての精錬法との組合せを超える不利
な点がある。公知の還元融解法の欠点は過剰の炭
素により部分燃焼が行われている間に生成される
エネルギーが比較的に低いため、高い炭素含量と
低い水分及び揮発成分の含量とを有する石炭のみ
を使用することができるか、あるいは失つた融解
熱及び還元熱を電気エネルギーの供給により補償
しなければならないかという、いずれかの事情に
存在する。
これらの方法の、更に不利な性質は流出ガスが
1000℃から1800℃までの範囲内の温度で融解容器
から流出し、その後の精製及び利用のための装置
において、それぞれ高額の費用を要する点にあ
る。
融解容器内の塊状海綿鉄の融解及び最終還元に
対しては、石炭粉及び酸素を部分燃焼に供して融
解及び還元に要するエネルギーを供給するように
して、該融解及び還元を進めることができる。非
ガス化石炭粒子は還元剤及び炭素化（浸炭）剤と
して作用する。該部分燃焼の際、及び残留酸化鉄
の直接還元の際に発生するガスは、それぞれ精製
され、冷却された後、別個の還元シヤフト
（reducing shaft）内における直接還元された鉄
（海綿鉄）の製造用に使用することができる。こ
のガス還元凝集物からの金属化生成物は非常に低
い残留酸素含量を有すべきであり、かつ750℃か
ら850℃までの間の温度で融解容器に供給される
べきである。しかしながら予備還元した微粉状鉱
石もまた石炭粉ならびに該融解容器内において融
解される鉄原料及び直接に還元される残留酸化物
と共に該融解容器に導入することができる。この
ようにして生成され、かつCO及びH2を含有する
ガスは該融解容器から離れる際に酸素と共に燃焼
してCO2及びH2Oとなるか、または冷却され、精
製された後に別個の流動床装置において該微粉状
鉱石を予備還元するために使用されるかのいずれ
かである。この方法による燃焼中に融解熱及び還
元熱は全く、または殆んど生成しないので所要エ
ネルギーの大部分を電流により供給することが必
要である。このエネルギーの追加供給によつての
み、これらの方法に要求される高エネルギー濃度
を達成することが可能になる。
すべての還元融解法は溶鉱炉法よりも実質的
に、より高い全エネルギー消費量を有するのみな
らず純エネルギー要求量も溶鉱炉法と比較して明
らかに高い。これは直接還元量がより高いため
か、またはガスの化学熱及び顕熱の利用が通常の
銑鉄技術におけるように理想的でないためであ
る。そのほか、殆んどすべての場合に、石炭を燃
焼する際に生ずる灰の問題が起きる。なぜなら、
この灰は流出ガス中に比較的大量に存在し、しか
も、この灰は高温において軟化するからである。
さて本発明は最初に定義した種類の方法を提供
することを目的とするものである。該方法におい
ては低級燃料をも使用することができ、しかも供
給されるエネルギーを高度に利用することができ
る。同時にまた低級燃料を使用する場合に大きく
なつて来る流出ガスの問題が確実に好都合に処理
されるのである。該方法は更に、金属類、及び
FeMn、FeCrまたはFeSiのような合金類ならび
に予備還元したマンガン鉱などの融解（高温融解
にも）に好適である。この問題を解決するため、
本発明は金属酸化物、特に鉱石、または高度に予
備還元された金属材料、特に海綿鉄から成る仕込
物を、スラグ形成剤、融剤及び炭素担体などの添
加剤と共に連続的に還元し、かつ融解する方法に
おいて、(i)前記仕込物を融解容器内で燃料、特に
坑口炭粉または褐炭粉のような固体燃料の完全燃
焼によつてその融解温度以上の温度に加熱して融
解し、(ii)本質的にCO2およびH2Oからなる高温燃
焼ガス中に炭素材を供給して部分的にCOおよび
H2に転化させ、この吸熱反応によつて該燃焼ガ
スを冷却させ、(iii)生成する転化還元ガスを前記融
解容器に供給する仕込物と800℃以上の温度で向
流的に接触させ、次いで100℃〜150℃の温度で取
出して乾燥、精製し、そして(iv)該精製ガスの少な
くとも一部を融解容器中の燃焼バーナー中及び前
記燃焼ガス中に炭素材と共に供給することを特徴
とする金属酸化物材料の連続還元融解方法を与え
るものである。予備還元した金属材料の還元融解
用または融解用に対して固体低級燃料を経済的に
使用できるようにするためには、該高温燃焼ガス
のエネルギーを巧妙に利用しなければならない。
該燃焼ガスは選択された燃料により屡々1300℃か
ら2000℃までの範囲内の温度で融解容器を離れ、
予備還元された金属材料の予熱のために、これら
燃焼ガスの顕熱を直接に利用することにより表面
的な融解が生じ、それによりガスに対して不透過
性の緊密な層が形成される。更にその上、概して
海綿鉄は、該海綿鉄の融解によつて得られる銑鉄
が有する約３％から４％までの炭素含量を得るた
めには不十分な炭素含量を有する。この出発条件
にかんがみ本発明により該高温燃焼ガスに炭素を
添加し、それにより高度に吸熱性の反応が式： Ｃ＋H2O→H2＋CO及び Ｃ＋CO2→2CO にしたがつて進行し、一方において、高度に予備
還元した材料を使用した場合に、例えば約800℃
から1000℃までに、または金属酸化物、特に鉱
石、または添加剤を含有する仕込物を使用する場
合には約1000℃から1400℃までに、該燃焼ガスを
冷却することになり、他方においては、還元雰囲
気を生じさせることになり、該ガスを例えば還元
剤として、またはエネルギー源として使用するこ
とにより上記還元雰囲気の化学エネルギーを利用
することができるようにすることが提案される。
このようにして顕熱が化学エネルギーの供給に利
用され、しかも該ガスを冷却することにより、予
備還元した金属材料を仕込んだ時のガス不透過性
層の形成が回避される。最低温度の800℃は、融
解すべき材料が十分に予熱され、それへ過剰炭素
を吹き込むことにより所望の程度の炭素化が簡単
なやり方で達成されるのを確実にする。この目的
のために、本発明にしたがつて炭素を、高度に水
分不含有の褐炭粉の形態または木炭粉の形態で該
高温燃焼ガスに供給する。次いで上記方程式及
びにしたがつて反応し、かつ冷却された該高温
燃焼ガスを、該融解容器に供給すべき仕込物を通
過させ、それにより該高温燃焼ガスの顕熱を該仕
込物または供給物に伝達する。同時に、例えば仕
込物として低度に金属化された鉄鉱石または海綿
鉄と鉱石との混合物を使用した場合に、このガス
の還元性の故に高度の金属化が得られる。供給さ
れる仕込物は過作用を有し、フライアツシユに
富む石炭を融解容器内で燃焼することができ、し
かも有害物質の大部分を該仕込物により過する
ことができる。本発明により、該仕込物により冷
却された流出ガスは該仕込物を通過後に、該仕込
物内における水蒸気の凝縮を回避するために100
℃以上、好ましくは約150℃の温度で排出する。
約150℃の温度で排出された該燃焼ガスは、本
発明により簡単な態様で、ガス精製装置において
更に冷却し、水分を除去した後、炭素を該高温燃
焼ガスに吹き込むためのキヤリアーガスとして使
用することができる。このようにして空気の供
給、すなわち酸化雰囲気が回避される。
本発明にしたがい、該燃焼ガスは、炭素の吹き
入れにより前記方程式及びにしたがつて進行
する吸熱反応により、高度に予備還元された仕込
物を融解する場合は1100℃〜1600℃、特に1300℃
〜1500℃の範囲内の温度から800℃〜1000℃の温
度に冷却され、あるいは金属酸化物を含有する仕
込物を還元し、かつ融解する場合は1700℃〜2000
℃の範囲内の温度から1000℃〜1400℃の温度に冷
却する。それぞれの使用目的により冷却された該
燃焼ガスは、次いで仕込物を通過させる。
浴の炭素化に好適な量を超える量の炭素を、好
都合な態様で高温燃焼ガスに供給する。しかして
融解容器に供給すべき仕込材料を通過した後にお
いて排出され、次いで精製されたガスは、炭素を
該高温燃焼ガスに吹き入れるためのキヤリアーガ
スとして使用し得ることに注目すべきである。仕
込物供給装置における比較的に高い圧力損失を克
服するためには、酸素及び燃料を大気圧以上の圧
力により融解容器内にノズルにより供給するよう
に、かつ仕込材料の供給区域の供給末端において
大気圧以下の圧力を加えるように進行させること
が好ましい。
本発明方法の実施のための発明装置は融解容器
と、この融解容器内に開口している少くとも１個
のバーナーとを有し、金属酸化物、特に鉱石、ま
たは高度に予備還元された金属材料、特に海綿鉄
からなる仕込材料の連続的な還元融解装置におい
て、前記融解容器８がその上端部において、実質
的に水平方向に延び、かつそれに接続する仕込材
料用の供給装置５を有する少なくとも１個の供給
域７中に完全に組合されており、前記供給域７と
融解容器８との間の接続部分に炭素材を吹込み導
入させるためのノズル１５が配置され、前記供給
域７の他端にはガス出口開口部１１が設けられ、
これにガス精製兼乾燥装置１９及び吸込送風機２
０が接続され、該吸込送風機は導管２１と接続し
ており、該導管は炭素材用ノズル１５および融解
容器の前記バーナーと連通させてなる連続的還
元、融解装置である。実質上水平方向に伸びてい
る該供給区域は、この場合、管状軸として形成さ
れ、その軸線は該融解容器の軸線に関して垂直方
向に伸びている。この管状軸は推進機型炉の原理
にしたがつて簡単に充てんすることができる。こ
れは水圧作用を受けたピストンが仕込物、例えば
海綿鉄または金属酸化物類を前方へ低速度で若干
行程移動させ、該融解容器に隣接して設置されて
いる該管状軸の一端において、少量の該仕込材料
を融解物中に連続的に落下させることを意味す
る。若干の時間的間隔を置いてからピストンが引
込み、かくして開放された開口は再び仕込材料で
満たされる。この場合、仕込物を通過するガスの
流れを改良するために、石灰石を最初に供給し
て、或る種の火格子層としての働きをさせ、次い
で仕込物、例えば海綿鉄を供給することができ
る。
該融解浴の表面上において完全に燃焼し、かつ
CO2及びH2Oより成る流出ガスはその熱の一部
を、下方に置かれているスラツグ及び銑鉄の浴上
に輻射し、次いで上方へ流出する。ガスが、頂部
の閉じている融解区域から、実質上水平方向に伸
び、かつ仕込材料で満たされた１つまたはそれ以
上の供給区域を通つて離れて行く前に、該ガス
は、H2O及び揮発成分について低い含量を有し、
かつノズルを通つて融解区域に吹き込まれる石炭
粉と激しく混合する。このようにして該流出ガス
は前記方程式及びにしたがつて吸熱的に反応
して、該流出ガスの温度を所望の態様に低下させ
ることができる。灰の粒子及び未ガス化炭素と混
合した該流出ガスは該融解容器を出て行く際に水
平供給区域内の仕込材料と接触するが、特に注目
すべきは、固形物及びペースト状粒子は該ガスか
ら過して除去され、しかもガス化のほかに直接
還元（FeO＋Ｃ→Fe＋CO）が既に進行している
ので吸熱反応が更に進行することである。大量の
熱エネルギーを消費する、これらの反応により、
該流出ガスの温度が該仕込材料中において急速に
800℃に低下するものと思われる。仕込材料が炉
負荷物（furnace burden）または金属酸化物で
形成されている場合には、供給装置内において該
仕込物（これは塊状鉱石及び添加剤より成ること
ができる）の予熱のほかに更に間接還元が行われ
る。
該水平軸の長さは、生成されたガスがその顕熱
の大部分を、該水平軸に向流的に輸送される仕込
材料に移動させ、しかも該ガスが約150℃の温度
で該軸から吸出され得るように計算されなければ
ならない。この温度は比較的簡単に得ることがで
きる。なぜなら、この温度はピストンの移動速度
を変えることにより、及び燃料の量により、そし
てまた該高温燃焼ガスを前記方程式及びにし
たがつて反応させるために供給される炭素の量に
より制御することができるからである。H2、
CO、H2O及びCO2より成る流出ガスは吸出され
た後に精製することができる。特に注目すべき
は、比較的に大量のH2Oを該ガスから洗浄して取
り出すことができ、かつCO2をも除去（それが意
味のあることである限り）し得るということであ
る。該吸出され、かつ精製されたガスは予熱し
て、該融解容器内の燃焼に再循環させることがで
き、あるいは高品質ガスとして他のガス消費者に
利用されることもできる。
該融解容器中に落下する該予熱された炉負荷物
は、スラツグ生成用石灰石、炭素化（浸炭）の目
的のための非ガス化石炭粒子、過によつて得ら
れたフライアツシユ粒子、及び例えば海綿鉄のよ
うな高度に予備還元された仕込材料より成る。該
融解容器中に落下する仕込材料の予備還元の程度
は該供給装置内における滞留時間と、ガス化後に
おけるガス組成とによる。金属化生成物の酸素含
量が低ければ低いほど、比エネルギー消費
（specific energy consumption）が低下し、かつ
該融解容器内の融解力が高くなる。炭素化用及び
直接還元用の炭素は主として該石炭粉用ノズルを
経て供給するけれど仕込材料と共に供給すること
もでき、それによつて銑鉄の炭素含量を比較的簡
単に調整することができる。
低発熱量を有する褐炭を使用する場合には、十
分な融解熱、及び融解容器内における高い燃焼温
度にも拘らず、供給エネルギーがガス化反応を進
行させるのに不十分である可能性が存在する。供
給される熱量を増加させるために、燃焼ガスを再
循環させ、かつ予熱することができ、ガス化すべ
き石炭を予熱することができ、酸素を予熱するこ
とができ、かつプラズマバーナーにより追加のエ
ネルギーを供給することができる。この目的のた
めには該精製流出ガスが優れた担体である。高発
熱量を有する歴青石炭を使用する場合、及び上述
の追加の工程を行う場合には、同時に電気エネル
ギー及び炭素の所要量の減少を伴つて、実質的に
高い融解温度を有し、しかも銑鉄よりも高い還元
エネルギーを要する金属をも生成することができ
る。FeCr、FeMn及び、とりわけてFeSi（SiOの
損失の小さい）は多数の、その他の金属及び合金
の例である。
とりわけて低品位の石炭を使用する場合には大
量のガスを予想することができる。この場合には
複数の水平供給区域または仕込区域のそれぞれを
設けることができ、また融解容器と供給装置との
間の中間区域に複数の石炭粉用ノズルが必要とな
つて来ることがある。或る場合には融解熱及び還
元熱の一部を電気エネルギーの形で供給すること
が好都合な場合がある。このような場合には、閉
回路に沿つて通過するガスの加熱用にプラズマト
ーチを好都合に使用することができる。したがつ
て、対応する炉の容器に対して、石炭粉バーナー
とプラズマバーナーとの交互配置をすべきであ
る。しかし融解容器に所要エネルギーを電極によ
つて供給することもできる。
仕込管は、石炭移動用ピストンの作用区域内に
開口している、閉鎖可能な負荷物貯蔵容器の開口
を有することにより、簡単に充てんすることがで
きる。
融解容器内において燃料と酸素とを完全燃焼さ
せることは高い流出ガス温度を得るために極めて
重要である。なぜなら例えば炭素の場合、部分燃
焼（Ｃ＋１／２O2→CO）によつては炭素１Kg当り僅 かに9600KJ（キロジユール）が発生するのに対
し、完全燃焼（Ｃ＋O2→CO2）によれば33200KJ
が発生する。低級燃料を使用した場合に、仕込ん
だ材料の炭素化を同時に伴う、その後の反応に必
要な高い流出ガス温度を得ることができるために
は完全燃焼でなければならない。該融解容器の供
給区域から取り出されたガスを精製してから、該
ガスをガス洗浄装置において洗浄することにより
水を除去した後において純ガスが得られる。特記
すべきことには、前記純ガスは、例えば該融解容
器のバーナーにおいて燃焼させるための固体燃料
に高級燃料ガスとして添加することができる。
次に、図面に概略的に示された本発明による還
元融解装置の実施態様を参照して本発明を更に説
明する。
図において１は負荷物貯蔵容器であり、その頂
部及び底部においてスライド２及び３により閉鎖
することができる。負荷物貯蔵容器１の下端は押
しピストン５の作動区域に開口している。該ピス
トンは矢印６の方向に動いた時、該貯蔵容器から
来る仕込材料、例えば海綿鉄または酸化鉄及び石
灰石を融解容器８の供給区域７に導入する。供給
区域７は石灰石の火格子層９を有し、この層の上
に仕込物１０が置かれる。排出導管１１がピスト
ン５に隣接する供給区域７の一端に接続されてい
る。
粉末状の歴青炭または褐炭を酸素と共に、バー
ナー１２（炎は１３で表示されている）を通して
融解容器８に供給する。約1900℃の高い燃焼温度
の故の解離により発生したCO及びH2と共にCO2
及びH2Oを実質的に含有する流出ガスは矢印１４
の方向に、上方に向つて、フライアツシユを伴つ
て流れる。石炭粉を、中間（transition）領域に
おいて石炭粉ノズル１５を経て供給区域７に吹き
込むことにより導入し、それにより、燃焼から生
じた流出ガスを800℃と1400℃との間の温度に冷
却し、これらのガスを部分的に反応させてCO及
びH2とする。石炭粉の一部は仕込物の表面１６
にも到来し、この仕込物と共に融解物１７に到達
する。スラツグ層１８が、この融解物１７上に浮
んでいる。燃焼から生じた、冷却され、かつ反応
した廃ガスは、次いで仕込物１０を通過し、取り
出し導管１１を通つて約150℃の温度で取り出さ
れ、次いでガス精製及び乾燥段階１９に至る。該
精製及び乾燥された流出ガスは吸込送風機２０に
より導管２１を経て石炭粉ノズル１５にキヤリア
ーガスとして供給され、かつ導管２２を経てバー
ナー１２に燃料ガスとして供給される。このガス
は導管２３を経由して、そのほかのガス消費者に
供給することもできる。バーナー１２においては
水分に富む褐炭を使用することができるけれど、
所望の、流出ガスの迅速な転化を得るためには高
品質の炭素担体、特に高度に乾燥した粉末状の褐
炭または木炭粉を石炭粉ノズル１５に供給するこ
とが望ましい。
下記において、本発明方法により作業した場合
のエネルギー消費に関する研究を参照して本発明
を更に説明する。
実施例 １ 予備還元した材料の融解。
前提条件：融解用に発熱量8400KJ／Kg（キログ
ラム当りのキロジユール）を有する石炭を使用
すること、及び高温ガス化用に木炭を使用する
こと。
褐炭の分析：炭素34重量％、揮発成分15重量％
（H24重量％）、灰分３重量％、水分48重量％。
木炭の分析：炭素72重量％、揮発成分15重量％
（H24重量％）、灰分１重量％、水分８重量％。
銑鉄及びスラグの融解ならびに負荷物〔直接還
元された鉄（DUI）＋石灰石〕からの還元に要す
るエネルギーは約2.1GJ／ｔ銑鉄（PI）（銑鉄ト
ン当りのギガジユール）であるのに対し、銑鉄の
温度は1500℃で熱損失は約0.4GJ／ｔ銑鉄とな
る。褐炭と酸素との完全燃焼に関しては理論燃焼
温度は約2100℃であるけれど、実際においては燃
焼温度は約1900℃くらいであろう。高火炎温度に
おいてはH2O及びCO2の解離が常に生ずるけれど
上記の計算に当つては計算が余りにも複雑になる
のでそれを無視した。上記の分析値を有する褐炭
１Kgが酸素と共に完全燃焼した場合に発生するガ
スの量は1.69Nm3（標準状態下のm3）である
（CO237容量％、H2O63容量％）。それに対する酸
素の所要量は0.8Nm3O2／Kg石炭である。
銑鉄及びスラグの融解、還元及び炉内損失
（furnaceloss）に対するエネルギー所要量：海綿
鉄を800℃〜1500℃に加熱するため、還元する
ため、スラグの融解のため、及び炭素化のため
に要するエネルギーは約1.3GJ／tPI（銑鉄メー
トルトン当りのギガジユール）であり、約
0.4GJ／tPIと推定される炉内損失にに対してエ
ネルギー所要量は該融解容器内における融解の
ための総エネルギー所要量として約1.7GJ／tPI
である。導入される熱エネルギーの50％が融解
容器内において消費され（融解、還元及び熱損
失）、残分が流出ガス中に顕熱として存在する
ものと仮定して、褐炭の形態で供給すべきエネ
ルギーの総量は3.4GJ／tPIであり、正味発熱量
Ｈo8400KJ（2000Kcal／Kg）（Kg当りのキロカ
ロリー）を有する褐炭400Kgに相当する。
燃焼の際に生成する流出ガスの量： 680Nm3（CO2252Nm3、H2O428Nm3）高温ガス
化前における推定ガス温度は約1250℃である。
高温ガス化：簡単化するため、1250℃における
6Nm3のCO2の顕熱がブードアール
（Boudouard）反応（Ｃ＋CO2→2CO）に対し
て反応熱を供給し、それにより800℃の温度に
おいてCO25Nm3及びCO2Nm3を含有するガスが
生成すると仮定する。ガス化中にスチームによ
り（H2O＋Ｃ→H2＋CO）H2O6.5Nm3から
H2O5.5Nm3及びCO1Nm3＋H21Nm3が生ずる。
790Nm3の量のガス（H2O45容量％、CO228容量
％、CO19％、H28容量％）が生成する。この
ガスの顕熱は800℃において1.4GJ／Ｎm3であ
る。
したがつて銑鉄１メートルトン当りの炉負荷物
の所要量に対し1.2GJ（800℃における顕熱から
150℃における顕熱を差引いたもの）が処分可能
となる。これは該炉負荷物を800℃に加熱するに
十分な熱量である。
生成ガスのスチーム部分がガス洗浄装置におい
て洗浄除去されるものと仮定して、該洗浄された
ガスの組成は426Nm3の量において、CO249容量
％、CO35容量％、H216％容量％である。
Ｈo＝6200KJ／Ｎm3 銑鉄の炭素化のため、及びガス化のために下記の
量の炭素が必要である： 炭素化用：30Kg／tPI（残分約１重量％は海綿鉄
中に存在する）。
ガス化用： （Ｃ＋CO2→2CO）CO242Nm3、0.53KgＣ／Ｎ
m3CO2＝22KgＣ （H2O＋Ｃ→H2＋CO）H2O66Nm3、0.53KgＣ／
Ｎm3H2O＝35KgＣ ガス化及び炭素化用炭素 ……87Kg／tPI ノズルを通して吹き入れるべき石炭の所要量（例
えば木炭） ……120Kg／tPI 銑鉄１メートルトン当りのエネルギー収支： 褐炭400Kg（Ｈo8400KJ／Kg） 3.36GJ 木炭120Kg（Ｈo27700KJ／Kg） 3.32GJ 酸素320Nm3（0.7KWh／Ｎm3） 0.81GJ供給されるエネルギー 7.49GJ 銑鉄１トン当りの顕熱 1.25GJ 銑鉄中の炭素40Kg（Ｈ＝33500KJ） 1.34GJ スラグ200Kg 0.33GJ ガス426Nm3（Ｈo＝6200KJ／Ｎm3） 2.67GJ供給されるエネルギー 5.59GJ 効率：生成されたガスを使用した場合0.74％ ガスを再使用する際における理論的エネルギー
所要量は1.9KJ／tPIすなわち約530KWh／tPI
（銑鉄メートルトン当りのキロワツト時）であ
る。生成ガスが燃え上つた場合におけるエネルギ
ー消費量は4.57GJ＝1260KWh／tPIである。
アーク炉において海綿鉄から１メートルトンの
鋼を生産するためには約600KWhのエネルギー量
を電流の形態で必要とする。もし、この電流の必
要量を一次エネルギー、すなわち電流を生ずるた
めの褐炭、を基準にして計算すれば該エネルギー
所要量は約1500KWh／ｔ粗鋼（RSt）である。
100KWh／ｔ粗鋼を超えない酸素精製法のエネル
ギー消費量を考慮すれば本方法による粗鋼の製造
は、生成ガスを使用しない場合においてさえも、
アーク炉中における海綿鉄からの鋼の製造と競合
的である（1260KWh／tPI×0.9tPI／tRSt＋
100KWh／tRSt）＝1234KWh／tRSt）。
実施例 ２ 融解及び還元エネルギーを生成するために正味
発熱量Ｈo＝25000KJ／Kgを有する歴青炭を使用
すること、ならびにガス化、炭素化及び直接還元
に褐炭コークスを使用することによる鉄鉱石から
の融解銑鉄の製造。
気相を経由する還元（間接還元）＝60％ 固体炭素を経由する還元（直接還元）＝40％ 歴青炭の分析：炭素60重量％、揮発性成分25重量
％、灰分９重量％、H2O5重量％。
褐炭コークスの分析：炭素86.5重量％、揮発性成
分３重量％、H2O3重量％、灰分6.5重量％。
融解、還元及び融解容器内の熱損失に対する銑
鉄１メートルトン当りのエネルギー所要量：
2.9GJ。
材料の予熱、水素による還元及び水平管内にお
ける損失に対するエネルギー消費：1.3GJ 流出ガス（200℃）の顕熱損失：0.4GJ 融解のための総エネルギー所要量 4.6GJ。
歴青炭300Kgの燃焼により生成し、しかも
CO270容量％及びH2O30容量％より成る流出ガス
の80％が、ノズルを経て導入される褐炭コークス
により反応してCO及びH2になると仮定する。
歴青炭300Kgの燃焼により得られる流出ガスの
量：流出ガス534Nm3。
ガス80％をリホーミングするためのエネルギー消
費量：6900KJ／Ｎm3＝2.9GJ／tPI流出ガス。
融解、還元、リホーミング及び熱損失に対する総
エネルギー所要量：4.6GJ＋2.9GJ＝7.5GJ／tPI 歴青炭300Kgの燃焼により供給されるエネルギ
ー：25000KJ／Kg×300Kg坑口炭＝7.5GJ／tPI 褐炭コークスの消費量： リホーミングに対し 270Kg 直接還元に対し 140Kg浸炭に対し 50Kg 総消費量 460Kg／tPI 【表】 ガス洗浄装置以後のガスのＨo 8100KJ／Ｎm3 流出ガス1120Nm3の全発熱量 9.1GJ／tPI 鉱石からの銑鉄1tに対するエネルギー消費量： 歴青炭300Kg（25000Kジユール／Kg） 7.5GJ 褐炭コークス460Kg（29000Kジユール／Kg）
13.5GJ 酸素393Nm3（0.7KWh） 1.0GJ 合 計 22.0GJ 流出ガス中における化学熱のために差引くべきエ
ネルギー −9.1GJ 正味エネルギー消費量 12.9GJ 最近の溶鉱炉の正味エネルギー消費量はコーク
スの生成及びアクロメレーシヨン（集塊化）に対
するエネルギー消費（約13.2GJ／tPI）について
考慮していない。
冶金学的方法が十分に管理かつ制御され得るよ
うになることが本発明方法の特徴である。海綿鉄
の過作用により有害物質の放出が実質的に減少
し、同時に褐炭のような低級燃料が高級エネルギ
ー源（ガス）に転化される。高含水量の褐炭を使
用することができ、しかも本発明方法は固体材料
の直接還元法と簡単に組み合せることができる。
また灰分に富む石炭の使用も、該灰の粒子が海綿
鉄により過されて流出ガスから除去され、しか
もスラグ内で融解するに至るので問題なく可能で
ある。タールまたは、その他の液状炭化水素によ
るガス精製に対し、いかなる問題も起こらない。
本発明の方法は連続的な態様で実施することが
でき、また本発明方法の原理は、融解鉄合金及び
非鉄金属を生産する場合に簡単な態様で応用する
こともできる。該融解容器の供給区域内におい
て、ガスによる還元が行われる可能性が存在し、
それにより、金属化の程度の低い海綿鉄または海
綿鉄の混合物及び鉱石を処理することができる。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8201945A (nl) * 1982-05-12 1983-12-01 Hoogovens Groep Bv Werkwijze en inrichting voor de vervaardiging van vloeibaar ijzer uit oxydisch ijzererts.
US4578110A (en) * 1984-05-07 1986-03-25 Hylsa, S.A. Method of reducing iron oxides
DE3438487A1 (de) * 1984-10-17 1986-04-24 Korf Engineering GmbH, 4000 Düsseldorf Verfahren zur herstellung von roheisen
US4756748A (en) * 1984-12-24 1988-07-12 Canadian Patents and Development Limited--Societe Canadienne des Brevets et d'Exploitation Limitee Processes for the smelting reduction of smeltable materials
US4622905A (en) * 1985-03-04 1986-11-18 International Metals Reclamation Co., Inc. Furnacing
DE3629589A1 (de) * 1986-08-30 1988-03-03 Krupp Gmbh Verfahren zur herstellung von eisen aus feinkoernigen eisenerzen
US5223234A (en) * 1988-12-22 1993-06-29 Kloeckner-Humboldt-Deutz Ag Method for producing molybdenum trioxide (MOO3) from raw materials that contain MOS2
AT391757B (de) * 1989-04-13 1990-11-26 Voest Alpine Ind Anlagen Anlage zur metallurgischen behandlung von metallen, metallverbindungen und/oder metall-legierungen
AT393901B (de) * 1990-02-09 1992-01-10 Voest Alpine Ind Anlagen Anlage zur behandlung und erschmelzung von metallen, metallverbindungen und/oder metallegierungen oder zur herstellung von calciumcarbid
US5579705A (en) * 1993-03-08 1996-12-03 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Plasma furnace and a method of operating the same
AU702608B2 (en) * 1995-12-07 1999-02-25 Ausmelt Limited Recovery of cobalt from slag
AUPN701495A0 (en) * 1995-12-07 1996-01-04 Ausmelt Limited Recovery of cobalt from slag
US5685524A (en) * 1996-01-16 1997-11-11 Chaparral Steel Company Direct ironmaking or steelmaking apparatus using self-reducing iron oxide pellets
EP1077336B1 (de) 1999-07-05 2002-03-20 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Getriebekonzept für ein 6-Gang-Vorgelege-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge
AU2002307185B8 (en) * 2001-04-04 2005-12-08 Eco-Electric Power Co., Inc. Solid-waste energy plant using catalytic ionic-impact decomposition and combustion product regeneration
SE527672C2 (sv) * 2004-04-07 2006-05-09 Outokumpu Stainless Ab Sätt att framställa ett flussmedel, flussmede, samt metod vid tillverkning av stål
US7670139B2 (en) * 2006-04-19 2010-03-02 Wells Products Group, Inc. Method and apparatus for reduced emissions fuel combustion
CN103952535A (zh) * 2014-03-24 2014-07-30 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 回转窑磁化焙烧无热源延续还原装置及使用方法
CN110184626B (zh) * 2018-07-10 2021-06-22 东北大学 潮湿气氛的高温熔盐电解的电化学方法
CN112144104B (zh) * 2019-06-28 2022-08-12 宁夏隆基硅材料有限公司 直拉单晶方法、直拉单晶装置、计算机可读存储介质

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1758786A (en) * 1925-10-19 1930-05-13 Ekelund Sven Carl Gunnar Process of and furnace for extracting metals from ores
US1864593A (en) * 1929-05-15 1932-06-28 Gustafsson Emil Gustaf Torvald Method of producing metal sponge
FR766167A (fr) * 1933-01-02 1934-06-22 Lindes Eismaschinen Ag Procédé de fabrication de fonte ou d'acier
US2500553A (en) * 1944-06-16 1950-03-14 Henry G Lykken Apparatus for smelting low-grade ores
US2526659A (en) * 1945-03-09 1950-10-24 Eugene S Harman Continuous smelting process
FR1208270A (fr) * 1958-05-31 1960-02-23 Inland Steel Co Procédé de réduction d'oxyde de fer
US3063826A (en) * 1959-09-04 1962-11-13 Cavanagh Patrick Edgar Method of reducing iron ores
US3539336A (en) * 1968-08-20 1970-11-10 Eveleth Taconite Co Ore pelletizing process and apparatus
US3663202A (en) * 1969-11-25 1972-05-16 Egon Cherdron Process for manufacture of pig iron or steel
SE396616B (sv) * 1973-05-17 1977-09-26 Rolf Kristian Londer Sett och anordning for framstellning av en metallsmelta genom reduktion och smeltning
IT1038230B (it) * 1974-05-22 1979-11-20 Krupp Gmbh Procedimento per la produzione di acciaio
FR2338994A1 (fr) * 1976-01-20 1977-08-19 Renault Procede d'elaboration siderurgique a partir de minerais pre-reduits
US4083715A (en) * 1976-05-25 1978-04-11 Klockner-Werke Ag Smelting plant and method

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Publication number Publication date
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