JPS63213613A - 複合型直接製鉄法 - 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、鉄鉱石を固体状態で還元して還元鉄とし、さ
らにこれを溶融還元して溶鉄を製造するに当たり、エネ
ルギー消費が少なく経済的に有利な複合型直接製鉄法に
関するものである。

［従来の技術］ 直接還元製鉄法を分類すると、固定床炉、シャフト炉、
ロータリーキルン、流動床炉等の還元炉形式による分類
と、天然ガス、石炭、コークス等の還元剤による分類が
あり、これらの組合せによる各種の製鉄プロセスが提案
され、工業化されている。

このうち最も広く利用されている方法のひとつに、還元
炉としてシャフト炉を用い、還元剤として気体還元剤特
に天然ガスを使用する方法があり、鉄鉱石と還元ガスが
シャフト炉内で向流接触するので反応効率が高く、又排
ガスの循環使用が可能であるためエネルギー効率も比較
的高いという特長があり、しかも設計並びに操業が容易
であるところから、直接還元製鉄法の主カプロセスとな
りつつある。

上記方式の一例としてミドレックス法を採り上げその概
要を説明する。

ミドレックスプロセスは、第２図に示す様にシャフト炉
１、リフオーマ−２、熱回収系等から構成され、塊状又
はペレット状の鉄鉱石はシャフト炉１の炉頂より装入さ
れる。一方炉上部から排出されたガスは、ライン℃、か
らスクラバー６に入って粉應やその他の汚染物が除去さ
れた後、大部分はコンプレッサー８によフて加圧されラ
インｉ５を経由してラインＪ２２に合流し、天然ガスＮ
Ｇと混合される。そしてレキュペレータ−３で約５４０
℃に予熱され、リフオーマ−２の触媒層にて約９３０℃
の温度条件下で改質され、（ＣＯ＋Ｈ２）濃度９０〜９
２％、温度約８８０℃の還元ガスとなフてシャフト炉還
元帯５の下部から炉内へ吹込まれ鉄鉱石を還元する。リ
フオーマ−２の触媒層の加熱は、スクラバー６を出てラ
イン１３から送られてくるシャフト炉上部排ガスと、分
岐ライン１４を経て送給されてくる天然ガスとの混合に
よって得られた混合燃料ガスを燃焼させることによって
行なう。この際バーナー９に供給されるべき空気は、図
示しないが、リフオーマ−排ガスとの熱交換により約６
７５℃に予熱しておく。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の様にミドレックス法では、天然ガスを、■還元ガ
ス用原料ガスとしてまた■リフオーマー触媒層における
加熱用燃料ガスとして使用する為、天然ガス消費量が多
大となり、直接製鉄法の実用化に際しては、資源面及び
価格面において大きな問題となる。

そこでミドレックス法においては操業面や設備面で種々
の改善が行なわれ、排熱回収技術の適用による燃焼用空
気や原料ガスの予熱あるいはＩｎ　−３ｉｔｕ　リフォ
ーミング技術の採用等により天然ガス消費量の節減がは
かられている。しかし天然ガス消費量は還元鉄（ＤＲｉ
）１）−ン当たり２．４　Ｇ　ｃａｆｌ程度までしか低
減できず、現在の技術レベルではこの値がほぼ限界値と
考えられる。

本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、天然ガス使用量の大幅な低減が可能な直接製鉄法の提
供を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ しかして本発明方法は、天然ガスを改質して得られる改
質ガスを用いてシャフト炉方式で直接製鉄を行なうに当
たり、シャフト炉に溶融還元炉を付設し、シャフト炉か
ら得られた還元鉄を溶融還元炉に導入して還元並びに溶
融し、一方溶融還元炉から発生する排ガスをシャフト炉
排ガスと共に燃料ガスとして天然ガス改質部に導入する
点に要旨を有するものである。

［作用並びに実施例］ 本発明の構成並びに作用効果を実施例図面（第１図）に
沿って説明する。

本発明においてはシャフト炉１を中心とする直接還元製
鉄プラントＦに対して溶融還元炉４を付設し、シャフト
炉１で製造された高温還元鉄ブリケットを溶融還元炉４
へ導入する。

尚溶融還元炉としては、電気エネルギーを熱源とする電
気炉（アーク炉等）と、熱源として炭材の燃焼熱を利用
する底吹転炉等が考えられるが、還元剤として炭材等を
使用するものであるかぎり熱源については一切制限され
ない。上記実施例では底吹転炉を使用した場合について
説明する。

底吹転炉方式の溶融還元炉４には、その底部から炭材お
よび酸素を吹込み、還元鉄の還元と溶解を行なう。さら
に溶融還元炉４の上部には酸素又は空気が吹込まれ、還
元鉄の還元並びに炭材のガス化によって発生した燃焼性
ガスの一部を燃焼させ、炉内の還元鉄浴を加熱する。

溶融還元炉への炭材及び酸素の吹込量は、導入される還
元鉄の金属化率や温度および溶融還元炉上部における燃
焼性ガスの燃焼割合（以下２次燃焼率という）並びに該
燃焼によって生じた熱の鉄浴への伝熱割合（以下着熱効
率という）に依存し、一方溶融還元炉から排出されるガ
スの潜熱および顕熱は、炭材および酸素の吹込み量と２
次燃料率１着熱効率によって決定される。

以上の通り溶融還元炉からの排出ガスは相当の顕熱並び
に潜熱を有しており、本発明ではこの排出ガスの顕熱お
よび潜熱を、直接還元製鉄プラントにおけるリフオーマ
−２の熱源として利用する。即ちシャフト炉１上部排出
ガスのうちライン℃３を流れるガスは、溶融還元炉４上
部から排出されるガスとに点で合流し、リフオーマ−２
へ導入されて燃焼し、リフオーマ−触媒層を加熱する。

これによって従来（第２図）ラインＩ１４を経由して送
給されていた天然ガスの送給が不要となり、天然ガスは
還元ガス原料としてのみ使用されることになり天然ガス
消費量を大幅に削減することができる。

次に上記実施例の効果について説明する。

比較例としてミドレックス法における最も良好な操業状
態でのエネルギー収支を示すと第３図の通りである。第
３図に示す様に天然ガスは、シャフト炉へ導入する還元
ガス用原料ガスとして１．５６Ｇ　ｃａｆＬ／　ｔ−Ｄ
　Ｒｉが使用されリフオーマ−触媒層の加熱用ガスとし
て０．５２０ｃａλ／１−ＤＲｉが使用される。又同法
では金属化率９０％以上の還元鉄が製造される。

一方本発明方法において溶融還元炉に金属化率９０％、
温度８００℃の還元鉄を装入し、２次燃焼率４５％９着
熱効率９０％で操業した時、溶融還元炉からは潜熱０．
４９４　Ｇ　ｃａｆｅ　／　ｔ−ｐｉｇ　、顕熱０．１
１５　Ｇ　ｃａｆｌ／　ｔ−ｐｉｇ合計０．６０９　Ｇ
　ｃａＪＺ　／　ｔ−ｐｔｇの熱量を持つ排ガスが発生
する。０．６０９　Ｇ　ｃａＩＬ／ｌ−ｐ　ｉｇの熱量
は０．５７８　Ｇ　ｃａ、Ｑ　／　ｔ−Ｄ　Ｒｉの熱量
に相当する為、溶融還元炉からの排ガスをリフオーマ−
触媒層の加熱用ガスとしてリフオーマ−へ導入すればリ
フオーマ−触媒層加熱用として天然ガスを使用する必要
がなくなり、０．５２Ｇ　ｃａｎ　／ｌ−Ｄ　Ｒｉ分の
天然ガスを節減することができる。

又エネルギー原単位の高い直接還元製鉄プロセスを対象
とする場合には溶融還元炉の２次燃焼率を変えることに
よって溶融還元炉から所定の熱量の排ガスを発生させる
ことができる。

例えば溶融還元炉へ金属化率９０％、温度８００℃の還
元鉄を導入し、２次燃焼率２０％。

着熱効率９０％で操業した時、溶融還元炉からは潜熱１
．２４９　Ｇ　ｃａｌＬ　／　ｔ−ｐｉｇ　、顕熱０．
１６５　Ｇ　ｃａｎ　／ｌ−ｐｉｇ、合計１．４１４　
Ｇ　ｃａｎ　／　ｔ−ｐｉｇの熱量を持つ排ガスを得る
ことができる。この様に溶融還元炉の操業条件を適宜選
定することにより、リフオーマ−の必要熱量に見合った
熱量を有する排ガスを溶融還元炉から発生させることが
でき、直接還元製鉄プロセスに対応した操業を行なうこ
とができる。

［発明の効果コ 本発明は以上の様に構成されており、シャフト炉を主体
とする直接還元製鉄プロセスと溶融還元炉を組み合わせ
ることによって還元鉄を経て溶鉄を製造すると同時に直
接還元製鉄プロセスのり）オーマ−触媒層の加熱に使用
する燃焼ガス用天然ガスを、すべて炭材をエネルギー源
とした溶融還元炉からの排ガスで置換することができ、
天然ガス消費量の節減即ちエネルギー消費の低減を達成
し、経済性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施態様を示すフロー説明図、
第２図は従来のミドレックスプロセスを示すフロー説明
図、第３図はミドレックス法のエネルギー収支を示す説
明図である。 １・・・シャフト炉　　　２・・・リフオーマ−３・・
・レキュペレータ− ４・・・溶融還元炉 Ｆ・・・直接還元製鉄プロセス 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 天然ガスを改質して得られる改質ガスを用いてシャフト
   炉方式で直接製鉄を行なうに当たり、シャフト炉に溶融
   還元炉を付設し、シャフト炉から得られた還元鉄を溶融
   還元炉に導入して還元並びに溶融し、一方溶融還元炉か
   ら発生する排ガスをシャフト炉排ガスと共に燃料ガスと
   して天然ガス改質部に導入することを特徴とする複合型
   直接製鉄法。