JPS6342314A - 銑鉄の製造方法と装置 - 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、使用済みの還元ガスを上方から排出し、酸化
鉄粒子から生じる溶融鉄を冶金用容器に補集し、場合に
よってはこの容器の中にスラグ形成物を搬入する、接線
方向に吹き込まれる反応物ヶ質による回転流れ場を備え
た還元領域で酸化鉄粒子を還元することによって微細粒
の酸化鉄粒子から銑鉄を製造する方法に関する。本発明
は更に、この方法を実施するために必要な装置に関する
。

〔従来の技術とその欠点〕

西独国特許出願公開公報第２１３３８６０号によって、
鉄鉱石が渦層反応器内の二つの段で予備還元され、サイ
クロン炉内で更に還元されて固体の海綿状鉄となる、萌
記と同じ方法が知られている。還元ガスはけい石炉内で
のガス変換によってメタンから発生ずる。サイクロン炉
からは、約１０００℃の温度の固体の海綿状鉄が工業炉
またはアーク炉のスラグ層に落下し、約１５６０℃で溶
融される。この方法の場合には、予備還元段とガス変換
炉を有する装置が大型であり、エネルギー担体としての
電流とメタンに依有するという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の課題は、純粋な石炭をベースとしたただ一つの
還元段で銑鉄の製造を可能にし、製造された銑鉄が還元
ガス発生のための媒体として使用される方法と、この方
法のために必要な装置を提供することである。

Ｓ第１発明の構成〕 方法に関するこの課題は、本発明に従い、固体の酸化鉄
粒子が還元され、溶融され、その後使用済みの還元ガス
から分離されるような量と速度でもって、還元されてい
ない固体の酸化鉄粒子、ガス、液体および／または固体
の還元媒体および酸素を含むガスからなる反応物質が還
元領域の回転流れ場に搬入されることによって解決され
る。

〔第１発明の効果〕 この（丁利な手段によって、加熱、還元、溶融および還
元するガス相からの固体／液体の酸化鉄相の分離が、一
つのステップで達成される。これに対して従来は、互い
に分離された複数の方法部分ステップと複数の装置が必
要であった。酸素を含むカスを吹き込むことにより、ま
たは還元ガスらしくはプロセスガスを部分燃焼させるこ
とにより、直接還元段の熱損失と反応エンタルピが補償
される。回転流れ場の旋回流れ内で、酸化鉄粒子は飛行
中に加熱、還元および溶融され、そして外方へ作用する
遠心力によって旋回反応器の壁に支持されかつ分離され
る。酸化鉄粒子はそこに、下方へ流れる溶融フィルムを
形成する。この手段により、一つの還元段または小さな
コンパクト装置によって銑鉄製造が可能となる。

〔第１発明の実施態様とその効果〕 本発明の実施態様では、ガス状の還元媒体は、冶金用容
器溶融鉄の還元領域のすぐ下で石炭および／よたは炭素
を含む他の燃料から生じるＣＯとＨ３を含むプロセスガ
スである。旋回反応器と鉄泉浴ガス発生器の好ましい組
み合わせによって、銑鉄製造方法はエネルギー担体であ
るメタンや電流に依存しないで、一つのエネルギー担体
である石炭を使用することによって実施される。方法技
術的な観点から、更に次のような効果が得られる。すな
わち、溶融鉄の中で発生するプロセスガスによって、多
量の滴下鉄と滴下スラグが鉄泉浴ガス発生器から排出さ
れる。直に接続された旋回反応器内では、プロセスガス
中のこれらの粉塵損失は゛非常に少なくなる。なぜなら
、粉塵粒子が回転流れ場において、流入して表面が溶融
された新鮮な酸化鉄粒子に付着し、発生する溶融物にく
るまれ、そしてこの溶融物と共に再び鉄泉浴ガス発生器
に戻されるからである。

本発明の範囲を逸脱しないで、鉄泉浴ガス発生器で直に
発生するプロセスガスの代わり（已他の還元ガスまたは
燃焼ガスを使用することによって、回転流れ場内で還元
過程と鉄溶融過程を行うことができる。例えば、還、光
領域としての回転流れ場を備えた旋回反応器は、鉄泉浴
ガス発生器と無関係に、滴下する液状溶融物を補集する
ための、下側に設けられた冶金用容器によってら遅転す
ることができる。その際、還元ガスまたは燃焼ガスとし
ては、−酸化炭素、水素ガス、炉口ガス、転換排ガス、
天然ガス、メタン等およびこれらの混合ガスのような供
される媒体を使用することができる。旋回反応器と鉄泉
浴ガス発生器の組み合わせは多数の変形例の内の一つで
あり、ここでは最ら有利な実施形である。

本発明の池の実施態様では、溶融鉄の中で発生ずるプロ
セスガスが、冶金用容器から下方へ流出または滴下する
溶融鉄に対して軸方向において向流状態で、還元領域の
回転流れ場の中へ上方に向かって供給されるかあるいは
冶金用容器から別々に排出され、接線方向から還元領域
の回転流れ場に吹き込まれるかあるいは一部が軸方向に
そして一部が接線方向に吹き込まれる。この方法変形例
は、プロセスガスのガス案内を簡単にすると共に、回転
流れ場の異なる大きさの軸方向成分によって、酸化鉄粒
子の還元および溶融のために必要な、還元ガス相での滞
留時間または飛行時間を調整することを可能にする。そ
の際、プロセスガスを軸方向または接線方向からだけ吹
き込むための両例は、最大の方法限界条件を示し一方、
一部を接線方向から吹き込み、そして一部を軸方向から
吹き込むごとは、好ましい妥協的解決策を提供する。こ
の場合、方法を最適化するために、接線方向から還元領
域の回転流れ場に搬入されるプロセスガスと９軸方向か
ら還元領域の回転流れ場に搬入されるプロセスガスの流
量の比が、６〜１４対１１特にＩ０対Ｉであると好都合
である。

本発明の好ましい実施態様では更に、反応物質が、少な
くとも二つ以上の流入個所から、回転流れ場の周方向に
対称に分配されて還元領域に接線方向から吹き込まれる
。この場合、反応物質が、二つ以上の水平な平面内で、
還元領域に吹き込み可能である。この手段によって、旋
回反応器内で次のような非常に有利な流体技術的および
運動学効果が得られる。

ａ）旋回流れによって粒子の分離作用が強い。従つ七、
粉塵損失や旋回反応器からの粒子の排出が最少となる。

ｂ）ガスと固体の局部的な相対速度が大である。

従って、熱伝達条件と物質交換条件が良い。

Ｃ）個々のガス成分が具合良く混合される。従って、存
在する一酸化炭素の生成量が多く、その利用度合いが高
い。

ｄ）旋回反応器内での酸化鉄粒子の飛行時間と滞在時間
が充分である。従って、粒子の反応がほとんど完全に行
われる。

Ｃ）溶融が連続的に行われろ。従って、還元装：４と溶
融装置の閉塞と悪影ぞνが確実に回避される。

本発明の他の実施態様では、溶融鉄の中で発生・）゛る
プロセスガスの少なくとも一部が軸方向下方から」二方
に向けて還元領域の回転流れ場に流入し、回転流れ場の
下側の水平ヅ面的において高温空気が接線方向から還元
領域に吹き込まれ、回転流れ場の上側の水平平面内にお
いて酸化鉄粒子が搬送ガスと共に接線方向から還元領域
に吹き込まれる。。

特に流速が高い、例えば２５Ｏｎ／ｓの高温空気が接線
方向に流入することによって、先ず軸方向において下方
から上方へ入るプロセスガスの少なくとも一部が回転さ
せられ、回転流れ場が形成される。

プロセスガスの一部と共に高温空気が回転することによ
って、燃焼熱が発生する。この燃焼熱は関与するガス成
分の黴を適当に調整することによって、酸化鉄粒子を還
元するために必要な反応エンタルピと還元装置の熱損失
を補償するのに充分である。酸化鉄粒子が回転流れ場の
上側の平面内で接線方向に吹き込まれることによって、
酸化鉄粒子は還元領域の高温範囲まで達し、回転流れ場
の遠心作用を高める。

本発明の他の実施態様では、回転流れ場の水平平面内に
おいて、流入方向に見て先ず酸化鉄粒子が搬送ガスと共
に接線方向から還元領域に吹き込まれ、その後それぞれ
別々の流入個所から、発生したプロセスガスの主部分と
高温空気が接線方向から還元領域に吹き込まれる。反応
物質のほとんど全部が一平面内で接線方向から吹き込ま
れる、方法の上記変形により、還元領域において最大の
遠心作用が達成される。これは特に、回転流れ場が大さ
な直径を有し、装入量が多い場合に、好都合である。プ
ロセスガスが酸化鉄粒子に直接続いて吹き込まれること
によって、酸化鉄粒子が内側へ少し偏向され、その結果
飛行時間が長くなり、内側の旋回反応器材料の大きな摩
耗による砂噴射効果が回避される。

本発明の他の実施態様では、酸化鉄粒子の粒の大きさか
ｌｌｌ１１以下で、搬送ガスによる酸化鉄粒子の吹き込
み速度がＩＯｍ／ｓｅａ以上、特に約３０ｎ／ｓｅｃで
、発生したプロセスガスの吹き込み速度が２０ｍ１ｓｅ
ｃ以上、特に約４０１１／ｓｅｃで、高温空気の吹き込
み速度が１０ｈ＋／ｓｅｅ以上であることにより、回転
流れ場における溶融までの３元による酸化鉄粒子の反応
時間が、回転流れ場の外周でプロセスガスのガス相から
分離されるまでの還元領域における粒子の飛行時間より
も短く保たれる。高温空気は好ましくは６００℃〜１４
００℃、特に１２００℃まで予備加熱され、発生したプ
ロセスガスは１４５０℃〜１６５０℃の温度、特に１６
００℃の温度で、回転流れ場に吹き込まれる。これらの
具体的な方法パラメータを選定することにより、酸化鉄
粒子の粒の大きさの多様性を考慮して、微粒の酸化鉄粒
子から銑鉄を製造するためのこの方法の最適化が達成さ
れる。更に、特別な使用材料のために所定の反応時間を
調整するために、搬送ガスによる酸化鉄粒子の吹き込み
方向が、接線方向から半径方向まで調節可能であると好
都合である。例えば接線方向の吹き込み方向から回転流
れ場の中心に向けられた吹き込み方向へのずれが増大す
るにつれて、還元領域での粒子の滞留時間が増大する。

この場合、ここでも方法の最適化が行われる。なぜなら
、接線方向の吹き込み方向からのずれが増大するにつれ
て、旋回作用による分離作用が低下し、そして多くの微
粒子が回転流れ場の中心に存在する軸方向のガス速度成
分によって反応領域から上方へ排出されるからである。

本発明の他の実施態様では、還元領域の回転流れ場にお
ける還元プロセスと溶融プロセスが１０バール以下の圧
力、特に３バールの圧力で行われる。反応器が所定の容
量の場合、圧力を高めることによって装入量が多くなり
、全プロセスのエネルギー収支が改善される。

ＦｅＯを還元するためには、温度か上昇するにつれて、
システムＦｅ−０−Ｃ−Ｈ内の平衡状態に相応して酸素
ポテンシャルを連続して低下させる必要がある。還元領
域において酸化鉄粒子の充分な還元と溶融相形成を達成
するために、還元領域の酸素分圧が１０４バール以下の
範囲に保たれ、還元温度が１４００℃以上に保持される
と好都合である。

本発明の特別な実施Ｕ様では、酸化鉄粒子が、空気およ
び／または使用済みの還元ガスでもよい搬送ガスおよび
場合によっては追加の空気および／または酸素によって
、プロセスガス流れに吹き込まれ、それによって酸化鉄
粒子／ガス混合物が接線方向から回転流れ場に流入する
府に、付加的な直線状反応区間が形成される。この有利
な方法により、少なくとも加熱と部分的な還元および溶
南作業が、回転流れ場から直線状反応区間（まだ流れが
溶融し還元される）で行われるので、ガス相での粒子の
滞留時ｕＵの延長によって、粒子が旋回反応器の内壁で
還元ガス相から分離される前に、粒子の改善された還元
と完全な溶融が達成可能である。

〔第２発明の構成〕 前記課題の装置に関する部分は、回転対称的な旋回反応
器とからなり、この旋回反応器が、反応物質である酸化
鉄粒子と還元ガス用の接線方向の供給管と、使用済みの
還元ガス用の上方へ案内される排ガス管と、旋回反応器
の下に設けられた冶金用容器に開口する、還元された酸
化鉄粒子用の出口とを備え、この場合冶金用容器が液状
溶融鉄と場合によってはスラグのための排出機構を備え
ている、微粒の酸化鉄粒子から銑鉄を製造する方法を実
施するための装置において、少なくとも１本の高温空気
管が接線方向から旋回反応器に開口するように設けられ
、冶金用容器が燃料とガス化媒体用の供給機構を備えた
それ自体公知の鉄泉浴ガス発生器として形成されている
ことによって解決される。

〔第２発明の効果〕 旋回反応器と鉄泉浴ガス発生器とのこの有利な組み合わ
せによって、コンパクトで高出力の小型装置が形成され
る。この装置は石炭をベースとした一つの還元段または
一つの還元装置における銑鉄製造を可能にする。この場
合同時に、得られた製造が還元ガス発生のための媒体と
して使用される。この有利な方法で、使用済みの還元ガ
スと共に装置を出る熱エネルギーが、熱交換によって空
気を暖めるためまたは加熱するために使用される。

この空気は、発生ずるプロセスガスの部分燃焼のための
酸化媒体として旋回反応器に吹き込まれる。

プロセスガスが部分燃焼することによって初めて、旋回
反応器において、必要な反応エンタルピと、外部の熱損
失の補償が用意され、それによって本発明の方法が可能
となる。

第２発明の他の有利な実施態様は特許請求の範囲従属項
の第１８〜２４項から推察される。

〔実施例〕

略示した以下の実施例に基づいて本発明を説明する。こ
の実施例から、本発明の他の特徴と効果が明らかになる
。

第１図において、回転対称の旋回反応器、すなわちスワ
ール反応器またはねじれ反応器は参照番号１で示しであ
る。この旋回反応器は鉄泉浴−ガス化反応に２の蓋の範
囲に設けられ、入口３を記してガス化反応器２に接続し
ている。旋回反応器は、上側へ円錐状に細くなっている
下側部分４、円筒状の中央部分５および上側部分６から
なっている。この上側部分は中央部分５よりも大きな直
径を有する。上側部分６には、中央のガス排出−浸漬管
７が設けられている。旋回反応器Ｉはその中央部分５に
、接線方向流入口１１を備えた少なくとも１本の高温空
気供給管８と、接線方向流入口Ｉ２を備えた少なくとも
１本の鉱石供給管９を備えている。

第２図において、旋回反応器の中央部分５は、接線方向
流入口１２．１２’を備えた鉱石供給管９．９′の横断
面が示しである。一方、第３図には高温空気供給管８．
８′　と流入口１１．１１′を備えた旋回反応器１の中
央部分５の他の横断面が示しである。

本発明による旋回反応器の他の実施例が第４図に示しで
ある。この場合、旋回反応器２０は全体が円筒状に形成
され、接続管２１を介してガス化反応器２に接続されて
いる。旋回反応器２０は下方に向かって円錐状に細くな
っている底範囲２２を備えている。この底範囲には、中
央の通過口２３が設けられている。旋回反応器２０の蓋
内には更に、中央のガス排出Ｗ２４が設けられている。

＋Ｈ記と同様に設置すられた接線方向に開口する高温空
気供給管と鉱石供給管は図示していない。旋回反応器２
０の場合には、ガス化反応器からのプロセスガスの接線
方向供給は本発明の重要な特徴である。そのために、旋
回反応器２０は耐火性の内張りを施したプロセスガス管
２５を介してガス化反応器２に接続されている。はぼ直
角に曲がって延びるプ〔Ｉセスガス管２５は円錐状の底
範囲２２のすぐ−にのド側半分に設けられた接線方向の
ガス供給管２６を介して、旋回範囲２０に開口している
。プロセスガス管２５のほぼ湾曲範囲には、供給管＋２
ａを備えた他の鉱石供給管９ａを設けることができる。

プロセスガス、高温空気、および搬送媒体（例えば空気
もしくは戻される排気、または使用済みの還元ガス）に
ｎ−遊する微細鉱石のための供給管の好ましい配置は、
第５図から判る。矢印２７にのように旋回方向が時計回
りである場合には、接線方向の供給管１２を備えた鉱石
供給管９が旋回反応器２０に開口し、その後接線方向ガ
ス供給管２６を備えたプロセスガス管２５が開口し、そ
の後接線方向供給管１１を備えた高温空気供給管８が開
口している。これらの供給管１２、２６．８は一横断面
内に設けられている。

第６図には、旋回反応器２０が、流入！Ｊ１１を備えた
高温空気管８の開口範囲を通る縦断面で示しである。第
５図と第６図から判るように、旋回反応器２０はこの範
囲に、拡がった周方向延長部を備えている。この周延長
部はほぼ高温空気流入口１１に対向する側まで延びてい
る。

この実施例として提案した二つの旋回反応器１゜２０の
上記構造によって他の利点が生じる。

接線方向に開口するプロセスガス管２５．２６を介して
旋回反応器ｌ、２０を鉄泉浴ガス化反応器２に接続した
ことによって、旋回反応器２０内の旋回速度と回転エネ
ルギーが一層高まるので、分離作用が改善され、その結
果上方へ流出する使用済みの還元ガスによる微細粒子ま
たは粉塵の排出が城少し、高温ガス用サイクロンまたは
Ｅ−フィルターのような小型の粉塵分離器で充分である
。

フィルターで分離された粉塵粒子は旋回反応器１゜２０
の鉱石供給管９に戻されるかまたは鉄泉浴ガス発生器２
に直接戻されるからしくは導入される。

旋回反応器の高さに対する直径の比（反応器の細長比）
は特に、反応器内で所定の速度分布（軸方向、半７１方
向、接線方向の速度成分、渦流）が発生するように、選
定しなければならない。この速度分布は、供給される物
質の物理的または化学的な特性（粒の大きさ、粒子の組
成、温度、ガスの組成等）を考慮して、一方では必要と
される化学反応ができるだけ完全に行われ、他方では液
体と固体の反応生成物ができるだけ完全に分離されるよ
うに、調整しなければならない。これは、反応器上での
分離の前に粒子を所定の時間飛行させなければならない
ことを怠味する。

冒頭に述べた先行技術によるサイクロン炉の場合には、
を備還元された鉄鉱石が混合され、石炭塵によって還元
ガスと共に接線方向流入個所を通って吹き込まれる。こ
れに対して、本発明による旋回反応器１．２０の場合に
は、周方向と高さ方向において変わらぬ強さの回転流れ
場を形成するために、旋回反応器１，２０が周方向にわ
たって対称的に分配された接線方向に開口する反応物質
用入口１１、１１’　、１２．１２’　、１２ａ、２６
を１個だけでなく、少なくとも２個以上備えていると合
目的である。搬送ガスを有する、微細粒の鉄鉱石、高温
空気およびプロセスガスからなる反応物質は、上記の目
的をｉ：ｆｉｒ＆するために、少なくとも二つ以上の水
平な平面内で旋回反応器に接線方向に開口する入口１１
．１１′、１２．１２’　。

１２ａ、２６を経て搬入される。

第１図に示した旋回反応器１の実施例の場合には、旋回
反応器の側壁において、高温空気のための入口１１，１
Ｆが搬送ガスを有する酸化鉄粒子のための入口１２．１
２’　の下方に設けられている。それにより、下側から
流入するプロセスガスの部分燃焼によって、旋回反応器
１の範囲に熱を適切にかつ正確に搬入することができる
。この場合、反応エンタルピ、溶融熱および熱損失を外
側から被覆するために、鉱石粒子噴射部の平面内で、ｒ
ｉｆｆ記の熱搬入が必要である。

プロセスガスをＦ側から旋回反応器ｌの中に軸方向に流
入さＵろことによって、および高温空気と搬送ガスを有
する鉱石粒子を接線方向から吹き混むことによって、そ
れほど強くない回転流れ場か生じるので、旋回反応器Ｉ
の上側の範囲が、使用済みの還元ガス（排気）のための
出ロアに向けて、反応物質のための入口１１．１２の範
囲よりも大きな横断面を有することは、排気を含む粉塵
の」ユ方への排出を行うためまたは低減するために、合
「１的である。

第５図に示した旋回反応器２０の実施例にの場合には、
矢印２７で示す旋回流れ方向に見て、先ず搬送ガスを含
む微細粒の酸化鉄粒子のための接線方向の入口１２が、
旋回反応器２０の側壁に設けられ、その後続いてプロセ
スガスおよび高温空気のための別々の接線方向入口２６
．１１が設けられていると好都合である。これによって
、鉱石粒子が先ずプロセスガス流れに入り、そして高温
空気流れに入る。この場合、鉱石粒子は加速されるが、
旋回反応器２０の内壁によって偏向される。

これは、流入平面の上方または下方において、ガス招に
充分長く滞在した後で加熱され、遠心力によって反応器
内壁で分離され、溶融フィルムとして下方へ流れ落ち、
モして出［］３０を通ってその下にあるガス化反応器２
に滴ドするまで行われる。

搬送ガスによる酸化鉄粒子の吹き込み方向を、接線方向
からほぼ半径方向までいろいろな段階で偏向するために
、酸化鉄の固有の特性に依存して、旋回反応器１．２０
の内壁での分離までのガス棺の滞在時間が長くなるよう
に、旋回反応器壁と鉱石粒子供給管９，９′の接続フラ
ンジとの間にくさび状中間部材（図には示していない）
を挿入することによって、影響を与えることができ、そ
してその都度の鉄鉱石にとって最適の吹き込み方向とす
ることができる。

本発明のよる方法の好ましい実施例では、鉄泉浴ガス発
生器内で微細粒の石炭から発生ずるプロセスガスはエネ
ルギー担体および還元媒体として使用される。プロセス
ガスの部分燃焼のためまたは旋回反応器内への熱搬入の
ための酸化媒体として、高温空気が吹き込まれる。

しかし、既に述べたように、旋回反応器は鉄泉浴ガス発
生器と無関係に運転することができる。

そｊ５て、鉄泉浴ガス発生器の代わりに、例えば耐火性
の内張りをした溶融補集釜のような簡単な冶金容器を使
用してもよい。この釜は場合によっては訛とバーナを備
えている。それによって、熱損失が回避され、溶融物の
温度を保持することができる。

鉄泉浴ガス発生器内で発生したプロセスガスは、天然ガ
ス、メタン等のような他の燃焼ガスによって置き換える
ことができる。

方法の好ましい変形では、プロセスガスが微細粒の石炭
またはコークスのエネルギー担体によって、少なくとも
部分的にまたは完全に置き換え可能である。充分な還元
ポテンシャルの要求に相応して、右炭粒子またはコーク
ス粒子の変換を迅速にかつ完全に行うためには、高温空
気の代わりに、酸素を多く含む高温空気または酸素だけ
を、酸化媒体として吹き込むことが有利である。このｆ
ｊ　、ｐＨ八方へにより、旋回反応器内での鉱石粒゛ト
の加熱、還元、溶融および使用済みの還元ガスからの鉱
石粒子の分離が、吹き込まれた微細石炭をベースとして
行うことができる。この場合、全体的に見て、萌に行わ
れる鉄泉反応器内での石炭のガス化ステップと比較して
、同じ還元出力および溶融出力の場合に排ガスの全量が
約４５％減少した。この排ガスは簡単に脱塵および処理
することができる。

実施例 １時間当たり５ｔの鉄を得るために、？、３３ｔ／ｈの
ＩＴＡＢＩＲＡ鉱石またはｉｌｌ、０９ｔ／ｈのＫＩＲ
ＵＮＡ鉱石を使用する必要がある。その際、この容量の
旋回反応器の場合、冷却水によ−）で排出される熱損失
は、旋回反応器の平均の温度１５００℃で、約１×１０
Ｉ０Ｊ、／ｈである。石炭ガス化ガスと高温空気の流量
が２０１７１１３（ｉ、Ｎ、）／ｈと４３００ｎ３（ｉ
　、Ｎ、）／ｈであると、Ｆｅｏ　、　ｏ　ｔ。

の生成された溶融物組成の場合に、２３７１６ｎ３（ｉ
、Ｎ、）／ｌ、の排ガスを生じる。この場合、このガス
の中に、６５．８％の炭素−水素担体が完全酸化状態で
存在する。４゛なわら、（６０戸＋１２１））／ＣＣＯ
＋Ｉｌ、＋Ｃ０２→１１、０）＝０．８５８゜ 石炭ガス化ガスの代わりに固体の微細石炭を鉱石２元の
ために使用する前記の方法の場合には、Ｐ（４１１，８
２０を（ｆする溶融物を得るために、約１８８６ｋｇ／
ｈの石炭とｌ０２００ｎ３（ｉ、Ｎ、）／ｈの高温空気
が必要である。この場合、１２１０４ｎ’（ｉ、Ｎ、）
／ｈの排ガスが生じた。この場合、必要な空気量は２倍
以−Ｅである。

一方、排ガス量はほぼ半分である。

固体の石炭とガス化反応器２で生成される石炭ガス化ガ
スを組み合わせて使用する場合には、Ｆａｏ、ｓｔＯを
白゛する溶融物（５ｔ　　Ｆｅ／ｈ）をｊ−Ｉろために
は、ｌｌ５００ｍ３（ｉ、Ｎ、）／ｈの石炭ガス化ガス
の量の外に、更に！３１１ｋｇ／ｈの微細石炭と６８３
６１１３（ｉ、Ｎ、）／ｈの高温空気が必要である。こ
の場合に発生する排ガスは１８７２４ｎ’（ｉ、Ｎ、）
／ｈである。

原料として、磁性のＫＩＲＵＮＡ−鉄鉱石（Ｆｅ＋Ｏｔ
　８５゜Ｈ）だけを使用すると、同じ最終生成物を得る
ために、石炭ガス化学ガスの必要量が約２２％、または
石炭の必要量が約ＩＢ減少した。そして、Ｐｅａ。

ｍｔｏの溶融物のためには、最大１１５００ｍ３１．Ｎ
、）／ｈの石炭ガス化ガスの外に、４３６ｋｇ／ｈの微
細石炭と６３６８ｍ３（１、Ｎ、）／ｈの高温空気が必
要となる。この場合、排ガスの発生量は１７５２２ｎ’
（ｉ、Ｎ、）／ｈである。

旋回反応器Ｉの寸法は反応物質の上記の運転値の場合に
は、直径が２１で高さが３〜４ｍである。それによって
、軸方向のガス排出管速度が１０＋ｎ／ｓで、鉱石粒子
の平均滞留時間または飛行時間が約０．３ｓｅｃである
。上記の手段によって変更可能であるこの滞留時間は、
１１の小さな直径の粒子を飛行中に加熱し、還元し、溶
融し、そして不所望な条件下でも分離するのに充分であ
る。ガス排出管速度が速いので、良好な熱移動条件およ
び物質交換条件のためのガス／固体−浮遊物の接線方向
の高い速度は、所望のプロセスを行うために運動的な要
件および熱力学な要件に相応して調整されなければなら
ない。その場合、酸素を多く含むかまたは全部を酸素に
よって置き換えることができる吹き込まれる高温空気の
ガス速度は、１００ｎ／ｓ以上に、特に２５ｈ＋／ｓに
調整すべきである。この速度は回転流れ場において接線
方向の加速を行う。旋回反応器内での熱移動条件と物質
交換条件を改善するために、反応物質は好ましくは固有
の旋回によって吹き込まれる。反応物質供給管の供給用
接続短管内で渦発生と混合を具合良く行うために、適当
な旋回用インサートとノズル部材を設けることができる
。

溶融物のための下側の排出穴の直径は約２０〜３０ｃｍ
である。なぜなら、この開口幅および約７゜３Ｌ／ｈの
鉱石使用ツｎの場合、開口を通って鉄泉浴−ガス化反応
器に流れる溶融フィルムが１ｃｒＩ以下であるからであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による旋回反応器の縦断面図、第２図は
第１図の■−■線に沿った旋回反応器の横断面図、第３
図は第１図の■−■線に沿った旋回反応器の他の横断面
図、第４図は本発明による他の旋回反応器の縦断面図、
第５図は第４図のＶ−■線に沿った旋回反応器の横断面
図、第６図は第５図のｖ＋−Ｖｌ線に沿った旋回反応器
の縦断面図である。 １．２０・・・旋回反応器、　　２・・・容器、７．２
４・・・排ガス管、　　８．８′　・・・高温空気管、
　　１１，１２．２６・・・供給管、３０・・・出口 代理人　弁理士　江　崎　光　好 代理人　弁理士　江　崎　先　史 ＦＩＧ、　６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、使用済みの還元ガスを上方から排出し、酸化鉄粒子
   から生じる溶融鉄を冶金用容器に捕集し、場合によって
   はこの容器の中にスラグ形成物を搬入する、接線方向に
   吹き込まれる反応物質による回転流れ場を備えた還元領
   域で酸化鉄粒子を還元することによって微細粒の酸化鉄
   粒子から銑鉄を製造する方法において、固体の酸化鉄粒
   子が還元され、溶融され、その後使用済みの還元ガスか
   ら分離されるような量と速度でもって、還元されていな
   い固体の酸化鉄粒子、ガス、液体および／または固体の
   還元媒体および酸素を含むガスからなる反応物質が還元
   領域の回転流れ場に搬入されることを特徴とする方法。 ２、ガス状の還元媒体が、冶金用容器溶融鉄の還元領域
   のすぐ下で石炭および／または炭素を含む他の燃料から
   生じるＣＯとＨ＿２を含むプロセスガスであることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、溶融鉄の中で発生するプロセスガスが、冶金用容器
   から下方へ流出または滴下する溶融鉄に対して軸方向に
   おいて向流状態で、還元領域の回転流れ場の中へ上方に
   向かって供給されるかあるいは冶金用容器から別々に排
   出され、接線方向から還元領域の回転流れ場に吹き込ま
   れるかあるいは一部が軸方向にそして一部が接線方向に
   吹き込まれることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の方法。 ４、接線方向から還元領域の回転流れ場に搬入されるプ
   ロセスガスと軸方向から還元領域の回転流れ場に搬入さ
   れるプロセスガスの流量の比が、６〜１４対１、特に１
   ０対１であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   から第３項までのいずれか一つに記載の方法。 ５、反応物質が、少なくとも二つ以上の流入個所から、
   回転流れ場の周方向に対称に分配されて還元領域に接線
   方向から吹き込まれることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項から第４項までのいずれか一つに記載の方法。 ６、反応物質が、少なくとも二つ以上の水平な平面内で
   、還元領域の回転流れ場に接線方向から吹き込まれるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第５項まで
   のいずれか一つに記載の方法。 ７、溶融鉄の中で発生するプロセスガスの少なくとも一
   部が軸方向下方から上方に向けて還元領域の回転流れ場
   に流入し、回転流れ場の下側の水平平面内において高温
   空気が接線方向から還元領域に吹き込まれ、回転流れ場
   の上側の水平平面内において酸化鉄粒子が搬送ガスと共
   に接線方向から還元領域に吹き込まれることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一
   つに記載の方法。 ８、回転流れ場の水平平面内において、流入方向に見て
   先ず酸化鉄粒子が搬送ガスと共に接線方向から還元領域
   に吹き込まれ、その後それぞれ別々の流入個所から、発
   生したプロセスガスの主部分と高温空気が接線方向から
   還元領域に吹き込まれることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項から第６項までのいずれか一つに記載の方法
   。 ９、酸化鉄粒子の粒の大きさが１ｍｍ以下で、搬送ガス
   による酸化鉄粒子の吹き込み速度が１０ｍ／ｓｅｃ以上
   、特に約３０ｍ／ｓｅｃで、発生したプロセスガスの吹
   き込み速度が２０ｍ／ｓｅｃ以上、特に約４０ｍ／ｓｅ
   ｃで、高温空気の吹き込み速度が１００ｍ／ｓｅｃ以上
   であることにより、回転流れ場における溶融までの還元
   による酸化鉄粒子の反応時間が、回転流れ場の外周でプ
   ロセスガスのガス相から分離されるまでの還元領域にお
   ける粒子の飛行時間よりも短く保たれることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれか一
   つに記載の方法。 １０、搬送ガスによる酸化鉄粒子の吹き込み方向が調節
   可能であり、特に接線方向から半径方向まで調節可能で
   あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第９
   項までのいずれか一つに記載の方法。 １１、高温空気が６００℃〜１４００℃まで、特に１２
   ００℃まで予備加熱されることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項から第１０項までのいずれか一つに記載の
   方法。 １２、発生したプロセスガスが、１４５０°〜１６５０
   °の温度で、特に１６００°温度で、回転流れ場に吹き
   込まれることを特徴とする、特許請求の範囲第１項から
   第１１項までのいずれか一つに記載の方法。 １３、還元領域の回転流れ場における還元プロセスと溶
   融プロセスが１０バール以下の圧力、特に３バールの圧
   力で行われることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   から第１２項までのいずれか一つに記載の方法。 １４、熱経済を平衡させるためおよび反応エンタルピと
   溶融熱を加えるために微粒の石炭を、そして場合によっ
   ては硫黄を加えるために、石灰、石灰石または白雲石の
   ような微粒のスラグ形成物を、酸化鉄粒子に混合するこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第１３項ま
   でのいずれか一つに記載の方法。 １５、還元領域の酸素分圧が１０＾−＾５バール以下の
   範囲に保たれ、還元温度が１４００℃以上に保持される
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第１４項
   までのいずれか一つに記載の方法。 １６、酸化鉄粒子が搬送ガスおよび場合によっては追加
   の空気および／または酸素と共に、少なくとも部分的に
   プロセスガス流れに吹き込まれ、それによって酸化鉄粒
   子／ガス混合物が接線方向から回転流れ場に流入する前
   に、付加的な直線状反応区間が形成されることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項から第１５項までのいずれ
   か一つに記載の方法。 １７、使用済みの還元ガスを上方から排出し、酸化鉄粒
   子から生じる溶融鉄を冶金用容器に補集し、場合によっ
   てはこの容器の中にスラグ形成物を搬入する、接線方向
   に吹き込まれる反応物質による回転流れ場を備えた還元
   領域で酸化鉄粒子を還元することによって微細粒の酸化
   鉄粒子から銑鉄を製造する方法であって、固体の酸化鉄
   粒子が還元され、溶融され、その後使用済みの還元ガス
   から分離されるような量と速度でもって、還元されてい
   ない固体の酸化鉄粒子、ガス、液体および／または固体
   の還元媒体および酸素を含むガスからなる反応物質が還
   元領域の回転流れ場に搬入される方法を実施するための
   装置にして、回転対称的な旋回反応器（１、２０）とか
   らなり、この旋回反応器が、反応物質用の接線方向の供
   給管（１１、１２、２６）と、使用済みの還元ガス用の
   上方へ案内される排ガス管（７、２４）と、旋回反応器
   （１、２０）の下に設けられた冶金用容器（２）に開口
   する、還元された酸化鉄粒子用の出口（３０）とを備え
   、この場合冶金用容器が液状溶融鉄と場合によってはス
   ラグのための排出機構を備えている装置において、少な
   くとも１本の高温空気管が接線方向から旋回反応器（１
   、２０）に開口するように設けられ、冶金用容器が燃料
   とガス化媒体用の供給機構を備えた鉄泉浴ガス発生器（
   ２）として形成されていることを特徴とする装置。 １８、旋回反応器（１、２０）が接線方向から開口する
   他のプロセスガス管（２５、２６）を介して鉄泉浴ガス
   発生器（２）に接続されていることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１７項記載の装置。 １９、旋回反応器（１、２０）が、周方向に分配配置さ
   れ接線方向から開口する少なくとも二つ以上の反応物質
   用入口（１１、１１′、１２、１２′、２６）を備えて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第１７項または
   第１８項記載の装置。 ２０、旋回反応器（１、２０）が少なくとも二つ以上の
   水平平面内に、接線方向から開口する反応物質用入口（
   １１、１１′、１２、１２′）を備えていることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１７項から第１９項までのい
   ずれか一つに記載の装置。 ２１、高温空気用の入口（１１、１１′）が、搬送ガス
   を有する酸化鉄粒子用の入口（１２、１２′）の下方で
   旋回反応器（１、２０）の側壁に設けられていることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１７項から第２０項まで
   のいずれか一つに記載の装置。 ２２、旋回反応器（２０）の内径と下側の出口（３０）
   の内径の比が約６〜１４対１、特に１０対１であること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１７項から第２１項ま
   でのいずれか一つに記載の装置。 ２３、旋回流れ方向に見て、先ず搬送ガスを有する微細
   粒の酸化鉄粒子用の接線方向の入口（１２）が旋回反応
   器（２０）の側壁に設けられ、その後続いてプロセスガ
   スと高温空気のための別個の接線方向入口（２６、１１
   ）が設けられていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１７項から第２２項までのいずれか一つに記載の装置
   。 ２４、旋回反応器（１）がその上側の範囲に、使用済み
   の還元ガス用の出口（７）に向かって、反応物質用の入
   口（１１、１２）の範囲よりも大きな横断面積を有する
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１７項から第２３
   項までのいずれか一つに記載の装置。