WO2011013848A1 - フェロコークスの製造方法 - Google Patents

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天笠敏明
庵屋敷孝思
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • C10B53/08—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form in the form of briquettes, lumps and the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing ferro-coke, in which a ferro-coke is continuously produced using a vertical carbonization furnace.
  • Main coal is used as a main raw material, and a binder (binding agent) is added to it, and then pressed and molded to form molded charcoal, which is then charged into a vertical dry distillation furnace to continuously produce metallurgical coke.
  • a binder binding agent
  • the technology to do is known.
  • the top gas of the carbonization furnace is introduced as a cooling gas into the lower part of the cooling chamber directly connected to the carbonization chamber of the carbonization furnace, and most of the gas that has passed through the cooling chamber is cooled.
  • a method is known that is discharged from the upper part of the chamber and supplied as a heating medium gas to the introduction port of the middle part of the dry distillation furnace (for example, see Patent Document 1).
  • the carbonization furnace used in this method has three gas inlets (an intermediate part of the carbonization chamber, a lower part of the carbonization chamber, and a lower part of the cooling chamber) and one gas outlet (upper part of the cooling chamber).
  • a gas heating method in which the primary heated circulating gas and the combustion gas obtained by burning the C gas are mixed and secondarily heated to a predetermined temperature and blown in, A gas heating apparatus is known (for example, refer to Patent Document 2).
  • the circulating gas is primarily heated as described above.
  • the gas composition after mixing of combustion gas fluctuates and iron ore in ferro-coke is reduced.
  • the strength of the ferro-coke may decrease because the reduced metallic iron is re-oxidized or the oxidation reaction of the coke component proceeds.
  • the object of the present invention is to solve such problems of the prior art and prevent the progress of the oxidation reaction of the components in the ferro-coke when the ferro-coke is produced using the vertical carbonization furnace, and the ferro-coke.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing ferro-coke that can prevent a decrease in strength.
  • the present invention provides a method for producing ferrocoke comprising: In the method for producing ferro-coke, a molded product of a carbon-containing material and an iron-containing material is charged into a vertical distillation furnace, and a carbonization gas is blown into the vertical distillation furnace.
  • the mixed gas preferably has a composition in which CO / CO 2 is 0.5 or more and H 2 / H 2 O is 2.5 or more. More preferably, CO / CO 2 has a composition of 0.5 to 1.2 and H 2 / H 2 O of 2.5 to 5.
  • the mixed gas preferably has a temperature of 800 to 1000 ° C.
  • the circulating gas is preheated and the preheated circulating gas is blown into the vertical dry distillation furnace as a low temperature dry distillation gas.
  • the preheated circulating gas preferably has a temperature of 600 to 750 ° C.
  • the ferro-coke manufactured by this invention is the ferro-coke manufactured using the raw material containing 70 mass% or more of coal and iron ore.
  • Ferro-coke can increase the reactivity of coke by the catalytic effect of iron ore at the same time that iron ore is partially reduced, and can increase the gas utilization rate in the blast furnace. Therefore, at least the iron ore blending ratio is preferably 5 mass% or more, and more preferably 10 mass% or more. On the other hand, if the blending ratio of iron ore is more than 40 mass%, the strength of ferrocoke is drastically reduced. Therefore, the iron ore is preferably 5 to 40 mass%, more preferably 10 to 40 mass% of the total amount of iron ore and coal.
  • the raw materials blended as described above are molded by a molding machine to become a mass molded product.
  • the lump-molded product is carbonized by a direct heating method using hot air in a vertical carbonization furnace such as a shaft furnace type heat treatment furnace to produce ferro-coke.
  • the atmosphere during the ferro-coke production can be made the reducing atmosphere of the ferro-coke component by adjusting the components of the dry distillation furnace blowing gas, the iron ore of the ferro-coke component is reduced, and the reduced metallic iron As a result, the strength of the coke component is prevented from being reduced by the oxidation of the coke component, so that high-quality ferro-coke can be produced.
  • a vertical distillation furnace 5 as shown in FIG. 1 can be used as a vertical distillation furnace used for manufacturing ferro-coke.
  • the vertical carbonization furnace 5 includes a carbonization chamber 30 having a low temperature carbonization chamber 2 and a high temperature carbonization chamber 3, and a cooling chamber 4.
  • a molded product 1 of carbon-containing material such as coal and iron-containing material such as iron ore is used as the ferro-coke raw material from the top of the vertical carbonization furnace 5. Charged into the furnace.
  • the molded product 1 is dry-distilled by a heating heat medium gas introduced from the tuyere 6 and 7 in the process of descending the furnace, further cooled by a cooling gas, and discharged as a ferro-coke 10 from the bottom of the dry-distilling furnace.
  • the cooling gas is introduced from the cooling gas inlet 8 and discharged from the cooling gas outlet 9.
  • the gas extracted from the top of the furnace is directly cooled by the cooler 11 and pressurized by the circulation blower 12, a part is led out of the system as a recovered gas, and the rest is circulated in the system as a circulating gas.
  • the circulating gas and the combustion gas obtained by burning the fuel gas are mixed by the high temperature carbonization gas heating device 14, and the predetermined temperature is set.
  • a mixed gas heated up to is used.
  • the mixing amount of the circulating gas and the combustion gas is adjusted by a mixing amount adjusting means (not shown), and the mixed gas composition after mixing is used as a reducing atmosphere.
  • the temperature of the combustion gas generated by the combustion of the fuel gas and air can be increased.
  • the gas volume of the combustion gas sent into the dry distillation furnace can be suppressed, and as a result, the CO 2 concentration sent into the dry distillation furnace can be suppressed.
  • the temperature of the combustion gas generated by the combustion of the fuel gas and the oxygen-enriched air can also be increased by enriching the air that burns the fuel gas with oxygen, and as a result, the CO that is fed into the dry distillation furnace. 2 concentration can be suppressed.
  • the mixed gas after mixing the circulating gas and the combustion gas has 0.5 or more CO / CO 2 and 2.5 or more H 2 / H 2 O.
  • the mixed gas composition as described above, strength reduction due to oxidation of the ferrocoke component can be reliably prevented. More preferably, it has a CO / CO 2 of 0.8 or more and a H 2 / H 2 O of 3.0 or more.
  • the values of CO / CO 2 and H 2 / H 2 O in the mixed gas composition may be any reducing atmosphere of the ferrocoke component, and there is no need to set an upper limit in particular.
  • the value of CO / CO 2 in the mixed gas composition is 1.2 or less and the value of H 2 / H 2 O is 5.0 or less.
  • the above ratio is a value in volume%.
  • the composition of the mixed gas can be controlled by the following method.
  • B By preheating the air for burning the fuel gas, the gas volume of the combustion gas can be suppressed, and the CO 2 concentration of the mixed gas can be suppressed.
  • the vertical carbonization furnace 5 includes a low temperature carbonization chamber 2 and a high temperature carbonization chamber 3, and a cooling chamber 4.
  • a molded product 1 of a carbon-containing material and an iron-containing material, which is a ferro-coke raw material, is charged into the furnace from the top of the vertical distillation furnace 5, and in the process of descending the furnace, a low temperature gas blowing tuyere 6 and a high temperature
  • the lower part of the dry distillation furnace 5 is dry-distilled by the heating medium gas for heating introduced from the gas blowing tuyere 7 and further cooled by the cooling gas introduced from the cooling gas introduction port 8 and discharged from the cooling gas discharge port 9. Discharged from.
  • the furnace top exhaust gas extracted from the furnace top is cooled by the gas cooler 11, pressurized by the circulation blower 12, partly guided as recovered gas outside the system, and the rest circulated in the system as circulating gas.
  • the furnace top exhaust gas is preferably used as the circulating gas. More preferred is 85 to 97%.
  • a part of the circulating gas is pressurized by the blower 13 and then primary heated (preheated) by the heat exchange device 15.
  • the primary gas (preheated) circulating gas is mixed with the combustion gas obtained by burning the fuel gas (in a combustion chamber 16 described later) and the high-temperature dry distillation gas heating device 14, and is secondarily heated to a predetermined temperature.
  • a high-temperature dry distillation gas which is a mixed gas
  • the high-temperature gas blowing tuyere 7 is circulated into the dry distillation furnace 5. Details of the high temperature dry distillation gas heating device 14 will be described later.
  • the cooling gas is introduced into the cooling chamber 4 from the cooling gas inlet 8, and the cooling exhaust gas is sucked and discharged from the cooling gas outlet 9.
  • the cooling gas is preferably the same gas as the circulating gas that passes through the circulating blower 12 and the booster blower 13.
  • the temperature of the cooling gas is preferably in the range of the temperature of the circulating gas in the circulating blower 12 to the temperature of the circulating gas + 30 ° C.
  • a part of the circulating gas preheated by the heat exchange device 15 is introduced into the dry distillation furnace 5 from the low temperature gas blowing tuyere 6 as a low temperature dry distillation gas.
  • the temperature of the circulating gas preheated by the heat exchange device 15 is preferably 600 ° C.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a configuration of a high-temperature dry distillation gas heating device 14 portion for blowing high-temperature dry distillation gas into the hot gas blow-in tuyere 7 of the vertical dry distillation furnace 5 of FIG.
  • the temperature of the mixed gas 24 is preferably 800 ° C. to 1000 ° C., more preferably 820 ° C. to 980 ° C. If the temperature of the mixed gas 24 is 800 ° C. to 1000 ° C., the reduction rate of iron ore is sufficient. Moreover, if the temperature of the mixed gas 24 is 1000 ° C. or less, the carbon around the iron, which has become metallic iron by reduction, will not deteriorate due to gasification and the strength will not drop.
  • the combustion gas 23 is a high-temperature combustion gas of 1000 ° C. or higher, the flame temperature becomes even higher. Therefore, when the circulating gas containing hydrocarbon gas is brought into direct contact with the flame and mixed, carbon is decomposed by the decomposition of the hydrocarbon gas. Will occur. The generated carbon precipitates as soot and accumulates in the feed gas pipe, causing troubles such as blockage. Therefore, the mixing of the circulating gas 22 and the combustion gas 23 is performed in a mixing chamber 25 without a combustion gas flame immediately before being introduced into the dry distillation furnace 5. In this case, almost no carbon deposition occurs in the gas supply pipe.
  • the combustion gas 23 is obtained by burning the fuel gas 18 in the combustion chamber 16 in the combustor (burner) 17.
  • the combustion air for performing the combustion is supplied by the combustion air blower 19 and preheated by the combustion air heating device (air preheater) 20.
  • the fuel gas a part of the gas extracted from the furnace top can be used.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which oxygen is enriched in the combustion air, and oxygen 21 is enriched and supplied to the combustion air supplied by the combustion air blower 19.
  • the temperature is increased and the ratio of the combustion gas 23 to the circulating gas 22 is reduced.
  • the oxygen enrichment of the combustion air is preferably 24% by volume to 50% by volume, more preferably 27% by volume to 45% by volume. If the oxygen enrichment is less than 24% by volume, the temperature of the combustion gas 23 is lowered, and it is necessary to increase the amount of combustion in order to raise the temperature.
  • the CO 2 concentration sent into the dry distillation furnace can be suppressed.
  • oxygen enrichment exceeds 50% by volume, the flame temperature becomes high, and the volume of the circulating gas 22 for reducing the temperature of the mixed gas 24 to the target temperature may increase, resulting in inefficient mixing. is there.
  • oxygen enrichment said here shall point out the oxygen concentration with respect to the whole mixed gas when oxygen is added to combustion air.
  • Table 1 the mixed gas temperature (high temperature dry distillation gas temperature blown from the hot gas blowing tuyere 7) supplied into the dry distillation furnace 5 using the apparatus of FIGS. 2 and 3 is 950 ° C. The comparison of the component density
  • the gas composition of the mixed gas (high temperature dry distillation gas blown from the high temperature gas blow-in tuyere 7) 24 is CO / CO 2 is 0.5 or more and H 2 / H 2 O is 2.5 or more, a high strength ferro Coke is obtained, and the strength of the ferro-coke component is prevented from being reduced by controlling the mixed gas to an atmosphere where CO / CO 2 is 0.5 or more and H 2 / H 2 O is 2.5 or more.
  • I can do it.
  • the mixed gas is in an atmosphere where CO / CO 2 is 0.8 or more and H 2 / H 2 O is 3.0 or more, ferro-coke having almost the same strength as ordinary coke is obtained. I was able to.

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Abstract

竪型乾留炉を用いてフェロコークスを製造する際に、フェロコークス内の成分の酸化反応の進行を防止して、フェロコークスの強度低下を防止できる、フェロコークスの製造方法が提供される。炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を乾留してフェロコークスを製造するための竪型乾留炉に乾留ガスを吹き込む際に、乾留炉５の炉頂部から排出される炉頂排出ガスの少なくとも一部を循環ガスとして乾留ガスの一部として使用し、循環ガスと燃料ガスを燃焼して得た燃焼ガスとを混合し、該混合した混合ガスを乾留ガスとして吹き込む際に、循環ガスと燃焼ガスとの混合量を調整して混合ガスの組成を還元雰囲気とすることを特徴とするフェロコークスの製造方法を用いる。燃料ガスを燃焼する際に燃料ガスに混合する空気を予熱すること、燃料ガスを燃焼する際に燃料ガスに混合する空気に酸素を富化することが好ましい。

Description

フェロコークスの製造方法
　本発明は、竪型乾留炉を使用し連続的にフェロコークスを製造する、フェロコークスの製造方法に関する。
　一般炭を主原料としてこれにバインダ（粘結剤）を加え、加圧・成型して成型炭を作り、これを竪型乾留炉に装入し冶金用コークスである成型コークスを連続的に製造する技術が知られている。このような成型コークスの製造方法として、乾留炉の炉頂ガスを冷却用ガスとして、乾留炉の乾留室に直結した冷却室の下部へ導入し、該冷却室を通過したガスの大部分を冷却室上部より排出し加熱用媒体ガスとして乾留炉中間部の導入口へ供給することを特徴とする方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法で用いる乾留炉は、３箇所のガス導入口（乾留室中間部、乾留室下部、冷却室下部）と１箇所のガス排出口（冷却室上部）を有している。
　上記の乾留炉において乾留室に吹き込むガスを加熱するために、一次加熱した循環ガスとＣガスを燃焼して得た燃焼ガスとを混合し、所定温度まで二次加熱して吹き込むガス加熱方法およびガス加熱装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特公昭５６−４７２３４号公報 特開平７−２６２６７号公報
　しかしながら、炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を竪型乾留炉で乾留して、コークス中に金属鉄を生成させたフェロコークスを製造する場合に、上記のように循環ガスを一次加熱した後にＣガスを燃焼して得た燃焼ガスとを混合し、所定温度まで二次加熱して吹き込む方法を用いると、燃焼ガス混合後のガス組成が変動して、フェロコークス内の鉄鉱石が還元されなかったり、還元された金属鉄が再酸化されたり、さらにコークス成分の酸化反応が進行したりすることから、フェロコークスの強度が低下する場合がある。フェロコークスの強度が低下すると、高炉内で粉化して通気性が悪化すると言う問題がある。
　したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、竪型乾留炉を用いてフェロコークスを製造する際に、フェロコークス内の成分の酸化反応の進行を防止して、フェロコークスの強度低下を防止できる、フェロコークスの製造方法を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は以下からなるフェロコークスの製造方法を提供する。
　炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を竪型乾留炉に装入し、前記竪型乾留炉に乾留ガスを吹き込む、フェロコークスの製造方法において、
　前記乾留炉の炉頂部から排出されたガスを乾留ガス用に循環して循環ガスとし、
　燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成させ、
　生成した燃焼ガスと前記循環ガスを混合し、混合ガスを生成し、
　前記混合ガスを高温乾留ガスとして前記竪型乾留炉内に吹き込み、
　前記循環ガスと前記燃焼ガスとの混合量を調整して前記混合ガスの組成を還元雰囲気とする、
　フェロコークスの製造方法。
　前記フェロコークスの製造方法において、以下のようにするのが望ましい。
（ａ）空気を予熱して予熱空気とし、燃料ガスを予熱空気で燃焼させて燃焼ガスを生成させる。
（ｂ）燃料ガスを酸素が富化された空気で燃焼させて燃焼ガスを生成させる。
　前記フェロコークスの製造方法において、前記混合ガスは、ＣＯ／ＣＯ２が０．５以上、かつＨ２／Ｈ２Ｏが２．５以上の組成を有するのが好ましい。ＣＯ／ＣＯ２が０．５~１．２、且つ、Ｈ２／Ｈ２Ｏが２．５~５の組成を有するのがより好ましい。また、前記混合ガスは、８００~１０００℃の温度を有するのが望ましい。
　前記フェロコークスの製造方法は、さらに、前記循環ガスを予熱し、予熱された循環ガスを低温乾留ガスとして前記竪型乾留炉内に吹き込むのが望ましい。前記予熱された循環ガスは、６００~７５０℃の温度を有するのが好ましい。
　なお、本発明で製造するフェロコークスとは、石炭と鉄鉱石とを７０ｍａｓｓ％以上含有する原料を用いて製造したフェロコークスである。フェロコークスは、鉄鉱石が一部還元されていると同時に、鉄鉱石の触媒効果でコークスの反応性を高めることができ、高炉の中でのガス利用率を高めることができる。そのために、少なくとも鉄鉱石の配合比率を５ｍａｓｓ％以上とすることが好ましく、さらに好ましくは１０ｍａｓｓ％以上である。一方、鉄鉱石の配合比率が４０ｍａｓｓ％超であると、フェロコークスの強度が急激に低下する。したがって、鉄鉱石を、鉄鉱石と石炭の合計量の５~４０ｍａｓｓ％とすることが好ましく、さらに好ましくは１０~４０ｍａｓｓ％とする。上記のように配合された原料は成型機で成型され、塊成型物となる。前記塊成型物はシャフト炉型熱処理炉等の竪型乾留炉で熱風を用いた直接加熱法にて乾留され、フェロコークスが製造される。
　本発明によれば、乾留炉吹き込みガスの成分を調整して、フェロコークス製造の際の雰囲気をフェロコークス成分の還元雰囲気とできるので、フェロコークス成分の鉄鉱石が還元され、還元された金属鉄が再酸化されることもなく、さらにコークス成分の酸化による強度低下を防止して、良質のフェロコークスの製造が可能となり、高炉でのフェロコークスの利用も促進される。
本発明の一実施形態を示す概略図である。 本発明の一実施形態を示す、高温乾留ガス吹き込み部分の構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態を示す、高温乾留ガス吹き込み部分の構成を示す概略図である。 高温乾留ガス成分とフェロコークス強度の関係を示すグラフである。
　フェロコークスの製造に用いる竪型乾留炉としては、例えば、図１に示すような乾留炉５を用いることができる。竪型乾留炉５は、低温乾留室２と高温乾留室３を有する乾留室３０と、冷却室４とから構成されている。この竪型乾留炉を用いてフェロコークスを製造する場合、フェロコークス原料である石炭等の炭素含有物質と鉄鉱石等の鉄含有物質との成型物１は、竪型乾留炉５の炉頂から炉内に装入される。成型物１は、炉内を降下する過程で羽口６、７から導入される加熱用熱媒体ガスにより乾留され、更に冷却用ガスにより冷却されてフェロコークス１０として乾留炉下部から排出される。前記冷却ガスは、冷却ガス導入口８から導入され、冷却ガス排出口９から排出される。一方、炉頂から抜き出されたガスは直接クーラー１１で冷却され、循環ブロワー１２で昇圧され、一部は回収ガスとして系外に導かれ、残りは循環ガスとして系内を循環する。
　本実施の形態では、竪型乾留炉の高温乾留室３に吹き込む高温乾留ガスとして、循環ガスと、燃料ガスを燃焼して得た燃焼ガスとを高温乾留ガス加熱装置１４で混合し、所定温度まで加熱した混合ガスを用いる。そして、この混合ガスを生成する際に、循環ガスと、燃焼ガスとの混合量を混合量調整手段（図示せず。）により調整して、混合後の混合ガス組成を還元雰囲気とする。混合ガス組成を還元雰囲気とするこのためには、燃料ガスを燃焼する空気を予熱もしくは酸素富化することが好ましい。
　燃料ガスを燃焼する空気を予熱することによって、予熱しない場合と比べ、以下のような、利点がある。
（ａ）燃料ガスと空気の燃焼によって生じた燃焼ガスの温度を高温にすることができる。
（ｂ）乾留炉内に送り込む燃焼ガスのガスボリュームを抑えることが可能となり、結果的に乾留炉内に送り込まれるＣＯ２濃度を抑えることができる。
　また、燃料ガスを燃焼する空気を酸素富化することによっても燃料ガスと酸素富化空気の燃焼によって生じた燃焼ガスの温度を高温にすることができ、結果的に乾留炉内に送り込まれるＣＯ２濃度を抑えることができる。
　このような手法により循環ガスと燃焼ガスとの混合後の混合ガス組成を還元雰囲気とすることで、成分の酸化による強度低下をおこすことなくフェロコークスの製造を行うことができるようになる。
　また、循環ガスと燃焼ガスとの混合後の混合ガスは、０．５以上のＣＯ／ＣＯ２且つ２．５以上のＨ２／Ｈ２Ｏを有するのが好ましい。前記のような混合ガス組成にすることにより、フェロコークス成分の酸化による強度低下を確実に防止できるようになる。０．８以上のＣＯ／ＣＯ２且つ３。０以上のＨ２／Ｈ２Ｏを有するのがより好ましい。ここで、前記混合ガス組成中ＣＯ／ＣＯ２及びＨ２／Ｈ２Ｏの値は、フェロコークス成分の還元雰囲気であればよく、特に上限を設ける必要は無い。しかし、実際の操業においては、前記混合ガス組成中ＣＯ／ＣＯ２の値は１．２以下、Ｈ２／Ｈ２Ｏの値は５．０以下とすることが現実的な範囲となる。なお、上記比率は体積％での値である。
　混合ガスの組成は、下記に示すような方法で制御することが可能である。
（ａ）循環ガスと燃焼ガスとの混合量を調整する。循環ガスの割合を上昇させると、ＣＯ／ＣＯ２の値とＨ２／Ｈ２Ｏの値は上昇する。
（ｂ）燃料ガスを燃焼する空気を予熱することにより、燃焼ガスのガスボリュームを抑えることが可能となり、混合ガスのＣＯ２濃度を抑えることができる。
（ｃ）燃料ガスを燃焼する空気に酸素を富化することにより、燃焼ガスの温度を高温にすることができ、混合ガスのＣＯ２濃度を抑えることができる。
（ｄ）混合ガス温度を調整する。混合ガス温度を８００℃程度の低温にすることにより、燃料ガスを燃焼させる空気量を低減し、より還元雰囲気にすることができる。
（ｅ）燃料ガスを変更する。たとえば、燃料ガスをＬＮＧよりも高カロリなガスを使用することで、より還元雰囲気にすることができる。
　次に図１を用いて本実施の形態を詳細に説明する。図１において、竪型乾留炉５は、低温乾留室２と高温乾留室３を有する乾留室３０と、冷却室４とから構成されている。フェロコークス原料である炭素含有物質と鉄含有物質との成型物１は、竪型乾留炉５の炉頂から炉内に装入され、炉内を降下する過程で低温ガス吹き込み羽口６、高温ガス吹き込み羽口７から導入される加熱用熱媒体ガスにより乾留され、更に冷却ガス導入口８から導入され冷却ガス排出口９から排出される冷却ガスにより冷却されてフェロコークス１０として乾留炉５下部から排出される。一方、炉頂から抜出された炉頂排出ガスはガスクーラー１１で冷却され、循環ブロワー１２で昇圧され、一部は回収ガスとして系外に導かれ、残りは循環ガスとして系内を循環する。炉頂排出ガスのうち８０~９９％程度を循環ガスとして使用するのが好ましい。より好ましいのは、８５~９７％である。循環ガスの一部はブロワー１３で昇圧された後、熱交換装置１５で一次加熱（予熱）される。そして、この一次加熱（予熱）された循環ガスは、燃料ガスを（後述する燃焼室１６で）燃焼して得た燃焼ガスと高温乾留ガス加熱装置１４で混合され、所定温度まで二次加熱された混合ガスである、高温乾留ガスとして高温ガス吹き込み羽口７から乾留炉５内へ循環される。高温乾留ガス加熱装置１４部分の詳細は後述する。
　冷却用ガスは冷却ガス導入口８から冷却室４に導入され、冷却排出ガスは冷却ガス排出口９から吸引され排出される。冷却用ガスは、循環ブロワー１２や昇圧ブロワー１３を通過する循環ガスと同一のガスであるのが望ましい。冷却用ガスの温度は、循環ブロワー１２での循環ガスの温度~循環ガスの温度＋３０℃の範囲であるのが望ましい。
　また、熱交換装置１５で予熱された循環ガスの一部は低温乾留ガスとして低温ガス吹き込み羽口６から乾留炉５内へ導入される。熱交換装置１５で予熱された循環ガスの温度は、６００℃から７５０℃であるのが好ましく、より好ましくは６２０℃から７３０℃である。循環ガス温度が６００℃以上の場合、乾留炉の炉頂部の温度は３００℃以上となり、タールの凝集による操業トラブルを招くことが無い。また、循環ガス温度が７５０℃以下の場合、乾留炉の炉頂部の温度は高温とならず、ガスシール性による操業トラブルを招くことが無い。
　図２に、図１の竪型乾留炉５の高温ガス吹き込み羽口７に高温乾留ガスを吹き込む、高温乾留ガス加熱装置１４部分の構成の一実施形態を示す。熱交換装置１５で一次加熱（予熱）した循環ガス２２と高温の燃焼ガス２３を混合室２５で混合することにより二次加熱をし、混合ガス２４として高温ガス吹き込み羽口７から乾留炉５へ導入する。
　混合ガス２４の温度は８００℃から１０００℃とすることが好ましく、より好ましくは８２０℃から９８０℃である。混合ガス２４の温度が８００℃から１０００℃であれば、鉄鉱石の還元率は十分である。また、混合ガス２４の温度が１０００℃以下であれば、還元により金属鉄となった鉄周辺のカーボンがガス化により劣化し強度が落ちることはない。
　燃焼ガス２３は１０００℃以上の高温燃焼ガスであるため、フレーム温度はさらに高温となる、そのため炭化水素系のガスを含む循環ガスをフレームに直接接触させ混合すると炭化水素系のガスの分解によりカーボンが発生する。発生したカーボンは煤として析出し送ガス管内に体積し、閉塞などのトラブルを引き起こす原因となる。そこで、この循環ガス２２と燃焼ガス２３の混合は燃焼ガスフレームのない混合室２５において、乾留炉５に導入する直前で行われている。この場合、送ガス管内におけるカーボン析出はほとんど生じない。
　ここで、燃焼ガス２３は燃焼室１６内で燃焼器（バーナ）１７にて燃料ガス１８を燃焼させることにより得られる。この燃焼を行う燃焼用空気は燃焼空気用ブロワー１９にて供給され、燃焼用空気加熱装置（空気予熱器）２０にて予熱される。なお、前記燃料ガス１８としては、炉頂から抜出されたガスの一部を用いることができる。
　また、図３は、燃焼用空気に酸素を富化する場合の一実施形態であり、燃焼空気用ブロワー１９にて供給される燃焼用空気に酸素２１を富化して供給し、燃焼ガス２３の温度を高温にし、循環ガス２２に対する燃焼ガス２３の比率を少なくしている。燃焼用空気の酸素富化は２４体積％から５０体積％とすることが好ましく、より好ましくは、２７体積％から４５体積％である。酸素富化が２４体積％より少ない供給では、燃焼ガス２３の温度が低くなり、温度を上げるため燃焼量を増やす必要があるため結果的に乾留炉内に送り込まれるＣＯ２濃度を抑えることができなくなる場合があり、酸素富化が５０体積％より多くなるとフレーム温度が高温になり、混合ガス２４の温度を目標温度にさげるための循環ガス２２のボリュームが増えるなど効率的な混合とならない場合がある。なお、ここで言う酸素富化とは燃焼空気に酸素を加えた時の、混合気体全体に対する酸素濃度を指すものとする。
　表１に、図２、図３の装置を用いて乾留炉５内に供給する混合ガス温度（高温ガス吹き込み羽口７から吹き込まれる高温乾留ガス温度）を９５０℃とした際の混合ガス２４中の成分濃度の比較を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１において、「混合ガス」、「空気予熱有り」と「酸素富化あり」は以下を表している。
　「混合ガス」：空気予熱や酸素富化を行なわない場合の混合ガス２４の組成。
　「空気予熱有り」：図２の装置を用いて燃焼用空気を８００℃に予熱した場合の混合ガス２４の組成。
　「酸素富化あり」：図３の装置を用いて燃焼用空気に酸素を４０体積％富化した場合の混合ガス２４の組成。
　燃焼用空気を予熱する、あるいは燃焼用空気に酸素を富化することにより、混合ガス２４中の酸化性ガス成分（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ）に対する還元性ガス成分（ＣＯ、Ｈ２）が変化することが判る。
　図２、および図３における実施形態では、空気予熱と酸素富化を個別に行っているが、両者を同時に行うことも効果的である。
　以上の本発明によれば、フェロコークス成分の酸化による強度低下を防止することが可能となる。また乾留炉直近にて高温ガスを混合することから送ガス管がカーボンで閉塞されることがなく、除煤工程を設ける必要もない。従って、高温乾留ガスは連続的に乾留炉へ導入され、操業が安定する。さらに装置自体も従来に比べ簡単なものとなり、設備費、運転費に対する負担も軽減される。
　図１に示すものと同様の竪型乾留炉を用い、図２、図３の設備を用いて燃焼用空気の予熱と酸素富化を行ない、空気予熱と酸素富化の条件を変更してフェロコークスを製造した。製造したフェロコークスの強度を測定した。試験結果を図４に示す。
　図４において、記号○、△、×は以下を示している。
　記号○：強度が通常のコークスに比べて９０％超えのフェロコークス。
　記号△：強度が通常のコークスに比べて８０~９０％のフェロコークス。
　記号×：強度が通常のコークスに比べて８０％未満のフェロコークス。
　混合ガス（高温ガス吹き込み羽口７から吹き込まれる高温乾留ガス）２４のガス組成がＣＯ／ＣＯ２が０．５以上、かつＨ２／Ｈ２Ｏが２．５以上の場合に高強度のフェロコークスが得られており、混合ガスをＣＯ／ＣＯ２が０．５以上、かつＨ２／Ｈ２Ｏが２．５以上の雰囲気に制御することにより、フェロコークス成分の酸化による強度低下を防止できるようになることが分かる。特に、混合ガスをＣＯ／ＣＯ２が０．８以上、かつＨ２／Ｈ２Ｏが３．０以上の雰囲気にした場合は、通常のコークスとほぼ同程度の強度を有するフェロコークスを得ることができた。
　１　　成型物
　２　　低温乾留室
　３　　高温乾留室
　４　　冷却室
　５　　竪型乾留炉
　６　　低温ガス吹き込み羽口
　７　　高温ガス吹き込み羽口
　８　　冷却ガス導入口
　９　　冷却ガス排出口
　１０　　フェロコークス
　１１　　ガスクーラー
　１２　　循環ブロワー
　１３　　昇圧ブロワー
　１４　　高温乾留ガス加熱装置
　１５　　熱交換装置
　１６　　燃焼室
　１７　　燃焼器
　１８　　燃料ガス
　１９　　燃焼用空気ブロワー
　２０　　燃焼用空気加熱装置
　２１　　酸素
　２２　　循環ガス
　２３　　燃焼ガス
　２４　　混合ガス
　２５　　混合室
　３０　　乾留室

Claims (8)

  1. 　炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を竪型乾留炉に装入し、前記竪型乾留炉に乾留ガスを吹き込む、フェロコークスの製造方法において、
    　前記乾留炉の炉頂部から排出されたガスを乾留ガス用に循環して循環ガスとし、
    　燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成させ、
    　生成した燃焼ガスと前記循環ガスを混合し、混合ガスを生成し、
    　前記混合ガスを高温乾留ガスとして前記竪型乾留炉内に吹き込み、
    　前記循環ガスと前記燃焼ガスとの混合量を調整して前記混合ガスの組成を還元雰囲気とする、
    　フェロコークスの製造方法。
  2. 　前記燃焼ガスの生成が、空気を予熱して予熱空気とし、燃料ガスを予熱空気で燃焼させて燃焼ガスを生成させることからなる請求項１に記載のフェロコークスの製造方法。
  3. 　前記燃焼ガスの生成が、燃料ガスを酸素が富化された空気で燃焼させて燃焼ガスを生成させることからなる請求項１に記載のフェロコークスの製造方法。
  4. 　前記混合ガスが、ＣＯ／ＣＯ２が０．５以上、かつＨ２／Ｈ２Ｏが２．５以上の組成を有する請求項１に記載のフェロコークスの製造方法。
  5. 　前記混合ガスが、ＣＯ／ＣＯ２が０．５~１．２、且つ、Ｈ２／Ｈ２Ｏが２．５~５の組成を有する請求項４に記載のフェロコークスの製造方法。
  6. 　前記混合ガスが、８００~１０００℃の温度を有する請求項１に記載の
    　フェロコークスの製造方法。
  7. 　さらに、前記循環ガスを予熱し、予熱された循環ガスを低温乾留ガスとして前記竪型乾留炉内に吹き込む請求項１に記載のフェロコークスの製造方法。
  8. 　前記予熱された循環ガスが、６００~７５０℃の温度を有する請求項７に記載のフェロコークスの製造方法。
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