JP2902062B2 - 溶融還元法 - Google Patents
溶融還元法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、予備還元炉を使用する溶融還元法につき、
石炭の有効利用を図る方法に関する。
石炭の有効利用を図る方法に関する。
［従来の技術］ 溶融還元製鉄法とは、溶融還元炉を用い、鉄鉱石を溶
融状態で還元して銑鉄を得る方法である。溶融還元炉
は、鉄鉱石を含む溶鉄中に、石炭や石灰を投入すると同
時に酸素（O2）を吹き込んで還元反応を起こさせるもの
で、反応が速やかで、生産量を弾力的に調整できるとい
った利点を有する。同還元炉において石炭は、鉄鉱石の
還元剤であるとともに、溶融還元炉内の高温条件下で熱
分解し、メタン（CH4）やタールなどの炭化水素のほか
水素（H2）・一酸化炭素（CO）などのガスを放出する。
この放出された炭化水素は、余剰の酸素と反応（部分酸
化反応）して、予備還元炉で有用な水素および一酸化炭
素ガスを生成する。
融状態で還元して銑鉄を得る方法である。溶融還元炉
は、鉄鉱石を含む溶鉄中に、石炭や石灰を投入すると同
時に酸素（O2）を吹き込んで還元反応を起こさせるもの
で、反応が速やかで、生産量を弾力的に調整できるとい
った利点を有する。同還元炉において石炭は、鉄鉱石の
還元剤であるとともに、溶融還元炉内の高温条件下で熱
分解し、メタン（CH4）やタールなどの炭化水素のほか
水素（H2）・一酸化炭素（CO）などのガスを放出する。
この放出された炭化水素は、余剰の酸素と反応（部分酸
化反応）して、予備還元炉で有用な水素および一酸化炭
素ガスを生成する。
溶融還元炉そのものはエネルギー利用率が低いので、
これに予備還元炉が併設されて溶融還元系が構成される
ことが多い。上記した部分酸化反応等にともない溶融還
元炉からは、一酸化炭素や水素といった還元成分を多量
に含む高温ガスが発生するので、予備還元炉は、それら
を還元ガスとして炉内に導入することにより、鉄鉱石を
固体状態で予備的に還元したうえ溶融還元炉に供給す
る。
これに予備還元炉が併設されて溶融還元系が構成される
ことが多い。上記した部分酸化反応等にともない溶融還
元炉からは、一酸化炭素や水素といった還元成分を多量
に含む高温ガスが発生するので、予備還元炉は、それら
を還元ガスとして炉内に導入することにより、鉄鉱石を
固体状態で予備的に還元したうえ溶融還元炉に供給す
る。
石炭が、低温（常温）状態のまま、もしくは水分を付
着したまま溶融還元炉に投入されると、石炭の予熱およ
び水分放出に必要な熱エネルギーがロスとなるばかり
か、発生ガス中の水分濃度が高くなり還元ガスとしての
還元能力が低下するため、好ましくない。したがって石
炭は、予熱・乾燥を行い、熱分解により炭化水素や水素
・一酸化炭素が放出されやすい状態で炉内に投入される
のが望ましい。このためには、溶融還元系とは別の熱源
が使用されることもあるが、特開昭62−230921号公報に
記載の方法においては、予備還元炉からの排ガスを酸化
性ガスにより燃焼して熱源とする手段（石炭乾留流動
層）が用いられている。そして、石炭の乾留により副生
するチャーが炭材として溶融還元炉に投入される一方、
乾留中に熱分解した炭化水素類は、他の容器（炭素被覆
流動層）に送られて鉄鉱石表面に付着させられたうえ、
予備還元炉へ導入される。
着したまま溶融還元炉に投入されると、石炭の予熱およ
び水分放出に必要な熱エネルギーがロスとなるばかり
か、発生ガス中の水分濃度が高くなり還元ガスとしての
還元能力が低下するため、好ましくない。したがって石
炭は、予熱・乾燥を行い、熱分解により炭化水素や水素
・一酸化炭素が放出されやすい状態で炉内に投入される
のが望ましい。このためには、溶融還元系とは別の熱源
が使用されることもあるが、特開昭62−230921号公報に
記載の方法においては、予備還元炉からの排ガスを酸化
性ガスにより燃焼して熱源とする手段（石炭乾留流動
層）が用いられている。そして、石炭の乾留により副生
するチャーが炭材として溶融還元炉に投入される一方、
乾留中に熱分解した炭化水素類は、他の容器（炭素被覆
流動層）に送られて鉄鉱石表面に付着させられたうえ、
予備還元炉へ導入される。
［発明が解決しようとする課題］ 上記公報に記載の方法は、予備還元炉からの排ガスの
エネルギーを利用するので、溶融還元系とは別の専用熱
源にたよる場合に比べ、トータルでの（たとえば製鉄所
全体の）エネルギー原単位が低いといえるが、石炭中の
成分のうち一部が利用されないで系外へ放出される、と
いう不都合が避けられない。なぜなら、十分な熱量を
補償される上記の乾留手段においては、炭化水素（重質
および軽質の炭化水素）や水素・一酸化炭素ガス等が石
炭の熱分解により放出されてしまう、メタンなどの軽
質炭化水素や水素・一酸化炭素ガス等は、鉄鉱石に接触
させても、その表面に付着することなく系外に逃げてし
まう、タールなど鉄鉱石に付着しやすい重質炭化水素
でも、すべてが付着するとはいえず、鉄鉱石とともに溶
融還元系で利用できる割合は高くない−からである。
エネルギーを利用するので、溶融還元系とは別の専用熱
源にたよる場合に比べ、トータルでの（たとえば製鉄所
全体の）エネルギー原単位が低いといえるが、石炭中の
成分のうち一部が利用されないで系外へ放出される、と
いう不都合が避けられない。なぜなら、十分な熱量を
補償される上記の乾留手段においては、炭化水素（重質
および軽質の炭化水素）や水素・一酸化炭素ガス等が石
炭の熱分解により放出されてしまう、メタンなどの軽
質炭化水素や水素・一酸化炭素ガス等は、鉄鉱石に接触
させても、その表面に付着することなく系外に逃げてし
まう、タールなど鉄鉱石に付着しやすい重質炭化水素
でも、すべてが付着するとはいえず、鉄鉱石とともに溶
融還元系で利用できる割合は高くない−からである。
軽質および重質の炭化水素は、前述したように溶融還
元炉における部分酸化反応によって有用な還元ガスを発
生し得るため、水素および一酸化炭素等とともにこれら
が放出されることは、溶融還元系において石炭が十分に
有効利用されないことを意味する。
元炉における部分酸化反応によって有用な還元ガスを発
生し得るため、水素および一酸化炭素等とともにこれら
が放出されることは、溶融還元系において石炭が十分に
有効利用されないことを意味する。
本発明は、以上の点を考慮し、溶融還元炉の熱効率を
改善するとともに石炭を有効利用できる溶融還元法を提
供しようとするものである。
改善するとともに石炭を有効利用できる溶融還元法を提
供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、溶融還元炉と、そこでの発生ガスを還元ガ
スとする予備還元炉とを使用する鉄鉱石の溶融還元法に
おいて、予備還元炉からの排ガスにより、石炭乾燥
装置で200〜350℃の温度にて石炭を乾燥させたうえ、
その石炭を溶融還元炉へ投入するとともに、予備還元
炉からの上記の排ガスを、水分および二酸化炭素の除去
を行ったのち予備還元炉と上記石炭乾燥装置とのそれぞ
れへリサイクルさせる−ものである。なお、上記にお
ける「200〜350℃の温度にて石炭を乾燥させ」の意味
は、石炭乾燥装置においてガスと石炭の温度を200〜350
℃にして石炭乾燥を行うことを意味する。
スとする予備還元炉とを使用する鉄鉱石の溶融還元法に
おいて、予備還元炉からの排ガスにより、石炭乾燥
装置で200〜350℃の温度にて石炭を乾燥させたうえ、
その石炭を溶融還元炉へ投入するとともに、予備還元
炉からの上記の排ガスを、水分および二酸化炭素の除去
を行ったのち予備還元炉と上記石炭乾燥装置とのそれぞ
れへリサイクルさせる−ものである。なお、上記にお
ける「200〜350℃の温度にて石炭を乾燥させ」の意味
は、石炭乾燥装置においてガスと石炭の温度を200〜350
℃にして石炭乾燥を行うことを意味する。
［作用］ 本発明の溶融還元法においては、石炭が、予熱され乾
燥させられ（上記）たうえ溶融還元炉に投入される
（）ので、溶融還元炉において還元反応、熱分解およ
びその分解ガスによる部分酸化反応が進行しやすく、そ
の熱効率が改善される。しかも、予熱・乾燥用の熱源と
して予備還元炉の排ガスのエネルギーを利用する（）
ため、系外に特別な熱源は不要である。
燥させられ（上記）たうえ溶融還元炉に投入される
（）ので、溶融還元炉において還元反応、熱分解およ
びその分解ガスによる部分酸化反応が進行しやすく、そ
の熱効率が改善される。しかも、予熱・乾燥用の熱源と
して予備還元炉の排ガスのエネルギーを利用する（）
ため、系外に特別な熱源は不要である。
上記に示した乾燥温度（200〜350℃）においては、
付着した水分（もしくは湿分）のみが石炭から分離し、
炭化水素や水素は石炭内に保たれる。これは、200〜350
℃においては、石炭の付着水分（結晶水を除く）は当然
に放出されるものの、第２図（石炭の熱分解ガス発生量
と温度との関係図）に示すように、タール・メタン（CH
4）・一酸化炭素（CO）・水素などは熱分解（乾留）さ
れないからである。
付着した水分（もしくは湿分）のみが石炭から分離し、
炭化水素や水素は石炭内に保たれる。これは、200〜350
℃においては、石炭の付着水分（結晶水を除く）は当然
に放出されるものの、第２図（石炭の熱分解ガス発生量
と温度との関係図）に示すように、タール・メタン（CH
4）・一酸化炭素（CO）・水素などは熱分解（乾留）さ
れないからである。
したがって、これら未分解の成分は、いずれも石炭と
ともに溶融還元炉に投入され、そこで鉄鉱石を還元する
とともに熱分解され、またその分解ガスが部分酸化され
て還元剤（還元ガス）となる。すなわち、石炭中の成分
が、溶融還元炉もしくは予備還元炉において有効に利用
される。
ともに溶融還元炉に投入され、そこで鉄鉱石を還元する
とともに熱分解され、またその分解ガスが部分酸化され
て還元剤（還元ガス）となる。すなわち、石炭中の成分
が、溶融還元炉もしくは予備還元炉において有効に利用
される。
また、上記のように、水分および二酸化炭素を除去
した排ガスを予備還元炉と石炭乾燥装置とへリサイクル
させるため、当該排ガスを一層有効に利用できることに
なる。
した排ガスを予備還元炉と石炭乾燥装置とへリサイクル
させるため、当該排ガスを一層有効に利用できることに
なる。
［実施例］ 第１図は、本発明の溶融還元法につき一実施例を示す
系統図である。図中、太い実線（および矢印）は溶融還
元炉１から発生したガスの流れを表わし、それ以外は他
の原料の流れを表わす。
系統図である。図中、太い実線（および矢印）は溶融還
元炉１から発生したガスの流れを表わし、それ以外は他
の原料の流れを表わす。
本法において鉄鉱石は、まず流動層式の予備還元炉２
に投入されて固体状態の予備還元鉄にまで還元され、そ
れが、石炭や石灰・酸素とともに溶融還元炉１の溶鉄内
に装入されることにより、溶融した銑鉄およびスラグと
なる。前述のように、溶融還元炉１におけるこの反応の
際、一酸化炭素や水素を含む高温ガスが発生するため、
それが還元ガスとして予備還元炉２へ導入される。
に投入されて固体状態の予備還元鉄にまで還元され、そ
れが、石炭や石灰・酸素とともに溶融還元炉１の溶鉄内
に装入されることにより、溶融した銑鉄およびスラグと
なる。前述のように、溶融還元炉１におけるこの反応の
際、一酸化炭素や水素を含む高温ガスが発生するため、
それが還元ガスとして予備還元炉２へ導入される。
図示した溶融還元法の特徴は、予備還元炉２を出たあ
との排ガスを利用して、溶融還元炉１に投入される前に
石炭を効果的に予熱・乾燥させることである。すなわ
ち、予備還元炉２を出た排ガスを、冷却器４に送る前に
一部を流動層式の石炭乾燥装置３に導入し、そこで粉炭
状の上記石炭を乾燥させるのである。乾燥し予熱された
石炭が、そうでないものに比べ溶融還元炉１において利
用されやすいこと、つまり有効な反応が速やかに進行す
ることは、言うまでもない。
との排ガスを利用して、溶融還元炉１に投入される前に
石炭を効果的に予熱・乾燥させることである。すなわ
ち、予備還元炉２を出た排ガスを、冷却器４に送る前に
一部を流動層式の石炭乾燥装置３に導入し、そこで粉炭
状の上記石炭を乾燥させるのである。乾燥し予熱された
石炭が、そうでないものに比べ溶融還元炉１において利
用されやすいこと、つまり有効な反応が速やかに進行す
ることは、言うまでもない。
石炭乾燥装置３への導入ガスについては、同装置３内
の温度（ガスと石炭の温度）が200〜350℃（好ましくは
250℃）となるよう、下記の手段によって温度調整を施
している。すなわち、650℃〜850℃で予備還元炉２を出
る前述の排ガスに対し、同じ予備還元炉２の排ガスで、
冷却器４を通して100℃以下にしたものを図のようにリ
サイクルさせ、開度可変ダンパ（図示せず）などを用い
て流量調整しながら混合している。混合する後者のガス
は、冷却器４のほか除塵装置５・昇圧機６・二酸化炭素
（CO2）除去装置７を通し、余剰ガスとしてガスホルダ
ー（図示せず）に送られるものの一部である。同装置３
内を上記の温度に調整するのは、その温度では、石炭か
ら付着水分のみが放出され、タール・メタン等の炭化水
素や水素・一酸化炭素など、鉄の還元に有用な成分は石
炭中に保たれるからである。
の温度（ガスと石炭の温度）が200〜350℃（好ましくは
250℃）となるよう、下記の手段によって温度調整を施
している。すなわち、650℃〜850℃で予備還元炉２を出
る前述の排ガスに対し、同じ予備還元炉２の排ガスで、
冷却器４を通して100℃以下にしたものを図のようにリ
サイクルさせ、開度可変ダンパ（図示せず）などを用い
て流量調整しながら混合している。混合する後者のガス
は、冷却器４のほか除塵装置５・昇圧機６・二酸化炭素
（CO2）除去装置７を通し、余剰ガスとしてガスホルダ
ー（図示せず）に送られるものの一部である。同装置３
内を上記の温度に調整するのは、その温度では、石炭か
ら付着水分のみが放出され、タール・メタン等の炭化水
素や水素・一酸化炭素など、鉄の還元に有用な成分は石
炭中に保たれるからである。
なお上記の余剰ガスは、図のようにさらに一部を、溶
融還元炉１から予備還元炉２への還元ガス中にもリサイ
クルさせて混合している。これは、低温度の余剰ガスを
混合することにより、予備還元炉２への還元ガスを温度
調整するとともに、このガス中に含まれる還元ガスを有
効利用するのが目的である。
融還元炉１から予備還元炉２への還元ガス中にもリサイ
クルさせて混合している。これは、低温度の余剰ガスを
混合することにより、予備還元炉２への還元ガスを温度
調整するとともに、このガス中に含まれる還元ガスを有
効利用するのが目的である。
以上、一実施例を紹介したが、本発明は下記のように
実施することもできる。
実施することもできる。
イ）石炭の乾燥は、流動層式の乾燥装置に限らず、移動
層式もしくは気流乾燥式の装置によっても行える。
層式もしくは気流乾燥式の装置によっても行える。
ロ）石炭の乾燥温度の調整は、上記のようなリサイクル
ガスの混合によらずとも、たとえば、未乾燥・常温の石
炭を乾燥装置内に投入する量（速度）によって行うこと
も可能である。
ガスの混合によらずとも、たとえば、未乾燥・常温の石
炭を乾燥装置内に投入する量（速度）によって行うこと
も可能である。
［発明の効果］ 本発明の溶融還元法においては、有用な成分を保持し
たままの石炭が、乾燥・予熱されて反応しやすいかたち
で溶融還元炉に投入され、いわば石炭がフルに、かつ効
率的に利用されるうえ、系外に特別な熱源を必要とする
こともないので、熱および石炭の原単位を低くすること
ができる。排ガスを有効利用することからも同様のメリ
ットがもたらされる。
たままの石炭が、乾燥・予熱されて反応しやすいかたち
で溶融還元炉に投入され、いわば石炭がフルに、かつ効
率的に利用されるうえ、系外に特別な熱源を必要とする
こともないので、熱および石炭の原単位を低くすること
ができる。排ガスを有効利用することからも同様のメリ
ットがもたらされる。
第１図は、本発明の一実施例を示す溶融還元系統図であ
る。また第２図は、石炭の熱分解ガス発生量と加熱温度
との関係を示すグラフである。 １……溶融還元炉、２……予備還元炉、３……石炭乾燥
装置、４……冷却器。
る。また第２図は、石炭の熱分解ガス発生量と加熱温度
との関係を示すグラフである。 １……溶融還元炉、２……予備還元炉、３……石炭乾燥
装置、４……冷却器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢島 健一 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 滝浦 賢 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 辰田 聡 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 高座 幸彦 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 佐藤 寿美男 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭63−60217（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C21B 11/00 C22B 5/10 F27D 13/00
Claims (1)
- 【請求項１】溶融還元炉と、そこでの発生ガスを還元ガ
スとする予備還元炉とを使用する鉄鉱石の溶融還元法に
おいて、 予備還元炉からの排ガスにより石炭乾燥装置で200〜350
℃の温度にて石炭を乾燥させたうえ、その石炭を溶融還
元炉へ投入するとともに、予備還元炉からの上記の排ガ
スを、水分および二酸化炭素の除去を行ったのち予備還
元炉と上記石炭乾燥装置とのそれぞれへリサイクルさせ
る ことを特徴とする溶融還元法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17371290A JP2902062B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 溶融還元法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17371290A JP2902062B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 溶融還元法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0463219A JPH0463219A (ja) | 1992-02-28 |
| JP2902062B2 true JP2902062B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=15965735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17371290A Expired - Lifetime JP2902062B2 (ja) | 1990-06-29 | 1990-06-29 | 溶融還元法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902062B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011528064A (ja) * | 2008-07-17 | 2011-11-10 | シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー | エネルギーと二酸化炭素排出とが最適化された製鉄のための方法及び設備 |
| WO2017052112A1 (ko) * | 2015-09-21 | 2017-03-30 | 주식회사 포스코 | 용철 제조장치 및 용철 제조방법 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100380752B1 (ko) * | 2000-12-20 | 2003-04-18 | 주식회사 포스코 | 유동환원 반응로의 배가스를 이용한 부원료소성과광석건조장치 |
| KR101322903B1 (ko) * | 2011-12-22 | 2013-10-29 | 주식회사 포스코 | 용철제조장치 및 용철제조방법 |
| JP5967616B2 (ja) * | 2013-01-25 | 2016-08-10 | 株式会社日向製錬所 | ロータリーキルンの操業方法 |
| JP7292581B2 (ja) * | 2019-07-24 | 2023-06-19 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化鉱石の製錬方法 |
-
1990
- 1990-06-29 JP JP17371290A patent/JP2902062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011528064A (ja) * | 2008-07-17 | 2011-11-10 | シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー | エネルギーと二酸化炭素排出とが最適化された製鉄のための方法及び設備 |
| WO2017052112A1 (ko) * | 2015-09-21 | 2017-03-30 | 주식회사 포스코 | 용철 제조장치 및 용철 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0463219A (ja) | 1992-02-28 |
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