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JP3366009B2 - 溶融銑鉄または鋼材半製品及び海綿鉄の製造方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

溶融銑鉄または鋼材半製品及び海綿鉄の製造方法及びこの方法を実施するための装置

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JP3366009B2
JP3366009B2 JP51278196A JP51278196A JP3366009B2 JP 3366009 B2 JP3366009 B2 JP 3366009B2 JP 51278196 A JP51278196 A JP 51278196A JP 51278196 A JP51278196 A JP 51278196A JP 3366009 B2 JP3366009 B2 JP 3366009B2
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gas
reducing gas
reducing
duct
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ヨーク ディール，
ゲラルト ローゼンフェルネル，
レオポルト ヴェルネル ケプリンゲル，
コンスタンティン ミリオニス，
ディーテル シウカ，
ホルスト ヴィーズィンゲル，
Original Assignee
ヴォエスト−アルピーネ インデュストリーアンラーゲンバウ ゲーエムベーハー
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Priority claimed from AT0071095A external-priority patent/AT406481B/de
Priority claimed from AT0070995A external-priority patent/AT406586B/de
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄鉱石、特に塊状及び／またはペレット状
の鉄鉱石、及び、必要ならばフラックスからなる装入物
から溶融銑鉄または溶融鋼材半製品及び海綿鉄を製造す
る方法であって、前記装入物の海綿鉄への直接還元が還
元領域において行われ、該海綿鉄は炭素キャリア及び酸
素含有ガス供給下で溶融ガス化領域（meltdown gasifyi
ng zone）において溶融され、CO−及びH2含有還元ガス
が生成され、それが第１の還元領域に供給され、そこで
反応して排出ガスとして引き出され、この引き出された
排出ガスがCO2除去を施され、溶融ガス化領域（８）で
生成された還元ガスの一部とともに少なくとも大部分の
CO2を含有しない還元ガスとして、専らさらなる還元領
域（21）に取り入れられて鉄鉱石を直接還元する方法に
関し、さらに、この方法を実施するためのプラントにも
関する。
このタイプの方法は、AT−Ｂ−396255から知られてい
る。そこでは、溶融ガス化領域で生成された還元ガスの
一部であって、過剰ガスを形成してさらなる還元領域に
供給されるものが、スクラバーにおいて浄化され、引き
続いて排出ガス（export gas）と混合され、最後に排出
ガスとともにCO2除去（stripping）を施される。即ち、
この還元ガスの一部は、CO2除去を施す前に排出ガスに
混合され、各々が変動の影響を受けるシステムである２
つの還元プロセスが、ガスの流れから見れば、第１の還
元プロセスの直後であって第２のプロセスからは遠いと
ころで互いに連結されている。これにより、即ち、所望
の設定値からの種々のずれを均一化または減殺すること
により、ガス生成量、ガス成分、及びガス温度に関して
システム間で起こりうる変動伝播、共鳴、及び反動の影
響を最小にするか、または無くすことができる。例え
ば、ガス量及び流動の変動は、定常量の還元ガスを生成
することを目的として溶融ガス化装置の系圧力を一定に
維持するために生ずる。溶融ガス化装置の圧力が高くな
りすぎると即座に、排出ガスダクトへの還元ガスの供給
を増加させることによって緩和される。
CO2除去手段の大きさは、他の基準と並んで、プラン
トに供給される流動容量に大きく依存している。この関
係で、AT−Ｂ−396255によれば、予想される最大の還元
ガス流動を考慮しなければならない。CO2除去手段は、
最初に記載した種類の本プロセスを実施するためのプラ
ントに対してかかる全投資の必須部分を負うので、AT−
Ｂ−396255のプラントにかかる投資コストは極めて高額
である。
本発明は、AT−Ｂ−396255から知られるプロセス並び
にその文献から周知のプラントを、投資コストの面から
かなり抑制することを可能にするように発展させるとい
う目的を有する。特に、製品を製造するため必要とされ
るエネルギー量を低減させることを可能にする。
最初に記載した種類のプロセスを用いて、本発明の目
的は、溶融ガス化領域で生成され、専らさらなる還元領
域に輸送される還元ガスの部分から一部を分岐させ、そ
れを、CO2除去を回避してさらなる還元領域に供給する
こと、及び排出ガスにCO2除去を施して加熱することに
よって達成される。
即ち本発明によれば、CO2除去に割り当てるプラント
をかなりの低容量にできるので、投資コストがかなり低
減される。驚くべきことに、２つの還元プロセスの連結
部分をさらなる還元領域の近傍に移動させることは、全
体のプロセスに悪影響を与えないと考えられる。ガス量
及びガス流動にかなりの変動があると予想される場合、
この変動を、バッファ等の安全手段によって緩和するこ
とができ、この場合においても本発明の利点は完全に発
揮される。
さらに前の優先権を有するオーストリア特許出願A195
8/94は、塊状鉱石が固定層直接還元領域において海綿鉄
に還元されるプロセスを開示しており、この海綿鉄は、
溶融ガス化領域において、炭素キャリアと酸素含有ガス
の供給下で溶融され、CO−及びH2−含有還元ガスが生成
され、それは固定層直接還元領域に供給され、そこで反
応し、炉頂ガスとして引き出される。微細な鉱石は、流
動床直接還元領域において、流動床法に従って海綿鉄に
還元されるが、固定層直接還元領域からの炉頂ガス及び
／または溶融ガス化領域で生成され、CO2除去及び加熱
を施された還元ガス、並びに流動床直接還元領域で生成
するオフガスは、流動床直接還元領域に供給されてオフ
ガスとして引き出される。ここで、溶融ガス化領域で生
成された還元ガスは、CO2除去を施さずに、流動床直接
還元領域に供給することができる。
EP−Ａ−0487856から、銑鉄または海綿鉄の製造方法
が知られており、溶融ガス化領域において還元ガスが生
成され、同様の方法で、平行に配設された第１及びさら
なる還元領域の両方に供給される。２つの還元領域から
引き出された炉頂ガスは、CO2スクラビングを施され、
生成された炉頂ガスは、溶融ガス化装置、及び第１及び
さらなる還元領域に同じ方法で再度供給される。
本発明の好ましい実施態様は、さらなる還元領域にお
いて、鉄鉱石、好ましくは塊状及び／またはペレット状
鉄鉱石が、固定層法を用いて海綿鉄に還元されることを
特徴とする。
好ましくは、本発明にあっては、還元ガスの分岐され
た部分は、さらなる固定層直接還元領域に導入される前
に、CO2除去を施された排出ガスと混合されて混合還元
ガスを形成する。
常に重要なのは、固定層直接還元領域に供給される還
元ガスは、特にダストを含有せず、好ましくは、還元ガ
スの分岐された部分は脱ダスト及びスクラビングを施さ
れ、混合ガスは加熱を施される。
銑鉄及び／または鋼材半製品の製造にための投資コス
ト及びエネルギー消費をさらに低減させることは、CO2
除去を施した排出ガスの一部のみを加熱し、加熱した後
に、CO2除去及び加熱を回避した還元ガスの分岐部分と
混合することによって達成されるが、好ましくは、還元
ガスの分岐した部分は脱ダストのみを施してスクラビン
グは施さない。
即ち、還元ガスの分岐した部分は、ここで粗い精製の
みを施され、極めて高温状態で、加熱された排出ガスと
混合される。従って、加熱すべきガス流動容量がかなり
低減されるので、加熱手段は極めて小さくできる。さら
に、分岐された還元ガスがまだ熱いということから排出
ガスはそれほど高温に熱しなくてもよい。
加熱した排出ガスと混合することにより、分岐した還
元ガス中に残存するダスト含有量は低減され、固定層直
接還元領域で生ずる還元の程度には何ら影響を与えな
い。
好ましい変形例は、還元ガスの分岐された部分が脱ダ
スト及びスクラビングを施され、CO2除去を施された排
出ガスが、さらなる還元領域のための還元ガスに設定さ
れた温度より僅かに高い温度まで加熱されることを特徴
とする。これにより、還元ガスの分岐した部分を、CO2
を含まない極めて純粋な排出ガスと、冷却状態において
混合することができ、従来技術に比較して加熱手段にか
かる投資コストを低減することができる。さらに、還元
ガスの分岐した部分が冷却状態で容易に取り扱うことが
できるので操作が簡単になり、プラントに要求される投
資コストが低減される。
好ましくは、種々の系圧力及び流動を一定に維持する
ために、過剰に供給された還元ガスの分岐部分は、さら
なる還元領域に導入される前に貯蔵される。
一の還元プロセスから他のプロセスへの変動伝播を最
小にするために、好ましくは溶融ガス化領域内での圧力
の逸脱は、溶融ガス化領域で生成された還元ガスの一部
を還元領域から引き出される排出ガスに、還元ガスにCO
2除去を施す前に混合して均衡させる。
好ましくは、さらなる還元領域において、微細鉱石が
流動床法によって還元され、分岐した還元ガスが、この
さらなる還元領域に供給されるが、排出ガスの加熱はな
されない。好ましくは、流動床法での直接還元は２以上
の工程で実施される。
このプロセスを実施するためのプラントは、鉄鉱石、
好ましくは塊状及び／またはペレット状の鉄鉱石の還元
炉、溶融ガス化装置、溶融ガス化装置と還元炉とを連結
する供給ダクト、還元炉と溶融ガス化装置とを接続する
還元炉で生成した還元生成物用の輸送ダクト、還元炉か
ら延設され、CO2除去手段に開口した排出ガス排出ダク
ト、溶融ガス化装置に連通した酸素含有ガス及び炭素キ
ャリア用供給ダクト、溶融ガス化装置に設けられた銑鉄
及びスラグ用タップ（tap）、鉄鉱石を受容するための
少なくとも１つのさらなる還元リアクター、CO2除去手
段からわかれ還元リアクターに連通する還元ガス供給ダ
クト、還元リアクターにのみ流通するCO2除去手段、こ
の還元リアクターから分かれるオフガス排出ダクト、及
び還元リアクターで生成された還元生成物用排出手段を
具備し、さらなる還元リアクターの還元ガス供給ダクト
が、CO2を取り除いた排出ガス用加熱手段を介してさら
なる還元リアクターに連通すること、及び、溶融ガス化
装置と還元炉とを接続する還元ガス用供給ダクトから、
分岐ダクトが分かれて、CO2除去プラントを避けて、さ
らなる還元リアクターの還元ガス供給ダクトに連通する
ことを特徴とする。
好ましくは、さらなる還元リアクターは、固定層リア
クター、特に還元シャフト炉として設計される。
好ましい実施態様によれば、分岐ダクトは、さらなる
還元リアクターの還元ガス供給ダクトに連通するが、CO
2除去プラント及び任意に燃焼後手段を含んでいてもよ
い加熱手段を回避する。
好ましい実施態様では、さらなる還元リアクターは、
流動床リアクターとして設計され、好ましくは一連に接
続された２以上の流動床リアクターが設けられる。
好ましくは、補償タンクが前記分岐ダクトに設けられ
るが、補償タンクはバイパスダクトによってバイパスさ
れるのが好ましい。
２つのプロセス間に起こりうる変動伝播を最小にする
ために、分岐ダクトは、CO2除去プラントに導入される
前に、補償ダクトを介して排出ガス排出ダクトに接続可
能とされる。
さらに、本発明は、本発明の方法で製造した銑鉄また
は鋼材半製品から、さらに製品を製造する方法にも関す
る。
以下に、本発明を３つの例示的実施態様を模式的に示
す図面を用いてさらに詳細に説明するが、図１から３の
各々の図面は、本発明の実施態様の工程を例示してい
る。
塊状及び／またはペレット状鉄鉱石が、固定層リアク
ターを形成する第１の還元シャフト炉１に上方から、輸
送手段２によって、図示しない装入装置を介して、任意
にフラックスとともに供給される。還元炉１は、溶融ガ
ス化装置３に連通し、石炭と酸素含有ガスから還元ガス
が生成され、この還元ガスは供給ダクト４を通して還元
シャフト炉１に供給され、この供給ダクト４には任意に
乾燥脱ダスト用のスクラビング手段4'が設けられてい
る。
溶融ガス化装置３は、固体炭素キャリア用の供給ダク
ト５、酸素含有ガス用の供給ダクト６、及び、必要なら
ば、炭化水素などの室温で液状またはガス状の炭素キャ
リア用並びに燃焼フラックス用の供給ダクトを備える。
溶融銑鉄９及び液状スラグ10は、溶融ガス化領域８の下
方の溶融ガス化装置３内に集積され、タップ11を介して
取り出される（tapped）。
鉄鉱石は、還元シャフト炉１の固定層直接還元領域12
において、即ち固定層法で海綿鉄に還元され、直接還元
領域で燃焼したフラックスとともに、還元シャフト炉１
と溶融ガス化装置３とを接続する輸送ダクト13を通し
て、例えばスクリューコンベヤ等によって供給される。
直接還元領域12の還元ガスから生成される炉頂ガス用の
排出ガス排出ダクト14は、還元シャフト炉の上部に接続
される。
排出ガス排出ダクト14を介して引き出された炉頂ガス
は、最初にスクラバー15で精製されて、可能な限りダス
ト粒子を取り除かれ、その流動含量を低下させて、排出
ガスとしてさらに使用できるようにされる。次いで、コ
ンプレッサ16によって、排出ガスはCO2除去または除去
手段17（CO2スクラバーまたは圧力振動吸着プラント）
に輸送され、CO2が可能な限り取り除かれる。CO2除去手
段から放出されたオフガスは、任意に脱硫手段18に輸送
される。還元ガス供給ダクト19を介して、上記のように
CO2を除去された排出ガスは第２の固定層リアクターに
輸送されるが、このリアクターは、第１の還元シャフト
炉と同様の還元シャフト炉20として設計され、向流方式
で作動する。この第２の還元シャフト炉20において、塊
状及び／またはペレット状鉄鉱石が、固定層還元領域21
で直接還元される。鉱石供給ダクトは符号20'で、海綿
鉄排出ダクトは符号20″で表す。
排出ガスは、精製の間にかなり冷却されるので、第２
の還元シャフト炉20に供給される前に加熱される。加熱
は次の２段階で行われる。まず、精製された排出ガスは
第１の段階で間接的に加熱され、この目的のために用い
られる加熱手段22は熱交換器として設計される。熱交換
器22は、第２の還元シャフト炉20からダクト23を通して
引き出された精製された排出ガスとともに作動する。さ
らに、空気などの（酸素が分子状態で存在する）酸素含
有ガスが、ダクト24を介して熱交換器22のバーナーに供
給される。次いで、加熱された排出ガスは後燃焼手段25
において後燃焼を施され、精製した排出ガスの一部が酸
素供給26下で燃焼する。ここで、精製した排出ガスは、
600から900℃の温度範囲にある第２の還元シャフト炉で
要求される温度に達する。
第２の還元シャフト炉20から引き出された炉頂ガス
は、同様に、排出ガススクラバー27において精製及び冷
却を施され、ダスト粒子を取り除き流動含量を低減され
るので、排出ガスはさらに使用することができる。排出
ガスの一部は、ダクト23を介して熱交換器22に供給され
る。第２の還元シャフト炉20で精製される排出ガスの他
の一部分もコンプレッサ28を介してCO2除去手段17に輸
送されるが、これは直接でもよく、図面に例示した実施
態様のように排出ガス排出ダクト14に連通した輸送ダク
ト29を介してもよく、次いで、CO2除去の後、第２の還
元シャフト炉20用の還元ガスの再利用が可能である。第
２の還元シャフト炉20からの排出ガスの一部は、排出ガ
スダクト30を介して他の目的に使用することができる。
図１によると、溶融ガス化装置３で生成される還元ガ
スの一部は、供給ダクト４から出発する分岐ダクト31を
通してウエットスクラバー32に供給され、精製が施され
た後に、CO2除去手段17から放出されたCO2を含まない排
出ガスと、還元ガス供給ダクト19に連通する分岐ダクト
31を用いて混合される。混合は、還元ガス供給ダクト19
が熱交換器22に連通する前に行われ、溶融ガス化装置３
で生成された還元ガスの一部は、スクラバー32で冷却さ
れた後熱交換器22、次いで配置された後燃焼手段25に供
給されて、直接還元に必要な温度まで加熱される。分岐
ダクト31に補償タンク31'が配設され、それによって、
分岐ダクト31を介するCO2を含まない排出ガス（及び再
利用還元ガス）と混合される還元ガスの流量がほぼ一定
に維持される。補償タンク31'は、高圧リザーバもしく
は低圧リザーバとして設計できる。補償タンク31'は、
バイパスダクト31″を介してバイパスできる。
スクラバー32から放出される還元ガスの一部は、コン
プレッサ34を具備するダクト33を介して供給ダクト４に
再利用され、ガス精製手段4'に入る前に極めて高温状態
である溶融ガス化装置を離れる還元ガスを調整し、特に
還元シャフト炉１における直接還元プロセスに適した温
度に冷却する。任意に、還元ガスは、還元シャフト炉１
から点線で示した補償ダクト35を通して放出される排出
ガスと混合され、ダクト35及び31の間の圧力の勢力を分
割することによって、系圧力を一定に保持する。
本発明では、第２の還元シャフト炉20に供給される還
元ガス流量のかなりの部分が、CO2除去手段17に供給さ
れず、還元ガスの流動方向で見るとCO2除去手段17の後
方でCO2除去手段17から放出される還元ガスの一部と混
合されるので、CO2除去手段17の寸法をかなり小さくす
ることができる。
本発明によれば、CO2除去手段17の投資コストを、
（状況によって上下するが）およそ30％節約することが
できる。本発明のさらなる本質的な利点は、CO2除去手
段17から排出されるオフガスの流量を低減させることで
もあり、脱ダスト手段18に必要な投資の点からの節約を
もたらす。
さらに、CO2除去手段17を回避して還元シャフト炉20
に輸送される還元ガスからは、CO2除去手段17からのオ
フガスとともに還元剤は無いので、第２の還元シャフト
炉20に輸送される還元ガスからの還元剤の収率の向上が
得られる。このことは、CO2除去を施された排出ガスの
残存CO2含有量を高くし、それによって、CO2除去手段17
の設計及び操作の面から、並びに、CO2を取り除いた排
出ガスのCO2含有量の変動の範囲の抑制の面からさらな
る節約をもたらす。これは、操作及び制御工学の面から
単純化できる。
これらを合わせることにより、第２の還元シャフト炉
20に供給される還元ガスの質の向上、従って生産性の向
上をもたらす。
図２に示した実施態様では、溶融ガス化装置で生成さ
れた還元ガスの一部が、ダスト除去サイクロン4'を通過
した後に、スクラビング無しで（スクラバーを通らず
に）、再生還元ガスとCO2を取り除いた排出ガスからな
る混合還元ガスに混合され、その後、還元ガス混合物
は、熱交換器22及び後燃焼手段25を通過する。図１の実
施態様で示した利点に加えて、これは、溶融ガス化装置
３で生成された還元ガスのかなりの熱を、さらなる還元
シャフト炉20の直接還元プロセスに供給でき、従って効
果的に利用することができる。
ダスト除去サイクロン4'を通過した後の熱く分岐した
還元ガスは、まだ残存ダストを含有しているが、このシ
ステムは、このダストを間違いなく処理することができ
る。これは、この熱く分岐した還元ガスを再生還元ガス
及びCO2を取り除く精製を施した排出ガスに混合するこ
とにより、ダスト含有量を低減することができるからで
ある。従って、第２の還元シャフト炉20における直接還
元プロセスに悪影響を与えるとは考えられない。
図３に示した実施態様では、連続して配設された２つ
の流動床リアクター36、37が、さらなるまたは追加の還
元リアクターとして具備され、微細鉱石が微細鉱石供給
ダクト38を通して第１の流動床リアクター36に供給さ
れ、そこから、輸送ダクト39を通して続いて配設された
流動床リアクター37に至る。各流動床リアクター36、37
の流動床直接還元領域40で還元された材料（海綿鉄）
は、完全な還元の後、第２の流動床リアクター16から出
る際に、ブリケット（briquet）プラント41に供給さ
れ、熱または冷ブリケットされる。微細鉱石を第１の流
動床リアクター36に導入する前に、乾燥などの鉱石調製
を施すが、図には示さなかった。
還元ガス供給ダクト19を介して流動床リアクター37に
供給される還元ガスは、ガスダクト42を、流動床リアク
ター37から流動床リアクター36へ、即ち流動床リアクタ
ー36、37に設けられた流動床直接還元領域40に鉱石の流
れと反対に流れ、鉱石の流れ方向から見た第１の流動床
リアクターから、炉頂ガスとして、または、精製の後、
排出ガス排出ダクト30を通した排出ガスとして取り出さ
れる。
本発明は、図面に示した実施態様に限定されず、種々
の変形をすることができる。例えば、微細鉱石の還元
に、固定層法で作動する還元シャフト炉１の代わりに流
動床法を用いること、即ち、還元シャフト炉１を１個ま
たは数個の流動床リアクターに置換することができる。
また、溶融ガス化装置で精製された還元ガスの分岐し
た部分は、脱ダストのみならずスクラビングを施しても
よく、それを、加熱手段22、25の後に、冷却状態で、CO
2除去及び加熱を施した還元シャフト炉１からの排出ガ
スに混合してもよい。この場合、この排出ガスは僅かに
高温に加熱し、還元ガスの分岐した冷却部分との混合を
オフセットしてもよい。しかし、この方法では、加熱手
段の大きさは実質的に排出ガスの流量によるので、従来
に比較して投資コストが節約できる。
天然ガスが入手できるときは、CO2除去手段に換えて
改質器を具備でき、この場合は分離した加熱手段22、25
は不要となる。
以下に、本発明のプロセスを、２つの例を用いて、従
来技術と比較して詳細に説明する。
従来技術の比較例（記載する値は端数を丸めたものであ
る）： 例えば、AT−Ｂ−396255に従って配設されたプラント
の還元シャフト炉１から排出ガスが引き出され、浄化さ
れ、下記の表Ｉに示す化学組成を有する167411Nm3/hの
量を得た。
表Ｉ CO 47％ CO2 25％ H2 22％ H2O ２％ H2S 100ppm CH4 １％ N2、Ar ３％ コンプレッサで圧縮した後、このガスは、CO2スクラバ
ーでCO2除去した。
CO2除去手段から排出されたCO2−含有オフガスは、5082
2Nm3/hの量であり、下記の表IIに示す化学組成を有して
いが、これは処理した。
表II CO 14％ CO2 77％ H2 ３％ H2O ５％ H2S 317ppm CH4 １％ N2、Ar １％ 大部分のCO2を除去し、さらなる還元プロセスの還元ガ
スとして得られた排出ガスは、115643Nm3/hの量であ
り、下記の表IIIに示す化学組成を有する。
表III CO 62％ CO2 ３％ H2 30％ H2O ０％ H2S 6ppm CH4 １％ N2、Ar ４％ この還元ガスは、ここで、直接還元に必要な温度に加熱
される。加熱後に得られたものは、116585Nm3/hの量で
あり、下記の表IVに示す化学組成を有する。
表IV CO 59％ CO2 ５％ H2 28％ H2O ２％ H2S 6ppm CH4 １％ N2、Ar ４％ この比較例では、さらなる還元プロセスからの排出ガス
は再利用されない。即ち、CO2除去手段に供給して、再
びさらなる直接還元プロセスの還元ガスとすることはな
い。
本発明の実施例（記載する値は端数を丸めたものであ
る）： 還元シャフト炉１から放出され、浄化されて、さらな
る利用に供される排出ガスは、下記の表Ｖに示す化学組
成を有する127458Nm3/hの量を得た。
表Ｖ CO 42％ CO2 32％ H2 20％ H2O ２％ H2S 100ppm CH4 １％ N2、Ar ３％ 既にスクラビングを施したこの排出ガスをコンプレッサ
16で圧縮し、例えばCO2圧力振動吸着のようなCO2除去手
段17でCO2除去を施した。
CO2除去手段17から排出されたCO2−含有オフガスは、47
011Nm3/hの量であり、下記の表VIに示す化学組成を有し
ていが、これは処理した。
表VI CO 10％ CO2 82％ H2 ２％ H2O ４％ H2S 216ppm CH4 １％ N2、Ar １％ CO2除去手段から放出され、ダクト19を通してさらなる
直接還元プロセスの還元領域21に供給される排出ガス
は、79718Nm3/hの量であり、下記の表VIIに示す化学組
成を有する。
表VII CO 61％ CO2 ３％ H2 30％ H2O ０％ H2S 6ppm CH4 １％ N2、Ar ４％ 本発明によれば、溶融ガス化装置８から放出される還元
ガスは、ダクト31を介して分岐されるが、39952Nm3/hの
量であり、下記の表VIIIに示す化学組成を有する。
表VIII CO 63％ CO2 ３％ H2 29％ H2O ２％ H2S 200ppm CH4 １％ N2、Ar ２％ この分岐した還元ガスは、CO2除去手段17から放出され
る大部分のCO2を取り除いた排出ガスと混合され、さら
なる還元領域のための還元ガスが形成される。119670Nm
3/hの量で、下記の表IXに示す化学組成を有するものが
得られた。
表IX CO 62％ CO2 ３％ H2 30％ H2O １％ H2S 71ppm CH4 １％ N2、Ar ４％ ここで、この混合された還元ガスは加熱手段22または後
燃焼手段25で加熱される。加熱された後、120622Nm3/h
の量で、下記の表Ｘに示す化学組成を有するガスは、第
２の還元シャフト炉に供給され、還元領域21での直接還
元に利用される。
表Ｘ CO 59％ CO2 ５％ H2 28％ H2O ２％ H2S 70ppm CH4 １％ N2、Ar ４％ 本発明のこの実施態様でも、さらなる還元領域21に輸送
される還元ガスは再生還元ガスを含まない。即ち、図１
及び２に示したように、さらなる還元領域21から放出さ
れた排出ガスは、ダクト29を介してCO2除去手段には供
給されず、外部の利用者の処理にまかされる。
２つの例の比較からわかるように、本発明のプロセス
は、従来技術に比較して以下の利点をもたらす。
・排出ガスコンプレッサ16の容量を約3/4の大きさにで
きる。
・還元シャフト炉１から引き出された排出ガスと、溶融
ガス化装置３から分岐した還元ガスとを分離して輸送す
るので、制御工学による変動の調整が低減し、即ち可能
になる。
・コンプレッサ16の操作が滑らかになる。
・コンプレッサ16の貯蔵が小さくなる。
・コンプレッサ16の操作が簡便になる。
・処理すべき量の変動が低減するので、CO2除去手段17
を介する圧力損失を一定に保持するのが容易になる。
・CO2除去手段17の操作が平易になり、それによってプ
ラントの操作が容易になる。
・製造物１トン当たりの電力消費が約15％低減される。
・コンプレッサ16用モーターの大きさが25％以上小型に
なり、その充填が平坦になる。
・ダクト31を介して供給される還元ガス中の還元剤の収
率が100％となり、生産を３から４％増加させる。
・第２の還元領域21に輸送される還元ガス用貯蔵タンク
が、加熱手段22、25のより良い供給に有効に利用され
る。
・CO2除去手段17の大きさをかなり小さくできる。
・CO2除去手段17が、供給された排出ガス中での高いCO2
分圧を示す。
・CO2を取り除いた排出ガス中の残存CO2含有量を正確に
守る必要がない：変動は縮小される。即ち、ダクト31を
介して供給される還元ガスによって補償される。
・CO2除去手段17からのオフガス中のH2S含有量が低下す
る。
・オフガスが減少する。
フロントページの続き (31)優先権主張番号 Ａ７１０／９５ (32)優先日 平成７年４月25日(1995．4．25) (33)優先権主張国 オーストリア（ＡＴ） (72)発明者 ケプリンゲル， レオポルト ヴェルネ ル オーストリア国 アー−4060 レオンデ ィンク ラーホルドストラッセ ７ (72)発明者 ミリオニス， コンスタンティン オーストリア国 アー−8413 エステー ゲオルゲン アー／デー スティーフ リンク 122 (72)発明者 シウカ， ディーテル オーストリア国 アー−4501 ノイホフ ェン リンツェルストラッセ 16 (72)発明者 ヴィーズィンゲル， ホルスト オーストリア国 アー−4020 リンツ グリュンタレルストラッセ 74 (56)参考文献 特開 平４−268008（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21B 11/00 C21B 13/00 101 C21B 13/14

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】鉄鉱石、及び必要ならばフラックスを含む
    装入物からの溶融銑鉄または溶融鋼材半製品及び海綿鉄
    の製造方法であって、 装入物の海綿鉄への直接還元が第１の還元領域（12）で
    行われ、海綿鉄は溶融ガス化領域（８）で炭素キャリア
    並びに酸素含有ガスの供給下で溶融され、CO−及びH2−
    含有還元ガスが生成され、それが第１の還元領域（12）
    に供給され、そこで反応し、排出ガスとして引き出さ
    れ、引き出された排出ガスはCO2除去を施され、海綿鉄
    の製造のために、溶融ガス化領域（８）で生成された還
    元ガスの一部とともに、少なくとも大部分のCO2を取り
    除いたガスとして、鉄鉱石の直接還元のためのさらなる
    還元領域（21）に専ら輸送され、溶融ガス化領域（８）
    で生成された還元ガスの一部が分岐され、CO2除去を回
    避して、専らさらなる還元領域（21）に供給され、第１
    の還元領域（12）から引き出された排出ガスがCO2除去
    及び加熱を施されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記鉄鉱石は、塊状及び／またはペレット
    状鉄鉱石であることを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】前記さらなる還元領域（21）において、鉄
    鉱石から、固定層法を用いて海綿鉄が生成されることを
    特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記鉄鉱石は、塊状及び／またはペレット
    状鉄鉱石であることを特徴とする請求項３に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】還元ガスの分岐した部分が、さらなる固定
    層直接還元領域（21）に導入される前に、CO2除去を施
    された排出ガスと混合されて混合還元ガスを形成するこ
    とを特徴とする請求項３または４に記載の方法。
  6. 【請求項６】還元ガスの分岐した部分が、脱ダスト及び
    スクラビングを施され、そして混合還元ガスが加熱を施
    されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】CO2除去を施された排出ガスの一部のみが
    加熱を施され、加熱された後、CO2除去と加熱を回避し
    た還元ガスの分岐した部分と混合されることを特徴とす
    る請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】還元ガスの分岐した部分が、脱ダストのみ
    を施されスクラビングを施されないことを特徴とする請
    求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】還元ガスの分岐した部分が、脱ダスト及び
    スクラビングを施され、そして排出ガスがCO2除去及び
    さらなる還元領域（21）の還元ガスに設定される温度の
    より僅かに高い温度まで加熱されることを特徴とする請
    求項７に記載の方法。
  10. 【請求項１０】可能な過剰供給の観点から、還元ガスの
    分岐した部分が、さらなる還元領域（21）に供給される
    前に貯蔵されることを特徴とする請求項１から９のいず
    れか１項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】溶融ガス化領域（８）内の圧力変動が、
    溶融ガス化領域（８）で生成された還元ガスの一部を、
    還元領域（12）から引き出される排出ガスに、この排出
    ガスにCO2除去が施される前に混合することによって均
    衡されることを特徴とする請求項１から10のいずれか１
    項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】さらなる還元領域において、微細鉱石が
    流動床法（40）を用いて還元され、分岐した還元ガスが
    さらなる還元領域に供給される一方、排出ガスの加熱が
    回避されることを特徴とする請求項１、２、７、８、
    ９、10及び11のいずれか１項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】流動床法での直接還元が２または複数段
    階で行われることを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項１４】請求項１から11のいずれかに記載の方法
    を実施するためのプラントであって、 鉄鉱石用の還元シャフト炉（１）、溶融ガス化装置
    （３）、溶融ガス化装置と還元シャフト炉（１）とを接
    続する還元ガス供給ダクト（４）、還元シャフト炉
    （１）と溶融ガス化装置（３）とを接続する還元シャフ
    ト炉（１）で生成された還元生成物用輸送ダクト（1
    3）、還元シャフト炉（１）から分かれCO2除去プラント
    （17）に開口する排出ガス排出ダクト（14）、溶融ガス
    化装置（３）に連通する酸素含有ガス及び炭素キャリア
    用供給ダクト（６、７）、溶融ガス化装置（３）に設け
    られた銑鉄（９）及びスラグ（10）用のタップ（11）、
    鉄鉱石を受容するための少なくとも１つのさらなる還元
    リアクター（20;36、37）、CO2除去プラント（17）から
    分かれ該還元リアクター（20;36、37）に導く還元ガス
    供給ダクト（19）、還元リアクター（20;36、37）にの
    み連通したCO2除去プラント（17）、この還元リアクタ
    ーから導かれるオフガス排出ダクト（30）、及び、この
    還元リアクター（20;36、37）で生成された還元生成物
    用の排出手段を具備し、 さらなる還元リアクター（20;36、37）の還元ガス供給
    ダクト（19）が、CO2を取り除いた排出ガス用加熱手段
    （22、25）を介してさらなる還元リアクター（20;36、3
    7）に連通すること、及び、溶融ガス化装置（３）と還
    元シャフト炉（１）とを接続する還元ガス用供給ダクト
    （４）から、分岐ダクト（31）が分かれて、CO2除去プ
    ラント（17）を避けて、さらなる還元リアクター（20;3
    6、37）の還元ガス供給ダクト（19）に連通することを
    特徴とするプラント。
  15. 【請求項１５】前記還元シャフト炉（１）は、塊状及び
    ／またはペレット状鉄鉱石用の還元シャフト炉であるこ
    とを特徴とする請求項14に記載のプラント。
  16. 【請求項１６】前記さらなる還元リアクターが、鉄鉱石
    用の固定層リアクター（20）として、設計されることを
    特徴とする請求項14または15に記載のプラント。
  17. 【請求項１７】前記さらなる還元リアクターが、塊状及
    び／またはペレット状鉄鉱石用の固定層リアクター（2
    0）として設計されることを特徴とする請求項16記載の
    プラント。
  18. 【請求項１８】前記さらなる還元リアクターが、還元シ
    ャフト炉（20）として設計されることを特徴とする請求
    項16または17に記載のプラント。
  19. 【請求項１９】分岐ダクト（31）が、さらなる還元リア
    クター（20;36、37）の還元ガス供給ダクト（19）に連
    通する一方、CO2除去プラント（17）及び任意に後燃焼
    手段（25）を具備する加熱手段（22）の両方を回避する
    ことを特徴とする請求項14から18のいずれか１項に記載
    のプラント。
  20. 【請求項２０】前記さらなる還元アクターが、流動床リ
    アクター（36、37）として設計されることを特徴とする
    請求項14から19のいずれか１項に記載のプラント。
  21. 【請求項２１】連続して配設された２または複数の流動
    床リアクターを具備することを特徴とする請求項20に記
    載のプラント。
  22. 【請求項２２】前記分岐ダクト（31）に補償タンク（3
    1'）が設けられることを特徴とする請求項14から21のい
    ずれか１項に記載のプラント。
  23. 【請求項２３】前記補償タンク（31'）が、バイパスダ
    クト（31″）を介してバイパスされてもよいことを特徴
    とする請求項22に記載のプラント。
  24. 【請求項２４】前記分岐ダクト（31）が、補償ダクト
    （35）を介して、同ダクトがCO2除去プラント（17）に
    入る前に、排出ガス排出ダクト（14）に接続可能とされ
    ることを特徴とする請求項14から23のいずれか１項に記
    載のプラント。
  25. 【請求項２５】請求項１から13のいずれか１項に記載の
    方法で製造した銑鉄または鋼材半製品から製品を製造す
    る方法。
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