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JPS5844722B2 - Sankatetsugan Yuzairiyou Okangensuruhouhou - Google Patents
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JPS5844722B2 - Sankatetsugan Yuzairiyou Okangensuruhouhou - Google Patents

Sankatetsugan Yuzairiyou Okangensuruhouhou

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Publication number
JPS5844722B2
JPS5844722B2 JP50028568A JP2856875A JPS5844722B2 JP S5844722 B2 JPS5844722 B2 JP S5844722B2 JP 50028568 A JP50028568 A JP 50028568A JP 2856875 A JP2856875 A JP 2856875A JP S5844722 B2 JPS5844722 B2 JP S5844722B2
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JP
Japan
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reaction zone
gas
solid
iron oxide
carbonaceous material
Prior art date
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Expired
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JP50028568A
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JPS5110115A (en
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ナタネル フリンク スーネ
ヴイーデル ビヨルン
ハラルド コリン ペル
ヒルツシユ マルチン
レー ロタール
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Stora Enso Oyj
Original Assignee
Stora Kopparbergs Bergslags AB
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Publication date
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Publication of JPS5844722B2 publication Critical patent/JPS5844722B2/en
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    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄の融点以下の温度で粉砕された固体炭素質
材料と混合した酸化鉄を含有する粉末材料を完全または
部分的に還元する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the complete or partial reduction of a powdered material containing iron oxide mixed with ground solid carbonaceous material at a temperature below the melting point of iron.

固体炭素質材料とは、例えば無煙炭、石炭または油のよ
うな炭素を含む燃料兼還元剤から得られるコークスをい
う。
Solid carbonaceous material refers to coke obtained from carbon-containing fuel and reducing agents, such as anthracite, coal or oil.

酸化鉄を含有する粉末材料とは、鉄鉱石精鉱、か焼され
た硫化鉄鉱または酸化鉄を含有するその他の材料で1m
mまでの粒子サイズを有するものをいう。
Powder material containing iron oxides means iron ore concentrate, calcined iron sulfide or other materials containing iron oxides
It refers to particles with a particle size of up to m.

粉末化した固体炭素質材料と混合した酸化鉄含有粉末材
料をたとえば回転炉または普通の型式の流動床中で還元
することはすでに提案されている。
It has already been proposed to reduce iron oxide-containing powder materials mixed with powdered solid carbonaceous materials, for example in rotary furnaces or in fluidized beds of the usual type.

本発明は普通の型式の流動床を使用せずその代りにいわ
ゆる循環流動床を使用する。
The present invention does not use the usual type of fluidized bed, but instead uses a so-called circulating fluidized bed.

循環用流体の存在条件に関しては、ケミカル・エンジニ
アリング・プログレス(CHEM、ENGINEERI
NGPROGRESS ) (、1971年2月)第6
7巻第2号第58〜63頁を参照されたい。
Regarding the presence conditions of circulating fluid, please refer to the Chemical Engineering Progress (CHEM, ENGINEERI).
NGPROGRESS) (February 1971) No. 6
See Vol. 7, No. 2, pp. 58-63.

酸化鉄を含有する材料を還元するために流動床技術を利
用しようとするこれまでになされた試みの多くは普通の
流動床技術を使用するものであったが、流動床中にほん
のわずかの間だけガスを保っておくことに基因する困難
な問題があった。
Most previous attempts to utilize fluidized bed technology to reduce materials containing iron oxides have used conventional fluidized bed technology; There were difficult problems due to keeping the gas in place.

反応温度を増すことによってそのようなプロセスにおけ
る効果を増大しようと努力した結果粘着の問題が生じ、
すなわち流動床中の材料の小粒子が塊になって一層大き
な粒子となり、それが集まって遂には流動を不可能にし
てしまうのである。
Efforts to increase efficiency in such processes by increasing reaction temperatures have resulted in sticking problems;
That is, small particles of material in the fluidized bed agglomerate into larger particles that clump together and eventually make flow impossible.

循環流動床を使用することによって接触時間を増大する
ことができ、その際材料の活発な内部循環のために粘着
の傾向はずっと小さくなる。
By using a circulating fluidized bed, the contact time can be increased, the tendency to sticking being much smaller due to the active internal circulation of the material.

粘着は温度、金属化の程度および流動床材料の細度が増
大するにつれて増大し、そして乱流脈石の含量、全圧力
および微粉化した希釈材(例えばコークス)の添加量が
噌犬するにつれて減少する。
Adhesion increases with increasing temperature, degree of metallization and fineness of the fluidized bed material, and as the content of turbulent gangue, total pressure and addition of pulverized diluent (e.g. coke) increases. Decrease.

粉末にした固体炭素質材料と混合した酸化鉄を含有する
粉末状材料を、流動床に流動化ガスとして導入された分
子状酸素を含有するガスで炭素質材料が部分的に燃焼さ
れる循環流動床において還元する実験を行なった。
A powdered material containing iron oxide mixed with a powdered solid carbonaceous material is mixed with a circulating fluidized bed in which the carbonaceous material is partially combusted with a gas containing molecular oxygen introduced as a fluidizing gas. An experiment was conducted in which the reduction was carried out on the floor.

固体微粉末状炭素質材料を添加することにより粘着の危
険は減り、そして温度を増大することが可能となり、従
って反応速度が増大する。
By adding solid, finely divided carbonaceous material, the risk of sticking is reduced and the temperature can be increased, thus increasing the reaction rate.

しかし、分子状酸素を含有するガスが流動化のために分
配器を通して反応器の底部に吹込まれると、この場合で
も多分局部的過熱のために分配器において集塊する傾向
がある。
However, if the gas containing molecular oxygen is blown into the bottom of the reactor through the distributor for fluidization, there is also a tendency in this case to agglomerate in the distributor, possibly due to local overheating.

本発明は、微粉化炭素質材料と混合した酸化鉄を含有す
る微粉状材料を粒子どうしの粘着を完全に回避しつつ循
環流動床で還元する方法およびこの方法を実施するため
の装置に関するものである。
The present invention relates to a method for reducing a pulverulent material containing iron oxide mixed with a pulverized carbonaceous material in a circulating fluidized bed while completely avoiding adhesion between particles, and an apparatus for implementing this method. be.

本発明によれば、微粉化炭素質材料と混合した酸化鉄を
含有する微粉化材料の循環流動床が垂直方向に長い反応
帯域に維持されている。
According to the present invention, a circulating fluidized bed of pulverized material containing iron oxide mixed with pulverized carbonaceous material is maintained in a vertically elongated reaction zone.

この循環流動床は、それに酸化鉄を含有する微粉化材料
、微粉化固体炭素質材料そして場合によっては液体炭素
質材料の適当な流れを分子状の酸素含有ガスと共に供給
することによって維持される。
This circulating fluidized bed is maintained by feeding it with appropriate flows of pulverized material containing iron oxide, pulverized solid carbonaceous material and optionally liquid carbonaceous material together with molecular oxygen-containing gas.

ガスと固体材料との混合物は反応帯域を出て分離され、
その後その固体材料は反応帯域に戻される。
The mixture of gas and solid material exits the reaction zone and is separated;
The solid material is then returned to the reaction zone.

流動床に供給される酸化鉄含有微粉化材料は1間以下、
好ましくは0.5 mm以下の粒子サイズを有する。
The pulverized material containing iron oxide is fed to the fluidized bed for less than 1 hour,
Preferably it has a particle size of 0.5 mm or less.

供給される微粉化固体炭素質材料は粉コークス、無煙炭
ダストまたは石炭ダストであってもよいが、3mm以下
好ましくは1u以下の粒子サイズを有するものでなけれ
ばならない。
The pulverized solid carbonaceous material fed may be coke breeze, anthracite dust or coal dust, but must have a particle size of less than 3 mm, preferably less than 1 u.

反応帯域は上部分、下部分および中間部分に分けて考え
ることができる。
The reaction zone can be considered divided into an upper part, a lower part and a middle part.

本発明方法においては、酸化鉄含有微粉化材料、炭素質
材料および分子状酸素含有ガスが中間部分に供給される
In the method of the invention, a finely divided iron oxide-containing material, a carbonaceous material and a molecular oxygen-containing gas are supplied to the intermediate section.

この区分での炭素質材料の部分燃焼はこのプロセスに必
要な熱を発生する。
Partial combustion of the carbonaceous material in this section generates the heat necessary for this process.

炭素質材料のコークス化およびガス発生は反応帯域の上
部分で起り、同様に燃焼中に形成された二酸化炭素の炭
素および水での還元により水素ガスおよび一酸化炭素を
生ずる。
Coking and gassing of the carbonaceous material occurs in the upper part of the reaction zone, as well as reduction of carbon dioxide formed during combustion with carbon and water to produce hydrogen gas and carbon monoxide.

酸化鉄含有材料のある程度の還元もここで起る。Some reduction of the iron oxide-containing material also occurs here.

この反応は850〜10000Gの温度で安定に生ずる
This reaction occurs stably at temperatures of 850-10,000G.

固体炭素質材料の流れを制御してアグロメレーションに
よる流動化の妨害を防ぐに充分な量が常に床中に存在す
るようにする。
The flow of solid carbonaceous material is controlled so that there is always a sufficient amount in the bed to prevent interference with fluidization due to agglomeration.

土族されたガスは床からの固体材料と混合した状態で上
部分から排出される。
The dissolved gas is discharged from the top, mixed with solid material from the floor.

固体材料はガスと分離しそして中間部分に戻される。The solid material is separated from the gas and returned to the intermediate section.

粘着を防止する固体炭素質材料の能力は温度および酸化
鉄含有材料の性質に依存することが見出された。
It has been found that the ability of solid carbonaceous materials to prevent sticking is dependent on the temperature and the nature of the iron oxide containing material.

900℃の温度において通常の鉄鉱石精鉱を用いる場合
、反応帯域中における固体炭素質材料(コークス)およ
び精鉱間の重量比は少くとも0.5:1でなければなら
ないことが判っている。
It has been found that when using conventional iron ore concentrate at a temperature of 900° C., the weight ratio between solid carbonaceous material (coke) and concentrate in the reaction zone must be at least 0.5:1. .

排出されるガスの一部分は更にダスト分離にかけてその
含有するCO2およびH2Oの大部分を除去し、そして
反応帯域に戻されその結果反応帯域における固体材料の
量は一定に保たれる。
A portion of the discharged gas is further subjected to dust separation to remove most of the CO2 and H2O it contains and is returned to the reaction zone so that the amount of solid material in the reaction zone remains constant.

固体材料の全体的移送は下部分中に導入されるガスに向
流的になされる。
The overall transport of solid material is countercurrent to the gas introduced into the lower part.

反応帯域の部分から下部分への熱の移動は主として反応
帯域における材料の内部循環により保たれる。
Transfer of heat from one section of the reaction zone to the lower section is maintained primarily by internal circulation of materials in the reaction zone.

排出される固体材料はコークスおよび完全または部分的
に還元された酸化鉄からなり、そして好ましくは鉄のキ
ューリ一温度以下に冷却されそして実質上コークスを含
まない鉄部分と実質上鉄を含まないコークス部分に分け
られる。
The discharged solid material consists of coke and fully or partially reduced iron oxide, and is preferably cooled below the Curie temperature of the iron and substantially coke-free and substantially iron-free coke. Divided into parts.

冷却は冷却表面を内蔵した材料自体で形成される普通の
流動床に材料を送ることによりなされるのが適当である
Cooling is suitably accomplished by feeding the material through a conventional fluidized bed formed of the material itself with built-in cooling surfaces.

分子状酸素を含有するガスは冷却剤として適当に使用さ
れそしてその際予熱される。
Gases containing molecular oxygen are suitably used as coolants and are then preheated.

分子状酸素を含有するガス例えば多分CO2および/ま
たはH2Oと混合した空気の流れを制御して循環床中に
所望の温度を維持するための熱要求を充たすことが望ま
しい。
It is desirable to control the flow of air mixed with a gas containing molecular oxygen, such as perhaps CO2 and/or H2O, to meet the heat demand to maintain the desired temperature in the circulating bed.

この熱は炭素質材料の部分燃焼によって発生される。This heat is generated by partial combustion of carbonaceous material.

更に熱の全部または一部を原子炉のような外部熱源から
間接に供給することができる。
Additionally, all or part of the heat can be supplied indirectly from an external heat source, such as a nuclear reactor.

この場合熱は反応帯域中に組込まれた加熱作用面に熱ガ
スによって伝達することができる。
In this case, the heat can be transferred by means of hot gas to the heating active surfaces installed in the reaction zone.

反応帯域の単位容積当りの過度の熱の発生(これは局部
的過熱および床材料のある程度のアグロメレーションの
危険性を生ずる)を防ぐためには、分子状酸素含有ガス
の流れは好ましくはいくつかの分流にされ、これらは反
応帯域の中間部分におけるいくつかの水準位において数
個所で導入される。
In order to prevent the generation of excessive heat per unit volume of the reaction zone, which gives rise to the risk of local overheating and some degree of agglomeration of the bed material, the flow of the molecular oxygen-containing gas is preferably , which are introduced at several points at several levels in the middle part of the reaction zone.

固体炭素質材料は好ましくはノズルを吹出す還元作用ガ
スおよび/または中性ガスの助けをかりていくつかのジ
ェットとじて反応帯域の中間部分に供給するのが適当で
ある。
The solid carbonaceous material is suitably fed into the middle part of the reaction zone in several jets, preferably with the aid of reducing gas and/or neutral gas blowing through nozzles.

しかしながら、例えば無煙炭(アンスラサイト)このよ
うに揮発分含量の低い炭素質材料では、例えば空気のよ
うな分子状酸素含有ガスを用いることガでき、この場合
局部的過熱を防ぐために予熱しないのが好ましい。
However, for carbonaceous materials with such a low volatile content, e.g. anthracite, it is possible to use molecular oxygen-containing gases, e.g. air, in which case it is preferable not to preheat to prevent local overheating. .

この目的のためには、吹出しノズルの形状にもよるが、
炭素質材料の金泥れの10〜30%を占めるガス流れ量
が必要であろう。
For this purpose, depending on the shape of the blowout nozzle,
A gas flow rate that accounts for 10-30% of the gold deposit on the carbonaceous material may be required.

更にまた、反応帯域とは別のもつと小さい補助反応帯域
を経て炭素質材料を導入することもでき、この補助帯域
では流動床は分子状酸素含有ガスの部分流の助けによっ
て保たれる。
Furthermore, the carbonaceous material can also be introduced via a relatively small auxiliary reaction zone separate from the reaction zone, in which the fluidized bed is maintained with the aid of a partial flow of molecular oxygen-containing gas.

この場合ガスおよび材料は補助反応帯域から共通のパイ
プを経て反応帯域の中間部分へ導かれる。
In this case, gases and materials are conducted from the auxiliary reaction zone via a common pipe into the middle part of the reaction zone.

炭素質材料のある程度の部分燃焼が補助反応帯域中でお
こり、そして分配器開口部周辺のアグロメレーションは
それ故そこに炭素質材料が留まっている時間が短かい(
このことはわずかに数個の粒子が灰分に燃焼し得る時間
であることを意味する)ために回避できる。
Some partial combustion of the carbonaceous material occurs in the auxiliary reaction zone, and agglomeration around the distributor opening therefore results in a shorter residence time of the carbonaceous material there (
This means that only a few particles can be burned to ash).

濃度が廃退ぎしかも局部過熱の生ずる場合ニハ、アグロ
メレーションおよび集塊化が容易に生ずる。
When the concentration decreases and local overheating occurs, agglomeration and agglomeration easily occur.

固体炭素質材料の若干は例えば石油のような液体炭素質
材料で代用できる。
Some of the solid carbonaceous materials may be replaced by liquid carbonaceous materials, such as petroleum.

この場合多数のジェットの形態でそれを反応帯域の中間
部分中に噴霧するのが好ましい。
In this case it is preferred to spray it in the form of multiple jets into the middle part of the reaction zone.

完全燃焼に関連してなされるいわゆる油の霧化(アトマ
イゼーション)は必要でない。
The so-called atomization of the oil, which is associated with complete combustion, is not necessary.

比較的ラフな油分散液で充分であり、これは油を非酸化
性ガスと共にパイプを経て部分流として供給すると得ら
れる。
Relatively rough oil dispersions are sufficient, which are obtained when the oil is fed as a partial stream via a pipe together with a non-oxidizing gas.

使用されるガスおよび油に対してioo : iの容量
比が適当である。
A volume ratio of ioo:i is suitable for the gas and oil used.

補助反応帯域が使用される場合はこれに油を供給するの
が好ましく、そしてそれが供給される水準位は分子状酸
素含有ガスのための分配器底部より0.5m上であるべ
きである。
If an auxiliary reaction zone is used, it is preferably fed with oil, and the level at which it is fed should be 0.5 m above the bottom of the distributor for the molecular oxygen-containing gas.

反応帯域からの排気は少くとも一部は、直接接触によっ
て酸化鉄含有供給原料を予熱するのに使用できる。
The exhaust air from the reaction zone can be used, at least in part, to preheat the iron oxide-containing feedstock by direct contact.

その後、排気のこの部分は既知のようにしてCO2およ
びH20含有分のほとんどを除去した後に反応帯域の下
部分に再循環せしめられ、そして反応帯域の下部分にお
いて流動兼還元作用ガスとして使用される。
This part of the exhaust gas is then recycled to the lower part of the reaction zone after removing most of the CO2 and H20 contents in a known manner and is used as fluidizing and reducing gas in the lower part of the reaction zone. .

実質上CO2およびH2Oを含まない排気の部分流は反
応帯域の下部から排出される材料の冷却および磁気的分
離において流動化ガスとして使用するに適当である。
A substream of the exhaust gas substantially free of CO2 and H2O is suitable for use as fluidizing gas in the cooling and magnetic separation of the material discharged from the lower part of the reaction zone.

全プロセスを大気圧以上(例えば1〜10atm)で操
作することによって、装置の大きさはかなりに減小でき
る。
By operating the entire process above atmospheric pressure (eg 1-10 atm), the size of the equipment can be reduced considerably.

排気の熱含量(物理的および化学的)は電気エネルギー
を発生するために適当に使用され、このエネルギーによ
って例えば還元された鉄含有材料は融解され且つおそら
くは最終的に還元される。
The heat content (physical and chemical) of the exhaust gas is suitably used to generate electrical energy, with which the reduced iron-containing material, for example, is melted and possibly finally reduced.

本発明による方法および装置を図示した態様について更
に説明する。
Illustrated embodiments of the method and apparatus according to the invention will now be further described.

この態様では垂直方向に長い反応器1を包含しており、
その上方部分2は反応帯域の上部分を構威し、反応器の
中央部分3は反応帯域の中間部分を構成しそして反応器
の下方部分4は反応帯域の下部分を構成している。
This embodiment includes a vertically long reactor 1,
Its upper part 2 constitutes the upper part of the reaction zone, the central part 3 of the reactor constitutes the middle part of the reaction zone and the lower part 4 of the reactor constitutes the lower part of the reaction zone.

サイクロン5が□反応器の上方部分2に連結されそして
帰還管路6を備えていてこれは反応器の中央部分3に至
る。
A cyclone 5 is connected to the upper part 2 of the reactor and is provided with a return line 6 leading to the central part 3 of the reactor.

この帯域には更に炭素質材料7のための1個または数個
の導入口がある。
This zone also has one or several inlets for carbonaceous material 7.

分子状酸素含有ガスは反応器の中央部分3ヘノズル8を
経て多数の分流として供給され、その間ガスの再循環さ
れた部分流は適当な分配器9を経て反応器の下方部分4
へ供給される。
The molecular oxygen-containing gas is fed into the central part 3 of the reactor in a number of sub-streams via nozzles 8, while the recycled sub-streams of the gas are passed through suitable distributors 9 to the lower part 4 of the reactor.
supplied to

処理された固体材料は反応器の下方部分にある出口10
を通って排出され、冷却器11中で冷却されそして磁気
分離器12に到達し、そこでそれは実質上コークスを含
まない鉄部分13と実質上鉄を含まないコークス部分1
4とに分けられる。
The treated solid material is delivered to the outlet 10 in the lower part of the reactor.
is discharged through, is cooled in a cooler 11 and reaches a magnetic separator 12 where it is separated into a substantially coke-free iron portion 13 and a substantially iron-free coke portion 1.
It is divided into 4.

分子状酸素を含有するガス15(好ましくは空気)は1
6を経て冷却器11に吹き出し、そこで予熱され、そし
て更にパイプ17を経てノズル8に至る。
The gas 15 (preferably air) containing molecular oxygen is 1
6, it is blown out to a cooler 11, where it is preheated, and then further passed through a pipe 17 to a nozzle 8.

冷却器11は好ましくは内蔵冷却用要素を備えた在来の
流動床形式であり、これを通して分子状酸素含有ガスが
予熱のために導かれる。
The cooler 11 is preferably of the conventional fluidized bed type with built-in cooling elements, through which the molecular oxygen-containing gas is conducted for preheating.

サイクロン5からの排気管18を出る排気の若干(例え
ば50%)はベンチュリ装置19に導かれ、そこでおそ
らくは磁気分離器から戻されたコークスと混合した酸化
鉄含有粉末材料(例えば精鉱20)を予熱する。
Some (e.g. 50%) of the exhaust exiting the exhaust pipe 18 from the cyclone 5 is directed to a venturi device 19 where it collects iron oxide-containing powder material (e.g. concentrate 20) possibly mixed with coke returned from the magnetic separator. Preheat.

ガスおよび材料の流れは次いでサイクロン21へそして
次いで微細清浄サイクロン22に送られ、そこで固体材
料は分離されそして好ましくは戻り管路6を経て反応器
の中央部分へ戻される。
The gas and material stream is then sent to a cyclone 21 and then to a microcleaning cyclone 22 where the solid material is separated and preferably returned to the central part of the reactor via return line 6.

固体材料から清浄にしたガスは、おそらくは沸騰水によ
り24で間接的に冷却されつつ管路23に沿って送られ
、熱交換器25を経て吸収塔(スクラバー)27に入れ
、そこでは実質上CO2およびH2Oを除去される。
The gas cleaned from the solid material is passed along line 23, with indirect cooling at 24, possibly by boiling water, and passes through a heat exchanger 25 into an absorption column (scrubber) 27, where it is substantially free of CO2. and H2O is removed.

沸騰水による冷却は熱交換器中の温度が使用材料に対し
て過度に高くなるのを防ぐのに必要である。
Cooling with boiling water is necessary to prevent the temperature in the heat exchanger from becoming too high for the materials used.

H2Oは直接または間接冷却により除去できる。H2O can be removed by direct or indirect cooling.

例えばアルカリ性溶液を使用してCO2は洗い去ること
ができ、この場合ボイラー24からの水蒸気28がこれ
ら溶液を再生するのに使用できる。
For example, the CO2 can be washed away using alkaline solutions, in which case steam 28 from boiler 24 can be used to regenerate these solutions.

もし系中の圧力が充分高ければCO2は水で洗い去るこ
とができる。
If the pressure in the system is high enough, the CO2 can be washed away with water.

コンプレッサー29により駆動されるスクラバーからく
るガスの大部分は25においてスクラバーに入るガスと
熱交換され、そして反応器の下方部分4中に流動化兼還
元作用ガスとして導入される。
The bulk of the gas coming from the scrubber driven by compressor 29 is heat exchanged at 25 with the gas entering the scrubber and is introduced into the lower part 4 of the reactor as fluidizing and reducing gas.

これにより強還元作用帯域ができ、固体材料は排出前に
ここを通過する。
This creates a strongly reducing zone through which the solid material passes before being discharged.

ガス流が小さいために、反応器のこの部分は上方部分よ
りももつと小さい直径であるのが適当である。
Due to the small gas flow, this part of the reactor suitably has a smaller diameter than the upper part.

CO2およびH2Oを除いたガスの部分流31は、熱交
換することなしに、排出固体材料のための冷却装置11
中および磁気分離装置12中で流動化作用ガスとして使
用されそして32および33を経て反応器の下方部分中
に送られる。
The partial stream 31 of the gas, excluding CO2 and H2O, is transferred without heat exchange to the cooling device 11 for the discharged solid material.
It is used as a fluidizing working gas in the magnetic separator 12 and is sent via 32 and 33 into the lower part of the reactor.

サイクロン5からの排気の残部は、おそらくは磁気分離
操作からのコークス部分の分流と共に、熱出力発生部分
中で燃料として使用されるのがよく、その際コークス流
の残り部分はおそらくは酸化鉄含有供給原料と混合して
反応器は再循環され、モして/または磁気分離操作から
の鉄部分のための融解還元工程において還元剤として使
用される。
The remainder of the exhaust from cyclone 5 may be used as fuel in the thermal power generation section, possibly with a coke fraction diverted from the magnetic separation operation, with the remainder of the coke stream possibly being an iron oxide-containing feedstock. The reactor is recycled and/or used as a reducing agent in the melt reduction process for the iron fraction from the magnetic separation operation.

以下に本発明の要旨ならびに態様の代表例を列記する。Below, representative examples of the gist and aspects of the present invention are listed.

1、垂直方向に長い反応帯域中においてそれに各適当量
の酸化鉄含有微粉化材料、微粉化固体状炭素質材料およ
びおそらくは液体状炭素質材料そして分子状酸素含有ガ
スを供給して循環性流動床を維持し、反応帯域から出て
くるガスおよび固体材料を分離し、固体材料を反応帯域
に戻し、酸化鉄含有微粉化材料、炭素質材料および分子
状酸素含有ガスを反応帯域の中間部分に供給し、粘着に
よる流動化の妨害を防ぐに充分な量のコークスが常に床
中にあるように炭素質材料の供給流れを制御し、反応帯
域を出るガスおよび固体材料を上部分から抜き出し、固
体材料をガスから分離しそして反応帯域の中間部分へ戻
し、排気の一部をダストの分離および含有CO2および
H2Oの大部分を除去した後に流動化作用兼還元作用ガ
スとして反応帯域の下部分に供給し、そして完全または
一部還元された酸化鉄を含有する固体材料を反応帯域の
下部分から取出すことを特徴とする、炭素質材料と混合
された酸化鉄含有微粉化材料を還元する方法。
1. A circulating fluidized bed is formed in a vertically long reaction zone by feeding it with appropriate amounts of each of the finely divided iron oxide-containing material, the finely divided solid carbonaceous material and possibly the liquid carbonaceous material and the molecular oxygen-containing gas. , separating the gas and solid materials coming out of the reaction zone, returning the solid materials to the reaction zone, and supplying the iron oxide-containing micronized material, carbonaceous material and molecular oxygen-containing gas to the middle section of the reaction zone. The feed flow of the carbonaceous material is controlled so that there is always sufficient coke in the bed to prevent interference with fluidization due to sticking, and the gases and solid materials leaving the reaction zone are withdrawn from the top and the solid material is separated from the gas and returned to the middle part of the reaction zone, and a portion of the exhaust gas is fed to the lower part of the reaction zone as a fluidizing and reducing gas after separation of the dust and removal of most of the contained CO2 and H2O. , and removing the solid material containing completely or partially reduced iron oxide from the lower part of the reaction zone.

2、おそらくはCO2および/またはH2Oと混合され
た分子状酸素含有ガスの流れを制御して反応器中に所望
の温度を維持するための熱要求を充たすことを特徴とす
る、前記第19項記載の方法。
2, characterized in that the flow of molecular oxygen-containing gas, possibly mixed with CO2 and/or H2O, is controlled to meet the thermal requirements for maintaining the desired temperature in the reactor. the method of.

3、反応帯域の下部分から取出された固体材料を鉄のキ
ューリ一温度以下に冷却し、そして実質上コークスを含
まない鉄部分と実質上鉄を含まないコークス部分とに磁
気的に分離することを特徴とする、前記第1.または2
9項記載の方法。
3. Cooling the solid material removed from the lower portion of the reaction zone below the Curie temperature of the iron and magnetically separating it into a substantially coke-free iron portion and a substantially iron-free coke portion. The first item characterized by: or 2
The method described in Section 9.

4、実質上CO2およびH2Oを含まない再循環された
ガスの一部が磁気分離にあたって流動化作用ガスとして
使用されることを特徴とする、前記第30項記載の方法
4. Process according to claim 30, characterized in that a part of the recycled gas substantially free of CO2 and H2O is used as fluidizing working gas in the magnetic separation.

5、固体状炭素質材料が反応帯域とは別の補助反応帯域
中に導入され、そこで分子状酸素含有ガスの部分流の助
けをかりて流動化され且つ一部分は燃焼され、その後ガ
スおよび固体材料が反応帯域の中間部分中に導入される
ことを特徴とする、前記第1.〜49項のいずれかに記
載の方法。
5. Solid carbonaceous material is introduced into an auxiliary reaction zone separate from the reaction zone, where it is fluidized with the help of a partial stream of molecular oxygen-containing gas and partially combusted, after which the gas and solid materials are 1. is introduced into the middle part of the reaction zone. 49. The method according to any one of items 49 to 49.

6、おそらくは分流として炭素質材料を非酸化性ガスに
より反応帯域の中間部分に吹込むことを特徴とする、前
記第1.〜41項記載の方法。
6, characterized in that the carbonaceous material is blown into the middle part of the reaction zone with a non-oxidizing gas, possibly as a branch flow. 42. The method according to item 41.

7、分子状酸素含有ガスを多数の小分流に分けた状態で
反応帯域の中間部分中に導入することを特徴とする、前
記各項のいづれか一つに記載の方法。
7. The method according to any one of the preceding items, characterized in that the molecular oxygen-containing gas is introduced into the intermediate part of the reaction zone in a plurality of sub-streams.

8、反応帯域の下部分から取出される固体材料が材料自
体により形成された内蔵冷却表面をもち且つ実質上CO
2およびH2Oを除いた再循環ガスの分流により流動さ
れた流動床を通過せしめることによって冷却されること
を特徴とする、前記各項のいづれか一つに記載の方法。
8. The solid material withdrawn from the lower portion of the reaction zone has a built-in cooling surface formed by the material itself and is substantially free of CO2.
2. Process according to any of the preceding clauses, characterized in that the cooling is carried out by passing the recycle gas, free of H2 and H2O, through a fluidized bed.

9、分子状酸素含有ガスを冷却剤として使用することを
特徴とする、前記第80項記載の方法。
9. The method according to item 80, characterized in that a molecular oxygen-containing gas is used as a coolant.

10、循環流動床からの排気の一部を材料の予熱のため
に酸化鉄含有原料との直接接触に使用しそしてその後そ
のCO2およびH2Oの大部分を除去した後に反応帯域
の下部分に再循環することを特徴とする、前記各項のい
づれか一つに記載の方法。
10. Part of the exhaust air from the circulating fluidized bed is used in direct contact with the iron oxide-containing feedstock for preheating the material and then recycled to the lower part of the reaction zone after removing most of its CO2 and H2O. The method according to any one of the preceding items, characterized in that:

11、全過程が大気圧以上で実施されることを特徴とす
る、前記各項のいづれか一つに記載の方法。
11. The method according to any one of the preceding items, characterized in that the entire process is carried out at atmospheric pressure or higher.

12、排気の熱含量(物理的および化学的)が電気的エ
ネルギーの発生のために使用されることを特徴とする、
前記各項のいづれか一つに記載の方法。
12, characterized in that the heat content (physical and chemical) of the exhaust gas is used for the generation of electrical energy,
The method described in any one of the above items.

13、磁気分離からのコークス部分の分流がおそらくは
酸化鉄含有材料と混合して反応帯域に再循環されそして
コークスの残余分がその他の目的例えば磁気分離操作か
らの鉄部分のための融解還元段階における還元剤および
/または熱動カプラント中での燃料として使用すること
を特徴とする、前記各項のいづれか一つに記載の方法。
13. A substream of the coke fraction from the magnetic separation is recycled to the reaction zone, possibly mixed with iron oxide-containing materials, and the coke residue is used for other purposes, such as in the smelting reduction stage for the iron fraction from the magnetic separation operation. Process according to any one of the preceding clauses, characterized in that it is used as a reducing agent and/or as a fuel in a thermal couplant.

14、その上部分2にサイクロン5を連結し、その中央
部分3に至る戻り管路6、炭素質材料のための導入ロア
および分子状酸素含有ガスのための導入口8、サイクロ
ン5から反応器の下方部分4ヘガスを再循環するための
管路30を経てガスからCO2およびH2Oを除去する
ためのスクラバー27へ排気を送るための管路23、お
よび反応器の下方部分に設けられた固体材料のための出
口10を備えた垂直方向に長い反応器1であることを特
徴とする、前記第10項記載の方法を実施するための装
置。
14, connecting a cyclone 5 to its upper part 2, a return line 6 leading to its central part 3, an inlet lower for carbonaceous material and an inlet 8 for molecular oxygen-containing gas, from the cyclone 5 to the reactor; a line 23 for conveying the exhaust air to a scrubber 27 for removing CO2 and H2O from the gas via line 30 for recycling the gas to the lower part 4 of the reactor, and a solid material provided in the lower part of the reactor. 11. Apparatus for carrying out the method according to claim 10, characterized in that it is a vertically elongated reactor 1 with an outlet 10 for.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

添付図面は本発明による方法および装置の一態様を図示
したものである。 1・・・・・・反応器、5,21,22・・・・・・サ
イクロン、6・・・・・・帰還管路、7・・・・・・炭
素質材料、8・・・・・・ノズル、9・・・・・・分配
器、10・・・・・・出口、11・・・・・・冷却器、
12・・・・・・磁気分離器、13・・・・・・鉄部分
、14・・・・・・コークス部分、15・・・・・・分
子状酸素含有ガス、17・・・・・・パイプ、18・・
・・・・排気管、19・・・・・・ベンチュリ装置、2
0・・・・・・精鉱、24・・・・・・ボイラー、25
・・・・・・熱交換器、27・・・・・・吸収塔(スク
ラバー)、29・・・・・・コンプレッサー、30,3
2,33・・・・・・管路。
The accompanying drawings illustrate one embodiment of the method and apparatus according to the present invention. 1... Reactor, 5, 21, 22... Cyclone, 6... Return pipe, 7... Carbonaceous material, 8... ... Nozzle, 9 ... Distributor, 10 ... Outlet, 11 ... Cooler,
12... Magnetic separator, 13... Iron part, 14... Coke part, 15... Molecular oxygen-containing gas, 17...・Pipe, 18...
...Exhaust pipe, 19...Venturi device, 2
0... Concentrate, 24... Boiler, 25
... Heat exchanger, 27 ... Absorption tower (scrubber), 29 ... Compressor, 30,3
2,33...Pipe line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 垂直方向に長い反応帯域に酸化鉄含有微粉化材料、
微粉化固体状炭素質材料および分子状酸素含有ガスを供
給してそれにより該反応帯域において循環性流動床を維
持し、粘着による流動化の妨害を防ぐに充分な量のコー
クスが常に床中にあるように炭素質材料の前記供給流れ
を制御し、反応帯域を出るガスおよび固体材料を上部分
から抜き出し、固体材料をガスから分離しそして反応帯
域の中間部分へ戻し、排気の一部をダストの分離および
含有CO2およびH2Oの大部分を除去した後に流動化
作用兼還元作用ガスとして反応帯域の下部分に供給し、
そして完全または一部還元された酸化鉄を含有する固体
材料を反応帯域の下部分から取出すことを特徴とする、
炭素質材料と混合された酸化鉄含有微粉化材料を還元す
る方法。
1 Micronized material containing iron oxide in a vertically long reaction zone,
Micronized solid carbonaceous material and molecular oxygen-containing gas are supplied to maintain a circulating fluidized bed in the reaction zone, with sufficient coke in the bed at all times to prevent interference with fluidization due to sticking. The feed flow of carbonaceous material is controlled such that the gas and solid material leaving the reaction zone are withdrawn from the upper part, the solid material is separated from the gas and returned to the middle part of the reaction zone, and a portion of the exhaust gas is removed as dust. is supplied to the lower part of the reaction zone as a fluidizing and reducing gas after separating and removing most of the contained CO2 and H2O,
and removing a solid material containing fully or partially reduced iron oxide from the lower part of the reaction zone,
A method of reducing iron oxide-containing micronized materials mixed with carbonaceous materials.
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