(57)【要約】  本発明は、鉱石、部分還元鉱石および金属含有廃棄物流体などの金属含有供給原料から溶融金属を製造するための、直接製錬プラントおよび直接製錬法に関するものであり、後者は、(a)金属含有供給原料を前処理ユニットで前処理し、少なくとも200℃の温度を有する前処理済供給原料を製造する段階、(b)高温供給原料貯蔵手段に加圧下で少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を蓄える段階、(c)高温供給原料移送路の少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を加圧下で直接製錬容器の固体移送手段へ移送する段階、(d)前処理済金属含有供給原料を直接製錬容器に移送し、容器で金属含有供給原料を溶融金属に製錬する段階を含む。【選択図】なし
2007509238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)金属含有供給原料を前処理し、少なくとも200℃の温度を有する前処理済供給原料を製造する前処理ユニット(３)、
(b)前処理済金属含有供給原料を溶融金属に製錬する直接製錬容器(５)、該容器(５)は、金属およびスラグの溶融浴液を含むことに適合しており、該容器(５)は固体移送手段(27)を含み、該手段は、大気圧より高い圧力および少なくとも200℃の温度で前処理済金属含有供給原料を受け取り、その後、該容器(５)に該原料を供給し、
(c)前処理済金属含有供給原料を前記前処理ユニット(３)から前記直接製錬容器(５)の固体移送手段(27)に移送する高温供給原料移送装置(７)、該装置(７)は、以下を含む、
(i)前処理済金属含有供給原料を少なくとも200℃および大気圧より高い圧力で蓄える高温供給原料貯蔵手段(61)、
(ii)前処理済金属含有供給原料を加圧下で少なくとも200℃で前記直接製錬容器(５)の固体移送手段(27)に移送する高温供給原料移送路(11)、および
(iii)前記高温供給原料貯蔵手段(61)を加圧するために該貯蔵手段(61)にガスを大気圧より高い圧力で供給し、前記高温供給原料移送路(11)を加圧するとともに、前記前処理済金属含有供給原料を該移送路(11)に沿って前記固体移送手段(27)に移送するための搬送ガスとして作用するために該移送路(11)にガスを大気圧より高い圧力で供給する加圧手段、
を含むことを特徴とする、鉄鉱石細粒などの金属含有供給原料から溶融鉄などの溶融金属を製造するための直接製錬プラント。
【請求項２】
請求項１に記載の直接製錬プラントにおいて、前記前処理ユニット(３)は、予熱器、予備還元器および焙焼器を含むグループから選択されることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項３】
請求項１または２に記載の直接製錬プラントにおいて、該プラントはさらに、前処理済金属含有供給原料を前記前処理ユニットから前記高温供給原料移送装置(７)に移送する高温供給原料移送手段を含み、該手段は、好ましくはパンコンベヤ(71)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記固体移送手段(27)は、前処理済金属含有供給原料を加圧下で前記直接製錬容器(５)に投入する固体投入手段であり、好ましくはランス(27)であることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送装置(７)は、前処理済金属含有供給原料の前記高温供給原料貯蔵手段(61)から前記高温供給原料移送路(11)への流れを制御する手段(39)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項６】
請求項５に記載の直接製錬プラントにおいて、前記前処理済金属含有供給原料の流れを制御する手段は、前処理済金属含有供給原料入口と、ガス入口と、前記高温供給原料移送路(11)に連結した前処理済金属含有供給原料用出口とを有するスクリュコンベヤ(39)であることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料貯蔵手段(61)は、(a)前処理済金属含有供給原料入口、ロックホッパを加圧するためのガス入口および前処理済金属含有供給原料出口を有する上部ロックホッパ(23)、(b)前処理済金属含有供給原料入口、ロックホッパを加圧するためのガス入口、および前処理済金属含有供給原料出口を有する下部ロックホッパ(25)、および(c)前記上部ロックホッパの出口と該下部ロックホッパの入口とを連結する導管(31b)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項８】
請求項７に記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送装置(７)は、前記高温供給原料移送路(11)に沿って、前記高温供給原料貯蔵手段(61)から前記固体移送手段(27)への前処理済金属含有供給原料の流れを制御する手段も含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送装置(７)は、前記前処理ユニット(３)に前処理済金属含有供給原料を戻す手段を含み、該手段は、前記直接製錬容器(５)が待機状態で作動しており、前処理済金属含有供給原料を必要としないときに、作動することが好適であることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１０】
請求項９に記載の直接製錬プラントにおいて、高温金属含有供給原料を前記前処理ユニット(３)に戻す手段は、(a)前記高温供給原料移送路(11)と該前処理ユニット(３)を連結している回収移送路(17)、および(b)該高温供給原料移送路(11)に沿って流れる前処理済金属含有供給原料を、前記回収移送路(17)を経由して前記前処理ユニット(３)に戻すことを選択的に操作できる前記移送路のバルブ(Ａ)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１１】
請求項１から10までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送装置(７)は、前記高温供給原料移送路(11)を人力で操作することまたは前記直接製錬容器(５)の停止操作を必要とせずに、該移送路(11)の妨害物を除く手段を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１２】
請求項11に記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送路の妨害物を除く手段は、該高温供給原料移送路(11)を該移送路(11)の長さに沿った一連の位置で選択的に加圧して該移送路(11)の妨害物の上流および/または下流で該移送路(11)を選択的に加圧および減圧できる複数の手段を含み、好ましくは、さらに該移送路(11)の長さに沿って一連の位置で該高温供給原料移送路(11)の妨害物から取り除く材料を排出する複数の排出路(53)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１３】
請求項12に記載の直接製錬プラントにおいて、前記回収移送路(17)は、前記排出路(53)であることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１４】
請求項11から13までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送路(11)の妨害物を除く手段は、該高温供給原料移送路の妨害物の位置を検出する複数の検出器を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１５】
請求項１から14までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記直接製錬容器(５)は、金属およびスラグの溶融浴液、および該浴液の上のガス空間を保持する固定製錬容器であり、前記固体移送手段は、該容器(５)の周囲に配置されて該容器へ伸展している２対以上の固体投入ランス(27)を含み、該各ランス対のランス(27)は互いに正反対の位置にあり、少なくとも１対の該ランス(27)は、前処理済金属含有供給原料を投入するために設けられ、前記他の対のランス(27)のうちの少なくとも一つは、固体炭素含有材料を投入するために設けられ、前記複数の対のランス(27)は、前記容器(５)の周囲に配置されていて、隣接するランスは、異なる材料を投入するために設けられたランスであることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１６】
(a)前処理ユニット(３)で金属含有供給原料を前処理し、少なくとも200℃の温度を有する前処理済供給原料を製造する段階、
(b)少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を加圧下で高温供給原料貯蔵手段(61)に蓄える段階、
(c)高温供給原料移送路(11)の少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を加圧下で、直接製錬容器(５)の固体移送手段(27)に移送する段階、
(d)前処理済金属含有供給原料を該直接製錬容器(５)に移送し、金属含有供給原料を該容器(５)で溶融金属に製錬する段階を含むことを特徴とする鉄鉱石細粒などの金属含有供給原料から溶融金属を製造する直接製錬法。
【請求項１７】
請求項16に記載の方法において、前記金属含有供給原料は鉄含有供給材料であり、好ましくは鉄鉱石細粒の形であり、前記溶融浴液は溶融鉄を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項16または17に記載の方法において、前記金属含有供給原料の少なくとも30％は、0.5mmより小さい粒子サイズであり、該原料のd_50直径は、0.8mmと1.0mmとの間にあることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項16から18までのいずれかに記載の方法において、段階(a)は、少なくとも400℃の温度、さらに好ましくは少なくとも600℃、なおさらに好ましくは少なくとも660℃、もっとも好ましくは670℃と690℃との間で、供給原料を予備加熱することにより供給原料を前処理することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項16から19までのいずれかに記載の方法において、段階(b)は、加圧ガスを前記高温供給原料貯蔵手段(61)に供給することにより、前処理済金属含有供給を加圧下で高温供給原料貯蔵手段(61)に蓄えることを含み、前記加圧ガスは、好ましくは少なくとも実質的に不活性ガスを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項20に記載の方法において、前記高温供給原料貯蔵手段(61)の圧力は少なくとも３絶対バールであり、さらに好ましくは少なくとも４絶対バールであることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項16から21までのいずれかに記載の方法において、段階(c)は、前処理済金属含有供給原料を前記高温供給原料移送路(11)に沿って移送するために、搬送ガス、好ましくは少なくとも実質的に不活性ガスを含むガスを、前記移送路(11)に供給することによって、加圧下で、好ましくは少なくとも３絶対バール、さらに好ましくは少なくとも４絶対バールの加圧下で、前記高温供給原料移送路(11)の前処理済金属含有供給原料を移送することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項16から22までのいずれかに記載の方法において、前記移送路(11)の前処理済金属含有供給原料を運ぶ前記搬送ガスの速度は、少なくとも19m/秒であることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項16から23までのいずれかに記載の方法において、段階(c)は、前記高温供給原料移送路(11)に沿った前処理済金属含有供給原料の流れを、該移送路(11)の搬送ガスに前記高温金属含有供給原料が浮遊することを維持する速度に制御することを含む、および/または段階(c)は、前記高温供給原料移送路(11)に沿った前処理済金属含有供給原料の流れを制御するために、該高温供給原料移送路(11)に沿った搬送ガスの流れを制御することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項16から24までのいずれかに記載の方法において、段階(d)は、200℃より高い温度で、さらに好ましくは400℃より高い温度で、なおさらに好ましくは600℃より高い温度で、前処理済金属含有供給原料を前記直接製錬容器(５)に移送することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項16から25までのいずれかに記載の方法において、前記固体移送手段(27)は固体投入ランス(27)であり、段階(d)は、70〜120m/秒の範囲、さらに好ましくは112m/秒の搬送ガス速度で、前記固体投入ランス(27)を経由して前処理済金属含有供給原料を投入することによって、前処理済金属含有供給原料を前記直接製錬容器(５)に移送することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項16から26までのいずれかに記載の方法において、該方法は、前記直接製錬容器(５)が待機状態で作動していて、前処理済金属含有供給原料を必要としないときに、前処理済金属含有供給原料を前記前処理ユニット(３)に戻すことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項16から27までのいずれかに記載の方法において、該方法は、前記高温供給原料移送路(11)で生じる妨害物に応じて、該移送路を人力で操作することまたは前記直接製錬容器(５)の停止操作の必要なしに、前記移送路の妨害物の上流および/または下流で前記高温供給原料移送路(11)を選択的に減圧することにより、前記高温供給原料移送路(11)の妨害物を除くことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項28に記載の方法において、該方法は、前記高温供給原料移送路の妨害物の上流または下流で該移送路(11)を選択的に加圧し、その後、前記移送路の加圧された側と反対の側で該移送路(11)を減圧することにより、該高温供給原料移送路の妨害物を除くことを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項29に記載の方法において、該方法は、妨害物の向かいあう側で前記移送路(11)の加圧および減圧を連続的に繰り返すことを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱石、部分還元鉱石、および金属含有廃棄物流体などの、金属含有供給原料から溶融金属を製造するための直接製錬プラントおよび直接製錬方法に関するものである。
【０００２】
ここでは、「製錬」という用語は、金属含有供給原料を還元する化学反応が、溶融金属を製造するために行われる熱処理を意味している。
【０００３】
一般的には本発明は、直接製錬プラントに関するものであリ、このプラントは、金属含有供給原料を金属に製錬するための直接製錬容器と、金属含有供給原料を前処理して、容器で製錬するために少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を製造するための前処理ユニットと、金属含有供給原料移送装置とを含む。移送装置は、少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を貯蔵し、高温の前処理済金属含有供給原料、すなわち加圧下で少なくとも200℃の温度の供給原料を、直接製錬容器の固体移送手段に移送する。
【０００４】
一般的に、本発明はまた、そのような直接製錬プラントにおいて、金属含有供給原料から溶融金属を製造するための直接製錬法に関するものである。
【０００５】
本発明は、これのみに限定されるわけではまったくないが、とくに、鉄鉱石細粒などの鉄含有供給原料の形をした金属含有供給原料に関するものである。
【０００６】
主として反応溶媒として溶融浴液による、一般的にハイスメルト(Hismelt)法と言われる溶融金属を製造するための公知の直接製錬法が、Technological Resources Pty. Limited の名前で、国際特許出願PCT/AU96/00197号(WO96/31627)および、より最近出願されたオーストラリア仮出願第2003901693号(これは、鉄鉱石細粒から溶融金属を製造することを重点的に取り扱う)などの他の特許出願に記載されている。
【０００７】
ハイスメルト法は次の段階を含んでいる。すなわち、
(a)直接製錬容器に溶融金属およびスラグの浴液を形成し、
(b)以下のものを浴液に投入し、
(i)金属含有供給原料、標準的には金属酸化物、および
(ii)金属含有供給原料の還元剤およびエネルギー源として作用する固体炭素含有材料、標準的には石炭、
(c)浴液中で金属含有供給原料を金属に製錬する。
【０００８】
ハイスメルト法においては、金属含有供給原料および固体炭素含有材料を、ランスの形をした固体移送手段を通して溶融浴液に投入する。ランスは、直接製錬容器の側面の壁を通して下方かつ内側に向かって伸展するように、かつ容器の底の金属層の中に固体材料の少なくとも一部を移送するように容器の下部領域内に伸展するように、垂直位置に対して傾斜している。
【０００９】
ハイスメルト法は、一つの小型容器での直接製錬により、大量の溶融金属を製造することを可能にしている。
【００１０】
ハイスメルト法はとくに、鉄鉱石細粒の形の鉄含有供給原料の製錬に利用できる。
【００１１】
ハイスメルト法および他の溶融浴液に基づく直接製錬法を実施するための一つの可能なタイプのプラント構成は、金属含有供給原料を直接製錬容器に供給する前に原料を前処理するための前処理ユニットを含んでいる。前処理は、金属含有供給原料を予備加熱することに限定してもよい。前処理は、供給原料を固体状態で少なくとも部分的に還元することを含んでもよい。さらなる実施例によれば、前処理は、供給原料の焙焼を含んでもよい。
【００１２】
本発明は、金属含有供給原料を前処理して、少なくとも200℃の温度の前処理済供給原料を製造し、直接製錬を実施している間に、高温の前処理済金属含有供給原料を直接製錬容器の固体移送手段に移送できる効果的で信頼性のあるプラントを提供する。
【発明の開示】
【００１３】
一般的に本発明は、鉄鉱石細粒などの金属含有供給原料から溶融鉄などの溶融金属を製造するための直接製錬プラントを提供し、プラントは、以下を含んでいる。すなわち、
(a)金属含有供給原料を前処理し、少なくとも200℃の温度を有する前処理済供給原料を製造する前処理ユニット、
(b)前処理済金属含有供給原料を溶融金属に製錬する直接製錬容器。容器は、金属およびスラグの溶融浴液を含むように作られ、容器は、固体移送手段を含み、固体移送手段は、前処理済金属含有供給原料を受け取り、その後、大気圧より高い圧力および少なくとも200℃の温度で容器にそれを供給する、
(c)前処理済金属含有供給原料を前処理ユニットから、直接製錬容器の固体移送手段に移送する高温供給原料移送装置、移送装置は次を含む。すなわち、
(i)前処理済金属含有供給原料を少なくとも200℃および大気圧より高い圧力で貯蔵する高温供給原料貯蔵手段、
(ii)前処理済金属含有供給原料を少なくとも200℃および加圧下で直接製錬容器の固体移送手段に移送する高温供給原料移送路、
(iii)高温供給原料貯蔵手段を加圧するために貯蔵手段に大気圧より高い圧力でガスを供給し、高温供給原料移送路を加圧するために、および固体移送手段に向かう移送路に沿って前処理済金属含有供給原料を移送するための搬送ガスとして働くために、移送路に大気圧より高い圧力でガスを供給する加圧手段。
【００１４】
好ましくは、前処理ユニットは、予熱器、予備還元器、および焙焼器を含むグループから選ばれる。使用時に、予備還元器および焙焼器は、標準操作の一部として金属含有供給原料を加熱し、基本機能として金属含有供給原料の予備還元および焙焼を行う。
【００１５】
好ましくは、プラントはさらに、高温供給原料移送手段を含み、高温供給原料移送手段は、前処理済金属含有供給原料を前処理ユニットから高温供給原料移送装置に移送する。
【００１６】
好ましくは、高温供給原料移送手段はパンコンベヤを含んでいる。
【００１７】
好ましくは、金属含有供給原料は鉄含有供給原料であり、溶融浴液は溶融鉄を含んでいる。鉄含有供給原料は、0％と100％との間のどの還元グレードの鉄を含んでいてもよく、好ましくは、8％と95％との間の還元グレードの鉄を含み、炭素または同様なものなどの成分をさらに含んでいてもよい。
【００１８】
好ましくは、鉄含有供給原料は鉄鉱石細粒の形である。
【００１９】
一般的に、鉄鉱石細粒の最大サイズは、６mmと８mmとの間の範囲内である。好ましくは、鉄鉱石細粒の少なくとも30％は、0.5mmより小さい粒子サイズであり、一方、ｄ_50直径は、0.8mmと1.0mmとの間であり、広い粒子サイズの分布を持っている。このように、たとえば粒子の95％は、6.3mmより小さい粒子サイズである。
【００２０】
好ましくは、高温供給原料貯蔵手段での圧力は、少なくとも３絶対バール、さらに好ましくは少なくとも４絶対バールである。
【００２１】
好ましくは、前処理済金属含有供給原料が高温供給原料貯蔵手段から高温供給原料移送路に導入される部位での、移送路の圧力は、少なくとも３絶対バール、さらに好ましくは少なくとも４絶対バールである。
【００２２】
好ましくは、固体移送手段は、加圧下で前処理済金属含有供給原料を直接製錬容器中に投入する固体投入手段である。
【００２３】
好ましくは、固体移送手段は、前処理済金属含有供給原料を溶融浴液中に投入する固体投入手段である。
【００２４】
好ましくは、固体投入手段はランスである。
【００２５】
好ましくは、高温供給原料移送装置は、高温供給原料貯蔵手段から高温供給原料移送路への前処理済金属含有供給原料の流れを制御する手段を含んでいる。
【００２６】
好ましくは、貯蔵流れ制御手段は、所定の質量流量の前処理済金属含有供給原料を高温供給原料移送路に供給する手段である。
【００２７】
好ましくは、貯蔵流れ制御手段は、前処理済金属含有供給原料の入口、ガス入口、および高温供給原料移送路に連結した前処理済金属含有供給原料のための出口を持つスクリュコンベヤである。
【００２８】
好ましくは、高温供給原料貯蔵手段は、(a)前処理済金属含有供給原料入口、ロックホッパを加圧するためのガス入口、および前処理済金属含有供給原料出口を持つ上部ロックホッパ、(b)前処理済金属含有供給原料入口、ロックホッパを加圧するためのガス入口および前処理済金属含有供給原料出口を持つ下部ロックホッパ、および(c)上部ロックホッパの出口と下部ロックホッパの入口を連結する導管を含んでいる。
【００２９】
好ましくは、高温供給原料貯蔵手段はさらに、下部ロックホッパの出口とスクリュコンベヤの供給原料入口とを連結する導管を含んでいる。
【００３０】
好ましくは、高温供給原料移送装置はまた、高温供給原料貯蔵手段から固体移送手段への高温供給原料移送路に沿う前処理済金属含有供給原料の流れを制御する手段を含んでいる。
【００３１】
好ましくは、移送路流れ制御手段は、高温供給原料移送路に沿って前処理済金属含有供給原料の流れを、移送路の搬送ガス中に前処理済金属含有供給原料が浮遊することを維持する速度に制御するように作動することができる。
【００３２】
好ましくは、移送路流れ制御手段は、高温供給原料移送路に沿って前処理済金属含有供給原料の流れを制御するために、高温供給原料移送路への搬送ガスの流れを制御している。
【００３３】
金属含有供給原料が、最大サイズが６〜８mmの範囲の、前処理されていてそれにより680℃までの温度を達成する鉄鉱石細粒であり、搬送ガスが少なくとも実質的にN2であり、周囲温度で移送路に供給される場合は、好ましくは移送路中の前処理済金属含有供給原料を搬送する搬送ガスの速度は、少なくとも19ｍ/秒である。
【００３４】
好ましくは、流れ制御手段は、高温供給原料移送路に沿って前処理済金属含有供給原料の流れを制御して、前処理済金属含有供給原料を固体移送手段に移送するように作動でき、固体移送手段は、所定の速度で、搬送ガスおよび前処理済金属含有供給原料を直接製錬容器中に移送できる。
【００３５】
好ましくは、搬送ガスの所定の速度は、70〜120ｍ/秒の範囲である。
【００３６】
さらに好ましくは、搬送ガスの所定の速度は112ｍ/秒である。
【００３７】
好ましくは、固体移送手段の前後で約１バールの圧力低下がある。
【００３８】
好ましくは、搬送ガスは少なくとも実質的には不活性ガスを含む。
【００３９】
好ましくは、不活性ガスはN2である。
【００４０】
好ましくは、高温供給原料移送装置は、前処理済金属含有供給原料を前処理ユニットに戻す手段を含んでいる。
【００４１】
好ましくは、直接製錬容器が待機状態で作動しており前処理済金属含有供給原料を必要としない間に、高温金属含有供給原料を前処理ユニットに戻す手段が作動する。
【００４２】
好ましくは、高温金属含有供給原料を前処理ユニットに戻す手段は、次を含んでいる。すなわち、(a)高温供給原料移送路と前処理ユニットを連結する回収移送路、および(b)前処理済金属含有供給原料を高温供給原料移送路に沿って流し、回収移送路を経由して前処理ユニットに戻すように選択的に作動できる導管のバルブ。
【００４３】
好ましくは、高温供給原料移送装置は、高温供給原料移送路に対して人力で操作するまたは直接製錬容器の停止操作をする必要なしに、移送路の妨害物を除く手段を含んでいる。
【００４４】
好ましくは、高温供給原料移送路の妨害物を除く手段は、移送路の妨害物の上流および/または下流で移送路を選択的に加圧および減圧できるように、移送路の長さに沿って一連の位置で高温供給原料移送路を選択的に加圧する手段を複数含んでいる。
【００４５】
好ましくは、高温供給原料移送路の妨害物を除く手段は、移送路の長さに沿った一連の位置で高温供給原料移送路の妨害物から取り除かれる原料を排出するための複数の排出路を含んでいる。
【００４６】
好ましくは、回収移送路は一つのそのような排出路である。
【００４７】
好ましくは、高温供給原料移送路の妨害物を除く手段は、高温供給原料移送路の妨害物の位置を検出する複数の検出器を含んでいる。
【００４８】
好ましくは、直接製錬容器は、金属およびスラグの溶融浴液、および浴液上のガス空間を保持する固定製錬容器であり、固体移送手段は、容器の周囲に配置され容器の中に伸展している２対以上の固体投入ランスを含み、ランスの各対のランスは、それぞれ正反対に位置し、ランスの少なくとも１対は前処理済金属含有供給原料を投入するために設けられ、ランスの他の１対のうちの少なくとも１つは、固体炭素含有材料を投入するために設けられ、隣接するランスは、異なった材料を投入するために設けられているランスであるように、ランスの対は、容器の周囲に配置されている。
【００４９】
好ましくは、直接製錬容器は、下方に向かって容器の中に伸展して酸素含有ガスを容器中のガス空間および/または浴液に投入するガス投入手段を含んでいる。
【００５０】
好ましくは、直接製錬容器は、容器から離れているガス供給位置から、容器の上の放出位置に伸展しているガス移送導管手段を含み、ガス移送導管手段は、酸素含有ガスをガス投入手段に移送する。
【００５１】
好ましくは、直接製錬容器は、容器からのオフガスの流れが容器から離れるように促進するオフガス導管手段を含んでいる。
【００５２】
好ましくは、直接製錬容器は、浴液から溶融金属を湯出しして、その溶融金属を容器から離れるように移送する金属湯出し手段を含んでいる。
【００５３】
好ましくは、直接製錬容器は、浴液からスラグを湯出しして、そのスラグを容器から離れるように移送するスラグ湯出し手段を含んでいる。
【００５４】
好ましくは、固体投入ランスは、下方かつ内側に伸展して、容器の側壁の開口部を通して容器に入るように配置されている。
【００５５】
好ましくは、容器の側壁のランス開口部は、容器と同じ高さに位置し、容器の周囲に等距離で配置されている。
【００５６】
本発明によれば、鉄鉱石細粒などの金属含有供給原料から溶融金属を製造する直接製錬法も提供され、これは次の段階を含んでいる。すなわち、
(a)前処理ユニットで金属含有供給原料を前処理し、少なくとも200℃の温度を有する前処理済供給原料を製造し、
(b)少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を加圧下で高温供給原料貯蔵手段に蓄え、
(c)少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を、高温供給原料移送路中を加圧下で、直接製錬容器の固体移送手段に移送し、
(d)前処理済金属含有供給原料を直接製錬容器に移送し、容器で金属含有供給原料を溶融金属に製錬する。
【００５７】
好ましくは、本方法は、直接製錬容器が待機状態で作動していて前処理済金属含有供給原料を必要としない間に、前処理済金属含有供給原料を前処理ユニットに戻すことを含む。
【００５８】
好ましくは、高温供給原料移送路で生じる妨害物に応じて、本方法は、移送路の妨害物の上流および/または下流で高温供給原料移送路を選択的に減圧することにより、高温供給原料移送路で人力で操作する必要なしに、または直接製錬容器の停止操作の必要なしに、移送路の妨害物を除くことを含む。
【００５９】
好ましくは、本方法は、高温供給原料移送路の妨害物の上流および/または下流で移送路を選択的に加圧し、その後、移送路の加圧している側と反対側で移送路を減圧することによって、高温供給原料移送路の妨害物を除くことを含む。
【００６０】
好ましくは、本方法は、移送路を急速に減圧することを含む。
【００６１】
好ましくは、本方法は、妨害物を介して向かい合っている両側の移送路に対して、上述のように連続した加圧と減圧を繰り返すことを含む。
【００６２】
とくに金属含有供給原料が鉄含有原料の場合は、好ましくは段階(a)は、少なくとも400℃の温度まで、さらに好ましくは少なくとも600℃まで供給原料を予備加熱することによって供給原料を前処理することを含む。
【００６３】
好ましくは、温度は少なくとも660℃である。
【００６４】
さらに好ましくは、温度は670℃〜690℃の範囲である。
【００６５】
好ましくは、段階(b)は、高温供給原料貯蔵手段に加圧ガスを供給することによって、前処理済金属含有供給を加圧下で高温供給原料貯蔵手段に蓄えることを含んでいる。
【００６６】
好ましくは、加圧ガスは、少なくとも実質的に不活性ガスを含んでいる。
【００６７】
好ましくは、段階(c)は、搬送ガスを高温供給原料移送路に供給し、移送路に沿って前処理済金属含有供給原料を移送することによって、高温供給原料移送路の前処理済金属含有供給原料を加圧下で移送することを含んでいる。
【００６８】
好ましくは、搬送ガスは少なくとも実質的に不活性ガスを含んでいる。
【００６９】
好ましくは、搬送ガスを周囲温度で高温供給原料移送路に供給する。
【００７０】
好ましくは、段階(c)は、移送路の搬送ガス中での高温金属含有供給原料の浮遊を維持する速度になるように、高温供給原料移送路に沿う前処理済金属含有供給原料の流れを制御することを含んでいる。
【００７１】
好ましくは、段階(c)は、高温供給原料移送路に沿った前処理済金属含有供給原料の流れを制御するために、高温供給原料移送路に沿う搬送ガスの流れを制御することを含んでいる。
【００７２】
金属含有供給原料が鉄鉱石細粒であり、鉄鉱石細粒は、最大サイズが6〜8mmで、680℃の温度まで予備加熱することにより前処理されており、搬送ガスは少なくとも実質的にN2で、周囲温度で移送路に供給される場合は、移送路の搬送ガスの速度は、好ましくは少なくとも19m/秒である。
【００７３】
好ましくは、段階(d)は、大気圧より大きい圧力で、直接製錬容器に前処理済金属含有供給原料を移送することを含んでいる。
【００７４】
好ましくは、段階(d)は、200℃より高い温度で、より好ましくは400℃より高い温度で、さらにより好ましくは600℃より高い温度で、直接製錬容器に前処理済金属含有供給原料を移送することを含んでいる。
【００７５】
好ましくは、固体移送手段は固体投入ランスであり、段階(d)は、70〜120m/秒の範囲の搬送ガス速度で、固体投入ランスを経由して前処理済金属含有供給原料を投入することによって、直接製錬容器に前処理済金属含有供給原料を移送することを含んでいる。
【好ましい実施例の詳細な説明】
【００７６】
本発明の実施例を、以下に添付図面を参照してさらに詳しく説明する。
【００７７】
本発明による直接製錬プラントおよび方法の好ましい実施例に関する以下の説明は、鉄鉱石細粒の製錬に関するものである。本発明は、この形の鉄含有材料に限定されるものではなく、他の形の鉄含有材料にまで及び、本質的に鉄含有材料に限定されるものではなく、一般の金属含有供給原料にまで及ぶことを理解されたい。
【００７８】
図１を参照すると、本実施例に関する限り、直接製錬プラントの主要部分は、
(a)鉄鉱石細粒の形の鉄含有供給原料を予備加熱するための、予熱器３の形の前処理ユニット、
(b)予備加熱済鉄鉱石細粒を溶融鉄に製錬するための直接製錬容器５、および
(c)予備加熱済鉄鉱石細粒を蓄え、加圧下で細粒を直接製錬容器の固体投入ランスに移送するための、全体として数字７で示される高温鉄含有供給原料移送装置、
である。
【００７９】
予熱器３は、標準的には680℃程度の温度にまで鉄鉱石細粒を予備加熱できる高炉または循環流動床などの適切な予熱器のいずれでもよい。
【００８０】
直接製錬容器５は、既述のハイスメルト法などの直接製錬法を実施するための適切な容器のいずれでもよい。
【００８１】
本出願人の名によるオーストラリア仮出願第2003901693号は、ハイスメルト容器の一般的な構造についての記述を含み、当該オーストラリア仮出願の開示を、相互参照としてここに含む。
【００８２】
基本的に、オーストラリア仮出願第2003901693号に記載されたハイスメルト容器は、耐火性レンガから形成された基礎および側面を含む炉床と、炉床の側面から上方に延びていて一般的に円筒形のたるを形成するとともに水冷パネルから形成された上部たる部分および下部たる部分を含む側壁と、屋根と、オフガス用の出口と、溶融金属を連続的に排出するための前床と、溶融スラグを排出するための湯出し穴とを含んでいる。
【００８３】
使用時には、容器は、鉄およびスラグの溶融浴液を含み、溶融浴液は、溶融金属層と、金属層の上の溶融スラグ層とを含んでいる。
【００８４】
容器には、下方に伸展しているガス投入ランスが備え付けられ、ガス投入ランスは、容器の上部領域に高温の衝風を送る。ガス投入ランスは、高温ガス移送導管を通して、酸素に富む高温空気流を受け取り、高温ガス移送導管は、還元容器からある程度離れて位置している高温ガス供給部位から伸展している。
【００８５】
容器にはまた、側壁を通って溶融浴液のスラグ層内に向かって下方かつ内側に伸展する８個の固体投入ランスが備え付けられており、固体投入ランスは、予備加熱済鉄鉱石細粒、固体炭素含有材料、および酸素欠乏搬送ガスに乗っているフラックスを金属層の中に投入する。本方法の動作中は、出口の端部が金属層の表面の上に位置するように、固体投入ランスの位置が選ばれている。個体投入ランスのこれらの位置は、溶融金属に接触することによる損傷の危険性を減少し、また水が容器の溶融金属に接触するという重要な危険性なしに、強制内部水冷によってランスを冷却することを可能にしている。
【００８６】
固体投入ランスは、４個のランスずつの２つのグループを構成し、製錬操作中に、一方のグループのランスは、予備加熱高温鉄鉱石細粒を受け取り、他方のグループのランス(図示しない)は、石炭およびフラックス(炭素含有材料/フラックス投入システムを経由して(図示しない))を受け取る。２つのグループのランスは容器の周囲に交互に配置されている。予備加熱高温鉄鉱石細粒を受けるランスは、図４では数27で示されている。
【００８７】
高温鉄含有供給原料移送装置７は次を含んでいる。すなわち、
(a)予備加熱済鉄鉱石細粒を加圧下で蓄えるための全体として数61で示される高温供給原料貯蔵手段、
(b)予備加熱済鉄鉱石細粒を加圧下で貯蔵手段61から固体投入ランスに移送するための一連の高温供給原料移送路11(そのうちの一つのみを図１の工程図に示す)、
(c)N2ガスを供給して、貯蔵手段61を加圧して予備加熱済鉄鉱石細粒を移送路11に沿って移送するためのN2ガス源13およびN2ガス路15、および
(d)直接製錬容器５が待機状態にあり、鉄鉱石細粒を必要としない状況のときに、予備加熱済鉄鉱石細粒を予熱器３に戻すための回収路17。予備加熱または他の形の前処理された供給原料を用いて直接製錬プラントを作動させるときに、妨害物または製錬容器５の緩慢な作動が生じた場合、前処理ユニット、回収路17または移送路11にそのような材料が汚染を起こすことを考慮すると、安全性という見地から、このことは重要な特徴である。回収路17はまた、操作、または供給原料を製錬容器５に送る必要なしに、移送路11および貯蔵手段61を作動または点検することを考慮している。
【００８８】
図２から図４は、図１に示したプラントの配置の一つの具体的な実施例を示している。
【００８９】
貯蔵手段61は、加圧下で予備加熱済鉄鉱石細粒を貯蔵できる一連の貯蔵容器21、23、25、および貯蔵手段61から移送路11への予備加熱済鉄鉱石細粒の流れを制御するためのスクリュコンベヤ39を含んでいる。
【００９０】
図２は、三角形の頂点のような予熱器３、直接製錬容器５および貯蔵手段61の相対的位置を示す。
【００９１】
予熱器３は、予備加熱済鉄鉱石細粒を予熱器から貯蔵容器９に移送するパンコンベヤ71(図３)を含んでいる。予熱器３は、好ましくは循環流動床である。
【００９２】
図２はまた、予備加熱済鉄鉱石細粒を貯蔵手段61から直接製錬容器５の固体投入ランスに移送するための移送路11の配置、および予備加熱済鉄鉱石細粒を予熱器に戻すための回収路17の配置を示している。
【００９３】
高温鉄含有供給原料移送装置７の貯蔵手段61は、２グループ9aおよび9bに分けられ、１グループは、移送路11を経由して１対の固体投入ランス27と連結していて、他のグループは、別の移送路11を経由して他の１対の固体投入ランス27と連結している。
【００９４】
図３でもっともよくわかるように、貯蔵手段61の各グループ9a、9bは、３個の垂直に配列された容器21、23、25を含んでいる。容器23はホッパであり、このホッパは、予熱器のパンコンベヤから放出されフロースプリッタ29を経由してホッパの上端の入口に供給される予備加熱済鉄鉱石細粒を受け入れように配置されている。容器23および25はそれぞれ、上部および下部ロックホッパであり、このホッパは、予備加熱済鉄鉱石細粒を加圧下で貯蔵するように配置されている。
【００９５】
ホッパ21の出口は、移送路31aを経由して上部ロックホッパ23の上端のそれぞれの入口に連結している。上部ロックホッパ23の出口は、移送路31bを経由して下部ロックホッパ25の上端のそれぞれの入口に連結している。移送路31a、31bを通る予備加熱済鉄鉱石細粒の流れは、移送路のバルブ33a、33bによって制御されている。
【００９６】
圧力平衡路(図示しない)も、各グループの上部および下部ロックホッパ23、25を連結している。圧力平衡路を通るガスの流れは、流量制御バルブ(図示しない)によって制御されている。
【００９７】
貯蔵手段61の各グループ9a、9bは、一つのスクリュコンベヤ39も含んでいて、下部ロックホッパ25の出口は、移送路41を経由してスクリュコンベヤ39の予備加熱済鉄鉱石細粒入口と連結している。
【００９８】
使用にあたっては、貯蔵容器９のグループ9a、9bの一つを満たすための行程は次の段階を含んでいる。すなわち、
下部ロックホッパ25を閉じた状態で、バルブ33aを開き、予備加熱済鉄鉱石細粒を重力によってホッパ21から上部ロックホッパ23に向かって下方に流し、上部ロックホッパ23を満たす、
予備加熱済鉄鉱石細粒が、上部ロックホッパ23の所定のレベルに達したとき、バルブ33aを閉じ、N2ガス源13から導管15を経由して供給されるN2ガスにより、下部ロックホッパ25の圧力と同じ圧力、標準的には４絶対バールになるまで上部ロックホッパ23を加圧する、
必要な圧力に達したとき、バルブ33b、および上部および下部ロックホッパ23、25の間の平衡路(図示しない)のバルブを開き、予備加熱済鉄鉱石細粒を重力によって、上部ロックホッパ23から下部ロックホッパ25に向かって下方に流し、
予備加熱済鉄鉱石細粒が、下部ロックホッパ23の所定のレベルに達したとき、バルブ33bを閉じる。
【００９９】
上部および下部ロックホッパ23、25の圧力は、導管15(図１よび図４)を経由してN2ガス源から供給されるN2ガスによって、目的の圧力、すなわち標準的には４絶対バールに維持されている。
【０１００】
上述の充填工程中、下部ロックホッパ25とスクリュドライバ39との間の導管41は開いたままであり、予備加熱済鉄鉱石細粒は、下部ロックホッパ25からスクリュコンベヤ39に向かって連続的に下方に流れ、所定の質量流量で、スクリュコンベヤ39に沿って移送され、出口導管43を経由して移送路11に供給され、移送路11は、その移送路11の両端で、スクリュコンベヤ39を固体投入ランス27の対に連結している。
【０１０１】
移送路11および回収路17の配置は、図２および図４でもっともよくわかる。
【０１０２】
上述したように、これらの図を参照すると、高温鉄含有供給原料移送装置７の貯蔵手段61は、２つのグループ9aおよび9bに分けられ、一つのグループは、移送路11を経由して１対の固体投入ランス27と連結し、他方のグループは、別の移送路11を経由して他の対の固体投入ランス27と連結している。使用時、予備加熱済鉄鉱石細粒は、スクリュコンベヤ39を経由して移送路11の入口端部45に供給される。加圧下および周囲温度で、N2ガスも、導管47を経由してN2ガス源13から移送路11の入口端部45に供給され、N2ガスは、予備加熱済鉄鉱石細粒を乗せて、移送路11に沿って固体投入ランス27にそれを移送する。
【０１０３】
各移送路11は、直接製錬容器５の領域で２個の下位分岐部11a、11bに枝分かれして、分枝導管は、予備加熱済鉄鉱石細粒を固体投入ランス27の正反対の対に供給する。
【０１０４】
各移送路11のための回収路17は、移送路11から予熱器３に向かって伸展している。回収路17は、予備加熱済鉄鉱石細粒の回収路17への流れを制御するための適切に位置した分離バルブＡを含んでいる。
【０１０５】
高温鉄含有供給原料移送装置７はまた、貯蔵手段61から固体投入ランス27への、移送路11に沿った予備加熱済鉄鉱石細粒の流れを制御するための手段を含んでいる。
【０１０６】
流れ制御手段は、N2ガス源13および移送路11の入口端部45を相互に連結するガス経路47の流量制御バルブ57と、経路11に沿っておよび固体投入ランス27にある一連の流量検知器(図示しない)とを含んでいる。
【０１０７】
移送路11に入るN2ガスの流量を選択するための動因の一つは、予備加熱済鉄鉱石細粒をガス中に浮遊させ、ガスとともに細粒を運ぶのに十分な速度を導管において維持することである。移送路の磨耗は、速度が増すにしたがって増大するため、細粒を運ぶのに十分な速度を確保しつつ、可能な範囲で、流速を最小にすることが好ましい。
【０１０８】
移送路11に入るN2ガスの流量を選択するための別の動因は、投入された固体を固体投入ランス27から直接製錬容器５へ運ぶガスの先端速度が70〜120m/秒の範囲であるように、十分な速度で予備加熱済鉄鉱石細粒を投入することである。
【０１０９】
どのような特定の状況でも、移送路11に供給されるN2ガスおよび予備加熱済鉄鉱石細粒の実際の流量は、鉄鉱石細粒の粒子サイズの分布、N2ガスおよび鉄鉱石細粒の温度、およびN2ガスの固体投入ランス27のための目標先端速度を含むある範囲の変数の関数である。本出願人が作った一つの特定の実施例においては、N2ガスの目標積載速度は19m/秒であり、目標先端速度は112m/秒であり、貯蔵手段61の各グループ9a、9bは、123tphの予備加熱済鉄鉱石細粒(680℃で)を、関係する移送路11に供給し、N2ガス13は、移送路11に20℃で3,100Nm3/時のN2ガスを供給する。
【０１１０】
高温鉄含有供給原料移送装置７はまた、移送路11の妨害物を除くための手段を含んでいる。
【０１１１】
妨害物を除く手段は、移送路11の長さに沿って適切に配置した一連のN2ガス投入連結部55、移送路11に適切に配置した一連の分離バルブＢ、ＤおよびＧ、スクリュコンベヤ43と移送路11との間の導管43の分離バルブＥ、回収路17、移送路11の入口端部45の排出路53、回収路17の分離バルブＡ、固体投入ランス27の近くのN2ガス投入連結部55の分離バルブＣ、および排出路53の分離バルブＦを含んでいる。
【０１１２】
N2ガス投入連結部55および分離バルブＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧは、移送路11の妨害物の位置の上流および/または下流で、選択的に移送路を加圧および減圧するために、N2ガスを、移送路11の長さに沿ったさまざまな位置に選択的に供給することを可能にする。回収路17および排出路53は、妨害物除去操作の結果、移送路11から取り除く材料の排出を促進している。
【０１１３】
移送路11の一つの「Ｘ」部位に妨害物がある状況では、妨害物の上流の移送路を加圧し、その後妨害物下流の移送路を減圧することによって、移送路の妨害物を除くために、次の一連の操作が用いられる。すなわち、
バルブＥ、Ｆ、Ｂ、ＡおよびＧを閉じ、
固体投入ランス27の近くのN2ガス投入連結部55のバルブＣを開いて、ランス27を通してN2パージを行ない、ランス27中の正圧を維持し、
移送路11の入口端部のバルブＤを開き、それによりN2ガス源13からのN2ガスに妨害物Ｘの上流の圧力を強くさせ、
妨害物を取り除き、回収路17に沿って取り除いた材料を移送するために、回収路17のバルブＡを開き、それにより妨害物Ｘの下流の移送路11の圧力を急速に減少させ、
その後、予備加熱済鉄鉱石細粒の固体投入ランス27への供給を再開するために、前記バルブを正常な作動状態にリセットする。
【０１１４】
上記の一連の段階を繰り返してもよい。
【０１１５】
操作においては、バルブＥ、Ｆ、Ｂ、ＡおよびＧのいずれかを閉じる前に、バルブＣを最初に開いてもよい。これは、これらのバルブのいずれの位置とも独立しているランスを通して、連続ガス流を提供することである。バルブＨをバルブＡの代わりとして使用することもできる。
【０１１６】
移送路11の一つの位置Ｘに妨害物がある状況では、妨害物の下流の移送路を加圧し、その後妨害物の上流の移送路を減圧することにより、移送路の妨害物を除くために、次の一連の操作が用いられる。すなわち、
バルブＢ、Ａ、Ｆ、ＤおよびＥを閉じ、
固体投入ランス27の近くのN2ガス投入連結部55のバルブＣを開き、ランス27を通してN2ガスパージを行って、ランス27の正圧を維持し、
分枝移送路11a、11bのバルブＧを開き、それによりN2ガスに妨害物Ｘの下流の圧力を強くさせ、
妨害物を取り除き、排出路53に沿って取り除いた材料を移送するため、排出路53のバルブＦを開き、それにより妨害物Ｘの上流の移送路の圧力を急速に減少させ、
その後、予備加熱済鉄鉱石細粒の固体投入ランス27への供給を再開するために、バルブを正常な操作設定にリセットする。
【０１１７】
上記の一連の段階を繰り返してもよい。
【０１１８】
上記の一連の操作の両方で、重要な特徴は、妨害物の上流および下流で移送路11の部分を加圧および減圧することである。
【０１１９】
上記のプラントでは、製錬作業のさまざまな段階での予期せぬかく乱を含むさまざまな作動条件に対して、高温鉄含有供給原料を直接製錬容器に供給することが可能である。高温鉄含有供給原料を直接製錬容器に供給することを完全に停止する必要があるような状況にも対処することができる。加えて、本装置は、長期間の製錬作業で信頼性をもって作業でき、この要求の重要な点は、高温鉄含有供給原料移送路への人力での操作やプラントの停止なしに、移送路の妨害物を除くことができることである。
【０１２０】
本発明の概念および範囲から離れずに、上記の本発明の実施例を広く変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】図１は、本発明の実施例による直接製錬プラントの主要部分を、簡略化して示す行程図である。
【図２】図２は、図１に示すプラントの１つの特定の実施例における主要部分、すなわち前処理ユニット(予熱器の形での)、直接製錬容器および高温鉄含有供給原料移送装置の位置を示す。
【図３】図３は、図２に示す高温鉄含有供給原料移送装置の一部を形成しているロックホッパおよびスクリュコンベヤの側面立面図である。
【図４】図４は、図２に示す高温鉄含有供給原料移送装置の一部を形成している下部ロックホッパ、スクリュコンベヤ、移送路および回収路の概略図である。
【図１】
2007509238.tif 000003
【図２】
2007509238.tif 000004
【図３】
2007509238.tif 000005
【図４】
2007509238.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月13日(2005.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)金属含有供給原料を前処理し、少なくとも200℃の温度を有する前処理済供給原料を製造する前処理ユニット(３)、
(b)前処理済金属含有供給原料を溶融金属に製錬する直接製錬容器(５)、該容器(５)は、金属およびスラグの溶融浴液を含むことに適合しており、該容器(５)は固体移送手段(27)を含み、該手段は、大気圧より高い圧力および少なくとも200℃の温度で前処理済金属含有供給原料を受け取り、その後、該容器(５)に該原料を供給し、
(c)前処理済金属含有供給原料を前記前処理ユニット(３)から前記直接製錬容器(５)の固体移送手段(27)に移送する高温供給原料移送装置(７)、該装置(７)は、以下を含む、
(i)前処理済金属含有供給原料を少なくとも200℃および大気圧より高い圧力で蓄える高温供給原料貯蔵手段(61)、
(ii)前処理済金属含有供給原料を加圧下で少なくとも200℃で前記直接製錬容器(５)の固体移送手段(27)に移送する高温供給原料移送路(11)、および
(iii)前記高温供給原料貯蔵手段(61)を加圧するために該貯蔵手段(61)にガスを大気圧より高い圧力で供給し、前記高温供給原料移送路(11)を加圧するとともに、前記前処理済金属含有供給原料を該移送路(11)に沿って前記固体移送手段(27)に移送するための搬送ガスとして作用するために該移送路(11)にガスを大気圧より高い圧力で供給する加圧手段、
を含む、鉄鉱石細粒などの金属含有供給原料から溶融鉄などの溶融金属を製造するための直接製錬プラントにおいて、
前記高温供給原料移送装置(７)は、前記前処理ユニット(３)に前処理済金属含有供給原料を戻す手段を含み、該手段は、前記直接製錬容器(５)が待機状態で作動しており、前処理済金属含有供給原料を必要としないときに、作動するように適合されていることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項２】
請求項１に記載の直接製錬プラントにおいて、前記前処理ユニット(３)は、予熱器、予備還元器および焙焼器を含むグループから選択されることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項３】
請求項１または２に記載の直接製錬プラントにおいて、該プラントはさらに、前処理済金属含有供給原料を前記前処理ユニットから前記高温供給原料移送装置(７)に移送する高温供給原料移送手段を含み、該手段は、好ましくはパンコンベヤ(71)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記固体移送手段(27)は、前処理済金属含有供給原料を加圧下で前記直接製錬容器(５)に投入する固体投入手段であり、好ましくはランス(27)であることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送装置(７)は、前処理済金属含有供給原料の前記高温供給原料貯蔵手段(61)から前記高温供給原料移送路(11)への流れを制御する手段(39)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項６】
請求項５に記載の直接製錬プラントにおいて、前記前処理済金属含有供給原料の流れを制御する手段は、前処理済金属含有供給原料入口と、ガス入口と、前記高温供給原料移送路(11)に連結した前処理済金属含有供給原料用出口とを有するスクリュコンベヤ(39)であることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料貯蔵手段(61)は、(a)前処理済金属含有供給原料入口、ロックホッパを加圧するためのガス入口および前処理済金属含有供給原料出口を有する上部ロックホッパ(23)、(b)前処理済金属含有供給原料入口、ロックホッパを加圧するためのガス入口、および前処理済金属含有供給原料出口を有する下部ロックホッパ(25)、および(c)前記上部ロックホッパの出口と該下部ロックホッパの入口とを連結する導管(31b)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項８】
請求項７に記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送装置(７)は、前記高温供給原料移送路(11)に沿って、前記高温供給原料貯蔵手段(61)から前記固体移送手段(27)への前処理済金属含有供給原料の流れを制御する手段も含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項９】
請求項１に記載の直接製錬プラントにおいて、高温金属含有供給原料を前記前処理ユニット(３)に戻す手段は、(a)前記高温供給原料移送路(11)と該前処理ユニット(３)を連結している回収移送路(17)、および(b)該高温供給原料移送路(11)に沿って流れる前処理済金属含有供給原料を、前記回収移送路(17)を経由して前記前処理ユニット(３)に戻すことを選択的に操作できる前記移送路のバルブ(Ａ)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送装置(７)は、前記高温供給原料移送路(11)を人力で操作することまたは前記直接製錬容器(５)の停止操作を必要とせずに、該移送路(11)の妨害物を除く手段を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１１】
請求項10に記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送路の妨害物を除く手段は、該高温供給原料移送路(11)を該移送路(11)の長さに沿った一連の位置で選択的に加圧して該移送路(11)の妨害物の上流および/または下流で該移送路(11)を選択的に加圧および減圧できる複数の手段を含み、好ましくは、さらに該移送路(11)の長さに沿って一連の位置で該高温供給原料移送路(11)の妨害物から取り除く材料を排出する複数の排出路(53)を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１２】
請求項11に記載の直接製錬プラントにおいて、前記回収移送路(17)は、前記排出路(53)であることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１３】
請求項10から12までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記高温供給原料移送路(11)の妨害物を除く手段は、該高温供給原料移送路の妨害物の位置を検出する複数の検出器を含むことを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１４】
請求項１から13までのいずれかに記載の直接製錬プラントにおいて、前記直接製錬容器(５)は、金属およびスラグの溶融浴液、および該浴液の上のガス空間を保持する固定製錬容器であり、前記固体移送手段は、該容器(５)の周囲に配置されて該容器へ伸展している２対以上の固体投入ランス(27)を含み、該各ランス対のランス(27)は互いに正反対の位置にあり、少なくとも１対の該ランス(27)は、前処理済金属含有供給原料を投入するために設けられ、前記他の対のランス(27)のうちの少なくとも一つは、固体炭素含有材料を投入するために設けられ、前記複数の対のランス(27)は、前記容器(５)の周囲に配置されていて、隣接するランスは、異なる材料を投入するために設けられたランスであることを特徴とする直接製錬プラント。
【請求項１５】
(a)前処理ユニット(３)で金属含有供給原料を前処理し、少なくとも200℃の温度を有する前処理済供給原料を製造する段階、
(b)少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を加圧下で高温供給原料貯蔵手段(61)に蓄える段階、
(c)高温供給原料移送路(11)の少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を加圧下で、直接製錬容器(５)の固体移送手段(27)に移送する段階、
(d)前処理済金属含有供給原料を該直接製錬容器(５)に移送し、金属含有供給原料を該容器(５)で溶融金属に製錬する段階を含む鉄鉱石細粒などの金属含有供給原料から溶融金属を製造する直接製錬法において、該方法は、
前記直接製錬容器(５)が待機状態で作動していて、前処理済金属含有供給原料を必要としないときに、前処理済金属含有供給原料を前記前処理ユニット(３)に戻すことを含むことを特徴とする直接製錬法。
【請求項１６】
請求項15に記載の方法において、前記金属含有供給原料は鉄含有供給材料であり、好ましくは鉄鉱石細粒の形であり、前記溶融浴液は溶融鉄を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項15または16に記載の方法において、前記金属含有供給原料の少なくとも30％は、0.5mmより小さい粒子サイズであり、該原料のd_50直径は、0.8mmと1.0mmとの間にあることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項15から17までのいずれかに記載の方法において、段階(a)は、少なくとも400℃の温度、さらに好ましくは少なくとも600℃、なおさらに好ましくは少なくとも660℃、もっとも好ましくは670℃と690℃との間で、供給原料を予備加熱することにより供給原料を前処理することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項15から18までのいずれかに記載の方法において、段階(b)は、加圧ガスを前記高温供給原料貯蔵手段(61)に供給することにより、前処理済金属含有供給を加圧下で高温供給原料貯蔵手段(61)に蓄えることを含み、前記加圧ガスは、好ましくは少なくとも実質的に不活性ガスを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項19に記載の方法において、前記高温供給原料貯蔵手段(61)の圧力は少なくとも３絶対バールであり、さらに好ましくは少なくとも４絶対バールであることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項15から20までのいずれかに記載の方法において、段階(c)は、前処理済金属含有供給原料を前記高温供給原料移送路(11)に沿って移送するために、搬送ガス、好ましくは少なくとも実質的に不活性ガスを含むガスを、前記移送路(11)に供給することによって、加圧下で、好ましくは少なくとも３絶対バール、さらに好ましくは少なくとも４絶対バールの加圧下で、前記高温供給原料移送路(11)の前処理済金属含有供給原料を移送することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項15から21までのいずれかに記載の方法において、前記移送路(11)の前処理済金属含有供給原料を運ぶ前記搬送ガスの速度は、少なくとも19m/秒であることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項15から22までのいずれかに記載の方法において、段階(c)は、前記高温供給原料移送路(11)に沿った前処理済金属含有供給原料の流れを、該移送路(11)の搬送ガスに前記高温金属含有供給原料が浮遊することを維持する速度に制御することを含む、および/または段階(c)は、前記高温供給原料移送路(11)に沿った前処理済金属含有供給原料の流れを制御するために、該高温供給原料移送路(11)に沿った搬送ガスの流れを制御することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項15から23までのいずれかに記載の方法において、段階(d)は、200℃より高い温度で、さらに好ましくは400℃より高い温度で、なおさらに好ましくは600℃より高い温度で、前処理済金属含有供給原料を前記直接製錬容器(５)に移送することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項15から24までのいずれかに記載の方法において、前記固体移送手段(27)は固体投入ランス(27)であり、段階(d)は、70〜120m/秒の範囲、さらに好ましくは112m/秒の搬送ガス速度で、前記固体投入ランス(27)を経由して前処理済金属含有供給原料を投入することによって、前処理済金属含有供給原料を前記直接製錬容器(５)に移送することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項15から25までのいずれかに記載の方法において、該方法は、前記高温供給原料移送路(11)で生じる妨害物に応じて、該移送路を人力で操作することまたは前記直接製錬容器(５)の停止操作の必要なしに、前記移送路の妨害物の上流および/または下流で前記高温供給原料移送路(11)を選択的に減圧することにより、前記高温供給原料移送路(11)の妨害物を除くことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項26に記載の方法において、該方法は、前記高温供給原料移送路の妨害物の上流または下流で該移送路(11)を選択的に加圧し、その後、前記移送路の加圧された側と反対の側で該移送路(11)を減圧することにより、該高温供給原料移送路の妨害物を除くことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項27に記載の方法において、該方法は、妨害物の向かいあう側で前記移送路(11)の加圧および減圧を連続的に繰り返すことを含むことを特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱石、部分還元鉱石、および金属含有廃棄物流体などの、金属含有供給原料から溶融金属を製造するための直接製錬プラントおよび直接製錬方法に関するものである。
【０００２】
ここでは、「製錬」という用語は、金属含有供給原料を還元する化学反応が、溶融金属を製造するために行われる熱処理を意味している。
【０００３】
一般的には本発明は、直接製錬プラントに関するものであリ、このプラントは、金属含有供給原料を金属に製錬するための直接製錬容器と、金属含有供給原料を前処理して、容器で製錬するために少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を製造するための前処理ユニットと、金属含有供給原料移送装置とを含む。移送装置は、少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を貯蔵し、高温の前処理済金属含有供給原料、すなわち加圧下で少なくとも200℃の温度の供給原料を、直接製錬容器の固体移送手段に移送する。
【０００４】
一般的に、本発明はまた、そのような直接製錬プラントにおいて、金属含有供給原料から溶融金属を製造するための直接製錬法に関するものである。
【０００５】
本発明は、これのみに限定されるわけではまったくないが、とくに、鉄鉱石細粒などの鉄含有供給原料の形をした金属含有供給原料に関するものである。
【０００６】
主として反応溶媒として溶融浴液による、一般的にハイスメルト(Hismelt)法と言われる溶融金属を製造するための公知の直接製錬法が、Technological Resources Pty. Limited の名前で、国際特許出願PCT/AU96/00197号(WO96/31627)および、より最近出願されたオーストラリア仮出願第2003901693号(これは、鉄鉱石細粒から溶融金属を製造することを重点的に取り扱う)などの他の特許出願に記載されている。
【０００７】
ハイスメルト法は次の段階を含んでいる。すなわち、
(a)直接製錬容器に溶融金属およびスラグの浴液を形成し、
(b)以下のものを浴液に投入し、
(i)金属含有供給原料、標準的には金属酸化物、および
(ii)金属含有供給原料の還元剤およびエネルギー源として作用する固体炭素含有材料、標準的には石炭、
(c)浴液中で金属含有供給原料を金属に製錬する。
【０００８】
ハイスメルト法においては、金属含有供給原料および固体炭素含有材料を、ランスの形をした固体移送手段を通して溶融浴液に投入する。ランスは、直接製錬容器の側面の壁を通して下方かつ内側に向かって伸展するように、かつ容器の底の金属層の中に固体材料の少なくとも一部を移送するように容器の下部領域内に伸展するように、垂直位置に対して傾斜している。
【０００９】
ハイスメルト法は、一つの小型容器での直接製錬により、大量の溶融金属を製造することを可能にしている。
【００１０】
ハイスメルト法はとくに、鉄鉱石細粒の形の鉄含有供給原料の製錬に利用できる。
【００１１】
ハイスメルト法および他の溶融浴液に基づく直接製錬法を実施するための一つの可能なタイプのプラント構成は、金属含有供給原料を直接製錬容器に供給する前に原料を前処理するための前処理ユニットを含んでいる。前処理は、金属含有供給原料を予備加熱することに限定してもよい。前処理は、供給原料を固体状態で少なくとも部分的に還元することを含んでもよい。さらなる実施例によれば、前処理は、供給原料の焙焼を含んでもよい。
【００１２】
本独立請求項の前段が基づいている文書EP0629708A1は、金属含有材料の空気移送のための方法およびプラントを開示する。鉄鉱石は、直接還元鉄(DRI)に予備還元され、高温で排出され、排出蓄積容器に供給される。この容器から、それは、調整された速度で導管へ導入され、その後、貯蔵容器に供給され、さらに製錬装置、とくに電気アーク炉へ供給される。搬送ガスは好ましくは窒素であり、速度は、9m/sと35m/sとの間であり、圧力は１バールと５バールとの間である。
【００１３】
本発明は、金属含有供給原料を前処理して、少なくとも200℃の温度の前処理済供給原料を製造し、直接製錬を実施している間に、高温の前処理済金属含有供給原料を直接製錬容器の固体移送手段に移送できる効果的で信頼性のあるプラントを提供する。
【発明の開示】
【００１４】
一般的に本発明は、鉄鉱石細粒などの金属含有供給原料から溶融鉄などの溶融金属を製造するための直接製錬プラントを提供し、プラントは、以下を含んでいる。すなわち、
(a)金属含有供給原料を前処理し、少なくとも200℃の温度を有する前処理済供給原料を製造する前処理ユニット、
(b)前処理済金属含有供給原料を溶融金属に製錬する直接製錬容器。容器は、金属およびスラグの溶融浴液を含むように作られ、容器は、固体移送手段を含み、固体移送手段は、前処理済金属含有供給原料を受け取り、その後、大気圧より高い圧力および少なくとも200℃の温度で容器にそれを供給する、
(c)前処理済金属含有供給原料を前処理ユニットから、直接製錬容器の固体移送手段に移送する高温供給原料移送装置、移送装置は次を含む。すなわち、
(i)前処理済金属含有供給原料を少なくとも200℃および大気圧より高い圧力で貯蔵する高温供給原料貯蔵手段、
(ii)前処理済金属含有供給原料を少なくとも200℃および加圧下で直接製錬容器の固体移送手段に移送する高温供給原料移送路、
(iii)高温供給原料貯蔵手段を加圧するために貯蔵手段に大気圧より高い圧力でガスを供給し、高温供給原料移送路を加圧するために、および固体移送手段に向かう移送路に沿って前処理済金属含有供給原料を移送するための搬送ガスとして働くために、移送路に大気圧より高い圧力でガスを供給する加圧手段、
ここで、高温供給原料移送装置は、前処理済金属含有供給原料を前処理ユニットに戻す手段を含む。
【００１５】
好ましくは、前処理ユニットは、予熱器、予備還元器、および焙焼器を含むグループから選ばれる。使用時に、予備還元器および焙焼器は、標準操作の一部として金属含有供給原料を加熱し、基本機能として金属含有供給原料の予備還元および焙焼を行う。
【００１６】
好ましくは、プラントはさらに、高温供給原料移送手段を含み、高温供給原料移送手段は、前処理済金属含有供給原料を前処理ユニットから高温供給原料移送装置に移送する。
【００１７】
好ましくは、高温供給原料移送手段はパンコンベヤを含んでいる。
【００１８】
好ましくは、金属含有供給原料は鉄含有供給原料であり、溶融浴液は溶融鉄を含んでいる。鉄含有供給原料は、0％と100％との間のどの還元グレードの鉄を含んでいてもよく、好ましくは、8％と95％との間の還元グレードの鉄を含み、炭素または同様なものなどの成分をさらに含んでいてもよい。
【００１９】
好ましくは、鉄含有供給原料は鉄鉱石細粒の形である。
【００２０】
一般的に、鉄鉱石細粒の最大サイズは、６mmと８mmとの間の範囲内である。好ましくは、鉄鉱石細粒の少なくとも30％は、0.5mmより小さい粒子サイズであり、一方、ｄ_50直径は、0.8mmと1.0mmとの間であり、広い粒子サイズの分布を持っている。このように、たとえば粒子の95％は、6.3mmより小さい粒子サイズである。
【００２１】
好ましくは、高温供給原料貯蔵手段での圧力は、少なくとも３絶対バール、さらに好ましくは少なくとも４絶対バールである。
【００２２】
好ましくは、前処理済金属含有供給原料が高温供給原料貯蔵手段から高温供給原料移送路に導入される部位での、移送路の圧力は、少なくとも３絶対バール、さらに好ましくは少なくとも４絶対バールである。
【００２３】
好ましくは、固体移送手段は、加圧下で前処理済金属含有供給原料を直接製錬容器中に投入する固体投入手段である。
【００２４】
好ましくは、固体移送手段は、前処理済金属含有供給原料を溶融浴液中に投入する固体投入手段である。
【００２５】
好ましくは、固体投入手段はランスである。
【００２６】
好ましくは、高温供給原料移送装置は、高温供給原料貯蔵手段から高温供給原料移送路への前処理済金属含有供給原料の流れを制御する手段を含んでいる。
【００２７】
好ましくは、貯蔵流れ制御手段は、所定の質量流量の前処理済金属含有供給原料を高温供給原料移送路に供給する手段である。
【００２８】
好ましくは、貯蔵流れ制御手段は、前処理済金属含有供給原料の入口、ガス入口、および高温供給原料移送路に連結した前処理済金属含有供給原料のための出口を持つスクリュコンベヤである。
【００２９】
好ましくは、高温供給原料貯蔵手段は、(a)前処理済金属含有供給原料入口、ロックホッパを加圧するためのガス入口、および前処理済金属含有供給原料出口を持つ上部ロックホッパ、(b)前処理済金属含有供給原料入口、ロックホッパを加圧するためのガス入口および前処理済金属含有供給原料出口を持つ下部ロックホッパ、および(c)上部ロックホッパの出口と下部ロックホッパの入口を連結する導管を含んでいる。
【００３０】
好ましくは、高温供給原料貯蔵手段はさらに、下部ロックホッパの出口とスクリュコンベヤの供給原料入口とを連結する導管を含んでいる。
【００３１】
好ましくは、高温供給原料移送装置はまた、高温供給原料貯蔵手段から固体移送手段への高温供給原料移送路に沿う前処理済金属含有供給原料の流れを制御する手段を含んでいる。
【００３２】
好ましくは、移送路流れ制御手段は、高温供給原料移送路に沿って前処理済金属含有供給原料の流れを、移送路の搬送ガス中に前処理済金属含有供給原料が浮遊することを維持する速度に制御するように作動することができる。
【００３３】
好ましくは、移送路流れ制御手段は、高温供給原料移送路に沿って前処理済金属含有供給原料の流れを制御するために、高温供給原料移送路への搬送ガスの流れを制御している。
【００３４】
金属含有供給原料が、最大サイズが６〜８mmの範囲の、前処理されていてそれにより680℃までの温度を達成する鉄鉱石細粒であり、搬送ガスが少なくとも実質的にN2であり、周囲温度で移送路に供給される場合は、好ましくは移送路中の前処理済金属含有供給原料を搬送する搬送ガスの速度は、少なくとも19ｍ/秒である。
【００３５】
好ましくは、流れ制御手段は、高温供給原料移送路に沿って前処理済金属含有供給原料の流れを制御して、前処理済金属含有供給原料を固体移送手段に移送するように作動でき、固体移送手段は、所定の速度で、搬送ガスおよび前処理済金属含有供給原料を直接製錬容器中に移送できる。
【００３６】
好ましくは、搬送ガスの所定の速度は、70〜120ｍ/秒の範囲である。
【００３７】
さらに好ましくは、搬送ガスの所定の速度は112ｍ/秒である。
【００３８】
好ましくは、固体移送手段の前後で約１バールの圧力低下がある。
【００３９】
好ましくは、搬送ガスは少なくとも実質的には不活性ガスを含む。
【００４０】
好ましくは、不活性ガスはN2である。
【００４１】
好ましくは、直接製錬容器が待機状態で作動しており前処理済金属含有供給原料を必要としない間に、高温金属含有供給原料を前処理ユニットに戻す手段が作動する。
【００４２】
好ましくは、高温金属含有供給原料を前処理ユニットに戻す手段は、次を含んでいる。すなわち、(a)高温供給原料移送路と前処理ユニットを連結する回収移送路、および(b)前処理済金属含有供給原料を高温供給原料移送路に沿って流し、回収移送路を経由して前処理ユニットに戻すように選択的に作動できる導管のバルブ。
【００４３】
好ましくは、高温供給原料移送装置は、高温供給原料移送路に対して人力で操作するまたは直接製錬容器の停止操作をする必要なしに、移送路の妨害物を除く手段を含んでいる。
【００４４】
好ましくは、高温供給原料移送路の妨害物を除く手段は、移送路の妨害物の上流および/または下流で移送路を選択的に加圧および減圧できるように、移送路の長さに沿って一連の位置で高温供給原料移送路を選択的に加圧する手段を複数含んでいる。
【００４５】
好ましくは、高温供給原料移送路の妨害物を除く手段は、移送路の長さに沿った一連の位置で高温供給原料移送路の妨害物から取り除かれる原料を排出するための複数の排出路を含んでいる。
【００４６】
好ましくは、回収移送路は一つのそのような排出路である。
【００４７】
好ましくは、高温供給原料移送路の妨害物を除く手段は、高温供給原料移送路の妨害物の位置を検出する複数の検出器を含んでいる。
【００４８】
好ましくは、直接製錬容器は、金属およびスラグの溶融浴液、および浴液上のガス空間を保持する固定製錬容器であり、固体移送手段は、容器の周囲に配置され容器の中に伸展している２対以上の固体投入ランスを含み、ランスの各対のランスは、それぞれ正反対に位置し、ランスの少なくとも１対は前処理済金属含有供給原料を投入するために設けられ、ランスの他の１対のうちの少なくとも１つは、固体炭素含有材料を投入するために設けられ、隣接するランスは、異なった材料を投入するために設けられているランスであるように、ランスの対は、容器の周囲に配置されている。
【００４９】
好ましくは、直接製錬容器は、下方に向かって容器の中に伸展して酸素含有ガスを容器中のガス空間および/または浴液に投入するガス投入手段を含んでいる。
【００５０】
好ましくは、直接製錬容器は、容器から離れているガス供給位置から、容器の上の放出位置に伸展しているガス移送導管手段を含み、ガス移送導管手段は、酸素含有ガスをガス投入手段に移送する。
【００５１】
好ましくは、直接製錬容器は、容器からのオフガスの流れが容器から離れるように促進するオフガス導管手段を含んでいる。
【００５２】
好ましくは、直接製錬容器は、浴液から溶融金属を湯出しして、その溶融金属を容器から離れるように移送する金属湯出し手段を含んでいる。
【００５３】
好ましくは、直接製錬容器は、浴液からスラグを湯出しして、そのスラグを容器から離れるように移送するスラグ湯出し手段を含んでいる。
【００５４】
好ましくは、固体投入ランスは、下方かつ内側に伸展して、容器の側壁の開口部を通して容器に入るように配置されている。
【００５５】
好ましくは、容器の側壁のランス開口部は、容器と同じ高さに位置し、容器の周囲に等距離で配置されている。
【００５６】
本発明によれば、鉄鉱石細粒などの金属含有供給原料から溶融金属を製造する直接製錬法も提供され、これは次の段階を含んでいる。すなわち、
(a)前処理ユニットで金属含有供給原料を前処理し、少なくとも200℃の温度を有する前処理済供給原料を製造し、
(b)少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を加圧下で高温供給原料貯蔵手段に蓄え、
(c)少なくとも200℃の温度を有する前処理済金属含有供給原料を、高温供給原料移送路中を加圧下で、直接製錬容器の固体移送手段に移送し、
(d)前処理済金属含有供給原料を直接製錬容器に移送し、容器で金属含有供給原料を溶融金属に製錬する、
ここで、前処理済金属含有供給原料を、直接製錬容器が待機状態で作動していて、前処理済金属含有供給原料を必要としないときに、前処理ユニットに戻す。
【００５７】
好ましくは、本方法は、直接製錬容器が待機状態で作動していて前処理済金属含有供給原料を必要としない間に、前処理済金属含有供給原料を前処理ユニットに戻すことを含む。
【００５８】
好ましくは、高温供給原料移送路で生じる妨害物に応じて、本方法は、移送路の妨害物の上流および/または下流で高温供給原料移送路を選択的に減圧することにより、高温供給原料移送路で人力で操作する必要なしに、または直接製錬容器の停止操作の必要なしに、移送路の妨害物を除くことを含む。
【００５９】
好ましくは、本方法は、高温供給原料移送路の妨害物の上流および/または下流で移送路を選択的に加圧し、その後、移送路の加圧している側と反対側で移送路を減圧することによって、高温供給原料移送路の妨害物を除くことを含む。
【００６０】
好ましくは、本方法は、移送路を急速に減圧することを含む。
【００６１】
好ましくは、本方法は、妨害物を介して向かい合っている両側の移送路に対して、上述のように連続した加圧と減圧を繰り返すことを含む。
【００６２】
とくに金属含有供給原料が鉄含有原料の場合は、好ましくは段階(a)は、少なくとも400℃の温度まで、さらに好ましくは少なくとも600℃まで供給原料を予備加熱することによって供給原料を前処理することを含む。
【００６３】
好ましくは、温度は少なくとも660℃である。
【００６４】
さらに好ましくは、温度は670℃〜690℃の範囲である。
【００６５】
好ましくは、段階(b)は、高温供給原料貯蔵手段に加圧ガスを供給することによって、前処理済金属含有供給を加圧下で高温供給原料貯蔵手段に蓄えることを含んでいる。
【００６６】
好ましくは、加圧ガスは、少なくとも実質的に不活性ガスを含んでいる。
【００６７】
好ましくは、段階(c)は、搬送ガスを高温供給原料移送路に供給し、移送路に沿って前処理済金属含有供給原料を移送することによって、高温供給原料移送路の前処理済金属含有供給原料を加圧下で移送することを含んでいる。
【００６８】
好ましくは、搬送ガスは少なくとも実質的に不活性ガスを含んでいる。
【００６９】
好ましくは、搬送ガスを周囲温度で高温供給原料移送路に供給する。
【００７０】
好ましくは、段階(c)は、移送路の搬送ガス中での高温金属含有供給原料の浮遊を維持する速度になるように、高温供給原料移送路に沿う前処理済金属含有供給原料の流れを制御することを含んでいる。
【００７１】
好ましくは、段階(c)は、高温供給原料移送路に沿った前処理済金属含有供給原料の流れを制御するために、高温供給原料移送路に沿う搬送ガスの流れを制御することを含んでいる。
【００７２】
金属含有供給原料が鉄鉱石細粒であり、鉄鉱石細粒は、最大サイズが6〜8mmで、680℃の温度まで予備加熱することにより前処理されており、搬送ガスは少なくとも実質的にN2で、周囲温度で移送路に供給される場合は、移送路の搬送ガスの速度は、好ましくは少なくとも19m/秒である。
【００７３】
好ましくは、段階(d)は、大気圧より大きい圧力で、直接製錬容器に前処理済金属含有供給原料を移送することを含んでいる。
【００７４】
好ましくは、段階(d)は、200℃より高い温度で、より好ましくは400℃より高い温度で、さらにより好ましくは600℃より高い温度で、直接製錬容器に前処理済金属含有供給原料を移送することを含んでいる。
【００７５】
好ましくは、固体移送手段は固体投入ランスであり、段階(d)は、70〜120 m/秒の範囲の搬送ガス速度で、固体投入ランスを経由して前処理済金属含有供給原料を投入することによって、直接製錬容器に前処理済金属含有供給原料を移送することを含んでいる。
【好ましい実施例の詳細な説明】
【００７６】
本発明の実施例を、以下に添付図面を参照してさらに詳しく説明する。
【００７７】
本発明による直接製錬プラントおよび方法の好ましい実施例に関する以下の説明は、鉄鉱石細粒の製錬に関するものである。本発明は、この形の鉄含有材料に限定されるものではなく、他の形の鉄含有材料にまで及び、本質的に鉄含有材料に限定されるものではなく、一般の金属含有供給原料にまで及ぶことを理解されたい。
【００７８】
図１を参照すると、本実施例に関する限り、直接製錬プラントの主要部分は、
(a)鉄鉱石細粒の形の鉄含有供給原料を予備加熱するための、予熱器３の形の前処理ユニット、
(b)予備加熱済鉄鉱石細粒を溶融鉄に製錬するための直接製錬容器５、および
(c)予備加熱済鉄鉱石細粒を蓄え、加圧下で細粒を直接製錬容器の固体投入ランスに移送するための、全体として数字７で示される高温鉄含有供給原料移送装置、
である。
【００７９】
予熱器３は、標準的には680℃程度の温度にまで鉄鉱石細粒を予備加熱できる高炉または循環流動床などの適切な予熱器のいずれでもよい。
【００８０】
直接製錬容器５は、既述のハイスメルト法などの直接製錬法を実施するための適切な容器のいずれでもよい。
【００８１】
本出願人の名によるオーストラリア仮出願第2003901693号は、ハイスメルト容器の一般的な構造についての記述を含み、当該オーストラリア仮出願の開示を、相互参照としてここに含む。
【００８２】
基本的に、オーストラリア仮出願第2003901693号に記載されたハイスメルト容器は、耐火性レンガから形成された基礎および側面を含む炉床と、炉床の側面から上方に延びていて一般的に円筒形のたるを形成するとともに水冷パネルから形成された上部たる部分および下部たる部分を含む側壁と、屋根と、オフガス用の出口と、溶融金属を連続的に排出するための前床と、溶融スラグを排出するための湯出し穴とを含んでいる。
【００８３】
使用時には、容器は、鉄およびスラグの溶融浴液を含み、溶融浴液は、溶融金属層と、金属層の上の溶融スラグ層とを含んでいる。
【００８４】
容器には、下方に伸展しているガス投入ランスが備え付けられ、ガス投入ランスは、容器の上部領域に高温の衝風を送る。ガス投入ランスは、高温ガス移送導管を通して、酸素に富む高温空気流を受け取り、高温ガス移送導管は、還元容器からある程度離れて位置している高温ガス供給部位から伸展している。
【００８５】
容器にはまた、側壁を通って溶融浴液のスラグ層内に向かって下方かつ内側に伸展する８個の固体投入ランスが備え付けられており、固体投入ランスは、予備加熱済鉄鉱石細粒、固体炭素含有材料、および酸素欠乏搬送ガスに乗っているフラックスを金属層の中に投入する。本方法の動作中は、出口の端部が金属層の表面の上に位置するように、固体投入ランスの位置が選ばれている。個体投入ランスのこれらの位置は、溶融金属に接触することによる損傷の危険性を減少し、また水が容器の溶融金属に接触するという重要な危険性なしに、強制内部水冷によってランスを冷却することを可能にしている。
【００８６】
固体投入ランスは、４個のランスずつの２つのグループを構成し、製錬操作中に、一方のグループのランスは、予備加熱高温鉄鉱石細粒を受け取り、他方のグループのランス(図示しない)は、石炭およびフラックス(炭素含有材料/フラックス投入システムを経由して(図示しない))を受け取る。２つのグループのランスは容器の周囲に交互に配置されている。予備加熱高温鉄鉱石細粒を受けるランスは、図４では数27で示されている。
【００８７】
高温鉄含有供給原料移送装置７は次を含んでいる。すなわち、
(a)予備加熱済鉄鉱石細粒を加圧下で蓄えるための全体として数61で示される高温供給原料貯蔵手段、
(b)予備加熱済鉄鉱石細粒を加圧下で貯蔵手段61から固体投入ランスに移送するための一連の高温供給原料移送路11(そのうちの一つのみを図１の工程図に示す)、
(c)N2ガスを供給して、貯蔵手段61を加圧して予備加熱済鉄鉱石細粒を移送路11に沿って移送するためのN2ガス源13およびN2ガス路15、および
(d)直接製錬容器５が待機状態にあり、鉄鉱石細粒を必要としない状況のときに、予備加熱済鉄鉱石細粒を予熱器３に戻すための回収路17。予備加熱または他の形の前処理された供給原料を用いて直接製錬プラントを作動させるときに、妨害物または製錬容器５の緩慢な作動が生じた場合、前処理ユニット、回収路17または移送路11にそのような材料が汚染を起こすことを考慮すると、安全性という見地から、このことは重要な特徴である。回収路17はまた、操作、または供給原料を製錬容器５に送る必要なしに、移送路11および貯蔵手段61を作動または点検することを考慮している。
【００８８】
図２から図４は、図１に示したプラントの配置の一つの具体的な実施例を示している。
【００８９】
貯蔵手段61は、加圧下で予備加熱済鉄鉱石細粒を貯蔵できる一連の貯蔵容器21、23、25、および貯蔵手段61から移送路11への予備加熱済鉄鉱石細粒の流れを制御するためのスクリュコンベヤ39を含んでいる。
【００９０】
図２は、三角形の頂点のような予熱器３、直接製錬容器５および貯蔵手段61の相対的位置を示す。
【００９１】
予熱器３は、予備加熱済鉄鉱石細粒を予熱器から貯蔵容器９に移送するパンコンベヤ71(図３)を含んでいる。予熱器３は、好ましくは循環流動床である。
【００９２】
図２はまた、予備加熱済鉄鉱石細粒を貯蔵手段61から直接製錬容器５の固体投入ランスに移送するための移送路11の配置、および予備加熱済鉄鉱石細粒を予熱器に戻すための回収路17の配置を示している。
【００９３】
高温鉄含有供給原料移送装置７の貯蔵手段61は、２グループ9aおよび9bに分けられ、１グループは、移送路11を経由して１対の固体投入ランス27と連結していて、他のグループは、別の移送路11を経由して他の１対の固体投入ランス27と連結している。
【００９４】
図３でもっともよくわかるように、貯蔵手段61の各グループ9a、9bは、３個の垂直に配列された容器21、23、25を含んでいる。容器23はホッパであり、このホッパは、予熱器のパンコンベヤから放出されフロースプリッタ29を経由してホッパの上端の入口に供給される予備加熱済鉄鉱石細粒を受け入れように配置されている。容器23および25はそれぞれ、上部および下部ロックホッパであり、このホッパは、予備加熱済鉄鉱石細粒を加圧下で貯蔵するように配置されている。
【００９５】
ホッパ21の出口は、移送路31aを経由して上部ロックホッパ23の上端のそれぞれの入口に連結している。上部ロックホッパ23の出口は、移送路31bを経由して下部ロックホッパ25の上端のそれぞれの入口に連結している。移送路31a、31bを通る予備加熱済鉄鉱石細粒の流れは、移送路のバルブ33a、33bによって制御されている。
【００９６】
圧力平衡路(図示しない)も、各グループの上部および下部ロックホッパ23、25を連結している。圧力平衡路を通るガスの流れは、流量制御バルブ(図示しない)によって制御されている。
【００９７】
貯蔵手段61の各グループ9a、9bは、一つのスクリュコンベヤ39も含んでいて、下部ロックホッパ25の出口は、移送路41を経由してスクリュコンベヤ39の予備加熱済鉄鉱石細粒入口と連結している。
【００９８】
使用にあたっては、貯蔵容器９のグループ9a、9bの一つを満たすための行程は次の段階を含んでいる。すなわち、
下部ロックホッパ25を閉じた状態で、バルブ33aを開き、予備加熱済鉄鉱石細粒を重力によってホッパ21から上部ロックホッパ23に向かって下方に流し、上部ロックホッパ23を満たす、
予備加熱済鉄鉱石細粒が、上部ロックホッパ23の所定のレベルに達したとき、バルブ33aを閉じ、N2ガス源13から導管15を経由して供給されるN2ガスにより、下部ロックホッパ25の圧力と同じ圧力、標準的には４絶対バールになるまで上部ロックホッパ23を加圧する、
必要な圧力に達したとき、バルブ33b、および上部および下部ロックホッパ23、25の間の平衡路(図示しない)のバルブを開き、予備加熱済鉄鉱石細粒を重力によって、上部ロックホッパ23から下部ロックホッパ25に向かって下方に流し、
予備加熱済鉄鉱石細粒が、下部ロックホッパ23の所定のレベルに達したとき、バルブ33bを閉じる。
【００９９】
上部および下部ロックホッパ23、25の圧力は、導管15(図１よび図４)を経由してN2ガス源から供給されるN2ガスによって、目的の圧力、すなわち標準的には４絶対バールに維持されている。
【０１００】
上述の充填工程中、下部ロックホッパ25とスクリュドライバ39との間の導管41は開いたままであり、予備加熱済鉄鉱石細粒は、下部ロックホッパ25からスクリュコンベヤ39に向かって連続的に下方に流れ、所定の質量流量で、スクリュコンベヤ39に沿って移送され、出口導管43を経由して移送路11に供給され、移送路11は、その移送路11の両端で、スクリュコンベヤ39を固体投入ランス27の対に連結している。
【０１０１】
移送路11および回収路17の配置は、図２および図４でもっともよくわかる。
【０１０２】
上述したように、これらの図を参照すると、高温鉄含有供給原料移送装置７の貯蔵手段61は、２つのグループ9aおよび9bに分けられ、一つのグループは、移送路11を経由して１対の固体投入ランス27と連結し、他方のグループは、別の移送路11を経由して他の対の固体投入ランス27と連結している。使用時、予備加熱済鉄鉱石細粒は、スクリュコンベヤ39を経由して移送路11の入口端部45に供給される。加圧下および周囲温度で、N2ガスも、導管47を経由してN2ガス源13から移送路11の入口端部45に供給され、N2ガスは、予備加熱済鉄鉱石細粒を乗せて、移送路11に沿って固体投入ランス27にそれを移送する。
【０１０３】
各移送路11は、直接製錬容器５の領域で２個の下位分岐部11a、11bに枝分かれして、分枝導管は、予備加熱済鉄鉱石細粒を固体投入ランス27の正反対の対に供給する。
【０１０４】
各移送路11のための回収路17は、移送路11から予熱器３に向かって伸展している。回収路17は、予備加熱済鉄鉱石細粒の回収路17への流れを制御するための適切に位置した分離バルブＡを含んでいる。
【０１０５】
高温鉄含有供給原料移送装置７はまた、貯蔵手段61から固体投入ランス27への、移送路11に沿った予備加熱済鉄鉱石細粒の流れを制御するための手段を含んでいる。
【０１０６】
流れ制御手段は、N2ガス源13および移送路11の入口端部45を相互に連結するガス経路47の流量制御バルブ57と、経路11に沿っておよび固体投入ランス27にある一連の流量検知器(図示しない)とを含んでいる。
【０１０７】
移送路11に入るN2ガスの流量を選択するための動因の一つは、予備加熱済鉄鉱石細粒をガス中に浮遊させ、ガスとともに細粒を運ぶのに十分な速度を導管において維持することである。移送路の磨耗は、速度が増すにしたがって増大するため、細粒を運ぶのに十分な速度を確保しつつ、可能な範囲で、流速を最小にすることが好ましい。
【０１０８】
移送路11に入るN2ガスの流量を選択するための別の動因は、投入された固体を固体投入ランス27から直接製錬容器５へ運ぶガスの先端速度が70〜120m/秒の範囲であるように、十分な速度で予備加熱済鉄鉱石細粒を投入することである。
【０１０９】
どのような特定の状況でも、移送路11に供給されるN2ガスおよび予備加熱済鉄鉱石細粒の実際の流量は、鉄鉱石細粒の粒子サイズの分布、N2ガスおよび鉄鉱石細粒の温度、およびN2ガスの固体投入ランス27のための目標先端速度を含むある範囲の変数の関数である。本出願人が作った一つの特定の実施例においては、N2ガスの目標積載速度は19m/秒であり、目標先端速度は112m/秒であり、貯蔵手段61の各グループ9a、9bは、123tphの予備加熱済鉄鉱石細粒(680℃で)を、関係する移送路11に供給し、N2ガス13は、移送路11に20℃で3,100Nm3/時のN2ガスを供給する。
【０１１０】
高温鉄含有供給原料移送装置７はまた、移送路11の妨害物を除くための手段を含んでいる。
【０１１１】
妨害物を除く手段は、移送路11の長さに沿って適切に配置した一連のN2ガス投入連結部55、移送路11に適切に配置した一連の分離バルブＢ、ＤおよびＧ、スクリュコンベヤ43と移送路11との間の導管43の分離バルブＥ、回収路17、移送路11の入口端部45の排出路53、回収路17の分離バルブＡ、固体投入ランス27の近くのN2ガス投入連結部55の分離バルブＣ、および排出路53の分離バルブＦを含んでいる。
【０１１２】
N2ガス投入連結部55および分離バルブＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧは、移送路11の妨害物の位置の上流および/または下流で、選択的に移送路を加圧および減圧するために、N2ガスを、移送路11の長さに沿ったさまざまな位置に選択的に供給することを可能にする。回収路17および排出路53は、妨害物除去操作の結果、移送路11から取り除く材料の排出を促進している。
【０１１３】
移送路11の一つの「Ｘ」部位に妨害物がある状況では、妨害物の上流の移送路を加圧し、その後妨害物下流の移送路を減圧することによって、移送路の妨害物を除くために、次の一連の操作が用いられる。すなわち、
バルブＥ、Ｆ、Ｂ、ＡおよびＧを閉じ、
固体投入ランス27の近くのN2ガス投入連結部55のバルブＣを開いて、ランス27を通してN2パージを行ない、ランス27中の正圧を維持し、
移送路11の入口端部のバルブＤを開き、それによりN2ガス源13からのN2ガスに妨害物Ｘの上流の圧力を強くさせ、
妨害物を取り除き、回収路17に沿って取り除いた材料を移送するために、回収路17のバルブＡを開き、それにより妨害物Ｘの下流の移送路11の圧力を急速に減少させ、
その後、予備加熱済鉄鉱石細粒の固体投入ランス27への供給を再開するために、前記バルブを正常な作動状態にリセットする。
【０１１４】
上記の一連の段階を繰り返してもよい。
【０１１５】
操作においては、バルブＥ、Ｆ、Ｂ、ＡおよびＧのいずれかを閉じる前に、バルブＣを最初に開いてもよい。これは、これらのバルブのいずれの位置とも独立しているランスを通して、連続ガス流を提供することである。バルブＨをバルブＡの代わりとして使用することもできる。
【０１１６】
移送路11の一つの位置Ｘに妨害物がある状況では、妨害物の下流の移送路を加圧し、その後妨害物の上流の移送路を減圧することにより、移送路の妨害物を除くために、次の一連の操作が用いられる。すなわち、
バルブＢ、Ａ、Ｆ、ＤおよびＥを閉じ、
固体投入ランス27の近くのN2ガス投入連結部55のバルブＣを開き、ランス27を通してN2ガスパージを行って、ランス27の正圧を維持し、
分枝移送路11a、11bのバルブＧを開き、それによりN2ガスに妨害物Ｘの下流の圧力を強くさせ、
妨害物を取り除き、排出路53に沿って取り除いた材料を移送するため、排出路53のバルブＦを開き、それにより妨害物Ｘの上流の移送路の圧力を急速に減少させ、
その後、予備加熱済鉄鉱石細粒の固体投入ランス27への供給を再開するために、バルブを正常な操作設定にリセットする。
【０１１７】
上記の一連の段階を繰り返してもよい。
【０１１８】
上記の一連の操作の両方で、重要な特徴は、妨害物の上流および下流で移送路11の部分を加圧および減圧することである。
【０１１９】
上記のプラントでは、製錬作業のさまざまな段階での予期せぬかく乱を含むさまざまな作動条件に対して、高温鉄含有供給原料を直接製錬容器に供給することが可能である。高温鉄含有供給原料を直接製錬容器に供給することを完全に停止する必要があるような状況にも対処することができる。加えて、本装置は、長期間の製錬作業で信頼性をもって作業でき、この要求の重要な点は、高温鉄含有供給原料移送路への人力での操作やプラントの停止なしに、移送路の妨害物を除くことができることである。
【０１２０】
本発明の概念および範囲から離れずに、上記の本発明の実施例を広く変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】図１は、本発明の実施例による直接製錬プラントの主要部分を、簡略化して示す行程図である。
【図２】図２は、図１に示すプラントの１つの特定の実施例における主要部分、すなわち前処理ユニット(予熱器の形での)、直接製錬容器および高温鉄含有供給原料移送装置の位置を示す。
【図３】図３は、図２に示す高温鉄含有供給原料移送装置の一部を形成しているロックホッパおよびスクリュコンベヤの側面立面図である。
【図４】図４は、図２に示す高温鉄含有供給原料移送装置の一部を形成している下部ロックホッパ、スクリュコンベヤ、移送路および回収路の概略図である。
【国際調査報告】
2007509238.tif 000007
2007509238.tif 000008
2007509238.tif 000009