(57)【要約】【課題】酸化鉄含有原料を直接還元する直接還元製鉄法であって、石炭ガス化炉ガスの必要量の低減とＣＯ２  発生量削減がはかれる直接還元製鉄法を提供する。【解決手段】（１）  石炭ガス化炉にて石炭をガス化して還元性ガスを含む第一合成ガスを生成する石炭ガス化工程と、廃棄物をガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する廃棄物ガス化工程と、還元炉にて前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを用いて酸化鉄含有原料を還元する還元工程と、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する工程と、冷却洗浄されたガスを前記還元炉に循環する循環工程とを有することを特徴とする直接還元製鉄法、（２）  前記直接還元製鉄法において前記第二合成ガスを前記冷却洗浄前の排ガスに混合することに特定したもの等。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄を含有する原料を直接還元する直接還元製鉄法であって、石炭ガス化炉にて石炭をガス化して還元性ガスを含む第一合成ガスを生成する石炭ガス化工程と、廃棄物をガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する廃棄物ガス化工程と、還元炉にて前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを用いて前記酸化鉄を含有する原料を還元する還元工程と、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄するガス冷却洗浄工程と、前記ガス冷却洗浄工程で冷却洗浄されたガスを前記還元炉に循環する循環工程とを有することを特徴とする直接還元製鉄法。
【請求項２】
前記第二合成ガスを前記冷却洗浄前の排ガスに混合するガス混合工程を有する請求項１記載の直接還元製鉄法。
【請求項３】
前記廃棄物の中、高水分、高塩素分の劣悪な廃棄物については、これをガス化せず、焼却して低圧蒸気として熱回収し、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する吸収液の再生に用いる請求項１または２記載の直接還元製鉄法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化鉄を含有する原料を直接還元する直接還元製鉄法に関する技術分野に属し、特には、還元性ガスを含む合成ガスを生成させ、この合成ガスを用いて鉄鉱石等を還元して還元鉄を製造する直接還元製鉄法に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
還元鉄の生産は、プラントが安価であると共に運転が容易であり、更に小規模でも立地が可能であるという特徴を背景に拡大を続けてきたが、現在のところは燃料（還元剤を兼ねる）を天然ガスとするものが主流をなしている。即ち、天然ガスをＨ２Ｏ  またはＣＯ２  で改質して合成ガスを製造し、この合成ガスを用いて鉄鉱石を還元する方法が主流をなしている。
【０００３】
上記合成ガスと同種の合成ガスは、石炭ガス化炉での石炭のガス化によっても製造可能である。この石炭のガス化により製造される合成ガス（以下、石炭ガス化炉ガスともいう）は、ＣＯ及びＨ２からなる還元性ガスを主成分とし、ＣＯ２，  Ｈ２Ｏ，  Ｈ２Ｓ  等を副成分とするものである。この場合、高炉法、鉄浴法、炭材内装法等と異なり、還元材が固定炭素でなく、ガスそのものであることから、余剰ガスが無く、結果的に化石エネルギーの中で最もカーボンリッチである石炭の原単位を減らせるだけでなく、他のエネルギーとの融合性に優れるので、ＣＯ２  削減の可能性を有している。
【０００４】
還元鉄の生産は燃料多消費型産業の一種であることから、燃料の産地（ガス田近隣）においてプラントが立地されることが多いが、安価なガスが入手できないものの石炭が豊富である地域においても、石炭を燃料（還元剤を兼ねる）とする還元鉄製造への潜在的なニーズは高いものがある。そのような中で、特に、石炭ガス化直接還元製鉄法（即ち、石炭をガス化して還元性ガスを含む合成ガスを生成し、このガスを利用して鉄鉱石を還元して還元鉄を製造するプロセス）は、要素技術の完成度が高く、最も実用化に近いとされている。実際、還元鉄プラントメーカ等は、机上で石炭ガス化直接還元製鉄プロセスを構築し検討した結果を発表し、公開したりしており、関心の高さが伺われる〔非特許文献１（Ｔ．Ａ．Ｌｅｐｉｎｓｋｉ，  Ｍ．Ｒ．Ｊｏｎｅｓ，  Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒ，  Ｏｃｔ．１９８２，  ｐ．２３−２８）、非特許文献２（Ｐ．Ｅ．Ｄｕａｒｔｅ，  Ｅ．Ｏ．Ｇｅｒｓｔｂｒｅｉｎ，  Ｈ．Ｓｍｅｇａｌ，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，  ＡＩＣ    Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｓ  ３ｒｄＡｎｎｕａｌ  Ａｓｉａｎ  Ｓｔｅｅｌ  Ｓｕｍｍｉｔ，  １９９７）参照〕。
【０００５】
【非特許文献１】
ティ・エィ・レピンスキー（Ｔ．Ａ．Ｌｅｐｉｎｓｋｉ），  エム・アール・ジョーンズ（Ｍ．Ｒ．Ｊｏｎｅｓ），  「アイアン  アンド  スティール  エンジニア（Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒ）」，  １９８２年１０月，  ｐ．２３−２８
【非特許文献２】
ピー・イー・ディュアルテ（Ｐ．Ｅ．Ｄｕａｒｔｅ），  イー・オー・ゲルストブライン（Ｅ．Ｏ．Ｇｅｒｓｔｂｒｅｉｎ），  エッチ・スメガル（Ｈ．Ｓｍｅｇａｌ），  「プロシーディングス（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ），  エイ・アイ・シー  コンファレンス  第３回  アニュアル  アジア  スティール  サミット（ＡＩＣ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｓ    ３ｒｄ  Ａｎｎｕａｌ  Ａｓｉａｎ  Ｓｔｅｅｌ  Ｓｕｍｍｉｔ）」，  １９９７年
【０００６】
しかしながら、現実には石炭ガス化直接還元製鉄の商業プラントが立地した例は無い。これは、石炭ガス化直接還元製鉄は石炭ガス化炉やその周辺設備の建設費が高いため、固定費が高く、経済性に難があるからである。石炭ガス化直接還元製鉄はそのプロセスの性格上、プラントコストの圧縮には限界があり、商業化を可能ならしめるためには、熱効率の向上による燃費の削減等により、変動費を抑制するプロセスが必要であるが、変動費を充分に低下させることは難しく、未だ商業化には至っていない。また、直接還元製鉄法は、鉄鉱石の還元材として石炭の固定炭素分のみを用い、揮発分を余剰ガスとする他の製鉄法に比べ、ガスそのものを還元材とするため、石炭原単位ひいては炭酸ガスの削減が可能であるのに、その可能性も生かしていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、還元性ガスを含む合成ガスを用いて酸化鉄を含有する原料を直接還元して還元鉄を製造するに際し、石炭ガス化炉ガス（石炭ガス化炉にて石炭をガス化して得られる還元性ガスを含む合成ガス）の必要量の低減がはかれ、それにより石炭の必要量の低減および石炭ガス化炉ガスの容量の低減がはかれ、ひいては経済性の向上がはかれる直接還元製鉄法を提供しようとするものである。また、ガスだけで製鉄できる特徴を最大限に利用して、廃棄物系資源系ガスと効率的に融合させることで、経済性のみならず、ＣＯ２  削減を意図するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る直接還元製鉄法は、請求項１〜３記載の直接還元製鉄法としており、それは次のような構成としたものである。
【０００９】
即ち、請求項１記載の直接還元製鉄法は、酸化鉄を含有する原料を直接還元する直接還元製鉄法であって、石炭ガス化炉にて石炭をガス化して還元性ガスを含む第一合成ガスを生成する石炭ガス化工程と、廃棄物をガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する廃棄物ガス化工程と、還元炉にて前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを用いて前記酸化鉄を含有する原料を還元する還元工程と、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄するガス冷却洗浄工程と、前記ガス冷却洗浄工程で冷却洗浄されたガスを前記還元炉に循環する循環工程とを有することを特徴とする直接還元製鉄法である（第１発明）。
【００１０】
請求項２記載の直接還元製鉄法は、前記第二合成ガスを前記冷却洗浄前の排ガスに混合するガス混合工程を有する請求項１記載の直接還元製鉄法である（第２発明）。
【００１１】
請求項３記載の直接還元製鉄法は、前記廃棄物の中、高水分、高塩素分の劣悪な廃棄物については、これをガス化せず、焼却して低圧蒸気として熱回収し、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する吸収液の再生に用いる請求項１または２記載の直接還元製鉄法である（第３発明）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば次のような形態で実施する。
石炭ガス化炉にて石炭をガス化して、還元性ガスを含む第一合成ガスを生成する（石炭ガス化工程の遂行）。一方、この石炭ガス化炉とは別の炉（例えば、廃棄物ガス化炉）にて、廃棄物を部分燃焼させると共にガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する（廃棄物ガス化工程の遂行）。
【００１３】
前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを還元炉に送給し、この還元炉にて前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを用いて酸化鉄を含有する原料を還元する（還元工程の遂行）。
【００１４】
そして、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する（ガス冷却洗浄工程の遂行）。しかる後、この冷却洗浄されたガスを前記還元炉に循環する（ガスの循環工程の遂行）。以降、上記と同様の石炭ガス化工程、廃棄物ガス化工程、還元工程、ガス冷却洗浄工程、ガスの循環工程を遂行する。なお、前記ガス冷却洗浄工程では排ガスの冷却洗浄により、この排ガスからＣＯ２  やＨ２Ｏ  等還元ポテンシャルを弱めるガスを取り除き、これにより、この排ガスの還元ポテンシャルが高められる。
【００１５】
このような形態で本発明の第１発明に係る直接還元製鉄法が実施される。
【００１６】
このとき、更に、第二合成ガスを冷却洗浄前の排ガスに混合するガス混合工程を行う。即ち、還元炉から発生する排ガスを還元炉に循環する前に、この排ガスに対し、廃棄物ガス化工程で生成された第二合成ガスを混合し、これを冷却洗浄し、しかる後、還元炉に導入するようにする。そうすると、本発明の第２発明に係る直接還元製鉄法が実施される。
【００１７】
更に、前記廃棄物の中、高水分、高塩素分の劣悪な廃棄物については、これをガス化せず、焼却して低圧蒸気として熱回収し、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する吸収液の再生に用いるようにする。そうすると、本発明の第３発明に係る直接還元製鉄法が実施される。
【００１８】
このような形態で本発明が実施される。以下、本発明（第１発明〜第３発明）について主にその作用効果を説明する。
【００１９】
本発明の第１発明（請求項１）に係る直接還元製鉄法は、前述の如く、酸化鉄を含有する原料（以下、酸化鉄含有原料ともいう）を直接還元する直接還元製鉄法であって、石炭ガス化炉にて石炭をガス化して還元性ガスを含む第一合成ガスを生成する石炭ガス化工程と、廃棄物をガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する廃棄物ガス化工程と、還元炉にて前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを用いて前記酸化鉄を含有する原料を還元する還元工程と、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄するガス冷却洗浄工程と、前記ガス冷却洗浄工程で冷却洗浄されたガスを前記還元炉に循環する循環工程とを有することを特徴とするものである。
【００２０】
上記石炭ガス化工程では、石炭ガス化炉にて石炭をガス化して還元性ガスを含む第一合成ガス（即ち、石炭ガス化炉ガス）が生成され、このガスは酸化鉄含有原料を還元する機能を有している。上記廃棄物ガス化工程では廃棄物をガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスが生成され、このガスは酸化鉄含有原料を還元する機能を有している。なお、この第二合成ガスは、廃棄物のガス化により得られるので、石炭のガス化により得られる第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）に比較し、カロリーは低いが、原料費が安いので、経済的に製造することができる。
【００２１】
上記還元工程では、このような還元機能を有する第一合成ガスおよび第二合成ガスを用いて酸化鉄含有原料を還元する。このとき、第一合成ガスが還元機能を有すると共に第二合成ガスも還元機能を有しているので、第一合成ガスによって還元されるだけでなく、第二合成ガスによっても還元される。
【００２２】
即ち、本発明の第１発明に係る直接還元製鉄法においては、酸化鉄含有原料を還元するための還元性ガスを含む合成ガスとして、石炭ガス化工程で石炭をガス化して生成された還元性ガスを含む第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）を用いるだけでなく、廃棄物ガス化工程で廃棄物をガス化して生成された還元性ガスを含む第二合成ガスを用い、それらにより、酸化鉄含有原料を還元するようにしている。
【００２３】
上記第二合成ガスは、前述の如く、第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）に比較し、原料費が安いので、経済的に製造することができるものである。上記第二合成ガスの使用量に応じて第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）の使用量を低減することができる。これは、化石資源の中で最もカーボンリッチな石炭の原単位を削減するだけでなく、廃棄物のサーマルリサイクルになるため、ＣＯ２  削減効果も大きい。
【００２４】
従って、本発明の第１発明に係る直接還元製鉄法によれば、還元性ガスを含む合成ガスを用いて酸化鉄含有原料を直接還元して還元鉄を製造するに際し、石炭ガス化炉ガス（石炭ガス化炉にて石炭をガス化して得られる還元性ガスを含む合成ガス）の必要量の低減がはかれ、それにより石炭の必要量の低減および石炭ガス化炉ガスの容量の低減がはかれ、ひいては、経済性の向上がはかれ、更にＣＯ２  発生量の削減もはかれる。
【００２５】
本発明の第２発明（請求項２）に係る直接還元製鉄法は、前記第１発明に係る直接還元製鉄法において、前記第二合成ガスを前記冷却洗浄前の排ガスに混合するガス混合工程を有するようにしたものである。即ち、前記第１発明に係る直接還元製鉄法において還元炉から発生する排ガスを還元炉に循環する前に、この排ガスに対し、廃棄物ガス化工程で生成された第二合成ガスを混合し、これを冷却洗浄し、しかる後、還元炉に導入するようにしたものである。この直接還元製鉄法によれば、還元炉から発生する排ガスの洗浄と第二合成ガスの不純物除去を同時に行うことができ、還元炉から発生する排ガスの還元ポテンシャルを高めて用いることができると共に、第二合成ガスのエネルギーを高い効率で利用することができる。
【００２６】
即ち、還元炉から発生する排ガスは、酸化性ガスであるＨ２Ｏ，  ＣＯ２，Ｈ２Ｓ  を含んでいるため、還元ポテンシャルが下がっているが、これを冷却洗浄すると、ＣＯ２，Ｈ２Ｏ，  Ｈ２Ｓ  が除去され、還元ポテンシャルを高めることができる。従って、還元炉から発生する排ガスを、還元ポテンシャルを高めて、還元炉で用いることができる。一方、第二合成ガスは、廃棄物のガス化により得られるガスであるので、酸化性ガスのみならず、不純物（重金属等）が多く、このため還元ポテンシャルが低く、酸化鉄の還元が不充分となり、得られる鉄の品質を低下させるが、これを冷却洗浄すると、重金属等の不純物は冷却によりガスから分離除去され、クリーンで還元ポテンシャルが高くなる。従って、第二合成ガスのエネルギーを高い効率で還元炉で利用することができる。
【００２７】
本発明の第３発明（請求項３）に係る直接還元製鉄法は、前記第１発明または第２発明に係る直接還元製鉄法において、前記廃棄物の中、高水分、高塩素分の劣悪な廃棄物については、これをガス化せず、焼却して低圧蒸気として熱回収し、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する吸収液の再生に用いるようにしたものである。即ち、この吸収液を再生する際に、これを加熱する必要があり、その熱源として前記熱回収された低圧蒸気を用いるものである。この直接還元製鉄法によれば、全体のエネルギー効率を更に高めることができる。
【００２８】
本発明において、酸化鉄を含有する原料としては、その種類は特には限定されず、種々のものが使用でき、例えば鉄鉱石や粉鉱を固めたペレットを用いることができる。
【００２９】
廃棄物ガス化工程での廃棄物としては、その種類は特には限定されず、種々のものが使用でき、例えば、産業廃棄物も一般廃棄物も用いることができる。産業廃棄物としては、例えば、廃プラスチック、廃アスファルト、シュレッダーダスト、廃油、下水汚泥、木材チップ等のバイオマス、生ゴミ等を用いることができる。一般廃棄物としては、例えば、生ゴミに代表される都市ゴミを用いることができる。低圧蒸気回収用熱源の廃棄物としては、水分や塩素分が高く、電気や還元性ガスに転換すると効率が悪くなってしまう劣悪な廃棄物を想定することができる。
【００３０】
これらの中、性状が安定しており、比較的カロリーが高いという観点からは産業廃棄物を用いることが望ましい。その中でも特に、還元ガスの主成分となる炭化水素分含有率が高いという点からすると、廃プラスチック、シュレッダーダスト、バイオマス等を用いることが望ましい。また、還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する吸収液の再生に用いる低圧蒸気熱源の廃棄物としては、上述の廃棄物の中、特に水分や塩素分の多いものを用いることが望ましく、都市ゴミをこの用途に用いることで全体の熱効率を上げることができる。また、このときの都市ゴミ焼却灰の溶融固化には還元工程のガスを一部抽気して用いることで両方プロセスの相互補完が可能となる。
【００３１】
石炭ガス化工程で生成される第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）中の還元性ガスは、通常、ＣＯおよびＨ２である。廃棄物ガス化工程で生成される第二合成ガス中の還元性ガスは、用いられる廃棄物の種類によって濃度構成が異なるが、通常、ＣＯおよびＨ２である。
【００３２】
【実施例】
本発明の実施例および比較例を以下説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【００３３】
〔比較例１〕
比較例１に係る直接還元製鉄法の概要を図３に示す。
石炭ガス化炉２にて石炭を部分燃焼させると共にガス化して、還元性ガスを含む第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）を生成する（石炭ガス化工程）。この石炭ガス化炉ガスを所定の流量（４７０００Ｎｍ３／Ｈｒ）で還元炉１に送給し、この還元炉１にて鉄鉱石を還元する（還元工程）。還元炉１から発生する排ガスを、ガス冷却洗浄手段４にて冷却洗浄し、再熱炉５にて加熱した後、還元炉１に循環する（ガスの循環工程）。なお、上記石炭ガス化炉ガスの流量は、鉄鉱石を還元し還元鉄を目標の生産速度（６５ｔ／Ｈｒ）で得るために最小限必要な流量である。
【００３４】
このとき、石炭ガス化炉２の容積は、約３００  ｍ３  であり、石炭ガス化炉内の温度、即ち、石炭のガス化温度は、１５００℃程度である。還元炉１の内径は、５．５  ｍであり、還元炉内の鉄鉱石の量は、約６００  ｔである。還元炉内の温度は、炉底で８５０  ℃程度である。石炭としては、インドネシア産の生炭（水分：４３質量％）を脱湿し水分：２０質量％としたものを用い、これを石炭ガス化炉２に投入した。鉄鉱石としては、塊鉱と焼成ペレットを７：３で混合したものを用い、これを還元炉１に投入した。ガス冷却洗浄手段４としては、５ａｔｍ  以下といった低圧で有利となる有機系アルカリ性吸収液であるＭＥＡ（モノエタノールアミン）をベースとしたスクラバー式吸収塔と、低圧蒸気を熱源としたりボイラーでその吸収液を再生する再生塔の組み合わせからなる方式のものを用いた。
【００３５】
このような石炭ガス化工程、還元工程、ガスの循環工程を連続的に並行して行った。その結果、還元鉄の生産速度は、６５ｔ／Ｈｒであり、還元鉄を目標の生産速度で得ることができた。
【００３６】
〔実施例１〕
実施例１は本発明の第１発明の実施例である。実施例１に係る直接還元製鉄法の概要を図１に示す。
【００３７】
石炭ガス化炉２にて石炭を部分燃焼させると共にガス化して、還元性ガスを含む第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）を生成する（石炭ガス化工程）。廃棄物燃焼ガス化炉３にて廃棄物を部分燃焼させると共にガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する（廃棄物ガス化工程）。
【００３８】
上記第一合成ガスを比較例１の場合よりも少ない所定の流量（３１０００Ｎｍ３／Ｈｒ）で還元炉１に送給すると共に、上記第二合成ガスを所定の流量（１６０００Ｎｍ３／Ｈｒ）で還元炉１に送給し、この還元炉１にて鉄鉱石を還元する（還元工程）。還元炉１から発生する排ガスを、ガス冷却洗浄手段４にて冷却洗浄し、再熱炉５にて加熱した後、還元炉１に循環する（ガスの循環工程）。なお、還元鉄の目標の生産速度は、比較例１の場合と同様であり、６５ｔ／Ｈｒである。
【００３９】
このとき、石炭ガス化炉２の容積は、比較例１の場合よりも小さく、約２００ｍ３  であり、石炭ガス化炉内の温度、即ち、石炭のガス化温度は、比較例１の場合と同様であり、１５００℃である。石炭ガス化炉ガスの生成速度は、比較例１の場合よりも低く、３１０００Ｎｍ３／Ｈｒである。石炭としては、比較例１の場合と同様、インドネシア産の生炭（水分：４３質量％）を脱湿し水分：２０質量％としたものを用い、これを石炭ガス化炉２に投入した。鉄鉱石としては、比較例１の場合と同様、塊鉱と焼成ペレットを７：３で混合したものを用い、これを還元炉１に投入した。
【００４０】
廃棄物としては、廃プラスチックを用い、これを廃棄物燃焼ガス化炉３に投入した。廃棄物燃焼ガス化炉３の容積は、５０Ｎｍ３  であり、廃棄物燃焼ガス化炉内の温度、即ち、廃棄物のガス化温度は、１０００℃である。廃棄物燃焼ガス化炉３での第二合成ガスの生成速度は、１６０００Ｎｍ３／Ｈｒである。
【００４１】
還元炉１の容積、還元炉内の鉄鉱石の量は、比較例１の場合と同様である。還元炉内の温度も、比較例１の場合と同様である。ガス冷却洗浄手段４としては、比較例１の場合と同様のもの、即ち、５ａｔｍ  以下といった低圧で有利となる有機系アルカリ性吸収液であるＭＥＡ（モノエタノールアミン）をベースとしたスクラバー式吸収塔と、低圧蒸気を熱源としたりボイラーでその吸収液を再生する再生塔の組み合わせからなる方式のものを用いた。
【００４２】
このような石炭ガス化工程、廃棄物ガス化工程、還元工程、ガスの循環工程を連続的に並行して行った。その結果、還元鉄の生産速度は、６５ｔ／Ｈｒであり、還元鉄を目標の生産速度で得ることができた。
【００４３】
上記の結果は、本発明の実施例１に係る直接還元製鉄法によれば、比較例１の場合に比べて、石炭ガス化炉ガスの容量が小さく、石炭ガス化炉ガスの還元炉への送給量が少なくても、廃棄物ガス化工程で廃棄物をガス化して生成される第二合成ガスを還元炉へ送給することにより、比較例１の場合と同様もしくはそれ以上の生産速度で還元鉄を生産することができることを示している。即ち、実施例１に係る直接還元製鉄法によれば、石炭ガス化炉ガスの必要量の低減がはかれ、それにより石炭の必要量の低減および石炭ガス化炉ガスの容量の低減がはかれ、ひいては、経済性の向上がはかれることを示している。なお、廃棄物燃焼ガス化炉３が必要となるが、石炭より低い温度でガス化可能であるだけでなく、廃棄物処理として、ガス化原料を処理費付きで引きとることができるので、石炭より経済的に有利にガスを製造できる。また、前述のごとく、石炭原単位の削減、廃棄物のサーマルリサイクルにより、ＣＯ２  削減効果が大きい。
【００４４】
〔実施例２〕
実施例２は本発明の第２発明の実施例である。実施例２に係る直接還元製鉄法の概要を図２に示す。
【００４５】
廃棄物ガス化工程において廃棄物燃焼ガス化炉３にて生成した第二合成ガスについては、これを実施例１の場合のように高温のままで直接的に還元炉１に送給するのではなく、ガス循環流路の途中のガス冷却洗浄手段４の手前位置に導入した。
【００４６】
即ち、還元炉１から発生する排ガスに対し、廃棄物ガス化工程（廃棄物燃焼ガス化炉３）で生成された第二合成ガスを混合し、これをガス冷却洗浄手段４により冷却洗浄し、再熱炉５にて加熱した後、還元炉１に導入するようにした。つまり、廃棄物燃焼ガス化炉３にて生成された第二合成ガスに着目すると、それ自体はガス冷却洗浄手段４により冷却洗浄された後、再熱炉５を介して還元炉１に導入される。
【００４７】
この点を除き、実施例１の場合と同様の条件にて同様の方法により、石炭ガス化工程、廃棄物ガス化工程、還元工程、ガスの循環工程を連続的に並行して行った。なお、第二合成ガスの前記ガス循環流路への導入量、即ち、還元炉１への送給流量は、実施例１の場合と同様である。ガス冷却洗浄手段４としては、実施例１の場合と同様のもの、即ち、５ａｔｍ  以下といった低圧で有利となる有機系アルカリ性吸収液であるＭＥＡ（モノエタノールアミン）をベースとしたスクラバー式吸収塔と、低圧蒸気を熱源としたりボイラーでその吸収液を再生する再生塔の組み合わせからなる方式のものを用いた。ただし、実施例１の場合と異なり、上記吸収塔の上流に酸性ガス以外の不純物の除去のため、水洗スクラバーまたはベンチュリースクラバーを設置することが望ましい。
【００４８】
その結果、還元鉄の生産速度は、実施例１の場合と同様、６５ｔ／Ｈｒであり、還元鉄を目標の生産速度で得ることができた。このような手法は、廃棄物燃焼ガス化炉３からの第二合成ガスの還元ポテンシャルが低かったり、あるいは、重金属やイオウの濃度が高すぎる等の理由により、その第二合成ガスを直接、還元炉１に供給するのに不向きな場合に有効であり、第二合成ガスの還元ポテンシャルと不純物除去を同時に達成できる。合成ガス製造を除く還元鉄製造プロセスの熱効率は８５％と高いので、低圧で水蒸気や重金属等を含んで有効利用の難しい合成ガスの利用法として他に例を見ないエネルギー効率の高い廃棄物有効利用プロセスであるということができる。また、還元鉄製造プロセスのＣＯ２  除去プロセスと廃棄物ガス化による第二合成ガス洗浄プロセスを兼用することができるので、プロセス設計に無駄が無いプロセスでもある。
【００４９】
〔実施例３〕
実施例３は本発明の第３発明の実施例である。実施例３に係る直接還元製鉄法の概要を図４に示す。
【００５０】
実施例２において受け入れた廃棄物（Ａ）の中、水分：５０％超の高含水で、また、塩素分や重金属の特別に多い生ゴミや下水汚泥（Ｘ部）については、廃棄物燃焼ガス化炉３に供給せず、低圧蒸気回収ボイラー６にて全量焼却して低圧蒸気として熱回収し、ガス冷却洗浄手段４の吸収液の再生（吸収液を加熱して再生）に用いるようにした。この廃棄物以外の廃棄物（残部：Ｙ部＝Ａ−Ｘ部）は、これを廃棄物燃焼ガス化炉３に供給し、第二合成ガスの生成に用いた。この点を除き、実施例２の場合と同様の条件にて同様の方法により、石炭ガス化工程、廃棄物ガス化工程、還元工程、ガスの循環工程、ガス混合工程、ガス冷却洗浄工程を連続的に並行して行った。なお、図４において付番の７は、廃棄物の選別工程を示すものである。Ｖは、低圧蒸気を示すものである。
【００５１】
その結果、還元鉄の生産速度は、実施例１の場合と同様、６５ｔ／Ｈｒであり、還元鉄を目標の生産速度で得ることができた。
【００５２】
本発明の実施例３に係る直接還元製鉄法によれば、実施例１および２の場合に比べて、エネルギーレベルに応じた有効な熱利用法が可能となっている。実施例１、２、３のいずれにおいてもガス冷却洗浄手段４の吸収液の再生（加熱）に際しては、５ａｔｍ，  １５０℃以下の低圧蒸気が７０〜８０ｔ／Ｈｒ必要であるが、これを入手するのに４０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上もあるような石炭や廃棄物系燃焼を投入するのは無駄が多い。このような劣悪エネルギー源として考えられるのは、生ゴミや生下水汚泥であり、従来、このようなエネルギーは発電に用いられていたが、効率が３０％を超えることは無かった。吸収液の再生に用いた場合の効率は９０％を超える。
【００５３】
即ち、実施例３に係る直接還元製鉄法によれば、実施例１や２の場合よりも更にエネルギー源の質に応じた使い分けが可能となって現状のエネルギー利用法に優る熱効率が得られるだけでなく、廃棄物系エネルギーを処理費という形で処理費付きで引きとることによって、経済性の向上がはかれることになる。
【００５４】
これは、先ず第１には、還元炉から発生する排ガスの洗浄と第二合成ガスの不純物除去を同時に行うことができ、還元炉から発生する排ガスの還元ポテンシャルを高めて用いることができるために、本来有料で購入すべきエネルギーを無料または処理費付きの形で入手できるからである。また、第２には、有効利用の極端に難しい劣悪エネルギー源を電気のような高レベルのエネルギーに転換する従来法に代わって低レベル熱源たる低圧蒸気として有効利用する途を拓いたことにより、適材適所のエネルギー利用が可能となったことによる。
【００５５】
以上の実施例及び比較例（実施例１〜３、比較例１）においては、直接還元対象の原料（酸化鉄含有原料）として鉄鉱石を用い、この鉄鉱石としては、塊鉱と焼成ペレットを７：３で混合したものを用いたが、この鉄鉱石に代えて、１００  ％焼成ペレットや１００  ％塊鉱のような鉄鉱石を用いた場合も、以上の実施例および比較例の場合と同様の傾向の結果が得られ、比較例１の場合に比べて実施例１の場合の方が石炭原単位に優れており、また、さらに実施例３の場合の方が利用の難しいエネルギー源に対する応用性に優れていた。即ち、比較例１の場合に比べて実施例１の場合は石炭ガス化炉ガスの必要量の低減がはかれ、実施例３の場合はさらに利用できる廃棄物系エネルギーの種類の拡大がはかれた。
【００５６】
また、以上の実施例および比較例においては、石炭としては、インドネシア産の生炭（水分：４３質量％）を脱湿し水分：２０質量％としたものを用いたが、これに代えて、生炭の水分が２０質量％程度の低炭化度炭、付着水分によって２０％程度の全水分となった高炭化度炭を用いた場合も、以上の実施例および比較例の場合と同様の傾向の結果が得られ、比較例１の場合に比べて実施例１の場合の方が優れ、さらに実施例３の場合の方が優れていた。
【００５７】
また、以上の実施例および比較例においては、廃棄物としては、廃プラスチック、廃アスファルト、シュレッダーダスト、廃油、木材チップ等のバイオマス、下水汚泥、生ゴミ等を用いたが、廃棄物燃焼ガス化炉用に用いる第二合成ガス原料としては、廃プラスチック、廃アスファルト、廃油、木材チップなどの高熱量廃棄物が向いており、洗浄吸収液再生用低圧蒸気ボイラー用熱源としては、高水分（低熱量）の下水汚泥、生ゴミが向いており、高熱量ではあるが、重金属やイオウが問題となるシュレッダーダスト等はその含有量によって両者の使いわけを考えることが好ましい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明に係る直接還元製鉄法によれば、還元性ガスを含む合成ガスを用いて酸化鉄含有原料を直接還元して還元鉄を製造するに際し、石炭ガス化炉ガス（石炭ガス化炉にて石炭をガス化して得られる還元性ガスを含む合成ガス）の必要量の低減がはかれ、それにより石炭の必要量の低減および石炭ガス化炉ガスの容量の低減がはかれ、ひいては、経済性の向上がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る直接還元製鉄法の概要を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例２に係る直接還元製鉄法の概要を示す模式図である。
【図３】比較例１に係る直接還元製鉄法の概要を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例３に係る直接還元製鉄法の概要を示す模式図である。
【符号の説明】
１−−還元炉、２−−石炭ガス化炉、３−−廃棄物燃焼ガス化炉、４−−ガス冷却洗浄手段、５−−再熱炉、６−−低圧蒸気ボイラー、７−−廃棄物の選別手段、
Ａ−−廃棄物、Ｘ−−高水分高塩素分廃棄物、Ｙ−−高水分高塩素分廃棄物以外の廃棄物、Ｖ−−低圧蒸気。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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