(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化又は高温下での圧力変化により酸素を吸蔵、放出する酸素吸収材（ａ）を用い、
酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を高炉送風用の空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化することを特徴とする高炉送風方法。
【請求項２】
酸素吸収材（ａ）として、高温側で酸素を放出し、低温側で酸素を吸蔵する酸素吸収材を用い、温度スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風方法であって、
酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させ、
この酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を高炉送風用に加熱された高温の空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化し、この酸素富化された空気（ｘ）を高炉に送風することを特徴とする請求項１に記載の高炉送風方法。
【請求項３】
循環経路（１）内で酸素吸収材（ａ）を循環移動させ、循環経路（１）途中の異なる位置で、下記ｉ）、ii）の工程をそれぞれ行うことを特徴とする請求項２に記載の高炉送風方法。
ｉ）酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる。
ii）上記工程ｉ）により酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する。
【請求項４】
循環経路（１）の途中に設けられた酸素富化塔（２）において、酸素吸収材（ａ）を空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化し、
酸素富化塔（２）から出た酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させることを特徴とする請求項３に記載の高炉送風方法。
【請求項５】
酸素富化塔（２）は、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素吸収材充填層（１０）を有し、該酸素吸収材充填層（１０）内を空気（ｘ）が上向きに流れて通過し、その際に酸素吸収材（ａ）が空気（ｘ）と接触することにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素が空気（ｘ）に放出され、
酸素吸収材充填層（１０）内で酸素を放出した酸素吸収材（ａ）は、酸素吸収材充填層（１０）の下部から循環経路（１）に順次排出され、循環経路（１）を循環移動する途中で酸素を吸蔵した後、酸素吸収材充填層（１０）の上部に戻されることを特徴とする請求項４に記載の高炉送風方法。
【請求項６】
酸素吸収材充填層（１０）の下部から循環経路（１）に排出された酸素吸収材（ａ）を、循環経路（１）の上流領域において空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させ、それよりも下流側の領域では、空気（ｘ）をキャリアガスとして気送し、酸素吸収材（ａ）を酸素富化塔（２）まで気送した空気（ｘ）を、酸素富化塔（２）で酸素富化された空気（ｘ）と合流させることを特徴とする請求項５に記載の高炉送風方法。
【請求項７】
酸素富化塔（２）は、上下方向に空気（ｘ）が通過する空間部（３１）と、全面に空気を通す通孔（３２０）が形成され、空間部（３１）を横断するように設けられるスロープ（３２）と、該スロープ（３２）の高所側の端部に酸素吸収材（ａ）を導入する酸素吸収材導入口（３３）と、スロープ（３２）の低所側の端部から酸素吸収材（ａ）を排出する酸素吸収材排出口（３４）を有し、
酸素吸収材導入口（３３）からスロープ（３２）上に導入された酸素吸収材（ａ）がスロープ（３２）上で空気（ｘ）と接触することにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素が空気（ｘ）に放出され、
スロープ（３２）上で酸素を放出した酸素吸収材（ａ）は、スロープ（３２）を流下して酸素吸収材排出口（３４）から循環経路（１）に順次排出され、循環経路（１）を循環移動する途中で酸素を吸蔵した後、酸素富化塔（２）の酸素吸収材導入口（３３）に戻されることを特徴とする請求項４に記載の高炉送風方法。
【請求項８】
酸素吸収材（ａ）が充填された複数基の酸素富化塔（３）を備えた高炉送風設備において、
操業中に、下記ｉ）、ii）の工程を、それぞれ１つ以上の酸素富化塔（３）で同時並行して行うとともに、各酸素富化塔（３）では、下記ｉ）、ii）の工程を１サイクルとして行い、且つこのサイクルを繰り返し行うことを特徴とする請求項２に記載の高炉送風方法。
ｉ）酸素富化塔（３）に空気（ｙ）を供給し、酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる。
ii）上記工程ｉ）により酸素吸収材（ａ）に酸素を吸蔵させた酸素富化塔（３）に空気（ｘ）を供給し、酸素吸収材（ａ）を空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する。
【請求項９】
酸素吸収材（ａ）として、高温条件下において、高圧力側で酸素を吸蔵し、低圧力側で酸素を放出する酸素吸収材（ａ）を用い、圧力スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風方法であって、
酸素吸収材（ａ）を、昇圧機と熱風炉で圧力と温度が調整された空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させ、
この酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を、昇圧機と熱風炉で圧力と温度が調整された空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化し、この酸素富化された空気（ｘ）を高炉送風の一部として用いることを特徴とする請求項１に記載の高炉送風方法。
【請求項１０】
上流側から順に昇圧機（４）、熱風炉（５）、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素脱着機（６）が配置された複数の高炉送風系統（Ｓ）を有する高炉送風設備において、
操業中に、下記i）、ii）の工程を、それぞれ１つ以上の高炉送風系統（Ｓ）で同時並行して行うとともに、各高炉送風系統（Ｓ）では、下記i）、ii）の工程を１サイクルとして行い、且つこのサイクルを繰り返し行うことを特徴とする請求項９に記載の高炉送風方法。
ｉ）酸素脱着機（６）の酸素吸収材（ａ）を、昇圧機（４）と熱風炉（５）で圧力と温度が調整された空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる。
ii）上記工程ｉ）により酸素を吸蔵させた酸素脱着機（６）の酸素吸収材（ａ）を、昇圧機（４）と熱風炉（５）で圧力と温度が調整された空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する。
【請求項１１】
４つ以上の高炉送風系統（Ｓ）を有し、各高炉送風系統（Ｓ）は、主流路（７）に上流側から順に昇圧機（４）、熱風炉（５）、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素脱着機（６）が配置されるとともに、主流路（７）に対して、熱風炉（５）をバイパスするバイパス流路（７０）と、酸素脱着機（６）をバイパスするバイパス流路（７１）が併設された高炉送風設備において、
操業中に、下記i）〜iv）の工程を、それぞれ１つ以上の高炉送風系統（Ｓ）で同時並行して行うとともに、各高炉送風系統（Ｓ）では、下記i）〜iv）の工程（ただし、工程の実施順序は任意）を１サイクルとして行い、且つこのサイクルを繰り返し行うことを特徴とする請求項１０に記載の高炉送風方法。
ｉ）熱風炉（５）を蓄熱する。
ii）空気（ｙ）を昇圧機（４）で所定圧力以上の高圧に昇圧した後、その一部をバイパス流路（７０）により熱風炉（５）をバイパスさせるとともに、残部の空気を熱風炉（５）で加熱し、この加熱された空気に、熱風炉（５）をバイパスした前記空気を混合することにより温度調整し、この空気（ｙ）を酸素脱着機（６）に導入し、その酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる。
iii）空気（ｘ）を昇圧機（４）で上記工程ii）よりも低圧に昇圧した後、その一部をバイパス流路（７０）により熱風炉（５）をバイパスさせるとともに、残部の空気を熱風炉（５）で加熱し、この加熱された空気に、熱風炉（５）をバイパスした前記空気を混合することにより温度調整し、この空気（ｘ）を、上記工程ii）により酸素吸収材（ａ）に酸素を吸蔵させた酸素脱着機（６）に導入し、その酸素吸収材（ａ）を空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する。
iv）高炉送風用の空気に、上記工程iii）で酸素富化された空気（ｘ）を混合し、この空気（ｘＡ）を昇圧機（４）で昇圧し、次いで熱風炉（５）で加熱した後、バイパス流路（７１）により酸素脱着機（６）をバイパスして高炉に送風する。
【請求項１２】
各高炉送風系統（Ｓ）では、主流路（７）に対して、さらに、熱風炉（５）と酸素脱着機（６）をバイパスするバイパス流路（７２）が併設され、
工程iv）では、昇圧機（４）で昇圧された空気（ｘＡ）の一部を、バイパス流路（７２）により熱風炉（５）と酸素脱着機（６）をバイパスさせ、熱風炉（５）で加熱された残部の空気（ｘＡ）と混合することにより、高炉送風する熱風の温度調整を行うことを特徴とする請求項１１に記載の高炉送風方法。
【請求項１３】
各高炉送風系統（Ｓ）で行われる工程i）〜工程iv）の１サイクルは、工程i）、工程iv）、工程ii）、工程iii）の順に行われることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の高炉送風方法。
【請求項１４】
工程ii）において、酸素脱着機（６）から排出された排出ガス（ただし、酸素脱着機（６）で酸素を吸収された後、排出された空気（ｙ））を、工程i）の熱風炉（５）に供給して利用することにより、熱回収することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の高炉送風方法。
【請求項１５】
酸素吸収材（ａ）がＣａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物からなることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の高炉送風方法。
【請求項１６】
ブラウンミラーライト型酸化物は、原料であるＣａ、Ａｌ、Ｍｎの各硝酸塩と燃焼合成用の燃料を水とともに混合した後、脱水してゲル状物質とし、このゲル状物質を加熱して燃料に着火させ、液体燃焼合成によりブラウンミラーライト型酸化物を生成させ、次いで、焼成することにより製造されたものであることを特徴とする請求項１５に記載の高炉送風方法。
【請求項１７】
ブラウンミラーライト型酸化物は、液体燃焼合成時の昇温速度を０．２〜２２℃／秒として製造されたものであることを特徴とする請求項１６に記載の高炉送風方法。
【請求項１８】
ブラウンミラーライト型酸化物は、水溶性のアミノ酸と、該アミノ酸の０．１〜３０mass％の量の糖類からなる燃料を配合して製造されたものであることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の高炉送風方法。
【請求項１９】
糖類が、単糖類、二糖類、オリゴ糖類の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１８に記載の高炉送風方法。
【請求項２０】
高温側で酸素を放出し、低温側で酸素を吸蔵する酸素吸収材（ａ）を用い、温度スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風設備であって、
酸素吸収材（ａ）を循環移動させる循環経路（１）と、
該循環経路（１）の途中に設けられ、酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を高炉送風用に加熱された高温の空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する酸素富化塔（２）と、
循環経路（１）の途中に設けられ、酸素富化塔（２）で酸素を放出した酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる酸素吸蔵部（８）を備えることを特徴とする高炉送風設備。
【請求項２１】
酸素富化塔（２）は、塔内部に酸素吸収材（ａ）が充填された酸素吸収材充填層（１０）が形成され、該酸素吸収材充填層（１０）内を空気（ｘ）が上向きに流れて通過し、その際に酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素が空気（ｘ）に放出されるようにした酸素富化塔であって、酸素吸収材充填層（１０）にその下端から空気（ｘ）を導入するための空気導入口（２０）と、酸素吸収材充填層（１０）を通過することで酸素富化された空気（ｘ）を排出するための空気排出口（２１）と、酸素吸収材充填層（１０）にその上端から酸素吸収材（ａ）を導入するため、空気排出口（２１）に面して設けられる酸素吸収材導入口（２２）と、酸素吸収材充填層（１０）の下端から酸素吸収材（ａ）を排出するための酸素吸収材排出口（２３）を有し、
酸素富化塔（２）に対して、酸素吸収材充填層（１０）の下端に空気（ｘ）を導入するために空気導入口（２０）に接続される流路（１２）と、一端が流路（１２）の途中に接続されるとともに、他端が酸素吸収材導入口（２２）に接続される流路（１３）と、一端が酸素吸収材排出口（２３）に接続されるとともに、他端が流路（１３）の途中に接続され、酸素吸収材排出口（２３）から排出された酸素吸収材（ａ）を自然流下若しくは機械手段、又は自然流下と機械手段により流路（１３）まで移送する酸素吸収材移送用の流路（１４）を備えるとともに、該流路（１４）の途中に酸素吸蔵部（８）が設けられ、
流路（１３）のうちの流路（１４）の接続部と酸素吸収材導入口（２２）間の流路部分（１３０）と、流路（１４）により酸素吸収材（ａ）の循環経路（１）を構成し、該循環経路（１）では、酸素吸収材排出口（２３）から排出された酸素吸収材（ａ）が、流路（１４）を通じて酸素吸蔵手段（１５）を経て流路（１３）まで移送された後、流路（１３）を流れる空気（ｘ）をキャリアガスとして、流路部分（１３０）内を酸素吸収材導入口（２２）まで気送されるようにしたことを特徴とする請求項２０に記載の高炉送風設備。
【請求項２２】
酸素富化塔（２）は、上下方向に空気（ｘ）が通過する空間部（３１）と、全面に空気を通す通孔（３２０）が形成され、空間部（３１）を横断するように設けられるスロープ（３２）と、該スロープ（３２）の高所側の端部に酸素吸収材（ａ）を導入する酸素吸収材導入口（３３）と、スロープ（３２）の低所側の端部から酸素吸収材（ａ）を排出する酸素吸収材排出口（３４）を有し、
循環経路（１）は、酸素吸収材排出口（３４）から排出された酸素吸収材（ａ）を酸素吸蔵部（８）を経て酸素吸収材導入口（３３）に移送する移送コンベア（３５）を有することを特徴とする請求項２０に記載の高炉送風設備。
【請求項２３】
循環経路（１）の途中に複数の酸素富化塔（２）を設けるとともに、隣り合う２つの酸素富化塔（２）間に移送コンベア（３５）を設け、該移送コンベア（３５）により、一方の酸素富化塔（２）の酸素吸収材排出口（３４）から排出された酸素吸収材（ａ）が、酸素吸蔵部（８）を経て他方の酸素富化塔（２）の酸素吸収材導入口（３３）に移送されるようにしたことを特徴とする請求項２２に記載の高炉送風設備。
【請求項２４】
酸素吸蔵部（８）として、空気導入口（３６０）と空気排出口（３６１）を有し、移送コンベア（３５）を覆うカバー（３６）と、該カバー（３６）の空気導入口（３６０）に空気（ｙ）を供給する空気供給手段（３７）を備えることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の高炉送風設備。
【請求項２５】
高温側で酸素を放出し、低温側で酸素を吸蔵する酸素吸収材（ａ）を用い、温度スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風設備であって、
酸素吸収材（ａ）が充填された複数基の酸素富化塔（３）と、高炉送風用に加熱された高温の空気（ｘ）を酸素富化塔（３）に対して供給するための空気供給管（４５）と、該空気供給管（４５）により酸素富化塔（３）に供給された空気（ｘ）を酸素富化塔（３）から排出するための空気排出管（４６）と、酸素吸収材（ａ）が酸素を吸収するための空気（ｙ）を酸素富化塔（３）に対して供給するための空気供給管（４７）と、該空気供給管（４７）により酸素富化塔（３）に供給された空気（ｙ）を酸素富化塔（３）から排出するための空気排出管（４８）と、複数基の酸素富化塔（３）に対する空気（ｘ）の供給及びそれら酸素富化塔（３）からの空気（ｘ）の排出と、複数基の酸素富化塔（３）に対する空気（ｙ）の供給及びそれら酸素富化塔（３）からの空気（ｙ）の排出を切り替えるためバルブ機構を有し、
複数の酸素富化塔（３）のうち、空気（ｘ）が供給される酸素富化塔（３）では、酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を高炉送風用に加熱された高温の空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化し、空気（ｙ）が供給される酸素富化塔（３）では、酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させるようにしたことを特徴とする高炉送風設備。
【請求項２６】
高温条件下において、高圧力側で酸素を吸蔵し、低圧力側で酸素を放出する酸素吸収材（ａ）を用い、圧力スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風設備であって、
上流側から順に昇圧機（４）、熱風炉（５）、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素脱着機（６）が配置された複数の高炉送風系統（Ｓ）を有し、
各高炉送風系統（Ｓ）には、酸素脱着機（６）の酸素吸収材（ａ）と接触させることで酸素吸収材（ａ）に酸素を吸蔵させる空気（ｙ）と、酸素を吸蔵した酸素脱着機（６）の酸素吸収材（ａ）と接触させることで酸素吸収材（ａ）から酸素を放出させる空気（ｘ）を選択的に導入できるようにしたことを特徴とする高炉送風設備。
【請求項２７】
４つ以上の高炉送風系統（Ｓ）を有し、各高炉送風系統（Ｓ）は、主流路（７）に上流側から順に昇圧機（４）、熱風炉（５）、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素脱着機（６）が配置されるとともに、主流路（７）に対して、熱風炉（５）をバイパスするバイパス流路（７０）と、酸素脱着機（６）をバイパスするバイパス流路（７１）が併設されることを特徴とする請求項２６に記載の高炉送風設備。
【請求項２８】
各高炉送風系統（Ｓ）では、主流路（７）に対して、さらに、熱風炉（５）と酸素脱着機（６）をバイパスするバイパス流路（７２）が併設されることを特徴とする請求項２７に記載の高炉送風設備。
【請求項２９】
各高炉送風系統（Ｓ）は、酸素脱着機（６）で酸素吸収材（ａ）と接触させることにより酸素富化された空気（ｘ）を、同時並行して高炉への送風が行われている他の高炉送風系統（Ｓ）の入側に供給するための流路（５６）を有することを特徴とする請求項２６〜２８のいずれかに記載の高炉送風設備。
【請求項３０】
各高炉送風系統（Ｓ）は、酸素脱着機（６）において酸素吸収材（ａ）に酸素を吸収された空気（ｙ）の残部ガス成分からなり、酸素脱着機（６）から排出された排出ガスを、同時並行して熱風炉（５）を蓄熱する工程が行われている他の高炉送風系統（Ｓ）の熱風炉（５）に供給する流路を有することを特徴とする請求項２６〜２９のいずれかに記載の高炉送風設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の酸素吸収材を用い、温度スイング吸着法または圧力スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風方法及び設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉操業では、羽口から高温の空気（熱風）が吹き込まれるが、従来、高炉送風用の空気に酸素を加え（酸素富化）、この酸素富化空気（通常、酸素濃度が２２〜３０vol％程度）を吹き込むことが行われている。このような酸素富化空気の高炉送風の利点としては、例えば、以下のような点が挙げられる。
（1）微粉炭などの羽口から吹き込む補助還元材の燃焼性が向上し、その吹き込み量を増大させることができるので、高価なコークスの使用量を低減できる。
（2）高炉の生産量は送酸素量に概ね比例する。高炉送風用空気を酸素富化すると高炉内に送り込まれる窒素の量が低減するため、酸素富化しない場合に比べて、同一生産量において高炉内の圧力損失が減少し、送風に要する電力量が削減できる。
（3）排ガス中の窒素濃度が低下するため、発生ガスの熱量が増大する。
【０００３】
従来、酸素富化送風は、酸素製造設備で製造された酸素を高炉送風用空気（熱風）に添加することにより行われている。一般に、酸素は深冷分離法などで製造されるが、そのための酸素製造設備を設置するには多大な建設費がかかり、また、酸素分離のためのエネルギー源として電力を使用するためエネルギーコストも大きい。このため従来から、酸素を安価に製造することが可能な新たな酸素製造法を開発し、その酸素を酸素富化送風に利用することが検討されているが、未だ実用化できるような酸素製造法は開発されていないのが現状である。
一方、特許文献１には、高炉に送風する高温空気の一部を抜き出し、この抜き出した高温空気から酸素分離手段により酸素を分離して酸素富化用に用いる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４１８１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２１８２９号公報
【特許文献３】特開２００８−５０６３６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】鞭巌編著，製錬化学工学演習，養賢堂，１９７４
【非特許文献２】大陽日酸技報，No.２４，２００５，p.６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、高温空気から酸素を分離するための酸素分離手段として、酸素の選択的輸送媒体（固体電解質膜、セラミックス膜を含む）を有する酸素分離器（特開平１１−３３５１６４号に記載のもの）が挙げられているが、このような酸素分離器により高炉送風用空気の酸素富化に必要な大量の酸素を得ようとすると、大掛かりで高価な設備となり、現実的には実用化は非常に難しい。
【０００７】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、酸素製造設備で製造される高コストの酸素を用いることなく、また、特許文献１のような大掛かりで高価な設備を用いることなく、高炉送風用空気を低コストに酸素富化することができる高炉送風方法及び設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、高炉送風用空気の酸素富化方法について検討を重ねた結果、特定の酸素吸収材を用いた温度スイング吸着法又は圧力スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行うことにより、上記課題を解決できることを見出した。また、この方法において、特定の製法で得られた酸素吸蔵能力の高い酸素吸収材を用いることにより、高炉送風用空気の酸素富化をより効率的に行えることが判った。
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
【０００９】
［1］温度変化又は高温下での圧力変化により酸素を吸蔵、放出する酸素吸収材（ａ）を用い、
酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を高炉送風用の空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化することを特徴とする高炉送風方法。
［2］上記［1］の高炉送風方法において、
酸素吸収材（ａ）として、高温側で酸素を放出し、低温側で酸素を吸蔵する酸素吸収材を用い、温度スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風方法であって、
酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させ、
この酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を高炉送風用に加熱された高温の空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化し、この酸素富化された空気（ｘ）を高炉に送風することを特徴とする高炉送風方法。
【００１０】
［3］上記［2］の高炉送風方法において、
循環経路（１）内で酸素吸収材（ａ）を循環移動させ、循環経路（１）途中の異なる位置で、下記ｉ）、ii）の工程をそれぞれ行うことを特徴とする高炉送風方法。
ｉ）酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる。
ii）上記工程ｉ）により酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する。
［4］上記［3］の高炉送風方法において、
循環経路（１）の途中に設けられた酸素富化塔（２）において、酸素吸収材（ａ）を空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化し、
酸素富化塔（２）から出た酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させることを特徴とする高炉送風方法。
【００１１】
［5］上記［4］の高炉送風方法において、
酸素富化塔（２）は、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素吸収材充填層（１０）を有し、該酸素吸収材充填層（１０）内を空気（ｘ）が上向きに流れて通過し、その際に酸素吸収材（ａ）が空気（ｘ）と接触することにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素が空気（ｘ）に放出され、
酸素吸収材充填層（１０）内で酸素を放出した酸素吸収材（ａ）は、酸素吸収材充填層（１０）の下部から循環経路（１）に順次排出され、循環経路（１）を循環移動する途中で酸素を吸蔵した後、酸素吸収材充填層（１０）の上部に戻されることを特徴とする高炉送風方法。
［6］上記［5］の高炉送風方法において、
酸素吸収材充填層（１０）の下部から循環経路（１）に排出された酸素吸収材（ａ）を、循環経路（１）の上流領域において空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させ、それよりも下流側の領域では、空気（ｘ）をキャリアガスとして気送し、酸素吸収材（ａ）を酸素富化塔（２）まで気送した空気（ｘ）を、酸素富化塔（２）で酸素富化された空気（ｘ）と合流させることを特徴とする高炉送風方法。
【００１２】
［7］上記［4］の高炉送風方法において、
酸素富化塔（２）は、上下方向に空気（ｘ）が通過する空間部（３１）と、全面に空気を通す通孔（３２０）が形成され、空間部（３１）を横断するように設けられるスロープ（３２）と、該スロープ（３２）の高所側の端部に酸素吸収材（ａ）を導入する酸素吸収材導入口（３３）と、スロープ（３２）の低所側の端部から酸素吸収材（ａ）を排出する酸素吸収材排出口（３４）を有し、
酸素吸収材導入口（３３）からスロープ（３２）上に導入された酸素吸収材（ａ）がスロープ（３２）上で空気（ｘ）と接触することにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素が空気（ｘ）に放出され、
スロープ（３２）上で酸素を放出した酸素吸収材（ａ）は、スロープ（３２）を流下して酸素吸収材排出口（３４）から循環経路（１）に順次排出され、循環経路（１）を循環移動する途中で酸素を吸蔵した後、酸素富化塔（２）の酸素吸収材導入口（３３）に戻されることを特徴とする高炉送風方法。
【００１３】
［8］上記［2］の高炉送風方法において、
酸素吸収材（ａ）が充填された複数基の酸素富化塔（３）を備えた高炉送風設備において、
操業中の同時期に、下記ｉ）、ii）の工程を、それぞれ１つ以上の酸素富化塔（３）で行うとともに、各酸素富化塔（３）では、下記ｉ）、ii）の工程を１サイクルとして行い、且つこのサイクルを繰り返し行うことを特徴とする高炉送風方法。
ｉ）酸素富化塔（３）に空気（ｙ）を供給し、酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる。
ii）上記工程ｉ）により酸素吸収材（ａ）に酸素を吸蔵させた酸素富化塔（３）に空気（ｘ）を供給し、酸素吸収材（ａ）を空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する。
【００１４】
［9］上記［1］の高炉送風方法において、
酸素吸収材（ａ）として、高温条件下において、高圧力側で酸素を吸蔵し、低圧力側で酸素を放出する酸素吸収材（ａ）を用い、圧力スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風方法であって、
酸素吸収材（ａ）を、昇圧機と熱風炉で圧力と温度が調整された空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させ、
この酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を、昇圧機と熱風炉で圧力と温度が調整された空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化し、この酸素富化された空気（ｘ）を高炉送風の一部として用いることを特徴とする高炉送風方法。
【００１５】
［10］上記［9］の高炉送風方法において、
上流側から順に昇圧機（４）、熱風炉（５）、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素脱着機（６）が配置された複数の高炉送風系統（Ｓ）を有する高炉送風設備において、
操業中の同時期に、下記i）、ii）の工程を、それぞれ１つ以上の高炉送風系統（Ｓ）で行うとともに、各高炉送風系統（Ｓ）では、下記i）、ii）の工程を１サイクルとして行い、且つこのサイクルを繰り返し行うことを特徴とする高炉送風方法。
ｉ）酸素脱着機（６）の酸素吸収材（ａ）を、昇圧機（４）と熱風炉（５）で圧力と温度が調整された空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる。
ii）上記工程ｉ）により酸素を吸蔵させた酸素脱着機（６）の酸素吸収材（ａ）を、昇圧機（４）と熱風炉（５）で圧力と温度が調整された空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する。
【００１６】
［11］上記［10］の高炉送風方法において、
４つ以上の高炉送風系統（Ｓ）を有し、各高炉送風系統（Ｓ）は、主流路（７）に上流側から順に昇圧機（４）、熱風炉（５）、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素脱着機（６）が配置されるとともに、主流路（７）に対して、熱風炉（５）をバイパスするバイパス流路（７０）と、酸素脱着機（６）をバイパスするバイパス流路（７１）が併設された高炉送風設備において、
操業中の同時期に、下記i）〜iv）の工程を、それぞれ１つ以上の高炉送風系統（Ｓ）で行うとともに、各高炉送風系統（Ｓ）では、下記i）〜iv）の工程（ただし、工程の実施順序は任意）を１サイクルとして行い、且つこのサイクルを繰り返し行うことを特徴とする高炉送風方法。
ｉ）熱風炉（５）を蓄熱する。
ii）空気（ｙ）を昇圧機（４）で所定圧力以上の高圧に昇圧した後、その一部をバイパス流路（７０）により熱風炉（５）をバイパスさせるとともに、残部の空気を熱風炉（５）で加熱し、この加熱された空気に、熱風炉（５）をバイパスした前記空気を混合することにより温度調整し、この空気（ｙ）を酸素脱着機（６）に導入し、その酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる。
iii）空気（ｘ）を昇圧機（４）で上記工程ii）よりも低圧に昇圧した後、その一部をバイパス流路（７０）により熱風炉（５）をバイパスさせるとともに、残部の空気を熱風炉（５）で加熱し、この加熱された空気に、熱風炉（５）をバイパスした前記空気を混合することにより温度調整し、この空気（ｘ）を、上記工程ii）により酸素吸収材（ａ）に酸素を吸蔵させた酸素脱着機（６）に導入し、その酸素吸収材（ａ）を空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する。
iv）高炉送風用の空気に、上記工程iii）で酸素富化された空気（ｘ）を混合し、この空気（ｘＡ）を昇圧機（４）で昇圧し、次いで熱風炉（５）で加熱した後、バイパス流路（７１）により酸素脱着機（６）をバイパスして高炉に送風する。
【００１７】
［12］上記［11］の高炉送風方法において、
各高炉送風系統（Ｓ）では、主流路（７）に対して、さらに、熱風炉（５）と酸素脱着機（６）をバイパスするバイパス流路（７２）が併設され、
工程iv）では、昇圧機（４）で昇圧された空気（ｘＡ）の一部を、バイパス流路（７２）により熱風炉（５）と酸素脱着機（６）をバイパスさせ、熱風炉（５）で加熱された残部の空気（ｘＡ）と混合することにより、高炉送風する熱風の温度調整を行うことを特徴とする高炉送風方法。
［13］上記［11］又は［12］の高炉送風方法において、
各高炉送風系統（Ｓ）で行われる工程i）〜工程iv）の１サイクルは、工程i）、工程iv）、工程ii）、工程iii）の順に行われることを特徴とする高炉送風方法。
【００１８】
［14］上記［11］〜［13］のいずれかの高炉送風方法において、
工程ii）において、酸素脱着機（６）から排出された排出ガス（ただし、酸素脱着機（６）で酸素を吸収された後、排出された空気（ｙ））を、工程i）の熱風炉（５）に供給して利用することにより、熱回収することを特徴とする高炉送風方法。
［15］上記［1］〜［14］のいずれかの高炉送風方法において、
酸素吸収材（ａ）がＣａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物からなることを特徴とする高炉送風方法。
［16］上記［15］の高炉送風方法において、
ブラウンミラーライト型酸化物は、原料であるＣａ、Ａｌ、Ｍｎの各硝酸塩と燃焼合成用の燃料を水とともに混合した後、脱水してゲル状物質とし、このゲル状物質を加熱して燃料に着火させ、液体燃焼合成によりブラウンミラーライト型酸化物を生成させ、次いで、焼成することにより製造されたものであることを特徴とする高炉送風方法。
【００１９】
［17］上記［16］の高炉送風方法において、
ブラウンミラーライト型酸化物は、液体燃焼合成時の昇温速度を０．２〜２２℃／秒として製造されたものであることを特徴とする高炉送風方法。
［18］上記［16］又は［17］の高炉送風方法において、
ブラウンミラーライト型酸化物は、水溶性のアミノ酸と、該アミノ酸の０．１〜３０mass％の量の糖類からなる燃料を配合して製造されたものであることを特徴とする高炉送風方法。
［19］上記［18］の高炉送風方法において、
糖類が、単糖類、二糖類、オリゴ糖類の中から選ばれる１種以上であることを特徴とする高炉送風方法。
【００２０】
［20］高温側で酸素を放出し、低温側で酸素を吸蔵する酸素吸収材（ａ）を用い、温度スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風設備であって、
酸素吸収材（ａ）を循環移動させる循環経路（１）と、
該循環経路（１）の途中に設けられ、酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を高炉送風用に加熱された高温の空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化する酸素富化塔（２）と、
循環経路（１）の途中に設けられ、酸素富化塔（２）で酸素を放出した酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させる酸素吸蔵部（８）を備えることを特徴とする高炉送風設備。
【００２１】
［21］上記［20］の高炉送風設備において、
酸素富化塔（２）は、塔内部に酸素吸収材（ａ）が充填された酸素吸収材充填層（１０）が形成され、該酸素吸収材充填層（１０）内を空気（ｘ）が上向きに流れて通過し、その際に酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素が空気（ｘ）に放出されるようにした酸素富化塔であって、酸素吸収材充填層（１０）にその下端から空気（ｘ）を導入するための空気導入口（２０）と、酸素吸収材充填層（１０）を通過することで酸素富化された空気（ｘ）を排出するための空気排出口（２１）と、酸素吸収材充填層（１０）にその上端から酸素吸収材（ａ）を導入するため、空気排出口（２１）に面して設けられる酸素吸収材導入口（２２）と、酸素吸収材充填層（１０）の下端から酸素吸収材（ａ）を排出するための酸素吸収材排出口（２３）を有し、
酸素富化塔（２）に対して、酸素吸収材充填層（１０）の下端に空気（ｘ）を導入するために空気導入口（２０）に接続される流路（１２）と、一端が流路（１２）の途中に接続されるとともに、他端が酸素吸収材導入口（２２）に接続される流路（１３）と、一端が酸素吸収材排出口（２３）に接続されるとともに、他端が流路（１３）の途中に接続され、酸素吸収材排出口（２３）から排出された酸素吸収材（ａ）を自然流下又は／及び機械手段により流路（１３）まで移送する酸素吸収材移送用の流路（１４）を備えるとともに、該流路（１４）の途中に酸素吸蔵部（８）が設けられ、
流路（１３）のうちの流路（１４）の接続部と酸素吸収材導入口（２２）間の流路部分（１３０）と、流路（１４）により酸素吸収材（ａ）の循環経路（１）を構成し、該循環経路（１）では、酸素吸収材排出口（２３）から排出された酸素吸収材（ａ）が、流路（１４）を通じて酸素吸蔵手段（１５）を経て流路（１３）まで移送された後、流路（１３）を流れる空気（ｘ）をキャリアガスとして、流路部分（１３０）内を酸素吸収材導入口（２２）まで気送されるようにしたことを特徴とする高炉送風設備。
【００２２】
［22］上記［20］の高炉送風設備において、
酸素富化塔（２）は、上下方向に空気（ｘ）が通過する空間部（３１）と、全面に空気を通す通孔（３２０）が形成され、空間部（３１）を横断するように設けられるスロープ（３２）と、該スロープ（３２）の高所側の端部に酸素吸収材（ａ）を導入する酸素吸収材導入口（３３）と、スロープ（３２）の低所側の端部から酸素吸収材（ａ）を排出する酸素吸収材排出口（３４）を有し、
循環経路（１）は、酸素吸収材排出口（３４）から排出された酸素吸収材（ａ）を酸素吸蔵部（８）を経て酸素吸収材導入口（３３）に移送する移送コンベア（３５）を有することを特徴とする高炉送風設備。
【００２３】
［23］上記［22］の高炉送風設備において、
循環経路（１）の途中に複数の酸素富化塔（２）を設けるとともに、隣り合う２つの酸素富化塔（２）間に移送コンベア（３５）を設け、該移送コンベア（３５）により、一方の酸素富化塔（２）の酸素吸収材排出口（３４）から排出された酸素吸収材（ａ）が、酸素吸蔵部（８）を経て他方の酸素富化塔（２）の酸素吸収材導入口（３３）に移送されるようにしたことを特徴とする高炉送風設備。
［24］上記［22］又は［23］の高炉送風設備において、
酸素吸蔵部（８）として、空気導入口（３６０）と空気排出口（３６１）を有し、移送コンベア（３５）を覆うカバー（３６）と、該カバー（３６）の空気導入口（３６０）に空気（ｙ）を供給する空気供給手段（３７）を備えることを特徴とする高炉送風設備。
【００２４】
［25］高温側で酸素を放出し、低温側で酸素を吸蔵する酸素吸収材（ａ）を用い、温度スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風設備であって、
酸素吸収材（ａ）が充填された複数基の酸素富化塔（３）と、高炉送風用に加熱された高温の空気（ｘ）を酸素富化塔（３）に対して供給・排出するための空気供給管（４５）及び空気排出管（４６）と、酸素吸収材（ａ）が酸素を吸収するための空気（ｙ）を酸素富化塔（３）に対して供給・排出するための空気供給管（４７）及び空気排出管（４８）と、複数基の酸素富化塔（３）に対する空気（ｘ）の供給・排出と、空気（ｙ）の供給・排出を切り替えるためバルブ機構を有し、
複数の酸素富化塔（３）のうち、空気（ｘ）が供給・排出される酸素富化塔（３）では、酸素を吸蔵させた酸素吸収材（ａ）を高炉送風用に加熱された高温の空気（ｘ）と接触させることにより、酸素吸収材（ａ）に吸蔵された酸素を空気（ｘ）に放出させて空気（ｘ）を酸素富化し、空気（ｙ）が供給・排出される酸素富化塔（３）では、酸素吸収材（ａ）を空気（ｙ）と接触させることにより酸素を吸蔵させるようにしたことを特徴とする高炉送風設備。
【００２５】
［26］高温条件下において、高圧力側で酸素を吸蔵し、低圧力側で酸素を放出する酸素吸収材（ａ）を用い、圧力スイング吸着法により酸素吸収材（ａ）への酸素の吸蔵と、酸素吸収材（ａ）からの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風設備であって、
上流側から順に昇圧機（４）、熱風炉（５）、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素脱着機（６）が配置された複数の高炉送風系統（Ｓ）を有し、
各高炉送風系統（Ｓ）には、酸素脱着機（６）の酸素吸収材（ａ）と接触させることで酸素吸収材（ａ）に酸素を吸蔵させる空気（ｙ）と、酸素を吸蔵した酸素脱着機（６）の酸素吸収材（ａ）と接触させることで酸素吸収材（ａ）から酸素を放出させる空気（ｘ）を選択的に導入できるようにしたことを特徴とする高炉送風設備。
【００２６】
［27］上記［26］の高炉送風設備において、
４つ以上の高炉送風系統（Ｓ）を有し、各高炉送風系統（Ｓ）は、主流路（７）に上流側から順に昇圧機（４）、熱風炉（５）、酸素吸収材（ａ）が充填された酸素脱着機（６）が配置されるとともに、主流路（７）に対して、熱風炉（５）をバイパスするバイパス流路（７０）と、酸素脱着機（６）をバイパスするバイパス流路（７１）が併設されることを特徴とする高炉送風設備。
［28］上記［27］の高炉送風設備において、
各高炉送風系統（Ｓ）では、主流路（７）に対して、さらに、熱風炉（５）と酸素脱着機（６）をバイパスするバイパス流路（７２）が併設されることを特徴とする高炉送風設備。
【００２７】
［29］上記［26］〜［28］のいずれかの高炉送風設備において、
各高炉送風系統（Ｓ）は、酸素脱着機（６）で酸素吸収材（ａ）と接触させることにより酸素富化された空気（ｘ）を、同時期に高炉への送風が行われている高炉送風系統（Ｓ）の入側に供給するための流路（５６）を有することを特徴とする高炉送風設備。
［30］上記［26］〜［29］のいずれかの高炉送風設備において、
各高炉送風系統（Ｓ）は、酸素脱着機（６）において酸素吸収材（ａ）に酸素を吸収された空気（ｙ）の残部ガス成分からなり、酸素脱着機（６）から排出された排出ガスを、同時期に熱風炉（５）を蓄熱する工程が行われている高炉送風系統（Ｓ）の熱風炉（５）に供給する流路を有することを特徴とする高炉送風設備。
【発明の効果】
【００２８】
本発明法によれば、温度変化又は高温下での圧力変化により酸素を吸蔵、放出する酸素吸収材ａを用い、酸素を吸蔵させた酸素吸収材ａを高炉送風用の空気ｘと接触させ、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させることだけで、高炉送風用の空気ｘを酸素富化することができ、一般の酸素製造設備で製造される高コストの酸素を用いることなく、また、特許文献１のような大掛かりで高価な設備を用いることなく、高炉送風用空気を低コストに酸素富化することができる。
【００２９】
さらに、本発明法によれば、以下のような効果も得られる。
（i）酸素吸収材ａに酸素を吸収（吸蔵）させた後、その酸素を放出（脱蔵）させことにより酸素を得る場合、温度変化による酸素吸収材ａの酸素の放出や、高温下での圧力変化による酸素吸収材ａの酸素の吸収・放出には熱の供給が必要であるが、本発明法では、その熱の供給に高炉送風用の高温空気（熱風）の熱や、熱風炉での加熱を利用できるので、少ない供給エネルギーで経済的に高炉送風用の空気ｘを酸素富化することができる。
（ii）従来、酸素製造法として広く採用されている深冷分離法では、液体状の酸素が得られるので、この酸素を高炉送風の酸素富化に用いるには、液体酸素（−１９３℃以下）を加熱して常温の気体酸素として使用する必要がある。これに対して本発明法によれば、気体酸素が吸蔵された酸素吸収材ａを高炉送風用の空気ｘ（高温空気）と接触させるだけで、吸蔵された気体酸素が空気ｘに放出され、空気ｘが酸素富化されるので、深冷分離法で得られる酸素を利用する場合のように酸素を加熱する必要がなく、熱的に有利となる。
【００３０】
（iii）深冷分離法などによる酸素製造設備で製造された酸素を高炉送風用の空気に添加する方法では、大掛かりな酸素製造設備のほかに、酸素の貯蔵設備や移送手段も必要である。また、一般に広く行われている深冷分離法では、製造した液体酸素を一次貯蔵するためのタンクや液体酸素を気化させるための設備も必要である。これに対して本発明法では、空気ｙから酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させ、この酸素吸収材ａから高炉送風用の空気ｘに対して直に酸素を放出させるだけで酸素富化を行うので、酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させ且つ酸素吸収材ａから空気ｘに酸素を放出させるための比較的簡易な設備（例えば酸素吸収材ａの充填塔）があればよく、このため大掛かりな酸素製造設備だけでなく、酸素の貯蔵設備、気化設備、移送手段なども不要である。
【００３１】
以上のように本発明によれば、高炉送風用空気を所望の酸素濃度に効率的且つ低いコストで酸素富化することができる。このため、高炉プロセスにおいて高価なコークスの使用量を削減して製造コストを低減するとともに、炉内の圧力損失を低減して操業を安定化させることができる。
また、本発明において、特に、特定の製法で得られた酸素吸蔵能力の高い酸素吸収材を用いた場合には、高炉送風用空気の酸素富化をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明（温度スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）の一実施形態を模式的に示す説明図
【図２】図１の実施形態において、高炉と熱風炉を含む高炉設備全体の操業状況の一例を示す説明図
【図３】図１の実施形態をより具体化した実施形態を示す全体説明図
【図４】図３の実施形態において、酸素富化塔から出た酸素吸収材を移送する流路と、これに付設されたバルブ機構の詳細を部分的に示す説明図
【図５】本発明（温度スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）の他の実施形態において、設備全体の平面を模式的に示す説明図
【図６】図５の実施形態において、酸素富化塔の縦断面を模式的に示す説明図
【図７】本発明（温度スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）の他の実施形態において、設備全体の平面を模式的に示す説明図
【図８】図７の実施形態において、１つの酸素富化塔の縦断面を模式的に示す説明図
【図９】図７の実施形態において、２つの酸素富化塔間の移送コンベア及び酸素吸蔵部の縦断面を模式的に示す説明図
【図１０】本発明（温度スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）の他の実施形態を模式的に示す説明図
【図１１】本発明（温度スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）で使用する酸素吸収材について、昇温時及び降温時の質量変化を示すグラフ
【図１２】本発明（温度スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）で使用する特定のブラウンミラーライト型酸化物からなる酸素吸収材を製造する際における、液体燃焼合成時の材料の昇温速度及びブラウンミラーライト型酸化物の収率と燃料添加量との関係を示すグラフ
【図１３】本発明（温度スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）で使用する特定のブラウンミラーライト型酸化物からなる酸素吸収材を製造する際に、原料に燃料としてアミノ酸のみを添加した場合（上段のグラフ）と、アミノ酸＋糖類を添加した場合（下段のグラフ）について、液体燃焼合成時の材料の温度の推移を示すグラフ
【図１４】本発明（温度スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）で使用する特定のブラウンミラーライト型酸化物からなる酸素吸収材を製造する際に、原料に燃料としてアミノ酸＋糖類を添加した場合について、糖類の添加量と液体燃焼合成時の材料の２３０℃以上での保持時間との関係、糖類の添加量と得られる酸素吸収材の酸素吸蔵量との関係を、それぞれ示すグラフ
【図１５】本発明（圧力スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）の一実施形態を模式的に示す説明図
【図１６】図１５における高炉送風系統Ｓ１の設備構成と蓄熱工程（工程（i））の実施状況の一例を示す説明図
【図１７】図１５における高炉送風系統Ｓ２の設備構成と酸素吸蔵工程（工程（ii））の実施状況の一例を示す説明図
【図１８】図１５における高炉送風系統Ｓ３の設備構成と酸素脱蔵工程（工程（iii））の実施状況の一例を示す説明図
【図１９】図１５における高炉送風系統Ｓ４の設備構成と高炉送風工程（工程（iv））の実施状況の一例を示す説明図
【図２０】図１５に示される実施形態において、４つの高炉送風系統Ｓ１〜Ｓ４の操業サイクルを示す説明図
【図２１】本発明（圧力スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）で使用する酸素吸収材について、昇温時及び降温時に質量変化を生じる圧力（酸素分圧）を示すグラフ
【図２２】本発明（圧力スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）で使用する酸素脱着機での酸素吸蔵時の物質収支を示す説明図
【図２３】本発明（圧力スイング吸着法を利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う本発明法）で使用する酸素脱着機の一実施形態を示すもので、図２３（ア）は長手方向に沿った断面図、図２３（ア）は幅方向に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の高炉送風方法は、温度変化又は高温下での圧力変化により酸素を吸蔵、放出（以下、この酸素の放出を「脱蔵」という場合がある。）する酸素吸収材ａを用い、酸素を吸蔵させた酸素吸収材ａを高炉送風用の空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化するものである。
すなわち、本発明の高炉送風方法としては、（i）温度変化により酸素を吸蔵、放出する酸素吸収材ａを用い、温度スイング吸着法を利用して高炉送風用の空気ｘの酸素富化を行う方法、（ii）高温下での圧力変化により酸素を吸蔵、放出する酸素吸収材ａを用い、圧力スイング吸着法を利用して高炉送風用の空気ｘの酸素富化を行う方法、がある。
【００３４】
酸素富化された空気ｘは、そのまま高炉に送風されるか、他の空気と混合された後、高炉に送風される。
本発明で用いる酸素吸収材ａに特別な制限はないが、特に、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物が好適であり、そのなかでも、特定の製法で得られた酸素吸蔵能力の高い酸素吸収材ａが好ましい。これら酸素吸収材ａの詳細については後述する。
【００３５】
まず、本発明の高炉送風方法のうち、温度スイング吸着法を利用した方法、すなわち、温度変化により酸素を吸蔵、放出する酸素吸収材ａを用い、温度スイング吸着法を利用して高炉送風用の空気ｘの酸素富化を行う方法について説明する。
この本発明法は、酸素吸収材ａとして、高温側で酸素を放出し、低温側で酸素を吸蔵する酸素吸収材ａを用い、温度スイング吸着法により酸素吸収材ａへの酸素の吸蔵と、酸素吸収材ａからの酸素の放出を行うことを利用して高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風方法であり、酸素吸収材ａを空気ｙ（通常の空気）と接触させることにより酸素を吸蔵させ、この酸素を吸蔵させた酸素吸収材ａを高炉送風用に加熱された高温の空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化し、この酸素富化された空気ｘを高炉に送風する。この場合、酸素富化された空気ｘは、そのまま高炉に送風するのが好ましいが、他の空気と混合して高炉に送風してもよい。
【００３６】
この方法で使用する酸素吸蔵材ａは、ある温度又は温度領域を境として低温側で酸素を吸蔵（吸収）し、高温側で酸素を放出（脱蔵）する特性を持つので、上記のように高炉送風用に加熱された高温の空気ｘ（熱風）の熱を利用して、酸素吸蔵材ａから空気ｘに直に酸素を放出させ、空気ｘを酸素富化することができる。この酸素吸収材ａは、例えば、図１１に示すような酸素吸蔵・脱蔵特性（図１１（ア）の吸蔵曲線および脱蔵曲線）を有する。後述するように、この例では、酸素吸蔵温度は５４１℃以下であり、５４０℃以下で特に高く且つ安定した吸蔵特性が得られる。また、酸素脱蔵温度は５８６℃以上であり、５８７℃以上で特に高く且つ安定した脱蔵特性が得られる。
一方、高炉設備において熱風炉で製造される高温の空気ｘの温度は、熱風炉の能力により様々ではあるが、概ね８００〜１３００℃程度であり、酸素吸蔵材ａの酸素脱蔵に必要な温度条件を十分に満足する。
なお、以下の説明において、酸素吸蔵時や酸素脱蔵時の酸素吸収材ａの温度は、酸素富化塔などに設置される温度センサ（熱電対など）で測定される酸素吸収材の温度である。
【００３７】
本発明法は、例えば、循環経路内で酸素吸収材ａを循環移動させ、この循環経路途中の異なる位置で下記ｉ）、ii）の工程をそれぞれ行うことで実施することができる。
ｉ）酸素吸収材ａを空気ｙと接触させることにより酸素を吸蔵させる。
ii）上記工程ｉ）により酸素を吸蔵させた酸素吸収材ａを空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化する。
【００３８】
図１は、その一実施形態を模式的に示したものであり、１は酸素吸収材ａの循環経路、２はその途中に設けられた酸素富化塔である。
この実施形態では、適当な移送手段（例えば、コンベアなどの機械的移送手段、気送手段など）を用いて酸素吸収材ａを循環経路１内で循環移動させ、酸素富化塔２において、酸素吸収材ａを高温の空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化し、酸素富化塔２から出た酸素吸収材ａを、循環経路１の途中で空気ｙと接触させることにより酸素を吸蔵させる。酸素富化塔２から出た酸素吸収材ａは、空気ｘとの接触により高温となっているが、冷却（自然放冷又は強制冷却）されることにより再び酸素を吸収できるようになる。図１に、循環経路１の途中で酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させる酸素吸蔵部８を示すが、この酸素吸蔵部８は、酸素吸収材ａを空気ｙ（大気）に曝すだけの場所（酸素吸収材ａの移送部など）でもよいし、酸素の吸蔵速度を高めるために空気ｙを酸素吸収材ａに積極的に接触させる設備でもよい。例えば、後者の場合には、酸素吸収材ａにブロアーやコンプレッサーなどで加圧した空気ｙ（常温）を酸素吸収材ａに吹き込む設備などが挙げられる。
【００３９】
酸素富化塔２を出た酸素吸収材ａは空気ｘとの接触で昇温しているため、酸素吸蔵部８では、酸素吸収材ａを空気ｙ（常温）と接触させることにより、冷却されつつ酸素が吸蔵されるようにすることが好ましいが、酸素吸収材ａを事前に冷却するため、酸素吸収材移送方向での酸素富化塔２の下流側に熱交換器９を設け、この熱交換器９で冷却された酸素吸収材ａを酸素吸蔵部８に送るようにしてもよい。熱交換器９は、種々の方式のものが採用できるが、蒸気を製造するなど排熱を有効に利用できるものが好ましい。
【００４０】
酸素富化塔２の内部には、酸素吸収材ａを移動させながら向流式で空気ｘと接触させる酸素吸収材充填層１０（移動層）が形成される。循環経路１を移送されてきた酸素吸収材ａは、酸素富化塔２の上部（上端）から酸素吸収材充填層１０に装入され、後述するように、酸素吸収材充填層１０を移動（下降）する過程で加熱されて空気ｘに酸素を放出する。酸素を放出した酸素吸収材ａは、酸素富化塔２の下部（下端）から酸素吸収材ａが適量ずつ排出され、循環経路１の下流側に移送される。すなわち、酸素吸収材充填層１０の上部（上端）から装入された酸素吸収材ａは、酸素吸収材充填層１０内を順次下方に移動し、酸素吸収材充填層１０の下部（下端）から順次排出される。
【００４１】
高炉送風用の高温の空気ｘは、酸素富化塔２（酸素吸収材充填層１０）に対して、その下端から導入され、酸素吸収材充填層１０内を上昇して流れた後、酸素富化塔２（酸素吸収材充填層１０）の上端から排出される。酸素吸収材充填層１０内を上昇して流れる空気ｘは、酸素吸収材充填層１０内を移動（下降）する酸素吸収材ａと向流状態で接触し、これにより酸素吸収材ａが昇温し、吸蔵された酸素が空気ｘに放出され、空気ｘが酸素富化される。酸素富化塔２（酸素吸収材充填層１０）の上端から排出された空気ｘは、高炉に送風される。
【００４２】
図１の右側には、酸素富化塔２（酸素吸収材充填層１０）内の高さ方向の温度分布を示している。酸素富化塔２（酸素吸収材充填層１０）の下端が高温の空気ｘの入口であるので、酸素吸収材充填層１０内の酸素吸収材ａの温度は層下側ほど高く、酸素吸収材充填層１０の下端で最大（例えば６２０〜６３０℃）となっている。酸素吸収材充填層１０内の酸素吸収材ａの温度は、高温の空気ｘの流量や酸素吸収材ａの循環量などに依存するが、酸素吸収材充填層１０の途中から酸素吸蔵材ａが酸素を放出する温度（例えば、６００℃以上）となるように、すなわち、酸素吸収材充填層１０の下部領域が酸素吸蔵材ａが酸素を放出する温度（例えば、６００℃以上）となり、酸素放出領域となるように設定する。したがって、酸素吸収材充填層１０内の酸素吸蔵材ａは、上部領域では酸素を吸蔵したままであり、下部領域で空気ｘに酸素を放出する。
【００４３】
この図１の実施形態における酸素吸収材ａ（図１１に示すような酸素吸蔵・脱蔵特性を有する酸素吸収材）の温度の推移について、一例を挙げると、酸素吸収材ａは酸素吸収材充填層１０の下端から約６２０℃で排出された後、熱交換器９に導入されて約５５０℃まで冷却され、さらに酸素吸蔵部８で温度が低下し、その出側位置で約５４０℃となり、その温度で酸素吸収材充填層１０上に戻される。そして、酸素吸収材充填層１０を降下する過程で空気ｘ（１１００℃）との接触で約６２０℃まで昇温する。
【００４４】
図２は、高炉と熱風炉を含む高炉設備全体の操業状況の一例を示しており、高炉Ａに送風する高温の空気ｘを得るために、送風ブロアー（図示しない）により熱風炉Ｂに空気を送り込む。熱風炉Ｂで得られた高温（通常８００〜１３００℃程度）の空気ｘは、流路Ｃ（送風管）で高炉に供給されるが、その一部が流路Ｃから分岐した流路Ｃ１で酸素富化塔２（酸素吸収材充填層１０）に送られて、上述したように酸素富化される。酸素富化塔２で酸素富化された空気ｘは、再び流路Ｃを流れる空気ｘと合流し（混合される）、高炉Ａに送られる。この空気ｘは羽口１１を通して高炉Ａ内に吹き込まれる。
【００４５】
ところで、近年の高炉操業では、高炉の還元材として使用される高価なコークスの一部を、微粉炭に代表される補助還元材で代替することが一般的に行われている。多くの場合、補助還元材は粉粒状のものが羽口から吹き込まれるが、粉の状態で高炉Ａの内部に蓄積すると通気性を阻害するため、高炉の中で完全に気化することが望まれる。気化するためには酸素濃度が高いほどよいことから、本発明で酸素富化された空気ｘは、図２のように流路Ｃを流れる高温の空気ｘと混合することなく、直接羽口１１に導入してもよい。
【００４６】
図３および図４は、図１の実施形態をより具体化した実施形態を示すものであり、図３は全体説明図、図４は、図３において酸素富化塔２から出た酸素吸収材ａを移送する流路と、これに付設されたバルブ機構の詳細を部分的に示す説明図である。
この実施形態では、酸素吸収材充填層１０の下部（下端）から循環経路１に排出された酸素吸収材ａを、循環経路１の上流領域において空気ｙと接触させることにより酸素を吸蔵させ、それよりも下流側の領域では、常温の空気ｘａ（熱風炉で加熱する前の高炉送風用空気の一部）をキャリアガスとして気送し、酸素吸収材ａを酸素富化塔２まで気送した空気ｘａを、酸素富化塔２で酸素富化された空気ｘと合流させるようにしてある。この酸素吸収材気送用の空気ｘａは、昇圧機で昇圧した後、熱風炉で加熱する前の高炉送風用空気の一部である。
【００４７】
循環経路内で酸素吸収材ａを循環移動させ、その循環経路途中の異なる位置で、酸素吸収材ａに対する酸素の吸蔵と、酸素吸収材ａからの酸素の放出による空気ｘの酸素富化を行う場合、酸素吸収材ａの移送手段としてコンベアなどの機械的な移送手段を用いると、気密性を保ったり或いは放熱ロスを低減するために、移送経路（循環経路）全体を密閉構造とする必要があり、設備が複雑化するとともに、コスト高になる難点があるが、本実施形態では、空気による気送によって酸素吸収材ａを循環移動させるので、簡易な設備で低コストに酸素吸収材ａを循環移動させることができる。しかも、気送用の空気ｘａは、熱風炉で加熱する前の高炉送風用空気の一部を抜き出したものであり、酸素吸収材ａを酸素富化塔２まで気送した後は、酸素富化塔２で酸素富化された空気ｘ（熱風炉で加熱された高炉送風用空気）と合流させるので、高炉送風用空気の温度低下やエネルギー損失は生じない。
【００４８】
この実施形態の酸素富化塔２は、図１と同じく、塔内部に酸素吸収材ａが充填された酸素吸収材充填層１０が形成され、この酸素吸収材充填層１０内を高炉送風用の空気ｘが上向きに流れて通過し、その際に酸素吸収材ａに吸蔵された酸素が空気ｘに放出されるようにしたものであるが、酸素吸収材充填層１０にその下端から空気ｘを導入するための空気導入口２０と、酸素吸収材充填層１０を通過することで酸素富化された空気ｘを排出するための空気排出口２１と、酸素吸収材充填層１０にその上端から酸素吸収材ａを導入するため、空気排出口２１に面して設けられる酸素吸収材導入口２２と、酸素吸収材充填層１０の下端から酸素吸収材ａを排出するための酸素吸収材排出口２３を有している。
【００４９】
酸素富化塔２内の下部には分散板１６（多孔板、多孔質板など）が設けられ、その上方空間に酸素吸収材充填層１０が形成される。酸素吸収材排出口２３は酸素吸収材充填層１０の下端位置に設けられる。分散板１６は、水平でもよいが、本実施形態では、酸素吸収材排出口２３に向けて下向きに傾斜しており、酸素吸収材ａが円滑に酸素吸収材排出口２３に導かれるようにしてある。
分散板１６の下方空間は風箱部１７となっており、この風箱１７の下部に空気導入口２０が設けられている。空気導入口２０から風箱部１７に導入された空気ｘは、分散板１６を通じて酸素吸収材充填層１０に導入される。
【００５０】
１２〜１４は、空気ｘ又は／酸素吸収材ａを移送するための流路であり、このうち流路１３の一部と流路１４が酸素吸収材ａの循環経路１を構成している。
流路１２は、酸素吸収材充填層１０の下端に空気ｘを導入するためのもので、空気導入口２０に接続される。
高炉送風設備では、昇圧機で昇圧された高炉送風用の空気（常温）が熱風炉で加熱され、高温の空気（熱風）となる。上記空気ｘは、この高温の空気（熱風）である。流路１３は、昇圧機で昇圧した高炉送風用空気を熱風炉に供給する流路の途中から分岐した流路であり、熱風炉で加熱される前の空気（常温）の一部を酸素吸収材気送用として供給する。流路１３の端部は酸素吸収材導入口２２に接続される。
【００５１】
流路１４は、酸素吸収材排出口２３から排出された酸素吸収材ａを流路１３まで移送する酸素吸収材移送用流路であり、一端が酸素吸収材排出口２３に接続されるとともに、他端が流路１３の途中に接続されている。この流路は、酸素吸収材排出口２３から排出された酸素吸収材ａを自然流下又は／及び機械手段により流路１３まで移送する。すなわち、例えば、（i）流路１４に傾斜をつけることで、自重で流路１３方向に自然に流下させる、（ii）流路１４に振動機構を付設して、その振動で流路１３方向に移動させる、（iii）上記（i）と（ii）を組み合わせ、流路１４に傾斜をつけるとともに、振動機構を付設し、流路の傾斜と振動機構による振動で流路１３方向に移動させる、などの方式を採ることができる。
【００５２】
酸素吸蔵部８は流路１４の途中に設けられ、流路１４を移送中の酸素吸収材ａを空気ｙと接触させ、酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させる。本実施形態の酸素吸蔵部８は、流路１４の途中に適当な間隔で２つのバルブ１８，１９を設け、その間の流路部分１４０を空気ｙが通過するように、空気ｙを給排気する空気管２４ｅ，２４ｆを接続している。本実施形態では、流路部分１４０内の酸素吸収材ａが空気ｙと十分に接触するようにするため、空気管２４ｅが風箱部２８を介して流路部分１４０に接続され、流路部分１４０と風箱部２８は分散板２９で仕切られた構造となっている。空気管２４ｅにはブロアーやコンプレッサーで加圧した空気ｙ（通常、常温の空気）が送られる。
また、空気管２４ｅにはバルブ２５ｅが、空気管２４ｆにはバルブ２５ｆが、それぞれ設けられている。さらに、バルブ１８をバイパスするバイパス流路２６を流路１４と並行して設けるとともに、このバイパス流路２６の途中にバルブ２７を設けられている。また、空気管２４ｆには、バルブ２５ｆの下流側に熱交換器３０が設けられている。
【００５３】
本実施形態では、流路１３のうちの流路１４の接続部と酸素吸収材導入口２２間の流路部分１３０と、流路１４とにより、酸素吸収材ａの循環経路１が構成される。この循環経路１では、酸素吸収材排出口２３から排出された酸素吸収材ａが、流路１４を通じて酸素吸蔵部８を経て流路１３まで移送された後、流路１３を流れる空気ｘａをキャリアガスとして、流路部分１３０内を酸素吸収材導入口２２まで気送されるようにしてある。
また、実施形態では、上述したバルブ１８，１９などの開閉操作により、流路１４を通じた流路１３から酸素富化塔２への空気ｘａの流入が防止されつつ、酸素吸収材排出口２３から排出された酸素吸収材ａが、流路１４通じて酸素吸蔵部８を経て流路１３まで移動できるようにしている。
【００５４】
以上のような図３及び図４に示す設備では、次のようにして本発明法による高炉送風が行われる。
酸素富化塔２の空気導入口２０には、流路１２を通じて高温の空気ｘが導入され、この空気ｘが分散板１６を通じて酸素吸収材充填層１０に吹き込まれる。この空気ｘが充填層を上昇する過程で、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素が空気ｘに放出され、空気ｘは酸素富化される。この酸素富化された空気ｘは空気排出口２１から排出され、高炉に送られる。酸素吸収材充填層１０内で空気ｘに酸素を放出した酸素吸収材ａは、定量ずつ酸素吸収材排出口２３から流路１４に排出され、酸素吸蔵部８で酸素を吸収させた後、循環経路１で酸素富化塔２に戻される。
【００５５】
酸素吸収材充填層１０内の酸素吸収材ａの排出時以外は、流路１４のバルブ１８，１９、空気管２４ｅ，２４ｆのバルブ２５ｅ，２５ｆ、バイパス流路２６のバルブ２７はいずれも閉じている。酸素吸収材充填層１０内の酸素吸収材ａの排出時には、バルブ１８を開いて酸素吸収材排出口２３から流路部分１４０に一定量の酸素吸収材ａを流入させた後、バルブ１８を閉じる。次いで、バルブ２５ｅ，２５ｆを開き、空気管２４ｅから流路部分１４０に空気ｙが供給される。空気ｙは分散板部２９を通じて流路部分１４０内に吹き込まれ、酸素吸収材ａはこの空気ｙと接触することにより冷却されるとともに、空気ｙの酸素を吸収し、再び酸素を十分に吸蔵した状態となる。この酸素吸収材ａは、循環経路１で酸素富化塔２に戻され、酸素吸蔵部８には、次の酸素吸収材ａ（空気ｘに酸素を放出し終えた酸素吸収材ａ）が酸素吸収材充填層１０から排出され、上記と同様の酸素の吸蔵がなされるが、このために次のような操作がなされる。
【００５６】
流路部分１４０内への空気ｙの供給により酸素吸収材ａが酸素を十分に吸蔵したら、バルブ２５ｅ，２５ｆを閉じて空気ｙの供給を止め、流路部分１４０内の酸素吸収材ａの入れ替え（すなわち、酸素を吸蔵した酸素吸収材ａの流路１３側への移送と、酸素吸収材充填層１０から排出される次の酸素吸収材ａの受け入れ）を行うが、流路部分１４０内の圧力は空気ｘ（熱風）の圧力よりも低いため、バルブ１８，１９を開放しただけでは、流路部分１４０内での酸素吸収材ａの入れ替えを円滑に行うことができない。このため、まず、バイパス流路２６のバルブ２７を開放して流路部分１４０内の圧力を空気ｘ（熱風）の圧力と同程度にしてから、バルブ１８，１９を開放する。これにより、流路部分１４０内の酸素吸収材ａ（酸素を吸蔵した酸素吸収材ａ）が流路１３側に移送されるとともに、流路部分１４０に酸素吸収材充填層１０側から新たに酸素吸収材ａが流入し、一定量が流入したらバルブ１８，１９を閉じる。その後、バルブ２７を閉じ、バルブ２５ｅ，２５ｆを開き、空気管２４ｅから流路部分１４０に空気ｙが供給して、上記と同様に酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させる。このようなプロセスを繰り返すことにより、酸素吸収材ａへの酸素再吸蔵と、酸素富化塔２への循環がなされる。
【００５７】
酸素が再吸蔵された酸素吸収材ａを酸素富化塔２に循環させるために、熱風炉で加熱する前の高炉送風用空気の一部（空気ｘａ）が抜き出されて流路１３に流れ、この空気ｘａは、酸素吸蔵部８を経て流路１４を移送されてきた酸素吸収材ａのキャリアガスとなり、流路部分１３０内を酸素富化塔２まで気送する。酸素吸収材導入口２２から酸素富化塔２内に導入された酸素吸収材ａは、酸素吸収材充填層１０上に落下し、充填層の一部となる。一方、キャリアガスである空気ｘａは、酸素吸収材充填層１０を通過して酸素富化された空気ｘと合流し、空気排出口２１から酸素富化塔２外に排出され、高炉に送られる。
なお、酸素吸蔵部８（流路部分１４０）において酸素吸収材ａと接触した空気ｙは高温の窒素富化空気となり、この窒素富化空気は空気管２４ｆで排出される途中で熱交換器３０で熱回収される。また、この熱交換器３０で熱回収する代わりに、熱風炉の燃焼用空気として使用することで、或いはバーナーの燃焼ガスに混合することで熱回収してもよい。
【００５８】
この図３及び図４の実施形態における酸素吸収材ａ（図１１に示すような酸素吸蔵・脱蔵特性を有する酸素吸収材）の温度の推移について、一例を挙げると、酸素吸収材ａは酸素吸収材充填層１０の下端から約６２０℃で排出された後、酸素吸蔵部８（流路部分１４０）で冷却され、その出側位置で約５４０℃となる。さらに、流路部分１３０中を空気ｘａ（常温）で気送される過程で冷却され、酸素吸収材導入口２２で約５００℃となり、その温度で酸素吸収材充填層１０上に戻される。そして、酸素吸収材充填層１０を降下する過程で空気ｘ（１１００℃）との接触で約６２０℃まで昇温する。
【００５９】
図５及び図６は、本発明の他の実施形態を示すものであり、図５は設備全体の平面を模式的に示す説明図、図６は酸素富化塔の縦断面を模式的に示す説明図である。
さきに述べたように、酸素吸収材ａを循環経路内で循環移動させるための動力コストはなるべく低く抑えることが望ましく、例えば、コンベアなどの搬送手段を利用して酸素吸収材ａを循環経路内で循環移動させる場合でも、酸素吸収材ａを重力に逆らって持ち上げるエネルギーをできるだけ小さくすることが望ましい。
【００６０】
本実施形態では、酸素富化塔２内において酸素吸収材ａをスロープを利用して移動させるようにすることで、酸素富化塔２の酸素吸収材導入口と酸素吸収材排出口の高低差をできるだけ小さくし、酸素吸収材ａを循環経路内で循環移動させために、酸素吸収材ａを重力に逆らって持ち上げるエネルギーをできるだけ小さくするようにしている。
この実施形態の酸素富化塔２は、上下方向に空気ｘが通過する空間部３１と、この空間部３１を横断するように設けられるスロープ３２と、このスロープ３２の高所側の端部に酸素吸収材ａを導入する酸素吸収材導入口３３と、スロープ３２の低所側の端部から酸素吸収材ａを排出する酸素吸収材排出口３４を有している。
酸素富化塔２の空間部３１は、下部に空気導入口４３を、上部に空気排出口４４をそれぞれ有しており、空気ｘが下から上に通過する。
【００６１】
スロープ３２の傾斜（傾斜角θ）は、粒状の酸素吸収材ａが自重で自然流下できるようなものとする。
スロープ３２には、その全面に空気を通す通孔３２０が形成され、空間部３１を通過する空気ｘがスロープ３２（通孔３２０）を通り抜け、その際にスロープ３２上の酸素吸収材ａが空気ｘと接触できるようにしてある。
通孔３２０の形状等は、小孔、スリット状の孔、格子状の孔など任意であり、したがって、スロープ３２は、格子（複数枚の板を平行に並べた格子）、多孔板、多孔質板など任意の部材で構成できる。本実施形態のスロープ３２は、複数枚の板３２１を縦状にして平行に並べた格子で構成され、板３２１間の隙間が通孔３２０を構成している。
【００６２】
酸素吸収材導入口３３には導入管４１が接続され、この導入管４１には適当な間隔で２つのバルブ３９ｇ，３９ｈが設けられている。また、酸素吸収材排出口３４には排出管４２が接続され、この排出管４２にも適当な間隔で２つのバルブ４０ｇ，４０ｈが設けられている。
循環経路１は、酸素吸収材排出口３４から排出された酸素吸収材ａを酸素吸蔵部８を経て酸素吸収材導入口３３に移送する移送コンベア３５を有している。この移送コンベア３５は、循環経路１の全長に設けてもよいし、循環経路１の一部にのみ設け、残りの部分は他の移送手段を設けてもよい。
なお、図１の実施形態と同様に、酸素吸蔵部８は、酸素吸収材ａを空気ｙ（大気）に曝すだけの場所（酸素吸収材ａの移送部など）でもよいし、酸素の吸蔵速度を高めるために空気ｙを酸素吸収材ａに積極的に接触させる設備でもよい。
【００６３】
以上のような図５及び図６に示す設備では、次のようにして本発明法による高炉送風が行われる。
移送コンベア３５などで循環経路１を循環移動する酸素吸収材ａは、酸素吸蔵部８で酸素を吸蔵した後、酸素富化塔２に順次導入され、ここで、酸素吸収材ａが空気ｘと接触することにより、吸蔵された酸素が空気ｘに放出され、空気ｘが酸素富化される。
【００６４】
酸素富化塔２を流れる空気ｘが酸素吸収材導入口３３や酸素吸収材排出口３４から流出しないようにするため、バルブ３９ｇ，３９ｈとバルブ４０ｇ，３９ｈの開閉操作により、酸素富化塔２内のスロープ３２に対する酸素吸収材ａの導入と、スロープ３２上を移動し終わった酸素吸収材ａの排出を行う。すなわち、酸素吸収材導入口３３側では、バルブ３９ｇを閉じた状態で、バルブ３９ｈを開いて酸素吸収材ａを流入させた後、バルブ３９ｈを閉じ、次いでバルブ３９ｇを開いて酸素吸収材ａをスロープ３２に流入させる。このバルブ操作を繰り返すことにより、スロープ３２に酸素吸収材導入口３３からほぼ連続的に酸素吸収材ａを導入することができる。
【００６５】
一方、酸素吸収材排出口３４側では、バルブ４０ｈを閉じた状態で、バルブ４０ｇを開いて適量の酸素吸収材ａを酸素富化塔２から排出した後、バルブ４０ｇを閉じ、次いでバルブ４０ｈを開いて酸素吸収材ａを排出する。このバルブ操作を繰り返すことにより、スロープ３２を流下し終えた酸素吸収材ａを酸素吸収材導入口３４からほぼ連続的に排出することができる。スロープ３２上に載せられた酸素吸収材ａは、酸素吸収材排出口３４からの酸素吸収材ａの排出に伴い、スロープ３２上を順次流下する。
【００６６】
なお、上述したバルブ操作により酸素吸収材ａを導入管４１を経て酸素吸収材導入口３３からスロープ３２に流入させるには、例えば、導入管４１に傾斜をつけて自然流入させる、搬送手段（図示せず）により移動させる、などの方法を採ることができる。また、上述したバルブ操作により酸素吸収材ａを酸素吸収材排出口３４から排出管４２を経て循環経路１に排出するには、例えば、排出管４２に傾斜をつけて自然流出させる、搬送手段（図示せず）により移動させる、などの方法を採ることができる。
【００６７】
空間部３１では、空気導入口４３から空気ｘが導入され、下から上に空気ｘが流れており、この空気ｘがスロープ３２の通孔３２０を通過する際にスロープ３２上の酸素吸収材ａと接触する。これにより酸素吸収材ａが加熱され、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素が空気ｘに放出され、空気ｘは酸素富化される。この酸素富化された空気ｘは空気排出口４４から排出され、高炉に送られる。
酸素富化塔２から循環経路１に排出された酸素吸収材ａは、酸素富化塔２内での空気ｘとの接触により高温となっているが、冷却（自然放冷又は強制冷却）されることにより再び酸素を吸収できるようになる。このため、酸素富化塔２から排出された酸素吸収材ａは、循環経路１での移送中に冷却された後、酸素吸蔵部８において酸素を吸収させるか、若しくは、酸素吸蔵部８において冷却されつつ、酸素を吸収させる。酸素吸蔵部８で酸素を吸収させた酸素吸収材ａは、循環経路１で酸素富化塔２に戻される。なお、酸素吸収材ａを冷却する際には、熱回収手段により酸素吸収材ａから熱回収してもよい。
以上のようなプロセスを繰り返すことにより、酸素吸収材ａへの酸素再吸蔵と、酸素富化塔２への循環がなされる。
【００６８】
本実施形態では、スロープ３２の長さがＬのとき、酸素富化塔２の酸素吸収材導入口３３と酸素吸収材排出口３４の高低差、つまり、酸素吸収材ａを循環経路１内で循環移動させる際に酸素吸収材ａを持ち上げる高さはＬsinθであり、例えば、Ｌ＝１ｍ、θ＝１０°では、酸素吸収材ａを持ち上げる高さは０．１７４ｍとなり、酸素吸収材ａを循環経路１内で循環移動させる際に酸素吸収材ａを持ち上げる高さを十分に低くし、酸素吸収材ａを循環移動させる動力エネルギーを十分に小さくすることができる。
【００６９】
この図５及び図６の実施形態における酸素吸収材ａ（図１１に示すような酸素吸蔵・脱蔵特性を有する酸素吸収材）の温度の推移について、一例を挙げると、酸素吸収材ａは酸素富化塔２から約５８７℃で排出された後、酸素吸蔵部８（流路部分１４０）で冷却され、その出側位置で約５４０℃となる。この温度（約５４０℃）で酸素富化塔２に戻され、スロープ３２を移動する過程で空気ｘ（１１００℃）との接触で約５８７℃まで昇温する。
【００７０】
図７〜図９は本発明の他の実施形態を示すもので、循環経路に設ける移送コンベアを簡略化（短縮化）するために、図５及び図６に示される酸素富化塔２を循環経路１に複数配置（直列に配置）したものである。図７は設備全体の平面を模式的に示す説明図、図８は１つの酸素富化塔の縦断面を模式的に示す説明図、図９は２つの酸素富化塔間の移送コンベア及び酸素吸蔵部の縦断面を模式的に示す説明図である。
【００７１】
この実施形態では、循環経路１の途中に、図５及び図６に示されるタイプの酸素富化塔２を４基設けるとともに、隣り合う２つの酸素富化塔２間に移送コンベア３５を設け、この移送コンベア３５により、一方の酸素富化塔２の酸素吸収材排出口３４から排出された酸素吸収材ａが、酸素吸蔵部８を経て他方の酸素富化塔２の酸素吸収材導入口３３に移送されるようにしてある。
なお、酸素富化塔２の設置数は任意であるが、閉じた回路を形成するために、特に３基以上好ましい。
【００７２】
この実施形態では、隣り合う２つの酸素富化塔２間に、移送コンベア３５を利用して酸素吸蔵部８が設けられている。すなわち、隣り合う２つの酸素富化塔２間には、空気導入口３６０と空気排出口３６１を有し、移送コンベア３５の長手方向の少なくとも一部を覆うカバー３６と、このカバー３６の空気導入口３６０に空気ｙを供給する空気供給手段３７を備えた酸素吸蔵部８が設けられている。
また、本実施形態では、カバー３６の空気排出口３６１から排出された空気ｙから熱回収を行うための熱回収手段３８が設けられている。
【００７３】
図７〜図９の実施形態では、酸素吸収材ａは４基の酸素富化塔２に対して順次導入・排出を繰り返しながら循環経路１を循環移動するが、１つの酸素富化塔２で空気ｘに酸素を放出した後、排出された酸素吸収材ａは、移送コンベア３５で隣接する酸素富化塔２に移送される間に、酸素吸蔵部８で酸素を吸蔵し、次の酸素富化塔２に導入される。酸素吸蔵部８では、空気供給手段３７によりカバー３６内に空気ｙが導入され、移送コンベア３５で移送中の酸素吸収材ａを冷却しつつ、酸素吸収材ａに空気ｙの酸素を吸蔵させる。カバー３６から排出された空気ｙは熱回収手段（熱交換器等）に供給されて、熱回収される。
【００７４】
以上挙げた実施形態は、循環経路１内で酸素吸収材ａを循環移動させ、その循環経路途中の異なる位置で、酸素吸収材ａに対する酸素の吸蔵と、酸素吸収材ａからの酸素の放出による空気ｘの酸素富化を行うようにしたものであるが、酸素吸収材ａを循環移動させることなく、酸素吸収材ａが充填される固定層式の複数基の酸素富化塔３を用い、これら複数の酸素の酸素富化塔３において、酸素吸蔵と酸素放出が交互になされるようにしてもよい。すなわち、本発明法は、例えば、酸素吸収材ａが充填された複数基の酸素富化塔３を備えた高炉送風設備において、操業中の同時期に、下記ｉ）、ii）の工程を、それぞれ１つ以上の酸素富化塔３で行うとともに、各酸素富化塔３では、下記ｉ）、ii）の工程を１サイクルとして行い、且つこのサイクルを繰り返し行うことによっても実施することができる。
【００７５】
ｉ）酸素富化塔３に空気ｙを供給し、酸素吸収材ａを空気ｙと接触させることにより酸素を吸蔵させる。
ii）上記工程ｉ）により酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させた酸素富化塔３に空気ｘを供給し、酸素吸収材ａを空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化する。
この方法に用いられる酸素富化塔３は、酸素吸収材ａが充填された酸素吸収材充填層（固定層）を有し、この酸素吸収材充填層に対して空気ｘ（熱風）と空気ｙを選択的に導入できるようにしたものである。
【００７６】
図１０は、この方法の一実施形態を模式的に示すもので、２基の酸素富化塔３A，３Bを用いる場合を示している。
酸素富化塔３A，３Bは、それぞれ酸素吸収材充填層５０（固定層）を有している。各酸素富化塔３A，３Bの下端には、酸素吸収材充填層５０に空気ｘを導入するための空気供給管４５A，４５Bが接続され、これら空気供給管４５A，４５Bには、本管である空気供給管４５から空気ｘが供給される。また、各酸素富化塔３A，３Bの上端には、酸素吸収材充填層５０を通過した空気ｘを排出するための空気排出管４６A，４６Bが接続され、これら空気排出管４６A，４６Bから排出された空気ｘは、本管である空気供給管４６に導かれる。
【００７７】
さらに、各酸素富化塔３A，３Bの上端には、酸素吸収材充填層５０に空気ｙを導入するための空気供給管４７A，４７Bが接続され、各酸素富化塔３A，３Bの下端には、酸素吸収材充填層５０を通過した空気ｙを排出するための空気排出管４８A，４８Bが接続されている。
そして、空気供給管４５A，４５Bにはバルブ５１A，５１Bが、空気排出管４６A，４６Bにはバルブ５２A，５２Bが、空気供給管４７A，４７Bには、バルブ５３A，５３Bが、空気排出管４８A，４８Bには、バルブ５４A，５４Bが、それぞれ設けられる。
【００７８】
まず、図１０（ア）において、酸素富化塔３Aの酸素吸収材充填層５０の酸素吸収材ａは酸素を吸蔵した状態に、酸素富化塔３Bの酸素吸収材充填層５０の酸素吸収材ａは酸素が放出された状態にあり、上述した各バルブの開閉操作により、空気供給管４５Aを通じて酸素富化塔３Aに空気ｘが供給され、酸素吸収材ａを空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化する。この酸素富化された空気ｘは、酸素富化塔３Aの上端から空気排出管４６Aを通じて排出され、高炉送風される。一方、空気供給管４７Bを通じて酸素富化塔３Bに空気ｙが供給され、酸素吸収材ａを空気ｙと接触させることにより、酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させる。酸素富化塔３Bを通過した空気ｙは、空気排出管４８Bを通じて排出される。
【００７９】
酸素富化塔３Aにおける酸素吸収材ａからの空気ｘへの酸素の放出と、酸素富化塔３Bにおける空気ｙからの酸素吸収材ａへの酸素の吸蔵が完了したら、上述した各バルブの開閉操作により、図１０（イ）に示すように酸素富化塔３Aと酸素富化塔３Bの切り替えを行う。すなわち、空気供給管４５Bを通じて酸素富化塔３Bに空気ｘが供給され、酸素吸収材ａを空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化する。この酸素富化された空気ｘは、酸素富化塔３Bの上端から空気排出管４６Bを通じて排出され、高炉送風される。一方、空気供給管４７Aを通じて酸素富化塔３Aに空気ｙが供給され、酸素吸収材ａを空気ｙと接触させることにより、酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させる。酸素富化塔３Aを通過した空気ｙは、空気排出管４８Aを通じて排出される。以上を繰り返すことにより、酸素富化された空気ｘを連続的に高炉送風することができる。
【００８０】
この図１０の実施形態における酸素吸収材ａ（図１１に示すような酸素吸蔵・脱蔵特性を有する酸素吸収材）の温度について、一例を挙げると、例えば、図１０（ア）において、酸素脱蔵を行う酸素富化塔３Aでは、酸素吸収材ａの温度が５８７℃以上で酸素脱蔵がなされる。酸素富化塔３A内の酸素吸収材ａは、空気ｘ（１１００℃）の供給により下端側から上端側に向かって順に昇温していき、酸素富化塔３A上端位置の酸素吸収材ａの温度が５８７℃になった時点（酸素富化塔３Aの上端温度が５８７℃になれば酸素富化塔３Aの全域で５８７℃以上となっている）で酸素脱蔵が完了する。一方、酸素吸蔵を行う酸素富化塔３Bでは、酸素吸収材ａの温度が５４０℃以下で酸素吸蔵がなされる。酸素吸収材ａは、空気ｙ（常温）の供給により上端側から下端側に向かって順に降温していき、酸素富化塔３B下端位置の酸素吸収材ａの温度が５４０℃になった時点（酸素富化塔３Aの下端温度が５４０℃になれば酸素富化塔３Bの全域で５４０℃以下となっている）で酸素吸蔵が完了する。
なお、以上の方法では酸素吸収材ａを循環移動させる必要がなく、その分のエネルギーは減少するが、ブロアーの運転などが必要となり、経済的には酸素吸収材ａを循環移移動させる場合とほぼ同一である。
【００８１】
次に、本発明で使用する酸素吸収材ａについて説明する。
本発明で用いる酸素吸収材ａに特別な制限はないが、所望の性能を有する一方で、希少元素などを使用しない安価な材料であることが望ましく、この観点からして、特に、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物が好適であり、そのなかでも、特定の製法で得られた酸素吸蔵能力の高い酸素吸収材ａが好ましい。なお、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物を酸素吸収材として用いることは、例えば、特許文献２などに開示されている。
【００８２】
Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物は、特定の温度又は温度領域を境として結晶の形態が以下のように変化し（但し、昇温過程においては５８６℃までII相、５８６℃以上でI相であり、降温過程においては５４１℃までI相、５４１℃以下でII相である）、
I相：Ｃａ２ＡｌＭｎＯ５（酸素を放出した状態：大気圧下では５８６℃以上）
II相：Ｃａ２ＡｌＭｎＯ５．５（酸素を吸収した状態：大気圧下では５４１℃以下）
酸素の結合量が上記結晶の形態により異なるため、温度を変化させることで酸素の吸収と放出を可逆的に繰り返すことができる。
【００８３】
また、本発明者らは、ブラウンミラーライト型酸化物のなかでも、特定の製法（液体燃焼合成法）で得られたもの、具体的には、原料であるＣａ、Ａｌ、Ｍｎの各硝酸塩と液体燃焼合成用の燃料を水とともに混合した後、脱水してゲル状物質とし、このゲル状物質を加熱して燃料に着火させ、液体燃焼合成によりブラウンミラーライト型酸化物を生成（合成）させ、次いで、焼成することにより製造されたものが、特に酸素吸蔵能力を有することを見出した。すなわち、従来技術（特許文献２など）のブラウンミラーライト型酸化物は、酸素吸蔵量（酸素吸収物質の質量に対して吸蔵できる酸素量の割合。以下、同様）が最大でも２．５mass％程度であるのに対して、この特定の製法で得られたブラウンミラーライト型酸化物（以下、説明の便宜上「液体燃焼合成法による酸素吸収材」という）は、酸素吸蔵量が３．０mass％以上（最大で３．３mass％）であり、高い酸素吸蔵能力を有する。また、そのなかでも、液体燃焼合成の燃料として水溶性のアミノ酸と糖類を用いて得られるブラウンミラーライト型酸化物は、酸素吸蔵量が３．３mass％程度になり、特に高い酸素吸蔵能力を有する。したがって、液体燃焼合成法による酸素吸収材は、本発明法で用いる酸素吸収材ａとして特に好適である。
【００８４】
液体燃焼合成法による酸素吸収材の特性を調べるため、酸素吸収材の昇温時及び降温時の質量変化を熱天秤で測定した。この測定試験では、るつぼに試料（酸素吸収材）２０ｍｇをはかりとり、空気雰囲気中で２００℃から８００℃まで昇温し、その後８００℃から２００℃まで降温した。その際の室温での質量に対する質量変化率（mass％）を測定したものが図１１（図１１（ア）の吸蔵曲線および脱蔵曲線）である。なお、熱天秤装置では試料を覆うように電気ヒータが設置されており、試料は外部より加熱される。試料の温度を測定するために、試料ホルダー（プラチナ製）に温度測定器である熱電対を設置した。試料ホルダーの熱伝導率は非常に高いため、試料ホルダー温度＝試料温度とみなすことができる。
【００８５】
図１１によれば、昇温の過程において３００℃付近で質量の増加が顕著であり、質量変化率は＋３．３mass％であった。これは、この温度で結晶相が変化し、酸素を吸収したものと推定される。さらに温度を上昇させていくと、５８６℃で質量が減少した。これは先に吸収した酸素を放出したものと推定される。その後、酸素吸収材を降温させていくと５４１℃で再び質量が増加した。この変化は繰り返し可逆的に生じることが判った。すなわち、昇温時５８６℃で酸素を放出し、降温時５４１℃で酸素を吸収した。なお、試験中の排出ガスの組成を分析したところ、質量が増加する際には排出ガス中の酸素濃度が減少し、質量が減少する際には排出ガス中の酸素濃度が増加することから、この質量の増減は酸素の吸収と放出であることが確認できた。
【００８６】
ここで、図１１に示される酸素吸蔵・脱蔵特性をより詳細に説明する。まず、図１１（ア）の酸素吸蔵曲線（点線）において、質量が急激に変化する領域の高温側（質量変化率が高い側）の曲線部と低温側（質量変化率が低い側）の曲線部が、それぞれ二つの直線部とそれをなめらかに接続する曲線からなっていると考えた場合、図１１（イ）に示すように、その二つの直線部を延長し、その交点をＰ点とすると、高温側の交点ＰＡ１と低温側の交点ＰＡ２のＸ座標の平均値を酸素吸蔵特性が得られる温度（酸素吸蔵温度）の上限とする。
【００８７】
また、図１１（ア）の酸素脱蔵曲線（実線）において、質量が急激に変化する領域の高温側（質量変化率が高い側）の曲線部と低温側（質量変化率が低い側）の曲線部が、それぞれ二つの直線部とそれをなめらかに接続する曲線からなっていると考えた場合、図１１（イ）に示すように、その二つの直線部を延長し、その交点をＰ点とすると、高温側の交点ＰＤ１と低温側の交点ＰＤ２のＸ座標の平均値を酸素脱蔵特性が得られる温度（酸素脱蔵温度）の下限とする。
【００８８】
図１１の酸素吸蔵・脱蔵特性を有する酸素吸収材の場合、高温側の交点ＰＡ１と低温側の交点ＰＡ２のＸ，Ｙ座標、高温側の交点ＰＤ１と低温側の交点ＰＤ２のＸ，Ｙ座標は、それぞれ以下のようになる。
ＰＡ１＝ＸＡ１，：５３１℃，ＹＡ１：２．８％
ＰＡ２＝ＸＡ２，：５５１℃，ＹＡ２：０．１％
ＰＤ１＝ＸＤ１，：５７７℃，ＹＤ１：２．７％
ＰＤ２＝ＸＤ２，：５９５℃，ＹＤ２：０．３％
したがって、酸素吸蔵特性が得られる温度の上限は、（ＸＡ１＋ＸＡ２）／２＝５４１℃であり、５４１℃以下が酸素吸蔵温度となる。また、特に高く且つ安定した酸素吸蔵特性が得られる温度は５４０℃以下である。一方、酸素脱蔵特性が得られる温度の下限は、（ＸＤ１＋ＸＤ２）／２＝５８６℃であり、５８６℃以上が酸素脱蔵温度となる。また、特に高く且つ安定した酸素脱蔵特性が得られる温度は５８７℃以上である。
【００８９】
酸素吸収材ａは、粉体として得られるブラウンミラーライト型酸化物を適当な大きさに成形したもの（粒状又は塊状の酸素吸収材）を用いる。ブラウンミラーライト型酸化物は非常に微細な粉体として製造され、粉体のままで酸素吸収材として使用すると気流に同伴して飛散してしまうため、成形して用いる必要がある。成形方法としては、一般的に用いられるプレス成形、押し出し成形などを適用できる。通常、粉体の成形（成型）にはバインダーが用いられる。バインダーの種類に特に制限はなく、例えば、カオリナイト、ベントナイト、モンモリロナイトなどのような粘土状の無機系バインダー、アルミナゾルやシリカゾルなどの他の無機系バインダー、ピッチやでんぷんなどのような有機系バインダーなど、種々のバインダーが使用可能である。酸素吸収材ａの機能や設備のコンパクト化などの観点からはバインダーの配合量は少ないほどよいが、概ね２〜３０mass％程度の範囲において、必要とされる成形物の強度に応じて調整すればよい。
【００９０】
また、成形物内部の気体の拡散を促進するために、焼成により揮発する物質、例えばセルロースや合成樹脂の粉状物（粒径が１０μｍ〜１ｍｍ程度のもの）を配合してもよい。この粉状物の配合量も概ね２〜３０mass％程度の範囲において、成形物の強度などに応じて適宜調整すればよい。配合量が少ないと効果が小さく、多すぎると成形体の強度が低下する。
成形物の形状に特別な制限はなく、錠剤状、球状、円柱状、板状など任意である。また、特に比表面積を大きくするために、波状、中空糸状、ハニカム状などにしてもよい。酸素の粒内拡散抵抗を考慮して、表面から酸素が透過する最大距離が１０ｍｍ、望ましくは５ｍｍ（球状物であれば直径２０ｍｍ以下、望ましくは１０ｍｍ以下）程度の形状とすればよい。
【００９１】
以下、液体燃焼合成法による酸素吸収材の製法について説明する。
まず、原料であるＣａ、Ａｌ、Ｍｎの各硝酸塩と液体燃焼合成用の燃料（熱源）を水とともに混合する（工程１）。この工程では、原料に対して燃料を加え、これらを十分に混合するため、水を加えて混練する。
Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの各硝酸塩の混合割合は、モル比でＣａ：Ａｌ：Ｍｎ＝２：１：１若しくはそれに近い割合となるようにするのが好ましい。原料の粒度は特に制限はないが、概ね２ｍｍ以下の粉粒状とすれば均一な反応生成物が得られる。
原料に燃料を添加するのは、後述する工程で原料に熱を与えて所望のブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成するためである。燃料としては、水溶性のアミノ酸が適している。水溶性のアミノ酸としては、グリシン（Ｃ２Ｈ５Ｏ２Ｎ）が一般的であるが、その他に、セリン、スレオニン、チロシン、アスパラギン等も使用でき、これらの１種以上を添加することができる。
【００９２】
また、燃料としては、水溶性のアミノ酸に糖類を加えたものが特に好ましく、特に高い酸素吸蔵能力を有する酸素吸収材が得られることが判った。糖類としては、単糖類（グルコース、フルクトースなど）、二糖類（スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロースなど）、オリゴ糖類などの中から選ばれる１種以上を用いることができる。これらのなかでは、２糖類が特に好ましい。その他、水溶性のものは多くが使用可能であるが、一部水に不溶性のもの（セルロースなど）は上述の効果が発現せず、適当でない。
ここで、本発明者らが検討した結果、後述する液体燃焼合成時の昇温速度が、ブラウンミラーライト型酸化物の酸素吸収性能及び材料の収率を大きく左右すること、また、燃料の配合量（特に糖類の配合量）が液体燃焼合成時の昇温速度に大きな影響を与えることが判った。したがって、糖類の配合量には好適な範囲があるが、これについては後述する。
【００９３】
次いで、原料と燃料の混練物を脱水してゲル状物質とする（工程２）。すなわち、混練物の余分な水分を除くため、撹拌しつつ比較的低温（通常４０〜９８℃程度）で加熱脱水する。この操作は、混練物がゲル状になるまで行う。
次いで、このゲル状物質を加熱して燃料に着火させる（工程３）。この操作で原料化合物からブラウンミラーライト型の酸化物が合成（生成）される。これは燃焼による合成であり、液体燃焼合成法と呼ばれる。本発明者らは多くの実験により、液体燃焼合成時の原料の昇温速度および高温域（２３０℃以上）の温度の保持時間が、酸素吸収材の性能および材料の収率に多大な影響を与えることを発見した。材料の昇温速度は、添加する燃料の量に依存するが、一方でゲル状物質の含水量にも依存するため、材料の性能を左右する製造条件を決める統一的な指標することができる。
次いで、ブラウンミラーライト型酸化物を焼成する（工程４）。この焼成は、通常、焼成温度１０００〜１３５０℃、焼成時間３０分〜４８時間程度の条件で行われる。一般的には、焼成温度１２００℃前後で数分程度、望ましくは５時間程度焼成する。
【００９４】
図１２は、液体燃焼合成時の材料の昇温速度及びブラウンミラーライト型酸化物の収率と燃料（グリシン）の添加量との関係を調べた結果を示すものである。この試験では、原料と燃料の混練物を撹拌して加熱脱水する工程（工程２）を９５℃で３時間実施した。また、原料と燃料の混合量は、モル比でＣａ：Ａｌ：Ｍｎ：燃料＝２：１：１：φとした。
図１２によると、燃料の添加量φが増加するにしたがい材料の昇温速度は上昇する。ブラウンミラーライト型酸化物の収率は、φ＝０．０４以上、昇温速度にして０．２℃／sec以上のとき９０％と非常に高い値を示し、その後、φ＝２．１、昇温速度にして２２℃／secまで収率はほぼ一定である。しかし、昇温速度が２２℃／secを超えると収率は急激に低下している。昇温速度が遅い場合には合成に必要な熱量が不足し、一方、昇温速度が速い場合には供給熱が過剰となり、原料の揮発が大きくなってしまい、いずれの場合もブラウンミラーライト型酸化物の収率（合成量）が低下したものと考えられる。
【００９５】
その後、別の試験として、原料と燃料の混練物を撹拌して加熱脱水する工程（工程２）を９５℃で２時間実施する試験を行った結果、得られたゲル状物質はやや水分を多く含有していた。この場合、水分の昇温のために燃料の熱が使われるため燃料の必要量が増加し、収率が好適（９０％）となる範囲の燃料添加量φの値が変化した。燃料添加量φの最低値はφ＝０．１、最大値はφ＝２．８と増量側にシフトした。しかしながら、φ＝０．１に対応する昇温速度は０．２℃／sec、φ＝２．８に対応する昇温速度は２２℃／secであり、変化しなかった。以後、さまざまな水分量や発熱量の異なる燃料により実験を繰り返したが、好適な収率を与える昇温速度は常に一定であった。
以上の試験から、ブラウンミラーライト型酸化物を効率的に合成するには、燃焼合成の際の材料の昇温速度をある一定の範囲に調整すること、具体的には０．２〜２２℃／secとすることが好ましいことが判った。このため、液体燃焼合成時の材料の昇温速度は０．２〜２２℃／secとすることが好ましい。
【００９６】
次に、燃料にアミノ酸と糖類を用いる場合の効果について説明する。
図１３は、原料に燃料としてアミノ酸（グリシン）のみを添加した場合（上段のグラフ）と、アミノ酸（グリシン）＋糖類（スクロール）を添加した場合（下段のグラフ）について、液体燃焼合成時の材料（原料）の温度の推移を示している。燃料としてアミノ酸のみを用いた場合（上段のグラフ）は、２３０℃以上まで昇温するものの、昇温が完了すると温度は速やかに降下している。これはアミノ酸が燃焼速度の極めて速い物質であることに起因している。これに対して、燃料としてアミノ酸＋糖類を用いた場合（下段のグラフ）は、２３０℃以上で一定時間保持されている。これは、糖類はアミノ酸に較べて燃焼が緩慢なためであると考えられる。
【００９７】
図１４は、原料に燃料としてアミノ酸（グリシン）＋糖類（スクロール）を添加した場合について、糖類の添加量（アミノ酸に対する割合）と液体燃焼合成時の材料（原料）の２３０℃以上の保持時間との関係、糖類の添加量と得られる酸素吸収材の酸素吸蔵量（酸素吸蔵能力）との関係を、それぞれ調べた結果を示したものである。図１４によると、糖類の添加量が０．１mass％以上になると添加効果（酸素吸蔵量の増加）が現われ、糖類の添加量が０．２mass％までは、酸素吸収材の酸素吸蔵量は直線的に増加している。一方、糖類の添加量が３０mass％を超えると、酸素吸収材の酸素吸蔵量は低下している。糖類の添加量が０．２mass％までは、同時に高温の保持時間も上昇しており、結晶性の向上により酸素吸蔵量も増加したものと考えられる。一方、糖類の添加量が３０mass％を超えるものは、燃焼性の悪い糖類が残留しており、同時に高温保持時間も減少している。これが結晶性に悪影響を与えることで、酸素吸蔵量が減少に転じたものと考えられる。このときの酸素吸蔵量は、図１１に示すように酸素吸収材質量に対して３．３mass％であった。また、糖類の添加による昇温速度の変化は軽微であった。これは糖類の燃焼がアミノ酸に較べて遅いため、全体の昇温速度がアミノ酸の添加量に依存したと考えることができる。以上の結果から、糖類の添加量はアミノ酸の０．１〜３０mass％が好ましく、０．２〜３０mass％がより好ましい。
【００９８】
ここで、液体燃焼合成法による酸素吸収材を用いた場合、従来の一般的なブラウンミラーライト型酸化物（特許文献２などに開示されたもの）を用いた場合に較べて、以下に示すように、酸素吸収材の使用量（例えば、図１などの場合には酸素吸収材の循環量）を大幅に少なくすることができる。
酸素吸収材の循環量の計算をするために、まず、酸素富化率の定義を示す。酸素富化率は、下記（1）式により定義できる。
ＯＥ／100＝（0.21×Ｖ＋Ｏ）／（Ｖ＋Ｏ）−0.21      …（1）
ただし  ＯＥ：送風空気の酸素富化率（vol％）
Ｖ：高炉送風空気量（Ｎｍ３／min）
Ｏ：送風空気への酸素富化量（Ｎｍ３／min）
ここで、上記（1）式を変形すると、下記（2）式が得られる。
Ｏ＝ＯＥ・Ｖ／（79−ＯＥ）      …（2）
例えば、ＯＥ＝３vol％、Ｖ＝４７６０Ｎｍ３／minであれば、Ｏ＝１８７．９Ｎｍ３／minと計算できる。
【００９９】
そこで、酸素吸収材ａの循環量を計算すると、以下のようになる。
Ｏの単位をｋｇ／minに変換すると、酸素の分子量を３２として（３２／２２．４）×Ｏ（ｋｇ／min）となる。酸素吸収材の酸素吸蔵量（酸素吸蔵能力）が当該吸収材質量のｍ（mass％）であるとすると、必要な酸素吸収材ａの循環量Ｍ（ｋｇ／min）は、下記（3）式で表される。
（ｍ／100）×Ｍ＝（32／22.4）Ｏ      …（3）
上記（2）式と（3）式を整理すると、下記（4）式が得られる。
Ｍ＝｛（142.9／ｍ）×ＯＥ×Ｖ｝／（79−ＯＥ）      …（4）
ここで、従来の一般的なブラウンミラーライト型酸化物（特許文献２などに開示されたもの）による酸素吸収材は、酸素吸蔵量ｍが２．０mass％であるので、酸素吸収材の循環量Ｍは１３．４ｔ／minとなる。
【０１００】
これに対して、液相燃焼合成法による酸素吸収材（液相燃焼合成の燃料としてアミノ酸のみを用いたもの）は、酸素吸蔵量ｍが３．０mass％であるので、酸素吸収材の循環量Ｍは８．９５ｔ／minとなる。さらに、液相燃焼合成法による酸素吸収材のなかでも、液相燃焼合成の燃料としてアミノ酸＋糖類を用いたものは、酸素吸蔵量ｍが３．３mass％であるので、酸素吸収材の循環量Ｍは８．１４ｔ／minとなる。このように、液相燃焼合成法による酸素吸収材を用いた場合、従来の一般的なブラウンミラーライト型酸化物を用いた場合に較べて、酸素吸収材の使用量（図１などの場合には酸素吸収材の循環量）を大幅に少なくすることができる。
【０１０１】
次に、酸素富化塔に導入すべき高温空気量の算出方法について、図１の場合を例に説明する。
非特許文献１を参考にして、酸素富化塔２の酸素吸収材充填層（向流移動層）内における固体の温度分布を計算すると、下記（5）式が得られる。
【数１】
0006314892.tif 000002
【０１０２】
ただし、ξは無次元高さ、
【数２】
0006314892.tif 000003
である。
ここで、ｔｓ：位置ξにおける酸素吸収材の温度上昇幅、Ｃｐ：低圧比熱、Ｇ：質量流量、Ｌ：酸素吸収材充填層の高さ、ε：酸素吸収材充填層の空隙率、ｄｐ：充填剤（酸素吸収材）の直径、ｋ：熱伝導率、μ：気体の粘性、Ｐｒ：気体のプラントル数であり、添え字ｓ，ｇは、ｓ：酸素吸収材、ｇ：気体（空気、酸素富化空気）である。
【０１０３】
送風量を４７６０Ｎｍ３／min、酸素富化率を３vol％とした場合、酸素富化量は１８７．９Ｎｍ３／minである。このときの酸素吸収材ａの循環量Ｍは（4）式から１３．４ｔ／minである。高炉の送風温度１１００℃を前提条件としたとき、酸素吸収材充填層の高さＬ＝１．２ｍの場合、酸素の吸脱蔵に必要な温度降下幅を決めると、酸素富化塔２に導入すべき高温空気量は（5）式により計算可能である。
【０１０４】
次に、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーについて説明する。
酸素吸収材ａの比熱をｈｓ（ｋＪ／（ｋｇ・ｄｅｇ）、酸素吸収材ａの循環量Ｍとすると、酸素吸収材ａをΔＴ℃昇温するために必要な熱量はΔＴ×ｈｓ×Ｍ（ｋＪ／min）であり、単位をＷにすると（１０００／６０）×ΔＴ×ｈｓ×Ｍ（Ｗ）となる。
このときの酸素発生量（酸素富化量）は６０×Ｏ（Ｎｍ３／ｈｒ）であるから酸素の発生に必要なエネルギーＥ（ｗｈ／Ｎｍ３−Ｏ２）は、下記（6）式で表される。この（6）式の変形には（2）式及び（4）式を使用した。
Ｅ＝｛（1000／60）×ΔＴ×ｈｓ×Ｍ｝／（60×Ｏ）
＝（39.7／ｍ）×ΔＴ×ｈｓ      …（6）
一方、図１に示す熱交換機９によりエネルギーＥの５０％を回収すると、酸素の発生に実質的に必要なエネルギーＥｎ（ｗｈ／Ｎｍ３−Ｏ２）は、下記（7）式となる。
Ｅｎ＝Ｅ／2      …（7）
【０１０５】
したがって、本発明において高炉送風用空の酸素富化に要するエネルギーは、例えば、ΔＴ＝４７Ｋ、ｍ＝３、ｈｓ＝１ｋＪ／kg.degのとき（［実施例１］の本発明例１の条件）で３１１ｗｈ／Ｎｍ３-Ｏ２となる。
これに対して、一般に使用されている深冷分離法による酸素の製造においては３６４ｗｈ／Ｎｍ３−Ｏ２のエネルギーを必要とすると言われている（非特許文献２参照）。また、深冷分離法で得られる酸素の温度は常温であり、本発明で得られるような高温酸素（例えば６００℃）とするためのエネルギーを加味すると、深冷分離法で製造される酸素で高炉送風用の空気を酸素富化する従来法では、５８２ｗｈ／Ｎｍ３−Ｏ２のエネルギーを必要とする。
【０１０６】
本発明において、酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させるのに好適な温度（酸素吸蔵温度）と、酸素吸収材ａから酸素を脱蔵（放出）させるのに好適な温度（酸素脱蔵温度）は、酸素吸収材の種類や得ようとする酸素富化空気の酸素濃度で異なるが、上述した液体燃焼合成法による酸素吸収材の場合には、図１１からして、酸素を吸蔵させる温度は５４１℃以下が好ましく、５４０℃以下が特に好ましい。酸素吸蔵温度の下限は特にないが、温度が不必要に低くなると酸素脱蔵のため再度昇温する際の温度スウィング幅が大きくなり、昇温に要するエネルギーが大きくなるため、下限は４５０℃程度が好ましい。
【０１０７】
また、酸素を脱蔵させる温度は５８６℃以上が好ましく、５８７℃以上が特に好ましい。酸素脱蔵温度に上限は特にないが、酸素吸蔵のため再度昇温する際の温度スウィング幅は小さい方がエネルギー低減の観点から望ましく、上限は６５０℃程度が好ましい。
なお、従来の一般的なブラウンミラーライト型酸化物（特許文献２などに示されるような錯体重合法で得られるもの）による酸素吸収材についても、好ましい酸素吸蔵温度と酸素脱蔵温度は上記と同じである。
【０１０８】
次に、本発明の高炉送風方法のうち、圧力スイング吸着法を利用した方法、すなわち、高温条件下において圧力変化により酸素を吸蔵、放出する酸素吸収材ａを用い、圧力スイング吸着法を利用して高炉送風用の空気ｘの酸素富化を行う方法について説明する。
この本発明法は、酸素吸収材ａとして、高温条件下において、高圧力側で酸素を吸蔵し、低圧力側で酸素を放出する酸素吸収材ａを用い、圧力スイング吸着法により酸素吸収材ａへの酸素の吸蔵と、酸素吸収材ａからの酸素の放出を行うことを利用して、高炉送風用空気の酸素富化を行う高炉送風方法であり、酸素吸収材ａを、昇圧機と熱風炉で圧力と温度が調整された空気ｙと接触させることにより酸素を吸蔵させ、この酸素を吸蔵させた酸素吸収材ａを、昇圧機と熱風炉で圧力と温度が調整された空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化し、この酸素富化された空気ｘを高炉送風の一部として用いる。この場合、酸素富化された空気ｘは、そのまま高炉に送風してもよいし、他の空気と混合して高炉に送風してもよい。
【０１０９】
この方法で使用する酸素吸蔵材ａは、高温条件下において、ある圧力又は圧力領域を境として高圧力側で酸素を吸蔵（吸収）し、低圧力側で酸素を放出する特性を持つので、高炉送風用の圧力および熱を利用して酸素吸蔵材ａに対する酸素の吸脱蔵を行うことができ、酸素吸蔵材ａから空気ｘに直に酸素を放出させ、空気ｘを酸素富化することができる。この酸素吸収材ａは、例えば、図２１に示すような酸素吸蔵・脱蔵特性を有する。この例では、例えば、６００℃の温度において、酸素分圧が８９．９ｋＰａ以上の高圧側で酸素を吸蔵し、３２．９ｋＰａ以下の低圧側で酸素を脱蔵する特性を有する。ここで、酸素分圧Ｐｐと全圧ＰＴ及び酸素濃度％Ｏ２（vol％）の間には下式の関係があり、
ＰＴ×％Ｏ２／１００＝Ｐｐ
吸蔵時％Ｏ２＝２１（vol％）であるので、ＰＴ＝８９．９／０．２１＝４２８ｋＰａ、脱蔵時％Ｏ２＝２４（vol％）のとき、ＰＴ＝３２．９／０．２４＝１３７ｋＰａとなる。
なお、以下の説明において、酸素吸蔵時や酸素脱蔵時の酸素吸収材ａの温度は、酸素脱着機などに設置される温度センサ（熱電対など）で測定される酸素吸収材の温度である。
【０１１０】
本発明法は、例えば、上流側から順に昇圧機４、熱風炉５、酸素吸収材ａが充填された酸素脱着塔６が配置された複数の高炉送風系統Ｓを有する高炉送風設備において、操業中の同時期に、下記I）、II）の工程を、それぞれ１つ以上の高炉送風系統Ｓで行うとともに、各高炉送風系統Ｓでは、下記I）、II）の工程を１サイクルとして行い、且つこのサイクルを繰り返し行うことで実施することができる。
I）酸素脱着塔６の酸素吸収材ａを、昇圧機４と熱風炉５で圧力と温度が調整された空気ｙと接触させることにより酸素を吸蔵させる。
II）上記工程I）により酸素を吸蔵させた酸素脱着塔６の酸素吸収材ａを、昇圧機４と熱風炉５で圧力と温度が調整された空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化する。
【０１１１】
また、本発明のより好ましい実施形態では、４つ以上の高炉送風系統Ｓを有し、各高炉送風系統Ｓは、主流路７に上流側から順に昇圧機４、熱風炉５、酸素吸収材ａが充填された酸素脱着塔６が配置されるとともに、主流路７に対して、熱風炉５をバイパスするバイパス流路７０と、酸素脱着塔６をバイパスするバイパス流路７１が併設された高炉送風設備において、操業中の同時期に、下記（ｉ）〜（iv）の工程を、それぞれ１つ以上の高炉送風系統Ｓで行うとともに、各高炉送風系統Ｓでは、下記（ｉ）〜（iv）の工程を１サイクルとして行い、且つこのサイクルを繰り返し行うことで実施することができる。
【０１１２】
（ｉ）熱風炉５を蓄熱する。
（ii）空気ｙを昇圧機４で所定圧力以上の高圧に昇圧した後、その一部をバイパス流路７０により熱風炉５をバイパスさせるとともに、残部の空気を熱風炉５で加熱し、この加熱された空気に、熱風炉５をバイパスした前記空気を混合することにより温度調整し、この空気ｙを酸素脱着塔６に導入し、その酸素吸収材ａを空気ｙと接触させることにより酸素を吸蔵させる。
（iii）空気ｘを昇圧機４で上記工程（ii）よりも低圧に昇圧した後、その一部をバイパス流路７０により熱風炉５をバイパスさせるとともに、残部の空気を熱風炉５で加熱し、この加熱された空気に、熱風炉５をバイパスした前記空気を混合することにより温度調整し、この空気ｘを、上記工程（ii）により酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させた酸素脱着塔６に導入し、その酸素吸収材ａを空気ｘと接触させることにより、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を空気ｘに放出させて空気ｘを酸素富化する。
（iv）高炉送風用の空気に、上記工程（iii）で酸素富化された空気ｘを混合し、この空気ｘＡを昇圧機４で昇圧し、次いで熱風炉５で加熱した後、バイパス流路７１により酸素脱着塔６をバイパスして高炉に送風する。
【０１１３】
また、場合によっては、各高炉送風系統Ｓでは、主流路７に対して、さらに、熱風炉５と酸素脱着塔６をバイパスするバイパス流路７２が併設された高炉送風設備とし、上記工程（iv）において、昇圧機４で昇圧された空気ｘＡの一部を、バイパス流路７２により熱風炉５と酸素脱着塔６をバイパスさせ、熱風炉５で加熱された残部の空気ｘＡと混合することにより、高炉送風する熱風の温度調整を行うようにしてもよい。
なお、本実施形態において、高炉送風系統Ｓの設置数は４つ以上であれば任意である。
【０１１４】
図１５は、本発明のより具体的な実施形態を模式的に示している。
この実施形態では、高炉送風設備は４つの高炉送風系統Ｓ１〜Ｓ４を有し、各高炉送風系統Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）は、主流路７（７A〜７D）に上流側から順に昇圧機４（４A〜４D）、熱風炉５（５A〜５D）、酸素吸収材ａが充填された酸素脱着機６（６A〜６D）が配置されるとともに、主流路７（７A〜７D）に対して、熱風炉５（５A〜５D）をバイパスするバイパス流路７０（７０A〜７０D）と、酸素脱着機６（６A〜６D）をバイパスするバイパス流路７１（７１A〜７１D）が併設され、さらに、主流路７（７A〜７D）に対して、熱風炉５（５A〜５D）と酸素脱着機６（６A〜６D）をバイパスするバイパス流路７２（７２A〜７２D）が併設されている。
【０１１５】
また、各高炉送風系統Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）の酸素脱着機６（６A〜６D）出側の主流路７と、当該高炉送風系統Ｓで工程（iii）（酸素脱蔵工程）が行われているときに工程（iv）（高炉送風工程）が行われる高炉送風系統Ｓの昇圧機４（４A〜４D）入側の主流路７とを連絡する流路５６（５６A〜５６D）が設けられている。この流路５６は、工程（iii）（酸素脱蔵工程）が行われている高炉送風系統Ｓの酸素脱着機６から出た酸素富化空気を、工程（iv）（高炉送風工程）が行われる高炉送風系統Ｓに供給するために用いられる。
【０１１６】
各高炉送風系統Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）の主流路７には、流路５６（５６A〜５６D）の接続部のさらに上流側にバルブ５９（５９A〜５９D）が、熱風炉５（５A〜５D）と酸素脱着機６（６A〜６D）間であって、バイパス流路７１（７１A〜７１D）の接続部とバイパス流路７０（７０A〜７０D）の接続部との間にバルブ６３（６３A〜６３D）が、酸素脱着機６（６A〜６D）の下流側であって、バイパス流路７１（７１A〜７１D）の接続部とバイパス流路７２（７２A〜７２D）の接続部との間にバルブ６４（６４A〜６４D）が、それぞれ設けられている。また、バイパス流路７０（７０A〜７０D）にはバルブ６０（６０A〜６０D）が、バイパス流路７１（７１A〜７１D）にはバルブ６１（６１A〜６１D）が、バイパス流路７２（７２A〜７２D）にはバルブ６２（６２A〜６２D）が、流路５６（５６A〜５６D）にはバルブ６５（６５A〜６５D）が、それぞれ設けられている。
【０１１７】
酸素脱着機６（６A〜６D）の下流側であって、流路５６（５６A〜５６D）の接続部とバイパス流路７１（７１A〜７１D）の接続部との間に排気用の流路６８（６８A〜６８D）が接続され、この流路６８（６８A〜６８D）にバルブ６９（６９A〜６９D）が設けられている。
高炉送風系統Ｓ（Ｓ１〜Ｓ４）の主流路７（７A〜７D）は合流して高炉に導かれる。
その他図面において、５５（５５A〜５５D）は熱風炉５（５A〜５D）のバーナー、７３（７３A〜７３D）はこのバーナー５５（５５A〜５５D）に燃料ガスと支燃ガスを供給する流路、５７（５７A〜５７D）はバーナー５５（５５A〜５５D）の燃焼ガスを熱風炉内に導く流路、５８（５８A〜５８D）は燃焼ガスの排気用の流路、６６（６６A〜６６D）は流路７３（７３A〜７３D）に設けられるバルブ、６７（６７A〜６７D）は流路５８（５８A〜５８D）に設けられるバルブである。
【０１１８】
なお、以上の設備において、バルブ５９（５９A〜５９D）、６０（６０A〜６０D）、６２（６２A〜６２D）、６３（６３A〜６３D）、６５（６５A〜６５D）は流量調整機能（機構）を有しており、バルブ６９（６９A〜６９D）は圧力調整機能（機構）を有している。
図１５は、高炉送風系統Ｓ１が熱風炉を昇温する工程（工程（i）：蓄熱工程）、高炉送風系統Ｓ２が酸素を吸蔵する工程（工程（ii）：酸素吸蔵工程）、高炉送風系統Ｓ３が酸素を脱蔵する工程（工程（iii）：酸素脱蔵工程）、高炉送風系統Ｓ４が高炉へ酸素富化された熱風を送風する工程（工程（iv）：高炉送風工程）、にそれぞれあり、高炉送風系統Ｓ３（酸素脱蔵工程）で脱蔵された酸素は、高炉送風系統Ｓ４（高炉送風工程）に送られて酸素富化空気の高炉送風に使用される。
【０１１９】
以下、各高炉送風系統Ｓで行われる各工程について説明する。
高炉送風系統Ｓ１で行われる蓄熱工程（工程（i））は、高炉への送風によって冷却された熱風炉５Aを昇温する工程であり、流路７３Aのバルブ６６Aを開き、この流路７３Aを通じてバーナー５５Aに可燃性ガスおよび燃焼用空気を導入して燃焼させ、その燃焼ガスを流路５７Aを通じて熱風炉５Aに導入し、流路５８A（バルブ６７Aを開）から排気することにより、熱風炉５Aは昇温（蓄熱）される。それ以外のバルブはすべて閉状態としておく。
【０１２０】
高炉送風系統Ｓ２で行われる酸素吸蔵工程（工程（ii））は、高炉送風系統Ｓ２に導入された空気ｙを酸素脱着機６の酸素吸収材ａに接触させ、酸素吸収材ａに酸素を吸収させる工程である。主流路７Bのバルブ５９Bを開き、昇圧機４Bに空気ｙを導入して昇圧する。昇圧機４Bで昇圧された空気のうちの一部は、熱風炉５Bに導入されて昇温した後、バルブ６３Bを経て酸素脱着機６Bに導入される。また、昇圧機４Bで昇圧された空気の残りは、バイパス流路７０Bで熱風炉５Bをバイパスし、バルブ６０Bを経て酸素脱着機６Bの入側の主流路７Bに導入される。酸素脱着機６Bは所定の温度（例えば、６００℃）に制御される必要があるため、上記のように熱風炉５Bで昇温した空気に熱風炉５Bをバイパスした空気を混合し、温度調整された空気ｙを酸素脱着機６Bに導入する。バルブ６３Bとバルブ６０Bは流量調整機能（機構）を有しており、これらのバルブ６３B，６０Bにより、熱風炉５Bで昇温される空気と熱風炉５Bをバイパスする空気の流量が適切に制御される。酸素脱着機６Bでは、空気ｙの酸素が酸素吸収材ａに吸蔵される（酸素の吸蔵）。
【０１２１】
酸素脱着機６Bを出た排出ガス（酸素を失い窒素富化空気となった空気ｙ）は流路６８Bを通じて排気される。流路６８Bのバルブ６９Bは圧力調整機能（機構）を有しており、酸素脱着機６Bの酸素吸蔵時は昇圧が必要であるため、バルブ６９Bにより酸素脱着機６Bの圧力が適切に制御（例えば、６００℃の場合には４２８ｋＰａ以上）される。酸素脱着機６Bを出た排出ガス（窒素富化空気）は、蓄熱工程が行われている高炉送風系統Ｓ１の熱風炉５Aに供給し、熱源として利用することにより熱回収を行うことが好ましい。具体的には、（i）排出ガス（窒素富化空気）を熱風炉５Aの燃焼用空気に混合する（排出ガスを燃焼用空気供給用の流路７４Aに導入する）、（ii）排出ガス（窒素富化空気）をバーナー５５Aの燃焼ガスに混合する（排出ガスをバーナー５５Aが設けられた燃焼室内の下流側若しくは流路５７Aに導入する）、などの１つ以上を行うことで、上記排出ガスの熱回収を行う。
【０１２２】
高炉送風系統Ｓ３で行われる酸素脱蔵工程（工程（iii））は、酸素脱着機６の酸素吸収材ａに吸蔵された酸素を、高炉送風系統Ｓ３に導入された空気ｘに放出させる工程である。主流路７Cのバルブ５９Cを開き、昇圧機４Cに空気ｘを導入して昇圧する。酸素脱蔵工程は低圧で行われるため、ここでの昇圧は、酸素吸蔵工程（高炉送風系統Ｓ２）よりも低圧である。昇圧機４Cで昇圧された空気のうちの一部は、熱風炉５Cに導入されて昇温した後、バルブ６３Cを経て酸素脱着機６Cに導入される。また、昇圧機４Cで昇圧された空気の残りは、バイパス流路７０Cで熱風炉５Cをバイパスし、バルブ６０Cを経て酸素脱着機６Cの入側の主流路７Cに導入される。酸素脱着機６Cは所定の温度（例えば、６００℃）に制御される必要があるため、上記のように熱風炉５Cで昇温した空気に熱風炉５Cをバイパスした空気を混合し、温度調整された空気ｘを酸素脱着機６Cに導入する。バルブ６３Cとバルブ６０Cは流量調整機能（機構）を有しており、これらのバルブ６３C，６０Cにより、熱風炉５Cで昇温される空気と熱風炉５Cをバイパスする空気の流量が適切に制御される。酸素脱着機６Cでは、酸素吸収材ａに吸蔵された酸素が空気ｘに放出され（酸素の脱蔵）、酸素富化された空気ｘが得られる。この酸素富化された空気ｘは圧力が低いので、そのままでは高炉に送風できず、このため流路５６Cを通じて、高炉送風工程にある高炉送風系統Ｓ４の昇圧機４Dの上流側の主流路７D（常圧部）に送られ、高炉送風系統Ｓ４で昇圧される。流路５６Cのバルブ６５Cは流量調整機能（機構）を有しており、このバルブ６５Cにより、高炉送風系統Ｓ４（高炉送風工程）に送られる酸素富化された空気ｘの流量が制御され、高炉への送風中酸素濃度が所定値に調整される。
【０１２３】
高炉送風系統Ｓ４で行われる高炉送風工程（工程（iv））は、得られた酸素富化空気を高炉に送風するための工程である。主流路７Dのバルブ５９Dを開き、昇圧機４Dに空気を導入して昇圧する。このとき、酸素脱蔵工程が行われている高炉送風系統Ｓ３から酸素富化された空気ｘが流路５６Cを通じて昇圧機４Dの上流側の主流路７Dに導入され、主流路７Dを流れる空気と混合される（酸素富化空気ｘＡ）。バルブ５９Dとバルブ６５Cはともに流量調節機能（機構）を有しており、これらのバルブ５９D，６５Cにより、主流路７Dに導入する空気量と高炉送風系統Ｓ３から導入する酸素富化空気量を制御し、高炉に吹き込まれる酸素富化空気の濃度を適切に制御する。
【０１２４】
昇圧機４Dで昇圧された酸素富化空気ｘＡのうちの一部は、熱風炉５Dに導入されて昇温した後、バイパス流路７１D（バルブ６１Dを開）により酸素脱着機６Dをバイパスして主流路７D（バルブ６４Dを開）を高炉側へ送風される。ここで酸素脱着機６Dをバイパスする理由は、熱風炉出側の酸素富化空気は１１００℃前後の非常に高温であり、酸素脱着機６Dには温度が高すぎるためである。一方、昇圧機４Dで昇圧された酸素富化空気ｘＡの残りは、バイパス流路７２Dにより熱風炉５Dと酸素脱着機６Dをバイパスして低温のまま主流路７Dに戻され、熱風炉５Dで昇温した酸素富化空気と混合され、この混合された酸素富化空気ｘＡは高炉に送風される。バイパス流路７２Dのバルブ６２Dは流量調整機能（機構）を有しており、バイパス流路７２Dを流れる低温の酸素富化空気の流量を制御することで、高炉に送風される酸素富化空気の温度を適切に調整する。
【０１２５】
以下、図１６〜図１９に基づいて、図１５における各高炉送風系統Ｓの設備構成と実施される工程の一例を説明する。なお、各高炉送風系統Ｓの設備構成と工程については、すでに図１５に基づいて詳述したので、ここでは主要な内容だけを述べる。
図１６は、図１５における高炉送風系統Ｓ１の設備構成と蓄熱工程（工程（i））の実施状況の一例を示している。高炉設備の熱風炉は燃焼室と蓄熱室の２塔からなることが一般的で、蓄熱期（蓄熱工程）には、燃料ガスと燃焼空気を燃焼室の下部から導入する。燃焼室下部には燃焼装置（バーナー）があり、高温の燃焼ガスを発生させる。このバーナーはセラミック製のものが多く、セラミックバーナーと呼ばれている。
【０１２６】
燃焼室で発生した高温のガスは蓄熱室へ導入される。蓄熱室の内部にはレンガが積み付けてあり、このレンガに燃焼熱が蓄熱される。蓄熱室を通過し低温になった排ガスは蓄熱室の下部の煙道から外部へ排出される。
このとき、酸素吸蔵工程（工程（ii））が行われている高炉送風系統Ｓ２からは、高温の窒素富化空気（空気ｙが酸素吸収材ａに酸素を吸収された後の残部ガス）が排出される。図１６に示すように、この排出ガス（窒素富化空気）を燃焼用空気に合流させる（混合する）か、或いはバーナーの燃焼ガスに合流させる（混合する）などして排熱の回収を実施すれば、エネルギーのロスが少なくすることができる。
【０１２７】
図１７は、図１５における高炉送風系統Ｓ２の設備構成と酸素吸蔵工程（工程（ii））の実施状況の一例を示している。酸素脱着機６B内の酸素吸収材ａは酸素を脱蔵した状態にある。ここに空気ｙを導入して酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させる。酸素の吸蔵には所定の温度（例えば６００℃）及び所定の圧力（例えば４２８ｋＰａ以上）が必要である。所定の温度に保つため、昇圧機４Bで昇圧した空気ｙの一部を熱風炉５Bに導入して昇温させ、残りの空気ｙはパイパス流路７０Bで熱風炉５Bをバイパスして送風する。主流路７Bとパイパス流路７０Bにはそれぞれ流量調整機能を有するバルブ６３B，６０Bが設けられており、両流路７B，７０Bの空気流量を制御することで、酸素脱着機６Bに導入する空気ｙの温度を適切に制御する。また、酸素脱着機出側に接続された排気用の流路６８Bに圧力調整機能を有するバルブ６９Bが設けられており、このバルブ６９Bにより酸素脱着機６Bの圧力が適正に調整される。高温の空気ｙは、酸素脱着機６Bで酸素を奪われると窒素富化空気となり排出される。この高温の窒素富化空気（排出ガス）は流路６８Bを通じて排気されるが、上述のように蓄熱工程が行われている高炉送風系統Ｓ１の熱風炉に導入して熱回収を行うことが好ましい。
【０１２８】
図１８は、図１５における高炉送風系統Ｓ３の設備構成と酸素脱蔵工程（工程（iii））の実施状況の一例を示している。酸素脱着機６内の酸素吸収材ａは酸素を吸蔵した状態にある。ここに空気ｘを導入して酸素吸収材ａから空気ｘに酸素を放出させ酸素富化空気を得る。酸素の脱蔵（放出）には所定の温度（例えば６００℃）及び所定の圧力（例えば１３７ｋＰａ以下）が必要である。所定の温度に保つため、昇圧機４Cで昇圧した空気ｘの一部を熱風炉５Cに導入して昇温させ、残りの空気ｘはバイパス流路７０Cで熱風炉５Cをバイパスして送風する。主流路７Cとバイパス流路７０Cにはそれぞれ流量調整機能を有するバルブ６３C，６０Cが設けられており、両流路７C，７０Cの空気流量を制御することで、酸素脱着機６Cに導入する空気ｘの温度を適切に制御する。また、図示しないが、酸素脱着機出側に接続された酸素富化空気用の流路５６C（酸素脱蔵工程が行われている高炉送風系統Ｓの酸素脱着塔６から出た酸素富化空気を、高炉送風工程が行われる高炉送風系統Ｓに供給するための流路）には圧力調整機能を有するバルブ６５Cが設けられており、このバルブ６５Cにより酸素脱着塔６Cの圧力が適正に調整される。
【０１２９】
図１９は、図１５における高炉送風系統Ｓ４の設備構成と高炉送風工程（工程（iv））の実施状況の一例を示している。高炉への送風のため空気（大気）が導入されるが、この空気には、酸素脱蔵工程が行われている高炉送風系統Ｓ３から流路５６Cを通じて供給された酸素富化空気が昇圧機４Dの入側で混合され、この混合後の酸素富化空気ｘＡが昇圧機４Dで昇圧された後、熱風炉５Dに導入されて昇温される。この熱風炉５Dを出た酸素富化空気ｘＡの温度調整をするために、昇圧機４Dを出た酸素富化空気ｘＡの一部をバイパス流路７２Dで導き、熱風炉５Dを出た酸素富化空気ｘＡに混合し、この混合後の酸素富化空気ｘＡが高炉に送風される。
【０１３０】
本実施形態では、操業中の同時期に、４つ以上の高炉送風系統Ｓにおいて、蓄熱工程（工程（i））、酸素吸蔵工程（工程（ii））、酸素脱蔵工程（工程（iii））、高炉送風工程（工程（iv））がそれぞれ行われ、各高炉送風系統Ｓでは、上記４工程を１サイクルとし、これが繰り返し行われる。
図１５に示される実施形態において、４つの高炉送風系統Ｓ１〜Ｓ４の操業サイクルを図２０に示す。４つの高炉送風系統Ｓ１〜Ｓ４では、同時期に、蓄熱工程、高炉送風工程、酸素吸蔵工程、酸素脱蔵工程がそれぞれ行われとともに、各高炉送風系統Ｓでは、蓄熱工程→高炉送風工程→酸素吸蔵工程→酸素脱蔵工程を１サイクルとし、これが繰り返し行われる。
【０１３１】
４工程の順序は上記に限定されないが、本実施形態で上記順序で行うのは、以下のような理由による。高炉送風工程を行っていると、やがて熱風炉５の温度が低下してくるので、高炉用の熱風（１１５０℃程度）は製造できなくなるが、この時点で熱風炉５は、酸素脱着機６で必要な６００℃程度の熱風の製造には十分な熱量を持っている。このため、高炉送風工程の後は、熱風炉５の残熱を利用して酸素吸蔵工程、酸素脱蔵工程に移行し、その後、蓄熱工程に移行するものであり、これにより少ないエネルギーで効率的に本発明を実施することができる。
【０１３２】
次に、本発明で使用する酸素吸収材ａについて説明する。
本発明で用いる酸素吸収材ａに特別な制限はないが、所望の性能を有する一方で、希少元素などを使用しない安価な材料であることが望ましく、この観点からして、特に、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物が好適であり、そのなかでも、特定の製法で得られた酸素吸蔵能力の高い酸素吸収材ａが好ましい。なお、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物を酸素吸収材として用いることは、例えば、特許文献２などに開示されている。
【０１３３】
Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物は、特定の高温条件下において、特定の圧力又は圧力領域を境として結晶の形態が以下のように変化し（但し、減圧過程においては、酸素分圧が３２．９ｋＰａまでII相、３２．９ｋＰａ以下でI相であり、昇圧過程においては、酸素分圧が８９．９ｋＰａまでI相、８９．９ｋＰａ以上でII相である。）、
I相：Ｃａ２ＡｌＭｎＯ５（酸素を放出した状態：６００℃において酸素分圧が３２．９ｋＰａ以下）
II相：Ｃａ２ＡｌＭｎＯ５．５（酸素を吸収した状態：６００℃において酸素分圧８９．９ｋＰａ以上）
酸素の結合量が上記結晶の形態により異なるため、圧力を変化させることで酸素の吸収と放出を可逆的に繰り返すことができる。
【０１３４】
また、本発明者らは、ブラウンミラーライト型酸化物のなかでも、特定の製法（液体燃焼合成法）で得られたもの、具体的には、原料であるＣａ、Ａｌ、Ｍｎの各硝酸塩と液体燃焼合成用の燃料を水とともに混合した後、脱水してゲル状物質とし、このゲル状物質を加熱して燃料に着火させ、液体燃焼合成によりブラウンミラーライト型酸化物を生成（合成）させ、次いで、焼成することにより製造されたものが、特に酸素吸蔵能力を有することを見出した。すなわち、従来技術（特許文献２など）のブラウンミラーライト型酸化物は、酸素吸蔵量（酸素吸収物質の質量に対して吸蔵できる酸素量の割合。以下、同様）が最大でも２．５mass％程度であるのに対して、この特定の製法で得られたブラウンミラーライト型酸化物（以下、説明の便宜上「液体燃焼合成法による酸素吸収材」という）は、酸素吸蔵量が３．０mass％以上（最大で３．３mass％）であり、高い酸素吸蔵能力を有する。また、そのなかでも、液体燃焼合成の燃料として水溶性のアミノ酸と糖類を用いて得られるブラウンミラーライト型酸化物は、酸素吸蔵量が３．３mass％程度になり、特に高い酸素吸蔵能力を有する。したがって、液体燃焼合成法による酸素吸収材は、本発明法で用いる酸素吸収材ａとして特に好適である。
【０１３５】
液体燃焼合成法による酸素吸収材の特性を調べるため、酸素吸収材の昇温時及び降温時の質量変化を熱天秤で測定した。この測定試験では、るつぼに試料（酸素吸収材）２０ｍｇをはかりとり、Ａｒ雰囲気下で温度を所定値に固定し、Ａｒに少しずつ酸素を加えて酸素分圧を連続的に上昇させた。この試験では、温度が６００℃の場合に酸素分圧が８９．９ｋＰａになったとき質量増加がみられた。排ガス中の酸素濃度を測定したところ、質量が増加すると同時に酸素濃度が低下した。このことから、試料が酸素を吸蔵したと判断できた。この酸素を吸蔵した状態から、今度は雰囲気の酸素分圧を少しずつ減じていくと、酸素分圧が３２．９ｋＰａまで減少したときに急激に質量減少が見られ、同時に排ガス中の酸素濃度が増加した。したがって、この圧力において酸素が脱蔵したと判断された。繰り返し同様の実験をしたところ再現性がみられ、酸素の脱吸蔵は可逆的に起きることが確認された。酸素の吸蔵量は材料質量に対して３．３mass％であった。
酸素の脱吸蔵が起こる圧力は温度依存性があり、その圧力は表１及び図２１に示す通りであった。なお、材料の製造条件によってこの特性は若干変わるため、材料毎にこのようなデータを採取しておくことが望ましい。
【０１３６】
【表１】
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なお、酸素吸収材ａの形状や成形方法、液体燃焼合成法による酸素吸収材の製法については、さきに述べた通りである。
【０１３７】
本発明において、圧力スイング吸着を行う温度、酸素吸収材ａに酸素を吸蔵させるのに好適な圧力（酸素吸蔵時圧力）、酸素吸収材ａから酸素を脱蔵（放出）させるのに好適な圧力（酸素脱蔵時圧力）は、酸素吸収材の種類や得ようとする酸素富化空気の酸素濃度で異なるが、上述した液体燃焼合成法による酸素吸収材の場合には、以下のようなことが言える。図２１の酸素の吸蔵／脱蔵特性をみると、温度とともに吸蔵／脱蔵圧力は上昇していくが、２本の曲線の差は次第に開いていくことが判る。つまり、高温になるほど酸素脱蔵時と酸素吸蔵時の圧力差（圧力スウィング幅）が大きくなり、圧力制御のための動力を多く必要とすることになる。したがって、温度は低い方が好ましいと言える。しかし、６００℃近傍において、酸素脱蔵時の全圧は大気圧に近くなる（大気圧１０１ｋＰａ，酸素分圧で２１〜２４ｋＰａ）。酸素脱蔵時の圧力が大気圧若しくは大気圧よりもやや高圧となる温度を選択すると、酸素吸蔵状態にある酸素吸収材を大気圧近傍の圧力とすることにより容易に酸素を放出させることができる。温度がこれより低下すると、脱蔵のために減圧操作をする必要が生じ、その分エネルギーを多く使用することになる。これらの値は圧力制御装置の特性に依存するため、低圧側で消費電力の小さいポンプを使用する場合には、さらに低温での酸素吸蔵／脱蔵が有利となる場合がある。また、高圧側で消費電力の小さいポンプを使用する場合には、さらに高温での酸素吸蔵／脱蔵が有利となる場合がある。
【０１３８】
具体的には、本実施形態のように、加圧して酸素を吸蔵させ、大気圧近傍（全圧９０〜１１０ｋＰａ）で酸素を脱蔵するプロセスでは、多くの酸素吸収材ａについては、温度範囲は５００〜７００℃が好ましく、５５０〜６５０℃がより好ましい。また、加圧する酸素脱蔵時の圧力は３５０〜５５０ｋＰａが好ましく、４００〜５００ｋＰａがより好ましい。
また、大気圧近傍（全圧９０〜１１０ｋＰａ）で酸素を吸蔵させ、減圧して酸素を脱蔵するプロセスでは、多くの酸素吸収材ａについては、温度範囲は４５０〜６５０℃が好ましく、５００〜６００℃がより好ましい。また、減圧する酸素脱蔵時の圧力は２０〜４０ｋＰａが好ましく、２５〜３５ｋＰａがより好ましい。
なお、従来の一般的なブラウンミラーライト型酸化物（特許文献２などに示されるような錯体重合法で得られるもの）による酸素吸収材についても、好ましい温度・圧力条件は上記と同じである。
【０１３９】
本発明では、得ようとする酸素富化空気の酸素濃度に応じて、酸素脱蔵時及び酸素吸蔵時の圧力を以下のように設定することができる。
酸素分圧が既知であり、所望の酸素濃度を与える全圧は、下記（8）式で表される。
Ｐ＝Ｐｏ２／（ｎ／１００）      …（8）
ただし、Ｐ：全圧（ｋＰａ）
Ｐｏ２：酸素分圧（ｋＰａ）
ｎ：酸素濃度（vol％）
したがって、例えば、酸素脱蔵工程において２４vol％の酸素富化空気を得るための圧力Ｐは、例えば温度が６００℃の場合では、
Ｐ＝３２．９／（２４／１００）＝１３７ｋＰａ
であるので、１３７ｋＰａ以下にすればよい。これは大気圧よりも高い圧力であるから、大気圧下で容易に酸素を脱蔵することができる。
【０１４０】
また、酸素吸蔵工程において大気（酸素濃度２１vol％）によって酸素を吸蔵させるための圧力Ｐは、例えば温度の６００℃の場合では、
Ｐ＝８９．９／（２１／１００）＝４２８ｋＰａ
であるので、４２８ｋＰａ以上にすればよい。これは高炉の送風圧力に近い圧力であるから、通常高炉の送風を行うための昇圧機によって容易に加圧できる圧力であり、これにより酸素を吸蔵することができる。
【０１４１】
一般に最近の大型高炉では、炉内は高圧になっている。これは圧力を加えることで炉内の空気を圧縮し、ガスの流速を低下させる効果が得られからであり、これにより炉内の固体装入物（鉄鉱石、コークスなど）が吹き上げられたりすることがなくなる。すなわち、下方から上方に流れる高温のガスと上方から下方へ降下する低温の固体装入物間の均一な向流熱交換が実現されるようになる。炉内を高圧にするためには、高炉の排ガス系統に圧力調整弁を設けることが一般的である。炉頂の圧力は２５０ｋＰａ程度とすることが多い。これに炉内の充填層による圧力損失を加えて送風圧力が決定される。使用する原燃料の種類や大きさなどの性状に依存するが、送風圧力は４３０ｋＰａ前後である。また、この送風圧力は上述の高炉排ガス系統に設置した圧力調整弁を調節することで変化させることが可能である。
【０１４２】
本発明は、低コストで高炉送風用空気を酸素富化できる利点があるが、以下、本発明における酸素富化に要するエネルギー（製造コスト）を、熱量及び空気の昇圧の観点から説明する。
図１５において、高炉送風系統Ｓ２（酸素脱蔵工程）で酸素を吸蔵する際は、流路６８Ｂ（バルブ６９Ｂ）から高温（例えば６００℃）の窒素富化空気を排出している。この排出ガス（窒素富化空気）量は酸素富化のために必要な酸素量に比例する。
高炉送風空気量をＶ（Ｎｍ３／min）、送風空気への酸素富化量をＯ（Ｎｍ３／min）、送風空気の酸素富化率をＯＥ（vol％）とすると、酸素富化率の定義から下記（9）式が得られる。
（0.21・Ｖ＋Ｏ）／（Ｖ＋Ｏ）＝（ＯＥ／100）−0.21    …（9）
これを整理すると、下記（10）式が得られる。
Ｏ＝ＯＥ・Ｖ／（79−ＯＥ）    …（10）
【０１４３】
図２２に示す物質収支から、酸素脱着機に流入する空気量をＶin（Ｎｍ３／min）、酸素脱着機から排出される窒素富化空気量をＶout（Ｎｍ３／min）、排出する窒素富化空気中の酸素濃度をＯＷ（vol％）とすると、
連続の式より：Ｖin＝Ｏ＋Ｖout    …（11）
窒素バランスより：79・Ｖin＝（100−ＯＷ）・Ｖout    …（12）
が得られ、さらに（10）式、（11）式および（12）式から、排出ガス（窒素富化空気）量Ｖoutは下記（13）式となる。
Ｖout＝79・ＯＥ・Ｖ／｛（ＯＥ−79）（ＯＷ−21）｝    …（13）
窒素富化空気の熱容量をｈｇ（ｋＪ／Ｎｍ３／deg）とすると、窒素富化空気の排出による熱量Ｑout（ｋＪ／min）は、下記（14）式によって算出する（ガス温度６００℃として算出）ことができる。
Ｑout＝600・ｈｇ・Ｖout    …（14）
【０１４４】
また、高温の排出ガス（窒素富化空気）については熱交換機により熱回収が可能である。エネルギーＱoutのη％を回収するとすれば、酸素分離に必要な実質的エネルギーＱｅ（ｋＪ／min）は下記（15）式で表される。
Ｑｅ＝（１−η／１００）・Ｑｏｕｔ      …（15）
また、製造する純酸素１Ｎｍ３あたりの製造エネルギーＥｅ（ｋＪ／Ｎｍ３−Ｏ２）を知るために（15）式を（10）式で除すと、下記（16）式が得られる。
Ｅｅ＝47400・（１−η／100）・ｈｇ／（21−ＯＷ）    …（16）
単位をｋＷｈ／Ｎｍ３−Ｏ２に変換すると、下記（16’）式となる。
Ｅｅ＝13.2・（１−η／100）・ｈｇ／（21−ＯＷ）    …（16’）
ηの値については通常の熱交換機では５０％程度の値であるが、熱風炉の熱効率は８０％におよぶ。したがって、例えば、蓄熱工程の熱風炉にこの排出ガス（窒素富化空気）を導入することにより８０％の熱回収が可能である。
さらに、熱量に関していうと、本発明法では高温の酸素（例えば６００℃の酸素）が製造され、この高温の酸素が酸素吸収材から放出される形で高炉送風用空気が酸素富化される。
【０１４５】
一方、本発明法では、酸素吸蔵工程において空気を昇圧する必要がある。圧縮すべき空気量Ｖin（Ｎｍ３／min）は、（12）式と（13）式から下記（17）式で表される。
Ｖin＝ＯＥ・Ｖ（100−ＯＷ）／（ＯＥ−79）（ＯＷ−21）    …（17）
ここで、特許文献３には送風機による昇圧の電力についての記載があり、その値は０．０８ｋＷｈ／Ｎｍ３である。したがって、空気の昇圧に要するエネルギーＥｐ（ｋＷｈ／min）は、下記（18）式で表される。
Ｅｐ＝0.08×Ｖin
＝0.08×ＯＥ・Ｖ（100−ＯＷ）／（ＯＥ−79）（ＯＷ−21）    …（18）
酸素１Ｎｍ３あたりに換算するため（10）式で除すと、Ｅｐ＊（ｋＷｈ／Ｎｍ３−Ｏ２）は、下記（18’）式で表される。
Ｅｐ＊＝0.08×（100−ＯＷ）／（21−ＯＷ）    …（18’）
【０１４６】
以上の述べた点からして、本発明において高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは、使用する酸素吸収材の種類や、酸素富化率やその他の操業条件にもよるが、ＥｅとＥｐの和で概ね４８０ｗｈ／Ｎｍ３−Ｏ２以下である。
これに対して、一般に使用されている深冷分離法による酸素の製造においては３６４ｗｈ／Ｎｍ３−Ｏ２のエネルギーを必要とすると言われている（非特許文献２）。しかも、深冷分離法で得られる酸素の温度は常温であり、酸素富化に用いるには昇温させる必要がある。その分のエネルギーを加味すると、深冷分離法で得られる酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化する従来法では、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは５８２ｗｈ／Ｎｍ３−Ｏ２程度にもなる。
【０１４７】
本発明法では、酸素吸収材ａの必要量を、以下のようにして算出することができる。
酸素富化量Ｏ（Ｎｍ３／min）の単位を重量に変換してＯ＊（ｋｇ／min）とすると、酸素の分子量を３２として、下記（19）式となる。
Ｏ＊＝（32／22.4）×Ｏ      …（19）
酸素吸収材の酸素吸蔵量（酸素吸収材質量に対する割合）をｍ（mass％）とすると、必要な酸素吸収材Ｍ（ｋｇ／min）は、下記（20）式で表される。
（ｍ／１００）×Ｍ＝Ｏ＊    …（20）
（10）式、（19）式、（20）式を整理すると、下記（21）式が得られる。
Ｍ＝（１４２．９／ｍ）×ＯＥ×Ｖ）／（７９−ＯＥ）      …（21）
ｎ時間毎に系列を切り替える場合、１系列毎に必要な酸素吸収材量Ｍ＊（ton）は、下記（22）式で表される。
Ｍ＊＝Ｍ×60／1000    …（22）
具体的なＭ＊の値としては、送風量Ｖ＝４７６０Ｎｍ３／min、酸素富化率ＯＥ＝３vol％を前提に、ｍ＝２．０mass％のときＭ＊＝８０６ｔなどと求めることができる。
【０１４８】
次に、本発明で使用する酸素脱着機の好ましい条件について説明する。
酸素吸収材のかさ密度をρ（ton／ｍ３）とすると、酸素脱着機の体積Ｖｐ（ｍ３）は、下記（23）式で表される。
Ｖｐ＝Ｍ＊／ρ      …（23）
この値を基に酸素脱着機サイズを決定する。酸素脱着機の形に大きな制約はないが、空気や酸素富化空気が均一に流通するように、例えば、円筒状のものが望ましい。酸素吸収材の温度は６００℃前後の高温になるため、ステンレスなどの容器に耐火物の内張りをすることが望ましい。
【０１４９】
図２３は、本発明で使用する酸素脱着機の一実施形態を示すもので、図２３（ア）は長手方向に沿った断面図、図２３（ア）は幅方向に沿った断面図である。
この酸素脱着機は、円筒状の本体８０と、その本体８０の一端側に連成された管状のガス導入部８１と、本体８０の他端側に連成された管状のガス排出部８２からなり、全体が耐熱レンガ９０とその外側を覆う鉄皮９１で構成されている。
なお、実施例で述べる酸素脱着機の直径や長さは、図２３に示すようにすべて装置の内寸を示す。
【実施例】
【０１５０】
［実施例１］
内容積３２２３ｍ３の高炉（送風量４７６０Ｎｍ３／min）に対する送風を行い、高炉送風用の空気の酸素富化率を３vol％とした。本発明例では、酸素吸収材ａを循環させる方式である図５及び図６に示す高炉送風設備において、酸素吸収材ａとして下記（ア）〜（ウ）のいずれかを用い、高炉送風用の高温の空気ｘを酸素富化した。
（ア）錯体重合法（特許文献２に開示された方法）で製造された、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物からなる酸素吸収材。酸素脱蔵温度は６０７℃以上であり、特に高く且つ安定した脱蔵特性が得られる温度は６０８℃以上である。酸素吸蔵温度は５５９℃以下であり、特に高く且つ安定した吸蔵特性が得られる温度は５５８℃以下である。
【０１５１】
（イ）燃料として水溶性のアミノ酸（グリシン）のみを用いた液体燃焼合成法で製造された、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物からなる酸素吸収材。酸素脱蔵温度は５８６℃以上であり、特に高く且つ安定した脱蔵特性が得られる温度は５８７℃以上である。酸素吸蔵温度は５４１℃以下であり、特に高く且つ安定した吸蔵特性が得られる温度は５４０℃以下である。
（ウ）燃料として水溶性のアミノ酸（グリシン）と糖類（スクロース）を用いた液体燃焼合成法で製造された、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物からなる酸素吸収材。酸素脱蔵温度は５８６℃以上であり、特に高く且つ安定した脱蔵特性が得られる温度は５８７℃以上である。酸素吸蔵温度は５４１℃以下であり、特に高く且つ安定した吸蔵特性が得られる温度は５４０℃以下である。
【０１５２】
酸素吸収材の循環量は（4）式から算出し、上記（ア）の酸素吸収材（酸素吸蔵量ｍ＝２．５mass％）の循環量は１３．４ｔ／min、上記（イ）の酸素吸収材のうち、酸素吸蔵量ｍ＝３．０mass％の酸素吸収材の循環量は８．９５ｔ／min、酸素吸蔵量ｍ＝２．８mass％の酸素吸収材の循環量は９．５９ｔ／min、上記（ウ）の酸素吸収材のうち、酸素吸蔵量ｍ＝３．３mass％の酸素吸収材の循環量は８．１４ｔ／min、酸素吸蔵量ｍ＝２．９mass％の酸素吸収材の循環量は９．２６ｔ／min、とした。
送風量、酸素富化率を、上記のようにそれぞれ４７６０Ｎｍ３／min、３vol％としたので、酸素富化量は１８７．９Ｎｍ３／minである。送風温度は１１００℃、コークス比は銑鉄１トンあたり４１２ｋｇであり、コークスを代替する補助還元材として微粉炭を使用し、その吹込み量を銑鉄１トンあたり８０ｋｇとした。合計の還元材比はコークス比と微粉炭比を合算したもので、銑鉄１トンあたり４９２ｋｇである。
【０１５３】
本発明例で使用した図５及び図６に示す設備は、長さ１ｍ、幅６ｍのスロープ３２を備えた酸素富化塔２を５基並列に設けたものであり、スロープ３２上での酸素吸収材ａの層厚さを３０ｍｍとしたときに、酸素吸収材ａの酸素富化塔２内での滞留時間は２０秒程度であった。このとき、酸素富化塔入側で酸素吸蔵温度（上記（ア）の酸素吸収材では５５８℃、上記（イ）、（ウ）の酸素吸収材では５４０℃）であった酸素吸収材を、酸素富化塔出側で酸素脱蔵温度（上記（ア）の酸素吸収材では６０８℃、上記（イ）、（ウ）の酸素吸収材では５８７℃）に制御することができた。この条件について、酸素吸収材の温度は粒径（粒内伝熱速度）の依存性が強いため、使用する材料の粒径に合わせて、適宜予備試験を実施するなどして決定すればよい。
【０１５４】
循環経路１での移送手段には、移送コンベアを用いた。また、酸素吸蔵部８には、図９に示すように、移送コンベアの長手方向の一部を覆うカバー３６と、このカバー３６に空気ｙを供給する空気供給手段３７を備えたものを用いた。
酸素富化塔２及び酸素吸蔵部８内での酸素吸収材ａの温度は、各測温位置（塔内入側位置及び出側位置）で酸素吸収材層に挿入するように配置した熱電対を用いて測定した。
なお、比較例１では、深冷分離法で製造された酸素を用いて、高炉送風用空気を酸素富化した。
【０１５５】
本発明例および比較例の実施条件と結果を表２及び表３に示す。なお、表２及び表３中の酸素脱蔵（放出）温度とは、酸素富化塔２の出側位置での酸素吸収材ａの温度を、同じく酸素吸蔵（吸収）温度とは、酸素吸蔵部８の出側位置での酸素吸収材ａの温度を、それぞれ指す。
本発明例１は、上記（イ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、酸素吸収材の収率に影響の大きい昇温速度を適正範囲にするため、グリシン（水溶性のアミノ酸）の添加量をφ＝１と適切に制御したので、酸素吸収材の収率は９０mass％を超え、経済的に酸素吸収材を製造することができた。この酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は酸素吸収材質量の３．０mass％であった。
【０１５６】
酸素富化塔２内で酸素吸収材温度を５４０℃から５８７℃に上昇させた。すなわち、酸素吸収材ａは、酸素富化塔２のスロープ３２に導入時の温度が５４０℃で酸素を吸蔵した状態にあり、スロープ３２の下部での温度が５８７℃で酸素が放出される。
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち酸素吸収材の昇温に必要な熱量は、純酸素１Ｎｍ３あたり３１１ｗｈであった。また、酸素吸収材の循環に要する動力を加味しても、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり３９３ｗｈであった。この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１５７】
本発明例２は、上記（ウ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、酸素吸収材の収率に影響の大きい昇温速度を適正範囲にするため、グリシンの添加量をφ＝１と適切に制御したので、酸素吸収材の収率は９０mass％を超え、経済的に酸素吸収材を製造することができた。また、燃料としてグリシンに加えてスクロース（糖類）を配合したことにより、液体燃焼合成時の高温保持時間が長くなり、結晶性が改善したことにより、酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は、本発明例１の酸素吸収材よりも増加し、酸素吸収材質量の３．３mass％であった。
【０１５８】
本発明例１と同様に、酸素富化塔２内で酸素吸収材温度を５４０℃から５８７℃に上昇させた。すなわち、酸素吸収材ａは、酸素富化塔２のスロープ３２に導入時の温度が５４０℃で酸素を吸蔵した状態にあり、スロープ３２の下部での温度が５８７℃で酸素が放出される。
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち酸素吸収材の昇温に必要な熱量は、純酸素１Ｎｍ３あたり２８３ｗｈであった。また、酸素吸収材の循環に要する動力を加味しても、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり３５７ｗｈであった。この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１５９】
本発明例３は、上記（イ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、酸素吸収材の収率に影響の大きい昇温速度を適正範囲にするため、グリシンの添加量をφ＝０．５と適切に制御したので、酸素吸収材の収率は９０mass％を超え、経済的に酸素吸収材を製造することができた。この酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は酸素吸収材質量の３．０mass％であった。
本発明例１と同様に、酸素富化塔２内で酸素吸収材温度を５４０℃から５８７℃に上昇させた。すなわち、酸素吸収材ａは、酸素富化塔２のスロープ３２に導入時の温度が５４０℃で酸素を吸蔵した状態にあり、スロープ３２の下部での温度が５８７℃で酸素が放出される。
【０１６０】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち酸素吸収材の昇温に必要な熱量は、純酸素１Ｎｍ３あたり３１１ｗｈであった。また、酸素吸収材の循環に要する動力を加味しても、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり３９３ｗｈであった。この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１６１】
本発明例４は、上記（ウ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、酸素吸収材の収率に影響の大きい昇温速度を適正範囲にするため、グリシンの添加量をφ＝０．５と適切に制御したので、酸素吸収材の収率は９０mass％を超え、経済的に酸素吸収材を製造することができた。また、燃料としてグリシンに加えてスクロースを配合したことにより、液体燃焼合成時の高温保持時間が長くなり、結晶性が改善したことにより、酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は、本発明例３の酸素吸収材よりも増加し、酸素吸収材質量の３．３mass％であった。
【０１６２】
本発明例１と同様に、酸素富化塔２内で酸素吸収材温度を５４０℃から５８７℃に上昇させた。すなわち、酸素吸収材ａは、酸素富化塔２のスロープ３２に導入時の温度が５４０℃で酸素を吸蔵した状態にあり、スロープ３２の下部での温度が５８７℃で酸素が放出される。
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち酸素吸収材の昇温に必要な熱量は、純酸素１Ｎｍ３あたり２８３ｗｈであった。また、酸素吸収材の循環に要する動力を加味しても、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり３５７ｗｈであった。この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１６３】
本発明例５は、上記（ア）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を錯体重合法により製造する際に、収率は８０mass％と液体燃焼合成法に比較してやや低い値となったが、経済的には十分採算のとれるものである。この酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は酸素吸収材質量の２．５mass％であった。
酸素富化塔２内で酸素吸収材温度を５５８℃から６０８℃に上昇させた。すなわち、酸素吸収材ａは、酸素富化塔２のスロープ３２に導入時の温度が５５８℃で酸素を吸蔵した状態にあり、スロープ３２の下部での温度が６０８℃で酸素が放出される。
【０１６４】
この発明例は、温度スウィング幅がやや大きいが、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち酸素吸収材の昇温に必要な熱量は、純酸素１Ｎｍ３あたり３９７ｗｈであった。また、酸素吸収材の循環に要する動力を加味しても、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり５１９ｗｈであった。この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１６５】
本発明例６は、上記（イ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、グリシンの添加量φ＝０．０２と少ない量であったので、酸素吸収材の収率は３０mass％と小さくなりはしたが、酸素吸収材の製造は可能であった。この酸素吸収材の酸素吸蔵量（能力）は酸素吸収材質量の２．８mass％であった。
本発明例１と同様に、酸素富化塔２内で酸素吸収材温度を５４０℃から５８７℃に上昇させた。すなわち、酸素吸収材ａは、酸素富化塔２のスロープ３２に導入時の温度が５４０℃で酸素を吸蔵した状態にあり、スロープ３２の下部での温度が５８７℃で酸素が放出される。
【０１６６】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち酸素吸収材の昇温に必要な熱量は、純酸素１Ｎｍ３あたり３３３ｗｈであった。また、酸素吸収材の循環に要する動力を加味しても、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４１５ｗｈであった。この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１６７】
本発明例７は、上記（イ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、グリシンの添加量φ＝３と過剰な量であったので、酸素吸収材の収率は４８mass％と小さくなりはしたが、酸素吸収材の製造は可能であった。この酸素吸収材の酸素吸蔵量（能力）は酸素吸収材質量の２．８mass％であった。
本発明例１と同様に、酸素富化塔２内で酸素吸収材温度を５４０℃から５８７℃に上昇させた。すなわち、酸素吸収材ａは、酸素富化塔２のスロープ３２に導入時の温度が５４０℃で酸素を吸蔵した状態にあり、スロープ３２の下部での温度が５８７℃で酸素が放出される。
【０１６８】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち酸素吸収材の昇温に必要な熱量は、純酸素１Ｎｍ３あたり３３３ｗｈであった。また、酸素吸収材の循環に要する動力を加味しても、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４１５ｗｈであった。この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１６９】
本発明例８は、上記（ウ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、グリシンの添加量φ＝０．０２と少ない量であったので、酸素吸収材の収率は３０mass％と小さくなりはしたが、酸素吸収材の製造は可能であった。また、燃料としてグリシンに加えてスクロース（糖類）を配合したことにより、液体燃焼合成時の高温保持時間が長くなり、結晶性が改善したことにより、酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は、本発明例６の酸素吸収材よりも増加し、酸素吸収材質量の２．９mass％であった。
【０１７０】
本発明例１と同様に、酸素富化塔２内で酸素吸収材温度を５４０℃から５８７℃に上昇させた。すなわち、酸素吸収材ａは、酸素富化塔２のスロープ３２に導入時の温度が５４０℃で酸素を吸蔵した状態にあり、スロープ３２の下部での温度が５８７℃で酸素が放出される。
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち酸素吸収材の昇温に必要な熱量は、純酸素１Ｎｍ３あたり３２２ｗｈであった。また、酸素吸収材の循環に要する動力を加味しても、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギー純酸素１Ｎｍ３あたり３９６ｗｈであった。この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１７１】
本発明例９は、上記（ウ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、グリシンの添加量φ＝３と過剰な量であったので、酸素吸収材の収率は４８mass％と小さくなりはしたが、酸素吸収材の製造は可能であった。また、燃料としてグリシンに加えてスクロース（糖類）を配合したことにより、液体燃焼合成時の高温保持時間が長くなり、結晶性が改善したことにより、酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は、本発明例７の酸素吸収材よりも増加し、酸素吸収材質量の２．９mass％であった。
【０１７２】
本発明例１と同様に、酸素富化塔２内で酸素吸収材温度を５４０℃から５８７℃に上昇させた。すなわち、酸素吸収材ａは、酸素富化塔２のスロープ３２に導入時の温度が５４０℃で酸素を吸蔵した状態にあり、スロープ３２の下部での温度が５８７℃で酸素が放出される。
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち酸素吸収材の昇温に必要な熱量は純酸素１Ｎｍ３あたり３２２ｗｈであった。また、酸素吸収材の循環に要する動力を加味しても、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギー純酸素１Ｎｍ３あたり３９６ｗｈであった。この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１７３】
比較例１は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化したものである。深冷分離法は、空気を冷却して、沸点の違いにより空気中の窒素（沸点−１９５．８℃）と酸素（沸点１８２．９６℃）を分離することにより酸素を製造するものであり、この酸素製造に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり３６４ｗｈであった。また、得られる酸素は常温であり、これを本発明で得られる高温酸素（５８７℃）まで昇温するためのエネルギーを加味すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈであった。
【０１７４】
【表２】
0006314892.tif 000005
【０１７５】
【表３】
0006314892.tif 000006
【０１７６】
［実施例２］
内容積３２２３ｍ３の高炉（送風量４７６０Ｎｍ３／min）に対する送風を行い、高炉送風用の空気の酸素富化率を３vol％とした。本発明例では、図１５に示す高炉送風設備において、酸素吸収材ａとして下記（ア）〜（ウ）のいずれかを用い、高炉送風用の高温の空気ｘを酸素富化した。
（ア）錯体重合法（特許文献２に開示された方法）で製造された、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物からなる酸素吸収材
（イ）燃料として水溶性のアミノ酸（グリシン）のみを用いた液体燃焼合成法で製造された、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物からなる酸素吸収材
（ウ）燃料として水溶性のアミノ酸（グリシン）と糖類（スクロース）を用いた液体燃焼合成法で製造された、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｎの酸化物により構成されるブラウンミラーライト型酸化物からなる酸素吸収材
【０１７７】
送風量、酸素富化率を、上記のようにそれぞれ４７６０Ｎｍ３／min、３vol％としたので、酸素富化量は１８７．９Ｎｍ３／minである。送風温度は１１００℃、コークス比は銑鉄１トンあたり４１２ｋｇであり、コークスを代替する補助還元材として微粉炭を使用し、その吹込み量を銑鉄１トンあたり８０ｋｇとした。合計の還元材比はコークス比と微粉炭比を合算したもので、銑鉄１トンあたり４９２ｋｇである。
【０１７８】
本発明例で使用した図１５に示す設備において、酸素脱着機は図２３に示すような容器（直径８ｍ、長さ８．９ｍ）からなり、内部に酸素吸収材が充填される。酸素脱着機では、酸素吸収材ａの温度を６００℃で一定とし、酸素吸蔵時には圧力を４３０ｋＰａとし、酸素脱蔵時には大気圧（１０１．３ｋＰａ）とした。酸素脱蔵により生成する酸素富化空気中の酸素濃度は約３４vol％（全圧１０１．３ｋＰａに対して酸素分圧３２．９ｋＰａ）であるので、通常の空気１０に対し酸素富化空気の比率を３として（すなわち、高炉送風工程において外部から取り込んだ通常の空気：１０に対して、酸素脱蔵工程から供給された酸素富化空気：３を混合する）、送風中の酸素富化率が３vol％となるように調整した。また、酸素吸蔵工程がが行われている高炉送風系統Ｓの酸素脱着機６を出た排出ガス（窒素富化空気）を、蓄熱工程が行われている高炉送風系統Ｓの熱風炉に供給して燃焼用空気に混合することにより、上記排出ガスの熱回収を行った。
酸素脱着機６内の酸素吸収材ａの温度は、酸素吸収材層に挿入するように配置した熱電対を用いて測定した。
【０１７９】
本発明例および比較例の実施条件と結果を表４及び表５に示す。
本発明例１は、上記（イ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、酸素吸収材の収率に影響の大きい昇温速度を適正範囲にするため、グリシン（水溶性のアミノ酸）の添加量をφ＝１と適切に制御したので、酸素吸収材の収率は９０mass％を超え、経済的に酸素吸収材を製造することができた。この酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は酸素吸収材質量の３．０mass％であった。各高炉送風系統（Ｓ）において必要な酸素吸収材量は５３７tonであり、この量の酸素吸収材ａを酸素脱着機（容器）内に格納した。
【０１８０】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち、熱量分（酸素吸蔵工程で発生する６００℃の窒素富化空気の排熱のうち回収利用されないもの）は純酸素１Ｎｍ３あたり１６４ｗｈであり、また、圧力変動（昇圧）させるための動力分（送風動力）は純酸素１Ｎｍ３あたり２９７ｗｈであった。これらを合計すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４６１ｗｈであり、この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１８１】
本発明例２は、上記（ウ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、酸素吸収材の収率に影響の大きい昇温速度を適正範囲にするため、グリシンの添加量をφ＝１と適切に制御したので、酸素吸収材の収率は９０mass％を超え、経済的に酸素吸収材を製造することができた。また、燃料としてグリシンに加えてスクロース（糖類）を配合したことにより、液体燃焼合成時の高温保持時間が長くなり、結晶性が改善したことにより、酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は、本発明例１の酸素吸収材よりも増加し、酸素吸収材質量の３．３mass％であった。各高炉送風系統（Ｓ）において必要な酸素吸収材量は４８８tonであり、この量の酸素吸収材ａを酸素脱着機（容器）内に格納した。
【０１８２】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち、熱量分（酸素吸蔵工程で発生する６００℃の窒素富化空気の排熱のうち回収利用されないもの）は純酸素１Ｎｍ３あたり１６４ｗｈであり、また、圧力変動（昇圧）させるための動力分（送風動力）は純酸素１Ｎｍ３あたり２９７ｗｈであった。これらを合計すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４６１ｗｈであり、この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１８３】
本発明例３は、上記（イ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、酸素吸収材の収率に影響の大きい昇温速度を適正範囲にするため、グリシンの添加量をφ＝０．５と適切に制御したので、酸素吸収材の収率は９０mass％を超え、経済的に酸素吸収材を製造することができた。この酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は酸素吸収材質量の３．０mass％であった。各高炉送風系統（Ｓ）において必要な酸素吸収材量は５３７tonであり、この量の酸素吸収材ａを酸素脱着機（容器）内に格納した。
【０１８４】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち、熱量分（酸素吸蔵工程で発生する６００℃の窒素富化空気の排熱のうち回収利用されないもの）は純酸素１Ｎｍ３あたり１６４ｗｈであり、また、圧力変動（昇圧）させるための動力分（送風動力）は純酸素１Ｎｍ３あたり２９７ｗｈであった。これらを合計すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４６１ｗｈであり、この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１８５】
本発明例４は、上記（ウ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、酸素吸収材の収率に影響の大きい昇温速度を適正範囲にするため、グリシンの添加量をφ＝０．５と適切に制御したので、酸素吸収材の収率は９０mass％を超え、経済的に酸素吸収材を製造することができた。また、燃料としてグリシンに加えてスクロースを配合したことにより、液体燃焼合成時の高温保持時間が長くなり、結晶性が改善したことにより、酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は、本発明例３の酸素吸収材よりも増加し、酸素吸収材質量の３．３mass％であった。各高炉送風系統（Ｓ）において必要な酸素吸収材量は４８８tonであり、この量の酸素吸収材ａを酸素脱着機（容器）内に格納した。
【０１８６】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち、熱量分（酸素吸蔵工程で発生する６００℃の窒素富化空気の排熱のうち回収利用されないもの）は純酸素１Ｎｍ３あたり１６４ｗｈであり、また、圧力変動（昇圧）させるための動力分（送風動力）は純酸素１Ｎｍ３あたり２９７ｗｈであった。これらを合計すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４６１ｗｈであり、この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１８７】
本発明例５は、上記（ア）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を錯体重合法により製造する際に、収率は８０mass％と液体燃焼合成法に比較してやや低い値となったが、経済的には十分採算のとれるものである。この酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は酸素吸収材質量の２．５mass％であった。各高炉送風系統（Ｓ）において必要な酸素吸収材量は６４４tonであり、この量の酸素吸収材ａを酸素脱着機（容器）内に格納した。
【０１８８】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち、熱量分（酸素吸蔵工程で発生する６００℃の窒素富化空気の排熱のうち回収利用されないもの）は純酸素１Ｎｍ３あたり１６４ｗｈであり、また、圧力変動（昇圧）させるための動力分（送風動力）は純酸素１Ｎｍ３あたり２９７ｗｈであった。これらを合計すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４６１ｗｈであり、この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１８９】
本発明例６は、上記（イ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、グリシンの添加量φ＝０．０２と少ない量であったので、酸素吸収材の収率は３０mass％と小さくなりはしたが、酸素吸収材の製造は可能であった。この酸素吸収材の酸素吸蔵量（能力）は酸素吸収材質量の２．８mass％であった。各高炉送風系統（Ｓ）において必要な酸素吸収材量は５７５tonであり、この量の酸素吸収材ａを酸素脱着機（容器）内に格納した。
【０１９０】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち、熱量分（酸素吸蔵工程で発生する６００℃の窒素富化空気の排熱のうち回収利用されないもの）は純酸素１Ｎｍ３あたり１６４ｗｈであり、また、圧力変動（昇圧）させるための動力分（送風動力）は純酸素１Ｎｍ３あたり２９７ｗｈであった。これらを合計すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４６１ｗｈであり、この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１９１】
本発明例７は、上記（イ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、グリシンの添加量φ＝３と過剰な量であったので、酸素吸収材の収率は４８mass％と小さくなりはしたが、酸素吸収材の製造は可能であった。この酸素吸収材の酸素吸蔵量（能力）は酸素吸収材質量の２．８mass％であった。各高炉送風系統（Ｓ）において必要な酸素吸収材量は５７５tonであり、この量の酸素吸収材ａを酸素脱着機（容器）内に格納した。
【０１９２】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち、熱量分（酸素吸蔵工程で発生する６００℃の窒素富化空気の排熱のうち回収利用されないもの）は純酸素１Ｎｍ３あたり１６４ｗｈであり、また、圧力変動（昇圧）させるための動力分（送風動力）は純酸素１Ｎｍ３あたり２９７ｗｈであった。これらを合計すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４６１ｗｈであり、この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１９３】
本発明例８は、上記（ウ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、グリシンの添加量φ＝０．０２と少ない量であったので、酸素吸収材の収率は３０mass％と小さくなりはしたが、酸素吸収材の製造は可能であった。また、燃料としてグリシンに加えてスクロース（糖類）を配合したことにより、液体燃焼合成時の高温保持時間が長くなり、結晶性が改善したことにより、酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は、本発明例６の酸素吸収材よりも増加し、酸素吸収材質量の２．９mass％であった。各高炉送風系統（Ｓ）において必要な酸素吸収材量は５５６tonであり、この量の酸素吸収材ａを酸素脱着機（容器）内に格納した。
【０１９４】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち、熱量分（酸素吸蔵工程で発生する６００℃の窒素富化空気の排熱のうち回収利用されないもの）は純酸素１Ｎｍ３あたり１６４ｗｈであり、また、圧力変動（昇圧）させるための動力分（送風動力）は純酸素１Ｎｍ３あたり２９７ｗｈであった。これらを合計すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４６１ｗｈであり、この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１９５】
本発明例９は、上記（ウ）の酸素吸収材ａを用いたものである。酸素吸収材となるブラウンミラーライト型酸化物を液体燃焼合成法で製造する際に、グリシンの添加量φ＝３と過剰な量であったので、酸素吸収材の収率は４８mass％と小さくなりはしたが、酸素吸収材の製造は可能であった。また、燃料としてグリシンに加えてスクロース（糖類）を配合したことにより、液体燃焼合成時の高温保持時間が長くなり、結晶性が改善したことにより、酸素吸収材の酸素吸蔵量ｍ（能力）は、本発明例７の酸素吸収材よりも増加し、酸素吸収材質量の２．９mass％であった。各高炉送風系統（Ｓ）において必要な酸素吸収材量は５５６tonであり、この量の酸素吸収材ａを酸素脱着機（容器）内に格納した。
【０１９６】
この発明例において、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーのうち、熱量分（酸素吸蔵工程で発生する６００℃の窒素富化空気の排熱のうち回収利用されないもの）は純酸素１Ｎｍ３あたり１６４ｗｈであり、また、圧力変動（昇圧）させるための動力分（送風動力）は純酸素１Ｎｍ３あたり２９７ｗｈであった。これらを合計すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり４６１ｗｈであり、この値は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化した比較例１（純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈ）に比較して小さい値であり、銑鉄の製造コストを低減し得るものである。
【０１９７】
比較例１は、深冷分離法で製造された酸素を用いて高炉送風用空気を酸素富化したものである。深冷分離法は、空気を冷却して、沸点の違いにより空気中の窒素（沸点−１９５．８℃）と酸素（沸点１８２．９６℃）を分離することにより酸素を製造するものであり、この酸素製造に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり３６４ｗｈであった。また、得られる酸素は常温であり、これを本発明で得られる高温酸素（５８７℃）まで昇温するためのエネルギーを加味すると、高炉送風用空気の酸素富化に要するエネルギーは純酸素１Ｎｍ３あたり５８２ｗｈであった。
【０１９８】
【表４】
0006314892.tif 000007
【０１９９】
【表５】
0006314892.tif 000008
【符号の説明】
【０２００】
１  循環経路
２  酸素富化塔
３  酸素富化塔
４，４A，４B，４C，４D  昇圧機
５，５A，５B，５C，５D  熱風炉
６，６A，６B，６C，６D  酸素脱着機
７，７A，７B，７C，７D  主流路
８  酸素吸蔵部
９  熱交換器
１０  酸素吸収材充填層
１１  羽口
１２  流路
１３  流路
１４  流路
１６  分散板
１７  風箱部
１８  バルブ
１９  バルブ
２０  空気導入口
２１  空気排出口
２２  酸素吸収材導入口
２３  酸素吸収材排出口
２４ｅ，２４ｆ  空気管
２５ｅ，２５ｆ  バルブ
２６  バイパス流路
２７  バルブ
２８  風箱部
２９  分散板部
３０  熱交換器
３１  空間部
３２  スロープ
３３  酸素吸収材導入口
３４  酸素吸収材排出口
３５  移送コンベア
３６  カバー
３７  空気供給手段
３８  熱回収手段
３９ｇ，３９ｈ  バルブ
４０ｇ，４０ｈ  バルブ
４１  導入管
４２  排出管
４３  空気導入口
４４  空気排出口
４５，４５A，４５B  空気供給管
４６，４６A，４６B  空気排出管
４７A，４７B  空気供給管
４８A，４８B  空気排出管
４９A，４９B  ブロアー
５０  酸素吸収材充填層
５１A，５１B  バルブ
５２A，５２B  バルブ
５３A，５３B  バルブ
５４A，５４B  バルブ
５５A，５５B，５５C，５５D  バーナー
５６A，５６B，５６C，５６D  流路
５７A，５７B，５７C，５７D  流路
５８A，５８B，５８C，５８D  流路
５９A，５９B，５９C，５９D  バルブ
６０A，６０B，６０C，６０D  バルブ
６１A，６１B，６１C，６１D  バルブ
６２A，６２B，６２C，６２D  バルブ
６３A，６３B，６３C，６３D  バルブ
６４A，６４B，６４C，６４D  バルブ
６５A，６５B，６５C，６５D  バルブ
６６A，６６B，６６C，６６D  バルブ
６７A，６７B，６７C，６７D  バルブ
６８A，６８B，６８C，６８D  流路
６９A，６９B，６９C，６９D  バルブ
７０A，７０B，７０C，７０D  バイパス流路
７１A，７１B，７１C，７１D  バイパス流路
７２A，７２B，７２C，７２D  バイパス流路
７３A，７３B，７３C，７３D  流路
８０  本体
８１  ガス導入部
８２  ガス排出部
９０  耐熱レンガ
９１  鉄皮
１３０  流路部分
１４０  流路部分
３６０  空気導入口
３６１  空気排出口
ａ  酸素吸収材
ｘ，ｘＡ，ｘａ，ｙ  空気
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  高炉送風系統
Ａ  高炉
Ｂ  熱風炉
Ｃ，Ｃ１  流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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