(57)【要約】  冶金用炉からの溶融スラグおよび／または溶融金属のガス微粒子化用の冶金プロセスおよびシステムは、複数のオフガス処理プロセスおよび装置と統合され、それによって、複数のオフガスは、溶融スラグおよび／または溶融金属を微粒子化するためのガス微粒子化プラントに送られる。溶融スラグおよび／または溶融金属を微粒子化するための複数の副生オフガスの使用により、オフガス操作および処理装置の除去、熱回収を改善する微粒子化による熱の集中およびアップグレード、微粒子化の複数の粒状物の酸化の防止およびＣＯ２排出の低減を含む複数の利益を提供する。粒状物を作成する方法は、溶融材料および副生オフガスを分散装置に送る工程と、分散装置にてガスを溶融材料と接触する工程とを備え、それによって溶融材料は、ガスとの接触により分散および固化され、粒状物を形成する。
2017527770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状物を作成する方法であって、
（ａ）溶融材料を提供する段階と、
（ｂ）前記溶融材料を分散装置に送る段階と、
（ｃ）副生オフガスであるガスを前記分散装置に送る段階と、
（ｄ）前記ガスを前記分散装置の前記溶融材料と接触させる段階であって、それによって、前記溶融材料は前記ガスとの接触によって分散および固化され前記粒状物を形成する、段階と
を備える粒状物を作成する方法。
【請求項２】
前記溶融材料は、冶金用炉にて行われる冶金プロセスによって製造される溶融金属または溶融スラグである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶融材料は、溶融金属であり、前記粒状物は、複数の金属造粒を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶融材料は、溶融スラグであり、前記粒状物は、複数のスラグ造粒を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記分散装置は、ガス微粒子化プラントを備える、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記副生オフガスを前記分散装置に吹き飛ばすための誘因ドラフト（ＩＤ）ファンをさらに備える
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記副生オフガスは炉冷却システムによって排出される空気を含み、前記ＩＤファンは、前記炉冷却システムからの前記空気を排出する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記副生オフガスは前記冶金用炉の内部からの炉オフガスを含み、それによって前記ＩＤファンは前記冶金用炉からの前記炉オフガスを抽出する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ガス微粒子化プラントは、熱オフガスを生成し、前記熱オフガスは、エネルギー移送用の下流プロセス装置に使用される、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記下流プロセス装置は、乾燥ユニットまたは予熱ユニットを備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガス微粒子化プラントへ供給される前記副生オフガスは、複数の微粒子で満たされた、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガス微粒子化プラントに供給される前記副生オフガスは、実質的に無酸素である、請求項５から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記副生オフガスは実質的に無酸素であり、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、ＣＯ、Ｈ２およびＳＯ２から成る群から選択される１または複数のガスでエンリッチ化される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記副生オフガスを用いて微粒子化された前記溶融材料は、別のやり方で空気によって微粒子化された材料ほど酸化されていない、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記分散装置は、ガス微粒子化プラントを備え、
前記ガス微粒子化プラントは、熱オフガスを生成し、
前記ガス微粒子化プラントに供給される前記熱オフガスは、望ましくない成分を含み、
前記ガス微粒子化プラントに供給される前記熱オフガスに含まれる前記望ましくない成分は、前記粒状物の形成の間に前記溶融材料と接触され、それによって、前記熱オフガスの前記望ましくない成分の濃度は、前記ガス微粒子化プラントに供給される前記熱オフガスの前記望ましくない成分の濃度未満である、
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記望ましくない成分は、ガスまたは微粒子の固体である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記望ましくない成分は、ＣＯ２と、ＳＯ２、ＳＯ３およびＨ２Ｓなどの硫黄含有種と、ＮＯおよびＮＯ２から選択された窒素酸化物と、リン含有ガスと、ガス状の有機種と、複数のフッ化物（ＨＦおよびＳｉＦ４など）と、それらの１または複数の組み合わせであり、
前記望ましくない成分の少なくとも一部は、前記粒状物の形成の間に前記溶融材料に溶解される、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガス状の有機種は、複数のフランおよび複数のダイオキシンと、それらの組み合わせから選択され、
前記ガス状の有機種の少なくとも一部は、前記粒状物の形成の間に前記溶融材料に燃焼および／または溶解される、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記望ましくない成分は、微粒子の固体である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記微粒子の固体はダストであり、前記ダストは、上記粒状物の形成の間に前記粒状物へと組み込まれている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記望ましくない成分は、ＣＯ２であり、前記ガス微粒子化プラントに供給される前記熱オフガスの前記ＣＯ２の一部は、前記粒状物に捕捉される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記ガス微粒子化プラントによって生成される前記熱オフガスは、下流改質装置の合成ガスに変換される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
（ａ）溶融金属および溶融スラグの１または複数から選択される溶融材料を含む冶金用炉と、
（ｂ）前記冶金用炉に最も近く配置されるガス微粒子化プラントと、
（ｃ）副生オフガスを前記ガス微粒子化プラントに供給するガス供給システムと、
（ｄ）前記冶金用炉から前記ガス微粒子化プラントに前記溶融材料を輸送するための溶融金属供給システムと
を備える粒状物を作成するためのシステム。
【請求項２４】
前記溶融材料はスラグを備え、前記溶融金属供給システムはスラグ容器または樋を備える、
請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記副生オフガスを前記ガス微粒子化プラントに吹き飛ばすためのＩＤファンをさらに備える
請求項２３または２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記システムはさらに、前記冶金用炉を冷却するための空気冷却システムを備える、
請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記副生オフガスは、前記冶金用炉の前記空気冷却システムによって排出される空気を含むとともに、前記システムはさらに、前記冶金用炉から前記ガス微粒子化プラントに前記副生オフガスを搬送するための導管を備える、
請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記副生オフガスは、前記冶金用炉から排出される複数のオフガスを備え、前記システムはさらに、前記冶金用炉から前記ガス微粒子化プラントに前記副生オフガスを搬送するための導管を備える、
請求項２３から２５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２９】
前記冶金用炉から排出される前記複数のオフガスを捕集するためのヒュームおよびダスト捕捉フードをさらに備え、前記副生オフガスを前記ガス微粒子化プラントに搬送するための前記導管は、前記ヒュームおよびダスト捕捉フードからの前記複数のオフガスを受け取る、
請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記副生オフガスを用いて微粒子化された前記溶融材料は、別のやり方で空気によって微粒子化された材料ほど酸化されていない、
請求項２３から２９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３１】
空気微粒子化プラントを介して微粒子化された同じ生成物ほど酸化されないオフガス微粒子化からの生成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願に対する相互参照］  本願は、２０１４年９月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／０５３，１７０号に対する優先権およびその利益を主張し、その内容は参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、金属製造の複数のプロセスおよび施設に関し、特に、そのような複数のプロセスおよび施設におけるスラグおよび／または複数の金属などの複数の溶融材料のガス微粒子化用の複数の副生オフガスの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
複数の金属などの複数の溶融材料を製造する複数の施設では、複数のガス（オフガスまたは空気）が、以下の目的のうちの１つに対して、プロセスのある部分から別の部分へと搬送される。
（１）プロセス装置周りの複数の衛生作業条件を維持すべくプロセス装置から複数のオフガスを排出すること、および／または
（２）プロセス装置を加熱または冷却すること。
【０００４】
上記の場合のどちらかにおいて、オフガスは、以下になり得る。
Ａ）微粒子で満たされ、
Ｂ）広い範囲の組成（例えば、空気、無酸素（Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２リッチ）、燃料リッチ（ＣＯ、Ｈ２）または硫黄リッチ（ＳＯ２）と類似した）を有し、
Ｃ）オフガスが発出したプロセスによって冷または温になる。
【０００５】
全ての場合において、これらのプロセスにて使用または生成される複数のガスは、この目的のために取得されなければならない回転式装置（例えば、誘因ドラフトファン、ブロワーまたはコンプレッサ）を用いて、当該プロセスを介して、またはそれから搬送されなければならない。従って、大抵の冶金施設は、多くのそのような回転式装置を有している。
【０００６】
これに加えて、複数のガスが低温かつ清浄でない限り、これらの副生ガスに対して役に立たないので、冶金用途から生成された複数のガスは、複数のオフガス処理システムによって燃焼され、および／または冷却され、および／または浄化されなければならない。これらのガス処理システムは高価であり、それゆえ冶金抽出プラントのコストを著しく吊り上げ、操業中のプラント設備投資額の約３０から５０％を占めている。それゆえ、プラントの複数の良好な作業条件を維持するとともに、複数のオフガスの排出目標を維持しつつ、可能な場合、オフガス処理装置を減少するか、除去する必要がある。
【０００７】
その上、複数のガスは、プラントの全体にわたって分散され、温度が低すぎて経済的なエネルギー回収を可能にしないので、複数のガス副生成物のエネルギーはめったに回収されない。それゆえ、製錬において低級熱を回収する機会は失われる。
【０００８】
さらにまた、複数の冶金用途からの複数の副生ガスは、使用法が特定されておらず、このため、それらは集中の欠如と十分な熱品質の欠如に起因して熱回収なく、先述の複数の高価なオフガス処理システムによって大気に浪費される。
【０００９】
例えば、ＦｅＮｉ製錬炉において、冷却用空気は、エネルギー回収なく大気に浪費され、副次的な焼成およびタッピングによるヒュームオフガスは同様に、副次的なバグハウス浄化システムによって大気に浪費される。これらの副生ガス用の使用法が見当たらないので、大気に解放される前に高価なオフガス処理装置によって処理されなければならない。
【００１０】
同様に、ＦｅＣｒ製錬において、ＣＯ２リッチの炉オフガスは、オフガスのエネルギー回収または複数の特性のエネルギーの使用なく、冷却され大気に浪費される。再度、これは、これらのオフガス生成物に対して使用法が見当たらないからであり、その結果、これらのガスは、価値回収なく、複数の高価なオフガス処理システムによって大気に浪費される。
【００１１】
また、冶金プラントからのＣＯ２排出は、環境問題であり、全ての金属製造者は、それらの温室効果ガスの排出を低減するように圧力をかけられている。このために、二酸化炭素改質ユニットが、ＣＯ２リッチのオフガスを水素および一酸化炭素の混合物（合成ガス）へと変換するべく使用されており、次に複数の異なるプロセス（例えば、上流の乾燥機、焼成炉、炉または複数の予備還元ユニット）において燃料として使用され得る。しかしながら、熱力学的に好ましいこの改質プロセスのために、ＣＯ２リッチのオフガスはおよそ９００℃より高くまで予熱される必要があり、これは、追加の操業費用を意味する。
【００１２】
二酸化炭素は、環境問題を引き起こし得る排出の１つの例にすぎない。複数の冶金プラントからの複数の排出は、多種多様な他の望ましくない成分を含み得、環境へと解放された場合、懸念される複数のガスおよび複数の微粒子の固体を含み得る。その上、冶金プラントの複数のオフガスからのこれらの望ましくない成分の低減および除去は通常、費用のかかる装置および複数のプロセスを必要とする。複数の冶金プラントの複数のオフガスに含まれ得る複数の望ましくないガスの複数の例は、ＣＯ２、ＳＯ２、ＳＯ３およびＨ２Ｓなどの複数の硫黄含有種、ＮＯおよびＮＯ２などの複数の窒素酸化物（ＮＯｘ）、複数のリン含有ガス、複数のフッ化物（ＨＦおよびＳｉＦ４など）および／または複数のフランおよび複数のダイオキシンなどの複数の有機種を含む。複数の望ましくない微粒子の固体の複数の例はダストを含み、通常は複数のオフガスから除去されなければならない。 
【００１３】
スラグは、複数の冶金用炉にて行われる複数の金属製造プロセスの別の副生成物である。スラグは通常、二酸化ケイ素を有する複数の金属酸化物の混合物を含み、プロセスにより製造される金属量のほぼ１０パーセントから数倍の範囲の量で製造される。
【００１４】
溶融スラグは、炉から周期的に出銑され、熱が環境に失われる状態で、空気冷却および固化され得る。これらのプロセスにより製造されるスラグの大部分は、廃棄物として捨てられ続けている。しかしながら、様々な市販の製品における造粒スラグの使用に最近の関心があり、設備および複数のプロセスは、オイルおよびガス製造における複数のプロパントなどの複数の造粒物、および複数の屋根用造粒を製造するべく、スラグの造粒および処理に対して開発されてきた。
【００１５】
特に、ガス微粒子化によるスラグから粒状物への変換のための複数の有望なプロセスおよび装置は、両方とも２０１４年の６月３日に出願され、共通に付与された米国仮特許出願第６２／００７，１８０号および米国仮特許出願第６２／００７，２８４号に開示される。それらに開示される複数のプロセスによれば、炉からの溶融スラグは、一般的なエアブロワーによって微粒子化装置に供給される周囲空気を用いてガス微粒子化によって様々な粒状物に直接かつ経済的に変換される。
【００１６】
上記に論じられた複数の問題の少なくともいくつかを緩和するべく、スラグおよび複数のオフガスなどの複数の副生成物を処理するためのより簡単でより経済的なプロセスおよび装置の必要性が残っている。
【発明の概要】
【００１７】
一実施形態において、粒状物を作成する方法が提供され、この方法は、
（ａ）溶融材料を提供する工程と、
（ｂ）溶融材料を分散装置に送る工程と、
（ｃ）ガスを分散装置に送る工程であって、ガスは副生オフガスである、工程と、
（ｄ）ガスを分散装置の溶融材料と接触する工程であって、それによって、溶融材料はガスとの接触によって分散および固化され、上記粒状物を形成する、工程と
を備える。
【００１８】
別の実施形態において、
（ａ）溶融金属および溶融スラグの１または複数から選択される溶融材料を含む冶金用炉と、
（ｂ）冶金用炉に最も近く配置されるガス微粒子化プラントと、
（ｃ）副生オフガスをガス微粒子化プラントに供給するガス供給システムと、
（ｄ）冶金用炉からガス微粒子化プラントに溶融材料を輸送するための溶融金属供給システムと
を備える粒状物を作成するためのシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
ここで、本発明は、添付の図面を参照して例としてだけ説明されるであろう。
【図１】本明細書に開示される第１の実施形態によるプロセスフロー図の一部を示す。
【図２】本明細書に開示される第２の実施形態によるプロセスフロー図の一部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下は、溶融スラグおよび／または複数の溶融金属のガス微粒子化用のプロセスおよび設備を含み、少なくとも１つのガス微粒子化プロセスと、少なくとも１つのオフガス処理プロセスおよびこれらのプロセスと関連する設備とが統合された複数の冶金プロセスおよび複数の施設の詳細な説明である。
【００２１】
発明者らは、複数の冶金プロセスからの複数の副生オフガスが複数の冶金用炉からのスラグおよび複数の金属のガス微粒子化用に使用され得、以下の１または複数の利益を生み出すことを発見した。
【００２２】
Ａ．オフガス処理装置の除去と、複数のオフガス処理施設の溶融スラグおよび／または溶融金属の微粒子化用にもっぱら必要とされるそれらの施設への集中。
【００２３】
Ｂ．炉、金属出湯、焼成移動、ダスト制御および複数の還元設備ファンの除去。代わりに、微粒子化ファンはこれらのプロセスからの複数のガスを空にし、微粒子化用にそれらを使用することができる。
【００２４】
Ｃ．スラグおよび／または金属を空気で微粒子化するシステムとは対照的に、炉、金属タッピング、焼成移動、ダスト制御および複数の還元設備ファンの使用と関連した操業費用の除去。
【００２５】
Ｄ．上述の複数のプロセスからの熱の集中と、より経済的なスラグおよび溶融金属の熱(エネルギー)回収を提供するスラグおよび／または金属微粒子化によるこの熱のアップグレード。
【００２６】
Ｅ．熱を必要とする複数のプロセスユニット（乾燥ユニット、水予熱工程など）用の複数の高温の複数のオフガス（より低い温度の空気に対する）の生成。
【００２７】
Ｆ．複数の高温のオフガスはここで、そのような設備が既に備えられた複数のプロセスにて再利用され得るので、複数のオフガス処理システムと、造粒化および微粒子化と関連する複数の設備投資との除去。具体例は、複数のＦｅＮｉ回転式キルン電気炉（ＲＫＥＦ）プラントでの乾燥工程である。
【００２８】
Ｇ．複数の金属または複数のスラグをショットまたは粉末へと微粒子化するべく複数の不活性ガスを利用することにより、それらの酸化を防止する。
【００２９】
Ｈ．複数の改善された金属回収効率対現行のスラグ破砕、分類およびジグ選別操作と、そのような複数の副生後処理プラントの使用低減または除去。
【００３０】
Ｉ．微粒子化がＣＯ２リッチのオフガスを用いて以下のプロセスから実行される場合、
プロセスＡ）複数の炭素含有のガス種の一部が溶融材料中に溶解され得（分散が溶解度を高める特定の表面領域を増加させるので）と、
プロセスＢ）ＣＯ２リッチのオフガスの温度は、溶融材料と接触する結果として増加するもので、これにより少ない予熱で、または、余分な予熱工程なく改質プロセスを容易にする。
【００３１】
上記の複数の利点は、以下を行う現行の技術水準以上の著しい低コスト化に導くことは理解され得る。
−スラグからのエネルギー回収をより実行可能にする、
−複数の製錬オフガスからのエネルギー回収をより実行可能にする、
−目下のところ利用された複数のオフガス、スラグおよび金属処理システムの小型化または除去により製錬コストを著しく低くする、および
−よりコスト効率の高い方法で、製錬からの温室効果ガスの排出を減少する。
【００３２】
図１は、本発明の第１の実施形態よるプロセスフロー図の一部を示す。フロー図は部分的に、炉チャンバ内に溶融金属１４の層と、溶融スラグ１６の層とを作り出し、維持するべく熱を供給するための複数の電極１２を含む冶金用炉１０による金属製造用のプロセスおよびシステムを示す。図１は、炉が溶融スラグ層１６と連通するスラグタップ穴１８と、溶融金属層１４と連通する溶融金属タップ穴２０とを含むことを示す。
【００３３】
溶融スラグは、炉１０からスラグタップ穴１８を介して周期的に出銑され、移動可能なスラグ容器またはスラグ樋もしくはランナへと直接出銑され、溶融スラグは、プラントの別の区域に輸送される。輸送の間、スラグは溶融状態のまま維持される。スラグ容器または樋における溶融スラグの輸送は、図１の矢印２２によって表わされる。
【００３４】
図１の炉１０は、空気によって少なくとも部分的に冷却される。より詳しくは、炉１０の基部壁および下部側壁は、空気によって冷却される。複数の既知のプロセスおよびシステムにおいて、炉冷却空気は、ファンまたはブロワーによって炉に提供される。しかしながら、本実施形態によるプロセスおよびシステムは、そのような複数のファンまたはブロワーを除去する。
【００３５】
理解されるように、炉冷却空気は、それが炉の低壁および側壁を冷却するので加熱される。図１において、炉基部壁および下部側壁からの排出された冷却空気の流れがそれぞれ、矢印２４および２６によって表わされる。典型的なプロセスおよびシステムにおいて、加熱された冷却用空気は、大気に排出される。
【００３６】
本実施形態によるシステムはまた、溶融スラグを微粒子化し、複数のプロパントおよび／または複数の屋根用造粒などの複数の市販の製品で使用に適する複数のスラグ造粒を製造するガス微粒子化プラント２８を含む。ガス微粒子化プラント２８は、冶金用炉１０に極めて接近して配置され、矢印２２によって表わされるように、スラグ容器または樋によって炉１０から溶融スラグを受け取る。 
【００３７】
溶融スラグは、誘因ドラフト（ＩＤ）ファン３０からのガス流によってプラント２８内で微粒子化され、ＩＤファン３０からガス微粒子化プラント２８への微粒子化ガスの供給は、図１の矢印３２によって表わされる。ＩＤファン３０によって供給されるガス流が、ガス微粒子化プラント２８の微粒子化チャンバの溶融スラグの降下流と接触する場合、溶融スラグは、複数の液滴へと分離されると同時に固体の状態に冷却され、それによってチャンバの底部に落下する複数の固体スラグ造粒を形成する。
【００３８】
複数の典型的な設置において、ガス微粒子化プラント２８に入力されるガスは、代わりにエアブロワー（不図示だが、ＩＤファンと置き換えられる）を経由され、周囲温度および雰囲気圧での空気を含み得る。しかしながら、本実施形態によるプロセスおよびシステムにおいて、ＩＤファン３０に入力されるガスは、矢印２４および／または２６によって表わされるように、炉底壁および／または下部側壁から排出されるオフガスを含む。そのような複数の排出されるオフガスは、高温で汚れているので複数の現行の空気微粒子化プラントにて利用されるブロワーに送られることができなかった。本実施形態において、ＩＤファン３０に入力されるガスは、炉底壁および下部側壁からの混合されたオフガスを含み、それゆえ図１は、矢印２４および２６が混合されて、ＩＤファン３０に入力されるオフガスを表わす矢印３４を形成することを示す。理解されるように、ＩＤファン３０によってガス微粒子化プラント２８に供給されるオフガスは、炉から抽出される熱を含み、それゆえ、周囲温度より高い温度である。
【００３９】
本実施形態によれば、オフガスをガス微粒子化プラント２８に供給するＩＤファン３０はまた、空気を炉冷却システムへと引き込む。これにより、冷却用空気を炉１０に供給するための複数の任意のファンの除去を可能にし、それによって複数の資本経費および操業費の減少を提供する。また、微粒子化用のオフガスの使用により、オフガスのための別個のオフガス処理システムの除去と、複数の資本経費および操業費のさらなる減少の提供とを可能にする。
【００４０】
それゆえ、本実施形態において、炉空気冷却システムを介した空気循環と、ガス微粒子化プラントへのオフガス循環とは、同じＩＤファン３０によって提供される。ＩＤファン３０は、炉１０とガス微粒子化プラント２８との間に配置される必要は必ずしもなくてよく、代わりに冷却用空気を複数の炉壁に吹き飛ばし、加熱された空気をガス微粒子化プラント２８に吹き飛ばすべく、炉１０の上流に配置されてよいことは理解されるであろう。
【００４１】
図１において、ガス微粒子化プラント２８によって製造される複数の固体スラグ造粒は、ボックス３６によって表わされ、ガス微粒子化プラント２８からのそれらの除去は、矢印３８によって表わされる。
【００４２】
微粒子化用に用いられるオフガスが、ボックス４０によって表されるスラグ造粒のオフガスとしてガス微粒子化プラント２８によって排出され、ガス微粒子化プラント２８からのオフガスの除去が、矢印４２によって表される。オフガス４０は、炉側壁および低壁から抽出される熱と、溶融スラグから抽出された熱とを含む。従って、ガス微粒子化プラント２８における炉冷却システムから排出されるオフガスの使用により、オフガスの熱をアップグレードし、それによってエネルギー移送用の下流プロセス装置にてそれの使用を可能にする。例えば、ガス微粒子化プラント２８からの熱オフガス４０は、それからの熱を回収するべく処理され得るか、たとえば、乾燥ユニット、水予熱ユニットなどの熱を必要とする複数の他のプロセスユニットに送られ得る。これらの他のプロセスユニットは、図面にてボックス４４により表される。
【００４３】
上記の説明は、微粒子化用に用いられるオフガスが、炉冷却システムからの空気であり、溶融スラグが微粒子化されている材料である実施形態に関するが、これは必ずしもそのようなことはない。例えば、図２は、第２の実施形態によるプロセスフロー図の一部を示し、オフガスは代わりに、炉の内部から、および／またはヒュームおよびダスト捕捉フードから排出されるオフガスを含む。第１および第２の実施形態は、複数の共通要素を有し、これらの共通要素は、同様な参照番号を用いて図２に識別される。その上、これらの共通要素の上記の説明は、以下に別のやり方で示されない限り、第２の実施形態に等しく当てはまる。
【００４４】
図２の実施形態は、炉１０の内部から副生オフガスをベントするためのオフガスポート５０をも含むことを除いて、上記に説明されるような冶金用炉１０を含む。ベントされた炉オフガスは、図２に矢印５２によって表わされる。本実施形態において、炉オフガスの少なくとも一部は、ヒュームおよびダスト捕捉フード５４にて捕集され得、それからＩＤファン３０を介してガス微粒子化プラント２８へ搬送されるべく回収され得る。この目的のために、図２は、ヒュームおよびダスト捕捉フード５４からＩＤファン３０へのオフガスの流れを表わす矢印５６、５８、３４を示す。 
【００４５】
フード５４に捕集される代わりに、炉１０からベントされるオフガスの少なくとも一部は、ＩＤファン３０を介してガス微粒子化プラント２８に直接搬送され得る。この目的のために、図２は、オフガスポート５０からＩＤファンへのオフガスの流れを表わす矢印５２、６０、５８、３４を示す。オフガスの全て、またはそれの一部は、ガス微粒子化プラント２８に搬送される前にフード５４に捕集され得、および／または、オフガスの全てまたは一部は、炉１０からガス微粒子化プラント（ＩＤファン３０を介して）またはそれの任意の組み合わせに直接搬送され得ることは理解されるであろう。
【００４６】
冶金用炉内で実行される複数のプロセスの変動性に起因して、オフガスは、組成変化し得、これは以下にさらに論じられる。微粒子化用に使用されるオフガスの組成に関わりなく、本発明の重要な態様は、（例えば、炉の内部から、または、炉の底部から）複数のオフガスを回収し、微粒子化用の複数のオフガスを供給する誘因ドラフトファン３０の使用であることを強調することは重要である。これは、周囲空気を吸い込み、微粒子化用の空気を吹き飛ばす従来のブロワーを置き換える。この改善は、本明細書に開示される全ての実施形態に適用可能である。
【００４７】
造粒する目的のためのオフガスの使用により、周囲空気が微粒子化ガスとして使用された場合よりも溶融材料の酸化が少なくなり得ることを強調することも重要である。この点について、オフガスは、酸素などの複数の酸素種が欠乏し得、または実質的に酸素種はなくなり得る。酸化の程度は、オフガスの組成に依存するが、この酸化レベルの低減は、図２のような炉からベントされる複数のオフガスなどの、システム内の複数のソースからの様々なオフガスから実現され得、これにより、酸素が欠乏し得、および／または、１または複数のガス状の副生成物を含み得る。
【００４８】
本発明の別の重要な態様は、微粒子化用のオフガスの使用により、オフガス熱のアップグレードが得られることである。これは、熱が必要とされる別のプロセスステップ、例えば、乾燥または予熱工程にて、オフガスからの熱を回収するか、オフガスを使用することが望まれる場合の重要な利益であり、本明細書に開示される全ての実施形態にて実現される。
【００４９】
いくつかの実施形態において、溶融金属またはスラグを微粒子化する目的のためにガス微粒子化プラント２８に供給されるオフガスは、複数の微粒子で満たされ得る。本明細書に説明されるプロセスおよびシステムの使用により、別個のオフガス処理システムの除去を可能にし、微粒子含有のオフガスは、第１および第２の実施形態にて上記に説明されるように、ＩＤファン３０によってガス微粒子化プラント２８に供給される。ガス微粒子化プラント２８からのオフガスは、上記に論じたように処理される。
【００５０】
本発明の別の重要な態様は、金属／スラグの微粒子化に、微粒子化ガスとしてＣＯ２リッチのオフガスを使用し得ることである。従って、この態様によれば、オフガスを用いることにより金属／スラグの微粒子化が達成されるだけでなく、プラントからのＣＯ２排出が同時に低減される。ＣＯ２の減少は、金属／スラグのＣＯ２の溶解による部分的なＣＯ２捕捉によってもたらされる。また、ＣＯ２リッチのオフガスは微粒子化プラントにて加熱され、それゆえ微粒子化プラントからのオフガスは十分予熱され、その結果、改質装置の合成ガス（ＣＯ＋Ｈ２）へ直接（または、最小予熱で）変換され得る。従って、この発明の態様において、ボックス４４によって表わされる複数の他のプロセスユニットは、合成ガスを製造するための改質装置を備える。
【００５１】
金属／スラグの微粒子化はまた、１または複数の他の望ましくない成分を含むオフガスを用いて行われる場合があり、環境へと解放される場合に懸念され、複数のオフガスの処理によって部分的か、完全かのいずれかで通常除去されなければならない複数のガスおよび複数の微粒子の固体を含むものとして本明細書では定義される。 
【００５２】
例えば、複数の望ましくない成分は、ＣＯ２、ＳＯ２、ＳＯ３およびＨ２Ｓなどの複数の硫黄含有種、ＮＯおよびＮＯ２などの複数の窒素酸化物（ＮＯｘ）、複数のリン含有ガス、複数のフッ化物（ＨＦおよびＳｉＦ４など）および／または複数のフランおよび複数のダイオキシンなどの複数の有機種などの１または複数のガスを含む。オフガスのこれらのガスの濃度の低減は、ＣＯ２に関して上記に論じたように達成され、すなわち、その低減は、微粒子化プラントでの上記粒状物の形成の間に溶融金属／スラグの望ましくない成分の溶解によってもたらされ、それにより、ガス微粒子化プラントの熱オフガスの望ましくない成分の濃度は、ガス微粒子化プラントへ供給されるオフガスの望ましくない成分の濃度未満である。これは、オフガスからこれらの望ましくない成分を除去するための高価な設備および複数のプロセスの必要性を減少し得る。
【００５３】
複数の望ましくない成分は、複数のフランおよび複数のダイオキシンなどの１または複数のガス状の有機種を含む。オフガスのこれら有機種の濃度の低減は、オフガス中、および／または、金属／スラグ中の酸素の存在下での有機種の溶融金属／スラグとの接触による有機種の燃焼によって達成され得る。その上、ガス微粒子化プラントの有機種を燃焼することにより生成されるガスの少なくとも一部は、粒状物の形成の間に溶融金属／スラグに溶解され得る。従って、有機種のいくつかまたは全てが燃焼され、二酸化炭素および水を形成する場合、ガス微粒子化プラントはさらに、再燃焼装置として作用し得る。
【００５４】
複数の望ましくない成分がダストなどの複数の微粒子の固体を含む場合、複数のダスト微粒子は、ガス微粒子化プラントの溶融金属／スラグの微粒子化の間に粒状物中に組み込まれ得る。これは、オフガスからダストを除去するための高価な設備および複数のプロセスの必要性を減少し得る。
【００５５】
さらにまた、本発明は、１または複数のオフガス流のガス微粒子化プラントからのオフガスへの統合を可能にする。これは、システムのオフガス処理設備の低減を可能にして、設備投資および操業費用の両方の低減をもたらし、この利益は、本明細書に開示される全ての実施形態によって実現される。
【００５６】
さらなる実施形態において、タップ穴２０を介して炉１０から出銑される溶融金属は、スラグではなくて、ガス微粒子化プラント２８によって造粒され得る。この点について、図２は、タップ穴２０からガス微粒子化装置２８への溶融金属の搬送を表わす点線６２を含み、溶融金属は、溶融スラグ用に上記に説明された全く同じ方法にて造粒される。そのような実施形態において、矢印２２によって表わされるように、ガス微粒子化装置２８へのスラグの流れはないことは理解されるであろう。この変更はまた、第１の実施形態に関する、図１のプロセスフロー図に当てはまり得ることも理解されるであろう。
【００５７】
炉１０から出銑された金属の組成は、もちろんその中で行われている具体的な冶金プロセスに依存するであろう。例えば、炉１０がフェロニッケル製錬炉である場合、タップ穴２０を介して出銑された溶融金属は、フェロニッケル（ＦｅＮｉ）を備え得る。しかしながら、本明細書に開示される複数のプロセスおよびシステムは、任意の具体的な冶金プロセスに限定されないことは理解されるであろう。例えば、本明細書に開示される複数のプロセスおよびシステムは、製鉄ブラスト炉の銑鉄の製造に適用され得る。
【００５８】
微粒子化用の高温および／または汚れたオフガスの使用により、後方に湾曲した複数のインペラブレードを有する外気ブロワーではなくて汚れたオフガスの処理が可能である複数のラジアルブレードを有する汚れたガスファンを備えるＩＤファン３０を必要とする場合がある。これは、本明細書に開示される全ての実施形態に適用される。
【００５９】
いくつかの実施形態において、ガス微粒子化プラント２８に供給されるオフガスは、実質的に無酸素であり得る。例えば、いくつかの実施形態において、オフガスは、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２等の複数のガスがリッチであり得、微粒子化の間に溶融スラグまたは溶融金属に含まれる複数の金属の酸化はほとんどないか、ないことになり得る。例えば、ＦｅＣｒ製錬からの複数の炉オフガスは、ＣＯ２がリッチであり、複数の微粒子化ガスとしてのそれらの使用により、微粒子化の間の酸化が回避される銑鉄または複数の他の金属の製造にて特に有益であり得る。複数の他の実施形態において、オフガスは、ＣＯまたはＨ２等の燃料がリッチであり得、または、ＳＯ２などの硫黄含有種がリッチであり得る。
【００６０】
一定の具体的な実施形態を参照して本発明は、説明されてきたが、本発明はこれらに限定されない。むしろ、本発明は、以下の特許請求の範囲内に包含され得る全ての実施形態を含む。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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