(57)【要約】  金属含有供給材料から溶融金属を製造する２段階の溶融浴に基づく製錬方法は、（ａ）予熱器において金属含有供給材料を予熱する段階と、（ｂ）予熱された金属含有供給材料および固体炭素質材料を製錬容器の溶融浴内に投入し、溶融浴内で金属含有供給材料を製錬し、溶融金属およびオフガスを形成する段階とを含む。本方法は、製錬容器からのオフガスを冷却し清浄化するステップと、燃料ガスを製造するステップとを含む。予熱段階（ａ）は、３００℃未満の温度で予熱段階に供給される燃料ガスに対して少なくとも一部を燃焼させることにより熱を発生させることによって、金属含有供給材料を予熱することを含む。【選択図】図１
2016502598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属含有供給材料から溶融金属を製造する２段階の溶融浴に基づく製錬方法において、（ａ）予熱器において金属含有供給材料を予熱する段階と、（ｂ）予熱された金属含有供給材料および固体炭素質材料を製錬容器内に投入する段階であって、前記製錬容器が、溶融金属および溶融スラグの形態の溶融材料の浴を収容し、前記溶融浴においてガス発生を介して浴／スラグ噴流を発生させ、オフガスを発生させ、前記溶融浴内で金属含有供給材料を製錬し、溶融金属を形成する、段階とを含み、前記予熱段階が、３００℃未満の温度で予熱段階（ａ）に供給される燃料ガスを燃焼させることにより、前記金属含有供給材料を予熱することを含み、前記燃料ガスが、前記製錬容器から排出されるオフガスから製造されることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記製錬容器から排出されるオフガスを、３００℃未満の温度まで冷却するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、予熱段階（ａ）の前にオフガスを清浄化するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、湿式スクラバにおいてオフガスを冷却し清浄化するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法において、ガス冷却器においてオフガスを冷却し、乾式バグハウスまたは静電集塵器においてオフガスを清浄化するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法において、前記予熱段階に対する必要に応じてオフガスの圧力を調整するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法において、前記金属含有供給材料が鉄鉱石である状況で、
（ｉ）粒状石炭、フラックスおよび予熱された鉄鉱石を、投入ランスを介して前記溶融浴内に投入するステップと、
（ｉｉ）前記製錬容器内の前記溶融浴の上方のガス上部空間内に酸素含有ガスを投入し、前記浴内で製錬反応を維持するために、前記上部空間内における可燃性ガスの燃焼によって熱を発生させるステップと、
（ｉｉｉ）前記溶融浴からの上昇しその後下降する液滴および飛沫を介して前記浴／スラグ噴流を発生させ、それにより、前記製錬反応を維持するために前記上部空間から前記浴に熱が伝達される、ステップと、
（ｉｖ）前炉を介して溶融鉄を半連続的にまたは連続的に除去し、前記容器の側壁に取り付けられた水冷スラグタッピング装置を介して周期的にスラグを除去するステップと、
（ｖ）前記製錬容器から排出される溶解炉オフガスを３００℃未満まで冷却し、塵埃粒子を除去し、２ＭＪ／ＮＭ３〜４ＭＪ／ＮＭ３（ＬＨＶ基準）の範囲の発熱量の低温の清浄な燃料ガスを発生させるステップと、
（ｖｉ）前記燃料ガスの少なくとも一部を前記鉱石予熱器に、直接または昇圧ブロワあるいはコンプレッサを介して供給するステップと、
（ｖｉｉ）前記燃料ガスを空気または酸素富化空気とともに鉄鉱石供給材料と直接接触させて燃焼させ、前記鉄鉱石供給材料を６００℃〜１０００℃の温度まで加熱するステップと、
（ｖｉｉｉ）結果として得られる高温の金属含有材料をステップ（ｉ）において前記製錬容器に供給するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、ステップ（ｖｉ）が前記燃料ガスの１５％〜３５％を前記鉱石予熱器に供給することを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
金属含有供給材料から溶融金属を製造する２段階の溶融浴に基づく製錬方法用の装置において、（ａ）金属含有供給材料を予熱する予熱器と、（ｂ）溶融金属および溶融スラグの形態の溶融材料の浴を収容し、前記溶融浴においてガス発生を介して浴／スラグ噴流を発生させ、オフガスを発生させ、前記溶融浴の前記予熱器からの予熱された金属含有供給材料を製錬し、溶融金属を形成する製錬容器と、（ｃ）前記製錬容器から排出されるオフガスを冷却し、前記冷却されたオフガスを、前記予熱器において金属含有供給材料を予熱するための燃料ガスとして使用されるように、３００℃未満の温度で前記予熱器に供給するオフガス処理システムとを具備することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属含有材料を製錬する２段階方法および装置に関する。
【０００２】
本明細書において、「金属含有材料」という用語は、固体供給材料を含むものと理解され、また、部分還元された金属含有材料もその範囲内に含む。
【０００３】
本発明は、決して限定するものではないが、より詳細には、２段階の溶融浴に基づく製錬方法および装置であって、最初に予熱され、その後、溶融浴内のガス発生によって生じる強い浴／スラグの噴流を有する製錬容器内に投入される金属含有供給材料から、溶融金属を製造する製錬方法および装置に関し、ガス発生は、少なくとも部分的に、炭素質材料が溶融浴内に投入される結果である。
【０００４】
決して限定するものではないが、特に、本発明は、鉄鉱石等の鉄含有材料を製錬し、溶融鉄を製造する方法および装置に関する。
【０００５】
本発明は、決して限定するものではないが、特に、金属含有材料を製錬するための主チャンバを含む製錬容器における製錬方法に関する。
【背景技術】
【０００６】
既知の溶融浴に基づく製錬方法は、一般に、ＨＩｓｍｅｌｔ法と呼ばれ、本出願人の名義の多数の特許および特許出願に記載されている。
【０００７】
ＨＩｓｍｅｌｔ法は、特に、鉄鉱石または別の鉄含有材料から溶融鉄を製造することに関係している。
【０００８】
溶融鉄を製造することに関連して、ＨＩｓｍｅｌｔ法は、
（ａ）製錬容器の主チャンバ内に溶融鉄およびスラグの浴を形成するステップと、
（ｂ）その浴内に、（ｉ）通常微粉の形態の鉄鉱石、ならびに（ｉｉ）固体炭素質材料、通常、鉄鉱石供給材料の還元剤およびエネルギー源として作用する石炭を投入するステップと、
（ｃ）その浴内で鉄鉱石を鉄に製錬するステップと、
を含む。
【０００９】
本明細書において、「製錬」という用語は、金属酸化物を還元する化学反応が生起して溶融金属を製造する熱的処理を意味するものと理解される。
【００１０】
ＨＩｓｍｅｌｔ法では、金属含有材料および固体炭素質材料の形態の固体供給材料は、搬送ガスとともに複数のランスを通して溶融浴内に投入され、これらのランスは、製錬容器の主チャンバの側壁を貫通して容器の下部領域内に下向きにかつ内側に延在するように、垂直面に対して傾斜しており、それにより、固体供給材料の少なくとも一部を主チャンバの底部の金属層に供給する。固体供給材料および搬送ガスは、溶融浴に進入し、溶融金属および／またはスラグが、浴の表面の上方の空間内に放出されて遷移帯域を形成するようにする。酸素含有ガス、通常は酸素富化空気または純酸素の送風が、下方に延在するランスを通して容器の主チャンバの上部領域内に投入されて、容器の上部領域において溶融浴から放出される反応ガスの後燃焼をもたらす。遷移帯域では、好都合な質量の上昇しその後下降する溶融金属および／またはスラグの液滴または飛沫または流れがあり、それらは、浴の上方で反応ガスを後燃焼させることによって発生する熱エネルギーを浴に伝達する有効な媒体となる。
【００１１】
通常、溶融鉄を製造する場合、酸素富化空気が使用される時、その酸素富化空気は、熱風炉で生成され、およそ１２００℃の温度で、容器の主チャンバの上部領域に供給される。工業グレードの低温の酸素が使用される場合、それは、通常、周囲温度またはそれに近い温度で主チャンバの上部領域に供給される。
【００１２】
製錬容器における反応ガスの後処理からもたらされるオフガスは、オフガスダクトを通して製錬容器の上部領域から取り出される。
【００１３】
製錬容器は、下部炉床における耐火物内張り部分と、容器の主チャンバの側壁および屋根における水冷パネルとを含み、水が、連続回路でパネルを通して連続的に循環する。
【００１４】
ＨＩｓｍｅｌｔ法により、大量の溶融鉄、通常は少なくとも０．５Ｍｔ／ａの溶融鉄を、単一の小型容器内で製錬することによって製造することができる。
【００１５】
ＨＩｓｍｅｌｔ法は、水冷固体投入ランスを介して製錬容器における溶融浴内に固体を投入することを含む。
【００１６】
さらに、この方法の重要な特徴は、金属含有材料を製錬するための主チャンバと、容器からの連続した金属製品の流出を可能にする、前炉接続部を介して主チャンバに接続された前炉とを含む、製錬容器内で作用するということである。前炉は、溶融金属が充填されたサイホンシールとして動作し、余分な溶融金属が製造されるとそれを製錬容器から自然に「あふれさせる」。これにより、製錬容器の主チャンバ内の溶融金属レベルを知り、わずかな許容範囲内に制御することができ、これは、プラントの安全性に対して本質的である。溶融金属レベルは、主チャンバ内に延在する固体投入ランス等の水冷要素から下方の安全な距離に（常に）維持されなければならず、そうでなければ、水蒸気爆発の可能性が生じる。この理由で、前炉は、ＨＩｓｍｅｌｔ法用の製錬容器の固有部分とみなされる。
【００１７】
本明細書において、「前炉」という用語は、大気に開放されかつ通路（本明細書では「前炉接続部」と呼ぶ）を介して製錬容器の主製錬チャンバに接続され、標準動作条件の下で内部に溶融金属を収容する、製錬容器のチャンバを意味するものと理解され、前炉接続部は、溶融金属で完全に充填されている。
【００１８】
本発明は、一部には、ＨＩｓｍｅｌｔ法を操業したデモンストレーションプラントで得られた経験の結果である。このプラントを、２００２年〜２００３年に、天然ガスの値段が３豪ドル／ＧＪ未満であった時にＰｅｒｔｈ、Ｗｅｓｔｅｒｎ  Ａｕｓｔｒａｌｉａで建造した。この初めてのプラントが数年後に完全に実用化されるまで、天然ガスは約８豪ドル／ＧＪを超えて上昇した。その結果、（最初の低コストのために高い天然ガス消費に対して設計された）「施行完了時」構成には、深刻な経済的圧力がかかることとなった。
【００１９】
プラント内の循環流動床を使用する（製錬容器内に投入する前の）鉄鉱石の流動床予熱は、プラントにおいて相対的に著しい天然ガスを使用するものの１つを構成していた。
【００２０】
流動床予熱器は、鉄鉱石を予熱するために必要な熱を発生させるように、天然ガスおよび空気が鉄鉱石と直接接触して燃焼するように操作されていた。この形態のＨＩｓｍｅｌｔ法については、後に、「分離（ｄｅｃｏｕｌｅｄ）」動作モードとして説明し、それは、予熱器が、鉄鉱石を予熱するために製錬容器から入手可能なエネルギーを利用しなかったためである。
【００２１】
プラントは、鉱石予熱器における燃料ガスとして高温の溶解炉オフガス（通常１０００℃）を使用するように設計されていた。この形態のＨＩｓｍｅｌｔ法については、本明細書では「高温結合（ｈｏｔ−ｃｏｕｐｌｅｄ）」動作モードとして説明する。
【００２２】
プラントにおける分離モードで多量の経験が得られたが、問題、主に、ユニットからの一酸化炭素含有ガスの漏れに関する安全性の問題のために、高温結合モードは決して実施されなかった。
【００２３】
上記説明は、オーストラリアまたは他国において共通の一般知識であると容認するものとして解釈されるべきではない。
【発明の概要】
【００２４】
本発明の方法および装置は、（ｉ）高温結合モードにおける一酸化炭素の漏れに関連する危険性および安全性問題を回避し、（ｉｉ）分離モードを用いて得られる（出願人に対して）機密の動作経験を利用し、（ｉｉｉ）天然ガス（または他の輸入された燃料ガス）の使用を回避する。
【００２５】
本出願人の名義での本技術分野における従来技術（たとえば、ＰＣＴ／ＡＵ２００５／０００２８４号明細書、ＰＣＴ／ＡＵ２００７／０００５４２号明細書およびＰＣＴ／ＡＵ２００７／０００５３４号明細書）とは異なり、本発明の方法および装置は、溶解炉オフガスを著しく低い温度まで、典型的には約３００℃未満（かつ典型的には約２００℃を越える）まで冷却する。本発明の方法および装置では、典型的には溶解炉オフガスのすべてが収集され、著しく低い温度まで冷却され、（たとえば湿式スクラバにおいて）除塵される。冷却され清浄化されると、このガスの少なくとも一部は、その後、流動床鉄鉱石予熱ユニットにおける燃料ガスとして使用されるために分離される。本明細書では、本発明の方法を、「低温結合（ｃｏｌｄ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」動作モードとして説明する。
【００２６】
概して、本発明は、金属含有供給材料から溶融金属を製造する２段階の溶融浴に基づく製錬方法であって、（ａ）予熱器において金属含有供給材料を予熱する段階と、（ｂ）予熱された金属含有供給材料および固体炭素質材料を製錬容器の溶融浴内に投入し、溶融浴内で金属含有供給材料を製錬し、溶融金属およびオフガスを形成する段階とを含む、方法を提供する。本方法は、製錬容器からのオフガスを冷却し清浄化するステップと、燃料ガスを製造するステップとを含む。予熱段階（ａ）は、３００℃未満の温度で予熱段階に供給される燃料ガスに対して少なくとも一部を燃焼させることにより熱を発生させることによって、金属含有供給材料を予熱することを含む。
【００２７】
本発明は、金属含有供給材料から溶融金属を製造する２段階の溶融浴に基づく製錬方法であって、（ａ）予熱器において金属含有供給材料を予熱する段階と、（ｂ）予熱された金属含有供給材料および固体炭素質材料を製錬容器内に投入する段階であって、製錬容器が、溶融金属および溶融スラグの形態の溶融材料の浴を収容し、溶融浴においてガス発生を介して浴／スラグ噴流を発生させ、オフガスを発生させ、溶融浴内で金属含有供給材料を製錬し、溶融金属を形成する、段階とを含み、予熱段階が、３００℃未満の温度で予熱段階（ａ）に供給される燃料ガスを燃焼させることにより、金属含有供給材料を予熱することを含み、燃料ガスが、製錬容器から排出されるオフガスから製造される、方法を提供する。
【００２８】
予熱段階（ａ）に供給される燃料ガスは、少なくとも２００℃の温度であり得る。
【００２９】
製錬容器から排出されるオフガスは、典型的には、０．５バールゲージ〜１．０バールゲージの範囲の圧力で入手可能である。
【００３０】
典型的には、製錬容器から排出されるオフガスは、予熱段階（ａ）に対する３００℃の目標最大温度より大幅に高い温度である。本方法は、製錬容器から排出されるオフガスを、３００℃未満の温度まで冷却するステップを含むことができる。
【００３１】
本方法は、予熱段階（ａ）の前にオフガスを清浄化するステップを含むことができる。
【００３２】
オフガスを冷却し清浄化する１つのオプションは、湿式スクラバである。
【００３３】
別のオフガス冷却および清浄化オプションは、ガス冷却器とそれに続く乾式バグハウスまたは静電集塵器（ＥＳＰ）である。
【００３４】
他のあらゆる好適な冷却および清浄化オプションを使用することができる。
【００３５】
湿式スクラバが使用される場合、それは、概して、（溶解炉における圧力を制御するために使用される）圧力制御弁を含むことになる。除塵工程の一部を形成するこの弁では、必要なガス清浄度を達成するために（少なくとも）約０．４バールの圧力降下が必要である。したがって、結果として得られる低温の清浄化ガスは、約０．１バールｇ〜０．６バールｇで入手可能である。熱風炉および廃熱ボイラ等の下流機器は、この圧力範囲の下限での燃料ガスで十分に動作することができる。しかしながら、流動床鉱石予熱器は、概して、正しく機能するために燃料ガスにおいて（上記範囲の上限に向かって）幾分か高い圧力を必要とする。ガス本管において十分に高い圧力を維持することが可能ではない場合、ブロワまたはコンプレッサを使用して、ガスの鉄鉱石予熱器部分において圧力を上昇させることができる（ただし、これはよりコストがかかるオプションであり、概して好ましくない）。
【００３６】
湿式スクラバの代りに、ガス冷却器および続く乾式バグハウス（またはＥＳＰ）が使用される場合、概して、ろ過エレメントのすぐ下流に圧力制御弁（湿式スクラバにおけるものと等価）があることになる。ろ過エレメントの前後の圧力降下は、典型的には、約０．１バール未満となる。この種のガス清浄化システムでは、ろ過エレメントの後でかつ主圧力制御弁の前でガスを分離することが可能であり、それにより、ガスが、鉄鉱石予熱器に対して、溶解炉上部空間の圧力よりわずか約０．１バールｇ（またはそれ未満）低い圧力で入手可能となる。こうした場合、ガスブロワまたはコンプレッサが必要となる可能性が幾分か低くなり、システムが、ガス清浄器と鉄鉱石予熱器とが直接接続された状態で機能することができる可能性が高くなる。しかしながら、鉱石予熱器において（ガス混合および分配のために）高い圧力降下が必要とされる場合、ガスブロワまたはコンプレッサは依然として必要である可能性がある。
【００３７】
この「低温結合」動作モードは、本質的に上述した３つの要件を満たし、従来のＨＩｓｍｅｌｔプラントガス流構成に対して実際的な代替物を提供する。これらの要件は、（ｉ）高温結合モードにおける一酸化炭素漏れに関連する危険性および安全性問題を回避することと、（ｉｉ）分離モードを使用して得られる（本出願人に対して）機密の動作経験を利用することと、（ｉｉｉ）天然ガス（または他の輸入された燃料ガス）の使用を回避することとである。
【００３８】
本方法は、予熱段階に対する必要に応じてオフガスの圧力を調整するステップを含むことができる。
【００３９】
鉄鉱石の形態での金属含有供給材料の状況において、本発明は、製錬容器および鉄鉱石予熱ユニットを利用する２段階製錬プロセスを操作する方法を提供する。製錬容器は、耐火物内張り主チャンバと前炉接続部を介して主製錬チャンバに接続された耐火物内張り前炉とを含むことができる。本プロセスは、
（ｉ）典型的には主寸法が６ｍｍ未満である微粉の形態の粒状石炭、フラックスおよび予熱された鉄鉱石を、投入ランスを介して溶融浴内に投入するステップであって、予熱された鉄鉱石は、典型的には、投入ランスへの供給点において３００℃以上高温である、ステップと、
（ｉｉ）製錬容器内の溶融浴の上方のガス上部空間内に酸素含有ガス（典型的には、高温の酸素富化ガスまたは低温の工業グレード酸素）を投入し、浴内で製錬反応を維持するために上部空間内における可燃性ガスの燃焼によって熱を発生させるステップと、
（ｉｉｉ）溶融浴からの上昇しその後下降する液滴および飛沫を介して浴／スラグ噴流を発生させ、それにより、製錬反応を維持するために上部空間から浴に熱が伝達される、ステップと、
（ｉｖ）前炉を介して溶融鉄を半連続的にまたは連続的に除去し、容器の側壁に取り付けられた水冷スラグタッピング装置を介して周期的にスラグを除去するステップと、
（ｖ）製錬容器から排出される溶解炉オフガスを３００℃未満かつ典型的には２００℃を超えて冷却し、塵埃粒子を除去し、２ＭＪ／Ｎｍ３〜４ＭＪ／Ｎｍ３（ＬＨＶ基準）の範囲の発熱量の低温の清浄な燃料ガスを発生させるステップと、
（ｖｉ）燃料ガスの少なくとも一部、典型的には１５％〜３５％を約３００℃未満の温度で鉱石予熱器に、（圧力が予熱器の動作に対して十分である場合）直接または（ガス圧力が十分でない場合）昇圧ブロワあるいはコンプレッサを介して供給するステップと、
（ｖｉｉ）この燃料ガスを空気または酸素富化空気とともに鉄鉱石供給材料、典型的には鉄鉱石微粉等の粒状鉄鉱石と直接接触させて燃焼させ、鉄鉱石供給材料を６００℃から１０００℃の範囲の温度まで加熱するステップと、
（ｖｉｉｉ）結果として得られる高温の金属含有材料を、ステップ（ｉ）において記載したように製錬容器に（典型的には高温のロックホッパシステムを介して）供給するステップと、
を含むことができる。
【００４０】
本発明はまた、金属含有供給材料から溶融金属を製造する２段階の溶融浴に基づく製錬方法用の装置であって、（ａ）金属含有供給材料を予熱する予熱器と、（ｂ）溶融金属および溶融スラグの形態の溶融材料の浴を収容し、溶融浴においてガス発生を介して浴／スラグ噴流を発生させ、オフガスを発生させ、溶融浴の予熱器からの予熱された金属含有供給材料を製錬し、溶融金属を形成する製錬容器と、（ｃ）製錬容器から排出されるオフガスを冷却し、冷却されたオフガスを、予熱器において金属含有供給材料を予熱するための燃料ガスとして使用されるように３００℃未満および典型的には２００℃を超える温度で予熱器に供給するオフガス処理システムを含む装置も提供する。
【００４１】
オフガス処理システムは、湿式スクラバを含むことができる。
【００４２】
オフガス処理システムは、ガス冷却器と、それに続く乾式バグハウスまたは静電集塵器とを含むことができる。
【００４３】
オフガス処理システムは、他のあらゆる好適なシステムであり得る。
【００４４】
本発明による２段階直接製錬方法および装置について、添付図面を参照して単に例としてさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明による「低温結合」モードで動作するように構成されたＨＩｓｍｅｌｔ直接製錬フローシートの一実施形態を示す図である。
【図２】図２は、本発明による「低温結合」モードで動作するように構成されたＨＩｓｍｅｌｔ直接製錬フローシートの別の実施形態であるが他の唯一の実施形態ではない実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１は、「低温結合」モードで動作するように構成されたＨＩｓｍｅｌｔ直接製錬方法フローシートを示す。
【００４７】
（任意選択的に何らかのフラックス材料と混合された）鉄鉱石１の形態の金属含有供給材料が、鉱石予熱器２内に供給され、鉱石予熱器２は、この例では循環流動床であるが、他のあらゆる好適な予熱器であり得る。約８５０℃の高温の鉄鉱石が、流動床の底部から取り出され、マルチクロン分離器（ｍｕｌｔｉｃｌｏｎｅ  ｓｅｐａｒａｔｏｒ）２４からの塵埃のごく一部とともに高温のロックホッパシステム３内に供給される。そして、高温の鉱石は、ロックホッパシステム３から製錬容器７内の投入ランス６に供給される。製錬容器７における上部空間の圧力は、約０．８バールｇ〜１．０バールｇで維持されている。高温の鉱石は、（石炭／フラックスと混合される前に）約４００℃〜７００℃でランス６への供給点に達する。
【００４８】
石炭４およびフラックス５もまた投入ランス６内に供給され、石炭は最初に乾燥して微粉炭機で粉砕されている。
【００４９】
固体投入ランス６は、固体のすべてを浴内に投入し、上述したように通常のＨＩｓｍｅｌｔ法に従って製錬が行われる。
【００５０】
溶融金属８が前炉を介して排出され、スラグ９が、水冷スラグノッチを介して排出される。
【００５１】
酸素プラント１０からの工業グレード酸素と空気１１とが、圧縮後に混合され、熱風炉１２内で（典型的には）１２００℃および酸素容量３５％〜４０％まで加熱される。この熱風流１３は、製錬容器７内に垂直に延在する上部ランス２２を介して製錬容器７の上部空間に入り、製錬プロセス用の熱を発生させるために製錬容器７内で発生するプロセスガスを燃焼させる。
【００５２】
製錬容器７から高温（典型的には、１０００℃を十分上回る）および高流量で排出される、矢印１４によって示すオフガス流は、燃料ガスとして使用するためにオフガスを冷却し清浄化するオフガス処理システム内で直接処理される。
【００５３】
より具体的には、高温のオフガスは、フード１５内で冷却され、その後、湿式スクラバ１６内で除塵される。１５０℃〜３００℃の範囲の温度、典型的には約２５０℃の温度および典型的には２ＭＪ／Ｎｍ３〜４ＭＪ／Ｎｍ３（ＬＨＶ基準）の範囲の発熱量の清浄ガス１７は、名目上０．４バールｇ〜０．５バールｇの圧力に制御され、その後、以下の３つの部分に分離される。
（ｉ）（圧力が十分である場合）直接または（圧力が低すぎる場合）ブロワあるいはコンプレッサを介して鉱石予熱器２に送られる燃料ガス１８。燃料ガス１８は、製錬容器７からの流れの１０％〜４０％、典型的には１０％〜３０％、より典型的には２０％を含み、（鉱石予熱器２内で）空気１９とともに燃焼して、鉱石予熱器２に入ってくる鉄鉱石を予熱するために熱を発生させる。
（ｉｉ）熱風炉１２を作動させるために使用される燃料ガス２０。
（ｉｉｉ）廃熱ボイラ２３内で蒸気および動力発生のために燃焼する燃料ガス２１。
【００５４】
図２は、「低温結合」モードの第２のバージョン、ただし他のあり得る唯一のバージョンではないバージョンで構成されたＨＩｓｍｅｌｔ直接製錬フローシートを示す。
【００５５】
（任意選択的に何らかのフラックス材料と混合された）鉄鉱石２０１が、この例では循環流動床である鉱石予熱器２０２内に供給される。約８５０℃の高温の鉄鉱石は、流動床の底部から取り出され、マルチクロン分離器２２６からの塵埃のごく一部とともに高温のロックホッパシステム２０３内に供給される。そして、高温の鉱石は、ロックホッパシステムから製錬容器２０７内の投入ランス２０６に供給される。製錬容器２０７における上部空間の圧力は、約０．８バールｇ〜１．０バールｇで維持されている。高温の鉱石は、（石炭／フラックスと混合される前に）約４００℃〜７００℃でランス２０６への供給点に達する。
【００５６】
石炭２０４およびフラックス２０５もまた投入ランス２０６内に供給され、石炭は、最初に乾燥し微粉炭機で粉砕されている。
【００５７】
固体投入ランス２０６は、固体のすべてを浴内に投入し、上述したように通常のＨＩｓｍｅｌｔ法に従って製錬が行われる。
【００５８】
溶融金属２０８が前炉を介して排出され、スラグ２０９が、水冷スラグノッチを介して排出される。
【００５９】
酸素プラント２１０からの工業グレード酸素と空気２１１とが、圧縮後に混合され、熱風炉２１２内で（典型的には）１２００℃および酸素容量３５％〜４０％まで加熱される。この熱風流２１３は、製錬容器２０７内に垂直に延在する上部ランス２２８を介して製錬容器２０７の上部空間に入り、製錬工程用の熱を発生させるために製錬容器２０７内で発生するプロセスガスを燃焼させる。
【００６０】
製錬容器２０７から高温および高流量で排出される、矢印２１４によって示すオフガス流は、燃料ガスとして使用するためにオフガスを冷却し清浄化するオフガス処理システム内で直接処理される。
【００６１】
より具体的には、高温のオフガスは、フード２１５内で約８００℃〜１０００℃まで冷却され、その後、（ａ）製錬容器２０７からの流れの約１０％〜４０％、典型的には１０％〜３０％、より典型的には２０％を含む１つの部分２１６と、（ｂ）残りを含む第２部分２２１とに分離される。
【００６２】
そして、ガス流２１６は、ガス冷却器２１７において１５０℃〜３００℃の範囲まで、典型的には約２５０℃の温度まで冷却され、その後、バグハウス２１８において塵埃が除去される。そして、溶解炉上部空間の圧力より約０．１バールｇ下回る圧力および典型的には２ＭＪ／Ｎｍ３〜４ＭＪ／Ｎｍ３（ＬＨＶ基準）の範囲の発熱量の低温の清浄ガス２１９が、鉱石予熱器２０２に直接供給され、そこで空気２２０とともに燃焼する。
【００６３】
ガス流２２１は、湿式スクラバ２２２において冷却されかつ除塵されて、約２５０℃の温度および典型的には２ＭＪ／Ｎｍ３〜４ＭＪ／Ｎｍ３（ＬＨＶ基準）の範囲の発熱量の清浄な燃料ガス流２２３をもたらす。そして、このガスは、以下に分離される。
（ｉ）熱風炉２１２を作動させるために使用される燃料ガス２２４。
（ｉｉ）廃熱ボイラ２３０内で蒸気および動力発生のために燃焼する燃料ガス２２５。
【００６４】
本発明による「低温結合」モードで動作するように構成されたＨＩｓｍｅｌｔ直接製錬方法の上述した実施形態は、ＨＩｓｍｅｌｔ法に対する現行の動作モードに対する有効な代替物である。
【００６５】
本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、図に関連して記載した本発明の方法の実施形態に対して、多くの変更を行うことができる。
【００６６】
例として、実施形態は、ＨＩｓｍｅｌｔ直接製錬方法に関連して記載されているが、本発明は、そのように限定されるものではなく、金属含有供給材料予熱段階および製錬段階を含むあらゆる２段階の溶融炉に基づく製錬方法に広がることを容易に理解することができる。
【００６７】
例として、実施形態は、鉄鉱石を製錬することに関連して記載されているが、本発明は、この材料に限定されず、あらゆる好適な金属含有材料に広がることを容易に理解することができる。
【図１】
2016502598.tif 000003
【図２】
2016502598.tif 000004
【国際調査報告】
2016502598.tif 000005
2016502598.tif 000006
2016502598.tif 000007