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公開番号2025152254
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024054069
出願日2024-03-28
発明の名称還元鉄の製造装置、還元鉄の製造システム、および還元鉄の製造方法
出願人大陽日酸株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C21B 13/00 20060101AFI20251002BHJP(鉄冶金)
要約【課題】均一な還元鉄を高効率で得られる還元鉄の製造装置を提供する。
【解決手段】隣接する空間を気密に隔てる炉本体13と、炉本体13によって区画される、1以上の第1空間14と、炉本体13によって区画される、1以上の第2空間15とを有する還元炉11と、第1空間14に燃焼ガスを供給する1以上のバーナ12と、第2空間15に酸化鉄含有原料Mを供給する、原料供給経路L1と、バーナ12に燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路L2と、第2空間15に還元ガスを供給する還元ガス供給経路と、を備え、第2空間15に隣接するように第1空間14が配置され、炉本体13を介して第2空間15と第1空間14との間で伝熱する、還元鉄の製造装置10を選択する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
隣接する空間を気密に隔てる炉本体と、
前記炉本体によって区画される、１以上の第１空間と、
前記炉本体によって区画される、１以上の第２空間と、を有する還元炉と、
前記第１空間に燃焼ガスを供給する１以上のバーナと、
前記第２空間に酸化鉄含有原料を供給する、原料供給経路と、
前記バーナに燃料ガスを供給する燃料ガス供給経路と、
前記第２空間に還元ガスを供給する還元ガス供給経路と、を備え、
前記第２空間に隣接するように前記第１空間が配置され、前記炉本体を介して第２空間と前記第１空間との間で伝熱する、還元鉄の製造装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記還元炉は、軸方向が鉛直方向上下に延在する竪型炉であり、
前記第１空間および前記第２空間は、それぞれの軸方向が鉛直方向上下に延在する筒状の空間であり、
前記バーナが、前記還元炉の上端に位置し、前記燃焼ガスが前記第１空間の上方から下方に向けて供給され、
前記原料供給経路が、前記第２空間の上方に接続し、前記酸化鉄含有原料が前記第２空間の上方から供給される、請求項１に記載の還元鉄の製造装置。
【請求項３】
前記還元ガス供給経路が、前記第２空間の上方で前記原料供給経路と合流し、
前記酸化鉄含有原料が前記還元ガスに同伴されて前記第２空間の上方から供給される、請求項２に記載の還元鉄の製造装置。
【請求項４】
前記還元ガス供給経路が、前記第２空間の下方に接続し、
前記還元ガスが前記第２空間の下方から供給される、請求項２に記載の還元鉄の製造装置。
【請求項５】
前記第２空間から排出される第１排出ガスを回収する、第１排出ガス回収経路と、
前記第１排出ガス回収経路に位置し、前記第１排出ガスから水分を除去する凝縮器と、
前記第１排出ガス回収経路の前記凝縮器の二次側に位置する昇圧器と、をさらに備え、
前記第１排出ガス回収経路の基端は、前記第２空間を挟んで、前記還元ガス供給経路と反対側の前記第２空間に接続され、
前記第１排出ガス回収経路の先端は、前記還元ガス供給経路と同じ側の前記第２空間に接続される、請求項２に記載の還元鉄の製造装置。
【請求項６】
前記還元炉の軸方向の水平断面を平面視した際、
前記還元炉には、前記第２空間の周囲に、２以上の前記第１空間が隣接して配置される、請求項２に記載の還元鉄の製造装置。
【請求項７】
前記還元炉の軸方向の水平断面を平面視した際、
前記還元炉には、円環状の前記第１空間と前記第２空間とが同心円状に交互に配置される、請求項２に記載の還元鉄の製造装置。
【請求項８】
前記第２空間の下方に、還元鉄の導出口が位置する、請求項２に記載の還元鉄の製造装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の還元鉄の製造装置と、
電気炉と、
前記電気炉から排出される第２排出ガスを回収する、第２排出ガス回収経路と、を備え、
前記第２排出ガス回収経路は、基端が前記電気炉内と連通し、先端が前記燃料ガス供給経路と連通する、還元鉄の製造システム。
【請求項１０】
前記還元鉄の製造装置を構成する前記還元炉が、前記電気炉と接続され、
前記還元炉から前記電気炉に、還元鉄が供給される、請求項９に記載の還元鉄の製造システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元鉄の製造装置、還元鉄の製造システム、および還元鉄の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄鋼業からのＣＯ
２
排出量は産業全体のＣＯ
２
排出量の約半分を占めており、その削減が求められている。鉄の生産は、主に高炉を用いた間接還元法で行われる。間接還元法は、原料鉄鉱石を溶融・還元することで鉄を製造するが、ＣＯ
２
排出量が多い製造方法として知られている。現状、高炉を用いた間接還元法で行われる鉄の生産は、鉄生産量の大部分を占めている。
【０００３】
一方、ＣＯ
２
排出量が少ない製鉄法として、直接製鉄法が知られている。直接製鉄法は、天然ガスや石炭等の還元材を用いて、鉄鉱石を固体状態のまま還元し、還元鉄を得る方法である。直接製鉄法によって得られた還元鉄は、その後、例えば電炉に投入されて溶融される。
【０００４】
直接製鉄法を用いた還元鉄の製造方法として、例えば、特許文献１には、還元炉の排ガスと天然ガスとを改質器にて改質し、主に一酸化炭素および水素ガスからなる還元ガスを生成し、この還元ガスを還元炉に吹き込むことで還元炉内の酸化鉄を還元して、還元鉄を製造する方法が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、電気炉から排出されたガスを回収して電気炉の後段で燃焼し、得られた燃焼熱を蓄熱材に蓄熱する技術が記載されている。
【０００６】
非特許文献１では、高温の排熱の回収法をエネルギーの質、すなわち「エクセルギー」の観点で比較し、その優位性を議論している。非特許文献１では、エネルギーの有効利用の観点から、高温の排熱は、単に予熱等の顕熱利用に供給するよりも、還元反応等の高温吸熱反応への利用が好ましいと言及されている。
【０００７】
先行文献３には、溶解炉、予熱炉、および還元炉を備えた固定型電気炉が開示されている。この固定形電気炉では、溶解炉と予熱炉とが連通しており、溶解炉から予熱炉を介して排出されたガスを回収し、回収したガス中に含まれる未燃焼のＣＯを還元炉内の空間で燃焼させ、酸化鉄源を還元炉内で予備還元した後に溶解炉に供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１７－０８８９１２号公報
特開２００５－１３８０６８号公報
特表２０１６－５０９６２４号公報
【非特許文献】
【０００９】
T. Akiyama et al., ISIJ International, Vol. 40 (2000), No. 3, pp. 286-291
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
直接製鉄法は、間接還元法（高炉）と比べて理論的にＣＯ
２
排出量が少なく、環境負荷が小さい製鉄法であるが、現状ではプロセス全体の生産効率が高炉と比べて劣るため、高効率化が求められている。特許文献１および特許文献２に開示された還元鉄の製造方法では、燃料を部分酸化することで鉄鉱石の還元に必要な熱および還元性ガス（ＣＯ等）を得るため、熱エネルギーを十分に利用できず、還元反応には不利である。また、直接製鉄法と組み合わせることが前提の電気炉プロセスにおいて、潜熱や顕熱を含む電気炉からの排ガスが未利用のまま大気中に放出されるため、大きなエネルギーロスが生じる。
（【００１１】以降は省略されています）

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