鉄鉱石・低品位石炭混合物のスチームとの反応による低温製鉄プロセスの開発

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62550715
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 笠岡 成光 岡山大学, 工学部, 教授 (10032921)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阪田 祐作 岡山大学, 工学部, 助教授 (70032951)
• Keywords: 鉄鉱石 / 金属鉄 / 直接還元法 / 褐炭 / 石炭ガス化 / 合成ガス / ロータリーキルン反応器

Research Abstract

鉄鉱石の高炉還元技術は完成度の高いものであるが、高温操作を必要とし、熱源及び還元剤として用いるコークスも、主に強粘結性の瀝青炭に限られ、資源や価格の面で制約を受けつつある。したがって、コークス以外の劣質燃料資源による鉄鉱石の直接還元技術の確立が待たれている。本研究は石炭のスチームによるガス化と、生成するCOとH_2による鉄鉱石の還元を一段で行わんとするものである。石炭としては資源的に豊富でかつ廉価な褐炭やリグナイトなどの低炭化度炭の有効利用を目標としている。実験装置は、昨年度製作したステンレス製反応管〔直管型(長さ679mm、内径20mm)と双こぶ型(長さ700mm、内径20、40mm〕を備えた連続流通式・小型回転キルン反応器(最高1000℃)で、本年度はギャー式定速固体粒子供給装置を試作し取付けた。石炭ガス化と鉄鉱石還元の両反応を単独にまた同時に行うことのでき、出口ガス組成の経時変化はガスクロマトグラフで追測できる。Hematite(Fe_2O_3)鉄鉱石NewmanとMagnetite(Fe_3O_4)鉄鉱石Romeralを、既にスチームガス化活性の大きいことを確かめているオーストラリア産褐炭のYallourn炭とカナダ産リグナイトのHighvale炭を組合せた粒子混合物(平均粒子径0.125〜1.0mm)について検討した。質量比を変えて微粒子状の石炭と鉄鉱石を機械的に混合した試料に対し、スチーム(2.7〜4.2)-N_2混合ガスにより、半回分法や連続流通法による種々な条件下でのガス化と還元の実験を重ねた。例えば、反応器傾斜角を小さくし(約1°)、キルン回転速度を遅くし(21〜23rpm)、送入ガス流速を小さくする(10Ncm^3/min)など、固体試料の反応器内滞留時間や固・気接触時間を長くするような操作条件を選ぶことにより、850〜900℃において、スチーム濃度2.7%で、鉄鉱石の海綿鉄への完全還元が達成され、同時に合成ガスの製造が連続的に行えることを実験的に確認した。完全還元に必要なHematite鉄鉱石に対する石炭の最小混合質量は0.5〜1であった。

Research Products

• [Publications] 笠岡成光: 化学工学論文集.