CN1009561B - 铁矿石熔融-还原炼铁法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关将铁矿石熔融-还原的炼铁方法。该方法是通过将氧化铁原料如铁矿与由熔融-还原炉通入的还原气体进行固体还原。再将原料放入熔炉进行熔融还原。该方法的特点是可通过对反应中使用的释放气体进行各种控制，得到只使用低级燃料并保持和改进反应产率的效果。

Description

本发明阐述了一种用铁矿石炼铁的方法。该方法是通过将氧化铁原料如铁矿石与由熔融-还原炉（后面有时只称作“熔炉”）通入的还原气体进行固体还原。再将原料放入熔炉进行熔融还原。特别是该方法可通过对反应中使用的释放气体进行各种控制，得到只使用低级燃料并可保持和改进反应产率的效果。

作为不用高炉生产生铁的技术，一种所谓直接炼铁工艺引人瞩目。KR方法，COIN方法，Kawa-Tetsu方法和Sumi-Kin方法都已作为小批量生产铁的技术得到了发展。这些方法都要求有预还原炉和熔炉。预还原炉例如有竖炉和流化床炉。

直接炼铁工艺的原理如图2所示。图中，当生铁预先放入熔炉1并在熔炉中呈熔态的同时，在熔炉1中释放的高温气体“a”，其主要成份为CO（也含CO₂，H₂和H₂O），作为热源和还原剂通入预还原炉3，再加入碳料和通入氧气（或空气），以达到提供热源和还原气体，在预还原炉3中部分还原的铁矿P加到熔炉1中，在熔炉中完全还原，取出产品生铁F。从熔铁生产中看到上述工艺从成本角度考虑是相当先进的，因为使用煤比使用天然气便宜。然而现在，即使这样的工艺也包含着严重的经济缺陷。它的一系列严重的缺点是因为为了熔化还原的铁，必须为熔炉提供足够的能量，要用大量这样贵的燃料例如减少了灰份含量的无烟煤或褐煤焦，且释放的还原气体大大 超过了预还原炉所需气体的量。因而，对有效利用趋于过剩的还原气体进行了研究。在日本专利公开号为No.222508/84的专利申请中，阐述了转化熔炉放出的气体的方法和将此转化的还原气体通入预还原炉的方法。然而，这些方法仍要以使用贵燃料为前提，上述缺点并未解决。除此之外，由二次燃烧引起的热负荷是如此之高，以致于必须在熔炉内部和出口处用高级耐火材料。从以上所述的情况和以下所进行的描述不难理解，那些传统的方法与本发明的要求有根本的不同。

本发明人为了能经济地使用直接炼铁工艺进行了研究，找到了一种能使用廉价燃料，如含低能量的劣质煤或含有高挥发份的煤来炼铁的方法。用这种方法，可以减少前述的由二次燃烧引起的热负荷。但是，由于使用这样的燃料放出的还原气体的量不足，要求可以根据矿石在预还原炉中还原所要求的量，控制一定量的煤并浓缩从熔炉中放出的还原气体，使气体的成份和温度适于矿石还原。

本发明的目的是提供一种直接熔融-还原炼铁的方法。其中包括一个可克服上述直接熔融-还原炼铁方法中存在的问题的新的还原气体产生系统。

本发明成功地解决了上述问题。本发明提出的直接熔融-还原炼铁方法的要点在于气体氧化剂可在熔炉中与释放的还原气体反应，使还原气体在邻近熔态铁上表面处燃烧，高温气体还原剂与在高温下从熔体-还原炉放出的还原气体反应使其发生部分转化反应，得到的转化气体通入预还原炉中。

本发明的第一个发明点在于从熔炉释放出的还原气体可以与气体氧化剂如加入到熔炉中的氧发生燃烧反应，产生的燃烧热有效地输送到铁熔池中。发明的第二个发明点在于在熔炉中释放并从熔炉中放出的高温还原气体与在熔炉炉身的出口处或在出口处的管道内的气体还原剂如主要成份为甲烷的天然气或液化石油气相接触，因而产生转化反应得到转化气体，并将该转化气体输入预还原炉中。在此工艺流程中，不仅在熔炉中释放的高温还原气体的显热可以有效地利用，而且可以冷却所说的还原气体，改善还原度，因而减少或避免了热量的损失。本发明的构成还可防止损坏用在熔炉炉身出口处和出口处的管道内的耐火材料。此外，由于使用的是劣质燃料，在熔炉中释放的高温还原气体少，因而可减少由二次燃烧引起的热负荷。

在通向预还原炉的途中，利用显热发生的部分转化反应中，即使从反应速度的角度考虑，甲烷（在气体还原剂如含甲烷的天然气或液化石油气中以甲烷为代表成份）也并非充分反应达到平衡组分。随着温度降低，起反应的甲烷的量变少。象这样没反应的甲烷在下列步骤中能得到期望的效果。特别是在伴随煤气成份的预还原中，因为气体中含有较多的CO，部分还原反应在预还原炉如竖炉中发生，有时是由于产生的热造成熔化现象，使铁矿石或还原了的铁块相互凝结。而如果甲烷混在还原气体中引入预还原炉，通过甲烷的热分解，在还原了的铁等物质上可形成碳的覆盖层，因而防止凝块形成。大约占还原气体2%到13%的甲烷可满足形成上述碳覆盖层的需要。还原气体可包括其它气体碳氢化合物及固体碳源。

因此，在通入还原炉的还原气体中混入甲烷是相当先进的。因而， 把热甲烷通入到留在熔炉中的高温还原气体中进行转化反应时，无须转化全部甲烷，部分反应就足够了。保留象上面提到的大约2%到13%的未反应甲烷的浓度对效果是很有影响的。上述转化反应是通过利用气体混合物自身具有的热进行的，也就是说，是在没有外界热系统的情况下进行的。此外，由于气体混合物本身有1，200℃到1，550℃的高温，所以不需要采用催化系统，无催化系统就足够了。在这种情况下，人们期望从熔炉中撒出的细铁粉能做催化剂。进而，首先注意到，可在通向预还原炉的途中装一个特殊的反应容器以便使反应迅速进行。

在熔炉中释放的高温还原气体的气体混合物和被加热的甲烷，如上所述，自身温度是1，200℃～1，550℃。这显热可以使吸热的转化反应进行而使气体混合物自身的温度下降50℃～300℃。因而，将气体通入熔炉的炉身，可减少炉身的热负荷。

进而，如果使部来自分预还原炉顶部的气体（放出的气体）循环并在循环气体中除去可氧化成份CO₂和H₂O后，使该气体混入上述转化还原气体中，就可得到冷却的，调节到适当温度和还原度的还原气体。

这样得到的还原气体可以单独通入预还原炉，也可在它注入预还原炉如竖炉之前，通过按适当比例往里混入预热的甲烷，使其冷却并调节到上述气体注入所需的温度和还原度。加热器和冷却器可附设在通往预还原炉的途中，使气体注入温度可更精确地调节。以上所述的方法，即在混合一种气体还原剂如预热甲烷后再输入还原气体的方法是先进的方法，它可通过甲烷的分解形成铁矿石的碳覆盖层，防止结块。

在实施本发明时，如前所述，转化的还原气体由该炉预定的水平面，单独或在加入部分循环气体后通入预还原炉。所说的循环气体是 预还原炉放出的，除去了可氧化成份的气体CO₂和H₂O。在这个过程中，如果采用了所谓两级注入法，即将还原气体分别由预还原炉的上部和下部注入，可以得到更有效的预还原效果。两级注入法主要可以分为以下两种方法。

根据第一种两级注入法，使部分预还原炉顶部的气体（放出的气体）循环，在从循环气体中去除了可氧化成份后CO₂和H₂O，该气体被混入上述转化还原气体中。因而可以得到冷却的并调节到适当温度和还原度的还原气体。

这样得到的还原气体分为两部分，一部分单独地或以适当的比例混入甲烷后，冷却到适于从预还原炉如竖炉的上部注入所需的温度和还原度，再将其输入炉子的上部。

剩下的一部分还原气体按适当比例与气体还原剂如甲烷及预还原炉放出的循环气体（可除去其中的可氧化成份）相混合，气体冷却到注入温度并调节氧化度使两者都能既适于在预还原炉下部进行转化反应又适于在炉子下部将得到的混合气体输入炉子。

根据第二种两级注入法，使一部份从预还原炉放出的气体循环，在除去循环气体中所含的可氧化成份CO₂和H₂O后，将气体与一部分上面所提到的转化的还原气体相混合，使这样混合了循环气体的还原气体冷却并调节温度和还原度，使其适合于单独地或按适当比例与甲烷混合后从预还原炉如竖炉的上部注入，再将其输入预还原炉的上部。

另一方面，所剩的一部分转化还原气体冷却且调节到注入温度和氧化度，使之既适合于在预还原炉的下部进行转化反应，又适合于将得到的气体混合物由下部输入预还原炉。所述在预还原炉下面进行的转化反应是通过按适当比例注入一种气体还原剂如甲烷和从预还原炉 中放出的一部分循环气体（可除去其中的可氧化成份）而进行的。再将得到的气体混合物从下部输入预还原炉。

根据本发明的二级注入法，利用被还原铁矿石的转化反应在预还原炉的下部进行，因而还原气体升到炉子的上部，还原度得到了改善，且还原气体与从炉子上部输入的还原气体相混合。这种混合的气体有一定气体组分，或说有一定还原度，它适合于铁矿石等的还原。

对于预还原反应，要使用传统竖炉（立式）或流化床炉，它们要使用精矿为原料。一般推荐在竖炉（立式）中预还原的金属化率在70%到96%之间，平均值最好不低于85%。在流化床型炉中预还原的金属化率要在50%到80%之间，平均值最好不小于70%。

作为去除由竖炉中放出的循环气体中可氧化成份CO₂和H₂O的方法，可采用任何已知方法如CO₂吸收法或吸附法。

进而，通过向熔炉中加入造渣剂，特别是石灰，调节炉中炉渣的碱度在大约1.6到3.1之间，可以得到最佳脱硫效果。如果熔炉中的操作压力调整到1.5到5.5Kg/cm²的范围，它可能大大超过在系统中增长的流阻，这样就可以不用还原气体压缩机这样的特殊措施了。

实施例1

图1是本发明方法的一个工艺流程的例子。数字1代表熔融-还原炉;数字2代表熔融-还原炉炉身出口处的管道;数字3代表预还原炉（竖炉）;数字4代表热交换器;数字5代表CO₂清除器;数字6代表压缩机。在熔融-还原炉1中释放的高温还原气体“a”与在熔炉出口处的管道2中的甲烷“b”相混合以产生一种被控制的还原气体“C”。“C”通 过转化反应被冷却和控制。另一方面，从竖炉3放出的一部分还原气体“h”用热交换器4冷却再当作冷却气体“i”输入CO₂清除器5，在5中CO₂被除去。冷却的气体在输入CO₂清除器5之前可被压缩。净化后的气体被压缩机6压缩再作为压缩气体“d”与气体“c”混合得到混合气体“e”输入竖炉3。混合气体“e”在冷却条件下达到适合注入竖炉3的温度。为了提高前述的抗结块的效果，建议将甲烷“g”按适当比例（在此例中用12.7%）加入到混合还原气体“e”中并将得到的气体混合物“f”输入到竖炉3中去。

表1是根据本发明方法的工艺流程作出的一个平衡表的例子。其中所示的数字是根据熔炉中熔铁的生产计算出来的。生产量为400，000-500，000吨/年。

在高温下从熔炉放出的还原气体（1，609℃，2，876公斤·摩尔/小时）与甲烷（339公斤·摩尔/小时）在熔炉出口部和出口管中接触，发生转化反应。其结果，有效地利用了在熔炉中的释放的高温还原气体的显热，冷却了高温还原气体（1，609℃→1，054℃）并增加了H₂/CO的比率（0.26→0.43）这样可以减少或防止热量的损失，防止熔炉出口部和出口管中耐火材料的损坏并防止在预还原炉中结块。这里要给出关于防止结块的补充解释。防止结块是通过改善输入竖炉的还原气体H₂/CO的比例和通过用加入的甲烷形成还原铁的碳覆盖层来实现的。在本例中，防止结块所需甲烷的量是还原气体的12.7%。

如上所述，甲烷应在还原气体中输入竖炉，因此由留在熔炉中的高温还原气体“a”和被加热的甲烷“b”混合进行的转化反应中，并不需要在转化过程中消耗全部甲烷，部分反应更理想。很清楚，在本例中，甲烷的浓度已由10.5%（反应前）降至6.7%（转化后）。这个转化反应是利用混合气体自身具有的热进行的。在这个例子中，加热到557℃的甲烷与从熔炉放出的1，609℃的高温还原气体相混合，得到的气体混合物的温度在吸热的转化反应后为1，063℃。

还原气体温度在气体混合和进行转化反应双重作用下降了546℃。接着，通过从竖炉放出的循环气体以1，435公斤·摩尔/小时的速率混入还原气体，可控制注入温度（777℃）以适合铁矿石的还原。

为防止在竖炉中结块，在557℃以167公斤·摩尔/小时的速率加入甲烷，使竖炉风口的温度和气体成份调整到适于铁矿石还原 的值，即分别为763℃，还原值R＝7.0，〔CH₄/（CO₂+H₂O）〕＝1.2。至此，可以使还原反应进行到满意的程度且不出现结块。

实施例2

参考图2，图2描述了一个本发明两级注入法的工艺流程的例子。其中，在熔融-还原炉1中释放的高温还原气体“a”与在熔融-还原炉出口管2中的甲烷“b”混合，产生被控制的还原气体“c”。“c”已被冷却并由转化反应控制。此外，竖炉3放出的一部分还原气体“j”用热交换器4冷却，再作为冷却的气体“k”进入CO₂清除器5以去除CO₂。冷却的气体在它输入CO₂清除器5之前被压缩。净化后的气体再由压缩机6压缩，作为压缩气体“d”与气体“c”混合以得到要输入竖炉3的混合气体“e”。混合气体“e”在冷却条件下达到适于注入竖炉3的温度。然后，混合的还原气体“e”分为两部分，将甲烷“g”以适当比例加入其中一部分e₁，从而得到还原气体“f”。“f”被冷却并被控制在某一温度和某一还原度，使二者都适于从竖炉的上部风口注入。将剩余的一部分气体e₂以适当比例加入甲烷“h”，得到还原气体“i”，“i”已被冷却并被控制在某一注入温度和某一还原度，使二者都适于在竖炉的下部进行转化反应。至于气体e₁，在某种情况下，它不与甲烷混合，就作为还原气体“f”从上部单独输入还原炉。

如最初提到的，由于气体组分富CO，热量会在竖炉中通过发生部分还原反应而引起结块。在本例中，为防止这种不利情况，在还原气体中混入甲烷并用沉积的碳包覆还原的铁。

表2是根据本发明所述方法的工艺流程所作的一个平衡表的例子。 其中的数值是经过熔炉的熔铁生产计算出来的，生产规模为400.000-500，000吨/年。

在高温下从熔炉中放出的还原气体（1，596℃，2，876公斤·摩尔/小时）与在熔炉出口部和出口管里的甲烷（339公斤·摩尔/小时）相接触，从而发生转化反应。结果，有效地利用了在熔炉中的释放的高温还原气体的显热，从而冷却了高温还原气体（1，596℃→1，061℃）并增加了H₂/CO的比率（0.26→0.43），这可以减少或防止热量的损失，防止熔炉出口部和出口管中耐火材料的损坏并防止预还原炉中结块。这里要给出关于防止结块的补充解释。防止结块可通过改善输入竖炉的还原气体中H₂/CO的比率并通过用加入的甲烷形成还原铁的碳覆盖层来实现。在此例中用来防止结块的甲烷需用量为还原气体的10%。

如上所述，输入竖炉的还原气体中应加入甲烷，因而用留在熔炉中的高温还原气体“a”与被加热的甲烷“b”混合进行的转化反应中，不必在转化过程中消耗所有的甲烷，进行部分反应更理想。很清楚，在此例中甲烷浓度已由10.5%（反应前）降低到6.7%（转化后）。这种转化反应是利用混合气体本身具有的热进行的。在此例中，加热到541℃的甲烷（339公斤·摩尔/小时）和从熔炉放出的1，596℃的高温还原气体（2，876公斤·摩尔/小时）相混合，得到的气体混合物在进行吸热的转化反应后的温度是1，061℃。

在气体混合和转化反应的双重作用下，还原气体温度下降了535℃。再以1，417公斤·摩尔/小时的速率将从竖炉放出的循环气体混入还原气体，可控制注入温度（755℃）使之适于铁矿石的还原。

为防止在竖炉中结块，甲烷以67公斤·摩尔/小时的速率加入 到温度控制在755℃的还原气体“e”的一部分中，也就是加入到要从上部风口输入竖炉的还原气体e₁（2，058公斤·摩尔/小时）中。从而在竖炉风口的气体温度和成份被调节到适于铁矿石还原的值，即743℃，还原度R值〔（CO+H₂）/（CO₂+H₂O）〕＝7.6。至此，可以在没有结块产生的条件下将还原反应进行到满意的程度。

甲烷也加入（100公斤·摩尔/小时）到剩下的那部分气体e₂中去，得到的混合物输入竖炉下部的风口。注入气体的温度为743℃，适于注入。它的成份为〔CH₄/（CO₂+H₂O）＝1.0〕，适于在竖炉中引起部分转化反应。当这部分气体从竖炉的下风口输入并升到上部时，发生转化反应。根据此例，很清楚，在竖炉的上风口附近，甲烷浓度由10.4%降至6.5%。所以还原度R值可由7.6改善为13.4，并可在竖炉上部得到还原铁矿石的有效气体组分。这部分转化气体上升经过竖炉的中部，与从上风口输入的R值为7.6的气体“f”混合，气体的R值由此成为10.5并且组分适宜于还原铁矿石。这样，在上部也可在不结块的条件下得到正常的被还原的铁矿石。

实施例3

参考图3，图3是使用本发明两级注入法的工艺流程的另一个例子。其中，在熔融-还原炉1中释放的高温还原气体“a”与在熔融-还原炉出口管2中的甲烷“b”混合并产生被控制的还原气体（相当于转化气体）。它已通过转化反应被冷却和被控制。另外，从竖炉3放出的一部分还原气体“i”用热交换器4冷却，再作为冷却的气体“k”输入CO₂清除器5以去除CO₂。冷却的气体在被输入 CO₂清除器5之前被压缩。净化后的气体用压缩机6压缩，再作为压缩气体“d”与一部分气体“c”混合得到要输入竖炉3的混合气体“e”。混合气体“e”在冷却条件下达到它适于输入竖炉3的温度。如果必要，可另外在混合气体中混合甲烷g₁。用这种方法可得到还原气体“f”。“f”已被冷却和控制到某一温度和一定还原度，使二者都适宜从竖炉的上部风口注入。另一方面，甲烷“g”也以适当比例加入到被控制的还原气体“c”的所剩部分“h”中，再加入一部分循环气体“l”，从而得到还原气体“j”。“j”被冷却和控制到某一注入温度和某一还原度，使二者都适于在竖炉的下部进行转化反应。如最初提到的，由于气体组分富CO，可以通过在竖炉中进行部分还原反应而产生热，并因而结块。在此例中，为了防止这样的不利情况，在还原气体中混入甲烷并且在还原的铁上包覆沉积碳。

表3是根据本发明方法的工艺流程绘制的平衡表的例子。其中的数值是通过对从熔炉中熔铁的生产计算得到的。生产规模为400，000-500，000吨/年。

在高温下从熔炉放出的还原气体1，596℃，2，876公斤·摩尔/小时）与熔炉出口部和出口管中的甲烷（339公斤·摩尔/小时）相接触，从而发生转化反应，其结果，有效地利用了在熔炉中的释放的高温还原气体，从而使高温还原气体冷却（1，596℃→1，062℃）并提高H₂/CO的比率（0.26→0.43），它可减少或防止热量的损失，防止熔炉出口部和出口管中耐火材料的损坏并防止在预还原炉中结块。这里要对防止结块做补充解释。防止结块是通过改善通入竖炉的还原气体中H₂/CO的比率和通过加入的甲烷形成被还原铁的碳覆盖层来实现的。在本例中用于防止结块的甲烷需要量大约为还原气体的6.6%。

如上所述，甲烷应与通入竖炉的还原气体相混合，因而，在通过留在熔炉中的高温还原气体“a”与被加热的甲烷“b”相混合而进行的转化反应中，转化过程不必消耗全部甲烷，反应只部分进行更为理想。这个转化反应是利用混合气体自身具有的热进行的。在此例中，被加热到580℃的甲烷（339公斤·摩尔/小时）和从熔炉放出的1，596℃的高温还原气体（2，876公斤·摩尔/小时）相混合，在吸热的转化反应后，所得的气体混合物的温度为1，062℃。

在气体混合和转化反应双重作用下，还原气体温度下降了534℃。再通过将从竖炉中放出的循环气体“d”以1，101公斤·摩尔/小时的速率混入用此法得到的气体“c”的一部分中，可以控制注入温度（743℃）和还原度R值〔（CO+H₂）/（CO₂+H₂O）〕＝7.6，使两者都适于铁矿石的还原。此还原气体“f”为进行还原反应输入竖炉3的上部3b。

剩余的一部分（1，374公斤·摩尔/小时）被控制的还原气体C₁（1，062℃）与从竖炉3放出的气体“i”（936公斤·摩尔/小时）相混合，再加入预热到580℃的甲烷（167公斤·摩尔/小时），得到的气体混合物引到竖炉下部3a的风口。这个注入气体“j”的温度为830℃（2，504公斤·摩尔/小时）适于注入并且它的成份为〔CH₄/（CO₂+H₂O）＝0.67〕适于在竖炉中引起部分转化的还原反应。当这部分气体从竖炉的下部风口输入并升到上部时，在那里发生转化反应。发现，在竖炉上部的风口附近，还原度R值与甲烷浓度分别为9.0和4.3%。接着，该气体混入从上部风口输入的R值为7.6的气体“f”，结果，气体的R值和甲烷浓度分别变为8.2和5.5%。由此得到适于还原铁矿石的气体组分。这样，在上部也可以在没有结块的情况下得到被正常还原的铁矿石。

由于本发明有如上所述的发明结构，使得在用廉价燃料情况下释放的还原气体可以改进成具有适于预还原温度和组分的气体，可以减少直接炼铁工艺的操作费用和稳定，有效地进行还原反应。

附图的简要说明

图1到图3是本发明方法的工艺流程举例。

图4是直接炼铁工艺的过程原理说明。

与各附图有关的数字1、2、3、4、5和6的说明：

1…熔融-还原炉

2…在熔融-还原炉出口部的管道

3…预还原炉

4…热交换器

5…CO₂清除器

6…压缩机

Claims (6)

1、铁矿石熔融-还原炼铁法，该方法是在预还原炉中，用来自熔融-还原炉的还原气体，对固态的氧化铁原料进行预还原，在预还原后，再将原料送入熔融-还原炉，在有还原剂的情况下进行熔融还原，在熔融还原炉中释放的还原气体在熔铁上表面附近与气体氧化剂反应而发生转变并产生高温还原气体，将该气体与气体还原剂混合，以发生部分转化反应，其特征在于，从熔融-还原炉放出的高温还原气体与高温气体还原剂在熔融还原炉的炉身出口部混合，将该气体混合物的温度调节到1200℃到1550℃，并利用其自身具有的热量在炉身出口或出口管道内发生部分转化反应，使得到的转化气体的温度较转化前的气体混合物的温度降低50-300℃，再将该转化气体输入预还原炉中。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于与从熔融-还原炉放出的高温还原气体作用以引起部分转化反应的高温气体还原剂是甲烷。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于在甲烷作用下，通过部分转化反应所得的转化气体中，未反应的甲烷浓度控制在2%到13%的范围中。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于高温气体还原剂与从熔融-还原炉放出的高温还原气体作用，发生部分转化反应得到转化气体，将从预还原炉放出的一部分气体输入循环支管并在去除可氧化成份CO₂和H₂O后，将其混入转化气体中，再将与上述放出气体混合的高温还原气体输入预还原炉。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于高温气体还原剂与从熔融-还原炉放出的高温还原气体作用，发生部分转化反应得到转化气体，将从预还原炉放出的一部分气体输入循环支管，在去除CO₂和H₂O后，混入转化反应后的气体中，然后，将一部分与放出气体混合的高温还原气体引入预还原炉的上部，将气体还原剂加入到高温还原气体的剩余部分，得到适于在预还原炉的下部进行转化反应的气体，且将这样得到的气体从预还原炉下部输入。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于气体氧化剂与在熔融-还原炉中释放的还原气体反应，使还原气体在熔铁的上表面附近燃烧并将高温气体还原剂与从熔融-还原炉放出的高温还原气体作用，发生部分转化反应得到转化气体，将从预还原炉放出的一部分气体输入循环支管，在去除可氧化成份CO₂和H₂O后，与一部分转化气体混合，然后与上述放出气体混合的高温还原气体从预还原炉的上部输入，进而气体还原剂和一部分从预还原炉放出的气体被加入到剩余部分的转化气体中，得到适于在预还原炉下部进行转化反应的气体，并将这样得到气体从预还原炉的下部输入。

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