TW297049B - - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 b) C ) d) Λ7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明係關於細粒鐵礦之熱處理及經熱處理鐵礦之轉化 成金屬鐵之方法。根據本發明之”金屬鐵”一詞，應明瞭其 係爲呈海綿鐵形式之金屬鐵，及自金屬鐵媒介而形成之 Fe3C，以及金屬鐵與Fe3C之混合物。 鐵礦在流體化床中之直接還原，已証實是椏有效的。一 種特別有效方法係得知自EP-PS 0 2 5 5 1 8 0。在具有粒程 < 50微米之細礦石之直接使用中，於流體化床中之直接還 原下，獲得不能令人滿意之結果。其中之缺點，首先是在 器色色色：其次是在最後還原時，流體化 速率必須降至必須使用極大反應器之程度，這是不合乎經 濟效益的。 本發明之目的係爲提供一種經濟上及環境上安全可靠之 方法，以使不能夠被直接轉化成金屬鐵之 j理。本發明之另一項目的，係爲提供一種自熱處理過之 細粒鐵礦製造金屬鐵之方法。 從屬於本發明之目的，係以下述方式達成 a)將紐鐵礦與至少一種^^资丄^合，而產生具有粒度〉 0. 1至5¾米之粒予， 使根據處理階段（a )之粒子乾燥， 將已根據處理階段（b)所乾燥之粒子，於7ηΛζ: η ' ’ υ υ 至 11 〇 〇 °C之溫度下經熱處理， 〜〜'--— 在第一個還原階段中，將熱處理過之粒子加人循p $ 體化床系統之流體化床反應器中，將氣^ ^ '，L 流體化床反應器中作爲流體化氣體，進行初步=皇 4 ‘紙張尺度適用中國國家橾隼（CNS > /\4堤格（210x297公釐） • - S/乙 m n - —Ag*·n (请先閱讀背1&之泣意事項再填寫本買) ir A7 B7 經濟部中央橾準局員工消费合作社印裝 五、發明説明（2 ) 自流體化床反應器所排放之懸浮體，係大部份在循環 流體化床之再循環旋風器中除去;固體，並將已被分攀 丨丨 — 之？回ϋ流蹲化床反應器中，以致使在循環流體 一' 一 , | I I» 化床内之等小時周體循環，係爲存在於流體化床反應 "· "· .....—-........... …· | im_ 器立！固體I量之至少^)， 於第二個還原階段中，使得自第一個還原階段之固體 通入習用流體化床中，將熱還原氣體通入習用流體化 床中作爲流體化氣體，使殘留氧氣分解並使鐵含量大 部份被轉化成F e 3 C，將來自習用流體化床之排氣作爲 二次氣體’通入循環流體化床系統之流體化床反應器 中，並將含tFe3C之產物(抽離習用流禮ϋ，使來自 循環流體化床系統之再循環旋風器之排氣，冷卻至低 於露點，並使水自該排氣中凝結析出，取出一部份排 氣流，其餘部份氣流在藉遠原氣體加強及作爲 纽 ---^----~ t循環氣ft加熱j麦’係部份作爲流體化氣體通入第一 個還原階段之流體化床反應器中，及部份通入第二個 還原階段之流體化床中。 此循環流體化床系統包括—個疼體化色反I 以自流體化床反應器所排放之懸浮體中 其通常爲再循環旋風器，及一個用以使分離出之固體 回復至流體化床反應器中之管線。循環流體化床原理之特 徵在於其中具有不_ji界定界面m铈狀態，這不像”習 用”流體化床’於後者之中，一個濃密相係在來自覆蓋於 其上之氣體空間之密度上，被一個不同階層所分離。於濃 ί-丨"-----〇II (苛屯閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 太紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2! 24 ,，_ϋ~ 麵濟部中央樣準局貝工消f合作社印策 A7 -----—__B7 ' —-----—----------- 五、發明説明（3 ) 密相與覆蓋於其上之粉塵空間之間無密度上之階層；但是 ’在反應器中之固體濃度，係不斷地自其底部至頂部降低 。一氣體一固體懸浮體係自反應器之上方部份排放。當藉 由夫勞德與阿基米得數，界定其操作條件時，獲得下列範 圍： 0.1<3/4-Fr2·—^—<10,

Pk-pg 或 〇.〇1<^/-<1〇〇, 於是

Ar^dk -gipk-pg)·^

Pg'O2

Fr2 =—— g'dk u 爲相對氣禮速度，以米/秒表示

Ar 爲阿基米得數

Fr 爲夫勞德數 爲氣體之密度，以公斤/立方米表示 Pk 爲固體粒子之密度，以公斤/立方米表示 dk 爲球形粒子之直徑，以米表示 v 爲動黏度，以平方米/秒表示 g 爲引力常數，以米/秒平方表示 於循環流體化床中之初步還原’係進行至約6 〇到9 〇 %之 還原程度。於此範圍中，最適宜値，其係依礦石之個別還 原行爲而定，係被設定爲相對於還原氣體之利用性，意即 相對於其個別最適宜通過量能力。於循環流體化床反應器 中之溫度，係被設定爲約5 5 0至6 5 0 °C。具有粒子尺寸大約 ___- 6 - 本紙悵又度適用中國國家標準（CNS ) A4*mT2i0 X 297~>t^~~~~~~------ IK -------C..V — (请先!«1讀背>&之注意事項#填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ㈤ 7049 A7 B7 五、發明説明（4 ) 3至5毫米之較大鐵礦黏聚物，係在循環流體化床中分解成 較小黏聚物。 自第一個還原階段通入第二個還原階段中之固體部份， in m雙化ϋ遇^或！昝循環流體化床之流體 化床反應器。在使用習用流體化床操作之流體化床反應器 中添加固體，係在位於與取出F e 3 C產物之側面相反之側面 上進行。經加入習用流體化床中之固體，其中鐵含量之轉 化成F e 3 C，係儘可能廣泛地進行。其通常在7 〇與9 5 %之間 。於習用流體化床中之溫度，係設定爲約5 5 0至6 5 0 °C。習 用流體化床之排氣，係作爲二次氣體被引進循環流體化床 之流體化床反應器中，其高度係高於反應器底部，達其高 度之3 0 %。使來自循環流體化床之再循環旋風器之排氣冷 卻至某種程度，以致使氣體中之水蒸氣含量降至低於約丨.5 %。冷卻通常係在洗氣器中進行，並將冷水注入其中。於 此情況中，同時將殘留粉塵洗離氣體。被抽取之排氣之部 份氣流體積係被設定，以致不會富含氮氣，該氮氣係隨著 該加強氣體而被引進，發生在再循環氣體中。通常係將製 自天然氣之含Η 2與C 0之氣體，作爲加強氣體使用。經加強 之再循環氣體係被再一次壓縮，加熱，然後部份通入第一 個及部份通入第二個還原階段。可將固體在加入循環流體 化床之流體化床反應器之前預熱。此係在氧化狀態下完成 。若此固體係由磁鐵礦（F e 3 〇 4 )所組成，或含有相對較大 量之磁鐵礦，則對赤鐵礦（F e 2 〇 3 )之預先氧化作用是必要 的。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ):W見格（210X297公释) (请先間讀汴而之注意事項戽填寫本頁)

經濟部中央橾隼局員工消費合作社印裝 A7 _ I 1 ............. - B7 五、發明説明（5 ) _~―― - 根據本發明之此種變形方法之優點，係在於動作用之 这在f^，意即在具有相對較小 直徑之反應器中進行，且無需使用均句流動之内部零件。 由於在循環流體化床中物料之極良好交換及熱交換，故此 反應可在小單元中使用相對較短停留時間進行。其餘需要 較長停留時間之還原與滲碳作用，係發生在習用流體化床 中，但是，其可保持實質上較小，此係由於其與習用流體 化床中之完整反應比較下，係爲少量之殘留還原所致。由 於兩個流體化床之氣體侧與固體侧係根據本發明結合，故 此方法係使用部份逆流流動進行，其可達成較高氣體轉化 率或較低氣體消耗。 本發明之一種較佳形式，係在於至80〇/。再循環氣體 作以苑胃魏體通入見二個還原階段化床肀， 並使其餘再循環氣體作爲流體化氣體通入循環流體化床之 流體化床反應器中。這意謂在炎；僻還原陳段中丈高^共爲 量尤新差.還原·-氣體，且過量存在於第二個還原階段之排氣 中者，可被最適宜地在第一個還原階段中利用。 本發明之一種較佳形式，係在於在第一個還原階段與第 二個還原階段中系經Μ ’以致在循環流體化床之 流體化床反應器之上方部份中之壓力係爲；1至6巴）。於是， 第一個與第二個還原階段之整個系統，係相應壓力下 ，氣體進入流體化床前之壓力係相應地較高。此壓力範圍 會產生特別有益之結果’惟原則上其亦可使用較高壓力操 作。 -G' 尺度通财額家_ (cNS) Λ4&格(:―297公釐) ' (fr先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) <> 訂 A7 B7 五、發明説明（6 ) 本發明之一種較佳形式係在於習用流體化床係位於具有 矩形橫截面之反應器中，其中^度對$度之餘爲m :1，及具有固體用之橫向排列溢流堰。此溢流堰係經安 排平行於反應器之狹窄側面。其係從可透氣底部延伸至稍 低於流體化床之表面。亂體係從Ίί進漆動越過炎而牵雙 、赛jnu。.由於反應器與溢流堰之狹窄、長形狀，故可大部份 里技支還1之固i與I過較少-還原之I體， ϋ互達成巷良好之最後還原與漆碳作1。 根據本發明，係替代地提供下述方法 a) 將細鐵礦與至少一種黏合劑摻合，而產生具有粒度 > 0.1至5毫米之粒子， b) 使根據處理階段（a )之粒子乾燥， c) 將根據處理階段（b)所乾燥之粒子，於700至ll〇〇°C 之溫度下經熱處理， d) 在第一個還原階段中，將含有鐵氧化物之物質加入循 環流體化床系統之流體化床反應器中，將熱還原氣體 作爲流體化氣體引進流體化床反應器中，進行鐵氧化 物之初步還原，自流體化床反應器所排放之懸浮體， 係大部份在循環流體化床之再循環旋風器中除去固體 ’並將已被分離之固體回復至流體化床反應器中，以 致使在循環流體化床内之每小時固體循環，係爲存在 於流體化床反應器中之固體重量之至少五倍， 於第二個還原階段中，使得自第—個還原階段之固體 通入習用流體化床中，將熱還原氣體通入習用流體化 _ -9- 本紙浪尺度適用中國ϋ家標準（CNS ) Λ4規格（210x 2y7公廣） IK---------C.衣丨 (竹先¾讀背面之注意事項再填寫本頁 訂 經濟部中央標準局具工消費合作社印製 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 床中作爲流體化氣體，使殘留氧氣分解並使< 5 0 %之 鐵含量被轉化成F e 3 C，將來自習用流體化床之排氣作 爲二次氣體，通入循環流體化床系統之流體化床反應 器中，並將產物抽離習用流體化床，使來自循環流體 化床系統之再循環旋風器之排氣，冷卻至低於露點， 並使水自該排氣中緣与析出，取出一部份排氣流，其 餘部份氣流在藉由渾厣盏耕知jfe艿作爲再循環氣 體加熱後，係部份作爲流體化氣體通入第一個還原階 段之流體化床反應器中，及部份通入第二個還原階段 之流體化床中。 根據本發明之此變形方法之優點在於，還原氣體中之Η〗 含量可以增加，其意謂此還原作用僅需要較少量之再循環 氣體。根據此方法，於第二個還原階段中之停留時間，其 爲作九’可被降至約五小時。由於較少量之再循 I·.-—. I ... - - —V-·· J衣氣禮，故亦相應地節省高達5 〇 %壓縮所需之能量。第二 個還原階段後所得之產物，可以類似廢料之煤磚形式輸送 及加料。由於較少量之碳在所形成之產物中，故較大比例 ’高達100 %全部加料，可使用在電弧爐中。 本發明之一種較佳形式，係在於使5 〇至8 0 %再循環氣體 ’作爲流體化氣體，通入第二個還原階段之習用流體化床 中’且其餘再循環氣體係作爲流體化氣體通入循環流體化 床之流體化床反應器中，而且此等流體化氧體係被設定爲 具有%>量爲立5^^.體_積％ 〇 氣―體係發生在第二氣還原階_段本，且過量存在於第二個還 ____ -10 - 本紙張尺ϋ用I7國國家標準---- —：---：------^ .衣— (岢先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 五、發明説明（8

原階段之排氣中者，可最適宜地在第一個還原階段中利用 。於第二個還原階段後，在產物中之碳含量係爲0至0. 1重 量％。根據本發明之此形式之優點在於，其係使用又更高 之H2含量，及因此是又較少量之再循環氣體。此形式會造 成器尺寸上之淮一步降低，並產生進一步節省再循環 氣體壓縮時之電能。 本發明之一種較佳形式，係在於使5 0至8 0 %之再循環氣 體’作爲流體化氣體，通入第二個還原階段之習用流體化 床中’並使其餘再循環氣體作爲流體化氣體通入循環流體 化+ #流體化床反應器中，且此等流體化氣體係被設定爲 具2含量爲jJL至％。根據本發明之此種形式，大 部份具有Fe3C含量<50 %之經還原產物，其可經良好地壓 塊及易於輸送，其係以經濟方式及在短時間内獲得。 <本發^之一種較佳形式，係在於該流體化氣體係被設定 爲具A2夕色色5 〇_要75赞並％。藉此較佳措施 ，係獲得一 種產物，其可以特別經濟方式製成且可被特別良好地壓塊

濟 部 中 央 標 準 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 本發明之一種名二^於在第一個還原階段與第 二個還原階段中@力係經設>，以致在循環流體化床之 流體化床反應器之上方部份中之壓力係爲丨· 5至6巴。於是 ，第-個與第二個還原階段之整個系、统，係备相庳壓力 下，氣體進入流體化床前之壓力係相應地較高。 範 ，惟原則上其亦可在較 操作。 -11 - 本紙張尺度適用中國S!家標準（CNS〉Λ4規格（210X297公f (竹先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消费合作杜印裂 五、發明説明（9 ) 本發明之一種較佳形式係在於習用流體化床係位於具有 矩形橫截面之反應器中，其中長度對寬度之比例爲至少2 :1 ’及具有固體用之橫向排列溢流堰。此溢流堰係經安 排平行於反應器之狹窄側面。其係從可透氣底部延伸至稍 低於流體化床之表面。固體係從引進側流動越過堰而至排 放側。由於反應器與溢流堰之狹窄、長形狀，故可大部份 避免經過較多還原之固體與經過較少還原之固體再混合， 以致可達成極良好之最後還原與滲碳作用。 本發明之一種較佳形式，係在於所得之產物係經壓塊， 較佳係經熱壓塊。 根據本發明，係進一步提供下述替代方法 a) 將細鐵礦與至少一種黏合劑摻合，而產生具有粒度〉 〇· 1至5毫米之粒子， b) 使根據處理階段（a )之粒子乾燥， c) 將已根據處理階段（b)所乾燥之粒子，於7 0 0至1100 °C之溫度下經熱處理， d) 於第一個流體化床中，使含有鐵氧化物之物質於 度'成F e 0，其中係供應固態 '含碳還原劑 及含氧氣體作爲流體化氣體，並將F e 0於第二個流體 化床中’ 矣力j原條件下還原成5 〇至8 0 %金屬化， 且氣體在第一個流體化床中之停留時間，係被設定爲 很短’以致還原電位會造成最大程度之還原成F e 〇， 將第一個流體化床所排放之氣體一固體懸浮體，通入 第二個流體化床中，將一種強還原氣體作爲流體化氣 ___ - 12- 本紙張尺队逋國國家標率（CNS )人4说格（2l〇x297公释 {-itT先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •Λ.ν· 訂 A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印^ 五、發明説明（1〇 體引進第二個流體化床中，將強還原氣體及主要部份 之所形成之經煆燒含碳物料，自第二個流體化床之上 方部份排放出， 使經煆燒之含碳物料與氣體分離，並回復至第一個流 體化床中， 移除後’使一部份氣體作爲流體化氣體 回復至第二個流體化床中，並將已還原之物料與經假 燒含碳物料之其餘部份，—起自第二個流體化床之下 方部份一起排放出。 ”所使用之流體化床反應器，係爲|張流體化床。應明瞭 擴張流體化床”一詞，係意謂流體化床係在高於固體粒子 〈自由操作。此疼盤北床原理.主甚t 是定界齒i之分佈狀態.，這不像，，習用”流體化'~床— ，於後者之中，一個濃密相係在來自覆蓋於其上之氣體空 間之密度上，被一個不同階層所分離。於濃密相與覆蓋於 其上之粉塵空間之間無密度上之階層；但是，在反應器中 之，係不。一氣體一固 體懸浮體係自反應器之上方部份排放。但在與循環流體化 床對比下，此擴張流體化床未具有内部固體循環，意即， 在循環流體化床之情況中，開口在流體化床反應器中之固 體回流管，係在擴張流體化床中消失。但是，這並未排除 將固體自擴張流體化床引進第二個擴張流體化床中。 於室溫下呈固態之所有從無煙煤至褐煤之煤礦、含碳礦 物及廢料產物，譬如油頁岩、石油焦或洗煤渣，均可作爲 ------ 13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格77^729d#7

A7 B7 經濟部中央樣準局貝工消費合作杜印裝 五、發明説明（11 ) 含竣物料使用。較佳係使用至少富含氧之空氣，作爲含氧 氣，。體在第一個流體化床中之停留時間，大約在0 · h 少之範圍内，並藉由選！呈應器乂秦而加： 在上述界限値之内，藉由控H藏.生度以設定停留時間亦 是可行的。含鐵氧化物之物料在第一個流體化床中之停留 時間’係爲大約0.2分鐘至1.5分鐘。於第—個流體化床中 之平均固體密度，相對於空的爐空間而言，係爲1〇〇至3〇〇 公斤/立方米。在第一個流禮化床中，具有粒度約3至5毫 米之較大鐵礦黏聚物，係分解成較小黏聚物。含有自由態 氧之氣禮’未被引進第二個流體化床中。氣體之停留時間 係被設定爲高於3秒，且含物料之&留時間係 被設定爲約至i〇全緯）第二個反應器係相應地具有大於 第一個反應器之高度。在位於用以自第一個流體化床引進 氣體一固體懸浮體之裝置下方之第二個流體化床下方部份 中之平均固體密度，相對於空的爐空間而言，係爲300至 600公斤/立方米。於其上方部份中，平均固體密度係爲 50至200公斤/立方米。氣體-固體懸浮體之引進，係發生 在高於大部份還原流體化氣體之供應裝置之至少1米處， 至高達爐!至多3 0 %之高度。令人驚訝的是，已發現經/ 遷.原被物蠢之良好分離，’可在第二個^ 流體化處中達成，而同時保持此等操作條件，這與廣爲盛( 行之專家看法矛盾。 於流體化床中之溫度係在8 5 0至1 1 0 0 °C之範圍内，依含 碳物料之反應性而定。將已還原之產物抽離下方部份，其 14- 本紙浪尺度適用中國國家橾4*-( CNS ) Λ4%格（2! ο X 297公缝） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A. 訂 Λ7 B7 經濟部中央棣準局貝工消费合作杜印裝

五、發明説明（12 中某-數量（經料含碳物料㈣之—。纟化床可 在未使用大的過量壓力下或使㈣量壓力至^^操作 。來自第二個流體化床之部份排氣，係被他用途 使用，例如在會產生水蒸汽之工廠中作㈣料氣，以供產 生電力。經還原之產物可在熱狀態下或於冷卻後，被用來 進一步加工處理，於此種情況中，可在進行此項作業之前 ’ #·含碳物料藉磁性分離考分離出。 本發明之-種較佳形式，係在於被再循環之經假燒含碳 物料之量，係爲所添加含鐵氧化物物料量之數倍，且自第 —個流體化床通入第二個流體化床中之懸浮體之熱含量， 係用以補償在第二個流體化床中之熱消耗。 在第二個反應器中所需要之熱量，係藉由來自第一個反 應器之氣體一固體懸浮體引進，其中主要熱量係藉由充作 熱載體之經瑕燒含碳物料引進。因此，在第一個流體化床 寒氣第二」1¾滹體化床出口溫,度之數 値。於第一個流體化床中之過熱作用對此是必須的，其係 依該循環經煆燒含碳物料之量而定。 本發明之一種較佳形式，係在於懸浮體進入第二個流體 化床中之進入溫度，係比被抽離上方部份之強還原氣體之 溫度高3 0至8 0 °C，且經再循環之經煆燒蘇之量.，係 爲所使用含鐵氧化物物料之1 0至5 〇倍。 y ..— — ... 口 ^ *口 若懸浮體在第一個流體化床中過熱之溫度，係在較高範 圍’則再循環物料之量係在較低範圍，反之亦然。最適宜 操作模式係在於系發生在高遣王免玉愛生m辑 15·

本紙水尺H財關家縣（CNS )( 2lOX29^iT !~丨」------{裝------訂------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫耒頁) Λ7 B7 經濟部中夬標準局員工消费合作社印裝 五、發明説明（13) 遞又最大值允許溫度下，且再循環物料之量係保持相應地 低。若此量降至低於再循環物料量之1〇倍，粗會虞生不容 _許地高溫差異，其可導致含鐵氧化物物料之溶=及含碳物 料之灰分過高。另一方面，超過^^物赴复尤5〇邊，會 矣盖ul，及因此造農羞a里.體_盖及， 第二個流體化床中所要之分離。 ^ * _ I -" ..... 本發明之一種較佳形式，係在於將經煆燒之含碳物料， 自第二個流髏化床下方部份所排放之物料中分離出來，並 將至少一邵份再循環進入第—個流體化床中。這意謂首先 疋經瑕燒之含碳物料係再一次回復至程序中，及其次是獲 得純的經還原產物。若經還原之產物係用於最後還原，則 其必須之碳，可以經正確計量之量添加。此亦適用於經還 原產物之溶解。 處理步驟a )至C )之特色，係爲所有本發明具體實施例所 共同的。 根據處理階段（a )之細鐵礦，可在製粒機中使用黏合劑 處理，以產生具有粒徑〈5毫米之顆粒。根據處理階段（b ) ’可將顆粒在細样ϋ中年燥。將已乾燥之顆粒，根據 處理階段（c )進行硬化。對此而言，僅需要數分鐘之短停 留時間。 本發明之一種較佳形式，因此係在於根據處理階段（a ) 之顆粒係以粒子獲得。當使用顆粒根據處理階段（c )進行 熱處理時，獲得極良好結果。 本發明之—種較佳形式，係在於根據處理階段（a)獲得

16- 本紙浪尺度itiil中關家標準（CNS )(⑽彳別公楚 Η -m nd · (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-φ 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 17 Λ7 _____B7 五、發明説明（14) 具有粒度> [丨至〗毫米之粒子。具有此粒度之粒子可極容 易地製成，且在根據處理階段（c)之熱處理時，會產生極 良好結果。 本發明之一種較佳形式，係在於經乾燥之粒子係在15〇 至30(TC之溫度下，根據處理階段（b)獲得。於此溫度範圍 内乾燥時，所獲得之粒子，在根據處理階段（c)之熱處理 下，達成極良好結果。 本發明之一種較佳形式，係在於將此粒子於8 〇 〇至9 〇 〇 之溫度下，根據處理階段（c)進行熱處理。最良好結果係 在此等溫度下達成。 本發明之一種較佳形式，係在於處理階段（a)係使用至 少一種黏合劑進行，譬如膨土、消石灰或peri dur®。此 等黏合劑係鬲度地適合使用於此等粒子之製造。消石灰係 爲Ca(0H)2 ° 、 本發明之一種較佳形式’係在於將來自根據處理階段（c )之硬化作用之排氣，引進根據處理階段（b )之乾燥階段中 。由於此項措施，故根據本發明之方法係特別經濟有效的 本發明將更詳細地參考附圖與實例進行解釋。附圖包括 圖1、2及3。 圖1 將熱處理過之礦石（顆粒）經由管線（1 )加入細腰預熱器（ 2)中。使懸浮體經由管線（3 )通入旋風器（4 )中，於此處進 本紙張尺朗财 (苛先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央橾準局员工消费合作社印裝 Λ 7 Β7 五、發明説明（15) 行氣體與固體之分離。使已分離經由管線⑴ 通入細腰預熱器（6)中。使燃料經由管線（7)通入燃燒室（9 )中’且燃燒空氣係經由管線（8)進行。使熱燃燒氣體經由 管線（10)通入細腰預熱器（6)中。懸浮體係經由管線（ιι) 通土 ί風器（12)中，於其中進行_與氣體之分離了使Ϊ 體經由管線（13)通入細腰預熱器（2)中。使來自旋風器（4) 之氣體經由管線（14)通入濾器（15)中，將已純化之氣體經 由管線（16)自其中移除，並將已分離出之粉塵經由管線（ 1 7 )自其中移除〇已在旋風器（12)中分離出之固體，係經 由管線（1 7a )餵入倉（1 8)中，自其中將其經由管線（丨9 )移 入螺旋運輸機（20)中，並自此處經由管線（21)通入循環流 體化床之流體化床反應器（2 2 )中。自流體化床反應器（2 2 ) ，使^懸浮體經由管線（23)通入再循環旋風器（ 2 4 )中。將已分離出之固體經由管線（2 5 )回授至流體化床 反應器（22)中。使來自寻媽環龙」乳器之氣體，經由管線（ 广J 6》通入熱交換器（27)中。使已冷卻之氣體，經由管線（28 )通入洗氣器（2 9 )中，於其中冷卻至低於水蒸氣之露點，並 ，將水蒸氣含量大部份移除。使已純化之氣體經由管線（3 〇 ) 通入熱父換器（2 7 )中。使還原氣體經由管線（3 1 )混合，以 ?加強& °將還原氣體經由管線（32»通入加熱器 ·*·, . . , . ~*~ .... ................. ....... (3 3 )中’並於其中加熱至此程序所需要之溫度。經加熱之 氣體’係經由管線（3 4 )離開加熱器（3 3 )，且部份作爲流 體化氣體經由管線（3 5 )通入習用流體化床之流體化床反應 器（3 6 )中’及其他部份則作爲流體化氣體，經由管線（3 7 ) —' ~~-__-18 - 不齡从仙丫明家縣（CNS) Λ4^(210χτ^-χ- (诗先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 A7 經濟部中夬橾準局員工消费合作社印裝 Β7 五、發明説明（16 ) 通入循環流體化床之流體化床反應器（2 2 )中。使固體經由 管線（3 8 )’自循環流體化床之流體化床反應器（2 2 )通入習 用流體化床之泥體化床反應器（3 6 )中。來自習用流體化床 之流體化床反應器（3 6 )之含粉塵排氣，係經由管線（3 9 )通 入旋風器（40)中。將已分離出之粉塵經由管線（41)回復至 mu體化床反應器（3 6 )中，並使氣體經由管線（4 2 )引進循環 流體化床之流體化床反應器（22)中，作爲二次氣體。將含 F e 3C之產物，經由管線（4 3 )’自習用流體化床之流體化床 反應器（36)通入冷卻器（44)中，於其中冷卻並經由管線（ 45)移除。將冷卻水經由管線（46)通入冷卻器（44)中，並 經由管線（4 7 )移除。使水經由管線（4 8 )通入洗氣器（2 9 ) 中，並經由管線（4 9 )移除。使燃料與燃燒空氣經由管線 (5 0 )通入加熱器（3 3 )中。使燃燒氣體經由管線（5 1 )移除 。將部份氣流自再循環氣體經由管線（5 2 )移除，其係防止 氮氣在再循環氣體中濃化。 圖2 與圖1之不同僅在於將經由導管（43)來自流體化床反應 器（36)之含有Fe3C之產物，引導至壓塊設備（83)，並於 其中壓塊。然後，將煤磚經由導管（4 5 )移除。 圖3 將來自初步熱處理之呈顆粒形式之礦石，經由管線（54) 吹送至第一個流體化床（5 3 )中，煤碳係經由管線（5 5 )吹入 -19- (呀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

- •I ί - 公 經濟部中央樣準局負工消費合作社印裝 Λ7 _______ B7 _ 五、發明説明（17 ) ，氧係經由管線（5 6 )吹入，且空氣係經由管線（5 7 )吹入。 流體化床反應器（53)具有内徑爲0. 06米且高度爲6米。將 氣體一固體懸浮體經由管線（5 8 )排放至第二個流體化床（ 5 9 )中。此流體化床反應器（5 9 )具有内徑爲〇 · 〇 8米且高度 爲20米。將不含氧之強還原氣體，經由管線（6〇)，引進第 二個流體化床中。將含有主要部份之經煆燒含碳物料之強 還原氣體，經由管線（61)抽取至旋風分離器（62)中。將已 自旋風分離器（62)中之氣體分離出之固體，經由管線（63) 通入流體化床（5 3 )中。將氣體經由管線（6 4 )通入氣體處理 階段（65)中，於其中使氣體接受粉塵移除，冷卻及除去大 部份C〇2與H2〇。將部份氣流經由管線（82)，自回路排放出 來。將已純化之氣體，於壓縮（未示出）後，經由管線（6 6 ) 通入氣體加熱器（67)中，並自其經由管線（60)通入流體化 床（59)中。將已還原之礦石與一部份經煆燒之碳，經由管 線（6 8 )移離流體化床（5 9 )，並使其通入產物處理階段（6 9 ) 。於冷卻及磁性分離後，將已還原之礦石經由管線（7 0 )移 除。可將其經由管線（7 1 )餵入熔煉反應器（7 2 )中，或經由 管線（7 3 )移除而作爲產物。經煆燒之含碳物料係經由管線 (7 4 )移除。可將其經由管線（7 5 )移入流體化床（5 3 )中， 經由管線（7 6 )移入熔煉反應器（7 2 )中，及經由管線（7 7 ) 移離此程序。將熔融態生鐵經由管線（7 8 )自熔煉反應器 (7 2 )移除’且熔渣經由管線（7 9 )移除。將熔煉反應器（7 2 )之排氣’經由管線（8 0 )通入管線（6 0 )中，可於氣體純化 階段（未示出）後進行。熔煉反應器（7 2 )可經設計爲電還原 ______- 20 - 本纸浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格；210X'29了公蝥） ------ (苛先K1讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、發明説明（18 ) 爐或轉爐，於其中經由管線（8 1 )吹送氧氣。 實例 來自浮選法之8 7公斤鐵礦精砂，具有水含量5重量％， 及粒徑d = 2 5微米，其具有下列分佈： 分 級 (微米） 重量比例 (重量％ ) 64 至 125 3.5 32 至 64 29.7 16 至 32 34.8 8至16 19.5 4至 8 8.2 2至 4 2. 7 1至 2 0. 6 <1 1. 0 (呀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 ,今 、va 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 其含有下列成份： 成份 重量比例 (重量％ ) Λ7 Β7 五、發明説明（19) Al 2〇3 1.5 Ca0 0.29 將其在混合製粒機中與1公斤膨土、8公斤來自熱處理之 氣體純化階段之微細粉塵及4公斤來自流體化床還原設備 之氣體純化階段之粉塵，一起混合5分鐘。此混合物具有 水含量爲7 . 6重量％，及下列分佈（篩析）： 粒徑 重量比例 (毫米） （重量％ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1-0 至 0. 5 21.7 至 0. 3 1 5 2 7.6 0.315 至 0.2 2 4.9 °· 2 至 〇· 1 17.6 訂 經濟部中央標準局負工消费合作杜印製 將此混合物在高度擴張流體化床中乾燥，並加熱至溫度 220°C，其中係將隨後熱處理之排氣’於9〇(rc之溫度下引 進。將已乾燥之物料’在第二個高度擴張流體化床中，於 900C之溫度下熱處理3分鐘。空氣係於8〇〇 Nl / h下？丨進 流體化床中作爲流體化氣體，並引進天然氣作爲二次氣體 。其排氣具有氧含量爲5體積。/。。使8公斤微細粉塵自熱處 理階段中分離出來，該粉塵係用以產生上述混合物。藉熱 處理而硬化之顆粒，具有下列分佈（篩析）： _____ 22- 本紙張尺度適用中國固家標率（CNS ) Λ4规格（210X297^^ ) Λ 7 Β7 五、發明説明（2〇 ) 粒 徑 (毫米） 1.0 至 0· 5 0.5 至 0. 3 1 5 0. 315 至 0· 2 0.2 至 0· 1 <0.1 及含有下列成份 成 份 重量比例 (重量％ ) 26. 24.22.12. 重量比 重量％ ) 例 經濟部中失標準局貝工消费合作社印裝 全部F e Fe2 + 將藉由熱處理所硬化之顆粒，在第一個還原階段之循環 流體化床中，於6 0 0 C下使用一種氣體混合物進行預還原 ，該氣體混合物包含 5. 6%CO 4. 7%C〇2 5 2 . 1 % Η 2 3 7. 6 % C Η 4 然後’在第二個還原階段之習用流體化床中，於6 Q 〇 下 使用下列氣體混合物進行最後還原，該氣體j昆合物包含： 8 . 5 % C 0 66. 3. -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210>< 297公釐） ---------{於------ir------{ 一请先閲请背面之Ji意事頌存填??本ΐο 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 ?1五、發明説明（） 3 . 9 % C 0 2 5 7.7 % Η 2 2 9.9 % C Η 4 此產物具有下列分析結果： 全部 F e 8 3.4% 金屬 F e 6 6.4% C 3.7% 其相應於金屬化程度爲7 9 · 6 %，及滲碳程度爲8 1 . 9 °/。 。所產生微細粉塵之量爲4公斤，並將其再循環至造粒程 序中。 圖示簡單説明 圖1係本發明熱處理方法之流程示意圖； 圖2係本發明熱處理方法之另一流程示意圖；及 圖3係本發明將經熱處理的鐵礦轉化成金屬鐵方法之流 程示意圖。 ^ 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. mm 號專利申請案 利範圍修正本(85年7月） A8 68 C8 D8

   烦諳# ^•正.不有無%:更.實 ia- 所提之 [:|、内容是否冶予修0£--0 六、申請專利範圍 1. 一種熱處理細粒鐵礦及使該經熱處理鐵礦轉化成金屬鐵 之方法，包括： 將細鐵礦與至少一種黏合劑摻合，而產生具有粒度0 . 1 至5毫米之粒子； - 乾燥該粒子； 將該經乾燥之粒子，於700至1100 °C之溫度下經熱處 理； 在第一個還原階段中，將熱處理過之粒子加入循環流體 化床系統之流體化床反應器中，將熱還原氣體引進流體 化床反應器中作爲流體化氣體，進行初步還原，自流體 化床反應器中排放懸浮體，並在循環流體化床之再循環 旋風器中除去該懸浮體之固體，並將已被分離之固體回 復至流體化床反應器中，以致使在循環流體化床内之每 小時固體循環，係爲存在於流體化床反應器中之固體重 量之至少五倍； 於第二個還原階段中，將得自第一個還原階段之固體通 入習用流體化床中，將熱還原氣體通入習用流體化床中 作爲流體化氣體，使殘留氧氣分解並使鐵含量大部份被 轉化成F e 3 C，將來自習用流體化床之排氣作爲二次氣 體，通入循環流體化床系統之流體化床反應器中； 將含有F e 3 C之產物抽離習用流體化床； 將來自循環流體化床系統之再循環旋風器之排氣，冷卻 至低於露點，並將水自該排氣中凝結析出； 取出一部份排氣流； 其餘部份氣流在藉由添加還原氣體加強及作爲再循環氣 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公嫠） _________良______丁______泉 ^ US. i { π (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榇準局負工消費合作社印$L 鲤濟部中央棣準局員工消費合作衽印袋 A8 B8 C8 D8 '7---- ^---- π、申請專利範圍 體加熱後，係部份作爲流體化氣體通入第一個還原階段 之流體化床反應器中，及部份通入第二個還原階段之流 體化床中。 2. 根據申請專利範圍第丄項之方法，其中由鐵礦及黏合劑 混合後所獲得之粒子係顆粒狀。 3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中由鐵礦及黏合劑 、 混合後所獲得之粒子之粒度爲0 . 1至3毫米。 4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中經乾燥之粒子係 於150至300。(：之溫度下獲得。 5. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該粒子係於8〇〇 至9 0 0。(：之溫度下經熱處理。 6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中由熱處理階段所 產生之排氣，係用來乾燥由鐵礦及黏合劑所形成之粒子 〇 7. 根據申睛專利範圍第1項之方法’其中得自循環流體化 床固體並通入第二個還原階段之固體具有6〇 %到9〇 0/。之 還原程度。 8. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中於循環流體化床 反應器中之溫度係約5 5 0至6 5 0 eC。 9. 根據申請專利範圍第i項之方法，其中在循環流體化床 之流體化床反應器之上方部份中之壓力係爲3至6巴。 10，一種熱處理細粒鐵礦及使該經熱處理鐵礦轉化成金屬鐵 之方法，包括： 將細鐵礦與至少一種黏合劑摻合，而產生具有粒度〇 ^ 至5毫米之粒子； -2- 本紙張歧適用中國國家樣率（CNS ) A4^ ( 21()><297公庚〉 '- --------「裝------訂------涑 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 乾燥該粒子； 將該經乾燥之粒子，於700至1100 °C之溫度下經熱處 理； 在第一個還原階段中，將熱處理過之粒子加入循環流體 化床系統之流體化床反應器中，將熱還原氣體作爲流體 化氣體引進流體化床反應器中，進行鐵氧化物之初步還 原，自流體化床反應器中排放懸浮體，並將大部份之懸 浮體在循環流體化床之再循環旋風器中除去固體，將已 被分離之固體回復至流體化床反應器中，以致使在循環 流體化床内之每小時固體循環，係爲存在於流體化床反 應器中之固體重量之至少五倍； 於第二個還原階段中，將得自第一個還原階段之固體通 入習用流體化床中，將熱還原氣體通入習用流體化床中 作爲流體化氣體，使殘留氧氣分解並使< 5 0 %之鐵含量 被轉化成F e 3 C，將來自習用流體化床之排氣作爲二次 氣體，通入循環流體化床系統之流體化床反應器中，將 產物抽離習用流體化床； 將來自循環流體化床系統之再循環旋風器之排氣，冷卻 至低於露點，並將水自該排氣中凝結析出，取出一部份 排氣流，其餘部份氣流在藉由添加還原氣體加強及作爲 再循環氣體加熱後，係部份作爲流體化氣體通入第一個 還原階段之流體化床反應器中，及部份通入第二個還原 階段之流體化床中。 11.根據申請專利範圍第10項之方法，其中由鐵礦及黏合劑 混合後所獲得之粒子係顆粒狀。 -3 - 本紙張尺度逋用中國國家標隼（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 8 8 88 ABCD 經濟部中央棵準局負工消费合作社印製 、申請專利範圍 12. 根據申請專利範圍第1〇項之方法，其中由鐵礦及黏合劑 混合後所獲得之粒子之粒度爲〇 . 1至3毫米。 13. 根據申請專利範圍第1〇項之方法，其中經乾燥之粒子係 於150至3〇〇之溫度下獲得。 14根據申請專利範圍第10項之方法，其中該粒子係於8 0 0 至90 0°C之溫度下經熱處理。 15. 根據申請專利範圍第1〇項之方法，其中由熱處理階段所 產生之排氣，係用來乾燥由鐵礦及黏合劑所形成之粒子 〇 16. 根據申請專利範圍第1〇項之方法，其中通入第一及第二 個還原階段之流體化氣體之Η 2含量至少爲5G體積0/〇。 17. 根據申請專利範圍第1〇項之方法，其中於循環流體化床 之流體化床反應器之上部份中之壓力係爲1 . 5至6巴。 18. —種熱處理細粒鐵礦及使該經熱處理鐵礦轉化成金屬鐵 之方法，包括： 將細鐵礦與至少一種黏合劑摻合，而產生具有粒度〇」 至5毫米之粒子； 乾燥該粒子： 將該經乾燥之粒子，於7〇〇至110〇。(：之溫度下經熱處 理； 於第一個流體化床中，將熱處理過之粒子於弱還原條件 下還原成F e Ο，其包含固態、含碳還原劑及作爲流體化 氣體之含氧氣體，並形成—氣體一固體懸浮體，將氣體 在第一個流體化床中之停留時間，設定爲很短，以致還 原電位會造成最大程度之還原成; -4- 用中國國豕揉準（CNS ) A4洗格（210x297公釐） 「裝 訂 . 泠 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 A8 B8 C8 D8 κ、申請專利範圍 將第一個流體化床所排放之氣體—固體懸浮體，通入第 —個流體化床中，將一種強還原氣體作爲流體化氣體引 進第二個流禮化床中’並將F e 〇於第二個流體化床中， 在強力還原條件下還原成5 0至8 0 〇，。金屬化，將強還原 氣體及主要部份之所形成之經煆燒含碳物料，自第二個 况體化床之上方部份排放出；分離經煆燒之含碳物料與 、氣體，並將被分離之物料回復至第一個流體化床中，於 純化及C 〇2移除後，將一部份氣體作爲流體化氣體回復 至第一個流體化床中，並將已還原之物料與經煆燒含碳 物料之其餘部份，一起自第；個流體化床之下方部份一 起排放出。 19. 根據申請專利範圍第18項之方法，其中由鐵礦及黏合劑 混合後所獲得之粒子係顆粒狀。 20. 根據申請專利範圍第18項之方法，其中由鐵礦及黏合劑 混合後所獲得之粒子之粒度爲0 i至3毫米。 21. 根據申請專利範圍第18項之方法，其中經乾燥之粒子係 於150至3〇(TC之溫度下獲得。 22. 根據申請專利範園第18項之方法，其中該粒子係於8〇〇 至900 C之溫度下經熱處理。 23. 根據申請專利範圍第18項之方法，其中由熱處理階段所 產生之排氣，係用來乾燥由鐵礦及黏合劑所形成之粒子 〇 24. 根據中請專利範圍第18項之方法，其中於流體床中之壓 力高至20巴。 25. 根據中請專利第18项之方法，其中該懸浮體進入第 -5- I I I I ^1 訂 — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   A8 207049 cs D8 六、申請專利範圍 二個流體化床中之進入溫度，係比被抽離該流體化床上 C 〇 80 至 30 高 度 溫之 體 氣之 份 部 方 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. *1T 經濟部中央標隼局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS〉Α4規格（210Χ297公釐〉