TW414808B - A process for reducing iron oxides - Google Patents

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五、發明説明（7 ) 第85110245號專利申請案中文說明書修正頁修正曰期：87年7月 參考表3，漾品1至9為鐵頊細粒為煤之混合物，樣 品10至16為微附聚體及樣品Π至21為九粒。 戡礦细粒與煤之混合物之最大金展化作用類似九粒之 金屬化。樣品5報告鐵礦與煤之混合物之金屬化64.9%， 停留時間33分鐘。此種金®化作用比較樣品20之九粒金屬 化62% Μ異且後者係於停留時間26分p後逹成。 但樣品6例外，樣品5增加停留時間高於33 分鐘及樣品20之停留時間高於26分鏡無法逹成鐵碳细粒舆 煤之混合物及九粒之金灞化的改良。以樣品6為例，金屬 化的改良僅有邊際效果。 本來預期鐵礦細粒與煤之混合物樣品的曝露面受到燒 結及可能的融合，會抑制反應物氣體或產物細粒移動出入 該爐床。然而在每次的試驗後，觀察固態燒結作用，貫穿 整個樣品床都出現極大的裂縫，其乃可讓有助於還原金屬 化之氣/固接觸充份地發生》床材料易脆性且容易由樣品 托盤移出。鐵礦細粒與煤之混合物樣品之礦物學檢驗顯示 整個樣品之金屬化相當均勻。無熔化表徵且樣品極爲開放 多孔。 經濟部中央標準局員工消費合作社印31 該微附聚體之還原金屬化作用，即使未優於，也可媲 美該鐵礦細粒與煤之混合物樣品及該九粒樣品，該微附聚 體樣品14,於27分鐘停留時間後，就可達到75.1¾之金、 屬化。表3顯示，將試驗時間由27分鐘延長至60分鐘， 不會改進該金屬化作用•類似於該鐵礦細粒與煤之混合物 樣品1該微附聚體的曝露面亦出現極大的裂縫，讓氣體貫 穿該整個爐床。此外，床材料爲脆性且可見分立的微附聚 體。 10 (請先Miff背面之注意事項再填寫本頁) 本纸汝尺皮边；ί!中ϋϋ家禕準（CNS )以規格（公,f ) 414808 A7 B7 五、發明説明（ 本發明係鼷於一棰於旋轉床爐部分還原氧化鐵之方法 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 部分還原氧化鐵之已知旋轉《床方法爲Midrex辆鐵公 司之法司密特（FASTMET)方法。法司密特方法之特殊形式 描述於Kaneko等之美國専利4,701,214 (讓與Midrex International BV Rotterdam) 〇 $ 技術參考文獻（包含美國專利案）描逑之法司密持方法 包括下列步驟： (i>附聚氧化截細粒*粉化媒舆黏结劑之混合物而形成典 型直徑約20 之九粒 <美國專利案掲示較佳範圍為10 -25 丨m)。 (Π)將丸粒餵進旋轉床爐而於旋轉床爐之爐床上形成深度 1至3層的淺床，典型地具有鐵磯中間層分隔九粒與瀘 床來保護爐床。 <iii)由爐床上方加熱旋轉床爐内之丸粒至1100-13701俾 運原氧化鐵成金羼鑤。 技術參考文獻報告法司密特方法可達到約90%之金屬 化作用。 法司密特方法產生的還原九粒可用於某一範圍之設備 *例如電弧壚及HI smelt冶煉運原容器生產生鐵或鋼。 法司密特方法之優點為可使用鐵礦細粒及煤細粒操作 。使用鐵礦細粒及煤細粒爲期望的目的，原因爲鐵礦細粒 廉價，無法用於多棰其它製程且煤礦比較焦碳相對廉價。 本發明之一個目的係提供一種於旋轉床鑪内至少部分 I I I I ^ I In H ^ ^ \ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（2! 0 X 297公釐） 4 414808 A7 B7 五、發明説明（2 ) 邇原氧化嫌之方法，此乃法司密待方法之改良方法。 根據本發明提供一棰至少部分還原氧化鐵之方法*該 方法包括： (i)於旋轉床爐之爐床上形成反應物床，反應物包括（a> 鐵確細粒舆粒狀含磺材料混合物及/或（b)鐡礦細粒 與粒狀含磺材料之微附聚體；及， (ii)於旋轉床爐內加熱該混合物及/或撖附聚體而至少部 分還原氧化鐵。 本發明係基於毋須將镇化戡細粒及煤造粒，卽可有效 率且有效地操作旋轉床壚。技術文獻顯然易知法司密特方 法依靠使用丸粒。去除迨粒步驟可顯箸簡化製程且可顯著 提高生產力，降低投資成本及操作成本。 需了解此處”撤附聚體”一詞表示直徑小於1400撖米 (較佳大於500撤米）之附聚醱。 較佳微附聚廉係占反應物床之相當比例。 較佳步思（ii)生產產物之金羼化作用至少爲50%。 氧化鐵與含硪材料混合物可於混合物嫌進旋轉爐床爐 之前形成。 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 另外氧化鐵舆含硪材料可分別供醮至旋轉床爐並與爐 床上原地形成混合物。 含碩材料也為任何適當材料例如煤。 較佳含磺材料為煤。 較佳煤經粉化。 撤附聚體可葙任何適當手段形成。 5 —B—9 *HB9 ^^^^1 ^^^^1 ^^^^1 ^^^^1 ^^^^1 ^^^^1'."^ $ . - 、1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 414808 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __B7_ __五、發明説明（3 ) 旋轉床《上的反應物床可具有任何適當深度。典型地 床深度為約20-25 aa。 根據本發明也提供一種至少部分還原氧化鑷之裝置， 該裝置包括： (i> 一棰形成鐵礦細粒與粒狀含碳材料之撤附聚體之裝置 ;及 * (iU—部旋轉床爐其係供至少部分還原由撤附聚體形成裝 置形成的徹附聚體中之氣化鐵。 由本發明方法及裝置生產的至少部分還原產物可用於 某棰用途範圍。較佳但絕非限於用來生產金属鐵。 欲評估本發明申請人進行兩次艄別實驗計竇： U)镦確細粒與煤之混合物： (iU鑷礦細粒、煤及皂土黏結劑之撤附聚體；及 (πυ供比較用採用法司密特方法，使用戡磯細粒、煤與 黏结劑之九粒0 第一實驗計耋原料為1^11<11(；0(^11^雄礦、¥31*^566無 煙媒及皂土黏結劑。 鐵碾及煤之分析列舉於表1而粒徑分布示於第1圖。 表1 1 -裝 I I ^ 訂 I n I 戒 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1.鐵礦 % Fe % A1a〇3 % SiO, % P "% LOI 57.4 1.25 4.84 0.06 11.45 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2ί0Χ 297公釐） -6 - 414808 Α.7 Β7 五、發明説明（4 ) "LOI -燃堍損失 2.無煙煤（估計） %固定碳 %灰份 %水份 %揮發物 78.7 10.0 1.8 9.5 注意前述百分率係Μ重量計。* 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第1實驗計畫用之九粒係經由以下述比例（重atb)混 合鐵礦細粒、煤及皂土製備。 鐵礦細粒 79.25% 煤 19.25% 皂土 1.5% 混合物置於旋轉盤造粒機，瑣水至串级材料上引發附 聚。當形成九粒時移出九粒及於1 IOC烘乾。篩選去除小 於16 之丸粒。其餘九粒之大小範圍表示法司密特方法 使用的九粒。 第1實驗計晝之徹附聚體係由九粒的相同進料混合物 * 裂造。進料混合物及水放置於Eirich混合機内，操作混合 機生產直徑約1 »之微附聚醱。撤附聚鳢由混合機中移出 並於11〇υ烘乾。乾燥後的徹附聚體經篩選收集500-1400 撤米大小範圍之材料。 第1資驗計耋用之鐵礦細粒與煤之混合物係經由手工 混合80重量％鐵礦細粒與20重Μ %煤製備。 鐵礦細粒與煤之混合物，橄附聚體及九粒之合併進料 '裝 ,^ —訂i ! ! 1 i丨 球 * _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（2ΪΟΧ297公釐） 7 414808 A7 B7 五、發明説明（5 ) 檢定分析示於表2。 表2 合併進料檢定分析 進料 % Fe" % C % S 混合 46.8 16.6 t 0.16 微附聚體 45.5 16.2 0. 14 九粒 45.5 16.2 0. 14 第1實驗計晝係於高溫罨熱瀘進行。 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局男工消費合作社印策 鐵礦细粒與煤之混合物*微附聚腥與九粒樣品置於爐 内托盤络歴5至120分鐘時間。托盤覆Μ單層九粒或25 深度撤附聚體床或25 ma深度鐵礦細粒與煤混合物床。 爐於1201C溫度操作。一氧化碳與空氣之氣龌混合物 由樣品托盤上方吹送入爐内來模擬，法司密恃方法榡準操 作條件之旋轉床爐内之燃燒氣體與過量空氣。 得自壚之資驗產物檢定分祈總嫌、金屬鐵、碩及碕。 此外目測檢視樣品來決定是否逹成氣髏滲透。第1賁驗計 畫结果陳述於表3。 本紙蒗尺度通用中國國家標準（CNS ) A4洗格（2丨0X297公釐） -* Γ ·" 414808 A7 B7 五、發明説明（6 ) %F^=霹殚· wU ^= 5；时，*濉· wtx% 冲籌寒 "X 薄；twAIS35- £

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五、發明説明（7 ) 第85110245號專利申請案中文說明書修正頁修正曰期：87年7月 參考表3，漾品1至9為鐵頊細粒為煤之混合物，樣 品10至16為微附聚體及樣品Π至21為九粒。 戡礦细粒與煤之混合物之最大金展化作用類似九粒之 金屬化。樣品5報告鐵礦與煤之混合物之金屬化64.9%， 停留時間33分鐘。此種金®化作用比較樣品20之九粒金屬 化62% Μ異且後者係於停留時間26分p後逹成。 但樣品6例外，樣品5增加停留時間高於33 分鐘及樣品20之停留時間高於26分鏡無法逹成鐵碳细粒舆 煤之混合物及九粒之金灞化的改良。以樣品6為例，金屬 化的改良僅有邊際效果。 本來預期鐵礦細粒與煤之混合物樣品的曝露面受到燒 結及可能的融合，會抑制反應物氣體或產物細粒移動出入 該爐床。然而在每次的試驗後，觀察固態燒結作用，貫穿 整個樣品床都出現極大的裂縫，其乃可讓有助於還原金屬 化之氣/固接觸充份地發生》床材料易脆性且容易由樣品 托盤移出。鐵礦細粒與煤之混合物樣品之礦物學檢驗顯示 整個樣品之金屬化相當均勻。無熔化表徵且樣品極爲開放 多孔。 經濟部中央標準局員工消費合作社印31 該微附聚體之還原金屬化作用，即使未優於，也可媲 美該鐵礦細粒與煤之混合物樣品及該九粒樣品，該微附聚 體樣品14,於27分鐘停留時間後，就可達到75.1¾之金、 屬化。表3顯示，將試驗時間由27分鐘延長至60分鐘， 不會改進該金屬化作用•類似於該鐵礦細粒與煤之混合物 樣品1該微附聚體的曝露面亦出現極大的裂縫，讓氣體貫 穿該整個爐床。此外，床材料爲脆性且可見分立的微附聚 體。 10 (請先Miff背面之注意事項再填寫本頁) 本纸汝尺皮边；ί!中ϋϋ家禕準（CNS )以規格（公,f ) A7 B7五、發明説明（8 ) 摘要言之，第1實驗計晝確定鐡礦細粒與煤之混合物 及撖附聚體樣品性能對特定實驗條件至少可與法司密特方 法媲美。 第2實驗計畫遵照如同第1實驗計盖之樣品製備程序 。使用Yandicoogina鐵礦（如同第1實驗計畫）製備多痼樣 品》使用直接蓮輪鐵礦（DS0)製備另外多值樣品，DS0爲 Haeersley 〖ron Pty. Ltd生產之鐵礦細粒混合物。全部 樣品皆使用如同第1實驗計畫之無煙媒及黏結劑（若有所 須）製備。 替代使用高溫電熱爐，第2實驗計晝中，樣品係於目 的建築的40 KW感應爐内還原。如同第1實驗計畫，樣品 置於嫿內托盤經歴5至120分鑊時間。托盤裝載有單層九粒 ，或深度25 am丸粒床或撤附聚體床。瀘於1190至1260Ό 範圍之溫度操作。 得自床之實驗產物檢定分析總鐵、金靥鑷、硪及碕。 第2實驗計畫結果示於表4。 —裝 · I 訂 寐 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） 11 414808 A7 B7 五、發明説明（9 M-ro H ss - ί Fe*u X 珅- wU X ΐτΛΙΛ-iR>妗Λ""38- M-

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ut 〇〇 〇〇 σ\ U> O U1 Ln CD 10 UI UI ui ω m Ui oo 、J、J、3 05 σ\ to H -^] ai ui to o ui σ\ tJ fh u> u» to 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公嫠） 12 41480Β Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（10 ) 參考表4，樣品1至7為戡確細粒與煤之混合物，樣 品8至10爲撤附聚體，及樣品11至15為九粒。 多値鐵礦細粒與煤之混合物樣品及九粒樣品之金屬化 作用顯箸高於微附聚體。大半原因係來自«溫較高之故。 例如九粒樣品12，13及15之最高操作爐溫係於1255至1265 ΊΟ之範圍，而撤附聚體樣品8至10之最高操作瀘溫係於1190 k 至1200Ό之範圍。 考慮不同的操作瀘溫，第2實驗計畫結果類似第1赏 驗計晝。 經由本發明方法及裝置生產的至少部分還原鐵碾可用 於廣泛用途範圍。 較佳用途為於整合製程中生產金屬鐵*其中鐵礦細粒 、煤細粒、及黏結劑Μ霈要比例混合，然後進料混料附聚 而形成微附聚髅。撤附聚體經烘乾及篩選而分離5〇0至1400 微米範圍部分。然後此部分餵進於1250至1350¾溫度範圍 操作的旋轉床瀘。謹中微附聚鼉内之锇礦被還原，至少部 分缴礦被還原成金羼鐵。還原係經由微附聚體內之职及氧 化鐵於爐内高溫環境下取密接觸逹成。金属化產物由爐内 排放出並移送至Hlsielt治煉還原容器（或其它適當裝置 )來完成部分金屬化撖附聚釀之完全蓮原，Μ及熔化金屬 化產物而生產熔融鐵浴，該浴定期分接。 注意本發明非僅限於此棰用途，由爐内排放之至少部 分還原截礦產物可用於多種其它用途。 可如描逑若對本發明做成多棰修改而未悖離本發明之 精髄及範圍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 13

Claims (1)

1. 414808 -A- 月 -:i 年 爹s' 灿680808 六、申請專利範圍 第85110245號專利再審查案申請專利範圍修正本 修正日期：89年04月 1，一種至少部分還原氧化鐵之方法，該方法包括： (i) 於旋轉床爐之爐床上形成反應物床，該反應物包 括由鐵礦細粒與粒狀含碳材料所構成之直偟大小 在500至1400微米之間的微附聚體；及 (ii) 於旋轉床爐内加熱該微附聚體，以至少部分地還 原氡化鐵。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該微附聚體占步 禅（i)之反應物床之相當比例。 3_ —種生產金屬鐵之方法，包括： (i) 以如申請專利範圍第i或第2項之方法生產至少部 分還原氧化鐵；且進一步包含 (ii) 於治煉還原容器内，完成該氧化鐵之還原作用並 熔化該金屬鐵》 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁〕 裝----^ I l· I*— 訂------ I--線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐〉 414808 -A- 月 -:i 年 爹s' 灿680808 六、申請專利範圍 第85110245號專利再審查案申請專利範圍修正本 修正日期：89年04月 1，一種至少部分還原氧化鐵之方法，該方法包括： (i) 於旋轉床爐之爐床上形成反應物床，該反應物包 括由鐵礦細粒與粒狀含碳材料所構成之直偟大小 在500至1400微米之間的微附聚體；及 (ii) 於旋轉床爐内加熱該微附聚體，以至少部分地還 原氡化鐵。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該微附聚體占步 禅（i)之反應物床之相當比例。 3_ —種生產金屬鐵之方法，包括： (i) 以如申請專利範圍第i或第2項之方法生產至少部 分還原氧化鐵；且進一步包含 (ii) 於治煉還原容器内，完成該氧化鐵之還原作用並 熔化該金屬鐵》 (請先閱讀臂面之注意事項再填寫本頁〕 裝----^ I l· I*— 訂------ I--線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐〉