TW442571B - Method for the production of liquid metal and plant for carring out the same - Google Patents

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442671 A7 ______________B7 五、發明説明（1〉 ~~~~ 本發明關於一種在一煉鋼氣化器中由金屬載體（特別 是部分還原或還原之海綿鐵）製造液體金屬（特別是生鐵 、液態鋼半成品）之方法，其中在洪應至少部分由粉煤（ fine coal )及煤粉（coai dust )所形成之含碳原料下， 且在供應氧氣或含氧氣體下，金屬載體在還原氣體形成（ 可任意依據先前之最終還原）之同時在含碳原料墊層內熔 化。本發明亦關於執行該方法之工廠。 在將細粒含碳原料（例如粉煤及煤粉）加到煉鋼氣化 器時產生之問題爲由於煉鋼氣化器內氣流之故會造成細粒 .含碳原料立即被送出，細粒礦石亦會產生相同情形。爲了 防止此一情形，一例爲奧地利A T - B - 4 0 1 7 7 7號 專利案建議將碳載體和細粒礦石及/或礦粉利用燃粉器一 起送入煉鋼氣化器內，亦即其下部區域。依此方法，送入 之碳載體能進行亞化學當量燃燒，其缺點是碳載體對於在 煉鋼氣化器內以固態碳載體形成墊層毫無幫助。 內部已知將細粒煤送料到煉鋼氣化器上部區域，其中 細粒煤反應成焦炭，焦炭與還原氣體一同被帶出且被分開 ，隨後與細粒原料透過一燃燒器供至煉鋼氣化器。然而其 對於含碳原料墊層之形成亦毫無幫助。 此一墊層一般是由必須有高耐熱性之大塊煤所形成， 由於煤市場之發展，其係由燃煤發電廠運作者之需求所調 節，情況是優先供應者爲細煤，因爲一般所用的是煤粉燃 燒器。以往有運作且需進料大塊煤之層燃（grate firing )現在僅佔市場一小部分，由是，市場上粉煤之供應佔很 本紙張Λ度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注^^^項再填寫本頁) 訂 "! -4- Λ 4 2 5 7 1 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) 大之比例，約50〜70%。 在將這種煤進料到煉鋼氣化器中時，煤粉通常得先經 篩選，只留下要進料到煉鋼氣化器中之較粗的部分（亦即 塊煤），細粉則用於別處。 本發明之目的在於亦利用細粉，使其對於在煉鋼氣化 器內之含碳原料墊層之形成亦有所貢獻1以降低僅能加料 塊狀含碳原料所造成之高成本》 依據本發明之目的係依下述程序達成：在乾燥之後， 要送入之粉煤及煤粉在高溫狀態與瀝青混合，隨後冷卻成 坯塊，冷坯塊被送入煉鋼氣化器內再加以衝擊波加熱。 令人驚訝的是如此形成之坯塊展現出優良的耐熱性， 甚至是比塊狀含碳材料之耐熱性更佳。在煉鋼氣化器溫度 約爲1 0 0 o°c時之溫度衝擊作用下，坯塊僅少量分解， 這是由於做爲結合劑之瀝青之性質，其在高溫下迅速熔化 而將煤粒結合。此處之重點爲瀝青在所示溫度並不釋出氣 體，而且仍維持其捏塑一致性及結合能力。 由德國專利案DE-A— 2 4 0 7 7 8 0所揭示者已 知加入瀝青煤坯塊（由特別是處理過之高級無烟煤及/或 無瀝青粉煤或粉煤做爲進料煤混合物所製成者），且以高 真空瀝青做爲結合劑，如此形成之还塊可做爲燒燒用（例 如在內爐中），或者，若其受到熱處理（例如氧化、低溫 碳化或焦化），則更適於加料到高爐。然而這些坯塊係符 合不同要求者，而非依據本發明而製者，本發明之坯塊著 重於耐熱性，亦即即使是加入到煉鋼氣化器內在高溫衝擊 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（2ΙΟΧ297公釐） (靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· -5- 4 42 5 7 1 A7 _B7 __ 五、發明説明（3 ) 下坯塊亦不應爆裂；而依據D E — A — 2 4 0 7 7 8 0專 利案，坯塊較重視在高抗壓性，使其能加入到高爐中。依 據已知方法*高真空瀝青被加熱到2 0 0 ’在與粉煤混 合後，於大約8 5 °C下製成坯塊。由於在習知还塊中有高 比例之焦炭形成物，其形成一焦炭網，因而有高穩定性° 依據一較佳實施例，在要進料的含碳原料乾燥期間及 /或之後，粉煤和煤粉被分開，且在高溫狀態做進一步處 理。 依據本發明方法之一較佳實施例，在將粉煤和煤粉分 開時產生的塊狀含碳材料直接被進料到煉鋼氣化器。 尺寸小於或等於8 mm之粉煤最好由含碳原料中分出 〇 由歐洲專利EP — ；B — 0 3 1 5 8 2 5號一案中已知 一種大致如前述之方法，其中粉煤在硏磨後係與結合劑（ 例如石灰、糖蜜'瀝青或焦油）混合且製成粒狀，之後被 導入煉鋼氣化器中。然而，依據本發明，其並非製成粒狀 ’而是做成坯塊’坯塊與粒狀相較之下有較高之熱力機械 穩定性。EP — B — ◦ 3 1 5 8 2 5號專利案之另一缺點 爲硏磨粉煤得耗費能源。依據本發明，此一缺點得以免& ’因爲要進料之含碳原料不被硏磨，而是使粉煤和煤粉分 開。 ， 在奧地利專利AT — B — 3 7 6 2 4 1號一案中揭示 之方法中’由粉狀碳製成之固體（由還原氣體從煉鋼氣化 器中拖出者）與Μ原氣體分開且膠結成膠結物（特別是成 本紙乐尺度適州;囷國家榇準（〇^}厶4規格（2]0'/297公釐）~~~~ ----- t請先閱讀背面之注意事項再填艿本頁) 訂 -6 - aa?57f : 五、發明説明（4 ) 形焦炭），膠結物循環回到煉鋼氣化器中。然與其不同的 是本發明進料之含碳原料並不膠結，且粉煤不能大塊地進 料。依據AT — B — 3 7 6 2 4 1號專利案之另一缺點爲 膠結裝置直接安排在使粉狀碳分開之熱旋風分離機之後， 其結構成本較高。 .依據本發明，與要進料之含碳原料分開之粉煤和煤粉 係與瀝青混合且製成坯塊’坯塊作業係安排在含碳原料乾 燥之後。在如此之後，乾燥後粉煤和煤粉之焓適於與瀝青 混合及製成坯塊，製坯塊不需額外熱能。 依據本方法之較佳實施例’粉煤和煤粉與瀝青之混合 是在1 0 0°C之下爲之’最好是在7 5和8 5 t之間。最 好是進料軟化點在8 0 °C以下（較佳爲7 5 °C以下）之瀝 青。 在混合時，可對之加熱，以確保瀝青之軟化。 依據本發明方法之一較佳實施例，高達3 0 %之石油 焦炭進料做爲含碳原料，因而耐熱性較差。然而依據本發 明程序所得之坯塊有足夠之耐熱性。 要進料之含碳原料最好乾燥到殘餘含水率在5 %以下

Q 依據一變化實施例，坯塊片與由粉煤和煤粉形成之坯 塊分開，且循環回到製坯塊程序。 由粉煤和煤粉形成之坯塊較佳爲冷卻到3 〇 °C以下（ 在製坯塊期間或之後），其高溫穩定性較佳，其爲進料到 煉鋼氣化器時之衝擊波加熱結果。 本紙張尺度適用中國國家標车（CMS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，νβ 6I · ’，442 5 7 1 at ______ B7_ 五、發明説明（5 ) 依據本發明，最適當之進料煤之含灰量爲i 〇〜2 5 % ’其使本發明之方法最有經濟效益，使得即使是在煉鋼 氣化器中熔化因而部分或完全還原之金屬礦石所得之液態 金屬可在合宜成本下製造，因爲對於煉鋼氣化器而言，如 前所述，用於製造坯塊之同一含碳原料如同以往是在使用 含碳原料細粒部分下之副產品。 依據本發明，更進料具有1 8〜3 5%揮發部分之煤 ’因而無需一定要用高級煤。粉煤和煤粉離開煤乾燥階段 之溫度最好也大約是與瀝青混合之溫度，原料混合之適當 溫度爲70〜100 °C (最高），最好是75〜85 °C， 以確保瀝青之良好結合效果及合乎經濟之溫度控制。此外 ，由粉煤、煤粉及瀝青形成之混合物在製成坯塊之前無需 冷卻。 本發明方法之另一優點爲能用通常舖路用之瀝青，因 此不需特別之歷青。 用以執行本發明方法之工廠包括一煉鋼氣化器、一金 屬載體進料管（特別是用於部分還原或還原溫綿鐵且開α 到煉鋼氣化器內者）.含氧氣體及至少一部分是由粉煤和 煤粉所形成之含碳原料進料管、離開煉鋼氣化器且供在煉 鋼氣化器內形成之還原氣體用之釋出管，以及設在煉鋼氣 化器上供生鐵及熔渣用之出鐵。其特徵在於提供一乾燥裝 置來對要進料之含碳原料進行乾燥，其下游設—混合器， 接著設一冷坯塊裝置以將粉煤和煤粉製成坯塊’且冷坯塊 裝置與氣化器連通。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填艿本頁) 、1Τ -8- 好沪部中火"4,/Jh-T·^炙合作卬製 442571 λ7 _______________ Β7 五'發明说明（6) 依據一較佳實施例，其提供一分離裝置，以將粉煤和 煤粉從含碳原料中分離。 依據另一較佳實施例，其提供一進料管，以將塊狀含 碳原料直接進料到煉鋼氣化器內。 亦可適當地提供一蒸汽鍋爐來對混合器加熱。 在冷坯塊裝置與煉鋼氣化器之間最好設一個裝置來將 坯塊片分離。 以下配合圖式中之較佳實施例來詳細解說本發明》 圖中標號是煉鋼氣化器，至少部分還原之海綿 鐵3經由一進料管2進料，海綿鐵3可在最後還原後在煉 鋼氣化器1中熔化，亦即在通過含碳原料墊層4之時。煉 鋼氣化器1更設一條用於氧氣或含氧氣體之進氣管5、供 含碳原料用之進料管6 a、6 b，供在煉鋼氣化器1內產 生之還原氣體釋出之釋出管7，以及分別供熔融生鐵9和 熔融熔渣10用之出鐵8，8a 。 經由進料管6 b進料之塊狀含碳原料1 7係直接供應 到煉鋼氣化器1。與之相反者，粉煤1 6通到一貯存容器 1 8再到一混合器1 9，粉煤1 9在混合器1 9內與來自 瀝青桶2 1之瀝青2 0混合。煤粉1 3則經由第二乾燥裝 置1 4 (乾燥後立即存放在粉狀煤料倉2 2 )進料到混合 器1 9內。 混合器1 9利用蒸汽鍋爐2 3產生之蒸汽加熱到約 7 5〜8 〇°C，以確保會超過所供應瀝青2 0之軟化點。 但也有可能粉煤1 6之焓足以供應使瀝青2 0軟化所需之 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS) Λ4規格（210X2517公釐） (谇先閱讀背面之注意事Jl再填寫本f) 裝 訂 -9- 442571 A7 B7 經浐部中夾打挲而；;!工消资合作扣印$i 五、發明説明（ 7 ) 1 | 熱 能 因 而 不 需 提 洪 蒸 汽 形式之 額 外 埶能 ΠΕΙ 0 1 1 進 料 瀝 青 2 0 可 爲 一 般 舖路 用 殘 餘瀝 青， 其 軟化 點 在 1 I I 7 5 °C 以 下 在 全 世界 均 能 以低 廉 成 本取 得， 例如依 據 諳 I I 〇 Ν 〇 R Μ Β 3 6 1 0 之 B 7 0 型 其規格如 下 - 先 閱 1 I 讀 軟化 點 ( 環 球法 Ring and Ball method ) 背 1 1 Ν 〇 R Μ C 9 2 ： L 2 ) 4 7 - < 5 4 °C ’ 在 2 5 t：之針 注 意 畜 ! 穿 刺 ( 〇 Ν 〇 R Μ C 9 2 ： L 4 ) 3 0 - w 8 〇 m m X 項 再 1 1 1 0 - „ 填 寫 本 頁 1 粉 煤 1 6 - 煤 粉 1 3 和 瀝青 2 0 之混 合物 隨 後以 —' 冷 1 坯 塊 裝 置 2 4 在 約 7 0 7 5 t 下 製 成冷坯塊 r 亦即無 需 1 ! 提 供 額 外 熱 能 來 製 、、出 坯 塊 0 如此 製 造 之坯 塊2 5 最後 被 進 1 1 料 到 — 個 裝 置 2 6 以 將 不 具有 要 進料到 煉鋼 氣 化器 1 之 訂 | 尺 寸 的 坯塊片分 離 該 裝 置 2 6 同 時亦做 爲~ 冷 卻裝 置 0 1 | 在 該 程 序 中 坯塊 2 5 被冷卻到 3 0 。。以 下。 I 1 1 不 具 有 要 進 料到 煉 鋼 氣 化器 1 之 尺寸 的坯 塊 片被 循 環 ! 1 回 到 製 坯塊 程 序 其 先 進 入 一收 集 容 器2 7， 再 到粉 煤 ί *-1 1 6 之 貯 存 容 器 1 8 S 1 I 坯 塊 2 5 經 由 進 料 管 6 a進 入 煉 鋼氣 化器 1 ，以 接 受 1 | 衝 擊 波加 熱 0 令 人 驚 訝 的 是 坯塊 2 5 有相 當高 之 耐熱 性 J 1 1 甚 至 比 塊 狀 含 碳 原 料 1 7 還 好， 在 下 例中 說明 之 0 1 ! 南 非 及 澳 洲 之 瀝 青 煤 依 據本 發 明 之方 法加 以 乾燥 並 篩 1 選 以 得 到 部 分 塊 煤 和 部 分 煤粉 及粉 煤。 煤粉 及 粉煤 利 用 | 本 發 明 之坯 塊 製 程 製 成 坯 塊 ，所 得 到 之坯 塊與 個 別塊 煤 在 I I 耐 熱 性 上 做 一 比 較 0 1 1 ! 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10-

經濟部智慧財產局員工消費合作社印M

Ml附仵1A第87111149號專利申諝茱 中文說明書修正頁 民國88年1〇呈 五、發明說明（8 ) 耐熱性之決定方式如下：對進料部分粒子大小在10 〜1 6 m m之間者加以熱處理，之後加以篩選。粒子大於 1 Omm及小於2 mm者分別秤重，並以佔進料之百分比 ‘來表示，其結果如以下表1所示。 表 1 南非瀝青煤 澳洲瀝青煤 耐熱性 進料煤 坯塊 進料煤 坯塊 +1 0 m m % 77.6 26.4 77.7 82.4 -2mm% 3.1 2.6 3.4 2.4 由表1可明顯看出，粒子大於1 0mm越多及粒子小於2 in m越少者，其耐熱性越佳，依據本發明方法製造之坯塊 的耐熱性明顯優於個別塊煤。 藉由本發明之方法，所提供之粉煤及煤粉坯塊有高耐 熱性，在進料到煉鋼氣化器內時無需進一步處理，且即使 在煉鋼氣化器高溫（約1 0 0 o°c )衝擊下亦甚少分解， 因此得以在很經濟的方式下將粉煤和煤粉進料到煉鋼氣化 器內，亦即由粉煤及煤粉製成之坯塊有助於煉鋼氣化器內 碳載體墊層之形成，大量地節省塊狀含碳原料成本。 圖式簡單說明 圖式顯示本發明的較佳實施例。 主要元件對照表 1 煉鋼氣化器 本紙張尺度洎用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 -11 - Ϊ 3 I n n I n n I 1 «I n n I n .^Ν· n ϋ ( I— n n I 線 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) Λ4257 1 五、發明説明（9 ) 2 進料管 3 海綿鐵 4 墊層 5 進氣管 6 a 進料管 6 b 進料管 7 釋出管 8 出鐵 8 a 出鐵 9 溶融生鐵 ：--I — 於-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 1 0 熔 融 熔 渣 1 1 含 碳 原 料 1 2 第 —. 乾 燥 裝 置 1 3 煤 粉 1 4 第 二 乾 燥 裝 置 1 5 分 離 裝 置 1 6 粉 煤 1 7 塊 狀 含 碳 原 料 1 8 貯 存 容 器 1 9 混 合 器 2 0 瀝 青 2 1 瀝 m 桶 2 2 粉 狀 煤 料 倉 2 3 蒸 汽 鍋 爐 本紙張尺度適州中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- A7 a4257fi 五、發明説明（10) 2 4 冷坯塊裝置 2 5 坯塊 2 6 坯塊片分離裝置 2 7 收集容器 -1 -^1- . II —i I. - I -- - - I I— I! 1—ί I Hi I .. . ，-= {讀先閱讀背面之注意事項再填寫本育) 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Α4規格ί 2ΙΟΧΜ7公釐） -13-

Claims (1)

1. 經濟部中央榡準局員工消費合作社印装 ,π 1 i______ D8 六、申請專利範圍 1 _ 一種液體金屬的製造方法1特別是製造液態生鐵 (a )或液態鋼半成品，係在一煉鋼氣化器（1 )中由特 別是部分還原或還原之海綿鐵的金屬載體來製造，其中在 供應至少部分甶粉煤（1 6 )及煤粉（1 3 )所形成之含 碳原料·下，且在供應氧氣或含氧氣體下，金屬載體在還原 氣體形成（可依據先前之最終還原）之同時在含碳原料墊 層（4 )內熔化，其特徵在於··在進行乾燥之後，要進料 ( 1 6 )及煤粉（1 3 )在高溫狀態與瀝青（2 0 )i昆合接著製成冷坯塊，再將所形成之坯塊（2 5 )在冷 Μ #態、進料到煉鋼氣化器（i )內接受衝擊波加熱。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中粉煤（1 6 )及煤粉（1 3 )在要進料之含碳原料（i 1 )乾燥期間 及以後被分離，且在高溫狀態被處理。 3 .如申請專利範圍第2項之方法，其中在分離粉煤 (1 6 )及煤粉（1 3 )時出現的塊狀含碳原料被直接進 料到煉鋼氣化器（1 )內。 4 .如申請專利範圍第2項之方法，其中粒子尺寸小 於或等於8mm之粉煤（1 6 )由含碳原料中分離出來。 5 .如申請專利範圍第1項之方法，其中粉煤（1 6 )及煤粉（13)在lOOt：下與瀝青（20)混合，較 佳爲在7 5〜8 0 〇C之間。 6 .如申請專利範圍第1項之方法，其中進料之瀝青 (2 0 )之軟化點在8 0 °C以下，較佳爲在7 5 I：以下。 7 如申請專利範圍第1項之方法，其中在混合程序 .^1 I- I - I - - in I— -I- 1 - I - —I. 1- I - I (請先W讀背面之注意^項再填寫本頁) 本纸張尺、度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -14- A8 BS C8 D8 經濟部t夬梂率局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 期間提供額外之熱。 8 .如申請專利範圍第1項之方法，其中含有高達 3 0%石油焦炭者進料爲含碳原料。 9 .如申請專利範圍第1項之方法，其中要進料含碳 原料被乾燥到殘餘含水率在5 %以下。 1 0 .如申請專利範圍第1項之方法，其中將坯塊片 從粉煤（1 6 )及煤粉（1 3 )所形成之坯塊（2 5 )中 分離出來，且被循環到製坯塊程序。 1 1 .如申請專利範圍第1項之方法，其中由粉煤（ 1 6)及煤粉（1 3 )所形成之坯塊（2 5 )在製坯塊期 間及/或之後被冷卻到3 0 t以下。 1 2 .如申請專利範圍第1項之方法其中進料之煤（ 16，13)之含灰量爲10〜25%。 1 3 .如申請專利範圍第1項之方法1其中進料之煤 (16，13)含有18〜35%之揮發部分。 1 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中粉煤（1 6)及煤粉（1 3)離開乾燥之溫度約爲其與瀝青（20 )混合之溫度。 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之方法，其中原料（ 13 ’ 16，20)之混合溫度爲〜100 °C，較佳 爲 7 5 〜8 5 °C。 1 6 .如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法， 其中瀝青爲一般舖路用之瀝青（20) ° 1 7 .—種執行依據申請專利範圍第1至1 6項中任 —,---------，裝-- >· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '訂' 本紙張尺度璁用中國國家搞準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 442571 ABCD 經濟部中央標準局員工消费合作社印装 六、申請專利範圍 一項之方法之工廠’包括一煉鋼氣化器（1)，一金屬載 體進料管（2 )，其特別是部分還原或還原之海綿鐵（3 )，管開口進入煉鋼氣化器（1)內，氧氣或含氧氣體及 至少部分由粉煤（1 6 )及煤粉（1 3 )所形成之含碳原 料用之進料管（5，6a，6b)，一條由煉鋼氣化器（ 1 )離開且供在煉鋼氣化器（1 )內形成之還原氣體用之 釋出管¢7)1次及設在煉鋼氣化器（1)上供生鐵（9 )及熔渣（10)用之出鐵（8，8a)，其特徵在於： 提供一乾燥裝置（1 2 )對要進料之含碳原料（1 1 )進 行乾燥，其下游設一混合器（19)，接著設一冷坯塊裝 置（2 4 )，以將粉煤（1 6 )及煤粉（1 3 )製成坯塊 ，冷坯塊裝置（2 4)係與氣化器（1 )連通。 1 8 .如申請專利範圍第1 7項之工廠，其中提供一 分離裝置（1 5 )，以將粉煤（1 6 )及煤粉（1 3 )從 要進料之含碳原料（1 1 )中分離出來。 1 9 .如申請專利範圍第1 7項之工廠，其中提供一 進料管（6b)，以將塊狀含碳原料（17)直接進料到 煉鋼氣化器（1 )內。 2 0 如申請專利範圍第1 7項之工廠，其中提供一 蒸汽鍋爐（2 3 )來對混合器（1 9 )加熱。 21.如申請專利範圍第17至20項中任一項之工 廠，其中在冷坯塊裝置（24)與煉鋼氣化器（1 )之間 設一裝置（26)來分離坯塊片。 {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙浪尺度逍用中國困家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） _ 16 -