TW474993B - Process for reducing iron ore in a blast furnace - Google Patents

Description

474993 A7 B7 五、發明說明（I ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明關於一種在高爐（鼓風爐）中將鐵礦還原的方 法，利用碳將鐵礦還原成生鐵，其中將一部分量的碳量呈 焦炭方式混到該鐵礦，此量係用於確保在高爐中爐料段柱 鬆而通氣且能支持住而被爐氣通過，而其餘的碳部分量則 呈「取代還原劑」的方式吹入該高爐中，將碳攜帶物（含 碳物）（例如天然瓦斯、重油、細碳粉）吹入高爐中當作 還原劑以節省焦炭的方法，係多年來已在使用者。 將取代還原劑加入高爐最簡單而令人滿意的方式係在 於利用高爐的風口加入，在風口區域附件，取代還原劑先 用熱風燃燒成CCb與H2〇，然後在跑到焦炭上時還原成c〇 及PL。當把取代還原劑放入高爐時，要使取代還原劑在底 架區域的氧化性模範圍中完全燃燒或氣化（變瓦斯），同 時在因取代還原劑太過提前燃燒造成損壞之前，將風口 (Windform)及鼓風管路儘量充分地淸理。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 這種目的對於氣態的取代還原劑最易解決，而對於固 體取代還原劑（例如細炭）最難解決。因此，要吹入取代 還原劑的細炭，目前發展出各種不同的炭塵吹入系統及吹 入方法，如刊物「在VDEh的分廠的高爐炭吹入技術，鐵 與鋼108 (1988) Νο·9, 459〜467頁」所示。這些發展的重點 與目的係在降低能量成本並藉取代還原劑放入高爐中將焦 炭消耗量減少。然而依操作經驗，要吹入超過200 kg炭/每 噸生鐵的量，由於程序技術原因，很難長期地達成。 由習知及多方應用的技術的觀點，本發明的目的，就 能量成本方面，係將取代還原劑的使用量再提高，特別是 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7

五、發明說明（；） 474993 發展一種方法，藉之可使其他難處理的材料也可當作取代 還原劑使用。 上述之目的，在方法技術上，係利用申請專利範圍第 1項的特徵點，而在設備方面，係利用申請專利範圍第7 項的特徵點達成，亦即，構成取代還原劑的全部的碳部分 的量，在吹入高爐之前，在一個氣化反應器（它在空間上 與高爐隔開）中氣化變成一種含氮極少的還原性氣體。 利用本發明的措施：使要從取代還原劑形成的還原性 氣體在高爐的吹模外在一個分別的氣化反應器中產生，可 以造成一種氮很少的還原性氣體，它以儘量高的溫度當原 性氣體經吹模噴入高爐中。因此該還原性氣體的溫度調整 成使它可在管路（該管路可以有或無耐火襯層）運送到吹 模。所產生的還原性氣體就不須作繁複的淨化或除硫，因 爲即使最代還原劑直接吹入時，也不須作此種後淨化，且 在還原性義體中所帶的塵粒在吹模之前可後燃燒而變無害 〇 但如果所用的取代還原劑由於其化學組成（例如在廢 料的場合）需要將熱氣體作後淨化，也可作後淨化，以使 高爐不會不必要地帶有雜質。 要使取代還原劑作外部氣化所需的能量可藉著鼓風爐 氣體(Gichtgas)燃燒及/或藉供應燃料及/或熱風產生器導 出的熱而供應（這種熱風產生裝置在高爐外產生還原氣體 的場合，在既有的高爐設備在改裝後，其度量已超過所需 )° 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------i蠍-------- 濯訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 474993 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（々） 藉著將還原氣體吹入，則熱風不再須補充氧氣（它係 用在固體取代還原劑吹入時將取代還原劑氣化以及調整風 口前的火焰溫度者）。這種不再需要的氧氣可用於作氣化 反應。 利用本發明的措施，熱風的需求大大減少。因此，舉 例而言，在迄今一般的炭吹入速率100 kg/每噸生鐵時，約 需350立方米/每噸生鐵，而氮量約240立方米/每噸生鐵。 當在一外部氣化反應器中產生還原性氣體時，這種氮量可 完全或部分地省却，換言之，該還原性氣體量可以提高在 高爐中的這個量之多，而不會使高爐中還原氣體流速不利 地提高。結果可使高爐效率大大提高，此外，鼓風爐氣體 的熱値也由於不含氮而提高。 此外，不再需將吹入之取代還原劑的灰燼在高爐的底 爐中熔化，因爲該灰燼在氣化反應器中保持固態或液態。 除了爲此所要加的熱能外，其他對熔解所需的在鼓風爐料 .(Moeller)中的助熔劑（Zuschlagstoff)也可節省。 而且還原性氣體可較佳及較容易地分佈到個別的風口 (這點依本發朋，可以不花較大的裝置成本而達成），比 起習知方法用氣壓方式運送直接吹入的取代還原劑及其所 需的裝置來，是要有利得多。 最後一點，氣化程序在高爐外部分別控制也有一決定 性的優點，因爲該氣化程序可藉著對應的測量與調節技術 而個別配合所要氣化之應用材料，因此，即使麻煩的廢粹 也可用作取代還原劑作氣化，這點如在高爐內要氣化是不 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ------------I —----C I---訂-----I--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 474993 A7 B7 五、發明說明（4) 可能的。 實施本發明方法的設備也可不花較大成本在既有的高 爐設備安裝。它由一氣化反應器構成，該氣化反應器經管 路與高爐連通，使得在氣化反應器中產生的還原性氣體可 導入個別的風口中。反應氣體的溫度調整成使其數値有利 用運送及分佈。 在必要的情形，氣化反應器前方接一個預備設備，以 將取代還原劑製備成氣化（瓦斯化）所需的性質，如：顆 粒度、乾燥度及碳含量。 用示意方式說明在圖式中一種由取代還原劑產生 林專 還原Ugl· 〔圖

體用的設備的例子。 說明〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (11)(11，)(12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) 預備設備 取代還原劑 運送裝置 供應之燃料 熱 燃燒熱 氣化反應器 燃燒裝置 帶出裝置 還原氣體 冷却設備 管路 ---------1--.丨 --------訂----I----線 (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（210 X 297公楚） 474993 A7 ____B7 (22) 闻爐 (23) 鼓風爐氣體 (24) 氣化殘餘物 由一種含碳物構成的取代還原劑（11)先送到一預備設 備（10)，在其中各依需要，作切碎，乾燥（如有必要，例 如在垃圾的場合，還可再濃縮到氣化所需的碳含量）。 依此方式所製備的取代還原劑經由一適當運送裝置 (12)供應到該氣化反應器(16)，例如一個旋風床（流體化床 )反應器。如果不需將取代還原劑（11)作預備工作，則它 經該預備設備（10)上的一個適當運送裝置(Π，)送入該運送 裝置（12)中。 在氣化反應器(16)中，取代還原劑（11)氣化成適用於高 爐(22)的還原氣體（19)，它如有必要，可在接在氣化反應器 (16)後方的一冷却裝置(20)中冷却，然後經管路(21)送到高 爐(22)或其吹模。 在氣化時產生的氣化殘餘物(24)經一帶出裝置（18)離開 氣化反應器(16)。 如有必要’可在冷却裝置(20)之前或之後設一氣體淨 化設備（圖中未示）以將還原氣體淨化，除去對高爐作業 有干擾的成份。 氣化反應器（16)的加熱作業係： a) 利用供應之燃料（13)或各種不同燃料的混合物在氣化 反應器（16)的一燃燒室中達成，及/或 b) 利用從熱風產生器分出的熱（14)，及/或 7 張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-----------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 474993 A7 B7 五、發明說明（㈠ c)利用鼓風爐氣體(23)，它係在燃燒裝置（17)中燃燒且 呈燃燒熱（15)方式作用。 利用相關的測量與調節裝置（圖中未示），在氣化反 應器（16)中的氣化作用可個別對所予的使用材料調整，如 此，配合該預備設備及氣體淨化設備，即使很難製備的材 料，例如在垃圾混合物（塑膠垃圾，乾燥的沈澱池污泥等 )也可產生可用的還原氣體。在此，如果對應地採用這種 目的之測量及調節技術時，則也可同時將數種不同的物料 氣化。 在圖式中所示的實施例可毫無問題地在新設備中實施 ，也可整合到既有的高爐中，其中各依所要氣化的使用材 料性質而定，還可省却附加之設備部分，如冷却裝置，鼓 風爐氣體燃燒裝置，預備設備 --------：—--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 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 X 297公釐）

Claims (1)

1. 474993 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 ?8s ___ D8 六、申請專利範圍 1 · 一種在高爐中將鐵礦還原的方法，利用碳將鐵礦 還原成生鐵，其中將一部分量的碳量呈焦炭方式混到該鐵 礦，此量係用於確保在高爐中爐料段柱鬆而通氣且能支持 住被爐氣通過，而其餘的碳部分量則呈「取代還原劑」的 方式在高爐外在一個空間與高爐隔開設置之氣化反應器中 氣化，並將該氣化之產物當作還原性氣體送到高爐，其特 徵在： (a) 在氣化反應器（16)中將取代還原劑氣化所需的熱能 ，係由一種燃料（13)燃燒或由在氣化室中燃燒的鼓風爐氣 體或從熱風產生器抽出之熱而來， (b) 藉著加入某種量的氧以作氣化，以產生一種含氮很 少的還原性氣體，（該氧量在迄今習知方法係被用於補充 熱風者，且由於還原氣體吹入就變得不再需要）， (c) 在氣化反應器中藉氣化產生的還原性氣化不混入其 他氣體直接以儘量高的溫度送到高爐，如有必要係先淨化 後再送到高爐。 2 ·如申請專利範圍第方法，其中： 全部的還原氣體量（19)^Τ^量，此量即爲省却 了的氮氣因而多出之還原氣體之量，這種氮量係在傳統方 式將含碳物吹入高爐(22)時在還原性氣體（19)中本來應含有 的氮量。 3 ·如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 使用細炭粉做取代還原劑（11)。 4 ·如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： ______ ι______ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐) 一~~ ~~ 474993 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 使用含碳廢料當作取代還原劑（11)，例如沈澱池污泥 塑膠廢料、廢輸胎等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐）