TW479073B - Process for producing molten pig iron - Google Patents

Description

479073 A7 B7 五、發明說明（/ ) 本發明係關於一種熔融生鐵的製法，其原料係由鐵礦 ，較佳是片狀及/或粒狀的鐵礦，如果適當的話，還有添 加物，較佳爲石灰石及/或白雲石，而在還原區域裡還原 成海綿狀鐵，海綿狀鐵係於熔化/氣化區域裡藉由添加固 態碳載體及含氧氣體而熔煉以得到熔融生鐵，而至少部分 倒入還原區域裡的還原氣體在其中轉化並以上出氣體（top gas)卸放，並形成熔渣。 此等方法係從DE PS 35 03 493得知。該方法裡，鐵 礦連同碳載體倒入直接還原豎式爐裡，該碳載體係至少部 分地再次還原那些已因還原鐵礦而氧化的還原氣體成分。 該方法一方面欲避免鐵礦粒子及/或海綿狀鐵粒子附聚， 但主要是改良熔化氣化器的熱平衡，使得其對直接還原豎 式爐的影響，致使含C0及H2的氣體數量及因而還原氣體 數量均減少。 然而，減少直接還原豎式爐內還原氣體數量迄今未見 。包括熔化氣化器及直接還原豎式爐之系統的經濟效應實 質部分，係由於下列事實所致：從直接還原豎式爐排放的 上出氣體如果在滌氣後適當的話，可以當作還原氣體及/ 或當作可利用卡路里的氣體。減少還原氣體數量的做法因 此危害此等方法的經濟效益。 在一些鐵礦還原時會產生下列問題：倒入原料爐床之 每噸礦石的間隙體積，不足以使鐵礦還原所需之還原氣體 的數量通過還原豎式爐。這可能有許多原因：礦石的整體 密度筒，或礦石的平均粒子大小很小，粒子大小分佈廣或 3 (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 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 479073 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（i) 精細粒子的比例大，或在還原期間粒子或顆粒狀礦石粒子 分裂明顯，或由於機械應力所致。間隙體積在此係指爐床 的空隙容積。異常小的間隙體積造成海綿狀鐵金屬化程度 不足或不定，因爲，除了異常少量的還原氣體以外’還原 豎式爐裡面的氣體分佈也不均勻。事實上’爐床可能形成 溝槽，其中還原氣體優先流過，而其它的區域則獲得不太 適當，或一點也沒有的氣流。 此外，不均勻的氣體分佈也造成爐床溫度分佈不均勻 ，此對含於原料中之添加物，例如石灰石及/或白雲石的 煆燒有負面影響。因爲直接還原豎式爐裡尙未達到的金屬 化及/或煆燒作用，終究必須在熔化-氣化器內完成，所以 也造成熔化-氣化器的熔煉功效降低，而且也造成裝置操作 全然不穩定。 EP 0,623,684A揭示一種方法，該方法中含金屬態及氧 化態焦炭塵物及鐵的廢料與殘餘物，根據其組成分成三個 族群個別收集並黏結，其中第一族群主要包括氧化形式的 鐵，第二族群主要包括金屬形式的鐵.，而第三族群主要包 括含碳物質。藉由將第一族群的材料倒入還原區域並將第 ：；·、三族群的材料倒入熔化氣化區域的方式，來利用這些 材料。 然而，還原區域裡使用特別是含有氧化鐵之附聚物， 不是增加爐床空隙的適當方法，因爲這些附聚物常常分裂 成粒子，並且機械穩定性異常地低。 本發明目的之一在於提供一種方法，其中與習知技藝 4 ίίί—4------- 丨訂---------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公釐） 479073 A7

五、發明說明（$ ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 比較下，較多的還原氣體數量可以通過還原豎式爐，並且 由於氣體更均勻地分佈。而達到海綿狀鐵和添加物分別更 多及更均勻金屬化及煆燒的程度。 根據本發明，該目的的達成是藉由下列方式：在還原 區域之^應條件下實質爲惰性的進一步塊狀添加物連同原 料飼進祕區域內，紐進-步添_的髓相對於所有 飼進還原區域內材料的總體積爲5到3〇%，較佳爲5至 2〇%，且藉此導入還原區域裡的遼原氣體的數量比鐵礦還 原所需之數量多5至50%，較佳爲2〇至4〇%。 關於此，，惰性”係指基本上具化學惰件，相就旱韦淮 一步添加物與還原氣體反應，而原料則只是可忽略的反應 程度或根本不反應。而且，”惰性，，也指的是基本上完全抗 熱和機械應力。然而可能有少量氣體，例如c〇2及/或 H2〇除外。進一步添加物因此不易由於導入還原區裡時發 生之衝擊熱，或由於進一步反應期間位於其上之爐床剩餘 部分，而分裂成粒子或使腐鈾情形增加。 進一步添加物基本上不變地在整個還原區域內移動。 爐床每噸礦石的間隙體積係藉由惰性塊狀添加物的添加而 增加。 根據本發明方法之較佳具體實施例，可藉此使增加數 量的還原氣體從熔化氣化區域通過。於是還原氣體的數量 比鐵礦還原所需之數量多約5到50%，較佳20到40%。 由於間隙體積增加，故也減少了爐床形成溝槽及結塊阻塞 的情形，因此氣體分佈也較均勻，結果也使原料整體提升 5 --r---.---r------------訂---------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公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 479073 A7 B7 五、發明說明（0) 地且更均勻地金屬化及煆燒。 有利地，所用之進一步添加物爲在反應條件下實質爲 惰性的焦炭，及/或熔渣成分的載體，其主要成分爲CaO 及/或MgO及/或Si02及/或Al2〇3。 雖然在上述技藝描述中，明確地提及倒入直接還原豎 式爐內的焦炭至少部分地與還原氣體反應，但在此情況中 並非所要，因爲進一步添加物的平均顆粒大小在通過還原 區域期間應該不變。此等焦炭，如本發明所用者，係藉由 薄灰層而使其具有惰性。就像是本發明所用之熔渣成分的 載體而言，沒有引起與原料或還原氣體反應的問題。 根據較佳具體實施例，石英及/或來自鋼轉化器及/ 或鼓風爐及/或電爐及/或來自熔化氣化區域的熔渣，係 作爲進一步添加物。 除了這些用於本發明方法之材料的優越合適性外，熔 渣的使用也使鋼鐵工業裡所產生之熔渣至少部分地利用。 至今，這些熔渣不是倒掉，頂多就是在建築材料工業裡做 ’進一步地使用。 因此，特別較佳使用來自鋼轉化器，特別是來自以 LP程序操作之鋼轉化器的熔渣。這些熔渣具有特別低的磷 含量，因此不會造成額外的磷置入接著還原區域的熔化氣 化區域。 有利地，進一步添加物的平均粒子大小爲6到4〇毫米 ’較佳爲10到25毫米。該粒子大小範圍基本上相當於剩 餘原料的粒子大小範圍，因而可以增加爐床的透氣性及使 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） * n Li n n 1 «ϋ l Hr n ϋ ·ϋ ·ϋ 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 · i線· 479073 A7 B7 五、發明說明（女） 其更均勻。 根據本發明之方法的又一有利具體實施例’進一步添 加物的體積相對於所有飼進還原區域內之材料的總體積爲 5到30%，較佳爲5到20%。該範圍裡，還原區域之可達 還原功效以及熔化氣化區域之熔煉功效中’還原區域內爐 床的透氣性、原料的金屬化及/或煆燒程度’可達最佳化 程度。 本發明也關於一種施行熔融生鐵製法的裝置，其原料 係由鐵礦，較佳是片狀及/或粒狀的鐵礦，如果適當的話 ，還有添加物，較佳爲石灰石及/或白雲石，該裝置包括 一鐵礦用的還原反應器，一熔化氣化器，一將熔化氣化器 連接到還原反應器以供熔化氣化器內形成之還原氣體用的 進料管，一或多個連接還原反應器到熔化氣化器以供形成 於還原反應器內之還原產物用的輸送管，一從還原反應器 開始的上出氣體排放管，一接入熔化氣化器以供碳載體用 的進料管，接入熔化氣化器以供含氧氣體用的進氣管，以 及一設於熔化氣化器以供生鐵及熔渣用的出料口。 此等裝置的特徵在於加入在反應條件下實質爲惰性之 進一步塊狀添加物用的倒料裝置，係設於還原反應器上。 根據較佳具體實施例，控制由還原反應器排出之上出 氣體體積流量用的裝置，係設於上出氣體排放管。這些裝 置可以設計成例如可調式瓣。經由控制上出氣體的體積流 量，也可以同時調整流入還原反應器內的還原氣體體積流 量（根據本發明是增加的）。有利地，一排放管從還原氣 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） • ϋ Li n n ϋ .1 1 Lr κ 1 I κ (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 479073 A7 ___B7_ 五、發明說明（A ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 體進料管分歧，連接熔化氣化器與還原反應器，而且經由 該管排掉未飼進還原反應器之還原氣體的部分。較佳地， 壓力控制儀器係設於該排放管內，該儀器通常設定在指定 的壓力，以使得還原氣體在超過該壓力時從系統中取出。 有利地，進一步添加物用的倒料裝置包括一秤重設備 ，經由該設備調整相對於剩餘原料的所要數量比例。 本發明之方法係以一示範用具體實施例爲參考，詳細 說明如下： 豎式爐裡的原料（無惰性材料）： 150噸/小時的礦石 15噸/小時的石灰石 10噸/小時的白雲石 157,000立方米/小時的還原氣體 空隙率：大約45% 海綿狀Fe的金屬化程度：大約80% 添加物的煆燒程度：大約80% 析牛而得的特徵性程序數據’· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 還原氣體/立方米的進給：大約2050立方米 還原氣體/噸的礦石或顆粒：大約1050立方米 磬忒爐內的原料（具惰性材料）： 140噸/小時的礦石 5.5噸/小時的白雲石 8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱3 " 479073 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（τ) 28.5頓/小時的LD熔渣 166,000立方米/小時的還原氣體 空隙率：大約45% 海綿狀Fe的金屬化程度：> 90% 添加物的煆燒程度：> 85% 衍生而得的特徼性程序數Μ: 還原氣體/立方米的進給：大約2050立方米 還原氣體/噸的礦石或顆粒：大約1180立方米 亦即特定約多12%的氣體 每個情況裡的氣體體積係指標準狀態，亦即273.15Κ 及10U25帕之下的體積。 本發明係以如第1圖所示之示範用具體實施例爲參考 ，做詳細說明，該圖式係槪示施行本發明之方法所用之裝 置的其中一個較佳具體 實施例。 將含有氧化鐵，例如礦石4，和若適合也包含未煆燒 的添加物5，例如石灰石及/或白雲石的塊狀原料，經由 進料管3從上方倒入設計成豎式爐1的還原反應器，也就 是倒入當中的還原區域2。豎式爐1係連接至熔化氣化器6 ，該氣化器內還原氣體係由碳載體和含氧氣體產生，該還 原氣體經由進料管7飼進暨式爐1 ’並以與原料4、5的相 反方向流經豎式爐1。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 ^^- * n ·Γ temt— in —ϋ «n m f = n Hi I— I n ammMe l n n n n · n n ϋ I— I an n I I (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 479073 A7 B7 五、發明說明ο ) 而且，進一步添加物8係藉由倒料裝置9倒入還原反 應器1。倒料裝置係設有秤重設備，經由該秤重設備控制 進一步添加物8相對於原料4、5之數量比例或體積比例。 熔化氣化益6具有固態塊狀碳載體I〗用的進料管 及含氧氣體用的進氣管12。在熔化氣化器6內，熔融生鐵 14及熔融熔澄15係累積於熔化氣化區域13底下並經由出 料口 16放出。 在豎式爐1內部分或全部還原成海綿狀鐵的原料4、5 ，係經由一或多個輸送管17，例如輸送器螺旋飼進熔化氣 化器6。豎式爐1的上部係接合一供形成於還原區域2內 之上出氣體用的排放管18。上出氣體排放管18包括裝置 19，例如可調式瓣，用以控制從豎式爐1取出之上出氣體 的體積流量。設於上出氣體排放管18內的裝置19，也控 制經由還原氣體進料管7倒入豎式爐1之還原氣體的體積 〇 排放管20從還原氣體進料管7分歧，而且經由該管排 掉未通進還原反應器1之還原氣體的部分。排放管20可以 包含壓力控制儀器21。壓力控制儀器21通常設定在指定 的.壓力，以使得還原氣體在超過該壓力時從系統中取出。 飼進豎式爐1的還原氣體體積，係由壓力控制儀器21 及控制體積流量用之裝置19的交互作用來控制。 本發明不限於第1圖所示之示範用具體實施例，而是 也包括所有熟習此項技藝者所知可供施行本發明的裝置。 圖式簡述 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1 K----.---------- ------—訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 479073 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) 圖1槪示施行本發明之方法所用之裝置的一個較佳具體實施 例 圖式元件符號說明 1 豎式爐，還原反應器 2 還原區域 3 進料管 4 鐵礦 5 添加物 6 熔化氣化器 7 進料管 8 進一步添加物 9 倒料裝置 10 進料管 11 碳載體 12 進氣管 13 熔化氣化區 14 生鐵 15 熔渣 16 出料口 17 輸送管 18 排放管 19 控制上出氣體體積流量的裝置 20 排放管 21 壓力控制儀器 11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 479073 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種製造熔融生鐵之方法，其原料係由片狀及/或 粒狀的鐵礦及添加物所形成，而在還原區域裡還原成海綿 狀鐵’該海綿狀鐵係於熔化-氣化區域裡藉由添加固態碳載 體及含氧氣體來熔煉以得到熔融生鐵，而至少部分導入還 原區域裡的還原氣體在其中轉化並以上出氣體卸放，並形 成熔渣’其中在於在還原區域之反應條件下實質爲惰性的 進一步塊狀添加物連同原料被飼進還原區域內，藉此進一 步添加物的體積相對於所有飼進還原區域內材料的總體積 爲5到30%，導入還原區域裡的還原氣體的數量比鐵礦還 原所需之數量多5到50%。 2·根據申請專利範圍第1項之方法，其中進一步添加 物的體積相對於所有飼進還原區域內材料的總體積爲5到 20% ’導入還原區域裡的還原氣體的數量比鐵礦還原所需 之數量多20到40%。 3·根據申請專利範圍第1項之方法，其中所用的進一 步添加物爲在反應條件下實質爲惰性的焦炭，及/或熔渣 成分的載體，其主要成分爲CaO及/或MgO及/或Si02 及/或 Al2〇3。 4·根據申請專利範圍第1項之方法，其中所用的進一 步添加物爲石英及/或來自鋼轉化器及/或鼓風爐及/或 電爐及/或來自熔化氣化區域的熔渣。 5. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中所用的進一 步添加物爲來自以LD程序操作之鋼轉化器的熔渣。 6. 根據申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------- 11-----^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 479073 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 中進一步添加物的平均粒子大小爲6到40毫米。 7.根據申請專利範圍第6項之方法，其中進一步添力口 物的平均粒子大小爲10到25毫米。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ··---- 訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I I n I n n H ϋ n n n I i n n I 1 n ϋ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）