TW505703B - Process for processing of reduction gas in a process for the reduction of ores - Google Patents

Description

505703 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（丨） 本發明係有關一種將礦石，特別是鐵礦石，還原成鐵 的方法。於此方法中，係將高溫礦石與還原劑接觸，該還 原劑較佳者爲含碳氣體。 DE 40 30 093 A1述及一種將鐵礦石在豎爐內直接還原 之方法，其係利用含有氫和一氧化碳的還原氣體。從豎爐 提取出的頂部氣體隨後與富含甲烷氣體混合，然後將氣體 混合物在一重組器(reformer)內轉化成還原氣體。 美國專利第4,537,636號揭示一種方法，其中係將鋼轉 化器出來的還原氣體在一熱交換器內與含碳氣體一起加熱 後，導到一冶金還原反應器之內。此方法具有不能在還原 氣體從轉化器出來後影響其品質之特別缺點◊此外不能確 保在還原反應器內有一平均的還原程序且其因此之故使其 產物品質受制於極端的起伏不定。 美國專利第4，175,951號揭示一種製備熱還原氣體流之 方法，其中係將經預熱的還原氣體流與氣態烴物質的燃燒 產物混合◊因爲必須有一外加燃料源將還原氣體預熱及將 •還原氣體加熱到所欲之最後溫度，所以此種方法從連續的 操作成本來判斷係不利者。 EP-A- 004 1861述及一種用固體燃料加熱氣體的熱交 換器，不過於此方法中燃燒氣體係與要加熱的氣體混合° 然而，在此方法中將氣體混合即構成其缺點。 ΕΡ·Α 0 663 445述及一種用於高溫的氣體一氣體’管束 型熱交換器。於此熱交換器中，該管束可在移開蓋子後更 換。於此系統中，也是因爲要將氣體混合而構成其缺點。 4 表尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（21〇Χ 297ϋ ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ΙΦ >項再填. 裝-

訂I 505703 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（7/ ) WO 94/10512述及一種氣體加熱器其中特別的重點係 放在保持氣體的淸淨性。氣體的加熱係利用一熱穿孔衝擊 板(heated perforated impingement plate)來完成，其係經設計 由溫度予以調節者。 EP-A 0 056 603述及一用於鼓風爐法的科伯爐 (Cowper)。該科伯爐內襯著陶瓷耐火材料，其具有高化學 和熱強度之特徵。此種系統具有因該科伯爐構造所致之高 熱慣性而產生缺點。 DE-C 3 213 204描述熱交換器，其較佳者係用以冷却 煙道氣者，其具有一頭部和耐高溫管，其中該等可更換的 管係依縱向排列。其支撐頭部係用混凝土作成的，且該等 管係放置在該頭部內，其可縱向地移動。該熱交換器係以 逆流式流動操作，且該導引頭部係可移動者以抵消掉因溫 度變化所致管件的熱膨脹◊其構造非常堅固：不過因爲材 料含有鐵，其會使其本身腐蝕和磨耗。 DE-C 3 142 485描述一種用以冷却侵蝕性熱煙道氣體 之玻璃管熱交換器。於此系統中，該玻璃管束係配置成垂 直於從側面縫口導到管內的氣體流向。整個縫口的截面係 可異者，不過，頗難以採用此系統來加熱所提及的氣體。 DE-C 3 333 057也推薦一種熱交換器，其係用玻璃管 構成者，其中氣體從側邊鼓吹到該等玻璃管之上，且其外 殼係有套管者。加熱元件係建造在外殻壁內的空心空間內 且減少高揮發性成分的疑結。不過，此種系統不被認爲可 用來將所要區域內的氣體予以加熱。 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐) $-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 、-& 505703 經濟部中央標準局員工消贽合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（>7 ) 於現有諸方法中之一者內，係將還原氣體在其給到還 原容器內之前帶到所需反應溫度。目前’此舉係利用金屬 製熱交換器來實施的，其中有一些係可丟棄式熱交換器◊ 於高CO含量的情況中，傳統設計具有因CO的解離而在材 料內蓄積碳化物之問題β這些碳化物會在超越其飽和點之 際導致材料的分解。即使是在包含高濃度Η·2的還原氣體之 事件中，也仍有材料分解情況β於各種傳統系統設計中’ 此問題係經由將還原氣體予以部份燃燒來解決。如此會導 致損及還原氣體的品質。 此點意謂著用鐵材料製成的熱交換器使其幾乎不可能 超越某些溫度區且降到低於氧化勢之下，其係因爲熱交換 器的消耗使其不能符合工業耐受性之故。再者，現行熱交 換器也呈現一安全性問題。 本發明的目的因而爲創作出一可避開上述諸系統所具 問題且可使還原程序最適化以達所給礦石品質之方法。 該問題係經由下述而解決的：在還原氣體與礦石接觸 之前將還原氣體分流並氧化其中第一道分流，將其第二道 分流的溫度調整到所欲水平，合倂該兩道分流且，視需要， 於經合倂分流中添加額外氣體後才使該還原氣體與礦石接 觸。 本發明係首次促成使用所給礦石品質以其化學計算最 適點來運作還原程序。其中一項決定性準則爲熱交換器的 材料技術，係因爲表面的催化影響會產生負面效應之故。 若選用正確的材料時，於極端情況中，產能可能增加高達 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

505703 修正 ' n b A7 _____B7 五、發明說明（θ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 30%。另一項優點在於下述事實，還原氣體可經加熱到所 欲溫度同時保持住非常低的氧化劑部份以使氣體分析値能 在寬廣範圍內調整。 本發明所具特徵之一在於分流與加添氣體的通過料量 可以分別地控在0- 100%範圍內。此範圍可促成針對所用 氣體品質的整體變異，而最適化之反應。 根據另一特點，本發明的特徵爲一還原容器，較佳者 爲一還原豎爐，其具有進料管線以供應還原氣體給該還原 爐，該進料管線具有一第一氣體感測器，一調節閥及一熱 交換器以加熱該還原氣體，該熱交換器係用非鐵質材料製 成者。有一旁通管線’其係連接該第一氣體感測器上游的 管線與該熱交器下游的進料管線，且其具有一調節閥及一 燃燒器以氧化還原氣體的一分流。該還原氣體進料管線在 其位於該旁通管線插入點下游處具有一第二氣體感測器 且’在該第二氣體感測器下游處，更有一進料管線以添加 一加添的氣體。視需要而定，該還原氣體的進料管線更具 有一第三氣體感測器，其可配置在該另一進料管線的下游 或下游處。這種安裝可促成利用線上監測達到程序的最適 化調節。根據本發明之一較佳具體實施例，還原容器爲用 於速原礦石’特別將鐵礦石還原成鐵之還原豎爐。 立本T明的另一特點爲熱交換器所含與還原氣體接觸的 =件都是用玻璃構成者。以玻璃設計熱交換器可保證材料 沒有可察覺的耗損且不會預期表面的干擾性催化影響。某 些經表面塗被的材料可視爲非鐵質材料，亦即，對於金屬 本紙張尺度適用中國國家印 505703 五、發明說明（（） _____________—^ 撒佈的氧化勢差異有回應者。根據本發明，可以利用氣體 感測器來調節還原氣體的通過料量及/或 ^ 所具此項特點對於最適化係—大利益。所=氣= 與氣體感測器可用來視需要調節還原氣_溫度__ 體組成，亦即，其還原勢。 一本發明要在更精確地描述本發明方法流程的圖式中予 以詳盡地說明。 流經進料管線的還原氣體7係利用氣體感測器1予以 分析且分成兩道分流（圖）。要被氧化的第一道分流所具 通過料量係利用一調節閥3予以調節後，達到其被氧化之 處的燃燒器4。還原氣體的第二道分流係利用一調節閥2 根據還原容器6內的氣體需要量予以調節後，在熱交換器 11內達到所要求的溫度並與還原氣體的經氧化分流混 合。利用氣體感測器1 3，可測定氣體成分，及於需要時 根據數學式調整經由進料管線1 4的氣體添加。 溫度係由氣體感測器5測量的且包括氣體感測器5與 調節閥3的控制線路也據以調整。然後將還原氣體輸送到 還原容器6。廢餘還原氣體8係從還原容器6的頂部排出。 該礦石9係在與該經最適化的還原氣體在還原容器6內密 切接觸之後，以經反應礦石1 〇或海綿鐵形式取出。 視需要，可在氣體進料管路1 4下游處配置氣體感測 器1 3 ’於此情況中，係根據所測得的組成來調整經由管 路1 4給入的氣體。 ---------8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公爱) --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂.------—線丨▲ 505703 κι η•、-—..…一............................................〜 ---Β7·-i——卞方戈办._!_ ΰ:二省·3^ ' 五、發明說明U ) ：. .....…,一" 圖式簡單說明 圖1說明在一還原礦石的程序中處理還原氣體之方法 的裝置。 圖式主要元件符號說明 1 氣體感測器 2 調節閥 3 調節閥 4 燃燒器 5 氣體感測器 6 還原容器 7 進料管線 8 還原氣體 9 礦石 10 礦石 11 熱交換器 12 旁通管線 13 氣體感測器 14 進料管線 9 本紙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)

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1·一種在還原礦石的程序中處理還原氣體的方法， 特別是在將鐵礦石還原成鐵的程序中者，於該程序中係將 該礦石與還原氣體在高溫下接觸，該方法的特徵在於在將 該礦石與該速原熱體接觸之前，將該還原氣體分出第一道 分流並予以氧化，將其第二道分流的溫度調整到合意水平， 將兩道分流合併，且視需要於經合倂分流內添加一加添的 氣體後，才使該還原氣體與該礦石接觸。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中將該等分流 與加添氣體的通過料量分別調節在〇- 100%範圍之內。 3·—種進行如申請專利範圍第1或2項之方法之裝 置’其包括一還原容器(6)，用以還原礦石；一進料管線(7) 以提供還原氣體給該還原容器(6)，該進料管線(7)具有一氣 體感測器（1)，一調節閥⑵和一熱交換器（11)以加熱該還原 氣體；一旁通管線（12)，其係連接該氣體感測器（1)上游處 的進料管線(7)與在熱交換器（11)下游處的進料管線(7)，該 旁通管線（12)具有一調節閥⑶與一燃燒器⑷用以氧化該還 原氣體的分流；該進料管線(7)上在該旁通管路（12)插入點 下游處更具有一氣體感測器(5)，及在該氣體感測器(5)下游 處具有一進料管線(14)用以添加一加添的氣體；該裝置的特 徵在於該熱交換器係用非鐵質材料製成者。 4 ·如申請專利範圍第3項之裝置，其中該熱交換器(11) 中與該還原氣體接觸的諸部件係以玻璃設計者。 5 ·如申請專利範圍第3或4項之裝置，其中該還原 氣體的通過料量及/或還原勢係可用該氣體感測器（1)及/ ____1_____ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) * 、-& 線丨_ 505703 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 或該氣體感測器(5)予以控制者 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)