562862 A7 ‘ ________B7 五、發明說明（I ) 本發明背景 1.本發明領域 I, , 4^·^---------訂‘--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關於一種氧化鐵，例如鐵礦，還原技藝的 改良’其係藉由加熱及使用含碳還原劑，如焦碳，而生成 精煉鐵。更特而言之，本發明係有關於一種足以有效地將 氧化鐵還原成爲精煉鐵的改良方法，其係藉由簡化的處理 而有效地由礦渣形式的精煉鐵分離出形成礦渣之成份，包 括在鐵礦中的脈石或相類似者，藉此得到高產率的高純度 粒狀精煉鐵。 本發明亦有關於一種製造精煉鐵的方法，該方法經由 移動爐床類型還原熔融加熱爐之使用而減少耐火性爐床的 損壞’進而確定可達到改良的穩定連續生產，該種耐火性 爐床的損壞是使用包含含碳還原劑和含氧化鐵的物質之已 形成原料來製造精煉鐵時所面臨的困擾。 本發明進一步地係有關於一種改良的進給裝置，其可 有效地將原料助劑，例如大氣調整劑，供給至移動爐床類 型還原熔融加熱爐的爐床中。 2·相關技藝敘述 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 軸黛爐方法，以米德雷(Midrex)方法爲代表，是一種 得到已還原鐵的習用直接式製鐵方法，其係利用碳物質或 還原氣體直接還原氧化鐵源，例如鐵礦或氧化鐵。依據此 類型的直接製鐵方法，由天然氣體中製備而得的還原氣體-經由軸窯爐較低部位的風口吹入加熱爐內，及藉由該還原 氣體的還原能力而將氧化鐵還原成爲精煉鐵。近年來則著 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） 562862 A7 B7 五、發明說明（）） 重於使用另一種製造已還原鐵的方法，其係使用碳物質， 例如煤，取代天然氣體做爲還原劑，以及另一種稱之爲『 SL/RN』方法者已實際使用。 美國專利號3,443,931揭示了另一種方法，其中碳物 質和粉末狀的氧化鐵共同混合而形成塊狀或圓球，接著可 將它們置於旋轉爐床上加熱而進行還原作用，因而生成已 還原鐵。 < 美國專利號5,885,521則揭示一種技術，其中在乾燥 加熱爐中乾燥的已還原鐵粒狀原料經由從移動爐床類型加 熱爐頂部延伸而下至與爐床相鄰部位的輸送管輸送至爐床 中，及已還原鐵的粒狀原料層厚度主要係依據設置於輸送 管前端側面的圓粒均平器調整，且進一步由設置於爐床移 動方向中且在圓粒均平器下游的平滑器調整。 亦及，一種熔融還原方法，例如DIOS方法，是一種 將氧化鐵直接還原成爲已還原鐵的方法。依_該方法，氧 化鐵先以大約30%的還原速率還原，然後此種氧化鐵在鐵 浴中使用碳直接進行還原反應，直至氧化鐵轉變爲精煉鐵 〇 曰本專利公開公報號HEI8-27507揭示另一種直接還原 的製鐵方法，其中一層含有脫硫劑的含碳還原劑粉末和一 層氧化鐵粉末在移動爐床上相互堆積，然後將因而形成的 堆疊物加熱而得到海棉狀鐵。 日本專利公開公報號HEI11-106812揭示一種技術， 其中包含鐵礦和固態還原劑的原料使用從加熱爐頂部延伸 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） * I. 裝--- (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 562862 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） 出且通過分隔壁至爐床中的管狀送料孔輸送至旋轉爐床類 型之加熱爐（還原加熱爐），及移動含有原料的爐床而使原 料在一個循環期間於加熱爐內還原’然後取出。這個技術 的特別特徵在於將已還原的高溫度礦石置於分隔壁底下， 因而可利用源自已還原礦石的輻射熱對在分隔壁上的原料 預熱，同時溫度降低後的已還原礦石便經由排出口排出。 本案發明人在長期硏讀相關資料後發展出一種技術， 即經由簡化之處理而由相當低含量鐵的鐵礦以及由具有較 高含量鐵的氧化鐵中有效得到具有高純度鐵的錡煉鐵。下 列經由硏讀結果而發展出的方法在先前已於日本專利公開 公報號HEI9-256017中揭示。 該方法的特徵在於藉由加熱將含有含碳還原劑和氧化 鐵的已形成本體還原而製造精煉鐵，氧化鐵經由加熱而在 固態中還原，形成及長成精煉鐵膜，此種藉由熱的還原作 用持續至內部不再存有氧化鐵，及進一步繼續加熱作用使 在內部形成之礦渣由精煉鐵膜中流出，藉此將精煉鐵和礦 渣相互分離。 本發明槪要 依據本發明的一個範圍，其爲提供一種製造粒狀精煉 鐵的方法，其包括在還原熔融加熱爐中加熱含有含碳還原 劑和含氧化鐵之物質之已形成原料，因而進行已形成原料 中所含氧化鐵之固態還原作用；及與含碳還原劑中所含之-碳進行固態還原作用所得到的已還原鐵進行碳化致使已還 原鐵的熔融，分離出已形成原料中所含的脈石成份，因而 6 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公$^-- 丨* *--------裝------*—訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（屮） 造成所得到之熔融精煉鐵聚結成爲粒狀精煉鐵，其中在碳 化和熔融階段中與已形成原料相接近存在的大氣氣體具有 還原程度爲不低於0.5。 依據本發明的另一個範圍，其爲提供一種製造精煉鐵 的方法，其包含形成含有礦渣的沉積層，藉此於生成精煉 鐵期間可保護耐火性爐床，其中該礦渣係於達原熔融步驟 中在耐火性爐床上生成。 依據本發明的另一個範圍，其爲提供一種裝置用於供 給原料或原料助劑至適合生產精煉鐵的移動爐床類型還原 熔融加熱爐的爐床中，該裝置包含與加熱爐頂部垂直連接 之給料導管。 本發明於上文中述及其他的特徵，以及所伴隨的優點 將在參考附圖且閱讀下列詳細敘述後變得顯而易知。 圖式簡單說明 ’ 圖1爲說明使用於本發明的還原熔融設備的槪示圖； 圖2爲相當於由圖1之A-A線觀察的側視圖； 圖3爲圖1設備中由縱向觀察的說明性側視圖； 圖4之圖表爲顯示在本發明所使用的二階段加熱系統 中，當進行固態還原階段和熔融階段時，氣體溫度，已形 成原料之溫度，還原速率，和CO廢氣和C〇2廢氣數量的 個別改變； 圖5亦爲一圖表，顯示在進行固態還原階段和熔融階 段期間，存在於已形成原料中的氧化鐵金屬化速率及殘餘 Fe〇數量的個別改變； 7 -----------Aw- ^------*--訂‘--------- (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） 562862 A7 B7 五、發明說明（< ) ^ 圖6之圖表爲顯示當金屬化速率達到100%時在已還 原鐵中殘餘碳的數量，與在最終精煉鐵中殘餘碳數量之間 的關係； Μ 7 表爲顯示金屬化速率和還原速率之間的關係 9 ^ W 8 表爲顯示使用或未使用煤粉末爲大氣調整劑 時’在已形成原料的內部溫度和氣體還原速率的個別改變，· ' 圖9爲說明本發明一個較佳具體實施例中移動爐床類 型的加熱爐主要部位結構的槪示側視圖； 圖10爲由圖9之A-A線觀察之側視圖； 圖11爲說明本發明中另一個較佳進給裝置主要部位 圖12爲說明本發明中另一個較佳進給裝置主要部位 圖13爲說明本發明中另一個較佳進給裝置主要部位 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- 訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖14之照片顯示在-個實驗生產中精谏鐵和礦渣進 行碳化-熔融之後隨即的狀態； 圖之圖表提供在-個實驗中降低精煉鐵硫含量之 效應，其巾讎㈤源聽臟已形以調節麵 鹼度 圖16之圖表顯示所生成之礦渣鹼度!^ 硫含量之間的關係； < e ra 煉鐵 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 562862 A7 __ B7 五、發明說明（k) 圖17爲說明性圖示，其說明使用於本發明之製鐵-製 鋼總生產系統； ‘ 圖18爲槪念性圖示，其說明本發明經修正後所形成 之礦渣沉積層狀態； 圖19爲槪念性圖示，其說明本發明另一個實施例中 爐床的改變； 圖20爲槪念性圖示，其說明本發明另一個實施例中 爐床的改變； 圖21爲槪念性圖示，其說明本發明另一個實施例中 爐床的改變； 。 圖22爲槪念性圖示，其說明大氣調整劑的覆蓋層形 成時爐床修復的情形； 圖23爲槪念性圖示，其說明大氣調整劑的覆蓋層形 成時爐床修復的另一種情形； 圖24爲說明性圖表，其顯示一個使用於實施例之精 煉鐵製造方法中，原料之形成，產物和相似者之組成和比 率； 圖25爲顯示在本發明實施例中所得到的精煉鐵照片 圖26爲說明性圖表，其顯示一個使用於另一實施例 之精煉鐵製造方法中，原料之形成，產物和相似者之組成 和比率；及 圖27爲顯示在碳化-熔融-聚結階段中，當與已成形原 料相接近存在之大氣氣體具有還原程度爲低於〇·5時所得 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) 裝 -----訂--------I - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 B7 五、發明說明（Ί ) 到之精煉鐵狀態。 本發明較佳具體實施例的詳細敘述 本案發明人已持續硏發而進一步改良上文中所述及之 已公開發明。該改良主要地爲在碳化-熔融階段時的控制條 件，意圖藉由氧化氣體，例如特別是在固態還原作用之後 的碳化-熔融階段所存在之（：〇2或h2〇,降低精煉鐵之再氧 化作用進而提高精煉鐵的純度和產率。 結果，經發現當進行固態還原作用時，可藉由一還原 氣體（主要爲一氧化碳）使與已形成原料相接近存在之大 氣氣體保持筒還原能力，其中該還原氣體係源自於已形成 原料中大量含碳還原劑與氧化鐵的相互反應，因此生成之 已還原鐵似乎在固態還原作用之最後階段及纖下來的碳化-熔融階段中再氧化，因爲在這些階段中所生成的一氧化碳 數量降低，而在這些階段中由用於加熱之燃燒器燃燒所產 生且爲廢氣之氧化氣體，例如二氧化碳氣體，或水含量之 濃度變得相當高。 依此，本發明的一個標的爲建立一種技術，其可在製 造精煉鐵之固態還原作用最後階段及之後，特別是碳化-熔 融階段，使精煉鐵的再氧化作用降至最低而有效地製造具 有高金屬化速率和高產率與高純度鐵的粒狀精4 煉鐵。 本發明的另一個標的爲建立一種技術，其可降低由於 在精煉鐵製造方法中所生成熔融FeO所造成之可耐火性爐 床腐蝕或損耗而可延長耐火性爐床的壽命，藉此提高設備 的維護性且確定可長時期連續生產。 10 ^— *—訂 *--------- (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 562862 Α7 五、發明說明（s ) 本發明的另一個標的爲建立一種技術，其可使原料助 劑以在爐床寬幅方向均勻形成原料助劑薄層之方式加至爐 床上。 在一個範圍中，本發明方法之特徵在於還原熔融已成 形的原料而生成粒狀精煉鐵’其中該原料包含氧化鐵源如 鐵礦，氧化鐵，或其部份還原的產物（於下文中依本案例 情形稱之爲『鐵礦或相似者』）’及含碳還原_如軟木或煤 (於下文中依本案例情形稱之爲『碳物質』），於製造的最 後階段中，特別爲碳化-熔融階段，大氣條件係受到適當控 制以避免已還原鐵的再氧化作用’藉此可產生具有高純度 鐵的粒狀精煉鐵，且由於精煉鐵之再氧化作用使耐火性爐 床的腐蝕或磨耗降至最低而抑制氧化鐵的生成。於下文中 ，本發明之特定特徵將參閱說明本發明實施例之圖式而詳 細敘述。 圖1至3爲說明由本發明硏發出且使用於本發明之移 動爐床類型還原熔融加熱爐實施例之槪示圖。所顯示之加 熱爐爲具有旋轉爐床的圓頂結構。圖1爲顯示該加熱爐結 構之槪示圖；圖2爲相當於由圖1之A-A線觀察的側視圖 ;及圖3爲說明性槪示圖，其所顯示之圖3加熱爐係由旋 轉爐床之旋轉方向觀察以利了解。在這些圖示中，參考文 字1爲旋轉爐床，其藉由未顯示之驅動裝置以適當速度驅 動旋轉，及參考文字2爲覆蓋旋轉爐床1的加熱爐本體。 可使用於本發明之移動爐床類型還原熔龜加熱爐並不 僅限定於圖1至3所顯示之形狀和結構。本發明可有效地 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） ^------*--訂·--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 562862 A7 __B7 五、發明說明（q ) 施用至任何其他結構之移動爐床類型，例如直立式爐柵類 型結構，只要該加熱爐具有一個移動爐床爲基本組成。 加熱爐本體2在其適當的壁面上具有複數個燃燒器3 ，由於這些燃燒器3所致的燃燒熱和其幅射琴轉移至在旋 轉爐床1上的已形成原料，致使該已形成原料在加熱下進 行還原作用。在一個較佳實施例中，加熱爐本體2顯示出 具有內部空間且分隔成第一區A，第二區Z2，第三區Z3 , 和第四區Z4，其等具有三個分隔壁κ，K2和K3。在旋轉爐 床1的旋轉方向中的加熱爐本體2最上側中置入原料，及 原料助劑進給元件4面對旋轉爐床1，而出料器6則置於 旋轉方向的最下側。需注意者爲由於爐床1爲旋轉型式， 是以可稱之爲出料器6係置於進給元件4的正上方。 當還原熔融加熱爐操作時，包含鐵礦石或相似者及碳 物質之已形成原料由進給元件4輸送至以預定速度旋轉的 旋轉爐床1上，因而形成具有適當厚度的層狀物。置於爐 床1上之已形成原料在通經Ζ!區期間利用燃燒器3及其幅 射熱進行燃燒加熱，結果在加熱下之，由於已形成原料中 所含有的碳物質以及由碳物質燃燒所生成的一氧化碳而使 已形成原料中的氧化鐵在保持其固態下進行還原。接著， 已形成原料在第二區Ζ2中經由加熱而進一步還原，因而生 成已完成還原的已還原鐵。所得到的已還原鐵在第三區Ζ3 的還原氣體中進一步加熱而碳化及熔融，結果已還原鐵聚 結成爲粒狀精煉鐵，因而與生成之礦渣副產物分離出。將 因此生成的粒狀精煉鐵在第四區Ζ4中經由任意的冷卻元件 12 表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) 裝------*—訂·--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 Α7 Β7 五、發明說明（㈧） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C冷卻及固化，然後由設於下游的出料器6掃除排出。此 時，所生成之礦渣副產物亦與精煉鐵一起釋出。這些精煉 鐵和礦渣利用漏斗Η進料至所需的分離元件（篩子或磁性 選擇器），因此可以相互分離。最後，可得到精煉鐵，其具 有鐵純度爲大約95%或更高，較佳爲大約98%或更高且具 有極低的礦渣含量。 雖然在圖式中的第四區Ζ4係對外部大氣開放，特別需 要的是加熱爐是實質地使用蓋子密閉使熱的散逸作用最小 化，並且可使內部的大氣得到適當的調節。雖然所顯示的 加熱爐內部空間係分隔爲第一區Α，第二區Ζ2，第三區Ζ3 ，和第四區Z4，且具有三個分隔壁Κ!，心和Κ3，但本發明 並不限制在此種分隔結構，當然亦可適當地修飾以調節加 熱爐的大小，目標生產容量，操作系統，或相似者。然而 ，本發明意圖具有分隔壁且至少位於固態還原區域，相當 於藉加熱還原步驟的第一個半階段，以及碳化-熔融-聚結 區域，相當於第二個半階段，之間，因此可使在加熱爐中 的溫度和大氣氣體可基於區域地控制。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，本發明意圖具有固態還原成熟區域且至少位於 固態還原區域，相當於藉加熱還原作用的第一個半階段， 以及碳化-熔融-聚結區域，相當於第二個半階段，之間， 因此可使在加熱爐中的溫度和大氣氣體可基於區域地控制 。由圖3所示，第一區域乙爲固態還原區域，及第二區域_ „ Ζ2爲固態還原成熟區域，及第三區域Ζ3爲碳化-熔融-聚結 區域。在固態還原成熟區域中，在加熱爐中的大氣氣體還 13 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Η消費合作社印製 562862 A7 B7 五、發明說明（d) 原程度依不同方式而昇高，例如加入天然氣體，COG氣體 ，甲烷氣體等，加熱爐內部之溫度維持在已形成原料維持 爲固態的溫度。結果，由已形成原料之粒度分配而造成的 已形成原料還原速率的分散作用，在加熱爐中狀態的不均 勻性等等均降低，及全部已形成原料之還原速率昇高。而 且已形成原料在接著進行的碳化-融熔-聚結區域的碳化和 融熔係爲穩定。 在還原熔融步驟中，當還原（固態還原作用）階段的 大氣溫度太高時，更特而言之，當大氣的溫度變得比礦渣 成份的熔點還高時，其中之礦渣成份包含存在於原料中之 脈石成份及在還原步驟的特定階段中未還原之氧化鐵及相 似者，此種具有低熔點的礦渣成份熔融且與形成移動爐床 之耐火材料反應，因而造成耐火材料之腐蝕或磨耗。結果 ，無法維持爐床的平滑性。更甚者，當氧化鐵過度加熱而 超過固態還原階段之运原作用所需時，存在於原料中之氧 化鐵，FeO，在進行還原之前熔融，因此迅速進行俗稱之 『熔煉還原作用』（氧化鐵在熔煉下還原的現象不同於固態 還原作用），其中熔融之FeO與存在於碳物質中之碳（c) 反應。雖然熔煉還原作用亦可得到精煉鐵，但是熔煉還原 作用所生成之含FeO礦渣具有較高的流動性，因而造成耐 火性爐床嚴重腐餓或磨耗。結果，其難以達到在實際應用 時對加熱爐所要求的連續生產。 < 雖然此種現象係受到形成已形成原料的鐵礦和碳物質 種類而影嚮，或存在於黏合劑或相似者的形成礦渣組成之 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 一" -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------f I 訂---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 B7 五、發明說明（β ) 種類而影嚮，已發現者爲當在固態還原作用中的氣體溫度 高於大約1400°C時，如上文中所述之低熔點礦渣滲出而造 成耐火性爐床的腐蝕或磨耗，而且當氣體溫度高於15〇(TC 時，無論是在原料中之何種類或品牌的鐵礦或相似者均會 進行不想要的熔煉還原作用，結果耐火性爐味會受到更嚴 重的腐蝕或磨耗。 圖4爲圖解說明反應條件，其中將包括做爲氧化鐵源 的鐵礦和做爲含碳還原劑之已形成原料（爲具有16至19 釐米直徑之圓球形式）置入調整好的加熱爐且其氣體溫度 維持在大約1300°C (在圖中以直線□表示），進行固態還原 作用直到還原速率（氧由存在於已形成原料中的氧化鐵移 除的速率）達到大約100%，及將已還原的鐵置入熔融區 且已將該區的氣體溫度在以直線D表示的時間時調整爲維持 在大約1425°C (以直線□表示）。圖4亦顯示利用預先插入 至已形成原料中的熱電偶持續測得之已形成原料內部溫度 ，加熱爐中的大氣溫度，及在還原步驟中所生成之二氧化 碳和一氧化碳濃度隨時間的個別變化。 如同由圖4所示者，如果使用兩階段加熱系統進行還 原作用直到還原速率（氧移除速率）達到80% (如圖4中 A點所示）或更高，較佳爲95% (如圖4中B點所示）或 更高，在加熱爐中的已形成原料維持在固態且在已成形原 料中存在之礦渣成份未發生部份熔融，則可有效且穩定地 製造粒狀精煉鐵。特而言之，兩階段加熱系統係爲固態還 原作用之進行是在加熱爐內部溫度維持在12〇〇至1500°C範 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裳-------—訂--------- (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 562862 A7 _ B7 五、發明說明（0) 圍之內，更佳爲1200至1400°C，及接著將加熱爐內部溫度 提高至1350至1500°C而還原未還原的氧化鐵部份且造成所 得到精煉鐵的碳化-熔融-聚結。 在圖4中氣體溫度隨時間改變而持續測蠢，當已形成 原料置入加熱爐時，可觀察到產生大約80至100°C比實驗 起始前即設立爲1300°C之預設內部溫度爲低之溫度降 (temperature drop)，然後內部溫度逐漸昇高，在固態還原作 用的最後階段重回起初設立的溫度。由於加熱爐的性質造 成實驗之初的溫度降，因此如果修飾加熱爐的加熱元件即 可使最初階段的溫度降降至最低。 依圖4橫座標所代表的時間所示，氧化鐵之固態還原 作用，熔融和聚結通常在大約10至13分鐘内完成，雖然 此種時間週期會依據形成已形成原料之鐵礦和碳物質組成 及相似因素而稍微改變。 如上文中所述者，如果已形成原料之固態還原作用所 進行之還原速率維持在低於80%，接著藉由加熱而熔融， 由已形成原料中滲出低熔點礦渣會造成耐火性爐床的腐蝕 和磨耗。相對地，如果在進行固態還原作用和接下來的步 驟，亦即碳化·熔融-聚結，的最後階段時，將還原速率保 持在80%或更高，較佳爲95%或更高，則在B形成原料內 之未還原FeO部份會在已形成原料之內進行還原作用，因 此礦渣的滲出可降至最低，藉此得到穩定的連續生產而未 有嚴重的耐火性爐床腐蝕或磨耗。 加熱爐的適當內部溫度爲在第一階段，亦即於圖4中 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------0 ^--------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
562862 A7 B7 五、發明說明（外） 之固態還原階段，可確定達到較高的還原速率而未有低熔 點礦渣滲出，其爲在1200至1500°C範圍之內，較佳爲 1200至1400°C。如果加熱爐的內部溫度爲低於i2〇〇°C，固 態還原作用進行緩慢，因此需將已形成原料病時間地置於 加熱爐中而造成較低的生產力。另一方面，如果內部溫度 爲1400°C或更高，特別爲高於1500°C，則如上文中所述地 在原料中之無論在原料中之鐵礦或相似者爲何種種類或品 牌均會在還原步驟中產生低熔點礦渣的滲出，因而造成嚴 重的耐火性爐床腐蝕或磨耗，進而產生連續生產的困難性 。雖然也有可能所使用做爲原料之鐵礦組成或比例在溫度 範圍爲1400至1500°C時並不會產生滲出現象，此種情形的 頻率和可能性則相當低。因此，在固態還原啥段的適當溫 度爲1200至1500°C之範圍，較佳爲1200至1400°C。在一 個實際操作中，其當然可能在固態還原階段的最初將加熱 爐內部溫度設定爲1200°C或更低，然後在固態還原階段的 後半階段提高至1200°C至1500°C之間的範圍使固態還原作 用進行。 在固態還原區域中完成所需固態還原作用的已形成原 料會輸送至熔融區，於其中加熱爐的內部溫度提高至1425 °C。在熔融區中，已形成原料的內部溫度昇意一會兒且在 C點暫時降低，然後再次昇高達到所設溫度之1425°C。在 C點的溫度降似乎是由於與已還原鐵熔融有關的潛熱而造 成熱損失，因此C點可視爲熔融的起始點。熔融起始點實 質上係由已還原鐵粒子中殘餘的碳數量來決定。在熔融起 17 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) 累---- 訂----------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（6) 始點上’已還原的這類鐵粒子熔點由於與殘餘碳和C0氣 體進行碳化而較低，因此已還原的鐵迅速地熔化。爲確定 可以迅速熔化，用來碳化之碳數量需足夠地保留在已完成 固態還原作用之已還原鐵粒子中。殘餘的碳數量需由鐵礦 和相似者的比率，及混合在已形成原料中之碳物質來決定 。依據本案發明人所進行之實驗結果發現，如果在固態階 段的最初還原速率實質地達到100%，或稱之爲金屬化速 率達到100%時，最初混合的碳物質數量爲使得在固態已 還原產物中的殘餘碳數量（亦即過量的碳數量）爲不低於 1.5%，則已還原鐵能迅速地碳化來降低它的熔點，因而造 成在溫度範圍爲1300至1500°C時迅速熔化。需注意者爲如 果在已還原鐵中的殘餘碳數量爲低於1.5%，已還原鐵的熔 點由於不具有足以碳化的碳數量而無法足夠地低，因此必 需將溫度提高至1500°C或更高來進行藉加熱的熔融。 純鐵，即完全未碳化，具有1537°C的熔點。因此，已 還原鐵在加熱至溫度高於熔點時會使鐵熔化。然而，所需 要的是所使用加熱爐的操作溫度要儘可能低而減緩施加至 耐火性爐床上的熱負荷。當所生成之礦渣副產物熔點列入 進一步的考慮時，操作溫度需設定爲大約1500°C或更低。 更特而言之，操作條件需將溫度控制在由圖4。中所示的熔 融階段的熔融起始點（C點）昇高大約50至200°C。這是 因爲爲了使固態還原作用和碳化-熔融更順利及更有效地進 行，在碳化-熔融階段中的溫度需要設定爲比固態還原階段 中的溫度高達大約50至200°C，更佳爲大約50至150°C。 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) I 1 裝----I I Γ I ^---------· 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4) 在本發明中，進一步需求者爲控制生產條件使最終精 煉鐵產物中的碳含量爲I·5至4·5% ’更佳爲2·0至4·0%。 此碳含量實質上係由在製備已形成原料時混合進去的碳物 質數量和在固態還原階段中所控制的氣體而決定。特別是 此碳含量的最低限度係由在固態還原作用最後階段的已還 原鐵中的殘餘碳數量和連續滯留時間（即碳化數量）而決 定。然而，如果在固態還原作用最後階段的還原速率達到 實質的100%，同時如上文所述地可確定殘餘碳數量爲L5 %，最終精煉鐵產物的碳含量可昇高至高於上文所述範圍 的最低限度。已進一步地發現’如果在完成固態還原階段 且碳化-熔融-聚結在接下來的熔融階段中進行時’如果在 已還原鐵中的殘餘碳含量爲4·0%或更多’最終獲得精煉 鐵產物的碳含量可提高至最大値’或4·8%。然而，爲確定 得到穩定的連續操作和較_品質的精煉鐵產物’殘餘的碳 數量較佳在1.5%及4.5%之間的範圍。 至於氣體，存在於已形成原料中的氧化鐵和碳物質之 間的反應會產生大量的c〇 ’因此與已形成原料相接近存在 的氣體藉由其本身的自我屏隔作用而保持高度的還原性。 然而，此種自我屏隔作用並未存在於固態還原作用的最後 階段及接下來的碳化-熔融階段’因爲所生成之CO氣體數 量在這些階段中急劇地降低。 圖5顯示固體之已還原產物之金屬化速率’殘餘Fe〇 數量和殘餘碳數量之間關係的測定結果。如同所示者’當 進行固態還原作用時’殘餘Fe◦數量降低’亦即金屬化速 19 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) 裝 ---ί--訂·--------I · 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（A ) 率增加。當已形成原料如圖4所示地在維持於1200至1500 ^：的加熱爐，在所進行之固態還原作用達到於圖5中之直 線□，及所得到之已還原鐵在熔融區中進行碳化-熔融-聚結 時，氣體具有高度還原性，因而溫度藉由控制而維持在 1350至1500°C。在接下來階段中的金屬化速率，殘餘Fe〇 數量和殘餘碳數量之間的關係依據於圖5中之直線□右方所 示的曲線而改變。 於圖5中之曲線(1)及(2)代表金屬化速率印殘餘碳數量 之間的關係。明確而言，於本案例中所顯示的曲線(1)爲達 到100%之金屬化作用時假設殘餘碳數量爲1.5%，而於本 案例中所顯示的曲線(2)爲達到100%之金屬化作用時假設 殘餘碳數量爲3.0%。在施行本發明時，所欲達到者爲在製 備已形成原料時調整混合入的碳物質數量，使殘餘碳數量 可畫出一條比曲線(1)更高的曲線。 應注意者爲，當金屬化速率達到100%時殘餘碳數_ 會稍微變動，這是因爲即使在製備已形成原符時混合了g 定量的碳物質，在加熱爐中氣體還原程度仍會不斷變動。 因此，較佳爲碳物質的混合數量是在每次製備已形成原料 時，依據在操作加熱爐時氣體的還原程度而調整。在任何 情況下，需調整欲混合入的碳物質數量，使得當金屬化_ 率達到100%時假設殘餘碳的最終數量爲L5%或更高。 圖6顯示在100%金屬化作用時殘餘碳之最終數量和 所得精煉鐵中碳含量之間關係的測定結果。如同於圖6 ^ 所示者，當殘餘的碳數量範圍是在1.5%與5%之間時，$ 20 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · n ϋ I— n n / 一OJml ϋ n n I n 1 n I - 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 562862 A7 B7 五、發明說明（（η 確定得到最終精煉鐵之碳含量範圍爲在1.0%與4.5%之間 ，而當殘餘的碳數量範圍是在2.0%與4.0%之間，可確定 得到最終精煉鐵之碳含量範圍爲在1.0%與4.5%之間。 在上文之敘述中，兩種標示，亦即金屬化速率和還原 速率，可使用來表示FeO的還原態。這些標示將於下文中 個別定義，且兩者之間的關係可使用例如圖7的圖表表示 。當兩者之間的改變關係是依據欲使用爲氧化鐵源之礦石 種類或品牌而定時，圖7顯示在使用磁鐵礦（Fe3〇〇爲氧 化鐵源時金屬化速率和還原速率之間的關係。 金屬化速率=[最終精煉鐵/(最終精煉鐵+於鐵礦中所 含之鐵)]X 100 (%) ^ 還原速=(於還原步驟中氧之移除數量/存在於已形成原 料中氧化鐵的氧數量）X 1〇〇 (%) 如同於上文中所述者，在應用本發明時所使用的還原 熔融加熱爐中，利用燃燒器之加熱方法使用來對已形成原 料加熱。亦曾藉由參閱圖4而述及，因爲在已形成原料中 所含有之氧化鐵源和碳物質之間的反應而得到的大量C〇 氣體和少量的C〇2,因此與已形成原料相接近存在的氣體 藉由在固態還原作用中已形成原料所釋出的έο氣體之屏 隔效應而保持足夠的還原性。 然而，由於固態還原階段中由中間至最後階段期間所 產生的C0氣體數量迅速降低，此種自我屏隔作用減弱， 因此，氣體受到燃燒器燃燒作用所產生之廢氣（氧化氣體 ，包括CCh，Η2〇或相似者）影]嚮而似乎變得不斷變動。 2丨； . \ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --- ^w- ----------一--------- (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 562862 A7 B7 五、發明說明（A) 結果，在完成前面步驟時便已還原的精煉鐵因此變得容易 再氧作。在完成固態還原作用後接下來的階段，由於已形 成原料中所含有的殘餘碳進行碳化作用而降低已還原鐵的 熔點，因而產生微細已還原鐵粒子之熔融和聚結。在此階 段中，自我屏隔效應很差，因此已還原鐵容易再氧化。 依此，重要的是當固態還原作用之後有效地進行碳化 -熔融-聚結時，需適當控制在碳化-熔融區域的氣體組成使 此種再氧化作用降至最低。 然後，已進行硏究來決定可有效進行碳化-熔v時的氣 體條件，且同時避免在完成固態還原作用後接下來的碳化-熔融階段中產生再氧化。 硏究結果將參閱圖8而於下文中述及。在這項硏究的 實驗中所使用的是箱形電爐，粉末狀或粒狀之含碳物質在 碳化-熔融階段使用爲氣體調節劑，及藉由撒佈含碳物質於 爐床上形成具有適當厚度層狀物的方法使其在碳化-熔融階 段保持著高度還原性。 # 更特而言之，具有不同粒度之不同類型粒狀煤使用爲 大氣調節劑時爲以大約3釐米的厚度分別分佈在鋁盤上， 且50至60粒具有直徑約19釐米的已形成原料亦於成排地 置於其中，其中的一粒放置一個熱電偶。將含有已形成原 料的盤置入箱形電爐測量已形成原料在加熱下的溫度，並 測定所生成之大氣組成而分析最終精煉鐵再氧化作用之可-能性。電爐的溫度係設定爲最高達到大約1450°C，而在該 加熱爐中大氣的起始組成爲C〇2 : 20%和N2 ·· 80%。 22 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) 裝-------—訂-·-------- 562862 A7 ^--B7__ -一丨丨 -- 五、發明說明（/) ® 8顯示己形成原料使用熱電偶偵測溫邊時的測量結 果1 ’及當加熱爐內溫度逐漸增加時大氣組成的測量。在圖 8中’橫座標代表溫度，縱坐標代表大氣的簡單還原程度 f Q/(C〇 + c〇〇]。這個圖式爲四個實驗結果的作圖。特而 言之’圖（3)代表未使用任何大氣調整劑時的所得到的結果 °圖(4)代表使用具有平均粒徑爲不低於3 〇釐米的粗煤粒 爲大氣調整劑時所得到的結果；及圖（1)和(2)分別代表使用 胃有粒徑調節至2.0釐米或更低的細微煤粉時所得到的結 果。圖8亦顯示好像進行再氧化作用是所測得；之Fe0-Fe平 衡曲線和Fe3〇4-Fe平衡曲線。在圖8中，圈出來的區域分 另!1代:表當每個實驗起始時所進行固態還原作用實質完成時 接著進行之碳化-熔融-聚結。在本發明中最重要的是在那 個時候控制大氣。 如同於圖8所示，當如圖(3)表示之未使用任何大氣調 整劑時，開始碳化-熔融-聚結的區域(C)位於比FeO-Fe平衡 曲I泉更低的位置。這表示已還原鐵完全熔化且產生部份熔 煉還原作用。雖然精煉鐵在此情況下仍會產i，但是熔煉 還原作用的產生不僅會造成溶融礦渣由已形成原料中滲出 ，還會生成會嚴重腐蝕或磨耗耐火性爐床的FeO，因而如 上文中所述地造成實際生產時的妨害。 如同於圖⑴和⑵所代表者，其中係使用具有細微顆 粒的煤粉，相對地，此時大氣的還原程度受到顯著地改良-，及已還原鐵開始進行碳化-熔融-聚結的區域(A)位於比 Fe〇-Fe平衡曲線還高的位置並且保持在不生成FeO的區域 23 ^纸張尺度適用中國國家標準（CN^)A4規格（210 x 2听公釐） " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------r —訂_· 參 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 — B7 五、發明說明（y) 。當圖（3)所代表的使用粗煤粒時，開始進行碳化-熔融-聚 結的區域(B)係位於比FeO-Fe平衡曲線稍低的位置。這表 示在此區域中可能產生輕微的再氧化作用。然而，由最終 精煉鐵組成的分析顯示，再氧化作用簡直並未發生。 因此，可由之確定者爲如果至少在碳化-熔融·聚結階 段之初將大氣控制在具有還原程度爲不低於0.5，較佳爲不 低於0.6，更佳爲不低於0.7，最佳爲高於FeO-Fe平衡曲線 ，則由固態還原作用產生之已還原鐵之碳化-熔融-聚結可 順利地進行未造成再氧化作用，藉此可有效地製造具有高 鐵純度的精煉鐵。 應注意者爲雖然在分析實驗數據時，在0.5至0.7的 低(simple)還原程度下恐怕產生實質的再氧化作用，本實驗 在大氣之低還原程度下進行且假設再氧化作用並不在具有 實際測得之0.5至0.7還原程度之大氣中產生，因爲實際上 存在於內部且與已形成原料相接的大氣需利用存在於已形 成原料中的殘餘碳以及大氣調整劑來維持高度的還原性， 及再因爲由存在於爐床上方且面對已形成原之大氣所釋 出的氧化氣體，例如C〇2和H2〇，被含碳物質之大氣調整 劑迅速還原。當還原程度低於0.5時，精煉鐵可能如將於 下文中解釋的圖27所示地再氧化，在此同時不易進行碳化 ，因此，精煉鐵不易進行聚結成爲顆粒反而產生部份含有 礦渣交雜其中之似殻狀鐵顆粒。因爲此類產物含有較低純-度的鐵及低等級的外形品質，所以並非爲本發明之標的。 雖然大氣還原程度在已還原鐵完成碳化-熔融-聚結之 24 裝---------訂·--------- (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） 562862 A7 B7 五、發明說明（π) 後迅速降低，在實際生產時熔融和聚結的精煉鐵在此時與 所生成之礦渣副產物實質地完全分離’因此並不受此種大 氣還原程度的降低影嚮。當這種熔融精煉鐵冷卻固化後’ 可有效地得到高等級鐵的粒狀精煉鐵。 由上文中的敘述可顯然得知，使用爲大氣調整劑的煤 粉較佳具有粒徑爲微細至3釐米或更低，較佳爲微細至2 釐米或更低，因爲此種微細煤粉可更可靠地在碳化-熔融_ 聚結階段中抑制再氧化作用。當更進一步考量在實際生產 或相似者中的產率與加熱爐操作性時，此種煤粉粒徑的最 佳範圍爲在0.3釐米和1.5釐米之間。雖然對於煤粉被覆在 爐床上的層厚度並無特別限制，但其厚度較佳爲大約2釐 米或更高，更佳爲大約3釐米或更高，因爲若是煤粉層過 薄時煤做爲大氣調整劑的絕對數量會變得不足。雖然對於 層厚度並無特別的最高限制，但該層厚度之最高限度由實 際觀點而言較佳爲大約7釐米或更低，更佳爲大約6釐米 或更低，因爲大氣調整劑的大氣調整作用會自然地飽和， 因此過高的層厚度形成浪費。任何的CO製造源，例如軟 木或活性碳，均可用於取代煤做爲大氣調整劑。此種CO 製造源可單獨或混合使用。 易燃氣體，例如天然氣體，COG氣體，甲烷氣體和相 似者，亦可使用爲大氣調整劑。在這種情況下，還原速率 之調整可藉由在固態還原作用的最後階段至碳化-熔融-聚一 結階段加入氣體至與已形成原料相接近處。 大氣調整劑可在加入已形成原料至加熱爐之前被覆至 25 之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 B7 五、發明說明（η ) 爐床上。在這種情況下，大氣調整劑亦使用爲保護耐火性 爐床來阻抗由於還原熔融步驟之操作條件變動而滲出之熔 融礦渣。當然，亦可在已形成原料正要開始進行碳化-熔融 之前將大氣調整劑由上方置入爐床中，因爲大氣調整劑預 期在固態還原作用完成後所接著的碳化-熔融-聚結階段中 產生此種保護作用。 除此之外，製造還原氣體的氣體或還原氣體，例如天 然氣體和甲烷氣體，亦可使用爲大氣調整劑。在此情況下 ，在分隔壁上需要提供一種氣體供給元件，進而可由分隔 壁終端供應氣體。藉此，氣體供給元件可簡易地受到保護 免於加熱爐中的高溫且還原氣體之供應可確定是在靠近爐 床處。 對於置入大氣調整劑的方式並無特別的限制。然而， 當以管狀供給時，其可能在連續地供應原料助劑至爐床上， 時不易達到均勻的厚度。 因此，本發明中建議改良將原料助劑，例如大氣調整 劑，充塡至在爐床中之進給裝置，因此其可藉由與加熱爐 頂部垂直連接的導管供給原料助劑。較佳者，此種進給裝 置配置成可使原料助劑經由導管以重力降落至爐床。經由 此種導管的使用，其可能在爐床上形成薄的大氣調整劑層 且在爐床的寬幅方向具有均勻厚度，藉此可克服置入原料 助劑時在爐床的寬幅方向無法均勻。因此，均勻置入的大〜 氣調整劑可有效地顯示出它的預防再氧化效應。 然而，在爐床和導管出口之間的距離較佳爲300釐米 26 ' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------I I I I----. 562862 A7 B7 五、發明說明（蚪） 或較低，更佳爲200釐米或更低，其可避免藉由在加熱爐 間大氣氣體流而將物質輸送至爐床時對均勻厚度產生不利 的效應（物質落下通道之干擾）。如果導管出口延伸得太接 近爐床，則大氣氣體流在此部位的速度變得過快而可能造 成原料助劑的飛濺。因此，在爐床和導管出口之間的選取 足夠距離可降低大氣氣體流的速度而最多達到該物質的終 點速度。 於下文中將參閱以圖式顯示具體實施例之圖9至14 而敘述使用本發明一個進給裝置的較佳具體實施例來輸送 做爲原料助劑之大氣調整劑。圖9爲顯示在移動爐床類型 之加熱爐中大氣調整劑加入部位的槪示圖。 進給裝置10 包含給料漏斗11，及出料導管12，大 氣調整劑經其由給料漏斗11輸送至加料器13而做爲給料 調節元件。對於進給裝置10的構造並未有特別的限制。雖 然圖9的加料器13的說明是使用振動加料器，藉由振動振 幅的改變來調節大氣調整劑的供給，但對於此種振動加料 器並未有特別的限制，例如可使用轉鼓加料器。 給料導管14是用來將大氣調整劑由進給^置1〇輸送 至爐床1的元件且其在加料器13的給料埠14a與加熱爐頂 部的開端之間垂直連接。當大氣調整劑落下而經過導管14 並與導管14之內部壁面接觸時，大氣調整劑可能與內壁的 接觸部位黏合，因此產生大氣調整劑不均勻地輸送至爐床一— 上。爲了這個理由，導管14需要與加熱爐的頂部垂直連接 ，使大氣調整劑可均勻地輸送至爐床上。 27 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------f I 訂·--------- 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） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 B7 會亍爐床寬幅方向（與爐床移動方向垂直的方向） 可以均勻被覆大氣調整劑’導管14的寬度較佳爲與爐床相 同。另者，亦可使用分別具有任何寬度的複數導管，使總 寬度與爐床的寬度相同。在此情況下，每個_管可爲可個 別移動式裝置的個別類型，或將導管14分隔成在其中具有 隔室部份15，因此可使大氣調整劑落經每個分隔的導管。 雖然在圖10顯示三個分隔板15，分隔板丨5的數目其實並 未特別限制，而且可依據每個導管的寬度來做決定。 輸送至給料漏斗11的大氣調整劑若需要時可與其他 的添加劑混合，然後經由出料導管12輸送至振動加料器 13。振動加料器13在調節輸送率下，將大氣調整劑經由給 料埠14a和給料導管14而輸送至加熱爐。在庇情況下，個 別的導管14較佳具有個別給料埠14a，其分別具有振動加 料器13來調節大氣調整劑的輸送。特別在旋轉式爐床類型 的加熱爐中，可藉由控制每個振動加料器13來改變大氣調 整劑的輸送，因而在爐床寬幅方向形成具有均勻厚度的大 氣調整劑連續層。 更甚者，如果將導管14在爐床寬幅方向分隔成複數 個部位，則可避免在加熱爐中的氣流由爐床寬幅方向擴散 而向上滲進導管14。因爲向下落的大氣調整劑具有落下慣 性力，該落下通道並不受此種在導管14中上昇的氣流干擾 。因此，大氣調整劑實質上是藉由動力沿著其落下的延伸 通道而不偏向導管中的一邊，因此，所得到的大氣調整劑 層爲連續且未偏向爐床寬幅方向的一側。 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） 一- ------- I t一---------Awl (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 562862 A7 B7 五、發明說明（、>) 因此裝配而成的進給裝置足以在爐床上形成具有均勻 厚度之大氣調整劑連續層，且無需準備圓球調平器或平滑 器。 其需要由導管上部輸送一惰性氣體，例如氮氣’因而 抑制大氣氣體的上昇氣流進入導管14之中。所輸送惰性氣 體下降氣流可在導管中抑制源自加熱爐內部的大氣調整劑 上昇氣流，因而減少大氣調整劑落下通道的干擾’藉此確 定可更有效地形成具有均勻厚度之大氣調整劑層。 雖然並未對輸送惰性氣體的位置特別限制，由抑制大 氣氣體上昇氣流進入導管14的觀點而言，較佳提供如同於 圖11中所示地至少一個位於導管14內部之氣體給料埠16 。在此情況下，氣體給料埠16的前端部份需要向著爐床（ 垂直向下）使惰性氣體可以導入。 並不需要特別限定所需輸送的惰性氣體數量，只要所 輸送之惰性氣體數量足以抑制大氣氣體的上昇氣流進入導 管14之中。所輸送進入之惰性氣體數量可例如利用具有流 動控制閥（未顯示）之氣體給料埠16進行適當的調節。 更進一步地，所需要的是在導管14外壁上具有冷卻 元件，其可讓在導管14之內往下落的原料助劑，如大氣調 整劑，避免附著在導管14之內壁。這個冷卻元件的位置並 不特別地限制，例如該導管可完全地或部份地裝置有冷卻 元件。然而，所需要的是冷卻套Π是裝置在如圖12所示-的導管較低部位，因爲這種導管裝置在與加熱爐頂部開口 相鄰位置的排列方式可更有效地讓大氣調整劑免於附著在 29 I-------^--^-· — — — — — — — — (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 562862 A7 ------ B7 五、發明說明（>1) 導管內壁部位。 例如大氣調整劑的原料助劑黏附或沈積可藉由在導管 內部塗覆防止該種原料助劑黏著或沈積的抗黏著劑而更有 效地避免。例如’可裝置如在圖13中所示的以氟塑料製成 之抗黏著劑層18。抗黏著劑層位置和厚度並未特別地限制 。雖然導管內壁可完全地或部份地裝置該種抗黏著劑層， 此抗黏著劑層需裝置在導管的較低部位以利加熱至較高的 溫度。 依據本發明之具有上述特徵之進給裝置可使用來導入 其他的原料助劑’例如將於下文中敘及之熔點調節添加劑 和主要由氧化鋁組成且用於形成第一保護層的氧化物物質 ’以及大氣調整劑。此種原料助劑的形式並不限制爲粉末 。原料助劑可爲小粒度的圓球形式或比粉末形式具有較大 粒度的磨碎形式。而且，本發明進給裝置亦使用來導入原 料（例如粉狀原料）。 本發明的性質特徵包括大氣氣體的還原程度特別在碳 化-熔融階段提高，藉此可避免已還原鐵的再氧化作用且可 有效地進行碳化-熔融。欲使由固態還原作用至完成碳化-熔融-聚結的一系列步驟有效地進行，所需要的是在每個階 段中適當地控制溫度和大氣氣體。 更明確而言，固態還原階段的溫度較佳爲維持在1200 艽至1400°C之間的範圍，因而不會由於熔煉還原反應而產--生熔融的FeO，同時在碳化-熔融-聚結階段的溫度需要維持 在1300°C至1500°C之間的範圍。更佳地，固態還原階段的 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 ------^--訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 562862 A7 B7 I、發明說明（ 溫度是控制比碳化-熔融-聚結階段的溫度更低50至200°C 〇 在固態還原階段時對大氣氣體的控制條件並不那麼需 要，因爲在此階段的大氣氣體由於已形成原料中所含有碳 物質的燃燒，所生成之大量CO氣體可將大氣氣體保持在 高度還原性。然而，在碳化-熔融-聚結階段和後續步驟， 適當控制在加熱爐中的大氣氣體極爲重要，因爲由已形成 原料所生成的CO數量會大量降低，而可能產生由燃燒器 燃燒所生成的氧化氣體再氧化作用。 因爲溫度和大氣氣體的組成需依據還原熔融步驟的每 個進行階段給予適當的調整，還原熔融加熱爐需要具有之 結構爲如同參見圖1至3且於上文中所敘及地，在爐床的 移動方向以分隔壁分隔成二或更多個別空間〜爲了在每個 個別空間中分別控制溫度和大氣氣體之組成，在上游的個 別空間和在下游的個別空間分別使用爲固態還原個別空間 和碳化-熔融-聚結個別空間。雖然圖3所例舉的加熱爐說 明了使用三個分隔壁分隔成四個個別空間而可更精確地控 制溫度和大氣氣體的組成，其亦可能依據所使用還原熔融 設備之規模或結構而改變所需要的個別空間數目。 由上述方法所得到之精煉鐵爲實質地未存有任何礦渣 成份且具有非常高純度的鐵。通常，會將此種精煉鐵輸送 至現存在的製鋼設備，例如電加熱爐，或轉爐且使用爲鐵 源。當使用此種精煉鐵爲製鋼原料時，於其中之硫（S)含 量需儘可能地降低。已進一步硏發在製造精煉鐵步驟中降 31 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) ------*--訂 *---------' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（>1) ^ 低鐵礦石或碳物質中的s含量以得到具有低s含量的精煉 鐵。 結果，經發現最後得到精煉鐵的S含量可降低至0·10 %或更低，更特而言之爲大約0.05%或更低，其係藉由將 Ca〇源（包括生石灰’熟石灰，碳酸耗或相似者）混合至 原料中而形成包含鐵礦和碳物質之已形成原料，因此總共 的形成礦渣成份的鹼度（CaO/SiCb的比率）_爲在〇.6至 1.8範圍之內的數値，更佳爲〇·9至1.5，其中該形成礦澄 成份包括此種形成礦渣成份做爲存在於鐵礦石中之脈石成 份。 最典型地做用爲含碳還原劑之軟木或煤通常含有大約 0.2至1.0%的S，及這個S含量的大部份將會併入至精煉 鐵中。雖然鹼度的改變係依據鐵礦石種類和品牌或相似因 數而定，在並未施行使用CaO源的加入來調節鹼度的情況 下，由存在於已形成原料中的形成礦渣成份計算而得之鹼 度通常爲0.3或更低。當使用此種低鹼度礦渣時，在固態 還原階段或在接下來的碳化-熔融-聚結階段中將S倂入至 精煉鐵中（硫化作用）是無法避免的，且在已形成原料中 總S含量的大約85%會倂至精煉鐵中。這個結果使得最後 得到的精煉鐵具有S含量爲0.1至0.2%，此含量爲非常高 ，因此使最終產品的品質低落。 然而，經發現者爲藉由如上文中所述地以加入Ca〇源 來形成已形成原料使形成礦渣成份的鹼度調節爲在0.6至 1.8範圍之內的數値，則在固態還原階段和碳化-熔融-聚結 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝------^—訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（π) 階段中將S固定在所生成之副產物礦渣中會i成所得精煉 鐵的S含量大幅降低。 降低s含量的機制似乎爲存在於已形成原料中的S與 Ca〇反應而生成可固定在礦渣中的CaS (Ca〇+ S = CaS)。 在習用技藝中並未証實本發明的還原熔融機制，其已經考 量過在典型的熱金屬去硫化步驟中，藉由加入CaO進行去 硫化作用並無法在還原熔融步驟中施行。然而，依本案發 明人的發現，存在於礦渣中的Ca〇會在已還原鐵熔融和聚 結的期間捕獲及固定S，及可在完成固態還t作用後利用 留存在已還原鐵中的殘餘碳進行碳化而進行礦渣的分離， 藉此實質地降低在所得精煉鐵中的S含量。 本案申請人慮及此種降低精煉鐵中S含量的機制不同 於典型的使用含CaO礦渣進行熱金屬去硫化作用，但其卻 是施行本發明方法時的一個反應特性。當然，如果在已還 原鐵碳化-熔融之後在加熱之下使熔融的副產物礦渣與熔融 的鐵之間可充分接觸，它可能連想到，在礦渣中的硫含4 (S%)對在精煉鐵中的硫含量[S%]比率，g(l分配比率， 可由液體（熔融鐵）-液體（熔融礦渣）反應來決定。然而 在本發明中，可由圖14的照片確定礦渣-金屬的接觸區士或 非常少，因此，無法在已還原鐵完成碳化-熔融-聚結之後 仍期望產生降低由礦渣-金屬平衡反應中所得到精煉鐵中白勺 S含量。因此，基於本發明中藉由加入Ca〇至已形成原料 的去硫化機制被考慮成在已還原鐵碳化-熔融-聚結步 產生之CaO的硫捕獲反應特性，及進行礦渣的分離，及$ 33 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) n i^i an n n ϋ ^ ο» I n l ϋ n I i 562862 A7 B7 $、於明說明（々I ) g由硫捕獲反應中所得到之精煉鐵阻抗其的硫化作用。 雖然爲了調節鹼度所加入之CaO數量係依據在鐵礦石 或相似者中所存在之脈石成份之數量和組成’用於混合之 碳物質種類和數量，和類似之因素而定’爲了將礦渣形成 組成總鹼度調節至〇·6至1.8範圍之間時所需之加入之在純 Ca〇含量中的CaO標準數量爲基於已形成原料總數量之 2.0至7.0%之範圍之間，較佳爲3.0至5.0% s在使用熟石 灰（Ca(0H)2)，碳酸鈣（CaC〇3)或相似者的情況時，此種 物質的數量應該達到以純CaO含量爲基準的上限數量。可 確定者爲，當藉由加入例如4%之CaCCb數量至已形成原 料而將礦渣形成組成的鹼度調節至大約〇·9至1.1時，則可 達到高達45至50%的表觀去硫化作用，且當藉由加入6% 之CaCCb數量至已形成原料而將礦渣形成組成的鹼度調節 至大約1.2至1.5時，則可達到高達70至80%的表觀去硫 化作用。此種表觀去硫化作用率可使用下列程式測得： 表觀去硫化作用率(％) =[由混合有CaO之已形成原料得到 之精煉鐵的S含量(％)/由未與Ca〇混合之已形成原料得 到之精煉鐵的S含量(％)] X 100 由於加入Ca〇而降低S含量的效應將於下文中藉由使 用箱形電加熱爐進行實驗所得到的數據來說明。圖15顯示 在一個實驗中，其中在製備已形成原料時混合入鐵礦，碳 物質，少量黏合劑（膨潤土或相似者），及適當量的Ca〇 數量且依據本發明方法進行還原熔融時S含量钓改變。 於圖15中乾燥的已形成原料條形圖顯示，如果在進 34 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) · I----*--訂----— II---' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 B7 已形成原料的S含量假設爲100%，則大 約89%的S含量係源自於碳物質及大約11%源自於鐵礦。 當使用此種已形成原料依據本發明方法進行還原熔融時’ 在參閱圖4完成上文中所敘之固態還原作用後大約85%的 S含量存留於已還原鐵中’及大約12%的S含量在固態還 原作用期間由加熱爐中蒸發移除。當使用並未與任何Ca〇 源混合的已形成原料時（由存在於已形成原料中形成礦渣 成份的組成所測得之鹼度爲0.165)，則發現7^.8%的S含 量被倂至最後得到的精煉鐵中，及10.2%的S含量被礦渣 捕獲。 相對地，當使用與4.5%CaO源混合而將其形成礦渣 成份之鹼度調節成1.15的已形成原料時，則倂至精煉鐵中 的S數量降至43.2%，及由礦渣捕獲的S數量增高至48.8 %，而在製造步驟期間由加熱爐蒸發移除之S數量降至大 約8%。當使用與5.0%CaO源混合而將其形成礦渣成份之 鹼度調節成1.35的已形成原料時，則併至精煉鐵中的S數 量降至19.7%，及由礦渣捕獲的S數量增高至78.8%，而 在製造步驟期間由加熱爐蒸發移除之S數量降至大約1.5% 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由使用箱形電爐所進行的基本實驗可確定，藉由加入 Ca〇源來調節鹼度對於降低精煉鐵的S含量非常有效，進 而使用一個示範加熱爐進行相似的實驗來檢測當礦渣的鹼 度藉由加入不同數量之CaO源而改變時鹼度對降低精煉鐵 中S含量的定量影響。結果示於圖16。 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（y) 圖16圖表式顯示礦渣的最終鹼度和精煉鐵S含量之 間的關係，其中精煉鐵係得自以不同量的Ca〇源加入，其 中每個點代表已發現的數値。圖16亦顯示使用前述的箱形 電爐所進行基本實驗的結果且爲陰影區。 由爲在基本實驗中係使用電熱系統且使用惰性氣體做 爲大氣氣體，該大氣的氧化能力很低，因而對表觀去硫作 用有益。另一方面，當示範加熱爐係利用燃燒器燃燒加熱 的情況時，大氣氣體的還原程度低於在基本實驗中者，這 是因爲由燃燒所生成的廢氣以及精煉鐵S含暈比在基本實 驗中所得到者更高。然而，在此情況下所得到的結果傾向 在基本上且實質上與基本實驗的結果相同。如同所示者， 其中並未加入任何Ca〇源時所代表的區域(A)中精煉鐵S含 量假設爲大約0.120，其中將鹼度調節成大約1.0所代表的 區域(B)中精煉鐵S含量降爲0.050-0.080%且表觀去硫率假 設爲大約33-59%。當鹼度進一步增高至1.5時，可証實係 如同於區域(C)中所示地在精煉鐵中的S含量降至0.050% 〇 應注意者爲，如果一直加入CaO源直至鹼度達到1.8 或更高時，則操作溫度需極度地提高，這是因爲所得到之 礦渣熔點上升。這種情況並非最佳狀況，因爲會加速加熱 爐的損害而不利於燃料的經濟性，更甚者已還原鐵的聚結 性質變差，致使具有低落商業價値的更細顆粒的精煉鐵。 由這些實驗顯然可知，當適當數量的Ca〇源刻意地加 至已形成原料以提高形成礦渣成份的鹼度成爲大約0.6或 36 , ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱^ " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------^—訂--------- 562862 A7 B7 五、發明說明（、v) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 更高時，所得到礦渣的捕獲S能力將會增加，藉此大量地 降低倂入精煉鐵中的s含量’因此製成具有降低s含量之 精煉鐵。更進一步地，如同參閱圖15的敘述 '’以S0x或相 似者的形式由加熱爐中消耗掉的s含量會大幅降低’因此 可以消除由於此種廢氣所造成的空氣污染，及亦可減少如 果需將此種廢氣去硫化而必需進行的去硫化作用。 在藉由加入Ca〇源來降低精煉鐵S含量的情況下，所 生成礦渣副產物的熔點可藉由加入特定量的CaO源而降低 ，因此可能造成低熔點礦渣的滲出並造成耐火性爐床的腐 蝕或磨耗。然而，在施行本發明時，可將此種不欲有的礦 渣副產物滲出降至最低，因爲其係使用兩階段加熱系統， 其中固態還原階段和碳化-熔融-聚結階段的溫度條件分別 設立在1200至1400°C以及1350至150(TC的較佳範圍之內 ，這可使固態還原作用可在低於礦渣副產品熔點的溫度下 充分進行，然後如前文所述地進行部份殘餘FeO的還原作 用以及已還原鐵的碳化-熔融-聚結。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，本發明可得到具有極高純度鐵之粒狀精煉鐵且 未造成已還原鐵再氧化作用，其係特別在製造精煉鐵時的 碳化-熔融階段中藉由調節大氣氣體之還原程度至0.5或更 高，較佳爲0.6或更高，更佳爲0.7或更高，其中包含鐵礦 及碳物質之已形成原料先進行固態還原作用及然後碳化-熔 融-聚結。更甚者，本發明可藉由刻意加入CaO至已形成原 料中而調節形成礦渣成份的鹼度來降低精煉鐵中之S含量 。利用冷卻進行固化作用然後由固化礦渣分離之後，所得 37 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G X 297公釐） " " 562862 A7 B7 五、發明說明（β) 到的粒狀精煉鐵可使用爲原料而熔融置入各種不同製造或 製鋼加熱爐中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本發明中，由還原熔融加熱爐中取出的精煉鐵已冷 卻至低於其熔點的溫度，但仍在800至1200t：的高溫 、 * i ψ 。將精煉鐵輸送至製鋼加熱爐之前的進一步冷卻是浪費其V 熱能。因此，欲降低熱損失的非常實際方法爲建造一個製 鐵-製鋼總生產線，其可設計爲將此種高溫精煉鐵以原形式 或利用加熱爐加熱而成爲熔煉態地輸送至製鋼加熱爐，因 而可有效地利用精煉鐵的潛在熱。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當然，下列之技術爲習知者：例如一種可節省電加熱 爐或相似者的電功率單位且改良生產率的技術，其係藉由 將得自習知之已還原鐵製造方法之高溫度已還原鐵給料至 相鄰的製鋼加熱爐，例如電爐，而未將其冷卻；一種製鐵-製鋼方法（國際公告號99/11826)，其中熔融鐵的製備係爲 在一個製造已還原鐵加熱爐中使用以煤爲主的碳物質製造 高溫已還原鐵，及立即將該種已還原鐵給料至熔融加熱爐 中；及類似之技術。這些習知技術有別於本發明所申請之 總生產方法，其中習知方法係製造稱之爲『已還原鐵』者 ，其含有相當數量源自於灰分內容物及脈石成份之礦渣， 於還原作用最後階段中的再氧化作用而得到的氧化鐵，和 選擇性地當如果已還原鐵係由以煤爲主的還原劑製成時所 含有之大數量S。相對地，本發明總生產方法中所製造及^ 使用之精煉鐵係利用碳化-熔融-聚結而與礦渣成份完全分 離。 38 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " 562862 A7 B7 五、發明說明（4) 因爲在使用具有降低S含量之精煉鐵進行總生產方法 時，在精煉爐的去硫化作用需求已格外少，是以其可能建 造一種生產系統係爲非常有用和可實行的製鐵-製鋼總生產 系統而可進行鐵源的還原熔融及熔融精煉。 圖17爲一個說明性·圖示來說明此種總生產系統的實 施例。在圖17中，方法A之製鋼方法爲將由還原熔融加 熱爐製得之無礦渣精煉鐵冷卻至一般溫度，然後做爲製鋼 原料以適當量給料至製鋼加熱爐中，例如電爐；方法B則 修飾爲將高溫狀態的精煉鐵（ 800至1200°C)給料至與還 原熔融加熱爐相鄰的製鋼加熱爐中，例如電爐，藉此降低 需由熱供給之電功率單位；及方法C則修飾爲將所有由還 原熔融加熱爐所製造而得的高溫精煉鐵給料至與之相鄰且 專用於熱熔融精煉鐵之熔融加熱爐，然後將熔融的鐵給料 至製鋼加熱爐。因爲得自於本發明之精煉鐵並未含有礦渣 ，具有高純度的鐵，及選擇性地如果精煉鐵之製造係爲調 節鹼度而降低S含量時則具有低含量的S，是以利用此種 精煉鐵做爲製鋼原料的總生產系統得以出穩定品質的熔融 鋼且具有較高產率，同時降低電爐或相似者的電功率單位 或減少所需要的去硫化作用。 在上述的精煉鐵生產方法中，已形成原料係包含做爲 鐵源的氧化鐵和用於還原氧化鐵的含碳還原劑’將其於移 動爐床上加熱造成在固態下將氧化鐵還原，然後將已還原一 之鐵進行碳化-熔融-聚結而形成粒狀精煉鐵’然後在粒狀 精煉鐵冷卻後由加熱爐中移出，操作條件的變動會造成熔 39 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) ------^--訂--------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 B7 五、發明說明（q) 融礦渣的滲出且此種熔融礦渣是造成耐火性罈床腐蝕或磨 耗的主因。特別地，當未還原的熔融Fe◦包含在此種熔融 /礦渣中1^)，腐蝕或磨耗變得更爲嚴重’這是因爲其中的滲 透和侵鈾會實質地縮短耐火性爐床的壽命。 依上文中的觀點，本發明提供一種技術可將耐火性爐 床的腐蝕或磨耗降至最低，同時在即使此種損壞產生時可 在加熱爐的操作期間讓耐火性爐床的損壞部份自行修復， 藉此可能大幅地延長耐火性爐床的壽命且提高加熱爐的連 續操作性。 4 本發明之特徵在於製造精煉鐵時，含有礦渣之沉積層 在耐火性爐床上形成而用於保護該爐床，其中之礦渣係由 上述還原熔融方法所製得。 圖18爲示意性側視圖來說明本發明的一個較佳具體 實施例。如同所示者，包含氧化物物質之第一保護層28在 製造開始時預先在移動爐床類型之還原熔融加熱爐的耐火 性爐床27上形成，其中氧化物物質主要是以氧化鋁組成（ 或礦石混合物其具有與在還原熔融方法中所年成之礦渣副 產物相類似的組成，或再生礦渣），小片的已形成原料G 則連續地加至旋轉的爐床上（參見圖18(A))。 如同參見圖1至3的敘述，已形成原料在通經還原熔 融區乙期間係暴露在源自燃燒器和輻射熱的熱之下，結果 在該已形成原料中的氧化鐵經由固態還原作用轉變爲已還"" 原鐵，然後進一步對已還原鐵加熱而造成碳化而引致已還 原鐵的熔點降低，因此形成熔融鐵。由此得到之熔融鐵聚 40 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) 裝--------訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（从） 結及成長而成爲具有相當大粒度的粒狀精煉鐵Fe’同時與 礦渣副產物Sg分離。礦渣Sg亦會聚結，因此精煉鐵與礦 渣Sg得以相互分開（參見圖18(B))。 粒狀精煉鐵Fe及礦渣Sg在上述之出料元件最上游的 位置冷卻，然後移至出料元件位置並將在固化狀態下的粒 狀精煉鐵Fe和礦渣Sg由爐床表面掃下。此步驟並未顯示 〇 在還原熔融步驟期間所生成之熔融礦渣副產物與第一 保護層28均勻化而形成礦渣沉積層T。因爲熔融-固化步 驟所生成的微細粒狀精煉鐵Fes (於下文之適#情形下稱之 爲『微粒子鐵』）尙未聚結及足夠地成長且含有相當數量之 高熔點礦渣Sgs，此種微粒子鐵Fes和礦渣Sgs通經出料器6 與礦渣沉積層T表面之間的空間後停留在礦渣沉積層T的 表面上或被部份捕獲於其中，因此迫使埋入沉積層T之內 (參見圖18(C))。 如果在此階段進行連續生產，停留或埋入礦渣沉積層 T表面的微粒子鐵Fes和相似者逐漸地沈積和擴大，因此可 能被排出而變得無法使用。 < 依據本發明，此種由於微粒子鐵？^和相似者沈積作 用所造成的不利可加以避免，其係利用當微粒子鐵？65和相 似者沈積或埋入沈積層的數量達到一定水平時可將微粒子 鐵Fes和相似者與沈積層T的一部份或全部共同刮除。因 此，可以使在爐床上的沉積層T表面如圖18(D)中所示地 光滑，因此包含第一保護層28的平滑保護層在生產開始之 41 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------卜--訂---------· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 562862 A7 B7 五、發明說明（q) 初即形成且覆蓋以該種薄沉積層T。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 當該種製造在此狀態進一步持續且礦渣沉積層T由於 沈積和黏附而成長至一定水平時，沉積層T(或沉積層第 T及部份的保護層28)與微粒子鐵Fes或相似者間歇式或連 續式地移除。以適當週期重複地進行此操作’最先形成的 第一保護層28的最上側逐漸地以礦渣沈積層T更新’及至 最後，最初的第一保護層29大部份均被礦渣沉積層取代’ 得到如圖18(E)中所示的狀態。因此，爐床表面在此狀態下 變得穩定。在這種情況時，一部份的第一保護層28在由製 造開始的相當長時間均維持在耐火性爐床27的表面上’或 一小部份的第一保護層28在將礦渣沉積層T掃除掉的特定 條件下隨時地維持在耐火性爐床27的表面上“ 當該種製造在此狀態進一步持續時，只有沉積層T的 表面持續地被在還原熔融步驟中所生成之礦渣副產品更新 ，結果，爐床表面恆定地維護光滑且不會對耐火性爐床27 產生任何損壞。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 控制礦渣沉積層T的厚度只需簡易地垂直移動沉積層 移除元件（其亦可做爲出料器6或與其分別設置），因此調 節移除元件與爐床表面的空間。更特而言之，在製造的最 初階段需加以控制使沉積層T逐漸地變厚，其係利用逐漸 地向上移動移除元件的刀片位置使刀片與沉積層T表面之 間的空間更寬，及當黏附和沈積在沉積層T之上或之中的-微粒子鐵Fes&其相似者的數量增高至特定水平時，是否保 持或移除沉積層T的厚度可由可由需求判定且向下移動移 42 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（.210 X 297公釐） 562862 A7 B7 五、發明說明（w) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 除元件的刀片至相當於欲移除沉積層T深度的位置。在適 當週期間利用間歇性或連續性地重複向上和Λ下移動刀片 而恆定地維持沈積層表面的光滑，同時避免微粒子鐵Fes在 沉積層T之上或之中的過度沈積。 圖19即示奪說明此種操作。明確而言，圖19(A)說明 藉由逐漸地向上移動出料器6的刀片位置而使沈積層T加 厚的操作，而圖19(B)說明移除部份沈積層T以及微粒子鐵 Fes的操作，其可向下移動出料器6的刀片位置至相當於欲 移除沈積層T深度的位置，在此同時微粒子鐵Fes和相似 者留存在或埋至沉積層T之上或之中的沈積_[量增加至某 一水平。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖然上文中所述係針對藉由逐漸地向上移動出料器6 的刀片位置而使沈積層T逐漸加厚，及藉由向下移動出料 器6的刀片位置至相當於欲一次移除沈積層T深度的位置 ，在此同時微粒子鐵Fef和相似者黏附或沈積數量則增加至 某一水平。亦可能進行另一種步驟：在製造開始之前即預 先設定加熱爐操作時沉積層的水平；出料器6的掃除刀片 設在相當於沉積層的預設水平位置使第一保護<層28沈積到 該水平；及當第一保護層28受到滲透和腐蝕且所進行的微 粒子鐵沈澱已達到某程度時，將掃除刀片降低而一次移除 沉積層T的表面部份。 如同於上文中所述者，礦渣沉積層移除元件亦可使用 爲所製得精煉鐵Fe的出料器元件，或可分別設置。對於移 除元件的特定機制和構造並沒有特定的限制，是以只要移 43 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） '' 562862 A7 B7 五、發明說明（〜丨） ： 除元件具有有效移除部份或全部沉積層T的功能且使保護 層平滑，任何類型之移除元件，例如螺旋類型或刮刀類型 ，均可使用。更進一步地，使用來垂直移動移除元件刀片 位置所需的特定元件並沒有特別的限制，及任何習知的垂 直移動元件均可依需求選擇使用。 依據本發明，耐火性爐床表面受到在製造之初即形成 之第一保護層28及由在製造之中接著步驟所製得之礦渣副 產品沈積所形成的沉積層T所保護，及附著或沈積於爐床 表面上的微粒子鐵在間歇性或連續性地移除沉積層T表面 部份中由爐床表面釋出。因此，微粒子鐵過度沈積所引致 的困擾或不便即不會產生。 即使礦渣沉積層T的表面受到某方面的損壞，損壞部 位可藉由操作加熱爐期間所生成之礦渣副產物沈積作用而 自行修復，因此，除非是非預料的意外產生，否則爐床表 面均可半永久性地維持平滑。圖20爲一個示意側視圖來說 明當礦渣沉積層T面凹陷時自行修復的步驟“當凹痕Q在 沉積層T表面形成時（參見圖20(A))，在下一個製造周期 的還原熔融步驟中所製得之礦渣Sg副產物以及微粒子鐵 Fes及相似者沈積於凹痕Q之中（參見圖20(B))，及含有已 沈積之礦渣Sg和微粒子鐵Fes2沈積層T表面部位在下游 處移除，因此使爐床表面得以光滑（參見圖20(C))。另外 地，將組成調整成與礦渣副產物組成實質相同的礦石混合 物〇（或再生礦渣）可置入凹痕Q之內而達到相類似的修 復，如同於圖21(A)至21(C)所示。 ‘ 44 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) 裝------h—訂---------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 Α7 Β7 五、發明說明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 對於希望藉由此種礦渣副產物進行自我修復功能而恆 定地維持爐床表面光滑性時，所需者爲經由控制而維持礦 渣沉積層T的厚度在適當的範圍之內，較佳爲數釐米至數 十釐米的範圍之內。 關於形成第一保護層28的材料，主要由氧化鋁組成 之氧化物物質爲較佳者，其中氧化鋁對由典型的熔融礦渣 導致的腐蝕或磨耗具有極佳的阻抗性。然而，因爲本發明 方法係利用在生產期間所生成之礦渣副產物進行沈積作用 ，其可能使用具有與此種礦渣副產物相似組成之無機物質 或再生礦渣。因爲沉積層T是由製造的最初階段即逐漸在 耐火性爐床表面上形成，因此欲得到足夠保護耐火性爐床 效應時首先可利用最小的所需數量形成第一保護層28來保 護耐火性爐床，然後令礦渣副產物沈積在上面。雖然在生 產之初即形成之第一保護層28在特別是長時Λ的連續製造 條件下似乎會受到礦渣副產物的實質完全取代，但仍存在 有足夠的耐火性爐床保護效應。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於形成第一保護層物質的大小並無特別的限制。然 而，該物質較佳爲具有較小的尺度且較佳爲粉末形狀，因 爲該物質的較大尺度的固體結構會界定出通道，其可能會 使任何的熔融物流過而與耐火性爐床接觸。依此，該物質 的較佳尺度爲4釐米或更低，更佳爲2釐米或更低。 該種形成第一保護層的物質較佳爲利用未發明輸送原 料助劑的進給裝置而置於爐床之上，因爲使用該進給裝置 可以在爐床寬幅方向形成具有均勻厚度的第一保護層，且 45 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公ίΐ 562862 A7 B7 五、發明說明（吶） 在爐床的移動方向中連續地形成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 當礦渣沉積層T表面部份如同於上文中所述地逐漸被 還原熔融步驟中製成的熔融或半熔融礦渣副產物取代而使 熔點太低時，所得到之具有高比重粒狀精煉鐵陷入沉積層 T之內因此變得更難釋出。爲此理由，沉積層< T的硬度必 需維持在不使此種粒狀精煉鐵陷入沉積層T的程度。最後 ，欲倂入已形成原料中的形成礦渣成份的組成可在製備已 形成原料時加以調整，使得可以生成具有所需熔點的礦渣 副產物。然而，當礦渣副產品的熔點太高時，由固態還原 作用得到的精煉鐵在熔煉分離階段變得難與礦渣副產物分 開。這是使精煉鐵產物的純度降低的主要原因。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在爲此問題尋求解答時，所做的硏究重點爲利用欲更 新之礦渣沈積層T熔點的提高，及將礦渣副產物的熔點保 持得相當低而儘可能抑制精煉鐵免於沉沒至沉積層中。結 果’經發現可藉由熔點調節添加劑的加入而有效地提高在 礦渣沉積層T表面部份的沉積物熔點。特而言之，當此種 熔點調節添加劑在所需要的位置間歇式或連續式地加至沉 積層T表面部位，即使礦渣副產物具有低熔點仍可提高沉 積層T的熔點，因此沉積層T變得比較硬，藉此儘可能地 避免精煉鐵沉沒至沉積層之內。 雖然所使用的熔點調節添加劑種類依據礦渣副產物的 組成而有所不同，較佳的熔點調節添加劑例子包括含有氧一 化鋁之氧化物物質和含有鎂氧之氧化物物質。此類的較佳 添加劑亦可單獨使用或其等之二或多種合倂使用。 46 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " --- 562862 A7 ----B7 五、發明說明（一） 此種熔點調節添加劑的適當使用數量係依據在未限制 的任何位置中的礦渣副產物組成而定。通常，熔點調節添 加劑係以間歇式或連續式地置入礦渣沈積層τ中，且其位 置係爲與已形成原料之進料點相接近或在還原熔融區域中 的適當位置。雖然置入該添加劑的方式亦未受到限制，所 需要者爲使用本發明中供應原料助劑之進給裝置。 亦可效果地得到如上文中所述的相同結果爲使用冷卻 方法，例如利用冷卻套或噴霧冷卻氣體使冷卻由爐床較低 側的礦渣沈積層T開始，因而造成沈積層T固化至足以避 免精煉鐵陷入沈積層T的硬度。將此種由爐床較低側開始 冷卻使用來促進沈積層T的固化是因爲藉由此種冷卻方法 ，由冷卻所造成之氧化鐵熱還原作用的阻礙可得以降低。 如同於前文中所述者，因爲氧化鐵藉由燃燒器之燃燒 作用所生成的熱及得自於爐床上面的輻射熱進行加熱和還 原，其中該燃燒器係裝置於還原熔融加熱爐的壁面，是以 即使在爐床表面上的礦渣沈積層T在還原步驟中強制性地 由爐床較低側冷卻，還原-熔融效率實質上並未受到影響。 如同於前文中所述者，移除過量礦渣沉積層T的達成 可藉由出料元件，亦做爲粒狀精煉鐵產物之出料器’或藉 由專用於移除此種過量礦渣沉積層的移除元件。爲使置於 此種出料元件或移除元件的負載降至最低且使移除後的表 面儘可能光滑，則需要控制溫度使礦渣沉積層在利用掃除 方式移除時成爲例如冰果子露(Sherbet)之固態-液態共存狀 態。可得到此種溫度控制之方式例如爲使用冷卻套或噴霧 47 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) 裝 ----訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 B7 五、發明說明（J) 冷卻氣體使冷卻由爐床的較低側開始。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因爲由礦渣沉積層掃除掉的礦渣沉積層含有相當數量 的微粒子鐵以及礦渣組成，且該微粒子鐵具有高純度鐵， 此種微粒子鐵較佳與精煉鐵產一同收集，所利用之方法爲 經由任何的所需元件，例如磁分離器，將微粒子鐵由掃除 出來的礦渣沉積物中分離。 ； 本發明的另一個模式爲在置入已形成原料之前，大氣 調整劑以薄層式地撒佈在保護層28或礦渣沉積層T之上。 當藉由加熱促進固態還原作用且在同時避免已還原鐵受到 得自於加熱燃燒之氧化氣體（包括C〇2和H2〇)再氧化， 可提高在加熱爐中大氣的還原電位，特別是與已形成原料 相接近存在的大氣。藉由將大氣調整劑如上文所述地撒佈 至爐床表面上，保持在加熱爐中大氣的高還原電位，藉此 可有效地促進還原-熔融並防止已還原鐵的再氧化作用。更 甚者，大氣調整劑亦可使用來抑制精煉鐵對礦渣沈積層T 的黏附性，因此可容易地將粒狀精煉鐵由爐床表面釋出而 使此種釋出順利。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖22(A)至22(E)爲示意側視圖用於說明當大氣調整劑 撒佈在爐床上時，如何達到還原-熔融步驟和爐床如何自行 修復。此案例並未與示於圖18(A)至18(E)之案例有實質上 的不同，除了大氣調整劑層α是在礦渣沉積層T之上形成 ，而且已形成原料G置於其上。 < 圖23(A)和23(B)爲示意側視圖用於說明當大氣調整劑 散佈在爐床上時，爐床如何修復。此步驟之進行如下。 48 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 562862 A7 B7 五、發明說明（— 先將大氣調整劑α撒佈在礦渣沉積層τ之上，然後將已形 成原料g置於大氣調整劑層層之上，接著進行已形成原料 之還原熔融（參見圖23(A))。當在礦渣沉積層τ和大氣調 整劑層α之中及之上的微粒子鐵Fes及相似者的沈積數量 增咼至某程度時，便如圖23(B)所示地降低刀片以移除負荷 有累積微粒子鐵Fes之礦渣沉積層T表面部份及大氣調整 劑Ci，藉此使礦渣沉積層T水平式地光滑。後來，大氣調 整劑c\在爐床以其旋轉方式達到原料輸送位置之前，再由 原料助劑進給裝置9給料而達到預定的厚度，然後再置入 已形成原料。依此方式即可了解連續製造的方法。置入或 供給大氣調整劑時則建議使用上述之進給裝置。 雖然並未對所撒佈的大氣調整劑層厚度有特別限 制，但極小的厚度會使提高與已形成原料接运的大氣的還 原電位效率受阻，及易由爐床表面釋出粒狀精煉鐵。通常 ，具有大約1至ίο釐米厚度或更低的大氣調整劑層α可 使用在此目的。對於此種實行簡單且有效果的方法，建議 將適當量的上述熔點調節添加劑混合至大氣調整劑α之中 ，因此得到提高礦渣沉積層τ熔點的效應，以及大氣調整 劑&的上述效應。 實施例 於下文之中，本發明將藉由實施例特別_敘述其構造 和優點。無需特別說明者爲本發明未受到下列實施例之限 制，及可在改變或修飾這些實施例後施行本發明，只要此 種改變及修飾符合本說明書的內容。當然，這些改變或修 49 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) 裝--------訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（^ 飾亦爲本發明技術範圍之內。 實施例1 製備具有直徑爲大約19釐米之已形成原料，其爲均 質混合做爲鐵源的赤鐵礦，煤和少量黏合劑（梅潤土），且 將這種已形成原料使用於製備精煉鐵。特而言之，將已形 成原料置入如圖1至3所不的旋轉式爐床類型之還原熔融 加熱爐，及將加熱爐內的大氣溫度調節至大約135(rc使固 態還原作用進行至金屬化速率達到大約90%。固態還原作 用之後，將已成形原料轉移至碳化-熔融-聚結區域，於其 中大氣溫度設定爲1440°C而使鐵進行碳化-熔融-聚結，及 分離出礦渣副產物而得到無礦渣之精煉鐵。 在此情況，一層具有粒徑爲2釐米或更低之粒狀煤做 爲大氣調整劑且在已成形原料置入之前預先在爐床上形成 大約5釐米的厚度，因此在碳化-熔融-聚結階段中的大氣 氣體還原程度可在0.60至0.75範圍之間的數値。圖24顯 示在此生產步驟中原料的配方，完成固態還原作用時已還 原鐵的組成，最後得到之精谏鐵組成，所得到礦渣的組成 ，及相似者。 利用熔融-聚結而實質地由礦渣分離出的精煉鐵被轉 移至冷卻區且冷卻至100°C使固化作用於其中進行，接著 利用出料元件將已固化之精煉鐵釋出。對由之得到之精煉 鐵，礦渣副產物及過量碳物質進行分析以得到生產比率和 個別組成。另外’依據進行碳化-熔融階段之前由還原熔融 加熱爐中取得已還原鐵試樣所進行之組成分析，金屬化速 50 >紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' 一 --------tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 562862 A7 -—___ B7 五、發明說明（J) 率大約爲90%，及殘餘碳數量爲4·58%。從將已成形原料 置入加熱爐至由加熱爐中移出精煉鐵的期間爲非常短的大 約9分鐘，及所得到的精煉鐵含有^數量爲2 88%，Si數 量爲0.25%，及s數量爲〇·ΐ7%。因此，精煉鐵可由礦渣 副產物中分離出。最後得到的精煉鐵外觀示於圖25 (照片 )° 奮施例2 ^ 製備具有直徑爲大約19釐米之已形成原料，其爲均 質混合做爲鐵源的磁鐵礦，煤，少量黏合劑（膨潤土），及 數量爲5%的CaCCh做爲礦渣之鹼度調節劑，及粒化該混 合物。 將已形成原料置於爐床上，其已預先撒佈一層粒狀煤 (平均粒徑爲大約3釐米）做爲大氣調整劑，及將加熱爐 內的大氣溫度維持在如實施例1中的大約135〇。(：使固態還 原作用進行至金屬化速率達到大約1()〇%。齒態還原作用 之後’將已成形原料轉移至熔融區域，於其中大氣溫度設 定爲1425°C而使鐵進行碳化-熔融-聚結，及分離出礦渣副 產物而得到無礦渣之精煉鐵。圖26顯示在此製造步驟中原 料的配方’完成固態還原作用時已還原鐵的組成，最後得 到之精煉鐵組成，所得到礦渣的組成，及相似者。 利用熔融和聚結而實質地由礦渣完全分離出的精煉鐵 被轉移至冷卻區且冷卻至100°C使固化作用於其中進行， 接著利用出料元件將已固化之精煉鐵釋出。势由之得到之 精煉鐵，礦渣副產物及過量碳物質進行分析以得到生產比 51 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂---------· 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） 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1) 率和個別組成。依據進行碳化-熔融階段之前由還原熔融加 熱爐中取得已還原鐵試樣所進行之組成分析：金屬化速率 大約爲92.3%，及殘餘碳數量爲3.97%。從將已成形原料 置入加熱爐至由加熱爐中移出精煉鐵的期間爲非常短的大 約8分鐘，及所得到的精煉鐵含有C數量爲2.10%，Si數 量爲0.09%，及S數量爲0.065%。因爲在此實驗中加入 Ca〇源至已形成原料中使所得到精煉鐵的S含量降低，相 較於實施例1可得到增高的S含量降低效應。 雖然因爲礦渣副產物的熔點會受到CaO源的加入而降 低，所以在固態還原階段的較後半階段會有熔融礦渣滲出 的可能，但這種由於熔融礦渣滲出而造成耐火性爐床腐蝕 或磨耗的困擾並未產生，這是因爲所採用的兩步驟加熱系 統中，在固態還原階段的溫度設定在1200至1400°C之間而 提供已還原鐵在固態還原階段中具有較高金屬化速率，然 後將溫度提高至1350至1500°C之間的數値，及因爲在爐床 表面撒佈有一層做爲大氣調整劑的煤粉。 依在固態還原作用的最後階段所取得之已還原鐵試樣 的詳細顯微鏡觀察結果，其可証實高濃度之pe-(Mn)-S存 在於由未加入任何Ca〇源之實施例1中取樣的已還原鐵表 面，然後將此種Fe-(Mn)-S併入在碳化-熔融階段之熔融鐵 中，然而在加入CaO源之實施例2，在固態還原作用的最 後階段中大部份的S與CaO源反應並因而固定住’藉此可 避免在碳化-熔融階段時S併至熔融鐵中。 依據上述之實驗進行一個額外的實驗’但使用具有粒 52 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） """"""" ^ ----------1——__訂：--------參 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（θ) 徑爲2.0釐米或更低的更細煤粉做爲大氣調整劑。在此實 驗中所得到的精煉鐵可確定含有降低至0.032%之S數量。 實施例3 使用具有粒徑爲19至20釐米的已形成原料且與數量 爲5%之石灰石混合，以相同於實施例2的方法進行固態 還原作用和碳化-熔融-聚結而生成粒狀精煉鐵。將此精煉 鐵冷卻至800°C且由加熱爐中移出。然後，將維持在相同 溫度的精煉鐵連同做爲鐵源的廢鐵一起置入電爐中並於其 中熔融。在所使用鐵源總數量中，精煉鐵比率大約爲40% ，其餘爲廢鐵。 結果，經証實電爐的電功率消耗在與僅含廢鐵的原料 熔融時電爐耗費448 kWh/t相較降低了大約68 kWh/t (15%) ，及由於縮短熔融時間而使產率具有大約14%的改良。可 進一步証實者爲，精煉鐵所含有的S數量降低至0.018%， 其與欲熔融鋼的S含量爲實質相同，因此，電爐所造成的 去硫化作用可大幅地降低且可確定得到穩定且有效的生產 。此外，因爲精煉鐵已實質未含有礦渣，使用此種精煉鐵 可生產出具有較低雜質內容物的較高品質熔融鋼。 比較實施例1 一種製造精煉鐵的實驗係以與實施例1相同的方式進 行，除了其中施行大氣的調節使該大氣氣體在碳化-熔融區 的還原程度爲0.35至0.45範圍之內的數値，其中碳化-熔 融區可使已還原鐵微粒在固態還原作用實質地完成後進行 碳化和熔融。由此實驗所得到之精煉鐵具有次級的商業價 53 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 Β7 五、發明說明（W ) 値’因爲其爲如圖27所示地爲似殼形狀且部份含有礦渣滲 雜其中’及具有低達大約90%或更低的鐵純度及低C含量 (大約0.7%或更低）。 由這些結果顯然可知，當在碳化-熔融-聚結階段的大 氣還原程度爲低於0.5時，無法得到具有高鐵純度之粒狀 精煉鐵，因爲殘餘碳被大氣氣體耗盡；細微和活性的已還 原鐵易受到再氧化作用；由於碳化不足使已還原鐵在1500 °C或更低時不易熔融；及礦渣副產物之分離無法有效地進 行。 , 實施例4 大氣調整劑（含有含碳物質之粉末）如圖9所示地利 用進給裝置10供給至移動爐床類型加熱爐的爐床1之上， 因而形成大氣調整劑層。後來，混合至少一種含碳還原劑 及含氧化鐵之物質而製得已還原鐵粉末原料，並輸送至原 料助劑（大氣調整劑層）因此不與爐床1直接接觸。然後 將粉末原料在提高的溫度下進行固態還原作用，及得自於 固態還原作用的精煉鐵藉由後續的加熱熔融丨致使至少分 離出存在於原料中的礦渣，及聚結熔融的精煉鐵成爲粒狀 鐵。 依據本發明實施例4的已還原鐵生產方法，薄且連續 的大氣調整劑層可藉由原料進給裝置10的使用而在爐床1 上形成均勻的厚度，因此，可得到較高產率且較低成本的 品質改良均質化粒狀鐵。更甚者，此種在爐床1上形成均 勻厚度之薄及連續大氣調整劑層在保護爐床1的同時可達 54 ^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格θΐ〇Τ^97公釐） 裝-------：—訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 562862 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7____ 五、發明說明（0 ) 到較高的金屬化速率。更甚者，因爲可達到以最小的所需 數量供給大氣調整劑，可以避免浪費使用含有含碳物質的 粉末，同時可避免由於已還原鐵在爐床1上的差異而異質 當移動爐床類型加熱爐11爲旋轉式時，在爐床內圓 周側和外圓周側的移動速度有所不同，因而會造成在加熱 爐內大氣氣體在不同速度之下的不同流動性。然而，由於 此種差異性，該實施例方法而可得到在已形成原料中之避 免鐵還原態變化的極優良效應。 在實施例4中，在爐床1上所形成之大氣調整劑層係 利用依據較佳具體實施例1中的粉末狀已還原鐵原料進給 裝置10，將大氣調整劑輸送至其上，然後一層已形成原料 便藉由此粉末原料之供給而在爐床1上形成。此種原料進 給裝置10可使用具有給料導管且未以分隔板分隔的原料進 給裝置取代’或使用本發明任何較佳具體實施例中的任何 一個原料進給裝置取代。即使所供應的混合粉末包含已還 原鐵粉末原料以及含有含碳物質的粉末，結果均可達到特 定的效果。 當然’欲供給的原料可至少爲小附聚形式或小圓球形 式以及粉狀形式。 < 實施仞L1 、△本實施例的已還原鐵生產方法係使用如圖9中所示的〜 進給裝置10。首先’將含有含碳物質之粉末撒佈在移動爐 床類型加熱爐11的爐床1上而在爐床1上形成含有含碳物 (請先閱讀背面之注音？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 562862 A7 B7 五、發明說明（勺） 質之粉末層。 後來，輸送入混合至少一種含碳還原劑及含氧化鐵之 物質而製得已還原鐵粉末原料而在爐床1上形成一個層， 因此不與爐床直接接觸。然後將已還原鐵粉末原料在提高 的溫度下進行固態還原作用，及得自於固態還原作用的精 煉鐵藉由後續的加熱熔融，致使至少分離出存在於粉末原 料中的礦渣組成，及接著經由熔融鐵釋出埠將由礦渣組成 分離出的熔融鐵釋出。 熔融鐵釋出璋係設置在移動爐床類型加熱爐的爐床1 上，其例如包含用於收集及儲存熔融鐵的凹槽，位於凹槽 較低部位之熔融鐵釋出口，及位於熔融鐵釋出口下面的滑 閥。 本發明範圍亦包含將含有含碳物質的粉末藉由原料進 給裝置10供給至爐床1之上，因而在爐床2上形成含有 含碳物質之粉末層，及由包含混合粉末之已還原鐵原料形 成中-或大-尺度圓球並藉由另一個進給裝置將之供給至含 有含碳物質之粉末層，其中該粉合粉末係得自混合含氧化 鐵之粉末及含含碳物質之粉末。 可由上文中淸楚了解者爲，實施例5相似於實施例4 ，除了實施例4是針對於生產粒狀鐵，然而實施例5是針 對於生產熔融鐵，因此實施例5所具有之優點與在實施例 4中具有者相似。在實施例4中，原料進給裝置10可由具 有給料導管且未以分隔板分隔的原料進給裝置取代，或使 用於圖10至12中所示的較佳具體實施例中的任何一個原 56 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' 裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 562862
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 料進給裝置取代。即使如果供給的是包含已還原鐵粉末麽 料以及含含碳物質之粉末的混合粉末，在結果中亦可得到 特定的效應，其中該已還原鐵粉末原料之製備係由至少〜 種含氧化鐵之粉末與含含碳物質之粉末混合。相類似地， 即使如果僅供給已還原鐵粉末原料，在結果中亦可得到特 定的效應，其中該已還原鐵粉末原料之製備係由至少一樓 含氧化鐵之粉末與含含碳物質之粉末混合。 當然’欲供給之原料可爲小尺度的圓球形式。 實施例6 大氣調整劑（含有含碳物質之粉末）如圖9所示地利 用進給裝置10供給至移動爐床類型加熱爐的爐床1之上， 因而形成大氣調整劑層。後來，混合至少一種含碳還原陶 及含氧化鐵之物質而製得已形成原料（圓球），並如圖9所 示地利用另一個進給裝置10 (未顯示）輸送至原料助劑（ 大氣調整劑層）因此不與爐床1直接接觸。然後將已形成 原料在提高的溫度下進行固態還原作用，及得自於固態_ 原作用的精煉鐵藉由後續的加熱熔融，致使至少分離出存 在於原料中的礦渣’及聚結熔融的精煉鐵成爲粒狀鐵。 依據本發明實施例6之已還原鐵生產方法，薄且連_ 的大氣調整劑層可藉由原料進給裝置1〇的使用而在爐床1 上形成均勻的厚度，因此，可得到較高產率且較低成本白勺 品質改良均質化粒狀鐵。更甚者，此種在爐床1上形成均〜 勻厚度之薄及連續大氣調整劑層在保護爐床1的同時可達 到較高的金屬化速率。更甚者，因爲可達到以最小的所需 57 ¾--------訂--------- (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） 562862 A7 B7 五、發明說明（6) 數量供給大氣調整劑，可以避免浪費使用含有含碳物質的 粉末，同時可避免由於已還原鐵在爐床1上的差異而異質 化。 當移動爐床類型加熱爐11爲旋轉式時，在爐床內圓 周側和外圓周側的移動速度有所不同，因而會造成在加熱 爐內大氣氣體在不同速度之下的不同流動性。然而’由於 此種差異性，該實施例方法而可得到在已形成原料中之避 免鐵還原態變化的極優良效應。 在實施例6中，在爐床1上所形成之大氣調整劑層係 利用依據較佳具體實施例1中的原料進給裝置10，將大氣 調整劑輸送至其上，然後一層已形成原料便藉由此已形成 原料之供給而在爐床1上形成。此種原料進給裝置10可使 用具有給料導管且未以分隔板分隔的原料進給裝置取代， 或使用本發明任何較佳具體實施例中的任何一個原料進給 裝置取代。 實施例7 本實施例的已還原鐵生產方法係使用如圖9中所示的 進給裝置10。首先，將含有含碳物質之粉末撒佈在移動爐 床類型加熱爐11的爐床1上而在爐床丨上形成含有含碳物 質之粉末層。 後來，輸送入由已還原鐵粉末原料製備而得之已形成 原料（圓球）而在爐床2上形成一個層，因此不與爐床2 直接接觸，其中該已還原鐵粉末原料之製備係爲混合至少 一種含碳還原劑及含氧化鐵之物質。然後將已形成原料在 58 本紙張尺度適帛中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐了 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------j—訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 _ B7 五、發明說明（☆) 提高的溫度下進行固態還原作用，及得自於固態還原作用 的精煉鐵藉由後續的加熱熔融，致使至少分籬出存在於粉 末原料中的礦渣組成，及接著經由熔融鐵釋出埠將由礦渣 組成分離出的熔融鐵釋出。 熔融鐵釋出埠係設置在移動爐床類型加熱爐的爐床1 上，其例如包含用於收集及儲存熔融鐵的凹槽，位於凹槽 較低部位之熔融鐵釋出口，及位於熔融鐵釋出口下面的滑 閥。 可由上文中淸楚了解者爲，實施例7相似於實施例6 ，除了實施例6是針對於生產粒狀鐵，然而寳施例7是針 對於生產熔融鐵，因此實施例7所具有之優點與在實施例 6中具有者相似。在實施例6中，原料進給裝置10可由具 有給料導管且未以分隔板分隔的原料進給裝置取代，或使 用於圖10至12中所示的較佳具體實施例中的任何一個原 料進給裝置取代。 依據本發明，高爐灰塵，電爐灰塵，軋製鐵鱗，淤渣 ，製鋼廠灰塵及相似者可使用來做爲含碳還原劑和含氧化 鐵之物質。 ‘ 依據本發明，已還原鐵之再氧化作用可降至最低，因 此增高所得到精煉鐵的Fe純度，礦渣副產物可藉由適當控 制特別是在固態還原作用之後的碳化-熔融-聚結階段中的 大氣氣體而與精煉鐵實質地完全分離。更進一步地，本發 明可使熔融礦渣及由於熔融FeO的生成使耐火性爐床腐蝕 或磨耗降至最低，藉此可使連續生產時有效地製造具有高 59 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) ---丨丨！丨訂---— — — — —— . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 562862 A7 __________ B7 五、發明說明（A ) 純度鐵的粒狀精煉鐵。 在本發明的施行方面，如果刻意地加入適當數量的 Ca〇源至已形成原料中使所得到礦渣的鹼度提高，源自於 碳物質的硫可有效地被礦渣捕獲，藉此降低在精煉鐵中的 硫含量及免除必需在後續步驟進行之去硫作用。更進一步 地，可儘可能地降低在加熱爐中以SCK形式排出的硫數量 ，因此’如果此種廢氣已進行去硫化，則可減少去硫化作 用的進行。 如果一種製鐵-製鋼總生產系統之構造爲製鋼加熱爐 係位於與還原熔融設備相鄰的位置，進而使用因爲進一步 加熱而熔融的高溫精煉鐵爲鐵源，則此種生產系統可有效 地保留在此類精煉鐵中的熱，因此非常適用於進行生產。 更進一步地，依據本發明，得自於已形成原料之礦渣 組成會沈積在移動式爐床類型還原熔融加熱爐的耐火性爐 床上，然後所得之礦渣沉積層在製造期間以間歇式或連續 式地移除，藉此避免微粒子精煉鐵在連續生產時黏附或沈 積在礦渣沉積層上，同時藉由沉積層已損壞表面的自行修 復作用而恆定地保持爐床表面的光滑。因此，連續生產時 最先設置的耐火性爐床可確定沒有實質地損壞，因此可大 幅地延長爐床維護週期而顯著增加連續生產的效率。因爲 爐床的修復可藉由有效利用在生產期間所生成之礦渣而由 自行修復作用來達到，所以除了需在製造的最初需要形成 第一保護層之物質之外無需再由外側供給任何修復物質， 因此這個方法極具成本效益。如果形成第一保護層的物質 60 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^-------_—tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 562862 Α7 Β7 五、發明說明（ίΠ 是使用再生礦渣，此方法變得更具成本效益。 本發明的進給裝置能夠在爐床上形成具有所需厚度的 實質均勻厚度的原料助劑連續層。因爲該導管可在爐床的 寬幅方向分隔，所供給的原料助劑數量可由控制每個個別 導管的開口而改變，因此如果是個旋轉式爐床，則可能在 爐床的寬幅方向形成具有實質均勻厚度的原料助劑連續薄 層。因此，無需在加熱爐內設置層厚度調節元件，如勻平 器或平滑器，致使得到較低成本的生產。更甚者，如果本 發明進給裝置使用來供給原料助劑至爐床之上，此種原料 助劑可防止黏附在導管的內壁表面，藉此有效避免導管堵 塞和已沈積之原料助劑形成塊狀。 經由本發明較佳具體實施之詳細敘述，錄熟於此藝者 當顯然而知，於較佳具體實施例中可做某些變化或修飾而 未偏離由下列申請專利範圍所定義之本發明精神和範圍。 元件符號說明 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------^—訂 h--------' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖 1-3 1. 旋轉爐床 2. 加熱爐本體 3. 加熱爐 4. 進給元件 6. 出料器 C 冷卻元件 61 本紙張尺度適財國國袁^準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 562862 A7 B7 五、發明說明（1) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Η 漏斗 Ζι 第一區 Z2 第二區 Zs 第二區 Z4 第四區 Κι, K2, K3分隔壁 圖 9-13 1. 爐床 2. 移動爐床 4. 加熱爐壁 10. 進給裝置 11. 給料漏斗 11. 移動爐床類型加熱爐 12. 出料導管 13. 振動加料器 14. 給料導管 14a 給料埠 15. 隔室部份 16. 氣體給料璋 17. 冷卻套 18. 抗黏著劑埠 圖 18-23 (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） 562862 A7 B7 五、發明說明) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6. 出料器 27. 耐火性爐床 28. 第一保護層 Cl 大氣調整劑(層） G 已形成原料 Q 凹痕 T 礦渣沉積層 Fe 粒狀精煉鐵 Sg 礦渣 Fes 微細粒狀精煉鐵（微粒子鐵) Sgs 高熔點礦渣 63 (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）