TWI532849B - Pressurized continuous production of small pieces of iron coke method - Google Patents

Description

加壓連續生產小塊鐵焦之方法

本發明係關於一種生產小塊鐵焦之方法，特別係關於一種加壓連續生產小塊鐵焦之方法。

二氧化碳(CO₂)減排是改善地球暖化對策中非常重要的一環，而鋼鐵業之高爐煉鐵使用了大量碳材，因此，若要減少煉鐵所產生之二氧化碳，則必須提高鐵礦之還原效率，以減少碳材使用量。

習知降低碳之方法有噴煤取代焦炭、使用高強度高反應性焦炭及鐵焦等。其中小塊鐵焦乃利用鐵和碳緊密接觸來提高反應效率，提供更多一氧化碳(CO)氣體給鐵源，促使鐵源加速還原，且鐵焦在製造過程部份氧化鐵會被還原成鐵，因此可減少高爐內碳材之使用量。

然而，習知製造鐵焦之方法係有以傳統煉焦爐式法在混合煤中添加鐵礦粉，以生產大塊鐵焦用於取代正常焦炭。然而，添加鐵礦粉係會造成焦炭冷間強度之弱化，且混合煤中之氧化鐵亦會與焦爐矽磚發生反應而損及爐牆。

此外，另有以豎型爐對煤塊進行焦化之方法，惟加熱過程塊與塊間會因煤炭熔融而黏結，故無法進行連續生產。

因此，有必要提供一創新且具進步性之加壓連續生產小塊鐵焦之方法，以解決上述問題。

本發明提供一種加壓連續生產小塊鐵焦之方法，包括以下步驟：(a)提供一隧道窯爐，該隧道窯爐具有一進料斗、一耐溫輸送帶及一加熱區，該進料斗中設置有一煉焦原料；(b)將該煉焦原料平鋪於該耐溫輸送帶上，且該耐溫輸送帶係輸送該煉焦原料至該加熱區；(c)進行一煉焦步驟，該煉焦步驟包括以一加壓板壓制該煉焦原料，並同時加熱該煉焦原料至一第一溫度，以使該煉焦原料軟化熔融而形成半焦炭；及(d)使半焦炭脫離該加壓板之壓制並急速升溫至一第二溫度以上，而製成小塊鐵焦。

本發明以隧道窯爐在煉焦過程同時對煉焦原料進行加壓及加熱，而以加壓板壓制煉焦原料可抑制煉焦原料加熱後之膨脹行為，進而抑制煉焦原料於加熱軟融階段之氣孔成長，使焦炭氣孔孔徑變小、氣孔率下降及孔壁厚度增加，同時亦可壓制裂縫之成長，使小塊鐵焦更加結實。本發明之方法可降低焦炭冷間強度之弱化及提高小塊鐵焦之焦炭反應性，並可達成小塊鐵焦之連續生產。

為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明所述目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

10‧‧‧隧道窯爐

12‧‧‧進料斗

14‧‧‧耐溫輸送帶

16‧‧‧加熱區

16T‧‧‧上部

20‧‧‧煉焦原料

20T‧‧‧半焦炭

30‧‧‧加壓板

30H‧‧‧透氣孔

40‧‧‧小塊鐵焦

S11~S14‧‧‧步驟

T1‧‧‧第一溫度

T2‧‧‧第二溫度

圖1顯示本發明加壓連續生產小塊鐵焦之方法流程圖；圖2顯示本發明加壓連續生產小塊鐵焦之方法示意圖；及圖3顯示本發明煉焦原料添加鐵礦粉對焦炭反應性之影響分析圖。

圖1顯示本發明加壓連續生產小塊鐵焦之方法流程圖。圖2顯示本發明加壓連續生產小塊鐵焦之方法示意圖。配合參閱圖1之步驟S11 及圖2，提供一隧道窯爐10，該隧道窯爐10具有一進料斗12、一耐溫輸送帶14及一加熱區16，該進料斗12中設置有一煉焦原料20。在本實施例中，該煉焦原料20包括混合煤及鐵礦粉，且較佳地，鐵礦粉之添加比例為2至5%，其餘為混合煤。此外，該加熱區16具有一上部16T，較佳地，該隧道窯爐10之加熱方式係從該加熱區16之上部16T開始加熱。

配合參閱圖1之步驟S12及圖2，將該煉焦原料20平鋪於該耐溫輸送帶14上，且該耐溫輸送帶14係輸送該煉焦原料20至該加熱區16。在此步驟中，該煉焦原料20平鋪後之厚度為20至30mm。

配合參閱圖1之步驟S13及圖2，進行一煉焦步驟，該煉焦步驟包括以一加壓板30壓制該煉焦原料20，並同時加熱該煉焦原料20至一第一溫度T1，以使該煉焦原料20軟化熔融而形成半焦炭20T。較佳地，該第一溫度T1為550至600℃，且該第一溫度T1係指該煉焦原料20底部之溫度。

此外，該加壓板30具有複數個透氣孔30H，該等透氣孔30H顯露部分該煉焦原料20，因此，該煉焦原料20軟化熔融時所產生之氣體可經由該等透氣孔30H排出。再者，以該加壓板30壓制該煉焦原料20，可使該煉焦原料20內部氣孔受壓而無法自由成長，進而使得半焦炭20T之氣孔率下降。

配合參閱圖1之步驟S14及圖2，使半焦炭20T脫離該加壓板30之壓制並急速升溫至一第二溫度T2以上，而製成小塊鐵焦40。較佳地，該第二溫度T2為1000℃，以增強焦炭之穩定性及降低焦炭冷間強度之弱化。此外，本發明所製得之小塊鐵焦粒度為15至25mm，可直接用於高爐，不需整粒。

本發明以隧道窯爐10在煉焦過程同時對煉焦原料20進行加壓及加熱，而以加壓板30壓制煉焦原料20可抑制煉焦原料20加熱後之膨脹行為，進而抑制煉焦原料20於加熱軟融階段之氣孔成長，使焦炭氣孔孔徑變小、氣孔率下降及孔壁厚度增加，同時亦可壓制裂縫之成長，使小塊鐵焦40更加結實。本發明之方法可降低焦炭冷間強度之弱化及提高小塊鐵焦40之焦炭反應性，並可達成小塊鐵焦40之連續生產。

茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。

利用小型隧道窯爐進行試驗，每爐加料量7Kg。試驗分成兩組，一組以正常加料未施加壓力，另一組則施加0.05Kg/cm²之壓力，煉焦溫度皆為1000℃。焦化完成後分別分析焦炭冷間強度及焦炭反應性指數(Coke Reactivity Index,CRI)，結果如表1所示。

圖3顯示本發明煉焦原料添加鐵礦粉對焦炭反應性之影響分析圖。配合參閱表1及圖3，焦炭冷間強度受添加物之影響而下降，但尚保持一定水準且小塊鐵焦破損不易。焦炭反應性指數在添加3%鐵礦粉之條件下，已大幅提高，而當添加5%鐵礦粉時，效果趨緩。

上述結果證實本發明之方法可有效降低焦炭冷間強度之弱化及提高小塊鐵焦之焦炭反應性，且因鐵焦可產出高濃度CO，故可增進鐵礦還原效果，進而節省高爐焦炭用量。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

S11~S14‧‧‧步驟

Claims (8)

1. 一種加壓連續生產小塊鐵焦之方法，包括以下步驟：(a)提供一隧道窯爐，該隧道窯爐具有一進料斗、一耐溫輸送帶及一加熱區，該進料斗中設置有一煉焦原料；(b)將該煉焦原料平鋪於該耐溫輸送帶上，且該耐溫輸送帶係輸送該煉焦原料至該加熱區；(c)進行一煉焦步驟，該煉焦步驟包括以一加壓板壓制該煉焦原料，並同時加熱該煉焦原料至一第一溫度，以使該煉焦原料軟化熔融而形成半焦炭；及(d)使半焦炭脫離該加壓板之壓制並急速升溫至一第二溫度以上，而製成小塊鐵焦。
2. 如請求項1之方法，其中步驟(a)之該加熱區具有一上部，該隧道窯爐之加熱方式係從該加熱區之上部開始加熱。
3. 如請求項1之方法，其中步驟(a)之該煉焦原料包括混合煤及鐵礦粉，鐵礦粉之添加比例為2至5%，其餘為混合煤。
4. 如請求項1之方法，其中步驟(b)之該煉焦原料平鋪後之厚度為20至30mm。
5. 如請求項1之方法，其中步驟(c)之該加壓板具有複數個透氣孔，該等透氣孔顯露部分該煉焦原料。
6. 如請求項1之方法，其中步驟(c)之該第一溫度為550至600℃。
7. 如請求項1之方法， 其中步驟(d)之該第二溫度為1000℃。
8. 如請求項1之方法，其中步驟(d)之小塊鐵焦粒度為15至25mm。