CN1324998A - 高温排放气的处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种高温排放气的处理方法,是把高温排放气由调温塔上部的气体吹入口吹入,从冷却水喷雾喷嘴把冷却水喷射到向高温排放气的气流大致中心的斜下方,分别从第1和2级冷却气喷射喷嘴使冷却气体沿调温塔的内壁的下流方向喷射,能防止在调温塔的内壁附着固体粉尘及挥发和熔融成分,同时使高温排放气的温度降低。通过上述方法,使挥发和熔融成分固化从调温塔的底部排出和回收所述固体粉尘,同时由袋过滤器回收挥发和熔融成分。
Description
本发明涉及一种改进高温排放气的处理方法,更具体地说,是提供一种由调温塔调温从制造还原铁的还原炉所排出的高温排放气,并可有效地分离和回收在高温排放气中所含的固体粉尘及挥发和熔融成分的高温排放气的处理方法。
众所周知,调温塔是具有把由焚烧炉或熔融炉等高温气体发生源所排出的高温排放气作为后工序的锅炉用的热源而充分利用,并通过由冷却水的喷雾或洗涤器的湿式处理冷却进行冷却和调温使成为适于用袋过滤器处理的温度的作用。
但是,例如,在从焚烧炉或熔融炉所排出的高温气体中混入含有锌、铅等挥发成分或碱金属、氧化物、氯化物等熔融成分的灰尘或固体粉尘等,当只用冷却水喷雾调温含有这样的灰尘或固体粉尘等高温排放气时,则存在调温塔的内壁附着固体挥发成分的液化物或熔融成分的固体粉尘的问题。另外,在湿式处理方法中,由于在挥发成分或熔融成分中含有水溶性成分,所以存在需要水处理设备等有关设备费造成的不利的问题。
因此,为解决上述问题提出有各种调温方案。例如,在特开平5-231633号公报(公知例1)中,公开一种防止在调温塔的内壁附着附着物的技术,该技术是从由排放气导入管道所分支的净化气吹入管道,向作为调温塔的水平截面的圆周切线方向,并倾斜下方喷射高温排放气并使净化气体旋转,或者在调温塔内的上部设置溢流堰,并从该溢流堰,沿内壁溢流,防止在调温塔的内壁上附着附着物。另外,在燃烧排放气冷却室(相当于调温塔)的管壁上设置多个高压液体喷射喷嘴,通过从这些高压液体喷射喷嘴向燃烧排放气冷却室的管内壁喷出高压液体除去附着的粉尘的技术。
另外,作为处理含有铁或挥发成分锌、铅等的废物的技术,例如,在炼铁、炼铁钢粉尘的处理时的排气处理方法的技术有通过只用冷却油冷却排放气、把排放气通到焦炭填充层、把排放气通到旋风分离器并进行回收。
在把高温排放气作为净化气体吹入并使之旋转时,由于在高温排放气中所含的挥发和熔融成分不能被充分地冷却,所以未必有充分的防止向调温塔的内壁的挥发和熔融成分的附着效果。另外,沿调温塔使水流下的方法也与湿式处理法同样,需要处理水溶性成分的水处理设备。而且,在喷射高压流体的情况中,只不过是对症疗法,不能防止在高温排放气中所含的挥发和熔融成分附着到调温塔的内壁。而且,只是涉及高温排放气的冷却的技术,并不能有效地利用于分离和回收被固化的固体粉尘并进行再循环等目的。
然而,近年来正研究一种工业废弃物的直接熔融炉等,焚烧和熔融处理含象金属的废弃物的设备。在这样的设备中,由于大量地含有铅、锌或Na、K等碱金属等的挥发性的低熔点物质,所以低熔点物质的附着的问题就变得更显著。另外,把含有煤等碳还原剂和铁矿石等金属氧化物或金属氧化物的废弃物作为原料,在1000℃以上的高温还原,或还原熔融得到还原铁等的技术引起人们关注,但是,这些原料含有大量的挥发和熔融成分,同时产生极高温的气体,因此难于同时冷却气体和防止附着,而目前还不能提供有效的调温塔。
另外,在用冷却油冷却排放气时,由于在调温后的排放气中含有油分,所以需要用于排放气后处理的另外的设备。在把排放气通过到焦炭填充层时,当排放气中含有固体的氧化铁成分或锌、铅等挥发成分时,由于这些容易附着在焦炭中,所以容易堵塞,有难于连续作业的问题。并且,在把排放气通到旋风分离器的情况下,由于不能冷却,所以能分离颗粒大的固体粉尘,但当在排放气中含有固体的氧化铁或挥发成分时,由这些容易附着在旋风分离器的内部,存在容易堵塞并难于连续运转的问题。这些任何一种问题在粉尘的回收中都是重要的,但是还不能说具有能充分地冷却高温排放气的冷却性能。目前还不能提供一种能同时冷却高温排放气和分离和回收固体粉尘的每种粉尘成分的处理方法。
然而,在这些公知的技术中,即使能回收粉尘成分,由于不能分离每种成分,所以当然不能有效地利用再循环,只能进行一般处理。
另外,在公知的只用冷却水的喷雾进行冷却时,需要冷却水的喷雾量多,并且容易招致由酸等的腐蚀故障,同时过分冷却挥发和熔融成分,所固化的挥发和熔融成分的粉尘的粒径变大,固化粉尘和挥发和熔融成分粉尘同时沉降到调温塔2的下部,并存在不能分离和回收这些等的问题。
因此,本发明的目的是提供一种高温排放气的处理方法,该方法有效地防止挥发和熔融成分附着到调温塔的内壁,并且有效地冷却高温排放气,同时使挥发和熔融成分固化,因此,有效地分离和回收固体粉尘和挥发和熔融成分粉尘,并且能促进所回收的粉尘的再循环。
为了解决上述问题,本发明的高温排放气的处理方法,其特征在于把从高温气体发生源所排出的高温排放气吹入调温塔内,该调温塔具有在高温排放气的下流侧直径放大的放大段部,向所吹入的高温排放气的气体流喷雾冷却水,并且从设置在上述放大段部的冷却气喷射机构沿该调温塔的内壁喷射冷却气体,把所吹入的高温排放气调温成适当的温度,然后,把通过调温从高温排放气所分离的固体粉尘排出到所述调温塔外并回收,然后,通过袋过滤器回收从该调温塔所排出的调温后的排放气中所含的挥发和熔融成分粉尘。
在上述本发明的高温排放气的处理方法中,其特征是从所述冷却气喷射机构向沿所述调温塔内壁的旋转气流的斜下流方喷射冷却气体。
另外,在上述本发明的高温排放气的处理方法中,其特征是从设置在所述放大段部的上流侧的冷却气喷射机构喷射比在下流侧所设置的冷却气喷射机构量多的冷却气。
另外,在上述本发明的高温排放气的处理方法中,其特征是在通过所述袋过滤器回收所述挥发和熔融成分粉尘前,通过旋风分离器回收在从所述调温塔所排出的调温后的排放气中所含的未回收的固体粉尘。
另外,在上述本发明的高温排放气的处理方法中,其特征是在通过所述袋过滤器回收所述挥发和熔融成分粉尘前,通过高温袋过滤器回收在从所述调温塔所排出的调温后的排放气中所含的未回收的固体粉尘。
另外,在上述本发明的高温排放气的处理方法中,其特征在于所述高温气体发生源是在高温下还原含有煤等的碳还原剂和铁矿石等含金属氧化物的原料,或者还原和熔融制造还原金属的还原炉。
下面对附图进行简单的说明。
图1为本发明实施例1的调温***模式的***说明图。
图2为本发明实施例1的调温***的调温塔的剖视图。
图3为本发明实施例1的调温***的调温塔的温度分布说明图。
图4为本发明实施例2的调温***的模式的***说明图。
图5为本发明实施例3的调温***的模式的***说明图。
图6为本发明实施例4的调温***的模式的***说明图。
图中,1-调温***,2-调温塔,2a-气体吹入口,2b-粉尘排出口,21-第1放大段部,22-第二放大段部,3-排放气导入管道,4-下部排出管道,5-冷却水喷雾喷嘴,6-第1级冷却气喷射喷嘴,7-第2级冷却气喷射喷嘴,8-摆线式减速机,9-粉尘刮板,10-袋过滤器,10’-第2袋过滤器,11-旋风分离器,12-高温袋过滤器,13-还原炉,131-含金属氧化物漏斗,132-含碳物质漏斗,135-造粒机。
以下参照说明调温***的模式的图1及其剖视调温塔的图2说明实施本发明的高温排放气的处理方法的实施例的调温***。
图1中所示的符号1是调温***,该调温***主要由调温塔2和袋过滤器10构成。该调温塔被构成为通过冷却从高温气体源的还原炉13所排出的高温排放气并调温,使在该高温排放气中所含的主要原料粉的固体粉尘沉降进行分离和回收,同时使锌、铅、碱金属等的挥发和熔融成分固化的结构。而所谓高温气体发生源、即在高温下还原碳等的碳还原剂和铁矿石等的金属氧化物或含金属氧化物的原料,或者还原和熔融制造还原铁的高温气体产生源。而所谓袋过滤器10是分离回收固化了随着在该调温塔2进行调温并排放出的排放气体中所排出的挥发和熔融成分的挥发和熔融成分粉尘。
但是,所述固体粉尘的作为主要原料的煤、铁、矿石等的粉状物为直接或以还原的状态被排出的粉尘,并且氧化铁粉、铁粉多。另外,所述挥发和熔融成分粉尘主要为锌、铅、Na或K等的碱金属等,并且一部分为含有这些的氧化物、硫化物、氯化物等。另外,在所述袋过滤器10的前后工序中,设置锅炉、空气预热器等的热交换器,并能成为回收热的结构。另外,作为原料,可以利用煤、炭、铁矿石、高炉粉尘、电炉粉尘、不锈钢粉尘等废物。
所述调温塔2,如图2所示,在上下形成带长圆筒体,在该调温塔2的上部所设的气体吹入口2a连通把从所述还原炉13所排出的高温排放气流入到该调温塔2内的、后述的排气管道3。另外,从该调温塔2的底部到所述袋或除尘器10连通下部排出管道4,该下部排出管道4在该调温塔2的底面侧开口、贯通该调温塔2的筒壁向斜上向延伸,并把成为适当温度地所调温的排出气导入到所述袋过滤器10。
所述调温塔2,如上所述,形成一段圆筒体,从上端部若干下侧形成第1放大段部21,同时,在该第1放大段部21的下方,并且在比上下方向的中部的上方位置,形成比第1放大段部21直径大的第2放大段部22。在所述第1放大段部21的上侧的小径部的外周部上设置向斜下方(下流方向)延伸贯通该小直径部并向从所述气体吹入口2a所吹入的高温排放气的气流的中心喷雾冷却水的多个冷却水喷雾喷嘴5。把这些冷却水喷雾喷嘴5的喷雾口向高温排放气的气流的大致中心并且斜下方是使不搅乱从后述的冷却气体喷射喷嘴所喷射的冷却气体的旋转气流作为目的。另外,在本实施例1中,设定这些冷却水喷雾喷嘴5的喷雾口的方向在斜下方的45度。
在所述第1放大段部21的环状平面上,设置沿调温塔2的内壁并在向斜下向的旋转气流中从所成的切线方向喷射冷却气体的多个第一级冷却气体喷射喷嘴6,同时,在所述第2放大段部22的环状平面上设置沿调温塔2的内壁并在向斜下向的旋转气流中与从所成的切线方向喷射冷却气体的所述第1级冷却气体喷射喷嘴6同样构成的多个第2级冷却气体喷射喷嘴7。
即,若把冷却气体作为沿调温塔2内壁的向下的旋转气流,并防止向调温塔2的内壁的高温排放气的直接接触时,则不在调温塔2的内壁附着和增大挥发和熔融成分粉尘。由此,挥发和熔融成分通过该冷却气体的旋转气流和冷却水被冷却和固化,但是由于粒径不变成过大还以其微小的状态存在,所以在调温塔2不沉降并伴随在排放气中。
另一方面,由于固体粉尘粉粒径大,所以在调温塔2容易沉降。因此,粒径大的固体粉尘主要在调温塔2的下部沉降进行分离和回收,而粒径小的挥发和熔融成分粉尘主要通过袋过滤器10进行分离和回收。
另外,在该实施例1中,如上所述,设置具有上下位置关系的第1级冷却气喷射喷嘴6(上流侧)和第2级冷却气喷射喷嘴7(下流侧)。另外,在第2级冷却气喷射喷嘴7的下方位置设置第3段放大部,由于在该第3放大段部的环状平面上能设置多个第3级冷却气喷射喷嘴,所以不限定冷却气喷射喷嘴所配设级数。另外,在与高温排放气的吹入方向同方向喷射冷却气体的旋转气流不减速是理想的。
为了回收固体粉尘,在所述调温塔2的底部,设置把沉降了的尺寸大的固体粉尘排出到调温塔2的外部的粉尘排出装置。
该粉尘排出装置由众所周知的循环减速器8和粉尘刮板9构成。该粉尘刮板9通过该循环减速器8的动作,以该调温塔2的底部的直径中心作为转动中心进行转动,刮取在该底部沉降并附着,或者贮积的固体粉尘的同时进行收集,并且从在该底部所开口的排出口2b使之排出到该调温塔2的外部。
下面,说明实施本发明的高温排放气的处理方法的实施例1。通过排气导入管道3从还原炉13所排出并且含有固体粉尘及挥发和熔融成分的高温排放气体从气体吹入口2a吹入到调温塔2内。然后,吹入到调温塔2的高温排放气通过设置在该调温塔2上部的多个冷却水喷雾喷嘴5所喷雾的冷却水的气化,获取热量,使温度降低,同时下降到达该调温塔2的底部,所调温的排放气从所述下部排出管道4被排出。
同时,与从冷却水喷雾喷嘴5的冷却水的喷雾平行并从第1级、2级冷却气喷射喷嘴6、7喷射冷却气体,由于冷却水向所吹入的高温排放气的气流大致中心进行喷雾,所以被喷射的冷却气体不受由于被喷雾的冷却水的影响成为向下旋转气流,并覆盖调温塔2的内壁。高温排放气的气流的温度随着温度调温塔2下降而降低,该高温气体中挥发和熔融成分固化,通过冷却气体的向下旋转气流,阻止高温排放气与调温塔2的内壁的直接接触,所以固体粉尘或挥发和熔融成分不附着在调温塔2的内壁。因此,固体粉尘沉降到调温塔2的底部,同时挥发和溶融成分固化并成为挥发和熔融成分粉尘,而且,其几乎所有的均与排放气一起从所述下部排出管道4被排出。
如上所述,由于设置第1级、第2级冷却气喷射喷嘴6、7,因此即使在调温处理大量的高温排放气时,也能防止固体粉尘及固化挥发和熔融成分的挥发和熔融成分粉尘在调温塔2的内壁上附着,并且能有效地冷却高温排放气体。另外,通过从上段侧的第1级冷却气喷射喷嘴6喷射比第2级冷却气喷射喷嘴7量多的冷却气体,并且通过大量的冷却气体的旋转气流覆盖流有吹入固体粉尘和大量含有挥发和熔融成分的高温排放气的气体流的调温塔2的上部内壁部分,所以能可靠地防止在该上部内壁部分附着固体粉尘及挥发和熔融成分粉尘,并能有效地分离和回收排放气中几乎所有的固体粉尘和挥发和熔融成分粉尘。
即,按本实施例1,喷雾冷却水,同时吹入冷却气体并使之旋转,所以具有优异的防止在调温塔2的内壁挥发和熔融成分本身附着的效果。因此,保持调温塔2的冷却性能并避免在内壁附着的事故,在调温塔2能回收固体粉尘,而在袋过滤器10能分离并回收挥发和熔融成分。由于分别被分离和回收的粉尘的成为高纯度,因此,能有效地被利用。
另外,按本实施例1,在调温后的排放气中不含有象以往技术的油分,所以不需要设置用于排放气后处理的设备,并且由于不象以往技术那样把排放气通到焦炭填充层的构成,因此能有效地分离和回收在排放气中所含的固体粉尘和挥发和熔融成分粉尘,同时能连续运转调温***1。另外,与以往技术不同,在通过旋分除尘器时,由于通过冷却并调节温度和排放气,所以能分离和回收未回收的固体粉尘,并且能没有挥发和熔融成分的附着事故地更高纯度地分离和回收固体粉尘和挥发和熔融成分粉尘。
另外,在本实施例1中,是就高温排放气从调温塔的上部被导入,而从下部被排出进行说明的,但是也可相反,高温排放气从调温塔的下部被导入而从上部被排出。这时,冷却水和/或冷却气也可从下部向上方吹入,并且,放大段部也可从调温塔的下部向上部扩大直径。
另外,在本实施例1中,是就吹入冷却水及冷却气两者进行说明的,但是也可根据高温排放气的量或温度、冷却后的目标温度等的操作条件只吹入冷却水。即使在这种情况下,通过放大段部及袋过滤器等,也可达到本发明的效果。
并且,在本实施例1中,是就放大段部急激地扩大进行说明的,但是放大段部也可被逐渐地被放大。
实施例
下面,按照本实施例1,参照说明调温塔的温度分布的图3,说明从制造还原铁的还原炉13所排出的高温排放气进行冷却和调温的实施例。
在从还原炉13所排出的高温排放气中,如上所述,含有大量的挥发和熔融成分(铅、锌、碱金属和其氧化物)。该高温排放气的度通常为700-1400℃。
另外,高温排放气的成分按体积为CO2:20%、N2:67.3%、H2O:11.8%、O2:0.9%。
这样的高温排放气,根据后续工序的设备种类,被调温到350-600℃。在热回收量少好的情况或粉尘的熔点和软化点低的情况下,在用通常的袋过滤器10处理从下部排出管道4所排出的排放气时,调温成350℃的低温侧的温度。但是,在需要热回收量多时或粉尘的熔点和软化点高时,向锅炉供给或用高温袋过滤器处理时,调温到600℃的高温侧的温度。
喷射到调温塔2的冷却气体,若为能把调温塔2的壁面温度保持在600℃以下,理想的550℃以下温度即可,并且或为从下部排出管道4所排出的被调温的排放气的温度以下,或者为挥发和熔融成分的软化点和熔点以下的温度,并且不含有挥发和熔融成分即可。例如,能用空气、氮气、惰性气体或从所述下部排出管道4所排出并用袋过滤器处理过的气体,另外,若高温气体发生源为还原炉或废物处理炉,可把从原料干燥工序所排出的气体作为冷却气体使用,并且,也可把在焚烧炉、熔融炉或还原炉、废物处理炉等所用的燃烧空气或2次燃烧用空气等作为冷却气体使用。
在该实施例的情况下,使用常温空气作为冷却气体,从第1级冷却气喷嘴6以20m/S的流速喷射370m3/分的空气、并且从第2级冷却气喷射喷嘴7以20m/S的流速喷射350m3/分的空气,同时从冷却水喷雾喷嘴5喷雾65dm3/分的冷却水。
其结果,能有效地调温由排气导入管道3所流入的1133℃的高温排放气,并从下部排出管道4排出调温到450℃的排放气体。
在从第1级冷却气喷射喷嘴6及第2级冷却气喷射喷嘴7所喷射并成为旋转气体的调温塔2的内壁所接近的部分关于上下的高温排放气分别被有效地冷却,并成为400-420℃,而且,冷却空气向下的旋转气流不紊乱。另外,冷却气体的喷射速度为18m/S以上是理想的,而最好为20m/S。
以上,是以具有在调温塔2的后工序中分离挥发和熔融成分粉尘的袋过滤器10的调温***1为例进行说明的。但是,例如调温***1,如说明实施例2的其模式***的图4所示,可由冷却从还原炉13所排出的高温排放气进行调温并与上述实施例1的调温***的调温塔完全相同构成的调温塔2、从分离和回收从该调温塔2所排出的调温后的排放气中的未回收的固体粉尘的旋风分离器11和分离和回收在从该旋风分离器11所排出的排放气体中所含的挥发和熔融成分粉尘的袋过滤器10构成。如该实施例2的调温***1,通过设置旋风分离器11能分离和回收由调温塔2不能回收的固体粉尘。提高由袋过滤器10所回收的挥发和熔融成分粉尘的纯度,并且产生能有效地利用的效果。
另外,调温***1,如说明实施例3的模式***的图5所示,可以由冷却从还原炉13所排出的高温排放气进行调温并与上述实施例1的调温***的调温塔完全相同构成的调温塔2、分离和回收从该调温塔2所排出的被调温的排放气中的未回收的固体粉尘的高温袋过滤器12和分离和回收从该高温袋过滤器12所排出的排放气中所含的挥发和熔融成分粉尘的袋过滤器10构成。如该实施例3的调温***1,通过设置高温袋过滤器12,能分离和回收由调温塔2所不能回收的固体粉尘,所以能提高由袋过滤器10所回收的挥发和熔融成分粉尘的纯度,并产生能有效利用的效果。
另外,调温***1,如说明实施例4的模式***的图6所示,可由冷却从还原炉13所排出的高温排放气进行调温的调温塔2和分离和回收在由该调温塔2被调温并排出的排放气中所含的挥发和熔融成分的袋过滤器10构成,并且,在该袋过滤器10的后工序侧设置第2袋过滤器10’(与所述袋过滤器10同样的构成),并且在由所述袋过滤器10分离和回收流入到该第2袋过滤器10’的挥发和熔融成分粉尘的排放气中能构成为添加消石灰或活性炭并使之流入。这样,在袋过滤器10的后工序侧,当设置第2袋过滤器10’时,则设增加灰尘的量使成含有固粉尘及挥发和熔融成分粉尘的含有HCl和二恶英灰尘,产生能除去含有HCl和二噁英灰尘的效果。
如上所述,按照本发明的高温排放气的处理方法,向吹入到调温塔的高温气体的气流的大致中心喷雾冷却水,同时沿调温塔的内壁喷射冷却气体,所以能有效地冷却高温排放气的固体粉尘、挥发和熔融成分并不过分固化挥发和熔融成分。由冷却水的喷雾不紊乱用沿调温塔的内壁所流动的冷却气体的气流把调温塔的内壁与高温排放气隔离,使所固化了的挥发和熔融成分粉尘也不附着和积集在调温塔的内壁。因此,具有如下的优良效果,即,能保持调温塔的冷却性能,避免向内壁附着等事故,并且能高效地分离和回收每种固体粉尘和挥发和熔融成分粉尘成分。
而且,不需要处理水溶性的水处理设备,由于在调温后的排放气中不含油分,所以也不需要用于排放气的后处理的其它的设备,由于构成为排放气不通过焦炭填充层,所以能有效地分离和回收在排放气中所含的作为固体粉尘的金属氧化物及作为挥发和熔融成分的锌等并能连续进行调温***1。另外,按照本发明的高温排放气的处理方法,通过旋风分离器及高温袋过滤器能分离和回收未回收的固体粉尘,并通过袋过滤器提高所回收的挥发和熔融成分的纯度,因此,还具有能有效地利用回收物的效果。
Claims (7)
1.一种高温排放气的处理方法,其特征是把从高温气体发生源所排出的高温排放气吹入到具有在高温排放气的下流侧直径扩大的放大段部的调温塔内,向所吹入的高温排气的气流喷雾冷却水,把所吹入的高温排放气调温成适当的温度,通过调温把从高温排放气中所分离的固体粉尘排出到所述调温塔外并回收,并且通过袋过滤器回收在从该调温塔所排出的调温后的排放气中所含的挥发和熔融成分粉尘。
2.根据权利要求1所述的高温排放气的处理方法,其特征在于从设置在所述放大段部的冷却气体喷射装置沿该调温塔的内壁喷射冷却气体。
3.根据权利要求1所述的高温排放气的处理方法,其特征在于从所述冷却气喷射装置,向斜下流方向喷射冷却气体使形成沿所述调温塔的内壁的旋转气体。
4.根据权利要求1、2或3所述的高温排放气的处理方法,其特征在于从设置在所述放大段部的上流侧的冷却气喷射装置喷射比设置在下流侧的冷却气喷射装置量多的冷却气体。
5.根据权利要求1-4中任意项所述的高温排放气的处理方法,其特征在于在用所述袋过滤器回收所述挥发和熔融成分粉尘前,通过旋风分离器回收在从所述调温塔所排出的调温后的排放气中所含的未回收的固体粉尘。
6.根据权利要求1-4中任意项所述的高温排放气的处理方法,其特征在于在通过所述袋过滤器回收所述挥发和熔融成分粉尘前,通过高温袋过滤器回收在从所述调温塔所排出的调温后的排放气中所含的未回收的固体粉尘。
7.根据权利要求1-6中任意项所述的高温排放气的处理方法,其特征在于所述高温气体发生源为在高温下还原含有煤等的碳还原剂和铁矿石等的金属氧化物的原料,或还原和熔融制造还原金属的还原炉。
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