TWI227738B - Process and plant for the gas reduction of particulate oxide-containing ores - Google Patents

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1227738 A7 __ B7 五、發明説明（1 ) 發明領域： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於一種在壓力小於5巴（bars)的流體化床方 •法中氣體式還原含有氧化物之微粒狀礦石的方法，特別是 還原含有氧化鐵的物質，其中礦石是藉煤炭所產生的還原 性氣體之助而加熱，或選擇性地在設計爲預熱階段之流體 化床反應器中經過預還原，隨後在設計爲還原階段之至少 一個流體化床反應器中，還原成海綿鐵，該還原性氣體係 經由還原性氣體進料管或還原性氣體輸送管，從還原階段 以相反於待還原物質之流向導至預熱階段，且逐階段而導 之，並在經純化之後抽出作爲出口氣體。本發明亦關於一 種實施此方法之裝置。 發明背景： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若含有氧化物之微粒狀礦石之還原，發生在隨後連接 於與待還原礦石逆流方向，從一反應器通至另一反應器之 還原性氣體之數個流體化床反應器中，當還原性氣.體的熱 焓降低之同時，此固體礦石得到的熱乃逐漸上升，部分亦 由於其參與還原過程時之反應作用所致。此可能導致礦石 之各個還原階段溫度太低，動力學上地及熱力學上地作用 阻礙還原性氣體與含有氧化物礦石間的反應作用。例如當 它暫時停滯在還原性反應器時，礦石的還原無法達到期望 的程度。 從初始提及那種AT 402 93 7 B方法中得知：含氧化鐵 礦石是在隨後連接成系列之四個流體化床還原帶被還原。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公着） -4- 1227738 A7 _B7_ 五、發明説明（2) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了要設定在所有流體化床還原帶多少等於高溫之恆溫， 新鮮形成的還原性氣體，除了還原性氣體流經排列成系列 之流體化床還原帶外，部分直接送進首先安排還原性氣體 流動方向之流體化床還原帶，因此流體化床還原帶係連接 兩者成系列及與還原性氣體輸送管相平行。此處，額外添 加送進新鮮形成的還原性氣體，其較佳者爲送進數量5〜 15 %於各個流體化床還原帶中。 然而，隨其相關缺點爲在預先還原階段，針對在預熱 階段當在各階段跟隨最終還原階段添加新鮮還原性氣體於 離開先前階段之還原性氣體中，預熱階段必須組配獲得更 大的氣體量。假設進而在最終還原帶一特定量的還原性氣 體，不管如何需要將所有礦石完全的還原時，不管是否有 無還原性氣體之額外添加平行導入，根據AT 402 93 7 B結 果之安排，全然爲一較高的還原性氣體消耗。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在 WO97/13880A 及 W097/13878A 中，敘述一種方 法，其中部分還原性氣體從最終還原階段流入預先還原段 是經分歧、洗氣、自二氧化碳純化，並加熱、隨後再循環 進入最終還原階段。在此預熱階段，爲增加它的溫度，氧 是與導入此階段之部分還原性氣體燃燒。 根據WO 9 7/ 1 3 8 8 0 A及WO 9 7/ 1 3 8 7 8 A，只有在流體 化床反應器中符合於最終還原階段及預熱階段溫度，是以 氣體再循環及/或部分燃燒方式控制之。然而，位於此兩階 段間之反應器，是依最終還原流體化床反應器之條件而定 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 - 1227738 A7 ___ _B7__ 五、發明説明（3) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 從JP 5 8-34 1 1 4A，有一既知的細顆粒鐵礦石之還原方 法，其中最終還原階段用之還原性氣體，係藉氧化最終還 原帶抽出排氣方式，將烴類分解及重組而產出，而在第一 階段從烴類分離的碳預先還原鐵礦石。爲提供所需能源於 生產還原性氣體，氧化性排氣在被送進與烴類接觸前即于 以加熱。 在US 3,985,547 A中，描述在一多流體化床反應器中 還原鐵礦石之一種方法，其中新鮮還原性氣體，是在一燃 燒器伴聯反應器中，安排其最底下的流體化床與位於它上 面的流體化床間出口開孔，以甲烷及氧之次計量化學的燃 燒而者。離開最上面的流體化床的用過之還原性氣體經純 化，使脫水及二氧化碳，並在加熱的狀態送進最底下的流 體化床，當作再循環性還原性氣體。 本發明之目的乃在前述方法中，提供一種於各別的還 原階段中無須實質上增加還原性氣體量，或無須一放大尺 寸之裝置元件，即自主地的增加溫度之可能性。其目標是 在各個還原階段中設定溫度，並含括諸還原階段中皆設定 一最佳之固體/氣體溫度型態和氣體品質形式。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明之槪述： 根據本發明達成之目的，熱係供應送進還原階段及/或 預熱階段之還原性氣體，也就是說以燃燒方式，與氧及/或 空氣、部分還原性氣體一起提供在還原階段及/或預熱階段 ’作爲氣體式還原作用之用。還原性氣體之部分燃燒代表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 1227738 A7 B7 五、發明説明（4) 最有效的熱焓之添加’又呈獻無實質增加氣體量需要之優 點。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 而且，此目的之達成爲熱係以部分出口氣體與氧及/或 空氣一起燃燒而提供的還原性氣體。 達成本發明目的之進一步可能性，在於與氧及/或空氣 、部分用作待導入最終還原帶冷卻還原性氣體之冷卻氣體 的燃燒，由此熱係供應送進還原階段及/或預熱階段之還原 性氣體。 氧添加到還原性氣體由各別的能源分配到各別的反應 器中，例如在三流體化床反應器當添加氧/空氣到所有三 反應器時，入口還原性氣體之溫度--可能如下：920 °C (第 一反應器）/ 890 t (第二反應器）/ 90(TC (第三反應器）。如 果僅在相當於預熱階段（第三反應器）及最終還原.階段（第一 反應器）之流體化床反應器前完成氧/空氣添加，爲獲得 相同的還原效果，入口溫度必須要改變成920°C / 750°C / 1140 °C，其如此會導致第三反應器熱負荷的增加及第三反 應器礦石進料之增加。此問題可以根據本發明方法避免之 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明以增加還原性氣體之溫度，氣相自動重組 反應在熱力學及動力學上較佳者，出現在還原性氣體之微 塵選擇性的當作觸媒用時。在此等自動重組反應中，甲烷 是與二氧化碳及/或水蒸汽反應變成一氧化碳及/或氫。此現 地產生之還原性成份可改善還原性氣體成份分析結果，也 可在熱力學上改善礦石的還原作用。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210 X 297公釐） 1227738 A7 B7 五、發明説明（5) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳者，待燃燒部分之還原性氣體、出口氣體或冷卻 氣體，在被燃燒前是加以洗氣操作，由是局部源自於燃燒 負載微塵氣體之非常高的溫度，及由於包德反應（Boudouard reaction)在微塵之敏感性導致之引燃，可以避免。 還原性氣體燃燒需要之氧及/或空氣，係被送經還原性 氣體進料管或還原性氣體輸送管，進入第一流體化床還原 帶及/或從一流體化床還原帶到安排好的緊接著其後地還原 帶，有利地經由吹桿（lances )同時當作燃燒器。歸功於此 種安排，以致就設備需要而言，非常有限。 還原流體化床階段設定溫度之另一可能性，在於以燃 燒外部的可燃性氣體及/或固體及/或液體燃料與氧及/或空 氣，來供應熱源於還原性氣體。 較佳實施例之詳細描述： 根據較佳實施例，燃燒可燃性氣體或固體及/或液體燃 料，係在設置於還原性氣體進料管或還原性氣體輸送管之 燃燒器中完成。最好，輸送管在此地要有一較大的場所。 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 根據另一較佳實施例，燃燒可燃性氣體或固體及/或液 體燃料，係在從還原性氣體進料管或還原性氣體輸送管分 開的燃燒室完成，而燃燒氣體及可能未燒盡之固體隨後被 導入還原性氣體進料管或還原性氣體輸送管。在附近可能 出現之熱焰前鋒，在它們與載有微塵之還原性氣體接觸前 已經爲之夷平，而且導致在輸送管中微塵之發火。 有益利地是可燃性氣體或固體及/或液體燃料，是以至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1227738 A7 _B7_ 五、發明説明（6) 少一個燃燒器方式與氧及/或空氣一起燃燒，其係設置於還 原流體化床反應器中。在此，燃燒氣體係直接導入流體化 床反應器。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據另一較佳實施例，僅將氧及/或空氣經由燃燒器（較 佳者爲吹稈及還原性氣體係直接在那裡燃燒），再送進流體 化床反應器。 此處，適宜地燃燒器可安排在組成流體化床反應器之 流體化床底下、或在流體化床水平面或流體化床上面，在 此熱能可極具選擇性地及特別有效地供應給還原性氣體。 後兩者的替代性是特別有利，因爲此處熱負載在分配 器底下者較小，而使分配器之噴嘴上及/或噴嘴內或其開口 的固體結垢是可防止的，或至少可以減少。 根據本發明方法之較佳實施例，還原性氣體.及/或出口 氣體及/或冷卻氣體及/或外部的可燃性氣體及/或以烴爲基 底的固體及/或液體及/或氣態燃料更進一步用於燃燒。本實 施例經證明特別有利者，爲當任何從上指組群之燃料出現 過量或還原性氣體、出口氣體及/或冷卻氣體，主要爲其他 目的所需時，而不易獲得充足的量。 經濟部智慧財產局貞工消費合作社印製 較佳者，一物質在還原性氣體中，以至少部分與還原 性氣體反應增加還原劑之份量，特別是天然氣及/或煤混合 於還原性氣體中，送進還原階段及/或預熱階段時。據此， 阻礙還原作用之黏附現象，可予以避免。理由爲源自於較 高的溫度及低還原能力使它呈方向性、針狀的鐵沈澱在微 粒狀礦石粒子表面。物質的反應作用亦可以在燃燒器中完 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1227738 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7) 成。 送進添加的燃料對溫度設定、還原性氣體之氧化程度 及選擇性地增加總氣體量方面，會有正面的影響。 而且，本發明提供一種方法，其中物質在還原性氣體 中，以至少部分與還原性氣體反應方式，增加還原劑之份 量’特別是天然氣及/或煤，被混合到還原性氣體中，送進 還原階段及/或預熱階段，在其中無燃燒發生。 圖式簡要說明： 在下面，本發明將參考圖解作更詳細的解說：其中圖1 〜3及9各顯示發明方法之實施例於方塊圖，圖4及5各顯 示代表圖2及3方法之較佳實施例於方塊圖，而圖6〜8顯 示圖式代表較佳實施例之放大詳細圖。 主要元件對照表 1 流體化床反應器 2 流體化床反應器 3 流體化床反應器 4 礦石進料輸送管 5 預熱階段 6 輸送管 7 預還原階段 8 最終還原階段 9 輸送管 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ _ IT------AwI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

H 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 227738 A7五、發明説明（8) 10 熔化期氣化器 11 熔化期氣化器 12 還原性氣體進料輸送管 13 還原性氣體輸送管 14 出口氣體排放管 15 濕式洗滌器 16 供應機構 17 供應機構 18 出鐵口 19 熱氣旋風''淨塵〃器 20 循環輸送管 2 1 燃燒器 22 氣體循環輸送管 2 3 洗滌器 2 4 壓縮機 2 5 燃燒器 2 5’ 燃燒器 2 5” 燃燒器 2 5a 燃燒室 25a’ 燃燒室 25a” 燃燒室 26 出口氣體輸送管 2 7 壓縮機 28 冷卻氣體輸送管 (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（210X297公釐） -11 - 1227738 A7 B7 五、發明説明（9) 9 壓 縮 機 〇 流 體 化 床 反 應 器 1 內 部 空 間 2 氣 體 進 料 輸 送 管 3 排 出 氣 體 輸 送 管 4 最 底 部 帶 5 中 間 帶 6 最 頂 部 帶 7 \\ 分配 器 // 底 部 8 燃 燒 器 9 輸 送 管 (請先閲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杜印製 圖1顯示三組流體化床反應器（1〜3) ’接著相連成系列 ，其中含有氧化鐵物質，諸如微粒狀礦石，經由一礦石進 料輸送管（4)餵進第一流體化床反應器（1) ’在其預熱階段（5) 將微粒狀礦石預熱，選擇性地預還原發生，而隨後經由輸 送管（6)從流體化床反應器（1)通至流體化床反應器（2、3)。 在流體化床反應器（2)， 預還原是在預還原階段（7)完成； 及在流體化床反應器（3)， 微粒狀礦石之最終還原成海綿 鐵是在最終還原階段（8)執行完成。 完全還原的物質，如海綿鐵是經由輸送管（9)通到熔化 期氣化器（10)。在熔化期氣化器（10)中熔化期氣化帶（11)， 從煤及含有氧之氣體產出一氧化碳及含有氫之還原性氣體 ，其經由還原性氣體進料輸送管（1 2)導入流體化床反應器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 1227738 A7 _B7___ 五、發明説明（15* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (3 )，安排在微粒狀礦石流動方向之最後。流體化床製程是 在壓力小於5巴（bars)時實施。與礦石流動逆流方向，還原 性氣體是從流體化床反應器（3)經由還原性氣體輸送管（13) 通至流體化床反應器（2)到流體化床反應器Π )，再從流體化 床反應器（1)經由一出口氣體排放管（1 4)當作出口氣體排放 ，隨後在一濕式洗滌器（15)冷卻及洗滌。 熔化期氣化器（10)爲固體碳載體其有一供應機構（16)、 爲含有氧的氣體有一供應機構（17)，及選擇性地爲碳載體之 供應機構，其在室溫爲液態或氣態’諸如烴類和它一樣爲 燃燒助熔劑。在熔化期氣化器（1〇)熔融生鐵及/或熔融鋼預 物質及熔融渣，其出鐵經由出鐵口（ 1 8)，在熔化期氣化帶 (1 1)下方採取收集。 還原性氣體進料輸送管（12)，它從熔化期氣化器（10)離 開，開進流體化床反應器（3)，除塵機構（19)諸如提供一熱 氣旋風淨塵器，在此旋風淨塵器分離之微塵粒子經由循環 輸送管（20)用氮當輸送媒介及經由一燃燒器（21)在吹入氧下 ，送進熔化期氣化器（10)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 從還原性氣體進料輸送管（12)處離開氣體循環輸送管 (2 2)，它經由洗滌器（23)及壓縮機（24)循環部分的還原性氣 體再進入還原性氣體進料輸送管（12)，即在安排熱氣旋風淨 塵器（19)前，由是使它能夠設定還原性氣體溫度。 在還原性氣體輸送管（1 3)或還原性氣體進料輸送管（1 2) 中，燃燒器（25、25’、25”）以氣體流動方向各設置於流體化 床反應器（1〜3)之前，燃燒器在該處送進氧及/或空氣，對 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1227738 A7 B7 五、發明説明（1) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於還原性氣體之部分燃燒法，燃燒器是爲可燃性氣體及氧 及/或空氣進料（氣）場所以及燃燒室（2 5 a、2 5 ’ a、2 5 ” a)所形成 。此等燃燒器（25、25’、25”）亦可設計爲吹氣送進氧及/或空 氣’部分還原性氣體輸送管作爲燃燒器（25)之燃燒室。爲了 送進氧之目的，含有氧的氣體亦可以使用。至於送進氧及/ 或空氣量，燃燒及還原性氣體燃燒溫度，根據還原階段及/ 或預熱階段之需要可以各別控制，由此熱力學地條件有利 於還原者已設立，及自動重組反應是很容易的，且每組流 體化床反應器之熱負載亦減低了。 根據代表在圖2製程變數，出口氣體輸送管（26)分歧出 口氣體排放管（14)，爲在濕式洗滌器（15)之後，該出口氣體 輸送管經由壓縮機（27)，以平行方式，送部分純化出口氣體 到設置於還原性氣體輸送管（13)或還原性氣體進料輸送管 (12)之燃燒器（25、25’、25”），因此它在該處與氧及/或空氣 一起燃燒，而如此提供需要的熱給還原性氣體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 代表在圖3本發明製程不同於代表在圖1製程變數， 其中熱的供應到還原性氣體，是以與氧及/或空氣一起燃燒 部分冷卻氣體，而不是以燃燒還原性氣體送進流體化床反 應器。爲此目的，冷卻氣體輸送管（28)分歧氣體循環輸送管 (22)在洗滌器（23)之後，其冷卻氣體輸送管經由壓縮機（29) 傳送（平行方式）部分冷卻氣體到燃燒器（25、25’、25”）。 圖4顯示代表在圖2製程變數之較佳實施例。此處， 出口氣體輸送管（26)跑入燃燒器（25、25 ^ 25 ”），由燃燒室 (25a、25’a、25 ”a)所組成，其燃燒器與代表在圖2者相反， - 14· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1227738 A7 B7 五、發明説明（ 並不整合於還原性氣體輸送管（丨3)或還原性氣體進料輸送管 (12)中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖5說明代表在圖3製程之實施例爲類似圖4。其部分 冷卻氣體爲設計與氧及/或空氣一起燃燒於分開的燃燒室 (25a、25’a、25”a) ’ 其組成燃燒器（25、25’、25”），而隨後 導入還原性氣體輸送管（13)或還原性氣體進料輸送管（12)中 〇 根據本發明之較佳實施例，使用之可燃性氣體（還原性 氣體、出口氣體、冷卻氣體），是以燃燒器伴同流體化床反 應器方式，與氧及/或空氣一起完成燃燒。 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 流體化床反應器（30)，其在圖6以圖式代表，展現一內 部空間（31)分開成三個帶，一氣體進料輸送管（32)導入前述 內部空間之底部及排出氣體輸送管（33)從前述內部空間之頂 部分離。最底部帶（34)是從靠近分配器（37)之中間帶（35)分 開，其均勻分配在流體化床反應器（30)之整個橫剖面，還原 性氣體從流體化床反應器（30)內部空間（31)底部流到頂部， 由此產生均一流體化床細粒礦石粒子。以流體化床形成之 中間帶（35)與稱爲自由板之最頂部帶（36)間界限，是較相關 兩較底部帶不明顯。在自由板，氣體空間係平靜下來。因 此從流體化床反應器（30)排放之礦石粒子是減至最少。在分 配器（37)底部下面之最底部帶（34) ’安排有燃燒器（38)，對 此導引一組氧及/或空氣輸送管’其不代表還原性氣體、出 口氣體、冷卻氣體、外來可燃性氣體及/或固體及/或液體燃 料之輸送管。無論如何’它也可能僅僅提供一組氧及/或空 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董） 1227738 A7 _____B7 五、發明説明（$ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 氣輸送管，用以燃燒直接發生在反應器之還原性氣體。熱 的燃燒氣體供應給還原性氣體，流進流體化床反應器（30) 及/或導致自動重組反應作用。有利地，在還原性氣體中物 質增加了部分還原劑’諸如天然氣及/或煤亦可經由燃燒器 (38)混合到還原性氣體中。 代表在圖7之實施例，燃燒器（3 8)係安排在流體化床之 中間帶（3 5)。當還原性氣體係非常微塵負載之際，此實施例 是特別有利的，既如此然後無分配器（37)底部被熔融微塵封 閉之危機。 圖8顯示一較佳實施例，其中燃燒器（38)係安排在流體 化床（35)上面，即在自由板（36)中。此處，熱傳導係以從流 體化床粒子排放之輻射及/或對流方式完成。 說明在圖9之製程變數實質上展現代表在圖.2工廠之 所有特色。無論如何，與圖2相反，並無出口氣體經由出 口氣體輸送管（26)及壓縮機（27)送進設置於還原性氣體輸送 管（13)或還原性氣體進料輸送管（12)之燃燒器（25、25,、25 Ί ，但是外來可燃性氣體及/或固體及/或液體燃料，其爲經由 輸送管（3 9)傳送到燃燒器（25、25’、25”）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明並未僅限於代表在各圖中所例示之實施型態， 而且可以在各方面有所修改。例如，可能根據需要而選擇 流體化床反應器之數目，同樣地，還原性氣體亦能依據多 種習知方法來製造。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16 -

Claims (1)

1227738 A8 B8 C8 D8 曰 六、申請專利範圍 附件2A ••第901 15805號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國9 3年5月2 7日修正 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1. 一種在壓力小於5巴（bars)的流體化床方法中氣體 式還原含有氧化物之微粒狀礦石的方法，其中礦石是在設 計爲預熱階段（5 )之流體化床反應器（1)中，藉煤炭所產生 的還原性氣體之助而加熱，其亦可經過預還原，隨後在設 計爲還原階段（7、8)之至少一個流體化床反應器（2、3)中 ，還原成海綿鐵，該還原性氣體係經由還原性氣體進料管 (12)或還原性氣體輸送管（13)，從還原階段（7、8)以相反 於待還原物質之流向導至預熱階段（5)，且逐階段而導之 ，並在經純化之後抽出作爲出口氣體，其特徵在於熱量係 藉由一部份供還原階段（7、8)及/或預熱階段（5)之氣體式 還原所用之還原性氣體，與氧及/或空氣一起燃燒，而供 應予送至還原階段（7、8)及/或預熱階段（5)之還原性氣體 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2. —種在壓力小於5巴（bars)的流體化床方法中氣體 式還原含有氧化物之微粒狀礦石的方法，其中礦石是在設 計爲預熱階段（5)之流體化床反應器（1)中，藉煤炭所產生 的還原性氣體之助而加熱，其亦可經過預還原，隨後在設 計爲還原階段（7、8)之至少一個流體化床反應器（2、3)中 ，還原成海綿鐵，該還原性氣體係經由還原性氣體進料管 (12)或還原性氣體輸送管（13)，從還原階段（7、8)以相反 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐） -1 - 1227738 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於待還原.物質之流向導至預熱階段（5)，且逐階段而導之 ，並在經純化之後抽出作爲出口氣體，其特徵在於熱量係 藉由一部份之出口氣體與氧及/或空氣一起燃燒，而供應 予送至還原階段（7、8)及/或預熱階段（5)之還原性氣體。 3. —種在壓力小於5巴（bars)的流體化床方法中氣體 式還原含有氧化物之微粒狀礦石的方法，其中礦石是在設 計爲預熱階段（5 )之流體化床反應器（1 )中，藉煤炭所產生 的還原性氣體之助而加熱，其亦可經過預還原，隨後在設 計爲還原階段（7、8)之至少一個流體化床反應器（2、3)中 ，還原成海綿鐵，該還原性氣體係經由還原性氣體進料管 (12)或速原性热體輸送管（13)’從速原階段（7、8)以相反 於待還原物質之流向導至預熱階段（5)，且逐階段而導之 ，並在經純化之後抽出作爲出口氣體，其特徵在於熱量係 藉由一部份用於冷卻導入最終還原區的還原性氣體之冷卻 氣體與氧及/或空氣一起燃燒，而供應予送至還原階段（7 、8)及/或預熱階段（5)之還原性氣體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4. 如申請專利範圍第1至第3項中任一項之方法，其 中待燃燒部分之還原性氣體、出口氣體或冷卻氣體，在燃 燒之前係經過一條氣操作（scrubbing operation)。 5 · —種在壓力小於5巴（b ar s )的流體化床方法中氣體 式還原含有氧化物之微粒狀礦石的方法，其中礦石是在設 計爲預熱階段（5)之流體化床反應器（1)中，藉煤炭所產生 的還原性氣體之助而加熱，其亦可經過預還原，隨後在設 計爲還原階段（7、8)之至少一個流體化床反應器（2、3)中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）-2 - ABICD 1227738 六、申請專利範圍 C請先閱讀背面之注意事項存填寫本育) ，還原成海綿鐵，該還原性氣體係經由還原性氣體進料管 (12)或還原性氣體輸送管（13)，從還原階段（7、8)以相反 於待還原物質之流向導至預熱階段（5)，且逐階段而導之 ，並在經純化之後抽出作爲出口氣體，其特徵在於熱量係 藉由一部份外部的可燃性氣體及/或固體及/或液體燃料與 氧及/或空氣一起燃燒，而供應予送至還原階段（7、8)及/ 或預熱階段（5)之還原性氣體。 6 ·如申請專利範圍第1、2、3及5項中任一項之方 法，其中燃燒是在設置於還原性氣體進料管（丨2)或還原性 氣體輸送管（13)之燃燒器（2 5)中進行。 7 ·如申請專利範圍第1、2、3及5項中任一項之方 法，其中燃燒是在一與還原性氣體進料管（12)或還原性氣 體輸送管（1 3)分開的燃燒室中進行，而燃燒氣體及可能未 燒盡之固體係接著被導入還原性氣體進料管（1 2)或還原性 氣體輸送管（13) 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8.如申請專利範圍第1、2、3及5項中任一項之方 法，其中燃燒係藉由至少一個與流體化床反應器（30)相伴 聯之燃燒器（3 8)進行，燃燒氣體則直接被導入流體化床反 應器（30)中。 9 .如申S靑專利fe圍第1項之方法，其中氧及/或空氣 係經由吹桿（lances)被送進還原性氣體進料管（12)或還 原性氣體輸送管（13)。 10.如申請專利範圍第1項之方法，其中氧及/或空 氣係經由燃燒器（3 8)被送進流體化床反應器（30)。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297&^Γΐ ~ ABCD 1227738 六、申請專利範圍 11 ·如申請專利範圍第1 0項之方法，其中氧及/或空 氣係經由吹桿（lance )被送進流體化床反應器（30)。 ----------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 2.如申請專利範圍第1、2、3及5項中任一項之方 法’其中還原性氣體及/或出口氣體及/或冷卻氣體及/或 #部的可燃性氣體及/或以烴爲基底之固體及/或液體及/ ^氣體燃料，除其各別所使用的氣體之外，更進一步用於 燃燒。 1 3 ·如申請專利範圍第1、2、3及5項中任一項之方 法’其中將一種藉由至少與還原性氣體部分反應而增加還 原性氣體中還原劑比例的物質，與送至還原階段（7、8)及 /或預熱階段之還原性氣體（5)相混合。 14·如申請專利範圍第13項之方法，其中增加還原 氣體中還原劑比例的物質係爲天然氣及/或煤。 15. —種在壓力小於5巴（bars)的流體化床方法中氣 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 體式還原含有氧化物之微粒狀礦石的方法，其中礦石是在 設計爲預熱階段（5 )之流體化床反應器（1)中，藉煤炭所產 生的還原性氣體之助而加熱，其亦可經過預還原，隨後在 設計爲還原階段（7、8)之至少一個流體化床反應器（2、3) 中，還原成海綿鐵，該還原性氣體係經由還原性氣體進料 管（12)或還原性氣體輸送管（13)，從還原階段（7、8)以相 反於待還原物質之流向導至預熱階段（5 )，且逐階段而導 之，並在經純化之後抽出作爲出口氣體，其特徵在於將一 種藉由至少與還原性氣體部分反應而增加還原性氣體中還 原劑比例的物質，與送至還原階段（7、8)及/或預熱階段 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 8 8 8 8 ABCD 1227738 六、申請專利範圍 之還原性氣體（5)相混合。 1 6.如申請專利範圍第1，2，3，5及1 5項中任一項 之方法，其中該含有氧化物之礦石係含有氧化鐵的物質。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 7 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中增加還原 氣體中還原劑比例的物質係爲天然氣及/或煤。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 8 . —種實施申請專利範圍第1至1 7項中任一項方 法之裝置，包含：至少兩個流體化床反應器接續相連成列 ，以供藉由煤所產生之含有一氧化碳及氫之還原性氣體， 而進行氣體式還原含有氧化物之微粒狀礦石，包含一還原 性氣體進料管（12)伸入從含有氧化物之物質流動方向看來 ，設置在最後的流體化床反應器（3)中，一氣體排放管 (1 4)，離開從含有氧化物之物質流動方向看來，設置在最 前面的流體化床反應器（1 )，且排放用過之還原性氣體爲 出口氣體，一氣體循環輸送管（22)供冷卻氣體、分岔出還 原性氣體進料管（12)及經由洗滌器（23)回到還原性氣體進 料管（12)，及包含一還原性氣體輸送管（13)以供還原性氣 體從一流體化床反應器（3)導入到在前的流體化床反應器 (1、2)，其特徵在於該裝置係與至少一個器燃燒（25、38) 相流通而連接，該燃燒（25、3 8)係供燃燒一部分之還原性 氣體、出口氣體或冷卻氣體，供外部的可燃性氣體或固體 或液體燃料與氧及/或空氣一起燃燒，具有供還原性氣體 及/或出口氣體及/或冷卻氣體及/或外部的可燃性氣體及/ 或固體及/或液體之燃料及/或氧及/或空氣所用之進料輸 送管（12、13、26、28、39)。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 1227738 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 9.如申請專利範圍第1 8項之裝置，其中洗滌器 U 5)係設置於出口氣體排放管（〗4)，且洗滌過之出口氣體 可經由出口氣體輸送管（2 6)送至燃燒器（25)。 2 〇 .如申請專利範圍第1 8或1 9項之裝置，其中燃燒 器（25)連同其燃燒室（2 5 a)爲直接設置在還原性氣體進料管 G2)或還原性氣體輸送管（13)中。 2 1 .如申請專利範圍第1 8或1 9項之裝置，其中燃燒 器（2 5、3 8 )係設計爲一種氧及/或空氣吹桿。 2 2 ·如申請專利範圍第1 8.或1 9項之裝置，其中燃燒 器（25)具有一與還原性氣體進料管（I2)或還原性氣體輸送 管（13)相分離之燃燒室（25a)，其係與還原性氣體進料管 (12)或還原性氣體輸送管（1 3)是以相流通而連接。 2 3 ·如申請專利範圍第1 8或1 9項之裝置，其中燃燒 器（3 8)係安置於流體化床反應器（3 〇)中，其或在流體化床 (3 5)下面、或在流體化床（3 5)水平面、或在流體化床（35) 上面。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁j -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（210X297公釐） -6 -