TWI379910B - A direct reduction apparatus and process - Google Patents

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1379910 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於含金屬進料之直接還原裝置及方法，特定 言之（但不限於），係關於含鐵進料（諸如鐵礦）之直接還原。 本發明亦關於一種還原含金屬進料之方法，其包括於固 態中部分還原含金屬進料之直接還原方法及將經部分還原 之含金屬進料熔融及進一步還原成熔融金屬之熔煉方法。 本發明係於本申請人為發展用於鐵礦之直接還原之所 謂「C I R C 0 F E R技術」所進行之持續進行中之研究計畫的過 程中進行。 【先前技術】 CIRCOFER技術係可將固態中之鐵礦還原至50%或更高之 金屬化的直接還原方法。

C I R C 0 F E R技術係以使用流體化床為基礎。至流體化床的 主要進料為流體化氣體、金屬氧化物（典型上為鐵礦細 粉）、固態含碳材料（典型上為煤）及含氧氣體（典型上為氧 氣）。於流體化床中產生的主要產物為經金屬化之金屬氧化 物，即經至少部分還原的金屬氧化物。 本申請人於研究計晝中的一項發現為經由將引入管設 置成於流體化床中向下注入含氧氣體，可使於流體化床 内，及尤其係於含氧氣體注入引入管上之黏著物減至最小。 【發明内容】 根據本發明，提供一種於流體化床中還原含金屬材料之 裝置，其包括用於容納流體化床之容器，用於將含金屬材 5 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94丨17636

1379910 料、固態含碳材料、含氧氣體、及流體化氣體供給至 中以於容器中形成流體化床之手段，此裝置之特徵在 氧氣體供給構件包括一個或多於一個含氧氣體注入引 管，該含氧氣體注入引入管包括具有出口之引入管尖 該引入管尖端係經設置用於將含氧氣體以對垂直在正 40度之範圍内之向下流動注入至容器中。 引入管尖端係經設置用於將含氧氣體以對垂直在正 1 5度之範圍内之向下流動注入至容器中較佳。 引入管尖端係方向向下較佳。 引入管尖端係方向垂直向下更佳。 含氧氣體注入引入管經水冷卻較佳。 至少引入管尖端包括外部水冷卻夾套較佳。 含氧氣體注入引入管包括含氧氣體之中心管較佳。 引入管尖端包括位於中心管之外側用於注入遮蔽氣 的通道較佳，以減低黏著物形成於引入管尖端上而阻 氧氣體注入的可能性。 用於注入遮蔽氣體之通道係在橫截面中之環形區域 佳。 通道係位於中心管與外部水冷卻夾套之間之在橫戴 中之環形區域較佳。 中心管之下端係相對於外部水冷卻夾套之下端凹入 佳。 中心管具有自管之内表面延伸至外表面的切面較佳 引入管係經設置成使引入管尖端係位在遠離容器側 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94 ]丨7636 容器 於含 入 端， 負 負 體 礙含 較 面 較 〇 壁 6 1379910 之容器的中心區域較佳。 含氧氣體注入引入管之位置，及更特定言之，引入管尖 端之出口端於容器中之高度，係參照諸如含氧氣體注入速 度、容器壓力、供給至容器之其他進料的選擇和量、及流 體化床密度的因素而決定。 引入管向下延伸通過容器之頂端壁較佳。 引入管垂直向下延伸通過容器之頂端壁較佳。

引入管先延伸通過容器側壁然後再向下延伸較佳。 引入管先水平延伸通過容器側壁然後再向下延伸較佳。 根據本發明，提供一種於容器中於流體化床中還原含金 屬材料之方法，其包括將含金屬材料、固態含碳材料、含 氧氣體、及流體化氣體供給至流體化床中及於容器中維持 流體化床，使容器中之含金屬材料至少部分還原，及將包 含該至少經部分還原之含金屬材料之產物流自容器排出及 分離出氣流，此方法之特徵在於經由一個或多於一個引入 管將含氧氣體以對垂直在正負40度之範圍内之向下流動 注入至容器中。 此方法包括經由具有設置於容器側壁内側之方向向下 之引入管尖端的引入管，將含氧氣體注入至容器中之中心 區域（即位在容器側壁内側之區域）中較佳。 此方法包括以水冷卻引入管尖端，以使會阻礙含氧氣體 注入之形成於引入管尖端上之黏著物的可能性減低較佳。 此方法包括以足夠的速度注入含氧氣體，而於引入管尖 端之區域中形成實質上無固體區，以使會阻礙含氧氣體注 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94117636 1379910 入之形成於引入管尖端上之黏著物的可能性減低較佳。 此方法包括以在50-300米/秒範圍内之速度注入含氧 氣體較佳。 此方法包括注入氮及/或蒸汽及/或其他適當的遮蔽 氣體及遮蔽引入管尖端之下端，以使會導致於引入管尖端 上形成會阻礙含氧氣體注入之黏著物之金屬的氧化減至最 小較佳。 此方法包括將遮蔽氣體以含氧氣體速度之至少6 0 %之速

度注入至容器中較佳。 此方法包括將含金屬材料' 固態含碳材料、含氧氣體、 及流體化氣體供給至流體化床中，及利用（a )含氧氣體之向 下流動，（b )與含氧氣體之向下流動逆流之固體及流體化氣 體之向上流動，及（c )在固體及流體化氣體之向上流動外側 之固體的向下流動，而維持流體化床較佳。 在說明於先前段落中的流體化床中，在向上及向下流動 固體中之固體經由在富含碳之區中之含氧氣體及含碳材料 及其他可氧化材料（諸如C 0、揮發物、及Η 2)之間之反應所 產生之熱加熱。在向下流動固體中之固體將熱傳送至在容 器下部中之富含金屬之區。 應明瞭術語「富含碳」之區在此係指相對於在流體化床 之其他區域中之含金屬材料量有相對大量之含碳材料之流 體化床中的區域。 應明瞭術語「富含金屬」之區在此係指相對於在流體化 床之其他區域中之含碳材料量有相對大量之含金屬材料之 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-09/94!丨7636 1379910 流體化床中的區域。 此外，向上及向下流動之固體遮蔽容器之側壁防止受到 由在含氧氣體與固態含碳材料及流體化床中之其他可氧化 固體及氣體之間之反應所產生之輻射熱。 在還原呈鐵礦細粉形態之含金屬材料的情況中，細粉之 尺寸小於6毫米較佳。 細粉具在0. 1至0 . 8毫米範圍内之平均粒度較佳。

此方法的優點之一為其可接受實質量之粒度小於1 0 0微 米之含金屬進料，而不會有顯著量的此材料於出氣中被夾 帶離開製程。咸信此係由於在流體化床内運作之凝聚機構 促進在進料顆粒（尤其係小於1 0 0微米之顆粒）間之期望的 凝聚程度，而不會出現促進會中斷流體化床操作之不受控 制之凝聚作用。同樣地，可處理有在加工過程中分解，因 而提高流體化床内尺寸小於1 0 0微米之顆粒比例之傾向的 易碎礦石，而不會使進料顯著耗損於製程出氣中。 此方法包括將包含至少經部分還原之含金屬材料之產 物流自容器之下段排出較佳。 產物流亦包含其他固體（例如炭）。 此方法包括自產物流分離出至少一部分的其他固體，及 將分離出之固體送回至容器較佳。 自容器排出之出氣流包含來自容器之夾帶固體。 此方法包括自出氣流分離出夾帶固體較佳。 此方法包括維持一循環流體化床及將失帶固體送回至 容器之下部較佳。 9 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94] 17636 1379910

此方法包括利用來自容器之出氣預熱含金屬進料較 此方法包括於預熱步驟之後處理出氣，及將至少一 之經處理出氣送回至容器作為流體化氣體較佳。 出氣處理包括下列之一或多者較佳：（a )移除固體， 冷卻，（c)移除HzO，（d)移除CO2，（e)壓縮，及（f)再加 出氣處理包括將固體送回至容器較佳。 此方法可於單一容器中以單段製程進行。 此方法亦可於二或多個容器中以多段製程進行。 多段製程包括藉由在第一容器中在流體化床中在固 含碳材料與含氧氣體之間之反應產生熱的第一段，及 二容器中於流體化床中還原含金屬材料，其中經由來 一流體化床之熱出氣及夾帶固體流將熱部分供給至第 體化床較佳。 亦將含氧氣體供給至第二容器較佳。 經供給至第二容器之含氧氣體的引入係在經控制的 件下進行，以致發生較小經還原礦石顆粒與其他進料 之期望的凝聚而形成較大經還原礦石顆粒更佳。 上述之多段製程將製程之產熱及還原功能部分分離 兩各別容器中，及使其可將各此等功能最佳化。 含氧氣體可為任何適當的氣體。 含氧氣體包含至少9 0體積％之氧較佳。 【實施方式】 以下說明係關於呈固態之鐵礦顆粒形態之含金屬進 的直接還原。本發明並不因此受限，而係可擴展至直 佳。 部分 (b) 熱。 態 於第 自第 二流 條 顆粒 至 料 接還 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94117636 10 1379910 原其他含鐵材料（諸如鈦鐵礦），及更普遍地擴展至其他含 金屬材料。 以下說明亦關於利用煤作為固態含碳材料，氧作為含氧 氣體，及再循環出氣作為流體化氣體而直接還原鐵礦。本 發明並不因此受限，而係可擴展至使用任何其他適當的固 態含碳材料、含氧氣體、或流體化氣體。

參照圖1所示之裝置的具體例，將固態進料（即鐵礦細 粉和煤）、氧及流體化氣體引入至容器3中，並於容器中建 立一流體化床。 固態進料係經由延伸通過容器側壁7之固體傳送裝置5 諸如螺桿進料或固體注入引入管而供給至容器3。 流體化氣體係經由在容器底部1 3中之一系列的風口或 噴嘴（未示於圖中）注入。 氧係經由引入管9注入至容器中，該引入管9具有包括 出口 71(圖2)之向下延伸的引入管尖端11，該引入管尖端 1 1係經設置在遠離容器3之側壁7且其將氧向下傳送於容 器之中心區域31中。 參照圖2及3，引入管尖端1 1 (及延伸至容器3中之其 他段的引入管9 )包括氧之中心管7 3，外部水冷卻夾套7 5， 及在中心管7 3與外部夾套7 5之間之氮（或其他適當的遮蔽 氣體）之具有環形橫截面的通道7 7。如可於圖3中最清楚 地看到，中心管7 3包括自管7 3之内壁延伸至管之外壁且 終止於中心管尖端1 7 4之設置於内部的切面。中心管尖端 1 7 4係相對於水冷卻夾套7 5之下端1 7 6凹入。 ]] 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94117636 1379910 上述引入管尖端11於容器3内之位置及引入管尖端11 之構造係經設置於使形成於引入管尖端1 1上之黏著物減 至最少，及尤其係使會阻塞出口 7 1因而干擾引入管9之有 效率操作之形成於中心管7 3上之黏著物減至最少。

明確言之，將引入管尖端1 1設置於遠離側壁7之容器 之中心區域中，可使黏著物形成於引入管尖端1 1及於側壁 7上的可能性減至最小。此外，將引入管尖端1 1設置成使 其向下延伸可使黏著物黏著至引入管尖端1 1之表面的可 能性減至最小。此外，水冷卻夾套7 5將引入管尖端1 1之 外表面維持在可使黏著物之黏著至引入管尖端1 1減至最 小的溫度下。此外，注入遮蔽氣體之環狀流使會導致於引 入管尖端上生成黏著物之在固體與氧之間的反應減至最 小。此外，中心管7 3中之設置於内部的切面使黏著物形成 於引入管尖端上之可能性減至最小。應明瞭切面於中心管 内部及鄰近中心管尖端1 7 4處產生.一低壓區域。應明瞭此 低壓區域將遮蔽氣體拉引穿過中心管尖端1 7 4。以此方 式，中心管尖端1 7 4經遮蔽氣體遮蔽。此可防止顆粒在氧 之存在下與中心管尖端1 7 4接觸。據信在此種條件下之接 觸會生成黏著物。 引入管之外表面亦可經水冷卻，以使黏著物之生成減至 最少*或可將其塗覆财火材料。 此外，經由中心管73注入的氧具有足夠的速度而可於 氧管之内部形成無顆粒的區，因而進一步有助於使黏著物 之生成減至最少。典型上，氧係以在5 0 - 3 0 0米/秒範圍内 12 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94117636 1379910 之速度注入。 上述固體及氣體之注入於容器之中心區域中產生流體 化氣體及夾帶固體的向上流動。隨固體之向上移動，固體 逐漸自流體化氣體之向上流脫離並向下流動，典型上係於 中心區域與容器側壁之間的環形區域中。於向下流中再循 環之固體最終再次被夾帶於流體化氣體之向上流中或自容 器排出。

上述固體及氣體之注入亦於容器中產生以下之反應。 煤去揮發成炭及煤揮發物分解成氣態產物（諸如c 〇及 Η 2 )，及至少部分的炭與氧反應生成C 0。 鐵礦經氣態產物C0及Η2直接還原成至少經部分還原之 鐵礦。此等反應依次產生C〇2及η2〇。 於床内生成之部分的C〇2與碳反應生成CO (Boudouard 反應）。 炭、金屬化礦石、煤揮發物、C 0、及Η 2與氧之燃燒，其 產生有助於維持在先前點中說明之反應的熱。 固體之相對密度及前述固體及氣體之注入，包括固體/ 氣體注入之位置，導致於容器中形成反應區。此等區可為 相連。 一反應區為在引入管9之引入管尖端1〗之區域中之富 含碳之區。在此區中，主要的反應係涉及炭、煤揮發物、 C0、及Η2與氧之燃燒的氧化反應，其產生熱。 另一反應區係富含金屬之區，於其中煤經去揮發及生成 炭，且鐵礦細粉經C0及Η2至少部分還原。 13 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-09/94丨17636 1379910 上述固體於中心區域與側壁7之間之環形區域中的向下 流動促進熱自富含碳之區傳送至富含金屬之區。 此外，固體之向下流動部分遮蔽側壁7，防止其直接暴 露至來自容器之中心區域的輻射熱。

上述方法亦產生在容器之上段中經由出口 27自容器排 出之出氣及夾帶固體流。出氣流經由將固體自出氣分離及 經由固體回流管2 9將此等固體送回至容器而進行處理。其 後藉由（a)進一步自出氣移除固體、（b)冷卻出氣、（c)移除 H2O、（d)移除C〇2、（e)壓縮剩餘出氣、及（f)再加熱之一系 列步驟處理出氣。其後將經處理出氣送回至容器作為部分 的流體化氣體。 上述方法產生包括經至少部分還原之鐵礦及炭的固體 流，其經由容器底部中之出口 2 5自容器排出。固體流可經 由將經至少部分還原之鐵礦及部分的其他固體分離而進行 處理。可將經分離的其他固體（主要為炭）送回至容器作為 製程中之一部分的固體進料。經至少部分還原之鐵礦視需 要經進一步處理。舉例來說，可將經至少部分還原之鐵礦 供給至以熔融浴為基質之熔煉容器及熔煉成熔融鐵，例如 利用諸如所謂「Η 1 s m e 1 t製程」的方法。 參照圖4，此圖所示之裝置的具體例包括含有氣體及夾 帶固體之流體化床的第一容器103及含有氣體及夾帶固體 之流體化床的第二容器1 0 5。 第一容器103係作為熱產生器且其產生含有夾帶固體 (主要為炭）之熱出氣之流，其經由管線1 0 7輸送至第二容 14 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94117636 1379910 器105。熱出氣流之用途係要提供第二容器中之反應所需 之至少部分的熱。 第二容器1 〇 5係作為直接還原反應器，且其將呈固態的 鐵礦細粉至少部分還原。 第二容器產生兩輸出流。 經由在第二容器105底部中之出口 109自第二容器105 排出之一輸出流包含經至少部分還原之鐵礦細粉及夾帶固 體（典型上為炭）之主要為固體的流。

固體流可經由將經至少部分還原之鐵礦細粉及其他固 體分離而進行處理。可將其他固體（主要為炭）送回至第一 容器及/或第二容器作為容器之部分的固體進料。視需要 將經至少部分還原之鐵礦細粉作進一步處理。舉例來說， 可將經至少部分還原之鐵礦細粉供給至以熔融浴為基質之 熔煉容器及熔煉成熔融鐵，例如利用諸如Η 1 s m e 1 t製程的 方法。 來自第二容器1 0 5之另一輸出流係經由在第二容器1 0 5 上段中之出口 61排出，其包含熱出氣及夾帶固體。 出氣流經由管線1 1 1輸送至旋風機1 1 3。旋風機1 1 3自 出氣流分離出夾帶固體。固體經由管線1 1 5自旋風機1 1 3 向下流動及經由回流管1 5 5進入第一容器1 0 3中。出氣流 及任何殘留的固體自旋風機1 1 3向上流入至混合室1 1 7中。 自旋風機1 1 3進入混合室1 1 7之出氣與經由管線1 2 3自 再一旋風機1 2 1進入混合室1 1 7之固體混合並將其加熱。 大部分的固體被自混合室1 1 7帶出成為輸出出氣流之部 15 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94丨17636 4 1379910 分0 來自混合室Π 7之出氣及夾帶固體之輸出流經由管線 1 2 5流入至再一旋風機1 2 7中。於旋風機1 2 7中進行固/ 氣分離。經分離之固體經由管線1 2 9自旋風機1 2 7向下流 入至第二容器105中。來自旋風機127之經分離的出氣連 同任何殘留的固體自旋風機1 2 7向上流入至再一混合室 1 3 1 中。 來自旋風機1 2 7之出氣流與混合室1 3 1中之鐵礦細粉混 合並將其加熱。鐵礦細粉係經由加鎖料斗組件1 3 3供給至 混合室1 3 1。大部分的鐵礦進料被經由管線1 3 5自混合室 1 3 1帶至旋風機1 2 1。於旋風機1 2 1中發生固體分離，以致 大部分的固體經由管線1 2 3進入混合室1 1 7。如先前所說 明，固體自混合室1 1 7經由管線1 2 5進入旋風機1 2 7。大 部分的固體自旋風機1 2 7經由管線1 2 9進入第二容器1 0 5。

來自旋風機1 2 1之出氣經由管線1 3 7傳送至出氣處理單 元1 3 9，並於單元中如以下之說明進行處理。明確言之， 利用包括（a)進一步自出氣移除固體、（b)冷卻出氣、（c) 移除H2O、（d)移除C〇2、（e)壓縮、及（f)再加熱之一系列 步驟處理出氣。 來自出氣處理單元139之經處理出氣成為容器103及 1 0 5之流體化氣體。其經由傳送管線1 4 1傳送至容器。流 體化氣體經注入至各容器103及105之底部中。 經由延伸通過第一容器1 0 3之側壁的引入管1 4 3將粒度 小於6毫米之中-高揮發性煤供給至第一容器.1 0 3之下段 16 3 ] 2XP/發明說明書(補件)/94-09/94丨17636 1379910 中 。 此外，經由具有與圖1、2及3中之引入管9相同之基 本構造且將氧向下導入於第一容器103之申心區域中之引 入管145將氧供給至第一容器103中。 如前所述，經由管線1 2 9將經預熱之鐵礦細粉供給至第 二容器105，及經由管線107將來自第一容器103之含有 夾帶固體之熱出氣流供給至第二容器。

此外，經由具有與圖1及2中之引入管9相同之基本構 造且將氧向下導入於第二容器105之中心區域中之引入管 149將氧供給至第二容器105中。 上述煤及流體化氣體連同來自回流管1 1 5之回流固體的 引入至第一容器103中產生流體化氣體及夾帶固體於第一 容器1 0 3之中心區域中的向上流動。隨固體之向上移動， 其逐漸自流體化氣體之向上流脫離並典型上於中心區域與 第一容器1 0 3之側壁之間的環形區域中向下流動。於流體 化氣體之向下流中之滞留固體最终再次被夾帶於流體化氣 體之向上流中。 第一容器1 0 3之中心區域中之流體化氣體及夾帶固體之 向上流係與氧氣之向下流逆流。 在第一容器中，煤經去揮發成炭及煤揮發物，其接著再 分解成氣態產物諸如h2。至少部分的炭及經分解煤揮發物 與氧反應生成CO及其他反應產物。此等反應產生實質的 熱，且如上所述，熱藉由經管線1 0 7流入至第二容器中之 含夾帶固體之熱輸出出氣流傳送至第二容器1 0 5中。 17 312XP/發明說明書(補件)/94-09/941】7636 1379910 上述經預熱鐵礦細粉、來自第一容器1 0 3之含夾帶固體 之熱出氣流、含氧氣體、及流體化氣體之引入至第二容器 中於第二容器105之中心區域中產生氣體及夾帶固體之向 上流動。隨固體顆粒之向上移動，固體顆粒逐漸自氣體之 向上流脫離，並於第二容器1 0 5之中心區域與側壁之間的 環形區域中向下流動。滯留固體最终再次被夾帶於流體化 氣體之向上流中或經由出口 1 0 9自容器排出。

上述經預熱鐵礦細粉、來自第一容器103之含夾帶固體 之熱出氣流、含氧氣體、及流體化氣體之引入至第二容器 105中於第二容器中產生以下之反應。 至少部分的C 0 2 (於鐵礦之還原過程中生成）與碳反應生 成 CCKBoudouard 反應）。 鐵礦細粉經氣態產物C0及H2直接還原成至少經部分還 原之鐵。此等反應依次產生C〇2及H2〇。 在第二容器105之上段中之固體及氣體（諸如經部分還 原之鐵礦顆粒、炭、Η 2及C 0 )之氧化，其產生熱及促進較 小經部分還原礦石顆粒與流體化床内之其他顆粒之控制凝 聚。 本申請人對可達成說明於以上最後一點之含金屬材料 之控制凝聚之一或多個機構的此階段尚不完全清楚明瞭。 然而，不希望受限於以下之評述，在本研究計畫中，本申 請人觀察到生成之凝聚體包含彼此黏著及黏著至較大顆粒 之較小顆粒，尤其係細粉。本申請人推測富含碳之區中之 條件係使得：（a )微米尺寸之經部分及完全還原（即經金屬 18 3】2XP/發明說明書(補件)/94-09/941Π636 1379910 化）之鐵礦顆粒與氧反應及產生熱，且生成之經氧化顆粒變 黏，（b)微細煤顆粒與氧反應及氧化且生成之灰變黏；及（c ) 微細鐵礦顆粒由於經加熱而變黏。本申請人亦推測此等較 小的黏性顆粒黏著至具較高散熱容量之較大顆粒，而得到 可黏著至裝置表面及被於出氣流中自容器帶出之容器中之 較小顆粒之比例降低的整體有利結果。

如前所指，本發明係於申請人為發展C I R C 0 F E R技術以 直接還原鐵礦而進行之持續研究計畫的過程中進行。研究 計晝包括在申請人之3 5 0毫米直徑及7 0 0毫米直徑領試工 廠（p i 1 〇 t p 1 a n t)設置上進行的一系列領試工廠試驗。 以下論述集中於在700毫米直徑容器領試工廠上的研究 工作。 領試工廠包括圖1及2所示類型之裝置。領試工廠係以 循環流體化床在大氣壓力下操作。容器之高度為1 0 . 7米。 容器上段之高度大約為8.9米及内徑為700毫米。容器下 段之高度大約為1 . 8米及内徑為5 0 0毫米。此1 . 8米之高 度包括流體化欄柵及在5 0 0毫米直徑與7 0 0毫米直徑段之 間之過渡段的高度。容器經耐火材料襯裡。 經由使出氣連續通過3個串聯連接的旋風機，處理來自 容器之出氣，以移除夾帶固體。第一個旋風機（旋風機1 ) 接受直接來自容器之出氣。經由設置供壓力密封用之密封 罐將於旋風機中分離之固體送回至容器。第二個旋風機（旋 風機2 )接受來自旋風機1之出氣。經由固體之直接回流（即 沒有密封罐）將於此旋風機中分離之固體送回至容器。第三 19 312XP/發明說明書(補件)/94-09/941 ] 7636 1379910 個旋風機（旋風機3 )接受來自第二個旋風機2之出氣。經 旋風機3分離之固體不送回至容器。 於利用三個旋風機分離固體後，進一步利用徑向流動滌 氣器處理出氣，其進一步自出氣移除固體。利用增稠器濃 縮此等固體，然後使其通過桶式濾機以產生較稠的污泥。

然後利用管冷卻器處理離開徑向流動滌氣器之出氣，該 管冷卻器係經由使其冷卻至在1 0 - 3 0 °C之範圍内而操作， 以使出氣脫水。於利用管冷卻器處理後，將出氣燃燒。 在測試之起始階段中，利用空氣使流體化床流體化，且 稍後利用氮及氫氣之混合物使其流體化。由於未提供製程 出氣之處理及再循環（例如，C 0 2移除及壓縮），因而無法 將其送回至容器中作為流體化氣體。在此方面，使用氫氣 以模擬使用經處理出氣作為流體化氣體的效果。 概言之，研究工作展示以下結果： 利用氧注入之煤基流體化床還原方法之概念產生具至 多7 8%之金屬化程度的經還原產物。 將氧注入至於床中具至多4 2 %金屬鐵之流體化床中及/ 或其附近似乎可行，而不會生成黏著物。 在於產物中至多4 8 °/。之金屬鐵載入量下，同時還原鐵礦 及部分燃燒煤作為單一床容器中之能量的概念似乎可行。 由於希望將氧化熱傳回至床中，同時使鐵再氧化程度減 至最小，因而容器中之氧引入管的位置相當重要。對於測 試的條件，4米的位置恰當。 高粦B r 〇 c k m a η鐵礦被成功地流體化及還原，而未產生 20 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-09/941 ] 7636 1379910 過量的塵粉。（Brockman礦石係可購自Hamers ley Iron Pty Ltd, Perth, Western Australia 之易碎西澳鐵礦。） 實驗計畫之目的： 主要目的係要以高碌Brockman礦石（-3毫米）及Blair A t h ο 1煤達成穩定操作一顯著量的時間。

計畫係要使氧引入管位於容器之低位置（在分佈器板 (未示於圖中）上方1.9米）而以低鐵礦進料（於產物出料中 至多2 0 %)操作兩天。目標接著係要使氧引入管位於上方位 置（在分佈器板上方3.8米）而以高礦石進料（於產物中至 多70%)操作三天。 開機： 於2 0 0 3年1 2月9日上午6時逐漸加熱使用氧化鋁作為 床材料之7 0 0毫米容器（以下亦稱為「C F B」）而開始試驗。 一旦達到標的溫度，則將煤及氧於下午3時5 0分引入至容 器中。將氧速率提高至1 0 5 N m3 /小時，同時煤速率係在 3 0 0 - 4 5 0公斤/小時之範圍内。 以煤及氣操作，1 0 / 1 2 / 0 3 - 1 1 / 1 2 / 0 3 在1 0 / 1 2 / 0 3日以煤、空氣及氧進行操作。操作相當平 順，系統相當快速地穩定，且容器維持其9 0 0 - 9 3 0 °C之溫 度，而未發生任何問題。 此期間内的標準操作條件如下。

CFB溫度：底部9 3 0 °C及頂部9 0 0 °C 流體化氣體流率：]4 0 N m3 /小時（N 2)及3 0 0 N m3 /小時 (空氣） 21 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94丨]7636 1379910 CFB 壓降：80-140 毫巴（mbar) 氧流率：至多1 0 0 N m3 /小時 N2遮蔽氣體流率：30 Nm3 /小時 煤進給速率：3 4 0 - 4 5 0公斤/小時 結果之概要如下：

床出料速率：1 0 0 - 1 6 0公斤/小時 旋風機3出料：1 0 - 1 4公斤/小時 出氣分析 C0/C02 12.8/8.7=1.47 % Η 2 7.6 %CH. 0.7 排出產物乾淨，其僅有一些看來像是殘留耐火材料之+ 2 毫米的小塊。產生塵粉合理地低，對最終旋風機出料記述， 其為出料之< 1 0 %。 以鐵礦（1 0 - 1 4 0公斤/小時）、煤及氧（引入管高度2米） 操作，1 0 / 1 2 / 0 3 - 1 2 / 1 2 / 0 3 10/12/03 22:00-11/12/03 06:00 ：鐵礦為 10 公斤 /小

於2003年12月10日下午10時，將鐵礦（<3毫米）以 1 0公斤/小時之速率引入至進給系統中。亦將氫以2 0 Nm3 /小時之速率引入至流體化氣體中，以模擬使用經處理出 氣作為流體化氣體。操作平順，床的 △ P維持於約1 0 0 - 1 2 0 毫巴，且溫度分佈於床的底部和頂部之間僅具有1 0 °C之範 圍。 產物出現細粉，而無任何黏著物或凝聚物的跡象。然 22 312XP/發明說明書(補件)/94-09/941 ] 7636 1379910 而，當篩選產物（於2毫米下）時，發現一些較大的鱗片型 材料，但其僅佔總產物的極小比例。鱗片似乎係由灰/炭 所組成，且其可能會形成於容器壁或容器中之分佈器板上。 此期間内的標準操作條件及結果如下。

CFB溫度：底部9 3 0 °C及頂部9 0 0 °C

流體化氣體流率：3 5 0 N m3 /小時（N 2)及2 0 N m3 /小時 (HO

CFB壓降：100-130毫巴 氧流率：1 0 0 - 1 1 5 N m3 /小時 N 2遮蔽氣體流率：3 0 N m3 /小時 煤進給速率：2 8 0 - 3 6 0公斤/小時 鐵礦進給速率：1 0公斤/小時 結果之概要如下： 床出料速率：1 2 5公斤/小時 旋風機出料：1 5公斤/小時 出氣分析 C0/C02 10.3/9.7=1.06 % η 2 9. 2 % C Η 4 2. 0 1 1 / 1 2 / 0 3 0 6 : 0 0 - 1 1 / 1 2 / 0 3 1 2 : 0 0 :鐵礦為 2 0 公斤 / 小 生 於2003年12月11日上午6時，將鐵礦進給速率提高 至20公斤/小時，直至2003年12月11日上午12時為止， 且亦將氫氣速率提高至40 Nm3 /小時。操作持續平順而無 任何不順。容器床壓力係維持於約8 0 - 1 0 0毫巴，且溫度分 23 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94 ] 17636 1379910 佈於床的底部和頂部之間僅具有1 0 °c之範圍。 產物之外觀持續良好，而無任何黏著物或凝聚物的跡 象。如前，唯一的例外為鱗片型材料的零散物件，其看來 係由灰/炭所組成。 此期間内的標準操作條件及結果如下。

CFB溫度：底部9 5 2 °C及頂部9 4 0 °C

流體化氣體流率：3 5 0 N m3 /小時（N 2)及4 0 N m3 /小時 (HO CFB壓降：80-100毫巴 氧流率：1 1 2 N m3 /小時 N2遮蔽氣體流率：30 Nm3 /小時 煤進給速率：4 3 0公斤/小時 鐵礦進給速率：20公斤/小時 結果之概要如下： 床出料速率：1 2 5公斤/小時 旋風機3出料：1 5公斤/小時 出氣分析

生 24 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94 ] 17636 1379910 概述：

於2003年12月11日上午12時，將鐵礦進給速率提高 至40公斤/小時，並以此速率操作直至2003年12月12 曰上午6時為止，同時將氫氣速率維持於40 Nm3/小時及 煤速率大約為3 6 0 - 4 2 0公斤/小時。操作持續平順而無任 何不順，且鐵產物出料經高度金屬化。產生塵粉亦低，其 為來自最終旋風機（即旋風機3 )之總出料的低於1 0 %。容器 床 △ P係維持於約9 0 - 1 3 5毫巴，且溫度分佈於床的底部和 頂部之間具有低於1 0 °C之範圍。 結果 產物之外觀持續良好，而無任何黏著物或凝聚物的跡 象。 此期間内的標準操作條件及結果如下。

C F B溫度：底部9 5 3 °C及頂部9 4 1°C 流體化氣體流率：3 7 0 N m3 /小時（N 2 )及4 0 N m3 /小時 φ (H2) CFB壓降：98-130毫巴 氧流率：1 1 3 N m3 /小時 N2遮蔽氣體流率：30 Nm3/小時 煤進給速率：4 2 6公斤/小時 鐵礦進給速率：40公斤/小時 結果之概要如下： 床出料速率：1 9 0 - 2 1 0公斤/小時 旋風機3出料：1 5 - 2 0公斤/小時 25 3 ] 2XP/發明說明書(補件)/94-09/94丨17636 1379910 出氣分析 C0/C02 9.9/11.4=0.87 12.9 % C Η 4 2. 9 產物分析：（1 1 / 1 2 / 0 3 ) 質量％ Fe(T) Fe" Fe° %金屬 化 產物中之 %Fe° 11/12/03 15:00 磁性 30 74. 38 14. 59 57. 44 77. 2 25. 8 非磁性 70 4. 95 11/12/03 19:00 磁性 34. 8 71. 56 19. 33 50. 75 70. 9 26. 8 非磁性 65. 2 2. 98 11/12/03 23:00 磁性 27. 4 66. 4 20. 22 45. 66 68. 8 21. 1 非磁性 72. 6 4. 03 12/12/03 02:00 磁性 24. 6 67. 1 22. 1 42. 53 63. 4 19. 7 非磁性 75. 4 4. 3 12/12/03 06:00 磁性 19. 6 68. 86 22. 55 43. 48 61. 8 15. 7 非磁性 80. 4 2. 73

所達成之高金屬化（7 0 - 7 7 °/»)顯示氧引入管（即使係於其 之1.9米位置處）未穿透太遠至床之底部，且於床内有良好 的隔離。床的下部富含鐵。床的較高部分富含碳，且其與 氧引入管交互作用產生熱，且此熱接著經由將固體再循環 至床之下部而傳送回到床中。出氣中之低的C 0 / C 0 2比顯 示達成高後燃燒，且能量值傳回至床中，同時於產物出料 中維持高金屬化程度。 產物中之鐵含量及金屬化程度顯示700毫米容器可以氣 化模式以至多2 0 - 2 5 %之金屬鐵含量操作，而不會有任何關 於黏著物的問題。此係一項顯著的成就。 氣引入管檢查（12/12/03) 將引入管自700毫米容器取出，並於曰期12/12/03進 行檢查。 總而言之，引入管乾淨。水冷卻管以及噴嘴尖端沒有任 何材料累積的跡象。 26 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94 ]] 7636 1379910 將引入管重新設置於容器中之較高位置處（即在分佈器 板上方3. 8米）。以煤及氧重新開始容器，然後一旦穩定後 再引入鐵礦及氮。 以鐵礦（1 1 0 - 2 0 0公斤/小時）、煤及氣（引入管4米高度） 操作 06:00-12:00 ：鐵礦為1 1 0公斤/小時 概述：

於上午6時25分，將鐵礦進給速率逐步提高至110公 斤/小時，並以此速率操作直至上午1 2時為止，同時亦將 氫氣速率於2小時期間内逐步提高至1 1 0 N m3 /小時。煤 速率大約為3 6 0 - 4 0 0公斤/小時。操作持續平順而無任何 不順，且來自容器之鐵產物出料至多78 %經金屬化。產生 塵粉亦低，其為來自最終旋風機（即旋風機3 )之總出料的 〈1 0 %。容器床△ P係維持於約9 0 - 1 3 5毫巴，且溫度分佈於 床的底部和頂部之間具有低於5 °C之範圍。 將引入管高度自1 . 9米提高至3 . 8米似乎並不會影響床 溫度分佈。事實上，溫度分佈自頂部至底部低於5 °C 。 結果： 產物之外觀持續良好，而無任何黏著物或凝聚物的跡 象。 此期間内的標準操作條件及結果如下。

C F B溫度：底部9 5 3 °C及頂部9 5 1 °C C F B流體化氣體流率：於8 6 0 °C下1 0 N m3 /小時（N 2)， 於 7 4 0 °C 下 1 1 0 N m3 / 小時（N 2)，於 6 8 0 °C 下 1 8 0 N m3 / 小 27 312XP/發明說明書(補 ffi/94_09/94117636 1379910 時（N 2 )，及於 8 6 0 °C 下 1 1 0 N m3 / 小時（Η 2) CFB壓降：80-100毫巴 氧流率：11 0 N m3 /小時 N 2遮蔽氣體流率：3 0 - 4 0 N m3 /小時 煤進給速率：3 6 0 - 4 0 0公斤/小時 鐵礦進給速率：1 1 0公斤/小時 結果之概要如下：

床出料速率：1 62公斤/小時 旋風機3出料：1 6公斤/小時 出氣分析

利用較高的氧引入管位置，可維持較低引入管的均勻床 溫度分佈。此顯示即使係使氧引入管在3. 8米位置，固體 再循環分佈係使得可將足夠的熱傳送回到床底部中。 容器及旋風機中之溫度分佈顯示對於鐵礦進給速率增 加直至〗1 0公斤/小時可能沒有增加塵粉。來自最終旋風 機之出料4目對於容器亦未顯著地改變。此顯示鐵礦的分解 程度不如預期，或所產生之任何細粉於氧引入管之高溫區 域中再凝聚。 U/12/03 12:00-16/12/03 05:00:鐵礦為 120-230 公 斤/小時 28 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94丨17636 1379910 概述： 對於自13/12/03 17:00至16/12/03 12:00之此操作的 第一期間，操作速率大約為1 2 0公斤/小時之鐵礦進料。 此包括沒有進料的干擾期間。最终期間係以大約2 3 0公斤 /小時之鐵礦進料操作。

利用2 3 0公斤/小時鐵礦進給速率之操作平順沒有任何 不順，且來自C F B之鐵產物出料係自4 8 %至7 8 %經金屬化。 產生塵粉亦低，其為來自旋風機3之總出料的< 1 0 %。容器 床△ P係維持於約8 0 - 1 0 0毫巴，且溫度分佈範圍現於床的 底部和頂部之間增加至約2 0 °C 。 在2 0 0公斤/小時之較高鐵礦進給速率下，操作容器使 CFB溫度分佈之範圍增加，其中床之底部現較床中間冷至 至多2 0 °C 。在較高鐵礦進給速率下，金屬化程度亦較低， 但其仍在60-80%之金屬化範圍内。 結果：

產物之外觀持續良好，而無任何黏著物或凝聚物的跡 象。 此期間内的標準操作條件及結果如下。 CFB溫度：底部9 4 7 °C及頂部9 6 0 °C F B氣體加熱器溫度：7 4 0 °C及6 1 5 °C主加熱器 C F B流體化氣體流率：於8 4 0 °C下2 0 N m3 /小時（N 2)， 於 7 4 0 °C 下 1 0 0 N m3 / 小時（N 2)，於 6 1 5 °C 下 1 8 5 N m3 / 小 時（N 2)，及於 8 4 0 °C 下 1 4 0 N m3 / 小時（Η 2) CFB壓降：83-96毫巴 29 3 ] 2ΧΡ/發明說明書(補件)/94-09/94117636 1379910 氧流率：1 1 3 N m3 /小時 N 2遮蔽氣體流率：3 0 - 4 0 N m3 /小時 煤進給速率：3 8 0公斤/小時 鐵礦進給速率：2 0 0公斤/小時 結果之概要如下：

床出料速率：2 2 7 - 2 8 6公斤/小時 旋風機3出料：1 8 - 2 4公斤/小時 出氣分析（15/12/03 04:00) C0/C02 11/10. 4=1. 06 % Η 2 16.5 °/〇ch4 1 . 4 產物分析：（1 3 - 1 5 / 1 2 / 0 3 ) 質量％ C(T) Fe(T) Fe" Fe° %金屬化 13/12/03 17:00 磁性 40. 2 - 75. 55 22. 1 51. 37 68. 0 非磁性 59.8 - 8. 11 13/12/03 20:00 磁性 54. 2 1.8 78. 35 15. 33 61. 18 78. 1 非磁性 45.8 80. 3 5. 03 13/12/03 17:00 旋風機3出料 12. 89 2.73 2. 47 19. 2 13/12/03 20:00 旋風機3出料 15. 74 3. 12 6. 67 42. 4 15/12/03 02:00 磁性 51. 3 - 78. 85 19. 6 58. 87 74. 7 非磁性 48. 7 - 7. 29 15/12/03 05:00 磁性 57. 2 - 77. 44 17. 27 57. 65 74.4 非磁性 42.8 - 4. 55 15/12/03 07:00 磁性 62.8 0. 9 76. 93 17. 38 58.43 75. 9 非磁性 37. 2 72. 5 11. 25 15/12/03 02:00 旋風機3出料 20. 29 7. 77 5. 38 26. 5 15/12/03 05:00 旋風機3出料 21. 73 7.69 6. 28 28. 9 15/12/03 12:00 磁性 59. 2 . - 76. 9 18. 1 56. 6 73. 6 非磁性 40.8 - 31.0 4. 7 22. 0 70.9 15/12/03 16:00 磁性 62. 7 1. 9 73. 6 32. 5 36.0 48.9 非磁性 37.3 53.6 27. 6 8.4 13. 2 48.0 15/12/03 22:00 磁性 59. 6 - 71. 5 28. 0 39. 0 54. 5 非磁性 40. 4 - 20. 4 3.9 11. 0 54.0 16/12/03 02:00 磁性 53. 3 - 74. 1 26. 8 43. 5 58.7 非磁性 46. 7 - 13. 7 3.7 2.8 20. 1 16/12/03 04:00 磁性 62. 7 1. 6 74. 4 29.5 40. 0 53.8 非磁性 37. 3 63.8 16.8 5. 7 5. 4 32. 2

30 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94】丨7636

1379910 在高鐵礦進給速率（2 0 0公斤/小時）下，來自容 料顯著地增加，而來自最終旋風機之出料僅輕微地 然而，來自最終旋風機之出料相對於容器似乎並未 進一步觀察到出料中之< 0 . 1毫米之細粉量較進料4 < 0 . 1毫米之細粉量低。此顯示鐵礦的分解程度不如 或所產生之任何細粉於氧引入管之高溫區域中再凝 於在較高的鐵礦進給速率下，整個旋風機系統中沒 的溫度增加，因而在整個旋風機中的溫度分佈亦支 果。在高鐵礦進給速率期間產物金屬化程度維持於 之範圍内，同時產物出料具有至多48%之金屬鐵。 氣引入管及容器檢查（16/12/03及19/12/03) 將引入管自700毫米容器取出，並於16/12/03 檢查。總而言之，引入管相當乾淨。水冷卻管具有 材料塗層，而噴嘴尖端則相當乾淨。累積的性質（薄 薄）顯示其將不會導致任何操作問題。 鐵分佈及凝聚 使用作為流體化床進料之B r 〇 c k m a η礦石樣品的 示大約1 0 . 6 %低於4 5微米之細粉含量。預期此等單 來自旋風機3之輸出或以增稠器污泥出現。由於Br 礦石的易碎特性，因而預期在加工過程中將會產生 細粉。因此，預期經由旋風機3離開系統之鐵單元 比將超過1 0 . 6 %。 經觀察到輸入至流體化床之鐵單元的大約7 %以i 風機3之直接輸出（大約4 %)或以來自徑向流動滌氣 312XP/發明說明書(補件)/94-09/941丨7636 器之出 增力σ 。 改變。 7之 >預期， 聚。由 有顯著 持此結 6 8 - 7 8 % 曰進行 一薄的 片狀且 分析顯 元係以 '〇 c k m a η 額外的 的百分 I自旋 器之輸 31 1379910 出（大約3 %)經由旋風機3排出。分析來自流體化床之主產 物輸出顯示在製程内存在凝聚機構。此機構看來主要係較 小顆粒（典型上係小於1 0 0微米之顆粒）彼此凝聚及與較大 顆粒凝聚。 可對圖1至4所示之本發明之具體例進行許多修改，而 不脫離本發明之精神及範圍。 【圖式簡單說明】

本發明已參照'附圖作進一步說明，其中： 圖1係根據本發明直接還原含金屬進料之裝置之一具體 例的圖式； 圖2係說明圖1所示之氧氣注入引入管之引入管尖端區 域的圖式；及 圖3係更詳細顯示圖2之引入管尖端區域的概略說明。 圖4係根據本發明直接還原含金屬進料之裝置之另一具 體例的圖式。 【主要元件符號說明】 3 容 器 5 固 體 傳 送 裝置 7 容 器 側 壁 9 引 入 管 11 引 入 管 尖 端 13 容 器 底 部 25 出 σ 27 出 σ 312XP/發明說明書(補件)/94-09/94 ]】7636 32 1379910

29 固 體 回 流 管 3 1 中 心 區 域 6 1 出 口 7 1 出 口 7 3 中 心 管 7 5 外 部 水 冷 卻 夾套 7 7 通 道 1 03 第 一 容 器 10 5 第 二 容 器 1 07 管 線 10 9 出 D 111 管 線 113 旋 風 機 115 管 線 117 混 合 室 12 1 旋 風 機 1 23 管 線 1 25 管 線 12 7 旋 風 機 1 29 管 線 13 1 混 合 室 1 33 加 鎖 料 斗 組 件 1 35 管 線 1 37 管 線 3 ]2XP/發明說明書(補件)/94-09/94] 17636 1379910 1 39 出氣處理單元 141 傳送管線 143 引入管 145 引入管 1 49 引入管 15 5 回流管 17 4 中心管尖端

17 6 水冷卻失套之下端

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Claims (1)

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十、申請專利範圍：

1 . 一種於流體化床中還原含金屬材料之裝置，其包括用 於容納流體化床之容器，用於將含金屬材料、固態含碳材 料、含氧氣體及流體化氣體供給至容器中以於容器中形成 流體化床之手段，其中，該含氧氣體供給手段包括至少一 含氧氣體注入引入管，該含氧氣體注入引入管包括具有出 口之引入管尖端，該引入管尖端係經設置用於將含氧氣體 以對垂直在正負40度之範圍内之向下流動注入至容器 中，其特徵在於該含氧氣體注入引入管包括含氧氣體之中 心管以及位於中心管之外側用於注入遮蔽氣體的通道。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該引入管尖端 係經設置用於將含氧氣體以對垂直在正負1 5度之範圍内 之向下流動注入至容器中。 3. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中，該引入管 尖端係方向向下。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該含氧氣體注 入引入管係經水冷卻。 5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中，至少該引入管 尖端包括外部水冷卻夾套。 6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該用於注入遮 蔽氣體之通道係在橫截面中之環形區域。 7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中，該橫截面中之 環形區域係位於中心管與外部水冷卻夾套之間。 8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該中心管之下 35 94117636 1379910 端係相對於外部水冷卻夾套之下端凹入。 9.如申請專利範圍第5至7項中任一項之裝置，其中， 該中心管具有自管之内表面延伸至外表面的切面。 1 0 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該引入管係 經設置成使該引入管尖端係位在遠離容器側壁之容器的中 心區域中。 1 1 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該引入管係 向下延伸通過容器之頂端壁。

1 2.如申請專利範圍第1 1項之裝置，其中，該引入管係 垂直向下延仲通過容器之頂端壁。 1 3.如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該引入管係 先延伸通過容器側壁，然後再向下延伸。 1 4.如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該引入管係 先水平延伸通過容器側壁，然後再向下延伸。 15. —種於容器中於流體化床中還原含金屬材料之方 φ 法，其包括將含金屬材料、固態含碳材料、含氧氣體及流 體化氣體供給至流體化床中及於容器中維持流體化床，使 容器中之含金屬材料至少部分還原，及將包含該至少經部 分還原之含金屬材料之產物流自容器排出及分離出氣流， 以及經由一個或多於一個引入管將含氧氣體以對垂直在正 負40度之範圍内之向下流動注入至容器中，其特徵在於此 方法包括注入氮及/或蒸汽及/或其他適當的遮蔽氣體及 遮蔽引入管尖端之下端。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，該方法包括 36 94117636 1379910 經由具有設置於容器側壁内側之方向向下之引入管尖端的 引入管將含氧氣體注入至容器中之中心區域中。 1 7.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中，該方法包括 以水冷卻引入管尖端。 1 8 .如申請專利範圍第1 5至1 7項中任一項之方法，其 中，該方法包括以足夠的速度注入含氧氣體，而於引入管 尖端之區域中形成實質上無固體區。

1 9 .如申請專利範圍第1 8項之方法，其中，以在5 0 - 3 0 0 米/秒範圍内之速度注入該含氧氣體。 2 0 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，將該遮蔽氣 體以含氧氣體速度之至少60 %之速度注入至容器中。 2 1 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，將含金屬材 料、固態含碳材料、含氧氣體及流體化氣體供給至流體化 床中，及利用（a)含氧氣體之向下流動，（b)與含氧氣體之 向下流動逆流之固體及流體化氣體之向上流動，及（c )在固 體及流體化氣體之向上流動外側之固體的向下流動維持流 體化床。 2 2 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，還原尺寸小 於.6毫米之鐵礦細粉。 2 3.如申請專利範圍第2 2項之方法，其中，該細粉在0 . 1 至0. 8毫米範圍内之平均粒度。 2 4.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，將包含至少 經部分還原之含金屬材料之產物流自容器之下段排出。 2 5.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，該產物流亦 37 94117636 1379910 包含其他固體，該方法係包括自產物·流分離出至少一部分 的其他固體，及將分離出之固體送回至容器。 2 6.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，自出氣流分 離出夾帶固體。 2 7 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，維持一循環 流體化床及將夾帶固體送回至容器之下部。 2 8.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，利用來自容 器之出氣預熱含金屬進料。

2 9 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，在預熱步驟 之後處理出氣，及將至少一部分之經處理出氣送回至容器 作為流體化氣體。 3 0 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，該出氣處理 包括下列之一或多者：（a)移除固體，（b)冷卻，（c)移除 H2O，（d)移除C〇2，（e)壓縮，及（f)再加熱。 3 1 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，該出氣處理 包括將固體送回至容器中。 3 2.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，其係於單一 容器中以單段製程進行。 3 3.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，其係於二或 多個容器中以多段製程進行。 3 4.如申請專利範圍第3 3項之方法，其中，該多段製程 包括藉由在第一容器中在流體化床中在固態含碳材料與含 氧氣體之間之反應產生熱的第一段，及於第二容器中於流 體化床中還原含金屬材料，其中經由來自第一流體化床之 38 94117636 1379910 熱出氣及夾帶固體流將熱部分供給至第二流體化床。 3 5.如申請專利範圍第3 3或3 4項之方法，其中，亦將 含氧氣體供給至第二容器。 3 6.如申請專利範圍第3 5項之方法，其中，經供給至第 二容器之含氧氣體的引入係在經控制的條件下進行，以致 發生期望之較小經還原礦石顆粒與其他進料顆粒凝聚形成 較大經還原礦石顆粒。

3 7.如申請專利範圍第1 5項之方法，其中，該含氧氣體 包含至少90體積％之氧。

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