專利名稱：還原金屬氧化物的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬氧化物特別是鐵氧化物的還原方法，以及涉及一種用于實施該方法的裝置。
金屬氧化物，特別是礦石，但也可為各種被回收的金屬氧化物的直接還原方法在最近幾年得到很大發(fā)展。
文獻LU-60981-A中描述了一種用于制造海綿鐵的方法，該方法包括通過從一側(cè)向中央放置材料，首先填入碳，及然后在碳焦化后，填入顆粒狀或粉碎的，已預(yù)熱到反應(yīng)溫度的鐵礦石的方式的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爐膛反應(yīng)器的使用，固定的刮板使碳朝向熔爐的中央運動并隨著旋轉(zhuǎn)爐膛的轉(zhuǎn)動將焦炭與礦石混合，反應(yīng)后，爐料從中央豎并排出。
目前的技術(shù)狀態(tài)的一個缺點是碳中的易揮發(fā)成份沒有參加金屬氧化物的還原過程。這種方法不能實現(xiàn)較高的生產(chǎn)率或在爐料的材料和溫度方面的較高的均勻性。
本發(fā)明的目的是提出一種用于還原金屬氧化物的方法，其可更高效地利用含碳還原劑的易揮發(fā)成份的還原能力。
依照本發(fā)明，這個目的是通過在帶有環(huán)形旋轉(zhuǎn)爐膛的熔爐中還原金屬氧化物的方法來實現(xiàn)的，其中含碳還原劑和金屬氧化物被放置在所述旋轉(zhuǎn)爐膛的一部分上的帶形區(qū)域(strip)上并然后以大致為螺旋形的運動被送到一排料裝置，其特征在于還原劑被預(yù)熱并在其放置到旋轉(zhuǎn)爐膛上之前或期間與被預(yù)熱的金屬氧化物混合，在第一個還原階段，含碳還原劑的易揮發(fā)成份(主要是甲烷和氫氣)被用于金屬氧化物的初步還原，且在第二個還原階段，使用一氧化碳。
不象在目前的技術(shù)狀態(tài)下的方法，根據(jù)本發(fā)明的方法利用了含碳還原劑中的一部分易揮發(fā)成份特別是甲烷和氫氣的還原能力。
根據(jù)本發(fā)明的方法，使得可以通過金屬氧化物和含碳還原劑的混合、通過迫使含碳還原劑的易揮發(fā)成份穿過形成爐料的預(yù)熱的混合物來有效地利用其還原能力來增快反應(yīng)速度。
本方法的一個優(yōu)點在于易揮發(fā)成份，即來自含碳還原劑的干餾氣體，被用在金屬氧化物還原的第一階段，而在已知的方法中，這些氣體被燃燒并用來加熱固態(tài)物料。
因此，金屬氧化物分兩個階段還原或通過至少兩種不同的化學(xué)反應(yīng)還原。這些反應(yīng)階段可以同時發(fā)生或相繼發(fā)生。
第一個還原階段使用含碳還原劑加熱過程中釋放的氫氣和/或甲烷來進行，在溫度低于900℃時，這些反應(yīng)的反應(yīng)動力學(xué)比一氧化碳的好。前面所述的易揮發(fā)成份逐漸地釋放，并在操作條件下特別是關(guān)于反應(yīng)溫度與放置在熔爐爐膛上的金屬氧化物相接觸，從而參加所述氧化物的還原。
金屬氧化物和釋放出的還原氣體在盡可能高的溫度下接觸，但不打亂還原過程的進程。含碳還原劑優(yōu)選地預(yù)熱到200℃的溫度，而金屬氧化物優(yōu)選地預(yù)熱到850℃的溫度。
這兩種成份優(yōu)選的是利用從熔爐中排入熱交換器中的可燃氣體回收的熱量來預(yù)熱。
這些操作條件導(dǎo)致每單位表面積生產(chǎn)能力的提高以及每單位數(shù)量的還原金屬氧化物產(chǎn)物排入大氣中的二氧化碳量的減少。
得地對這些氣體的速度的控制，這個方法也具有向熔爐外排出更少灰塵的優(yōu)點，同時保持熔爐的體積最小。得到的海綿狀金屬整體上在還原程度方面具有比有已知技術(shù)得到的產(chǎn)品更好的均勻性。
優(yōu)選的是使用至少10％過剩的含碳還原劑，這個過剩量是相對于氧化物還原所需要的理論計算量來確定。
根據(jù)一特定的實施方式，提出了一種在旋轉(zhuǎn)爐膛熔爐中金屬氧化物直接還原的方法，其中，在環(huán)的一定寬度上的所謂的爐膛進料區(qū)的一部分上，放置含有若干層的爐料，環(huán)的寬度取決于熔爐的直徑和容量。這些層可以同時放置或相繼地放置。
在這些層中的金屬氧化物和含碳還原劑的濃度可以不同。優(yōu)選地是，上面各層中的金屬氧化物的濃度大于下面各層中金屬氧化物的濃度。結(jié)果各下層中含有過剩的含碳還原劑，因而各上層中的含碳還原劑的濃度小于下面各層中的。在這種情況下，金屬氧化物存在一濃度梯度，從爐膛在爐料的上表面的方向上濃度遞增。因此，在各深層中釋放出的更大量的易揮發(fā)成份且這些氣體穿過各層向爐料上表面擴散，在該處這些易揮發(fā)成份遇到高濃度的金屬氧化物。由于各下層的溫度比各上層的溫度低，含碳還原劑的易揮發(fā)成份逐漸地在各下層中釋放，并且在它們向上表面擴散過程中，遇到非常熱的金屬氧化物。實際上，各上層比各下層熱，首先是由于各上層含有更高濃度的預(yù)熱溫度比含碳還原劑高的金屬氧化物，且其次是由于這些層與熔爐環(huán)境相接觸。因此，易揮發(fā)成份更有效地參與金屬氧化物的還原。
優(yōu)選的是，在下層中含碳還原劑的濃度位于理論上金屬氧化物完全還原所需的濃度和100％重量百分比濃度之間，優(yōu)選的是在30％和70％重量百分比之間，更優(yōu)選的是在35％和60％重量百分比之間。
在上層中的含碳還原劑的濃度優(yōu)選的為小于25％重量百分比，且更為優(yōu)選的是小于16％重量百分比。
根據(jù)一有利的實施形式，爐料在熔爐內(nèi)被加熱到900到1250℃的溫度，且優(yōu)選的是1050到1150℃。
在避免金屬氧化物結(jié)塊的同時較好是使用盡可能高的進料溫度下的爐料。
優(yōu)選的是，含碳還原劑和金屬氧化物的混合物，或爐料，在其駐留在爐內(nèi)期間被翻動并逐漸混合。
根據(jù)另一個優(yōu)選的實施方式，爐料的表面上被形成溝槽或波紋的形狀以通過增加來自熔爐的輻射效率以及通過增加與熔爐環(huán)境的熱交換表面積來提高熔爐上部與爐料之間的熱交換。
溝槽或波紋的斜度一般在40°到65°之間。
優(yōu)選地，在爐料表面上形成鋸齒形表面。
根據(jù)一優(yōu)選的實施方式，爐料或混合物被填裝到環(huán)狀爐膛的一內(nèi)部上且被以一大致螺旋形運動朝著爐膛的外部傳送，且在反應(yīng)后，通過環(huán)的外部排出。
混合物一般在四轉(zhuǎn)或更多轉(zhuǎn)后被排出。
含碳還原劑和金屬氧化物的混合物的一層或多層優(yōu)選的是被放置在對應(yīng)環(huán)的寬度的1/4或更小的一部分上。
在它駐留在爐膛內(nèi)期間，爐料的容積密度減小，即它的體積增大，爐料的流動性改變，且特別地，靜止角增加，即隨著旋轉(zhuǎn)爐膛熔爐內(nèi)的爐料的前進波紋或溝槽的斜度會越來越陡。
根據(jù)一優(yōu)選的實施方式，當(dāng)爐料被從旋轉(zhuǎn)爐膛的中央部分朝外部傳送時，條形區(qū)域所占的寬度在此過程中逐漸變化。在此過程中爐料的毛體積的增加主要是由鋸齒形表面斜度以及條形區(qū)域的寬度的增加來補償。
在還原過程中釋放出的氣體的后燃(post-combustion)優(yōu)選的是在熔爐環(huán)的內(nèi)部進行。
優(yōu)選的是，氣體的排放與熔爐內(nèi)爐料的運動沿徑向發(fā)生在相對的方向上。
還原劑和金屬氧化物通常通過從可燃氣體和后燃氣體中回收的熱量預(yù)熱。
在金屬氧化物和/或含碳還原劑中混入一些石灰是有好處的，首先由于所述的石灰在反應(yīng)過程中作為催化劑且其次由于它可防止海綿狀金屬粘結(jié)現(xiàn)象。另外，石灰一般有助于生鐵的脫硫以及形成更易流動的鐵渣或爐渣。
在一特定的應(yīng)用中，包含金屬氧化物和含碳還原劑的混合物的層由一層含有這些成份的顆粒形成。
名詞“金屬氧化物”包括金屬礦石，特別是鐵礦石，以及來自鐵和鋼的制造過程及鑄造廠，例如鼓風(fēng)爐，鋼廠，電爐或軋鋼機的有待回收的金屬氧化物，以及含有焦炭粉末或含炭的這些氧化物源的混合物，必要時可為顆粒形式。
名詞“含碳還原劑”被理解為任何固態(tài)或液態(tài)形式的含碳材料，例如，炭、褐煤和石油的衍生物。一般地，還原劑是在還原過程中具有盡可能高的易揮發(fā)成份濃度的炭，優(yōu)選的是，易揮發(fā)成份的濃度超過15％。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，也提出一種用于金屬氧化物還原的旋轉(zhuǎn)爐膛熔爐，所述的熔爐包括一環(huán)形的旋轉(zhuǎn)爐膛，其細分為一進料區(qū)；至少一個與進料區(qū)相鄰的中間區(qū)；與中間區(qū)域相連的排料區(qū)。
進料區(qū)包括一種用于在旋轉(zhuǎn)爐膛的條狀區(qū)域(stip)放置爐料的裝置，爐料包含一層或多層的金屬氧化物和還原劑的混合物。
熔爐中間區(qū)以及可能地進料區(qū)包括一在隨著爐膛轉(zhuǎn)動徑向移動爐料的同時逐漸攪拌爐料的一上面部分和一下面部分的裝置。
排料區(qū)包括一種能使金屬化爐料在一個或多個排料點排出的排料裝置。
在一優(yōu)選的實施方式中，熔爐包括一用于在放置層的表面上產(chǎn)生溝槽或波紋的裝置，以便獲得一基本上為鋸齒形的表面。
用于放置一層或多層金屬氧化物和還原劑的混合物的裝置可以包括一在放置那些層之前、之后或期間用于趁熱混合含碳還原劑和金屬氧化物的裝置。
根據(jù)一特定的實施形式，排料裝置包括一螺旋輸送機或?qū)б?deflector)。在使用導(dǎo)引器來進行從熔爐中排料的情況下，熔爐環(huán)的寬度可能比使用螺旋輸送機時的大，因為，考慮到在熔爐內(nèi)彌漫的高溫，超過一定長度時，螺桿傳動(wormdrive)在機械上負載過大。
熔爐優(yōu)選地包括一個用于攪拌的設(shè)備，該設(shè)備包含設(shè)置有象攪拌器各齒一樣布置的葉片的攪拌器，所述攪拌器被固定在熔爐中并在徑向上布置。
所述攪拌器包括穿入所述層同時在徑向上朝環(huán)的排料側(cè)移動混合物的葉片。
葉片一般被偏置，即，相對由前面攪拌器的葉片形成的溝槽或波紋以稍微交錯的方式布置，以便移去或整平每個溝槽的一側(cè)且從而形成一新的溝槽。
根據(jù)一優(yōu)選的實施方式，所提供的裝置使得可通過第一個作用推倒作為溝槽最熱部分的鋸齒的尖峰到溝槽的凹部，且通過第二個作用，將每個鋸齒的一個面帶到相鄰鋸齒的一個面上以便蓋住由第一個作用帶來的物料。
葉片的工作角度優(yōu)選的相對溝槽切線方向位于20°到30°之間，葉片的工作角度可在任意時刻被調(diào)整，以用來反轉(zhuǎn)爐料徑向移動的方向及用來增加其在熔爐中的駐留時間。
優(yōu)選地，葉片形狀如此成形以便翻動爐料。
熔爐優(yōu)選地包括安裝在可動爐膛熔爐的外墻內(nèi)及/或爐頂?shù)耐猸h(huán)內(nèi)的燃燒器，以用來使熔爐維持在1200到1550℃量級的溫度上，優(yōu)選的為1400℃量級。
參照附圖所說明的本發(fā)明的優(yōu)選的實施形式將對本發(fā)明進行詳細說明。


圖1表示了一在其內(nèi)分布有攪拌器的轉(zhuǎn)爐的水平投影圖。
圖2表示了一通過轉(zhuǎn)爐的一截面的垂直投影圖。
圖3表示了在進料過程中形成的溝槽。
圖4表示了位于固定的攪拌器上的葉片的第一個作用所形成的爐料上的溝槽。
圖5表示了位于固定的攪拌器上的葉片的第二個作用所形成的爐料上的溝槽。
圖6表示一通過攪拌器和帶有將其固定在攪拌器上的臂的葉片的截面的垂直投影圖。
本方法的工作原理在圖1中說明。
在圖1中，以1來標(biāo)識進料區(qū)且2所標(biāo)識的為從旋轉(zhuǎn)爐膛3中排料的區(qū)域，所述的爐膛繞熔爐軸線5以箭頭4所示的逆時針方向進行運動。6表示固定在熔爐外墻中的燃燒器，燃燒氣體通過7所示的熔爐的內(nèi)墻排出并通過8送到熱交換器。支撐葉片的攪拌器標(biāo)示為參照數(shù)字9，同時氧氣注入器標(biāo)示為參照數(shù)字10。
圖2中所用的標(biāo)識數(shù)字與圖1中的相同。標(biāo)記數(shù)字11指爐料。
圖3表示在葉片通過前的溝槽12。
圖4表示在葉片作用前，溝槽的尖峰13的整平。
圖5表示葉片的第二次作用產(chǎn)生的溝槽的整平14。
圖6表示一通過帶有外部絕溫層16和內(nèi)部水冷腔17的攪拌器15以及帶有將其與攪拌器固定的臂19的葉片18的截面的垂直投影圖。
在下面詳細說明雙作用葉片的作用。熔爐的入口配設(shè)有用于在爐料的表面上產(chǎn)生帶有三角形橫截面的溝槽的裝置以便得到一鋸齒形表面。在形成進料區(qū)的延伸的中間區(qū)域中，熔爐包括另外的雙作用裝置，其通過第一個作用將構(gòu)成每個鋸齒尖峰的物料下推到相鄰的凹部以便阻止被快速加熱的尖峰的物料達到燒結(jié)的溫度及/或熔點，這會使它們與爐料的混合以及金屬氧化物的還原更困難。第二個作用移去每個鋸齒的一個面且如果必要底部的一部分，被移開的物料被帶到相鄰鋸齒的一個面上并蓋住由第一個作用帶來的物料。結(jié)果，爐料以遞增的深度漸近地混合并隨爐膛的轉(zhuǎn)動徑向運動。鋸齒的底部以一個或多個階段在爐料的每次轉(zhuǎn)動的最后徑向移過與進料區(qū)寬度相對應(yīng)的總距離。
在接著的第二中間區(qū)域中，熔爐包含相似的雙作用裝置，使得可以通過第一個作用移去鋸齒的尖峰并將這部分帶到相鄰的凹部中，第二個作用將每個鋸齒的一個面向下移向爐膛，被移去的部分被帶到相鄰鋸齒的一個面上，蓋住由第一個作用帶來的物料。爐料隨爐膛的轉(zhuǎn)動徑向地移動，以便在幾圈后，優(yōu)選的為4圈或更多圈后，朝環(huán)形的與進料區(qū)相對的部分排放。
當(dāng)然，這兩個區(qū)域也可以包含相同的裝置。
在熔爐的這些中間區(qū)域中，確定選擇工作條件的方式為在以下二者之間取得折衷，第一，需要盡可能快地產(chǎn)生高和均勻的爐料溫度；以及第二，需要逐漸地使僅只下面一層的上部與金屬氧化物層或金屬氧化物和碳的混合物的上層相接觸，避免將它們混入到較冷的下層中，從而使所形成的新的混合物的溫度在600℃以上，特別是在700℃到800℃的量級。
爐膛的轉(zhuǎn)速選定為熔爐直徑的函數(shù)，它可以位于每小時3到16轉(zhuǎn)之間且優(yōu)選的是在每小時8到12轉(zhuǎn)之間。
優(yōu)選地爐料相對于葉片的速度位于10到50cm/s之間，且有利的是在15到30cm/s之間。
此外，對于爐料的上層，需要避免其例如由于形成對還原有抑制作用的鐵橄欖石形式的硅酸鹽而被玻璃化。為此目的，如攪拌器之類的裝置確保了表層迅速混入緊接著的下層中。
目的是獲得一盡可能短的生產(chǎn)時間。對于在5到10cm量級的爐料厚度，生產(chǎn)時間由爐料中的最冷點來確定，海綿狀金屬比有目前技術(shù)的還原方法生產(chǎn)的海綿金屬具有更好的均勻性，后者一般具有生產(chǎn)的產(chǎn)品具有不定的金屬氧化物還原程度的缺點。
在本優(yōu)選的實施形式中，設(shè)定如下－進料在環(huán)的內(nèi)圍道，小圈，上進行，優(yōu)選的是超過環(huán)的寬度的1/6到1/12。
－根據(jù)環(huán)的寬度上的裝料狀況而經(jīng)歷4圈或更多完整圈的爐料，如上所述由帶有不同形狀和不同功能的葉片的攪拌器翻動至100次，葉片的形狀和功能取決于其所在的熔爐的區(qū)域。
－在每個葉片處，爐料被徑向向外移動，從而爐料呈現(xiàn)一大致螺旋形的路徑。
－排料在環(huán)的外部區(qū)域上進行，通過一個或多個具有分別與進料寬度或進料寬度的幾分之一長度的導(dǎo)引器來完成。
－燃燒器于爐膛上方放置在熔爐的側(cè)壁上，主要是在環(huán)的外壁內(nèi)，在大圈上及/或在爐頂?shù)耐猸h(huán)上。
氣體通過沿與物料運動方向相反的方向流過環(huán)的內(nèi)側(cè)上的小圈上的墻而排出。
在攪拌器上，不同尺寸和形狀的雙作用葉片如此布置，使得在第一中間區(qū)域的葉片逐漸地以下至爐膛的遞增的深度攪拌爐料，而爐料還未燒結(jié)且仍能容易混合的第二中間區(qū)域中的葉片具有與第一葉片不同的適宜形狀并攪拌溝槽及其底部。這防止了在爐料的表面上為現(xiàn)厚、硬、難以粉碎且難以排出的還原金屬氧化物皮。
這些攪拌器固定和徑向布置于熔爐中，第一攪拌器位于延長進料區(qū)即熔爐被填入物料的區(qū)域的第一中間區(qū)域。
攪拌器的各葉片被固定并例如以50mm偏置，即相對由前面的攪拌器的葉片形成的溝槽以稍微交錯的形式布置，以便移去每個溝槽或鋸齒的斜面。爐膛上物料的運動產(chǎn)生混合(即攪拌)且形成新的溝槽或鋸齒。葉片在整個爐料的表面上形成三角形橫截面的溝槽，這在與熔爐環(huán)境的交界處增加了20％到65％量組的爐料的表面積，從而實現(xiàn)從熔爐到爐料的更大的熱傳導(dǎo)。
第一和第二種類型的雙作用葉片被設(shè)計為在每次通過爐料時，其一部分被翻動，最初包含金屬氧化物及隨后包含金屬氧化物和碳的混合物以及最后包含已還原金屬氧化物的與熔爐環(huán)境相接觸的爐料上層下降，而下面一層被提升。
葉片的末端的形狀被加工成用來翻動物料，以便溝槽的最頂部分，即最熱部分被移到新產(chǎn)生的溝槽的凹部從而確保更好的均勻性。
所述葉片的末端可以用例如液態(tài)冷卻劑的內(nèi)部循環(huán)來冷卻。
攪拌器可以在熔爐的一區(qū)域中的通路的長度上在熔爐的不同區(qū)域內(nèi)線性分布，優(yōu)選地是呈非線性分布且取決于表面溫度及爐料中的溫度梯度。
含碳還原劑的量按使現(xiàn)有的金屬氧化物完全還原所需的化學(xué)計算量來確定，減去與易揮發(fā)元素的還原作用相對應(yīng)的量，且可能增加用于熔化金屬綿及隨后的熔結(jié)所需的量。
金屬氧化物層與其在靠近金屬氧化物和炭的交界面處的溫度必定比更遠層高的下面一層逐漸地混合具有如下結(jié)果－通過增加在上層和熔爐環(huán)境之間的交界面處的表面積得到更大的熱傳導(dǎo)。
－最初存在于爐料上部的單獨一層中以及后來逐漸存在于混合物中的金屬氧化物層的更高的導(dǎo)熱性有助于得到比用多層的方法中的更高的熱傳導(dǎo)，而在此情況下為熱的不良導(dǎo)體的炭不對過程產(chǎn)生干擾。
－形成爐料的各層的逐漸混合能在整個所述的爐料內(nèi)迅速達到溫度的一致性。
－金屬氧化物非?？斓剡_到其反應(yīng)更劇烈的高溫，增加了還原過程的效率并減少了操作時間。
－由逐漸抵達高溫的炭緩慢釋放出來和產(chǎn)生的易揮發(fā)成份作為還原劑被高效和直接地利用。
－使用氫氣的還原迅即發(fā)生并被優(yōu)化，它帶來比CO氣體更佳的反應(yīng)動力學(xué)。
－由于較熱的上層逐漸地與已達到足夠溫度的緊接著的下層而不是與還很冷的最底各層混合，使CO的還原作用效率更高。
－在原理上，所生產(chǎn)的每單位質(zhì)量的還原金屬可以產(chǎn)生更少的二氧化碳。
－避免了過高的表面溫度并因此不會產(chǎn)生鐵橄欖石。
－防止了在爐料表面出現(xiàn)厚、硬、難以粉碎且難以排出的還原金屬氧化物皮。
－對于一給定的產(chǎn)量，熔爐將比其它采用轉(zhuǎn)動爐膛熔爐的方法所用的熔爐體積小。
通過裝在可動爐膛熔爐的外墻內(nèi)和/或爐頂?shù)耐馊?nèi)的燃燒器以及在環(huán)的內(nèi)部的后燃作用，熔爐一般維持在1300到1450℃量級的爐頂溫度，優(yōu)選的是1400℃量級。
上面各層與下面各層的相繼混合意味著達到的最高表面溫度不會超過1100到1200℃。
所用的方法也使得可以增加由顆粒組成的爐料的均勻性，這有利于大幅度增加爐料的厚度，更快及更高效的生產(chǎn)周期，熔爐更緊湊以及對熱交換的優(yōu)化。
權(quán)利要求
1．一種用于在一帶有一環(huán)形旋轉(zhuǎn)爐膛的熔爐中還原金屬氧化物的方法，其中含碳還原劑和金屬氧化物被放在所述旋轉(zhuǎn)爐膛的一部分上的一條狀區(qū)域中且隨后以大致螺旋形運動被輸送到一排料裝置，其特征在于還原劑在它們放置在旋轉(zhuǎn)爐膛上之前以及/或者期間被預(yù)熱并與被預(yù)熱的金屬氧化物混合；在還原的第一階段，含碳還原劑的易揮發(fā)成份(主要是甲烷和氫)被用于引發(fā)金屬氧化物的還原，且在還原第二階段，使用一氧化碳。
2．如權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于含碳還原劑被預(yù)熱至200℃溫度以及/或者金屬氧化物預(yù)熱到850℃溫度。
3．如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于含碳還原劑和/或金屬氧化物借助于從燃燒氣體中回收的熱量進行預(yù)熱。
4．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于放置包含一或更多疊置層的含碳還原劑和金屬氧化物的爐料。
5．如權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于所述各疊置層被相繼地放置。
6．如權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于所述各疊置層被同時放置。
7．如權(quán)利要求4到6中任一項中所述的方法，其特征在于各層包含不同濃度的金屬氧化物和含碳還原劑。
8．如權(quán)利要求7中所述的方法，其特征在于上層中含碳還原劑的濃度小于25％重量百分比，且優(yōu)選的為小于16％重量百分比。
9．如權(quán)利要求7或8中所述的方法，其特征在于在下層中含碳還原劑的濃度在完全還原金屬氧化物所需的理論濃度與100％重量百分比濃度之間，優(yōu)選的是在30％到70％重量百分比之間，更優(yōu)選的是在35％到60％重量百分比之間。
10．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于混合物在熔爐的內(nèi)部被加熱到950至1250℃的溫度，且優(yōu)選的是1050到1150℃溫度。
11．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于在避免金屬氧化物燒結(jié)的同時，在盡可能高的進料溫度下使用金屬氧化物。
12．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于含碳還原劑和金屬氧化物的一層或多層在駐留在熔爐內(nèi)期間被翻動并逐漸地混合。
13．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于金屬氧化物和含碳還原劑的混合物的表面上形成凹槽或波紋的形狀。
14．如權(quán)利要求13中所述的方法，其特征在于凹槽或波紋的斜角位于20°到65°之間。
15．如權(quán)利要求13中所述的方法，其特征在于在金屬氧化物和含碳還原劑的混合物的表面上形成大致為鋸齒形的表面。
16．如權(quán)利要求14中所述的方法，其特征在于進料帶的寬度及溝槽或波紋的斜角在爐料駐留在熔爐內(nèi)期間變動。
17．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于混合物裝填到環(huán)形爐膛的內(nèi)部，并以一大致螺旋形的運動被送向爐膛的外部，且在反應(yīng)后通過環(huán)的外部被排出。
18．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于在四圈或更多圈后混合物被排出。
19．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于一層或多層固體還原劑和金屬氧化物的混合物被放置在對應(yīng)最多環(huán)的寬度的1/4部分上。
20．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于氣體的后燃在環(huán)的中內(nèi)部實現(xiàn)。
21．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于氣體的排放與爐料的運動在相對的方向上沿徑向發(fā)生。
22．如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于含碳還原劑和/或金屬氧化物中摻入一些石灰。
23．一種用于還原金屬氧化物的旋轉(zhuǎn)爐膛熔爐，包括一環(huán)形旋轉(zhuǎn)爐膛，其劃分為一進料區(qū)；至少一個與進料區(qū)相鄰的中間區(qū)；一個與中間區(qū)域相鄰的排放區(qū)。進料區(qū)包括一用于在旋轉(zhuǎn)爐膛的條形區(qū)域內(nèi)放置爐料的裝置，爐料包含一層或多層金屬氧化物和一種還原劑的混合物。熔爐的中間區(qū)以及可能地進料區(qū)包括一逐漸攪拌爐料的一上面部分和一下面部分、同時隨著爐膛的轉(zhuǎn)動徑向移動爐料的裝置，排料區(qū)包括一種能使金屬化爐料在一個或多個排放點處排出的排放裝置。
24．如權(quán)利要求23中所述的熔爐，其特征在于用于放置一層或多層金屬氧化物和一種還原劑的混合物的裝置包括一在放置各層之前、之后或期間用于趁熱混合含碳還原劑和金屬氧化物的裝置。
25．如權(quán)利要求23或24中所述的熔爐，其特征在于熔爐包括一用于在放置的爐料表面上產(chǎn)生凹槽或波紋的裝置以便得到一基本上為鋸齒形的表面。
26．如權(quán)利要求23至25中任一項所述的熔爐，其特征在于排放裝置包括一螺旋輸送機或一導(dǎo)引器。
27．如權(quán)利要求25中所述的熔爐，其特征在于導(dǎo)引器是固定的或具有一可調(diào)的貫入度。
28．如權(quán)利要求23至27所述的熔爐，其特征在于它包括用于攪拌的設(shè)備，該設(shè)備包括設(shè)置有象一攪拌器的各齒布置的雙作用葉片的各攪拌器，所述各攪拌器被固定并在在熔爐內(nèi)徑向布置。
29．如權(quán)利要求28中所述的熔爐，其特征在于攪拌器及葉片被冷卻。
30．如權(quán)利要求28或29中所述的熔爐，其特征在于攪拌器帶有穿入所述層同時在徑向上朝環(huán)的排料側(cè)移動混合物的葉片，以及/或者在其整個深度上穿入所述層同時在徑向上朝環(huán)的排料側(cè)移動混合物的葉片。
31．如權(quán)利要求28至30中任一項所述的熔爐，其特征在于，各葉片是偏置的，即相對由前面攪拌器的葉片所形成的溝槽或波形以稍許交錯的形式布置，以便移去每個溝槽的一個斜面并從而形成一新的溝槽，該設(shè)備通過第一個作用使得可以將鋸齒的尖峰部分推落入溝槽的凹部，且通過第二個作用將每個鋸齒的一個面帶到相鄰鋸齒的一個面上以便蓋住由第一個作用帶來的物料。
32．如權(quán)利要求28到31中任一項中所述的熔爐，其特征在于葉片帶有一相對溝槽的切線位于20°到30°之間的工作角。
33．如權(quán)利要求32中所述的熔爐，其特征在于葉片的工作角在任何時候都可調(diào)整。
34．如權(quán)利要求23到33中任一項中所述的熔爐，其特征在于葉片具有這樣的形狀以便翻動爐料以及/或者攪拌爐料。
35．如權(quán)利要求28到34中任一項中所述的熔爐，其特征在于爐料相對葉片的速度位于10到50cm/s之間，且優(yōu)選的為在15到30cm/s之間。
36．如權(quán)利要求23到35中任一項中所述的熔爐，其特征在于熔爐包括裝在可動爐膛熔爐的外墻內(nèi)和/或爐頂?shù)耐猸h(huán)內(nèi)的燃燒器，以便將熔爐維持在1200到1550℃量級的溫度，優(yōu)選的為1400℃量級的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在帶有環(huán)形旋轉(zhuǎn)爐膛的熔爐中還原金屬氧化物的方法,其中含碳還原劑及金屬氧化物被堆放在所述旋轉(zhuǎn)爐膛的一部分上的帶狀區(qū)域中,及隨后以一基本上螺旋形的運動被傳送到排出裝置。所述方法的特征在于還原劑被預(yù)熱并在它們被堆放在旋轉(zhuǎn)爐膛之前且/或之間與被預(yù)熱的金屬氧化物混合,且在第一個還原階段含碳還原劑中的易揮發(fā)成份(主要是甲烷和氫氣)被用于初始還原金屬氧化物,且在第二個還原階段,使用一氧化碳。
文檔編號C21B13/10GK1298455SQ99805589
公開日2001年6月6日 申請日期1999年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月28日
發(fā)明者吉多·蒙特尼 申請人:西德馬公司