專利名稱：用于鐵礦石的流化床型還原設備及用此設備還原鐵礦石的方法
技術領域：
本發明涉及在生產生鐵或工業純鐵的工藝過程中還原細鐵礦石的流化床型還原設備，及用這種設備還原細鐵礦石的方法，而尤其是涉及能以穩定的流化態有效地還原尺寸范圍很寬的細鐵礦石的設備，及用此設備還原細鐵礦石的方法。
一般說來，常規的自還原的礦石生產生鐵的方法包括用高爐的方法和用豎爐的方法。按后一方法，在豎爐還原的鐵礦石中于電爐中熔煉。
在以高爐生產生鐵的方法的情況下，將大量焦炭用作熱源和還原劑。按此法，為改善透氣性和還原，將鐵礦石以燒結礦的形式加入。
因此，用高爐的常規方法需要生產焦化的煤的焦爐及生產燒結礦的設備。為此，將用高爐的方法是一種要求大量投資和高能耗的方法。由于高質量的煉焦煤在世界上分布不均，而且其儲量正在減少，因而在對鋼的需求增加時此缺點就變得嚴重了。另一方面，用豎爐還原鐵的方法需要使鐵礦石球團化的預處理步驟。由于此法還用天然氣作熱源和還原劑，所以其缺點是，它僅能在保證容易地供應天然氣的地區作商業性實施。
最近，用非焦煤代替焦炭自鐵礦石生產生鐵的熔融還原法，作為一種新的生產鐵的方法，一直引人矚目。這種熔融還原法一般將用這樣的體系其中在另一爐中預還原的鐵礦石在熔化爐中被完全還原，從而產生熱金屬。
在此還原爐中，鐵礦石在其熔化前以固相被還原。換言之，加于此還原爐中鐵礦石被還原，而同時與產于該熔化爐中的還原氣體接觸。
用于此法的還原過程被分為兩類移動床類型和流化床類型，這取決于鐵礦石與還原氣體如何接觸的條件。已知的是，還原尺寸分布很寬的細鐵礦石的最有前途的方法之一是流化床類型的工藝，其中礦石被經分配器供應的還原氣體于流化態下還原，該分配器是裝在此還原爐的下部的。
此流化床類型的還原爐的一個例子公開于公開號為平-1-114653的日本實用新案中，而且其結構被圖解于
圖1中。如圖1中所示，該爐包括一園柱狀爐體1，細鐵礦石于其中還原。該園柱狀爐體1設有礦石入口2，還原氣體入口3，還原礦石出口4及廢氣出口5。
在此流化床類型的爐中，首先經礦石入口2將細鐵礦石加于園柱形爐體1中。當還原氣體經氣體分配器6以適當的流量供于該爐中時，鐵礦石就在該分配器上形成流化床，從而其可與還原氣體混合及被其攪動，在此狀態下，鐵礦石可被還原氣體還原。供于該還原爐中的還原氣體，就象流體沸騰一樣而在鐵礦石層中形成氣泡，而后穿過此顆粒層上升，借此形成沸騰流化床。被還原的鐵礦石經礦石出口4自此爐中排出，然后送入熔融汽化器。
對于這種流化床型還原設備而言，它需要將還原氣體的流量減至最小，同時形成有效的流化床，從而不僅減少了鐵礦石的場所，而且還提高還原氣體的效率。因此，應將鐵礦石的粒度嚴格限于某種范圍內。換言之，對形成有效流化床所需的還原氣體流量強烈地取決于欲被還原的鐵礦石粒度。結果，處理粒度范圍很寬的鐵礦石是不可能的。因此，欲加入上述流化床型爐中的礦石的粒度一般被限于1mm或更小。但作為煉鐵工業原料被提供的鐵礦石，至少50％的粒度大于1mm。
因此，在這種流化床型還原爐中，鐵礦石在使用前按其粒度篩分，而較大粒度的礦石或在被粉碎到所需尺寸后加入此還原爐，或者按加入有上述缺點的豎爐中。結果，由于工藝步驟數目的增加而提高了設備投資。
本發明人基于其研究和實驗的結果推薦本發明，該發明可解決在常規方法中所遇到的問題。
因此，本發明的目的在于提供一種三階段的流化床型還原設備，它包括一個用于干燥和預熱鐵礦石的單型的干燥/預熱爐、一個用于細鐵礦石預還原的單型初級還原爐、及用于鐵礦石終還原的雙型終還原爐，借此所以穩定的流化態有效地還原粒度范圍很寬的鐵礦石，將氣體在其流化床型還原爐中的使用流量減至最小，減少還原鐵的滯留時間，提高還原鐵的產率，以提供用此設備還原細鐵礦石的最優方法。
本發明的另一目的在于提供一種流化床型還原設備，它包括用于干燥和預熱鐵礦石的干燥/預熱爐和初步和最終還原此鐵礦石的雙型還原爐，借此能以穩定的流化態有效地還原粒度范圍寬的細鐵礦石，不管鐵礦石的粒度如何都達到均勻還原，及改善還原率，氣體使用流量和氣體消耗率，以及提供用此設備的最佳還原細鐵礦石的方法。
一方面，本發明提供了一種還原粒度分布寬的細鐵礦石的流化床型還原設備，它包括干燥和預熱供自料倉的鐵礦石的干燥/預熱爐；捕獲含于來自該干燥/預熱爐的廢氣中的粉狀鐵礦石的第一旋風除塵器；在沸騰流化態下預還原經干燥/預熱的鐵礦石和被第一旋風除塵器捕獲的鐵礦石粉塵的初級還原爐；捕獲含于來自此初級還原爐的廢氣中的鐵礦石粉塵的第二旋風除塵器；在沸騰流化態下僅終還原此預還原鐵礦石中的粗礦部分而同時淘析該鐵礦石的中等/細礦部分的第二級高氣體速度還原爐；終還原自該二級高氣體速度還原爐被分出的中等/細礦石，而同時形成其沸騰流化床的二級低氣體流速還原爐；及捕獲含于來自二級低氣體速度礦石還原爐的廢氣中礦粉的第三旋風除塵器。
另一方面，本發明提供一種還原粒度分布寬的細鐵礦石的流化床型還原設備，它包括干燥/預熱供自料倉的鐵礦石的干燥/預熱爐；捕獲含于來自該干燥/預還原爐的廢氣中鐵礦石粉塵的第一旋風除塵器；以沸騰流化態僅初步還原(預還原)自該干燥/預熱爐的經預熱礦石中的粗大礦石部分，而同時分出該經預熱的鐵礦石中的中等/細礦部分的初級高氣體速度還原爐；預還原自該初級高氣體速度還原爐被分出的中等/細鐵礦石，同時形成其沸騰流化床的初級低氣體速度還原爐；捕捉含于來自初級低氣體速度還原爐的廢氣中的鐵礦石粉塵的第二旋風除塵器；將在初級高氣體速度還原爐中預還原粗大鐵礦石終還原，而同時形成其沸騰流化床的第二高氣體速度還原爐；終還原在初級高氣體速度還原爐中預還原的中等/細鐵礦石，而同時形成其沸騰流化床的二級低氣體速度還原爐；捕捉含于來自該二級低氣體速度還原爐的廢氣中的鐵礦石粉塵的第三旋風除塵器，該第三旋風除塵器將被捕捉的鐵礦石粉塵再循環至該二級低氣體速度還原爐的下部或熔融氣化器的下部；以及捕捉含于來自該二級高氣體速度還原爐的廢氣中的礦石粉塵的第四旋風除塵器。
再一方面，本發明提供一種還原粒度分布寬的細鐵礦石的方法，它包括步驟在干燥/預熱爐中將供自料倉的鐵礦石干燥和預熱；于初級還原爐中將干燥/預熱過的鐵礦石預還原；在二級高氣體速度還原爐中將此經預還原的鐵礦石中的粗礦石部分終還原，而同時形成其沸騰流化床；及于二級低氣體速度還原爐中將經此預還原的鐵礦石中的中等/細礦石部分終還原，而同時形成其沸騰流化床。
又一方面，本發明提供了還原粒度分布很寬的細鐵礦石的方法，它包括的步驟為在于燥/預熱爐中將供自料倉的鐵礦石干燥和預熱；在初級高氣體速度還原爐中將經干燥/預熱的鐵礦石中的粗大礦石部分預還原，同時形成其沸騰流化床；在一初級低氣體速度還原爐中將該經干燥/預熱的鐵礦石中的中等/細礦石部分預還原；在第二高氣體速度還原爐中將該經預還原的粗礦石終還原，同時形成其沸騰流化床；在第二低氣體速度還原爐中將該經預還原的中等/細鐵礦石終還原，同時形成其沸騰流化床。
本發明其它的目的和方面從下列結合附圖描述實施方案將變為明嘹，其中圖1是說明常規的還原鐵礦石的流化床型還原爐的示意圖；圖2是說明符合本發明的實施方案的用于還原粒度分布寬的細鐵礦石的流化床型還原設備的示意圖；圖3是說明符合本發明的另實施方案的還原粒度分布寬的細鐵礦石的流化床型還原設備的示意圖；圖4是說明符合本發明的又一實施方案的，還原粒度分布寬的細鐵礦石的流化床型還原設備的示意圖；圖5是說明流化床中鐵礦石隨還原時間降解的曲線；圖6是說明終速度隨還原氣體壓力的變化的曲線，它分別示出不同粒度礦石的初還原(預還原)和終還原；圖7是說明最小流化速度隨還原氣體壓力的變化的曲線，它分別代表不同粒度下的初還原(預還原)和終還原。
在圖2中圖解說明了一種符合本發明的，還原粒度分布寬的細鐵礦石的流化床型還原設備。
如圖2中所示，該流化床型還原設備包括一將供自料倉90的鐵礦石干燥和預熱的干燥/預熱爐10，一將來自此干燥/預熱爐10的經干燥/預熱的鐵礦石預還原的初級還原爐20，通過形成其沸騰流化床將于該初級還原爐中預還原過的鐵礦石中的粗礦石部分終還原，同時將該鐵礦石中的中等/細礦石部分分入第二低氣體速度還原爐的二級高氣體速度還原爐30，以及將供自該第二高速氣體還原爐30的中等/細鐵礦石終還原，同時形成其沸騰流化床的二級低氣體速度還原爐40。
該干燥/預熱爐10有一上大下小的園柱體，其中，其下部的直徑小于其上部直徑。即，該干燥/預熱爐10的爐體包括一個放大的上園柱體部分101、其直徑從其中端至其上端平滑增大的中間錐形部分102，和縮小下園柱體部分103。該干燥/預熱爐10在其底部設有接受來自初級還原爐20的廢氣的第一氣體入口11。第一氣體分配器12設在該干燥/預熱還原爐10的下部103，以便將經第一氣體入口11供入的廢氣于該干燥/預熱爐中均勻分布。
在干燥/預熱爐10的下部103的側壁還裝有用于接收來自料倉90的第一礦石入口15，一個將干燥/預熱過的礦石中的粗礦石從干燥/預熱爐10中排出的第一粗礦石出口13及將經干燥/預熱的鐵礦石中的中等/細礦石從該干燥/預熱爐中排出的第一中等/細礦石出口14。在上部101的側壁設有第一廢氣出口16，以便將廢氣從干燥/預熱爐10排出。
第一礦石入口15借助礦石供應管線91與料倉90相連，從而可經其將鐵礦石供入。第一廢氣出口16借助第一廢氣管53與第一旋風除塵器50相連。第一粗礦石和中等/細礦石出口13和14借助第一管線17與初級還原爐20相連，以便經其輸送鐵礦石。第一旋風除塵器50有第一粉礦排出線51及第一經清潔的氣體排放線52。第一粉礦排放線51于其一端與第一管線17相連，從而鐵礦石可經其輸送。
優選地，來源于初級還原爐20的第二清洗過的氣體排放管線62的第一吹掃氣體管線P1與第一管線17的彎曲部分相連，以便將少量吹掃氣體供入第一管線17，借以防止其被于其中輸送的鐵礦石堵塞。出于同樣的目的，另一條與第二清洗過氣體排放線62相連的吹掃氣體管線(未示)可與第一粉礦排放線51的彎曲部分相連。
與干燥/預熱爐10相似，初級還原爐20也有上大下小的園柱狀爐體，其中下部直徑小于上部直徑。即，初還原爐20的爐體包括一放大的上園柱體部分201、一個直徑從其下端至其上端平滑增大的錐形部分202，及一縮小的下園柱體部分203。在初還原爐20底部設有接收來自一級低氣體速度還原爐40的廢氣的第二氣體入口21。第二氣體分配器22裝在初還原爐20的下部203，以便在初還原爐20中均勻分布經第二氣體入口21供入的廢氣。
在初還原爐20的下部203的側壁還裝有接收來自干燥/預熱爐10的鐵礦石的第二礦石入口25，排放來自初還原爐20的預還原過的鐵礦的粗礦石部分的第二粗礦石出口23及排放來自初還原爐20的經預還原的鐵礦石的中等/細礦石部分的第二中等/細礦石出口24。第二廢氣出口26設在該上部201的側壁，以便將廢氣從初還原爐20中排出。
第二礦石入口25經第一循環管線17與干燥/預熱爐10相連，以便接收來自干燥/預熱爐10的經于燥/預熱的礦石。第二廢氣出口26借助第二廢氣管63與第二旋風除塵器60相連，以便將廢氣經其輸送。第二粗和中等/細礦石出口23和24借助第二管線27與第二級高氣體速度還原爐30相連，從而將鐵礦石經其輸送。第二粉礦排放管線61的一端與第二旋風除塵器60的底部相連。從第一吹掃氣體管線P1分出的第二清潔氣體排放管線62以其一端與第二旋風除塵器60的頂部相連。第二粉礦排放線61以其另一端與第二管線27相連。最好是，將來源于二級高氣體速度還原爐30的第一還原氣體供應管31a的第二吹掃氣體管P2與第二粉礦排放線61的彎曲部相連，從而將少量吹掃氣體供往此管線61，借此防止管線61被其中所輸送的鐵礦石阻塞。出于同樣的目的，另一與第一還原氣體供應管線31a相連的吹掃氣體管線(未示)可與第二管線27的彎曲部相連。
第二清潔過的氣體排放管線62與干燥/預熱爐10的第一氣體入口11相連。另一方面，為供應來自初級還原爐20的經預還原的鐵礦石，將第二管線27以其一端與二級高氣體速度還原爐30的第三礦石入口35相連。
同時，二級高氣體速度還原爐30具有一園柱狀爐體，在其整個長度上有均勻的直徑。在二級高氣體速度還原爐30的底部設有接收來自還原氣體源(未示)的還原氣體的第三氣體入口31。第三氣體分配器裝32在二級高氣體速度還原爐30的下部，以便在此二級高氣體速度還原爐30中分配經第三氣體入口31入的還原氣體。在二級高氣體速度還原爐30下部的一側設有接受來自初還原爐20的，與被第三旋風除塵器60捕捉的粉礦一起的經預還原的鐵礦石的第三礦石入口35。第三氣體入口31與第一還原氣體供應管31a相連，該管是與還原氣體源(未示)相連的。
二級高氣體速度還原爐30還具有向外排出在此二級高氣體速度還原爐30中經終還原的鐵礦石的粗礦石部分的第三粗礦石出口33，和將來自此二級高氣體速度還原爐30的經終還原鐵礦石中的中等/細礦石部分和來自此二級高氣體速度還原爐30的廢氣一起排往二級低氣體速度還原爐40的第三中等/細礦石出口34。第三粗礦石排放管線33c與第三粗礦石出口33相連。另一方面，第三中等/細礦石出口34經第三中等/細礦石排放管線34a與二級低氣體速度還原爐40相連。
二級低氣體速度還原爐40有一上大下小的園柱形爐體，其中其下部直徑小于其上部直徑。即，該二級中等/細礦石還原爐40的爐體包括一放大的上園柱形部分401、其直徑自其下端至其上端平滑增大的中間錐形部分402和縮小的下園柱形部分403。在此二級低氣體速度還原爐40的底部設有接受來自還原氣體源(未示)的還原氣體的第四氣體入口41。第四氣體分配器42裝在此二級低氣體速度還原爐40的下部403處，以便在二級低氣體速度還原爐40中均勻地分配經第四氣體入口41供入的還原氣體。第四氣體入口41與和還原氣體源(未示)相通的第二還原氣體供應管線41a相連，從而還原氣體可經其輸送。第二還原氣體供應管線41a可與第一還原氣體供應管線31a合并。
在二級低氣體速度還原爐40的下部403的側壁處還設有向外排放在此二級低氣體速度還原爐40經終還原的中等/細礦石的第三中等/細礦石出口44。還有，在該二級低氣體速度還原爐40的上部401的側壁還設有將來自此二級低氣體速度還原爐40的廢氣排出的第三廢氣出口46。
最好在二級低氣體速度還原爐40中設有一個內部旋風除塵器80。二級低氣體速度還原爐40將收于其中的中等/細鐵礦石以沸騰流化態用還原氣體還原，該氣體是由二級高氣體速度還原爐30和二級低氣體速度還原爐40的還原氣體合并起來的。此時，超細的，即鐵礦石中的粉狀部分在二級低氣體速度還原爐40中被廢氣帶走。內部旋風除塵器80收到進入來自二級低氣體速度還原爐40的廢氣中的粉狀鐵礦石，然后將其與此廢氣分離，再將其再循環到二級低氣體速度還原爐40的下部，同時經第三廢氣管73將廢氣排入第三旋風除塵器70。
第四中等/細礦石入口44借助第三管線44a與還原鐵儲存容器(未示)相連。第三廢氣管73經第三廢氣出口46與第三旋風除塵器70相連。
第三旋風除塵器70于其底部與第三粉礦排出管線71的一端相連，而于其頂部與第三經清潔的氣體排放管72的一端相連，第三粉礦排放管71的另一端與第三管線44a相連。第三粉礦排放管71與第三中等/細礦石排放管34a相交。最好是，在第34a和71的交匯處放一雙向排放閥71a，以便可將于第三旋風除塵器70中捕到的粉狀鐵礦石再循環到二級低氣體速度還原爐40的下部，或供往下一階段。
若二級低氣體速度還原爐40不包括內旋風除塵器80，則第三旋風除塵器70經第三廢氣管73直接與二級低氣體速度還原爐40相連。
為了提高本發明流化床型還原設備中的欲被還原的鐵礦石的粗礦石部分的粒度上限，干燥/預熱爐10、初級還原爐20和二級粗礦石還原爐30的下部尺寸還可減小。有關于此，圖3圖解說明了一種符合本發明另一實施方案的流化床型還原爐，其結構為的是適應欲被還原的鐵礦石的粗礦石部分的粒度的提高。在圖3中，與圖2中的部件相對應的部件仍以相同的標號標出。
如于圖3所示，以標號200標出的流化床型還原設備包括一具有雙錐形園柱體結構的干燥/預熱爐10A、一有雙錐形園柱體結構的初級還原爐20A及一有單錐形園柱體結構的二級高氣體速度還原爐30A。即，干燥/預熱爐10A包括一上部101A，一第一錐形部102A，一中間部104A、一第二錐形部105A及一下部103A。與干燥/預熱爐10A相似，初級還原爐20A包括一上部201A、一第一錐形部202A、中間部204A、第二錐形部205A及下部203A。另一方面，二級粗礦石還原爐301包括上部30A、錐形部302A及下部303A。
按本發明任一實施方案，此流化床型還原設備可包括將粗的和中等/細礦石熔融終還原而產生工業純鐵的熔融氣化器99。在此例中，產自熔融氣化器99的廢氣可用作二級低氣體速度還原爐40和二級高氣體速度還原爐30A的還原氣體，這可見于圖3。
為何干燥/預熱爐10和10A、初還原爐20和20A及二級高氣體速度還原爐30有錐形園柱體結構的原因不僅在于，在各爐的下部將包括中等/細礦石部分的鐵礦石活躍地流態化，借此改善還原氣體的利用程度及該氣體的消耗率，而且還在于降低各爐上部中的還原氣體的氣體速度，借此抑制鐵礦石被帶走。
將要在干燥/預熱爐10和10A和初級還原爐20和20A中處理的鐵礦石包括粗礦石部分及中等/細礦石部分。另一方面，在二級高氣體速度還原爐30和30A中僅還原粗鐵礦石，而在二級低氣體速度還原爐40中僅還原中等/細鐵礦石。因此，用于這些爐中氣體速度彼此不同。
就干燥/預熱爐10和10A，初級還原爐20和20A及第二低氣體速度還原爐40而言，最好是應將各相關的爐下部中的還原氣體的氣體速度保持等于鐵礦石最小流化速度的1.5-3.0倍。但在各爐上部中的還原氣體的氣體速度應保持低于帶出的鐵礦石的極限速度。就二級高氣體速度還原爐30和30A(它們為園柱形，在其整個長度上都有均勻的氣體速度)而言，最好是將還原氣體的氣體速度保持等于該最小流化速度的1.5～3.0倍，以便完成粗礦石的沸騰流態化。
為了提供最佳氣體速度，在干燥/預熱爐10和初級還原爐20的各自相關的下部的內經最好等于二級高氣體速度還原爐30的內徑的1.2-1.8倍。若爐10和20的下部內徑小于爐30的內徑的1.2倍，則爐10和20中的還原氣體的氣體速度就變得過高，而且它將導致細鐵礦石的流態化過快。在此情況下，鐵礦石和還原氣體間同乎不發生反應。另一方面，若爐10和20的各自下部的內徑大于爐30內徑的1.8倍，爐10和20中的還原氣體的氣體速度就變得過低，而且這導致流態化停滯現象。
干燥/預熱爐10和初級還原爐20各自相關的下部高度等于同一下部內徑的7.0-12.0倍也是有利的。二級高氣體速度還原爐30的高度等于其這一內徑的20-30倍也是有利的。
最好是，干燥/預熱爐10和初級還原爐20的各自相關上部的內徑等于二級高氣體速度還原爐30內徑的3.5-5.0倍。若爐10和20上部的內徑小于爐30內徑的3.5倍，爐10和20中的還原氣體的氣體速度就變得過高。從而它導致細鐵礦石過快的流態化。另一方面，若爐10和20各自上部的內徑大于爐30內徑的5.0倍，則爐10和20中的還原氣體的氣體速度就變得過低，從而引起流態化停滯現象。干燥/預熱爐10和初級還原爐20各自相關上部的高度最好等于同一上部此內徑的2.0-4.0倍。
同時，二級低氣體速度還原爐40的下部內徑最好等于二級高氣體速度還原爐30的內徑的2.0-3.0倍。若爐40下部的內徑小于爐30內徑的2.0倍，爐40中的還原氣體的氣體速度就變得過高，從而它引起細鐵礦石的過快的流態化。若爐40的下部的內徑大于爐30內徑的3.0倍，爐40中的還原氣體的氣體速度就變得過低，從而它引起流態化停滯現象。
最好是，在二級低氣體速度還原爐40上部處的內徑等于二級高氣體速度還原爐30的內徑的2.8-4.0倍。若爐40上部的內徑小于爐30內徑的2.8倍，爐40中還原氣體的氣體速度就變得過高，從而使細鐵礦石的流態化過快。另一方面，若爐40上部的內徑大于爐30內徑的4.0倍，爐40中的還原氣體的氣體速度就變得過低，從而引起流態化停滯現象。
較好的是，第二低氣體速度還原爐40下部的高度等于同一下部內徑的7.0-12.0倍，而其上部的高度等于同一上部的內徑的2.0-4.0倍。
另一方面，在圖3中所示的流化床型還原設備的情況下，覆蓋自分配器32起至相當于二級高氣體速度還原爐30A的整個高度的5-25％高度的該爐30A的下部303A以將其內徑縮小到等于上部301A內徑的0.5-0.9倍而改形。覆蓋自分配器12至相當于干燥/預熱爐10A的整個高質的5-15％的高度的該爐10A的下部103A以將其內徑縮小到等于中間部分104A內徑的0.5-0.9倍而改形。覆蓋自分配器22至相當于初級還原爐20A的整個高度的5-15％的高度的爐20A的下部203A也以將內徑縮小到等于中間部分204A的內徑的0.5-0.9倍而改形。通過這種結構，在干燥/預熱爐10A和初級還原爐20A的情況下，各爐下部的氣體速度變得比各相關爐的中間部分中的此速度高1.3-4.0倍。由于上述的改形在二級高氣體速度還原爐30A的情況下，其爐下部中的氣體速度變得比該爐上部中的氣體速度高1.3-4.0倍。因而，使分布于各爐下部的粗鐵礦石的流態化更活躍就變為可能。結果，可防止由于粗礦石在高溫下的流態化停滯而在其中產生的粘結。此外，可流態化的鐵礦石的粒度可加大，借此擴寬了原料的可使用范圍。
最好是，在二級高氣體速度還原爐30A的下部的高度等于同一下部內徑的2.0-3.0倍，而其上部的高度等于同一上部內徑的1.5-2.0倍。
在理論和實驗的基礎上，本發明人發現鐵礦石的降解在于高溫下進行的流態化還原的早期已幾乎完成，而且還發現，氣體的消耗率通過對鐵礦石的兩種不同粒度部分，即粗的和中等/細粒度部分分別進行此流態化還原而提高。本發明人還發現細鐵礦石的流態化所需的氣體速度是預還原和終還原間的氣體速度，這是因為鐵礦石的密度隨著還原的進行而下降，此時還原氣體的密度增加的緣故。考慮到這些事實，本發明提出了圖4中所解釋的另一種流化床型還原設備。
如于圖4中所示，以標號300標示的該設備包括干燥和預熱供自料倉90B的鐵礦石同時形成其流化床的干燥/預熱爐10B。在干燥/預熱爐10B下游布置了初級高氣體速度還原爐20C，以使在爐20C中用廢氣將經干燥和預熱的鐵礦石中的中等/細礦石部分帶走，借此將其與鐵礦石中的粗礦石部分分開。初級高氣體速度還原爐20C僅將其中保留的經干/預熱的鐵礦石中的粗礦石部分初還原。該設備還包括將自爐20C帶出的中等/細礦石初還原，同時形成其流化床的初級低氣體速度還原爐20B，將經初還原的粗鐵礦石終還原，同時形成其流化床的二級高氣體速度還原爐30B，以及將經初還原的中等/細礦石終還原，同時形成其流化床的二級低氣體速度還原爐40B。
在干燥/預熱爐10B的底部設有接受來自第二旋風除塵器60B的廢氣的第一氣體入口11B。第一氣體分配器12B裝在干燥/預熱爐10B的下部。在干燥/預熱爐10B的一側設有接收來自料倉90B的鐵礦石的礦石入口15B，在其另一側設有第一粗礦石出口13B和第一中等/細礦石出口14B。經第一管線17B將礦石出口13B和14B與初級高氣體速度還原爐20C相連，從而可經其輸送鐵礦石。
第一廢氣出口16B設在與第一礦石入口15B相對的上部101的側面，以便將廢氣自干燥/預熱爐10B中排出。第一廢氣出口16B借助第一廢氣管53B與第一旋風除塵器50B相連。第一旋風除塵器50B適于捕捉含在來自干燥/預熱爐10B的廢氣中的粉狀鐵礦石。第一旋風除塵器50B的底部與第一粉礦排出管51B相連，其頂部與第一清潔過的廢氣體52B相連。第一粉狀礦石排出管51B的一端連于第一管線17B，從而鐵礦石可經其運送。
在初級低氣體速度還原爐20B的底部設有接收來自第三旋風除塵器70B的廢氣的第二氣體入口21B。第二氣體分配器22B裝在初級低氣體速度還原爐20B的下部。初級低氣體速度還原爐20B下部之一側設有第二中等/細礦石出口24B，而在其另一側設有第二中等/細礦石入口25B。初級低氣體速度還原爐20B上部的與第二中等/細礦石出口24B相對的一側設有第二廢氣出口26B，以便將廢氣自初級低氣體速度還原爐20B中排出。第二旋風除塵器60B用于捕捉含于來自初級低氣體速度還原爐20B的廢氣中的粉礦。第二旋風除塵器60B的底部與第二粉礦排放管61B相連，其頂部與第二清潔過的廢氣管62B相連。第二廢氣出口26B經第二廢氣管63B與第二旋風除塵器60B相連，以便可經其輸送氣體。
于初級高氣體速度還原爐20C的底部設有接收來自第四旋風除塵器70C的廢氣的第三氣體入口21C。第三氣體分配器22C裝在初級高氣體速度還原爐20C的下部。在初級高氣體速度還原爐20C下部的一側還設有第二粗礦石出口23C，而在其上部的一側則設有第三中等/細礦石出口24C。此出口24C也可以是來自爐20C的廢氣的出口。在初級高氣體速度還原爐20C的下部的另一側還有第三礦石入口25C。
第三中等/細礦石出口24C經第一中等/細礦石排放管24aC與初級低氣體速度還原爐20B相連，從而礦石可經其運送。第二粉礦排放管61B與第一中等/細礦石排放管24aC相交。最好是，在管24aC和61B間的相交處裝有雙向排放閥64B，以便可將于第二旋風除塵器60B中被捕到的粉狀鐵礦石用循環到初級低氣體速度還原爐20B中，或直接再循環到第二低氣體速度還原爐40B的下部。
在二級高氣體速度還原爐30B的底部設有接收經第五廢氣管99b來自熔融汽化器99的廢氣的第四廢氣入口31B。第四氣體分配器32B裝在二級高氣體速度還原爐30B的下部。在二級高氣體速度還原爐30B的下部的一側還設有第四礦石入口35B，而在其下部的另一側則裝有第三粗礦石出口33B。在二級高氣體速度還原爐30B的上部的與第四礦石入口35B相對的一側還設有第三廢氣出口36B，以便將廢氣從二級高氣體速度還原爐30B中排出。
第四旋風除塵器70C起著捕捉含在來自二級高氣體速度還原爐30B的廢氣中的粉狀鐵礦石的作用。第四旋風除塵器70C的底部與第四粉礦排放管線71C相連，而其頂部與第四清潔過的廢氣的管線72C相連，管線72C的一端與第三氣體入口21C相連。第三廢氣出口36B借助第四廢氣排放管73C與第四旋風除塵器70C相連，從而經其向上游輸送氣體。
二級高氣體速度還原爐30B經第一粗礦石排放管35aB與初級高氣體速度原爐20C相連，至經二級粗礦石排放管線33aB與熔融汽化器99相連，從而經其向下游輸送氣體。
二級低氣體速度還原爐40B的底部設有接收經第六廢氣排放管99C來自熔融經器99的廢氣的第五氣體入口。第五氣體分配器42B裝在二級低氣體速度還原爐40B的下部。在二級低氣體速度還原爐40B下部的一側還有第五礦石入口43B和第三中等/細礦石出口44B。在其下部的另一側設有第六礦石入口45B。在二級低氣體速度還原爐40B上部的一側設有第四廢氣出口46B。
最好是在二級低氣體速度還原爐40B中裝有內部旋風除塵器80B。內部旋風除塵器80B在二級低氣體速度還原爐40B中將被合并的氣體所攜帶的粉礦與產自二級低速氣體還原爐40B的廢氣分離。內部旋風除塵器80B將分離出的粉礦再循環到二級低氣體速度還原爐40B的下部，同時將清潔過的廢氣經第三廢氣管73B排往第三旋風除塵器70B。第六礦石入口45B經第二中等/細礦石排放管45aB與第二中等/細礦石出口24B相連。第二粉礦排放管的一端與第二中等/細礦石排放管45aB相連。
第三中等/細礦石出口44B經第三中等/細礦石排放管43aB與熔融汽化器99的下部相連。第五礦石入口43B經第四粉礦排放管71C與第四旋風除塵器70C相連。
第三中等/細礦石排放管43aB經第二管線47B與第四粉礦排放管71C相連。
第三旋風除塵器70B的底部與第三粉礦排放管71B相連，其頂部與第三清潔過的廢氣的管線72B相連，管72B的一端是連于循環管47B的。當二級中等/細礦石還原爐40B不包括內部旋風除塵器80B時，則第三旋風除塵器70B經第三廢氣排放管73B直接與二級低氣體速度還原爐40B相連。第三粉礦排放管71B與第四粉礦排放管71C相交。最好在管71B和71C的交匯處裝一雙向排放閥74B。在第四粉礦排放管71C和第二循環管47B的連接處最好設另一個雙向排放閥74C。
最好將吹掃氣體管P接于第一循環管17B，第一粗礦石排放管35aB和第二中等/細礦石排放管45aB的各自的彎曲處，以便將少量吹掃氣體供入這些管線，借以防止這些管線被經其輸送的鐵礦石堵塞。
干燥/預熱爐10B、初級低氣體速度還原爐20B、及二級低氣體速度還原爐40B都有上大下小的園柱形爐體，其中，下部的內徑小于其上部的內徑。即，各爐的每個爐體都包括一放大的上園柱形部分，一個直徑從下端至上端增大的中間錐形部分和一個縮小的下園柱體部分。另一方面，初級和二級高氣體速度還原爐20C和30B有一在整個長度上直徑均勻的園柱形爐體。較好地是，干燥/預熱爐10B，初級低氣體速度還原爐20B和二級低氣體速度還原爐40B在其各自下部的高度等于同一下部內徑的7.0-12.0倍。初級和二級高氣體速度還原爐20C和30B的高度等于其內徑的20-30倍也是較好的。
在圖4中，標號99a指熔鐵水出口。
現在敘述符合本發明的，用布局示于圖2的流化床型還原設備生產還原鐵或生鐵水的方法。
如圖2中所示，盛于料倉90的細鐵礦石的經礦石供應管線91和第一礦石入口15被供往干燥/預熱爐10。干燥/預熱爐10還被供以來自初級還原爐20的，經過第二旋風除塵器60、第二清潔過的廢氣管62和第一氣體入口11的廢氣。借助第一氣體分配器12將此廢氣均勻地分配在于燥/預熱爐10中。用此均勻分布的氣體，將沸騰流化態下的鐵礦石干燥和預熱。然后將經干燥和/預熱的礦石經粗礦石出口13，中等/細礦石出口14，第一管線17和第二礦石入口25輸往初級還原爐20。
該廢氣從干燥/預熱爐10向外順次經第一廢氣出16、第一廢氣管53、第一旋風除塵器50和第一清潔過的氣體排放管53排出，在爐10中鐵礦石是被耗完之前的廢氣干燥和預熱的。含于此廢氣中的粉礦于第一旋風除塵器50中被捕捉，然后經第一粉礦排放客51和第一礦石入口25再循環到初級還原爐20。
然后被供應的經干燥和預熱的礦石在此預初級還原爐20中于流化態下被此廢氣還原，此廢氣是經第三旋風除塵器70、第三清潔后的廢氣管72、第二氣體入口21和第二氣體分配器22輸入的。經預還原的鐵礦石經粗礦石出口23或中等/細礦石出口24排出，然后經第二管線27和第三礦石入口35輸往二級高氣體速度還原爐30。
在初級還原爐20中也產生廢氣，而同時將鐵礦石初還原。此廢氣順次經第二廢氣出口26、第二廢氣管63、第二旋風除塵器60和第二清潔了的廢氣管22從初還原爐20排出，然后被引入干燥/預熱爐10。含于該廢氣中的粉礦在第二旋風除塵器60中被捕捉，而后經第二粉礦排放管線61、第二循環管線27和第三礦石入口35再循環到二級高氣體速度還原爐30中。
二級高氣體速度還原爐30將接受于其中的鐵礦石中的粗礦石部分用經第一還原氣體供應管31a、第三氣體入口31和第三氣體分配器32供入爐30的還原氣體，于沸騰流化態下終還原。此時，二級高氣體速度還原爐中的鐵礦石中的中等/細礦石部分被產于二級高速氣體還原爐30中的廢氣帶出。供入二級粗礦石還原爐30的還原氣體的速度總應高于中等/細礦石的該臨界速度。
而后被廢氣帶走的中等/細鐵礦石經第三中等/細礦石出口34、第三中等/細礦石排放管34a及第四礦石入口45被移到二級低氣體速度還原爐40。另一方面，經終還原的粗鐵礦石被輸往還原鐵儲存容器或經第二粗礦石出口33和第三粗礦排放管33a輸往熔融汽化器99(在圖3的情況下)。
同時，供于二級低氣體速度還原爐40中的中等/細鐵礦石于沸騰流化態下被經第二還原氣體供應管41a、第四氣體入口41和第四氣體分配器42供于爐40的還原氣體終還原。經終還原的中等/細鐵礦石被輸往還原鐵儲存容器，或經第二中等/細礦石出口44和第三中等/細礦石排放管運往熔融汽化器99(如在圖3的情況下)。供于二級中/細礦石還原爐40中的還原氣體的流量應總高于中等/細礦石的該平均最小流態化速度。
在于二級低氣體速度還原爐40中的中等/細鐵礦石的終還原過程中產生的廢氣順次經內部旋風除塵器80、第三廢氣出口73、第三旋風除塵器70及第三清潔過的氣體排放管72放出后被引入初級還原爐20。含于此廢氣中的粉礦于內部旋風除塵器80中與廢氣分離，而后經第三粉礦排放管71再循環至第三管線44a。
當將此經還原的鐵礦石加入熔融汽化器99中時，它們被熔煉，由此產生鐵水。另一方面，存于還原鐵儲存容器中的經還原的鐵礦石將因各種目的運往下一階段。
另一方面，最好是干燥/預熱爐10和10A，初級還原爐20和20A及二級低氣體速度還原爐40各下部中的氣體的氣體速度保持在等于保留在各自流化床中的鐵礦石最小流態化速度的1.5-3.0倍。對于這些爐子而言，在各自上部中的氣體的氣體速度保持得比被帶走的鐵礦石的臨界速度低也是較好的。就二級高氣體速度還原爐30和30A而言，最好將氣體的氣體速度保持為等于粗鐵礦石最小流態化速度的1.5-3.0倍的數值。供于二級低氣體速度還原爐40和二級高速氣體還原爐30和30A的氣體的壓力和溫度范圍分別為2-4atm和800-900℃也是較好的。對干燥/預熱爐10和10A、初級還原爐20和20A及二級低氣體速度還原爐40而言，在各爐中出現的壓降最好是范圍為0.3-0.6atm，而出現于各爐中的溫降最好是范圍為30-80℃。鐵礦石在各爐中的滯留時間最好是20-40分鐘。
現將敘述用具有圖4中所示布局的流化床型還原設備的符合本發明的另一種生產還原鐵或生鐵水的方法。
如于圖4中所示，盛于料倉90B中的細鐵礦石被供往干燥/預熱爐10B，而后于此干燥/預熱爐10B中被供自第二旋風除塵器60B的廢氣還原。而后將經干燥/預熱的鐵礦石運往初級高氣體速度還原爐20C的下部，該爐20C是接受來自第四旋風除塵器70C的廢氣作還原氣體的。該初級高氣體速度還原爐20C中的還原氣體的速度被控制得高于中等/細礦石的此臨界速度，借此用廢氣將鐵礦石中的中等/細礦石部分帶走。結果，這種中等/細礦石部分與鐵礦石的粗礦石部分分離。此留在初級粗礦石還原爐20C中的粗礦石部分被初還原，而同時形成一種沸騰流化床。而后將此粗礦石經第二粗礦石出口23C運往二級高氣體速度還原爐30B。另一方面，在初級高氣體速度還原爐20C中被廢氣帶走的中等/細礦石經第一中等/細礦石入口24aC被運往此初級中等/細礦石還原爐20B的下部。在初級低氣體速度還原爐20B中，中等/細礦石以沸騰流化態被供自第三旋風除塵器70B的廢氣，以高于中等/細礦石平均最小流態化速度的數值初還原。在還原后，中等/細礦石被運往二級低氣體速度還原爐40B。
在初級低氣體速度還原爐20B中，粉礦被供于該初級低氣體速度還原爐20B中的還原氣體，帶走該氣體是經第一中等/細礦石排放管24aC或第二氣體礦石入口21B供入的。這些粉礦與廢氣一起從初級低氣體速度還原爐20B中被輸往第二旋風除塵器60B，于其中粉礦被捕捉。通過雙向排放閥64B，被捕獲的粉礦被再循環至初級低氣體速度還原爐20B，或二級低氣體速度還原爐40B，從而它們被初還原或終還原。這些經還原的中等/細礦石和粉礦分別經第二中等/細礦石出口24B和第二粉礦排放管61B排出。供入二級高氣體速度還原爐30B中的粗礦石被終還原，而同時通過來自熔融汽化器99的廢氣形成其沸騰流化床。在還原后，該粗礦石經第三粗礦石出口33B和第二粗礦石排放管線33aB被加入熔融汽化器99中。熔融汽化器99將收到的礦石熔化，從而產生生鐵。
在二級高氣體速度還原爐30B中的氣體速度與初級高氣體速度還原爐20C中的氣體速度相等。自二級高氣體速度還原爐30B中被帶出的粉狀鐵礦石在第四旋風除塵器70C中被捕捉，而后通過使用雙向排放閥74C被循環至第二低氣體速度還原爐40B或直接加于熔融汽化器99之中，供于二級低氣體速度還原爐40B中的中等/細礦石被供自熔融汽化器99的廢氣于此爐40B的沸騰流化床上被終還原。供于二級低氣體速度還原爐40B中的還原氣體的速度與初級低氣體速度還原爐20B中的還原氣體速度相等。在二級低氣體速度還原爐40B中的被夾帶的粉狀鐵礦石被內部旋風除塵器80B和第三旋風除塵器70B捕捉，而后被再循環至二級低氣體速度還原爐40B中，從而它們可被終還原。在第三旋風除塵器70B中被捕獲的粉狀鐵礦石也可通過使用雙向排放閥74B被直接加于熔融汽化器99中。經終還原的中等/細的和粉狀的礦石分別經第三中等/細礦石出口44B和第三粉礦排放管線71B排出。而后這些礦石經第三中等/細礦石出口43aB加于熔融汽化器99中。熔融汽化器99將收到的礦石熔化，借此產生生鐵。
為盡可能地降低氣體消耗率，按本發明的這一實施方案，采用了雙型流態化爐(初級低氣體速度還原爐20B，初級高氣體速度還原爐20C、二級低氣體速度還原爐40B和二級高氣體速度還原爐30B)。在預還原階段，鐵礦石被分成粗礦石部分和中等/細礦石部分，從而這些部分可以在流化狀態被單獨預還原。在最終還原階段，礦石部分也被獨自地受到終還原。此實施方案的設備利用了常規雙型流化床20B和20C的優點，在這些流休床中，上部經導管24aC與下部相連。因此，可將鐵礦石從預還原步驟適當地分成中等/細礦石部分和粗礦石部分。由于在預熱和預還原步驟鐵礦石的降解幾乎完成，所以被分開的粗的和中等/細的礦石獨自地初還原和終還原。但在終還原階段，采用低氣體速度和高氣體速度還原爐間的無連接的流化床。由于這種結構，本發明解決了在常規雙型結構中所遇到的，因氣體的混合所引起的問題。由于初級和二級高氣體速度還原爐20C和30B，或初級和二級低氣體速度還原爐20B和40B在形狀和尺寸上相同，所以它們可按氣流相連。在此情況下，這些雙反應器的流態化運行在氣體速度方面可作相似的控制。因此就可能簡化此設備的整體運行。根據本發明，單型干燥/預熱爐10B、雙型初級低氣體還原爐20B和雙型二級低氣體速度還原爐40B都有上大下小的園柱型爐體，在其中它們下部的直徑都小于它們的上部的直徑，從而不僅在其各自縮小的下部得到鐵礦石的活躍的沸騰流態化，借此提高氣體的利用程度，而且還降低在其放大的上部中的氣體的氣體速度，從而抑制了粉礦的帶出，同時降低氣體的消耗率。對于這些爐子而言，在各下部中的還原氣體的氣體速度應等于被加于各相關爐子的流化床中的鐵礦石的最小流態化速度的1.5-3.0倍。而在各上部中的還原氣體的氣體速度應低于被帶走的鐵礦石的臨界速度。對于都具有均勻的園柱形結構，從而在其整個長度上都有均勻的氣體速度的初級和二級高氣體速度還原爐20C和30B而言，還原氣體的氣體速度應等于粗鐵礦石最小流態化速度的1.5-3.0倍。
供往二級高氣體速度還原爐30B和二級低氣體速度還原爐40B中的氣體的壓力和溫度的范圍分別為2-4atm和800-900℃也是較好的。對干燥/預熱爐10B、初級及二級低氣體速度還原爐20B和40B及初級和二級高氣體速度還原爐20C和30B而言，發生在各爐中的壓降的最好范圍為0.3-0.6atm，而發生于各爐中的溫降的最好范圍為30-80℃。較好是鐵礦石在各爐中的滯留時間為20-40分鐘。
通過參照下述實施例將更易理解本發明；但這些實施例僅旨在說明本發明，而不被認作對本發明范圍的限制。
實施例1制成有如圖2中所示結構的流化床型還原設備。該流化床型還原設備的尺寸如下1)各流化床型爐的內徑和高度—干燥/預熱爐下部內徑0.3m；下部高度4.0m；上部內徑0.90m；上部高度2.50m；—初級還原爐下部內徑0.3m；下部高度4.0m；上部內徑0.90m；上部高度2.50m；—二級高氣體速度還原爐內徑0.2m；高度5.20m；—二級低氣體速度還原爐下部內徑0.5m；下部高度2.70m；上部內徑0.90m；上部高度2.30m。
使用上述的流休床型還原設備，還原鐵和生鐵水的生產按以下條件進行2)鐵礦石的加入和排出—細鐵礦石的成份全鐵63.36％、SiO25.65％、Al2O32.91％、S0.007％、P0.065％；—粒度分布＜0.25mm＝22％、0.25-1.0mm＝28％、1.0-5.0mm＝50％；—加料速度6kg/分—自第三粗礦石出口的出料速度3.0kg/分—自第三中等/細礦石出口的出料速度1.2kg/分—自第三粉礦出口的出料速度3.0kg/分
3)還原氣體—成分CO65％、H225％CO2＋H2O10％；—溫度約850℃；—壓力2.3kgf/cm24)各爐中的氣體空截面速度干燥/預熱爐—下部中的氣體空截面速度2.22m/秒；—上部中的氣體空截面速度0.25m/秒；初級還原爐—下部中的氣體空截面速度2.22m/秒；—上部中的氣體空截面速度0.25m/秒；二級高氣體速度還原爐3.0m/秒；二級低氣體速度還原爐—下部中的氣體空截面速度0.32m/秒；—上部中的氣體空截面速度0.25m/秒；按上述條件，就可能在干燥/預熱爐10，初級還原爐20、二級高氣體速度還原爐30和二級低氣體速度還原爐40中將鐵礦石保持在沸騰流化態下。平均氣體利用程度約為29％，而氣體消耗率約為1290Nm3/噸一礦石。
經第二級高氣體速度還原爐30A的粗礦石出口33；二級低氣體速度還原爐的第三中等/細礦石出口43和第三粉礦排放管71排出的鐵礦石的平均還原度分別為87％、89％和84％。自還原開始的60分鐘后，將還原鐵放出。
自二級高氣體速度還原爐30的第三粗礦石出口33排出的還原鐵的粒度分布構成為，＜0.2mm8％、0.2-0.5mm11％、0.5-1.0mm14％、1.0-3.0mm57％、3.0-5.0mm10％。另一方面，自二級低氣體速度還原爐40的第三中等/細礦石出口43排出的還原鐵的粒度分布構成為，＜0.05mm1.0％，0.05-0.1mm17％，0.1-0.2mm72％，0.2-0.5mm10％。
自各出口排出的還原鐵的量和粒度由供入的還原氣體的氣體速度控制。當鐵礦石在各爐中的滯留時間改變時，也發生還原程度的變化。
實施例2制成結構如圖3所示的流化床型還原設備。該流化床型還原設備的尺寸如下1)各流化床型爐的內徑和高度—干燥/預熱爐靠近分配器處的下部內徑0.22m；靠近分配器處的下部高度0.70m；中間部分的內徑0.30m；中間部分的高度3.50m；上部內徑0.90m；上部高度2.50m；—初級還原爐靠近分配器處的下部內徑0.22m；靠近分配器處的下部高度0.70m；中間部分的內徑0.30m；中間部分的高度3.50m；上部內徑0.90m；上部高度2.50m；—二級高氣體速度還原爐靠近分配器處的下部內徑0.26m；靠近分配器處的下部高度0.50m；上部內徑0.30m；上部高度4.70m；—二級低氣體速度還原爐下部內徑0.50m；下部高度2.70m；上部內徑0.90m；上部高度2.30m。
采用上述流化床型還原設備，在以下條件下進行還原鐵和生鐵水的生產2)加入及排出的鐵礦石—細鐵礦石的成份全鐵62.36％、SiO25.65％、Al2O3；2.91％、S0.007％、P0.065％；—粒度分布＜0.25mm＝20％、0.25mm-1.0mm＝23％1.0-5.0mm＝45％、5.0-8.0mm＝12％；—加料速度6kg/分—自第三粗礦石出口的排放速度3.0kg/分；—自第三中等/細礦石出口的排放速度1.2kg/分；—自第三粉礦出口的排放速度0.06kg/分；3)還原氣體—成分CO65％、H225％、CO2＋H2O＝10％；—溫度約850℃—壓力2.3kgf/cm24)各爐中氣體空截面速度干燥/預熱爐—靠近分配器處的下部中的氣體空截面速度4.12m/秒；—中部中的氣體空截面速度2.22m/秒；—上部中的氣體空截面速度0.25m/秒；初級還原爐—靠近分配器處的下部中的氣體空截面速度4.12m/秒；—中間部分中的氣體空截面速度2.22m/秒；—上間中的氣體空截面速度0.25m/秒；二級高氣體速度還原爐—靠近分配器處的下部中的氣體空截面速度4.0m/秒；—上部中的氣體空截面速度3.0m/秒；二級低氣體速度還原爐—下部中的氣體空截面速度0.32m/秒；—上部中的氣體空截面速度0.25m/秒；在上述條件下對粒度分布寬的鐵礦石，即粒度小于8mm的鐵礦石進行流態化還原，同時得到粗鐵礦石的活躍的沸騰流態化，否則其主要將被分布于各爐的下部。在該實施例中，以與實施例1中的相同的與粒度小于5mm的鐵礦石相當的氣體消耗率和利用率得到89％的平均還原度。
實施例3將0.4kg粒度范圍為1-5mm的鐵礦石于實驗室規模的流化床型還原爐中，于約850℃的溫度中用還原氣體還原。還原條件的氣體空截面速度約為4m/秒。還原氣體成份為CO65％、CO20.5％、H225％、Ar5％。檢查鐵礦石的降解。結果于子圖5中。
計算初還原中使用成份為CO46％、CO215％、H220％、H2O8％、N211％和在終還原中使用成分為CO59％、CO23％、H225％、H2O2％、N211％的還原氣體，于850℃使鐵礦石流態化的情況下的于1，2，3和4atm時各自的臨界速度，結果示于圖6。
通過Wen和Yu式計算于850℃，用初還原爐中的成分為CO46％、CO215％、H220％、H2O8％、N211％和在終還原爐中的成分為CO59％、CO23％、H225％、H2O2％、N211％的還原氣體使鐵礦石流態化的情況下，于1，2，3和4atm時為得到不同粒度礦石的流態化的各自的最小流態化速度。結果示于圖7。
參看圖5，可發現，在熱流態化還原的早期階段(約15分鐘)時，鐵礦石的碎裂幾乎完成。
參看圖6，可發現，初級還原爐中的臨界速度幾乎等于終還原爐中的臨界速度。圖7示出了，初還原爐中所需的最小流態化速度幾乎等于終還原爐中所需的這一速度。
有圖4中所示結構的設備正是在符合本發明的事實上所建成的流態化還原設備。
實施例4用于此實施例的流化床型還原設備具有圖4中所示的結構，它包括干燥和預熱鐵礦石的干燥/預熱爐10B，使經過干燥/預熱的中等細鐵礦石預還原的初級低氣體速度還原爐20B和使經預還原的中等/細礦石終還原的二級低氣體速度還原爐40B。這些爐10B、20B和40B都有上大下小的園柱形爐體，在其中，它們下部的直徑小于它們上部的直徑，從而不僅在其各縮小的下部獲得鐵礦石的活躍的流態化。借此提高了氣體利用率，而且還降低了降速在其放大的上部中的氣體的速度，借此抑制了將粉礦帶走。該結構還包括僅使經干燥和預熱的鐵礦石中的粗礦石部分預還原，而同時分出中等/細礦石的初級高氣體速度還原爐20C和使經預還原的粗礦石終還原的二級高氣體速度還原爐30B。爐20C和30B都有在其整個長度上有均勻直徑的園柱形爐體。
當經還原氣體入口31B和41B和氣體分配器32B和42B將約850℃的還原氣體分別供入二級高氣體速度還原爐30B和低氣體速度還原爐40B中的同時將粒度分布寬的鐵礦石加于干燥/預熱爐中。鐵礦石被干燥和預熱，同時在爐10B中形成沸騰流化床。而后將經干燥/預熱的鐵礦石輸往初級高氣體速度還原爐20C，在初級高氣體流速還原爐20C中，粗鐵礦石在沸騰流化床中被預還原，而同時將此干燥/預熱過的礦石中的細中等/細礦石部分分出。將經預還原的粗鐵礦石輸往二級高氣體速度還原爐30B中，于其中它們順次終還原。終還原后，將此粗鐵礦石經第三粗礦石出口33B放出。另一方面，從初級高氣體速度還原爐20C中轉來的中等/細鐵礦石在初級低氣體速度還原爐20B中預還原，同時形成沸騰流化床，預還原后，此中等/細礦石被輸往二級低氣體速度還原爐40B中，于其中它們被順次終還原。此中等/細鐵礦石經第三中等/細礦石出口44B排出。
用于此實施例的流化床型還原設備的尺寸如下1)各流化床型爐的內徑和高度—干燥/預熱爐下部內徑0.3m；下部高度4.0m；上部內徑；0.9m；上部高度2.5m；—初級高氣體速度還原爐內徑0.2m；高度5.2m；—初級低氣體速度還原爐下部內徑0.5m；下部高度2.7m；上部內徑；0.9m；上部高度2.3m；—二級高氣體速度還原爐內徑0.2m；高度5.2m；—二級低氣體速度還原爐下部內徑0.5m；下部高度2.7m；上部內徑；0.9m；上部高度2.3m。
用上述流化床型還原設備，以下列條件進行還原鐵和生鐵水的生產2)加入和放出的鐵礦石—細鐵礦石成分全鐵62.36％、SiO25.65％、Al2O32.91％、S0.007％、P0.065％；—粒度分布＜0.25mm＝22％、0.25-1.00mm＝28％1.0-5.0mm＝50％；供料速度5kg/分自第三粗礦石出口的排放速度1.7kg/分；自第三中等/細礦石出口的排放速度2.2kg/分。
3)還原氣體—成分CO65％、H225％、CO2＋H2O＝10％；—溫度約850℃—壓力2.3kgf/cm24)各爐中的氣體空截面速度干燥/預熱爐—下部中的氣體空截面速度2.22m/秒；—上部中的氣體空截面速度0.25m/秒；初級高氣體速度還原爐3.0m/秒；初級高氣體速度還原爐—下部中的氣體空截面速度0.32m/秒；—上部中的氣體空截面速度0.25m/秒；二級高氣體速度還原爐3.0m/秒；二級低氣體速度還原爐—下部中的氣體空截面速度0.32m/秒；—上部中的氣體空截面速度0.25m/秒。
按上述條件就可能于干燥/預熱爐10B、初級粗礦石還原爐20B、初級中等/細礦石還原爐20B、二級高氣體速度還原爐30B和二級低氣體速度還原爐40B中將鐵礦石保持于沸騰流化態下。在初級還原階段，鐵礦石被分成粗礦石部分和中等/細礦石部分。這些部分礦石自被分別預還原和終還原。在該實施例中，平均氣體利用率約為30％，而氣體消耗率約為1270Nm3/噸-礦石。自開始還原的60分鐘后，經第三粗礦石和中等/細礦石出口33B和44B放出平均還原度約為90％的還原鐵。
如從上述可知，按本發明，鐵礦石在干燥/預熱爐中被干燥和預熱后，按粒度被分開。粗礦石在初級高氣體速度還原爐20B中預還原，而后在二級高氣體速度還原爐30B中終還原。另一方面，中等/細礦石在初級低氣體速度還原爐20B中預還原，而后在二級低氣體速度還原爐40B中終還原。因此，不管鐵礦石的粒度如何，都能生產出還原度相當均勻的還原鐵，同時使粗和中等/細礦石間有良好的分離。同時還可能按供應廠和供應部位以合適的粒度將還原鐵供往熔融汽化器。經第三粗礦石出口33B或中等/細礦石出口44B放出的還原鐵和量和粒度都可用還原氣體的速度調節。鐵礦石的還原度還可用其在各爐中的滯留時間控制。由于全部三階段流化床型還原操作均按本發明用沸騰流態化進行，故可改進氣體的利用率和消耗率。該流化床型還原設備還具有即使在長時間運行也能防止管線堵塞和非流態化的結構。
雖然出于說明的目的敘述了本發明的較佳實施方案，但本領域中的普通技術人員將知道，各種不違背本發明的公開于所附權利要求中的范圍和基本精神的各種改型、添加和替換都是可能的。
權利要求
1.一種用于還原粒度分布廣的細礦石的流化床型還原設備，它包括干燥和預熱供自料倉的細鐵礦石的干燥/預熱爐，該干燥/預熱爐包括設于其底部的第一氣體入口，裝在其下部的第一氣體分配器，設在該下部的側壁的第一礦石入口，設在該下部的該側壁的第一粗石出口，設在該下部的該側壁的第一中等/細礦石出口，設在其上部側壁的第一廢氣出口；預還原供自該干燥/預熱爐的，經干燥和預熱的礦石的初級還原爐，該初級還原爐包括設在其底部的第二氣體入口，裝在其下部的第二氣體分配器，設在該下部的側壁的第二礦石入口，設在該下部的側壁的第二粗礦石出口，設在該下部的側壁的第二中等/細礦石出口，和設在其上部的側壁和第二廢氣出口；終還原該供自初還原爐的經預還原的鐵礦石的二級高氣體速度還原爐，該二級高氣體速度還原爐包括設在其底部的第三氣體入口，裝在其下部中的第三氣體分配器，設在該下部側壁的第三礦石入口，設在該下部的側壁的第三粗礦石出口，和設在其上部的側壁的第三中等/細礦石出口，它又是來自二級高氣體速度還原爐的廢氣的出口；終還原自該二級高氣體速度還原爐帶來的鐵礦石的二級低氣體速度還原爐，該二級低氣體速度還原爐包括設于其底部的第四氣體入口，設于其下部中的第四氣體分配器，設于該下部的側壁的第四礦石入口，它還是氣體的入口，該下部的該側壁的第四中等/細礦石出口和設在其上部的側壁的第三廢氣出口；第一旋風除塵器，它用于捕獲含于來自該干燥/預熱爐的廢氣中的粉狀鐵礦石并將此捕獲到的粉狀鐵礦石再循至該初級還原爐，同時向外排出此廢氣，該第一旋風除塵器經第一廢氣管與該干燥/預熱爐的第一廢氣出口相連，于其頂部與第一清結過的廢氣管線相連，且于其底部與第一粉狀礦石排放管線相連；第二旋風除塵器，它用捕獲來自該初級還原爐的廢氣中的粉狀鐵礦石，并將此被捕到的粉狀鐵礦石再循環至第二級高氣體速度還原爐，而同時將清潔過的廢氣供往該干燥/預熱爐，該第二旋風除塵器經第二廢氣管線與該初級還原爐的此第二廢氣出口相連，于其頂部經第二清潔過的廢氣管線與干燥/預熱爐的第一氣體入口相連，而且在其底部與第二粉狀礦石排出管相連。第三旋風除塵器，它用于捕獲含于來自該二級低氣體速度還原爐的廢氣中的粉狀鐵礦石并該清潔過的氣體再循環至該初級還原爐，該第三旋風除塵器經第三廢氣管與該二級低氣體速度還原爐相連，在其頂部經第三經清潔的廢氣管線與該初級還原爐的第二氣體入口相連，在其底部與第三粉狀礦石排出管相連；第一管線，它用于將該干燥/預熱爐的第一中等/細的和粗的礦石出口與該初級還原爐的第二礦石入口相連，從而可經其輸送礦石，而且該第一粉狀礦石排出管與該第一管線相連；第二管線，它用于將該初級還原爐的該第二中等/細礦石和粗礦石出口與該二級高氣體速度還原爐的第三礦石入口相連，從而可使該鐵礦石經其運輸，而且該第二粉狀礦石排放管與該第二管線相連；第三中等/細礦石排放管，它用于將該第三中等/細礦石出口與該二級低氣體速度還原爐的第四礦石入口相連，從而可經其輸送鐵礦石；與該二級低氣體速度還原爐的第四中等/細礦石出口和與該第三粉狀礦石出口相連的第三管線。
2.權利要求1的流化床型還原設備，其中該干燥/預熱爐和第一還原爐的各自下部的內徑都等于該二級高氣體速度還原爐的內徑的1.5-1.8倍，而且其各自上部的內徑等于該二級高氣體速度還原爐的內徑的2.0-3.0倍，而該二級低氣體速度還原爐的下部的內徑等于該二級高氣體速度還原爐的內徑的2.0-3.0倍，而且該爐的上部的內徑等于該二級高氣體速度還原爐的內徑的2.8-4.0倍。
3.權利要求1或2的流化床型還原設備，其中該干燥/預熱爐，該初級還原爐和該二級低氣體速度還原爐各自下部的高度等于其各自內徑的7.0-12.0倍，而其各自的上部的高度等于其各自內徑的2.0-4.0倍，而且該二級高氣體速度還原爐的高度等于其內徑的20-30倍。
4.權利要求1或2的流化床型還原設備，其中該干燥/預熱爐和該初級還原爐都包括一園柱形爐體，它包括一放大的上部，一直徑自下而上逐漸增大的第一錐形部分，一直徑小于上部的中間部分，一直徑自下而上逐漸增大的第二錐形部分，和直徑小于該中間部分的縮小的下部，而且該二級高氣體速度還原爐包括一園柱形爐體，它包括一放大的上部，一直徑從下向上逐漸增大的錐形部分和縮小的下部。
5.權利要求3的流化床型還原設備，其中，該干燥/預熱爐和該初級還原爐都包含一園柱形爐體，它包括一放大的上部，一直徑從其下端至其上端逐漸增大的第一錐形部，一直徑小于該上部的中間部，一直徑自其下端至其上端逐漸增大的第二錐形部，一直徑小于該中間部的縮小的下部，而且該二級高氣體速度還原爐包含一園柱形爐體，它包括一放大的上部，一直徑自其下端至其上端逐漸加大的錐形部及一縮小的下部。
6.權利要求1或2的流化床型還原設備，其中該第三粗礦石出口和該第三管線與熔融汽化器相連，從而可將鐵礦石排入該熔融汽化器，而且該二級高氣體速度還原爐的第三氣體入口和該二級低氣體速度還原爐的第四氣體入口與該熔融汽化器相連，從而可將來自該熔融汽化器的廢氣供往該二級高氣體速度和低氣體速度還原爐。
7.權利要求4的流化床型還原設備，其中，該第三粗礦石出口和該第三管線與一熔融汽化器相連，從而可將鐵礦石排入該熔融汽化器，而且該二級高氣體速度還原爐的第三氣體入口和該二級低氣體速度還原爐的第四氣體入口與該熔融汽化器相連，從而可將來自此熔融汽化器的廢氣供往該二級高氣體速度和低氣體速度還原爐。
8.權利要求5的流化床型還原設備，其中，該第三粗礦石出口和該第三管線與熔融汽化器相連，從而可將鐵礦石排入該熔融汽化器，而且該二級高氣體速度還原爐的第三氣體入口和該二級低氣體速度還原爐的第四氣體入口與該熔融汽化器相連，從而可將來自此熔融化汽化器的廢氣供往該二級高氣體速度和低氣體速度還原爐。
9.權利要求1和2的流化床型還原設備，它還包含在該二級低氣體速度還原爐上部中，并時經穿過該第三廢氣出口延伸的第三廢氣管與該第三旋風除塵器相連的內部旋風除塵器。
10.權利要求3的流化床型還原設備，它還包含裝在該二級低氣體速度還原爐中至經穿過此第三廢氣出口延伸的第三廢氣管與該第三旋風除塵器相連的內部旋風除塵器。
11.權利要求4的流化床型還原設備，它還包含一裝在二級低氣體速度還原爐上部中并經穿過第三廢氣出口延伸的第三廢氣管與該第三旋風除塵器相連的內部旋風除塵器。
12.權利要求5的流化床型還原設備，它還包含裝在該二級低氣體速度還原爐上部中的，并經穿過該第三廢氣出口延伸的第三廢氣管與該第三旋風除塵器相連的內部旋風除塵器。
13.權利要求6的流化床型還原設備，它還包含裝在該二級低氣體速度還原爐上部中的，并經穿過該第三廢氣出口延伸的第三廢氣管與該第三旋風除塵器相連的內部旋風除塵器。
14.權利要求7或8的流化床型還原設備，它還包含裝在第二級低氣體速度還原爐上部中的，并經穿過該第三廢氣出口延伸的第三廢氣管與該第三旋風除塵器相連的內部旋風除塵器。
15.權利要求1或2的還原設備，它還包含與第一和第2管線的彎曲部位相連的，用于向各相關管線供應少量吹掃氣體的第一和第二吹掃氣體管。
16.權利要求3的流化床型還原設備，它還包含與第一和第二管線的彎曲部相連的，用于向各相關管線供以少量吹掃氣體的第一和第二吹掃氣體管。
17.權利要求4的流化床型還原設備，它還包含與第一和第二管線的彎曲部相連的，用于向各相關管線提供少量次掃氣體的第一和第二吹掃氣體管線。
18.權利要求5的流化床型還原設備，它還包含與第一和第二管線的彎曲部相連的，用于向各相關管線提供少量吹掃氣體的第一和第二吹掃氣體管線。
19.權利要求6的流化床型還原設備，它還包含與第一和第二管線的彎曲部相連的，用于向各相關的管線提供少量吹掃氣體的第一和第二吹掃氣體管線。
20.權利要求7或8的流化床型還原設備，它還包含與第一和第二循環管線的彎曲部相連的，用于向各相關的管線提供少量吹掃氣體的第一和第二吹掃氣體管線。
21.權利要求9的流化床型還原設備，它還包含與第一和第二循環管線的彎曲部相連的，用于向各相關管道提供少量吹掃氣體的第一和第二吹掃氣體管線。22.權利要求的10-13中任一項的流化床型還原設備，它還包含與第一和第二循環管線的彎曲部相連的，用于向各相關管線提供少量吹掃氣體的第一和第二吹掃氣體管線。
23.權利要求14的流化床型還原設備，它還包含與第一和第二循環管線的彎曲部相連的，用于向各相關管線提供少量吹掃氣體的第一和第二吹掃氣體管線。
24.一種用于還原粒度分布寬的鐵礦石的流化床型還原設備，它包含一干燥/預熱爐，它用于以供自第二旋風除塵器的廢氣干燥和預熱供自料倉的鐵礦石，同時形成該鐵礦石的沸騰流化床；一第一旋風除塵器，它用于捕獲含于來自該干燥/預熱爐的廢氣中的粉狀鐵礦石；一初級高氣體速度還原爐，它僅用于將排自該干燥/預熱爐的經干燥/預熱的鐵礦石中的粗礦石部分，以沸騰流化態，用來自第四旋風除塵器的廢氣預還原，而同時形成該粗鐵礦石的沸騰流化床，該初級高氣體速度還原爐還用來自該第四旋風除塵器的廢氣將該經干燥/預熱的礦石中的中等/細礦石部分分出；一初級低氣體速度還原爐，它用于將經該初級高氣體速度還原爐和第一中等/細礦石排出管線轉移到其下部的中等/細礦石用來自第三旋風除塵器的廢氣預還原，同時形成該中等/細礦石的沸騰流化床；捕獲含于來自該初級低氣體速度還原爐的廢氣中的粉狀鐵礦石的第二旋風除塵器，該第二旋風除塵器將被捕獲的粉狀鐵礦石再循環至與該初級低氣體速度還原爐的礦石入口相連的第二中等/細礦石排放管，或直接再循環至二級低氣體速度還原爐的下部；一二級高氣體速度還原爐，它用于將排自該初級高氣體速度還原爐的經預還原的粗礦石用來自熔融汽化器的廢氣終還原，同時形成該經預還原的粗礦石的沸騰流化床；一二級低氣體速度還原爐，它用于將排自該初級低氣體速度還原爐的經預還原的中等/細鐵礦石用來自此熔融汽化器的廢氣終還原，同時形成該經預還原的中等/細鐵礦石的沸騰流化床；第三旋風除塵器，它用于捕獲含于來自該二級中等/細鐵礦石還原爐的廢氣中的粉狀鐵礦石，該第三旋風除塵器將被捕獲的粉狀鐵礦石再循環至該二級低氣體速度還原爐的下部，或直接將此被捕獲的粉狀鐵礦石排放該熔融汽化器的下部；第四旋風除塵器，它用于捕獲含于排自該二級高氣體速度還原爐的廢氣中的粉狀礦石，該第四旋風除塵器將此被捕獲的粉狀鐵礦石再循環至該二級低氣體速度還原爐的下部或直接將此被捕獲的粉狀鐵礦石排向該熔融汽化器的下部。
25.一種用于還原粒度分布寬的細鐵礦石的流化床型還原設備，它包含一干燥和預熱供自料倉的鐵礦石的干燥/預熱爐，該干燥/預熱爐包括裝在其底部的第一氣體入口，裝在其下部中的第一氣體分配器，設在該下部的側壁的第一礦石入口，設在此下部的此側壁的第一粗礦石出口，設在該下部的此側壁的第一中等/細礦石出口，和設在其上部的側壁的第一廢氣出口；一初級高氣體速度還原爐，它用于將供自該干燥/預熱爐的經干燥/預熱的鐵礦石在沸騰流化態下預還原，同時將該經干燥/預熱的鐵礦石中的中等/細礦石部分分出，該初級高氣體速度還原爐包括設在其底部的第三氣體入口，裝在其下部中的第三氣體分配器，設在該下部的側壁的第三礦石入口、設在該下部該側壁的第三粗礦石出口、設在其上部側壁的第二中等/細礦石出口，它還是來自該初級高氣體速度還原爐的廢氣出口，以及設在該下部該側壁的第三礦石入口；一用于預還原供自該干燥/預熱爐的經干燥/預熱鐵礦石的初級還原爐，該初級還原爐包括設于其底部的第二氣體入口，裝在其下部中的第二氣體分配器，設在該下部側壁的第二礦石入口，設在該下部的該側壁的第二粗礦石出口，及設在其上部的側壁的第二廢氣出口；一初級低氣體速度還原爐，它用于將自該初級高氣體還原爐轉移來的鐵礦石預還原，同時形成其沸騰流化床，該初級低氣體還原爐包括設在其底部的第二氣體入口，裝在其下部中的第二氣體分配器，設在該下部的側壁的第二中等/細礦石出口和設在其上部側壁的第二廢氣出口；一二級高氣體速度還原爐，它用于將供自該初級高氣體速度還原爐的經預還原的粗鐵礦石終還原，該二級高氣體速度還原爐包括設在其底部的第四氣體入口，裝在其下部中的第四氣體分配器，裝在該下部的側壁的第四礦石入口，裝在該下部該側壁的第三粗礦石出口，及設在其上部的側壁的第三廢氣出口；一二級低氣體速度還原爐，它用于將供自該初級低氣體速度還原爐的中等/細鐵礦石終還原，該二級低氣體速度還原爐包括設在其底部的第五氣體入口，裝在其下部中的第五氣體分配器，設在該下部的側壁的第五礦石入口，設在該下部一側的第六礦石入口，設在該下部該側壁的第三中等/細礦石出口，及設在其上部的一側壁的第四廢氣出口；第一旋風除塵器，它用于捕獲含于排自該干燥/預熱爐的廢氣中的粉狀鐵礦石及將所收集的粉狀鐵礦石再循環至此初級高氣體速度還原爐，同時向外排放此清潔過的廢氣，該第一旋風除塵器經第一廢氣排放管與該干燥/預熱爐的第一廢氣出口相連，于其頂部與第一清潔過的廢氣管相連，于其底部與第一粉礦排放管相連；第二旋風除塵器，它用于捕獲含于排自該初級低氣體速度還原爐的廢氣中的粉狀鐵礦石并將此被捕獲的粉狀鐵礦石再循環至該初級低氣體速度原爐，或該二級低氣體速度還原爐，同時將清潔過的廢氣供往此干燥/預熱爐，該第二旋風除塵器經第二廢氣管與該初級低氣體速度還原爐的第二廢氣出口相連，于其頂部經第二經清潔過的廢氣管與此干燥/預熱爐的第一氣體入口相連，而且于其底部與第二粉礦排放管相連；第三旋風除塵器，它用于捕獲含于排自該二級低氣體速度還原爐的廢氣中的粉狀鐵礦石及將被捕到的粉狀鐵礦石再循環至此二級低氣體速度還原爐或直接加往熔融汽化器，同時將此清潔過的廢氣供往該初級低氣體速度還原爐，該第三旋風除塵器經第三廢氣管與此二級低氣體速度還原爐相連，于其頂部經第三清潔過的廢氣管與該初級低氣體速度還原爐的第二氣體入口相連，至于其底部與第三粉礦排放管相連；第四旋風除塵器，它用于捕獲含于排自該二級高氣體速度還原爐的廢氣中的粉狀鐵礦石，及將此捕到的粉狀鐵礦石供往該二級低氣體速度還原爐或熔融汽化器，同時將此清潔了的廢氣供往該初級高氣體速度還原爐，該第四旋風除塵器經第四廢氣管與此二級高氣體速度還原爐相連，于其頂部經第四清潔了的廢氣管與該初級高氣體速度還原爐的第三氣體入口相連，及于其底部與第四粉礦排放管相連；第一管線，它用于將該干燥/預熱爐的第一中等/細的和粗的礦石出口與該初級高氣體速度還原爐的第二礦石入口相連，并將該第一粉礦排放管與此第一管線相連；第一粗礦石排放管，它用于將該初級高氣體速度還原爐的第二粗礦石出口與此二級高氣體速度還原爐的第四礦石入口相連；第一中等/細礦石排放管，它用于將該初級高氣體速度還原爐的第三中等/細礦石出口與該初級低氣體速度還原爐的第二礦石入口相連；第二粗礦石排放管，它用于將該二級高氣體速度還原爐的第三粗礦石出口與該熔融汽化器相連；第二中等/細礦石排放管，它用于將該初級低氣體速度還原爐的第二中等/細礦石出口與第六礦石入口相連，并與被連接到第二粉狀礦石排放管的第二中等/細礦石排放管相連；第三中等/細礦石排放管，將該二級中等/細礦石還原爐的第四中等/細礦石出口與該熔融汽化相連；第二管線，它用于將第四粉礦排放管與此第三中等/細礦石排放管相連，此第二管線是與此第三粉礦排放管相連的；所述第三和第四粉礦排放管是彼此相交的；設在該第三和第四粉礦排放管間的相交處的雙向排放閥；及設在此第二管線和第四粉礦排放管間連接處的另一雙向排放閥。
26.權利要求25的流化床型還原設備，它還包含將少量吹掃氣體分別供往相關管線的，與第一循環管線、第一粗礦石排放管和第二中等/細礦石排放管的彎曲部相連的吹掃氣體管。
27.權利要求24-26中任一項的流化床型還原設備，其中初級高氣體速度還原爐的形狀和尺寸與二級高氣體速度還原爐的形狀尺寸相同，而且初級低氣體速度還原爐的形狀和尺寸與二級低氣體速度還原爐的形狀尺寸相同。
28.權利要求24-26中任一項的流化床型還原設備，其中，該干燥/還原爐、初級低氣體速度還原爐及二級低氣體速度還原爐各自的下部的高度等于其下部內徑的7-12倍，而其各自上部的高度等于其各自內徑的20-30倍。
29.權利要求27的流化床型還原設備，其中該干燥/預熱爐、初級低氣體速度還原爐、及二級低氣體速度還原爐的下部高度等于其各自內徑的7-12倍，而初級和二級高氣體速度還原爐上部的高度等于其內徑的20-30倍。
30.權利要求24-26中任一項的流化床型還原設備，它還包含裝在該二級低氣體速度還原爐上部中的，且經第三廢氣管與該第三旋風除塵器相連的內部除塵器。
31.權利要求27的流化床型還原設備，它還包含裝在該二級低氣體速度還原爐上部中的，并經此第三廢氣管與此第三旋風除塵器相連的內部除塵器。
32.權利要求28的流化床型還原設備，它還包含裝在該二級低氣體速度還原爐上部中的并經此第三廢氣管與此第三旋風除塵器相連的內部旋風除塵器。
33.權利29的流化床型還原設備，它還包含裝在該二級低氣體速度還原爐的上部中的，并經該第三廢氣管與此第三旋風除塵器相連的內部旋風除塵器。
34.用流化床型還原設備還原鐵礦石的方法，它包括的步驟為在干燥/預熱爐中將供自料倉的鐵礦石干燥和預熱；在初級還原爐中將經干燥/預熱的鐵礦石預還原；在二級高氣體速度還原爐中將此經預還原的鐵礦石中的粗礦石部分終還原，同時形成其沸騰流化床；在二級低氣體速度還原爐中將此經預還原的鐵礦石中的中等/細礦石部分終還原，同時形成其沸騰流化床。
35.權利要求34的方法，其中在該干燥/預熱爐、初級還原爐、和二級低氣體速度還原爐各自下部中的氣體速度等于被加入各相關爐的流化床中的鐵礦石的最小流態化速度的1.5-3.0倍，但在這些爐的上部中的該氣體的氣體速度低于被分出的鐵礦石的臨界速度；在該二級高氣體速度還原爐中的該氣體速度等于此粗鐵礦石的最小流態化速度的1.5-3.0倍。
36.權利要求34或35的方法，其中供往該二級低氣體速度還原爐或該二級高氣體速度還原爐的氣體的壓力和溫度分別為2-4atm和800-900℃，在該干燥/預熱爐、二級高氣體速度還原爐和二級低氣體速度還原爐中發生的壓降或溫降分別為0.3-0.6atm和30-80℃，而在各爐中鐵礦石的滯留時間為20-40分鐘。
37.用流休床型還原設備還原鐵礦石的方法，它包含的步驟為在于燥/預熱爐將供自料倉的鐵礦石干燥和預熱；在初級高氣體速度還原爐中將經干燥/預熱的鐵礦石中的粗礦石部分預還原，同時形成其沸騰流化床；在初級低氣體速度還原爐中將經干燥/預熱的鐵礦石中的中等/細礦石部分預還原；在二級高氣體速度還原爐中將該經預還原的粗鐵礦石終還原并同時形成其沸騰流化床；在二級低氣體速度還原爐中將該經預還原的中等/細鐵礦石終還原，同時形成其沸騰流化床。
38.權利要求37的方法，其中該干燥/預熱爐、初級低氣體速度還原爐和二級低氣體速度還原爐的各自下部中的該氣體速度等于被加入各相關爐的流化床中的該鐵礦石的最小流態化速度的1.5-3.0倍，而這些爐的上部中的該氣體的氣體速度小于被帶走的該礦石的臨界速度，而在該初級高氣體速度還原爐或該二級高氣體速度還原爐中的該氣體速度等于該粗鐵礦石的最小流態化速度的1.5-3.0倍。
39.權利要求37或38的方法，其中供往此二級高氣體速度還原爐或該二級低氣體還原爐中的氣體的壓力和溫度分別為2-4atm和800-900℃，而發生于該干燥/預熱爐、初級低氣體速度還原爐、初級高氣體還原爐、二級高氣體速度還原爐和二級低氣體還原爐中的壓降和溫降分別為0.3-0.6atm和30-80℃，而在各爐中鐵礦石的滯留時間為20-40分鐘。
全文摘要
三階段流化床型還原設備及用其還原程度范圍寬的細鐵礦石的方法。該設備包括系列布置的帶有與其相連的第一旋風除塵器的干燥/預熱爐，帶有與其相連的第二旋風除塵器的初級預還原爐、在沸騰流化態下僅終還原預還原過的鐵礦石中的粗礦石部分，同時轉移該鐵礦石中的中等/細礦石部分的二級高氣體速度還原爐、終還原該中等/細礦石，形成其沸騰流化床的二級低氣體速度還原爐，裝在此二級低氣體速度還原爐中的內部旋風除塵器及捕獲未被內部旋風除塵器捕到的粉礦的第三旋風除塵器。
文檔編號C21B13/00GK1142248SQ95191873
公開日1997年2月5日 申請日期1995年12月28日 優先權日1994年12月29日
發明者李日玉, 金容河, 金久, 丁鳳鎮, 鄭又滄, 沃納·L·凱普林格, 費利克斯·沃爾納, 約翰尼斯·L·申克 申請人:浦項綜合制鐵株式會社, 產業科學技術研究所, 奧地利鋼鐵聯合企業阿爾卑斯工業設備制造有限公司