專(zhuān)利名稱(chēng)：還原金屬－氧化合物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用碳作為還原金屬-氧化合物的還原劑的還原金屬-氧化合物的方法。本發(fā)明也涉及采用碳作為還原金屬-氧化合物的還原劑的還原金屬-氧化合物的設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬-氧的化合物，包括各種金屬氧化物如鐵的氧化物的還原已經(jīng)在大型的還原爐中進(jìn)行。對(duì)于鐵-氧化合物的還原而言，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，一直采用高爐作為由鐵礦石制備生鐵的主要設(shè)備。所述高爐中的主要還原劑和化學(xué)能的來(lái)源是焦炭。焦炭是在缺氧環(huán)境下通過(guò)焙燒煤制備而成，目的是除去揮發(fā)性的碳?xì)浠衔铮菇固烤哂懈郀t穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)所需的關(guān)鍵性能。
由于許多揮發(fā)性碳?xì)浠衔镉泻?，因此，從環(huán)境角度考慮，制焦存在問(wèn)題。而且，并非所有類(lèi)型的煤都適合制焦。此外，對(duì)制焦副產(chǎn)品的需求已經(jīng)減少。
因此，降低高爐中焦比以及總?cè)剂媳纫殉蔀榻陙?lái)研發(fā)工作的主要焦點(diǎn)。而且，已經(jīng)發(fā)展避開(kāi)所述高爐方法的新技術(shù)，例如直接還原鐵礦石。
直接還原包括通過(guò)采用還原劑還原鐵礦石來(lái)制備鐵，所述還原劑可以是固態(tài)還原劑或氣態(tài)還原劑。固態(tài)還原劑可以是任何尺寸的煤，而不是焦炭。氣態(tài)還原劑的實(shí)例是天然氣和一氧化碳。用于直接還原的礦石必須滿(mǎn)足要求鐵百分比高和有害元素含量低的嚴(yán)格規(guī)范。
直接還原鐵礦石可以生產(chǎn)固態(tài)直接還原的鐵產(chǎn)品，或者，在高的操作溫度下或同時(shí)使用熔煉裝置，可以制備液態(tài)產(chǎn)品。
可以將直接還原方法的產(chǎn)品送至第二反應(yīng)器，進(jìn)行熔煉和任選的進(jìn)一步精煉，或者冷卻并儲(chǔ)存留待以后使用。
目前，將來(lái)自綜合鋼廠(chǎng)的粉塵和礦泥循環(huán)用作礦石準(zhǔn)備階段的原材料。這些通常稱(chēng)作“碎屑(fines)”的廢料可能包含含鐵化合物，如鐵的氧化物。但是，由于在這些碎屑中存在高含量的金屬如鋅，這些元素的積聚，以及需要對(duì)送入高爐中這些金屬的量加以限制，因此，經(jīng)常不得不采用其它方式循環(huán)使用或者處理這些廢料，結(jié)果額外增加了成本或環(huán)境負(fù)擔(dān)。
一種已知的還原鐵礦石的方法基于在回轉(zhuǎn)窯中煤和鐵礦石塊或小球的直接反應(yīng)。另一種已知方法基于在轉(zhuǎn)底爐中還原復(fù)合小球，所述復(fù)合小球包含鐵的氧化物以及來(lái)自例如煤、焦炭或木炭的碳。還原反應(yīng)產(chǎn)生的排出氣體可以在爐中二次燃燒，提供該工藝要求的部分熱量。再一種已知方法包括在流化床反應(yīng)器中直接還原鐵礦石細(xì)粉。
這些已知還原方法的一個(gè)主要缺點(diǎn)在于它們須在高溫實(shí)施。例如，轉(zhuǎn)底爐方法的工作溫度約1250℃。如果這些方法以使用煤為基礎(chǔ)，則又一個(gè)缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳、氫以及復(fù)雜且有害的碳?xì)浠衔?。必須避免需要去除或者排出氣體二次燃燒同時(shí)必須防止金屬再次氧化的這些碳?xì)浠衔锢淠?。此外，由于工作溫度高和隨之發(fā)生熱量損失，以及產(chǎn)生大量的一氧化碳，因此，直接還原方法的能量效率一般很低，造成碳的消耗率很高。工作溫度高還會(huì)導(dǎo)致形成大量有害的氮氧化合物(NOx氣體)。此外，由于煤中存在硫，所以，以使用煤為基礎(chǔ)的直接還原技術(shù)必須處理硫含量較高的問(wèn)題。
GB-A-1471544描述了一種直接還原鐵礦石的方法，該方法中，將鐵的氧化物如磁鐵礦與氯化鐵生核劑混合，而且，煤也與同樣氯化鐵形式的活化劑混合。將這兩種混合物充分混合在一起，形成球塊。將球塊采用冷氮?dú)鈨艋?，然后，通過(guò)加熱的氮?dú)鈱⑵渚徛訜嶂?050℃，保持30分鐘在冷氮?dú)庵欣鋮s。最初由碳與氧化物的反應(yīng)形成CO2?；罨瘎┐龠M(jìn)碳對(duì)CO2的還原，形成CO。生核劑(來(lái)自于氯化鐵的鐵)，有助于CO在氧化物表面吸附，從而加速CO對(duì)氧化物的還原。
US-A-3979206描述了在1000-2000℃，存在鐵、鈷、鎳、鉻或錳的條件下采用碳還原MgO。將Fe粉末、MgO粉末與C粉末在真空爐中加熱?；厥誐g蒸氣。據(jù)說(shuō)Fe起催化劑作用，能夠降低反應(yīng)溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供能夠在較低溫度下操作的還原金屬-氧化合物的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供能夠產(chǎn)生較少有害排出氣體(off-gas)例如碳?xì)浠衔锖?或NOx氣體的還原金屬-氧化合物的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供能夠提高每單位重量還原金屬的碳效率的還原金屬-氧化合物的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供能夠具有改善的能效且所獲產(chǎn)品硫含量低的還原金屬-氧化合物的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供可以用于還原不同金屬-氧化合物的混合物，獲得金屬合金的方法和設(shè)備。
為了達(dá)到一個(gè)或多個(gè)所述目的，提供了一種采用碳作為還原劑的還原金屬-氧化合物的方法，其包括在第一反應(yīng)階段，將CO氣體送入含金屬-氧的化合物的反應(yīng)室，反應(yīng)室的條件使CO轉(zhuǎn)變成固態(tài)碳和二氧化碳，從而將所形成的固態(tài)碳引入到金屬-氧化合物中，并且，在第二反應(yīng)階段，使在第一反應(yīng)階段引入到金屬-氧化合物中的碳還原金屬-氧化合物，其中，至少在第二反應(yīng)階段，存在第一種能有效促進(jìn)金屬-氧化合物還原的促進(jìn)劑(promoter)材料，該第一種促進(jìn)劑材料包括第一種促進(jìn)劑金屬和/或第一種促進(jìn)劑金屬的化合物。
本發(fā)明的一個(gè)特色在于在第二反應(yīng)階段使用第一種促進(jìn)劑材料。已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)添加第一種促進(jìn)劑材料能夠極大地提高當(dāng)采用碳作為還原金屬-氧化合物的還原劑時(shí)金屬-氧化合物的還原速率。也已發(fā)現(xiàn)與已知的直接還原方法相比，這種還原能夠在明顯降低的溫度下進(jìn)行。例如，還原鐵-氧化合物的已知方法所采用的工作溫度高于950℃。由于本發(fā)明的方法能夠在較低溫度下實(shí)施，因而也能夠降低有害的氮-氧化合物產(chǎn)量和減少設(shè)備的熱量損失。
人們注意到在已知的還原方法中，如在制鐵的高爐中鐵-氧化合物的還原方法中，還原過(guò)程中形成的金屬對(duì)還原反應(yīng)沒(méi)有幫助，因?yàn)樗黄鸫呋瘎┑淖饔?。?jù)認(rèn)為這與如下事實(shí)有關(guān)，即在這類(lèi)已知方法并且在這類(lèi)高爐中，沒(méi)有滿(mǎn)足所形成金屬對(duì)還原鐵-氧化合物的還原反應(yīng)起催化作用所需的工藝條件。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，至少部分第一種促進(jìn)劑金屬由中間化合物(第一種促進(jìn)劑材料)形成，所述中間化合物選自金屬碳化物、金屬氫化物和金屬氮化物，其中，化合物中的金屬是第一種促進(jìn)劑金屬，所述化合物任選包含氧。這種中間化合物可以添加至金屬-氧化合物中。中間化合物如金屬碳化物能夠形成第一種金屬，從而有助于金屬-氧化合物的還原反應(yīng)。其它中間化合物例如是金屬氫化物、金屬氮化物或者包含金屬碳化物和/或金屬氫化物和/或金屬氮化物的混合物。中間化合物的另一種示例是羰基金屬，羰基金屬可以分解成金屬和一氧化碳。羰基金屬相當(dāng)昂貴，通常不用于大量金屬的生產(chǎn)過(guò)程中。
使用中間化合物的優(yōu)點(diǎn)在于在中間化合物分解時(shí)形成的第一種促進(jìn)劑金屬細(xì)小分散，從而使其能夠有效促進(jìn)還原反應(yīng)。第一種金屬可以(剛好)在還原金屬-氧化合物的還原反應(yīng)之前由中間化合物形成。如果中間化合物是其中的金屬為第一種促進(jìn)劑金屬的金屬碳化物，則當(dāng)中間化合物分解時(shí)，第一種促進(jìn)劑金屬和碳均處于細(xì)小分散狀態(tài)，從而使得第一種促進(jìn)劑金屬能夠有效促進(jìn)還原反應(yīng)，并且，碳在還原反應(yīng)中作為還原劑有效發(fā)揮作用。
只要第一種促進(jìn)劑金屬至少在金屬-氧化合物應(yīng)該發(fā)生還原的時(shí)候存在，則用于金屬-氧化合物還原反應(yīng)的第一種促進(jìn)劑金屬可以在所述方法的任何階段添加至金屬-氧化合物中。
本發(fā)明的第二特性在于一氧化碳與金屬-氧化合物接觸，并且，通過(guò)布氏(Boudouard)反應(yīng)，優(yōu)選借助第二種促進(jìn)劑材料，由一氧化碳形成所述碳和二氧化碳，所述第二種促進(jìn)劑材料例如可以是第二種促進(jìn)劑金屬。所述碳稱(chēng)作布氏碳，其典型地具有石墨晶體結(jié)構(gòu)。一氧化碳可以是基本上純的一氧化碳，但是也可以是部分包含一氧化碳的氣體混合物。不論在還原金屬-氧化合物的方法開(kāi)始時(shí)，還是在還原金屬-氧化合物的過(guò)程中，與布氏碳類(lèi)似且形式適當(dāng)?shù)幕衔锶缡勰┛梢蕴砑又两饘?氧化合物中，對(duì)于至少部分金屬-氧化合物的還原起還原劑的作用。
因此，用作還原金屬-氧化合物的還原劑的碳是非晶碳和/或結(jié)晶碳，優(yōu)選石墨，原因是還原反應(yīng)的還原速度能夠明顯提高。結(jié)晶碳或者尤其是石墨是優(yōu)選形式的碳。本發(fā)明中，碳為粉末形式，這樣能夠起到增加反應(yīng)物質(zhì)之間接觸點(diǎn)數(shù)目的作用，從而也提高了反應(yīng)速度。
布氏碳在第一反應(yīng)階段通過(guò)發(fā)生布氏反應(yīng)，使一氧化碳分解產(chǎn)生，所述布氏反應(yīng)為(1)在第一反應(yīng)階段，反應(yīng)條件使這一平衡移向反應(yīng)(1)右側(cè)，結(jié)果形成碳。專(zhuān)業(yè)人員能夠很容易選擇合適的條件。
令人吃驚地，已發(fā)現(xiàn)這種具有石墨結(jié)構(gòu)的布氏碳是一種還原劑，它與第一種促進(jìn)劑材料例如第一種促進(jìn)劑金屬一起，在布氏碳、第一種促進(jìn)劑金屬和金屬-氧化合物接觸時(shí)，能夠非常有效地還原金屬-氧化合物。
正如所述及的那樣，優(yōu)選，至少在第一反應(yīng)步驟，存在第二種促進(jìn)劑材料，該第二種促進(jìn)劑材料包含促進(jìn)CO轉(zhuǎn)變成碳和二氧化碳的第二種促進(jìn)劑金屬和/或第二種促進(jìn)劑金屬的化合物。優(yōu)選第二種促進(jìn)劑材料是第二種促進(jìn)劑金屬、第二種促進(jìn)劑金屬的碳化物、第二種促進(jìn)劑金屬的氫化物或第二種促進(jìn)劑金屬的氮化物或者它們的組合。優(yōu)選第二種促進(jìn)劑材料為粉末形式。
一般地，本發(fā)明中，第一種和第二種促進(jìn)劑材料，特別是第一種和第二種促進(jìn)劑金屬具有通過(guò)催化作用或另一種反應(yīng)機(jī)制，使所述兩個(gè)反應(yīng)階段的各個(gè)反應(yīng)更快、更完全或在更低溫度下(或者這些效果的組合)進(jìn)行的功能。
令人吃驚地，也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)第一種促進(jìn)劑材料，例如第一種促進(jìn)劑金屬不僅有助于金屬-氧化合物的還原，而且還可有利于通過(guò)布氏反應(yīng)形成布氏碳。第一種促進(jìn)劑金屬可以添加至所述過(guò)程中，但是其中的一些第一種促進(jìn)劑金屬也可以通過(guò)在發(fā)生布氏反應(yīng)的較低溫度下已進(jìn)行中的金屬-氧化合物的還原形成。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在還原金屬-氧化合物的還原反應(yīng)中，金屬-氧化合物中的氧主要與通過(guò)布氏反應(yīng)由一氧化碳形成的碳結(jié)合。當(dāng)使用碳作為主要的還原劑時(shí)，所述工藝可以在低溫度下實(shí)施。當(dāng)煤用作主要碳源時(shí)情況即如此。但是，如果選用天然氣作為主要碳源，由天然氣(通常含有大量碳?xì)浠衔锶缂淄?裂解產(chǎn)生的氫量會(huì)對(duì)操作條件有不利影響，從而削弱了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明方法獲得的優(yōu)點(diǎn)，特別是化石燃料的有效利用以及較低的實(shí)施溫度。
已知少量的氫會(huì)促進(jìn)通過(guò)布氏反應(yīng)由一氧化碳形成布氏碳和二氧化碳。當(dāng)使用純一氧化碳時(shí)，可以將少量氫添加至一氧化碳中。優(yōu)選氫量低于8vol.％，更優(yōu)選低于6vol.％。由于所選定工作條件下，氫對(duì)金屬-氧化合物的還原并不重要。在明顯較高的溫度下會(huì)發(fā)生氫還原金屬-氧化合物，從而抵消了根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明中，金屬-氧化合物中典型地高于50％，優(yōu)選高于70％，更優(yōu)選高于80％，甚至更優(yōu)選高于90％的氧在還原金屬-氧化合物的還原反應(yīng)中與布氏碳結(jié)合。如果例如通過(guò)氣化煤獲得包含一氧化碳的氣體混合物，則該氣體混合物也包含少量的氫。
可以在本方法中添加與布氏碳類(lèi)似且具有適當(dāng)形式的化合物，或者在例如開(kāi)始階段時(shí)，添加產(chǎn)生布氏碳的化合物如金屬碳化物。如果這樣，則前述實(shí)施方案中的布氏碳是由一氧化碳形成的布氏碳和/或與布氏碳類(lèi)似且具有適當(dāng)形式的添加碳和/或源自金屬碳化物的碳。由于與傳統(tǒng)方法中的排出氣體相比，根據(jù)本發(fā)明方法的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物包括高含量的二氧化碳?xì)?，因此碳得到有效使用，從而也減少了化石燃料的用量。結(jié)果，在根據(jù)本發(fā)明的方法中還原單位重量的金屬所用碳量降低。
而且，由于采用源自一氧化碳的布氏碳而不是煤形式的碳作為本發(fā)明方法中的還原劑，根據(jù)本發(fā)明方法中的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物不含有與煤相關(guān)的有害碳?xì)浠衔?。如果含有一氧化碳的氣體混合物不包含硫化合物，則反應(yīng)固體中的硫含量不受影響。如果含有一氧化碳的氣體混合物包括碳?xì)浠衔锖?或硫化合物，則根據(jù)本發(fā)明方法的氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物將包含含量較低的這些碳?xì)浠衔锖?或硫化合物，原因是在所述方法中，至少部分碳?xì)浠衔锏闹亟M分會(huì)發(fā)生裂解和/或被使用。硫的化合物可以例如通過(guò)一種已知的鈣處理工藝處理成鈣-硫化合物如CaS加以中和，而CaS可以例如在旋風(fēng)除塵器中與金屬部分分離。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中，第一種促進(jìn)劑金屬與第二種促進(jìn)劑金屬相同，因而盡可能降低進(jìn)入還原金屬-氧化合物的還原反應(yīng)產(chǎn)物中的其它金屬量。在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方案中，第一種和/或第二種促進(jìn)劑金屬與金屬-氧化合物中的金屬相同。當(dāng)生產(chǎn)單一種金屬材料時(shí)，將其他元素的量保持在盡可能低的水平，以防止受到其他金屬的污染。當(dāng)生產(chǎn)一種合金時(shí)，可能有利的是使用一種或多種與金屬-氧化合物中金屬不同的金屬作為第一種和/或第二種促進(jìn)劑金屬。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，金屬-氧化合物的還原反應(yīng)在一個(gè)連續(xù)過(guò)程中進(jìn)行，第一和第二反應(yīng)階段同時(shí)進(jìn)行，金屬-氧化合物由發(fā)生第一反應(yīng)階段的第一反應(yīng)區(qū)移送到發(fā)生第二反應(yīng)階段的第二反應(yīng)區(qū)。因此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，一氧化碳相對(duì)于由金屬-氧化合物、用于還原金屬-氧化合物的還原劑以及第一種和/或第二種促進(jìn)劑金屬構(gòu)成的混合物運(yùn)動(dòng)。在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，金屬-氧化合物在一個(gè)方向傳送，而一氧化碳在另一個(gè)方向傳送。在再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，金屬-氧化合物與一氧化碳逆流傳送。此外，可以將至少部分氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物重新送入所述過(guò)程中，因而減少了要添加的新的一氧化碳量。而且，可以將至少部分金屬-氧化合物還原反應(yīng)的基本固態(tài)產(chǎn)物作為還原反應(yīng)的第一種和/或第二種促進(jìn)劑金屬重新送入所述過(guò)程中，從而減少了要添加的新的第一種和/或第二種促進(jìn)劑材料的量。
出于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)考慮，在發(fā)生布氏反應(yīng)的第一反應(yīng)區(qū)的工作溫度優(yōu)選低于650℃，更優(yōu)選為300-600℃之間，還更優(yōu)選為450-550℃之間。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，金屬-氧化合物包括鐵-氧化合物，例如鐵的氧化物和/或鐵的氫氧化物和/或鐵的碳酸鹽。此外，第一種和/或第二種促進(jìn)劑金屬可以包含鐵，以便限制在所獲鐵-氧化合物還原反應(yīng)產(chǎn)物中非鐵金屬的量。出于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)考慮，在進(jìn)行還原金屬-氧化合物，例如鐵-氧化合物的反應(yīng)區(qū)的工作溫度優(yōu)選為550-900℃，更優(yōu)選650-850℃，還更優(yōu)選700-775℃。上述的根據(jù)本發(fā)明的方法可以基本在大氣壓力下進(jìn)行。對(duì)于專(zhuān)業(yè)人士顯而易見(jiàn)的是在非大氣壓力下實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法將會(huì)使反應(yīng)平衡發(fā)生移動(dòng)。本發(fā)明也包括在低于或高于大氣壓力下實(shí)施所述方法，而且，本發(fā)明也包括控制使用根據(jù)本發(fā)明方法的方式，使得發(fā)生布氏反應(yīng)(第一反應(yīng)階段)的壓力與金屬-氧化合物還原(第二反應(yīng)階段)時(shí)不同。
應(yīng)該注意由于布氏反應(yīng)的本質(zhì)以及金屬-氧化合物還原動(dòng)力學(xué)方面的原因，在通過(guò)布氏反應(yīng)由一氧化碳形成碳的反應(yīng)區(qū)與主要發(fā)生金屬-氧化合物還原反應(yīng)的反應(yīng)區(qū)之間可以存在重迭，因?yàn)橐恍┎际咸既匀豢梢栽诎l(fā)生金屬-氧化合物還原反應(yīng)的反應(yīng)區(qū)形成和/或因?yàn)槟承┙饘?氧化合物可能至少部分已在發(fā)生布氏反應(yīng)的反應(yīng)區(qū)還原，由此提供至少部分用于還原反應(yīng)的第一種金屬。
由于還原劑、第一種促進(jìn)劑金屬和金屬-氧化合物之間的接觸點(diǎn)數(shù)目決定根據(jù)本發(fā)明方法還原金屬-氧化合物過(guò)程的動(dòng)力學(xué)，因此，優(yōu)選金屬-氧化合物或者金屬-氧化合物與第一種促進(jìn)劑材料如第一種促進(jìn)劑金屬為粉末形式。所述粉末的顆粒尺寸應(yīng)該優(yōu)選小于1mm，但更優(yōu)選為100μm或更小。所述粉末或其混合物可以預(yù)處理成聚結(jié)體如小球或燒結(jié)物，所述聚結(jié)體存在充分的孔隙，能使一氧化碳到達(dá)聚結(jié)體中的金屬-氧化合物或者第一種金屬與金屬-氧化合物。盡管根據(jù)本發(fā)明方法在第一種促進(jìn)劑金屬存在量很小時(shí)就已有效，但是已發(fā)現(xiàn)第一種促進(jìn)劑金屬的量應(yīng)優(yōu)選高于金屬-氧化合物的1重量％，更優(yōu)選高于5重量％，并且，優(yōu)選在發(fā)生金屬-氧化合物還原的工藝的開(kāi)始階段約為10重量％。
本發(fā)明也涉及一種豎爐如高爐中實(shí)施還原的方法。本發(fā)明中也包括一種方法，其中，金屬-氧化合物包括鐵-氧化合物，鐵-氧化合物的還原反應(yīng)在豎爐如高爐中進(jìn)行，以生產(chǎn)鐵。已發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)高爐工藝中應(yīng)用包括添加鐵作為鐵礦石還原反應(yīng)的第一種促進(jìn)劑金屬的根據(jù)本發(fā)明方法會(huì)導(dǎo)致熔融鐵不成比例的增加。例如，在鐵礦石中添加例如粉末形式的鐵作為第一種促進(jìn)劑金屬，形成混合物，由其制備傳統(tǒng)小球，可以提供進(jìn)入高爐工藝的鐵-氧化合物與作為第一種促進(jìn)劑金屬的鐵的混合物。在高爐工藝期間，小球落下進(jìn)入到爐中，并且在適當(dāng)溫度下由一氧化碳?xì)怏w最初產(chǎn)生布氏碳，所述一氧化碳?xì)怏w源自于高爐下部區(qū)域的燃燒焦炭。一氧化碳?xì)怏w被還原成二氧化碳?xì)怏w和布氏碳。
應(yīng)該注意由于在傳統(tǒng)高爐工藝中由鐵的氧化物生產(chǎn)生鐵時(shí)溫度高，所以，布氏平衡(方程(1))移向由碳和二氧化碳形成一氧化碳一側(cè)，而所述二氧化碳由焦炭和吹入高爐底部的氧氣形成。因此，在傳統(tǒng)高爐工藝中在高爐中正在發(fā)生鐵-氧化合物還原的位置不會(huì)形成布氏碳。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，據(jù)認(rèn)為布氏碳在由鐵-氧化合物與作為第一種促進(jìn)劑金屬的鐵構(gòu)成的混合物上沉積，并且，這種組合材料進(jìn)一步下降進(jìn)入到高爐中。在適當(dāng)?shù)臏囟认?，鐵-氧化合物將開(kāi)始還原，將鐵-氧化合物還原成鐵。最終，在甚至進(jìn)一步下降到高爐中之后，鐵將熔化并且準(zhǔn)備采用已知方法由高爐出鐵。顯然，當(dāng)將鐵礦石和第一種促進(jìn)劑金屬(可以是鐵)以燒結(jié)產(chǎn)品或者任何其它具有在鐵礦石、第一種金屬和一氧化碳之間大接觸面積的聚結(jié)體加入到根據(jù)本發(fā)明方法時(shí)，該方法也起作用。作為本發(fā)明的結(jié)果，所述高爐工藝的一氧化碳產(chǎn)量降低，原因是源自焦炭的碳得到更有效利用，而且，相對(duì)于所添加鐵催化劑而言，高爐單位時(shí)間熔融鐵的產(chǎn)量有不成比例的增加。換言之，在單位時(shí)間內(nèi)向鐵礦石中添加x％的作為第一種促進(jìn)劑金屬的鐵之后，每單位時(shí)間能夠由爐中取出的熔融鐵量將會(huì)大于每單位時(shí)間所能取出的熔融鐵量的100+x％，因此，通過(guò)增加每單位時(shí)間由鐵礦石新形成鐵的量，使高爐得到更有效地利用。顯然，每單位時(shí)間鐵礦石的用量相應(yīng)增加。
在處理金屬礦石(例如可以為燒結(jié)體或小球形式)的任何傳統(tǒng)直接還原設(shè)備中，可以取得與所述方法相當(dāng)?shù)膽?yīng)用效果，生產(chǎn)率也能獲得相當(dāng)?shù)脑黾?。所述設(shè)備通常包括至少一個(gè)發(fā)生金屬-氧化合物還原的爐子，其中，所述爐子例如選自于包括轉(zhuǎn)底爐、旋轉(zhuǎn)窯爐、豎爐、旋渦爐(cyclone furnace)或非連續(xù)爐在內(nèi)的爐子。因此，本發(fā)明中也包括一種方法，該方法中，金屬-氧化合物的還原反應(yīng)在流化床、轉(zhuǎn)底爐、旋轉(zhuǎn)窯爐、旋渦爐或非連續(xù)爐中進(jìn)行，以獲得直接還原的金屬。本發(fā)明中另外還包括一種方法，該方法中，金屬-氧化合物是鐵-氧化合物，該鐵-氧化合物的還原過(guò)程在流化床、轉(zhuǎn)底爐、旋轉(zhuǎn)窯爐、旋渦爐或非連續(xù)爐中進(jìn)行。
本發(fā)明中還包括一種將金屬-氧化合物還原成包括金屬部分和非金屬部分的基本固態(tài)材料的方法，該方法中，對(duì)基本固態(tài)的材料進(jìn)行處理，以便將金屬部分與非金屬部分例如脈石或爐渣分離。該分離步驟可以例如在旋風(fēng)除塵器(cyclone)中進(jìn)行。
本發(fā)明中還包括一種方法，該方法中，將金屬部分壓縮，以減少其孔隙率。也可以將金屬部分軋制成板坯、方坯、大方坯、棒材、軋材或帶材。該方法能夠省去生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)始自礦石、終止于板坯的步驟，從而能夠顯著降低成本和能耗。也可以將金屬部分?jǐn)D壓成異型材、軋材或棒材，或者形成接近最終形狀產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不要求，或者只要求有限的最終加工。
也可以將金屬部分用作例如使用電弧爐的熔煉操作中的原材料，或者當(dāng)金屬部分為鐵時(shí)，作為煉鋼過(guò)程，在例如堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝或西門(mén)子-馬丁煉鋼工藝中至少部分廢料的替代物的原材料。
應(yīng)該注意優(yōu)選金屬-氧化合物中的金屬是鐵、銅、鈷、鎳、釕、銠、鈀、鉑或銥。應(yīng)該注意對(duì)于某些金屬而言，存在多于一種的金屬-氧化合物，例如銅的氧化物和銅的氫氧化物。本發(fā)明也涉及一種金屬-氧化合物包括至少兩種金屬-氧化合物的混合物的方法，該方法中，各金屬-氧化合物中的金屬不同，而且，每一種金屬包括鐵、銅、鈷、鎳、釕、銠、鈀、鉑或銥，由此制備出包含至少兩種不同金屬的還原產(chǎn)品。該實(shí)施方案的優(yōu)點(diǎn)在于可以直接制備出合金。一種或所述的第一種促進(jìn)劑金屬也可以與金屬-氧化合物中的金屬不同。
可以通過(guò)根據(jù)已知方法在標(biāo)準(zhǔn)氣化器中處理至少一種含碳化合物，來(lái)制備出含有將通過(guò)布氏反應(yīng)形成碳的一氧化碳的氣體混合物，所述含碳化合物選自于包括焦炭、煤、木炭、油、塑料、天然氣、紙、生物質(zhì)、焦油砂、受到強(qiáng)烈污染的含碳能源在內(nèi)的一組含碳化合物。通過(guò)適當(dāng)?shù)念A(yù)處理和/或后處理可以將不希望的元素例如硫從氣體混合物中去除。標(biāo)準(zhǔn)氣化器可以裝備控制由含碳化合物氣化產(chǎn)生的有害或不希望的副產(chǎn)品產(chǎn)量的裝置。
本發(fā)明也涉及一種采用碳作為還原劑將金屬-氧的化合物還原的裝置，該裝置包括適合盛放金屬-氧化合物固態(tài)料的第一階段反應(yīng)室、用于輸入金屬-氧化合物的通向第一階段反應(yīng)室的入口、第二階段反應(yīng)室、用于在第一階段反應(yīng)室反應(yīng)之后將固態(tài)料從第一階段反應(yīng)室輸送至第二階段反應(yīng)室的輸送裝置、用于將CO氣體由第二階段反應(yīng)室傳輸至第一階段反應(yīng)室的裝置、以及用于將基本固態(tài)的反應(yīng)產(chǎn)品從第二階段反應(yīng)室排出的排料出口。
因而，例如，所使用的反應(yīng)器包括第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)。在第一反應(yīng)區(qū)，接近金屬-氧化合物入口，通過(guò)選擇操作參量如溫度和壓力，借助布氏反應(yīng)由一氧化碳形成碳，在第二反應(yīng)區(qū)，接近源自金屬-氧化合物還原的基本固態(tài)材料出口，通過(guò)選擇操作參量如溫度和壓力，將金屬-氧化合物還原。優(yōu)選在類(lèi)似的操作壓力下，第一反應(yīng)區(qū)的溫度比第二反應(yīng)區(qū)低。
應(yīng)該注意優(yōu)選在所述方法開(kāi)始階段添加第一種和/或第二種促進(jìn)劑材料。由前面所述明顯可知任選也可以在所述方法的較晚或更早階段添加第一種和/或第二種金屬，因而需要一個(gè)可選擇的額外入口。此外，不但在所述方法開(kāi)始期間，而且也在所述方法進(jìn)行過(guò)程中，都可以向金屬-氧化合物中添加與布氏碳相似且具有適當(dāng)形式的化合物，如石墨粉末，在金屬-氧化合物的還原反應(yīng)中起還原劑作用，因此，任選要求一個(gè)或多個(gè)額外的碳入口。
優(yōu)選所述設(shè)備包括產(chǎn)生待送入第二階段反應(yīng)室的熱CO氣體的裝置。
在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包括將至少部分氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物再送入所述工藝過(guò)程的裝置。而且，所述設(shè)備還可包括將至少部分源自金屬-氧化合物還原的基本固態(tài)材料再送入所述工藝過(guò)程的裝置。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述各反應(yīng)區(qū)可以物理分離以出現(xiàn)在各在單獨(dú)反應(yīng)器中，從而能夠更加獨(dú)立地選擇工作參量如溫度和壓力。
在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述設(shè)備包括流化床，該流化床提供所述第一和第二階段反應(yīng)室中的至少一個(gè)。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述設(shè)備包括選自轉(zhuǎn)底爐、旋轉(zhuǎn)窯爐、豎爐、旋渦爐、連續(xù)或非連續(xù)爐的爐。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述設(shè)備基本呈管狀，更優(yōu)選基本呈軸對(duì)稱(chēng)形狀。


現(xiàn)在通過(guò)下面的非限制性實(shí)施例并參照示意性附圖解釋本發(fā)明的具體實(shí)施方案，所述附圖中圖1示意性示出了實(shí)施本發(fā)明的設(shè)備。
圖2示意性示出了實(shí)施本發(fā)明的設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方案。
圖3示意性示出了具有獨(dú)立反應(yīng)區(qū)的實(shí)施本發(fā)明設(shè)備的又一個(gè)實(shí)施方案。
優(yōu)選實(shí)施方案描述圖1中，本發(fā)明的實(shí)施在還原金屬-氧化合物的設(shè)備中進(jìn)行，其中，所述設(shè)備包括反應(yīng)器1、金屬-氧化合物的入口2、第一種和/或第二種促進(jìn)劑材料(此處為第一種和/或第二種金屬的形式)的入口(未示出，除非第一種和/或第二種金屬和金屬-氧化合物一起添加，在這種情況下，第一種和/或第二種金屬的入口也是入口2)、包含一氧化碳的氣體混合物的入口3、對(duì)反應(yīng)器不同部分加熱的加熱裝置(未示出)、氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物的出口4以及源自金屬-氧化合物還原的基本固態(tài)材料的出口5。
圖2中示出的是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，其中，所述設(shè)備包括反應(yīng)器1、金屬-氧化合物的入口2、第一種和/或第二種促進(jìn)劑材料(此處為第一種和/或第二種金屬的形式)的入口(未示出，除非第一種和/或第二種金屬和金屬-氧化合物一起添加，在這種情況下，第一種和/或第二種金屬的入口也是入口2)、包含一氧化碳的氣體混合物的入口3、對(duì)反應(yīng)器不同部分加熱或冷卻的加熱或冷卻裝置(未示出)、氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物的出口4和源自金屬-氧化合物還原的基本固態(tài)材料的出口5、輸送固體反應(yīng)物的輸送裝置6、將至少部分氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物由出口4重新送入所述工藝過(guò)程的裝置7，以及將至少部分源自金屬-氧化合物還原的基本固態(tài)材料重新引入的裝置8。
圖3中示出的是本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案，其中，所述反應(yīng)器包括主要發(fā)生通過(guò)布氏反應(yīng)產(chǎn)生碳的第一反應(yīng)器部分9、主要發(fā)生金屬-氧化合物還原的第二反應(yīng)器部分10、用于將固體反應(yīng)物由第一反應(yīng)器部分9傳送到第二反應(yīng)器部分10的傳送裝置11、用于將包含一氧化碳的氣體混合物由第二反應(yīng)器部分10傳送到第一反應(yīng)器部分9的傳送裝置11、金屬-氧化合物的入口2、第一種和/或第二種促進(jìn)劑材料(此處為第一種和/或第二種金屬的形式)的入口(未示出，除非第一種和/或第二種金屬與金屬-氧化合物一起添加，在這種情況下，第一種和/或第二種金屬的入口也是入口2)、包含一氧化碳的氣體混合物的入口3、對(duì)反應(yīng)器不同部分加熱或冷卻的加熱或冷卻裝置(未示出)、氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物的出口4以及源自金屬-氧化合物還原的基本固態(tài)材料的出口5。該實(shí)施方案也可以配備將至少部分氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物由出口4重新送入所述工藝過(guò)程的裝置，以及將至少部分源自金屬-氧化合物還原的基本固態(tài)材料作為第一種和/或第二種金屬通過(guò)催化劑入口重新引入所述工藝過(guò)程的裝置，但是，上述這些未在圖3中示出。
在上述所有三個(gè)實(shí)施方案中可以存在一個(gè)或多個(gè)任選的入口，用于在所述方法開(kāi)始階段和/或進(jìn)行期間引入與布氏碳相似且具有適當(dāng)形式的化合物，例如石墨粉末。
現(xiàn)在給出實(shí)施例，以解釋并且示例說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1和2說(shuō)明的是僅僅在本發(fā)明第二反應(yīng)階段取得的效果。
實(shí)施例1在一個(gè)熱重分析儀中，對(duì)由作為金屬-氧化合物的鐵氧化物、作為還原金屬-氧化合物的還原劑的碳以及作為第一種和第二種金屬的鐵構(gòu)成的均勻混合物進(jìn)行加熱。對(duì)碳量進(jìn)行選擇，使其足以能夠?qū)㈣F氧化物完全還原成金屬鐵?；旌衔镔|(zhì)量的減少直接表明了金屬-氧化合物的還原。當(dāng)完全還原時(shí)，預(yù)期質(zhì)量的減少為約12-15％。這些測(cè)量結(jié)果表明當(dāng)使用結(jié)晶碳粉末如結(jié)晶石墨、合成石墨、elektrographite或布氏碳時(shí)，在650-850℃下，鐵的氧化物實(shí)現(xiàn)完全還原。已證實(shí)粉狀煤、活性炭或粉狀焦炭效果較差，因?yàn)殍F氧化物在低于900℃下不能或者僅僅部分被還原成鐵。已證實(shí)非晶碳還原鐵氧化物的活性比結(jié)晶碳如石墨的活性低，但是比粉狀煤、活性炭或粉狀焦炭的活性高。
實(shí)施例2在包括不銹鋼管和爐子的反應(yīng)器中，安裝有擠出機(jī)式螺桿作為固體反應(yīng)物的輸送裝置。將由鐵氧化物、與布氏碳類(lèi)似且具有合適形式的碳以及作為第一種金屬的鐵粉末構(gòu)成的混合物送入所述管中，并且加熱至650-850℃。鐵氧化物很快被還原成鐵。
實(shí)施例3(本發(fā)明的實(shí)施例)在根據(jù)圖2的反應(yīng)器中，不銹鋼管構(gòu)成該反應(yīng)器，安裝有擠出機(jī)式螺桿作為固體反應(yīng)物的輸送裝置6。箭頭表示固體反應(yīng)物的傳送方向。由作為金屬-氧化合物的鐵氧化物和作為第一種金屬的鐵粉末構(gòu)成的混合物通過(guò)在所述管一端的入口2送入并且通過(guò)擠出機(jī)式螺桿6傳送到鋼管另一端。以逆流方式將包含一氧化碳的熱氣體混合物通過(guò)入口3引入到反應(yīng)器中，這樣也提供在反應(yīng)器中用于還原反應(yīng)的熱量。在氣體混合物入口處反應(yīng)物的溫度為約900℃，在氣體混合物出口處固體反應(yīng)物的溫度為約550℃。在反應(yīng)器的冷端，第一反應(yīng)區(qū)中，借助起與催化劑有關(guān)的作用的金屬鐵，通過(guò)布氏反應(yīng)由一氧化碳形成布氏碳。所產(chǎn)生的二氧化碳作為部分氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)出口4離開(kāi)該工藝過(guò)程。布氏碳沉積在固體反應(yīng)物上，并且同固體反應(yīng)物一起通過(guò)擠出機(jī)式螺桿傳送到第二反應(yīng)區(qū)。在所述第二反應(yīng)區(qū)，鐵氧化物被布氏碳還原，得到金屬鐵以及一氧化碳和二氧化碳的混合物。部分基本固態(tài)鐵作為第一種金屬可以借助裝置8通過(guò)例如入口2重新送入所述工藝流程，而部分氣體反應(yīng)產(chǎn)物可以借助裝置7通過(guò)例如入口3重新送入。
當(dāng)然，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方案和實(shí)施例，而應(yīng)該包括在權(quán)利要求及說(shuō)明書(shū)范圍內(nèi)并且在此處公開(kāi)的本發(fā)明精神范圍內(nèi)的任何和所有的實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種還原金屬-氧化合物的方法，其中采用碳作為還原劑，所述方法包括在第一反應(yīng)階段，將CO氣體送入含所述金屬-氧化合物的反應(yīng)室，其反應(yīng)室的條件使CO轉(zhuǎn)變成固態(tài)碳和二氧化碳，從而將所形成的固態(tài)碳引入到金屬-氧化合物中，并且，在第二反應(yīng)階段，用在所述第一反應(yīng)階段引入到金屬-氧化合物中的所述碳還原所述金屬-氧化合物，其中，至少在所述第二反應(yīng)階段，存在能有效促進(jìn)所述金屬-氧化合物還原的第一種促進(jìn)劑材料，該第一種促進(jìn)劑材料包括第一種促進(jìn)劑金屬和/或第一種促進(jìn)劑金屬的化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述方法連續(xù)進(jìn)行，所述第一和所述第二反應(yīng)階段同時(shí)進(jìn)行，所述金屬-氧化合物由發(fā)生所述第一反應(yīng)階段的第一反應(yīng)區(qū)被移送到發(fā)生所述第二反應(yīng)階段的第二反應(yīng)區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，在所述第一反應(yīng)階段使用在第二反應(yīng)階段形成的CO氣體。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述第二反應(yīng)階段在比所述第一反應(yīng)階段更高的溫度下進(jìn)行。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述第一種促進(jìn)劑材料是所述第一種促進(jìn)劑金屬、或者第一種促進(jìn)劑金屬碳化物、第一種促進(jìn)劑金屬氫化物或第一種促進(jìn)劑金屬氮化物或者它們的組合。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述第一種促進(jìn)劑材料為粉末形式。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述第一種促進(jìn)劑金屬與所述金屬-氧化合物中的金屬相同。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，至少在所述第一反應(yīng)階段，存在第二種促進(jìn)劑材料，該第二種促進(jìn)劑材料包含促進(jìn)CO轉(zhuǎn)變成碳和二氧化碳的第二種促進(jìn)劑金屬和/或第二種促進(jìn)劑金屬的化合物。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求8的方法，其中，所述第二種促進(jìn)劑材料是所述第二種促進(jìn)劑金屬、或者第二種促進(jìn)劑金屬的碳化物、第二種促進(jìn)劑金屬的氫化物或第二種促進(jìn)劑金屬的氮化物或者它們的組合。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求9的方法，其中，所述第二種促進(jìn)劑材料為粉末形式。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求1-10中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述金屬-氧化合物為由粉末形成的聚結(jié)體。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求1-11中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述金屬-氧化合物和所述第一種促進(jìn)劑材料以及如存在的所述第二種促進(jìn)劑材料均為由其粉末形成的聚結(jié)體形式。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述金屬-氧化合物中的金屬是Fe，Cu，Co，Ni，Ru，Rh，Pd，Pt或Ir。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述第一反應(yīng)階段在低于650℃下進(jìn)行。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述金屬-氧化合物包括鐵-氧化合物，例如鐵氧化物和/或鐵氫氧化物和/或鐵碳酸鹽。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述第一種促進(jìn)劑金屬以及如存在的所述第二種促進(jìn)劑金屬為鐵。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求15或16的方法，其中，所述第二反應(yīng)階段在550-900℃進(jìn)行。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，所述金屬-氧化合物包括至少兩種金屬-氧化合物的混合物，其中，所述金屬-氧化合物中的金屬是不同的，而且，每一種所述金屬包括Fe，Cu，Co，Ni，Ru，Rh，Pd，Pt或Ir。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，所述方法在豎爐、高爐、流化床、轉(zhuǎn)底爐、旋轉(zhuǎn)窯爐、旋渦爐或非連續(xù)爐中進(jìn)行。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，在第二反應(yīng)階段產(chǎn)生基本為固態(tài)的反應(yīng)產(chǎn)物，而且，其中，由所述第二反應(yīng)階段產(chǎn)生的部分所述反應(yīng)產(chǎn)物被送入所述第一反應(yīng)階段。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項(xiàng)的方法，其中，抽取氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物并重新送入所述工藝過(guò)程。
22.一種還原金屬-氧化合物的設(shè)備，其中采用碳作為還原劑，該設(shè)備包括適于盛放金屬-氧化合物固態(tài)料的第一階段反應(yīng)室、用于輸入所述金屬-氧化合物的通向所述第一階段反應(yīng)室的入口、第二階段反應(yīng)室、用于在所述第一階段反應(yīng)室中反應(yīng)之后將固態(tài)料從所述第一階段反應(yīng)室輸送至所述第二階段反應(yīng)室的輸送裝置、用于將CO氣體由所述第二階段反應(yīng)室輸送至所述第一階段反應(yīng)室的裝置、以及用于將基本為固態(tài)的反應(yīng)產(chǎn)物從所述第二階段反應(yīng)室排出的排料出口。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求22的設(shè)備，具有用于氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物從所述第一階段反應(yīng)室排出的出口和用于將氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物重新送入所述第二階段反應(yīng)室的裝置。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求22或23的設(shè)備，具有用于將由所述排料出口排出的基本固態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物重新送入所述第一階段反應(yīng)室的裝置。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求22、23或24的設(shè)備，包括產(chǎn)生待送入所述第二階段反應(yīng)室的熱CO氣體的裝置。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求22-25中之任何一項(xiàng)的設(shè)備，包括提供第一階段反應(yīng)室和/或第二階段反應(yīng)室的流化床反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用碳作為還原劑的還原金屬－氧化合物的方法，其包括在第一反應(yīng)階段，將CO氣體送入含所述金屬－氧化合物的反應(yīng)室，控制反應(yīng)室的條件，使CO轉(zhuǎn)變成固態(tài)碳和二氧化碳，從而將所形成的固態(tài)碳引入到所述金屬－氧化合物，并且，在第二反應(yīng)階段，用在所述第一反應(yīng)階段引入到金屬－氧化合物的所述碳還原所述金屬－氧化合物，其中，至少在所述第二反應(yīng)階段，存在能有效促進(jìn)所述金屬－氧化合物還原的第一種促進(jìn)劑材料，該第一種促進(jìn)劑材料包括第一種促進(jìn)劑金屬和/或第一種促進(jìn)劑金屬的化合物。本發(fā)明也涉及一種采用碳作為還原劑的還原金屬－氧化合物的設(shè)備。
文檔編號(hào)C21B13/00GK1871366SQ200480031110
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月3日
發(fā)明者C·J·庫(kù)耶 申請(qǐng)人:科魯斯技術(shù)有限公司