[发明专利]生产碳化三铁的方法

权利要求书

1、一种生产碳化三铁的方法，其包括，通过将由含甲烷作为主要成分的天然气转化生成的氢气和含甲烷作为主要成分的天然气进行循环，将含有赤铁矿作为主要成份的铁矿石进行还原和渗碳，其中第一级和第二级反应分别具有独立的反应气体循环回路；首先在第一级反应中将所述的赤铁矿部分还原以生成部分还原的赤铁矿，随后在第二级反应中对部分还原的赤铁矿进行进一步的还原和渗碳以生成用于炼铁和炼钢的碳化三铁，其中第一级反应中作为炼铁的含铁原料的赤铁矿被还原气体部分还原至50-65％。

2、根据权利要求1的生产碳化三铁的方法，其中使用由含甲烷作为主要成分的天然气转化生成的主要含氢气的还原气体来进行第一级反应的部分还原，而使用含有由含甲烷作为主要成分的天然气转化生成的氢气和甲烷作为主要成分的天然气的还原和渗碳气体来进行第二级反应的进一步的还原和渗碳。

3、如权利要求1或2所述的生产碳化三铁的方法，其中第一级反应中含有氢作为主要组分的还原气体具有下述组分：

H₂+H₂O≥40％，CO+CO₂≤10％，CH₄≤30％，

H₂O+CO₂≤10％，N₂和其它惰性气体≤25％。

4、如权利要求1或2所述的生产碳化三铁的方法，其中在第二级反应中，主要含有氢气和甲烷的还原和渗碳气体具有如下组成：

H₂+CH₄≥65％，CH₄≥20％，15％≥CO+CO₂≥0.5％，

H₂O≤1.5％，N₂和其它惰性气体≤20％。

5、如权利要求1或2所述的生产碳化三铁的方法，其中作为炼铁的含铁原料的赤铁矿生成碳化三铁的最终转化率为总铁含量的90-99(原子)％。

6、如权利要求1或2所述的生产碳化三铁的方法，其中第一级反应在550-750℃下进行。

7、如权利要求1或2所述的生产碳化三铁的方法，其中第二级反应在550-750℃下进行。

8、如权利要求1或2所述的生产碳化三铁的方法，其中第二级反应在590-750℃下进行。

9、如权利要求1或2所述的生产碳化三铁的方法，其中在第二级反应进一步的还原和渗碳之前，从还原和渗碳反应气体中除去水蒸汽来降低水蒸汽的分压。

10、如权利要求1或2所述的生产碳化三铁的方法，其中第一级反应的部分还原反应和第二级反应的进一步还原和渗碳反应在反应压力为1-9.9kgf／cm²G下进行。

11、如权利要求1或2所述的生产碳化三铁的方法，其中在进行第一级反应的部分还原反应之前和第二级反应的进一步还原和渗碳反应之前，将含铁原料进行预热或预冷至各反应阶段的反应温度±100℃。

12、一种生产用于炼铁或炼钢的含有碳化三铁作为主要成份的原料的方法，该方法包括将用于炼铁的含铁原料进行还原和渗碳：其中第一级和第二级反应分别具有独立的反应气体循环回路；首先，采用主要含有氢气的还原气体对炼铁的含铁原料进行部分的还原反应以生成金属铁含量为总铁含量的25-75(原子)％的部分还原的含铁原料；然后，采用主要含有H₂和CH₄的还原和渗碳气体对部分还原的含铁原料进行进一步的还原和渗碳以生成最终转化为碳化三铁的转化率大于总铁含量的75(原子)％；所述用于炼铁的含铁原料，含有至少一种氧化铁和氢氧化铁或两种或多种的氧化铁和氢氧化铁的混合物作为主要成份。

13、如权利要求12所述的生产用于炼铁或炼钢的含有碳化三铁作为主要成份的原料的方法，其中第一级反应中含有氢作为主要组分的还原气体具有下述组分：

H₂+H₂O≥40％，CO+CO₂≤10％，CH₄≤30％，

H₂O+CO₂≤10％，N₂和其它惰性气体≤25％。