FIOR工艺如图4—25所示。流程设有4个流化床反应器。流化床外壳材质为普通碳素钢，内衬耐火材料。每个流化床都装有一个不锈钢气体分布板和一个旋风除尘器。
图4—25 F10R流程
第一个流化床用于矿粉预热，燃料为天然气或煤气，助燃剂采用空气，床内操作温度为760C。经过整粒的矿粉在预热流化床内通过高温燃气被加热至还原温度，矿粉中的水分和大部分硫也同时被脱除，随废气排走。
另外三个流化床用于矿粉的还原。经过预热的矿粉依次进入三个还原流化床。最后从第三个还原流化床中排出。还原气的行进路线与矿粉相反，自第三个流化床进入，自第一个流化床排出。因此，矿粉周围的还原性气氛越来越强。排出第三个流化床时，矿粉已被还原成Rm>90%，温度为780～790℃的海绵铁。
海绵铁经过一个有耐火材料衬里的管道，用气力输送到热压机喂料仓，通过双辊热压机加工成高密度海绵铁压块。压块质量取决于压辊，当压块尺寸为108mm×64mm×38mm时质量约为9()8g。压块冷却后惰性较强，再氧化趋势受到抑制。
还原气由新鲜富氢气体和循环还原尾气混合而成。还原尾气在排出第一个还原流化床后首先经过清洗，以脱除粉尘和水蒸气，增加还原性气氛。清洗后的一小部分净煤气进入燃气系统，以维持系统压力。其余的煤气经加压后与新鲜富氢气体混合，形成还原气。富氢气体在还原气转化炉中用天然气和水蒸气通过催化裂化反应制取。制成的气体首先通入一个水煤气反应炉，通过水煤气反应增加气体氢含量。增氢后的气体导入CO：脱除系统去掉大部分CO2和过剩的H2O。经过清洗的新鲜富氢气体与循环煤气混合，形成还原气。还原气通过一个还原气加热炉预热，然后通入还原流化床。表4—13给出了新鲜富氢气体和还原气的典型成分。
表4—13 F10R法煤气成分(％)
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煤气 |
H2 |
CO |
CH4 |
H2O |
CO2 |
N2 |
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富氢气 |
85.8 |
3.7 |
6.6 |
3.5 |
0.4 |
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还原气 |
60 |
7 |
22 |
2 |
4 |
5 |
F10R使用的矿石最好是高品位天然粉矿，脉石含量应低于5％。最大粒度应小于4.699rnm。小于0．043mm部分不高于20％。～般讲，粉矿售价低于块矿和氧化球团矿。
流程单位时间(h)物料量如下：
矿粉：70t
供应转化炉的天然气：9500~n。
供应转化炉的水蒸气：47000kg
供应加热炉的助燃空气：20000m3。
产品：45t
富氢气体产量：34000m3。
下面是几个重要工艺参数：
预热流化床温度：780℃
预热流化床气体流速：0.8 m·s-1
还原气温度：840℃
还原流化床温度，
第一个：700℃
第二个：730℃
第三个：790 ℃
还原流化床气体流速：1.0 m·s-1
系统压力：1.05 MPa
单位能耗：15.28 GJ(其中电力45 kw·h)
