用于金属生产的鼓风炉以及用于处理金属矿石的方法技术

本发明专利技术提供一种用于金属生产的鼓风炉以及用于处理金属矿石的方法，与目前使用的冶金设备相比，所述鼓风炉及操作方法适于减少CO2排放以及减少添加剂及加热燃料的量。此问题通过用于处理金属矿石的过程来解决，包括以下步骤：还原金属矿石，特定言之金属氧化物；在鼓风炉身中生产含有CO2的炉顶气；自鼓风炉排出炉顶气；将至少部分的炉顶气直接或间接引导至CO2转化器，且在CO2转化器中将炉顶气中所含的CO2还原为CO；以及将CO的至少第一部分自CO2转化器引导至鼓风炉身中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】本专利技术涉及，所述操作方法可用于减少C02排放。冶金设备为用于处理金属矿石的设备，其中此类冶金设备的中心元件为鼓风炉。这种冶金设备早已为众人所知。向鼓风炉馈送包括金属矿石、添加剂及加热材料的原材料。通常将煤或焦炭用作加热材料，其中一方面煤及焦炭通过在存在空气的情况下燃烧而产生热，且其中煤及焦炭也充当金属矿石的还原剂，这是因为金属矿石基本上由金属氧化物构成。当在鼓风炉中还原金属矿石时，会产生各种气体，其统称为炉内气体或烟道气。所述炉内气体通常含有大量的二氧化碳(co2)。二氧化碳为温室气体，且在近年来，已进行越来越多的努力来避免或转化温室气体，这是因为这种温室气体被认为对气候有害。在金属生产领域，一般目的是尽可能少地使用原材料及加热材料，这是因为这些材料较昂贵且运输此等材料也为昂贵的。已进行许多努力来减少在生产中所使用的焦炭/煤的量。一种方法为将煤粉吹进鼓风炉中，且另一方法为在鼓风炉自身中或在鼓风炉外部的单独气化反应器中生产一氧化碳作为还原气体。根据EP 09318401 A1，已知将用于还原金属矿石所需的碳的一部分以替代还原材料的形式吹进鼓风炉中。就此而言，可将例如天然气、重油、粉煤及具有高碳含量的类似材料用作替代还原材料。可将此等材料直接吹进鼓风炉身中，或可在鼓风炉身外部在单独气化反应器中气化以便形成还原气体。随后，此类反应气体可直接引入鼓风炉身中。自EP 09318401 A1已知的方法可提供减少煤或焦炭的消耗量的可能性，且也可提供使用难以作为替代还原材料来处理的材料的可能性，然而，在金属生产中的高C02产量的问题尚未得到解决。本专利技术是有关于，当与目前所使用的金属生产设备相比时，所述操作方法能够减少C02产量以及能够减少所消耗的添加剂及加热材料的量。此问题是通过用于处理金属矿石的方法来解决，所述方法包括以下步骤:还原金属矿石，尤其还原金属氧化物；在鼓风炉身中生产炉内气体，其中炉内气体含有co2;以及自鼓风炉身排出炉内气体；直接或间接将炉内气体的至少一部分引导至co2转化器，且在所述C02转化器中还原炉内气体中所含的0)2以便生产C0 ;以及自C02转化器将所述C0的至少第一部分引导至鼓风炉身中。此方法解决了上文所识别的问题，且也生产C0作为可容易馈送至鼓风炉身中的气态还原材料。在方法的有利实施例中，将C0的至少第二部分自0)2转化器引导至进一步处理过程。取决于co2转化器的类型，将C02转化为C0的步骤生产出比用于在鼓风炉身中还原金属矿石所必需的C0多的C0。额外生产的C0可用作进一步处理过程中的原料或能量载体。根据方法的一个实施例，首先燃烧来自0)2转化器的C0的第二部分以便形成含有0)2的废气混合物，其后以所述废气混合物的形式将其引导至进一步处理过程。以此方式，C0可用作能量载体。取决于进一步处理过程的类型，可能需要将co2作为原料或原材料。根据方法的另一实施例，其中将炉内气体间接导引至C02转化器，首先燃烧炉内气体以便形成含有0)2的废气混合物，其后以所述废气混合物的形式将其引导至C0 2转化器。在co2转化器中，C02被还原为C0。因此，炉内气体中所含的C0及炉内气体的其他可燃成分可用作能量载体。取决于进一步处理过程的类型，使含有0)2的废气混合物的一部分不经过C02转化器而引导至进一步处理过程可为有利的，其中C02可充当所述进一步处理过程中的原材料或原料。在方法的一个实施例中，将炉内气体的一部分直接导引至进一步处理过程，S卩，绕过0)2转化器。因此，可将较高量的C02提供至进一步处理过程。也可能设定气体混合物中C0含量与C02含量的所要比率以用于进一步处理过程。较佳地，将C0的一部分注入至鼓风炉身的下部区域中、在熔融金属的液面上方，特定在鼓风嘴或鼓风口的区域中。因此，可将C0作为气态还原材料注入至鼓风炉身的还原区中。此外，当针对本专利技术的方法来改造或调适现有鼓风炉时，已经存在的鼓风口可用作C0入口。可较佳在沿着鼓风炉身的高度的一或多个C0入口处注入C0的一部分。因此，可控制鼓风炉身的不同区的位置，且可精确控制金属生产。C0入口可视情况部分位于鼓风炉身中的熔融金属的液面下方。因此，甚至可达成熔融金属的还原。在方法的一个实施例中，可将额外碳引入至鼓风炉身的下部区域中，以便与熔融金属接触。因此，可降低金属的熔点。在所揭示方法的一个实施例中，在C02转化器中将C0 2还原为C0的步骤是通过在800°C与1700°C之间的温度下添加C而进行。在此等条件下，可达成鲍氏平衡，其中高比例的所引入0)2被转化为C0。根据所揭示方法的一个实施例，进一步处理过程为以下中的一个:a)燃气引擎或燃气涡轮机中的燃烧过程或b)燃料电池中的氧化过程。藉助于此类过程，可自可燃C0气体获得热或机械能量。根据所揭示方法的另一实施例，进一步处理过程为在生物转化器中的生物转化过程，其中所述生物转化过程是通过使用微生物或藻类根据以下净方程式中的一或多个来进行:a) 6C0+3H20 — C2H50H+4C02；b) 6H 2+2C02— C 2H50H+3H20 ；c) 2C0+4H2— C 2H50H+H20。以此方式，可通过添加氢而将CO及尤其不需要的C02转化为乙醇。若选择适当的微生物及藻类，也可生产出煤油、柴油、汽油、甲醇或其他燃料。在此实施例中，进一步处理过程为生物转化器中的生物转化过程。通过使用微生物或藻类，将所引入气体C0及C02转化为煤油、柴油、汽油、甲醇或其他燃料作为产物。在进一步处理过程为生物转化过程的状况下，所揭示方法较佳包括以下步骤:a)藉助于等离子体或b)通过引入热能而将含有烃的流体分解为碳及氢，其中分解步骤较佳在单独烃转化器中进行；以及将氢(?)引导至生物转化过程。以此方式，提供热碳以用于在鲍氏平衡下还原炉内气体中或燃烧机器的废气混合物中所含的C02。此外，生产出大量氢，此促进生物转化过程生产出大量的乙醇以及少量或没有C02。根据所揭示方法的另一实施例，进一步处理过程为转化过程，其中将合成气体转化为官能化和/或非官能化烃，较佳转化为石蜡、煤油、柴油、汽油、液化气或甲醇。以此方式，可自C0气体生产出大量生产的可销售产物。在所揭示方法的实施例中，其中进一步处理过程为用于转化合成气体的转化过程，合成气体较佳通过以下步骤而生产:a)藉助于等离子体或b)藉助于引入热能而将含有烃的流体分解为碳(C)及氢(?);以及将所述氢(?)的至少部分与在0)2转化器中所生产的C0的至少部分混合。以此方式，可提供大量氢。较佳地，含有烃的流体为廉价流体，诸如CH4、原油或其他重油。在所揭示方法中，在进行多个不同其他处理过程的情况下，可理想地使用炉内气体、废气、C、C0气体、H2气体、C0 2气体的质量流。在所揭示方法的替代形式中，在C02转化器中将C02还原为C0的步骤是藉助于根据方程式C02+H2— C0+H 20的逆水煤气变换反应而发生。以此方式，鼓风炉过程的C02排放可得以减少，且此替代形式不会生产额外C0气体的质量流。在一个实施例中，鼓风炉身和/或0)2转化器可经额外加热。在所揭示方法中，可得以减少或甚至避免藉助于焦炭/煤加热鼓风炉身。因此，鼓风炉身中的热能可能不足以在每个情形中达成足够高的温度。藉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理金属矿石的方法，包括以下步骤：还原金属矿石，特定言之金属氧化物；在鼓风炉身(2)中生产含有CO2的炉内气体；自所述鼓风炉身(2)排出所述炉内气体；将至少部分的所述炉内气体直接或间接引导至CO2转化器(4、104)中，且在所述CO2转化器(4、104)中将所述炉内气体中所含的所述CO2还原为CO；将所述CO的至少第一部分自所述CO2转化器(4)引导至所述鼓风炉身(2)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧拉芙·库尔，
申请(专利权)人：CCP技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE