用于生铁或基础产物的碳热或电热生产的方法技术

一种方法用于通过用包含铁矿石、氧化钙和/或碳酸钙(A)和含碳物质的混合物在高炉(23)或电力低身竖炉中碳热/电热生产生铁或其它基础产物，期间形成含一氧化碳的气体。为了建立具有提高规模的能量效率的提供高品质合成气的新方法，所建议的是，将铁矿石，氧化钙和/或碳酸钙完全或部分地，首先在前置的构造成逆流气化器的垂直移动床反应器(2)中与有机物质(3)一起用作松散物质，所述反应器具有至少部分由碱性物质组成的松散物质作为移动床、还原区(12)和氧化区(6)，通过用含氧气体(8)气化将有机物质完全或部分地转化为合成气(9)，而余下的松散物质(22)至少部分地作为原料混合物提供给生铁的碳热生产或基础产物的电热生产。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种方法用于通过用包含铁矿石、氧化钙和/或碳酸钙(A)和含碳物质的混合物在高炉(23)或电力低身竖炉中碳热/电热生产生铁或其它基础产物，期间形成含一氧化碳的气体。为了建立具有提高规模的能量效率的提供高品质合成气的新方法，所建议的是，将铁矿石，氧化钙和/或碳酸钙完全或部分地，首先在前置的构造成逆流气化器的垂直移动床反应器(2)中与有机物质(3)一起用作松散物质，所述反应器具有至少部分由碱性物质组成的松散物质作为移动床、还原区(12)和氧化区(6)，通过用含氧气体(8)气化将有机物质完全或部分地转化为合成气(9)，而余下的松散物质(22)至少部分地作为原料混合物提供给生铁的碳热生产或基础产物的电热生产。【专利说明】本专利技术涉及通过用包含铁矿石、氧化钙和/或碳酸钙和含碳物质的混合物在高炉或电力低身竖炉中碳热/电热生产生铁或其它基础产物，形成含一氧化碳的气体的方法。在本专利技术的上下文中，使用术语生铁(Roheisen)，应理解其不仅指经典生铁而且还指硅铁和猛铁。在本专利技术的上下文中提及用于生产基础产物(Basisprodukten)的电热过程的情况下，应理解其不仅指制备碳化钙而且还指制备硅铁、锰铁和硅。用于产生生铁的碳热过程在井式炉、所谓的高炉中进行；在温度200至2000°C的空气逆流中，将铁矿石(Fe2O3赤铁矿/Fe3O4磁铁矿/FeO方铁矿)在高炉过程中与一般为焦炭形式的碳一起处理。在该过程中，铁氧化物在还原区中还原为元素铁。本质上，合成气(还原气体)充当还原剂；其具有一氧化碳(CO)和氢(H2)作为主要组分，并且其通过Boudouard反应和水煤气反应在还原性条件下于高炉中形成。然后，以熔化形式在高炉下端放出生铁，由此产生物质通过炉身的垂直流。所用碳必须以在上游炼焦过程中得自煤的焦炭形式使用。出于技术原因，使用备择的部分的低-CO2碳携带物(塑料/生物质)是受到限制的。它们仅以部分量在适宜位置吹入。为了除去挥发性碳成分的部分比如水和低-分子烃，煤的炼焦是必需的，从而在高炉中能够达到必需的温度。然而，上游炼焦的一个关键理由也在于，包含于煤中的硫必须在炼焦过程中耗尽。在还原气体中甚至大约5至50ppm的少量二氧化硫(SO2),确实最初显著地加速氧分解。然而，一旦出现第一金属铁该过程本身即逆转，从而氧分解被尖锐地减缓。该反应的原因是硫表面地键合至金属铁并由此预防吸收碳(渗碳)的特性。 铁氧化物FeO (方铁矿)与⑶的反应一般不仅在FeO表面扩展，而是也在已沉淀出的铁表面扩展。因为铁的更佳吸收行为，在铁与铁氧化物之间的相边界经由自身来回发生大份额气体运输。然而，这仅在铁已能够吸收充足的碳(发生渗碳)的情况下发生。如果碳的吸收被硫阻断，则还原仅能在铁氧化物的表面发生。甚至更实质的问题是，在最终产物即钢中甚至最微小量的硫会导致其变脆，从而逐渐地不利影响原为有利的物质特性。硫问题也需要通过所谓的焙烧预处理所用铁矿石，由此将所含的金属硫化物通过氧化和还原程序转化为金属氧化物。煤的炼焦和矿石的焙烧确实导致硫向高炉过程中的输入的显著耗尽；然而,仍然存在的硫化合物的残余物需要使用显著量的氧化钙和/或碳酸钙作为脱硫手段在额外的熔化相中结合硫。井式炉所谓的化铁炉也用于废铁再熔化过程。这里还是使用来自炼焦过程的焦炭，从而在还原性条件下，还是在作为氧化气体的空气逆流中，能够达到多至1600°C的必要温度。然后，在化铁炉下端放出熔化的铁。生产基础产物的电热过程在井式炉即所谓电力低身竖炉中进行。电力低身竖炉(ElektroniederschachtMen)包含提供防火衬垫的坩埚状炉容器。此外，所述炉通常有含有水冷元件和/或防火衬垫的盖。为了产生必要的热能，电力低身竖炉具有电极，其由Siiderberg化合物组成并且在自烘焙过程中以其磨损的速率恒定地提供至炉。通过这些电极，借助电流供给的电阻加热，将原料在炉中加热至反应温度。数十年来，碳化钙是重要的基础化学品，其充当例如乙炔的前体作为煤基原料基础用于许多化学子产物。在碳化钙的情况中，通常连续地向电力低身竖炉加入化学计量的生石灰(氧化钙)和不同类型焦炭的混合物。通过经由Siiderberg电极供给的电流引起加热。在此，电阻加热需要将电流从高电压范围转化至200至300V，引起多至140000安培的庞大电流强度。然后在电极尖端发展出熔化区，其中熔化或反应过程发生在1700至2500°C。这导致氧化钙(CaO)的热分解。所产生的裂解产物作为气态钙和氧向上流动，并在松散物质床中与碳反应以形成碳化钙(CaC2)和一氧化碳(CO)。在所述过程中，通常获得大约75至85%纯度的碳化钙。作为共同产物产生的碳化物炉气(合成气)含有大约60至80体积％的一氧化碳和大约10至30体积％的氢(H2)。然而，合成气的组成很大程度上取决于所用焦炭的品质，原因在于其中包含的挥发性成分比如有机成分，在碳化物过程中通过裂解释放并且然后例如以短链烃形式存在于合成气中。以熔化形式放出形成的碳化钙经由电力低身竖炉下端的放出口，然后冷却并破碎为所希望的颗粒尺寸。在放出之后，碳化钙仍具有多至1900°C的内部温度。这种可察觉的热形成生产过程所需要的总能量的多至80%，并且在冷却过程中通常通过辐射入环境而实际上完全损失。电力低身竖炉中的电热过程是非常成本密集的。一方面，必需将庞大量的电流用于产生反应温度；而在另一方面，需要必须首先在焦炭厂中用复杂过程从煤获得的高品质焦炭。在所述焦炭厂中，从煤通过无水蒸馏过程产生焦炭和粗气体。煤中的挥发性成分通过无氧加热至900°C至1400°C的温度进行热解，然后释放和抽吸。同时，也存在燃烧释放成分的焦炭厂。该过程称为“热回收”过程。煤的脱气形成主要含碳的多孔焦炭。粗气体通过分馏冷凝分解为所谓的有价值碳物质焦油、硫酸、氨、萘和苯，其在化工厂中进一步处理。还产生炼焦气体(合成气)，其一般用作燃料气体用于发生煤炼焦的炉腔的间接加热。在生铁生产的情况下，焦炭厂常常直接整合入钢铁厂，在此产生自高炉过程的高炉气还能够用作炼焦的燃料。炼焦过程的实质缺点是其低能量效率。炽热的焦炭，在离开炉腔之后，必须立即用水淬灭以预防在空气气氛中燃烧。在过程中，热焦炭的可察觉的热就此损失。对于每公吨焦炭，必须使用多至2公吨的水，在此所产生的水蒸气和出现的水导致增加的排放。此外，结果是得到含有极端量焦油和油状物的粗气体，这使得需要用多个物理和化学步骤进行气体的复杂处理。又一实质缺点是，这种气体制备非常特别地设计用于通常品质肥煤和褐煤的污染物或伴随物质，并且尤其不能使用次要碳携带物，比如含卤素的塑料或污染的旧木材。不仅在产生生铁或基础产物的碳热或电热过程而且在煤的上游炼焦，合成气作为共同产物出现在各种组合物中并且具有各种产热值。无氧煤炼焦中产生的合成气一般具有很高的品质和具有高产热值，而来自高炉过程的合成气(高炉气)具有多至25体积％的二氧化碳含量。因此，其是价值较低的合成气，通常其仅能用作煤炼焦的弱燃料气体。因此，在钢铁厂中，两种气体质量通常在分开的气体网络中处理。通常来说，在生产生铁的场所存在必要能量或高品质合成气的供给不足。在钢铁厂中尤其是如此，在此通常必需购买大量昂贵化石能量载体比如天然气体。在电热生本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过用包含铁矿石、氧化钙和/或碳酸钙(A)和含碳物质的混合物在高炉(23)或电力低身竖炉(123)中碳热/电热生产生铁或其它基础产物(32；133)形成含一氧化碳的气体的方法，其特征在于，铁矿石，氧化钙和/或碳酸钙完全或部分地，首先在前置的构造成逆流气化器的垂直移动床反应器(2；102)中与有机物质(3；103)一起用作松散物质，所述反应器具有至少部分由碱性物质组成的松散物质作为移动床、还原区(12；112)和氧化区(6；106)，通过用含氧气体(8；108)气化将有机物质完全或部分地转化为合成气(9；109)，而将余下的松散物质(22；122)至少部分地作为原料混合物供给用于生铁的碳热生产或基础产物的电热生产。

【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：T·施通普夫，L·鲍曼，R·默勒，
申请(专利权)人：埃克洛普有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE