用于直接还原的具有排出气体干式除尘的方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及通过在还原单元(1)中与热还原气体接触而使含金属氧化物的原料直接还原以产生金属化材料的方法，其中直接还原的产物借助产物排出装置(3)从还原单元(1)排出，该产物排出装置用屏障气体吹扫，从此处将排出气体抽出并随后除尘。将所述排出气体干式除尘，并且通过催化转化或燃烧而使至少一种气态成分的含量减小。本申请还涉及用于进行该方法的装置。置。置。

【技术实现步骤摘要】
用于直接还原的具有排出气体干式除尘的方法和装置
本专利技术是2017年6月8日提交的题为“用于直接还原的具有排出气体干式除尘的方法和装置”的PCT/EP2017/063974号专利技术专利申请的分案申请，原申请进入中国国家阶段获得的国家申请号为201780035506.8。本申请要求2016年6月9日提交的欧洲专利申请案16173648.3的权益和优先权，该专利的全文以引用的方式并入文中。


[0001]本申请涉及通过在还原单元中与热还原气体接触而使含金属氧化物，优选含氧化铁的原料直接还原以产生金属化材料的方法，其中直接还原的产物借助产物排出装置从还原单元排出，该产物排出装置用屏障气体吹扫，并且从此处将排出气体抽出并随后干式除尘。经干式除尘的排出气体的至少一种气态成分的含量减小。本申请还涉及用于进行该方法的装置。
现有技术
[0002]为了从金属矿石中获得金属，必须降低矿石中的氧含量。降低氧含量的一种方法是所谓的“直接还原”，其中使还原气体在还原单元中作用于固体金属矿石。直接还原的固体产物从还原单元排出，并且可以以不同的方式进一步加工，例如其通常被热压，例如压块，以使其可以更容易处理并减少其比表面积，从而使例如由于与大气氧气或H2O(例如以水蒸气形式)反应所致的再氧化过程变得困难。然而，还已知在不压实的情况下在其它单元中进一步加工。进行直接还原的还原单元通常是所谓的还原竖炉。
[0003]基本上有利的是保护产物免于在从还原单元排出和随后的装置(例如进行压块的装置)之间的再氧化，这通过在氧化方面呈反应缓慢的气体下处理来实现。
[0004]特别是如果还原气体在还原单元中处于超压，则必须确保在取出产物时避免通常热的还原气体同时逸出。这例如通过在用于将产品从还原单元排出并因此也称为“产品排出装置”的装置中引入所谓的屏障气体(也称为密封气)而实现。该密封气对于与产物反应而言是反应缓慢或惰性的，并且处于略高于还原气体压力的压力，以使得实际上形成对于还原气体逃逸的屏障。
[0005]在铁矿石的情况下，直接还原的产物被称为例如直接还原铁DRI或热直接还原铁HDRI或海绵铁或铁海绵。
[0006]例如在WO2011012452的图1中描述了通过与热还原气体接触而使金属氧化物直接还原以产生金属化材料的方法，所述热还原气体至少部分地通过天然气的催化重整而制造，其中用于在重整期间进行的吸热重整工艺的热量至少部分地通过燃烧气体的燃烧来提供；称为“方法”。在这种方法中，产物借助产物排出装置从处于高压的还原竖炉中排出。在这种情况下，产物排出装置包括排出单元和处于与还原竖炉相比更低的超压或不处于超压的材料输送装置。相应的材料输送装置例如通常被称为产物排出室或产物排出室PDC。为了密封，也就是说为了防止热还原气体离开还原竖炉，使用反应缓慢
的屏障气体(其通常也被称为底部密封气BSG)，因为它应密封还原竖炉的底端；这例如在WO2008123962和US4188022中示出。据说产物排出装置用屏障气体吹扫。在设备中，通常使用来自设备的重整器的干燥烟道气作为BSG气体，其由大约80％的氮气和大约20％的二氧化碳构成并且相应地对于HDRI的氧化而言是反应缓慢的。
[0007]BSG流过排出单元中的材料柱(其在本实例中是填充有HDRI的材料排出管，也称为“动态密封柱”)，大部分从引入点朝着PDC方向，小部分朝着还原竖炉方向。因此，BSG的大部分流入PDC并且必须从其引出。在从PDC引出的过程中(下面称为“排出气体”)，负载了直接还原产物的粉尘。通过PDC作为粉尘排出的直接还原产物越多，直接还原方法越不经济，因为粉尘不能被使用或只能通过提高的支出而用于例如制钢。
[0008]在本申请的上下文中，术语排出气体通常是指屏障气体，其从产物排出装置抽出，不仅是从方法的PDC引出的密封气。如果屏障气体流过直接还原产物，则总是存在屏障气体中的粉尘负荷问题。
[0009]将排出气体释放到环境中需要除尘。目前，通常进行湿式除尘，特别是在还原铁矿石的情况下。湿式除尘导致与排出气体一起排出的直接还原的产物(例如铁海绵)进入浆料体系并随后必须进行处置而不能直接用于制造下游产物——例如在铁海绵的情况下用于制钢。
[0010]由于热DRI(也称为热直接还原铁HDRI或热铁海绵)和二氧化碳之间进行的反应和由于热铁海绵的除气，排出气体也可能含有痕量的CO一氧化碳。将排出气体释放到环境中此时需要充分稀释。
[0011]排出气体的稀释也是必需的，以减小其温度或降至低于任选从还原单元进入PDC的排出气体的可氧化成分例如CO一氧化碳、H2氢气、CH4甲烷或其它烃的爆炸极限。
[0012]在用空气稀释(也称为“渗入空气”)的情况下，需要较大量的渗入空气，这导致大量应除尘的气体，因此除尘在设备和能源方面是昂贵的。
[0013]专利技术概述技术问题本申请的目的是提供方法和装置，其使得能够容易地使用与排出气体一起排出的直接还原产物用于制造下游产物。此外，应减少与排出气体的除尘和将其释放到环境中相关的支出。特别地，应能够简单地使用与来自方法的PDC的排出气体一起排出的铁海绵作为铁海绵产品或用于随后由铁海绵制钢。
[0014]技术解决方案本专利技术的目的通过如下方法实现：通过在还原单元中与热还原气体接触而使含金属氧化物，优选含氧化铁的原料直接还原以产生金属化材料的方法，其中直接还原的产物借助产物排出装置从还原单元排出，该产物排出装置用屏障气体吹扫，并且从此处将排出气体抽出并随后除尘，并且其中将所述排出气体干式除尘，其特征在于经除尘的排出气体的至少一种气态成分的含量减小，其中所述成分的含量如下通过转化成CO2和/或H2O而减小：
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通过使用氧气O2和/或水蒸气形式的H2O而催化转化，
和/或
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通过燃烧。
[0015]屏障气体对于与产物反应而言是反应缓慢或惰性的，并且处于略高于还原气体压力的压力，以实际上形成对于还原气体逃逸的屏障。在设备中，例如使用来自设备的重整器的干燥烟道气，其由大约80％的氮气和大约20％的二氧化碳构成，并且相应地对于HDRI的氧化而言是反应缓慢的。
[0016]优选仅将排出气体干式除尘，并且直至释放到环境中不进行湿式除尘。
[0017]本专利技术的有利效果优选地，金属氧化物是氧化铁。然而，根据Richardson
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Jeffes图，还可以例如还原镍、铜、铅和钴的氧化矿石。
[0018]直接还原的方法可以例如是通过用于制造还原气体的烃的催化重整的根据类型的方法，其中还原气体至少部分地通过气态烃的混合物的催化重整来制造，其中用于在重整期间进行的吸热重整工艺的热量至少部分地通过燃烧气体的燃烧来提供，例如在WO2011012448和WO2011012452中所述，其完整的公开内容，特别是关于重整的公开内容包括在本申请中。然而，所述方法还可以例如是基于煤炭气化或熔融还原设备的直接还原方法，例如在DR组合系统中。在这些情况下，可以例如从用于加热还原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.通过在还原单元(1)中与热还原气体接触而使含金属氧化物，优选含氧化铁的原料直接还原以产生金属化材料的方法，其中直接还原的产物借助产物排出装置(3)从还原单元(1)排出，该产物排出装置用屏障气体吹扫，并从此处将排出气体抽出并随后除尘，并且其中将所述排出气体干式除尘，其特征在于经除尘的排出气体的至少一种气态成分的含量减小，其中所述成分的含量如下通过转化成CO2和/或H2O而减小：
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通过使用氧气O2和/或水蒸气形式的H2O而催化转化，和/或
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通过燃烧。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气态成分是一氧化碳CO，并且其含量如下通过转化成CO2而减小：
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通过使用氧气O2和/或水蒸气形式的H2O进行催化转化，和/或
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通过燃烧。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了转化成CO2和/或H2O，供应含氧气和/或含水蒸气的气体。4.用于进行如权利要求1
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3任一项所述的方法的装置，其特征在于，所述装置包括：
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具有还原气体供应(2)的还原单元(1)，
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【专利技术属性】
技术研发人员：T艾德，R米尔内，
申请(专利权)人：首要金属科技奥地利有限责任公司，
类型：发明
国别省市：