用于直接还原铁矿石的方法技术

本发明专利技术涉及一种将铁矿石直接还原成海绵铁的方法，其中铁矿石通过用于将铁矿石还原成海绵铁的还原区

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于直接还原铁矿石的方法


[0001]本专利技术涉及一种将铁矿石直接还原成海绵铁的方法
。

技术介绍

[0002]在直接还原方法中发生固态反应，其中从铁矿石中除去氧气
。
对此使用气化碳和
/
或天然气或含烃化合物以及上述组合尤其与氢和
/
或碳和氧的化合物的混合物作为还原气体
。
最近的趋势是，氢气也越来越多地被建议用作还原气体
。
反应是在铁矿石熔点以下以固态进行的，因此尤其内部结构基本保持不变
。
在将铁矿石还原成金属产品时，从根本上说，只去除矿石中的氧
。
由于氧的去除导致约
1/4
到
1/3
的重量减少，因此出现了反应产物的蜂窝状微观结构
(
具有许多充满空气的间隙的固体多孔铁
)。
因此，直接还原的铁通常也被称为海绵铁
。
在直接还原法中通常使用竖炉作为反应器，竖炉内设有还原区，铁矿石逆着还原气体通过还原区
。
在该方法的一个特殊变体中，还原区位于竖炉冷却区的上方，其中冷却区由冷却气体流过
。
然后，铁矿石沿垂直方向自上而下通过竖炉
。
由于所基于的烟囱效应，这种竖炉可以使冷却气体和还原气体很好地通过铁矿石
。
还原气体尤其逆着铁矿石的运动方向通过还原区
。
相应地，冷却气体也逆着所生产的海绵铁的运动方向通过冷却区
。<br/>因此，冷却区和还原区中都采用了逆流方法，以实现气体和固体之间的有效反应
。
[0003]采用的还原气体可以尤其是
CO
或
H2，或者包含
CO
和
H2的混合气体
。
还原反应如下进行
(“()”表示固体；花括号
{}
表示气态物质
)
：
[0004][0005][0006][0007][0008][0009][0010]还原气体通常由化石烃类
(
如天然气和
/
或煤气
)
产生
。
下面将举例说明以甲烷
(
天然气，也包括沼气作为主要成分
)
为起始气体的反应
。
其他烃也可以作为起始气体
。
还原气体由甲烷
、CO2和水蒸汽在气体转化炉中产生
(
法
)。
[0011][0012][0013]这样就形成了一个气体回路，其中消耗掉的甲烷通过新的甲烷与来自竖炉的净化的工艺气体在气体转化器之前混合
。
来自竖炉的工艺气体中含有
CO2和水蒸汽作为还原反应产物
。
通过气体转化器中的催化反应由甲烷
、CO2和水蒸汽产生还原气体
H2和
CO。
这种还原气混合物被送入竖炉，根据上述反应方程式还原铁矿石
。
主要反应产物为
CO2、
水蒸汽和海绵铁
。CO2、
水蒸汽和未消耗的还原气体与甲烷混合后返回气体转化器
。
[0014]海绵铁的生产主要包括两个基本步骤
。
第一步是在还原区用适当的热还原气体将
铁矿石还原成海绵铁
。
还原气体通常包括主要由碳和氢组成的化合物
(
如
CH4)、
由碳和氧组成的化合物
(
如
CO)
和
/
或氢气
(H2)
，温度范围在
700℃
至
1100℃。
在第二步中，在冷却区使用冷却气体将生产的海绵铁冷却到通常低于
100℃
的温度
。
[0015]相应的方法在实践中是已知的，例如在
DD 153 701 A5
和
EP 2 459 755 B1
中都有说明
。DD 153 701 A5
公开了从竖炉形式的反应器上端抽出的工艺气体经过冷却和洗涤
(
除尘
)
，并在催化剂存在下加热以形成热的重整还原气体，然后与热的含硫工艺气体
、
例如煤气或天然气混合，并且将所得还原混合物返回反应器
。EP 2 459 755 B1
中说明，从反应器上端抽出的工艺气体包括氢气
、
一氧化碳
、
二氧化碳
、
甲烷和水
。
抽出的工艺气体进行净化并在气体冷却装置中冷却，由此将水冷凝并将其从工艺气体中去除
。
此外，净化和冷却后的工艺气体在选择性的二氧化碳去除单元中进行处理，产生几乎纯净的二氧化碳流，该二氧化碳流以可控制方式去除，从而产生主要由氢气
、
一氧化碳和甲烷组成的富集化还原气体
。
富集化还原气体的第一部分在还原气体加热器中加热后被返回到反应器中
。
富集化还原气体的第二部分在气体分离单元中进行处理，以产生具有较高氢气浓度的第一气流和具有较高一氧化碳和甲烷浓度的第二气流，其中第一气流在还原气体加热器中用作燃料，并且第二气流返回到反应器中
。
通过在还原气体加热器中燃烧含氢的第一气流而不是含碳燃料，可以减少到大气中的二氧化碳排放
。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的在于进一步发展这些方法，使得能够生产出可用于其他应用领域等的副产品
。
[0017]本专利技术的目的通过一种将铁矿石直接还原成海绵铁的方法来实现，其中铁矿石通过用于将铁矿石还原成海绵铁的还原区，其中还原气体在还原区中流过铁矿石，其中引入还原区的还原气体包括至少一种由碳和氢组成的化合物和
/
或至少一种由碳和氧组成的化合物和
/
或氢，其中从还原区排出的工艺气体包括氢和至少一种由碳和氧组成的化合物和
/
或至少一种含氢化合物以及不可避免的杂质，其中工艺气体被输送到至少一个第一工艺步骤，在该工艺步骤中，工艺气体的至少一种化合物和
/
或至少部分不可避免的杂质被分离和
/
或去除，其中根据本专利技术，在第一工艺步骤之后，对工艺气体进行
(
进一步
)
处理，使得获得氢气作为副产品，将该氢气
a)
全部供给还原区，或者
b)
部分提供给还原区并且剩余部分储存或提供给异处使用，或者
c)
全部储存或提供给异处使用
。
[0018]通过用于由铁矿石生产海绵铁的直接还原方法，根据本专利技术，通过适当的手段和方法，会产生氢气
(H2)
作为副产品
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
将铁矿石直接还原成海绵铁的方法，其中铁矿石通过用于将铁矿石还原成海绵铁的还原区
(11)
，其中还原气体
(11.1)
在还原区
(11)
中流过铁矿石，其中引入还原区
(11)
的还原气体
(11.1)
包括至少一种由碳和氢组成的化合物和
/
或至少一种由碳和氧组成的化合物和
/
或氢，其中从还原区
(11)
排出的工艺气体
(11.2)
包括氢和至少一种由碳和氧组成的化合物和
/
或至少一种含氢化合物以及不可避免的杂质，其中工艺气体
(11.2)
被输送到至少一个第一工艺步骤，在所述第一工艺步骤中，工艺气体
(11.2)
的至少一种化合物和
/
或至少部分不可避免的杂质被分离和
/
或去除，其特征在于，在第一工艺步骤之后，对工艺气体
(11.2)
进行处理，使得获得氢气作为副产品，将所述氢气
a)
全部供给还原区
(11)
，或
b)
部分提供给还原区
(11)
，剩余部分储存或提供给异处使用，或
c)
全部储存或提供给异处使用
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中还原...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔斯，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：