【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造直接还原铁(direct reduced iron，dri)的方法以及dri制造设备。
技术介绍
1、目前可以通过两个主要的制造途径来生产钢。如今，最常用的生产途径是在高炉中通过使用还原剂、主要是焦炭使铁氧化物还原来生产生铁。在这种方法中，每公吨生铁消耗约450kg至600kg焦炭；在炼焦设备中由煤生产焦炭的生产中以及在生铁的生产中，这种方法都会释放大量的co2。
2、第二种主要途径涉及所谓的“直接还原法”。其中包括根据midrex、finmet、energiron/hyl、corex、finex等类型的方法，在这些方法中，通过对铁氧化物载体的直接还原来生产呈hdri(热直接还原铁，hot direct reduced iron)、cdri(冷直接还原铁，colddirect reduced iron)或hbi(热压铁块，hot briquetted iron)形式的海绵铁。呈hdri、cdri和hbi形式的海绵铁通常在电弧炉中经历其他处理。
3、在带有冷dri排放的每个直接还原竖炉中存在三个区：位于顶部处的还原区、位于中间处的过渡区、位于锥形形状底部处的冷却区。在热排放dri中，该底部部分主要用于排放之前进行产物均匀化。
4、铁氧化物的还原在高达950℃的温度下发生在炉的上部部段中。将包括约30重量％的氧的铁氧化物矿石和球团装入直接还原竖炉的顶部，并且允许该铁氧化物矿石和球团在重力下通过还原气体下降。该还原气体从还原区的底部进入炉，并且与所装入的氧化铁逆流流动。在气体与
5、还原气体通常包括氢气和一氧化碳(合成气)，并且通过天然气的催化重整而获得。例如，在所谓的midrex方法中，首先使甲烷在重整器中根据以下反应进行转化来产生合成气或还原反应气体：
6、ch4+co2->2co+2h2
7、并且使铁氧化物与该还原反应气体例如根据以下反应发生反应：
8、3fe2o3+co/h2->2fe3o4+co2/h2o
9、fe3o4+co/h2->3feo+co2/h2o
10、feo+co/h2->fe+co2/h2o
11、在还原区的端部处，使矿石金属化。
12、过渡部段建立在还原部段的下方；该部段具有足够的长度以将还原部段与冷却部段分开，从而允许对两个部段进行独立的控制。在这个部段中，发生金属化产物的渗碳。渗碳是在还原炉的内部通过以下反应增加金属化产物的碳含量的过程：
13、3fe+ch4→fe3c+2h2(吸热)
14、3fe+2co→fe3c+co2(放热)
15、3fe+co+h2→fe3c+h2o(放热)
16、在过渡区中注入天然气是使用金属化产物在过渡区中的显热来促进碳氢化合物裂化和碳沉积。由于氧化剂的浓度相对较低，过渡区天然气更有可能裂化为h2和碳，而不是重整为h2和co。天然气裂化为dri渗碳提供了碳并且同时向气体中添加还原剂(h2)，这增加了气体还原潜能。
17、鉴于自上世纪初以来大气中的co2浓度的显著增加以及随之而来的温室效应，因此在大量产生co2的地方并且因此特别是在dri制造期间，减少co2的排放是至关重要的。
18、基于以上内容，需要一种制造直接还原铁的方法，该方法是co2中性的、环境友好且易于实施的，同时表现出良好的产量。
技术实现思路
1、该问题通过一种用于制造直接还原铁的方法来解决，其中，在dri竖炉中通过还原气体使铁矿石还原，该还原气体包括经由氢气分离单元通过从焦炉气中提取而获得的氢气，将这种焦炉气的其余部分至少部分地注入所述dri竖炉的过渡部段中，以将所述直接还原铁的碳量设定为0.5重量％至3重量％。
2、本专利技术的方法还可以包括单独考虑或根据所有可能的技术组合考虑的以下可选特征：
3、-还原反应气体还包括离开dri竖炉的顶部气体，该顶部气体与通过从焦炉气中提取而获得的所述氢气混合，
4、-还原反应气体还包括要在氢气和生物气体中选择的附加还原剂气体，该附加还原剂气体与通过从焦炉气中提取而获得的所述氢气混合，
5、-在混合之后对这种还原反应气体进行加热，
6、-通过使用co2中性电力来进行还原气体的加热，
7、-将还原气体注入dri竖炉、dri竖炉的还原部段中，
8、-在将来自所述dri竖炉的顶部气体混合到所述还原气体之前对该顶部气体进行洗涤以去除水，
9、-将这种焦炉气的其余部分部分地注入所述dri竖炉的冷却部段中，
10、-将直接还原铁的碳含量设定为1重量％至2重量％。
11、在本专利技术的框架中，直接还原铁包括所谓的dri，但是也包括热压铁块(hbi)、冷直接还原铁(cdri)和热直接还原铁(hdri)。这种材料可以稍后用于不同的过程，比如说在高炉中生产生铁或者在bof或电弧炉中生产钢的过程。这种材料也可以用作可燃物或电池中的电极。
12、本专利技术还涉及一种dri制造设备，该dri制造设备包括dri竖炉和氢气分离单元，其中，所述氢气分离单元的入口连接至焦炉气供应部，并且所述氢气分离单元包括连接至dri竖炉以将从所述焦炉气分离的氢气注入的第一出口以及连接至所述dri竖炉的过渡部段以将这种焦炉气的其余部分的至少一部分注入的第二出口。
13、该设备还可以包括单独考虑或根据所有可能的技术组合考虑的以下可选特征：
14、-设置有混合器，该混合器包括与所述氢气分离单元的所述第一出口连接的第一入口以及与所述dri竖炉的顶部气体出口连接的第二入口，
15、-该混合器包括与附加还原剂气体供应部连接的第三入口，
16、-该混合器连接至所述dri竖炉的还原部段，
17、-设置有与所述dri竖炉的顶部气体出口连接的洗涤器。
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1.一种用于制造直接还原铁的方法，其中，在直接还原铁竖炉中通过还原气体使铁矿石还原，所述还原气体包括经由氢气分离单元通过从焦炉气中提取而获得的氢气，将这种焦炉气的其余部分至少部分地注入所述直接还原铁竖炉的过渡部段中，以将所述直接还原铁的碳量设定在0.5重量％至3重量％的范围中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原反应气体还包括离开所述直接还原铁竖炉的顶部气体，所述顶部气体与通过从焦炉气中提取而获得的所述氢气混合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述还原反应气体还包括要在氢气和生物气体中选择的附加还原剂气体，所述附加还原剂气体与通过从焦炉气中提取而获得的所述氢气混合。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在混合之后对这种还原反应气体进行加热。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过使用CO2中性电力来进行所述还原气体的加热。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将所述还原气体注入所述直接还原铁竖炉、所述直接还原铁竖炉的还原部段中。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将这种焦炉气的其余部分部分地注入所述直接还原铁竖炉的冷却部段中。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将所述直接还原铁的碳含量设定为1重量％至2重量％。
10.一种直接还原铁制造设备，所述直接还原铁制造设备包括直接还原铁竖炉(1)和氢气分离单元(5)，其中，所述氢气分离单元(5)的入口连接至焦炉气供应部(6)，并且所述氢气分离单元(5)包括连接至所述直接还原铁竖炉以将从所述焦炉气分离的氢气注入的第一出口以及连接至所述直接还原铁竖炉(1)的过渡部段以将这种焦炉气的其余部分的至少一部分注入的第二出口。
11.根据权利要求10所述的直接还原铁设备，还包括混合器(4)，所述混合器(4)包括与所述氢气分离单元(5)的所述第一出口连接的第一入口以及与所述直接还原铁竖炉(1)的顶部气体出口连接的第二入口。
12.根据权利要求11所述的直接还原铁设备，其中，这种混合器(4)包括与附加还原剂气体供应部连接的第三入口。
13.根据权利要求11或12所述的直接还原铁设备，其中，所述混合器(4)连接至所述直接还原铁竖炉(1)的还原部段。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的直接还原铁设备，还包括与所述直接还原铁竖炉(1)的所述顶部气体出口连接的洗涤器(2)。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于制造直接还原铁的方法，其中，在直接还原铁竖炉中通过还原气体使铁矿石还原，所述还原气体包括经由氢气分离单元通过从焦炉气中提取而获得的氢气，将这种焦炉气的其余部分至少部分地注入所述直接还原铁竖炉的过渡部段中，以将所述直接还原铁的碳量设定在0.5重量％至3重量％的范围中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原反应气体还包括离开所述直接还原铁竖炉的顶部气体，所述顶部气体与通过从焦炉气中提取而获得的所述氢气混合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述还原反应气体还包括要在氢气和生物气体中选择的附加还原剂气体，所述附加还原剂气体与通过从焦炉气中提取而获得的所述氢气混合。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在混合之后对这种还原反应气体进行加热。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过使用co2中性电力来进行所述还原气体的加热。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，将所述还原气体注入所述直接还原铁竖炉、所述直接还原铁竖炉的还原部段中。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在将来自所述直接还原铁竖炉的所述顶部气体混合到所述还原气体之前对所述顶部气体进行洗涤以去除水。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·茨维克，德米特里·布拉诺夫，洪·雷耶斯罗德里格斯，奥迪勒·卡里埃，萨拉·萨拉梅，何塞·巴罗斯洛伦索，马塞洛·安德雷德，丹尼斯·卢，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔公司，
类型：发明
国别省市：
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