【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铁团块以及用于生产这样的铁团块的方法。
技术介绍
1、钢是世界上最重要的工程和建筑材料。在现代世界中，难以找到任何不包含钢或不依赖钢来进行其制造和/或运输的物体。以这种方式，钢错综复杂地涉及我们现代生活的几乎每个方面。
2、在2018年，粗钢的全球总产量为1810百万吨，远超任何其他金属，并且预计在2050年达到2800百万吨，其中的50％预计源自原铁来源。钢也是世界上回收最多的材料，具有非常高的回收等级，因为金属在使用电力作为主要能量来源重熔之后能够反复使用。
3、因此，钢是现代社会的基石，在未来将发挥甚至更重要的作用。
4、钢主要经由以下三种途径生产：
5、i)在高炉(blast furnace，bf)中使用原铁矿石的一体化生产，其中矿石中的铁氧化物被碳还原以生产铁。铁在钢厂中通过在碱性氧气顶吹转炉(basic oxygen furnace，bof)中吹氧被进一步加工，随后精炼以生产钢。该过程通常也被称为“氧气炼钢”。
6、ii)使用回收钢的基于废钢的生产，所述回收钢在使用电力作为主要能量来源的电弧炉(electric arc furnace，eaf)中熔化。该过程通常也被称为“电炉炼钢”。
7、iii)基于原铁矿石的直接还原生产，原铁矿石在直接还原(direct reduction，dr)法中经碳质还原性气体还原以生产海绵铁。基于竖炉的工艺生产海绵铁球团(dri)，而其他工艺可以生产海绵铁细料。可以对dri和海绵铁细料二者进行压制以生产热
8、术语粗铁在本文中用于表示用于进一步加工成钢而生产的所有铁，不管它们是从高炉中获得(即生铁)还是从直接还原竖炉中获得(即海绵铁，例如dri、hbi或海绵铁细料)。
9、虽然上述过程已经经过数十年的改进，并且正在接近理论上的最低能耗，但还有一个基本问题尚未解决。使用碳质还原剂还原铁矿石导致产生co2作为副产物。对于2018年生产的每吨钢，产生平均1.83吨co2。钢铁行业是co2排放最高的行业之一，约占全球co2排放的7％。只要使用碳质还原剂，就不能避免在钢生产过程中产生过多的co2。
10、已经成立了hybrit计划以解决这个问题。hybrit是氢突破性炼铁技术(hydrogenbreakthrough ironmaking technology)的缩写，是ssab、lkab和vattenfall之间的合资企业，部分由瑞典能源署资助，并且旨在减少co2排放并使钢铁行业碳减排。
11、hybrit概念的核心是由原矿基于直接还原竖炉生产海绵铁。然而，代替如目前的商业直接还原法中使用碳质还原剂气体例如天然气，hybrit提出使用氢气作为还原剂，称为氢气直接还原(hydrogen direct reduction，h-dr)。氢气可以通过主要使用不含化石和/或可再生的一次能源(如例如瑞典电力生产的情况)电解水来生产。因此，将铁矿石还原的关键步骤可以在不需要化石燃料作为输入物的情况下实现，并且水代替co2作为副产物。
12、然而，通过氢气直接还原生产的海绵铁在下游炼钢步骤中可能易于出现一些缺点。
13、使用传统基于化石的碳质还原剂生产的海绵铁由于在铁矿石的还原期间并入了来自碳质还原性气体的碳而通常包含大量分散的碳(通常最高达5重量％)。分散的碳主要呈渗碳体(fe3c)的形式，其中较少部分由分散在整个海绵铁中的石墨组成。铁-渗碳体体系的共晶(熔化)温度为1147℃(低于纯铁的熔点，1536℃)，并且渗碳体在熔融浴中放热分解，从而有助于海绵铁的熔化。通过氢气直接还原生产的海绵铁自然缺乏渗碳体，并因此更难以在eaf中熔化。这可能导致在eaf熔化步骤中更高的电力需求、eaf电极的过度消耗以及延长的出钢到出钢时间(tap-to-tap time)。
14、为了克服这样的缺点，已经提出了使用增碳气体处理通过氢气直接还原生产的海绵铁的方法，以获得与通过常规化石方法生产的海绵铁更类似的海绵铁。
15、文献wo 2019/238720公开了用于由铁氧化物材料生产增碳的直接还原海绵铁的方法。首先，通过至少主要由h2组成的还原性气体进行直接还原。此后，通过供应增碳气体来增加海绵铁中的碳含量，之后，至少部分地排出在该过程中使用的增碳气体，以在很大程度上避免与还原性气体混合。增碳气体可以为例如天然气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、一氧化碳、或几种这些气体的混合物。
16、文献us2015/0259760 a1描述了用于生产钢的方法，其中将铁矿石用氢气还原，并且使所得还原铁矿石的中间产物和可能伴随的物质经受进一步冶金加工。在对铁矿石进行还原以生产中间产物时，向氢气中添加含碳气体或含氢气体以将碳并入到中间产物中。含碳气体或含氢气体的实例包括ch4、焦炉煤气(coke oven gas，cog)、合成气、天然气、沼气、来自热解的气体和可再生资源。
17、仍然需要以更加环境友好的方式生产钢的方法。
技术实现思路
1、与常规dri相比，通过氢气直接还原生产的海绵铁球团(dri)更难以在熔化炉中熔化。这种熔化困难可能导致在eaf熔化步骤中更高的电力需求、eaf电极的过度消耗以及延长的出钢到出钢时间。在装料dri的局部速率超过炉的熔化能力的情况下，可能导致未熔化的dri堆(“铁山”)的积聚，并且为了熔化和分散，这样的铁山可能需要延长的时间和电力消耗。
2、为了克服这样的缺点，已经提出了使用增碳气体处理通过氢气直接还原生产的海绵铁的方法，以获得与通过常规化石方法生产的海绵铁非常类似的海绵铁。本专利技术的专利技术人已经确定了与这样提出的改善通过氢气直接还原生产的海绵铁的下游加工效率的现有技术方法相关的许多缺点。
3、在所提出的现有技术方法中，在还原期间或还原之后，使用增碳气体将海绵铁转化成相对更易熔的形式。不管增碳气体是否为化石气体，所提出的方法将是昂贵的，因为它们需要大量另外的气体处理和设备，以及如果在还原期间增碳，则提供较低的还原效率(由于与氢气相比，作为还原剂的一氧化碳的还原速率较低)。由于一部分增碳气体通常将被吹扫和燃烧以保持稳定的气体组成，因此这样的方法也将相对低效地利用包含在增碳气体中的碳。如果增碳气体为化石来源的，则这还将产生净co2排放。此外，进行作为直接还原方法的一部分的增碳意指碳含量不能自由优化，因为其将取决于还原过程设置。
4、实现克服或至少减轻上述缺点中的至少一些的方法将是有利的。特别地，将期望提供既高效生产又容易地便于高效的下游加工(特别是易于熔化)的氢气直接还原的海绵铁来源的产品。为了更好地解决这些问题中的一者或更多者，提供了具有所附独立权利要求中限定的特征的氢气直接还原的海绵铁来源的产品。
5、氢气直接还原的海绵铁来源的产品为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铁团块(109，209)，通过以下生产：提供海绵铁球团(108，208)，提供碳粉(114，214)，生产包含所述海绵铁球团和所述碳粉的混合物，以及对所述混合物进行压块以提供包含压缩海绵铁球团(245)和位于所述压缩海绵铁球团之间的间隙空间(247)中的碳粉(214)的铁团块，其中所述铁团块包含至少0.2重量％的碳粉，以及其中所述海绵铁球团包含至少0.5重量％的铁氧化物并且基本上不含碳。
2.根据权利要求1所述的铁团块，通过对所述混合物进行热压块来生产。
3.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，包含约95重量％至约99.5重量％的压缩海绵铁球团和约0.5重量％至约5重量％的碳粉。
4.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，有效密度大于约4000kg/m3。
5.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，最小尺寸大于约20mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，其中在压块之前，所述海绵铁球团的中值直径大于约7mm，优选大于约10mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，其中在压块之前，所
8.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，其中所述海绵铁球团的金属化大于85％，优选大于90％，例如大于95％。
9.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，其中所述海绵铁球团包含大于约85重量％的总铁，优选大于约90重量％的总铁。
10.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，其中所述碳粉包含大于约80重量％的碳，优选大于约90重量％的碳。
11.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，其中所述碳粉的放射性碳年龄为距今小于10000年，优选为距今小于1000年，甚至更优选为距今小于100年。
12.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，还包含添加的熔剂，优选还包含约0.1重量％至约4重量％的添加的熔剂。
13.一种用于生产根据前述权利要求中任一项所述的铁团块的方法，所述方法包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的方法，其中对所述混合物进行压块的步骤在高于500℃的温度下进行。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的方法，其中将所述海绵铁球团和所述碳粉分别提供至压块设备，并在所述压块设备内混合。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种铁团块(109，209)，通过以下生产：提供海绵铁球团(108，208)，提供碳粉(114，214)，生产包含所述海绵铁球团和所述碳粉的混合物，以及对所述混合物进行压块以提供包含压缩海绵铁球团(245)和位于所述压缩海绵铁球团之间的间隙空间(247)中的碳粉(214)的铁团块，其中所述铁团块包含至少0.2重量％的碳粉，以及其中所述海绵铁球团包含至少0.5重量％的铁氧化物并且基本上不含碳。
2.根据权利要求1所述的铁团块，通过对所述混合物进行热压块来生产。
3.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，包含约95重量％至约99.5重量％的压缩海绵铁球团和约0.5重量％至约5重量％的碳粉。
4.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，有效密度大于约4000kg/m3。
5.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，最小尺寸大于约20mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，其中在压块之前，所述海绵铁球团的中值直径大于约7mm，优选大于约10mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的铁团块，其中在压块之前，所述海绵铁球团的堆积密度为约1500kg/m...
【专利技术属性】
技术研发人员：尼克拉斯·科约拉，杜嗣琛，若阿·胡斯，阿曼达·维克费尔特，马丁·佩，
申请(专利权)人：氢能突破性炼铁技术发展公司，
类型：发明
国别省市：
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