[发明专利]用于生产金属铁矿块的方法和系统

说明书

政府利益

本发明的完成得到了经济发展局(EconomicDevelopmentAdministration)的支持许可号No.06-69-04501。美国政府在本发明中可具有某些权利。

背景技术

本发明涉及金属担载材料的还原(例如，载铁材料如铁矿石的还原)。

过去已经描述和/或使用了许多不同的铁矿石还原方法。所述方法传统上可以分为直接还原法和熔炼还原方法。通常，直接还原法通过例如使用竖式炉(例如基于天然气的竖式炉)将铁矿石转变为固态金属形式，而熔炼还原将铁矿石转变为熔化的热金属而无需使用鼓风炉。

用于生产直接还原铁(DRI)的许多常规还原方法为基于气体的方法或者基于煤的方法。例如，在基于气体的方法中，氧化铁(例如铁矿石或氧化铁小球)的直接还原采用还原性气体(例如，重整天然气)以减少氧化铁并获得DRI。制造DRI的方法采用了包括作为还原剂的碳(例如煤、木炭等等)的使用。例如，基于煤的方法包括SL-RN方法，描述于例如D.A.Bold等人题为“Direct reduction down under：theNew Zealand story”的参考文献，145和147-52页(1977)，或例如由Miyagawa等人描述于题为“Development of FASTMET^as a NewDirect Reduction Process”参考文献中的FASTMET^方法，1998ICSTI/IRONMAKING Conference Proceedings，877-881页。

介于基于气体的或基于煤的直接还原法和熔炼还原法两者之间的另一还原方法可以称为熔化(fusion)还原。熔化还原法已描述于例如Kobayashi等人题为“A new process to produce iron directlyfrom fine ore and coal”的参考文献中，I&SM，19-22(2001年9月)页，以及，例如Sawa等人题为“New coal-based process，Hi-QIP，to produce high quality DRI for the EAF”的参考文献中，ISIJ International，VoL41(2001)，Supplemen t，S17-S21页。通常，这样的熔化还原法包括例如以下总结的加工步骤：进料制备、干燥、装炉、预热、还原、熔化/熔融、冷却、产物排出和产品的分离。

对于直接还原法已经描述和/或使用了各种型式的床式炉。称为转底炉(RHF)的一种类型床式炉已经用作用于基于煤的生产的熔炉。例如，在一个实施方案中，转底炉具有分割为预热区、还原区、熔化区和冷却区的环形炉床，沿着熔炉的进给侧和卸料侧设置。所述环形炉床支持在熔炉中以使得能够旋转地移动。例如在操作中，包括混合物(例如铁矿石和还原材料的混合物)的原料装料在环形炉床上并提供至预热区。

预热以后，通过旋转炉床上的铁矿石混合物被移到还原区，其中铁矿石在还原材料的存在下通过一个或多个热源(例如煤气燃烧器)的使用还原为还原的和熔化的铁(例如金属铁矿块)。在还原法完成之后，还原的和熔化的产品在旋转炉床上的冷却区中冷却以防止氧化并促进从熔炉卸料。

已经描述了各种用于直接还原法的转底炉。例如，此类熔炉的一个或多个实施方案描述于Sawa等人2000年十月3日出版并题为“Methodof Producing a Reduced Metal，and Traveling Hearth Furnace forProducing Same”的美国专利中。此外，还描述了例如其它类型的床式炉。例如，成对的直平底(PSH)熔炉描述于Lu等人的2001年7月10日出版的题为“Paired straight hearth(PSH)furnaces for metaloxide reduction”的美国专利No.6,257,879B1中，以及线型的床式炉(LHF)描述于出版为US2005-0229748A1并题为“Linear hearthfurnace system and methods regarding same”的美国临时专利申请No60/558,197中。