[发明专利]用于制备海绵铁的方法和装置

说明书

本发明涉及用于由块状形式的含氧化铁材料通过使用还原气体在 还原炉中直接还原而制备海绵铁的方法和装置。

在制备海绵铁(也称作直接还原铁)时，通过直接还原，在该还原 炉中从上面填装块状形式的(例如球粒和/或块矿)氧化铁，其根据逆流 原理由上升的还原气体流过。引入该还原炉中的热还原气体优选是在熔 化气化器或在一些其他气体发生器中产生，该还原气体优选为750～900 ℃的温度，包含灰尘且富含一氧化碳和氢气，尤其包含70～90％的CO 和H₂。这样，块状形式的氧化铁完全或部分还原为海绵铁，并使海绵铁 能够达到80％～超过95％的金属化程度。

在现有技术中已知的装置和方法中，还原气体在该还原炉的周围例 如通过由耐火砖制成的环状通道(已知为促动管(Bustle-Kanal))引入。 然而，在通过这种环状通道引入还原气体时，较少的还原气体到达该还 原炉的中央，因此边缘区域中的金属化程度高于朝向还原炉的中心的。 由于具有较低金属化程度的填料具有比具有较高金属化程度的填料更 大的堆积重量，也更强烈地崩塌(zerfallen)，该填料向该还原炉的中央的 方向集中。这种中央集中的运动具有进一步恶化特定量的还原气体的不 均匀分配的作用。还原炉的直径越大，还原气体中所含的灰尘量越大， 还原气体的不均匀分布就越强。此外，由耐火砖制成的环状通道需要昂 贵的、容易磨损的且因此需要一再更新的衬套。

在DE2628447A1中，除该环状通道之外，还描述了在该环状通道 的水平面之下的中央给料装置。依照EP0904415A1，以向下敞开的通道 或具有敞开内端的斜向下朝向的管道的形式的另外的还原气体入口同 样位于环状通道的水平面之下。

尽管这些装置提供了还原气体朝向中央的较好供给，但具有环状通 道和在中部的气体分配通道的还原炉是昂贵的，且仍具有将还原气体在 两个不同水平面上以相同压力引入的缺点，作为其的特别结果，每m²有更多的还原气体通过较高的入口引入，因为在那里气体的向上路径更 短。然而，较少的还原气体特别意味着在还原炉中央填料的较低的金属 化程度。

因此本发明的目的是找到简单的方法和简单的装置，使用其在不使 用环状通道和与其相关的昂贵且容易磨损的还原炉的衬套的情况下获 得还原气体的均匀分布以及由此产生的均匀金属化。

因此本发明的主题是用于由块状形式的含氧化铁材料通过使用还 原气体在还原炉中直接还原而制备海绵铁的方法，该方法的特征在于通 过星形设置或彼此平行设置的多个还原气体分配通道引入全部还原气 体，优选引入该还原炉的下四分之一内。

为实现该方法，将块状形式的(例如球粒和/或块矿)含氧化铁材料 从上面引入还原炉中。此外，将特别是在熔化气化器中制备的优选在 750～900℃的温度下的包含灰尘且富含一氧化碳和氢气且尤其包含 70～90％的CO和H₂的热气体(上述还原气体)通过优选在该还原炉的 下四分之一中经还原气体分配通道引入。引入的还原气体向上上升并由 此还原该氧化铁以生成海绵铁。全部还原气体仅通过星形设置或平行设 置的还原气体分配通道引入提供了还原气体和其中包含的灰尘在该还 原炉的整个横截面上的均匀的分布。

DE 28 10 657公开了除了环形导管之外还具有引入工艺气体(例如 天然气)的装置的还原炉。在这种情况下的缺点是通过该环形导管的还 原气体的不均匀引入和高设备成本。

WO 00/36159描述了还原炉，其中在两个水平面处或在两个区域中 引入还原气体。特别地，缺点在于高设备技术成本和用于控制还原气体 引入的高需求。

该还原气体分配通道是向下敞开的半管壳(Halbrohrschale)，其固定 在支承管(Tragrohr)上，且具有向下延伸的平行壁。在从上面用氧化铁填 料装填还原炉时，在该半管壳之下产生不含填料的空间，且还原气体从 所述空间均匀进入填料中。