[发明专利]用于金属生产的鼓风炉以及用于处理金属矿石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于金属生产的鼓风炉以及用于处理金属矿石的方法，所述操作方法可用于减少CO₂排放。

背景技术

冶金设备为用于处理金属矿石的设备，其中此类冶金设备的中心元件为鼓风炉。这种冶金设备早已为众人所知。向鼓风炉馈送包括金属矿石、添加剂及加热材料的原材料。通常将煤或焦炭用作加热材料，其中一方面煤及焦炭通过在存在空气的情况下燃烧而产生热，且其中煤及焦炭也充当金属矿石的还原剂，这是因为金属矿石基本上由金属氧化物构成。当在鼓风炉中还原金属矿石时，会产生各种气体，其统称为炉内气体或烟道气。所述炉内气体通常含有大量的二氧化碳(CO₂)。二氧化碳为温室气体，且在近年来，已进行越来越多的努力来避免或转化温室气体，这是因为这种温室气体被认为对气候有害。

在金属生产领域，一般目的是尽可能少地使用原材料及加热材料，这是因为这些材料较昂贵且运输此等材料也为昂贵的。已进行许多努力来减少在生产中所使用的焦炭/煤的量。一种方法为将煤粉吹进鼓风炉中，且另一方法为在鼓风炉自身中或在鼓风炉外部的单独气化反应器中生产一氧化碳作为还原气体。根据EP 09318401 A1，已知将用于还原金属矿石所需的碳的一部分以替代还原材料的形式吹进鼓风炉中。就此而言，可将例如天然气、重油、粉煤及具有高碳含量的类似材料用作替代还原材料。可将此等材料直接吹进鼓风炉身中，或可在鼓风炉身外部在单独气化反应器中气化以便形成还原气体。随后，此类反应气体可直接引入鼓风炉身中。自EP 09318401 A1已知的方法可提供减少煤或焦炭的消耗量的可能性，且也可提供使用难以作为替代还原材料来处理的材料的可能性，然而，在金属生产中的高CO₂产量的问题尚未得到解决。

相关技术中揭示一种方法，其中炉内气体或其特定成分被引导出鼓风炉身，且在CO₂转化器中处理后，炉内气体或其特定成分被再引导进入鼓风炉身。EP 2543743 A1揭示一种方法，其中炉内气体被引导出鼓风炉身且引导至分离装置，在所述分离装置中CO和CO₂经分离。仅经分离的CO₂在CO₂转化器中进行再形成(reforming)。所述再形成主要生产CO和H₂O，其中H₂O经分离且CO被引导至鼓风炉身。WO 2011/087036 A1也揭示一种方法，其中第一炉内气体被引导至分离装置(其中CO和CO₂经分离)。在CO₂转化器中，CO₂经转化成O₂和CO。来自所述转化的CO和之前经分离的CO一起被引导至鼓风炉身。US 3909446 A揭示一种方法，其中来自鼓风炉身的炉内气体与CO₂转化器中的焦炭炉气体混合。因此，产生包括CO和H₂的气体混合物，其被再引导至鼓风炉身。WO 2010/049536 A1描述一种类似方法，其中含碳粒子也被再引导至鼓风炉身。US 2598735 A揭示一种方法，其中来自鼓风炉身的炉内气体与碳/煤和氧在气体产生器中混合。在氧的存在下，一部分的碳经燃烧，且另一部分的碳将来自炉内气体的CO₂与来自经燃烧碳的CO₂还原成CO。所述CO做为还原剂被再引导到鼓风炉身。这些文件皆未揭示一种将经转化CO的一部分进行进一步处理的方法。

发明内容

本发明是有关于鼓风炉及鼓风炉的操作方法，当与目前所使用的金属生产设备相比时，所述操作方法能够减少CO₂产量以及能够减少所消耗的添加剂及加热材料的量。

此问题是通过根据本发明的用于处理金属矿石的方法和鼓风炉来解决。