[发明专利]使用通风气体直接还原的方法

说明书

本申请涉及用于通过在还原组件（1）中与热还原气体接触来直接还原包含金属氧化物的原料以形成含金属材料的方法，所述直接还原过程的产物借助于产物排放装置从所述还原组件排放，用密封气体来冲洗所述产物排放装置，并且从所述产物排放装置抽出通风气体并且随后通风气体被除尘。经除尘的所述通风气体的至少一部分被用作在产生所述还原气体期间的燃烧能量源，和/或用作在用于加热所述还原气体的燃烧过程期间的炉燃料气体的成分，和/或用作所述还原气体的成分。本申请还涉及用于实施所述方法的装置。

技术领域

本申请涉及通过在还原单元中与热还原气体接触来直接还原包含金属氧化物的起始材料以产生金属化材料的方法，其中借助产物排放设备来从所述还原单元排放所述直接还原的产物，用密封气体冲洗所述产物排放设备并且从所述产物排放设备抽出通风气体并且随后对所述通风气体除尘。本申请还涉及用于实施根据本发明的方法的设备。

现有技术

为了从金属矿石获得金属，有必要降低矿石中的氧含量。一种用于降低氧含量的方法是所谓的“直接还原”，在该方法中，允许还原气体在还原单元中作用在固体金属矿石上。直接还原的固体产物从所述还原单元排放并且可以以不同的方式被进一步处理，例如，固体产物经常被热压（例如被压成块）以便使其更容易处理和减小其比表面积以便使例如因为与大气中的氧或H2O（例如作为水蒸气）反应而造成的再氧化过程更困难。然而，还已知的是，不经压制就在其他单元中进一步处理所述固体产物。情况经常是，在其中进行直接还原的还原单元是所谓的“还原竖炉”。

基本上有利的是保护产物在从还原单元排放和随后的设备之间不被再氧化，所述随后的设备例如是在其中进行压块的设备，因为，产物是在气体下处理的，该气体就氧化来讲反应慢。

尤其是还原气体在还原单元中处于正压力下的情况下，有必要确保在移除产物时避免通常很热的还原气体同时逸散。逸散发生例如是因为所谓的“密封气体”被引入用于从还原单元排放产物的设备中，所述设备因此也被称为“产物排放设备”。密封气体在与产物的反应方面是反应慢的或惰性的并且处于稍高于还原气体的压力的压力下，以便在实际中形成针对还原气体的逸散的屏障。

在铁矿石的情况下，直接还原的产物被称为例如“直接还原铁”（DRI）或“热直接还原铁”（HDRI）或“海绵铁”或“铁海绵”。

例如在WO2011012452的图1中描述了通过与热还原气体接触来直接还原金属氧化物以产生金属化材料的方法，所述热还原气体至少部分地通过催化转化天然气产生，其中用于在所述转化期间进行的吸热转化过程的热至少部分地由转化炉燃烧气体的燃烧提供；该方法被称为“MIDREX®方法”。在上述MIDREX®方法中，借助于产物排放设备从在高压力下的还原竖炉排出所述产物。在这种情况下，产物排放设备包括排放构件和材料输送设备，所述材料输送设备处于比还原竖炉低的正压力下或不处于正压力下。对应的材料输送设备例如经常被称为“产物排放室”（PDC）。为了密封的目的，也就是说，为了防止热还原气体离开所述还原竖炉，使用了反应慢的密封气体，该密封气体也经常被称为“底部密封气体”（BSG），因为意图用该气体密封所述还原竖炉的底部端部；这例如在WO2008123962和US4188022中予以示出。据说要用所述密封气体来冲洗该产物排放设备。在MIDREX®设备中，经常使用来自MIDREX®设备的转化炉的经干燥的烟道气体作为BSG气体，该烟道气体由近似80%的氮气和近似20%的二氧化碳组成，并且因此就HDRI的氧化来说是反应慢的。

BSG流动通过排放构件中的材料柱，在本示例中排放构件是填充有HDRI的材料排放管，也被称为“动态密封腿”，BSG主要从引入点沿PDC的方向流动并且不怎么沿还原单元的方向流动。大部分的BSG因此流到PDC中并且必须从PDC转移。在从PDC转移期间，此时被称为“通风气体”的BSG携带许多来自直接还原的产物的灰尘。直接还原的产物作为灰尘从PDC排放的量越大，直接还原方法就越不经济，因为灰尘不能被用于或只有通过更多付出才能用于例如生产钢。