[发明专利]直接还原粉矿或者精矿砂的方法和设备无效
申请号: | 94108627.5 | 申请日: | 1994-08-05 |
公开(公告)号: | CN1040231C | 公开(公告)日: | 1998-10-14 |
发明(设计)人: | K·克诺普 | 申请(专利权)人: | 费罗斯达尔公开股份有限公司 |
主分类号: | C21B13/00 | 分类号: | C21B13/00;C21B13/10 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 | 代理人: | 林道棠 |
地址: | 德国*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 直接 还原 或者 精矿 方法 设备 | ||
本发明涉及一种在卧式反应器中用进入流化床中的一种还原气体和一种热载体气体直接还原粉矿或者精矿砂特别是铁矿石的粉矿或精矿砂的方法。本发明还涉及用于实施该方法的设备。
近来已经发展了一系列直接还原铁矿石的方法,这些方法允许在不进行以前的造块,例如通过烧结、造球等等,直接处理世界上大量存在的粉矿和精矿砂。这里粉矿是用于炼钢生产的一种低成本的配料组分。此外与只处理块矿的方法和设备相比,使用粉矿有许多优点。这些设备是用于生产生铁的传统高炉;用于直接还原生产海绵铁的竖炉或者立式蒸馏罐。
在立式反应器中的流化床中直接还原粉矿是已知的,其中一个或多个流化床一个接着一个地串联,用固体或气体形式的含碳还原介质进行直接还原,在颗粒范围在0.1mm以下时,还原速度很高。流化床反应器能够在气体和上述范围的固体材料之间大规模地进行反应。
在对贫铁矿进行选矿时产生大量的大小范围为0.1-1.0mm的铁矿石精砂,在流化床反应器中用富CO或H2的气体还原该铁矿石精砂在技术上和经济上是令人感兴趣的。然而,在流化床反应器中,尤其是在立式反应器中的还原受到限制。因此流化床在高气流速度范围内向上受到排出速度(斯托克斯临界速度)的限制,向上受到反应器容器的流化点的限制。在高转变速度下,还原气体在短时接触后就已达到平衡,并且不能继续还原。因此,一个重要的影响因素是每单位时间通过流化床引入的气体量。
已经知道一系列用氢还原铁粉矿的方法,可是这些方法还未成熟达到工业化生产的地步(见“Die Reduktion der Eisenerze”,“Bogdandy/Engell,Springer出版社(柏林)出版,1967,225-236页)。该文描述了H-铁和Nu-铁方法,其中在H-铁方法中以低的温度、纯氢和高压进行工作,在Nu-铁方法中以中等温度、纯氢和中等压力进行工作。
在H-铁方法中,以具有三个上下重叠的流化床的反应器进行工作,两个用于还原,一个用于预热,以便在气体和矿石之间近似地达到对流作用。尽管如此,由于温度低,还原仍然进行缓慢,并且,由于平衡状态不良和不好的近似平衡的不利状态,氢的化学利用是相当低的。因此反应器的净化的废气(约为总量的94%)被引入回路,以便在高压水洗涤的每次循环中去除所形成的还原水。
Nu-铁方法与H-铁方法的区别主要是较高的反应温度(600至760℃)和较低的过压。气体利用得到改进,不过却损害了在接近矿石烧结点时控制流化床时的安全性。在低布料高度时气体利用已处于接近平衡。已有2吨日产量的半工业设备。没有消耗的氢在水洗净之后被引入循环回路中。
此外,HIB方法和FIOR方法也是已知的,作为工业生产设备在委内瑞拉已经运转或将要运转。在这两种方法中使用氢作为还原介质,其中HIB方法是从Nu-铁方法进一步发展而形成的。
在HIB(高铁团矿)方法中,细颗粒的铁矿石在一台二级立式流化床反应器中被还原,并且所产生的海绵铁被压成块状,此时使用蒸汽-甲烷-气体转化装置产生还原气体。处理过的粉矿在送入上下重叠布置的反应器之前,进行二级干燥和预热。预热过的粉矿先在位于上面的反应器中,然后在位于下面的反应器中进行还原,这两个反应都是约700℃。
一台具有400000年吨数、按照FIOR方法工作的设备已于1976在委内瑞拉运转。这台设备用总共四个反应器工作,一个预热反应器用于粉矿预热,三个串级联接的反应器用于直接还原。预热过的矿石气动地导向顺序排列的立式流化床反应器,此时矿石依次地与还原气体H2和CO成逆流地被还原。
还原气体在送向冷却装置和净化段之前,首先流过下面的最后的反应器,然后流过中间的反应器,并且经过第一个或者上面的反应器排出反应器柱。接着压缩冷却和纯化过的气体,用新鲜氢气增浓,并送回到还原过程中。
这种方法被拒绝的原因是由于配料组分的所谓的粘结、烧结,差的气体利用率以及配料未完全还原引起的。因此,低的生产率和不良的经济效果不利于不仅HIB而且FIOR方法继续流行。
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