生產生鐵或者液態鋼初級產物的方法和裝置的製作方法

2023-07-17 14:03:31 1

專利名稱：生產生鐵或者液態鋼初級產物的方法和裝置的製作方法
生產生鐵或者液態鋼初級產物的方法和裝置本發明涉及一種在熔煉單元(khmelzaggregat)，特別是熔爐氣化器 (Einschmelzvergaser)中生產生鐵或者液態鋼初級產物(flussig Stahlvorprodukt)的 方法，其中將含有鐵礦石的裝料，特別是細碎礦石，和任選的添加物在至少一個還原單元 (Reduktionsaggregat)中依靠還原氣體進行至少部分的還原。本發明還涉及一種裝置，其用於通過根據本發明的方法來生產生鐵或者液態鋼初 級產物，該裝置具有熔煉單元，特別是熔爐氣化器，和至少一個還原單元，用於依靠在熔煉 單元中在提供碳載體特別是煤、和含有氧氣的氣體情況下形成的還原氣體，來還原含有鐵 礦石的裝料和任選的添加物。現有技術中已知的是生鐵或者液態鋼初級產物可以通過熔煉還原方法來生產。具 體的，已知的是使用在熔煉單元中在供給煤情況下所產生的還原氣體，來還原含鐵的礦石。為了提高這樣的裝置的效力，DE4421673公開了在熔爐氣化器中形成的還原氣體 可以以處理過的形式用於高爐中，以便能夠使用排出氣體，並且能夠提高該方法的效率。在 這種情況中不利的是排出氣體具有對於高爐來說過高的熱值，因此該方法能夠達到的效率 受到了限制。本發明的一個目標是進一步提高該方法的效率，並具體的是降低每噸生鐵或 者液態鋼初級產物所需的煤量，目的是產生更少的二氧化碳(CO2)量。這個目標是通過權利要求1的本發明的方法和權利要求M的設備來實現的。通過本發明的方法，第一部分的該至少部分還原的裝料是在熔煉單元中在供給碳 載體(特別是煤)和含有氧氣的氣體，並且同時形成了還原氣體情況下熔化的，將該還原氣 體供給到還原單元，並且在它通過後者之後，將其作為頂部氣體抽出，其中將第二部分的該 至少部分還原的裝料供給到熔煉還原單元，進行還原和熔煉。該至少部分還原的裝料也稱 作低還原鐵(Low Reduced Iron) (LRI)，這些中間產品充當了裝料，用於生鐵生產的後續方 法步驟或者生產液態鋼初級產物。對於至少部分還原的裝料(低還原鐵(LRI))來說，通過 該方法，還可以在除了所述的熔煉單元之外的所提供的熔煉還原單元中加工，由於還原已 經部分的進行，因此在熔煉還原單元中節約相當大比例的還原劑，並且因此生鐵或者液態 鋼初級產物生產的整體平衡在所必需的加工原料(特別是煤)方面被減少。另外，熔煉還 原單元的生產率同時會提高。在所生產的全部量的至少部分還原的裝料中，僅僅第一部分 是在熔煉單元例如諸如熔爐氣化器中加工的。根據本發明方法的一種有利的改進，該第二部分的至少部分還原的裝料的量是根 據所期望的頂部氣體的量和/或排出氣體的量和/或排出氣體的品質來確定的。從至少一 個還原單元排出的還原氣體被稱作頂部氣體。在適當的處理之後，該頂部氣體可以用作能 源，該經處理的氣體可以用作其他方法中例如諸如發電中的排出氣體。排出氣體的品質是依靠氣體分析來確定，也就是說，排出氣體的組成和所形成的 熱值。排出氣體的組成取決於例如在熔煉還原單元中所產生的LRI的量等等。所產生的 LRI的量越大，排出氣體的熱值和量越低。造成此的原因是當大量的頂部氣體重新用於還原 單元中時，排出氣體中的一氧化碳(CO)和氫氣Ol2)的比例越來越低，CO2比例升高。排出 氣體的量減少，這是因為H2比例下降。較高的LRI生產具有消耗更多的H2的作用，進而導致產生了更多的水(H2O)。其是在頂部氣體洗滌器中分離的。作為排出氣體排出的和任選處理過的頂部氣體的有針對性使用的前提是特定的 供給量，因此頂部氣體的量通過還原的LRI的量而變化，因此該還原方法能夠適於加工該 頂部氣體的另外的方法的需要。根據本發明方法的另一種有利的改進，該第二部分的至少部分還原的裝料(LRI) 的量是在熔煉單元中所獲得的生鐵的量的0-1. 2倍。如果需要，該第二部分因此可以返回 0或者，增加到這樣的程度，即，其高於在熔煉單元中所生產的生鐵的量。由於這樣的事實， 即，還原氣體是在熔煉單元中產生的，因此已經證明LRI的量在規定的範圍內變化是技術 上有意義的，因此在還原單元和熔煉單元之間發現了一種有利的匹配。根據本發明，該第二部分的至少部分還原的裝料的量是10-60%，特別是 20-40%，基於加入到熔煉還原單元中的全部狗載體的鐵部分。加入到熔煉還原單元中的 LRI代替含鐵裝料。由於這樣的必要性，即，還原材料或者另外的加工輔助材料也必須在熔 煉還原單元中使用，因此已經發現有利的是使用至多最大60%的LRI。在這種情況中，技術 上常規的百分比與熔煉還原單元中全部狗載體的鐵部分有關。根據本發明方法的一種具體改進，在第二部分的該至少部分還原的裝料的情況中 和/或在熔煉單元使用的裝料的情況中，將還原程度設定為40-95%，特別是65-75%。這 些還原程度一方面確保了預還原的中間產物在下遊熔煉單元或者在熔煉還原單元中快速 的加工，因此這些單元中所必需的還原材料的量能夠保持為低。另外，該還原單元中的還 原方法可以與還原程度或者還原氣體的量或者還原氣體的組成相適應，來獲得更靈活的方 法，其能夠在寬的參數範圍內穩定進行。本發明方法的一種具體改進是提供該含有鐵礦石的裝料的至少部分的還原是在 串聯連接的成排的2-6個，特別是3或者4個還原單元中發生的，該還原氣體是與待還原的 含有鐵礦石的裝料逆流導入的。多個前後設置的還原單元使得各個還原單元中的溫度能夠 更精確地控制，該溫度進程能夠適配於各自的裝料或者還原程度。此外，各個單元可以作為 預熱單元來運行。本發明一種可能的改進是提供該含有鐵礦石的裝料和任選的添加物的還原是在 至少兩排串聯連接的還原單元中進行的，所述排是相互平行的。使用兩排或者多排串聯連 接的還原單元使得還原的裝料的量相應適配或者提高，在熔煉單元中所產生的還原氣體總 是被使用。這獲得了這樣的結果，即，至少部分還原的含有鐵礦石的裝料可以以這樣的量來 生產，即，熔煉單元和熔煉還原單元都能夠用它們來供給。根據本發明方法的一種優選的改進，將該至少部分還原的裝料送去進行壓實，特 別是熱壓實(Hei β kompaktierung)，例如諸如熱壓塊(Hei β brikettierung)。這使得還原 的裝料的處理變得更容易，特別是避免了在進一步加工中的再次氧化和形成灰塵。壓實具 有減少還原裝料的孔隙率和比表面積的作用，並且基本上消除了細碎成分。結果，抑制了進 一步加工(運輸和存儲)中的氧化，同時還改進了壓實材料的流動行為。常規的壓實方法 是用熱材料來進行的，因此所述的材料在還原單元中處理後不冷卻，而是可以直接加工。這 可以獲得這樣的結果，即，改進了能量平衡，並且在壓實或者隨後在熔煉單元或者熔煉還原 單元中可以進行直接加工。特別地，已經發現熱壓塊是有利的。根據本發明方法一種具體的改進，將該第二部分的至少部分還原的裝料，特別是代替燒結物(Sinter)，作為狗載體加入熔煉還原單元中。燒結物具有這樣的缺點，即，它首 先必須基於可燒結的鐵礦石，以複雜的方法來生產，這導致了發生氣體和灰塵形式的非常 大的有問題排放。使用前述第二部分(LRI)能夠替代相當大比例的燒結物。此外，由於已 經發生了還原，因此熔煉還原單元中所必需的碳載體特別是焦炭的量能夠相當大的降低， 因此能夠實現明顯的成本優勢。特別有利地，根據本發明，可以將熱態的至少部分還原的裝料引入到熔煉單元中 和/或熔煉還原單元中，任選地與冷的部分還原的裝料進行混合。熱的加料能夠節約能量， 並且與冷卻的部分還原裝料的混合能夠使得其溫度適配於加料或者另外的加工方法。本發明方法的一種具體的改進是提供該至少部分還原的裝料是熱壓實的，並且 為了避免氧化過程，將其冷卻，特別是通過水浴中淬火來將其冷卻。對於其中該至少部分還 原的裝料不打算或者不可能直接進一步處理的情況來說，必須冷卻該裝料，目的是避免氧 化過程，以使得所述的材料還能夠在沒有保護性氣氛的情況下存儲。已經發現在水浴中淬 火是價格有利的變型方案。根據本發明方法的一種特別有利的改進，該裝料的還原發生在還原單元的流化床 中，特別是循環或者鼓泡的流化床中。一旦達到某個流速，流體流過的固體床會形成流體化的床，也即所謂的流化床。在 高流速時，在流化床中形成氣泡。取決於裝料的顆粒形狀，粒度或者密度，這裡形成了具有的特定的固體體積比的 流化床。在這種情況中流速低於顆粒的沉降速率。這形成了壓實的懸浮層，並且具有通過 氣泡漲裂攪拌的表面。在垂直方向上的緊密混合是有利的。在非常高的流速時，從流化床中更細的顆粒的排出會增加，這些顆粒依靠旋風脫 塵器返回到固體分離。循環流化床優於鼓泡流化床之處在於明顯更高的流速，其例如通過 緊密混合還原氣體和待還原的裝料，來使得有效的還原方法成為可能。流化床的類型是根據裝料，特別是根據粒度或者粒度分布來選擇的。鼓泡流化床 用於待還原的裝料的粒度彡8mm和中值粒度d5(1是大約0. 5-2. Omm的情況。循環流化床用 於粒度是0. I-Imm和中值粒度d5Q是0. 5mm的情況。根據本發明方法的一種可選擇的改進，該裝料的還原發生在還原豎爐 (Reduktionsschachtofen)，轉筒爐(Drehrohrofen)或者轉底爐(Drehherdofen)中，並且 該裝料是以丸粒和/或塊礦的形式和/或作為燒結物來使用的。這允許在使用不同的還原 單元情況下使用不同的裝料。本發明方法另一種可選擇的改進發現，該裝料的還原發生在多層還原爐 (Reduktionsetagenofen)中的彼此疊置的層面^bene)上，並且該裝料依靠清除器進行了 受約束性輸送(ZwangsfUhrimg)。該受約束性輸送甚至允許加工具有結塊傾向的裝料。根據本發明方法的一種具體的有利改進，將剩餘的還原氣體進行脫塵，洗滌，並且 可能與頂部氣體混合和作為再循環氣體壓縮，供給到(X)2分離單元，用於從該再循環氣體中 分離至少一部分CO2,隨後作為產物氣體送入分離裝置中或者直接送入還原單元中。在洗滌 (其用於分離固體)後，在與頂部氣體混合後和在CO2分離後，剩餘的還原氣體(其不是直 接供給到還原單元中的)可以作為高品質還原氣體來重新使用。在這種情況中，還原氣體 的量會增加，並且頂部氣體可以送去用於除了用作排出氣體之外的其他用途。7
本發明方法的一種具體的改進是提供該熔煉單元中的壓力是依靠洗滌器來設定 的，該洗滌器用於洗滌剩餘的還原氣體。典型的，使用環形間隙洗滌器來洗滌該剩餘的還原 氣體，以使得反壓力和因此的該熔煉單元中的壓力，能夠容易的依靠洗滌器中流阻的變化 來設定，例如通過改變該環形間隙來設定。特別有利地，根據本發明，將產物氣體返回到分離裝置或者直接返回到還原單元 之前，將其加熱。加熱能夠有針對性地設定還原單元中的加工溫度，或者避免不想要的溫度 變化。該方法的能量平衡由此提高。根據本發明方法的一種有利的改進，在與剩餘的脫塵的還原氣體混合之前，將頂 部氣體冷卻和洗滌，並且在它返回到分離裝置或者還原單元之前，將從該頂部氣體除去的 熱用於加熱所述產物氣體。該頂部氣體的熱量被用於設定產物氣體的溫度；同時，將該熱的 頂部氣體冷卻到這樣的程度，以使得它能夠送去用於另外的使用或者處理步驟。根據本發明的一種具體的變型方案，將分離的(X)2與頂部氣體一起作為排出氣體 排出。通常，在(X)2分離單元中分離的該頂部氣體是從(X)2分離單元中作為所謂的尾氣排出 的，由該方法引起的在大多情況下少量的其他氣體是與(X)2 —起排出的。通過與一些頂部 氣體混合，能夠生產工藝氣體，其能夠送去進一步用作排出氣體。本發明方法的一種可能的改進是如下來實現的熔煉單元中再循環氣體的量和碳 載體特別是煤的量，是根據該至少部分還原的裝料的量來確定的。該熔煉單元中的煤的量 一方面確定了該熔煉單元中的溫度，另一方面還確定了還原能夠利用的還原氣體的量。因 此，該方法可以通過在寬的參數範圍內或者量範圍內適配加工材料例如諸如煤來進行。根據本發明，將還原氣體在還原單元中在供給氧氣的情況下部分地燃燒，其中供 給氧氣用來設定該還原單元的溫度。結果，能夠有針對性設定或者改變還原單元的溫度，由 此改變還原單元中的加工溫度。如果使用多個還原單元，則部分燃燒可以在每個還原單元 中進行，以使得每個還原級能在它的溫度和還原氣體的還原能力方面受到影響。本發明方法的一種合適的改進提供了 將該裝料與添加劑混合，特別是下面的添 加劑石灰石，生石灰，熟石灰，白雲石，煅燒或者水合白雲石或者石英，並且優選在加入到 至少一個還原單元之前進行乾燥，該裝料和該添加劑具有大致相同的粒度。與輔助劑有利 的混合使得基本均勻的還原成為可能，其中粒度必須以如下方式適配，即，能夠確保短的還 原時間和均勻的還原。在高的，臨界含溼量的裝料的情況中(典型的含溼量值是超過8% )， 還原單元中的能源消耗通過事先的乾燥而減少。還發現乾燥在較低的含溼量的情況中(從 大約4%的含溼量開始)也是有利的，因為這保證了裝料在傳輸系統和供料容器中的流動 性。在低的含溼量的情況中，裝料也可以不事先乾燥來使用。使用本發明的設備，該還原單元的能力能夠以這樣的方式適配，S卩，用熔煉單元來 實現更大量的還原裝料，該熔煉單元還充當了還原氣體發生器。該下遊熱壓實允許生產塊 狀形式的至少部分還原的裝料，形成用於生鐵生產的高品質裝料。基於至少兩排平行的串 聯連接的還原單元，該裝置能夠非常靈活地運行。這裡通常為具有3或者4個還原單元的 排。例如，對於維修工作來說，可以僅僅運行一排的還原單元，而其他排處於維修中。此外， 可以想到在寬範圍內適配至少部分還原的裝料的量，其中碳載體的量不必提高，或者僅僅 稍微提高。本發明裝置的一種可能的變型方案是提供用於熱壓實的裝置之一與加料容器或者還原豎爐相連，來接收或者進一步還原該壓實的至少部分還原的裝料，該容器或者豎爐 設置在熔煉單元上方，以使得加料能夠進入熔煉單元中。使用還原豎爐來將加料添加到熔 煉單元中能夠避免該壓實的和至少部分還原的裝料的氧化，即使向熔煉單元中的加料存在 延遲也能夠避免氧化。一種非常簡單的方案是通過使用加料容器來獲得的，這裡還可以提 供保護氣體來避免氧化過程。從加料容器或者還原豎爐的加料可以藉助於卸料元件例如螺 杆輸送機，清除器或者旋轉室轉移裝置，通過重力或者通過傳輸裝置來進行。根據本發明裝置的一種具體的變型方案，用於熱壓實的裝置之一與用於淬火的裝 置相連，來淬火該壓實的、至少部分還原的裝料。直接淬火和相關的冷卻能夠避免不想要的 氧化過程；這能夠明顯提高該至少部分還原的裝料的存儲時間。根據本發明裝置的一種特別有利的實施方案，將用於熱壓實的裝置之一以如下方 式連接到熔煉還原單元上，特別是高爐，電矮豎爐或者熔池爐中使得該壓實的至少部分還 原的裝料能夠引入到熔煉還原單元中。因此，將該熔煉單元連接到一個或多個所述還原單 元和另外的熔煉還原單元上，以便能夠向熔煉單元或者熔煉還原單元中靈活地加料。總而 言之，單元的連接能夠實現伴隨著明顯更少量的(X)2的生鐵生產。可以根據需要選擇爐子 的類型，以使得與大部分現有的裝置相組合成為可能，例如通過添加熔煉單元和還原單元。本發明裝置的一種可能的實施方案是如下來實現的將該熔煉單元經由管線連接 到分離裝置，特別是乾燥脫塵裝置，優選是旋風脫塵器或者還原旋風脫塵器，用於分離還原 氣體中的灰塵，該脫塵的還原氣體可以經由還原氣體供給管線供給到(多個)成排的還原 單元。該脫塵能夠通過消除細碎物質和灰塵來提高還原氣體的氣體品質。使用乾燥脫塵 裝置能夠抑制該還原氣體的冷卻，因此所述的氣體能夠大量供給到一個或多個所述還原單 元，而無需任何另外的加熱。本發明裝置的一種另外可能的實施方案是如下來實現的以這樣的方式將該還原 氣體供給管線連接到用於剩餘的還原氣體的洗滌器，即，還原單元不需要的還原氣體能夠 被排出和洗滌。在這樣的方式中，可以導出一些還原氣體，並且單獨處理它，特別是通過洗 滌器處理，以便基本上消除固體。剩餘的，清潔的還原氣體然後可以送去進一步使用。根據本發明裝置的一種特別有利的實施方案，洗滌器是依靠再循環氣體管線連接 到(X)2分離單元的，特別是基於具有壓力變化或者吸附方法的吸附方法的(X)2分離單元，用 於從經洗滌的還原氣體中分離出CO2,由此形成的產物氣體能夠依靠產物氣體管線供給到 分離裝置或者還原單元。該(X)2分離單元可以基於不同的工藝或者所述的方法來使用；除了物理吸附方法 之夕卜，例如諸如基於作為溶劑的冷甲醇的低溫甲醇洗工藝(Rectisolprozess)，還可以使用 化學吸附，例如基於單乙醇胺的MEA方法和基於二乙醇胺的DEA方法或者基於碳酸鉀和抑 製劑的Benfield方法。作為這些已知方法的一種備選方案，還可以使用吸附方法，特別是 使用變壓法，該方法使用分子篩的與壓力相關的選擇性吸附行為。在這方面，特別有利的是 低壓階段在低於大氣壓的壓力運行，如通常的具有真空-變壓法。根據本發明裝置的一種有利的實施方案，將至少一排的還原單元經由頂部氣體排 出管線連接到再循環氣體管線，以使得從還原單元排出的頂部氣體能夠與經洗滌的剩餘的 還原氣體混合，並且能夠依靠壓縮機供給到CO2分離單元。通過包括頂部氣體，能夠使得剩 餘的還原氣體和頂部氣體不含CO2,由此產生具有高還原能力的還原氣體。以此方式獲得的產物氣體能夠作為高品質還原氣體重新用於還原單元中，以使得更大量的裝料能夠被還 原，而無需在熔煉單元中使用更多的碳載體。本發明裝置的一種特別有利的實施方案是如下來實現的頂部氣體管線和產物氣 體管線每個具有至少一個熱交換器，用於冷卻頂部氣體和加熱產物氣體，其中可以將從頂 部氣體中除去的熱供給到產物氣體。以此方式，能夠從頂部氣體中抽取熱，由此相應冷卻非 常熱的頂部氣體，並且在產物氣體引入到還原氣體之前對其進行加熱。根據本發明裝置的一種有利的實施方案，提供至少一個氧化物乾燥器，用於混合 和乾燥含有鐵礦石的裝料和任選的添加物，所述的乾燥器經由傳輸裝置和供料容器連接到 還原單元排。該乾燥和混合實現了均勻的混合物，這使得在還原單元中進行均勻的還原成 為可能。本發明在下面作為舉例，基於非限定性的示例性實施方案和附圖進行描述。

圖1表示了一種細碎礦石直接還原-熔煉方法的過程圖；圖2表示了根據本發明的一種細碎礦石直接還原方法的過程圖；圖3表示了基於與高爐組合的具有用於(X)2分離的變壓過程的本發明裝置的方法 實施例，；圖4表示了基於與高爐組合的具有用於(X)2分離的真空變壓過程的本發明裝置的 方法實施例；圖1表示了一種過程圖和裝置，用於細碎礦石的直接還原/熔煉方法。在熔煉單 元例如諸如熔爐氣化器1中，在加入碳載體例如諸如煤情況下熔化至少部分還原的細碎礦 石，其中形成還原氣體，將該氣體引入到成排的串聯連接的還原單元R1-R4中。其中該還原 氣體相對於待還原的細碎礦石和任選的添加物逆流流動，其在供給到還原單元R4之前進 行混合和乾燥。該至少部分還原的細碎礦石在熱壓實單元12中製成塊形，並且引入到加料 容器沈中，大部分同時仍然是熱的，並且在熔煉單元1中熔煉成生鐵RE。該加料容器也可 以配置為還原豎爐。還原氣體處理另外的細節基於圖2進行更詳細的解釋。圖2表示了根據本發明的一種過程圖和裝置，用於細碎礦石的直接還原/熔煉方 法。該裝置具有兩排串聯連接的還原單元R1-R4，其彼此平行排列和連接，因此，類似於根據 圖1所示的圖，該還原氣體是相對於用還原氣體至少部分還原的裝料逆流進入該還原單元 的。這兩排都是依靠來自熔煉單元1的還原氣體，通過還原氣體管線來供料的。但是，本發明的方法還可以用圖1的裝置來運行，其中還原僅僅是在一排串聯連 接的還原單元中運行的。還原氣體是如下來產生的將碳載體，例如塊煤K或者細煤或者煤灰KS加入到 熔煉單元1中。細煤或者煤灰在這種情況中是噴入到熔煉單元中的。將生鐵RE與熔渣一 起從熔煉單元1中抽出。在將還原氣體在乾燥分離裝置例如諸如旋風脫塵器2中清潔之後，將該還原氣體 供給到還原單元。將在分離裝置2中分離的固體返回到熔煉單元1。在分離裝置2中清潔後，將剩餘的還原氣體供給到洗滌器3，並進一步清潔。該洗 滌器可以例如配置為環形間隙洗滌器，可以通過設定該環形間隙來調節穿過該洗滌器的通 流量，以使得熔煉單元1中的壓力能夠依靠洗滌器3進行調節。該洗滌還原氣體然後可以與頂部氣體混合，其是從還原單元R4抽出的，並且作為再循環氣體依靠壓縮機4供給到(X)2分離裝置5。主要含有(X)2的分離的氣體部分是作為 尾氣經由尾氣管線6排出的，尾氣管線6連通到排出氣體管線7中，以使得剩餘的頂部氣體 能夠與尾氣一起作排出氣體EG排出。清除了(X)2的再循環氣體是作為產物氣體，經由產物 氣體管線8導入到分離裝置2中或者直接導入到還原單元R 1中的。該頂部氣體可以依靠熱交換器9，9a冷卻，由此提取的熱被供給到熱交換器10和 用於加熱產物氣體。此外，在該熱交換器中冷卻後，頂部氣體可以在洗滌器16，16a中進行 清潔。將該還原氣體以及任選的產物氣體供給到還原單元R1。這些氣體相對於裝料E和 任選的添加物Z逆流流過所述的還原單元。還原單元R4是作為預熱單元運行的，用於預熱 裝料和添加物。該裝料和添加物首先在氧化物乾燥器11中混合和乾燥，並且經由合適的裝 置供給到還原單元R4。該至少部分還原的裝料和任選的添加物從這兩排中的還原單元Rl中排出，並且 供給到兩個用於熱壓實的裝置12和13，目的是生產塊狀產物，例如諸如磚(Brikett)。該產物可以供給到淬火裝置14，例如諸如淬火盆，並且冷卻，目的是能夠避免氧化 過程。在還原中產生的塊狀產物(其包含至少部分還原的裝料例如細碎礦石，特別是細碎 鐵礦石，和任選的添加物)被稱作低還原鐵(LRI)，並且代表了用於熔煉還原方法的高品質 裝料。該LRI可以在熱態直接加入到熔煉還原單元15中，這有利的是高爐。備選地，冷 LRI或者熱和冷LRI的混合物也可以加入到熔煉還原單元中。至少部分還原的裝料，和任選 的添加物可以作為磚或者處於其他塊狀狗載體引入到熔煉還原單元中，代替燒結物，目的 是節省對於至少一些燒結物的需要。這使得能夠在燒結裝置中，燒結方法中節約大量的燒 結物和/或丸粒和/或塊礦。燒結物的節約是特別有利地，因為在燒結過程中發生的廢氣， 和其所需的焦炭，能明顯減少。此外，高爐中所需的焦炭量也會減少，引入代替燒結物而引 入的LRI降低了能量消耗率。同時，該降低的焦炭能量消耗率能夠提高高爐的比輸出。一 種可能的加工路線是在下面，通過基於圖3的具體實施例來提出的。該裝置包含一排19個串聯連接的還原單元，其與熔煉單元相連，在實際情況中是 與熔爐氣化器1相連。這種設備已知為FINEX 裝置18。另外，熔爐氣化器1與另外一排 21個串聯連接的還原單元相連。在這一排中所產生的至少部分還原的裝料和添加物被稱作 低還原鐵(LRI)。這種設備20相應的稱作LRI裝置。該LRI裝置類似的是用來自熔爐氣化 器1的還原氣體來運行的，以使得兩排還原單元是彼此基本平行來運行的。該LRI通常的 還原程度是60-70%。礦石22的精砂(Konzentrat)，特別是鐵礦石的精砂被考慮作為裝料，基於天然存 在的富含鐵氧化物的礦石來生產礦石精砂。除了該精砂之外，使用燒結的礦石23。它們是 通常加入到燒結裝置中，並且具有小粒度的礦石，也就是說，被分類為細碎礦石。此外，使用煤M和添加物25，將煤加入到熔爐氣化器中來產生還原氣體和來熔煉 生鐵。基於年度· 4百萬噸的精砂· 1. 7百萬噸的燒結礦石
· 1. 7百萬噸的煤· 0. 7百萬噸的添加物 來自氧氣裝置17的130000Nm3/h的氧氣，每年能夠生產大約· 2百萬噸生鐵和· 2. 2 百萬噸 LRI ；該2. 2百萬噸的LRI可以供給到熔煉還原單元例如諸如高爐中，來替代燒結物。另 外，生產了能量含量為大約364MW的排出氣體EG，並且可以送去進行外部使用，例如用於發 電廠中。基於LRI和燒結物，焦炭和添加物，因此在高爐中能夠生產大約4百萬噸的生鐵。在高爐中使用LRI使得能夠用LRI取代至多60%的燒結物，這可以通過適配高爐 的運行模式來進一步提高。結果，燒結裝置能夠製成更小的尺寸，或者燒結廢氣和燒結所需 的焦炭會減少。另外的優點是高爐所需焦炭量會相應減少；使用LRI批料作為全部!^e載體的 40-50%的鐵部分，可以節約大約150-200kg焦炭/噸生鐵。運行具有LRI裝置和高爐 的FINEX 裝置，大約25-40%總量的生鐵是依靠FINEX 裝置的熔煉單元來生產的，大約 60-75%是依靠高爐生產的。除了減少的焦炭和碳載體整體消耗之外，在本發明方法的情況 中還產生了較少的排出氣體，因此能夠確保整體更有效的方法，並且具有更低的環境負擔。 因此，能夠實現生產每噸的生鐵時相當大的成本優勢。所規定的量受到所用的CO2分離裝 置類型的影響。在圖4中，表示了改進的(X)2分離裝置的效果。使用真空變壓法來代替變壓法，用 於從再循環氣體中分離CO2,以使得通過所述裝置能夠生產的LRI的量可以相當大的提高。 採用所述量的精砂，燒結礦石和添加物，LRI的量由此成功地從大約2. 2百萬噸升高到2. 8 百萬噸，同時減少了排出氣體的量。所需的碳載體的量保持不變。當使用該真空變壓法時， 排出氣體EG的熱值降低。由此該方法使用了仍然更有效的CO2分離，其是通過將最小壓力 降低到幾乎真空水平來實現的。附圖標記列表1熔煉單元2分離裝置3洗滌器4壓縮機5 CO2分離裝置6尾氣管線7排出氣體管線8產物氣體管線9,9a熱交換器10熱交換器11氧化物乾燥器12，13用於熱壓實的裝置14用於淬火的裝置
15熔煉還原單元16，16a 洗滌器17氧氣裝置18 FINEX. 裝置19串聯連接的還原單元(Rl，R2，R3，R4)排20 LRI 裝置21另一排串聯連接的還原單元(Rl，R2，R3，R4)22礦石精砂23燒結礦石24 煤25添加物26加料容器
權利要求
1.在熔煉單元，特別在熔爐氣化器中生產生鐵或者液態鋼初級產物的方法，其中將含 有鐵礦石的裝料，特別是細碎礦石，和任選的添加物在至少一個還原單元中依靠還原氣體 進行至少部分的還原，特徵在於第一部分的該至少部分還原的裝料是在熔煉單元中在向其 中供給碳載體，特別是煤，和含有氧氣的氣體，並且同時形成了還原氣體的情況下熔化的， 和特徵在於將該還原氣體供給到還原單元，並且在該還原氣體通過後者之後，將其作為頂 部氣體或者作為排出氣體抽出，將第二部分的該至少部分還原的裝料供給到熔煉還原單 元，進行還原和熔煉。
2.權利要求1的方法，特徵在於該第二部分的至少部分還原的裝料的量是根據所期望 的頂部氣體的量和/或排出氣體的量和/或排出氣體的品質來確定的。
3.權利要求1或者2的方法，特徵在於第二部分的該至少部分還原的裝料的量為在熔 煉單元中所獲得的生鐵的量的0-1. 2倍。
4.上述權利要求之一的方法，特徵在於第二部分的該至少部分還原的裝料的量是 10-60%，特別是20-40%，基於加入到熔煉還原單元中的全部!^e載體的鐵部分。
5.上述權利要求之一的方法，特徵在於在第二部分的該至少部分還原的裝料的情況中 和/或在熔煉單元使用的裝料的情況中，將還原程度設定為40-95%，特別是65-75%。
6.上述權利要求之一的方法，特徵在於該含有鐵礦石的裝料的至少部分的還原是在串 聯連接的成排的2-6個，特別是3或者4個還原單元中發生的，其中該還原氣體是與待還原 的含有鐵礦石的裝料逆流導入的。
7.上述權利要求之一的方法，特徵在於該含有鐵礦石的裝料和任選的添加物的還原是 在至少兩排串聯連接的還原單元中進行的，所述排是相互平行的。
8.上述權利要求之一的方法，特徵在於將該至少部分還原的裝料送去進行壓實，特別 是熱壓實，例如諸如熱壓塊。
9.上述權利要求之一的方法，特徵在於將該第二部分的至少部分還原的裝料作為鐵載 體加入熔煉還原單元中，特別是代替燒結物。
10.上述權利要求之一的方法，特徵在於將熱態的至少部分還原的裝料引入到熔煉單 元中和/或熔煉還原單元中，任選地與冷的部分還原的裝料進行混合。
11.權利要求1-9之一的方法，特徵在於該至少部分還原的裝料是熱壓實的，並且為了 避免氧化過程，將其冷卻，特別是通過水浴中淬火將其冷卻。
12.上述權利要求之一的方法，特徵在於該裝料的還原發生在還原單元的流化床中，特 別是循環或者鼓泡的流化床中。
13.權利要求1-11之一的方法，特徵在於該裝料的還原發生在還原豎爐，轉筒爐或者 轉底爐中，並且該裝料是以丸粒和/或塊礦的形式和/或作為燒結物來使用的。
14.權利要求1-11之一的方法，特徵在於該裝料的還原發生在多層還原爐中的彼此疊 置的層面上，並且該裝料依靠清除器進行了受約束性輸送。
15.上述權利要求之一的方法，特徵在於將從熔煉單元抽出的還原氣體，特別是處於幹 燥態的該氣體，在分離裝置中，優選是在旋風脫塵器或者還原旋風脫塵器中進行脫塵，並且 供給到所述至少一個還原單元中。
16.上述權利要求之一的方法，特徵在於將剩餘的還原氣體進行脫塵，洗滌，並且任選 地與頂部氣體混合和作為再循環氣體壓縮，供給到(X)2分離單元，用於從該再循環氣體中分離至少一部分CO2,隨後作為產物氣體送入分離裝置中或者直接送入還原單元中。
17.上述權利要求之一的方法，特徵在於該熔煉單元中的壓力是依靠洗滌器來設定的， 該洗滌器用於洗滌剩餘的還原氣體。
18.權利要求16或者17的方法，特徵在於在將產物氣體返回到分離裝置或者直接返回 到還原單元之前，將該產物氣體加熱。
19.權利要求16-18之一的方法，特徵在於在與剩餘的脫塵的還原氣體混合之前，將頂 部氣體冷卻和洗滌，並且在它返回到分離裝置或者還原單元之前，將從該頂部氣體除去的 熱用於加熱所述產物氣體。
20.權利要求16-19之一的方法，特徵在於將分離的(X)2與頂部氣體一起作為排出氣體 排出。
21.權利要求16-20之一的方法，特徵在於熔煉單元中再循環氣體的量和碳載體特別 是煤的量，是根據該至少部分還原的裝料的量來確定的。
22.上述權利要求之一的方法，特徵在於將所述還原氣體在所述還原單元中在供給氧 氣的情況下部分地燃燒，其中供給氧氣用於設定該還原單元的溫度。
23.上述權利要求之一的方法，特徵在於將該裝料與添加劑混合，特別是下面的添加 劑石灰石，生石灰，熟石灰，白雲石，煅燒或者水合白雲石或者石英，並且優選在加入到至 少一個還原單元之前進行乾燥，該裝料和該添加劑具有大致相同的粒度。
24.裝置，其用於通過權利要求1-23之一的方法，來生產生鐵或者液態鋼初級產物，該 裝置具有熔煉單元(1)，特別是熔爐氣化器，和至少一個還原單元(Rl，R2，R3，R4)，用於依 靠在熔煉單元(1)中在向其中提供碳載體特別是煤，和含有氧氣的氣體情況下形成的還原 氣體，來還原含有鐵礦石的裝料和任選的添加物，特徵在於提供了至少兩排2-6個，特別是 3或者4個串聯連接的還原單元，其中在每排還原單元的下遊是用於熱壓實，特別是熱壓 塊，的裝置(12，13)。
25.權利要求M的裝置，特徵在於用於熱壓實的裝置(12，13)之一與加料容器06)或 者還原豎爐相連，來接收或者進一步還原該壓實的至少部分還原的裝料，其中該容器或者 豎爐設置在熔煉單元(1)上方，以使得能夠加料到熔煉單元(1)中。
26.權利要求M或者25的裝置，特徵在於用於熱壓實的裝置(12，13)之一與用於淬火 的裝置(14)相連，來淬火該壓實的、至少部分還原的裝料。
27.權利要求M16之一的裝置，特徵在於將用於熱壓實的裝置(12，13)之一以如下方 式與熔煉還原單元(15)，特別是高爐、電矮豎爐或者熔池爐，在其中該壓實的至少部分還原 的裝料可以被引入到熔煉還原單元(15)中。
28.權利要求對-27之一的裝置，特徵在於將該熔煉單元(1)經由管線連接到分離裝 置(2)，特別是乾燥脫塵裝置，優選是旋風脫塵器或者還原旋風脫塵器，用於分離還原氣體 中的灰塵，該脫塵的還原氣體能夠經由還原氣體供給管線供給到多個成排的還原單元(19， 21)。
29.權利要求M-觀之一的裝置，特徵在於以這樣的方式將該還原氣體供給管線連接 到用於剩餘的還原氣體的洗滌器使得還原單元不需要的還原氣體能夠被排出和洗滌。
30.權利要求四的裝置，特徵在於洗滌器(3)依靠再循環氣體管線連接到CO2分離單 元(5)，特別是基於具有壓力變化或者化學吸附過程的吸附方法的CO2分離單元(5)，用於從洗滌還原氣體中分離出CO2，其中在此形成的產物氣體能夠經由產物氣體管線供給到分 離裝置(2)或者還原單元(Rl，R2，R3，R4)。
31.權利要求30的裝置，特徵在於將至少一排的還原單元(19，21)經由頂部氣體排出 管線連接到再循環氣體管線，以使得從還原單元(R1，R2，R3，R4)排出的頂部氣體能夠與經 洗滌的剩餘的還原氣體混合，並且能夠經由壓縮機⑷供給到CO2分離單元(5)。
32.權利要求31的裝置，特徵在於頂部氣體管線和產物氣體管線每個具有至少一個熱 交換器(9，9a)，用於冷卻頂部氣體和加熱產物氣體，其中能夠將從頂部氣體中除去的熱供 給到產物氣體。
33.權利要求對-32之一的裝置，特徵在於提供至少一個氧化物乾燥器(11)，用於混合 和乾燥含有鐵礦石的裝料和任選的添加物，其中所述的乾燥器經由傳輸裝置和供料容器連 接到多個成排的還原單元(19，21)。
全文摘要
提出了一種在熔煉單元(1)中，特別是在熔爐氣化器中生產生鐵或者液態鋼初級產物的方法，含有鐵礦石的裝料和任選的添加物是在至少一個還原單元(R1，R2，R3，R4)中依靠還原氣體來至少部分進行還原的。根據本發明，第一部分的該至少部分還原的裝料是在熔煉單元(1)中在向其中供給碳載體和含有氧氣的氣體、並且同時形成了還原氣體的情況下熔化的。將該還原氣體供給到還原單元(R1，R2，R3，R4)中，並且在它通過後者之後，將其作為頂部氣體抽出，將第二部分的該至少部分還原的裝料供給到熔煉還原單元(15)中，進行還原和熔煉。
文檔編號C21B13/14GK102057060SQ200980121147
公開日2011年5月11日 申請日期2009年4月27日 優先權日2008年6月6日
發明者C·博姆, J·L·申克, J-F·普勞爾 申請人:西門子Vai金屬科技有限責任公司