[發明專利]氫冶金法

無效

• 申請號: 200810046129.0
• 申請日: 2008-09-23
• 公開（公告）號: CN101768651A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 樊顯理
• 申請（專利權）人: 樊顯理
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C01B3/24;C01B3/50;C25B1/02
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

1.一種氫冶金法，其特征在于：

(1)兩步三快基本工藝循環：

第一步，用氫冶金預還原爐對鐵精礦粒料，包括5～15mm鐵精塊礦粒料、或市場鐵精粉礦制粒得到的粒徑為5～20mm的鐵精粉礦粒料，進行富氫H₂≥80％，高溫1200～1400℃，高壓0.2～2MPa，快速預還原，生產還原度≥70％的海綿鐵；優選采用粒度<0.1mm的市場細磨精選鐵精粉礦制粒得到的粒徑為5～20mm的精選鐵精礦粒料，進行富氫H₂≥90％，低溫700～1200℃，高壓0.2～2MPa，快速預還原，生產還原度≥80％的海綿鐵，均以保溫密閉方式輸送給氫冶金冶煉裂解爐；

第二步，用氫冶金冶煉裂解爐，實現天然氣或煤層氣、頁巖氣、地下煤制氣、沼氣、可燃冰氣化氣；以及褐煤等高含氫煤干粉、植物干粉、藻類干粉等，配以氫或烴類燃氣作載氣；通過其空心電極形成射流穿過其3000℃以上高溫直流等離子弧弧心在高溫缺氧條件下瞬間快速裂解為高溫氫，和高溫碳黑；高溫氫以尾氣形式輸出直接供給氫冶金預還原爐為該爐高溫富氫快速預還原生產海綿鐵提供氫源；同時裂解產生的碳黑進入熔融高溫鐵液融池制造熔融高溫飽和含碳鐵液；對氫冶金預還原爐輸入的海綿鐵進行快速熔融終還原和渣鐵分離，生產出鐵水或半鋼；從而完成氫冶金兩步三快基本工藝循環連續生產；

(2)冶金余熱高溫水蒸汽電解制氫：利用氫冶金預還原爐高溫高焓尾氣余熱，生產600～1000℃高溫水蒸氣，再用質子導體固體電解質高溫水蒸氣電解槽堆，或氧離子導體固體電解質高溫水蒸氣電解槽堆，對所產生的高溫水蒸氣，實施低能耗高溫水蒸電解制氫；其中質子導體固體電解質高溫水蒸氣電解槽堆所制得的高溫純氫，可直接回饋給氫冶金預還原爐，作為生產海綿鐵的補充氫源，以便將每噸鐵水的天然氣等烴類燃氣消耗量降低至100m³以下；而用氧離子導體固體電解質高溫水蒸氣電解槽堆所制得的氫，含有大量水蒸氣，需經本冶金系統的尾氣處理系統冷卻分離提純，并再次通過換熱器吸熱升溫，然后回再饋給氫冶金預還原爐，其副產氧經干燥處理可回收利用；

(3)尾氣分離及CO變換制氫：對經過換熱生產水蒸汽降溫后的氫冶金預還原爐尾氣，繼續進行除塵、換熱、袋濾、洗滌、脫硫、CO變換、氣體分離，回收氫、二氧化碳、納米碳黑、氬、和硫；將所回收的工業純氫，部分饋入氫冶金裂解冶煉爐的氫冷卻系統，對氫冶金裂解冶煉爐進行氫冷卻和熱回收，部分饋入尾氣換熱系統進行吸熱升溫，然后再將兩部分熱氫均回饋給氫冶金預還原爐，富余部分冷工業純氫無需吸熱升溫可以直接輸出作為氫能源汽車的氫能源；所回收的氬，則用于系統設備啟、停、維修、氣壓密封、和氫冶金裂解冶煉爐前爐出鐵出渣時，驅除其中空氣，以及作為固體電解質高溫水蒸汽電解槽的去極化氣等，可反復回收循環利用。