[發明專利]制備在金屬制造方法中使用的還原劑的方法和設備、使用所述設備的金屬制造方法和金屬制造裝置

有效

• 申請號: 200880015245.4
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN101688258A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: M·B·德尼思;J·祖德瑪;J·M·林克;H·K·A·梅耶
• 申請（專利權）人: 科魯斯技術有限公司
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C21B13/14;C10B7/10;C10B47/44;C10B49/02;C21C5/56
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 柳 冀

本發明涉及制備在金屬制造方法中使用的具有高溫的還原劑的方 法和設備和使用所述設備的金屬制造方法和裝置。

使用還原劑的金屬制造方法在本領域中眾所周知。EP?0?936?272 公開了一種冶煉金屬礦石即鐵礦石的方法和設備，其中將氧化鐵和作 為還原劑的熱炭進料到一級反應器中以還原氧化鐵并由此生成元素鐵 的熔池，產生含氧化鐵的熔渣層。

該熱炭在二級反應器中通過部分氧化揮發性物質由包含固定碳和 含烴揮發物的含碳物質來制備。在二級反應器中同時產生包含烴、CO、 CO₂、水蒸汽和H₂的燃料氣體，其具有大于0.25的CO∶CO₂比。使這種燃 料氣體燃燒，以使得產生噴射火焰，將該火焰導入由氧化鐵組成的熔 渣層中。

該一級反應器可包括轉爐和在其頂部的熔融用旋風分離器，也稱 為旋風分離器轉爐(CCF)。將鐵礦石細粒引入熔融用旋風分離器中。將 氧氣和來自轉爐的氣體物流形式的燃料也引入熔融用旋風分離器中。 結果是，鐵礦石被預還原并熔融。由于旋風作用，將液體金屬物流與 氣體物流分離。

液態的預還原了的鐵礦石沿熔融用旋風分離器的內壁向下流入轉 爐中，在那里發生進一步或最終還原。轉爐中所需的還原劑以來自二 級反應器的熱炭、煤或它們的組合的形式引入。使用一個或多個噴槍 將氧氣引入轉爐中。在二級反應器中，可使用氧化劑如(富氧)空氣或 氧氣部分氧化煤。二級反應器的實例包括適于具有窄粒度分布的粒狀 煤原料的流化床、適于具有較寬粒度分布的粒狀煤原料的噴射床反應 器和采用粉碎的煤原料的載流反應器。

EP?0?726?326公開了通過在熔融用旋風分離器中在預還原段然后 在作為冶金容器的轉爐中在最終還原段直接還原鐵礦石來生產熔融金 屬即生鐵的方法和裝置。這種已知方法包括輸送鐵礦石到在預還原段 中的熔融用旋風分離器中并借助于來源于冶金容器中的最終還原段的 還原性工藝氣體在那里將其預還原的步驟。

還原性工藝氣體在熔融用旋風分離器中的后燃也通過供應氧氣進 行，以使得熔融用旋風分離器中的鐵礦石至少部分熔融。預還原的且 至少部分熔融了的鐵礦石從熔融用旋風分離器向下進入在位于下方的 冶金容器中。在冶金容器中的最終還原通過直接供應固體顆粒形式的 煤到熔渣層和供應氧氣到冶金容器中而在熔渣層中實現，由此生成還 原性工藝氣體。這種還原性工藝氣體通過供應氧氣部分后燃。該部分 后燃在熔渣層中至少部分實現，以使得后燃比率不大于0.55。剩余的 還原性工藝氣體在熔融用旋風分離器中消耗。據說盡管在冶金容器中 后燃程度低，但仍得到低的煤消耗。這種已知方法產生的具有較大化 學能含量的排出氣體越多，設定的后燃比率越低。該方法還容許使用 較低廉的高揮發性煤。

WO?2004/031324公開了一種在熱解條件下處理物料的方法和裝 置。這種已知裝置包括外殼，其中提供有擠出螺桿。待處理的原料的 實例包括產生炭或焦炭的煤。該螺桿配置降低了與反應期間塑性相有 關的問題，如影響傳熱和加工性能的粘結、差的混合性質。還據說這 種已知裝置本身可用來使用還原劑將鐵礦石還原為鋼。

雖然以上論述的現有技術說明了各種改善制鐵工藝的努力，但仍 然需要進一步優化這些工藝，特別是鑒于煤消耗、能量消耗和環境上 有害的副產物如二氧化碳的排放。

本發明的第一目標是以能量有效的方式制備還原劑如部分炭化了 的煤。

本發明的一個目標是減少金屬制造中的煤消耗。本發明的其它目 標是減少金屬制造中的CO₂排放。

又一目標是使煤被一種或多種替代能源(部分)代替，由此容許CO₂排放進一步減少。

另一目標是提供所產生的具有高CO₂含量的廢氣，它可以在不需要 成本高的CO₂捕獲措施的情況下再次使用或儲存。

根據本發明的第一方面，提供了在金屬制造方法中使用的具有高 溫的還原劑的制備方法，包括

a)使用熱源加熱含碳原料的熱解步驟，其中將所述原料熱解到至 多80％變成具有高溫的部分炭化了的含碳產物的程度并由所述含碳原 料產生包含揮發性物質的熱解廢氣，

b)燃燒所述熱解廢氣的燃燒步驟，由此產生燃燒廢氣，