[發明專利]利用氫氧混合氣體的低碳制造鐵的方法和設備

在審

• 申請號: 202210065882.4
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114561499A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 玄長洙;丁良淑
• 申請（專利權）人: EE有限公司;氫環環保科技（上海）有限公司
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00;C21B11/00;F01K27/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 孫微

本申請公開了使用布朗氣制造鐵的方法和使用布朗氣制造鐵的設備。通過將鐵粉礦和碳源引入窯中并將通過燃燒布朗氣產生的火焰供應至窯中生產生鐵。通過將生鐵引入熔化爐中并將通過燃燒布朗氣產生的火焰供應至熔化爐中生產鐵。由于將通過燃燒布朗氣產生的火焰用于制造鐵的工藝，因此能夠在不使用焦炭的情況下供應高溫熱源。此外，由于在制造鐵的工藝過程中，顯著減少了有害物質的產生，因此，能夠環境友好地制造鐵。

技術領域

本申請涉及利用混合有氫氣和氧氣的布朗氣低碳制造鐵的方法和設備。

背景技術

通常將使用高爐的方法用于在鋼鐵廠中制造鐵，并且通過以下工藝進行。

首先，第一步驟是使用煤(煙煤)生產焦炭，并且通過對鐵粉礦進行燒結生產球團狀或塊狀燒結礦。

第二步驟是通過混合鐵粉礦和焦炭，然后燃燒并加熱該混合物，從而得到生鐵。該過程可以由以下化學反應表示。(以下反應的反應式并不是嚴格意義上的化學式，而是表示反應前后的物質，因此，沒有描述分子或元素的數量，如果描述了分子或元素的數量，則能夠成為完整的化學式。這同樣適用于下文中的描述。)

Fe₂O₃,FeO(鐵粉礦)+C(焦炭)→FeC(生鐵)+CO₂

該過程是通過使用焦炭還原鐵粉礦獲得FeC生鐵的過程。在該過程中，鐵粉礦中的氧(O)與焦炭中的碳(C)結合從而生成了二氧化碳。焦炭用作還原劑以及熱源。

第三步驟是通過在高爐中加熱生鐵獲得鐵。該過程可以由以下化學反應表示。

FeC(生鐵)+O₂→Fe+CO₂

即，生鐵中的碳通過在高爐中的加熱過程與氧氣反應而被除去，從而產生鐵(Fe)，并且在該過程中，生成CO₂。

如上所述的常規的鐵的制造工藝中具有以下問題。

在上述第一步驟中，在燃燒煤以生產焦炭的過程中，會產生大量的二氧化碳，同時還會產生大量的有害物質，如NO_x。此外，焦炭生產需要單獨的焦化設備，這導致整個鐵的制造工藝的成本增加。

由于焦炭用作還原劑以及熱源，因此，即使在制造鐵的工藝中產生諸如二氧化碳之類的有害物質，它也已經應用于一般的鐵的制造工藝中。然而，隨著近年來環境意識的提高和法規的加強，進一步強調了將這些有害物質的生成限制在一定水平的義務。因此，在鐵的制造工藝中使該工藝的有害物質最小化，并且使該工藝涉及的成本最小化已經成為主要問題。

即使已知焦炭在鐵的制造工藝中產生了有害物質，但是在鐵的制造工藝中仍然繼續使用焦炭的原因是因為不容易獲得其他替代物以供應制造鐵所需的高溫熱源以及碳。因此，需要提供一種通過創造其他方法制造鐵的環境友好的工藝，該工藝在不使用焦炭的情況下將碳和熱供應至煉鋼所需的水平。

發明內容

[技術問題]

本申請提供了一種低碳制造鐵的方法，通過在不使用焦炭的情況下能夠供應高溫熱源，可以顯著降低鐵的制造工藝中的有害物質的產生。

根據本申請的一方面，提供了一種用于制造鐵的方法，包括：a)將鐵粉礦和碳源引入窯中；b)通過將通過燃燒布朗氣產生的火焰供應至窯中生產生鐵；c)將生鐵引入熔化爐中；以及d)通過將通過燃燒布朗氣產生的火焰供應至熔化爐中生產鐵。

作為碳源，可以使用煤。

在步驟b)中，可將空氣或氧氣供應至窯中。

在步驟d)中，可將氧氣供應至熔化爐中。

在步驟b)中，可以通過將附加燃燒源與布朗氣一起燃燒從而產生火焰。