CN117441031A - 用于生成具有所需特性的炉渣的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生成具有所需特性的炉渣(42)的方法。

Description

用于生成具有所需特性的炉渣的方法

技术领域

本发明涉及一种用于生成炉渣并对其特性进行目的性调整的方法，例如以用作矿物建材。炉渣的特性包括炉渣的物质和化学组成以及矿物学特性。

背景技术

在自然界中，铁仅以氧化铁的形式存在。例如，生铁是在高炉中生产的。这些高炉是根据逆流原理运行的竖炉，其中所谓的炉料，即块矿石、球团矿或烧结矿以及作为还原剂的焦炭、石灰石和其他可能的添加剂从顶部送入，并且使热气流从底部开始通过炉料。这样，进料材料在运行过程时间内被持续加热。由于焦炭的亚计量燃烧，会形成具有还原能力的气体一氧化碳(CO)，其将炉料中含有的氧化铁还原成铁；在此过程中，CO可能会氧化成二氧化碳(CO2)。由于高炉底部的温度占主导，铁以液态存在。

在熔炉的下部，生铁和炉渣被定期抽出。通过可能导致玻璃状凝固的快速冷却，可由熔炉炉渣生产高炉矿渣。通过水泥碾磨添加可对其特性产生积极影响。此外，用高炉矿渣代替水泥砖，还可以改善水泥的二氧化碳排放量。

炉渣的成分主要由铁矿石中的矸石、石灰石成分以及进料材料中的伴随物和添加剂决定。

然而，存在的问题是，如果进料材料发生变化，炉渣的成分以及由此高炉矿渣的成分原则上在每次出渣中都可能不同。在这种情况下，还可能影响石灰石成分、伴随物和添加剂，但不会影响氧化铁中矸石的量和天然组成。这就意味着，只有在炉渣出渣时，才能知道炉渣的最终确切组成。由于材料在熔炉中停留时间长达数小时，通过进料材料对炉渣组成进行短期调整不可能或仅受限可能。此外，高炉中高炉矿渣的生成取决于冶炼过程中熔点较低并且因此可以更快地出渣的共晶的形成。

因此，EP 1 354 969 B1和EP 632 791B1提出了在出渣后向炉渣中掺入添加剂的方法，以优化用于高炉矿渣的炉渣组成。但这种方法的缺点是，添加添加剂可能会使炉渣更快冷却，从而使添加剂无法与炉渣达到最佳结合效果。炉渣中混合添加的添加剂量越大，炉渣的冷却速度就越快。炉渣的成分可能会出现不均匀，添加剂会在一个区域聚集，而在另外的区域则会出现添加剂不足的情况。

DE 197 08 034A1公开了一种用于生产液态生铁或液态钢预产品的方法。EP 1198 599 B1公开了一种通过引入冶炼残渣的炉渣调节方法。EP 1 627 084 B1公开了一种利用炉渣的方法。DE 103 40 880A1公开了一种用于雾化炉渣的方法和设备。DE 10 2020205 493 A1公开了一种在熔炼组合设备中调整得到目的性炉渣相的方法。

此外，直接还原设备和电弧炉/熔炉在原理上也是已知的。然而，对炉渣和/或中间产物进行分析以优化调整炉渣特性的方法还不为人所知。

发明内容

因此，本发明的目的是为生成炉渣和调整熔炉中产生的炉渣特性的方法提供一种改进的概念。

本发明的目的通过独立权利要求的主题实现。进一步有利的实施方案是从属权利要求的主题。

根据本发明，公开了一种在生铁生产中产生具有所需特性炉渣的方法，其具有以下步骤：a)在第一反应器中加热氧化铁，以便在存在还原剂的情况下，将大部分氧化铁还原成铁，并形成含铁中间产物。为此使用了直接还原设备。含铁中间产物则作为直接还原设备的最终产物出现，其也可称为海绵铁。

b)随后，将含铁中间产物在第二反应器中加热，以得到生铁和炉渣。加热优选在熔炼炉中在还原气氛下进行。因此，可以得到铁含量低于10％，优选低于7％，进一步优选低于4％的炉渣，这种炉渣可用于水泥工业。由于质量原因，铁含量较高的炉渣不能用于水泥工业。

c)在下一步骤中，该步骤也可以在步骤b)之前或同时进行，对含铁中间产物和/或在含铁中间产物进一步加热过程中沉积的炉渣进行分析。含铁中间产物在直接还原设备的末端、直接还原设备和熔炼炉之间(即，在两种情况下，在熔炼炉中加热之前)或在熔炼炉中(即，在加热过程中)取出进行分析。补充性地或替代性地，也可以从熔炼炉中提取加热到最终温度的炉渣的样品。

d1)根据分析结果，确定添加到含铁中间产物中的添加剂的性质，以改变炉渣的组成。也就是说，对含铁中间产物或炉渣进行取样。由于在含铁中间产物中，氧化铁已经很大程度被还原，因此已经可以很好地确定随后炉渣的特性。分析结果反映了炉渣的实际状态。

中间产物例如可含有黄铁矿、白云石、钛铁矿或铝土矿，或氧化化合物的基本形式，或上述物质的任何组合。这些物质也被称为添加剂，并会影响炉渣的性质。因此，炉渣优选具有良好的接收外来物质的能力，具有适当的粘度(优选在1.05Pa*s和1.15Pa*s之间)，具有一定的温度，在该温度下，炉渣由于凝固分解成相应的颗粒部分，并充分形成玻璃相，同时具有良好的结合能力，以用于水泥生产。炉渣的良好接收能力可确保添加剂的有效接收，从而保证炉渣的高均匀性。粘度可使炉渣流过出渣孔。温度或组成以及结合能力与最终产品的质量相关，例如高炉矿渣、波特兰水泥或类似产品。

在炉渣加热过程中，将由此确定的添加剂引入第二反应器，如熔炼炉，使炉渣具有所需的特性。所需的特性也称为目标特性。

d2)补充性地或替代性地，例如控制单元可从分析中识别出炉渣需要热处理，以使炉渣具有所需的特性，并可启动热处理。

液态的金属和炉渣可通过熔炼炉中的出渣孔出渣。在炉渣从出渣孔流出后，优选用水进行淬火，然后粉碎，进而造粒。目的是获得90％以上的玻璃状凝固。之后，颗粒就可以用于进一步应用。为了控制和纠正可能的错误假设，还可以对最终颗粒进行分析，以确定它们是否具有所需的特性。

例如，通过d1)中进行的分析，还可以导出炉渣的热处理情况，尤其是定义的冷却速度，以获得所需的炉渣特性。

既不能从传统高炉中提取含铁中间产物，也不能在传统高炉中向含铁中间产物添加添加剂。在传统高炉中，唯一的可能是在开始时引入物料，并在结束时取出炉渣和生铁。如果发现炉渣的成分不正确，只有在开始加入的添加剂到达终端时才能改变组成。这可能需要半天到一整天的时间。因此，所提出的方法不能用于高炉。

公开了一种用于生产具有所需特性的生铁和炉渣的熔炉。该熔炉包括直接还原设备，其形成用于加热氧化铁，使大部分氧化铁在还原剂的作用下还原成铁，并形成含铁的中间产物。例如，将氧化铁加热到900℃至1100℃的温度。还原剂，优选是例如为了减少二氧化碳的排放而可以利用再生能量(风能、水能、太阳能)提供所需的电力从电解水中获取的氢气，在引入直接还原设备之前，可以加热到直接还原设备运行所需的反应温度。含铁中间产物也称为海绵铁。

直接还原设备的下游是反应器装置。反应器装置接收含铁中间产物并将其加热，以得到生铁和炉渣。

反应器装置可包括一个反应器或多个反应器。用于加热含铁中间产物的反应器或多个反应器中的一个反应器可以是电弧炉、熔炼炉或感应炉。电弧炉是指一种在氧化气氛中通常不连续加热物质的电炉。不连续是指一定量的物质被加热，加热后的物质被抽出，然后再加热新的物质。熔炼炉是指在还原气氛中通常连续加热物质的电炉。连续的意思是，熔炼炉中的一部分物质会被定期抽走，同时熔炼炉会被注入新的物质。也就是说，含铁中间产物被定期引入熔炼炉，同样，生铁和炉渣的一部分也被定期抽出。例如，在熔炼炉中，可能会留下残余熔体，而残余熔体又可被视为熔化其他物质的起点。熔炼炉也被称为熔化还原炉、低身竖炉或埋弧炉(SAF)。特别地，例如开式渣浴炉(Open Slag Bath Furnace，OSBF)也是常用术语。

当含铁中间产物在熔炼炉中加热时，如果炉渣用于生产高炉矿渣，则加热到的温度为例如1500℃至1600℃。这也是炉渣出渣的温度。在生产其他矿物建材时，炉渣的最高温度也可能更高，因为在这种情况下炉渣不再达到共晶。铁出料的温度要低一些，例如在1400℃至1500℃之间。因此，生铁的出料温度尤其要比炉渣的出料温度低例如80℃至120℃。通过熔体的加热和还原剂、例如碳和/或氢的存在会使铁进一步还原，从而降低炉渣中的铁含量。熔炼炉中尤其是还原性的气氛例如是通过足量溶解在熔体中的碳与中间产物中的氧化成分由于存在的化学/物理条件而彼此反应为还原气体而得到的。如果熔体中没有足量的碳，则可通过供应还原气体和/或还原气体形成物质来产生还原气氛。

熔炉还包括分析单元，其形成用于分析含铁中间产物和/或炉渣。分析尤其可在出渣过程中进行，或在出渣前取样进行，或就地进行。分析优选是在线进行。可以通过分析钙、硅、铝和铁的浓度比来确定炉渣是否用于生产矿物建材，如用于生产高炉矿渣或波特兰水泥。此外，通过所介绍的熔炉和相应的生产方法，还可以生产出任何所需的矿物建材。矿物建材的成分和性质可能与高炉矿渣不同。例如，但不限于此，矿物建材的化学和/或物理和/或矿物学特性可能不同于传统的高炉矿渣。分析单元可以是位于熔炉附近的实验室，以便尤其利用实验室结果对产品进行快速影响。

此外，熔炉还具有控制单元，其形成用于根据分析结果确定所添加添加剂的性质，以便改变炉渣的组成(实际组成)，并获得具有所需组成(目标组成)的炉渣。补充性地或替代性地，控制单元还可以识别炉渣是否需要进行热处理，以获得具有所需特性的炉渣。

添加剂被理解为尤其是指不同物质的混合物。使用的物质可包括黄铁矿、白云石、钛铁矿和铝土矿。例如，物质的选择被视为添加剂的特性。此外，所选物质在添加剂总量中所占的比例也可视为添加剂的特性。此外，添加剂的总量或所选物质的量也可视为添加剂的特性。例如，量表示物质的质量或体积。不过，通常情况下，添加剂的特性不仅包括物质的选择，还包括它们各自的比例，即添加剂的组成，以及添加剂的量。

热处理可以从对炉渣实际状态的分析中得出，也可以从对炉渣所需特性的分析中得出。例如，热处理是指对反应器装置的确定温度曲线的控制，以加热或冷却炉渣。例如，对于生成高炉矿渣而言需要快速冷却炉渣，以获得至少90％的玻璃状凝固。然而，不同的矿物建材对温度走势的要求可能不同。

换句话说，除了添加添加剂外，控制或调节的另一种可能性是根据分析单元的测量结果，以目标为导向的方式向反应器装置中引入热量或移除热量。热量的供应或移除可以随时间而变化，也就是说，例如，其目标可以是跟随炉渣和/或熔体的温度走势，该温度走势要求在特定时间供应热量，在另外的时间移除热量，并且在其他时间，工艺流程在热量方面顺其自然进行。

通过这种方式，例如可以为炉渣和/或熔体设定一个目标温度，从而以目标为导向影响炉渣和/或熔体的特性。除了设定单个目标温度外，还已知，炉渣和熔体的特性不仅会受到单个温度的影响，还会受到温度走势的过程的影响，以获得或避免特定的材料相。在炉渣领域，这包括水泥熟料生产过程中回转窑炉中熔融相的冷却，其必须快速进行，使得硅酸三钙不分解为硅酸二钙和游离石灰，并且铝酸三钙以细粒形式结晶，但同时又不能太快，以至于熔融相发生玻璃状凝固。

炉渣的所需特性是指炉渣造粒后形成的矿物建材具有所需的化学组成和/或所需的物理特性和/或矿物学特性。就高炉矿渣而言，造粒例如包括炉渣在出渣后的快速冷却(淬火)和粉碎。对于不同的矿物建材，可以进行不同的热处理以获得颗粒。炉渣的所需特性，尤其是矿物学相形成、洗脱行为等方面的特性，可相应地进行选择，以形成例如高炉矿渣或波特兰水泥或任何其他矿物建材。

所公开的熔炉就消除了这样的疑虑，即由于炼钢过程中的二氧化碳排放量较高，用氢气代替焦炭作为还原剂的追求导致由于改用直接还原工艺，高炉矿渣的生产将被取消，而仅德国的高炉矿渣产量，每年就有约600万吨。因此，所述熔炉，更具体地说是第一反应器，也是为直接还原工艺而设计的，并且可以使用气体(天然气)或优选氢气作为还原剂。此外，该熔炉还能生产除传统高炉矿渣之外的其他矿物建材。

本发明的想法是使用直接还原设备和例如具有熔炼炉的反应器装置。在第一反应器中，通过直接还原法还原氧化铁。然后，在直接还原设备的末端，铁可以作为固体形式的含铁中间产物存在，例如海绵铁形式。在反应器装置、例如熔炼炉中，含铁中间产物被加热到预设温度，在该温度下将液态铁出料。

将整个工艺流程分成具有两个或更多个单独步骤的两个方法区段(基本上是在上部的具有多孔松散材料的竖炉和在下部的具有液相的熔化区)，同样增加了熔炉内气氛设计的自由度。在传统工艺中，由于紧密连接，这种气氛实际上无法彼此独立选择，或者只能在很小的范围内彼此独立选择，而在本发明公开的工艺中，气氛可以自由选择。相应地，原则上可以选择任何气体组成，尤其是为了确保从炉渣中目的性生产出产品所需的最佳条件，尤其是、但并不局限于产品的化学、物理和矿物学特性。

就分析而言，有多种可能性，下面以熔炼炉作为反应器装置(的一部分)为例进行说明。例如，在加热过程中，不再向反应器装置，尤其是熔炼炉中进一步添加含铁中间产物。然后可以通过分析含铁中间产物来确定未来炉渣的特性。例如，由此可以确定添加剂应具有何种物质组成，以及应向反应器装置中添加多少添加剂，以获得所需的炉渣特性。不过，也可以只对部分铁和/或炉渣进行循环出料，同时同样循环添加新的含铁中间产物，因此部分炉渣和/或铁始终留在反应器装置中，尤其是熔炼炉中。假设熔炼炉中的炉渣已经具有所需的特性，那么添加剂也可以根据含铁中间产物的分析结果来确定。也就是说，只需要调整新添加的炉渣部分的特性。此外，也可以确定熔炼炉中炉渣的特性以进行检测，并且如果与所需特性有偏差，则通过添加添加剂进行调整。

换句话说，在分析过程中，分析单元可以确定含铁中间产物和/或炉渣的实际特性，并将其与炉渣所需的目标特性进行比较，然后根据实际组成与目标组成之间的差异调整添加剂的特性或热处理。

在反应器装置中，添加剂与含铁中间产物一起加热，因此可以与炉渣完全混合或结合。得到了具有所需特性的均匀炉渣。

在实施例中，反应器装置包括第一反应器，优选是熔炼炉，和第二反应器。第一反应器接收含铁中间产物并将其加热，以得到铁和炉渣。第二反应器接收液态炉渣，并通过控制单元对其进行进一步处理，以获得所需的炉渣特性。借助于控制单元的进一步处理已作了全面描述，并且包括添加已调整特性的添加剂。补充或替代地，进一步处理还包括炉渣的热处理。在这种情况下，只有在铁出料后才将炉渣调整到所需的特性，因此无需改变生铁生产工艺。

在进一步的示例性实施方案中，反应器装置，优选是第一反应器或熔炼炉，具有开口，用于将原料，尤其是炉灰(Gichtstaub)引入反应器装置。通过这种方式，可以引入在直接还原设备中扬起和捕获的炉灰，也可以引入任何其他原料，尤其是可以飞起的原料。这些原料不一定要在铁的生产过程中获得，相反，也可以添加来自其他工业的(可飞起的)原料，例如来自粘土生产的原料。尤其是，在将原料引入反应器装置之前，可以对其进行处理，例如干燥和/或造粒。炉渣的特性会由此改变，并在加入原料后通过分析单元进行分析。加入炉灰的好处是，炉灰中结合有相当一部分铁(百分比范围在个位数以下)，这些铁目前在铁的生产过程中损失掉了。通过将炉灰引入反应器装置，其中所含的铁也同样被熔化，因此不会流失。

替代炉灰，一般来说也可以将任何的原材料引入反应器装置。如果原料太小，可以将其颗粒化，以便更容易地引入反应器装置。如果原料能够飞起，则原料的颗粒化或造粒是有利的。如果原料的粒径小于5mm，优选小于3mm或小于1.5mm，则可视为能够飞起的。能够飞起的原料也可以被引入反应器装置中，但只能通过载气，而载气在反应器装置中通常是不期望的。

换句话说，该方法的另一个优点是在新工艺中也可以使用细粒用料(原料)。在目前惯用的工艺中，细粒用料被松散材料中的气流携带，因此不会进入熔体。因此，这些粉尘会在生产中流失。在这里介绍的工艺中，现在可以例如通过绕过工艺的上部，将粉尘直接引入熔炉，必要时粉尘可以与其他物质混合和/或已进行一般预处理，例如但不限于通过加热、粉碎或聚集。从原则上说，选择这些粉尘的唯一限制是它们不会使熔体和/或炉渣的质量降低至无法使用。因此，可以实际利用例如铁生产和钢生产过程直接环境中的粉尘，也可以出于物流原因方便地利用矿物建材生产过程中的粉尘。

实施例表明，控制单元形成用于选择添加剂的量，使炉渣的碱度为1至5.5，优选为1.13至2。这对于矿物建材的制造而言是有利的。

在进一步的实施例中，第二反应器形成用于雾化炉渣，以得到雾化的炉渣，其中雾化的炉渣的粒度为1至100μm，优选为1至40μm。雾化可使炉渣快速冷却，以获得例如生产高炉矿渣所需的玻璃状凝固。雾化可在第二反应器中进行，作为热处理的一部分。

进一步的实施例表明，第二反应器制造出矿物建材，例如粘结剂。例如，控制单元可以将水泥引入第二反应器作为添加剂或添加剂的一部分，其中第二反应器形成用于将雾化的炉渣和水泥相互混合，雾化的炉渣与水泥的混合比例为36:64至95:5，优选60:40至80:20，以使矿物建材的28-d标准强度至少为30N/mm²。

附图说明

下面将参照附图对本发明的优选实施例进行说明，其中：

图1示出了传统的高炉(图1a)与熔炉的一个实施例(图1b)的对比，分别以示意性剖视图表示；

图2示出了图1b中熔炉的一个实施例；

图3示出了图1b中熔炉的另一个实施例，该实施例也可与图2中的实施例相结合；

图4示出了水泥工业炉渣主要内容物的三元图示意图。

具体实施方式

在下文借助于附图进一步详细阐明本发明的实施例之前，需要指出的是，各图中相同、功能相似或等效的部件、物件和/或结构均设有相同的附图标记，因此不同实施例中展示的对这些部件的说明可以相互交换和/或相互应用。

图1示出了传统的高炉20a(图1a)与熔炉20b(图1b)对比的对比视图，后者包括直接还原设备21a和反应器装置21b，在此表示为熔炼炉。这两个设备分别具有进料口22a、22b，待熔炼的氧化铁等通过该进料口进入高炉。在高炉的情况下，焦炭也可通过此途径加入。熔炼过程分为不同的区域。预热区24a、24b之后是还原区26a、26b，氧化铁还原成铁的主要过程在此进行。在渗碳区28a、28b，一部分铁会富集碳。上述区域位于熔炉的直接还原设备21a中。在高炉中，在渗碳区下方和熔炼炉的熔炉内还有熔炼区，在熔炼区内的温度足以使铁液化并与同样液态的熔渣分离。液态铁和液态熔渣可通过出料孔32a、32b、32b'取出。

高炉20a还具有用于热风的输入口34，而直接还原设备21a则具有用于还原气体、例如氢气或一氧化碳的输入口36a、36b。熔炼炉21b包括主开口38，含铁中间产物39通过该主开口从直接还原设备进入熔炼炉21b。熔炼炉21b还包括开口40，通过该开口可将添加剂引入熔炼炉。如果添加剂包含不同的物质，每种物质可以设置有一个开口。或者，也可以事先将这些物质混合，得到添加剂，然后以混合添加剂的形式通过开口进入熔炼炉。此外，熔炼炉底部还有由熔渣42和铁44组成的池。不过，这些开口优选这样设计，即，保证熔炼炉21b在排除空气的情况下进行加热。这意味着直接还原设备可以与熔炼炉牢固连接，从而使含铁中间产物在不接触空气的情况下进入熔炼炉。

通过使熔炼炉与直接还原设备分开，因此与高炉相比，现在可以在取出炉渣之前在熔炼炉中直接提取炉渣和/或含铁中间产物39的样品。替代性地，样品也可以从直接还原设备本身提取。样品可在分析单元43中进行特性分析。根据分析结果，控制单元45可确定添加剂的特性。通过信号线51a，控制单元能够提供添加剂并将其引入反应器装置，尤其是熔炼炉。补充性地或替代性地，控制单元45还可以通过另一条信号线51a设定熔炼炉的温度。这样就可以例如通过预定的温度曲线对熔体进行热处理。

例如，与结合在氧化气氛下运行的电弧炉的直接还原设备相比，熔炼炉20b的优点是，与高炉相连的炼铁厂的进一步加工工艺也可用于熔炼炉。因此，铁可以在转炉中精炼成钢。钢液可在钢包炉中脱硫并调整其品质，然后通过连铸机成型。

图2示出了图1b中的熔炼炉20b的一个实施例的图示。该实施例补充性地还包括用于将原料送入熔炼炉的进料口52。进料口52可形成为从直接还原炉21a出发的回馈部52a，以将原料从直接还原炉送入熔炼炉。如果原料不适合直接引入熔炼炉，也可以事先对其进行后处理。通过吹入还原气体尤其会扬起炉灰。这些炉灰可被捕获并选择性进行预处理(如压制成颗粒或过滤)，然后引入熔炼炉。补充性地或替代性地，进料口包括用于原料的外部进料口52b。例如，在该外部进料口可以将在炼铁厂场地收集的炉灰或来自其他行业的原料引入熔炼炉。

图3示出了图1b中熔炉20b的一个替代性实施例。在这里，反应器装置21b具有两级结构。图1b和图2中已经示出的第一反应器54a，在此为熔炼炉，补充有第二反应器54b。第二反应器54b接收来自第一反应器的液态炉渣，并在第二反应器54b中进行进一步处理。这样，由于不需要考虑液态铁，可以以更大的自由度对炉渣进行进一步处理。

此外，还可以将图2中的用于原料的进料口与图3中的反应器装置的分区结合起来。

图4示出了示意性三元图，其仅简略示出了用于水泥工业的炉渣主要组分的浓度。在三角形的底边，绘制了CaO(氧化钙)和MgO(氧化镁)的比例。左侧边上绘制了SiO₂(氧化硅)的比例。右侧边上绘制了Al₂O₃(氧化铝)和Fe₂O₃(氧化铁)的比例。氧化铁中所含的矸石46可能具有宽泛的物质比例。举例来说，CaO+MgO比例可在约10％到约30％之间变化，SiO₂比例在约30％到约70％之间变化，Al₂O₃和Fe₂O₃比例在约5％到约55％之间变化。现在的目标是分析矸石的实际组成如何，以及必须向矸石中添加哪些物质才能获得定义的炉渣。例如，图中示出了高炉矿渣48和波特兰水泥50的组成。也就是说，通过掺入可能包括不同浓度的多种物质的添加剂，可以在矸石的基础上生成均匀的炉渣，这种炉渣具有例如高炉矿渣或波特兰水泥的物质组成。但值得注意的是，炉渣的其他物理特性，如粘度或在凝固时形成足够的玻璃相等，也会保留下来。

所公开的熔炉和相应方法的一个优点是消除了目前为止将炉渣组成限制在特点是熔化温度特别低的组成的情况。现在可以在原则上不限制自由度的情况下运行熔炉，但尤其是不限制在炉渣的化学、物理和矿物学特性，无论是在固定时间进程中还是在时间进程中。因此，图4中的箭头表示，从矸石46开始，可以获得炉渣的任意组成。

某些方面已经结合设备进行了说明。然而，应该理解的是，这些方面也构成了对相应方法的说明，因此，设备的一个部件或一个组件也被理解为相应的方法步骤或方法步骤的一个特征。与此类似，结合一个方法步骤或作为一个方法步骤说明的方面也构成对相应设备的相应部件或细节或特征的说明。

以上说明的实施例仅仅是对本发明原理的说明。可以理解的是，本领域技术人员会很清楚这里说明的布置和细节的修改和变化。因此，本发明应仅受限于权利要求的保护范围，而不限于本文基于对实施例的说明和阐释而展示的具体细节。

附图标记说明

20a高炉

20b熔炉

21a直接还原设备

21b反应器装置

22材料进料口

24预热区

26还原区

28渗碳区

32出料孔

34风输入口

36反应气体输入口

38反应器装置的主开口

39含铁中间产物

40添加添加剂的开口

42炉渣

43分析单元

44铁

45控制单元

46矸石

48高炉矿渣

50波特兰水泥

51控制单元的信号线

52原料进料口

54a第一反应器

54b第二反应器

Claims (12)

1.一种在生铁生产中生成具有所需特性的炉渣(42)的方法，具有以下步骤：

a)在直接还原设备(21a)中加热氧化铁，使在存在还原剂的情况下将大部分氧化铁还原成铁，并形成含铁中间产物(39)；

b)在反应器装置(21b，54a)中加热含铁中间产物(39)，以得到生铁(44)和炉渣(42)；

c)通过分析单元(43)分析含铁中间产物(39)和/或在进一步加热含铁中间产物(39)过程中沉淀的炉渣(42)；

d1)根据分析结果确定在加热过程中添加到含铁中间产物(39)中的添加剂的性质，以改变炉渣(42)的组成，并在加热过程中添加添加剂，使炉渣(42)具有所需的特性；和/或

d2)识别炉渣(42)需要热处理，以获得具有所需特性的炉渣(42)，并启动热处理。

2.如权利要求1所述的方法，其中直接还原设备(21a)包括作为还原剂的氢气的输入口。

3.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中反应器装置包括具有还原气氛的熔炼炉(21b，54a)。

4.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中直接还原设备(21a)形成用于将氧化铁加热到900℃和1100℃之间的温度。

5.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中使用了分析单元(43)，所述分析单元形成用于在分析过程中确定反应器单元(21b，54b)中含铁中间产物和/或炉渣(42)的实际组成，并将其与炉渣(42)的期望目标组成进行比较，并根据实际组成与目标组成之间的差异调整添加剂的特性。

6.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中使用控制单元(45)，所述控制单元形成用于确定添加剂的量和添加剂的组成来作为添加剂的特性。

7.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中使用控制单元(45)，所述控制单元形成用于针对炉渣(42)的目标特性，考虑从以下特征中的任一选择，以改变炉渣(42)的实际特性：经造粒炉渣的所需化学组成、经造粒炉渣的所需物理特性、经造粒炉渣的矿物学特性。

8.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中熔炼炉(21b)具有用于将原料(38)引入熔炼炉(21b)的开口；其中使用分析单元(43)，所述分析单元形成用于在引入原料后分析炉渣(42)。

9.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中使用控制单元(45)，所述控制单元形成用于选择添加剂的量，以使炉渣(42)的碱度为1至5.5。

10.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中反应器装置(21b)具有第一反应器(54a)，其形成用于接收和加热含铁中间产物(39)以得到铁(44)和炉渣(42)，并且其中反应器装置(21b)具有第二反应器(54b)，其形成用于从第一反应器(54a)接收炉渣(42)；其中使用控制单元(45)，所述控制单元形成用于将添加剂引入第二反应器(54b)和/或在第二反应器(54b)中启动炉渣(42)的热处理，以使炉渣(42)具有所需的特性。

11.如权利要求10所述的方法，其中第二反应器(54b)形成用于雾化炉渣以得到经雾化的炉渣，经雾化的炉渣的粒度为1至100μm。

12.如权利要求11所述的方法，其中第二反应器(54b)形成用于制造矿物建材，尤其是粘结剂；其中控制单元(45)形成用于将水泥作为添加剂的一部分引入第二反应器(54b)；其中第二反应器(54b)形成用于将经雾化的炉渣和水泥相互混合，其中经雾化的炉渣与水泥的混合比例为36:64至95:5，从而得到矿物建材，其28-d标准强度至少为30N/mm²。