CN117940587A - 为炼铁炼钢厂生产直接还原铁的方法 - Google Patents
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Abstract
一种铁矿石直接还原方法，其中将含NH3的气体进料(24a)供应至气体重整器(25)并且在其中重整以获得含氢气的还原气体(25a，25b)，将该含氢气的还原气体至少部分地供应至直接还原反应器(1)中，在其中用还原气体(25a，25b)使铁矿石(2)经受直接还原以获得直接还原铁(30)，并且其中在重整含氢气的还原气体(25a)期间，使气体进料(24a)中的NH3经受离解反应2NH3→N2+3H2。
Description
本发明涉及通过直接还原生产铁。
通过在低于所生产的铁的熔点下还原铁矿石中的铁氧化物来生产铁的方法被称为直接还原方法。由此获得的产物被称为直接还原铁或DRI。由于其结构具有非常高的比表面积，直接还原铁也被称为海绵铁。
在实践中，通常将DRI压实成更致密的压块，在本领域中称为热压铁块或HBI。实际上，未压实的DRI的高比表面积使得其易于自燃，并且因此当其与水反应时，对运输造成危险。钝化至少部分地通过将DRI压块成具有低得多的比表面积的致密得多的压块来实现。
本发明更具体地涉及直接还原方法，其中还原气体从铁还原反应器或炉外部产生。
这类直接还原方法的已知实例是维伯尔法(Wiberg-Soderfors process)、米德雷斯直接炼铁法(Midrex process)、HYL ZR法、HYL III法、阿姆柯冶炼法(Armco process)、NSC法、普罗费尔法(Purofer process)、HYL I和HYL II法、FIOR法和HIB法。
在大多数这些已知的直接还原方法中，天然气在催化剂床中与从铁还原反应器中排出的蒸汽和/或气态还原产物重整以产生供应至铁还原反应器的还原气体，在该铁还原反应器中，该还原气体与铁矿石中的铁氧化物反应以产生还原的金属铁。还提出了气化液烃、重质残渣或煤的部分氧化方法来生产还原气体。
在两种情况下，获得含有CO和H2的还原气体。
迄今为止，在能够获得合适的铁矿石和廉价的天然气、非炼焦煤和/或可再生能源如水力发电的地区，直接还原方法特别受关注。
随着钢铁行业减少CO2排放的势头增强，预计非煤基直接还原方法将变得越来越重要。
然而，仍然需要减少DRI生产或更一般地DRI生产和随后在用于钢生产的电弧炉(EAF)中的熔化的CO2排放。
本发明的目的是提供具有减少的CO2排放的这种直接还原方法和相应的钢生产方法。
为此，本发明提出了一种新的铁矿石直接还原方法。
根据所述方法，将气体进料供应至气体重整器。在气体重整器中，将所述气体进料重整以获得含氢气的还原气体，将其从气体重整器中排出。
将铁矿石供应至直接还原反应器。还将该还原气体的至少一部分供应至直接还原反应器。在所述直接还原反应器内部，铁矿石通过与还原气体反应而还原其中所含的铁氧化物。将由此获得的直接还原铁从直接还原反应器中排出。
根据本发明，供应至气体重整器的气体进料含有NH3。在气体重整器中，气体进料中的NH3经受以下离解反应
2NH3 → N2 + 3H2 (1)。
由此获得含氢气的还原气体。
将所述含氢气的还原气体从气体重整器中排出，并且将所述含氢气的还原气体的至少一部分供应至直接还原反应器。
在直接还原反应器中，存在于还原气体中的氢气充当还原剂，用于通过直接还原将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。
还原气体中的氮气充当镇重气体(ballast gas)并且不参与直接还原。在直接还原反应器内部，气体组合物本质上是还原性的，并且因此不利于NOx形成，NOx是环境上非常不希望的污染物。
供应至气体重整器的氨可以是任何来源的。根据优选的实施例，氨使用具有低碳足迹的氢气生产和/或使用可再生能源生产。因此，有利地使用蓝氢或更优选绿氢来生产氨。
相对于传统的高炉/BOF路线，如果可能的话，用100％绿氢替代直接还原反应器中目前使用的还原剂，可能会使DRI/EAF路线的CO2排放降低从63％至95％。
然而，绿氢的可用性取决于区域可持续能源的资源，无论是水力发电、风力、太阳能、潮汐能和/或甚至可以说是核能。
将在炼钢中使用绿氢的生态效益扩展到可持续能源较少的其他地区将是希望的。
根据本发明，这可以通过以下实现：使用绿氢生产氨以及从氨中回收所述氢以用作直接还原反应器中的还原剂，如上所述。
由于氨比氢气更容易运输，因此本发明能够在炼铁炼钢中更广泛地、成本有效地使用绿氢。
当使用蓝氢生产氨时，获得了相同的优势，但程度较低。
通过氨离解获得的并且用作直接还原反应器中的还原剂的氢气可以部分或完全替代CO和/或烃基氢气或其他高碳足迹氢气在DRI的生产中用作还原剂。
根据优选的实施例，直接还原反应器是连续直接还原反应器。
气体重整器有利地是催化气体重整器，特别是具有含有例如镍或镍合金的催化剂的气体重整器。
除了NH3之外，气体重整器的气体进料还可以包含至少一种烃。气体进料可以特别地包含选自由以下组成的组的烃：气态烃如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷，或所述烃中的两种或更多种的组合，例如天然气。
当这种含烃气体进料在气体重整器中重整时，所获得的还原气体进一步含有CO，其在直接还原反应器中充当另外的还原剂，用于通过直接还原将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。
气体重整器的气体进料还可以包含蒸汽和/或CO2。
当气体重整器的气体进料包含来自直接还原反应器的含CO2烟气或其含CO2级分时，气体重整器的气体进料可以例如含有CO2。
还原气体典型地在高于环境温度的温度，例如700℃至900℃下从气体重整器中排出。根据有用的实施例，在将待供应至直接还原反应器的排出的还原气体的至少一部分引入直接还原反应器之前，可以将其进一步加热。为了加热气体重整器和/或为了加热直接还原反应器上游的排出的还原气体，优选使用现场可利用的废热。
可以将还原气体特别有利地在600℃和1100℃之间、优选在750℃和1100℃之间并且更优选在950℃和1050℃之间的温度下供应至直接还原反应器。
也可以将来自直接还原反应器的烟气(也称为“炉顶气体”)或其一部分用作用于加热气体重整器的燃料。因此，根据具体实施例，将直接还原反应器的烟气的一部分用作用于加热气体重整器的燃料，并且将所述烟气的另一部分添加到气体重整器的气体进料中。其他燃料，包括例如未离解的氨，可以用作用于加热气体重整器的燃料。
直接还原反应器可以是竖炉。适用于本发明的竖炉的实例包括移动床竖炉和流化床竖炉。其中气相与铁矿石和DRI的固体装料逆流流动的逆流移动床竖炉是此类移动床竖炉的特别有用的实例。
可以将在反应器中产生并从反应器中排出的直接还原铁压块以获得HBI。
可以使用在反应器中产生并从反应器中排出的直接还原铁来生产钢，可选地在已经压块成HBI之后。
因此，本发明还涵盖一种用于生产钢的方法，其中通过根据本发明的铁矿石直接还原方法生产直接还原铁，可选地将其压块成HBI，并且例如在电弧炉中由所述直接还原铁生产钢。
本发明涉及一种在直接还原反应器(本文也称为DRI反应器)、优选连续操作的DRI反应器中在低/减少的CO2排放下生产直接还原铁(DRI)的方法或工艺，其中氢气(H2)可选地与一氧化碳(CO)组合充当用于还原铁矿石中所含的铁氧化物的一种或多种还原剂。铁矿石例如可以是以铁矿石团块和/或铁矿石球团或其混合物的形式(下文中无区别地称为“铁矿石”)。用作还原剂的氢气的至少一部分通过在气体重整器中离解氨(NH3)产生。
气体重整器可以是非催化热气体重整器或催化气体重整器。催化气体重整器可以例如含有镍或镍合金作为催化剂。
气体重整器的气体进料可以含有氨与气态烃(如天然气)、与H2和/或与CO和/或与CO2和/或与H2O的组合。
反应：
其中[C]代表溶解在具有铁的固溶体中的碳。
DRI生产和随后在EAF中的熔化将需要使用低碳或可再生氢气作为还原剂，以将组合的DRI反应器/EAF的CO2排放减少到低于目前这种生产钢的方法的典型排放量。
绿氢的可用性取决于区域资源，这可能限制工业量的绿氢在可持续能源丰富的地区的可用性，无论是水力发电、风力、太阳能、潮汐能和/或甚至是核能。除非找到有效和安全地运输绿氢的方法，否则使用绿氢来减轻工业活动、特别是炼钢的CO2排放仍将仅限于这些地区。
全世界有效和安全地运输氢气的更有前途的方法之一是以氨的形式，氨由化学键合到一个氮原子上的三个氢原子构成。由蓝氢制成的氨在本文中也称为蓝氨，由绿氢制成的氨称为绿氨。
然后可以通过裂解氨、特别是蓝氨或绿氨来回收氢气，该氢气可以是蓝氢或绿氢，条件是应小心地保持用于将氨运输到用户区域的运输方法/装置的碳足迹和用于吸热的氨裂解/离解反应的能量尽可能低。
[图1]是根据本发明的铁矿石直接还原方法的实施例的示意图。
气体进料流24含有氨19，其在流24中的比例大于0体积％并且至多为100体积％(仅氨)，优选在50体积％和100体积％之间。
气体进料流24可以进一步包含含烃气体20，例如像天然气或焦炉煤气或其混合物。天然气和焦炉煤气各自在含烃气体20中的比例可以在0和100体积％之间。含烃气体20在流24中的比例可以在0体积％和50体积％之间变化。气体进料流24还可以含有额外的气态氢21(如灰H2，优选蓝H2并且更优选绿H2)，特别地在流24中的比例在0体积％和50体积％之间。气体进料流24还可以含有额外的蒸汽22。可以添加这种额外的蒸汽以在流24中提供合适量的氢原子用于重整流24，包括包含在其中的任何气态含烃气体20(如天然气和/或焦炉煤气)。气体进料流24还可以含有重整气体23，其在流24中的比例可以在0体积％和50体积％之间变化。气体进料流24还可以含有任何其他气体，可以将这些气体有利地添加到气体进料流24中，以便提高气体重整器25中还原气体生产的效率，或者调节由此产生的还原气体的组成。
应当理解，气体进料流24的组分的比例的总和精确地达到气体进料流24的100体积％，并且气体进料流24中除氨之外的任何化合物的比例的总和达到小于100体积％，其余部分(以形成总计100体积％)是氨。
在气体重整器25中，气流24的氨经历离解反应(m)：
当气流24含有烃如甲烷时，所述烃在气体重整器25中发生化学反应，该气体重整器可以是蒸汽重整器或干重整器(参见反应(a)和(c))。
催化剂可用于气体重整器25中以增加反应动力学。特别地，基于镍或镍合金的催化剂可以存在于气体重整器25中以增加反应((m)和/或(a)和/或(c))的反应速率。此外，在DRI反应器1中产生的金属铁可用作离解反应(m)以及还有反应(a)和/或(c)的催化剂。
将气体重整器25中产生的还原气体25a、25b供应至DRI反应器1。
向DRI反应器1中进一步装入铁矿石2。
在所示的实施例中，DRI反应器1是移动床反应器，其中将铁矿石2在反应器的顶部进料到DRI反应器1中，并且然后使其在DRI反应器1内部向下行进。
在DRI反应器1内部，铁矿石2接触还原气体3a。结果，获得未还原的铁矿石、部分还原的铁矿石和金属铁(DRI)的混合物。
取决于进料到DRI反应器1中的还原气流25c的组成，还原气体3a接触铁矿石2时发生的反应描述于反应(f-h)和(i-k)中。
DRI反应器1可以配备有加热装置(未示出)，以便将铁矿石2和还原气体3a保持在适合于矿石直接还原反应的温度范围内。
炉顶气体5在100℃和600℃之间、优选在250℃和500℃之间并且更优选在300℃和450℃之间的温度下离开DRI反应器1的顶部。
可以将炉顶气体5在除尘器和/或洗涤器6中除尘。根据图1[Fig.1]中所示的有利实施例，可选地除尘的炉顶气体6a然后行进至热回收系统7，在其中炉顶气体的温度以受控方式降低至在25℃和100℃之间、但优选在25℃和40℃之间的温度。热回收系统7中回收的能量可用于多种目的中的任一种，例如但不限于用于制造蒸汽或用于预热可以在气体重整器25中使用的空气和/或燃料。可选地将冷却的炉顶气体7a脱水以产生脱水并冷却的气流8a。
将冷却并脱水的炉顶气体流8a分流成流11和流9a。
流11的流量可以在流8a的0体积％和100体积％之间，但是优选在流8a的20体积％和90体积％之间，并且更优选在流8a的30体积％和80体积％之间。可以根据需要将可燃气体如天然气8b和/或甚至氨8c添加到流11中以改变流11的热值。流11在气体重整器25的在该图中由11a、11b、11c表示的一个或多个燃烧室中燃烧，以向气体重整器25提供热量，并且因此还向其中发生的化学反应提供热量。可以使用可替代的可燃气体来加热气体重整器25，该可燃气体不含来自DRI反应器1的炉顶气体的一部分。可以使用可选的热交换器12来预热气体重整器25上游的流11。在所示的实施例中，离开燃烧室11a、11b和11c的烟气13a、13b和13c穿过可选的热交换器12以预热流11，并在烟气流13流到烟囱14之前产生较冷的烟气流，该烟气流从烟囱排出到大气15中。如果将天然气、焦炉煤气或任何其他气态烃用作混合物11的一部分，则烟气13将含有CO2，其应当优选在释放到大气15中之前从流13中提取(提取未示出)。
在所示的实施例中，将冷却并脱水的炉顶气流8a的另一部分在压缩机9中压缩以产生压缩流9a。
流9a需要处于在2和10巴之间(即在200和1000kPa之间)、优选在4和8巴之间(即在400和800kPa之间)的压力下，以便使用真空变压吸附(VPSA)机或变压吸附(PSA)机从流9a中分离CO2，以产生贫CO2流10a。另一选择是使用化学吸收装置从流9a中分离CO2以产生贫CO2流10a，例如通过使用胺。CO2也可以通过聚合物膜或通过低温分离从流9a中分离。
也可以省略CO2-分离步骤10，或者可以限制在步骤10中从流9a中去除的CO2的量，因为CO2有利地促成在气体重整器25中产生还原气体，并参与反应(c)。在这种情况下，应小心以避免或限制反应(b)。
DRI反应器1有利地在100和400kPa表压之间、更优选在100和200kPa表压之间的压力下操作。
在所示的实施例中，将流10a添加到含氨气体进料流24中。天然气、焦炉煤气、另一种含烃气体或其混合物20也可以是流24的一部分，典型地其量占流24的从0体积％至50体积％。氢气(灰H2、优选蓝H2并且更优选绿H2)21也可以以占流24的在0体积％和50体积％之间的比例包含在流24中。如果需要，则可以将额外的蒸汽22添加到流24中，特别是有助于气体重整器25中的烃重整。
重整气体23也可以以占流24的在0％和50％之间的比例包含在流24中。
将流24(可选地添加有流10a)以多个子流24a供应至气体重整器25，以在气体重整器25中通过利用反应(1)和可选地(取决于所述子流的组成)反应(a)和(c)中的一个或多个来产生还原气体。
所得还原气体25a和25b适用于在DRI反应器1中还原铁矿石。
根据本发明的特别有利的和区别性的实施例，流24的氨19是绿(或低碳)氨19，因此与常规的烃基DRI操作相比，显著减少CO2排放/碳足迹。
将流24可选地在热交换器12中预热以产生预热的气流24a。这种预热有利地利用离开气体重整器25的燃烧室的多余热量，从而减少加热气体重整器25所需的额外能量。
可选地，将预热的气体混合物24a在气体重整器25中重整，该气体重整器利用催化剂以根据反应(1)、(a)和(c)将气流24a重整为适合在DRI反应器1中还原铁矿石2的还原气体25a和25b。
将还原气体25a和25b可选地在DRI反应器1上游与额外气态烃23b和/或氧气23a混合，以在将最终还原气体25c引入DRI反应器1的环管3中之前，进一步调节该最终还原气体的温度和组成。混合物25c被引入DRI反应器1时的温度可以在600℃和1100℃之间、优选在750℃和1100℃之间、并且更优选在950℃和1050℃之间。这对于增加在DRI反应器1内部的还原反应的动力学是希望的。环管3充当歧管，以将最终还原气体25c均匀地分布在DRI反应器1的周围。
在DRI反应器1的底部，来自DRI反应器1上部的未还原的、部分还原的和完全还原的铁矿石的混合物4已经基本上转化成热金属DRI 26a，其中在反应(f)-(k)基本上完成之后，所有铁矿石已经基本上被还原。DRI 26a中在85％和99％之间、优选在90％和97％之间并且更优选在94％和97％之间的铁内容物是金属铁，其余的铁是以非金属铁氧化物(FexOy)的形式。
尽管原则上是希望的，但是使铁矿石完全反应以实现其中所含的100％的铁为金属铁通常是不切实际的，因为这种实现将显著降低DRI方法的生产率并显著增加该方法的还原气体消耗。因此，在铁矿石还原程度方面要作出折衷。
热DRI 26a进入锥形冷却区26，在此，将其用冷却气体27冷却到一定的温度，该温度取决于从DRI反应器1中排出后立即使用DRI。如果在范围在400℃和800℃之间、更优选在600℃和800℃之间的温度下将DRI 30立即装入相邻的EAF(未示出)，则有利的是将冷却限制在将DRI 30安全运输到EAF所必须的范围，同时利用已经存在于热DRI中的显热。可替代地，热DRI在形成压块(HBI)之前可以经受有限的冷却。这种压块使得DRI更适合于储存和/或运输到远离DRI反应器1的(EAF)位置。
冷却气体27可以基本上是惰性的，以便不与热DRI 26a反应。冷却气体27还可以是或者含有在DRI冷却时赋予它所希望的特性的气体。这种气体的实例是天然气，其可以根据反应(b)裂化，以将碳沉积到DRI中，其中碳以固溶体的形式溶解在铁中。如以上提及的，在DRI的熔化期间，碳为EAF过程带来了操作和节能方面的益处。冷却气体27还可以包含炉顶气体5的一部分。
在DRI反应器1的冷却区26的顶部，冷却气体27作为废冷却气流28从冷却区26中提取，此后，将流28冷却，然后用补充冷却气体强化，并且将其压缩以在冷却区26的底部重新注入。
将DRI 30在锥形冷却区26的底部在最适合其随后使用的温度下提取。
本发明的优点和区别性特征包括：
1.可以使用蓝氨或绿氨来部分或完全地替代载碳烃，从而降低DRI反应器和炼铁炼钢设备的CO2排放。
2.蓝氨或绿氨部分或完全地替代蓝氢或绿氢作为生产低排放DRI的方法。
3.与(蓝/绿)氢相比，(蓝/绿)氨可以更容易地储存和全世界运输到没有天然资源/没有足够的天然资源来产生绿氢的地区。
运输所需的液氢的极低温度(-253℃)使得液氢的制备和在长途航行期间储存的成本非常高。液氨在(-33℃)下沸腾。液氨的较高运输和储存温度使得运输成本较低。此外，世界规模的现有基础设施使得NH3与液氢相比更容易获得。
1.可以将氨以至多90体积％氨的比例与气态烃如天然气、焦炉煤气、蒸汽和合成气混合，同时仍通过反应(e)产生DRI，其有利地含有希望的和可控制的量的溶解碳(在固溶体中)和/或碳化铁(Fe3C)。DRI的所希望的碳含量取决于DRI的最终用途。
2.通过用100％氨解离产物替代重整过程中的常规气态组分(烃、天然气、焦炉煤气和其他含碳气体)，DRI反应器可以有利地在100％无直接CO2排放的同时操作。
3.氢气是一种轻质气体，每单位体积仅可以携带/运输有限量的热/热能(Nm3)。因此，氢气作为传热介质不能有效地将热量传递到未还原的铁矿石、还原的铁矿石或完全还原的矿石的混合物4。因此，向DRI反应器中供应100％氢气作为还原气体将导致接近100℃的低炉顶气体温度。因为DRI炉顶气体含有大量的水蒸气，所以存在可能发生这种湿气冷凝的危险。常规DRI操作展现出在300℃-600℃范围内的炉顶气体温度。
当氨在气体重整器中离解时，获得产生的氢气和氮气的混合物。与氢气相比，氮气每单位体积可以携带/运输显著更大量的热/热能(Nm3)。因此，作为还原气体供应至DRI反应器的氢气和氮气(和可选的其他成分)的混合物可以用作有效的传热介质，用于向DRI反应器供应热能，从而可以容易地避免上述问题。
注意：
除非另有说明，否则气流中化合物的百分比是体积百分比(体积％)。
在连续操作的DRI反应器/方法和间歇式DRI反应器/方法之间存在区别。
在连续操作的DRI反应器中注入的气流通常在DRI反应器的操作期间连续注入。
根据本发明的方法的实施例
本发明包括一种在优选连续的DRI反应器中使用氢气(H2)作为还原气体还原铁矿石中所含的铁氧化物而生产直接还原铁(DRI)的方法，其中该氢气的至少一部分通过在气体重整器中将氨(NH3)离解成氮气(N2)和氢气(H2)(反应(1))而产生。
适用于该方法的连续DRI反应器是本领域已知的。
因此，含氨流在DRI反应器的上游经受离解反应(1)，并且将含氢气和氮气的离解产物流注入DRI反应器中，在其中将由离解反应产生的氢气用作还原剂，用于在DRI反应器内部还原铁矿石中的铁氧化物。
在DRI反应器上游含氨流经受的离解反应(1)可以是非催化的或催化的。
该反应的热能可以通过例如在如上所述的火焰加热器中燃烧来提供。
可以通过将燃料和/或氧化剂注入DRI反应器上游的流中，在DRI反应器上游调节离解产物(还原气体)流的温度。
还可以将除了由氨离解产生的氢气之外的氢气作为还原气体注入DRI反应器中，用于还原铁矿石中的铁氧化物。
可以将不是由氨离解产生的氢气与上述离解产物流分开注入DRI反应器中。也可以将不是由氨离解产生的氢气与含氨流和/或与离解产物流混合。
这种补充氢气优选具有低碳足迹，例如通过用来自可再生能源的电进行电解产生的氢气。
另一种有用的补充氢来源是焦炉煤气。
补充氢气的另一个来源是合成气。
后两种气体还含有CO，其也可用作用于还原铁氧化物的还原剂。
根据该方法的实施例，除了如上所述由氨的离解产生的H2之外，在DRI反应器中还使用CO作为另外的还原剂。
可以将所述CO与离解产物流分开注入DRI反应器中和/或将其与离解产物流混合。
有用的CO来源是焦炉煤气、合成气和来自DRI反应器的再循环炉顶气体。
因此，可以将含CO气体如焦炉煤气和/或合成气与离解产物流混合。
优选地，产生包含CO和H2的混合物的合成气。
含CO合成气优选通过烃、特别是气态烃如CH4/天然气的干重整或蒸汽重整，优选通过催化干重整或催化蒸汽重整产生。合成气也可以通过烃气体的部分氧化形成，优选使用氧气作为燃烧氧化剂。
合成气可以与氨解离分开产生，并且可以将所产生的合成气与解离产物流混合。
还可以将气态烃典型地与蒸汽和/或CO2一起注入气体重整器中，并且在气体重整器内部与氨解离一起经历重整为合成气。
可以将气态烃，特别是CH4/天然气，分开供应至气体重整器或将其与含氨流混合。
在该方法中，由DRI反应器产生的炉顶气体(其含有H2，并且在某些实施例中，含有显著量的CO)可用作额外/补充还原气体，用于在DRI反应器内部还原铁氧化物。
炉顶气体中存在的H2和可选的CO可用作燃料，特别是用于加热气体重整器和/或预热供应至气体重整器的气体和/或在将还原气体引入DRI反应器之前预热还原气体。
在本发明的上下文中，表述“炉顶气体”是指在DRI反应器中用于直接还原铁矿石之后从所述反应器中排出的废还原气体。
炉顶气体中存在的H2和可选的CO也可以作为还原气体再循环至DRI反应器中，例如通过将所述H2和可选的CO与进入气体重整器的含氨流或与DRI反应器上游的离解产物流混合。
为了增加H2和可选的CO的浓度，在将炉顶气体用作燃料和/或作为还原气体再循环之前，典型地通过冷凝从炉顶气体中去除水。
类似地，当炉顶气体含有显著量的CO2时，也可以在将炉顶气体用作燃料和/或作为还原气体再循环之前，特别是在将炉顶气体作为还原气体再循环之前，从炉顶气体中去除CO2。
铁矿石可以特别地以团块和/或球团的形式供应至DRI反应器。
可以使生产的DRI经受压块。
将所生产的DRI(无论是否压块)典型地用于钢生产。
Claims (15)
1.一种铁矿石直接还原方法，该方法包括以下步骤：
●将气体进料(24a)供应至气体重整器(25)，
●在该气体重整器(25)中重整该气体进料(24a)以获得含氢气的还原气体(25a，25b)，
●从该气体重整器(25)中排出该还原气体(25a，25b)，
●将铁矿石(2)供应至直接还原反应器(1)，
●将该还原气体(25a，25b)的至少一部分供应至该直接还原反应器(1)，
●在该直接还原反应器(1)中用该还原气体(25a，25b)使该铁矿石(2)经受直接还原，以获得直接还原铁(30)，
●从该直接还原反应器(1)中排出该直接还原铁(30)
其特征在于：
●该气体重整器(25)的气体进料含有NH3，
并且特征在于
●在该气体重整器(25)中，使该气体进料(24a)中的NH3经受离解反应(1)
2 NH3 → N2 + 3H2 (1)。
2.根据权利要求1所述的铁矿石直接还原方法，其中该直接还原反应器(1)是连续直接还原反应器。
3.根据权利要求1或2所述的铁矿石直接还原方法，其中该气体重整器(25)是催化重整器。
4.根据权利要求3所述的铁矿石直接还原方法，其中该气体重整器(25)包含含镍或镍合金的催化剂。
5.根据权利要求1或2所述的铁矿石直接还原方法，其中，该重整过程通过部分氧化完成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的铁矿石直接还原方法，其中该气体重整器(25)的气体进料(24a)包含至少一种烃(20)。
7.根据权利要求6所述的铁矿石直接还原方法，其中该气体重整器(25)的气体进料(24a)包含烃(20)，该烃选自由以下项组成的组：气态烃，特别是选自由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷组成的组的气态烃，或所述烃中的两种或更多种的组合，优选天然气。
8.根据权利要求6或7所述的铁矿石直接还原方法，其中该气体重整器(25)的气体进料(24a)进一步包含蒸汽。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的铁矿石直接还原方法，其中该气体重整器(25)的气体进料(24a)包含CO2。
10.根据前述权利要求中任一项所述的铁矿石直接还原方法，其中在将从该气体重整器(25)中排出的还原气体(25a，25b)供应至该直接还原反应器(1)之前将其加热。
11.根据前述权利要求中任一项所述的铁矿石直接还原方法，其中将该还原气体(25a，25b)在600℃和1100℃之间、优选在750℃和1100℃之间并且更优选在950℃和1050℃之间的温度下供应至该直接还原反应器(1)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的铁矿石直接还原方法，其中将来自该直接还原反应器(1)的烟气(5)或其一部分用作用于加热该气体重整器(25)的燃料。
13.根据前述权利要求中任一项所述的铁矿石直接还原方法，其中该直接还原反应器(1)是竖炉，优选选自由移动床竖炉和流化床竖炉组成的组，更优选逆流移动床竖炉。
14.根据前述权利要求中任一项所述的铁矿石直接还原方法，其中在将该直接还原铁从该直接还原反应器(1)中移出之后将其压块。
15.一种用于生产钢的方法，其中直接还原铁(30)通过根据权利要求1至13中任一项所述的铁矿石直接还原方法生产，并且其中可选地在已经将所述直接还原铁(30)压块之后，在电弧炉中由该直接还原铁生产钢。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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