DE20784353T1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von direkt reduziertem metall - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur chargenweisen Herstellung von direktreduziertem Metallmaterial in einem Ofen (100), der Teil eines geschlossenen Systems ist, das einen erwärmten Ofenraum (120) umfasst, umfassend die folgenden Schritte:a) Laden von zu reduzierendem Metallmaterial in einen Ofenraum (120);b) Evakuieren einer vorhandenen Atmosphäre aus dem Ofenraum (120), um einen Unterdruck im Ofenraum (120) zu erreichen;c) Zuführen, in einem Haupterwärmungsschritt, von Wärme und Wasserstoffgas für den Ofenraum (120), sodass das erwärmte Wasserstoffgas das geladene Metallmaterial auf eine Temperatur erwärmt, die hoch genug ist, sodass in dem Metallmaterial vorhandene Metalloxide reduziert werden, was wiederum die Bildung von Wasserdampf bewirkt; undd) Kondensieren und Sammeln des in Schritt c gebildeten Wasserdampfes in einem Kondensator (160) unterhalb des geladenen Metallmaterials; dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffgas in Schritt c ohne Rezirkulation des Wasserstoffgases zugeführt wird, sodass Wasserstoffgas dem Ofen (100) zugeführt, aber während des Reduktionsschrittes nicht daraus entfernt wird, und dass das Verfahren ferner den anschließend durchgeführten Schritt des Entfernens des reduzierten Metallmaterials aus dem Ofenraum (120) und des Lagerns und/oder Transportierens des reduzierten Metallmaterials unter einer inerten Atmosphäre umfasst.
Claims (15)
- Verfahren zur chargenweisen Herstellung von direktreduziertem Metallmaterial in einem Ofen (100), der Teil eines geschlossenen Systems ist, das einen erwärmten Ofenraum (120) umfasst, umfassend die folgenden Schritte: a) Laden von zu reduzierendem Metallmaterial in einen Ofenraum (120); b) Evakuieren einer vorhandenen Atmosphäre aus dem Ofenraum (120), um einen Unterdruck im Ofenraum (120) zu erreichen; c) Zuführen, in einem Haupterwärmungsschritt, von Wärme und Wasserstoffgas für den Ofenraum (120), sodass das erwärmte Wasserstoffgas das geladene Metallmaterial auf eine Temperatur erwärmt, die hoch genug ist, sodass in dem Metallmaterial vorhandene Metalloxide reduziert werden, was wiederum die Bildung von Wasserdampf bewirkt; und d) Kondensieren und Sammeln des in Schritt c gebildeten Wasserdampfes in einem Kondensator (160) unterhalb des geladenen Metallmaterials; dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffgas in Schritt c ohne Rezirkulation des Wasserstoffgases zugeführt wird, sodass Wasserstoffgas dem Ofen (100) zugeführt, aber während des Reduktionsschrittes nicht daraus entfernt wird, und dass das Verfahren ferner den anschließend durchgeführten Schritt des Entfernens des reduzierten Metallmaterials aus dem Ofenraum (120) und des Lagerns und/oder Transportierens des reduzierten Metallmaterials unter einer inerten Atmosphäre umfasst.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte c und d mindestens so lange durchgeführt werden, bis ein Wasserstoffatmosphärenüberdruck innerhalb des Ofenraums (120) erreicht ist, und dass kein Wasserstoffgas aus dem Ofenraum (120) evakuiert wird, bis der Überdruck erreicht ist. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das in Schritt a geladene Material höchstens 50 Tonnen, vorzugsweise höchstens 25 Tonnen, vorzugsweise zwischen 5 und 10 Tonnen eines solchen Materials beträgt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a bis d in einem System (200) durchgeführt werden, das direkt an einer Abbaustelle vorgesehen ist, wobei direktreduziertes Metallmaterial an der Abbaustelle unter Verwendung der Schritte hergestellt, danach unter einer Schutzatmosphäre verpackt und danach zu einer anderen Stelle zur weiteren Verarbeitung transportiert wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner das Abkühlen des geladenen Materials nach Schritt d umfasst, indem das Wasserstoffgas an dem geladenen Material vorbeigeführt wird, wobei das Wasserstoffgas durch das geladene Material erwärmt und durch Wärmeaustausch unter Verwendung eines Wärmetauschers abgekühlt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen des geladenen Materials durchgeführt wird, bis das geladene Material eine Temperatur von unter 100 °C erreicht. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inerte Atmosphäre eine Stickstoffatmosphäre ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt des Zuführens des reduzierten Metallmaterials in einen ersten Transportbehälter umfasst, der mit Inertgas gefüllt ist, wobei mehrere solcher erster Transportbehälter einem zweiten Transportbehälter zugeführt werden, der seinerseits mit Inertgas in dem die ersten Transportbehälter umgebenden Raum gefüllt ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c ferner umfasst, dass in einem Anfangserwärmungsschritt dem Ofenraum (120) Wärme und Wasserstoffgas zugeführt werden, sodass das erwärmte Wasserstoffgas das geladene Metallmaterial auf eine Temperatur über der Siedetemperatur des im Metallmaterial enthaltenen Wassers erwärmt, wodurch das enthaltene Wasser verdampft.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in Schritt c zuzuführende Wasserstoffgas in einem Wärmetauscher (160) vorgewärmt wird, wobei der Wärmetauscher (160) so angeordnet ist, dass er Wärmeenergie von dem verdampften Wasser auf das in Schritt c zuzuführende Wasserstoffgas überträgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupterwärmungsschritt von Schritt c und das Kondensieren in Schritt d durchgeführt werden, bis ein vorbestimmter Druck erreicht wird.
- Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass der Haupterwärmungsschritt in Schritt c und das Kondensieren in Schritt d so lange durchgeführt werden, bis ein stationärer Zustand erreicht ist, d. h. es ist nicht mehr notwendig, mehr Wasserstoffgas zuzuführen, um einen erreichten stationären Gasdruck innerhalb des Ofenraums (120) aufrechtzuerhalten. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupterwärmungsschritt in Schritt c und das Kondensieren in Schritt d so lange durchgeführt werden, bis das geladene zu reduzierende Metallmaterial eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung von Schritt c ein Nettofluss von Wasserdampf nach unten durch das geladene Metallmaterial erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: e) nach Beendigung der Schritte c und d, Abkühlen der Wasserstoffatmosphäre auf höchstens 100 °C; und f) nach Beendigung von Schritt e, Evakuieren der Wasserstoffatmosphäre aus dem Ofenraum (120) und Sammeln des Wasserstoffgases der evakuierten Wasserstoffatmosphäre.
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