DE20785335T1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von direktreduziertem 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) Bereitstellen, 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 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.
Claims (14)
- 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) Bereitstellen, 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 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 , dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c ferner umfasst, dass in einem Anfangserwärmungsschritt, der vor dem Haupterwärmungsschritt durchgeführt wird, dem Ofenraum (120) Wärme und Wasserstoffgas zugeführt werden, sodass das erwärmte Wasserstoffgas das geladene Metallmaterial auf eine Temperatur über der Siedetemperatur des in dem Metallmaterial enthaltenen Wassers erwärmt, wodurch das enthaltene Wasser verdampft. - Verfahren nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Wasserstoffgas in den Ofenraum (120) in dem Anfangserwärmungsschritt so gesteuert wird, dass während der Durchführung des Anfangserwärmungsschritts ein Druckgleichgewicht aufrechterhalten wird, indem die Zufuhr von Wasserstoffgas so gesteuert wird, dass der Gleichgewichtsgasdruck während des Anfangserwärmungsschritts nicht oder nur unwesentlich ansteigt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Evakuierung in Schritt b so durchgeführt wird, dass ein Druck von höchstens 0,5 bar im Inneren des Ofenraums (120) erreicht wird.
- 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
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Druck mindestens 4 bar, vorzugsweise mindestens 8 bar beträgt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasdruck innerhalb des Ofenraums gemessen wird und dass der Haupterwärmungsschritt in Schritt c und das Kondensieren in Schritt d 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
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruck im stationären Zustand mindestens 4 bar, vorzugsweise mindestens 8 bar beträgt. - 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 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.
- Verfahren nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung in Schritt e durch Wärmeaustausch mit Wasserstoffgas erfolgt, das einem anderen Ofenraum zugeführt wird, um die Schritte a bis c in Bezug auf diesen anderen Ofenraum durchzuführen. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: g) Lagern und/oder Transportieren des reduzierten Metallmaterials unter einer inerten Atmosphäre.
- Verfahren nach
Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass der Haupterwärmungsschritt in Schritt c iterativ durchgeführt wird, wobei in jeder Iteration ermöglicht wird, dass innerhalb des Ofenraums (120) ein stationärer Druck erreicht wird, bevor eine zusätzliche Menge an Wärme und Wasserstoffgas zugeführt wird.
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2021
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