DE21830223T1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von direkt reduziertem Metall - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von direktreduziertem Metallmaterial, umfassend die folgenden Schritte:a) Laden von zu reduzierendem Metallmaterial (142) in einen Ofenraum (120), auf einen gasdurchlässigen Boden (151);b) Zuführen von Wärme und Wasserstoffgas für den Ofenraum (120), sodass das erwärmte Wasserstoffgas das geladene Metallmaterial (142) auf eine Temperatur erwärmt, die hoch genug ist, sodass in dem Metallmaterial (142) vorhandene Metalloxide reduziert werden, was wiederum die Bildung von Wasserdampf bewirkt; undc) Kondensieren und Sammeln des in Schritt b gebildeten Wasserdampfes in einem Kondensator (280); dadurch gekennzeichnet, dassdas Wasserstoffgas in einem geschlossenen Kreislauf aufwärts durch den Boden (151), durch das geladene Metallmaterial (142) und weiter über den Kondensator (280) und eine Gaszwangszirkulationsvorrichtung (250) zirkuliert wird, und dassdas Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst:d) Zuführen von zusätzlichem Wasserstoffgas zum Erreichen und/oder Aufrechterhalten eines vorbestimmten Drucks in dem Ofenraum (120).
Claims (15)
- Verfahren zur Herstellung von direktreduziertem Metallmaterial, umfassend die folgenden Schritte: a) Laden von zu reduzierendem Metallmaterial (142) in einen Ofenraum (120), auf einen gasdurchlässigen Boden (151); b) Zuführen von Wärme und Wasserstoffgas für den Ofenraum (120), sodass das erwärmte Wasserstoffgas das geladene Metallmaterial (142) auf eine Temperatur erwärmt, die hoch genug ist, sodass in dem Metallmaterial (142) vorhandene Metalloxide reduziert werden, was wiederum die Bildung von Wasserdampf bewirkt; und c) Kondensieren und Sammeln des in Schritt b gebildeten Wasserdampfes in einem Kondensator (280); dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffgas in einem geschlossenen Kreislauf aufwärts durch den Boden (151), durch das geladene Metallmaterial (142) und weiter über den Kondensator (280) und eine Gaszwangszirkulationsvorrichtung (250) zirkuliert wird, und dass das Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst: d) Zuführen von zusätzlichem Wasserstoffgas zum Erreichen und/oder Aufrechterhalten eines vorbestimmten Drucks in dem Ofenraum (120).
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwärtsströmung des Wasserstoffgases durch den Boden (151) und weiter durch das geladene Metallmaterial (142) so eingerichtet ist, dass das geladene Metallmaterial (142) zusammen mit dem Wasserstoffgas ein Wirbelbett (141) bildet. - Verfahren nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelbett (141) ein Blasenbett ist, in dem das geladene Metallmaterial (142) auf dem gasdurchlässigen Boden (151) bleibt. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelbett (141) ein zirkulierendes Bett ist, in dem das geladene Metallmaterial (142) oberhalb des gasdurchlässigen Bodens (151) innerhalb des Ofenraums (120) aufgehängt ist. - Verfahren nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a das Metallmaterial (142) kontinuierlich in den Ofenraum (120) geladen wird. - Verfahren nach
Anspruch 4 oder5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: e) kontinuierliches Abführen von reduziertem Metallmaterial (142) aus dem Ofenraum (120). - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner einen Anfangsschritt der Metallmaterialzuführung umfasst, in dem das Metallmaterial (142), beispielsweise durch Mahlen und/oder Heben, in Pulverform zugeführt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d die Zuführung von zusätzlichem Wasserstoffgas erfolgt, sodass sich ein Druck von mehr als 1 bar im Ofenraum (120) aufbaut.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner einen Aufkohlungsschritt umfasst, der vor einer Evakuierung von Gasen aus dem Ofenraum (120) zurück auf Atmosphärendruck durchgeführt wird, wobei in diesem Aufkohlungsschritt ein kohlenstoffhaltiges Gas, wie ein gasförmiger Kohlenwasserstoff, dem Ofenraum (120) zugeführt wird, sodass das erwärmte und reduzierte Metallmaterial (142) durch das kohlenstoffhaltige Gas aufgekohlt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserstoffgas in einem Wärmetauscher vorgewärmt wird, wobei der Wärmetauscher so angeordnet ist, dass er Wärmeenergie von aus dem geladenen Metallmaterial (142) verdampftem Wasser auf das in Schritt b zuzuführende Wasserstoffgas überträgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung von zusätzlichem Wasserstoffgas in Schritt d so lange durchgeführt wird, bis kein zusätzliches Wasserstoffgas mehr erforderlich ist, um den vorbestimmten Druck aufrechtzuerhalten, und/oder bis eine vorbestimmte Menge Wasser in dem Kondensator (280) gesammelt worden ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Druck ein Druck von mindestens 2,3 bar, beispielsweise mindestens 2,5 bar, beispielsweise mindestens 3 bar ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte b und c während mindestens 0,25 Stunden durchgeführt werden.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme in Schritt c zugeführt wird, bis das geladene Metallmaterial (142) eine Temperatur zwischen 700 und 1100 °C, beispielsweise zwischen 800 und 1100 °C, erreicht.
- System zur Herstellung von direktreduziertem Metallmaterial (142), umfassend einen Ofenraum (120), der so angeordnet ist, dass er zu reduzierendes Metallmaterial (142) aufnimmt und unterbringt, wobei der Ofenraum (120) einen gasdurchlässigen Boden (151) umfasst, der so angeordnet ist, dass er geladenes Metallmaterial (142) trägt; ein Wärme- und Reduktionsgaszuführungsmittel (174; 175; 250), das so angeordnet ist, dass es dem Ofenraum (120) Wärme und Wasserstoffgas zuführt; eine Steuervorrichtung (201), die so angeordnet ist, dass sie das Wärme- und Reduktionsgaszuführungsmittel (174; 175; 250) so steuert, dass erwärmtes Wasserstoffgas das geladene Metallmaterial (142) auf eine Temperatur erwärmt, die hoch genug ist, sodass in dem geladenen Metallmaterial (142) vorhandene Metalloxide reduziert werden, was wiederum die Bildung von Wasserdampf bewirkt; und einen Kondensator (280), der so angeordnet ist, dass er den Wasserdampf kondensiert und sammelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofenraum (120) eine Gaszwangszirkulationsvorrichtung (250) umfasst, dass das Wärme- und Reduktionsgaszuführungsmittel (174; 175; 250) angeordnet ist, um das Wasserstoffgas in einem geschlossenen Kreislauf aufwärts durch den Boden (151), durch das geladene Metallmaterial (142) und weiter über den Kondensator (280) und die Gaszwangszirkulationsvorrichtung (250) zu zirkulieren, und dass die Steuervorrichtung (201) so angeordnet ist, dass sie das Wärme- und Reduktionsgaszuführungsmittel (174; 175; 250) so steuert, dass zusätzliches Wasserstoffgas zugeführt wird, um einen vorbestimmten Druck in dem Ofenraum (120) zu erreichen und/oder aufrechtzuerhalten.
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