ES2962701T1 - Método y dispositivo para producir metal de reducción directa - Google Patents
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Abstract
Método para producir material metálico reducido directamente, que comprende las etapas: a) cargar material metálico a reducir en un primer espacio de horno (120) de un primer horno (220); b) evacuar una atmósfera existente desde el primer espacio del horno (120) para lograr una depresión; c) proporcionar, en una etapa de calentamiento principal, calor y primer gas hidrógeno al primer espacio del horno (120), de manera que se reduzcan los óxidos metálicos presentes en el material metálico, provocando a su vez que se forme vapor de agua; yd) condensar y recoger el vapor de agua formado en la etapa c en un condensador (160) debajo del material metálico cargado. El primer gas hidrógeno en la etapa c se proporciona sin recirculación del primer gas hidrógeno, el método comprende además una etapa de enfriamiento del material cargado realizada posteriormente, en la que la energía térmica del material cargado es absorbida por dicho primer gas hidrógeno, y en la que la energía térmica , mediante intercambio de calor, se transfiere desde dicho primer gas hidrógeno al segundo gas hidrógeno para ser utilizado en un segundo horno (210) para producir material metálico reducido directamente. La invención también se refiere a un sistema. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Claims (20)
1. Método para producir material metálico de reducción directa, que comprende las etapas:
a) cargar material metálico a reducir en un primer espacio de horno (120) de un primer horno (220);
b) evacuar una atmósfera existente desde el primer espacio de horno (120) para lograr una depresión dentro del primer espacio de horno (120);
c) proporcionar, en una etapa de calentamiento principal, calor y primer gas hidrógeno al primer espacio de horno (120), de modo que el primer gas hidrógeno calentado caliente el material metálico cargado a una temperatura lo suficientemente alta como para que se reduzcan los óxidos metálicos presentes en el material metálico, provocando a su vez que se forme vapor de agua; y
d) condensar y recoger el vapor de agua formado en la etapa c en un condensador (160) por debajo del material metálico cargado;
caracterizado por que dicho primer gas hidrógeno en la etapa c se proporciona sin recirculación del primer gas hidrógeno, y por que el método comprende además una etapa de enfriamiento del material cargado realizada posteriormente, en la que dicho primer gas hidrógeno absorbe energía térmica del material cargado, y en el que la energía térmica, mediante intercambio de calor, se transfiere desde dicho primer gas hidrógeno al segundo gas hidrógeno para usarse en un segundo horno (210) para producir material metálico de reducción directa.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las etapas c y d se realizan al menos hasta que se haya alcanzado una primera sobrepresión de atmósfera de hidrógeno dentro del espacio de horno (120), y por que no se evacúa ningún primer gas hidrógeno del espacio de horno (120) hasta que se ha alcanzado dicha sobrepresión.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el material cargado en la etapa a es como máximo 50 toneladas, preferentemente como máximo 25 toneladas, preferentemente entre 5 y 10 toneladas de tal material.
4. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el método comprende usar varios hornos (210, 220) en paralelo para producir material metálico de reducción dirigida, y por que el calor residual de un lote de material cargado en un primer horno (220) de este tipo se usa para precalentar un segundo horno (210) de este tipo.
5. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material cargado está en forma de bolas de mineral de hierro, por que dicho primer espacio de horno (120) está instalado en conexión con un sistema de producción de bolas de mineral de hierro, y por que dicha carga del material metálico en el primer espacio de horno (120) se realiza mediante contenedores (140) para que el material metálico circule automáticamente desde el sistema de producción de bolas de mineral de hierro al espacio de horno (120); sea sometido a las etapas c y d; retirado del primer espacio de horno (120); y devuelto al sistema de producción de bolas de mineral de hierro.
6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que el método usa más de dichos contenedores (140) que el número de hornos (210, 220).
7. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el método comprende varias iteraciones de las etapas a-d, en donde en una primera iteración de este tipo dicho primer gas hidrógeno se obtiene de un primer contenedor (290) para gas hidrógeno fresco, mientras que, en una iteración de este tipo posterior, dicho primer gas hidrógeno se obtiene de un segundo contenedor (280) para gas hidrógeno reutilizado.
8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que dicho gas hidrógeno reutilizado se rellena con gas hidrógeno fresco a partir de dicho contenedor (290) de acuerdo con la necesidad.
9. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, en dicha etapa de enfriamiento del material cargado, dicho primer gas hidrógeno se hace circular en un bucle cerrado.
10. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa c comprende, además, en una etapa de calentamiento inicial, proporcionar calor y dicho primer gas hidrógeno al espacio de horno (120), de modo que el primer gas hidrógeno calentado caliente el material metálico cargado a una temperatura por encima de la temperatura de ebullición del agua contenida en el material metálico, provocando que dicha agua contenida se evapore.
11. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la evacuación en la etapa b se realiza de modo que se alcance una presión de como máximo 0,5 bares dentro del espacio de horno (120).
12. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho primer gas hidrógeno que va a proporcionarse en la etapa c se precalienta en un intercambiador de calor (160), intercambiador de calor (160) que está dispuesto para transferir energía térmica desde el agua evaporada al primer gas hidrógeno que va a proporcionarse en la etapa c.
13. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa de calentamiento principal de la etapa c y la condensación de la etapa d se realizan hasta que se ha alcanzado una presión predeterminada.
14. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado por que la etapa de calentamiento principal en la etapa c y la condensación en la etapa d se realizan hasta que se alcanza un estado estacionario, en términos de que ya no es necesario proporcionar más primer gas hidrógeno para mantener una presión de gas en estado estable alcanzada dentro del espacio de horno (120).
15. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa de calentamiento principal en la etapa c y la condensación en la etapa d se realizan hasta que el material metálico cargado a reducir ha alcanzado una temperatura predeterminada.
16. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, durante la realización de la etapa c, hay un flujo neto hacia abajo de vapor de agua a través del material metálico cargado.
17. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el método comprende además las etapas de
e) después de que se finalizan las etapas c y d, enfriar la primera atmósfera de gas hidrógeno como máximo a 100 °C; y
f) después de que se finaliza la etapa e, evacuar la primera atmósfera de gas hidrógeno del espacio de horno (120) y recoger el primer gas hidrógeno de la primera atmósfera de gas hidrógeno evacuada.
18. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el método comprende además la etapa de
g) almacenar y/o transportar el material metálico reducido bajo una atmósfera inerte.
19. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las etapas c y d se realizan durante al menos 0,25 horas.
20. Sistema (100;200) para producir material metálico de reducción directa, que comprende
un segundo horno (210) y un primer horno (220), primer horno (220) que tiene un espacio de horno cerrado (120), estando a su vez dispuesto para recibir material metálico cargado a reducir;
un medio de evacuación de la atmósfera (260) dispuesto para evacuar una atmósfera existente del espacio de horno (120) para lograr una depresión dentro del espacio de horno (120);
un medio de suministro de calor e hidrógeno (121; 280, 290) dispuesto para proporcionar calor y primer gas hidrógeno al espacio de horno (120);
un dispositivo de control (201) dispuesto para, en una etapa de calentamiento principal, controlar el medio de suministro de calor e hidrógeno (121; 280, 290) de manera que el primer gas hidrógeno calentado caliente el material metálico cargado a una temperatura lo suficientemente alta como para que se reduzcan los óxidos metálicos presentes en el material metálico, provocando a su vez que se forme vapor de agua; y
un medio de enfriamiento y recogida (160, 161) dispuesto por debajo del material metálico cargado, dispuesto para condensar y recoger el vapor de agua,
caracterizado por que el dispositivo de control (201) está dispuesto para controlar el medio de suministro de calor e hidrógeno (121; 280, 290) para proporcionar dicho primer gas hidrógeno sin recirculación del primer gas hidrógeno, y por que el sistema (100; 200) comprende además un mecanismo de enfriamiento de material cargado, dispuesto para realizar posteriormente un enfriamiento del material cargado, mediante el cual el mecanismo de enfriamiento de material cargado está dispuesto para permitir que se absorba la energía térmica del material cargado por dicho primer gas hidrógeno, y mediante el cual el mecanismo de enfriamiento de material cargado está dispuesto para permitir que la energía térmica, mediante intercambio de calor, se transfiera desde dicho primer gas hidrógeno al segundo gas hidrógeno para que se use en un segundo horno (210) para producir material metálico de reducción directa.
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