ES2962914T1 - 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 espacio de horno (120); b) evacuar una atmósfera existente del espacio del horno (120) para lograr una depresión dentro del espacio del horno (120); c) proporcionar, en una etapa de calentamiento principal, calor y gas hidrógeno al espacio del horno (120), de manera que el gas hidrógeno calentado caliente el material metálico cargado a una temperatura suficientemente alta para que los óxidos metálicos presentes en el material metálico se reduzcan, en provocando la formación de vapor de agua; y d) condensar y recoger el vapor de agua formado en el paso c en un condensador (160) debajo del material metálico cargado, caracterizado porque los pasos cyd se realizan al menos hasta que se haya alcanzado una sobrepresión de atmósfera de hidrógeno dentro del espacio del horno (120).), y porque no se evacua gas hidrógeno del espacio del horno (120) hasta que se haya alcanzado dicha sobrepresión. La invención también se refiere a un sistema. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Claims (21)
1. Método para producir material metálico de reducción directa, que comprende las etapas:
a) cargar material metálico a reducir en un espacio de horno (120);
b) evacuar una atmósfera existente desde el espacio de horno (120) para lograr una depresión dentro del espacio de horno (120);
c) proporcionar, en una etapa de calentamiento principal, calor y gas hidrógeno al espacio de horno (120), de modo que el 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 las etapas c y d se realizan al menos hasta que se haya alcanzado una sobrepresión de atmósfera de hidrógeno dentro del espacio de horno (120), y por que no se evacúa ningún gas hidrógeno del espacio de horno (120) hasta que se ha alcanzado dicha sobrepresión.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa c comprende, además, en una etapa de calentamiento inicial, proporcionar calor y gas hidrógeno al espacio de horno (120), de modo que el 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.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el suministro de gas hidrógeno al espacio de horno (120) en dicha etapa de calentamiento inicial se controla de modo que sea tan lento que se mantenga sustancialmente un equilibrio de presión a través de toda la realización de dicha etapa de calentamiento inicial.
4. 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<).>
5. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el calor proporcionado en la etapa c se proporciona directamente al gas hidrógeno que también se proporciona en la etapa c.
6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el calor se proporciona al gas hidrógeno proporcionado por los elementos de calentamiento (121) dispuestos en una parte superior del espacio de horno (120).
7. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el 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 gas hidrógeno que va a proporcionarse en la etapa c.
8. 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.
9. Método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que la presión predeterminada es de al menos 4 bar, preferentemente de al menos 8 bar.
10. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado por que se realiza la etapa de calentamiento principal en la etapa c y la condensación en la etapa d hasta que se alcanza un estado estable, en términos de que ya no es necesario proporcionar más gas hidrógeno para mantener una presión de gas en estado estable alcanzada dentro del espacio de horno (120).
11. Método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que la presión del gas en estado estable es de al menos 4 bar, preferentemente de al menos 8 bar.
12. 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.
13. 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.
14. 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 cyd , enfriar la atmósfera de hidrógeno como máximo a 100 °C; y f) una vez finalizada la etapa e, evacuar la atmósfera de hidrógeno del espacio de horno (120) y recoger el gas hidrógeno de la atmósfera de hidrógeno evacuada.
15. Método de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que el enfriamiento en la etapa e tiene lugar mediante intercambio de calor con gas hidrógeno que va a suministrarse a un espacio de horno diferente para realizar las etapas a-c en relación con dicho espacio de horno diferente.
16. 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.
17. 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.
18. Método de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado por que la etapa de calentamiento principal en la etapa c se realiza de forma iterativa, permitiendo en cada iteración que se alcance una presión de estado estable dentro del espacio de horno (120) antes de suministrar una cantidad adicional de calor y gas hidrógeno.
19. Sistema (100; 200) para producir material metálico de reducción directa, que comprende un espacio de horno cerrado (120) dispuesto para recibir material metálico cargado a reducir;
un medio de evacuación de atmósfera (260) dispuesto para evacuar una atmósfera existente del espacio de horno (120) para logar una sobrepresión dentro del espacio de horno (120);
un medio de suministro de calory gas hidrógeno (121; 280, 290) dispuesto para proporcionar calory 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 modo que el 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 calor y gas hidrógeno al menos hasta que se haya alcanzado una sobrepresión de atmósfera de hidrógeno dentro del espacio de horno (120), y por que el sistema (100; 200) está dispuesto para no evacuar ningún gas hidrógeno del espacio de horno (120) hasta que se haya alcanzado dicha sobrepresión.
20. Sistema (100; 200) de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado por que el dispositivo de control (201) está dispuesto para controlar el medio de suministro de calore hidrógeno (121; 280, 290), en una etapa de calentamiento inicial, de modo que el 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.
21. Sistema (100; 200) de acuerdo con la reivindicación 19 o 20, caracterizado por que el sistema (100; 200) comprende además un sensor de presión (123, 124) dispuesto para medir una presión dentro del espacio de horno (120), y porque el dispositivo de control (201) está dispuesto para controlar el medio de suministro de calore hidrógeno (121; 280, 290) para proporcionar gas hidrógeno hasta que se haya alcanzado una presión de estado estable.
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