Claims (34)
1. Способ получения прямовосстановленного металлического материала, включающий в себя этапы, на которых:1. A method for obtaining a directly reduced metallic material, which includes the steps in which:
a) загружают подлежащий восстановлению металлический материал в пространство (120) первой печи (220);a) loading the metal material to be recovered into the space (120) of the first furnace (220);
b) откачивают имеющуюся атмосферу из пространства (120) первой печи для создания разрежения внутри пространства (120) первой печи;b) pump out the existing atmosphere from the space (120) of the first furnace to create a vacuum inside the space (120) of the first furnace;
c) подводят, на этапе основного нагрева, тепло и первый газообразный водород в пространство (120) первой печи для нагрева нагретым первым газообразным водородом загруженного металлического материала до температуры, достаточно высокой для восстановления присутствующих в металлическом материале оксидов металлов, что, в свою очередь, приводит к образованию водяного пара; иc) supplying, in the main heating step, heat and the first hydrogen gas to space (120) of the first furnace to heat the charged metal material with the heated first hydrogen gas to a temperature high enough to reduce the metal oxides present in the metal material, which, in turn, leads to the formation of water vapor; And
d) осуществляют конденсацию и сбор образовавшегося на этапе с) водяного пара в конденсаторе (160) под загруженным металлическим материалом;d) condense and collect the water vapor formed in step c) in a condenser (160) under the loaded metallic material;
отличающийся тем, что подвод указанного первого газообразного водорода на этапе с) осуществляют без рециркуляции первого газообразного водорода, причем способ дополнительно включает в себя последующий этап охлаждения загруженного материала, на котором осуществляют поглощение тепловой энергии из загруженного материала указанным первым газообразным водородом, и на котором осуществляют, путем теплообмена, передачу тепловой энергии от указанного первого газообразного водорода второму газообразному водороду, предназначенному для использования во второй печи (210) для получения прямовосстановленного металлического материала.characterized in that the supply of said first hydrogen gas in step c) is carried out without recirculating the first hydrogen gas, the method further comprising a subsequent step of cooling the loaded material, in which thermal energy is absorbed from the loaded material by said first hydrogen gas, and in which , by heat exchange, transferring thermal energy from said first hydrogen gas to a second hydrogen gas to be used in a second furnace (210) to produce a direct reduced metallic material.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этапы с) и d) выполняют по меньшей мере до тех пор, пока внутри пространства (120) печи не будет достигнуто избыточное давление первой водородной атмосферы, причем из пространства (120) печи не откачивают первый газообразный водород до тех пор, пока не будет достигнуто указанное избыточное давление.2. The method according to claim 1, characterized in that steps c) and d) are carried out at least until the overpressure of the first hydrogen atmosphere is reached inside the space (120) of the furnace, and from the space (120) of the furnace no pumping out the first gaseous hydrogen until the specified overpressure is reached.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что количество материала, загружаемого на этапе а) составляет не более 50 тонн, предпочтительно не более 25 тонн, предпочтительно от 5 до 10 тонн такого материала.3. The method according to claim. 1 or 2, characterized in that the amount of material loaded in step a) is not more than 50 tons, preferably not more than 25 tons, preferably from 5 to 10 tons of such material.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что способ предусматривает использование одновременно нескольких печей (210, 220) для получения прямовосстановленного металлического материала, причем остаточное тепло от порции загруженного материала в первой такой печи (220) используют для предварительного нагрева второй такой печи (210).4. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the method involves the use of several furnaces (210, 220) simultaneously to obtain a direct reduced metallic material, and the residual heat from a portion of the loaded material in the first such furnace (220) is used to preheat the second such ovens (210).
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что загружаемый материал представляет собой железорудные комки, причем пространство (120) первой печи связано с системой производства железорудных комков, причем указанную загрузку металлического материала в пространство (120) первой печи осуществляют путем автоматического перемещения контейнеров (140) металлического материала по замкнутому контуру из системы производства железорудных комков в пространство (120) печи; выполняют с контейнерами этапы с) и d); извлекают их из пространства (120) первой печи; и возвращают их в систему производства железорудных комков.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the feed material is iron ore lumps, wherein the space (120) of the first furnace is connected to the iron ore lump production system, and said loading of the metallic material into the space (120) of the first furnace is carried out by automatic movement containers (140) of metallic material in a closed loop from the system for the production of iron ore lumps into the space (120) of the furnace; perform steps c) and d) with the containers; remove them from the space (120) of the first furnace; and return them to the iron ore lump production system.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что способ предусматривает использование контейнеров (140) в количестве, большем количества печей (210, 220).6. The method according to claim. 5, characterized in that the method involves the use of containers (140) in an amount greater than the number of ovens (210, 220).
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что способ включает в себя несколько циклов выполнения этапов а) - d), причем в первом цикле указанный первый газообразный водород получают из первого сосуда (290) свежего газообразного водорода, а в последующем цикле указанный первый газообразный водород получают из второго сосуда (280) повторно используемого газообразного водорода.7. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the method includes several cycles of performing steps a) - d), and in the first cycle, the specified first gaseous hydrogen is obtained from the first vessel (290) of fresh hydrogen gas, and in the subsequent cycle said first hydrogen gas is obtained from the second hydrogen gas recycle vessel (280).
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что указанный повторно используемый газообразный водород по мере необходимости дополняют свежим газообразным водородом из указанного первого сосуда (290).8. The method of claim 7, wherein said recycled hydrogen gas is supplemented as necessary with fresh hydrogen gas from said first vessel (290).
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на указанном этапе охлаждения загруженного материала циркуляцию указанного первого газообразного водорода осуществляют по замкнутому контуру.9. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that, in said step of cooling the charge material, said first hydrogen gas is circulated in a closed circuit.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этап с) дополнительно содержит, на этапе предварительного нагрева, подвод тепла и указанного первого газообразного водорода в пространство (120) печи для нагрева нагретым первым газообразным водородом загруженного металлического материала до температуры выше температуры кипения содержащейся в металлическом материале воды, в результате чего происходит испарение указанной содержащейся воды.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that step c) further comprises, in the preheating step, supplying heat and said first hydrogen gas to the space (120) of the furnace for heating the charged metal material heated by the first hydrogen gas to a temperature above the temperature boiling the water contained in the metal material, thereby evaporating said contained water.
11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что откачку на этапе b) осуществляют таким образом, чтобы внутри пространства (120) печи было достигнуто давление не выше 0,5 бар.11. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pumping out in step b) is carried out in such a way that a pressure of not more than 0.5 bar is reached inside the oven space (120).
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный первый газообразный водород для подвода на этапе с) предварительно нагревают в теплообменнике (160), причем теплообменник (160) выполнен с возможностью передачи тепловой энергии от водяного пара первому газообразному водороду, предназначенному для подвода на этапе с).12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that said first hydrogen gas to be supplied in step c) is preheated in a heat exchanger (160), wherein the heat exchanger (160) is configured to transfer thermal energy from water vapor to the first hydrogen gas intended for for the approach in step c).
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этап основного нагрева на этапе с) и конденсацию на этапе d) осуществляют до тех пор, пока не будет достигнуто предварительно заданное давление.13. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the main heating step in step c) and the condensation in step d) are carried out until a predetermined pressure is reached.
14. Способ по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что этап основного нагрева на этапе с) и конденсацию на этапе d) осуществляют до тех пор, пока не будет достигнуто стационарное состояние с точки зрения отсутствия дальнейшей необходимости подвода дополнительного первого газообразного водорода для поддержания достигнутого стационарного давления газа внутри пространства (120) печи.14. The method according to any one of paragraphs. 1-12, characterized in that the main heating step in step c) and the condensation in step d) are carried out until a steady state is reached in terms of no further need to supply additional first gaseous hydrogen to maintain the achieved stationary gas pressure inside space (120) furnace.
15. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этап основного нагрева на этапе с) и конденсацию на этапе d) осуществляют до тех пор, пока не будет достигнута предварительно заданная температура загруженного подлежащего восстановлению металлического материала.15. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the main heating step in step c) and the condensation in step d) are carried out until the predetermined temperature of the charged metallic material to be reduced is reached.
16. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что во время выполнения этапа с) имеет место нисходящий чистый поток водяного пара через загруженный металлический материал.16. Method according to any of the preceding claims, characterized in that during step c) there is a downward net flow of water vapor through the loaded metal material.
17. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя этапы, на которых:17. The method according to any of the previous paragraphs, characterized in that it further includes the steps in which:
e) после завершения этапов с) и d), охлаждают первую газообразную водородную атмосферу до температуры не выше 100°С; иe) after completion of steps c) and d), cool the first gaseous hydrogen atmosphere to a temperature not higher than 100°C; And
f) после завершения этапа е), откачивают первую газообразную водородную атмосферу из пространства (120) печи и собирают первый газообразный водород откачанной первой газообразной водородной атмосферы.f) after completion of step e), the first gaseous hydrogen atmosphere is evacuated from the furnace space (120), and the first hydrogen gas of the evacuated first gaseous hydrogen atmosphere is collected.
18. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя этап, на котором18. A method according to any one of the preceding claims, further comprising the step of
g) хранят и/или транспортируют восстановленный металлический материал в инертной атмосфере.g) store and/or transport the reduced metallic material in an inert atmosphere.
19. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этапы с) и d) выполняют в течение по меньшей мере 0,25 часа.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that steps c) and d) are performed for at least 0.25 hours.
20. Система (100; 200) получения прямовосстановленного металлического материала, содержащая:20. System (100; 200) for obtaining directly reduced metallic material, comprising:
вторую печь (210) и первую печь (220), причем первая печь (220) содержит закрытое пространство (120) печи, в свою очередь выполненное с возможностью вмещения загружаемого подлежащего восстановлению металлического материала;a second furnace (210) and a first furnace (220), wherein the first furnace (220) comprises a closed furnace space (120) in turn capable of receiving a loaded metal material to be recovered;
средство (260) откачки атмосферы, выполненное с возможностью откачки имеющейся атмосферы из пространства (120) печи для создания разрежения внутри пространства (120) печи;means (260) for pumping out the atmosphere, configured to pump out the existing atmosphere from the space (120) of the furnace to create a vacuum inside the space (120) of the furnace;
средство подвода тепла и водорода (121; 280, 290), выполненное с возможностью подвода тепла и первого газообразного водорода в пространство (120) печи;heat and hydrogen supply means (121; 280, 290) configured to supply heat and first hydrogen gas to the furnace space (120);
управляющее устройство (201), выполненное с возможностью управления, на этапе основного нагрева, средством (121; 280, 290) подвода тепла и водорода для нагрева нагретым первым газообразным водородом загруженного металлического материала до температуры, достаточно высокой для восстановления присутствующих в металлическом материале оксидов металлов, что, в свою очередь, приводит к образованию водяного пара; иa control device (201) configured to control, at the stage of main heating, means (121; 280, 290) for supplying heat and hydrogen to heat the loaded metal material heated by the first gaseous hydrogen to a temperature high enough to reduce the metal oxides present in the metal material , which in turn leads to the formation of water vapor; And
средство (160, 161) охлаждения и сбора, расположенное под загруженным металлическим материалом, выполненное с возможностью конденсации и сбора водяного пара,means (160, 161) for cooling and collecting located under the loaded metal material, configured to condense and collect water vapor,
отличающаяся тем, что управляющее устройство (201) выполнено с возможностью управления средством (121; 280, 290) подвода тепла и водорода для подвода указанного первого газообразного водорода без рециркуляции первого газообразного водорода, причем система (100; 200) дополнительно содержит механизм охлаждения загруженного материала, выполненный с возможностью последующего охлаждения загруженного материала, причем механизм охлаждения загруженного материала выполнен с возможностью поглощения тепловой энергии из загруженного материала указанным первым газообразным водородом, причем механизм охлаждения загруженного материала выполнен с возможностью передачи, за счет теплообмена, тепловой энергии от указанного первого газообразного водорода второму газообразному водороду, предназначенному для использования во второй печи (210) для получения прямовосстановленного металлического материала.characterized in that the control device (201) is configured to control the means (121; 280, 290) for supplying heat and hydrogen to supply the said first gaseous hydrogen without recirculating the first gaseous hydrogen, wherein the system (100; 200) additionally comprises a mechanism for cooling the loaded material , made with the possibility of subsequent cooling of the loaded material, and the mechanism for cooling the loaded material is configured to absorb thermal energy from the loaded material by the specified first gaseous hydrogen, and the mechanism for cooling the loaded material is configured to transfer, due to heat exchange, thermal energy from the specified first gaseous hydrogen to the second hydrogen gas to be used in the second furnace (210) to produce direct reduced metal material.