RU2797087C2 - Production of carburized sponge iron by direct reduction on the basis of hydrogen - Google Patents
Production of carburized sponge iron by direct reduction on the basis of hydrogen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797087C2 RU2797087C2 RU2020140633A RU2020140633A RU2797087C2 RU 2797087 C2 RU2797087 C2 RU 2797087C2 RU 2020140633 A RU2020140633 A RU 2020140633A RU 2020140633 A RU2020140633 A RU 2020140633A RU 2797087 C2 RU2797087 C2 RU 2797087C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- carburizing
- zone
- sponge iron
- spent
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Заявка относится к способу получения губчатого железа прямого восстановления из железооксидного материала, причем прямое восстановление производят посредством состоящего по меньшей мере главным образом из Н2 восстановительного газа.The application relates to a process for the production of direct reduced sponge iron from an iron oxide material, the direct reduction being carried out by means of a reducing gas consisting at least mainly of H 2 .
Уровень техникиState of the art
Известно получение губчатого железа прямым восстановлением железооксидного материала водородом. Подобные способы описаны, например, в патентных документах WO9924625 и WO2014040989. Выходящий из восстановительной установки после прямого восстановления отработанный восстановительный газ - называемый колошниковым газом - может быть очень простым путем вовлечен в рециркуляцию для целей восстановления, так как в достойной упоминания мере практически требуется только отделение пыли и воды от водорода Н2 как восстанавливающего компонента. Колошниковый газ по обстоятельствам вследствие прокаливания используемого железооксидного материала может содержать также немного СО2. При применении азота для герметизации при загрузке железооксидного материала и/или при выгрузке губчатого железа - например, выполняемой либо как шлюзовая система с циклической подачей материала, либо как динамическая шлюзовая система -, колошниковый газ также может содержать некоторое количество азота. Однако применение восстановительного газа с высоким содержанием водорода приводит к тому, что, по сравнению с традиционным прямым восстановлением при значительном использовании монооксида углерода СО или других углеродсодержащих газов, например, таких как метан СН4, - например, в установке прямого восстановления на основе природного газа - содержание углерода в губчатом железе оказывается очень малым. Это при последующей переработке губчатого железа, например, в электродуговой печи (EAF), может оказываться вредным, так как в случае губчатого железа с низким содержанием углерода повышается расход электрической энергии и износ электродов, а также продолжительность плавки от выпуска до выпуска. Тем самым оказывается значительно сниженной производительность электродуговой печи. Хотя увеличение доли углеродсодержащих газов в восстановительном газе может несколько повышать содержание углерода в губчатом железе, но приводит к обогащению колошникового газа углеродсодержащими компонентами - например, такими как СО, СО2, СН4 - и повышенным выбросам СО2. При рециркуляции колошникового газа это обусловливает необходимость в значительных затратах в отношении оборудования и энергопотребления для отделения СО2 - и других присутствующих по обстоятельствам нежелательных неводных компонентов, от водорода Н2.It is known to obtain sponge iron by direct reduction of iron oxide material with hydrogen. Such methods are described, for example, in patent documents WO9924625 and WO2014040989. The spent reducing gas leaving the reduction plant after direct reduction - called top gas - can be recycled for reduction purposes in a very simple way, since, to a noteworthy extent, only the separation of dust and water from hydrogen H 2 as a reducing component is practically required. The top gas may also contain some CO 2 as a result of the calcination of the iron oxide material used. When nitrogen is used to seal the loading of iron oxide material and/or the discharge of sponge iron—for example, performed either as a cycling lock system or a dynamic lock system—the top gas may also contain some nitrogen. However, the use of a reducing gas with a high hydrogen content leads to the fact that, compared to conventional direct reduction with a significant use of carbon monoxide CO or other carbon-containing gases, such as methane CH 4 , for example, in a direct reduction plant based on natural gas - the carbon content in spongy iron is very low. This can be detrimental in the subsequent processing of sponge iron, for example in an electric arc furnace (EAF), since in the case of sponge iron with a low carbon content, electrical energy consumption and electrode wear increase, as well as the melting time from tap to tap. Thus, the productivity of the electric arc furnace is significantly reduced. Although an increase in the proportion of carbon-containing gases in the reducing gas may slightly increase the carbon content in the sponge iron, it leads to enrichment of the top gas with carbon-containing components - for example, such as CO, CO 2 , CH 4 - and increased CO 2 emissions. When the top gas is recycled, this necessitates significant equipment and energy costs to separate the CO 2 - and other undesirable non-aqueous components which are present by the circumstances from the hydrogen H 2 .
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Техническая задачаTechnical task
Задача настоящего изобретения состоит в создании способа и устройства, которые обеспечивают возможность простым путем с низкими издержками получать прямым восстановлением железооксидного материала с использованием восстановительного газа с преобладающим содержанием водорода губчатое железо, которое имеет благоприятное для последующей переработки содержание углерода.The object of the present invention is to provide a method and apparatus which makes it possible, in a simple way and at low cost, to obtain, by direct reduction of iron oxide material using a hydrogen-dominated reducing gas, sponge iron which has a favorable carbon content for further processing.
Техническое решениеTechnical solution
Эта задача решается посредствомThis task is solved through
способа получения науглероженного губчатого железа прямого восстановления из железооксидного материала,a method for producing carburized direct reduction sponge iron from iron oxide material,
причем сначала с использованием состоящего по меньшей мере главным образом из водорода Н2 восстановительного газа проводят прямое восстановление,wherein first a direct reduction is carried out using a reducing gas consisting at least mainly of hydrogen H 2 ,
отличающегося тем, чтоdifferent in that
после этого посредством подводимого науглероживающего газа повышают содержание углерода в губчатом железе,after that, by means of the supplied carburizing gas, the carbon content in the sponge iron is increased,
после чего израсходованный при этом науглероживающий газ, по меньшей мере частично, выводят при всемерном предотвращении смешивания с восстановительным газом.whereupon the carburizing gas thus consumed is at least partially withdrawn while avoiding mixing with the reducing gas to the extent possible.
Под железооксидным материалом следует понимать всякий пригодный в качестве исходного материала для получения губчатого железа прямым восстановлением содержащий оксиды железа материал. В зависимости от используемого способа прямого восстановления, речь может идти о кусковом материале, например, таком как рудные окатыши, кусковая руда, оксидные брикеты, или о материале в форме мелких частиц. Кусковой материал пригоден, например, для прямого восстановления в реакторах с неподвижным слоем. Материал в форме мелких частиц пригоден, например, для прямого восстановления в реакторах с псевдоожиженным слоем.An iron oxide material is to be understood as meaning any material containing iron oxides suitable as starting material for the production of sponge iron by direct reduction. Depending on the direct reduction process used, this may be in the form of lumpy material, such as ore pellets, lumpy ore, oxide briquettes, or material in the form of fine particles. The lumpy material is suitable, for example, for direct reduction in fixed bed reactors. The particulate material is suitable, for example, for direct reduction in fluidized bed reactors.
Содержание углерода в науглероженном губчатом железе составляет по меньшей мере 0,5 вес.%, и до 5,0 вес.%, предпочтительно составляет между 1,0 и 3,5 вес.%, причем оно включает при этом оба граничных значения. Углерод может присутствовать связанным, как карбид железа Fe3С, и/или находится в свободном состоянии как графитовый углерод С. Химически связанный углерод в виде карбида железа Fe3С является лучшим и более эффективным для технологического процесса в электродуговой печи (дуговой электропечи, EAF).The carbon content of the carburized sponge iron is at least 0.5% by weight and up to 5.0% by weight, preferably between 1.0 and 3.5% by weight, and includes both limit values. The carbon may be present bound as iron carbide Fe 3 C and/or free as graphitic carbon C. Chemically bound carbon as iron carbide Fe 3 C is better and more efficient for the electric arc furnace (EAF) process. ).
Железооксидный материал сначала подвергают прямому восстановлению посредством состоящего по меньшей мере главным образом из водорода Н2 восстановительного газа, например, в восстановительной зоне. Содержание водорода в восстановительном газе может составлять до 100 об.%. Содержание водорода составляет по меньшей мере 80 об.%, особенно предпочтительно по меньшей мере 90 об.%, причем остальное количество до 100 об.% составляют, например, азот N2, монооксид углерода СО, диоксид углерода СО2, водяной пар Н2О, метан СН4. После этого повышают содержание углерода в полученном при этом прямым восстановлением губчатом железе, например, в зоне науглероживания. Для повышения в нее подают углеродсодержащий газ, называемый науглероживающим газом. Науглероживающий газ содержит углерод в виде углеродсодержащих молекул. Науглероживающий газ может представлять собой, например, природный газ, метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10, монооксид углерода, или смесь из многих этих газов. Углеродсодержащие молекулы реагируют с губчатым железом с образованием карбида железа Fe3С, или они реагируют с выделением свободного углерода С.The iron oxide material is first subjected to direct reduction by means of a reducing gas consisting at least mainly of hydrogen H 2 , for example in a reduction zone. The hydrogen content of the reducing gas can be up to 100% by volume. The hydrogen content is at least 80 vol.%, particularly preferably at least 90 vol.%, with the remaining amount up to 100 vol.% being, for example, nitrogen N 2 , carbon monoxide CO, carbon dioxide CO 2 , steam H 2 Oh, methane CH 4 . Thereafter, the carbon content of the sponge iron thus obtained by direct reduction is increased, for example in the carburization zone. To increase it, a carbon-containing gas, called carburizing gas, is fed into it. The carburizing gas contains carbon in the form of carbon-containing molecules. The carburizing gas may be, for example, natural gas, methane CH 4 , ethane C 2 H 6 , propane C 3 H 8 , butane C 4 H 10 , carbon monoxide, or a mixture of many of these gases. Carbon-containing molecules react with sponge iron to form iron carbide Fe 3 C, or they react to release free carbon C.
Например, науглероживание метаном протекает следующим образомFor example, carburization with methane proceeds as follows
3Fe+CH4→Fe3C+2H2 3Fe+CH 4 →Fe 3 C+2H 2
Или же, например, в результате крекинга метана образуется элементарный углеродOr, for example, as a result of the cracking of methane, elemental carbon is formed
CH4→C+2H2 CH 4 →C+2H 2
В результате последующей реакции восстановления образованным водородом Н2 железной руды получается водяной пар (Н2О) согласно нижеследующей реакции, и он реагирует также, например, с присутствующим метаном (СН4) в условиях реакции риформинга:As a result of the subsequent reduction reaction of the iron ore formed by hydrogen H 2 , water vapor (H 2 O) is obtained according to the following reaction, and it also reacts, for example, with methane (CH 4 ) present under the conditions of the reforming reaction:
FeO+H2→Fe+H2OFeO+H 2 →Fe+H 2 O
CH4+H2O→CO+3H2 CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
В дальнейшем из СО также образуются CO2 и водяной парFurther, CO 2 and water vapor are also formed from CO
FeO+CO→Fe+CO2 FeO+CO→Fe+CO 2
3Fe+2CO→Fe3C+CO2 3Fe+2CO→Fe 3 C+CO 2
3Fe+CO+H2→Fe3C+H2O3Fe+CO+H 2 →Fe 3 C+H 2 O
CO+H2∑C+H2OCO + H 2 ∑ C + H 2 O
CO+H2O ⇔ CO2+H2 CO + H 2 O ⇔ CO 2 + H 2
2CO→C+CO2 2CO→C+CO 2
Продукт этой стадии науглероживания с повышенным сравнительно с продуктом первой стадии - прямого восстановления - губчатым железом - содержанием углерода в рамках этой заявки называется науглероженным губчатым железом. При повышении содержания углерода - здесь называемым науглероживанием или насыщением углеродом - происходит частичное преобразование науглероживающего газа. Смешение не содержащих водород Н2 газообразных продуктов, например, таких как СО2, СО, приводящих к науглероживанию реакций, соответственно, непрореагировавших порций науглероживающего газа, например, таких как N2, с состоящим главным образом из водорода Н2 вводимым в восстановительную устройству восстановительным газом при рециркуляции колошникового газа по обстоятельствам делает необходимыми затраты на отделение.The product of this stage of carburization with an increased carbon content compared to the product of the first stage - direct reduction - sponge iron - within the framework of this application is called carburized sponge iron. By increasing the carbon content—here referred to as carburization or carbon saturation—partial conversion of the carburizing gas occurs. Mixing of hydrogen-free H 2 gaseous products, for example, such as CO 2 , CO, leading to carburization reactions, respectively, unreacted portions of the carburizing gas, for example, such as N 2 , with H 2 consisting mainly of hydrogen introduced into the reducing device gas in the recirculation of the top gas due to the circumstances makes necessary the cost of separation.
Чтобы поддерживать эти издержки на низком уровне, соответственно, чтобы предотвращать их, отработанный науглероживающий газ, по меньшей мере частично, отводят с всемерным предотвращением смешения с восстановительным газом. Так называемый отработанный науглероживающий газ, который выводят по меньшей мере частично - предпочтительно полностью, содержит как газообразные продукты приводящих к науглероживанию реакций, так и непрореагировавшие порции науглероживающего газа. Выведение проводят так, что смешение отработанного науглероживающего газа с восстановительным газом предотвращается в значительной мере, предпочтительно полностью.In order to keep these costs low, respectively, to prevent them, the spent carburizing gas is at least partly diverted while avoiding any mixing with the reducing gas. The so-called spent carburizing gas, which is removed at least partially - preferably completely, contains both the gaseous products of the reactions leading to carburization and unreacted portions of the carburizing gas. The removal is carried out in such a way that mixing of the spent carburizing gas with the reducing gas is prevented to a large extent, preferably completely.
Значительное предотвращение смешения с восстановительным газом достигается, когда доля углеродсодержащих газов - например, таких как CO, CO2, CH4 или высшие углеводороды - в колошниковом газе в целом составляет ниже 20 об.%, предпочтительно менее 10 об.%, особенно предпочтительно менее 5 об.%. Эти значения относятся к измерениям после охлаждения колошникового газа и конденсации водяного пара из колошникового газа. В целом это значит, что доли отдельных углеродсодержащих газов суммируются; например, при 8 об.% СО, 7 об.% СО2 и 4 об.% СН4 это в целом давало бы 19 об.%, и тем самым не превышало бы требуемую границу в 20 об.%.Significant prevention of mixing with the reducing gas is achieved when the proportion of carbonaceous gases - such as CO, CO 2 , CH 4 or higher hydrocarbons - in the top gas as a whole is below 20 vol.%, preferably less than 10 vol.%, particularly preferably less than 5 vol.%. These values refer to measurements after the top gas has cooled and the water vapor has condensed from the top gas. In general, this means that the proportions of individual carbon-containing gases are summed up; for example, at 8 vol.% CO, 7 vol.% CO 2 and 4 vol.% CH 4 this would give a total of 19 vol.%, and thus would not exceed the required limit of 20 vol.%.
Таким образом, отработанный науглероживающий газ, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, выводят, прежде чем это приведет к смешению с восстановительным газом. Цель при этом состоит в обеспечении лишь очень незначительного или никакого течения газа из зоны науглероживания в восстановительную зону. Например, это может быть достигнуто тем, что из зоны науглероживания выводится такое большое количество отработанного науглероживающего газа, и так много отработанного науглероживающего газа исключается из контура циркуляции науглероживающего газа, что восходящее течение от зоны науглероживания в восстановительную зону не происходит. Отработанный науглероживающий газ при этом практически, например, сбоку, выводится наружу из верхней области зоны науглероживания, прежде чем он достигает находящейся над нею восстановительной зоны.Thus, the spent carburizing gas is at least partially, preferably completely, removed before it mixes with the reducing gas. The aim here is to ensure that there is only very little or no flow of gas from the carburization zone to the reduction zone. For example, this can be achieved by removing such a large amount of spent carburizing gas from the carburizing zone, and so much spent carburizing gas is excluded from the carburizing gas circuit, that upflow from the carburizing zone into the reducing zone does not occur. The spent carburizing gas is then practically, for example laterally, discharged out of the upper region of the carburizing zone before it reaches the reduction zone above it.
Соответственно этому, в способе согласно изобретению, например, отказываются от снижения содержания СО2 в предусмотренном для рециркуляции колошниковом газе, например, вымыванием СО2 или СО2/Н2О-риформингом. Тогда способ также исполняют без снижения содержания СО2 в предусмотренном для рециркуляции колошниковом газе, если колошниковый газ вследствие обжига используемого железооксидного материала также содержит немного СО2. Во избежание обогащения этим СО2 или другими содержащимися по обстоятельствам в колошниковом газе при рециркуляции нежелательными газообразными компонентами, первую порцию колошникового газа исключают из рециркуляции и выводят из контура циркуляции. При необходимости эту первую часть направляют на утилизацию, например, для использования в качестве горючего газа.Accordingly, in the process according to the invention, for example, the reduction of the CO 2 content in the top gas to be recycled, for example by washing out the CO 2 or CO 2 /H 2 O-reforming, is dispensed with. The process is then also carried out without reducing the CO 2 content of the blast furnace gas intended for recirculation, if the blast furnace gas also contains some CO 2 due to the burning of the iron oxide material used. In order to avoid enrichment with this CO 2 or other undesirable gaseous components, which may be present in the top gas during recirculation, the first portion of the top gas is excluded from the recirculation and withdrawn from the circulation circuit. If necessary, this first part is sent for disposal, for example, for use as a combustible gas.
Чем меньше происходит смешение отходящего при науглероживании газа с восстановительным газом, тем меньшее количество колошникового газа нужно исключать из рециркуляции - и тем с большей экономией энергии может быть проведено получение прямым восстановлением науглероженного губчатого железа.The less the carburizing off-gas is mixed with the reducing gas, the less blast-furnace gas must be excluded from recirculation, and the greater the energy savings can be made to produce carburized sponge iron by direct reduction.
Преимущественные результаты изобретенияAdvantageous results of the invention
Соответствующим изобретению исполнением науглероживания после прямого восстановления и последующего за ним выведения отработанного науглероживающего газа можно избежать затрат на отделение нежелательных компонентов из рециркулирующего колошникового газа.By carrying out the carburization according to the invention after direct reduction and subsequent removal of the spent carburizing gas, the cost of separating undesirable components from the recycled top gas can be avoided.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, первую порцию отработанного науглероживающего газа после подготовки - например, такой как обеспыливание - объединяют со свежими компонентами науглероживающего газа и повторно используют в качестве науглероживающего газа для повышения содержания углерода в губчатом железе.According to one preferred embodiment, the first portion of the spent carburizing gas after conditioning - such as dedusting, for example - is combined with fresh carburizing gas components and reused as carburizing gas to increase the carbon content of the sponge iron.
Этим путем науглероживание может быть проведено с большей экономией природных ресурсов и экономичнее, поскольку имеющиеся в отработанном науглероживающем газе непрореагировавшие компоненты вновь создают возможность участия в науглероживании.In this way, carburization can be carried out more economically and more economically, since the unreacted components present in the spent carburizing gas again make it possible to participate in carburization.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, науглероживающий газ или очищенный отработанный науглероживающий газ до или после объединения со свежими компонентами науглероживающего газа нагревают, прежде чем он придет в контакт с губчатым железом. Таким образом, проводят нагревание по меньшей мере одного члена группы, состоящей из обоих членовAccording to one preferred embodiment, the carburizing gas or the cleaned spent carburizing gas is heated before or after being combined with the fresh carburizing gas components before it comes into contact with the sponge iron. Thus, at least one member of the group consisting of both members is heated
- науглероживающего газа- carburizing gas
- очищенного отработанного науглероживающего газа до или после объединения со свежими компонентами науглероживающего газа,- cleaned spent carburizing gas before or after combining with fresh carburizing gas components,
прежде чем он придет в контакт с губчатым железом.before it comes into contact with the sponge iron.
Реакции науглероживания протекают лучше при повышенных температурах. Соответственно этому, с повышением температуры возрастает эффективность науглероживания.Carburization reactions proceed better at elevated temperatures. Accordingly, with increasing temperature, the efficiency of carburization increases.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, проводят нагревание восстановительного газа, прежде чем он придет в контакт с железооксидным материалом. При этом благоприятным образом вторую порцию отработанного науглероживающего газа, при необходимости после удаления пыли, вводят для использования в качестве горючего газа для нагревания восстановительного газа. Присутствующие в отработанном науглероживающем газе компоненты с теплотворной способностью используются в пределах способа; это сокращает необходимое расходование природных ресурсов и повышает экономичность способа. Использование в пределах способа может включать, например, также парогенератор или электростанцию. Восстановительный газ предпочтительно нагревают путем косвенного теплообмена до температуры свыше 700°С. Предпочтительно проводят одноступенчатое нагревание косвенным теплообменом, то есть, нагревание с сохранением восстановительного потенциала восстановительного газа, соответственно, без окислительного сокращения восстановительного потенциала восстановительного газа.According to one preferred embodiment, the reducing gas is heated before it comes into contact with the iron oxide material. In this case, advantageously, a second portion of the spent carburizing gas, if necessary after removal of the dust, is introduced to be used as fuel gas for heating the reducing gas. The calorific value components present in the spent carburizing gas are utilized within the process; this reduces the necessary consumption of natural resources and increases the efficiency of the method. Use within the process may also include, for example, a steam generator or a power plant. The reducing gas is preferably heated by indirect heat exchange to temperatures above 700°C. Preferably, one-stage heating by indirect heat exchange is carried out, that is, heating while maintaining the reduction potential of the reducing gas, respectively, without oxidative reduction in the reduction potential of the reducing gas.
Но может быть также проведено многоступенчатое нагревание восстановительного газа, при котором одна ступень представляет собой косвенный теплообмен. Например, в первой ступени нагревания косвенным теплообменом может быть проведен нагрев до температуры свыше 700°С, и после этого во второй ступени прямой нагрев посредством другого типа нагревания - например, частичным окислением - для установления еще более высоких результирующих температур.However, multi-stage heating of the reducing gas can also be carried out, in which one stage represents an indirect heat exchange. For example, in a first indirect heat exchange heating stage, heating to temperatures above 700° C. may be carried out, and then in a second stage direct heating by another type of heating - for example, partial oxidation - to achieve even higher resultant temperatures.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, вводят дополнительную порцию отработанного науглероживающего газа, при необходимости для использования в качестве горючего газа, для нагревания науглероживающего газа. Имеющиеся в отработанном науглероживающем газе компоненты с теплотворной способностью используются в пределах способа; это сокращает необходимое расходование природных ресурсов и повышает экономичность способа.According to one preferred embodiment, an additional portion of the spent carburizing gas, if necessary for use as a fuel gas, is introduced to heat the carburizing gas. The calorific value components present in the spent carburizing gas are used within the process; this reduces the necessary consumption of natural resources and increases the efficiency of the process.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, нагревание восстановительного газа и нагревание науглероживающего газа проводят в одном и том же нагревательном устройстве. Это требует меньших затрат на оборудование и упрощает исполнение способа.According to one preferred embodiment, the heating of the reducing gas and the heating of the carburizing gas are carried out in the same heating device. This requires less equipment and simplifies the execution of the method.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, отработанный восстановительный газ выводят в виде колошникового газа, и первую порцию колошникового газа вводят для использования в качестве горючего газа для нагревания восстановительного газа и/или науглероживающего газа. Имеющиеся в колошниковом газе компоненты с теплотворной способностью используются в пределах способа; это сокращает необходимое расходование природных ресурсов и повышает экономичность способа.According to one preferred embodiment, spent reducing gas is removed as top gas, and a first portion of top gas is introduced to be used as fuel gas for heating the reducing gas and/or carburizing gas. The calorific value components present in the top gas are used within the process; this reduces the necessary consumption of natural resources and increases the efficiency of the method.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, науглероживающий газ содержит компоненты, экзотермически реагирующие с губчатым железом прямого восстановления. Реакции науглероживания протекают лучше при повышенных температурах. Соответственно этому, с повышением температуры возрастает эффективность науглероживания.According to one preferred embodiment, the carburizing gas contains components that react exothermically with direct reduced sponge iron. Carburization reactions proceed better at elevated temperatures. Accordingly, with increasing temperature, the efficiency of carburization increases.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, нагревают губчатое железо перед подачей и/или во время введения науглероживающего газа. Реакции науглероживания протекают лучше при повышенных температурах. Соответственно этому, с повышением температуры возрастает эффективность науглероживания.According to one preferred embodiment, the sponge iron is heated before and/or during the introduction of the carburizing gas. Carburization reactions proceed better at elevated temperatures. Accordingly, with increasing temperature, the efficiency of carburization increases.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, к губчатому железу примешивают твердый углерод С перед подачей, и/или во время, и/или после введения науглероживающего газа. Это по обстоятельствам также содействует достижению желательного выдерживания содержания углерода в губчатом железе - например, при последующем использовании в EAF желательно более постоянное содержание углерода.According to one preferred embodiment, solid carbon C is admixed to the sponge iron before and/or during and/or after the introduction of the carburizing gas. This also contributes, as the case may be, to achieving the desired carbon maintenance of the sponge iron - for example, a more consistent carbon content is desirable for subsequent use in an EAF.
Например, происходит реакцияFor example, there is a reaction
3Fe+C → Fe3C3Fe+C → Fe 3 C
Твердый углерод может представлять собой, например, антрацит.The hard carbon may be, for example, anthracite.
Для выдерживания по возможности постоянным содержания С в губчатом железе может быть добавлен элементарный углерод в дозированной форме - например, посредством шнекового дозатора или лопастного питателя. Необязательно, в дополнение к добавлению производят также еще и перемешивание с губчатым железом - например, в смесительной камере или в миксере, чтобы выполнять перемешивание и получать повышенное содержание карбида железа. При этом под миксером следует понимать устройство с подвижными встроенными элементами, тогда как, напротив, смесительная камера не имеет подвижные встроенные элементы.To keep the C content in the sponge iron as constant as possible, elemental carbon can be added in metered form, for example by means of a screw feeder or paddle feeder. Optionally, in addition to the addition, mixing with sponge iron is also carried out - for example, in a mixing chamber or in a mixer, in order to carry out mixing and obtain an increased content of iron carbide. In this case, a mixer should be understood as a device with movable built-in elements, while, on the contrary, a mixing chamber does not have movable built-in elements.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, величину второй порции отработанного науглероживающего газа регулируют в зависимости от содержания в колошниковом газе диоксида углерода СО2, и/или монооксида углерода СО, и/или метана СН4. Регулирование предпочтительно выполняют в зависимости от содержания на выходе из восстановительной зоны.According to one preferred embodiment, the amount of the second portion of the spent carburizing gas is controlled depending on the content of carbon dioxide CO 2 and/or carbon monoxide CO and/or methane CH 4 in the top gas. The adjustment is preferably carried out depending on the content at the outlet of the reduction zone.
Смешение отработанного науглероживающего газа с восстановительным газом в рециркуляционном контуре должно максимально, предпочтительно полностью, предотвращаться. Отслеживание компонентов колошникового газа, которое указывает на происходящее смешение - диоксида углерода СО2, и/или монооксида углерода СО, и/или метана СН4 - предупреждает о смешении. Увеличение второй порции отработанного науглероживающего газа содействует тому, чтобы при необходимости воспрепятствовать возникающему смешению.Mixing of spent carburizing gas with reducing gas in the recirculation circuit should be prevented as much as possible, preferably completely. Tracking top gas components that indicate that mixing is occurring - carbon dioxide CO 2 and/or carbon monoxide CO and/or methane CH 4 - warns of mixing. The increase in the second portion of the spent carburizing gas helps to prevent the resulting mixing if necessary.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, величину первой порции колошникового газа регулируют в зависимости от содержания в колошниковом газе азота N2, и/или диоксида углерода СО2, и/или монооксида углерода СО, и/или метана СН4. Обогащение рециркуляционного колошникового газа этими компонентами было бы вредным для эффективности прямого восстановления. Поэтому такие компоненты должны быть, по меньшей мере частично, удалены из рециркуляционного контура. Отслеживание компонентов колошникового газа, которое указывает на происходящее смешение отработанного науглероживающего газа и восстановительного газа - диоксида углерода СО2, и/или монооксида углерода СО, и/или метана СН4 - предупреждает о смешении. Негативные влияния происходящего по обстоятельствам смешения науглероживающего газа, соответственно, отработанного науглероживающего газа, с восстановительным газом могут быть устранены посредством увеличения первой порции колошникового газа.According to one preferred embodiment, the amount of the first portion of the top gas is controlled depending on the content of nitrogen N 2 and/or carbon dioxide CO 2 and/or carbon monoxide CO and/or methane CH 4 in the top gas. Enriching the recycle top gas with these components would be detrimental to the efficiency of direct reduction. Therefore, such components must be at least partially removed from the recirculation loop. The monitoring of top gas components, which indicates the ongoing mixing of spent carburizing gas and reducing gas - carbon dioxide CO 2 and/or carbon monoxide CO and/or methane CH 4 - warns of mixing. The negative effects of the accidental mixing of the carburizing gas or the spent carburizing gas with the reducing gas can be eliminated by increasing the first portion of the top gas.
Применение удаленного газа в качестве первой порции позволяет использовать его энергосодержание при нагревании. Имеющиеся в колошниковом газе компоненты с теплотворной способностью используются в пределах способа; это сокращает необходимое расходование природных ресурсов и повышает экономичность способа.The use of the removed gas as the first portion makes it possible to use its energy content when heated. The calorific value components present in the top gas are used within the process; this reduces the necessary consumption of natural resources and increases the efficiency of the process.
Дополнительным предметом настоящего изобретения является установка для получения науглероженного губчатого железа из железооксидного материала, включающая восстановительную зону для прямого восстановления вводимого железооксидного материала с получением образованного прямым восстановлением продукта посредством состоящего главным образом из водорода Н2 восстановительного газа,A further object of the present invention is a plant for producing carburized sponge iron from an iron oxide material, comprising a reduction zone for direct reduction of the introduced iron oxide material to obtain a directly reduced product by means of a reducing gas consisting mainly of hydrogen H 2 ,
и включающая открывающийся в восстановительную зону трубопровод для восстановительного газа,and comprising a reducing gas pipeline opening into the reduction zone,
отличающаяся тем, чтоcharacterized in that
установка также включаетinstallation also includes
зону науглероживания образованного прямым восстановлением продукта, с открывающимся в зону науглероживания подводящим трубопроводом для науглероживающего газа и отходящим от зоны науглероживания трубопроводом для отработанного науглероживающего газа для выведения отработанного науглероживающего газа из зоны науглероживания, а также по меньшей мере одно устройство для предотвращения смешения восстановительного газа с науглероживающим газом и/или отработанным науглероживающим газом.a carburizing zone of the direct reduction product, with a carburizing gas supply line opening into the carburizing zone and a spent carburizing gas pipeline extending from the carburizing zone to remove the spent carburizing gas from the carburizing zone, as well as at least one device for preventing mixing of the reducing gas with the carburizing gas. gas and/or spent carburizing gas.
Также могут присутствовать многочисленные устройства для предотвращения смешения восстановительного газа с науглероживающим газом и/или отработанным науглероживающим газом.Numerous devices may also be present to prevent mixing of the reducing gas with the carburizing gas and/or spent carburizing gas.
Устройство для предотвращения смешения восстановительного газа с науглероживающим газом и/или отработанным науглероживающим газом может быть сформировано, например, имеющим следующее:The device for preventing mixing of the reducing gas with the carburizing gas and/or the spent carburizing gas may be formed, for example, having the following:
- регулирующее устройство, например, такое как регулировочный клапан, в трубопроводе для отработанного науглероживающего газа,- a control device, such as a control valve, in the waste carburizing gas line,
- компрессор, соответственно, нагнетатель, для выведения науглероживающего газа из зоны науглероживания и тем самым для предотвращения его поступления в контур циркуляции восстановительного газа,- a compressor or blower for removing the carburizing gas from the carburizing zone and thereby preventing it from entering the reducing gas circuit,
- причем восстановительную зону и зону науглероживания разделяют заполненным губчатым железом трубопроводом - например, с газовым шлюзом или без него, с устройством для продвижения материала или без него, таким как система воронки-затвора с управляемыми клапанами, горячий барабанный питатель, или с подачей самотеком.- wherein the reduction zone and the carburization zone are separated by a sponge-iron-filled pipeline - for example, with or without a gas lock, with or without a material advancement device, such as a funnel-gate system with controlled valves, a hot drum feeder, or with gravity feed.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, трубопровод для отработанного науглероживающего газа открывается в рециркуляционное устройство для обработки - например, такой как подготовка, сжатие, нагревание - и рециркуляции отработанного науглероживающего газа в трубопровод для отработанного науглероживающего газа.According to one preferred embodiment, the spent carburizing gas conduit is opened to a recirculation device for processing - such as conditioning, compressing, heating, for example - and recirculating the spent carburizing gas to the spent carburizing gas conduit.
Подобное рециркуляционное устройство для обработки может содержать, например, по меньшей мере устройство для удаления пыли.Such a recycling treatment device may, for example, comprise at least a dust removal device.
Подобное рециркуляционное устройство включает трубопровод для рециркулята, который открывается в подводящий трубопровод для науглероживающего газа, чтобы получать очищенный отработанный науглероживающий газ в качестве порции науглероживающего газа.Such a recirculation device includes a recycle conduit that opens into a carburizing gas supply conduit to receive purified spent carburizing gas as a carburizing gas charge.
Этим путем науглероживание может быть проведено с экономией природных ресурсов и экономичнее, так как имеющиеся в отработанном науглероживающем газе непрореагировавшие компоненты вновь создают возможность участия в науглероживании.In this way, carburization can be carried out with saving natural resources and more economically, since the unreacted components present in the spent carburizing gas again create the possibility of participating in carburizing.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, в подводящем трубопроводе для науглероживающего газа и/или трубопроводе для рециркулята имеется устройство для нагревания газа. Реакции науглероживания протекают лучше при повышенных температурах. Соответственно этому, с повышением температуры возрастает эффективность науглероживания.According to one preferred embodiment, the carburizing gas supply line and/or the recirculation line has a device for heating the gas. Carburization reactions proceed better at elevated temperatures. Accordingly, with increasing temperature, the efficiency of carburization increases.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, в подводящем трубопроводе для восстановительного газа имеется устройство для нагревания восстановительного газа. Речь предпочтительно идет об устройстве для одноступенчатого нагревания восстановительного газа. Речь предпочтительно идет об устройстве для косвенного теплообмена. Но речь может также идти об устройстве для многоступенчатого нагревания восстановительного газа, в котором одна ступень представляет собой устройстве для косвенного теплообмена.According to one preferred embodiment, the reducing gas supply line has a device for heating the reducing gas. It is preferably a device for one-stage heating of the reducing gas. It is preferably a device for indirect heat exchange. However, it can also be a device for multi-stage heating of the reducing gas, in which one stage is an indirect heat exchange device.
От трубопровода для отработанного науглероживающего газа и/или рециркуляционного устройства предпочтительно отходит открывающийся в устройство для нагревания восстановительного газа трубопровод для горючего газа. От трубопровода для отработанного науглероживающего газа и/или рециркуляционного устройства предпочтительно отходит открывающийся в устройство для нагревания газа трубопровод для горючего газа. Речь предпочтительно идет об устройстве для одноступенчатого нагревания газа. Речь предпочтительно идет об устройстве для косвенного теплообмена. Тогда присутствующие в отработанном науглероживающем газе компоненты с теплотворной способностью могут быть использованы в пределах способа; это сокращает необходимое расходование природных ресурсов и повышает экономичность способа. Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, как устройство для нагревания восстановительного газа, так и устройство для нагревания газа объединены в одно нагревательное устройство, и трубопровод для горючего газа, и/или подводящий трубопровод для горючего газа, и/или открываются в нагревательное устройство. Это требует меньших затрат на оборудование.Preferably, a combustible gas line extends from the spent carburizing gas line and/or the recirculation device and opens into the device for heating the reducing gas. Preferably, a combustible gas line extends from the spent carburizing gas line and/or the recirculation device and opens into the gas heating device. It is preferably a device for one-stage gas heating. It is preferably a device for indirect heat exchange. The calorific value components present in the spent carburizing gas can then be used within the process; this reduces the necessary consumption of natural resources and increases the efficiency of the method. According to one preferred embodiment, both the reducing gas heating device and the gas heating device are combined into one heating device, and the combustible gas conduit and/or the combustible gas supply conduit and/or open into the heating device. This requires less equipment costs.
Установка для получения науглероженного губчатого железа прямым восстановлением из железооксидного материала включает трубопровод для колошникового газа для выведения отработанного восстановительного газа из восстановительной зоны. Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, трубопровод для колошникового газа открывается в рециркуляционное устройство для обработки и рециркуляции колошникового газа в подводящий трубопровод для восстановительного газа.The plant for producing carburized sponge iron by direct reduction from iron oxide material includes a top gas pipeline for removing spent reducing gas from the reducing zone. According to one preferred embodiment, the top gas conduit is opened into a recirculation device for treating and recirculating the top gas into a reducing gas supply conduit.
Подобное рециркуляционное устройство может содержать для обработки, например, по меньшей мере одно устройство для удаления пыли - предпочтительно устройство для сухого обеспыливания, так как в этом случае, по сравнению с также возможным устройством для мокрого обеспыливания, можно отказаться от дорогостоящей очистки технологических сточных вод от мокрого обеспыливания.Such a recirculation device can contain for treatment, for example, at least one dust removal device - preferably a dry dedusting device, since in this case, in comparison with a wet dedusting device, expensive treatment of process wastewater from wet dedusting.
Подобное рециркуляционное устройство включает трубопровод для рециркулята, который открывается в трубопровод для восстановительного газа, чтобы получать обработанный колошниковый газ как порцию восстановительного газа.Such a recirculation device includes a recycle conduit that opens into a reducing gas conduit to receive treated top gas as a reducing gas charge.
Этим путем прямое восстановление может быть проведено с экономией природных ресурсов и экономичнее, поскольку имеющиеся в колошниковом газе непрореагировавшие компоненты с теплотворной способностью вновь создают возможность участия в прямом восстановлении.In this way, direct reduction can be carried out with saving natural resources and more economically, since the unreacted components with a calorific value present in the top gas again create the possibility of participating in direct reduction.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, установка для получения науглероженного губчатого железа прямым восстановлением из железооксидного материала также включает отходящий от трубопровода для колошникового газа и/или рециркуляционного устройства трубопровод для горючего материала, который открывается в устройство для нагревания восстановительного газа, и/или в устройство для нагревания газа, и/или в нагревательное устройство. Тогда имеющиеся в колошниковом газе компоненты с теплотворной способностью могут быть использованы в пределах способа; это сокращает необходимое расходование природных ресурсов и повышает экономичность способа.According to one preferred embodiment, the plant for the production of carburized sponge iron by direct reduction from iron oxide material also includes a combustible material pipeline extending from the top gas pipeline and/or the recirculation device, which opens into a device for heating the reducing gas, and/or into a device for gas heating, and/or heating device. The calorific value components present in the top gas can then be used within the process; this reduces the necessary consumption of natural resources and increases the efficiency of the method.
Когда в рециркуляционном устройстве имеется устройство для удаления пыли, то предпочтительно, чтобы трубопровод для горючего материала отходил от восстановительной зоны к устройству для удаления пыли, если смотреть по направлению течения колошникового газа. Этим сберегаются находящиеся ниже по потоку компоненты установки, например, такие как компрессоры.When there is a dust removal device in the recirculation device, it is preferable that the combustible material conduit extends from the reduction zone to the dust removal device when viewed along the top gas flow direction. This saves downstream plant components, such as compressors, for example.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, между восстановительной зоной и зоной науглероживания имеется нагревательное устройство для нагревания образованного прямым восстановлением продукта перед поступлением в зону науглероживания. Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, нагревательное устройство для нагревания образованного прямым восстановлением продукта находится в зоне науглероживания.According to one preferred embodiment, between the reducing zone and the carburizing zone there is a heating device for heating the product formed by direct reduction before entering the carburizing zone. According to one preferred embodiment, the heating device for heating the product formed by direct reduction is located in the carburization zone.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, между восстановительной зоной и зоной науглероживания имеется устройство для добавления углерода. Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, устройство для добавления углерода находится в зоне науглероживания.According to one preferred embodiment, there is a device for adding carbon between the reduction zone and the carburizing zone. According to one preferred embodiment, the carbon addition device is located in the carburization zone.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, устройство для добавления углерода находится позади зоны науглероживания, если смотреть от восстановительной зоны по направлению течения образованного прямым восстановлением продукта.According to one preferred embodiment, the carbon addition device is located behind the carburization zone as viewed from the reduction zone in the direction of flow of the direct reduction product.
Устройство для добавления углерода предназначено для добавления твердого углерода. Оно может включать дозировочные устройства, например, такие как шнековый дозатор или лопастной питатель. Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, оно включает также смесительные устройства, например, такие как смесительная камера или миксер, чтобы выполнять перемешивание и обеспечивать возможность получения повышенного содержания карбида железа.The carbon adding device is designed to add solid carbon. It may include dosing devices such as, for example, a screw feeder or a paddle feeder. According to one preferred embodiment, it also includes mixing devices such as, for example, a mixing chamber or a mixer, in order to carry out the mixing and enable a higher content of iron carbide to be obtained.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, соответствующая изобретению установка включает также регулировочное устройство для регулирования течения газа в трубопроводе для горючего газа и/или в трубопроводе для подведения горючего газа в зависимости от полученных измерением колошникового газа данных. Так, регулировочное устройство может представлять собой устройство для предотвращения смешения восстановительного газа с науглероживающим газом и/или отработанным науглероживающим газом.According to a preferred embodiment, the installation according to the invention also includes a control device for controlling the gas flow in the combustible gas line and/or in the combustible gas supply line, depending on the data obtained by measuring the top gas. Thus, the control device may be a device for preventing mixing of the reducing gas with the carburizing gas and/or the spent carburizing gas.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, соответствующая изобретению установка включает также регулировочное устройство для регулирования течения газа в трубопроводе для горючего газа в зависимости от полученных измерением колошникового газа данных.According to a preferred embodiment, the installation according to the invention also includes a control device for adjusting the gas flow in the combustible gas line, depending on the data obtained by measuring the top gas.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, соответствующая изобретению установка не включает устройство для сокращения СО2 в предусмотренном для рециркуляции колошниковом газе.According to a preferred embodiment, the installation according to the invention does not include a device for reducing CO 2 in the top gas intended for recirculation.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, соответствующая изобретению установка включает выпускной трубопровод для выведения колошникового газа из рециркуляции.According to one preferred embodiment, the installation according to the invention includes an outlet pipeline for removing top gas from recirculation.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, восстановительная зона и зона науглероживания размещены внутри одной установки. Например, установка может представлять собой шахту, в верхней части которой находится восстановительная зона, и ее нижней части находится зона науглероживания. Железооксидный материал подается в шахту сверху и проходит через нее под действием силы тяжести вниз. При этом он подвергается прямому восстановлению. После прохода через восстановительную зону продукт прямого восстановления поступает в зону науглероживания. После прохода через зону науглероживания он выходит из шахты.According to one preferred embodiment, the reduction zone and the carburization zone are located within the same installation. For example, the installation may be a shaft, in the upper part of which there is a reduction zone, and in its lower part there is a carburization zone. The iron oxide material is fed into the shaft from above and passes through it under the action of gravity down. At the same time, it undergoes direct restoration. After passing through the reduction zone, the direct reduction product enters the carburization zone. After passing through the carburization zone, it exits the mine.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения, восстановительная зона и зона науглероживания размещены в различных установках. Например, продукт прямого восстановления может быть выведен из содержащей восстановительную зону установки для прямого восстановления, и после этого может быть введен в отдельную, содержащую зону науглероживания установку для науглероживания. Продукт прямого восстановления представляет собой губчатое железо. Установка для прямого восстановления и установка для науглероживания соединены подводящим трубопроводом для подачи губчатого железа в установку для науглероживания.According to one preferred embodiment, the reduction zone and the carburization zone are placed in different installations. For example, a direct reduction product may be withdrawn from a direct reduction plant containing a reduction zone, and thereafter may be introduced into a separate carburization plant containing a carburization zone. The product of direct reduction is sponge iron. The direct reduction plant and the carburizing plant are connected by a feed line for supplying sponge iron to the carburizing plant.
По меньшей мере одно устройство для предотвращения смешения восстановительного газа с науглероживающим газом и/или с отработанным науглероживающим газом может находиться, например, в подводящем трубопроводе. Оно также может быть размещено на обращенном к подводящему трубопроводу конце установки для прямого восстановления. Оно также может быть размещено на обращенном к подводящему трубопроводу конце установки для науглероживания. Оно также может быть размещено на обращенном к установке для прямого восстановления конце подводящего трубопровода, или на обращенном к установке для науглероживания конце подводящего трубопровода.At least one device for preventing mixing of the reducing gas with the carburizing gas and/or with the spent carburizing gas can be located, for example, in the supply line. It can also be placed at the feeder end of the direct reduction plant. It can also be placed at the feed end of the carburizing plant. It can also be located at the end of the supply line facing the direct reduction plant, or at the end of the supply line facing the carburizing plant.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Далее настоящее изобретение в порядке примера описано со ссылкой на многие схематические фигуры.Hereinafter, the present invention is described by way of example with reference to many schematic figures.
Фигура 1 схематически показывает вариант соответствующей изобретению установки для получения науглероженного губчатого железа прямым восстановлением из железооксидного материала.Figure 1 schematically shows a variant of a plant according to the invention for the production of carburized sponge iron by direct reduction from an iron oxide material.
Фигура 2 схематически показывает другой вариант соответствующей изобретению установки для получения науглероженного губчатого железа прямым восстановлением из железооксидного материала.Figure 2 schematically shows another embodiment of a plant according to the invention for the production of carburized sponge iron by direct reduction from an iron oxide material.
Фигуры 3-8 показывают различные варианты соответственно показанным в Фигурах 1 и 2.Figures 3-8 show various options respectively shown in Figures 1 and 2.
Фигура 9 схематически показывает традиционный способ получения науглероженного губчатого железа прямым восстановлением из железооксидного материала, причем прямое восстановление проводится посредством состоящего из Н2 восстановительного газа.Figure 9 schematically shows a conventional method for producing carburized sponge iron by direct reduction from an iron oxide material, the direct reduction being carried out by means of a reducing gas consisting of H 2 .
Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of embodiments of the invention
ПримерыExamples
Фигура 1 схематически показывает вариант соответствующей изобретению установки 1 для получения науглероженного губчатого железа прямым восстановлением из железооксидного материала 2. Она включает восстановительную зону 3 для прямого восстановления вводимого железооксидного материала 2 до продукта прямого восстановления посредством состоящего главным образом из Н2 восстановительного газа. Она также включает открывающийся в восстановительную зону 3 подводящий трубопровод 4 для восстановительного газа. Она также включает зону 5 науглероживания для науглероживания образованного прямым восстановлением продукта. В зону 5 науглероживания открывается подводящий трубопровод 6 для науглероживающего газа. От зоны 5 науглероживания отходит трубопровод 7 для отработанного науглероживающего газа, предназначенный для выведения отработанного науглероживающего газа из зоны 5 науглероживания. Установка также включает по меньшей мере одно устройство для предотвращения смешения восстановительного газа с науглероживающим газом и/или отработанным науглероживающим газом, здесь нагнетатель 8 в трубопроводе 7 для отработанного науглероживающего газа. Посредством нагнетателя 8 отработанный науглероживающий газ, по меньшей мере частично, выводится из зоны науглероживания, и тем самым предотвращается смешение с восстановительным газом. Для получения науглероженного губчатого железа прямым восстановлением из железооксидного материала 2 сначала посредством состоящего главным образом из Н2 восстановительного газа проводят прямое восстановление, в то время как он проходит сверху вниз через восстановительную зону 3 под действием силы тяжести. После этого губчатое железо как продукт прямого восстановления под действием силы тяжести поступает в зону 5 науглероживания, где посредством подводимого науглероживающего газа в губчатом железе как продукте прямого восстановления повышается содержание углерода, в то время как оно проходит сверху вниз через зону 5 науглероживания под действием силы тяжести. Израсходованный при этом науглероживающий газ при значительном предотвращении смешения с восстановительным газом, по меньшей мере частично, вытягивается нагнетателем 8 из зоны 5 науглероживания через трубопровод для отработанного науглероживающего газа, и выводится наружу. Выведение науглероженного губчатого железа из зоны науглероживания обозначено блок-стрелкой.Figure 1 schematically shows a variant of a plant 1 according to the invention for the production of carburized sponge iron by direct reduction from
Фигура 2 схематически показывает другой вариант соответствующей изобретению установки 1 для получения науглероженного губчатого железа прямым восстановлением из железооксидного материала 2. В отличие от Фигуры 1, зона 5 науглероживания и восстановительная зона 3 размещены в различных установках. Губчатое железо как продукт прямого восстановления выводится из содержащей восстановительную зону установки для прямого восстановления - в представленном случае реактора 9 с неподвижным слоем, и после этого через подводящий трубопровод 10 вводится в отдельную, содержащую зону науглероживания установку 11 для науглероживания. В подводящем трубопроводе 10 также может быть размещено дополнительное подающее устройство, например, такое как шлюзовый затвор барабанного типа, или устройство для динамической задержки газов. Аналогичные Фигуре 1 детали установки обозначены теми же кодовыми номерами позиций. Устройство для предотвращения смешения восстановительного газа с науглероживающим газом и/или отработанным науглероживающим газом - в представленном случае, например, показанное в виде нагнетателя 8 - вместо изображенного размещения в трубопроводе для отработанного науглероживающего газа - или в дополнение к этому - могло бы присутствовать также в подводящем трубопроводе, или на обращенном к подводящему трубопроводу конце установки для прямого восстановления, или на обращенном к подводящему трубопроводу конце установки для науглероживания, или на обращенном к установке для прямого восстановления конце подводящего трубопровода, или на обращенном к установке для науглероживания конце подводящего трубопровода. Для лучшей наглядности эти варианты не представлены. Выведение науглероженного губчатого железа из зоны науглероживания обозначено блок-стрелкой.Figure 2 schematically shows another embodiment of a plant 1 according to the invention for producing carburized sponge iron by direct reduction from
Фигура 3 показывает в качестве примера в по существу аналогичном изображению в Фигуре 2 виде, как трубопровод 7 для отработанного науглероживающего газа из Фигуры 2 присоединяется к рециркуляционному устройству 12 для обработки - например, такой как подготовка, сжатие, нагревание - и рециркуляции отработанного науглероживающего газа в трубопровод 6 для науглероживающего газа. Первую порцию отработанного науглероживающего газа после обработки - например, такой как удаление пыли - через трубопровод 13 для рециркулята объединяют со свежими компонентами науглероживающего газа и опять в виде науглероживающего газа используют для повышения содержания углерода в губчатом железе. Пополнение свежими компонентами науглероживающего газа обозначено стрелкой 14. Выведение науглероженного губчатого железа из зоны науглероживания обозначено блок-стрелкой.Figure 3 shows, by way of example, in a manner substantially similar to that of Figure 2, how the spent carburizing
В Фигуре 3 также обозначено, что устройство 15 для нагревания газа находится в подводящем трубопроводе 6 для науглероживающего газа. Вместо этого или в дополнение оно могло бы находиться также в трубопроводе 13 для рециркулята. Науглероживающий газ нагревают, прежде чем он придет в контакт с губчатым железом.In Figure 3 it is also indicated that the
Фигура 4 показывает в качестве примера в по существу аналогичном изображению в Фигуре 1 виде, как в подводящем трубопроводе для восстановительного газа находится устройство для нагревания восстановительного газа, в представленном случае устройство 16 для косвенного теплообмена для одноступенчатого нагревания восстановительного газа, прежде чем он придет в контакт с железооксидным материалом 2. Вторую порцию отработанного науглероживающего газа после обработки вводят в качестве горючего газа для использования при нагревании восстановительного газа. Для этого от рециркуляционного устройства 12 отходит открывающийся в устройство 16 для нагревания восстановительного газа трубопровод 17 для горючего газа.Figure 4 shows, by way of example, in a view substantially similar to that of Figure 1, how a device for heating the reducing gas is located in the reducing gas supply line, in the case shown, an indirect
Фигура 5 показывает в качестве модификации изображения в Фигуре 4, как от рециркуляционного устройства 12 отходит открывающийся в устройство 15 для нагревания газа трубопровод 18 для горючего газа. Дополнительную порцию отработанного науглероживающего газа при этом вводят для использования в качестве горючего газа для нагревания науглероживающего газа.Figure 5 shows, as a modification of the image in Figure 4, how the
Фигура 6 показывает по существу аналогичное Фигуре 1 изображение, как трубопровод 19 для колошникового газа отходит от восстановительной зоны для выведения отработанного восстановительного газа. Трубопровод 20 для горючего материала ответвляется от него и может быть - для лучшей наглядности специально не показано, присоединен открывающимся в устройство 15 для нагревания газа или в устройство для нагревания восстановительного газа, как, например, показано в Фигурах 3 и 4, чтобы вводить первую порцию колошникового газа для использования в качестве горючего газа для нагревания восстановительного газа и/или науглероживающего газа.Figure 6 shows a view substantially similar to Figure 1 as the
Фигура 7, по образцу Фигуры 2, схематически показывает, как посредством находящейся в подводящем трубопроводе 10 нагревательной установки 21 можно нагревать губчатое железо перед поступлением в зону науглероживания.Figure 7, following the model of Figure 2, shows schematically how the
Фигура 8, по образцу Фигуры 2, схематически показывает, как с помощью устройства 22 для подачи углерода может подводиться углерод в зону 5 науглероживания.Figure 8, following the model of Figure 2, shows schematically how carbon can be supplied to the
Фигура 9 схематически показывает традиционный способ получения науглероженного губчатого железа прямым восстановлением железооксидного материала, причем прямое восстановление проводят посредством состоящего из Н2 восстановительного газа. Восстановительный газ Н2 вводят через подводящий трубопровод 23 для восстановительного газа. После восстановления отработанный восстановительный газ выводят как колошниковый газ через трубопровод 26 для колошникового газа сверху из восстановительного реактора 24. Колошниковый газ после отделения водного конденсата и очистки в скруббере 27 по большей части вовлекают в рециркуляцию, тогда как порцию вводят в качестве горючего материала в печь 28 для восстановительного газа. К рециркулирующему колошниковому газу примешивают свежий водород 29. После предварительного нагревания отходящим газом из печи 28 для восстановительного газа проводят нагревание в печи 28 для восстановительного газа, и после этого вводят в восстановительную установку. Удаление СО2 в рециркуляционном контуре не требуется.Figure 9 schematically shows a conventional process for the production of carburized sponge iron by direct reduction of iron oxide material, the direct reduction being carried out by means of a reducing gas consisting of H 2 . The reducing gas H 2 is introduced through the reducing gas supply line 23 . After reduction, the spent reducing gas is removed as top gas through the
Хотя изобретение было подробно иллюстрировано и описано на предпочтительных примерах осуществления, изобретение все же не ограничивается раскрытыми примерами, и специалистом могут быть выведены из него другие варианты, без выхода за пределы области правовой охраны изобретения.Although the invention has been illustrated in detail and described in the preferred embodiments, the invention is still not limited to the disclosed examples, and other variations can be derived from it by a person skilled in the art without going beyond the scope of the protection of the invention.
Список ссылочных позицийList of reference positions
Список цитированных источниковList of sources cited
Патентная литератураPatent Literature
WO9924625.WO9924625.
WO2014040989.WO2014040989.
Claims (34)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP18177161.9 | 2018-06-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020140633A RU2020140633A (en) | 2022-07-12 |
| RU2797087C2 true RU2797087C2 (en) | 2023-05-31 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2176672C2 (en) * | 1996-11-06 | 2001-12-10 | Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ | Method of manufacturing sponge iron |
| RU2190022C2 (en) * | 1997-10-10 | 2002-09-27 | Ильса, С.А. Де К.В. | Method and device for production of iron by direct reduction |
| WO2007088166A1 (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-09 | Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A. | Reduction process and plant |
| WO2011012964A2 (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Hyl Technologies, S.A. De C.V. | Method for producing direct reduced iron with limited co2 emissions |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2176672C2 (en) * | 1996-11-06 | 2001-12-10 | Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ | Method of manufacturing sponge iron |
| RU2190022C2 (en) * | 1997-10-10 | 2002-09-27 | Ильса, С.А. Де К.В. | Method and device for production of iron by direct reduction |
| WO2007088166A1 (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-09 | Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A. | Reduction process and plant |
| WO2011012964A2 (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Hyl Technologies, S.A. De C.V. | Method for producing direct reduced iron with limited co2 emissions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA3139620C (en) | Direct reduction process utilizing hydrogen | |
| US20210246521A1 (en) | Method for Carburization of HDRI produced in H2 based Direct Reduction Process | |
| KR101551886B1 (en) | System and method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas | |
| US8632622B2 (en) | Process and device for producing pig iron or liquid steel precursors | |
| RU2618971C2 (en) | Processing method for exhaust gases from plants for iron and / or synthetic gas production | |
| EP3027778B1 (en) | Reduction of iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas | |
| KR20010041141A (en) | Method and apparatus for producing direct reduced iron with improved reducing gas utilization | |
| CS218587B2 (en) | Method of reduction of the iron oxides | |
| KR20230006894A (en) | Method for producing carburized spongy iron | |
| CN115011746B (en) | CO2 circulation-based total oxygen/high oxygen-enriched iron-making gas-making system and operation method | |
| US1864593A (en) | Method of producing metal sponge | |
| CN212316161U (en) | Direct reduction system for directly reducing iron ore | |
| RU2797087C2 (en) | Production of carburized sponge iron by direct reduction on the basis of hydrogen | |
| RU2715932C1 (en) | Direct reduction method using waste gas | |
| KR101541900B1 (en) | Apparatus for manufacturing molten iron | |
| RU2122035C1 (en) | Method and plant for direct reduction of iron oxide-containing materials (versions) | |
| RU2191208C2 (en) | Sponge metal manufacture method and apparatus | |
| KR101504705B1 (en) | An apparatus for manufacturing a molten iron | |
| EA045225B1 (en) | DIRECT REDUCTION METHOD USING HYDROGEN | |
| JP2023531055A (en) | Direct reduction system and related processes | |
| TW202325858A (en) | Method for producing reduced iron | |
| CN116904685A (en) | Iron-making system and process of reduction shaft furnace | |
| CN116867912A (en) | Effluent gas recovery in direct reduction processes | |
| CN117858967A (en) | Method for operating a metallurgical plant for producing iron products | |
| KR20230075410A (en) | How to operate blast furnace equipment |