Claims (19)
1. Способ получения карбида железа, включающий восстановление и карбюризацию железной руды, содержащей гематит в качестве основного компонента, посредством циркуляции водорода, полученного посредством реформинга природного газа, содержащего метан в качестве основного компонента и природного газа, содержащего метан в качестве основного компонента, отличающийся тем, что первый этап процесса реакции и второй этап процесса реакции, соответственно, имеют независимые контуры циркуляции реакционного газа, гематит сначала частично восстанавливают на первом этапе реакции с получением частично восстановленного гематита, затем частично восстановленный гематит подвергают дальнейшему восстановлению и карбюризации на втором этапе реакции с образованием карбида железа для производства чугуна и стали.1. A method of producing iron carbide, including the reduction and carburization of iron ore containing hematite as a main component, by circulating hydrogen obtained by reforming natural gas containing methane as the main component and natural gas containing methane as the main component, characterized in that the first stage of the reaction process and the second stage of the reaction process, respectively, have independent circuits of the reaction gas, the hematite is first partially restored Lebanon in the first stage reaction to form a partially reduced hematite, then the partially reduced hematite is further reducing and carburizing reactions in the second stage to form the iron carbide to iron and steel production.
2. Способ получения карбида железа по п. 1, отличающийся тем, что частичное восстановление на первом этапе реакции выполняют, используя восстановительный газ, включающий в основном водород, полученный посредством реформинга природного газа, содержащего метан в качестве основного компонента, и природный газ, содержащий метан в качестве основного компонента. 2. The method of producing iron carbide according to claim 1, characterized in that the partial reduction in the first stage of the reaction is carried out using a reducing gas, which includes mainly hydrogen obtained by reforming natural gas containing methane as the main component, and natural gas containing methane as the main component.
3. Способ получения сырьевого материала для производства чугуна и стали, содержащего карбид железа в J качестве основного компонента, причем упомянутый способ включает восстановление и карбюризацию содержащего железо сырьевого материала для производства чугуна, такого как железная руда или порошок и т.п., получаемые в процессе производства чугуна, содержащие по меньшей мере один или смесь более двух оксидов железа, таких как гематит, магнетит и вюстит, и гидроокисей железа, таких как гидрозакись железа и гидроокись железа, в качестве основных компонентов, отличающийся тем, что первый и второй этапы реакции, соответственно, имеют независимые контуры циркуляции реакционного газа, причем сначала содержащий железо сырьевой материал для производства чугуна подвергают реакции частичного восстановления, используя восстановительный газ, содержащий главным образом водород, для получения частично восстановленного содержащего железо сырьевого материала, имеющего содержание металлического железа в диапазоне 25 - 75% атомн. от полного содержания железа, затем частично восстановленный содержащий железо сырьевой материал подвергают реакции дальнейшего восстановления и реакции карбюризации, используя восстановительный и карбюризирующий газ, содержащий главным образом водород и метан, для получения конечной степени превращения в карбид железа выше 75% атомн. от полного содержания железа. 3. A method of producing a raw material for the production of iron and steel containing iron carbide in J as a main component, said method comprising reducing and carburizing iron-containing raw materials for the production of iron, such as iron ore or powder and the like, obtained in a cast iron production process containing at least one or a mixture of more than two iron oxides, such as hematite, magnetite and wustite, and iron hydroxides, such as iron hydroxide and iron hydroxide, as the basis components, characterized in that the first and second stages of the reaction, respectively, have independent circuits of the reaction gas, and first, the iron-containing raw material for the production of pig iron is subjected to a partial reduction reaction, using a reducing gas containing mainly hydrogen to obtain a partially reduced containing iron is a raw material having a metallic iron content in the range of 25 - 75% atomic. of the total iron content, then the partially reduced iron-containing raw material is subjected to a further reduction reaction and a carburization reaction using a reducing and carburizing gas containing mainly hydrogen and methane to obtain a final conversion to iron carbide above 75% atomic. from total iron content.
4. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что восстановительный газ, включающий водород в качестве основного компонента на первом этапе реакции, не обладает способностью образовывать карбид железа и имеет состав: H2 + Н2O ≥ 40%, СО + CO2 ≤ 10%, СH4 ≤ 30%, Н2O + CO2 ≤ 10%, N2 и другие инертные газы как компоненты ≤ 25%.4. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the reducing gas, including hydrogen as the main component in the first stage of the reaction, does not have the ability to form iron carbide and has the composition: H 2 + H 2 O ≥ 40%, CO + CO 2 ≤ 10%, CH 4 ≤ 30%, H 2 O + CO 2 ≤ 10%, N 2 and other inert gases as components ≤ 25%.
5. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что восстановительный и карбюризирующий газ, включающий водород и метан в качестве основных компонентов на втором этапе реакции, имеет следующий состав: H2 + СH4 ≥ 65% (СH4 ≥ 20%), 15% ≥ СО + CO2 ≥ 0,5%, H2O ≤ 1,5%, N2 и другие инертные газы как компоненты ≤ 20%.5. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the reducing and carburizing gas, including hydrogen and methane as the main components in the second stage of the reaction, has the following composition: H 2 + CH 4 ≥ 65% (CH 4 ≥ 20%), 15% ≥ CO + CO 2 ≥ 0.5%, H 2 O ≤ 1.5%, N 2 and other inert gases as components ≤ 20%.
6. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что в восстановительный газ на первом этапе реакции добавляют метан, а в восстановительный и карбюризирующий газ на втором этапе реакции добавляют водород или метан. 6. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that methane is added to the reducing gas in the first reaction step, and hydrogen or methane is added to the reducing and carburizing gas in the second reaction step.
7. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что на первом этапе реакции гематит как содержащий железо сырьевой материал частично восстанавливают посредством восстанавливающего газа в количестве 50 - 65%. 7. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that in the first stage of the reaction, hematite as an iron-containing raw material is partially reduced by means of a reducing gas in an amount of 50 - 65%.
8. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-7, отличающийся тем, что конечная степень превращения гематита, как содержащего железо сырьевого материала для производства чугуна, в карбид железа составляет 90 - 95% атомн. от полного содержания железа. 8. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the final degree of conversion of hematite, as iron-containing raw material for the production of pig iron, to iron carbide is 90 - 95% atomic. from total iron content.
9. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-8, отличающийся тем, что реакцию на первом этапе проводят при 550 - 750°С. 9. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the reaction in the first stage is carried out at 550 - 750 ° C.
10. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-8, отличающийся тем, что реакцию на втором этапе проводят при 550 - 750°С. 10. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the reaction in the second stage is carried out at 550 - 750 ° C.
11. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-10, отличающийся тем, что реакцию на втором этапе проводят при 590 - 750°С. 11. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-10, characterized in that the reaction in the second stage is carried out at 590 - 750 ° C.
12. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-11, отличающийся тем, что парциальное давление пара в восстановительном и карбюризирующем газе уменьшают посредством удаления водяного пара из восстановительного и карбюризирующего газа перед выполнением реакций дальнейшего восстановления и карбюризации на втором этапе реакции. 12. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-11, characterized in that the partial vapor pressure in the reducing and carburizing gas is reduced by removing water vapor from the reducing and carburizing gas before performing further reduction and carburizing reactions in the second reaction step.
13. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-12, отличающийся тем, что в реакционный газ, используемый на втором этапе реакции, добавляют двуокись углерода и водород. 13. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-12, characterized in that carbon dioxide and hydrogen are added to the reaction gas used in the second reaction step.
14. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-13, отличающийся тем, что реакцию частичного восстановления на первом этапе реакции и реакции дальнейшего восстановления и карбюризации на втором этапе реакции выполняют при реакционном давлении 1 - 9,9 кгс/см2G.14. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-13, characterized in that the partial reduction reaction at the first stage of the reaction and the reaction of further reduction and carburization at the second stage of the reaction are performed at a reaction pressure of 1 - 9.9 kgf / cm 2 G.
15. Способ получения карбида железа по любому одному из пп. 1-14, отличающийся тем, что содержащий железо сырьевой материал предварительно нагревают или предварительно охлаждают до температуры в диапазоне ± 100°С от температуры реакции перед выполнением реакции частичного восстановления и на первом этапе реакции и перед выполнением реакций дальнейшего восстановления и карбюризации на втором этапе реакции. 15. The method of producing iron carbide according to any one of paragraphs. 1-14, characterized in that the iron-containing raw material is preheated or pre-cooled to a temperature in the range of ± 100 ° C from the reaction temperature before performing the partial reduction reaction and in the first reaction stage and before performing further reduction and carburization reactions in the second reaction stage .
16. Устройство для получения сырьевого материала, содержащего карбид железа, для производства чугуна или стали, причем упомянутое устройство включает восстановление и карбюризацию содержащего железо сырьевого материала для производства чугуна, такого как получаемые в процессах черной металлургии железная руда или порошок и т.п., которые содержат в качестве основных компонентов по меньшей мере один или смесь более двух оксидов железа, таких как гематит, магнетит и вюстит, и гидроксиды, такие как гидрозакись и гидроокись железа в качестве основных компонентов, причем упомянутое устройство включает первую реакционную установку для выполнения первого этапа реакции, при котором частично восстанавливают содержащий железо сырьевой материал для производства чугуна с образованием частично восстановленного содержащего железо сырьевого материала, и вторую реакционную установку для выполнения второго этапа реакции, при котором осуществляют дальнейшее восстановление и карбюризацию частично восстановленного содержащего железо сырьевого материала, отличающееся тем, что канал подачи содержащего железо сырьевого материала оперативно соединен с верхней частью первой реакционной установки, а второй канал подачи частично восстановленного содержащего железо сырьевого материала, выходящий из нижней части первой реакционной установки оперативно соединен с верхней частью второй реакционной установки, а канал выпуска карбида железа оперативно соединен с нижней частью второй реакционной установки, а также тем, что первая реакционная установка оперативно соединена с первым циркуляционным контуром для циркуляции газа первого этапа реакции, используемого в первой реакционной установке, включающей канал подачи газа первого этапа реакции, один конец которого присоединен к впускному отверстию для газа первой реакционной установки через компрессор и нагреватель, а циркуляционный канал, выходящий из отверстия для выпуска газа первой реакционной установки присоединен к другому концу канала подачи газа первой реакционной установки, а вторая реакционная установка оперативно соединена со вторым циркуляционным контуром для циркуляции газа второго этапе реакции, используемого во второй реакционной установке, включающей канал подачи газа второго этапа реакции, один конец которого присоединен к впускному отверстию для газа второй реакционной установки через компрессор и нагреватель, а циркуляционный канал, выходящий из отверстия для выпуска газа второй реакционной установки присоединен к другому концу канала подачи газа второго этапа реакции, а также тем, что канал подачи газа первого этапа реакции оперативно соединен с каналом подачи восстановительного газа, содержащего главным образом водород, а канал подачи газа второго этапа реакции оперативно соединен с каналом подачи восстановительного и карбюризирующего газа, содержащего в основном метан, обеспечивая тем самым непрерывную подачу соответствующих реакционных газов как в первую реакционную установку, так и во вторую реакционную установку. 16. A device for producing a raw material containing iron carbide for the production of cast iron or steel, said device comprising reducing and carburizing iron-containing raw materials for the production of cast iron, such as iron ore or powder or the like obtained from iron and steel processes, which contain as major components at least one or a mixture of more than two iron oxides, such as hematite, magnetite and wustite, and hydroxides, such as hydroxide and iron hydroxide as main components, said device comprising a first reaction unit for performing a first reaction step, wherein the iron-containing raw material is partially reduced to produce pig iron to form a partially reduced iron-containing raw material, and a second reaction unit is used to perform a second reaction step, in which further recovery and carburization of partially reduced iron-containing raw material, characterized in that kana an iron-containing feed material supply is operatively connected to the upper part of the first reaction unit, and a second partially-reduced iron-containing feed material supply channel exiting from the bottom of the first reaction unit is operatively connected to the upper part of the second reaction unit, and an iron carbide discharge channel is operatively connected to part of the second reaction unit, as well as the fact that the first reaction unit is operatively connected to the first circulation circuit for circulation the gas of the first reaction stage used in the first reaction unit, including the gas supply channel of the first reaction stage, one end of which is connected to the gas inlet of the first reaction unit through a compressor and a heater, and the circulation channel exiting the gas outlet of the first reaction unit is connected to the other end of the gas supply channel of the first reaction unit, and the second reaction unit is operatively connected to the second circulation circuit for circulating gas of the second stage before the reaction used in the second reaction unit, including the gas supply channel of the second reaction stage, one end of which is connected to the gas inlet of the second reaction unit through a compressor and a heater, and the circulation channel exiting the gas outlet of the second reaction unit is connected to the other the end of the gas supply channel of the second reaction stage, as well as the fact that the gas supply channel of the first reaction stage is operatively connected to the reducing gas supply channel containing hydrogen at once, and the gas supply channel of the second reaction stage is operatively connected to the supply channel of the reducing and carburizing gas containing mainly methane, thereby providing a continuous supply of the corresponding reaction gases to both the first reaction unit and the second reaction unit.
17. Устройство для получения карбида железа по п. 16, отличающееся тем, что первая реакционная установка и вторая реакционная установка, соответственно, включают реактор с псевдоожиженным слоем. 17. A device for producing iron carbide according to claim 16, characterized in that the first reaction unit and the second reaction unit, respectively, include a fluidized bed reactor.
18. Устройство для получения карбида железа по п. 17, отличающееся тем, что реактор с псевдоожиженным слоем имеет перегородки для предотвращения перемещения сырьевого материала напрямую от входа к выходу. 18. A device for producing iron carbide according to claim 17, characterized in that the fluidized bed reactor has baffles to prevent the movement of raw material directly from inlet to outlet.
19. Устройство для получения карбида железа по п. 16, отличающееся тем, что первая реакционная установка и вторая реакционная установка включают реактор с вертикальным подвижным слоем, в котором реакционные газы первого и второго этапов реакции текут горизонтально через многослойные вентилируемые кожухи, а содержащий железо сырьевой материал течет вертикально через реакционную установку первого этапа реакции и реакционную установку второго этапа реакции. 19. The device for producing iron carbide according to claim 16, characterized in that the first reaction unit and the second reaction unit include a vertical movable bed reactor in which the reaction gases of the first and second stages of the reaction flow horizontally through multilayer ventilated casings, and the raw material containing iron the material flows vertically through the reaction unit of the first reaction stage and the reaction unit of the second reaction stage.