专利名称：生产生铁或者液态钢初级产物的方法和装置的制作方法
生产生铁或者液态钢初级产物的方法和装置本发明涉及一种在熔炼单元(khmelzaggregat)，特别是熔炉气化器 (Einschmelzvergaser)中生产生铁或者液态钢初级产物(flussig Stahlvorprodukt)的 方法，其中将含有铁矿石的装料，特别是细碎矿石，和任选的添加物在至少一个还原单元 (Reduktionsaggregat)中依靠还原气体进行至少部分的还原。本发明还涉及一种装置，其用于通过根据本发明的方法来生产生铁或者液态钢初 级产物，该装置具有熔炼单元，特别是熔炉气化器，和至少一个还原单元，用于依靠在熔炼 单元中在提供碳载体特别是煤、和含有氧气的气体情况下形成的还原气体，来还原含有铁 矿石的装料和任选的添加物。现有技术中已知的是生铁或者液态钢初级产物可以通过熔炼还原方法来生产。具 体的，已知的是使用在熔炼单元中在供给煤情况下所产生的还原气体，来还原含铁的矿石。为了提高这样的装置的效力，DE4421673公开了在熔炉气化器中形成的还原气体 可以以处理过的形式用于高炉中，以便能够使用排出气体，并且能够提高该方法的效率。在 这种情况中不利的是排出气体具有对于高炉来说过高的热值，因此该方法能够达到的效率 受到了限制。本发明的一个目标是进一步提高该方法的效率，并具体的是降低每吨生铁或 者液态钢初级产物所需的煤量，目的是产生更少的二氧化碳(CO2)量。这个目标是通过权利要求1的本发明的方法和权利要求M的设备来实现的。通过本发明的方法，第一部分的该至少部分还原的装料是在熔炼单元中在供给碳 载体(特别是煤)和含有氧气的气体，并且同时形成了还原气体情况下熔化的，将该还原气 体供给到还原单元，并且在它通过后者之后，将其作为顶部气体抽出，其中将第二部分的该 至少部分还原的装料供给到熔炼还原单元，进行还原和熔炼。该至少部分还原的装料也称 作低还原铁(Low Reduced Iron) (LRI)，这些中间产品充当了装料，用于生铁生产的后续方 法步骤或者生产液态钢初级产物。对于至少部分还原的装料(低还原铁(LRI))来说，通过 该方法，还可以在除了所述的熔炼单元之外的所提供的熔炼还原单元中加工，由于还原已 经部分的进行，因此在熔炼还原单元中节约相当大比例的还原剂，并且因此生铁或者液态 钢初级产物生产的整体平衡在所必需的加工原料(特别是煤)方面被减少。另外，熔炼还 原单元的生产率同时会提高。在所生产的全部量的至少部分还原的装料中，仅仅第一部分 是在熔炼单元例如诸如熔炉气化器中加工的。根据本发明方法的一种有利的改进，该第二部分的至少部分还原的装料的量是根 据所期望的顶部气体的量和/或排出气体的量和/或排出气体的品质来确定的。从至少一 个还原单元排出的还原气体被称作顶部气体。在适当的处理之后，该顶部气体可以用作能 源，该经处理的气体可以用作其他方法中例如诸如发电中的排出气体。排出气体的品质是依靠气体分析来确定，也就是说，排出气体的组成和所形成的 热值。排出气体的组成取决于例如在熔炼还原单元中所产生的LRI的量等等。所产生的 LRI的量越大，排出气体的热值和量越低。造成此的原因是当大量的顶部气体重新用于还原 单元中时，排出气体中的一氧化碳(CO)和氢气Ol2)的比例越来越低，CO2比例升高。排出 气体的量减少，这是因为H2比例下降。较高的LRI生产具有消耗更多的H2的作用，进而导致产生了更多的水(H2O)。其是在顶部气体洗涤器中分离的。作为排出气体排出的和任选处理过的顶部气体的有针对性使用的前提是特定的 供给量，因此顶部气体的量通过还原的LRI的量而变化，因此该还原方法能够适于加工该 顶部气体的另外的方法的需要。根据本发明方法的另一种有利的改进，该第二部分的至少部分还原的装料(LRI) 的量是在熔炼单元中所获得的生铁的量的0-1. 2倍。如果需要，该第二部分因此可以返回 0或者，增加到这样的程度，即，其高于在熔炼单元中所生产的生铁的量。由于这样的事实， 即，还原气体是在熔炼单元中产生的，因此已经证明LRI的量在规定的范围内变化是技术 上有意义的，因此在还原单元和熔炼单元之间发现了一种有利的匹配。根据本发明，该第二部分的至少部分还原的装料的量是10-60%，特别是 20-40%，基于加入到熔炼还原单元中的全部狗载体的铁部分。加入到熔炼还原单元中的 LRI代替含铁装料。由于这样的必要性，即，还原材料或者另外的加工辅助材料也必须在熔 炼还原单元中使用，因此已经发现有利的是使用至多最大60%的LRI。在这种情况中，技术 上常规的百分比与熔炼还原单元中全部狗载体的铁部分有关。根据本发明方法的一种具体改进，在第二部分的该至少部分还原的装料的情况中 和/或在熔炼单元使用的装料的情况中，将还原程度设定为40-95%，特别是65-75%。这 些还原程度一方面确保了预还原的中间产物在下游熔炼单元或者在熔炼还原单元中快速 的加工，因此这些单元中所必需的还原材料的量能够保持为低。另外，该还原单元中的还 原方法可以与还原程度或者还原气体的量或者还原气体的组成相适应，来获得更灵活的方 法，其能够在宽的参数范围内稳定进行。本发明方法的一种具体改进是提供该含有铁矿石的装料的至少部分的还原是在 串联连接的成排的2-6个，特别是3或者4个还原单元中发生的，该还原气体是与待还原的 含有铁矿石的装料逆流导入的。多个前后设置的还原单元使得各个还原单元中的温度能够 更精确地控制，该温度进程能够适配于各自的装料或者还原程度。此外，各个单元可以作为 预热单元来运行。本发明一种可能的改进是提供该含有铁矿石的装料和任选的添加物的还原是在 至少两排串联连接的还原单元中进行的，所述排是相互平行的。使用两排或者多排串联连 接的还原单元使得还原的装料的量相应适配或者提高，在熔炼单元中所产生的还原气体总 是被使用。这获得了这样的结果，即，至少部分还原的含有铁矿石的装料可以以这样的量来 生产，即，熔炼单元和熔炼还原单元都能够用它们来供给。根据本发明方法的一种优选的改进，将该至少部分还原的装料送去进行压实，特 别是热压实(Hei β kompaktierung)，例如诸如热压块(Hei β brikettierung)。这使得还原 的装料的处理变得更容易，特别是避免了在进一步加工中的再次氧化和形成灰尘。压实具 有减少还原装料的孔隙率和比表面积的作用，并且基本上消除了细碎成分。结果，抑制了进 一步加工(运输和存储)中的氧化，同时还改进了压实材料的流动行为。常规的压实方法 是用热材料来进行的，因此所述的材料在还原单元中处理后不冷却，而是可以直接加工。这 可以获得这样的结果，即，改进了能量平衡，并且在压实或者随后在熔炼单元或者熔炼还原 单元中可以进行直接加工。特别地，已经发现热压块是有利的。根据本发明方法一种具体的改进，将该第二部分的至少部分还原的装料，特别是代替烧结物(Sinter)，作为狗载体加入熔炼还原单元中。烧结物具有这样的缺点，即，它首 先必须基于可烧结的铁矿石，以复杂的方法来生产，这导致了发生气体和灰尘形式的非常 大的有问题排放。使用前述第二部分(LRI)能够替代相当大比例的烧结物。此外，由于已 经发生了还原，因此熔炼还原单元中所必需的碳载体特别是焦炭的量能够相当大的降低， 因此能够实现明显的成本优势。特别有利地，根据本发明，可以将热态的至少部分还原的装料引入到熔炼单元中 和/或熔炼还原单元中，任选地与冷的部分还原的装料进行混合。热的加料能够节约能量， 并且与冷却的部分还原装料的混合能够使得其温度适配于加料或者另外的加工方法。本发明方法的一种具体的改进是提供该至少部分还原的装料是热压实的，并且 为了避免氧化过程，将其冷却，特别是通过水浴中淬火来将其冷却。对于其中该至少部分还 原的装料不打算或者不可能直接进一步处理的情况来说，必须冷却该装料，目的是避免氧 化过程，以使得所述的材料还能够在没有保护性气氛的情况下存储。已经发现在水浴中淬 火是价格有利的变型方案。根据本发明方法的一种特别有利的改进，该装料的还原发生在还原单元的流化床 中，特别是循环或者鼓泡的流化床中。一旦达到某个流速，流体流过的固体床会形成流体化的床，也即所谓的流化床。在 高流速时，在流化床中形成气泡。取决于装料的颗粒形状，粒度或者密度，这里形成了具有的特定的固体体积比的 流化床。在这种情况中流速低于颗粒的沉降速率。这形成了压实的悬浮层，并且具有通过 气泡涨裂搅拌的表面。在垂直方向上的紧密混合是有利的。在非常高的流速时，从流化床中更细的颗粒的排出会增加，这些颗粒依靠旋风脱 尘器返回到固体分离。循环流化床优于鼓泡流化床之处在于明显更高的流速，其例如通过 紧密混合还原气体和待还原的装料，来使得有效的还原方法成为可能。流化床的类型是根据装料，特别是根据粒度或者粒度分布来选择的。鼓泡流化床 用于待还原的装料的粒度彡8mm和中值粒度d5(1是大约0. 5-2. Omm的情况。循环流化床用 于粒度是0. I-Imm和中值粒度d5Q是0. 5mm的情况。根据本发明方法的一种可选择的改进，该装料的还原发生在还原竖炉 (Reduktionsschachtofen)，转筒炉(Drehrohrofen)或者转底炉(Drehherdofen)中，并且 该装料是以丸粒和/或块矿的形式和/或作为烧结物来使用的。这允许在使用不同的还原 单元情况下使用不同的装料。本发明方法另一种可选择的改进发现，该装料的还原发生在多层还原炉 (Reduktionsetagenofen)中的彼此叠置的层面^bene)上，并且该装料依靠清除器进行了 受约束性输送(ZwangsfUhrimg)。该受约束性输送甚至允许加工具有结块倾向的装料。根据本发明方法的一种具体的有利改进，将剩余的还原气体进行脱尘，洗涤，并且 可能与顶部气体混合和作为再循环气体压缩，供给到(X)2分离单元，用于从该再循环气体中 分离至少一部分CO2,随后作为产物气体送入分离装置中或者直接送入还原单元中。在洗涤 (其用于分离固体)后，在与顶部气体混合后和在CO2分离后，剩余的还原气体(其不是直 接供给到还原单元中的)可以作为高品质还原气体来重新使用。在这种情况中，还原气体 的量会增加，并且顶部气体可以送去用于除了用作排出气体之外的其他用途。7
本发明方法的一种具体的改进是提供该熔炼单元中的压力是依靠洗涤器来设定 的，该洗涤器用于洗涤剩余的还原气体。典型的，使用环形间隙洗涤器来洗涤该剩余的还原 气体，以使得反压力和因此的该熔炼单元中的压力，能够容易的依靠洗涤器中流阻的变化 来设定，例如通过改变该环形间隙来设定。特别有利地，根据本发明，将产物气体返回到分离装置或者直接返回到还原单元 之前，将其加热。加热能够有针对性地设定还原单元中的加工温度，或者避免不想要的温度 变化。该方法的能量平衡由此提高。根据本发明方法的一种有利的改进，在与剩余的脱尘的还原气体混合之前，将顶 部气体冷却和洗涤，并且在它返回到分离装置或者还原单元之前，将从该顶部气体除去的 热用于加热所述产物气体。该顶部气体的热量被用于设定产物气体的温度；同时，将该热的 顶部气体冷却到这样的程度，以使得它能够送去用于另外的使用或者处理步骤。根据本发明的一种具体的变型方案，将分离的(X)2与顶部气体一起作为排出气体 排出。通常，在(X)2分离单元中分离的该顶部气体是从(X)2分离单元中作为所谓的尾气排出 的，由该方法引起的在大多情况下少量的其他气体是与(X)2 —起排出的。通过与一些顶部 气体混合，能够生产工艺气体，其能够送去进一步用作排出气体。本发明方法的一种可能的改进是如下来实现的熔炼单元中再循环气体的量和碳 载体特别是煤的量，是根据该至少部分还原的装料的量来确定的。该熔炼单元中的煤的量 一方面确定了该熔炼单元中的温度，另一方面还确定了还原能够利用的还原气体的量。因 此，该方法可以通过在宽的参数范围内或者量范围内适配加工材料例如诸如煤来进行。根据本发明，将还原气体在还原单元中在供给氧气的情况下部分地燃烧，其中供 给氧气用来设定该还原单元的温度。结果，能够有针对性设定或者改变还原单元的温度，由 此改变还原单元中的加工温度。如果使用多个还原单元，则部分燃烧可以在每个还原单元 中进行，以使得每个还原级能在它的温度和还原气体的还原能力方面受到影响。本发明方法的一种合适的改进提供了 将该装料与添加剂混合，特别是下面的添 加剂石灰石，生石灰，熟石灰，白云石，煅烧或者水合白云石或者石英，并且优选在加入到 至少一个还原单元之前进行干燥，该装料和该添加剂具有大致相同的粒度。与辅助剂有利 的混合使得基本均勻的还原成为可能，其中粒度必须以如下方式适配，即，能够确保短的还 原时间和均勻的还原。在高的，临界含湿量的装料的情况中(典型的含湿量值是超过8% )， 还原单元中的能源消耗通过事先的干燥而减少。还发现干燥在较低的含湿量的情况中(从 大约4%的含湿量开始)也是有利的，因为这保证了装料在传输系统和供料容器中的流动 性。在低的含湿量的情况中，装料也可以不事先干燥来使用。使用本发明的设备，该还原单元的能力能够以这样的方式适配，S卩，用熔炼单元来 实现更大量的还原装料，该熔炼单元还充当了还原气体发生器。该下游热压实允许生产块 状形式的至少部分还原的装料，形成用于生铁生产的高品质装料。基于至少两排平行的串 联连接的还原单元，该装置能够非常灵活地运行。这里通常为具有3或者4个还原单元的 排。例如，对于维修工作来说，可以仅仅运行一排的还原单元，而其他排处于维修中。此外， 可以想到在宽范围内适配至少部分还原的装料的量，其中碳载体的量不必提高，或者仅仅 稍微提高。本发明装置的一种可能的变型方案是提供用于热压实的装置之一与加料容器或者还原竖炉相连，来接收或者进一步还原该压实的至少部分还原的装料，该容器或者竖炉 设置在熔炼单元上方，以使得加料能够进入熔炼单元中。使用还原竖炉来将加料添加到熔 炼单元中能够避免该压实的和至少部分还原的装料的氧化，即使向熔炼单元中的加料存在 延迟也能够避免氧化。一种非常简单的方案是通过使用加料容器来获得的，这里还可以提 供保护气体来避免氧化过程。从加料容器或者还原竖炉的加料可以借助于卸料元件例如螺 杆输送机，清除器或者旋转室转移装置，通过重力或者通过传输装置来进行。根据本发明装置的一种具体的变型方案，用于热压实的装置之一与用于淬火的装 置相连，来淬火该压实的、至少部分还原的装料。直接淬火和相关的冷却能够避免不想要的 氧化过程；这能够明显提高该至少部分还原的装料的存储时间。根据本发明装置的一种特别有利的实施方案，将用于热压实的装置之一以如下方 式连接到熔炼还原单元上，特别是高炉，电矮竖炉或者熔池炉中使得该压实的至少部分还 原的装料能够引入到熔炼还原单元中。因此，将该熔炼单元连接到一个或多个所述还原单 元和另外的熔炼还原单元上，以便能够向熔炼单元或者熔炼还原单元中灵活地加料。总而 言之，单元的连接能够实现伴随着明显更少量的(X)2的生铁生产。可以根据需要选择炉子 的类型，以使得与大部分现有的装置相组合成为可能，例如通过添加熔炼单元和还原单元。本发明装置的一种可能的实施方案是如下来实现的将该熔炼单元经由管线连接 到分离装置，特别是干燥脱尘装置，优选是旋风脱尘器或者还原旋风脱尘器，用于分离还原 气体中的灰尘，该脱尘的还原气体可以经由还原气体供给管线供给到(多个)成排的还原 单元。该脱尘能够通过消除细碎物质和灰尘来提高还原气体的气体品质。使用干燥脱尘 装置能够抑制该还原气体的冷却，因此所述的气体能够大量供给到一个或多个所述还原单 元，而无需任何另外的加热。本发明装置的一种另外可能的实施方案是如下来实现的以这样的方式将该还原 气体供给管线连接到用于剩余的还原气体的洗涤器，即，还原单元不需要的还原气体能够 被排出和洗涤。在这样的方式中，可以导出一些还原气体，并且单独处理它，特别是通过洗 涤器处理，以便基本上消除固体。剩余的，清洁的还原气体然后可以送去进一步使用。根据本发明装置的一种特别有利的实施方案，洗涤器是依靠再循环气体管线连接 到(X)2分离单元的，特别是基于具有压力变化或者吸附方法的吸附方法的(X)2分离单元，用 于从经洗涤的还原气体中分离出CO2,由此形成的产物气体能够依靠产物气体管线供给到 分离装置或者还原单元。该(X)2分离单元可以基于不同的工艺或者所述的方法来使用；除了物理吸附方法 之夕卜，例如诸如基于作为溶剂的冷甲醇的低温甲醇洗工艺(Rectisolprozess)，还可以使用 化学吸附，例如基于单乙醇胺的MEA方法和基于二乙醇胺的DEA方法或者基于碳酸钾和抑 制剂的Benfield方法。作为这些已知方法的一种备选方案，还可以使用吸附方法，特别是 使用变压法，该方法使用分子筛的与压力相关的选择性吸附行为。在这方面，特别有利的是 低压阶段在低于大气压的压力运行，如通常的具有真空-变压法。根据本发明装置的一种有利的实施方案，将至少一排的还原单元经由顶部气体排 出管线连接到再循环气体管线，以使得从还原单元排出的顶部气体能够与经洗涤的剩余的 还原气体混合，并且能够依靠压缩机供给到CO2分离单元。通过包括顶部气体，能够使得剩 余的还原气体和顶部气体不含CO2,由此产生具有高还原能力的还原气体。以此方式获得的产物气体能够作为高品质还原气体重新用于还原单元中，以使得更大量的装料能够被还 原，而无需在熔炼单元中使用更多的碳载体。本发明装置的一种特别有利的实施方案是如下来实现的顶部气体管线和产物气 体管线每个具有至少一个热交换器，用于冷却顶部气体和加热产物气体，其中可以将从顶 部气体中除去的热供给到产物气体。以此方式，能够从顶部气体中抽取热，由此相应冷却非 常热的顶部气体，并且在产物气体引入到还原气体之前对其进行加热。根据本发明装置的一种有利的实施方案，提供至少一个氧化物干燥器，用于混合 和干燥含有铁矿石的装料和任选的添加物，所述的干燥器经由传输装置和供料容器连接到 还原单元排。该干燥和混合实现了均勻的混合物，这使得在还原单元中进行均勻的还原成 为可能。本发明在下面作为举例，基于非限定性的示例性实施方案和附图进行描述。
图1表示了一种细碎矿石直接还原-熔炼方法的过程图；图2表示了根据本发明的一种细碎矿石直接还原方法的过程图；图3表示了基于与高炉组合的具有用于(X)2分离的变压过程的本发明装置的方法 实施例，；图4表示了基于与高炉组合的具有用于(X)2分离的真空变压过程的本发明装置的 方法实施例；图1表示了一种过程图和装置，用于细碎矿石的直接还原/熔炼方法。在熔炼单 元例如诸如熔炉气化器1中，在加入碳载体例如诸如煤情况下熔化至少部分还原的细碎矿 石，其中形成还原气体，将该气体引入到成排的串联连接的还原单元R1-R4中。其中该还原 气体相对于待还原的细碎矿石和任选的添加物逆流流动，其在供给到还原单元R4之前进 行混合和干燥。该至少部分还原的细碎矿石在热压实单元12中制成块形，并且引入到加料 容器沈中，大部分同时仍然是热的，并且在熔炼单元1中熔炼成生铁RE。该加料容器也可 以配置为还原竖炉。还原气体处理另外的细节基于图2进行更详细的解释。图2表示了根据本发明的一种过程图和装置，用于细碎矿石的直接还原/熔炼方 法。该装置具有两排串联连接的还原单元R1-R4，其彼此平行排列和连接，因此，类似于根据 图1所示的图，该还原气体是相对于用还原气体至少部分还原的装料逆流进入该还原单元 的。这两排都是依靠来自熔炼单元1的还原气体，通过还原气体管线来供料的。但是，本发明的方法还可以用图1的装置来运行，其中还原仅仅是在一排串联连 接的还原单元中运行的。还原气体是如下来产生的将碳载体，例如块煤K或者细煤或者煤灰KS加入到 熔炼单元1中。细煤或者煤灰在这种情况中是喷入到熔炼单元中的。将生铁RE与熔渣一 起从熔炼单元1中抽出。在将还原气体在干燥分离装置例如诸如旋风脱尘器2中清洁之后，将该还原气体 供给到还原单元。将在分离装置2中分离的固体返回到熔炼单元1。在分离装置2中清洁后，将剩余的还原气体供给到洗涤器3，并进一步清洁。该洗 涤器可以例如配置为环形间隙洗涤器，可以通过设定该环形间隙来调节穿过该洗涤器的通 流量，以使得熔炼单元1中的压力能够依靠洗涤器3进行调节。该洗涤还原气体然后可以与顶部气体混合，其是从还原单元R4抽出的，并且作为再循环气体依靠压缩机4供给到(X)2分离装置5。主要含有(X)2的分离的气体部分是作为 尾气经由尾气管线6排出的，尾气管线6连通到排出气体管线7中，以使得剩余的顶部气体 能够与尾气一起作排出气体EG排出。清除了(X)2的再循环气体是作为产物气体，经由产物 气体管线8导入到分离装置2中或者直接导入到还原单元R 1中的。该顶部气体可以依靠热交换器9，9a冷却，由此提取的热被供给到热交换器10和 用于加热产物气体。此外，在该热交换器中冷却后，顶部气体可以在洗涤器16，16a中进行 清洁。将该还原气体以及任选的产物气体供给到还原单元R1。这些气体相对于装料E和 任选的添加物Z逆流流过所述的还原单元。还原单元R4是作为预热单元运行的，用于预热 装料和添加物。该装料和添加物首先在氧化物干燥器11中混合和干燥，并且经由合适的装 置供给到还原单元R4。该至少部分还原的装料和任选的添加物从这两排中的还原单元Rl中排出，并且 供给到两个用于热压实的装置12和13，目的是生产块状产物，例如诸如砖(Brikett)。该产物可以供给到淬火装置14，例如诸如淬火盆，并且冷却，目的是能够避免氧化 过程。在还原中产生的块状产物(其包含至少部分还原的装料例如细碎矿石，特别是细碎 铁矿石，和任选的添加物)被称作低还原铁(LRI)，并且代表了用于熔炼还原方法的高品质 装料。该LRI可以在热态直接加入到熔炼还原单元15中，这有利的是高炉。备选地，冷 LRI或者热和冷LRI的混合物也可以加入到熔炼还原单元中。至少部分还原的装料，和任选 的添加物可以作为砖或者处于其他块状狗载体引入到熔炼还原单元中，代替烧结物，目的 是节省对于至少一些烧结物的需要。这使得能够在烧结装置中，烧结方法中节约大量的烧 结物和/或丸粒和/或块矿。烧结物的节约是特别有利地，因为在烧结过程中发生的废气， 和其所需的焦炭，能明显减少。此外，高炉中所需的焦炭量也会减少，引入代替烧结物而引 入的LRI降低了能量消耗率。同时，该降低的焦炭能量消耗率能够提高高炉的比输出。一 种可能的加工路线是在下面，通过基于图3的具体实施例来提出的。该装置包含一排19个串联连接的还原单元，其与熔炼单元相连，在实际情况中是 与熔炉气化器1相连。这种设备已知为FINEX 装置18。另外，熔炉气化器1与另外一排 21个串联连接的还原单元相连。在这一排中所产生的至少部分还原的装料和添加物被称作 低还原铁(LRI)。这种设备20相应的称作LRI装置。该LRI装置类似的是用来自熔炉气化 器1的还原气体来运行的，以使得两排还原单元是彼此基本平行来运行的。该LRI通常的 还原程度是60-70%。矿石22的精砂(Konzentrat)，特别是铁矿石的精砂被考虑作为装料，基于天然存 在的富含铁氧化物的矿石来生产矿石精砂。除了该精砂之外，使用烧结的矿石23。它们是 通常加入到烧结装置中，并且具有小粒度的矿石，也就是说，被分类为细碎矿石。此外，使用煤M和添加物25，将煤加入到熔炉气化器中来产生还原气体和来熔炼 生铁。基于年度· 4百万吨的精砂· 1. 7百万吨的烧结矿石
· 1. 7百万吨的煤· 0. 7百万吨的添加物 来自氧气装置17的130000Nm3/h的氧气，每年能够生产大约· 2百万吨生铁和· 2. 2 百万吨 LRI ；该2. 2百万吨的LRI可以供给到熔炼还原单元例如诸如高炉中，来替代烧结物。另 外，生产了能量含量为大约364MW的排出气体EG，并且可以送去进行外部使用，例如用于发 电厂中。基于LRI和烧结物，焦炭和添加物，因此在高炉中能够生产大约4百万吨的生铁。在高炉中使用LRI使得能够用LRI取代至多60%的烧结物，这可以通过适配高炉 的运行模式来进一步提高。结果，烧结装置能够制成更小的尺寸，或者烧结废气和烧结所需 的焦炭会减少。另外的优点是高炉所需焦炭量会相应减少；使用LRI批料作为全部!^e载体的 40-50%的铁部分，可以节约大约150-200kg焦炭/吨生铁。运行具有LRI装置和高炉 的FINEX 装置，大约25-40%总量的生铁是依靠FINEX 装置的熔炼单元来生产的，大约 60-75%是依靠高炉生产的。除了减少的焦炭和碳载体整体消耗之外，在本发明方法的情况 中还产生了较少的排出气体，因此能够确保整体更有效的方法，并且具有更低的环境负担。 因此，能够实现生产每吨的生铁时相当大的成本优势。所规定的量受到所用的CO2分离装 置类型的影响。在图4中，表示了改进的(X)2分离装置的效果。使用真空变压法来代替变压法，用 于从再循环气体中分离CO2,以使得通过所述装置能够生产的LRI的量可以相当大的提高。 采用所述量的精砂，烧结矿石和添加物，LRI的量由此成功地从大约2. 2百万吨升高到2. 8 百万吨，同时减少了排出气体的量。所需的碳载体的量保持不变。当使用该真空变压法时， 排出气体EG的热值降低。由此该方法使用了仍然更有效的CO2分离，其是通过将最小压力 降低到几乎真空水平来实现的。附图标记列表1熔炼单元2分离装置3洗涤器4压缩机5 CO2分离装置6尾气管线7排出气体管线8产物气体管线9,9a热交换器10热交换器11氧化物干燥器12，13用于热压实的装置14用于淬火的装置
15熔炼还原单元16，16a 洗涤器17氧气装置18 FINEX. 装置19串联连接的还原单元(Rl，R2，R3，R4)排20 LRI 装置21另一排串联连接的还原单元(Rl，R2，R3，R4)22矿石精砂23烧结矿石24 煤25添加物26加料容器
权利要求
1.在熔炼单元，特别在熔炉气化器中生产生铁或者液态钢初级产物的方法，其中将含 有铁矿石的装料，特别是细碎矿石，和任选的添加物在至少一个还原单元中依靠还原气体 进行至少部分的还原，特征在于第一部分的该至少部分还原的装料是在熔炼单元中在向其 中供给碳载体，特别是煤，和含有氧气的气体，并且同时形成了还原气体的情况下熔化的， 和特征在于将该还原气体供给到还原单元，并且在该还原气体通过后者之后，将其作为顶 部气体或者作为排出气体抽出，将第二部分的该至少部分还原的装料供给到熔炼还原单 元，进行还原和熔炼。
2.权利要求1的方法，特征在于该第二部分的至少部分还原的装料的量是根据所期望 的顶部气体的量和/或排出气体的量和/或排出气体的品质来确定的。
3.权利要求1或者2的方法，特征在于第二部分的该至少部分还原的装料的量为在熔 炼单元中所获得的生铁的量的0-1. 2倍。
4.上述权利要求之一的方法，特征在于第二部分的该至少部分还原的装料的量是 10-60%，特别是20-40%，基于加入到熔炼还原单元中的全部!^e载体的铁部分。
5.上述权利要求之一的方法，特征在于在第二部分的该至少部分还原的装料的情况中 和/或在熔炼单元使用的装料的情况中，将还原程度设定为40-95%，特别是65-75%。
6.上述权利要求之一的方法，特征在于该含有铁矿石的装料的至少部分的还原是在串 联连接的成排的2-6个，特别是3或者4个还原单元中发生的，其中该还原气体是与待还原 的含有铁矿石的装料逆流导入的。
7.上述权利要求之一的方法，特征在于该含有铁矿石的装料和任选的添加物的还原是 在至少两排串联连接的还原单元中进行的，所述排是相互平行的。
8.上述权利要求之一的方法，特征在于将该至少部分还原的装料送去进行压实，特别 是热压实，例如诸如热压块。
9.上述权利要求之一的方法，特征在于将该第二部分的至少部分还原的装料作为铁载 体加入熔炼还原单元中，特别是代替烧结物。
10.上述权利要求之一的方法，特征在于将热态的至少部分还原的装料引入到熔炼单 元中和/或熔炼还原单元中，任选地与冷的部分还原的装料进行混合。
11.权利要求1-9之一的方法，特征在于该至少部分还原的装料是热压实的，并且为了 避免氧化过程，将其冷却，特别是通过水浴中淬火将其冷却。
12.上述权利要求之一的方法，特征在于该装料的还原发生在还原单元的流化床中，特 别是循环或者鼓泡的流化床中。
13.权利要求1-11之一的方法，特征在于该装料的还原发生在还原竖炉，转筒炉或者 转底炉中，并且该装料是以丸粒和/或块矿的形式和/或作为烧结物来使用的。
14.权利要求1-11之一的方法，特征在于该装料的还原发生在多层还原炉中的彼此叠 置的层面上，并且该装料依靠清除器进行了受约束性输送。
15.上述权利要求之一的方法，特征在于将从熔炼单元抽出的还原气体，特别是处于干 燥态的该气体，在分离装置中，优选是在旋风脱尘器或者还原旋风脱尘器中进行脱尘，并且 供给到所述至少一个还原单元中。
16.上述权利要求之一的方法，特征在于将剩余的还原气体进行脱尘，洗涤，并且任选 地与顶部气体混合和作为再循环气体压缩，供给到(X)2分离单元，用于从该再循环气体中分离至少一部分CO2,随后作为产物气体送入分离装置中或者直接送入还原单元中。
17.上述权利要求之一的方法，特征在于该熔炼单元中的压力是依靠洗涤器来设定的， 该洗涤器用于洗涤剩余的还原气体。
18.权利要求16或者17的方法，特征在于在将产物气体返回到分离装置或者直接返回 到还原单元之前，将该产物气体加热。
19.权利要求16-18之一的方法，特征在于在与剩余的脱尘的还原气体混合之前，将顶 部气体冷却和洗涤，并且在它返回到分离装置或者还原单元之前，将从该顶部气体除去的 热用于加热所述产物气体。
20.权利要求16-19之一的方法，特征在于将分离的(X)2与顶部气体一起作为排出气体 排出。
21.权利要求16-20之一的方法，特征在于熔炼单元中再循环气体的量和碳载体特别 是煤的量，是根据该至少部分还原的装料的量来确定的。
22.上述权利要求之一的方法，特征在于将所述还原气体在所述还原单元中在供给氧 气的情况下部分地燃烧，其中供给氧气用于设定该还原单元的温度。
23.上述权利要求之一的方法，特征在于将该装料与添加剂混合，特别是下面的添加 剂石灰石，生石灰，熟石灰，白云石，煅烧或者水合白云石或者石英，并且优选在加入到至 少一个还原单元之前进行干燥，该装料和该添加剂具有大致相同的粒度。
24.装置，其用于通过权利要求1-23之一的方法，来生产生铁或者液态钢初级产物，该 装置具有熔炼单元(1)，特别是熔炉气化器，和至少一个还原单元(Rl，R2，R3，R4)，用于依 靠在熔炼单元(1)中在向其中提供碳载体特别是煤，和含有氧气的气体情况下形成的还原 气体，来还原含有铁矿石的装料和任选的添加物，特征在于提供了至少两排2-6个，特别是 3或者4个串联连接的还原单元，其中在每排还原单元的下游是用于热压实，特别是热压 块，的装置(12，13)。
25.权利要求M的装置，特征在于用于热压实的装置(12，13)之一与加料容器06)或 者还原竖炉相连，来接收或者进一步还原该压实的至少部分还原的装料，其中该容器或者 竖炉设置在熔炼单元(1)上方，以使得能够加料到熔炼单元(1)中。
26.权利要求M或者25的装置，特征在于用于热压实的装置(12，13)之一与用于淬火 的装置(14)相连，来淬火该压实的、至少部分还原的装料。
27.权利要求M16之一的装置，特征在于将用于热压实的装置(12，13)之一以如下方 式与熔炼还原单元(15)，特别是高炉、电矮竖炉或者熔池炉，在其中该压实的至少部分还原 的装料可以被引入到熔炼还原单元(15)中。
28.权利要求对-27之一的装置，特征在于将该熔炼单元(1)经由管线连接到分离装 置(2)，特别是干燥脱尘装置，优选是旋风脱尘器或者还原旋风脱尘器，用于分离还原气体 中的灰尘，该脱尘的还原气体能够经由还原气体供给管线供给到多个成排的还原单元(19， 21)。
29.权利要求M-观之一的装置，特征在于以这样的方式将该还原气体供给管线连接 到用于剩余的还原气体的洗涤器使得还原单元不需要的还原气体能够被排出和洗涤。
30.权利要求四的装置，特征在于洗涤器(3)依靠再循环气体管线连接到CO2分离单 元(5)，特别是基于具有压力变化或者化学吸附过程的吸附方法的CO2分离单元(5)，用于从洗涤还原气体中分离出CO2，其中在此形成的产物气体能够经由产物气体管线供给到分 离装置(2)或者还原单元(Rl，R2，R3，R4)。
31.权利要求30的装置，特征在于将至少一排的还原单元(19，21)经由顶部气体排出 管线连接到再循环气体管线，以使得从还原单元(R1，R2，R3，R4)排出的顶部气体能够与经 洗涤的剩余的还原气体混合，并且能够经由压缩机⑷供给到CO2分离单元(5)。
32.权利要求31的装置，特征在于顶部气体管线和产物气体管线每个具有至少一个热 交换器(9，9a)，用于冷却顶部气体和加热产物气体，其中能够将从顶部气体中除去的热供 给到产物气体。
33.权利要求对-32之一的装置，特征在于提供至少一个氧化物干燥器(11)，用于混合 和干燥含有铁矿石的装料和任选的添加物，其中所述的干燥器经由传输装置和供料容器连 接到多个成排的还原单元(19，21)。
全文摘要
提出了一种在熔炼单元(1)中，特别是在熔炉气化器中生产生铁或者液态钢初级产物的方法，含有铁矿石的装料和任选的添加物是在至少一个还原单元(R1，R2，R3，R4)中依靠还原气体来至少部分进行还原的。根据本发明，第一部分的该至少部分还原的装料是在熔炼单元(1)中在向其中供给碳载体和含有氧气的气体、并且同时形成了还原气体的情况下熔化的。将该还原气体供给到还原单元(R1，R2，R3，R4)中，并且在它通过后者之后，将其作为顶部气体抽出，将第二部分的该至少部分还原的装料供给到熔炼还原单元(15)中，进行还原和熔炼。
文档编号C21B13/14GK102057060SQ200980121147
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年6月6日
发明者C·博姆, J·L·申克, J-F·普劳尔 申请人:西门子Vai金属科技有限责任公司