用于直接还原的还原气体输送的制作方法

本发明涉及用于通过使用还原气体而进行的直接还原来还原含有金属氧化物的块状物件的装置和方法。

背景技术：

为了还原含有金属氧化物的物件，已知的是，借助于输送的还原气体对装入到还原井筒体（reduktionsschachtkörper）中的块状物件进行直接还原。这种直接还原步骤例如在midrex®-方法中借助铁矿石颗粒进行，在corex®-方法中借助块状铁矿石进行，或者在finex®-方法中借助热压缩铁hci进行。把还原气体输送到还原井筒体的内室中，这在此例如像在wo9747773、wo2013156548或wo2009000409中所描述的那样，通过带有所谓的围管狭槽的围管通道进行，和/或通过在由块状物件构成的散积物（schüttung）中借助还原气体通道体形成的通道进行。在还原井筒体的耐火衬壁中的带有围管狭槽的围管通道制造起来会很繁琐。相比于散积物中的通道，带有围管狭槽的围管通道还潜藏着更大的因随同还原气体进入灰尘所致的堵塞风险。此外，所述围管通道使得还原气体在还原井筒体的横截面上分布得不太均匀，因为所述围管通道在外围通入到散积物中，而还原气体通道体下面的通道在散积物中远离外围地伸入到散积物的内部中。在放弃围管通道的情况下把还原气体输送至还原气体通道体的方式方面，现有技术并未给出资讯。

技术实现要素：

本发明的目的是，提出一种装置和一种方法，利用所述装置和所述方法能把还原气体输送至还原气体通道体或者输送到在还原气体通道体下面在散积物中形成的通道内。

该目的通过一种用于通过使用还原气体而进行的直接还原来还原含有金属氧化物的、优选含有氧化铁的块状物件的装置得以实现，

所述装置具有还原井筒体，该还原井筒体带有用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室；

所述装置具有还原气体输送管路，该还原气体输送管路用于把还原气体输送至还原井筒体；

并且为了把全部的还原气体从还原气体输送管路输送到还原井筒体的内室中，所述装置具有至少一个还原气体通道体，所述至少一个还原气体通道体局部地从还原井筒体的内室中伸出，进入到至少一个还原气体输送单元中，该至少一个还原气体输送单元用于把还原气体引入到在还原气体通道体下面的空间区域中，

其特征在于，

每个还原气体通道体都存在有至少一个馈送管路，所述至少一个馈送管路用于将还原气体从还原气体输送管路引导至还原气体通道体，其中，馈送管路以管口通入到还原气体通道体的还原气体输送单元中，

其中，所述管口按照由多个子方案（mitglied）构成的组的至少一个子方案：

-至少部分地布置在还原气体通道体的上面；

-在水平地观察的情况下至少部分地布置在还原气体通道体的旁边；

-至少部分地布置在还原气体通道体的下面。

含有金属氧化物的块状物件优选是含有氧化铁的块状物件。

还原井筒体例如可以是比如midrex®-设备的直接还原井筒，或者是finex®-设备的hci-bin，或者是corex®-设备的还原井筒。还原井筒体具有外部的钢套筒，以及在被钢套筒限定的空间中—即在还原井筒体的内部—紧接着钢套筒地具有耐火衬壁。通过耐火衬壁限定了内室，该内室用于容纳含有金属氧化物的块状物件。

还原气体被还原气体输送管路引导至还原井筒体。为了把全部的还原气体都从还原气体输送管路引导到还原井筒体的容纳块状物件的内室中，存在有至少一个还原气体通道体。也可以存在多个还原气体通道体。该还原气体通道体适合于在由块状物件构成的散积物中形成自由空间。在工作中，还原气体经由在还原气体通道体下面的自由空间流入到散积物中。还原气体并不流经还原气体通道体并从还原气体通道体流入到自由空间中，而是从还原气体输送单元流入到自由空间中，并从那里流入到散积物中。还原气体通道体因而本身并不用作用于引导还原气体的通道；它只用于在自身下面在散积物中提供在散积物中的自由空间，该自由空间用作用于引导还原气体的通道，或者用于将所述还原气体分布在散积物中。还原气体通道体以其纵向延伸的一个区段、即部分地伸入到还原气体输送单元中。不言而喻，该还原气体通道体也伸入到还原井筒体的容纳块状物件的内室中；从该内室出来，它也伸入到还原气体输送单元中。还原气体输送单元适合于把还原气体引导到在还原气体通道体下面的空间区域中；优选竖直地在还原气体通道体的下面，从而在工作中还原气体流入到散积物中的竖直地在还原气体通道体的下面形成的自由空间内。

还原气体通道体优选是细长的管。关于还原气体通道体的设计，参见wo2013156548，其相关公开内容被本申请一同包含。

为了把还原气体从还原气体输送管路引导至还原气体通道体，每个还原气体通道体都存在有至少一个馈送管路。馈送管路通入到相关的还原气体通道体的还原气体输送单元中。通入到还原气体输送单元中的馈送管路的管口以如下三种方式中的至少一种方式来布置：

-管口至少部分地布置在还原气体输送体的上面；

-管口至少部分地布置在还原气体输送体的下面；

-在水平地观察的情况下，管口至少部分地布置在还原气体通道体的旁边。

在最后提到的变型方案中，指的是在还原气体通道体的纵轴线的方向上观察；在最后提到的变型方案中，并不包括：在还原气体通道体的纵轴线的延长部中、即在端侧布置在还原气体通道体的旁边。于是，这三个所提到的变型方案包括：管口在还原气体通道体的外围上，但并不在其向外朝向的端侧上。

相比于管口在还原气体通道体的纵轴线的延长部中（从还原井筒体的纵轴线观察—即在端侧—径向地观察），所列举的三个变型方案更加节省空间。采用所提到的三个变型方案的一个或多个，可以最佳地根据在特定的还原井筒体周围的空间情况来选择馈入还原气体。这在根据在本申请中提出的解决方案来改装已有的还原井筒体时是特别有益的，因为在那里，可用的空间可能因已有的其他的成套设备和装置部件而在不同的方向上受到严重限制。

根据一种优选的实施方式，还原气体输送单元位于还原井筒体内部，但位于用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室的旁侧。该还原气体输送单元因而位于被外部的钢套筒包围的空间的内部，但并不位于用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室中。“旁侧”可理解为在空间上分开。例如，当对于已存在的还原井筒体而言存在于耐火衬壁中的带有围管狭槽的内部的围管通道的部分区段被用作还原气体输送单元时，就是这种情况。在这种情况下，带有围管狭槽的余下的围管通道相对于还原气体输送单元被隔开（abgemauert），并且不再用于还原气体输送。

根据另一种优选的实施方式，还原气体输送单元位于还原井筒体外部。因而从内室观察，该还原气体输送单元位于优选基本上柱形的还原井筒体的外部的钢套筒的对面。例如，当还原井筒体被重新构造时就是这种情况。在这种情况下，内部的耐火衬壁可以简单地实现，因为不必为在耐火衬壁中的还原气体输送单元设立复杂的几何造型。

根据一种有利的实施方式，馈送管路的包括管口的至少一个部分区域、优选整个馈送管路具有斜坡（gefälle），该斜坡在馈送管路的管口侧的端部具有最低点。由此减少了灰尘沉积在馈送管路中，并减小了由此导致的堵塞风险。优选地，该斜坡相对于水平线具有至少5°、特别优选至少15°、更特别优选至少30°的角度。

本申请的另一主题是，一种用于通过使用还原气体而进行的直接还原来还原由含有金属氧化物的、优选含有氧化铁的块状物件构成的散积物的方法，其中，将全部的还原气体从还原气体输送管路借助于至少一个适合于在散积物中形成自由空间的还原气体通道体引入到散积物中，

其特征在于，

分别通过还原气体输送单元将还原气体引入到在还原气体通道体下面的空间区域中，

并且通过至少一个起始于还原气体输送管路的馈送管路将还原气体输送给还原气体输送单元，按照由多个子方案构成的组的至少一个子方案：

-至少部分地在还原气体通道体的上面；

-在水平地观察的情况下至少部分地在还原气体通道体的旁边；

-至少部分地在还原气体通道体的下面，

将还原气体通入到还原气体输送单元中。

在还原井筒体中进行所述直接还原，所述还原井筒体带有用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室。

根据一种优选的实施方式，还原气体通过馈送管路被输送给还原气体输送单元，在还原井筒体的内部、但在用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室的旁侧通入到还原气体输送单元中。经由馈送管路被输送给还原气体输送单元的还原气体因而虽然在还原井筒体的外部的钢套筒内部通入，但并不在用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室中通入。“旁侧”可理解为在空间上分开。

例如，当对于已存在的还原井筒体而言存在于耐火衬壁中的带有围管狭槽的内部的围管通道的部分区段被用作还原气体输送单元时，就是这种情况。在这种情况下，带有围管狭槽的余下的围管通道相对于还原气体输送单元被隔开，并且不再用于还原气体输送。

根据另一种优选的实施方式，还原气体经由馈送管路被输送给还原气体输送单元，在还原井筒体的外部通入到还原气体输送单元内。经由馈送管路被输送给还原气体输送单元的还原气体，因而从用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室观察，在还原井筒体的外部的钢套筒的对面通入。这在还原井筒体被重新构造时提供了优点。在这种情况下，内部的耐火衬壁可以简单地实现，因为不必为在耐火衬壁中的还原气体输送单元设立复杂的几何造型。

根据一种有利的实施方式，还原气体在进入到还原气体输送单元中时具有朝向还原气体输送单元向下倾斜的流动方向。由此减少了灰尘沉积在馈送管路中，并减小了由此导致的堵塞风险。优选地，该流动方向相对于水平线具有至少5°、特别优选至少15°、更特别优选至少30°的角度。该流动方向是通过馈送管路的通入到还原气体输送单元内的部分区域的倾斜而产生的。

附图说明

下面借助实施方式的多个示范性的示意图介绍本发明。

图1示出了根据本发明的装置的一种实施方式，在该实施方式中，还原气体输送单元位于还原井筒体外部；

图2示出了图1的部分区域的截面；

图3和4以类似于图1和2的视图示出了一些实施方式，在这些实施方式中，还原气体输送单元在还原井筒体的内部位于用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室的旁侧；

图5示出了带有在还原井筒体内部的还原气体输送单元的实施方式的一种变型方案，其在还原气体通道体旁边带有馈送管路的管口。

具体实施方式

图1示意性地且示范性地示出了根据本发明的装置的一种实施方式，所述装置用于通过使用还原气体而进行的直接还原来还原含有金属氧化物的块状物件，在该装置中，还原气体输送单元1位于还原井筒体2的外部—为了更好的概览，仅仅示出了还原井筒体2的部分区段，还原气体输送单元1位于该部分区段中。从看不到的位于纸平面后面的用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室观察，所述还原气体输送单元位于基本上柱形的还原井筒体2的外部的钢套筒3的对面。存在多个优选基本上柱形地设计的还原气体通道体，所述还原气体通道体以其背离内室的端部区段从还原井筒体2伸出；相应地，也示出了多个还原气体输送单元1，除了还原气体通道体的位于还原井筒体2外部的外端区段6'之外，未示出的还原气体通道体6伸入到所述还原气体输送单元中。用于把还原气体输送至还原井筒体2的还原气体输送管路4形成了环绕还原井筒体2的环形管路。每个还原气体通道体6都存在有两个用于把还原气体从还原气体输送管路4引导至还原气体通道体6的馈送管路5a、5b，其中，馈送管路5a、5b通入到相应的还原气体通道体6的还原气体输送单元1内。所述还原气体输送单元1适合于把还原气体引导到在还原气体通道体6下面的空间区域中，这在图2中可看出，所述图2示出了图1的部分区域的截面。在图2中同样可看出，在水平地观察的情况下，馈送管路5a的管口7部分地布置在还原气体通道体6的旁边，并且部分地布置在还原气体通道体6的下面。由图1和2同样可见，馈送管路5a、5b沿着通入到还原气体输送单元1内的管口7的方向具有斜坡。

类似于图1和图2，图3和图4示出了还原气体输送单元如何位于还原井筒体8或其外部的钢套筒9的内部，但位于用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室10的旁侧。所述还原气体输送单元位于耐火衬壁11中；它由围管通道12的被隔开的区域构成，该围管通道存在于所存在的还原井筒体8的耐火衬壁11中且带有围管狭槽。馈送管路13在还原气体通道体14的上面通入。围管通道中的隔开部（abmauerung）17与耐火衬壁11不同地用阴影线示出。

在图2和4中可见，还原气体并不导入到还原气体通道体6或14中。通常—即不局限于在图2和4中所示的实施方式—根据本发明，在工作中在还原气体通道体的下面，在由块状物件构成的散积物中形成了自由空间；还原气体经由在还原气体通道体下面的自由空间流入到散积物中。还原气体并不流经还原气体通道体并从还原气体通道体流入到自由空间中，而是从还原气体输送单元流入到自由空间中，并从那里流入到散积物中。还原气体通道体因而本身并不用作用于引导还原气体的通道；它只用于在自身下面在散积物中提供在散积物中的自由空间，该自由空间用作用于引导还原气体的通道，或者用于将所述还原气体分布散积物中。

图5示出了在图3和4中所示的实施方式的一种变型方案，其带有在还原井筒体15内部的还原气体输送单元，即耐火衬壁中的内部围管通道的被隔开的部分，该部分作为突伸出的隆起部可看到。在水平地观察的情况下，对于每个还原气体输送单元都有两个馈送管路16a、16b在相应的还原气体通道体18旁边通入。

尽管已详细地通过优选的实施例对本发明进行了进一步的介绍和说明，但本发明并不因此而受限于所公开的这些例子，且在不偏离本发明的保护范围的情况下，本领域技术人员可以从中推导出其他变型方案。

附图标记清单：

1还原气体输送单元

2还原井筒体

3钢套筒

4还原气体输送管路

5a、5b馈送管路

6还原气体通道体

6'还原气体通道体6的外端区段

7馈送管路的管口

8还原井筒体

9钢套筒

10用于容纳含有金属氧化物的块状物件的内室

11耐火衬壁

12围管通道

13馈送管路

14还原气体通道体

15还原井筒体

16a、16b馈送管路

17隔开部

18还原气体通道体。

引用专利文献清单：

wo9747773；

wo2013156548；

wo2009000409。