СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ С СУХИМ ОБЕСПЫЛИВАНИЕМ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА Российский патент 2021 года по МПК C21B13/02 F27B1/21 F27D17/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Заявка относится к способу прямого восстановления содержащих оксиды металлов, предпочтительно содержащих оксиды железа, исходных материалов для получения металлизированного материала контактом с горячим восстановительным газом в восстановительной установке, в котором продукт прямого восстановления выгружается из восстановительной установки с помощью устройства для выгрузки продукта, которое продувается уплотняющим газом, и откуда отходящий газ выводится и затем подвергается сухому обеспыливанию. Снижается содержание по меньшей мере одного газообразного компонента подвергнутого сухому обеспыливанию отходящего газа. Заявка также относится к устройству для осуществления способа.

Уровень техники

Чтобы получить металлы из металлических руд, необходимо снизить содержание кислорода в рудах. Один способ снижения содержания кислорода представляет собой так называемое «прямое восстановление», в котором восстановительный газ воздействует на твердую металлическую руду в восстановительной установке. Твердый продукт прямого восстановления выгружается из восстановительной установки и может быть обработан далее различными путями, например, часто он подвергается горячему прессованию, например, брикетированию, например, чтобы сделать его более простым в обращении, и сократить его удельную площадь поверхности, чтобы затруднить процесс повторного окисления, например, в результате взаимодействия с атмосферным кислородом или Н₂О (например, в форме пара). Однако также известна обработка указанного твердого продукта в других установках без уплотнения.

Часто бывает, что восстановительная установка, в которой проводится прямое восстановление, представляет собой так называемую «восстановительную шахту».

В принципе является полезным защищать продукт от повторного окисления между выгрузкой из восстановительной установки и последующими устройствами, например, устройствами, в которых проводится брикетирование, таким образом, что действия выполняются в атмосфере газа, который в отношении окисления является медленно реагирующим.

В частности, если восстановительный газ находится в восстановительной установке при давлении выше атмосферного, то, когда продукт извлекается, необходимо обеспечить предотвращение одновременного улетучивания в основном горячего восстановительного газа. Например, это происходит в случае, когда так называемый «уплотняющий газ» вводится в устройство, с помощью которого продукт выгружается из восстановительной установки, и который впоследствии также называется «устройством для выгрузки продукта». Уплотняющий газ является медленно реагирующим или инертным в отношении реакции с продуктом, и находится под давлением, которое является слегка превышающим давление восстановительного газа, чтобы фактически образовать барьер против улетучивания восстановительного газа.

В случае железных руд продукт прямого восстановления называется, например, «железом прямого восстановления» (DRI), или «горячим железом прямого восстановления» (HDRI), или «губчатым железом», или «железной губкой».

Способ прямого восстановления оксидов металлов для получения металлизированного материала контактом с горячим восстановительным газом, который образуется, по меньшей мере частично, каталитическим риформингом природного газа, в котором тепло для эндотермических процессов риформинга, которые протекают во время риформинга, подводится, по меньшей мере частично, сжиганием горючего газа, описан, например, в фигуре 1 патентного документа WO2011012452; он называется «MIDREX®-технологией». В такой MIDREX®-технологии продукт выводится из восстановительной шахты, которая находится под повышенным давлением, с помощью устройства для выгрузки продукта. В этом случае устройство для выгрузки продукта включает разгрузочный элемент и устройство для транспортирования материала, которое находится под давлением выше атмосферного, которое является более низким по сравнению с восстановительной шахтой, или не под повышенным давлением. Соответствующее устройство для транспортирования материала, например, часто называется «камерой для выгрузки продукта» (PDC). Для цели герметизации, то есть, для цели предотвращения выпуска горячего восстановительного газа из восстановительной шахты, применяется медленно реагирующий уплотняющий газ, который также часто называется «донным уплотняющим газом» (BSG), поскольку он предназначен для уплотнения донного конца восстановительной шахты; это показано, например, в патентных документах WO2008123962 и US4188022. Как утверждается, устройство для выгрузки продукта продувается уплотняющим газом. В MIDREX®-установке в качестве BSG-газа часто применяется высушенный отходящий газ из риформера MIDREX®-установки, который состоит приблизительно из 80% азота и приблизительно 20% диоксида углерода, и соответственно этому является медленно реагирующим в отношении окисления HDRI.

BSG протекает через столб материала в разгрузочном элементе, который в данном примере представляет собой трубу для выгрузки материала, заполненную HDRI, также называемую «динамическим шлюзовым затвором», главным образом от места введения по направлению к PDC, и с меньшей протяженностью по направлению к восстановительной шахте. Поэтому бóльшая часть BSG протекает в PDC и должна быть отведена оттуда. Во время отведения из PDC газ BSG, затем называемый «отходящим газом», насыщается пылью из продукта прямого восстановления. Чем больше часть продукта прямого восстановления, которая выводится с помощью PDC в виде пыли, тем менее экономичным является способ прямого восстановления, поскольку пыль не может быть использована, или может быть использована только с бóльшим трудом, например, для получения стали.

В пределах контекста этой заявки термин «отходящий газ» в общем означает «уплотняющий газ», который выводится из устройства для выгрузки продукта, и не только уплотняющий газ, который отводится из PDC в MIDREX®-технологии. Проблема пыли, уносимой в уплотняющем газе, всегда существует, если уплотняющий газ протекает через продукт прямого восстановления.

Выпуск отходящего газа в окружающую среду требует обеспыливания. В настоящее время обычно проводится мокрое обеспыливание, в особенности в случае восстановления железных руд. Мокрое обеспыливание приводит к продукту прямого восстановления, который выносится с отходящим газом - например, губчатому железу - поступающему в шламовую систему, и впоследствии должен быть утилизирован без возможности непосредственного использования для получения продуктов последующей переработки - например, в случае губчатого железа, для получения стали.

Вследствие реакций, протекающих между горячим DRI - также называемым «горячим железом прямого восстановления» (HDRI) или «горячим губчатым железом» - и диоксидом углерода, и вследствие дегазации горячего губчатого железа, отходящий газ также может содержать следы монооксида углерода СО. Выпуск отходящего газа в окружающую среду тогда требует значительного разбавления.

Разбавление отходящего газа также необходимо, чтобы понизить его температуру, или чтобы снизить содержание окисляемых компонентов отходящего газа ниже пределов взрывоопасности, таких как монооксид углерода СО, водород Н₂, метан СН₄, или другие углеводороды, которые могут попадать из восстановительной установки в PDC.

В случае разбавления воздухом (также называемым «подсасываемым воздухом»), требуются относительно большие количества подсасываемого воздуха, которые создают большие количества газа, который должен быть обеспылен, и по этой причине для обеспыливания требуются громоздкое оборудование и большие энергозатраты.

Сущность изобретения

Техническая проблема

Целью настоящей заявки является создание способа и устройства, которые позволяют простым путем использовать продукт прямого восстановления, который выносится с отходящим газом, для получения продуктов последующей переработки. Кроме того, изыскиваются возможности сокращения трудностей, связанных с обеспыливанием отходящего газа и с выпуском его в окружающую среду. Более конкретно, изыскиваются возможности упростить применение губчатого железа, которое уносится с отходящим газом из PDC в MIDREX®-технологии, в качестве губчатого железа как конечного продукта, или для последующего получения стали из губчатого железа.

Техническое решение

Указанная цель достигается

способом прямого восстановления содержащих оксиды металлов, предпочтительно содержащих оксиды железа, исходных материалов для получения металлизированного материала взаимодействием с горячим восстановительным газом в восстановительной установке,

в котором продукт прямого восстановления выгружается из восстановительной установки с помощью устройства для выгрузки продукта, которое продувается уплотняющим газом, и откуда отходящий газ выводится и затем подвергается сухому обеспыливанию,

и в котором отходящий газ является подвергнутым сухому обеспыливанию,

отличающимся тем, что

снижается содержание по меньшей мере одного газообразного компонента обеспыленного отходящего газа, причем содержание указанного компонента снижается преобразованием в СО₂ и/или в Н₂О

- каталитической конверсией с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара,

и/или

- сжиганием.

Уплотняющий газ является медленно реагирующим или инертным в отношении реакции с продуктом, и находится под давлением, которое является слегка превышающим давление восстановительного газа, чтобы фактически образовать барьер против улетучивания восстановительного газа. В MIDREX®-установке, например, используется высушенный дымовой газ из риформера MIDREX®-установки, который состоит приблизительно из 80% азота и приблизительно 20% диоксида углерода, и соответственно этому является медленно реагирующим в отношении окисления HDRI.

Отходящий газ предпочтительно подвергается только сухому обеспыливанию, и не подвергается мокрому обеспыливанию, вплоть до выпуска в окружающую среду.

Преимущественные результаты изобретения

Оксиды металлов предпочтительно представляют собой оксиды железа. Однако, согласно диаграмме Ричардсона-Джеффа, также, кроме того, могут быть восстановлены, например, оксидные руды никеля, меди, свинца и кобальта.

Способ прямого восстановления может представлять собой, например, способ согласно технологии типа MIDREX® с каталитическим риформингом углеводородов для получения восстановительного газа, в котором восстановительный газ получается, по меньшей мере частично, каталитическим риформингом смеси газообразных углеводородов, причем тепло для эндотермических процессов риформинга, которые протекают во время риформинга, подводится, по меньшей мере частично, сжиганием горючего газа, как описано, например, в патентных документах WO2011012448 и WO2011012452, полное содержание которых, в особенности относительно риформинга, включено в настоящую заявку. Однако указанный способ также может быть, например, способом прямого восстановления на основе газификации угля или плавильно-восстановительной установки, например, комбинированной системы COREX®. В этих случаях было бы возможным применение, например, уплотняющего газа, получаемого из печи для восстановительного газа, для нагревания восстановительного газа, поскольку, по сравнению с MIDREX®-технологией, соответствующий риформер не присутствует в качестве источника.

Продукт прямого восстановления содержащих оксиды железа исходных материалов, DRI или HDRI, предпочтительно подвергнут горячему брикетированию, например, обработкой с образованием горячего брикетированного железа (HBI). Однако он также может быть выгружен в горячем состоянии из восстановительной шахты и использован непосредственно в сталеплавильном предприятии, например, будучи добавленным в горячем состоянии в электродуговую печь. Степень металлизации представляет собой соотношение между металлическим железом и общим количеством железа в HBI, и составляет ≥88% для HBI. Согласно современным регламентам Международной Морской Организации (IMO), плотность HBI составляет ≥5 кг/дм³. Плотность подвергнутого горячему брикетированию брикетированного продукта также может быть ниже этой плотности, например, если изготовление проводится из специфических сырьевых материалов или для специальных целей.

В случае горячего брикетирования могут быть непосредственно получены брикеты, или могут быть изготовлены ленты, которые также называются «чушками»», которые либо сами рассыпаются, либо измельчаются на мелкие куски с помощью дробилок.

Губчатое железо подается, например, с помощью камеры для выгрузки продукта (PDC) из восстановительной установки в устройства, в которых происходит брикетирование. Как разъясняется в соответствующих предшествующих местах введения относительно прототипа, устройство для выгрузки продукта заполнено уплотняющим газом, то есть, уплотняющий газ вводится в устройство для выгрузки продукта, и из устройства для выгрузки продукта выводится отходящий газ. Если нет изменения в составе уплотняющего газа в устройстве для выгрузки продукта, состав отходящего газа соответствует уплотняющему газу. По сравнению с вводимым уплотняющим газом, отходящий газ имеет гораздо более высокое содержание пыли из продукта.

Согласно изобретению, отходящий газ подвергается сухому обеспыливанию. Этим путем уже больше не требуются использование водных ресурсов и утилизация шлама, которые связаны с мокрым обеспыливанием. Более того, продукт прямого восстановления, например, губчатое железо, который выводится из устройства для выгрузки продукта, например, из PDC, в виде пыли в отходящем газе, отделяется в сухом состоянии, и поэтому может быть использован простым путем. Сухое обеспыливание может быть выполнено одностадийным или многостадийным, например, двухстадийным, способом. В случае одностадийного сухого обеспыливания, удаление пыли возможно, например, только с помощью фильтров; в случае двухстадийного сухого обеспыливания возможно, например, сначала удаление крупнозернистой пыли посредством циклона или горячего фильтра грубой очистки, и затем тонкое обеспыливание с помощью сухих фильтров. Ввиду температур отходящего газа предпочтительны фильтры для горячего газа, например, состоящие из керамических материалов. Сухие фильтры предпочтительно проявляют низкую потерю давления. В случае прямого восстановления железной руды губчатое железо используется как губчатое железо в качестве конечного продукта или в последующем получении стали.

Например, губчатое железо, отделенное во время сухого обеспыливания - предпочтительно крупнозернистое губчатое железо, отделенное с помощью горячего фильтра грубой очистки или циклона - может быть повторно введено в устройство для транспортирования материала, например, в PDC, например, под действием силы тяжести, если сухое обеспыливание проводится над PDC.

Например, пыль, отделенная во время сухого обеспыливания - предпочтительно губчатое железо, может быть направлена в устройства, в которых происходит брикетирование. В особенности для брикетирования, применение пыли из отходящего газа является благоприятным, поскольку эта пыль, как правило, имеет размер частиц максимально до 3 мм. В случае брикетирования такая пыль приводит к брикетам высокого качества, например, имеющим высокую плотность, которые могут быть использованы далее особенно экономичным путем. Пыль, которая отделена во время сухого обеспыливания, также может быть повторно использована с мелкими фракциями, которые получаются во время брикетирования, и которые имеют размеры, например, <6 мм. Пыль, которая отделена во время сухого обеспыливания - например, губчатое железо, также может быть повторно введена в восстановительную установку в виде содержащего оксид металла исходного материала.

Губчатое железо, отделенное во время сухого обеспыливания, также может быть направлено в виде HDRI соответствующим потребителям для выплавки стали, поскольку, в отличие от мокрого обеспыливания, указанное губчатое железо не охлаждается во время сухого обеспыливания.

Подвергнутый сухому обеспыливанию отходящий газ по существу не содержит пыли, и является все еще горячим - он имеет температуру приблизительно 250-750°С в MIDREX®-способе, в котором BSG подается при температуре, например, 20-80°С, и запыленный отходящий газ из PDC имеет температуру приблизительно 250-750°С. Подсасываемый воздух не подводится. Отходящий газ из мокрого обеспыливания имеет температуру приблизительно 30-100°С.

По сравнению с традиционным мокрым обеспыливанием, также имеет место случай, что должны быть обработаны значительно меньшие количества газа, поскольку в сухом обеспыливании согласно изобретению разбавление подсасываемым воздухом перед стадий обеспыливания не производится. В традиционном способе после прямого восстановления согласно MIDREX® содержащий пыль отходящий газ разбавляется приблизительно в 10-30 раз по объему.

Ввиду относительно высокой температуры и малого количества газа, обеспыленный отходящий газ может быть легко освобожден от нежелательных газообразных компонентов, например, таких как СО. Отходящий газ может содержать газообразные окисляемые компоненты, такие как монооксид углерода СО, водород Н₂, метан СН₄ или другие углеводороды, которые могут попадать из восстановительной установки в PDC.

Согласно изобретению, тем самым может быть снижено содержание по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе. Здесь предусматривается также полное удаление компонента. Указанное сокращение производится преобразованием в СО₂ и/или в Н₂О

- каталитической конверсией с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара,

и/или

- сжиганием,

например, в отношении газообразного компонента монооксида углерода СО конверсией в СО₂

- - каталитической конверсией с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара,

и/или

- сжиганием. Такие преобразования происходят в оптимальном режиме, например, для СО и кислорода при температуре 200-800°С. Более конкретно, окисление сжиганием протекает при температуре приблизительно 600-800°С, и каталитическая конверсия протекает при температурах, начиная с 200°С.

Чтобы создать оптимальные условия для преобразования в СО₂ и/или в Н₂О, например, в отношении температуры, или содержания кислорода, или содержания пара, можно, например, подавать азот, воздух или другие кислородсодержащие и/или содержащие пар газы. Также возможно применение газов, полученных в процессе прямого восстановления - например, таких газов, как влажный уплотняющий газ, сухой уплотняющий газ, продувочный газ или донный уплотняющий газ, которые получаются в MIDREX®-способе и различаются, например, в отношении содержания пара и уровня давления. После удаления нежелательных компонентов таким путем из отходящего газа он может быть беспроблемно выпущен в окружающую среду, без необходимости в дополнительном разбавлении.

Дополнительным предметом способа является устройство для исполнения способа согласно изобретению, отличающееся тем, что оно включает

- восстановительную установку с трубопроводом для подачи восстановительного газа,

- устройство для выгрузки продукта,

- трубопровод для подачи уплотняющего газа, открывающийся в устройство для выгрузки продукта,

- трубопровод для удаления отходящего газа, отходящий от устройства для выгрузки продукта,

в котором трубопровод для удаления отходящего газа открывается в устройство для сухого обеспыливания, откуда отходит отводное устройство для выпуска подвергнутого сухому обеспыливанию отходящего газа в атмосферу, отличающееся тем, что отводное устройство включает устройство для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе, тем самым будучи устройством для снижения содержания

- каталитической конверсией с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара,

и/или

- сжиганием до СО₂ и/или Н₂О.

Восстановительная установка представляет собой, например, восстановительную шахту, в которую сырьевой материал вводится сверху, и продукт выводится снизу. Восстановление посредством восстановительного газа происходит во время прохода через шахту сверху вниз под действием силы тяжести. Такая восстановительная шахта действует, например, в MIDREX®-технологии с восстановительным газом под давлением 0,03-0,3 МПа (манометрическим) (повышенное давление по сравнению с атмосферным давлением в окружающей среде).

Устройство для выгрузки продукта включает, например, разгрузочный элемент и устройство для транспортирования материала. В этом случае они могут представлять собой, например, трубу для выгрузки материала в соединении с трубопроводом для подачи уплотняющего газа, и, например, конвейер в виде элеваторного колеса.

В случае MIDREX®-способа устройство для транспортирования материала находится под повышенным, сравнительно с атмосферным давлением в окружающей среде, давлением, которое является более низким сравнительно с восстановительной шахтой, или не под повышенным давлением. Как уже было описано во введении, соответствующее устройство для транспортирования материала в MIDREX®-способе обычно называется «камерой для выгрузки продукта» (PDC). Разгрузочный элемент, в связи с MIDREX®-способом, часто называется «динамическим шлюзовым затвором» (смотри патентный документ WO2008123962) или «динамическим газовым затвором».

Трубопровод для удаления отходящего газа может отходить, например, от PDC.

Трубопровод для удаления отходящего газа открывается в устройство для сухого обеспыливания, которое оснащено, например, керамическими свечными фильтрами. Свечные фильтры также могут состоять из СаSi-волокон, или AlSi, или подобного асбесту материала. Устройство для сухого обеспыливания также может включать циклон для грубого обеспыливания, и керамические свечные фильтры для тонкого обеспыливания.

Сухая пыль из продукта, например, пыль из губчатого железа, может быть, например, вновь введена в PDC, или соединенные с ней брикетирующие прессы или бункеры для материала могут быть оснащены подающими трубопроводами, или указанная пыль может быть введена в восстановительную установку.

От устройства для сухого обеспыливания отходит отводное устройство для отведения сухого обеспыленного отходящего газа в атмосферу. Указанное отводное устройство включает устройство для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе. Таким образом, если это уместно, могут быть сокращены нежелательные выбросы.

Согласно изобретению, устройство для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе представляет собой устройство для снижения содержания

- каталитической конверсией до СО₂ и/или Н₂О с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара,

и/или

- сжиганием до СО₂ и/или Н₂О.

Так, например, имеются системы горелок, и тем самым, например, катализаторы на основе благородных металлов, таких как платина, платина/железо, платина/рутений или платина/палладий.

Согласно предпочтительному варианту, устройство для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе представляет собой устройство для снижения содержания СО

- каталитической конверсией до СО₂ с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара,

и/или

- сжиганием до СО₂.

Так, например, имеются системы горелок, и тем самым, например, катализаторы на основе благородных металлов, таких как платина, платина/железо, платина/рутений или платина/палладий.

Устройство для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе, предпочтительно содержания СО, предпочтительно имеет по меньшей мере один подводящий трубопровод для подачи содержащих кислород и/или содержащих пар газов.

По сравнению с традиционным способом с мокрым обеспыливанием, способ согласно изобретению является более производительным, поскольку продукт, выносимый с отходящим газом, по существу не теряется как шлам, для получения металлического продукта, но, скорее, может быть легко использован в виде сухой пыли. Обработка сточных вод от мокрого обеспыливания не требуется, в результате чего сокращаются издержки в отношении оборудования, капиталовложений и эксплуатационных расходов. Выпуск обеспыленного отходящего газа в окружающую среду возможен с меньшими затруднениями, и может быть проведен простым путем при сниженном содержании нежелательных компонентов. Способ согласно изобретению позволяет простое модифицирование с встраиванием в существующие установки.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет разъяснено на основе схематически иллюстрированных примерных вариантов осуществления со ссылкой на следующие схематические примерные фигуры.

Фигура 1 показывает один вариант исполнения устройства согласно изобретению.

Фигура 2 показывает еще один вариант исполнения устройства согласно изобретению, в котором исполняется MIDREX®-способ.

Описание вариантов осуществления изобретения

Фигура 1 показывает устройство для исполнения способа согласно изобретению. Оно включает восстановительную установку 1 с трубопроводом 2 для подачи восстановительного газа, через который горячий восстановительный газ направляется в восстановительную установку. Для лучшего общего представления иллюстрация введения содержащих оксиды металлов исходных материалов в качестве сырьевого материала в восстановительную установку была опущена. От восстановительной установки 1 отходит устройство 3 для выгрузки продукта, с помощью которого продукт прямого восстановления выводится из восстановительной установки 1. В устройство 3 для выгрузки продукта открывается трубопровод 4 для подачи уплотняющего газа, через который уплотняющий газ вводится в устройство для выгрузки продукта, чтобы продувать последнее уплотняющим газом. От устройства 3 для выгрузки продукта отходит трубопровод 5 для удаления отходящего газа, который иллюстрирован зигзагообразной стрелкой. Отходящий газ из устройства 3 для выгрузки продукта выводится через трубопровод 5 для удаления отходящего газа. Если устройство для выгрузки продукта включает, например, разгрузочный элемент и устройство для транспортирования материала (здесь дополнительно не иллюстрированные), то уплотняющий газ может вводиться через разгрузочный элемент, каковой уплотняющий газ, частично, протекает в устройство для транспортирования материала и выводится из последнего в виде отходящего газа. Устройство для транспортирования материала могло бы представлять собой, например, конвейер в виде элеваторного колеса или стержневидный скребок. Выведенный продукт обозначен угловатой стрелкой. Трубопровод 5 для удаления отходящего газа открывается в устройство 6 для сухого обеспыливания, в котором отходящий газ подвергается сухому обеспыливанию. Выгрузка сухой пыли, например, упомянутым в описании потребителям иллюстрирована волнистой стрелкой. Отводное устройство 7 для отведения сухого обеспыленного отходящего газа в атмосферу (схематически иллюстрированного линий, ведущей к дымовой трубе 8) отходит от устройства 6 для сухого обеспыливания. Отводное устройство 7 включает устройство 9 для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе. В иллюстрированном случае устройство 9 представляет собой устройство для снижения содержания СО окислением путем каталитической конверсии с использованием кислорода О₂ или Н₂О в форме пара. Оно также могло бы быть устройством для снижения содержания СО сжиганием, то есть, системой горелок.

Фигура 2 показывает вариант исполнения, в котором исполняется MIDREX®-способ. Природный газ 10 - или, если уместно, смесь природного газа 10 с технологическим газом - направляется в риформер 11 и там преобразуется в восстановительный газ. Горячий восстановительный газ вводится в восстановительную шахту 13 по трубопроводу 12 для подачи восстановительного газа. Для лучшего общего представления иллюстрация рециркуляции колошникового газа из восстановительной шахты была опущена. Устройство для выгрузки продукта для выведения HDRI из восстановительной шахты 13 включает динамический шлюзовый затвор 14 как разгрузочный элемент, в который открывается трубопровод 15 для подачи уплотняющего газа, и PDC 16. Уплотняющий газ, подводимый через трубопровод для подачи уплотняющего газа, запирает восстановительную шахту 13 от проскока восстановительного газа и продувает динамический шлюзовый затвор 14 и PDC 16. HDRI подается в брикетирующую установку 17 из устройства для выгрузки продукта (в иллюстрированном примере из его PDC 16). Трубопровод 18 для удаления отходящего газа, который открывается в устройство 19 для сухого обеспыливания, отходит от устройства для выгрузки продукта (в иллюстрированном примере из его PDC 16). Обеспыленный отходящий газ выводится из указанного устройства 19 для сухого обеспыливания, которое может быть оснащено керамическими свечными фильтрами, в окружающую среду через отводное устройство 20. Устройство для сухого обеспыливания необязательно может также включать циклон выше по потоку относительно керамических свечных фильтров, который, для лучшего общего представления, дополнительно не иллюстрирован. Устройство для снижения содержания СО в обеспыленном отходящем газе каталитической конверсией 21а с использованием кислорода, и/или системы 21b горелок, обозначенное пунктирными линиями, присутствует(-ют) в отводном устройстве 20. Сухая пыль из устройства 19 для сухого обеспыливания может быть направлена в различные места назначения через трубопровод 22 для выгрузки пыли.

В фигуре 1 и фигуре 2 устройство для снижения содержания СО также может иметь подводящий трубопровод для подачи содержащих кислород и/или содержащих пар газов, однако который дополнительно не иллюстрирован для лучшего общего представления.

Даже если изобретение было иллюстрировано и описано более подробно посредством предпочтительных примерных вариантов осуществления, изобретение не ограничивается раскрытыми примерами, и другие вариации могут быть выведены из него квалифицированным специалистом в этой области технологии без выхода за пределы области правовой защиты изобретения.

Изобретение согласно настоящей заявке также включает полное содержание патентных документов WO08123962, US4188022, WO2011012448 и WO2011012452.

Список цитированной литературы

Патентные документы

WO2011012452

WO2008123962

US4188022

WO2011012448

Список ссылочных позиций

1 восстановительная установка

2 трубопровод для подачи восстановительного газа

3 устройство для выгрузки продукта

4 трубопровод для подачи уплотняющего газа

5 трубопровод для удаления отходящего газа

6 устройство для сухого обеспыливания

7 отводное устройство

8 дымовая труба

9 устройство для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента обеспыленного отходящего газа

10 природный газ

11 риформер

12 трубопровод для подачи восстановительного газа

13 восстановительная шахта

14 динамический шлюзовый затвор

15 трубопровод для подачи уплотняющего газа

16 камера для выгрузки продукта (PDC)

17 брикетирующая установка

18 трубопровод для отходящего газа

19 устройство для сухого обеспыливания

20 отводное устройство

21a устройство для снижения содержания СО в обеспыленном отходящем газе каталитической конверсией с использованием кислорода

21b система горелок

22 трубопровод для выведения пыли

Изобретение относится к способу производства металлизованного материала и к устройству для осуществления способа. Способ предусматривает подачу исходных материалов, содержащих оксиды металлов, предпочтительно содержащих оксиды железа, в восстановительную шахту (1) и прямое восстановление при взаимодействии с горячим восстановительным газом, выгрузку продукта прямого восстановления из восстановительной шахты (1) с помощью устройства (3) для выгрузки продукта, которое продувают уплотняющим газом и откуда отходящий газ выводят и затем подвергают сухому обеспыливанию. При этом снижают содержание по меньшей мере одного газообразного компонента обеспыленного отходящего газа, причем содержание указанного компонента снижают каталитической конверсией и/или сжиганием. Изобретение позволяет простым путем использовать продукт прямого восстановления, который выносится с отходящим газом, для получения продуктов последующей переработки с обеспечением обеспыливания отходящего газа и с выпуском его в окружающую среду. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ производства металлизованного материала, включающий

подачу исходных материалов, содержащих оксиды металлов, предпочтительно содержащих оксиды железа, в восстановительную шахту (1) и

прямое восстановление исходных материалов в восстановительной шахте (1) при взаимодействии с горячим восстановительным газом для получения металлизированного материала,

причем продукт прямого восстановления выгружают из восстановительной шахты (1) с помощью устройства (3) для выгрузки продукта, которое продувают уплотняющим газом и откуда отходящий газ выводят и затем подвергают обеспыливанию,

причем отходящий газ подвергают сухому обеспыливанию,

отличающийся тем, что

снижают содержание по меньшей мере одного газообразного компонента обеспыленного отходящего газа,

причем содержание указанного компонента снижают преобразованием в СО₂ и/или в Н₂О

- каталитической конверсией с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара

и/или

- сжиганием.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутый газообразный компонент представляет собой монооксид углерода СО

и его содержание снижают преобразованием в СО₂

- каталитической конверсией с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара

и/или

- сжиганием.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержащие кислород и/или содержащие пар газы подают для конверсии в СО₂ и/или Н₂О.

4. Устройство для производства металлизованного материала посредством способа по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что оно содержит

- восстановительную шахту (1) с трубопроводом (2) для подачи восстановительного газа,

- устройство (3) для выгрузки продукта,

- трубопровод (4) для подачи уплотняющего газа, открывающийся в устройство (3) для выгрузки продукта,

- трубопровод (5) для удаления отходящего газа, отходящий от устройства (3) для выгрузки продукта,

при этом трубопровод (5) для удаления отходящего газа открывается в устройство (6) для сухого обеспыливания, откуда отходит отводное устройство (7) для выпуска подвергнутого сухому обеспыливанию отходящего газа в атмосферу, отличающееся тем, что отводное устройство (7) включает устройство (9) для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе, тем самым будучи устройством для снижения содержания

- каталитической конверсией до СО₂ и/или Н₂О с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара

и/или

- сжиганием до СО₂ и/или Н₂О.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что устройство (9) для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе представляет собой устройство для снижения содержания СО

- каталитической конверсией до СО₂ с использованием кислорода О₂ и/или Н₂О в форме пара

и/или

- сжиганием до СО₂.

6. Устройство по п. 4 или 5, отличающееся тем, что устройство для снижения содержания по меньшей мере одного газообразного компонента в обеспыленном отходящем газе, предпочтительно содержания СО, имеет по меньшей мере один подводящий трубопровод для подачи содержащих кислород и/или содержащих пар газов.