СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЯ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛА, ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛА И АППАРАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛА, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ УПОМЯНУТОЕ УСТРОЙСТВО

1. Способ получения расплавленного металла прямым восстановлением металлической руды на стадии предварительного восстановления с последующей стадией конечного восстановления, включающий в себя этапы, на которых:
a) на упомянутой стадии предварительного восстановления подают металлическую руду в зону предварительного восстановления и подвергают ее предварительному восстановлению посредством восстановительного технологического газа, поступающего из зоны конечного восстановления,
b) осуществляют дожигание упомянутого восстановительного технологического газа в упомянутой зоне предварительного восстановления посредством подачи кислородсодержащего газа, при этом упомянутая металлическая руда в упомянутой зоне предварительного восстановления расплавляется,
c) обеспечивают поступление предварительно восстановленной и расплавленной железной руды из упомянутой зоны предварительного восстановления в зону конечного восстановления, расположенную ниже по потоку, в направлении потока железной руды, в которой происходит упомянутое конечное восстановление, и
d) осуществляют упомянутое конечное восстановление в упомянутой зоне конечного восстановления в слое шлака посредством подачи восстановителя и кислородсодержащего газа к упомянутой зоне конечного восстановления с образованием восстановительного технологического газа, и
e) осуществляют частичное дожигание упомянутого восстановительного технологического газа в упомянутой зоне конечного восстановления посредством подачи кислородсодержащего газа,
при этом восстановитель подают в зону конечного восстановления, причем упомянутый восстановитель имеет повышенную температуру, полученную посредством
i) этапа пиролиза для нагревания углеродсодержащего исходного материала с использованием источника теплоты, на котором исходный материал подвергают пиролизу при температуре между 400 и 900°C до степени пиролиза не больше, чем 80%, с получением частично ококсованного углеродсодержащего продукта, имеющего повышенную температуру, и с получением отходящего газа пиролиза, содержащего летучие вещества из углеродсодержащего исходного материала,
ii) этапа сжигания отходящего газа пиролиза с получением отходящего газа сжигания,
при этом тепловую энергию отходящего газа сжигания используют в качестве источника теплоты на этапе i) путем приведения в непосредственный контакт отходящего газа сжигания с углеродсодержащим исходным материалом, и/или тепловую энергию отходящего газа сжигания используют в качестве источника теплоты на этапе i) путем нагревания углеродсодержащего исходного материала без непосредственного контактирования с углеродсодержащим исходным материалом.
2. Способ по п.1, в котором зоной предварительного восстановления является плавильный циклон, и при этом руду подают в циклон по касательной.
2
3. Способ по п.2, в котором руда плавится на лету при помощи теплоты, генерируемой в зоне предварительного восстановления, и жидкая руда собирается на наружных стенках, и при этом жидкая руда частично восстанавливается восстановительным газом, содержащим СО и Н, во время движения вниз, благодаря силе тяжести, вдоль внутренних стенок циклона.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором этап а) осуществляют в реакторе однократной циркуляции (10), предпочтительно в реакторе экструзионного типа, более предпочтительно в реакторе экструзионного типа, включающем в себя двойной экструзионный шнек (14) в зацеплении.
5. Способ по любому из пп.1-3, в котором этап b) осуществляют с подогретым кислородсодержащим газом, предпочтительно имеющим температуру между 400 и 700°C.
6. Способ по любому из пп.1-3, в котором на этапе а) отходящий газ сжигания подают в противотоке углеродсодержащему исходному материалу.
7. Способ по любому из пп.1-3, в котором этап а) осуществляют до такой степени, что получающийся отходящий газ пиролиза содержит количество летучих веществ, которое является достаточным для обеспечения требуемой теплоты для нагревания и проведения частичного пиролиза углеродсодержащего исходного материала после сгорания отходящего газа пиролиза, при этом частично ококсованный углеродсодержащий продукт содержит остаток летучих.
8. Способ по любому из пп.1-3, в котором углеродсодержащий исходный материал включает в себя уголь.
9. Способ по любому из пп.1-3, в котором отходящий газ после зоны предварительного восстановления имеет коэффициент дожигания (КД), определяемый как
,
2
2
2
в котором СО, СО, НО и Н представляют собой концентрации в процентах по объему этих газов на выходе упомянутой зоны предварительного восстановления, который составляет более чем 0,60.
10. Способ по любому из пп.1-3, в котором кислородсодержащий газ подают в зону конечного восстановления посредством многофурмовой установки, расположенной так, что горячие газы сжигания текут по направлению к центральной оси зоны конечного восстановления для того, чтобы направить горячие газы в сторону от стенок зоны емкости конечного восстановления.
11. Устройство (100) для получения расплавленного железа прямым восстановлением железной руды, включающее в себя:
a) по меньшей мере одно устройство для приготовления восстановителя, имеющего повышенную температуру, включающее в себя
по меньшей мере одну камеру нагрева (16), имеющую впускное отверстие (18) для подачи углеродсодержащего исходного материала и выпускное отверстие (22) для выгрузки частично ококсованного исходного материала, имеющего повышенную температуру, и также имеющую выпускное отверстие (28) для выпуска отходящего газа пиролиза, содержащего летучие вещества, выделяющиеся из углеродсодержащего исходного материала;
конвейерный механизм (14), размещенный в упомянутой камере нагрева для транспортировки углеродсодержащего исходного материала от впускного отверстия (18) к выпускному отверстию (22);
камеру сжигания (32) для сжигания упомянутого отходящего газа пиролиза, имеющую впускное отверстие для упомянутого отходящего газа пиролиза, связанное по потоку с выпускным отверстием (28) для выпуска отходящего газа пиролиза в упомянутую камеру нагрева, и имеющую выпускное отверстие для отходящего газа сжигания;
устройство (34, 38, 42) для передачи тепла, содержащегося в отходящем газе сжигания, к углеродсодержащему исходному материалу;
b) металлургическую емкость (106) для осуществления конечного восстановления железной руды;
c) подающее устройство (124) для подачи частично ококсованного углеродсодержащего исходного материала, получаемого из устройства (10), в образующийся при работе устройства слой шлака (116) над ванной (114) расплавленного железа в металлургической емкости (106);
d) подающее устройство (118) для подачи кислородсодержащего газа в упомянутую металлургическую емкость (106);
e) разгрузочное устройство (120) для выгрузки расплавленного металла и шлака из упомянутой металлургической емкости (106);
f) плавильный циклон (102), расположенный над и в открытой связи с упомянутой металлургической емкостью (106), чтобы образовывать с ним единый реактор, причем технологический газ проходит при работе из упомянутой металлургической емкости (106) непосредственно в упомянутый плавильный циклон (102), и, по меньшей мере, частично расплавленная, предварительно восстановленная железная руда проходит из упомянутого плавильного циклона (102) непосредственно в упомянутую металлургическую емкость (106);
g) подающее устройство (104) для подачи железной руды в упомянутый плавильный циклон;
h) подающее устройство (122) для подачи кислорода в упомянутый плавильный циклон;
i) разгрузочное устройство (110) для выпуска технологического газа в потоке из упомянутого плавильного циклона (102).
12. Устройство по п.11, в котором упомянутый конвейерный механизм включает в себя двойной экструзионный шнек (14) в зацеплении.
13. Устройство по п.11 или 12, в котором подающее устройство (118) включает в себя многофурмовую установку, размещенную таким образом, что поток горячих газов сжигания течет по направлению к центральной оси металлургической емкости, чтобы направить горячие газы в сторону от стенок металлургической емкости.
14. Устройство по п.13, в котором используют по меньшей мере три фурмы, расположенные под одинаковыми углами.
15. Применение устройства по любому из пп.11-14 для восстановления никелевой руды, медной руды, кобальтовой руды или цинковой руды.