СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ПРЯМОВОССТАНОВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

1. Способ получения прямовосстановленного металлического материала, включающий в себя этапы, на которых:
a) загружают подлежащий восстановлению металлический материал в пространство (120) первой печи (220);
b) откачивают имеющуюся атмосферу из пространства (120) первой печи для создания разрежения внутри пространства (120) первой печи;
c) подводят, на этапе основного нагрева, тепло и первый газообразный водород в пространство (120) первой печи для нагрева нагретым первым газообразным водородом загруженного металлического материала до температуры, достаточно высокой для восстановления присутствующих в металлическом материале оксидов металлов, что, в свою очередь, приводит к образованию водяного пара; и
d) осуществляют конденсацию и сбор образовавшегося на этапе с) водяного пара в конденсаторе (160) под загруженным металлическим материалом;
отличающийся тем, что подвод указанного первого газообразного водорода на этапе с) осуществляют без рециркуляции первого газообразного водорода, причем способ дополнительно включает в себя последующий этап охлаждения загруженного материала, на котором осуществляют поглощение тепловой энергии из загруженного материала указанным первым газообразным водородом, и на котором осуществляют, путем теплообмена, передачу тепловой энергии от указанного первого газообразного водорода второму газообразному водороду, предназначенному для использования во второй печи (210) для получения прямовосстановленного металлического материала.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этапы с) и d) выполняют по меньшей мере до тех пор, пока внутри пространства (120) печи не будет достигнуто избыточное давление первой водородной атмосферы, причем из пространства (120) печи не откачивают первый газообразный водород до тех пор, пока не будет достигнуто указанное избыточное давление.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что количество материала, загружаемого на этапе а) составляет не более 50 тонн, предпочтительно не более 25 тонн, предпочтительно от 5 до 10 тонн такого материала.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что способ предусматривает использование одновременно нескольких печей (210, 220) для получения прямовосстановленного металлического материала, причем остаточное тепло от порции загруженного материала в первой такой печи (220) используют для предварительного нагрева второй такой печи (210).
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что загружаемый материал представляет собой железорудные комки, причем пространство (120) первой печи связано с системой производства железорудных комков, причем указанную загрузку металлического материала в пространство (120) первой печи осуществляют путем автоматического перемещения контейнеров (140) металлического материала по замкнутому контуру из системы производства железорудных комков в пространство (120) печи; выполняют с контейнерами этапы с) и d); извлекают их из пространства (120) первой печи; и возвращают их в систему производства железорудных комков.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что способ предусматривает использование контейнеров (140) в количестве, большем количества печей (210, 220).
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что способ включает в себя несколько циклов выполнения этапов а) - d), причем в первом цикле указанный первый газообразный водород получают из первого сосуда (290) свежего газообразного водорода, а в последующем цикле указанный первый газообразный водород получают из второго сосуда (280) повторно используемого газообразного водорода.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что указанный повторно используемый газообразный водород по мере необходимости дополняют свежим газообразным водородом из указанного первого сосуда (290).
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на указанном этапе охлаждения загруженного материала циркуляцию указанного первого газообразного водорода осуществляют по замкнутому контуру.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этап с) дополнительно содержит, на этапе предварительного нагрева, подвод тепла и указанного первого газообразного водорода в пространство (120) печи для нагрева нагретым первым газообразным водородом загруженного металлического материала до температуры выше температуры кипения содержащейся в металлическом материале воды, в результате чего происходит испарение указанной содержащейся воды.
11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что откачку на этапе b) осуществляют таким образом, чтобы внутри пространства (120) печи было достигнуто давление не выше 0,5 бар.
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный первый газообразный водород для подвода на этапе с) предварительно нагревают в теплообменнике (160), причем теплообменник (160) выполнен с возможностью передачи тепловой энергии от водяного пара первому газообразному водороду, предназначенному для подвода на этапе с).
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этап основного нагрева на этапе с) и конденсацию на этапе d) осуществляют до тех пор, пока не будет достигнуто предварительно заданное давление.
14. Способ по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что этап основного нагрева на этапе с) и конденсацию на этапе d) осуществляют до тех пор, пока не будет достигнуто стационарное состояние с точки зрения отсутствия дальнейшей необходимости подвода дополнительного первого газообразного водорода для поддержания достигнутого стационарного давления газа внутри пространства (120) печи.
15. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этап основного нагрева на этапе с) и конденсацию на этапе d) осуществляют до тех пор, пока не будет достигнута предварительно заданная температура загруженного подлежащего восстановлению металлического материала.
16. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что во время выполнения этапа с) имеет место нисходящий чистый поток водяного пара через загруженный металлический материал.
17. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя этапы, на которых:
e) после завершения этапов с) и d), охлаждают первую газообразную водородную атмосферу до температуры не выше 100°С; и
f) после завершения этапа е), откачивают первую газообразную водородную атмосферу из пространства (120) печи и собирают первый газообразный водород откачанной первой газообразной водородной атмосферы.
18. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя этап, на котором
g) хранят и/или транспортируют восстановленный металлический материал в инертной атмосфере.
19. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что этапы с) и d) выполняют в течение по меньшей мере 0,25 часа.
20. Система (100; 200) получения прямовосстановленного металлического материала, содержащая:
вторую печь (210) и первую печь (220), причем первая печь (220) содержит закрытое пространство (120) печи, в свою очередь выполненное с возможностью вмещения загружаемого подлежащего восстановлению металлического материала;
средство (260) откачки атмосферы, выполненное с возможностью откачки имеющейся атмосферы из пространства (120) печи для создания разрежения внутри пространства (120) печи;
средство подвода тепла и водорода (121; 280, 290), выполненное с возможностью подвода тепла и первого газообразного водорода в пространство (120) печи;
управляющее устройство (201), выполненное с возможностью управления, на этапе основного нагрева, средством (121; 280, 290) подвода тепла и водорода для нагрева нагретым первым газообразным водородом загруженного металлического материала до температуры, достаточно высокой для восстановления присутствующих в металлическом материале оксидов металлов, что, в свою очередь, приводит к образованию водяного пара; и
средство (160, 161) охлаждения и сбора, расположенное под загруженным металлическим материалом, выполненное с возможностью конденсации и сбора водяного пара,
отличающаяся тем, что управляющее устройство (201) выполнено с возможностью управления средством (121; 280, 290) подвода тепла и водорода для подвода указанного первого газообразного водорода без рециркуляции первого газообразного водорода, причем система (100; 200) дополнительно содержит механизм охлаждения загруженного материала, выполненный с возможностью последующего охлаждения загруженного материала, причем механизм охлаждения загруженного материала выполнен с возможностью поглощения тепловой энергии из загруженного материала указанным первым газообразным водородом, причем механизм охлаждения загруженного материала выполнен с возможностью передачи, за счет теплообмена, тепловой энергии от указанного первого газообразного водорода второму газообразному водороду, предназначенному для использования во второй печи (210) для получения прямовосстановленного металлического материала.