一种氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113930568A(43)申请公布日2022.01.14(21)申请号202111211983.X(22)申请日2021.10.18(71)申请人东北大学地址110169辽宁省沈阳市浑南区创新路195号(72)发明人吕炜储满生唐珏柳政根周渝生王国栋(74)专利代理机构北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)11613代理人韩国胜(51)Int.Cl.C21B13/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称一种氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法(57)摘要本发明提供一种氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，围绕竖炉还原段的炉体均匀设置有燃烧喷吹装置，包括以下步骤：S1、将含铁炉料送入竖炉内，同时向竖炉的还原段持续通入热还原气对含铁炉料进行还原；热还原气中氢气占还原性气体的80％以上；S2、在含铁炉料的还原过程中，根据竖炉还原段内含铁炉料的温度，燃烧喷吹装置向竖炉还原段内喷吹氧气。解决了高纯氢竖炉直接还原工艺存在的氢气还原吸热使炉料温度迅速降低，导致生产效率降低的问题。CN113930568ACN113930568A权利要求书1/1页1.一种氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，围绕竖炉还原段的炉体均匀设置有燃烧喷吹装置(4)，包括以下步骤：S1、将含铁炉料送入所述竖炉内，同时向所述竖炉的还原段持续通入热还原气对所述含铁炉料进行还原；所述热还原气中氢气占还原性气体的80％以上；S2、在所述含铁炉料的还原过程中，根据竖炉还原段内含铁炉料的温度，燃烧喷吹装置(4)向竖炉还原段内喷吹氧气。2.根据权利要求1所述的氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，S2中，燃烧喷吹装置(4)向竖炉还原段内喷吹氧气和可燃性还原气；所述可燃性还原气包括氢气，和/或一氧化碳，和/或天然气，和/或页岩气。3.根据权利要求1所述的氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，所述还原的温度为900～1050℃，所述还原的时间为1～5小时。4.根据权利要求1所述的氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，S2中，喷吹氧气的射流速度不低于400m/s。5.根据权利要求1所述的氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，所述燃烧喷吹装置(4)围绕所述竖炉还原段的炉体上部均匀设置，所述燃烧喷吹装置(4)喷吹氧气的射流方向向下并与所述竖炉中心线的夹角呈45～75°。6.根据权利要求1所述的氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，所述燃烧喷吹装置(4)的弥散喷氧量为30～70m3/tDRI。7.根据权利要求1所述的氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，在所述燃烧喷吹装置(4)每一次停止喷吹氧气时，所述燃烧喷吹装置(4)切换至向竖炉还原段内喷吹保护性气体，在所述燃烧喷吹装置(4)喷吹保护性气体预设时间后，所述燃烧喷吹装置(4)关闭。8.根据权利要求1所述的氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，在竖炉还原段内所述含铁炉料的温度低于650℃时，所述燃烧喷吹装置(4)喷吹氧气的阀门处于常闭状态。9.根据权利要求1所述的氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，所述含铁炉料为氧化球团和含铁精块矿的混合料；所述含铁炉料中所述含铁精块矿的占比不高于20％。10.根据权利要求9所述的氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法，其特征在于，氧化球团的质量控制要求为：抗压强度不低于2000N，粒度在6.3‑16mm的占比不低于94％，转鼓强度+6.3mm大于93％，落下强度+6.3mm大于95％，气孔率大于20％，还原膨胀指数小于15％，耐磨指数小于15％，低温粉化指数500℃RDI+6.3mm大于80％，低温粉化指数500℃RDI‑3.2mm小于10％。2CN113930568A说明书1/7页一种氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法技术领域[0001]本发明属于冶金化工技术领域，尤其涉及一种氢气进入还原竖炉制备直接还原铁的方法。背景技术[0002]随着全球钢铁行业的快速发展，低碳生产已成为钢铁行业新的竞争力。氢冶金是利用氢代替碳作为还原剂，还原产物为清洁的水，是减少二氧化碳排放的一种新技术，使用氢能可有利地促进钢铁工业的绿色可持续发展。氢在还原剂中是最活泼的还原剂，当还原温度高于810℃时，氢气还原铁矿石的能力大于CO的还原能力，因此大力开发氢冶金将改变煤－铁流程中以碳还原剂为主的局面，有助于大幅度降低CO2排放。综上，大力发展氢冶金可以大大提高金属还原效率，促进钢铁工业绿色可持续发展。[0003]直接还原是氢冶金的主要利用途径，直接还原‑短流程炼钢是世界钢铁工业发展的必然趋势，也是我国产业发展政策鼓励的工