CN119487216A 循环型还原系统、铁矿石的还原方法以及熔矿炉的操作方法 （杰富意矿物合金株式会社）

2025.01.13PCT/JP2023/0305902023.08.24WO2024/048423JA2024.03.07效地将对从还原炉产生的包含CO2的废气进行重本发明的循环型还原系统(100)中，经由第一管路(81)回收在还原炉(10)中产生的包含CO2的废气变换反应将加氢气体中的CO2转化为CO，成为路(82)作为还原气体被供给到还原炉(10)的内2氢气供给装置，其连接于所述第一管路的中途，向所述废气中添催化剂装置，其具有连接所述第一管路的末端且容纳逆水煤气在所述第一管路和所述第二管路的中途，不配置从通过内第三管路，其在所述第二管路的中途从所述气体加热装置的经由所述第三管路，将所述富CO气体的一部分作为燃烧气体供给到所述气体加热装经由所述第四管路，使从所述气体加热装置产生的燃经由所述第六管路，使从所述加热装置产生的燃烧废气与3第三除湿器，其配置在所述第七管路的中途，从通过所述第七管所述透气材料是由破碎炉渣、或由所述破碎炉渣和焦炭的混合物构成的，渣是对缓冷从所述熔矿炉底部排出的熔融炉渣而得到的凝固炉渣进将所述还原气体和空气作为吹入气体供给到所述熔分阶段地增加所述透气材料中所述破碎炉渣相对于所述焦4[0001]本发明涉及一种能够从根本上削减促进全球变暖的CO2的排放量的循环型还原系[0002]在全球范围内呼吁削减促进全球变暖的CO2的排放量的情况下，占这一点，需要开发用于以接近现有水平的低成本制造粗钢的铁矿石的还原工艺及还原炉，[0003]在此，以氢为铁矿石的还原剂的氢还原工艺作为不产生CO2的理想的粗钢生产技需要约750亿Nm3的氢。为了采用作为代表性的绿氢制造法的水电解法来提供上述的约750内的高炉制钢厂商供应这么多的电力不得不说也是极5不得不使用在成本和供应上有制约的高品位的铁矿石作为原料。这一点对于能够使约85%法从根本上解决透气性和维持用于得到铁水的统能够高效地将对从还原炉产生的包含CO2的废气进行重整而得到的富CO气体作为还原气够高效地将对从还原炉产生的包含CO2的废气进行重整而得到的富CO气体作为还原气体循6[0024]本发明人等对实现能够将来自还原炉的废气作为还原剂的起始原料从而循环利以往使用的例如来自焦炭等化石燃料的还原剂的投入量限制在最原铁在采用CO的还原中在1200℃左右就熔融。该约300℃的温度差的存在大大减轻了将还成各种有机物时重要的费托反应(nCO+(2n+1)CO2的废气合成的富含CO的还原气体不限于用作还原剂，是能够没有剩余地转用为燃料气炉炉渣的熔点为约1400℃,因此即使在高炉内由碳引起了凝固点下降的铁开始熔融的时7[0034]第一管路，其从上述还原炉回收在上述还原炉中产生的包含CO2的废气并使其通将上述富CO气体作为还原气体供给到上述还[0054]经由上述第五管路，将上述富CO气体的一部分作为燃烧气体供给到上述加热装8风口将上述还原气体和空气作为吹入气体供给到上述熔矿炉[0081]根据本发明的循环型还原系统，能够高效地将对从还原炉产生的包含CO2的废气进行重整而得到的富CO气体作为还原气体循环利[0082]根据本发明的铁矿石的还原方法，能够高效地将对从还原炉产生的包含CO2的废9[0083]根据本发明的熔矿炉的操作方法，能够使用上述循环型还原系统来维持炉内温[0092]图9为表示发明例1、2以及比较例中还原炉内的吸热量相对于循环数的变化的图[0093]图10为表示发明例1、2以及比较例中在FeO还原区域中的还原炉内吸热量相对于[0099]第一管路81是从还原炉10回收在还原炉10中产生的包含CO2的废气并使其通过的与第一除湿器20连接的管路81A和从第一除湿器20延伸并与催化剂装置40连接的管路81B。22[0102]催化剂装置(逆变换型重整器)40具有连接第一管路81的末端且容纳逆水煤气变2从第二除湿器50延伸并连接于气体加热装置60的管路82B和从气体加热装置60延伸并连接于还原炉10(一个例子中为风口14)的管路气体，如果焦炭的投入量达到现有的高炉的50%左右，则使还原气体的温度达到1200℃以[0107]气体加热装置60的优选操作如下。本实施方式的循环型还原系统100优选具有第[0108]循环型还原系统100优选具有第四管路84，上述第四管路84从气体加热装置60延在第一除湿器20的上游的位置。当使从气体加热装置60产生的燃烧废气与(1)催化剂装置40和气体加热装置60之间的还原气体管路、(2)氢气供给装置30和催化剂装置40之间的加的空气用于吹入还原炉10内的热风，则被氮的加热夺走的气体加热装置60的热负荷会下燃烧气体燃烧而向加热装置44供给的含氧气体优选为(不含无法消耗的氮86A连接在作为来自气体加热装置60的燃料废气流路的第四管路84的中途，因此第六管路将来自还原炉10的废气在封闭的循环系统中再利用的循环[0113]残留在作为还原气体的富CO气体中的未转化的CO2在循环工艺的过程中早晚会成此与将通过需要CO2的4倍摩尔的氢的甲烷化反应生成的甲烷作为还原剂的上述以往还原还原系统100具有配置在第二管路82的中途的切换阀90和从该切换阀90延伸的第七管路二除湿器50的情况下，优选通过第三除湿器70从通过第七管路87的富CO气体中除去水蒸[0122]本发明的一个实施方式的铁矿石的还原方法使用上述循环型还炉渣的量比通常的高炉多出从炉顶12重新投入的炉渣进入软熔带以后再熔融的量。此外，222将重整器内的H2摩尔数维持在(相当于高炉废气中的CO2浓度的)22.8摩尔的氢气供给装置时的还原炉内气体作为废气取出，向其中添加达到一定水平的氢至再次成为加氢气体为止。通过株式会社计算力学研究中心制的热力学平衡计算软件&热力学数据库FactSage8.1计算出从重整器向还原炉送出还原气体的每个循环中发生的重整器内和还原炉内H2进行铁源的还原。作为铁源而投入的固相的Fe2O3在第一个循环中变化为2倍摩尔的FeO同。计算条件也与发明例1同样，计算出重整器内和还原炉内的气体成分和铁源的平衡状还原反应为从FeO到α_Fe的反应这一点与高炉中已知的见解一致。该铁源的还原所消耗的[0142]将比较例的循环型还原系统的平衡计算模型示于图7。其除了不设置重整器及第合有2.8kg的粉碎为5mm左右的高炉缓冷炉渣而成的材料和5.0kg的粉碎为3mm左右的块矿[0154]在第一台电管式炉40的近前以及第二台电管式炉40和除湿器50之间的两处设置从还原炉10的喷嘴96将用MFC97加热到1200℃的空气以17L/分钟的流速导入还原炉10内。[0158]在原料块A中块矿被还原而产生的废气和通过第二台电管式炉40后的混合气体的代表组成(在第一台电管式炉40的入口侧不补充氢台，不在电管式炉40的下游配置除湿器以外，与图11所示的发明例3的循环型还原系统相[0165]在原料块A中块矿被还原而产生的废气和通过电管式炉40后的混合气体的代表组