[发明专利]制备在金属制造方法中使用的还原剂的方法和设备、使用所述设备的金属制造方法和金属制造装置

权利要求书

1.通过在预还原段然后在最终还原段中直接还原金属矿石生产熔 融金属的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)在所述预还原段中，将金属矿石进料到预还原区并在此借助于 来源于最终还原区的还原性工艺气体将其预还原，

(b)在所述预还原区中通过向此处供应含氧气体使所述还原性工 艺气体实现后燃，以使得在所述预还原区中的所述金属矿石熔融，

(c)使预还原且熔融了的铁矿石从所述预还原区进入位于从铁矿 石流动方向看的下游的最终还原区中，在那里发生所述最终还原，和

(d)在所述最终还原区中在熔渣层中通过供应还原剂和含氧气体 到所述最终还原区实现所述最终还原，由此生成所述还原性工艺气体， 和

(e)在所述最终还原区中借助于向此处供应的所述含氧气体实现 所述还原性工艺气体的部分后燃，

其中将还原剂进料到所述最终还原区中，所述还原剂具有高温，该 还原剂通过以下步骤产生：

i)使用热源加热含碳原料的热解步骤，其中将所述原料热解到至 多80％变成具有高温的部分炭化了的含碳产物的热解程度并由所述含碳 原料产生包含挥发性物质的热解废气，

ii)燃烧所述热解废气的燃烧步骤，由此产生燃烧废气，

其中所述燃烧废气的热能通过使所述燃烧废气与所述含碳原料直 接接触用作步骤i)中的热源和/或其中所述燃烧废气的热能通过加热所 述含碳原料而不直接接触所述含碳原料用作步骤i)中的热源。

2.权利要求1的方法，其中所述预还原区为熔融用旋风分离器， 且其中所述矿石沿切线方向进料到所述旋风分离器中。

3.权利要求2的方法，其中所述矿石在飞行中被在所述预还原区 中产生的热量熔融且液态矿石收集在周边壁上，且其中所述液态矿石在 其由于重力沿所述旋风分离器内壁向下行进期间被包含CO和H₂的所述 还原性工艺气体部分还原。

4.权利要求1至3之一的方法，其中步骤i)是在单程反应器(10) 中进行。

5.权利要求1至3之一的方法，其中步骤i)是在挤出机型反应器 中进行。

6.权利要求1至3之一的方法，其中步骤i)是在包含相互啮合的 双挤出螺杆(14)的挤出机型反应器中进行。

7.权利要求1至3之一的方法，其中步骤ii)用预热了的含氧气 体进行。

8.权利要求7的方法，其中含氧气体具有400℃和700℃之间的温 度。

9.权利要求1至3之一的方法，其中在步骤i)中，所述燃烧废气 相对于所述含碳原料逆流进料。

10.权利要求1至3之一的方法，其中步骤i)以这样的方式进行： 所得热解废气包含的挥发性物质的量在所述热解废气燃烧后足以提供 为了加热并部分热解所述含碳原料所需的热量，而部分炭化了的含碳产 物包含剩余的挥发性物质。

11.权利要求1至3之一的方法，其中所述含碳原料包括煤。

12.权利要求1至3之一的方法，其中离开所述预还原区的废气具 有如下定义的大于0.60的后燃比率：

其中CO₂、CO、H₂O和H₂为这些气体在离开所述预还原区时的体积百 分比浓度。

13.权利要求1至3之一的方法，其中借助于多喷枪配置将所述含 氧气体供应到所述最终还原区，所述多喷枪配置的排列方式使得热的燃 烧了的气体朝向所述最终还原区的中心轴流动，以便引导所述热的燃烧 了的气体远离所述最终还原区的壁。