用于将微粒状的材料加入到流化床还原机组的流化床中的方法和装置

摘要

本发明涉及用于将包括含铁颗粒的微粒状的材料（4）加入到具有流化床（24）的流化床还原机组（1）中的方法和装置，其中在所述流化床（24）中的温度大于300℃、优选大于400℃、特别优选大于500℃并且小于900℃、优选小于850℃、特别优选小于800℃，并且其中借助燃烧器（2）将所述微粒状的材料（4）直接加入到所述流化床（24）和/或在所述流化床（24）上方的自由空间（25）中。此外，本发明涉及按本发明的方法的用途，用于借助在熔融还原机组（22）中的熔融还原过程来制造液态的生铁（17）或者液态的钢半成品（18）。

说明书

技术领域

本发明涉及用于借助燃烧器将包括含铁颗粒的微粒状的材料加入到流化床还原机组中的方法和装置，其中必要时所述微粒状的材料的部分量来自除尘装置。此外，本发明涉及按本发明的方法的用途，用于借助在熔融还原机组中的熔融还原过程来制造液态的生铁或者液态的钢半成品。

背景技术

在生铁制造过程中产生不同的过程气体、例如来自流化床还原机组或者来自具有固定床的还原机组的废气，在进一步利用所述过程气体之前或者在将其释放到环境中之前必须在很大程度上将一同输送的固体颗粒从其当中除去。这在除尘机构中、尤其在干式除尘机构中进行，其中在除尘时被分离出来的固体颗粒经常包含铁或者铁化合物，出于经济性原因和环保原因又将所述铁或者铁化合物输送给生铁制造过程。

例如在借助FINEX?方法进行生铁制造的过程中在借助袋式过滤器或者热气过滤器对FINEX?废气进行干式除尘时每小时产生一定的粉尘量，所述粉尘量大约相当于每小时的粉矿填料的质量的2%。在这种所产生的粉尘量中所包含的铁和/或在这种所产生的粉尘量中所包含的铁化合物的份额大约为65%。在这种所产生的粉尘量中所包含的碳的和/或在这种所产生的粉尘量中所包含的碳化合物的份额大约为6%。

将这些部分地经过预还原的固体颗粒直接导回到流化床还原机组中，其中所述固体颗粒在没有先前的烧结成烧结物的过程的情况下被导回到所述流化床还原机组中。这一点成问题，因为所述固体颗粒的粒度太小-这样的固体颗粒的、典型的粒度分布D₅₀处于6μm与9μm之间，这会导致将所加入的固体颗粒立即从所述流化床还原机组中排出的后果。出于这个原因，根据现有技术，在将所述固定颗粒加入到所述流化床还原机组中之前一般将其压实、尤其烧结成较大的单元。这种烧结借助自身的烧结装置来进行。将所述固体颗粒加入到所述烧结装置中，并且在那里将其烧结成烧结物。随后借助合适的装料装置来将这些烧结物加入到所述流化床还原机组中。在此不利的是，需要自身的烧结装置，所述烧结装置需要大量位置空间并且对其的运行引起附加的成本。

DE 1154817说明了一种用于在通过燃烧器将被精细粉碎的铁矿石、助熔剂、燃料、氧气和/或空气导入到反应室中的情况下使铁矿石还原的方法，其中所述反应室构造为熔炉。在此，将所述被精细粉碎的铁矿石直接借助被安置在所述反应室的拱顶区域中并且以其轴线垂直于在所述反应室中存在的、由液态的铁和液态的熔渣构成熔池的表面的燃烧器被导送到所述表面上。

与DE 1154817相类似，US 2688478公开了一种用于使铁矿石还原并且使其熔融并且用于生产气体和能量的还原炉或者熔炉。在此，借助在所述熔炉的下侧面上并且勉强在熔池的上面并且以其纵轴线朝向熔池表面的方向安置的并且伸到所述熔炉中的入口借助含氧的气体来将粉矿以及必要时添加物吹入到所述熔炉中，其中所吹入的材料被直接吹到所述熔池表面上并且在所述熔池表面上被熔融。

就像US 2688478所公开的那样，GB 882909公开了用于使铁矿石熔融的熔炉和方法，其中借助被安置在所述熔炉的上侧面上的燃烧器装置在添加氧气和燃料的情况下将粉矿加入到所述熔炉中，并且燃烧产物直接冲击到在所述熔炉中存在的熔池或者熔渣池的表面上并且被熔融。

WO 9815661公开了用于制造液态的生铁的方法和装置，其中借助粉状燃料燃烧器将微粒状的氧化铁载体加入到熔融气化器的熔融气化区中。在此，在将所述微粒状的氧化铁载体加入到所述熔融气体器中之前借助为所述装置所分配的、用于使氧化铁载体还原的机构使所述氧化铁载体还原。

在此不利的是必需的附加的、装置方面的、用于所述用来使氧化铁载体还原的机构的开销。

在WO 02088401中描述了一种用于在COREX?方法的范围内制造生铁的方法，其中给从熔融气化器中抽出的输出气体除去粉尘，并且借助粉末燃料燃烧器将所述粉尘与含氧的气体及含碳物质一起又加入到所述熔融气化器中。

WO 9802586公开了用于制造液态的生铁的方法和装置，其中借助在拱顶区域中或者在熔融气化器的流动床的高度上所安置的燃烧器来将细颗粒的并且经过还原的铁矿石或者粉尘加入到所述熔融气化器中。

WO 9748825说明了一种用于借助熔融气化器来制造金属熔体的装置，其中将部分还原的并且具有精细份额（Feinanteil）的金属载体加入到所述熔融气化器中，其中这些金属载体首先冲击到能够借助燃烧器来加热的、布置在所述熔融气体器的拱顶区域中的中心处的捕集装置上，在所述捕集装置上部分地被熔融，并且随后通过重力作用到达所述熔融气化器的熔融气化区中并且在那里被熔融。

在上面所提到的、从现有技术中知道的方法中，将所述微粒状的材料要么加入到熔融还原机组中并且在那里熔融，要么在烧结装置中烧结之后加入到流化床还原机组中。第一种方法的主要的缺点在于，通过将所述微粒状的材料加入到所述熔融还原机组中的方式来将所述微粒状的材料导回到所述生铁制造过程中。所述微粒状的材料还必须在所述熔融还原机组中被还原或者被最终还原。但是，由此对在所述熔融还原机组的熔融气化区中的熔融过程或者气化过程产生不利的影响。因此，通过将所述微粒状的材料加入到所述熔融还原机组中的方式来将这样的微粒状的材料导回到所述生铁制造过程这种方案在数量方面受到了限制。因而，对于这种从现有技术中知道的方法来说，不能将任意大的数量的、这样的微粒状的材料导回或者装入到所述生铁制造过程中。第二种方法具有以下缺点：需要自身的烧结装置。这些烧结装置需要许多位置空间，并且此外引起较高的附加成本。

发明内容

本发明的任务是，提供一种方法和一种装置，其中能够容易地并且在没有事先的处理的情况下直接在生铁制造过程和/或直接还原过程中使用大量包括含铁颗粒的微粒状的材料，而没有不利地影响到所述生铁制造过程。

该任务按照本发明通过一种用于将包括含铁颗粒的微粒状的材料加入到还原机组中的方法得到解决，其中所述还原机组是具有流化床的流化床还原机组，其中在所述流化床中的温度大于300℃、优选大于400℃、特别优选大于500℃并且小于900℃、优选小于850℃、特别优选小于800℃，其中借助燃烧器将所述微粒状的材料直接加入到所述流化床中并且/或者加入到在所述流化床上方的自由空间中，并且其中在加入所述微粒状的材料的过程中将其烧结成烧结物，而后一直将所述烧结物保持在所述流化床还原机组的流化床中，直到又将其从所述流化床还原机组中排出。

所述微粒状的材料具有一种粒度分布D₅₀，其中将所述微粒状的材料加入、例如吹入到所述流化床还原机组的流化床中这个过程尤其由于用以逆流形式从所述流化床还原机组中穿过的还原气体将所加入的材料从所述流化床还原机组中排出这一情况而具有很大困难。所述微粒状的材料优选具有小于50μm的粒度分布D₅₀。优选所述微粒状的材料的粒度分布处于2μm与10μm之间。用粒度分布或者颗粒大小分布D₅₀来表示所有在所述微粒状的材料中所包含的颗粒的直径的中值。例如D₅₀=5μm意味着，所述微粒状的材料的颗粒的一半具有小于5μm的直径，并且所述微粒状的材料的颗粒的另一半具有大于5μm的直径。按照本发明，所述微粒状的材料包括含铁颗粒。“包括”按照意义是指，所述微粒状的材料无论如何都包含含铁颗粒，但是能够包含附加的其它的材料。所述微粒状的材料的、含铁颗粒能够由铁元素构成，或者所述颗粒由包含铁的化合物、例如氧化铁、铁矿石或者细铁矿构成。此外，“含铁颗粒”这个概念也包括一种混合物，该混合物包括由铁构成的颗粒和由包含铁的化合物构成的颗粒。

按照本发明，将所述微粒状的材料加入到所述流化床还原机组中。被加入到所述流化床还原机组中的、含铁颗粒，只要这些颗粒包含氧化的份额，就借助优选包括氢和/或一氧化碳的还原气体被还原或者部分被还原成铁半成品和/或铁制品。“部分还原”意味着，至少一些具有氧化的份额的颗粒在其还原之后很少包含至少一个氧原子。

借助所述燃烧器来如此将所述微粒状的材料加入到所述流化床还原机组中，从而借助所述燃烧器将所述微粒状的材料加入到所述流化床还原机组的流化床中并且/或者加入到在所述流化床还原机组的流化床上方的自由空间中。所述微粒状的材料必要时也能够借助多个在所述还原机组的护套（Mantel）的范围内分布的燃烧器来加入到所述流化床还原机组中，其中所述微粒状的材料借助从所述燃烧器中喷出的火焰来输送或者吹送到所述流化床还原机组中，并且/或者所述微粒状的材料在加入到所述流化床还原机组中的过程中借助所述燃烧器至少与从所述浇嘴中喷出的火焰的一部分相接触，或者与所述火焰进行相互作用。在存在多个燃烧器时，任意地划分相应地借助特定的燃烧器所加入的微粒状的材料的量，并且能够有针对性地并且随时与在所述流化床还原机组中的相应的过程要求相匹配。

“流化床（Wirbelschicht）”是指由微粒状的材料构成的堆料，该堆料通过流体的朝上游指向的流动、优选通过还原气体的、朝上游指向的流动被置于流体化的状态中。所述堆料拥有与流体相类似的特性，例如水的特性。在此，在具有在所述流化床还原机组中存在的微粒状的材料的、在空间上均匀的分布的、均质的流化床与具有在所述流化床还原机组中存在的微粒状的材料的、在空间上不均匀的分布的、非均质的流化床之间进行区分。额外地知道固定的或者起泡的流化床，对于所述流化床来说所述堆料拥有明显的界限，仅仅很少的微粒状的材料被从所述界限中排出。作为循环的流化床，是指一些流化床，对于这些流化床来说所述堆料不再有明显的上界限，也就是说将所述微粒状的材料以很大的程度从所述流化床（堆料）中排出。起泡的流化床具有微粒状的材料的、大约20%-40%的体积份额。在所述流化床的、所谓的“紧靠的”区带的上方-这是那种在所述流化床还原机组中具有所述微粒状的材料的超过5%的体积份额的区带-存在着在所述流化床上面的、具有微粒状的材料的小于5%的体积份额的自由空间。按照本发明，将所述微粒状的材料直接加入到所述流化床中并且/或者加入到在所述流化床还原机组的流化床上方的自由空间中。

按照本发明，在加入所述微粒状的材料的过程中将其烧结成烧结物，而后一直将所述烧结物保持在所述流化床还原机组的流化床中，直到又将其从所述流化床还原机组中排出。

借助从所述燃烧器中喷出的火焰或者借助由所述火焰传递到所述含铁颗粒上的热能和/或在所述火焰的区域中存在的、与在所述火焰的区域的外部存在的气体成分不同的气体成分，使所述微粒状的材料仅仅在表面上熔融。由此所述微粒状的材料的各个组成部分熔融成或大或小的烧结物。通过从下往上穿过所述流化床还原机组流动的还原气体将这些烧结物保持在悬浮状态中。所形成的烧结物的大小取决于所述火焰的温度。相应地如此调整所述火焰的温度或者所述热点温度-这是在所述火焰的紧挨着的环境中的温度-，从而既没有通过所述还原气体将所述烧结物从所述流化床还原机组中排出，也没有使其朝下面下降到所述流化床还原机组的底部上。更确切地说，所述烧结物在所述流化床中或者在处于所述流化床上方的自由空间中执行通过还原气流引起的随机的运动-所述烧结物在所述流化床的内部处于悬浮状态中。

在所述流化床中或者在处于所述流化床上方的自由空间中的温度大于300℃、优选大于400℃、尤其优选大于500℃并且小于900℃、优选小于850℃、尤其优选小于800℃。这种温度低于所述微粒状的材料的熔点。所述烧结物在所述流化床还原机组中未被熔融。所述烧结物因此本身也又被从所述流化床还原机组中排出。

将所述微粒状的材料以烧结物的形式加入到所述流化床还原机组的流化床中，这引起所加入的微粒状的材料的粒度分布（例如D₅₀）的上升，由此直接引起微粒状的材料的、随着还原气体被排出的份额的降低或者含铁颗粒-来自所述流化床还原机组的材料-的份额的降低。由此能够在生铁制造过程、例如FINEX?-过程的范围内将由于将材料从所述流化床还原机组中排出而引起的材料的损失、尤其含铁颗粒的损失降低到最低限度。附加地提高了必要时布置在所述流化床还原机组后面的、用于将在所述流化床还原机组中所制造的铁半成品和/或铁制品压实的压实装置的稳定性以及与每时间单位被压实的单位质量相对应的效率。另外，在不使用按本发明的方法的情况下否则必要的、用于在将含铁颗粒加入到所述流化床还原机组中之前对其进行烧结的烧结装置变得多余。

对于一种设备复合体来说多台流化床还原机组与流化床方法相级联，结合该设备复合体能够将所加入的微粒状的材料的量任意地划分到不同的流化床还原机组上。

由此获得以下优点：在生铁制造过程和/或直接还原过程的范围内能够将大量这种微粒状的材料直接地并且在没有事先的处理、例如在自身的烧结装置中烧结成烧结物的过程的情况下加入到所述流化床还原机组中或者-在使用具有多台流化床还原机组的设备复合体的情况下-加入到相应的流化床还原机组中。尤其这种方法适合于将大量未经还原和/或未经最终还原的、微粒状的材料导回到所述生铁制造过程中，而在此没有像在现有技术中那样负面地影响到所述生铁制造过程的质量。在现有技术中，一般将所述微粒状的材料加入到熔融还原机组中。但是由此在所述熔融还原机组的熔融还原区中的熔融过程或者气化过程受到不利的影响。

本发明的一种实施方式的特征在于，至少一部分微粒状的材料来自熔融还原机组的和/或直接还原设备的除尘装置、尤其干燥除尘装置。

“直接还原设备”是指一种包括至少一个还原机组的系统，该系统适合于使含氧化铁的材料还原。“熔融还原机组”是指一种机组或者一种系统，该机组或者系统如此构成，使得其能够使含氧化铁的材料还原并且熔融，-例如是高炉或者FINEX?设备。

通过这种实施方式，能够借助除尘装置又将被分离出来的、微粒状的材料导回到所述生铁制造过程中。“除尘装置”这个概念尤其包括用于对从所述流化床还原机组中抽出的废气和/或来自例如用于HCI（hot compacted iron热压实铁）的压实装置（Kompaktiervorrichtung）的排出气进行洗涤的干燥除尘装置和/或浇铸车间除尘装置。如果涉及湿式除尘装置或者洗涤机，那就能够必要时在对在湿式除尘时被分离出来的淤泥和粉尘进行干燥之后将所述被分离出来的淤泥和粉尘作为微粒状的材料导回到所述流化床还原机组中。

本发明的另一种实施方式的特征在于，至少对于一部分包括所述含铁颗粒的微粒状的材料来说在借助所述燃烧器加入的过程中发生来自下述集合中的至少一个反应，所述集合由下列反应组成：：

a．含铁颗粒的氧化；

b. 含铁颗粒的还原；

c. 含铁颗粒的孔隙度的增大；

d. 微粒状的材料的干燥。

如果所述含铁颗粒例如具有磁铁矿的份额，那么在存在对于磁铁矿来说氧化性的气体成分时在所述火焰的区域中使所述磁性的份额至少部分地氧化成赤铁矿的份额。通常，在所述流化床还原机组中所述赤铁矿的份额能够比所述磁性的份额更好地还原。

如果有待加入到所述流化床还原机组中的含铁颗粒或者所述微粒状的材料包含对于在所述流化床还原机组中的还原过程来说不利的很高的湿度，则在加入过程中使其还原。也就是说，在加入所述含铁颗粒或者所述微粒状的材料时对所述微粒状的材料进行干燥。

另一优点通过以下方式来产生：在加入所述含铁颗粒的过程中扩大所述含铁颗粒的孔隙度-这引起在所述流化床还原机组中的还原过程的加速。

本发明的另一种实施方式的特征在于，借助输送气体以气动的方式将所述微粒状的材料运送给所述燃烧器。

所述微粒状的材料与所述输送气体一起运动，或者由所述输送气体来驱送，或者借助所述输送气体被吹送给所述燃烧器。通过对于所述微粒状的材料的气动的运送来获得的优点是，不需要承载着所述微粒状的材料的装置、例如输送带，并且仅仅需要至少部分地将所述微粒状的材料包围的装置、例如管道。由此微粒状的材料的、在运送过程中可能出现的损失被降低到最低限度或者得到防止。

特别优选的是所述方法，如果所述含铁颗粒包括至少一种来自下述集合的组分，这种集合包括下列组分：磁铁矿颗粒、来自除尘装置尤其干燥除尘装置的粉尘、来自干燥除尘装置的废气粉尘、来自压实装置尤其来自热压实装置（hot compacted iron plant）、来自成砖装置或者说煤砖压制装置（Brikettiervorrichtung）或来自热成砖装置的粉尘和冶炼厂粉尘、尤其来自浇铸车间除尘装置的粉尘、细铁矿-优选＜200μm的细铁矿。

从中获得以下优点：又能够将大部分在干燥除尘装置中或者在所述生铁制造过程的范围内产生的、含铁颗粒导回到所述生铁制造过程中。所述细铁矿包括细铁矿颗粒。所述细铁矿颗粒的90%-95%的份额具有小于200μm的直径。

按本发明的方法的一种变型方案通过以下方式来获得：所述微粒状的材料包括含碳物质并且/或者以优选大于150℃的温度被运送给所述燃烧器。

所述含碳物质在所述含碳物质的环境中存在氧气的情况下在将所述微粒状的材料加入到所述流化床还原机组中的过程中借助通过所述燃烧器产生的并且从所述燃烧器中喷出的火焰来部分地或者也完全地氧化。在所述微粒状的材料氧化时，产生一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳是一种具有还原潜力的气体，并且因此为处于所述流化床还原机组中的、含氧化铁的材料的还原作贡献。

由此获得以下优点：仅仅必须将很少的来自其它来源、例如来自熔融还原机组的还原气体或者根本不必将所述还原气体输送给所述流化床还原机组。

如果所述微粒状的材料的温度大于150℃-所谓的较烫的、微粒状的材料-，那就优选借助热输送装置来运送所述较烫的、微粒状的材料。如果所述微粒状的材料在其被运送给所述燃烧器之前已经作为较烫的、微粒状的材料存在，则能够在没有事先对所述较烫的、微粒状的材料进行冷却的情况下将其在热的状态中运送给所述燃烧器。这带来能效的上升的优点，因为减少了为了实施按本发明的方法而必须输送给例如处于所述燃烧器中或者处于所述流化床还原机组中的、微粒状的材料的热量。

按本发明的方法的一种实施方式的突出之处在于，用气态的燃料和/或液态的燃料和/或固态的燃料并且/或者用含氧的气体来运行所述燃烧器，其中在用燃料运行所述燃烧器的情况下，所述气态的燃料和/或所述固态的燃料包括至少一种来自下述集合的组分，所述集合由下列组分组成：来自CO₂去除装置的发生炉煤气、来自CO₂去除装置的尾气、冷却气体、输出气体、炉顶气、废气、焦炉煤气、天然气、通过压力液化的气体、来自生物质气化的气体、含碳和/或含氢的气体和固态的碳载体和/或固态的碳氢化合物载体。

由此获得以下优点：能够将在生铁制造过程的范围内产生的、通常在其被释放到环境中之前必须经受昂贵的处理的过程气体按照本发明用作用于所述燃烧器的燃料，并且由此引起所述生铁制造过程的能效的上升。如果这样的过程气体不存在或者没有以足够的规模存在，那就能够向所述燃烧器输送所有传统的、气态的和固定的燃料并且也输送含氧的气体。

按本发明的方法的另一种实施方式的特征在于，所述气态的燃料和/或所述固态的燃料在从所述燃烧器中出来之后至少部分地用含氧的气体来氧化，并且所述含氧的气体包括至少一种来自下述集合的组分，所述集合包括下列组分：空气、氧气、氮气和蒸汽。

在添加含氧的气体的前提下在形成热能和火焰的情况下使输送给所述燃烧器的燃料燃烧。在此能够如此选择在所述含氧的气体与所述燃料之间的化学计量比，从而存在氧气的盈余，其中所述含氧的气体的氧气在燃烧时未被完全消耗。由此得到一种所谓的“氧化性的火焰”，如果所述含铁颗粒具有磁铁矿的份额，那么所述“氧化性的火焰”就在将所述含铁颗粒加入到所述流化床还原机组中的过程中至少部分地通过氧化将所述磁铁矿的份额转化或者氧化为赤铁矿的份额。这具有在所述流化床还原机组中获得更有效率的还原过程的优点，因为赤铁矿与磁铁矿相比能够更为容易地还原。

与此相反，也能够用“还原性的火焰”来运行所述燃烧器，其中将所述含氧的气体在低于化学当量比的情况下掺和到所述燃料中。所述磁铁矿在加入到所述流化床还原机组中的过程中通过所述“还原性的火焰”至少部分地被还原，这一点同样能够积极地影响到后来在所述流化床还原机组中进行的还原过程。

按本发明的方法的、一种特别优选的实施方式的特征在于，在仅仅用所述含氧的气体运行所述燃烧器时用包括氢气和/或一氧化碳和/或甲烷和/或碳氢化合物的气体氛围在所述流化床还原机组中转换所述含氧的气体。

在此，所述流化床还原机组的气体氛围的、在朝该流化床还原机组中燃烧的火焰的紧挨着的近处存在的氢气-和/或一氧化碳-和/或甲烷-和/或碳氢化合物成分的至少一部分与所述含氧的气体的氧气一起被燃烧或者被氧化。这具有以下优点：所述燃烧器必要时也能够在没有从外面输送的燃料的情况下运行。所述碳氢化合物例如是乙烷或者丙烷或者包括乙烷和丙烷的混合气。

如果所述流化床还原机组的气体氛围包括含氧的气体，那么本发明的另一种实施方式的特征在于，输送给所述燃烧器的燃料与在所述流化床还原机组的气体氛围中存在的氧气一起被燃烧或者被氧化。在这种情况下，所述流化床还原机组的气体氛围的、在朝该流化床还原机组中燃烧的火焰的紧挨着的近处存在的氧气的至少一部分与输送给所述燃烧器的燃料一起被燃烧。这具有以下优点：所述燃烧器必要时也能够在没有从外面输送的、含氧的气体的情况下运行。

按本发明的方法的、一种实施方式的特征在于，借助输送气体来将所述固态的燃料输送到所述燃烧器中，其中所述输送气体包括至少一种来自下述集合的组分，所述集合包括下列组分：来自CO₂去除装置的发生炉煤气、来自CO₂去除装置的尾气、冷却气体、输出气体、炉顶气、废气、焦炉煤气、天然气、来自生物质气化的气体、含碳和/或含氢的气体、空气、氧气、氮气和蒸汽。

按本发明的方法的、另一种实施方式的特征在于，将所述气态的燃料的至少一部分和/或所述含氧的气体的至少一部分用作用于将所述微粒状的材料气动地运送给所述燃烧器的输送气体。

按本发明的方法的、另一种实施方式的特征在于，向所述燃烧器输送至少一种固体、尤其碳载体和/或碳氢化合物载体、例如细小焦炭和/或细煤，所述固体作为包括含铁颗粒的微粒状的材料的补充借助所述燃烧器被加入到所述流化床还原机组中。

在与所述含铁颗粒分开的情况下将所述固体输送给所述燃烧器。所述固体以微粒状的形式存在。不仅所述固体而且所述微粒状的材料都以经过配量的量被输送给所述燃烧器，或者以经过配量的量由所述燃烧器加入到所述流化床还原机组中。“以经过配量的量”这种表述是指微粒状的材料和/或固体的、可变的、每时间单位输送给所述燃烧器的或者借助所述燃烧器加入到所述流化床还原机组中的量。

用以经过配量的量来输送所述固体这种方式，除了通过燃烧器功率来调整之外并且在用燃料运行所述燃烧器的情况下除了通过含氧的气体对燃料的比例之外能够在所定义的范围内调整所述热点温度。“热点温度”是指在从所述燃烧器中喷出的火焰的、紧挨着的环境中的温度。“燃烧器功率”是指每时间单位借助所述燃烧器加入到所述流化床还原机组中的能量、尤其热能。如果所述热点温度比较高，那么借助所述燃烧器加入到所述流化床反应机组中的、含铁颗粒就在将其加入的过程中在从所述燃烧器中喷出的火焰中烧结成烧结物，所述烧结物能够在所述流化床还原机组的流化床中流体化。但是如果所述热点温度太高，那就产生太大的烧结物，所述太大的烧结物再也不能在所述流化床中流体化。有时候形成所述流化床的颗粒烧结成太大的烧结物，所述太大的烧结物再也不能在所述流化床中流体化。这些太大的烧结物的形成可能由于所述流化床的去流体化-所述烧结物再也不能在所述流化床中流体化-而导致所述流化床的失灵。所述流化床在这些情况中再也不能得到维持。另一方面，如果所述热点温度比较低，那么在借助所述燃烧器将所述含铁颗粒加入到所述流化床还原机组中的过程中不再将所述含铁颗粒烧结成烧结物或者仅仅较少地烧结成烧结物。对于所加入的、含铁颗粒的或者所形成的绕结块的、相应较小的粒度来说，在将其加入到所述流化床还原机组中之后又立即将其从所述流化床还原机组中排出。如此调整所述用于烧结的热点温度，从而一方面所述含铁颗粒从所述流化床还原机组中的排出量最小，并且另一方面保证维持在所述流化床还原机组中的流化床。

在一种变型方案中，所述热点温度通过每时间单位借助所述燃烧器加入到所述流化床还原机组中的、微粒状的材料的或者包含在其中的含铁颗粒的量来设定或者调整。

按本发明的方法的、另一种实施方式的特征在于，在将所述微粒状的材料加入到所述流化床中并且/或者加入到在所述流化床上方的自由空间中之前将其收集在储存装置中并且必要时接下来将其输送给为所述储存装置分配的压力匹配装置。

所述压力匹配装置尤其能够构造为所谓的“lock hopper system（锁斗系统）”“dispensing vessel（调配容器）”。将所述微粒状的材料收集在所述储存装置中这种做法具有以下优点：在将所述微粒状的材料断断续续地输送到所述储存装置中的情况下也能够将所述微粒状的材料连续地加入到所述流化床中并且/或者加入到在所述流化床上方的自由空间中。也就是说，断断续续的过程由此转变为连续的过程。此外，通过所述为储存装置所分配的压力匹配装置也在出现在所述还原反应器中的气体氛围的压力的波动时保证可靠地将所述微粒状的材料输送到所述燃烧器中，因为所述将微粒状的材料包围的气体氛围的压力能够与在所述流化床还原机组中的气体氛围的压力相匹配。

所述将微粒状的材料包围的气体氛围例如能够是惰性气体、尤其包括氮气的气体，或者是还原性的气体，尤其含氢和一氧化碳的气体。

本发明的另一主题是一种用于实施按本发明的方法的装置，具有至少一个还原机组，其中存在着至少一个燃烧器，所述燃烧器具有用于将包括含铁颗粒的微粒状的材料输送到该燃烧器中的材料输送管路，所述还原机组是流化床还原机组，所述燃烧器通入到所述流化床还原机组的内腔中，其中所述燃烧器具有用于将所述微粒状的材料加入到所述流化床还原机组的内腔中的加入管路。

如果存在多台流化床还原机组，那么也能够存在多个用于输送所述包括含铁颗粒的材料的燃烧器。所述燃烧器在此如此布置，从而能够将所述微粒状的材料直接加入到所述流化床还原机组的流化床中并且/或者加入到所述流化床还原机组的流化床上方的自由空间中。例如每台流化床还原机组都存在一个用于将所述微粒状的材料直接加入到所述流化床中的第一燃烧器和一个用于将所述微粒状的材料直接加入到在所述流化床还原机组的流化床上方的自由空间中的第二燃烧器。所述燃烧器在此能够在任意的位置上布置在所述流化床还原机组的护套上。如果涉及一种设备复合体，尤其涉及一种具有多台级联地布置的流化床还原机组的FINEX?设备复合体，那么每台流化床还原机组都能够存在一个或者多个用于将所述微粒状的材料加入到所述相应的流化床还原机组中的燃烧器，但是也能够这样安排，即对于几台流化床还原机组来说仅仅存在一个燃烧器。

按本发明的装置的一种实施方式的特征在于，所述燃烧器包括用于将含氧的气体输送到该燃烧器中的气体输送管路和/或用于将气态的和/或液态的和/或固态的燃料输送到该燃烧器中的燃料输送管路。

本发明的另一种实施方式的突出之处在于，为所述至少一个流化床还原机组分配了用于给气体、尤其来自所述至少一个流化床还原机组的废气除尘的干燥除尘装置。

将来自所述至少一个流化床还原机组的含尘的废气从所述流化床还原机组中抽出，并且借助干燥除尘装置、例如借助热气过滤器或者在所述废气在从所述流化床还原机组中抽出之后从用于进行热交换的装置中贯穿流过的情况下、在经过冷却的状态中借助常见的除尘过滤器来将包含在所述废气中的粉尘从所述废气中除去。

按本发明的装置的一种实施方式的特征在于，所述用于输送包括含铁颗粒的微粒状的材料的材料输送管路从至少一个用于储存所述微粒状的材料的储存装置中引出。

在本发明的另一种实施方式中，存在着一通入到所述燃烧器中并且/或者通入到所述气体输送管路中并且/或者通入到所述燃料输送管路中的固体输送管路，所述固体输送管路用于将固体输送到所述燃烧器中并且/或者用于将固体输送到所述气体输送管路中并且/或者用于将固体输送到所述燃料输送管路中。

按本发明的装置的、另一种实施方式的特征在于，为所述储存装置分配了用于对将所述微粒状的材料包围的气体氛围的压力进行调整的压力匹配装置。

一种合适的压力匹配装置例如是“lock hopper system（锁斗系统）”“dispensing vessel（调配容器）”。使将所述微粒状的材料包围的气体氛围的压力在将所述微粒状的材料输送到所述燃烧器中之前或者在将所述微粒状的材料加入到所述流化床还原机组中之前例如达到比在所述流化床还原机组中的压力高的压力，由此能够将所述微粒状的材料输送到所述流化床还原机组中。

按本发明的装置的一种实施方式的突出之处在于，存在着用于将所述微粒状的材料气动地输送到所述燃烧器中的气动的输送机构。

按本发明的装置的另一种实施方式的突出之处在于，能够借助所述材料输送管路来将所述含氧的气体输送给所述燃烧器。

在按本发明的装置的这种实施方式中，借助所述材料输送管路将所述微粒状的材料和所述含氧的气体输送到所述燃烧器中，并且借助所述加入管路来将其加入到所述流化床还原机组的内腔中。

本发明的另一主题是，按本发明的方法的用途，用于借助在熔融还原设备中的熔融还原过程来制造液态的生铁或者液态的钢半成品，其中将微粒状的材料按照本发明加入到流化床还原机组中，并且将所述微粒状的材料必要时在添加有添加物和微粒状的、含氧化铁的填料的情况下在所述流化床还原机组中借助还原气体至少部分地还原成铁半成品，并且将所述铁半成品在熔融还原机组中在添加含氧的气体和含碳的能量载体的前提下在形成还原气体的情况下熔融成液态的生铁或者液态的钢半成品。

铁半成品是在所述流化床还原机组中制造的产品，所述产品在机组中、例如在与所述流化床还原机组形成设备复合体的熔融还原机组中被熔融成液态的生铁或者液态的钢半成品。所述铁半成品例如是海绵铁和/或DRI（directed reduced iron直接还原铁）并且必要时在装入在所述熔融还原机组中之前被压实为团块或者说煤块（Briketts）、热压实铁（HCI）或者被压实为冷或者热压成块的铁（CBI、HBI）。所述被加入到熔融还原机组中的、含碳的能量载体例如是煤球和/或块煤和/或焦炭和/或含碳氢化合物的、固态的、液态的或者气态的材料和/或细煤和/或塑料和/或重油和/或天然气。

本发明的一个主题是按本发明的方法的用途，用于借助在直接还原设备中的直接还原过程来制造铁制品，其中按照本发明将微粒状的材料加入到还原机组中，并且将所述微粒状的材料必要时在添加有添加物和微粒状的、含氧化铁的填料的情况下在所述还原机组中借助还原气体至少部分地还原成所述铁制品。

必要时在所述还原机组中制造所述铁制品之后还使其成为块状（Stückigmachung）。所述块状化过程例如以将所述铁制品冷压块或者热压块成冷压块的或者热压成块的铁（CBI、HBI）的形式或者以热压实为热压实铁（HCI）的形式来进行。

铁制品是相应的产品，所述产品例如为进一步加工而出售-但是也能够在所连接的钢铁厂中例如借助电弧炉被进一步加工为钢。

附图说明

下面以示范性的方式借助附图来对本发明进行解释。

图1是按本发明的方法的及按本发明的具有流化床还原机组的装置的示范性的并且示意性的图示；

图2是按本发明的方法的及按本发明的具有多台流化床还原机组的装置的一种特殊的实施方式的示范性的并且示意性的图示，并且

图3作为图1和图2的补充是按本发明的方法的及在FINEX?设备复合体中的按本发明的装置的截取部分的示范性的并且示意性的图示，图3包括气态的燃料的输送气体的以及微粒状的材料的不同的来源的图示。

具体实施方式

图1示范性地并且示意性地示出了按本发明的方法和按本发明的装置，其中借助燃烧器2将包括含铁颗粒的微粒状的材料4加入到流化床还原机组1的流化床24中。在所述流化床24中的温度大于300℃、优选大于400℃、特别优选大于500℃并且小于900℃、优选小于850℃、特别优选小于800℃。通过材料输送管路3将所述微粒状的材料4输送给所述燃烧器2，在所述燃烧器中借助布置在该燃烧器2中的加入管路6将所述微粒状的材料4加入到所述流化床还原机组1的内腔5中。在加入所述微粒状的材料4的过程中将其烧结成烧结物。随后将所述烧结物一直保持在所述流化床还原机组1的流化床24中，直到又将其从所述流化床还原机组1中排出。附加地通过所述运送管路40来将微粒状的、含氧化铁的填料41以及添加物19装到所述流化床还原机组1的内腔5中。借助通过还原气体管路37加入到所述流化床还原机组1的内腔5中或者加入到所述流化床还原机组1的流化床24中的还原气体20，将在所述微粒状的材料4中所包含的、含铁颗粒和所述微粒状的、含氧化铁的填料41还原成铁半成品21和/或铁制品60，通过排出管路36将所述铁半成品和/或铁制品从所述流化床还原机组1中排出。将所述烧结物通过从下往上穿过所述流化床还原机组1流动的还原气体20保持在悬浮状态中。所形成的烧结物的大小取决于所述火焰的温度。相应地如此调整所述火焰的温度或者所述热点温度-这是在所述火焰的紧挨着的环境中的温度-从而既没有通过所述还原气体20来将所述烧结物从所述流化床还原机组1中排出，也没有使其向下下降到所述流化床还原机组1的底部上。更确切地说，所述烧结物在所述流化床24中或者在所述流化床24上方的自由空间25中执行通过还原气流引起的、随机的运动-所述烧结物在所述流化床24的内部处于悬浮状态中。所述含铁颗粒例如包括磁铁矿颗粒、来自除尘装置、尤其来自干燥除尘装置11的粉尘、来自在图3中示出的压实装置29和在图3中示出的干燥除尘装置48、尤其来自热压实装置（hot compacted iron plant）的粉尘、来自成砖装置的粉尘或者来自热成砖装置的粉尘或者钢铁厂粉尘、尤其来自浇铸车间除尘装置的粉尘或者来自在图3中示出的、用于对从在图3中示出的熔融还原机组22中抽出的还原气体20进行除尘的干燥除尘装置49的粉尘。将在对包含在微粒状的材料4中的、含铁颗粒以及所述微粒状的、含氧化铁的填料41进行还原时所消耗的还原气体20作为含尘的废气12从所述流化床还原机组1中抽出，并且使其在热交换装置26中经受热交换过程，其中使所述废气12冷却下来。随后在所述干燥除尘装置11中给所述含尘的并且冷却下来的废气12除尘，其中将与所述废气12一起被输送的、微粒状的材料4分离出来。将被分离出来的、微粒状的材料4中间储存在储存装置13中。一个用于输送所述微粒状的材料4的粉尘输送管路38通入到所述储存装置13中，所述微粒状的材料4例如来自上面所提到的来源中的一个或者多个来源，或者被从在图3中示出的洗涤机45、46、47中分离出来，并且如有需要在干燥之后作为微粒状的材料4通过所述粉尘输送管路38被输送给所述储存装置13。必要时，借助输送管路39将含碳物质28混入到所述微粒状的材料4中。所述混入过程能够在所述储存装置13的前面、里面或后面进行。为所述储存装置13分配了用于对将所述微粒状的材料4包围的气体氛围15的压力进行调整的压力匹配装置14。如果例如在所述流化床还原机组1中的压力高于将所述微粒状的材料4包围的气体氛围15的压力，那就在借助所述气动的输送机构16以气动的方式将所述微粒状的材料4由所述压力匹配装置14通过所述材料输送管路3输送给所述燃烧器2之前借助所述压力匹配装置14来将所述气体氛围15的压力在该压力匹配装置14中提高到超过在所述流化床还原机组1中的压力的数值。所述微粒状的材料由来自所述气动的输送机构16的输送气体27一同输送或者一同吹送或者一同吸入。所述燃烧器2与所述材料输送管路3相连接，该材料输送管路通入到所述用于将微粒状的材料4加入到所述流化床还原机组1的内腔5中的加入管路6中。所述燃烧器2额外地具有用于输送含氧的气体8、优选空气、工业上的氧气、氮气或者蒸汽的气体输送管路7，并且具有用于将气态的和/或液态的和/或固态的燃料10输送到所述燃烧器2中的燃料输送管路9。所述燃烧器2也具有用于将固体51、尤其固态的铁载体输送到所述燃烧器2中的固体输送管路52。所述固体输送管路52额外地通入到所述气体输送管路7中并且通入到所述燃料输送管路9中。如此设计所述燃烧器2，从而在所述燃烧器2的、通入到所述流化床还原机组1的内腔5中的燃烧器顶端的里面或者上面能够混合所述含氧的气体8、所述燃料10、所述通过加入管路6加入到燃烧器2中的、微粒状的材料4和所述固体51。在点燃这种混合物之后，形成从所述燃烧器出口中喷出的火焰，通过所述火焰将所述微粒状的材料4加入到所述流化床还原机组的内腔5中。

如果所述燃料10是固态的燃料10、例如是微粒状的、含碳物质，那就借助所述输送气体59将所述固态的燃料10输送到所述燃烧器2中。在使用气态的燃料10的情况下，能够将所述燃料10直接用作用于将所述微粒状的材料4气动地输送到所述燃烧器2中的输送气体27。在此将所述气态的燃料10直接输送给所述气动的输送机构16。在本发明的一种特殊的实施方式中，将所述含氧的气体8的至少一部分用作输送气体27，其中将所述含氧的气体8的一部分输送给所述气动的输送机构16。作为燃料10或者输送气体27，例如考虑废气12、发生炉煤气30、尾气31、冷却气体32、输出气体33、炉顶气34或者排出气50。借助所述燃料输送管路9来将这些气体输送给所述燃烧器。也能够将这些气体输送给所述气动的输送机构16。

在图2中示范性地并且示意性地示出了按本发明的方法的及按本发明的、具有多台流化床还原机组的装置的一种特殊的实施方式。

这种实施方式包括4台分别设有一个流化床25的流化床还原机组1、53、54、55，其中将所述还原气体20首先通过所述还原气体管路37导入到所述流化床还原机组53中。在将所述通过运送管路40加入到所述流化床还原机组53中的、微粒状的、含氧化铁的填料41和所述处于流化床还原机组53中的、包括含铁颗粒的微粒状的材料4还原成铁半成品21和/或铁制品60之后，借助所述排出管路36将所述铁半成品21和/或铁制品60从所述流化床还原机组53中排出，并且必要时输送给其它的加工级。随后将在所述流化床还原机组53中进行还原时部分消耗的还原气体20从该流化床还原机组中抽出，并且将其加入到所述流化床还原机组1中。在所述流化床还原机组1中，借助从所述流化床还原机组53中抽出的、部分消耗的还原气体20来使通过所述燃烧器2、58加入到所述流化床24中或者加入到在所述流化床24上方的自由空间25中的、微粒状的材料4和所述微粒状的、含氧化铁的填料41还原，其中又消耗一部分还原气体20并且将其从所述流化床还原机组1中抽出。在将所述还原气体20加入到所述流化床还原机组54和55中之后-在这些流化床还原机组中使借助所述为这些流化床还原机组分配的燃烧器56和57加入的、微粒状的材料4和通过所述输送管路40加入的微粒状、含氧化铁的填料41还原-，将所述还原气体20作为废气12从所述流化床还原机组55中抽出。所述微粒状的、含氧化铁的填料41的材料流的方向与所述还原气体20的方向在图3所示出的方法-所述FINEX?方法-中相反。在所述还原气体20从所述流化床还原机组53出发先后贯穿流过所述流化床还原机组1、54和55的过程中，所述经过还原的、微粒状的、含氧化铁的填料41和所述经过还原的、含铁的、被包含在微粒状的材料中的颗粒借助所述运送管路40被朝相反的方向运送，用于最终作为铁半成品21和/或铁半成品60通过所述排出管路36从所述流化床还原机组53中排出。这里所描述的并且在图2中示出的特征相当于结合图1所描述的特征。

在图3中示范性地并且示意性地作为图1和图2的补充示出了所述气态的燃料10的、输送气体27的以及微粒状的材料4的、不同的来源。

通过所述排出管路36从在图2中示出的流化床还原机组53中作为DRI 排出的铁半成品21在装入在熔融还原机组22中之前借助压实装置29成型为HCI（hot compacted iron热压实铁）43或者团块44，所述HCI 或者团块通过所述装料装置（Chargiervorrichtung）42被装到所述熔融还原机组22中。在那里所述HCI 43或者团块44在添加含氧的气体8和含碳的能量载体23例如块煤的前提下在形成所述还原气体20的情况下熔融成液态的生铁17或者液态的钢半成品18，并且被从所述熔融还原机组22中排出。在所述干燥除尘装置49中对所述从熔融还原机组22中抽出的、含尘的还原气体20进行除尘，并且将经过除尘的还原气体20的第一部分加入到所述装料装置42中，用于避免被加入到所述装料装置42中的铁半成品21的再氧化。将所述经过除尘的还原气体20的、被加入到所述装料装置42中的第一部分作为炉顶气34从该装料装置中抽出，并且必要时在所述洗涤机47中进行湿式洗涤之后输送给CO₂去除装置35。在所述干燥除尘装置49中对从所述熔融还原机组22中抽出的还原气体20进行除尘之前将所述经过除尘的还原气体20的第二部分与其混合，在此之前在得到冷却气体32的情况下使所述经过除尘的还原气体20的第二部分在洗涤机46中经受湿式洗涤。将所述经过除尘的还原气体20的第三部分导回到所述在图2中示出的流化床还原机组53、1、54、55中的至少一个流化床还原机组中，而所述经过除尘的还原气体20的第四部分则在所述洗涤机45中经过湿式洗涤。

在所述干燥除尘装置11中对从所述在图2中示出的流化床还原机组55中抽出的废气12的第一部分进行洗涤之后，在形成CO₂稀薄的发生炉煤气30和CO₂富集的尾气31的情况下在CO₂去除装置35中使其经受CO₂清除过程。从所述流化床还原机组55中抽出的废气12的第二部分在未经受前面的CO₂清除过程的情况下作为输出气体33被输送给所述FINEX?设备复合体。将所述发生炉煤气30在所述干燥除尘装置49中对从所述熔融还原机组22中抽出的、含尘的还原气体20除尘之前与其混合在一起。例如将所述发生炉煤气30、尾气31、冷却气体32、输出气体33、炉顶气34和废气12至少部分地不仅用作气态的燃料10，而且用作输送气体27。例如借助所述粉尘输送管路38将在所述干燥除尘装置48中给所述排出气50除尘时或者在所述干燥除尘装置49中给从所述熔融还原机组22中抽出的还原气体20除尘时被分离出来的、微粒状的材料4输送给所述储存装置38。必要时将在所述洗涤机45、46和47中分离出来的淤泥-如有需要在对其进行干燥之后-作为微粒状的材料4同样通过所述粉尘输送管路38来输送给所述储存装置13。

尽管通过优选的实施例详细地对本发明进行了图解和说明，但是本发明没有被所公开的实施例限制，并且其它的变型方案能够由本领域的技术人员从中推导出来，而不离开本发明的保护范围。

附图标记列表：

1        流化床还原机组

2        燃烧器

3        材料输送管路

4        微粒状的材料

5        内腔

6        加入管路

7        气体输送管路

8        含氧的气体

9        燃料输送管路

10       燃料

11       干燥除尘装置

12       废气

13       储存装置

14       压力匹配装置

15       气体氛围

16       气动的输送机构

17       液态的生铁

18       液态的钢半成品

19       添加物

20       还原气体

21       铁半成品

22       熔融还原机组

23       含碳的能量载体

24       流化床

25       自由空间

26       热交换装置

27       输送气体

28       含碳物质

29       压实装置

30       发生炉煤气

31       尾气

32       冷却气体

33       输出气体

34       炉顶气

35       CO₂去除装置

36       排出管路

37       还原气体管路

38       粉尘输送管路

39       输送管路

40       运送管路

41       微粒状的、含氧化铁的填料

42       装料装置

43       HCI（hot compacted iron）热压实铁

44       团块

45       洗涤机

46       洗涤机

47       洗涤机

48       干燥除尘装置

49       干燥除尘装置

50       排出气

51       固体

52       固体输送管路

53       流化床还原机组

54       流化床还原机组

55       流化床还原机组

56       燃烧器

57       燃烧器

58       燃烧器

59       输送气体

60       铁制品。