[发明专利]颗粒直接还原铁的生产方法、生产系统和应用

权利要求书

1.一种颗粒直接还原铁的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

将预热后的颗粒状铁矿石和预热后的原料气逆流接触，使进行还原反应，得到颗粒直接还原铁；

其中，所述颗粒状铁矿石的平均粒径为0.015-4.00mm，预热后的颗粒状铁矿石的温度为500-750℃，所述原料气中含有还原气体和任选的稀释气体，预热后的原料气的温度为450-650℃，所述原料气的平均流速小于颗粒状铁矿石的最小流化速度。

2.根据权利要求1所述的颗粒直接还原铁的生产方法，其特征在于，还原反应压力为0.05-3.00MPa；

优选的，所述原料气中的还原气体与颗粒状铁矿石的流量比为500-2000Nm³还原气体/t铁矿石。

3.根据权利要求1所述的颗粒直接还原铁的生产方法，其特征在于，颗粒状铁矿石的还原反应时间为1-15h，优选为2-10h。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的颗粒直接还原铁的生产方法，其特征在于，所述还原气体包含氢气，所述氢气在还原气体中的体积分数不小于99％；

或，所述还原气体包含氢气和一氧化碳，所述氢气在还原气体中的体积分数不小于90％，所述一氧化碳在还原气体中的体积分数不大于10％；

优选的，所述还原气体在原料气体中的体积分数不小于70％；

优选的，所述稀释气体包括氮气和/或氩气。

5.根据权利要求4所述的颗粒直接还原铁的生产方法，其特征在于，还包括将还原反应过程中产生的还原尾气进行任选的脱碳处理以及脱水处理，得到净化后尾气的步骤；

优选的，净化后尾气可作为原料气回用；

优选的，将脱碳剂和还原尾气混合，使进行脱碳处理以脱除还原尾气中的二氧化碳，其中，所述脱碳剂包括氧化钙；

优选的，将脱碳处理后得到的碳酸钙于650-950℃进行再生，再生得到的氧化钙可作为脱碳剂回用。

6.一种颗粒直接还原铁的生产系统，其特征在于，采用权利要求1-5任意一项所述颗粒直接还原铁的生产方法进行颗粒直接还原铁的生产；

所述颗粒直接还原铁的生产系统包括还原反应器，所述还原反应器上设有进气口、排气口、进料口和排料口；

用于输送原料气的进气管道与所述还原反应器的进气口连通，所述进气管道上设有第一预热器，用于输送颗粒状铁矿石的进料管道与所述还原反应器的进料口连通，所述进料管道上设有第二预热器。

7.根据权利要求6所述的颗粒直接还原铁的生产系统，其特征在于，所述还原反应器内设置有旋转部件。

8.根据权利要求6所述的颗粒直接还原铁的生产系统，其特征在于，所述还原反应器包括穿流式多段炉反应器、空悬式回转窑反应器或蛟龙式反应器中的任意一种。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的颗粒直接还原铁的生产系统，其特征在于，还包括冷凝装置，所述还原反应器的排气口与所述冷凝装置连接，所述冷凝装置与所述进气管道连接；

或，所述颗粒直接还原铁的生产系统还包括脱碳装置和冷凝装置，所述还原反应器的排气口与所述脱碳装置连接，所述脱碳装置与所述冷凝装置连接，所述冷凝装置与所述进气管道连接；

优选的，所述颗粒直接还原铁的生产系统还包括再生装置，所述再生装置和所述脱碳装置连接。

10.权利要求1-5任意一项所述的颗粒直接还原铁的生产方法或权利要求6-9任意一项所述的颗粒直接还原铁的生产系统在直接还原铁生产领域中的应用。