[发明专利]利用氢氧混合气体的低碳制造铁的方法和设备

说明书

本申请公开了使用布朗气制造铁的方法和使用布朗气制造铁的设备。通过将铁粉矿和碳源引入窑中并将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至窑中生产生铁。通过将生铁引入熔化炉中并将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至熔化炉中生产铁。由于将通过燃烧布朗气产生的火焰用于制造铁的工艺，因此能够在不使用焦炭的情况下供应高温热源。此外，由于在制造铁的工艺过程中，显著减少了有害物质的产生，因此，能够环境友好地制造铁。

技术领域

本申请涉及利用混合有氢气和氧气的布朗气低碳制造铁的方法和设备。

背景技术

通常将使用高炉的方法用于在钢铁厂中制造铁，并且通过以下工艺进行。

首先，第一步骤是使用煤(烟煤)生产焦炭，并且通过对铁粉矿进行烧结生产球团状或块状烧结矿。

第二步骤是通过混合铁粉矿和焦炭，然后燃烧并加热该混合物，从而得到生铁。该过程可以由以下化学反应表示。(以下反应的反应式并不是严格意义上的化学式，而是表示反应前后的物质，因此，没有描述分子或元素的数量，如果描述了分子或元素的数量，则能够成为完整的化学式。这同样适用于下文中的描述。)

Fe₂O₃,FeO(铁粉矿)+C(焦炭)→FeC(生铁)+CO₂

该过程是通过使用焦炭还原铁粉矿获得FeC生铁的过程。在该过程中，铁粉矿中的氧(O)与焦炭中的碳(C)结合从而生成了二氧化碳。焦炭用作还原剂以及热源。

第三步骤是通过在高炉中加热生铁获得铁。该过程可以由以下化学反应表示。

FeC(生铁)+O₂→Fe+CO₂

即，生铁中的碳通过在高炉中的加热过程与氧气反应而被除去，从而产生铁(Fe)，并且在该过程中，生成CO₂。

如上所述的常规的铁的制造工艺中具有以下问题。

在上述第一步骤中，在燃烧煤以生产焦炭的过程中，会产生大量的二氧化碳，同时还会产生大量的有害物质，如NO_x。此外，焦炭生产需要单独的焦化设备，这导致整个铁的制造工艺的成本增加。

由于焦炭用作还原剂以及热源，因此，即使在制造铁的工艺中产生诸如二氧化碳之类的有害物质，它也已经应用于一般的铁的制造工艺中。然而，随着近年来环境意识的提高和法规的加强，进一步强调了将这些有害物质的生成限制在一定水平的义务。因此，在铁的制造工艺中使该工艺的有害物质最小化，并且使该工艺涉及的成本最小化已经成为主要问题。

即使已知焦炭在铁的制造工艺中产生了有害物质，但是在铁的制造工艺中仍然继续使用焦炭的原因是因为不容易获得其他替代物以供应制造铁所需的高温热源以及碳。因此，需要提供一种通过创造其他方法制造铁的环境友好的工艺，该工艺在不使用焦炭的情况下将碳和热供应至炼钢所需的水平。

发明内容

[技术问题]

本申请提供了一种低碳制造铁的方法，通过在不使用焦炭的情况下能够供应高温热源，可以显著降低铁的制造工艺中的有害物质的产生。

根据本申请的一方面，提供了一种用于制造铁的方法，包括：a)将铁粉矿和碳源引入窑中；b)通过将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至窑中生产生铁；c)将生铁引入熔化炉中；以及d)通过将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至熔化炉中生产铁。

作为碳源，可以使用煤。

在步骤b)中，可将空气或氧气供应至窑中。

在步骤d)中，可将氧气供应至熔化炉中。

在步骤b)中，可以通过将附加燃烧源与布朗气一起燃烧从而产生火焰。