生产熔融生铁或熔融钢预产品的方法 本发明涉及从铁矿石，优选呈块状和/或球团状和还可有助熔剂构成的炉料生产熔融生铁或熔融钢的预产品的方法，其中，在还原区炉料被直接还原成海绵铁，将海绵铁加入到熔融气化区，在熔融气化区，在供给碳载体和含氧气体的条件下海绵铁被熔化，其中产生了含CO和H2的还原气体，从熔融气化区将还原气体排出并引入到还原区，在还原区发生反应并作为顶气排出，顶气经洗涤，并将至少一部分由此分离的矿泥造块，本发明还涉及实施该方法的装置。
例如从AT-B-376 241可知这样一种方法。其中在旋风除尘器中，将固体颗粒从还原气体和离开还原区的顶气中分离，并将其与粘结剂例如氧化铁粉尘混合，将其热压成团并供给到熔融气化区。但是，该方法在投资和操作成本方面是昂贵的。此外，由于将氧化铁引入到熔融气化区，为了还原氧化铁必须完成还原工作，由此用于熔融所需要的能量从熔融气化区提取。
从AT-B-400 725可知，在洗涤从熔融气化区来的还原气体和还原区排出的顶气中形成的矿泥经脱水和制粒，并且最终以粒状物的形式将其加入到熔融气化区中。其中也在熔融气化区中完成还原工作，因而，若使用非常多的粒状物，就会从熔融气化区中过度地提取大量能量，这将导致还原剂的减少并因此而导致过程故障。
从DE-A-4123626可知，将冶金残渣造块，并将团块加入到熔融聚集体的上部炉料区，由此，在熔融聚集体的该炉料区预热和干燥团块。根据对流原则，炉料穿过熔融聚集体直到到达熔融聚集体的下部区域，在那里被熔化。该已知的方法耗能量，因为金属废物或残留物也在熔融聚集体中被干燥和烧结，并必须穿过熔融聚集体，因此对熔融聚集体中的工艺过程产生了负面影响。
此外，从EP-A-0623684可知一种方法，其中，将含有煤灰和金属铁或氧化铁的废物和残留物按照它们的化学成分分别收集在三组里，即第一组主要含有氧化铁，第二组主要是金属铁，第三组主要是含碳物。将第一组物质加入还原区，将第二和第三组物质直接加入熔融气化区来加以利用。将采用该方法从还原区顶气中分离出地粉尘仅再循环到熔融气化区。因为从熔融气化区提取能量来加热和熔化该残留物，所以对熔融气化过程产生影响。
本发明的目的是，进一步开发开始所述的方法，使在过程中产生的矿泥以简单和有效的方式再循环到该过程中，同时耗费尽可能少的能量，由此避免了与将矿泥加入到熔融气化区有关的缺点，即避免了在熔融气化区中必须进行更多的还原工作和因引入物加热带来的热损失。
按照本发明，通过将团块(至少一部分由在洗涤还原区的顶气过程中形成的矿泥构成)再循环到还原区，优选仅进入还原区，从而达到了该目的。
按照优选实施方案，将至少一部分来自熔融气化区的还原气体经洗涤，并将至少一部分由此获得的矿泥造块，由此形成的团块再循环到还原区。
有益的是，将在洗涤来自熔融气化区的还原气体中得到的并要被造块的矿泥，和在洗涤来自还原区的顶气中得到的并要被造块的矿泥一起进行进一步处理。采用该方法，降低了投资成本。
还可以将来自还原区的净化顶气在洗涤之后进行除CO2，然后作为至少基本上不含CO2的还原气体导入至少另一个还原区，用于金属矿石特别是铁矿石或球团矿的直接还原，在该另一还原区中与金属矿石反应之后，作为出口气体被排出，在洗涤器中被净化，并将在洗涤来自该另一还原区的出口气体中得到的矿泥至少部分造块，将由此形成的团块再循环进入第一个还原区。这样也能够高效再利用在洗涤该另一的还原区的出口气体过程中形成的矿泥。
为此，对在洗涤来自该另一还原区的出口气体中产生的并要被造块的矿泥，和在洗涤来自第一个还原区的顶气中产生的矿泥，和/或在洗涤来自熔融气化区的还原气体中产生的并要被造块的矿泥一起进行有益地进一步处理是有利的。
按照本发明方法优选的实施方案，将要被造块的矿泥首先去除水分到达一定的剩余含水量。有益的是，将氧化的粉尘，还可有煤灰和生石灰加入到矿泥中用于造块，优选在一个两步的连续过程中进行。
由此形成的粒状物由下面主要的组分组成(比例大致相同)：
·铁和氧化铁
·氢氧化钙
·碳
·煤灰成分例如Al2O3，SiO2等
在还原区用CO还原Fe2O3和FeO过程中产生热已为公知，并且已经发现，因为由此的温度升高，在还原区可能产生过热。结果是还原产物结饼-公知为成团-因此使还原操作故障。
按照本发明进行操作可以避免这个问题，因为当将上述的粒状物加入到还原区时，同时出现下面的有益过程。
·吸热的布氏(Boudouard)反应，，会由粒状物的碳含量而促进。
·由加入的CaO形成的氢氧化钙的含量引发另外一个吸热反应(CaO的再形成)。
这两个吸热反应使有目的地限制在矿石还原反应过程中还原区的温度成为可能。结果是，防止了还原产物结饼(成团)，也提高了顶气的数量和质量。
从DE-A-4123626可知，来自于熔融聚集体的排出气体的过滤粉尘重新循环到熔融聚集体。然而，这些过滤粉尘不含有上述的组分，即在熔融聚集体中不可能出现上述有益过程。
按照本发明方法的另一优化实施方案，加入来自于冶金厂的铸锭车间除尘、特别是来自于实施该方法的装置、或来自与熔融气化区和/或另一个还原区接续相连的炼钢电炉除尘装置的氧化粉尘。
适宜的是，将团块或粒状物在再循环到还原区之前干燥。
由铁矿石、优选块状和/或球团状，和还可有助溶剂构成的炉料生产熔融生铁或熔融钢的预产品的装置，其中所述的装置包括：铁矿石的还原反应器；熔融气化器；熔融气化器中产生的还原气体的给料管道，该给料管道连接熔融气化器和还原反应器；还原反应器中产生的还原产物的输送管道，该输送管道连接还原反应器和熔融气化器；从还原反应器引出的配有一个洗涤器的顶气管道；向熔融气化器供碳载体和含氧气体的给料管道和设在熔融气化器上的生铁和渣的出口；和矿泥排放管道，它从洗涤器通向用来将至少一部分洗涤器中产生的矿泥造块的装置，特征在于矿泥的造块装置与还原反应器呈流道连接。
按照优化实施方案，在通入还原反应器的还原气体给料管道中设有用于至少一部分还原气体的第二个洗涤器。矿泥排放管道从该洗涤器通向一个用于将至少一部分在第二个洗涤器中产生的矿泥造块的装置，所述装置与还原反应器呈流道连接。
有益的是，与第二个洗涤器连接的矿泥排放管道和与第一个洗涤器连接的矿泥排放管道呈流道连接。
还可以，提供另一个的还原反应器来接受金属矿石，特别是另外的铁矿石或球团矿，该反应器包括还原气体给料管道、配有第三个洗涤器的出口气体排放管道、和在还原反应器中形成的还原产物的排放设备，其中第一个还原反应器的顶气排放管道通入去除CO2装置中，另一个还原反应器的还原气体给料管道从该去除CO2装置出发，并通向另外的还原反应器，其中矿泥排放管道从第三个洗涤器通入到一个用于将至少一部分在第三个洗涤器中产生的矿泥造块的装置，该装置与第一个还原反应器呈流道连接。
按照优化的实施方案，与第三个洗涤器连接的矿泥排放管道和与第一个和/或第三个洗涤器连接的矿泥排放管道呈流道连接。
优选的是，与第一个、第二个和/或第三个洗涤器连接的矿泥排放管道在到达矿泥造块装置之前，通向矿泥除水装置，该装置适合设计成倾析离心分离器。
适宜的是，将用于将矿泥造块的装置设计成一个两步混合和制粒的装置，并按照优化实施方案经由一个干燥装置与第一个还原反应器呈流道连接。
下面，借助于附图所描述的例举的实施方案详细地解释本发明，其中以纯粹的框图表述法，附图描述了一个用于实施本发明方法的装置的优化实施方案。
将大块的含氧化铁的炉料4，如铁矿石，还可有非煅烧的助熔剂5从上面通过进料管道3加入到设计为竖炉1的还原反应器中，即加入到它的固定床反应区2中。竖炉1与熔融气化器6连接，在熔融气化器中，还原气体产生自碳载体和含氧气体。该还原气体通过给料管道7供给到竖炉1，通过竖炉逆流通过炉料4。在进料管道7中，设有一个设计成洗涤器的气体净化和气体冷却装置8，通过该装置对至少一部分还原气体进行温度调节。
熔融气化器6有一条用于固体的、大块的碳载体10的给料管道9和用于含氧气体的给料管道11。在熔融气化器6中，在熔融气化器底部区域12收集熔融生铁13和熔融渣14，分别通过独立的出口15、16排出。
通过一个或多个输送管道17，例如借助于螺旋卸料器，将在竖炉1的还原区2中部分和/或完全还原成海绵铁的大块的炉料供给到熔融气化器6。在还原区2形成的顶气的排放管道18与竖炉1的上部相连。将该顶气导入同样设计成洗涤器的气体净化装置19，使其不含粉尘和水蒸气。
将在洗涤器19中产生的矿泥，和在洗涤器8中洗涤供给竖炉1的还原气体时产生的矿泥导入浓缩机20，将浓缩的矿泥通过输送管道21从浓缩机20供给到矿泥干燥装置22，例如倾析离心分离器。
将除水的矿泥与干燥的氧化的粉尘23，如矿石粉末和铸锭车间粉尘，和煤灰24混合。然后将该矿泥和粉尘的混合物进料到一个混合装置和制粒的装置25a，25b，在这里将生石灰26加入到除水的矿泥中以进一步降低剩余水分含量。在混合装置和制粒装置25a、25b中，以两步法进行矿泥、粉尘23、24和生石灰26的混合物的制粒以产生粒状物。采用该两步连续制粒技术，混合和制粒的工艺步骤在两个反应器中进行，两个反应器有不同的尺寸，并配有独立的驱动器和适合于一方面混合和另一方面制粒的混合和制粒工具。
通过输送管道27将粒状物进料到干燥装置28，随后经由用于大块含氧化铁的炉料4和助熔剂5的给料管道3，将其加入到竖炉1中。优选在制粒后的第三个机组中连续干燥粒状物。该机组设计成可加热的双套管，使其能够被加热。
按照本方法的另一优选实施方案(在图中用虚线表示)，对已在洗涤器19中净化的顶气进行CO2去除，例如在CO2洗涤器29或重整器中，然后可以作为另一个还原反应器30的还原气体，该还原反应器30用于接受金属矿石-在例示的实施方案中用来接受铁矿石或球团矿31。还可以将该还原气体进料到另一个还原反应器之前将其加热，但该情形没有在示例的实施方案中详细地表示出来。
将另一个还原反应器30同样设计成竖炉，并象第一个竖炉1一样根据逆流原理进行操作。在这个第二个竖炉30的固定床还原区32中，将块状和/或球团状的铁矿石同样直接被还原成海绵铁。矿石给料管道标注为33，海绵铁排放设备为34。
在出口气体洗涤器36中，同样将从第二个还原反应器30中通过管道35排出的出口气体进行净化和冷却以去除粉尘颗粒和降低水蒸气含量，于是，它可供给另外的用途。
在浓缩机37中，将在出口气体洗涤器36中产生的矿泥浓缩，并通过管道38将其送到输送管道21中。
用该方法，可以利用在洗涤来自还原区2的顶气和来自熔融气化区12的还原气体，和还可来自另一个还原区32的出口气体的过程中产生的所有矿泥，有利的是将矿泥形成的团块供给到还原区2中，对还原区2中进行的过程产生有益的影响。原因在于，因为碳在团块中一直存在，促进了在还原区2中的耗热布氏反应C+CO2→2CO的进程，由此可以有目的地限制在反应器2中的温度和防止还原产物结饼。
本发明不仅限于在附图中说明的示例的实施方案，还包括其他的实施方案。例如，通过各自独立的输送管道，将在洗涤器8、19和36中分离出的矿泥分别供给到还原区2，即还可以是分别在独立的矿泥除水装置除水或在独立的造块装置造块之后。这样，在加入到还原区2之前，可以将可能具有不同化学成分的矿泥进行有目的的处理。