[发明专利]一种煤制气直接还原一步法制取纯净钢的方法

摘要

一种煤制气直接还原一步法制取纯净钢的方法，是将低煤阶煤中温热解成焦油、热解煤气和海绵状固定碳，以海绵状固定碳与水蒸气反应制取还原气通入铁球团或块矿中，将其中的铁选择性还原得到纯净海绵铁，装入电炉冶炼得到纯净液态钢，同时利用热解煤气作为低煤阶煤热解、海绵状固定碳气化反应、铁球团或块矿选择性气基直接还原的加热用能源。本发明方法极大限度地提取了低煤阶煤中的焦油和热解煤气，并由海绵状固定碳制取还原气成为全流程的副产品，整个冶炼流程的能源成本几近于零，选择性还原过程中只还原铁而不还原其他元素，为制取纯净钢奠定了基础，也使得传统电炉冶炼工序中的氧化期和还原期同时消失，用更加简洁的流程获得了纯净钢。

主权项

一种煤制气直接还原一步法制取纯净钢的方法，是使用低煤阶煤作为还原铁球团或块矿的能源和还原剂，按照下述方法制取纯净钢：将低煤阶煤在煤热解炉中以50～200℃/min的中等升温速率升温至500～800℃进行热解，以获取海绵状固定碳，并副产热解煤气和焦油；向气化炉内的海绵状固定碳中通入水蒸气，在800～1100℃下进行气化反应，制取得到(CO+H2)体积含量≥85%的还原气；控制还原竖炉还原段温度为700～1000℃，使铁球团或块矿通过还原竖炉并在还原段停留够需要的还原时间，与通入还原竖炉中的还原气进行选择性气基直接还原，得到还原产物；得到的还原产物在电炉中进行熔炼后，一步法得到纯净钢；其中，所述的还原时间根据下述公式确定：tf为铁球团或块矿在还原竖炉还原段的停留时间，s；P总为还原气的总压强，pa；T为还原竖炉还原段的温度，K；r0为铁球团或块矿的半径，m；kd为还原气在温度T时的传质系数，m/s；Deff为温度T时(CO+H2)在铁球团或块矿中的平均有效扩散系数，m2/s；krea为温度T时界面反应表观速率常数，m/s；为还原气中(CO+H2)的摩尔分数；；分别为铁球团或块矿中的质量分数；ρ为铁球团或块矿的密度，Kg/m3；。