本發(fā)明屬于直接還原煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)直接還原鐵的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

直接還原鐵(dri)又稱海綿鐵，是鐵礦石在低于熔化溫度下直接還原得到的含鐵產(chǎn)品。海綿鐵是一種廢鋼的代用品，是電爐煉純凈鋼、優(yōu)質(zhì)鋼不可缺少的雜質(zhì)稀釋劑，是轉(zhuǎn)爐煉鋼優(yōu)質(zhì)的冷卻劑，是發(fā)展鋼鐵冶金短流程不可或缺的原料。

生產(chǎn)直接還原鐵的工藝稱為直接還原法，屬于非高爐煉鐵工藝，分為氣基法和煤基法兩大類。其中，76％的直接還原鐵是通過(guò)氣基法生產(chǎn)的。氣基法采用還原氣(其主要成分為co和h2)還原鐵礦石，制備直接還原鐵。目前，還原氣主要以天然氣為原料制得?，F(xiàn)有的采用天然氣制備還原氣的工藝所需熱量多、設(shè)備昂貴，導(dǎo)致所得的直接還原鐵的成本也很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明首先提供了一種生產(chǎn)直接還原鐵的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

氣基豎爐，具有氧化物料入口、高溫還原氣入口、第一co2入口、爐頂氣出口和直接還原鐵出口；

洗滌器，具有爐頂氣入口和凈爐頂氣出口，所述爐頂氣入口與所述氣基豎爐的爐頂氣出口相連；

壓縮機(jī)，具有凈爐頂氣入口和壓縮爐頂氣出口，所述凈爐頂氣入口與所述洗滌器的凈爐頂氣出口相連；

脫硫脫碳塔，具有壓縮爐頂氣入口、第一還原氣出口和co2出口，所述壓縮爐頂氣入口與所述壓縮機(jī)的壓縮爐頂氣出口相連；

換熱器，具有h2入口、第二co2入口、高溫逆變換氣體入口、預(yù)熱混合氣體出口和低溫逆變換氣體出口，所述第二co2入口與所述脫硫脫碳塔的co2出口相連；

逆變換爐，具有預(yù)熱混合氣體入口、高溫逆變換氣體出口和燃料氣入口，所述預(yù)熱混合氣體入口與所述換熱器的預(yù)熱混合氣體出口相連，所述高溫逆變換氣體出口與所述換熱器的高溫逆變換氣體入口相連；

間冷器，具有低溫逆變換氣體入口、第二還原氣出口和冷凝水出口，所述低溫逆變換氣體入口與所述換熱器的低溫逆變換氣體出口相連；

加熱爐，具有低溫還原氣入口、燃料氣入口和高溫還原氣出口，所述低溫還原氣入口分別與所述脫硫脫碳塔的第一還原氣出口、所述間冷器的第二還原氣出口相連，所述燃料氣入口與所述洗滌器的凈爐頂氣出口相連，所述高溫還原氣出口與所述氣基豎爐的高溫還原氣入口相連。

進(jìn)一步地，所述脫硫脫碳塔的第一還原氣出口還與所述加熱爐的燃料氣入口相連。

進(jìn)一步地，所述逆變換爐的燃料氣入口與所述洗滌器的凈爐頂氣出口或所述脫硫脫碳塔的第一還原氣出口相連。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括co2馳放車間，所述co2馳放車間與所述氣基豎爐的第一co2入口相連。

進(jìn)一步地，所述換熱器還包括第三co2入口，所述第三co2入口與所述co2馳放車間相連。

本發(fā)明還提供了一種利用上述系統(tǒng)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，所述方法包括如下步驟：

準(zhǔn)備氧化物料、第一co2和h2；

將從所述氣基豎爐中排出的爐頂氣送入所述洗滌器中除塵、脫水，獲得凈爐頂氣；

將80％-90％的所述凈化爐頂氣送入所述壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，獲得壓縮爐頂氣；將剩下的10％-20％的所述凈化爐頂氣送入所述加熱爐中作為燃料使用；

將所述壓縮爐頂氣送入所述脫硫脫碳塔中，脫除爐頂氣中的硫化氫和二氧化碳，獲得第一還原氣和第二co2；

將所述第二co2送入所述換熱器中，并往所述換熱器中加入所述h2，所述第二co2和所述h2在所述換熱器中混合后被預(yù)熱為預(yù)熱混合氣體；

將所述預(yù)熱混合氣體送入所述逆變換爐中在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，獲得高溫逆變換氣體；

將所述高溫逆變換氣體送回所述換熱器中與所述第二co2和所述h2形成的混合氣體換熱，所述混合氣體被預(yù)熱，所述高溫逆變換氣體變?yōu)榈蜏啬孀儞Q氣體；

將所述低溫逆變換氣體送入所述間冷器中冷卻，除去所述低溫逆變換氣體中的水蒸氣，獲得第二還原氣；

將所述第一還原氣、所述第二還原氣送入所述加熱爐中進(jìn)行加熱，獲得高溫還原氣；

將所述高溫還原氣送入所述氣基豎爐中，用于還原所述氧化物料，獲得直接還原鐵；所述氣基豎爐采用所述第一co2進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封。

進(jìn)一步地，將1％-20％的所述第一還原氣作為燃料氣送入所述加熱爐中進(jìn)行燃燒，提供熱量；將剩下的80％-99％的所述第一還原氣送入所述加熱爐中進(jìn)行加熱，制備高溫還原氣。

進(jìn)一步地，所述逆變換爐使用的燃料氣為所述凈化爐頂氣或所述第一還原氣。

進(jìn)一步地，所述第一co2的泄入量為10-20標(biāo)立/dri。

進(jìn)一步地，所述催化劑為銅基催化劑或鐵基催化劑。

本發(fā)明采用爐頂氣作為原料，制備氣基豎爐用還原氣，爐頂氣的循環(huán)利用率在80％以上，提高了爐頂氣的利用價(jià)值，降低了還原氣的制備成本，且減少了對(duì)環(huán)境的污染。

其次，本發(fā)明的氣基豎爐采用co2進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封，不僅能起到良好的密封作用，同時(shí)降低了爐頂氣中n2的富集，因此可提高爐頂氣的循環(huán)利用率，且泄漏進(jìn)爐頂氣中的co2可作為后續(xù)逆變換工序的反應(yīng)原料。

進(jìn)一步地，本發(fā)明采用逆變換爐制備還原氣，所用的逆變換爐只需裝填廉價(jià)催化劑即可獲得高品質(zhì)的還原氣，既減少了投資，又降低了能耗。本發(fā)明制得的還原氣的還原能力強(qiáng)，還原氣中co和h2的含量高于85％，由其制得的直接還原鐵的品質(zhì)高。

此外，本發(fā)明的爐頂氣經(jīng)過(guò)脫硫脫碳處理后再循環(huán)利用，因此本發(fā)明提供的工藝可用于還原高硫氧化物球團(tuán)。

本發(fā)明可用于工業(yè)化生產(chǎn)裝置，特別是大中型工業(yè)試驗(yàn)裝置。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的一種直接還原鐵的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的一種利用上述系統(tǒng)制備直接還原鐵的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供的生產(chǎn)直接還原鐵的系統(tǒng)包括：氣基豎爐1、洗滌器2、壓縮機(jī)3、脫硫脫碳塔4、換熱器5、逆變換爐6、間冷器7、加熱爐8和co2馳放車間9。

氣基豎爐1具有氧化物料入口、高溫還原氣入口、第一co2入口、爐頂氣出口和直接還原鐵出口。

洗滌器2具有爐頂氣入口和凈爐頂氣出口，爐頂氣入口與氣基豎爐1的爐頂氣出口相連。

壓縮機(jī)3具有凈爐頂氣入口和壓縮爐頂氣出口，凈爐頂氣入口與洗滌器2的凈爐頂氣出口相連。

脫硫脫碳塔4具有壓縮爐頂氣入口、第一還原氣出口和co2出口，壓縮爐頂氣入口與壓縮機(jī)3的壓縮爐頂氣出口相連。

換熱器5具有h2入口、第二co2入口、第三co2入口、高溫逆變換氣體入口、預(yù)熱混合氣體出口和低溫逆變換氣體出口，第二co2入口與脫硫脫碳塔4的co2出口相連。

逆變換爐6具有預(yù)熱混合氣體入口、高溫逆變換氣體出口和燃料氣入口，預(yù)熱混合氣體入口與換熱器5的預(yù)熱混合氣體出口相連，高溫逆變換氣體出口與換熱器5的高溫逆變換氣體入口相連，燃料氣入口分別與洗滌器2的凈爐頂氣出口和脫硫脫碳塔4的第一還原氣出口相連。

間冷器7具有低溫逆變換氣體入口、第二還原氣出口和冷凝水出口，低溫逆變換氣體入口與換熱器5的低溫逆變換氣體出口相連。

加熱爐8具有低溫還原氣入口、燃料氣入口和高溫還原氣出口，低溫還原氣入口分別與脫硫脫碳塔4的第一還原氣出口、間冷器7的第二還原氣出口相連，燃料氣入口分別與洗滌器2的凈爐頂氣出口和脫硫脫碳塔4的第一還原氣出口相連，高溫還原氣出口與氣基豎爐1的高溫還原氣入口相連。

co2馳放車間9分別與氣基豎爐1的第一co2入口和換熱器5的第三co2入口相連。

爐頂氣中含有n2，為了防止n2無(wú)限制循環(huán)，因此需要排出一部分爐頂氣。本發(fā)明將洗滌器2的凈爐頂氣和脫硫脫碳塔4的第一還原氣排出一部分，并將其作為燃料氣供逆變換爐6和加熱爐8使用。圖1中，逆變換爐6和加熱爐8的燃料氣入口同時(shí)與洗滌器2的凈爐頂氣出口和脫硫脫碳塔4的第一還原氣出口相連。需要說(shuō)明的是，逆變換爐6的燃料氣入口或加熱爐8的燃料氣入口也可單獨(dú)與洗滌器2的凈爐頂氣出口或脫硫脫碳塔4的第一還原氣出口相連。

本發(fā)明的co2馳放車間9可以是煤化工廠或石油化工廠的co2馳放車間，本發(fā)明將其變害為寶用于生產(chǎn)還原劑co，可極大的降低還原系統(tǒng)產(chǎn)生的co2排放。

換熱器5設(shè)置第三co2入口的目的是為了往系統(tǒng)中加入新的co2，以制備更多的co。顯而易見(jiàn)的，換熱器5也可以不設(shè)第三co2入口，此時(shí)，制備第二還原氣的co2可全是從脫硫脫碳塔4排出的第二co2。

本發(fā)明采用爐頂氣作為原料，制備氣基豎爐用還原氣，爐頂氣的循環(huán)利用率在80％以上，提高了爐頂氣的利用價(jià)值，降低了還原氣的制備成本，且減少了對(duì)環(huán)境的污染。

進(jìn)一步地，本發(fā)明采用逆變換爐制備還原氣，所用的逆變換爐只需裝填廉價(jià)催化劑即可獲得高品質(zhì)的還原氣，既減少了投資，又降低了能耗。本發(fā)明制得的還原氣的還原能力強(qiáng)，還原氣中co和h2的含量高于85％，由其制得的直接還原鐵的品質(zhì)高。

此外，本發(fā)明的爐頂氣經(jīng)過(guò)脫硫脫碳處理后再循環(huán)利用，因此本發(fā)明提供的工藝可用于還原高硫氧化物球團(tuán)。

本發(fā)明可用于工業(yè)化生產(chǎn)裝置，特別是大中型工業(yè)試驗(yàn)裝置。

如圖2所示，本發(fā)明提供的利用上述系統(tǒng)生產(chǎn)直接還原鐵的方法，包括如下步驟：

1)準(zhǔn)備氧化物料、第一co2、第三co2和h2。

2)將從氣基豎爐1中排出的爐頂氣送入洗滌器2中除塵、脫水，獲得凈爐頂氣。

3)將80％-90％的凈化爐頂氣送入壓縮機(jī)3進(jìn)行壓縮，獲得壓縮爐頂氣；將剩下的10％-20％的凈化爐頂氣送入逆變換爐6和加熱爐8中作為燃料氣使用。

4)將壓縮爐頂氣送入脫硫脫碳塔4中，脫除爐頂氣中的硫化氫和二氧化碳，獲得第一還原氣和第二co2。

5)將第二co2送入換熱器5中，并往換熱器中加入h2和第三co2，第二co2、第三co2和h2在換熱器5中混合后被預(yù)熱為預(yù)熱混合氣體。

6)將預(yù)熱混合氣體送入逆變換爐6中在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，獲得高溫逆變換氣體。

7)將高溫逆變換氣體送回?fù)Q熱器5中與第二co2、第三co2和h2形成的混合氣體換熱，混合氣體被預(yù)熱，高溫逆變換氣體變?yōu)榈蜏啬孀儞Q氣體。

8)將低溫逆變換氣體送入間冷器7中冷卻，除去低溫逆變換氣體中的水蒸氣，獲得第二還原氣。

9)將1％-20％的第一還原氣作為燃料氣送入逆變換爐6和加熱爐8中進(jìn)行燃燒，提供熱量。

10)將第二還原氣和剩下的80％-99％的第一還原氣送入加熱爐8中進(jìn)行加熱，獲得高溫還原氣。

11)將高溫還原氣送入氣基豎爐1中，用于還原氧化物料，獲得直接還原鐵。

本發(fā)明中，氣基豎爐1采用co2(本發(fā)明中將其稱為第一co2)進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封，不僅能起到良好的密封作用，同時(shí)降低了爐頂氣中n2的富集，因此可提高爐頂氣的循環(huán)利用率，且泄漏進(jìn)爐頂氣中的co2可作為后續(xù)逆變換工序的反應(yīng)原料。第一co2來(lái)源于co2馳放車間。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，第一co2的泄入量為10-20標(biāo)立/dri。

第三co2也來(lái)源于co2馳放車間，同前所述，也可不往換熱器5中加入第三co2。

同前所述，逆變換爐6或加熱爐8所用的燃料氣也可只是凈化爐頂氣或第一還原氣中的一種。

本發(fā)明制得的直接還原鐵的金屬化率高于90％。

co2和h2在催化劑的作用下進(jìn)行如下反應(yīng)(本發(fā)明亦將其稱為逆變換反應(yīng))：

co2+h2＝co+h2o

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，第二co2、第三co2和h2的體積比為(15-30)：(0.1-15)：(65-80)。

co2和h2的逆變換反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，但由于采用了高溫逆變換氣體預(yù)熱進(jìn)入逆變換爐6的co2和h2，因此，co2和h2在進(jìn)行逆變換反應(yīng)時(shí)所需的熱量不用太多。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，混合氣體被預(yù)熱至400℃-650℃。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)熱混合氣體在逆變換爐6中的反應(yīng)溫度為500℃-700℃。

本發(fā)明采用逆變換爐制備還原氣，所用的逆變換爐只需裝填廉價(jià)催化劑即可獲得高品質(zhì)的還原氣。既能減少投資，又能降低能耗。本發(fā)明制得的還原氣的還原能力強(qiáng)，還原氣中co和h2的含量高于85％。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，催化劑為銅基催化劑或鐵基催化劑。

還原氣中的co和h2的總含量越高越好，co2和水蒸氣的含量越低越好。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，高溫還原氣的水蒸氣的含量≤3.5％。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，高溫還原氣中的co2的含量≤4.5％。

在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，第二還原氣和第一還原氣的摩爾比為0.4:1-0.6:1時(shí)，獲得的混合還原氣中h2/co的比值為1.5-1.9，用其制得的直接還原鐵的金屬化率高。

制備直接還原鐵的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此，還原氣在使用前需加熱，然后再送入氣基豎爐中。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，送入氣基豎爐前，優(yōu)選將還原氣加熱至800℃-1000℃。

本發(fā)明使用的第一co2、第三co2和h2的純度均≥90％，其他成分為n2。

需要說(shuō)明的是，除特別指明外，本發(fā)明所有提及的氣體的百分含量均為體積含量，氣體的百分比均為體積百分比。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測(cè)方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測(cè)方法。

實(shí)施例1

本實(shí)施例生產(chǎn)直接還原鐵的具體過(guò)程如下：

(1)制備還原氣：

1)制備第一還原氣：

將從氣基豎爐1中排出的爐頂氣送入洗滌器2中除塵、脫水，獲得凈爐頂氣。

將80％的凈爐頂氣送入壓縮機(jī)3中進(jìn)行壓縮，獲得壓縮爐頂氣。

將壓縮爐頂氣送入脫硫脫碳塔4中，脫除爐頂氣中的硫化氫和二氧化碳，獲得第一還原氣、第二co2。第二co2與第一還原氣的體積比為1:9。

2)制備第二還原氣：

準(zhǔn)備第一co2、第三co2和h2；第一co2、第三co2來(lái)自co2馳放車間9，co2馳放車間9為石油化工廠co2馳放車間；第一co2、第三co2和h2的純度為95％，其余成分為n2。

將第二co2送入換熱器5中，并往換熱器中加入第三co2和h2，第二co2、第三co2和h2在換熱器5中混合后被預(yù)熱為預(yù)熱混合氣體。第二co2、第三co2和h2的體積比為30：0.1：70，獲得的預(yù)熱混合氣體的溫度為400℃。

將預(yù)熱混合氣體送入逆變換爐6中在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，獲得高溫逆變換氣體。預(yù)熱混合氣體在逆變換爐6中的反應(yīng)溫度為500℃，逆變換爐6所用的催化劑為銅基催化劑。

將高溫逆變換氣體送回?fù)Q熱器5中與第二co2、第三co2和h2形成的混合氣體換熱，混合氣體被預(yù)熱，高溫逆變換氣體變?yōu)榈蜏啬孀儞Q氣體。

將低溫逆變換氣體送入間冷器7中冷卻，除去低溫逆變換氣體中的水蒸氣，獲得第二還原氣。

(2)制備直接還原鐵

準(zhǔn)備全鐵品位為62％的氧化球團(tuán)；

將第一還原氣和第二還原氣送入加熱爐8中混合后加熱至1000℃，獲得高溫還原氣。第二還原氣和第一還原氣的摩爾比為0.4:1；高溫還原氣中co和h2的含量為90％，h2/co的比值為1.5；高溫還原氣中水蒸氣的含量為3.5％，co2的含量為4.5％。加熱爐8使用的燃料氣為剩下的20％的凈爐頂氣。

將高溫還原氣送入氣基豎爐1中還原上述氧化球團(tuán)，制備直接還原鐵。氣基豎爐1采用第一co2進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封，第一co2的泄入量為20標(biāo)立/dri。

制得的直接還原鐵的金屬化率為93％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例生產(chǎn)直接還原鐵的具體過(guò)程如下：

(1)制備還原氣：

1)制備第一還原氣：

將從氣基豎爐1中排出的爐頂氣送入洗滌器2中除塵、脫水，獲得凈爐頂氣。

將90％的凈爐頂氣送入壓縮機(jī)3中進(jìn)行壓縮，獲得壓縮爐頂氣。

將壓縮爐頂氣送入脫硫脫碳塔4中，脫除爐頂氣中的硫化氫和二氧化碳，獲得第一還原氣、第二co2。第二co2與第一還原氣的體積比為1:4。

2)制備第二還原氣：

準(zhǔn)備第一co2和h2；第一co2來(lái)自co2馳放車間9，co2馳放車間9為煤化工廠co2馳放車間；第一co2和h2的純度為99％，其余成分為n2。

將第二co2送入換熱器5中，并往換熱器中加入h2，第二co2和h2在換熱器5中混合后被預(yù)熱為預(yù)熱混合氣體。第二co2和h2的體積比為20：80，獲得的預(yù)熱混合氣體的溫度為650℃。

將預(yù)熱混合氣體送入逆變換爐6中在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，獲得高溫逆變換氣體。預(yù)熱混合氣體在逆變換爐6中的反應(yīng)溫度為700℃，逆變換爐6所用的催化劑為鐵基催化劑。

將高溫逆變換氣體送回?fù)Q熱器5中與第二co2和h2形成的混合氣體換熱，混合氣體被預(yù)熱，高溫逆變換氣體變?yōu)榈蜏啬孀儞Q氣體。

將低溫逆變換氣體送入間冷器7中冷卻，除去低溫逆變換氣體中的水蒸氣，獲得第二還原氣。

(2)制備直接還原鐵

準(zhǔn)備全鐵品位為65％的氧化球團(tuán)；

將第二還原氣和99％的第一還原氣送入加熱爐8中混合后加熱至800℃，獲得高溫還原氣。第二還原氣和第一還原氣的摩爾比為0.6:1；高溫還原氣中co和h2的含量為91％，h2/co的比值為1.9；高溫還原氣中水蒸氣的含量為2.3％，co2的含量為4％。加熱爐8使用的燃料氣為剩下的10％凈爐頂氣和1％第一還原氣。

將高溫還原氣送入氣基豎爐1中還原上述氧化球團(tuán)，制備直接還原鐵。氣基豎爐1采用第一co2進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封，第一co2的泄入量為10標(biāo)立/dri。

制得的直接還原鐵的金屬化率為94％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例生產(chǎn)直接還原鐵的具體過(guò)程如下：

(1)制備還原氣：

1)制備第一還原氣：

將從氣基豎爐1中排出的爐頂氣送入洗滌器2中除塵、脫水，獲得凈爐頂氣。

將85％的凈爐頂氣送入壓縮機(jī)3中進(jìn)行壓縮，獲得壓縮爐頂氣。

將壓縮爐頂氣送入脫硫脫碳塔4中，脫除爐頂氣中的硫化氫和二氧化碳，獲得第一還原氣、第二co2。第一還原氣與第二co2的體積比為1:6。

2)制備第二還原氣：

準(zhǔn)備第一co2、第三co2和h2；第一co2、第三co2來(lái)自co2馳放車間9，co2馳放車間9為石油化工廠co2馳放車間；第一co2、第三co2和h2的純度為97％，其余成分為n2。

將第二co2送入換熱器5中，并往換熱器中加入第三co2和h2，第二co2、第三co2和h2在換熱器5中混合后被預(yù)熱為預(yù)熱混合氣體。第二co2、第三co2和h2的體積比為15：15：65，獲得的預(yù)熱混合氣體的溫度為500℃。

將預(yù)熱混合氣體送入逆變換爐6中在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，獲得高溫逆變換氣體。預(yù)熱混合氣體在逆變換爐6中的反應(yīng)溫度為600℃，逆變換爐6所用的催化劑為銅基催化劑。

將高溫逆變換氣體送回?fù)Q熱器5中與第二co2、第三co2和h2形成的混合氣體換熱，混合氣體被預(yù)熱，高溫逆變換氣體變?yōu)榈蜏啬孀儞Q氣體；

將低溫逆變換氣體送入間冷器7中冷卻，除去低溫逆變換氣體中的水蒸氣，獲得第二還原氣。

(2)制備直接還原鐵

準(zhǔn)備全鐵品位為63％的氧化球團(tuán)；

將第二還原氣和80％的第一還原氣送入加熱爐8中混合后加熱至900℃，獲得高溫還原氣。第二還原氣和第一還原氣的摩爾比為0.5:1；高溫還原氣中co和h2的含量為88％，h2/co的比值為1.7；高溫還原氣中水蒸氣的含量為2.3％，co2的含量為3.5％。加熱爐8使用的燃料氣為洗滌器2排出的馳放氣。

將高溫還原氣送入氣基豎爐1中還原上述氧化球團(tuán)，制備直接還原鐵。氣基豎爐1采用第一co2進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封，第一co2的泄入量為15標(biāo)立/dri。

逆變換爐6和加熱爐8使用的燃料氣為剩下的15％凈爐頂氣和20％第一還原氣。

制得的直接還原鐵的金屬化率為92％。

綜上，本發(fā)明采用爐頂氣作為原料制備氣基豎爐用還原氣，爐頂氣的循環(huán)利用率在80％以上，提高了爐頂氣的利用價(jià)值，降低了還原氣的制備成本，且減少了對(duì)環(huán)境的污染。

其次，本發(fā)明的氣基豎爐采用co2進(jìn)行動(dòng)態(tài)密封，不僅能起到良好的密封作用，同時(shí)降低了爐頂氣中n2的富集，因此可提高爐頂氣的循環(huán)利用率，且泄漏進(jìn)爐頂氣中的co2可作為后續(xù)逆變換工序的反應(yīng)原料。

進(jìn)一步地，本發(fā)明采用逆變換爐制備還原氣，所用的逆變換爐只需裝填廉價(jià)催化劑即可獲得高品質(zhì)的還原氣，既減少了投資，又降低了能耗。本發(fā)明制得的還原氣的還原能力強(qiáng)，還原氣中co和h2的含量高于85％，由其制得的直接還原鐵的品質(zhì)高。

此外，本發(fā)明的爐頂氣經(jīng)過(guò)脫硫脫碳處理后再循環(huán)利用，因此本發(fā)明提供的工藝可用于還原高硫氧化物球團(tuán)。

本發(fā)明可用于工業(yè)化生產(chǎn)裝置，特別是大中型工業(yè)試驗(yàn)裝置。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。