一种铁矿粉零碳流态化还原的方法

技术特征：
1.一种铁矿粉零碳流态化还原的方法，所述方法包括燃烧预热工序(1)、流态化还原工序(2)、净化除尘工序(3)、储热工序(4)、固体氧化物电解池电解工序(5)、氢气增压工序(6)、氧气增压工序(7)及冷却工序(8)，具体包括以下步骤：1)在燃烧预热工序(1)中，来自净化除尘工序(3)的部分净化尾气与来自氢气增压工序(6)的部分热氢气、来自氧气增压工序(7)的热氧气及通入的补充空气燃烧，预热0.1-5mm的铁矿粉，得到热矿粉；2)在流态化还原工序(2)中，热矿粉经来自氢气增压工序(6)的热氢气在600-900℃下还原，得到热还原矿和含尘尾气；3)在净化除尘工序(3)中，含尘尾气经净化除尘并补充水，得到净化尾气，部分净化尾气送燃烧预热工序(1)，其余净化尾气送储热工序(4)；4)在固体氧化物电解池电解工序(5)中，来自储热工序(4)的温度稳定的氢气水蒸汽混合气在电能作用下经固体氧化物电解池在600-900℃下电解，得到热氢气和热氧气，热氢气送氢气增压工序(6)，热氧气送氧气增压工序(7)；5)在冷却工序(8)中，来自流态化还原工序(2)的热还原矿经冷却，得到直接还原铁。2.根据权利要求1所述的一种铁矿粉零碳流态化还原的方法，其特征在于，所述铁矿粉为铁精矿粉。3.根据权利要求1或2所述的一种铁矿粉零碳流态化还原的方法，其特征在于，所述流态化还原工序(2)中，还原时间为0.5-2h，还原压力为0.1-1mpa。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种铁矿粉零碳流态化还原的方法，其特征在于，所述储热工序(4)中，储热技术为相变储热，储热材料为熔盐类、金属合金类中的一种或两种组合。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种铁矿粉零碳流态化还原的方法，其特征在于，所述固体氧化物电解池电解工序(5)中，固体氧化物电解池的电解质材料为y2o3稳定的zro2基电解质，固体氧化物电解池的阴极材料为ni掺杂的y2o3稳定的zro2金属陶瓷，固体氧化物电解池的阳极材料为钙钛矿型氧化物基材料。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种铁矿粉零碳流态化还原的方法，其特征在于，所述氢气增压工序(6)中，热氢气出口压力为0.11-1.1mpa。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种铁矿粉零碳流态化还原的方法，其特征在于，所述氧气增压工序(7)中，热氧气出口压力为0.11-1.1mpa。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种铁矿粉零碳流态化还原的方法，其特征在于，所述冷却工序(8)中，直接还原铁的金属化率不低于92％。

技术总结
本发明属于化工、冶金领域，公开了一种铁矿粉零碳流态化还原的方法。本方法通过将铁矿粉流态化还原与固体氧化物电解池制氢耦合，电解产生的高温氢气用作还原剂和燃料，同时还原产生的高温水蒸汽循环用于固体氧化物电解池制氢，增强电解系统与还原系统的工艺匹配性，提升过程能效；通过还原尾气与高温水蒸汽电解副产的热氧气燃烧预热铁矿粉，同时通入部分热氢气燃烧补热，提高气体利用率和系统能量利用率；通过高温储热技术稳定氢气水蒸汽混合气温度，提高固体氧化物电解池使用寿命。本方法工艺可行性强，环境友好，资源利用率、能量利用率和反应效率高，具有良好的经济效益和社会效益。益。益。


技术研发人员：杜占 朱庆山 范川林 潘锋
受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所
技术研发日：2021.05.13
技术公布日：2022/11/15