ES3064672T3

ES3064672T3 - Method and system for producing direct reduced metal

Info

Publication number: ES3064672T3
Application number: ES22767596T
Authority: ES
Inventors: Hans Murray
Original assignee: Greeniron H2 AB
Current assignee: Greeniron H2 AB
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2022-03-04
Publication date: 2026-04-28
Anticipated expiration: 2042-03-04
Also published as: MX2023010481A; US20240150859A1; PT4305214T; CL2023002626A1; CA3173013A1; FI4305214T3; EP4305214A4; CN117043361A; EP4305214B1; SE2150290A1; KR20230156714A; JP2024509575A; PL4305214T3; EP4305214A1; JP7805370B2; SE544879C2; AU2022232424A1; BR112023017547A2; WO2022191754A1

Abstract

43 Resumen Método para producir material metálico de reducción directa (106) en un proceso continuo, en el que el gas hidrógeno y el gas inerte circulan en respectivos circuitos de gas de bucle cerrado primero y segundo a través de diferentes estaciones de conexión de gas respectivas (130,140120-122,150-151), 5 que comprende para hornos móviles individuales (101): a) cargar el material metálico (106) en el horno; b) mover y conectar el horno a una estación de conexión de gas inerte; c) suministrar gas inerte calentado al horno; d) desconectar el horno; 10 e) mover y conectar el horno a una estación de conexión de gas hidrógeno; f) suministrar gas hidrógeno calentado al horno; g) desconectar el horno; h) mover y conectar el horno a una estación de conexión de gas inerte; i) suministrar gas inerte enfriado al horno; 15 j) desconectar el horno; y k) descargar el material metálico. La invención también se refiere a un sistema. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Método y sistema para producir metal de reducción directa

[0003] La presente invención se refiere a un método y un sistema para producir metal de reducción directa y, en particular, hierro de reducción directa (también conocido como hierro esponja), pero con un contenido de carbono muy reducido. En particular, la presente invención se refiere a la reducción directa de mena metálica y óxidos metálicos bajo una atmósfera de hidrógeno controlada para producir dicho metal de reducción directa. La invención puede además utilizarse para producir metal reducido directamente carburizado, mediante el suministro de un gas que contenga carbono como parte del mismo proceso, para carburizar el material metálico reducido.

[0004] La producción de metal reducido directamente utilizando hidrógeno como agente reductor es bien conocida como tal. Por ejemplo, en SE7406174-8, SE7406175-5, SE 2050356 A1 y CN 111440914 A se describen métodos en los que una carga de mineral metálico se somete a una atmósfera de hidrógeno que circula a través de dicha carga, lo que da como resultado su reducción para formar metal puro reducido directamente.

[0005] Asimismo, en la solicitud sueca publicada SE1950403-4 y, además, en las solicitudes suecas SE1951070-0 y SE2050771-1, que no habían sido publicadas en la fecha de prioridad de la presente solicitud, se divulgan procedimientos para la reducción directa de material metálico bajo una atmósfera cerrada de hidrógeno, así como para la carburación de dicho material metálico reducido directamente.

[0006] La presente invención proporciona una manera de realizar dicha reducción y posible carburización a mayor escala. En concreto, estos métodos anteriores funcionan bien para la producción por lotes de metal de reducción directa. Para aumentar la producción, se pueden usar varios hornos más pequeños en paralelo. Además, la producción puede automatizarse en gran medida, como se describe en dichas solicitudes de patente suecas.

[0007] Sin embargo, teniendo en cuenta el escalado de la producción, existe una necesidad de una manera más fácilmente escalable, flexible y robusta de lograr dicha reducción directa de material metálico. Dicho proceso debería ser totalmente automatizable y estar dispuesto para gestionar requisitos de producción temporales o permanentes variables a bajo coste.

[0008] La presente invención resuelve los problemas descritos anteriormente.

[0009] Por lo tanto, la invención se refiere a un método para producir material metálico reducido directamente en un proceso continuo, comprendiendo el método la circulación de gas hidrógeno en un primer circuito de gas en bucle cerrado mediante, utilizando un primer sistema de válvulas, la circulación selectiva de gas hidrógeno a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas hidrógeno; comprendiendo además el método la circulación de un gas inerte en un segundo circuito de gas en bucle cerrado mediante, utilizando un segundo sistema de válvulas, la circulación selectiva de gas inerte a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas inerte; comprendiendo además el método los siguientes pasos, realizados para cada uno de una pluralidad de hornos móviles individuales: a) cargar una cantidad de material metálico que se va a reducir en el horno móvil; b) mover el horno móvil hasta la primera de las estaciones de conexión de gas inerte y conectarlo a esta; c) suministrar gas inerte calentado al horno móvil, de modo que el material metálico sea calentado por el gas inerte calentado que circula alrededor del material metálico dentro del horno móvil; d) desconectar el horno móvil de dicha primera estación de conexión de gas inerte; e) trasladar el horno móvil a la primera de dichas estaciones de conexión de gas hidrógeno y conectarlo a esta; f) suministrar gas hidrógeno calentado al horno móvil, de modo que el material metálico sea reducido por el gas hidrógeno calentado que circula por el material metálico dentro del horno móvil; g) desconectar el horno móvil de dicha primera estación de conexión de gas hidrógeno; h) mover el horno móvil a la segunda de dichas estaciones de conexión de gas inerte y conectarlo a esta; i) suministrar gas inerte enfriado al horno móvil, de modo que el material metálico se enfríe mediante el gas inerte enfriado que circula por el material metálico dentro del horno móvil; j) desconectar el horno móvil de dicha segunda estación de conexión de gas inerte; y k) descargar el material metálico reducido y enfriado del horno móvil.

[0010] La invención también se refiere a un sistema para producir material metálico de reducción directa en un proceso continuo. El sistema de la presente invención se divulga en la reivindicación adjunta 15 y comprende medios de circulación para hacer circular gas de hidrógeno en un primer circuito de gas en bucle cerrado, comprendiendo el sistema un primer sistema de válvulas, dispuesto para hacer circular selectivamente gas de hidrógeno a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas de hidrógeno comprendidas en el sistema, comprendiendo además el sistema medios de circulación, dispuestos para hacer circular un gas inerte en un segundo circuito de gas en bucle cerrado, comprendiendo el sistema un segundo sistema de válvulas, dispuesto para hacer circular selectivamente gas inerte a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas inerte comprendidas en el sistema, comprendiendo además el sistema una pluralidad de hornos móviles individuales, estando el sistema dispuesto para: a) cargar una cantidad de material metálico que se va a reducir en un horno móvil; b) mover el horno móvil hasta la primera de dichas estaciones de conexión de gas inerte y conectarlo a esta; c) proporcionar gas inerte calentado al horno móvil, de modo que el material metálico sea calentado por el gas inerte calentado que circula alrededor del material metálico dentro del horno móvil; d) desconectar el horno móvil de dicha primera estación de conexión de gas inerte; e) mover el horno móvil a la primera de dichas estaciones de conexión de gas hidrógeno y conectarlo a esta; f) suministrar gas hidrógeno calentado al horno móvil, de modo que el material metálico sea reducido por el gas hidrógeno calentado que circula por el material metálico dentro del horno móvil; g) desconectar el horno móvil de dicha primera estación de conexión de gas hidrógeno; h) mover el horno móvil a la segunda estación de conexión de gas inerte y conectarlo a esta; i) suministrar gas inerte enfriado al horno móvil, de modo que el material metálico se enfríe mediante el gas inerte enfriado que circula por el material metálico dentro del horno móvil; j) desconectar el horno móvil de la segunda estación de conexión de gas inerte; y k) descargar el material metálico reducido y enfriado del horno móvil. A continuación, la invención se describirá en detalle, con referencia a realizaciones ejemplificativas de la invención y a los dibujos adjuntos, en los que:

[0011] La Figura 1 es una visión general de un sistema según la presente invención, dispuesto para realizar un método según la presente invención, e ilustrando específicamente un flujo de gas inerte para calentamiento y refrigeración de un material metálico cargado en un horno móvil;

[0012] La Figura 2 es una visión general correspondiente a la Figura 1, pero ilustrando específicamente un flujo para refrigeración de un material metálico cargado;

[0013] La Figura 3 es una visión general correspondiente a la Figura 1, pero ilustrando específicamente un flujo para calentamiento de un material metálico cargado;

[0014] La Figura 4 es una visión general correspondiente a la Figura 1, pero ilustrando específicamente un flujo de gas de hidrógeno para reducción de un material metálico cargado;

[0015] La Figura 5 es una visión general correspondiente a la Figura 1, pero ilustrando específicamente un flujo de gas de hidrógeno para sinterización de un material metálico cargado;

[0016] La Figura 6 es una vista simplificada de una conexión entre un horno móvil y una estación de conexión;

[0017] La Figura 7 es una vista simplificada de un horno móvil; y,

[0018] La Figura 8 es un diagrama de flujo que ilustra un método de acuerdo con la presente invención.

[0019] Las Figuras 1-7 comparten los mismos numerales de referencia para las mismas partes o las correspondientes. Se observa que las figuras 1 a 5 ilustran un sistema 100 según la presente invención desde diferentes perspectivas, y que estas figuras difieren en detalles por razones de claridad en cada figura individual.

[0020] Las soluciones conocidas anteriormente (a las que se hace referencia en las solicitudes de patente suecas mencionadas anteriormente) se centran todas en realizar un proceso completo, que incluye el precalentamiento, la reducción y la refrigeración en un único y mismo horno fijo. La eficiencia del proceso se lograba usando una sobrepresión dentro del horno en cuestión; la colocación de un intercambiador de calor gas-gas en conexión directa al horno y, en particular, en conexión directa a su fondo de horno; y usando elementos de calentamiento dentro de la cámara del horno calentada. Además, las soluciones conocidas anteriormente lograban flexibilidad en la producción mediante el uso de varios de dichos hornos en paralelo, y también mediante la explotación de mecanismos que aumentaban la eficiencia térmica entre dichos hornos fijos.

[0021] Dichas soluciones funcionan bien para instalaciones más pequeñas. Sin embargo, en instalaciones con mayores rendimientos, esto no siempre es así.

[0022] Para una instalación mayor, como la presente, resulta conveniente no utilizar un espacio de horno que opere a presión atmosférica o únicamente con un ligero sobrepresión (como, como máximo, un 50 % de sobrepresión, o incluso como máximo un 10 % de sobrepresión con respecto a la presión atmosférica). Aunque una mayor sobrepresión da como resultado una relación favorable entre el hidrógeno y el vapor de agua, y aunque entonces es posible lograr una reducción rápida incluso con una recirculación de gas pequeña, el uso de una presión menor ha demostrado ser posible y también representa un coste menor.

[0023] A una temperatura de reducción de aproximadamente 550 °C, se necesita una sobretemperatura de aproximadamente 100 °C. El requisito real de hidrógeno se proporciona de acuerdo con lo siguiente (teniendo en cuenta la relación entre gas de hidrógeno y vapor de agua a cada temperatura en cuestión):

[0024] Temperatura de reducción (°C): 550 600 650

[0025] Gas de hidrógeno (%): 80 75 72,5

[0026] Vapor de agua (%): 20 25 27,5

[0027] Usando 600°C como un valor de temperatura media, y tomando el ejemplo específico de hematita (Fe<2>O<3>), se requieren teóricamente 421 Nm<3>de gas de hidrógeno por tonelada en equilibrio, y se forma un 25% de vapor de agua. Esto significa que se requiere un total de 1684 Nm<3>de gas de hidrógeno por tonelada para la reducción completa. Para el caso correspondiente de magnetita (Fe<3>O<4>), se usan 387 Nm<3>de gas de hidrógeno por tonelada, lo que implica que se requieren 1548 Nm<3>de gas de hidrógeno para reducir una tonelada de magnetita. Usando bolas de material metálico en un recipiente circular-cilíndrico, aproximadamente el 52% del volumen es material sólido y aproximadamente el 48% es espacio libre entre las bolas. Entonces obtenemos:

[0028] Peso de carga (toneladas): 1 2 5

[0029] Diámetro del recipiente (m): 0,98 1,38 2,19

[0030] Altura del lecho de material (m): 0,5 0,5 0,5

[0031] Espacio para gas (Nm<3>): 0,18 0,36 0,90 Usando estos valores, es posible calcular un caudal requerido dada una velocidad de reducción deseada y valores de entrada similares. Variando el caudal de gas y midiendo la cantidad de agua formada, la temperatura del gas saliente y otros parámetros, es posible controlar el proceso para una eficiencia óptima.

[0032] Para mantener el sistema 100 libre de aire, el sistema 100 necesita estar cerrado y es necesario que haya uno o varios ventiladores o bombas para hacer circular el gas en el sistema 100. Se puede usar una bomba de vacío para bombear cualquier aire fuera del sistema 100 en conexión con el inicio del proceso y también para cambiar gases durante el proceso entre etapas de procesamiento.

[0033] Según dichas soluciones anteriores, un intercambiador de calor gas-gas se colocaba en conexión directa a una parte inferior del horno, para estar en estrecho contacto con el material cargado. Sin embargo, el presente inventor ha descubierto que dicho intercambiador de calor gas-gas puede disponerse a una distancia de la cámara del horno. Esto es ventajoso en caso de que haya una condensación de metales, tales como plomo o zinc, en el intercambiador de calor gas-gas, que requiera limpieza. Disponer un intercambiador de calor gas-gas usado en una ubicación central, en lugar de en conexión directa al horno, también es ventajoso ya que puede duplicarse fácilmente, de modo que un intercambiador de calor gas-gas de este tipo pueda detenerse para limpieza mientras que un intercambiador de calor gas-gas instalado en paralelo pueda funcionar para el intercambio de calor. El uso de varios intercambiadores de calor en paralelo que pueden ponerse en funcionamiento individualmente también permite usar uno, dos o más de dichos intercambiadores de calor gas-gas en cualquier momento dado, aumentando la flexibilidad de la capacidad de producción y reduciendo el riesgo de paradas de producción. Este es en particular el caso si un conjunto de dos o más de dichos intercambiadores de calor gas-gas instalados en paralelo están interconectados para servir flujos de gas de varios hornos individuales al mismo tiempo.

[0034] La presente invención también propone utilizar un calentador de gas separado, dispuesto externamente con respecto al espacio del horno. Es decir, proporcionando elementos de calentamiento dentro de la cámara del horno, las paredes del horno y el exterior de una cesta llena con el material cargado se calentarán antes de que el material cargado en sí mismo se caliente. Usando una unidad de calentamiento separada, dispuesta externamente, calentando gas antes de entrar en la cámara del horno, este gas calentado externamente puede suministrarse a la cámara del horno desde por debajo del material cargado, hacia arriba a través del material cargado. De esta manera, el material cargado se calienta antes de las paredes del horno y las paredes de la cesta. Además, esta forma de calentar el material cargado disminuye los requisitos de espesor de aislamiento para el espacio del horno, lo que reduce el peso y el coste del horno.

[0035] De manera correspondiente, durante la refrigeración del material cargado, el gas de refrigeración puede, convenientemente, introducirse en el espacio del horno desde abajo, atravesando el material cargado.

[0036] Al igual que en el caso de los intercambiadores de calor gas/gas mencionados anteriormente, cualquier calentador y/o enfriador de gas utilizado puede disponerse externamente en relación con el espacio del horno, por ejemplo, dispuesto centralmente, y puede comprender dos, tres o más calentadores/enfriadores dispuestos en paralelo que funcionan uno o varios a la vez, en un flujo paralelo respectivo, lo que ofrece flexibilidad y resistencia.

[0037] Al proporcionar hornos, intercambiadores de calor y otros equipos como componentes reemplazables que pueden utilizarse uno o varios en paralelo, el sistema se vuelve mucho más flexible en su conjunto, en términos de rendimiento total, capacidad y mantenimiento.

[0038] Al igual que dichas soluciones anteriores, la presente invención utiliza además el concepto básico de utilizar un único y mismo espacio del horno tanto para el calentamiento como para la reducción y la refrigeración, lo que simplifica el proceso y reduce los requisitos de transporte del material entre y a través de los espacios del horno. Sin embargo, en lugar de conectar diferentes flujos de gas a un horno fijo, la presente invención propone mover físicamente el horno a diferentes estaciones fijas para proporcionar diferentes flujos de gas para realizar el calentamiento, la reducción, la refrigeración y cualquier otra etapa de procesamiento que pueda ser necesaria.

[0039] Dichas estaciones pueden entonces estar interconectadas para gestionar la transferencia térmica entre diferentes partes del sistema, logrando en general un sistema muy flexible y eficiente para realizar una reducción directa del material metálico.

[0041] Como se ilustra en la Figura 7, dicho horno móvil 101 según la presente invención puede comprender un cuerpo principal del horno que a su vez comprende una parte inferior 105 y una parte superior 104. La parte superior 104 puede ser abrible, usando una bisagra 104a o un mecanismo similar, para exponer un interior 101a de cámara del horno calentada para la carga y descarga de material metálico 106 dentro y fuera del horno 101. La parte superior 104 puede construirse a partir de chapa metálica, aislada usando material cerámico. Una parte de conexión 102 entre la parte superior 104 y la parte inferior 105 puede disponerse con conectores 103 para agua de refrigeración y diversos flujos de gas. El agua de refrigeración puede disponerse para que circule a través del horno 101 para enfriarlo, como para enfriar la conexión entre las partes superior 104 e inferior 105, pudiendo disponerse la conexión como un anillo de conexión periférico que se enfría con agua a lo largo de toda la longitud de una conexión que discurre periféricamente entre dichas partes 104, 105.

[0043] El horno 101 puede además comprender un soporte 108, que proporciona una mesa segura y estable sobre la que el horno 101 puede colocarse. Cada uno de estos soportes 108 puede estar dispuesto para un solo horno 101, pero también puede estar dispuesto para soportar dos hornos 101 que están entonces interconectados, de modo que uno de dichos hornos utiliza el calor residual del otro horno de una manera correspondiente a lo que se ha descrito en las solicitudes de patente suecas mencionadas anteriormente, utilizando un intercambiador de calor gas/gas dispuesto adecuadamente.

[0045] El soporte 108 puede utilizarse en instalaciones más pequeñas, con hornos fijos 101. Entonces, el soporte 108 puede colocarse directamente en el suelo de una instalación de producción. Sin embargo, según la presente invención el soporte 108 está dispuesto con medios de desplazamiento, tales como ruedas. En la realización preferida ilustrada en la Figura 7, el soporte 108 se proporciona sobre una plataforma móvil 109 tal como un carro, que a su vez tiene ruedas 109a. Se entiende que el horno 101 y, en particular, su parte inferior 105, también puede colocarse directamente sobre la plataforma móvil 109, y el soporte 101 o la parte inferior 105 puede proporcionarse con ruedas directamente, sin usar el resto de la plataforma 109. La construcción ilustrada en la Figura 7 es la preferida, ya que proporciona la mayor flexibilidad general.

[0047] En el presente documento, un horno móvil 101, que incluye cualquier soporte 108 y/o plataforma móvil 109, y en particular que incluye cualquier medio de movimiento, como ruedas 109a, se denomina "horno móvil".

[0049] Las ruedas 109a pueden estar dispuestas para rodar libremente directamente sobre un suelo, o de una manera guiada, como sobre raíles o similar. En cualquier caso, el presente sistema puede comprender un dispositivo de control de desplazamiento de horno móvil, tal como un dispositivo de control de horno 109b dispuesto en el horno móvil individual 101 y dispuesto para controlar la propulsión y/o la dirección de las ruedas 109a, y/o un dispositivo de control de horno central 20 dispuesto para controlar raíles o controlar a distancia cada horno móvil 101 para controlar el desplazamiento del horno móvil 101 en cuestión. Se entiende que los dispositivos de control 109b, 20 pueden cooperar de una manera convencional y adecuada per se para lograr unos patrones de desplazamiento deseados para los hornos móviles 101 utilizados en el sistema 100 en cuestión. Los dispositivos de control 109b, 20 pueden en particular estar dispuestos para comunicarse usando cualquier protocolo de comunicación por cable o inalámbrico adecuado. El dispositivo de control de horno 109b también puede comprender una batería, o un dispositivo de recepción de energía eléctrica, para la propulsión de las ruedas 109b y la alimentación de cualquier electrónica de control a bordo del horno móvil 101. El dispositivo de control 109b también puede comprender un mecanismo de control para que el horno móvil 101 sea capaz de realizar automáticamente el acoplamiento de conectores 103 a la parte de conexión 11 (véase la Figura 6 y más abajo). Dicho acoplamiento puede lograrse de cualquier forma adecuada y conocida en sí misma, como mediante el uso de raíles guía, guía por visión artificial, guía láser, etc.

[0051] El dispositivo de control 20 está equipado con lógica y una interfaz de comunicación para realizar automáticamente todas las etapas del método descritos en el presente documento, a menos que se indique lo contrario, mediante el control mecánico de las distintas partes del sistema 100 utilizando mecanismos de control convencionales en sí mismos, como el uso de protocolos de comunicación electrónicos digitales diseñados para impartir control a los actores de control físico dispuestos localmente en los distintos componentes del sistema 100 que interactúan entre sí. El dispositivo de control 20 también puede comprender o estar conectado para comunicarse con una interfaz de usuario adecuada para el control y la supervisión del sistema 100.

[0053] La parte de conexión 102 se muestra con más detalle en la Figura 6, junto con la parte de conexión correspondiente 11 de una estación de conexión ejemplificativa. Se suministran gas y agua de refrigeración hacia y desde la estación de conexión a un sistema de válvulas 13 controlado centralmente a través de conductos 14 que están conectados al resto del sistema 100. El sistema de válvulas 13 está dispuesto para controlar el suministro de los fluidos deseados en función de la fase de procesamiento que se esté realizando en ese momento en un horno móvil 101 conectado en ese momento a la estación de conexión en cuestión.

[0054] Dichos fluidos se suministran desde la estación de conexión al horno móvil 101 en cuestión, y de regreso, en una circulación en bucle cerrado que comprende el horno móvil 101 en cuestión, a través de conectores de gas/agua que interactúan 12, 103, como se ilustra en la Figura 6.

[0055] Se pueden usar medios de alineación 15 durante el acoplamiento de la parte de conexión 102 a la parte de conexión 11.

[0056] La parte de conexión 11 también puede comprender cualquier dispositivo de medición necesario para medir la presión, la temperatura y/o cualquier otro parámetro deseado de los gases entrantes y/o salientes y/o del agua de refrigeración, y para comunicar dichos valores de medición registrados al dispositivo de control 20 para su uso en el control del funcionamiento del sistema 100.

[0057] Los elementos de calentamiento eléctricos no están dispuestos en el horno móvil 101, sino en una ubicación fija y preferiblemente central, en conexión con el gas que se suministra a la parte de conexión 11 de cada estación de conexión. Dichos elementos de calentamiento pueden ser elementos de calentamiento eléctricos de molibdeno, y pueden disponerse en un espacio cerrado tal como una caja con el propósito expreso de proporcionar calentamiento al gas que fluye a través del espacio cerrado en cuestión. Como se ha mencionado anteriormente, dichos dispositivos de calentamiento pueden disponerse dos o más separados en paralelo, para aumentar la flexibilidad y la resistencia.

[0058] En instalaciones más grandes, estos dispositivos eléctricos de calentamiento solo podrán instalarse en las estaciones de conexión para reducción, sinterización y/o carburación, mientras que en instalaciones más pequeñas podrán instalarse calentadores en todas las estaciones de conexión. Es decir, para instalaciones a mayor escala cada estación de conexión puede estar especializada para su uso para un propósito particular, mientras que en instalaciones a menor escala una estación de conexión puede usarse para diferentes propósitos dependiendo del estado de procesamiento actual del sistema 100. Lo mismo se aplica a los intercambiadores de calor gas/gas descritos anteriormente.

[0059] El gas suministrado a dichas estaciones de conexión se impulsa utilizando ventiladores o bombas adecuados, proporcionando un flujo adecuado del gas en cuestión, lo que a su vez proporciona un resultado optimizado en términos de tiempo de procesamiento y de flujo/rendimiento del material que se va a reducir a lo largo de la línea de proceso utilizada. Se señala que el flujo de gas, que puede incluir uno o varios de los parámetros relevantes, como el caudal volumétrico de gas, la temperatura y la humedad, se controla preferiblemente de forma individual, mediante dicho dispositivo de control 20, en cada estación de conexión individual en todo momento, utilizando dicho ventilador o bomba y/o utilizando otros equipos descritos en el presente documento.

[0060] En una instalación mayor, puede haber un sistema de circulación de gas independiente para calentar el material cargado, y otro sistema de circulación de gas independiente para enfriar el material cargado. Dichos sistemas de circulación de gas separados pueden ser sistemas de circulación para un gas inerte, y pueden comprender equipos de secado de gas para controlar la humedad del gas que se hace circular, en particular gas de refrigeración. Se pueden usar intercambiadores de calor para transferir calor desde el gas de refrigeración al gas de calentamiento en dichos sistemas según la invención. En otros ejemplos, como el que se muestra en las Figuras 1-5, el calentamiento y la refrigeración pueden compartir un único y mismo circuito de gas inerte.

[0061] El sistema 100 también puede comprender un ventilador o una bomba para hacer circular el gas en el sistema de refrigeración/calentamiento, y estar dispuesto para controlar la velocidad de flujo de los gases desde la refrigeración del material cargado caliente que se va a enfriar hasta el calentamiento del material cargado frío que se va a calentar. En una instalación menor, uno y el mismo ventilador o bomba puede lograr varias o todas dichas tareas de circulación de gas, mientras que en una instalación a mayor escala puede haber uno o varios ventiladores y/o bombas dedicados para cada una de dichas tareas de circulación de gas. Por ejemplo, en una instalación a gran escala, el calentamiento y la refrigeración del material cargado pueden realizarse utilizando el mismo ventilador o bomba y, posiblemente, también el mismo secador de gas, mientras que la circulación de gas con respecto a la reducción, sinterización y/o carburación puede realizarse utilizando un ventilador y/o bomba independientes y específicos, posiblemente con un secador de gas independiente y específico.

[0062] La Figura 8 ilustra un método según la presente invención, realizado utilizando un sistema 100 ilustrado en las Figuras 1-5.

[0063] El presente método es generalmente un método para producir material metálico de reducción directa 106 en un proceso continuo. Tal como se usa en la presente memoria, el término "proceso continuo" significa un proceso que no se realiza por lotes. Por lo tanto, dicho proceso continuo implica la carga de material nuevo en un punto de entrada del proceso y la descarga de material reducido en un punto de salida, teniendo lugar una o más etapas de procesamiento intermedias entre dicho punto de entrada y dicho punto de salida, y donde una siguiente carga de material tiene lugar antes de que un material cargado inmediatamente a continuación sea descargado. La carga y descarga en sí mismas pueden, por supuesto, realizarse de manera discontinua, pero formarán un proceso continuo a lo largo del tiempo, ya que el material se carga de forma intermitente pero constante en un extremo y, del mismo modo, se descarga en el otro extremo.

[0064] En la presente invención, esta continuidad del proceso se consigue utilizando hornos móviles 101 del tipo presente, que se desplazan entre estaciones de conexión. Concretamente, el material metálico 106 a reducir se carga en uno de dichos hornos móviles 101 en dicho punto de entrada, luego se desplaza en ese mismo horno móvil 101, sin ser descargado o recargado, a través de una serie de diferentes estaciones de conexión de procesamiento, y finalmente a dicho punto de salida donde se descarga del horno móvil 101 en cuestión. Por tanto, cada una de dichas cantidades cargadas de material metálico 106 puede verse como un "lote", pero dado que varios de dichos "lotes" se procesan al mismo tiempo a lo largo de la línea de producción, moviéndose uno tras otro y simultáneamente, el proceso total se vuelve continuo en el sentido anterior.

[0065] El presente método consiste en hacer circular gas hidrógeno en un primer circuito en gas de bucle cerrado utilizando un primer sistema de válvulas para hacer circular selectivamente gas hidrógeno a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas hidrógeno 130, 140 (ver Figura 1).

[0066] En este documento, que un gas se distribuye "a través" de una estación de conexión significa que el gas en cuestión se dirige, en una tubería principal, a la estación de conexión en cuestión, y que se distribuye posteriormente, en una tubería separada, lejos de la estación de conexión y más allá en un circuito de tuberías en bucle cerrado. Como se ha mencionado, la estación de conexión en cuestión está dispuesta con conectores 12 para proporcionar el gas, desde dicho conducto de ida, a un horno móvil 101 conectado a la estación de conexión en cuestión, a través de conductos 103, de modo que el gas se hace circular al horno móvil 101 y de vuelta de nuevo a la estación de conexión en cuestión y más lejos a través de dicho conducto separado. Normalmente, el gas se hará circular a través de una cámara del horno 101a del horno conectado 101. En otras palabras, la estación de conexión y el horno conectado 101 forman partes de dicho circuito en bucle cerrado. Se entiende además que el agua de refrigeración se hace circular de una manera correspondiente, pero no a través de la cámara del horno 101a (véase la Figura 7, donde los dos conductos inferiores muestran conexiones de gas y los dos conductos superiores, ilustrados usando líneas gruesas, muestran conexiones de agua de refrigeración). Preferentemente, cada horno móvil 101 comprende dos conexiones de gas 103 (un conducto de suministro y un conducto de retorno), utilizándose dichos dos conductos para toda la circulación de gas —gas inerte, gas hidrógeno, gas de carburación, etc.— en función de la etapa de procesamiento que esté realizándose en el horno móvil en cuestión.

[0067] El presente método también comprende hacer circular un gas inerte, como nitrógeno o argón, en un segundo circuito de gas en bucle cerrado, haciendo circular selectivamente dicho gas inerte, mediante un segundo sistema de válvulas, a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151, 160. La circulación del gas inerte es similar a la circulación del gas hidrógeno, pero en una circulación en bucle cerrado al menos en parte diferente.

[0068] En cada estación de conexión, el flujo del gas hidrógeno, el gas inerte, y cualquier otro gas que se hace circular, y su acceso a un horno móvil 101 conectado, es controlado por el sistema de válvulas 13 bajo el control del dispositivo de control 20. Estos circuitos de gas están preferiblemente dispuestos de modo que el gas inerte en ningún punto se mezcle con gas hidrógeno para su circulación, aparte de gases residuales que permanecen en, por ejemplo, un horno móvil 101 después de la evacuación del gas.

[0069] Como se describirá en detalle más adelante, el sistema 100 también comprende calentadores e intercambiadores de calor para controlar la temperatura de dicho gas que se hace circular hacia cada horno móvil 101 en cualquier punto particular en el tiempo.

[0070] El método comprende además una serie de etapas de procesamiento, realizadas para cada uno de una pluralidad de hornos móviles individuales 101 del presente tipo.

[0071] En general, cada horno móvil 101 se desplaza entre dichas estaciones de conexión para ser sometido a una serie de etapas de procesamiento diferentes, que comprenden, además de la carga y la descarga, el calentamiento, la reducción, la sinterización, la carburación y/o la refrigeración. Cada una de dichas etapas de procesamiento puede estar servida por una o varias estaciones de conexión individuales, estando cada una dispuesta en serie o en paralelo con sus homólogas en la misma etapa de procesamiento.

[0072] Por lo tanto, en una primera etapa del método, el método comienza.

[0073] En una etapa posterior, una cantidad de material metálico 106 que ha de ser reducido se carga en el horno móvil 101, por ejemplo, abriendo la parte superior 104 y cargando el material metálico 106 en el espacio del horno 101a mediante un sistema de carga automática adecuado, tras lo cual la parte superior 104 se cierra de nuevo.

[0074] En una etapa posterior, el horno móvil 101 en cuestión se traslada a, y se conecta a, una primera de dichas estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151, 160. En la Figura 1, esta primera se ilustra como cualquiera de las estaciones de conexión de calentamiento 120, 121, 122

[0075] En una etapa de calentamiento posterior, se suministra gas inerte calentado al horno móvil 101, de la manera descrita anteriormente, de modo que el material metálico 106 en el horno móvil 101 se calienta mediante el gas inerte calentado que circula junto al material metálico 106 dentro del horno móvil 101, en el espacio del horno 101a calentado.

[0076] Por lo tanto, el gas inerte se calienta, preferentemente fuera del espacio del horno 101a e incluso fuera del horno móvil 101, y se hace circular junto al material metálico 106, de modo que el material metálico 106 se calienta de este modo.

[0077] En una etapa posterior, el horno móvil 101 se desconecta de dicha primera estación de conexión de gas inerte 120-122.

[0078] En una etapa posterior, el horno móvil 101 se traslada físicamente a, y se conecta con, una primera de dichas estaciones de conexión de gas hidrógeno 130, 140. Se entiende que la estación de gas hidrógeno 130, 140 en cuestión es físicamente una estación de conexión distinta de la primera estación de conexión de gas inerte 120, 121, 122.

[0079] En una etapa de reducción posterior, se suministra gas hidrógeno calentado al horno móvil 101 de la manera descrita anteriormente, de modo que el material metálico 106 se reduce mediante el gas hidrógeno calentado que circula junto al material metálico 106 dentro del horno móvil 101.

[0080] Por tanto, se hace circular gas de hidrógeno pasando junto al material metálico 106 calentado de modo que el material metálico 106 se reduce de este modo.

[0081] En una etapa posterior, el horno móvil 101 se desconecta de dicha primera estación de conexión de gas hidrógeno 130, 140.

[0082] En una etapa posterior, el horno móvil 101 se traslada físicamente a, y se conecta con, una segunda de dichas estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151, 160. En la Figura 1, esta segunda se ilustra como cualquiera de las estaciones de conexión de refrigeración 150, 151.

[0083] En una etapa de refrigeración posterior, se suministra gas inerte enfriado al horno móvil 101 de la manera descrita anteriormente, de modo que el material metálico 106 contenido en el mismo se enfría mediante el gas inerte enfriado que circula junto al material metálico 106 dentro del horno móvil 101. Esta refrigeración, por lo tanto, tiene lugar de una manera correspondiente a la etapa de calentamiento descrito anteriormente.

[0084] En una etapa posterior, el horno móvil 101 se desconecta de dicha segunda estación de conexión de gas inerte 150-151.

[0085] En una etapa posterior, el material metálico 106 entonces reducido y enfriado se descarga del horno móvil 101. En una etapa posterior, el método puede finalizar. Sin embargo, se entiende que el presente método tendrá lugar típicamente usando una pluralidad de hornos móviles 101, moviéndose uno tras otro, a lo largo de una cadena de estaciones de conexión, como se ejemplifica más abajo, y por tanto puede continuarse durante cualquier cantidad de tiempo en un flujo continuo sin interrupción. A medida que un horno móvil 101 ha descargado su material, puede de nuevo volver a la estación de carga 110 para ser rellenado y comenzar de nuevo.

[0086] En algunas realizaciones, dicho gas de hidrógeno se hace circular en dicho primer circuito de gas en bucle cerrado a presión atmosférica, o a una presión de como máximo 1,5 bares, o incluso como máximo 1,1 bares.

[0087] De manera correspondiente en algunas realizaciones, dicho gas inerte se hace circular en dicho segundo circuito de gas en bucle cerrado a presión atmosférica, o a una presión de como máximo 1,5 bares, o incluso como máximo 1,1 bares.

[0088] Como se mencionó anteriormente, el gas inerte de refrigeración, es decir, el gas inerte usado para enfriar el material metálico 106 en la etapa de refrigeración, también puede usarse para precalentar el gas inerte usado para calentar el material metálico 106 en la etapa de calentamiento c. Dicha transferencia de calor puede entonces realizarse usando un intercambiador de calor gas-gas. Alternativamente, y como se ilustra en las Figuras 1-3, el gas inerte utilizado para enfriar el material metálico puede ser usado, tras dicha refrigeración y, posiblemente, un calentamiento adicional mediante el calentador de gas 173, como el gas inerte utilizado para calentar el material metálico 106 que ha de ser reducido.

[0089] El método puede comprender usar varios intercambiadores de calor gas/gas en paralelo, como se ha comentado anteriormente, para intercambiar calor entre dichos flujos de gas inerte, en flujos paralelos de transferencia de calor en los que varios flujos paralelos de gas caliente y/o varios flujos paralelos de gas frío se intercambian térmicamente entre sí.

[0090] Además de (o en lugar de) dicho intercambio de calor, el método puede comprender además el precalentamiento del gas inerte utilizado para calentar el material metálico 106 en la etapa de calentamiento y/o el precalentamiento del gas hidrógeno utilizado en la etapa de reducción mediante un calentador de gas 173, 191, como un calentador eléctrico, dispuesto aguas arriba de la correspondiente estación de conexión del gas inerte o del gas hidrógeno 120-122,130,140.

[0092] Como se ha mencionado anteriormente, el horno móvil 101, a su vez, es preferentemente pasivo en términos de aporte de calor, en el sentido de que no comprende una fuente integrada de energía térmica. En su lugar, toda la energía térmica proporcionada al material metálico 106 durante el procesamiento, y en particular durante el calentamiento y/o reducción y/o cualquier sinterización y/o cualquier carburización, se proporciona externamente a través de gas calentado que fluye hacia la cámara del horno 101a. Sin embargo, se señala que reacciones exotérmicas en el propio material metálico 106 pueden proporcionar energía térmica. Lo importante aquí es que no se proporciona energía térmica adicional en la cámara del horno 101a, aparte de cualquier entrada térmica resultante de dichas posibles reacciones exotérmicas. En su lugar, al suministrarse toda la energía térmica desde fuentes externas, el horno móvil puede realizarse de forma sencilla, sin calentadores internos, conexiones eléctricas ni similares, lo que lo hace robusto y a prueba de fallos durante su desplazamiento entre diferentes estaciones de conexión, como se describe en el presente documento.

[0094] Como también se ha expuesto anteriormente, dicho gas inerte y/o dicho gas hidrógeno pueden suministrarse en las etapas de calentamiento, reducción y/o refrigeración para fluir hacia el interior del horno móvil 101 y pasar a través del material metálico 106 desde la parte inferior de dicho material metálico 106 hacia arriba dentro del horno móvil 101. Lo correspondiente también puede aplicarse en cualquier etapa de sinterización y/o carburización.

[0095] Cada horno móvil 101 puede comprender dos partes de horno 104, 105 de los tipos descritos anteriormente, dispuestas de manera que se acoplen entre sí para formar el espacio cerrado del horno 101a. Entonces, al menos una de dichas dos partes de horno 104, 105, o una conexión entre las dos partes 104, 105 puede ser refrigerada por agua usando agua de refrigeración proporcionada desde un sistema de circulación de agua de refrigeración 180. El método puede en este caso además comprender haciendo circular agua de refrigeración en dicho circuito de agua de refrigeración separado. Además, dichas estaciones de conexión 130, 140 de hidrógeno y/o dichas estaciones de conexión 120-122, 150-151 de gas inerte pueden comprender conexiones para dicha agua de refrigeración de modo que el horno móvil 101, al conectarse a dicha estación de conexión 120-122, 130, 140, 150-151 en cuestión, se proporciona con dicha agua de refrigeración circulante. Esto proporciona una manera eficiente de enfriar todos los hornos móviles 101 que circulan en el sistema 100, y también proporciona una manera de hacer buen uso del calor enfriado de los hornos móviles 101 y transportado alejándose de los hornos móviles 101 por dicha agua de refrigeración. Por ejemplo, el agua de refrigeración calentada puede utilizarse para suministrar agua caliente en un sistema de calefacción urbana, o similar.

[0097] Se puede controlar una velocidad de circulación (o caudal por unidad de tiempo) del gas que circula en dichos primeros y/o segundos circuitos de gas, utilizando un ventilador o bomba (172,194) cuya velocidad puede ser controlada por el dispositivo de control 20, de modo que como resultado se controle la potencia de calentamiento, la velocidad de reducción, la tasa de sinterización, la tasa de carburización y/o la potencia de refrigeración del material metálico 106, para que alcance un valor deseado respectivo, que, por supuesto, puede variar con el tiempo. Los valores de medición de cada horno móvil 101 relativos a las temperaturas, así como las mediciones relativas a temperaturas, contenidos de humedad, composiciones químicas, contenidos de agua, etc., de otras partes del sistema 100, también pueden utilizarse como datos de entrada para el dispositivo de control 20, con el fin de basar en ellos el control del funcionamiento del sistema 100.

[0099] Además, en algunas realizaciones, la etapa de reducción puede comprender además continuar el suministro del gas hidrógeno calentado para sinterizar adicionalmente el material metálico 106 después de que dicho material metálico 106 haya sido reducido. En las Figuras 1 y 5, esto se ilustra mediante una estación de conexión de sinterización separada 140, a la cual se suministra gas, de la manera general descrita anteriormente, al horno móvil 101 conectado.

[0101] Además, en algunas realizaciones, el material metálico puede carburarse utilizando un gas que contenga carbono, como el CH<4>. El gas que contiene carbono puede proporcionarse a través de una estación de conexión dedicada (no mostrada), a través de una estación de conexión de reducción 130 y/o una estación de conexión de sinterización 140. En el ejemplo que se muestra en las Figuras 1 y 5, la carburación tiene lugar mediante la estación de sinterización 140, que está dispuesta para proporcionar gas CH<4>a través del sistema de válvulas 13.

[0103] Por tanto, el método puede además comprender haciendo circular dicho gas que contiene carbono en un tercer circuito de gas de circuito cerrado mediante, usando un tercer sistema de válvulas, hacer circular selectivamente dicho gas que contiene carbono a través de una o varias de dicho conjunto de varias estaciones de conexión de gas de hidrógeno 130, 140. Específicamente, la etapa de reducción (o una etapa de sinterización posterior o una etapa de carburización específica) puede comprender además suministrar dicho gas que contiene carbono al horno móvil 101, de modo que el material metálico 106 se carburice mediante el gas que contiene carbono que circula pasando por el material metálico 106 dentro del horno móvil 101.

[0104] El tercer circuito de gas en bucle cerrado puede ser parcial o totalmente el mismo que el segundo circuito de gas en bucle cerrado, o un circuito de gas separado.

[0105] En el caso de que la carburización no tenga lugar en una estación de conexión de reducción 130, el sistema 100 puede comprender un conjunto de una o varias estaciones de conexión de gas que contiene carbono. Entonces, el método puede además comprender las siguientes etapas, realizadas después de que el horno móvil se desconecte de la estación de conexión de reducción 130 pero antes de la etapa de refrigeración:

[0106] Primero, el horno móvil 101 puede desplazarse a, y conectarse a, una primera de dichas estaciones de conexión de gas que contiene carbono.

[0107] Segundo, el gas que contiene carbono puede proporcionarse al horno móvil 101 de modo que el material metálico 106 es carburizado por el gas que contiene carbono haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico 106 en el interior del horno móvil 101.

[0108] En tercer lugar, el horno móvil 101 puede desconectarse de dicha primera estación de conexión de gas que contiene carbono.

[0109] La Figura 1 muestra una estación de sinterización 140, utilizada para sinterizar el material metálico 106 a una temperatura más alta que la empleada en la etapa de reducción. El gas que contiene carbono puede entonces proporcionarse a través de una o varias de dichas estaciones de conexión de sinterización 140, tal como una mezcla controlada de gas de hidrógeno con gas que contiene carbono.

[0110] Se entiende que, en caso de que haya más de una estación de calentamiento 120-122; más de una estación de reducción 130; más de una estación de sinterización 140; más de una estación de carburización; y/o más de una estación de refrigeración 150-151, el método puede comprender desconectar el horno móvil 101 de una primera del tipo de estación de conexión en cuestión y desplazar el horno móvil 101 a, y conectarlo a, una segunda del tipo de estación de conexión en cuestión, y así sucesivamente, de modo que el horno móvil 101 se conecta para procesamiento a dos o varias estaciones de conexión del mismo tipo en serie a lo largo del tiempo. Esto se ejemplificará más abajo. También puede haber, además de o en lugar de esto, varios flujos paralelos de hornos móviles 101 usando diferentes estaciones de conexión del mismo tipo, dependiendo del tamaño de la instalación y un rendimiento total deseado.

[0111] Como se describió anteriormente, el presente método usa estaciones de conexión separadas para procesar material metálico 106 en cada horno móvil 101 en una serie de etapas de procesamiento consecutivas, incluyendo todas o algunas de calentamiento, reducción, sinterización, carburización y refrigeración. Como se ha mencionado, cualquier carburación puede tener lugar en una estación de conexión independiente o bien como parte integrante de, por ejemplo, una estación de conexión de sinterización 140.

[0112] De estas estapas, la etapa de reducción es típicamente la que consume menos tiempo, en particular en caso de que el material 106 se calienta totalmente hasta una temperatura de reducción adecuada durante la etapa de calentamiento. Normalmente, es la etapa de calentamiento y refrigeración la que lleva más tiempo. Esto es importante al diseñar una instalación a mayor escala y altamente automatizada, en la que se usan muchos hornos móviles 101.

[0113] Típicamente, en una instalación a mayor escala, se usan al menos 10 hornos móviles 101 al mismo tiempo, como al menos 20 hornos móviles al mismo tiempo. Sin embargo, los propios hornos móviles 101 también pueden usarse en instalaciones más pequeñas, debido al diseño modular ofrecido por los hornos móviles 101. Escalar hacia arriba o hacia abajo simplemente implica añadir o retirar estaciones de conexión, mientras se usa un número adecuado de hornos móviles 101 del mismo tipo.

[0114] Preferiblemente, cada horno móvil 101 está diseñado para alojar al menos 1000 kg de material metálico. Además, cada horno móvil 101 está diseñado para alojar como máximo 10000 kg de material metálico.

[0115] En general, el presente sistema 100 puede comprender las siguientes partes:

[0116] Un dispositivo de trituración, dispuesto para producir un material de polvo que contiene metal adecuado para la fabricación de bolas de dicho material;

[0117] Un dispositivo de fabricación de bolas, dispuesto para producir bolas de material que contiene metal, tal como que tiene un diámetro de 1-5 cm, para reducción directa usando el presente método;

[0118] Un dispositivo de carga, dispuesto para cargar las bolas producidas (o material similar u otro material metálico producido localmente o recibido de una instalación de producción remota) en dicho horno móvil 101;

[0119] Un dispositivo de calentamiento, que comprende una o, preferiblemente, varias estaciones de conexión de calentamiento 120-122, para calentar el material metálico cargado a una temperatura de proceso de, por ejemplo, 550-600°C, preferiblemente usando gases precalentados recibidos de una etapa de refrigeración aguas abajo; Un dispositivo de reducción, que comprende una o, preferiblemente, varias estaciones de conexión de reducción 130;

[0120] Una etapa de sinterización/carburización, que comprende una o, preferiblemente, varias estaciones de sinterización/carburización 140;

[0121] Una etapa de refrigeración, que comprende una o, preferiblemente, varias estaciones de conexión de refrigeración 150-151, dispuestas para enfriar el material metálico cargado 106, tal como a una temperatura de como máximo 100°C, tal como de como máximo 50°C; y/o

[0122] Una etapa de descarga/embalaje 160, en la que el material 106 reducido/sinterizado/carburizado se descarga del horno móvil 106 y se embala de manera adecuada para un procesamiento adicional y/o transporte.

[0123] Preferiblemente, la carga y descarga tienen lugar automáticamente, como usando un brazo robótico adecuado. En una instalación a menor escala, el calentamiento, reducción, sinterización y/o refrigeración pueden tener lugar usando solo una estación de conexión por dicha etapa de procesamiento, mientras que en instalaciones mayores uno o varios de dichas etapas de procesamiento pueden tener lugar usando dos o más estaciones de conexión, dispuestas en paralelo y/o en serie.

[0124] En una instalación a menor escala, el transporte de los hornos móviles entre dichas estaciones de conexión puede tener lugar a través de grúas puente o camiones, por lo que los hornos móviles en este caso no necesitan estar dispuestos con ruedas 109a, y en algunos casos ni siquiera con carros 109. En una instalación a mayor escala, por el contrario, el transporte puede en su lugar tener lugar usando raíles o carros 109 controlados por ordenador de libre desplazamiento tal como se describe anteriormente. Se entiende que la construcción descrita anteriormente con soportes 108 y plataformas 109 proporciona una manera conveniente de escalar hacia arriba o hacia abajo entre dichas unidades de producción a menor escala y a mayor escala, usando las mismas partes componentes pero solo variando el número de hornos móviles 101 y estaciones de conexión, y, según se requiera, el mecanismo de transporte.

[0125] Aparte del caudal total deseado, el número de estaciones de conexión de cada uno de dichos diferentes tipos está determinado principalmente por el tiempo de procesamiento (el tiempo total empleado) de un horno móvil 101 en cualquier etapa de procesamiento, en combinación con un número de estaciones de conexión que operan en paralelo para la etapa de procesamiento en cuestión. Dado que las diferentes etapas de procesamiento estarán típicamente asociadas con diferentes tiempos de procesamiento, la etapa de procesamiento con tiempos de procesamiento relativamente cortos decidirá cómo se van a disponer las etapas de procesamiento anteriores y posteriores. Por ejemplo, si el tiempo de procesamiento de una etapa de procesamiento anterior es mayor, una etapa de procesamiento posterior debe disponerse con más estaciones de conexión en paralelo que la anterior, para lograr un flujo suave y uniforme de hornos móviles 101 entre las etapas de procesamiento. Lo correspondiente se aplica en el caso de una etapa de procesamiento posterior más lenta (más larga en términos de tiempo) en comparación con una etapa de procesamiento anterior.

[0126] Por ejemplo, normalmente la etapa de procesamiento de reducción es una etapa relativamente rápida (que requiere el tiempo de procesamiento más corto). La etapa de reducción típicamente irá seguida por la etapa de sinterización/carburización, implicando esta última también un calentamiento del material 106. Si, por ejemplo, el tiempo requerido para que la sinterización/carburización se realice es el doble del tiempo requerido para la reducción, el número de estaciones de conexión de sinterización/carburización 140 para recibir hornos móviles 101 desde las estaciones de conexión de reducción 130 debe ser el doble del número de dichas estaciones de conexión de reducción 130. De manera correspondiente, en la interfaz entre la(s) estación(es) de conexión de calentamiento 120-122 y la(s) estación(es) de conexión de reducción 130, el tiempo requerido para la reducción será típicamente menor que el necesario para calentar el material metálico 106 a la temperatura de reducción, lo que significa que normalmente se requerirán más estaciones de conexión de calentamiento 120-122 que estaciones de conexión de reducción 130.

[0127] Como se ha mencionado, otra diferencia entre las diferentes etapas de procesamiento es que las etapas de calentamiento y refrigeración usan un gas inerte, tal como gas de nitrógeno, para transportar energía térmica hacia o desde los hornos móviles 101, mientras que la reducción y la sinterización, por ejemplo, usan gas de hidrógeno. Además, cualquier etapa de carburación utiliza un gas que contiene carbono, como un hidrocarburo, por ejemplo CH<4,>que puede ser utilizado junto con el gas hidrógeno en el mismo circuito cerrado.

[0128] La Figura 1 ilustra, esquemáticamente, un ejemplo de un sistema 100 de instalación a mayor escala según la presente invención.

[0129] Como se muestra en esta Figura 1, las partes de procesamiento de calentamiento y refrigeración están interconectadas y forman conjuntamente un sistema de gas cerrado, en el que se bombea o circula gas nitrógeno (o cualquier otro gas inerte) de manera que transfiera la energía térmica del material metálico 106 en el extremo de refrigeración para calentar el material metálico 106 entrante y frío que llega desde la carga, antes de ser conducido a la etapa de reducción. Como se ha descrito anteriormente, el transporte del material metálico 106 se realiza mediante que dicho material metálico 106 sea transportado en hornos móviles 101 del presente tipo, los cuales, a su vez, se desplazan entre diferentes estaciones de conexión para ser provistos con distintos flujos de gas en el orden correspondiente y durante períodos de tiempo adecuados o predeterminados.

[0130] Como también se ha mencionado anteriormente, el tiempo requerido para el calentamiento y refrigeración del material metálico 106 será normalmente mayor que el necesario para la reducción y la sinterización/carburización del material metálico 106, por lo que normalmente, en un momento dado, habrá más estaciones de conexión y hornos móviles operando en estas etapas de procesamiento de calentamiento/refrigeración que en las de reducción y sinterización/carburización.

[0131] En consecuencia, el método puede comprender el uso de un mayor número de estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151, funcionando en paralelo y/o en serie, que el número de estaciones de conexión de gas hidrógeno 130, 140 utilizadas en paralelo y/o en serie.

[0132] En este ejemplo de realización, la reducción y la sinterización se llevan a cabo de la manera que se describirá a continuación. Sin embargo, tanto el sistema de circulación de gas inerte como el sistema de circulación de gas hidrógeno/gas que contiene carbono son sistemas cerrados respectivos, dispuestos de manera que emitan sustancialmente ninguno de dichos gases al entorno o entre sí.

[0133] Por tanto, todas las etapas de procesamiento según la presente invención pueden preferiblemente tener lugar en un sistema cerrado 100 en el que los hornos móviles 101 son desplazados entre las diferentes etapas en el sistema 100. Dentro del marco de cada etapa de procesamiento, el horno móvil 101 en cuestión se conectará a una respectiva estación de conexión en un momento dentro de esa etapa de procesamiento.

[0134] El conjunto de varios hornos móviles 101 que transportan el material metálico a través de las diversas etapas de procesamiento forman una parte de este mismo sistema cerrado 100, por lo que todos los procesos tienen lugar en el sistema cerrado 100 en el horno móvil 101 en cuestión moviéndose entre y conectándose a, estaciones de conexión en las diversas etapas de procesamiento. A tal fin, el mecanismo de apertura del horno 101104a puede preferiblemente disponerse de modo que la cámara del horno cerrada 101a sea estanca al gas y dispuesta para soportar una cierta sobrepresión (y subpresión, de manera correspondiente), de al menos 1,5 bares, sin ninguna fuga de gas. Por ejemplo, la parte superior 104 puede mantenerse cerrada con relación a la parte inferior 107 usando un mecanismo de presión hidráulico o de tipo tornillo que puede activarse automáticamente en conexión con la carga en la estación 110.

[0135] Todos, o al menos varios, de dichos hornos móviles 101 pueden ser idénticos, o al menos tener interfaces idénticas con la parte de conexión 11, mientras que cada estación de conexión está dispuesta para proporcionar un gas deseado con propiedades deseadas al horno móvil 101 en cada estación de conexión individual, preferiblemente junto con un flujo paralelo de agua de refrigeración como se describe anteriormente. De esta manera, los hornos móviles 101 pueden ser reemplazables, y el sistema 100 puede expandirse o reducirse simplemente añadiendo o eliminando hornos móviles 101.

[0136] Desde un punto de vista térmico, la mayor parte de la transferencia de calor ocurre al material metálico 106 cargado en conexión con calentamiento antes de la reducción (que tiene lugar a 550-580 °C) y durante cualquier sinterización/carburización (que tiene lugar a 900-1000 °C). A partir de entonces, la energía térmica puede transferirse desde el material cargado 106, durante la refrigeración, hacia abajo hasta aproximadamente 20-50 °C para descarga y envasado.

[0137] Para ajustarse al tiempo de procesamiento más corto (típicamente el tiempo de reducción), tanto la etapa de calentamiento como la de refrigeración pueden cada una convenientemente disponerse comprendiendo una o varias series conectadas en serie de estaciones de conexión 120-122; 150-151, donde el tiempo de procesamiento con relación a cada una de dichas estaciones de conexión 120-122; 150-151 es como máximo, o exactamente o al menos aproximadamente, el mismo que el tiempo de procesamiento para la etapa de procesamiento de menor tiempo (en este caso, en la única estación de conexión de reducción 130). Por tanto, si la etapa de reducción tarda 30 minutos, otro horno móvil 101 llegará a una primera estación de conexión de refrigeración 150 cada 30 minutos, manteniendo una temperatura de 900 °C o similar.

[0138] Dado que la primera estación de conexión de refrigeración 150 después de la estación de conexión de sinterización/carburización 140 necesita estar disponible (no estando actualmente conectada a un horno móvil 101 servido) cuando el nuevo horno móvil 101 llega desde la estación 140, los hornos móviles 101 precedentes en orden ya deben haberse desplazado a la siguiente estación de conexión para entonces. Por tanto, los hornos móviles 101 se desplazan a lo largo de una serie de estaciones de conexión de refrigeración 150-151 en orden, hasta que la temperatura del material metálico 106 en el horno móvil al final de esta serie alcanza una temperatura deseable para la descarga, tal como 50°C. Por tanto, la serie de estaciones de conexión de refrigeración 150-151 puede comprender un número de dichas estaciones 150-151 (mayor que las dos de dichas estaciones mostradas en la Figura 1), tal que el material metálico 106 alcance aproximadamente 50°C al final de la serie al pasar aproximadamente 30 minutos conectado a cada una de las estaciones de conexión 150-151 en serie. Para el ajuste fino, el dispositivo de control 20 puede controlar la presión o la velocidad de flujo de gas de refrigeración que se hace circular a cada una de dichas estaciones de conexión de refrigeración 150-151 individualmente, en cada punto en el tiempo, como controlando las válvulas V12, V14, V15, V17, o controlando el caudal total a través de todas las estaciones de conexión de refrigeración 150-151 a un nivel superior, como controlando el ventilador o bomba 172.

[0140] Lo correspondiente también es cierto con respecto a las estaciones de conexión de calentamiento 120-122, que operan en serie.

[0142] Además, una o varias de dichas series de estaciones de conexión de calentamiento/refrigeración 120-122; 150-151 también pueden disponerse en dos o más flujos paralelos, sirviendo cada una su propio respectivo flujo de hornos móviles 101.

[0144] A medida que un horno móvil 101 se desconecta de una estación de conexión particular, la conexión de gas al horno móvil 101 se interrumpe y una válvula en el sistema de válvulas 13 desconecta el suministro de gas a los conectores 12. A medida que el horno móvil 101 se conecta a una estación de conexión particular, la conexión de gas al horno móvil 101 se abre y una válvula en el sistema de válvulas 13 conecta el suministro de gas a los conectores 12.

[0146] En la estación de embalaje 160, la temperatura del material reducido 106 es preferiblemente inferior a 50 °C, para evitar la reoxidación del material reducido. En la etapa de carga, la carga en la estación de carga 110 puede tener lugar cargando el material 106 en una cesta 106a (Figura 7), llenándose la cesta 106a con material metálico 106 a reducir en la cámara del horno 101a del horno móvil 101. Entonces, la etapa de descarga puede comprender descargar la cesta 106a de la cámara del horno 101a. Por tanto, el material metálico 106 puede ser transportado alrededor del sistema 100 en una serie de dichas cestas 106a, cargándose cada cesta 106a a su vez en y fuera de hornos móviles 101.

[0148] Para vaciar la cámara del horno 101a de gas inerte de refrigeración, antes de abrir la cámara del horno 101a en la estación de embalaje 160, el horno móvil 101 se conecta al ventilador o bomba 174 a través de las válvulas V10 y V11, y el gas inerte se conduce a un depósito de gas inerte 171. A continuación, las válvulas V10 y V11 se cierran, el ventilador o bomba 174 se apaga, y se permite la entrada de aire atmosférico en la cámara del horno 101a que se abre. La parte superior 104 se eleva, y la cesta 106a que contiene material metálico 106 reducido y enfriado se eleva fuera del horno móvil 101. La cesta 106a se vacía, y puede de nuevo colocarse en su lugar dentro del horno móvil 101. A continuación, el horno móvil 101 puede desplazarse de vuelta a la estación de carga 110 para de nuevo ser cargado con material metálico 106 a reducir. Alternativamente, las cestas 106a pueden desplazarse en un flujo separado, de modo que el horno móvil 101 abandona la estación de descarga 160 vacío y se le proporciona una nueva cesta 106a llena en la estación de carga 110 para otra pasada a lo largo de la línea de procesamiento.

[0149] El bucle de refrigeración y calentamiento forma una unidad cerrada, que comienza en la carga de gas desde el depósito de gas 171, entrando el gas a través de la válvula V6. Estando la válvula V5 cerrada, el gas continúa a través de la válvula V7 (estando la válvula V8 cerrada) y el ventilador o bomba 172, la válvula V9 y hacia la última estación de conexión de refrigeración 151. En caso de que actualmente no haya ningún horno móvil 101 conectado a esta estación de conexión 151, las válvulas V12 y V14 se cierran, y la válvula V13 se abre para permitir que el gas continúe a la siguiente estación de refrigeración aguas arriba 150, evitando la estación 151 no conectada. Si, por el contrario, la última estación de refrigeración 151 está conectada a un horno móvil 101, la válvula V13 se cierra y las válvulas V12 y V14 se abren de modo que el gas inerte de refrigeración entra a través de V12 en la estación de refrigeración 151 y además en el horno móvil 101 conectado, a través del material 106 en dicho horno móvil 101, para enfriar el material 106, y de nuevo hacia, a través de la válvula V14, la siguiente estación de conexión de refrigeración aguas arriba 150, a través de la válvula V15 y hacia el horno móvil 101 actualmente siendo conectado a esa estación de conexión 150. En esta situación, la válvula V16 está cerrada y el gas de refrigeración, habiendo ya sido calentado algo por el material 106 en la estación de conexión 151, se usa para enfriar el material 106 en el horno móvil 101 conectado a la estación de conexión 150, siendo este último material 106 más caliente que el material ya enfriado en la estación de conexión 151. Se entiende que puede haber más de dos estaciones de conexión de refrigeración 150-151 en dicha serie que sirve un flujo de hornos móviles 101, fluyendo el gas de refrigeración en una dirección contraria en comparación con una dirección de desplazamiento general D de los hornos móviles 101.

[0151] El flujo de gas de refrigeración se ilustra, usando flechas de flujo de gas de refrigeración y agua de refrigeración desde un sistema de circulación de agua de refrigeración 180, en la Figura 2. Las válvulas desconectadas se muestran con líneas discontinuas.

[0152] En la estación de conexión de refrigeración situada aguas arriba, la estación 150, el gas de refrigeración ahora calentado sale a través de la válvula V17 a una temperatura que puede ser de entre 800 y 900 °C.

[0153] Este gas inerte caliente puede entonces usarse para calentar el material metálico 106 a reducir en las estaciones de conexión de calentamiento 120-122 antes de que este material 106 se lleve a la estación de reducción 130. Este calentamiento usando el gas inerte de calentamiento (que llega desde las estaciones de conexión de refrigeración 150-151 donde el mismo gas inerte sirvió como gas de refrigeración) puede tener lugar, de manera similar a para las estaciones de conexión de refrigeración 150-151, de una manera de contraflujo con respecto a una dirección de desplazamiento general D de los hornos móviles 101 en desplazamiento a lo largo de las estaciones de calentamiento 120-122 que forman la línea de procesamiento, y se ilustra usando flechas en la Figura 3, siendo similar a la Figura 2 para el flujo de gas de refrigeración. Por tanto, en la figura 1, el gas inerte fluye hacia la izquierda mientras los hornos móviles 101 se mueven hacia la derecha a lo largo de la serie de estaciones de conexión 120-122; 150-151.

[0154] Por tanto, el gas inerte de calentamiento fluye hacia adentro, a través de la válvula V21, hacia el horno móvil 101 situado más aguas abajo, en la estación de conexión de calentamiento 122. Con la válvula V22 cerrada, el gas de calentamiento continúa saliendo a través de las válvulas V23 y V24 (con la válvula V25 cerrada) hacia el horno móvil 101 aguas arriba en la estación de conexión 121, a través de las válvulas V26 y V27 (con la válvula V28 cerrada) hacia el horno móvil 101 situado aguas arriba en la estación de conexión 120, y luego sale a través de la válvula V29.

[0155] En general, en algunos casos varias de las estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151 pueden usarse al mismo tiempo para calentar y/o enfriar varios hornos móviles 101 en paralelo. Entonces, el presente método puede comprender haciendo circular el gas inerte calentado y/o el gas inerte enfriado en una dirección opuesta a un flujo general de proceso D de los hornos móviles 101, pasando junto a dichos varios hornos móviles 101 en serie, y desplazar dichos hornos móviles 101 en dicho flujo de proceso D entre dichas estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151 uno por uno, desconectando un horno móvil 101 de una de dichas estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151, desplazando el horno móvil 101 en cuestión y conectándolo a una siguiente de dichas estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151 en orden.

[0156] Antes de la reducción, el material metálico 106 puede calentarse a al menos 350 °C, tal como al menos a 400 °C, como a al menos 500°C, y/o a como máximo 650°C, tal como a como máximo 500 °C. Dado que el gas de calentamiento es inerte, el material cargado 106 no se ve afectado químicamente por este calentamiento. Sin embargo, los metales contenidos que tienen puntos de fusión o evaporación relativamente bajos pueden cambiar estados de agregación a temperaturas demasiado altas. Por tanto, el material metálico 106 preferiblemente no se calienta a una temperatura a la que los metales contenidos en el material metálico 106 comiencen a fundirse o evaporarse antes de la reducción, de modo que cualquier evaporación de dichos metales contenidos pueda en su lugar tener lugar en la estación de reducción 130, que tiene medios para condensar dichos metales evaporados en forma de intercambiador de calor gas-gas 195.

[0157] En general, la etapa de reducción puede comprender calentar el material metálico 106 más allá de una temperatura de fusión y/o evaporación para un contaminante presente en el material metálico 106, usando el gas de hidrógeno calentado como fuente de calor para dicho calentamiento.

[0158] En caso de que el gas inerte de calentamiento necesite calentamiento adicional antes de entrar en la estación de conexión de calentamiento situada aguas abajo 122, la válvula V19 se cierra y las válvulas V18 y V20 se abren, de modo que el gas inerte pasa por el calentador de gas 173 entre la estación 150 y la estación 122. Como se mencionó, esto puede, por ejemplo, depender de una temperatura máxima de calentamiento deseada para el material metálico 106 a reducir basada en la composición química de este material 106. Por ejemplo, en caso de que el material metálico 106 no contenga metales fácilmente fundibles/evaporables, se puede desear una temperatura de calentamiento de aproximadamente 700°C que se proporcione a la estación 122, y el calentador de gas 173 puede entonces activarse selectivamente para lograr esta temperatura del gas inerte de calentamiento. En caso de que no se requiera calentamiento adicional, la válvula V19 se abre y las válvulas V18, V20 se cierran, de modo que el calentador de gas 173 se desactiva.

[0159] En caso de que la estación de conexión de calentamiento dispuesta más aguas abajo 122 no esté ocupada por un horno móvil 101 conectado en el momento, la válvula V22 puede abrirse y las válvulas V21, V23 cerrarse, de modo que el gas inerte de calentamiento se alimenta directamente a la siguiente estación de conexión situada aguas arriba 121, evitando la estación 122.

[0160] A medida que se alcanza la temperatura deseada en el material metálico 106 en el horno móvil 101 conectado a la estación 122, la válvula V22 se abre y las válvulas V21, V23 se cierran, y el gas inerte se alimenta directamente a la siguiente estación situada aguas arriba 121. Dado que el horno móvil 101 en la última estación de calentamiento 122 en este punto está lleno de gas inerte, la válvula V31 se abre, estando en contacto con el ventilador o bomba 174, que a su vez está en contacto con el depósito de gas 171 a través de la válvula V10 (abierta). De este modo, el gas inerte se evacua del horno móvil 101 en la estación 122 de vuelta al depósito de gas 171. En caso de que el gas inerte evacuado esté demasiado caliente, se puede usar un enfriador para reducir su temperatura antes del almacenamiento. Cuando el gas inerte ha sido evacuado del horno móvil 101, las válvulas V31, V10, V11 se cierran, el ventilador o bomba 174 se apaga y el horno móvil 101 está listo para ser desplazado a la etapa de reducción 130.

[0161] El gas inerte algo enfriado continúa, como se describe, aguas arriba y a la primera estación de conexión de calentamiento 120 (siendo la primera estación 120 después de la estación de carga 110), calentando el material metálico 106 en cada horno móvil consecutivo conectado en su camino.

[0162] La estación 120 dispuesta más aguas arriba puede estar vacía, en cuyo caso las válvulas V27, V29 se cierran y la válvula V28 se abre, para evitar la estación 120.

[0163] El gas inerte puede tomarse, a través de la válvula V2, al intercambiador de calor gas-agua 170, donde el gas inerte se enfría a aproximadamente 20 °C o cualquier otra temperatura adecuada que logre un secado suficiente del gas inerte. También puede ser posible utilizar un secador de gas (no mostrado) en conexión con el intercambiador de calor gas-agua 170. El agua así calentada puede, de nuevo, usarse por ejemplo en un sistema de calentamiento urbano.

[0164] En caso de que el gas inerte de calentamiento descienda en temperatura a lo largo de su trayectoria a lo largo de las estaciones 120-122 de modo que ya no sea útil para calentar el material metálico 106 pasando junto al cual se hace circular, las válvulas V2, V24-V29, o de manera correspondiente dependiendo de dónde el flujo de gas inerte vaya a ser interrumpido a las estaciones 120-122, pueden operarse de modo que el gas de calentamiento se tome directamente al intercambiador de calor gas-agua 170 en lugar de continuar fluyendo pasando junto al material metálico 106. La temperatura del gas de calentamiento que sale del horno móvil calentado dispuesto más aguas arriba 101 es preferiblemente al menos 100 °C, de modo que pueda llevar consigo cualquier vapor de agua contenido hacia el intercambiador de calor gas/agua 170 para depositar tal agua en forma líquida.

[0165] El gas inerte se lleva entonces, a través del ventilador o bomba 172, de vuelta a la etapa de refrigeración para formar el segundo bucle de circulación cerrado discutido anteriormente. El depósito de gas 171 se usa para controlar la presión de gas inerte en este bucle a una presión uniforme seleccionada entre 1,0 y 1,5 bares, tal como entre 1,0 y 1,1 bares.

[0166] Después de la válvula V29, el gas inerte pasa o bien la válvula V1 o la válvula V2, dependiendo de cuál de estas válvulas V1, V2 esté abierta. En caso de que el gas ya esté seco, puede pasar a través de la válvula V1 (estando la válvula V2 cerrada) de vuelta al depósito de gas 171, y hacia adelante a través del ventilador o bomba 172. En caso de que el gas esté húmedo, la válvula V1 puede cerrarse y la válvula V2 abrirse, de modo que el gas pasa por el intercambiador de calor gas-agua 170 para secado antes de, a través de las válvulas V3, V5, volver al ventilador o bomba 172. Mientras la circulación de gas inerte está en curso, la válvula V8 está cerrada y las válvulas V7, V9 están abiertas.

[0167] En la estación de carga 110, la cesta 106a se llena con material metálico a reducir y la cesta 106a se coloca en el horno móvil 101. Después de que la cámara del horno 101a haya sido sellada, el aire contenido se evacua usando la bomba de vacío 111 y a través de la válvula V30, para lograr una subpresión predeterminada en la cámara del horno 101a. Entonces, el horno móvil 101 se desplaza desde la etapa de carga 110 a la primera estación de conexión de calentamiento 120 para comenzar su viaje entre las estaciones de conexión como se describe anteriormente, en dirección general denominada D en la Figura 1. En la estación 120, el horno móvil 101 se conecta al circuito de gas inerte y desde ese punto forma parte del circuito de gas inerte de circuito cerrado.

[0168] Como se ha mencionado anteriormente, la etapa de procesamiento realizada más rápidamente en el presente método es habitualmente la reducción, quizás seguida de la sinterización, si se usa. La etapa de procesamiento realizada más lentamente es probablemente la refrigeración, seguida del calentamiento. Por tanto, para cada estación de conexión de reducción 150 hay preferiblemente varios hornos móviles 101 que tienen cestas 106a recién cargadas esperando calentamiento.

[0169] La etapa de reducción se ilustra con más detalle en la Figura 4. La reducción usa gas de hidrógeno, a diferencia de dicho gas inerte, y se calienta en un calentador de gas de hidrógeno separado 191. Este calentador 191 también se usa para mantener una temperatura deseada del gas de hidrógeno, señalando que la reducción del material metálico 106 es una reacción química endotérmica.

[0170] Preferiblemente, se usa gas de hidrógeno puro o sustancialmente puro.

[0171] La etapa de reducción también presenta un intercambiador de calor gas/gas 195, para la transferencia de calor desde el gas de hidrógeno que fluye saliendo del horno móvil 101 conectado al gas de hidrógeno 190 que fluye entrando en el horno móvil 101. La reacción de reducción produce agua en forma de vapor de agua, y este vapor de agua se condensa en el intercambiador de calor gas-gas 195. Para disminuir aún más los contenidos de agua en el gas de hidrógeno, este puede enfriarse adicionalmente en un intercambiador de calor gas-agua 192 conectado, y también puede usarse un secador de gas 193. El gas de hidrógeno se hace circular usando un ventilador o bomba 194 y es calentado por el calentador de gas 191 (que puede ser un calentador eléctrico del tipo descrito anteriormente).

[0172] En general, la etapa de reducción puede comprender intercambiar calor de gas de hidrógeno que sale del horno móvil 101 con gas de hidrógeno que entra en el horno móvil 101, para enfriar y secar el gas de hidrógeno con el que se ha intercambiado calor, y además para recoger agua líquida formada a partir de dicho secado.

[0173] Durante la reducción, el gas de hidrógeno se consume, y por tanto se repone, hasta una presión deseada, desde un depósito controlado para gas de hidrógeno usado/fresco 197, 198. La presión deseada puede, de nuevo, estar entre 1,0 y 1,5 bares, como entre 1,0 y 1,1 bares.

[0174] La velocidad de reducción puede controlarse mediante que el dispositivo de control 20 controle una cantidad de gas de hidrógeno que pasa por unidad de tiempo a través del material 106 en el horno móvil 101 conectado y/o mediante que el dispositivo de control 20 controle una sobrepresión seleccionada de dicho gas de hidrógeno. Toda el agua condensada se recoge en un depósito de agua condensada 196. La cantidad de agua en el depósito 196 puede medirse mediante un sensor de nivel adecuado y ser usada por el dispositivo de control 20 para determinar una cantidad total de material metálico reducido 106.

[0175] Cuando se ha completado la reducción del material metálico 106, el ventilador o bomba de circulación 194 se apaga, así como el calentador 191. Las válvulas de suministro de agua de refrigeración y gas de hidrógeno se cierran por el sistema de válvulas 13 en la estación de conexión 130. Cualquier otro equipo estacionario en la estación de conexión 130 puede apagarse temporalmente hasta que el siguiente horno móvil 101 llegue a la estación 130. El depósito de agua condensada 196 puede vaciarse.

[0176] Preferiblemente, el horno móvil 101 se desplaza entonces a la estación de conexión de sinterización/carburización 140 con la presión de gas de hidrógeno mantenida dentro de la cámara del horno 101a, a fin de minimizar la reoxidación del material metálico 106.

[0177] Cuando está conectado a la estación de conexión de sinterización/carburización 140, la atmósfera que se hace circular por el sistema 100 en el horno móvil 101 es también gas de hidrógeno o al menos comprende gas de hidrógeno como un subcomponente. Como se muestra en la Figura 5, el sistema 100 usa los elementos 180, 190, 191, 193, 194, 195, 197, 198 de una manera correspondiente a como se muestra en la Figura 4. Se entiende que cada uno de estos componentes puede ser el mismo que, o adicional a, los mostrados de manera correspondiente en la Figura 4, dependiendo del modo de funcionamiento del sistema 100. Es decir, las estaciones 130 de reducción y 140 de sinterización pueden estar dispuestas para funcionar simultáneamente o una a la vez.

[0178] En general, el gas de hidrógeno que fluye saliendo de la estación de conexión de reducción 130, que típicamente tiene 650-750 °C, puede usarse para la sinterización después de que su temperatura se haya elevado, usando el calentador de gas 191, a una temperatura de sinterización deseada, como entre 850-950 °C.

[0179] En el caso preferido en el que el gas de hidrógeno se mezcla con un gas que contiene carbono, como CH<4>proporcionado desde el depósito de gas fresco de CH<4>200, se desea usar un circuito separado para el gas de sinterización en comparación con el circuito de gas de reducción, pero donde la energía de la etapa de reducción se explota reutilizando el gas de hidrógeno calentado usado de la etapa de reducción como entrada a la etapa de sinterización, los circuitos pueden en algunos casos interconectarse.

[0180] En algunas realizaciones, la sinterización puede realizarse primero haciendo circular únicamente gas de hidrógeno caliente en el circuito de circuito cerrado ilustrado en la Figura 5 y después realizar la carburización añadiendo también gas que contiene carbono a la circulación. Después, el circuito puede vaciarse de gas 201, usando la bomba de vacío 202 hacia un depósito de gas usado 202 y reemplazar el gas de hidrógeno/carburización por gas inerte como gas de nitrógeno, antes de que el siguiente horno móvil 101 se conecte a la estación 140 y el gas de hidrógeno se haga circular de nuevo en el circuito.

[0181] Al abandonar la estación de conexión 140, la cámara del horno 101a del horno móvil 101 se llena preferiblemente también con un gas inerte, como gas de nitrógeno, en preparación para la etapa de procesamiento de refrigeración 150-151.

[0182] Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención se refiere además al sistema 100 como tal, que, al igual que el presente método, está dispuesto para producir material metálico de reducción directa 106 en un proceso continuo del tipo descrito en general en el presente documento. El sistema comprende medios de circulación 194 para hacer circular gas de hidrógeno en el primer circuito de gas de circuito cerrado; dicho primer sistema de válvulas; medios de circulación 172, 174, dispuestos para hacer circular un gas inerte en el segundo circuito de gas de circuito cerrado; dicho segundo sistema de válvulas; y una pluralidad de hornos móviles individuales 101 del tipo descrito en el presente documento.

[0183] Entonces, el sistema 100 puede estar dispuesto para realizar una serie de etapas realizadas automáticamente, correspondientes a las etapas descritas en el presente documento en relación con el presente método. En general, estas etapas se realizan bajo el control del dispositivo de control 20 y usando el equipo de procesamiento automático descrito y ejemplificado en la presente memoria. En particular, el sistema 100 está dispuesto para: cargar una cantidad de material metálico 106 a reducir en un horno móvil 101;

[0184] desplazar el horno móvil 101 a, y conectar el horno móvil 101 a, un primero de dichas estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151;

[0185] proporcionar gas inerte calentado al horno móvil 101 de modo que el material metálico 106 se calienta mediante el gas inerte calentado haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico 106 en el interior del horno móvil 101;

[0186] desconectar el horno móvil 101 de dicha primera estación de conexión de gas inerte;

[0187] desplazar el horno móvil 101 a, y conectando el horno móvil 101 a, un primero de dichas estaciones de conexión de gas de hidrógeno 130, 140;

[0188] proporcionar gas de hidrógeno calentado al horno móvil 101 de modo que el material metálico 106 se reduce mediante el gas de hidrógeno calentado haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico 106 en el interior del horno móvil 101;

[0189] desconectar el horno móvil 101 de dicha primera estación de conexión de gas de hidrógeno 130, 140; desplazar el horno móvil 101 a, y conectando el horno móvil 101 a, un segundo de dichas estaciones de conexión de gas inerte 120-122, 150-151;

[0190] proporcionar gas inerte enfriado al horno móvil 101 de modo que el material metálico 106 se enfría mediante el gas inerte enfriado haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico 106 en el interior del horno móvil 101;

[0191] desconectar el horno móvil 101 de dicha segunda estación de conexión de gas inerte 120-122, 150-151; y descargar el material metálico 106 reducido y enfriado del horno móvil 101.

[0192] Arriba, se han descrito realizaciones preferidas. Sin embargo, es evidente para el experto en la materia que se pueden realizar muchas modificaciones a las realizaciones divulgadas sin apartarse de la idea básica de la invención.

[0193] Por ejemplo, el sistema 100 puede comprender etapas de procesamiento adicionales, aparte de las descritas en el presente documento. Los hornos móviles 101 también pueden variar en términos de diseño y funcionalidad, aparte de lo descrito en el presente documento.

[0194] Todo lo que se ha dicho en relación con el presente método es igualmente aplicable al presente sistema, y viceversa.

[0195] Por tanto, la invención no se limita a las realizaciones descritas, sino que puede variarse dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1.Método para producir material metálico de reducción directa (106) en un proceso continuo, comprendiendo haciendo circular gas de hidrógeno en un primer circuito de gas de circuito cerrado mediante, usando un primer sistema de válvulas, haciendo circular selectivamente gas de hidrógeno a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas de hidrógeno (130,140), comprendiendo además haciendo circular un gas inerte en un segundo circuito de gas de circuito cerrado mediante, usando un segundo sistema de válvulas, haciendo circular selectivamente gas inerte a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas inerte (120-122,150-151),caracterizado por queel método además comprende las siguientes etapas, realizadas para cada uno de una pluralidad de hornos móviles individuales (101):

a) cargando una cantidad de material metálico (106) a reducir en el horno móvil (101);

b) desplazando el horno móvil (101) a, y conectando el horno móvil (101) a, un primero de dichas estaciones de conexión de gas inerte (120-122,150-151);

c) proporcionando gas inerte calentado al horno móvil (101) de modo que el material metálico (106) se calienta mediante el gas inerte calentado haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico (106) en el interior del horno móvil (101);

d) desconectando el horno móvil (101) de dicha primera estación de conexión de gas inerte;

e) desplazando el horno móvil (101) a, y conectando el horno móvil (101) a, un primero de dichas estaciones de conexión de gas de hidrógeno (130,140);

f) proporcionando gas de hidrógeno calentado al horno móvil (101) de modo que el material metálico (106) se reduce mediante el gas de hidrógeno calentado haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico (106) en el interior del horno móvil (101);

g) desconectando el horno móvil (101) de dicha primera estación de conexión de gas de hidrógeno (130,140); h) desplazando el horno móvil (101) a, y conectando el horno móvil (101) a, un segundo de dichas estaciones de conexión de gas inerte (120-122,150-151);

i) proporcionando gas inerte enfriado al horno móvil (101) de modo que el material metálico (106) se enfría mediante el gas inerte enfriado haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico (106) en el interior del horno móvil (101);

j) desconectando el horno móvil (101) de dicha segunda estación de conexión de gas inerte (120-122,150-151); y k) descargando el material metálico (106) reducido y enfriado del horno móvil (101).

2.El método según la reivindicación 1, en el que el gas inerte usado para enfriar el material metálico (106) en la etapa i se usa para precalentar, o ser usado como, el gas inerte usado para calentar el material metálico (106) en la etapa c.

3.El método según la reivindicación 1 o 2, en el que el método además comprende precalentar el gas inerte usado para calentar el material metálico (106) en la etapa c y/o el gas de hidrógeno precalentado usado en la etapa f usando un calentador (173,191), tal como un calentador eléctrico, proporcionado aguas arriba de la estación de conexión de gas inerte o de gas de hidrógeno (120-122,130,140) en cuestión.

4.El método según la reivindicación 3, en el que el horno móvil (101) es pasivo en términos de suministro de calor, en el sentido de que no comprende una fuente integrada de energía térmica.

5.El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho gas inerte y/o dicho gas de hidrógeno se proporciona en las etapas c, f y/o i para fluir hacia el horno móvil (101) y pasando junto al material metálico (106) desde por debajo del material metálico (106) hacia arriba en el horno móvil (101).

6.El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se hace que el horno móvil (101) comprenda dos partes de horno (104,105), dispuestas para acoplarse entre sí para formar una cámara del horno cerrada (101a), en el que al menos una de dichas dos partes de horno (104,105) es refrigerada por agua, en que el método comprende haciendo circular agua de refrigeración en un circuito de agua de refrigeración, y en el que se hace además que dichas estaciones de conexión de gas de hidrógeno (130,140) y/o de gas inerte (120-122,150-151) comprendan conexiones para dicha agua de refrigeración de modo que el horno móvil (101), al conectarse a dicha estación de conexión (120-122,130,140,150-151) en cuestión, se proporciona con dicha agua de refrigeración circulante.

7.El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el método además comprende controlar, usando un ventilador o bomba (172,194) cuya velocidad puede ser controlada, una velocidad de circulación en dicho primer y/o segundo circuito de gas de modo que una potencia de calentamiento, velocidad de reducción y/o potencia de refrigeración del material metálico (106) se controla como resultado.

8.El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa f además comprende continuar el suministro del gas de hidrógeno calentado para sinterizar adicionalmente el material metálico (106) después de que el material metálico (106) haya sido reducido.

9.El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el método además comprende

haciendo circular un gas que contiene carbono en un tercer circuito de gas de circuito cerrado mediante, usando un tercer sistema de válvulas, haciendo circular selectivamente dicho gas que contiene carbono a través de una o varias de dicho conjunto de varias estaciones de conexión de gas de hidrógeno (130,140), y en el que la etapa f además comprende proporcionar dicho gas que contiene carbono al horno móvil (101) de modo que el material metálico (106) es carburizado por el gas que contiene carbono haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico (106) en el interior del horno móvil (101).

10.Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que el método además comprende haciendo circular un gas que contiene carbono en un tercer circuito de gas de circuito cerrado mediante, usando un tercer sistema de válvulas, haciendo circular selectivamente dicho gas que contiene carbono a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas que contiene carbono, y en el que el método además comprende las siguientes etapas realizadas después de la etapa g pero antes de la etapa h:

desplazar el horno móvil (101) a, y conectar el horno móvil (101) a, un primero de dichas estaciones de conexión de gas que contiene carbono;

proporcionar dicho gas que contiene carbono al horno móvil (101) de modo que el material metálico (106) es carburizado por el gas que contiene carbono haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico (106) en el interior del horno móvil (101); y,

desconectar el horno móvil (101) de dicha primera estación de conexión de gas que contiene carbono.

11.El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el método además comprende usar más estaciones de conexión de gas inerte (120-122,150-151) en paralelo y/o en serie que un número de estaciones de conexión de gas de hidrógeno (130,140) usadas en paralelo y/o en serie.

12.El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que varias de dichas estaciones de conexión de gas inerte (120-122,150-151) se usan al mismo tiempo para calentar y/o enfriar varios hornos móviles (101) en paralelo, y en el que el método comprende haciendo circular el gas inerte calentado y/o el gas inerte enfriado en una dirección opuesta a un flujo de proceso de los hornos móviles (101), pasando junto a dichos varios hornos móviles (101) en serie, y después desplazar dichos hornos móviles (101) en dicho flujo de proceso entre dichas estaciones de conexión de gas inerte (120-122,150-151) uno por uno desconectando de una de dichas estaciones de conexión de gas inerte (120-122,150-151), desplazando el horno móvil (101) y conectando a una siguiente de dichas estaciones de conexión de gas inerte (120-122,150-151).

13.El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa f además comprende calentar el material metálico (106) más allá de una temperatura de fusión y/o evaporación para un contaminante presente en el material metálico (106), usando el gas de hidrógeno calentado como fuente de calor para dicho calentamiento.

14.El método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa f comprende intercambiar calor de gas de hidrógeno que sale del horno móvil (101) con gas de hidrógeno que entra en el horno móvil (101), para enfriar y secar el gas de hidrógeno con el que se ha intercambiado calor, y además para recoger agua líquida formada a partir de dicho secado.

15.Sistema (100) para producir material metálico de reducción directa (106) en un proceso continuo, comprendiendo el sistema medios de circulación (194) para hacer circular gas de hidrógeno en un primer circuito de gas de circuito cerrado, comprendiendo el sistema (100) un primer sistema de válvulas, dispuesto para hacer circular selectivamente gas de hidrógeno a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas de hidrógeno (130,140) comprendidas en el sistema (100), comprendiendo además el sistema (100) medios de circulación (172,174), dispuestos para hacer circular un gas inerte en un segundo circuito de gas de circuito cerrado, comprendiendo el sistema (100) un segundo sistema de válvulas, dispuesto para hacer circular selectivamente gas inerte a través de una o varias de un conjunto de varias estaciones de conexión de gas inerte (120-122,150-151) comprendidas en el sistema (100),caracterizado por queel sistema (100) además comprende una pluralidad de hornos móviles individuales (101), comprendiendo además el sistema (100):

un dispositivo de carga, dispuesto para cargar una cantidad de material metálico (106) a reducir en un horno móvil (101);

una primera estación de conexión de gas inerte (120-122,150-151), conectable al horno móvil (101) y dispuesta para proporcionar gas inerte calentado al horno móvil (101) conectado de modo que el material metálico (106) se calienta mediante el gas inerte calentado haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico (106) en el interior del horno móvil (101) conectado;

una primera estación de conexión de gas de hidrógeno (130,140), conectable al horno móvil (101) y dispuesta para proporcionar gas de hidrógeno calentado al horno móvil (101) conectado de modo que el material metálico (106) se reduce mediante el gas de hidrógeno calentado haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico (106) en el interior del horno móvil (101) conectado;

una segunda estación de conexión de gas inerte (120-122,150-151), conectable al horno móvil (101) y dispuesta para proporcionar gas inerte enfriado al horno móvil (101) conectado de modo que el material metálico (106) se enfría mediante el gas inerte enfriado haciendo circular dicho gas pasando junto al material metálico (106) en el interior del horno móvil (101) conectado; y

un dispositivo de descarga (160), dispuesto para descargar el material metálico (106) reducido y enfriado del horno móvil (101),

en el que la primera estación de conexión de gas inerte (120-122,150-151), la primera estación de conexión de gas de hidrógeno (130,140) y la segunda estación de conexión de gas inerte (120-122,150-151) son estaciones separadas de modo que el horno móvil (101) se desplaza entre las estaciones separadas para conectarse a las diferentes estaciones separadas.