用于通过电解来生产铁金属的紧凑型设备的制作方法

本发明涉及用于通过电解过程由铁氧化物来生产铁金属的设备。

背景技术：

1、目前可以通过两种主要的制造途径来在工业规模上生产钢。如今，最常用的生产途径是在高炉中通过使用还原剂、主要是焦炭使铁氧化物还原来生产生铁。在这种方法中，每公吨生铁消耗大约450kg至600kg的焦炭；无论是在炼焦设施中由煤来生产焦炭的生产中还是在生铁的生产中，这种方法都会释放大量的co2。

2、第二种主要途径涉及所谓的“直接还原法”。其中包括根据midrex、finmet、energiron/hyl、corex、finex等品牌的方法，在这些方法中，通过直接还原铁氧化物载体来生产呈hdri(热直接还原铁，hot direct reduced iron)、cdri(冷直接还原铁，colddirect reduced iron)或hbi(热压铁块，hot briquetted iron)形式的海绵铁。呈hdri、cdri和hbi形式的海绵铁通常在电弧炉中经历进一步处理。即使所述第二种途径相比于前述途径排放的co2更少，但是其仍然会释放一些co2，并且还依赖于碳化石燃料。

3、因此，当前的改进聚焦于允许生产铁、释放较少的co2或者甚至不释放co2并且是碳中和的方法。

4、一种用于由铁氧化物制成的铁矿石来生产钢的已知的替代性方法基于电化学技术。在这样的技术中，使用电解器单元由铁氧化物来生产铁，该电解器单元包括连接至电源的两个电极即阳极和阴极、电解质回路以及进入到电解器单元中的铁氧化物入口。阳极和阴极始终浸入在循环的电解质中，以确保所述电极之间良好的电传导。电解反应在阴极上产生纯铁板，并且在阳极处产生气态氧。因此，获得的铁板随后可以与其他元件比如碳源和废料一起在电炉中熔融以生产出钢。

5、这种电解器单元的问题中的一个问题是需要非常大的电极以便确保良好的生产率，从而显著增加了成本。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是通过提供一种用于电化学铁生产的设备来弥补现有技术的缺点，该设备具有提高的生产率、成本有效性和改进的紧凑性。

2、为此目的，本发明涉及一种用于通过借助于电解反应使铁矿石还原来生产铁金属的设备，所述电解反应产生气体，所述设备包括壳体，所述壳体依次包括：

3、-位于所述壳体的第一端部处的透气的末端阳极板，这种阳极连接至电源，并且沿着所述板的上部部分延伸有气体回收部分，

4、-至少一个双极电极，所述双极电极依次包括阴极板、金属板、气体回收部分和透气阳极板，

5、-位于所述壳体的另一端部处的末端阴极板，这种阴极连接至所述电源，

6、-被保持在所述末端阳极板与所述双极板的阴极板之间的间隙，这种间隙形成电解质室，

7、-被保持在所述末端阴极板与所述双极板的阳极板之间的间隙，这种间隙形成电解质室，

8、壳体设置有用于使电解质在所述电解质室内进行循环的器件、用于向所述电解质室供应铁矿石的器件、以及与所述电解质室流体连接的气体出口。

9、该设备还可以包括单独考虑或根据所有可能的技术组合考虑的以下可选特性：

10、-壳体包括多个在所述末端阳极板与所述末端阴极板之间连续地延伸的双极电极，在每个双极电极之间保持有间隙以形成电解质室，

11、-末端阳极板和末端阴极板是双极电极的一部分，

12、-包括双极电极的元件通过连接器件保持在一起，

13、-被包括在所述双极电极中的阴极板和末端阴极板由石墨制成。

技术特征：

1.一种用于通过借助于电解反应使铁矿石还原来生产铁金属的设备(1)，所述电解反应产生气体，所述设备包括壳体(4)，所述壳体(4)依次包括：

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述壳体(4)包括多个双极电极(11)，所述多个双极电极(11)在所述末端阳极板(2a)与所述末端阴极板(3a)之间连续地延伸，在每个双极电极之间保持有间隙以形成电解质室(6)。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述末端阳极板(2a)和所述末端阴极板(3a)是所述双极电极(11)的一部分。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，包括所述双极电极(11)的元件通过连接器件(13)保持在一起。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，其中，被包括在所述双极电极中的所述阴极板(3)和所述末端阴极板(3a)由石墨制成。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述电源由可再生能源供应。

技术总结本发明涉及一种用于通过借助于电解反应使铁矿石还原来生产铁金属的设备(1)，该设备包括壳体(4)，该壳体依次包括：位于所述壳体(4)的第一端部处的末端阳极板(2)，这种阳极连接至电源；至少一个双极电极(11)，所述双极电极均依次包括阴极板(3)、金属板(12)、气体回收部分(8)和透气阳极板(2)；以及位于所述壳体(4)的另一端部处的末端阴极板(3)，这种阴极连接至所述电源。技术研发人员：埃尔韦·拉韦莱纳德莫伯热受保护的技术使用者：安赛乐米塔尔公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23