CS235772B1 - Způsob výroby kovů, zejména železa, z rud a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby kovů, zejména železa, z rud nepřímou redukcí a zařízení k provádění tohoto způsobu. Podstata způsobu výroby kovů Dodle vynálezu spočívá v tom, ze se ruda přivádí do redukčního místa, v němž ae do lázně roz-, taveného redukovaného koju dmychá ohřátý redukční plyn a nad lázeň redukovaného kovu se přivádí předehřátý vzduch potřebný k hoření redukčního plynu prošlého lázní redukovaného kovu. Soaliny z redukčního místa jsou odváděny do zkujnovacího místa, kam se převede i část lázně vyredukovaného kovij z redukčního místa. Do lázně ve zkujnovacím místě se dmychá předehřátý vzduch, načež se spaliny ze zkujňovacího místa vedou do rafinacního místa, do něhcž se převede lázeň kovu ze zkujňovacího místa nebo přímo z redukčního místa. V rafinačním rjístě je uvedená lázeň vystavena uklidňujícímu účinku přísad a tepla. Další podstatou vynálezu je zařízení k provádění tohoto způsobu, sestávající ze soustavy tří na gebe navazujících pecí - redukční,, zkujnovací a rafinační, opatřených přívodními potrubími oro rudu, redukční plyn a vzduch a odváděcím potrubím spalin. Vynález lze využít zejména v hutnictví železa.

Description

Vynález se týká způsobu'výroby kovů, zejména železa, z rud nepřímou redukcí a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní způsob výroby kovů, například železa nebo jeho . slitiny - oceli, se provádí zkujňováním surového železa vyráběného ve vysokých pecích. Tento způsob je velmi nehospodárný, poněvadž ve vysoké peci se do železa dostávají v důsledku přímé redukce uhlíkem různé přimíšeniny, které se z'něho musí vzápětí odstranit, nebo alespoň podstatně omezit. Další nevýhodou vysokých pecí je to, že potřebují velké množství speciálního paliva - koksu, vyžadují jen tříděnou rudu a spotřebují značné množství vápna k vytvoření strusky, která se jen zčásti využívá. Vysoká . pec, koksovací baterie a další pece potřebné ke zkujňování surového železa jsou zařízení velmi nákladná a provozně málo hospodárná.

nevýhody ve značné míře odstraňuje způsob výroby kovů z rud nepřímou redukcí, kde se na předehřátou rudu za přítomnosti struskotvorné látky působí účinkem tepla a redukčního plynu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se drobná ruda přivádí do redukčního místa, v němž se do lázně roztaveného redukovaného kovu drnychá ohřátý redukční plyn nebo směs několika redukčních plynů, zatímco nad lázně redukovaného kovu se přivádí předehřátý vzduch potřebný k hoření redukčního plynu prošlého lázní redukovaného kovu. Spaliny jsou z redukčního místa odvád,ěny do zkujňovacího místa, do něhož byla převedena část lázně vyredukovaného kovu z redukčního místa. Do lázně ve zkujňovacím místě se drnychá předehřátý vzduch, načež se spaliny ze zkujňovacího místa vedou do rafinačního místa, kam se převede lázeň kovu ze zkujňovacího místa, nebo přímo lázeň vyredukovaného kovu z redukčního místa. V rafinačním místě je uvedená lázeň vystavena uklidňujícímu účinku přísad a tepla horkých spalin

- 2 235 772 z redukčního místa a/nebo ze zkujňovaoího místa, vedených nad , lázní rafinovaného kovu. Spaliny z rafinačního místa jsou odváděny do prostorů uzpůsobených k předávání tepla vzduchu, redukčnímu plynu nebo přídavnému palivu, používanému na redukčním, zkujňovaoím a rafinačním místě nebo i k průmyslovému využití tepla, po jehož předání jsou odváděny do vnějšího volného prostoru. Další podstata vynálezu je v tom, že nad hladinu lázně kovu v redukčním, zkujňovaoím a rafinačním místě se současně s předehřátým vzduchem přivádí zvláštními přívody přídavné palivo plynné, tekuté nebo mleté palivo tuhého skupenství· Další podstata vynálezu je v tom, že lázcX kovu v redukčním, zkujňovaoím a rafinačním místě je vystavena tepelnému účinku jiné energie. Další podstata vynálezu je v tom, že redukoe kovu v redukční místě se provádí za použití taveniny téhož kovu nebo jeho slitiny získané působením tepla v jiném tavioím místě nebo přímo v redukčním místě. Další podstatou vynálezu je zařízení k provádění lohoío způsobu. Zařízení sestává ze zdroje redukčního plynu, z potrubí a prstenců pro redukční plyn a vzduoh, z ohřívače, dmychadel, násypky, zásobníku a dále z redukční, zkujňovaoí a rafinační pece, které jsou tvořeny otočnou nebo sklopnou ocelovou nádobou uloženou na válečkách a stojanu a opatřeny uvnitř žáruvzdorným materiálem. Podstata vynálezu .spočívá v tom, že redukční peo je opatřena zavážeoím hrdlem s dopravním zařízením. Na zavážecím hrdle je umístěn jednak plynový prstenec nebo segment 'spojující dolní potrubí pro přívod redukčního plynu s navazujícím přívodním plynovým kanálem umístěným pod dnem redukční pece, přičemž dno redukční pece je opatřeno průduchy pro přívod předehřátého redukčního plynu, jednak první vzduchový prstenec nebo segment spojující horní potrubí pro přívod vzduchu s navazující přívodní vzduchovou trubicí^ vyúslující nad hladinou lázně v redukční peci. Odváděči hrdlo redukční peoe přiléhá k přívodnímu hrdlu zkujňovaoí pece, která je na tomto přívodním hrdle opatřena druhým vzduchovým prstencem nebo segmentem pro přívod ohřátého vzduchu s navazujícím přívodním vzduchovým kanálem uspořádaným pod dnem zkujňovaoí pece. Dno zkujňovací peoe je opatřeno průduchy. Výstupní hrdlo zkujňovaoí pece přiléhá k vstupnímu hrdlu rafinační pece, na němž je umístěn třetí vzduchový prstenec nebo segment s navazující trubicí, která vyúsíuje do rafinační pece. Sběrné hrdlo rafinační pece přiléhá k odtahu spalin vedoucímu k ohřívači redukčního plynu,

- 3 235 772 ž nějž vyúsluje kanál do komína. Další podstata vynálezu je v tom, že redukční peo a/nebo zkujňovací pec a/nebo rafinační pec je opat řena palivovým prstencem nebo segmentem k přivádění přídavného paliva. Další podstata vynálezu je v tom, že redukční peo a/nebo zkujňovací peo a/nebo rafinační peo je opatřena ohřívacím zařízením pro přeměnu elektrické nebo i jiné eMrgle^r

Hlavní předností způsobu a zařízení podle vynálezu je zrychlení a zhospodárnění pro· cesu výroby kovů z rud, projevující se jak v úsporách nákladů na technologické zařízení - u způsobu podle vynálezu není zapotřebí vysoká pec a koksovací baterie, pece jsou méně nákladné, tak i v úsjTbrách materiálu-stačí menší množství méně kvalitního paliva tuhého, kapalného i plynného, pokud obsah síry je nízký, - využití prachové rudy oproti stávajícímu způsobu_z přiččjKt jespotřeba vápna nižší. Vzniká menší množství strusky, kterou je možno dále využít jako průmyslové suroviny. Dalším přínosem jsou úspory na přepravu, nebol není nutné dopravovat koks do jinde umístěných hutí.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na přiložených výkresech. Na obr. 1 je schematicky znázorněno celkové uspořádání zařízení, obr. 2 představuje příčný řez nejdůležitější redukční pecí.

Zařízení k výrobě kovů, zejména železa, z rud sestává ze zdro je 1 redukčního plynu, například generátoru, ve tvaru šachty, z ně hož se vyvíjený plyn po vyčištění přivádí potrubím 2 do plynového dmychadla 2 ^a odtud do ohřívače £ redukčního plynu. Z ohřívače £ se ohřátý redukční plyn dále vede dolním potrubím 2 ůo redukční pece 8 přes plynový prstenec 6, a přes přívodní plynový kanál 2* Redukční pec 8 je tvořena otočnou nebo sklopnou nádobou s ocelovým pláštěm 33. která je uvnitř vyložena ohnivzdornou vyzdívkou M® Redukční pec 8 je uložena otočně na kladkách 25 vedených ve válcovitě vybraném stojanu 26 a je opatřena nezrt^zo^KÍ&iftým sklápěcím mechanismem. Součástí redukční pece je na2n<é^ť?vrtaná pánev s pojízdným mechanismem. Redukční peo 8 je opatřena zavážecím hrdlem χ, v němž je umístěno dopravní zařízení 11 rudy a vápna, například šnek, s nez«<Zzz>VléÝ\ým náhonem. Dopravním zařízením 11 se dopravuje do redukční pece 8 rozdrcená ruda a vápno ze zásobníku 12, do něhož se ruda a vápno naváží násypkou 13. Na zavážecím hrdle 2 redukční peue 8 je umístěn plynový prstenec 6,spojující

- 4 235 772

Solní potrubí 2 pro přívod redukčního plynu s navazujícím přívodním plynovým kanálem ^umístěným pode dnem redukční pece 8.

Z přívodního plynového kanálu 2 vyúsťují průduchy 10 vytvořené ve dnu redukční pece 8. Jimi je ohřátý redukční plyn veden do lázně vytvořené z výredukovaného kovu, například železa, a z přiváděné rudy. Na zaváženém hrdle χ redukční pece 8 je dále umístěn první vzduchový prstenec 17 a může zde být rovněž umístěn nezakreslený palivový prstenec k přivádění přídavného paliva do redukční pece 8. První vzduchový prstenec 17 slouží k přívodu vzduchu do horní části redukční pece 8. K prvnímu vzduchovému prstenci 17 je vzduch dopravován ze vzduchového dmychadla 15 s nezakresleným náhonem přes rovněž nezakreslený ohřívač vzduchu horním potrubím 16. Na první vzduchový prstenec 17 navazuje přívodní vzduchová trubice 18, která vyúsťuje nad hladinou lázně v redukční peci 8. Odváděči hrdlo 14 redukční peoe 8 přiléhá k přívodnímu hrdlu 28 zkujňovací pece 21» Zkujňovaoí pec 21 a rovněž' za ní následující rafinační pec 24 se obdobně jako redukční pec 8 skládají z ocelového pláště 33 a ohnivzdorné vyzdívky a a j sou rovněž otočné na kladkách 25 vedených ve válcovitě vybraném stojanu 26. Na přívodním hrdle 28 zkujňovaoí pece 21 a na vstupním hrdle 30 rafinační pece 24 mohou být obdobně jako na zavážecím hrdle χ redukční peoe 8 uspořádány nezakreslené palivové prstence k přivádění přídavného paliva do pece nebo mohou být redukční pec 8, zkujňovací pec 21 a rafinační pec 24 vybaveny ohřívacím zařízením pro přeměnu elektrické nebo i jiné energie na teplo. Zkujňovaoí pec 21 má na svém přívodním hrdle 28 druhý vzduchový prstenec 19, k němuž je přes nezakreslený ohřívač vzduchu přiváděn vzduch ze vzduchového dmychadla 15« Na druhý vzduchový prstenec 19 navazuje přívodní vzduchový kanál 22 umístěný pod dnem zkujňovaoí pece 21. Dno zkujňovaoí pece 21 je opatřeno průduchy 23, jimi je veden ohřátý vzduch do lázně zkujňovaného kovu. Výstupní hrdlo 29 zkujňovací pece 21 přiléhá k vstupnímu hrdlu 30 rafinační pece 24» na němž je umístěn třetí vzduchový prstenec 20. Na třetí vzduchový prstenec 20 navazuje trubice 27, která vyúsťuje nad hladinou lázně v rafinační peci 24« Tímto třetím vzduchovým prstencem 20 a trubicí 27 je do rafinační peoe 24 přiváděn ohřátý vzduch ze vzduchového dmychadla 1£ přes nezakreslený ohřívač vzduchu. Sběrné hrdlo 31 rafinační pece 22 přiléhá k odtahu 32 spalin vedoucímu k ohřívači £ redukčního plynu. Z ohřívače £ vyúsťuje kanál 21 do komína 21·

- 5 235 772

Způsob nepřímé redukce kovů, například železa, je analogióký s pochodem v konvertoru, kde se do surového železa dmychá vzduch jehož kyslík se v důsledku těsného styku s lázní slučuje s prvky přimíšenými v lázni roztaveného železa, a to v pořadí odpovídajícím jejich afinitě ke kyslíku. Obdobně bude probíhat nepřímá redukce například kysličníků železa rozpuštěných v lázni roztaveného železa, bude-li se do téáo lázně přivádět místo vzduchu předehřátý redukční plyn, například kysličník uhelnatý, nebo i směs několika redukčních plynů. Rozpustnost kysličníků železa v lázni roztaveného železa je známá například ze zkujňovacího pochodu surového železa v konvertoru, kde při spalování přimíšenin dochází ke konci procesu k částečné oxidaci železa na kysličníky, které zůstávají rozpuštěny v lázni a které se pak odstraňují desoxidačními přísadami. Vzhledem k tomu, že nepřímá redukce například železné rudy je pochod jenom mírně exotermický, musí být vháněný redukční plyn značně předehřátý a obecně bude zapotřebí dalšího přívodu tepla přihříváním lázně shora. To se děje přiváděním dalšího paliva a předehřátého vzduchu nad lázeň nebo i přeměnou jiné energie na tepelnou přímo v redukční peci a případně i v dalších pecích. Aby se co nejlépe využilo tepla spalin, jsou tyto vedeny postupně z redukční pece do dalších pecí a z nich do ohřívačů redukčního plynu, vzduchu a případně i dalšího plynného paliva, podobně jako je tomu u vysokých nebo martinských pecí.

Rozdrcená kovová ruda se spolu s vápnem přivádí do redukční pece 8, do taveniny téhož kovu nebo jeho slitiny, v níž se tato . ruda rozpouští. Redukční peo 8 je buá uzpůsobena pro získání první taveniny nebo se tato tavenina získá zařazením pomocné pece, například elektrické, z níž se tavenina přelije do předehřáté redukční pece 8. V redukční peci 8 se do lázně roztaveného redukovaného kovu dmychá ohřátý redukční plyn, případně směs několika redukčních plynů, zatímco nad lázeň redukovaného kovu se přivádí předehřátý vzduch. Redukční plyn prošlý lázní roztaveného redukovaného kovu se nad touto lázní za přítomnosti předehřátého vzduchu spaluje. Spaliny se odvádějí do zkujnovací pece 21, případně do rafinační pece 24, kde se jejich tepla využívá k přihřívání lázně. Přívodem rudy a vápna do redukční pece 8 stoupá hladina taveniny i množství strusky, která se občas stáhne.

Před odpichem se na krátkou dobu zastaví přívod rudy a vápna, aby lázeň obsahovala co nejméně rozpuštěných přimíšenin, načež

235 772 se její část sklopením redukční pece 8 vlije do pánve a převede· do zkujňovaoí pece 21. Ve zkujňovaoí peoi 21 se do lázně dmyohá horký vzduoh, čímž se lázeň zbavuje spalitelných přimíšenin· Při nízkém obsahu rozpuštěných nežádoucích prvků jako například fos- _t síry a podobně nemusí být zkujňovaoí peo 21 použita a lázeň se může převést přímo do rafinační pece 2£. Zde působením tepla, přísad a legujících prvků nastává uklidnění, odplynění lázně a úprava jejího složení. Tím se získá kov, například železo nebo jeho slitina-ocel žádaných vlastností·

Claims (7)

1. Způsob výroby kovů, zejména železa, z rud nepřímou redukcí, kde se na předehřátou rudu za přítomnosti struskotvorné látky působí účinkem tepla a redukčního plynu, vyznačený tím, že se drobná ruda přivádí do redukčního místa, v němž se do lázně roztaveného redukovaného kovu dmychá ohřátý redukční plyn nebo směs několika redukčních plynů, zatímco nad lázeň redukovaného kovu se přivádí předehřátý vzduch potřebný k hoření redukčního plynu prošlého lázní redukovaného kovu, načež jsou spaliny z redukčního místa odváděny do zkujňovacího místa, do něhož byla převedena část lázně výredukovaného kovu z redukčního místa, přičemž se do lázně ve zkujnovacím místě dmychá předehřátý vzduch, načež se spaliny ze zkujňovaoího místpvedou do rafinačního místa, kam se převede lázeň kovu ze zkujňovacího místa, nebo přímo lázeň vyredukovaného kovu z redukčního místa, přičemž v rafinačním místě je uvedená lázeň vystavena uklidňujícímu účinku přísad a tepla horkých spalin z redukčního místa a/nebo ze zkujňovacího místa, vedených nad lázní rafinovaného kovu, načež jsou spaliny z rafi načního místa odváděny dv prostorů uzpůsobených k předávání tepla vzduchu, redukčnímu plynu nebo přídavnému palivu, používanému na redukčním, zkujňovacím a rafinačním místě nebo i k průmyslovému využití tepla, po jehož předání jsou odváděny do vnějšího volného prostoru.

2. Způsob výroby kovů podle bodu 1, vyznačený tím, že nad hladinu lázně kovu v redukčním, zkujňovacím a rafinačním místě se současně s předehřátým vzduchem přivádí zvláštními přívody přídavné palivo plynné, tekuté nebo mleté palivo tuhého skupenství.

3. Způsob výroby kovů podle bodu 1, vyznačený tím, že lázeň kovu v redukčním, zkujňovacím a rafinačním místě je vystavena tepelnému účinku jiné energie.

4· Způsob výroby kovů podle bodu 1, vyznačený tím, že redukce kovu v redukčním místě se provádí taveninet/ téhož kovu nebo jeho slitiny, získané působením tepla v jiném tavícím místě nebo přímo v redukčním místě·

5· Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 až 4, sestávající ze

235 772 zdroje redukčního plynu x potrubí a prstenců nebo segmentů pro redukční plyn a vzduch, ohřívače', dmychadel, násypky, zásobníku a dále z redukční, zkujnovací a rafinační pece, které jsou tvořeny otočnou nebo sklopnou ocelovou nádobou uloženou na válečkách a stojanu a opatřeny uvnitř žáruvzdorným matei’iálem, vyznačené tím, že redukční pec (8) je opatřena zavážecím hrdlem (7) s dopravním zařízením (11), na toMto zavážecím hrdle (7) je umístěn jednak plynový prstenec (6) nebo segment spojující dolní potrubí (5) pro přívod redukčního plynu s navazujícím přívodním plynovým kanálem (9) umístěným pod dnem redukční pece (8), přičemž dno redukční pece (8) je opatřeno průduchy (10) pro přívod předehřátého redukčního plynu, jednak první vzduchový prstenec (17) nebo segment spojující horní potrubí (16) pro přívod vzduchu s navazující přívodní vzduchovou trubicí (18) vyúsťujíoí nad hladinou lázně v redukční peoi (8), zatímco odváděči hrdlo (14) redukční pece (8) přiléhá k přívodnímu hrdlu (28) zkujňovací pece (21), která je na tomto přívodním hrdle (28) opatřena druhým vzduchovým prstencem (19) nebo segmentem pro přívod ohřátého vzduchu s navazujícím přívodním vzduchovým kanálem (22) uspořádaným pod dnem zkujňovací pece(21), přičemž dno zkujňovací pece (21) je opatřeno průduchy (23) a výstupní hrdlo (29) zkujňovací pece (21) přiléhá k vstupnímu hrdlu (30) rafinační pece (24)» na němž je umístěn třetí vzduchový prstenec (20) nebo segment a navazující trubicí (27)» která vyúsťuje do rafinační peoe (24)» jejíž sběrné hrdlo (31) přiléhá k odtahu (32) spalin vedoucímu k ohřívači (4) redukčního plynu, z nějž vyúsťuje kanál (35) do komína (36)·

6. Zařízení.podle bodu 5» vyznačené tím, že redukční pec (8) a/nebo zkujňovací pec (21) a/nebo rafinační pec (24) je opatřena palivovým prstencem nebo segmentemypřivádění přídavného paliva·

7· Zařízení podle bodu 5» vyznačené tím, že redukční pec (8) a/nebo zkujňovací peo (21) a/nebo rafinační pec (24) je opatřena ohřívacím zařízením pro přeměnu elektrické nebo i jiné energie na teplo·