CS253732B2 - Process for directed reduction of materials containing iron oxide - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu přímé redukce materiálů obsahujících oxid železa generátorovým plynem vyráběným ve vířivé vrstvě plynového generátoru reakcí uhhí s kyalkkem t popřípadě s vodní párou zt přísady akceptorů síry, přčeemž se generátorový plyn po odloučení stržených pevných částic zavádí do přímé redukční šachtové pece a alespoň kychtového plynu, odváděného z přímé redukční šachtové pece se po odstranění prachu za mokra stlačuje a znova se zavádí do plynového generátoru.

Způsob tohoto druhu je popsán ve spise AT-B 370 134 , přičemž se uhl rozmělňuje na dostatečně malou velikost čássic, s výhodou na částice o průměru menším než 10 mm, a nechává se reagovat v plynovém generátoru s vodní párou a s kyslkrem za vytvoření vířivé vrstvy. Reakční teplota jr při tomto způsobu nižší než teplota tavení strusky; částice strusky a popela vypadáávaí v aglomerované pevné formě ze zvířené vrstvy a muusrí se z reaktoru odstraňovat nákladným vyprazdňovacím systémem. Kromě toho je k udržení žádoucí konzistence popela nutné velice přesné řízení teploty.

V redukční šachtové peci vyráběný kychtový plyn se alespoň částečně vrací do plynového generátoru po předchozím odstranění prachu za mokra, ochlazení a po odstranění kyselých plynů, jako jsou oxid jhUičieý a sirovodík v jednotce pro odkyserení.

Kyselé plyny se z procesu odváděií. Část kychtového plynu, zbaveného kyselých podílů, se po opětném zahhátí zavádí zpět do přímé redukční šachtové pece.

OOítraňováním oxidu thUiiitéUk z horní.·./ plyna se neppíznivě ovlivňuje hmoonoosní a tepelná biaaricr způsobu, jeHOž kdppkííítící mnncžaví uhlíku a kyslíku, které se nrpřevedlo na formu využitelnou pro redukci, se zase do plynového generátoru musí přisazovat. K regeneraci prací kappainy v jednotce k odstraňování kyselých plynů je nadto zapoořebí páry nebo jóného zdroje tepelné energie.

Úkolem vynálezu je odstranění těchto nedostatků a pooíží. Úkolem vynálezu je tedy v>yzinutí. způsobu přímé redukce materiálů obsah^uících železo, který by byl prкveríteloý při vyšší teplotě a při kterém by docházelo k lepšímu vyi^uitií zavedeného uhhí a kyslíku. Úkolem vynálezu je dále dosáhnout ríkOkmicíýcU výhod tím, aby se uhhí οπ^θ^ drtit na určitou velikost zrna, nýbrž aby bylo pkuužtelné ve formě dvou frakcí s jemnějším a s hrubším zrněním, v podstatě vr formě, v jaké jr dodáváno.

Tyto úkoly jaou při způsobu podle vynálezu vyřešeny tím, že se akceptory síry a popřípadě další přísady ve formě jemných částic odlišných od částic uIiUÍ zaváddjí aktprktdoě a/nebo protipooučioě do plynů vytvářejících vířivou vrstvu, kdr se kychtový plyo z redukční šachtové prcr s konccrírací oxidu uhl-i-čitého Ι⁵ a^{ž 30} % a o tejotě 8⁰ a^ž 8⁰⁰ °C zav^ádí v oblasti vířivé vrstvy po straně stěnou plynového generátoru, přččemž sr vířivá vrstva udržuje oa te^otě alea^ň 1 150 °C, ^při teplotě v ^plynovém generátoru sr tdížují popel a a].oučenioy síry vr formě tekuté tavroioy a ahrkmatžují sr v plynovém generátoru vr formě lázoě, přiremž ar struaka odpichem v blízkosti' dra z plynového generátoru odvádí, z generátorového plynu odloučené prvoé částečky se mísí s práškovým uhlím Overikossi zrna do 3 mm a zavád^í se· do plynového generátoru v oblasti dna nad hladinu roztavené strusky. ’

Při známém způsobu se akceptor síry ve formě část^ic voáší spolu s uhlím do spodní Čáási plynového generátoru. PPi tomto způsobu zanášení sr síra nedostatečně účinně odstraňuje z vytvořeného generátorového plynu. Jakožto akceptory síry přicházej v úvahu například vápenec, pálené vápno, hydrát vápna a dolomit. Jakožto další přísady k řízroí mnokžaví, složení a konzistence vznik jcí st-ruskové lázně se m^lhou oapp-íklad při dávat písek a/nebo kazivrc. 3

Při způsobu podle vynalezu opouští plynový generátor generátorový plyn al.espoň ⁹⁵⁰ °C má obsah sír^y ne^{ž 50} ppm a redukCzL stu^pe^ň o teplotě až 30.

Ve znova zaváděném kychtovém plynu z přímé redukční šachtové pece jsou reformuje na a ummoňuje zavádění menšího uhličitý. Oxid uhličitý se v plynovém generátoru částečné opět obsah vody vede ke zvýšení obsahu vodíku v generái..o,oovém plynu mnoožtví kyslíku.

voda a oxid oxid uhelnatý,

Účelně se jedna frakce uhlíku o velikosti zrna 3 až .25 mm plynu zavádí do hlavy plynového generátoru. V důsledku vysoké teploty v generátoru dochází ke spontánnímu rozpadu hrubých částic uHí. Velkost zrna vzniklých částic uhlí umooňuje jejich integraci ve vířivé vrstvě uhl.í.

pro výrobu generátorového

Při výhodném provedení způsobu podle vynálezu se část kychtového plynu po odstranění prachu a po stlačení po průchodu studenou sušičkou přidává do generátorového plynu k nastavení poměru oxidu uhelnatého k oxidu uhl^^ému a k nastavení teplotyp přioom vznikajícího redukčního ^plynu na 750 a^ž 1 000 °C; tentio reptání ^pl^yn se zaváR ^do redutání šac^htov^{é p}ece.

Naatavení teploty a poměru oxidu uhelnatého k oxidu uhličitému v redukčním plynu tímto způsobem umožňuje jednoduché přizpůsobení redukčních podmínek maatriálu obsahujícímu železo zaváděnému do přímé redukční šachtové pece, přičemž tímto materiálem obsahujícím železo jsou kusová redukovaném ruda, pelety nebo slinky a dále umooňuje řízeni železe.

obsahu uhlíku ve vyráběném přímo

Přioom než 1 % hmmt.

se kychtový plyn zavadí do generátorového plynu obzvláště s obsahem vody menším produkt se stupněm metalizace

Při způsobu podle vynálezu získaný vysoce meealizovaný až 98 % vykazuje obsah síry 0,03 až 0,05 % hmoo, a jeho obsah uhlíku je řiditelný v hranicích přibližně 1,0 až 3,0 % hmmt. Hodí se vynikajícím způsobem za vsádku do elektrické obloukové pece nebo do plasmové pece · pro výrobu oceJ-i.

Účelně se zpět zaváděný kychtový plyn před zavedením do plynového generátoru spalováním jiného dílčího mnnožtví horního plynu zbaveného prachu předehřívá s výhodou na teplotu 500 až 700 °C.

Je také možno zaváděný kychtový generátoru bez předehřívání. V tomto jiného na stupnⁱ ^laCní, přⁱbližo^j na 0,25 až 0,55 MPa. V šachtové peci v generátoru musí udržovat na vyšší hodnotě než tlak v šachtové peci například o alespoň 0,03 MPa.

plyn, zbavený prachu a stlačený zav^<^(^t do plynového případě je teplota horního plynu, která závisí kromě ⁸⁰ až ²0⁰ °C. Tla^k v plynovém ^gener^átoru se nastavuje je tlak 0,2 až 0,5 MPa, přičemž se přirozeně tlak

S výhodou se 30 až 50 % veškerého kychtového plynu zavádí zpět do plynového generátoru.

Daaší části se muže, jak shora uvedeno, používat pro předehřívání zpět zaváděného kychtového plynu a jen popřípadě ještě zbýwjící zbytkové mrnžžť^^í plynu opouutí jakožto přebytečný plyn redukční jednotku.

Při jiném provedení způsobu podle vynálezu se akceptory síry a případné další přísady zavádějí do generátoru plynu současně na několika místech. Přívodní mí^ta mohou být jak v hlavové části tak také ve spodní části generátoru plynu, přičemž jsou nejvýhodnněi bezpro253732 středně nad hladinou lázně strusky a akceptory síry ve formě jemných částic, s výhodou o zrnění pod 0,1 mm se dostávájí v důsledku zavádění, nezávislém na zanášení uhlí, s nosným plynem do úzkého kontaktu jak s částicemi uhlí ve vířivé vrstvě, tak také s vytvořeným generátorovým plynem ve hlavové části generátoru. Dossžitelný stupeň odsíření je oproti známému způsobu ve velké míře zlepšen. Tím se také získává mcealizovaný produkt, jak bylo shora uvedeno, s obzvláště nízkým obsahem síry 0,03 ai 0,05 % hrmo., kterého se bez dalšího odstraňování síry může používat bezprostředně pro výrobu kvvaitní o^c^e:L.

Z generátorového plynu odloučené pevné částečky se účelně před opětovným zavedením do generátoru plynu účelně před míšením nebo současně s míšením s prachovým uhlím.

Teplota pevných částic popř^adě směsi je po ochlazení přihližíně 60 °C.

Směs pevných částic odloučených z generátorového plynu a uhelného prachu se obzv]_áště s výhodou zavádí do generátoru plynu spolu se stačenným kychtovým plynem.

Vynález blíže objasňuje připojený výkres.

Do hlavy generátoru plynu £ ústí potrubí pro hrubozrnné uhlí a pro přísady.Uhlí se zanáší ze zásobníku £ šnekovým dopravníkem £, přísady se zanášejí ze zásobníku £ šnekovým dopravníkem £ do generátoru £ plynu.

Plyn, obsahující kyslík, se zavádí do spodní části generátoru £ plynu potrubím £ a jemně mleté akceptory síry se zavádějí ze zásobníkové nádoby £ prostřednictvím transportního plynu potrubím 0_, 10 a 11 do spodní části a do hlavy generátoru £ plynu. V generátoru £ plynu se vhodnou гусНозН proudění dmychaných plynů udržuje uhlí ve vířivé vrstvě. Teplota vířivé vrstv^y uhH se udr^žuje a^sp)^ 1 150 °C, ^přičemⁱ n^:z^z^]^^l^r^i.ⁱte^ln^é роЗ!^1у uhK se mění na tekutý^, roztavený popel a s akceptory síry v^ytváře~jí sloučeniny jako sulfid vápníku, které přecházejí do strusky.

Kapalná struska se shromažduje u dna generátoru £ plynu za v^ytvoření struskové lázně 12, která se odpichovacím otvorem 13 ěiskrátiáuáláě. odvádí. Vznnklý generátorový plyn opouutí hlavu generátoru £ plynu potrubím 14 a podle znázorněného provedení se nepřímo chladí v chladiči 15 výměnou tepla s vodou na teplotu pod teplotu tuhnutí strusky. Pak se gennrátorový plyn v jednotce 16 pro odstraňování prachu zbavuje prachu, přičemž tato jednotka 16 může sestávat z alespoň jednoho horkého cyklonu.

Geeneátorový plyn, zbavený stržených pevných částic, se vede potrubím 17 do přímé redukční šachtové pece £8. Opětné zahhátí plynu před zavedením do přímé redukční šachtové pece 18 - jak je nutné podle známého stavu techniky - odpadá při způsobu podle vynálezu. Před jednotkou 16 pro odstraňování prachu se může do generátorového plynu s výhodou přivádět ještě určitý poddl prachu zbaveného a stlačeného kycUtrvéhr plynu z přímé redukční Šachtové pece £8, aby se nastavila na žádanou hodnotu teplota a poměr oxid uhelnatý/oxid uMičitý přioom vznikajícího redukčního plynu. Jelikož znovu zaváděný kychtový plyn obsahuje kromě oxidu uhličitého také ještě vodu, zavádí se do generátorového plynu teprve po provedení studenou sušičtou £:9. Při znázorněné formě provedení ústí potrubí 20 vedoucí poměrně chladný kychtový plyn s obsahem s výhodou méně než 1 % vody po průchodu jednotkou 16 pro odstranění prachu do potrubí 17 . Jestliže se chladný kychtový plyn zavádí z jednotky 16 pro odstraňování prachu do potrubí £4, může se teplota v jednotce 16 pro odstraňování prachu sice udržovat na nižší hodnotě, musí však být- vytvořena pro vyšší prosazení plynu.

Do přímé redukční šachtové pece 18 se shora dávkuje maateiál 21 obsah^uící oxidy železa, který se dostává protiproudně do styku s horkým redukčním plynem prostým prachu a převádí se na vysoce met^ИL^s^vaáý produkt 22 . Vyrobený, vysoce meea li znaný produkt 22 se o sobě známým způsobem vynáší z přímé redukční šachtové pece 18 bud za studená při teplotě přibližně 50 °C nebo za horka ^při te^té 70⁰ a^{ž 80}0 °C. Za ^prostř-e^^tvím šneku v^^ený vysoce metalizovaný produkt 22 se může po odstranění uhelného prachu přímo briketovat.

37 32

Zčásti oxidovaný redukční plyn opouští jakožto kychtový plyn přímou redukční šachtovou pec 18 potrubím 23 a zavádí se do mokré odprašovací jednotky 24 , do které se obzvláště s výhodou zavadí potrubím 25 horká voda z chladiče 15. Tímto způsobem se kychtový plyn příliš neodhazuje, čímž se dosahuje určitého obsahu vlhkosti v kychotovem plynu, což je užitečné pro regulaci teploty a pro úsporu kyslíku v generátoru £ plynu a rovněž pro zv^Ěšení obsahu vodíku v generStooovém plynu.

Kyyhtový ^plyn o te^plotě 50 až ⁷⁵ °C se z mokrého o^rašov^ sbromižduje v ^potr^ub:L 2 6. Odloučené zbytky se potrubím 27 mohou po vysušení opět dávkovat do přímé redukční šachtové pece £8. Část prachu zbaveného, vodní pátou nasyceného a ochlazeného kychtového plynu se přes komppesor 28 a při popisovaném provedení přes předehřívač 29 potrubím 30 - účelně s několika ústí v různé výšce - po straně zpět zavádí do generátoru £ plynu do oblasti vířivé vrstvy.

Další přísada páry z venkovního zdroje páry je zbytečná. V kychtovém plynu obsažený oxid uHičitý se převádí v generátoru £ plynu, který funguje jako reformátor, opět na oxid uhelnatý. Zpětné zavádění kychtového plynu na různých místech do generátoru £ plynu má tu výhodu, že se z^j^í^uje zreagování vneseného uhlí a ztráty prachem jsou nízké.

Jestliže se má zpět zaváděná část horního plynu předehřát na výhodnou teplotu 500 až ⁷⁰⁰ °C, ^prov^ádí se toto zaliřMní ve vyhřívací jednotce ^{29 úč}e^ln^ě spa^vdím dalH ^čss'Lí kychtového plynu zbaveného prachu, zaváděného čárkovaně vyznačeným potrubím £1, plynem obsahujícím kyslík, například se vzduchem.

Jestliže ještě zbyde nějaký podíl kychtového plynu, tak se tento přebytek odvádí potrubím 32 z jednotky, aby podíl inertního plynu v cirkulujícím plynu nebyl příliš vysoký.

Z generátorového plynu v jednotce 16 pro odstraňování prachu odloučené pevné částice se potrubím 33 po průchodu systémem s výhodou ve chladicím šneku 34 'se práškovým uhlím z potrubí £5 a přioom se současně jjí na teplotu 60 °C. Směs se potrubím 36 zavádí na dno generátoru _£ plynu, přičemž se podle popisovaného provedení s výhodou postupuje tak, že se část z korompesoru 28 odváděného kychtového plynu odklání do potrubí 37 a v koiumpesoru 38 se dodatečně zahnutuje.

Doodtečně stla??ný kychtový plyn se* dmychá spolu se smE^í z potrubí 36 do suspenzační nádoby 3_9 a tam vytvořená sespenze pevných částic v plynu se zavádí potrubím 40 těsně nad hladinu struskové lázně 12. v oMasti dna generátoru £ plynu. Zjistilo se, že je obzv].áště výhodné uspořádat ústí potrubí 7_ pro k.yslík obsahuuící plyn, potrubí pro akceptory síry a potrubí 40 v přibližně stejné výši bezprostředně nad hladinou struskové lázně 12. Mnnšství vynášených jemných podílů uhlí se tímto způsobem zavádění prachového uhlí podstatně sníží.

Přívod plynu obsah^ícího kyslík může také centrálně úsíiit do plástové trysky a suspenze odloučených pevných jakožto obalové medium. Potrubí pro každé uvedené medium mohou být samozřejmě znásobena a jejich ústí mohou být symeericky rozdělena po obvodu g^i^ť^i^^ltoru £ plynu.

Claims (9)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob přímé redukce materiálů obsahujících oxid železa generátorovým plynem, vyráběným ve vířivé vrstvě plynového generátoru reakcí uhlí s kyslíkem t popřípadě s vodní párou za ¹ přísady akceptorů síry, přičemž se generátorový plyn po odloučení stržených pevných částic zavádí do přímé redukční Šachtové pece a alespoň Část kychtového plynu, odváděného z přímé redukční šachtové pece, se po odstranění prachu za mokra stlačuje a znova se zavádí do plynového generátoru, vyznačený tím, že se akceptory síry a popřípadě další přísady ve formě jemných částic odlišných od částic uhlí zaváddjí souproudně a/nebo protiproudně do plynů vytvářejících vířivou vrstvu, kychtový plyn z redukční šachtové pece s konncetrací oxidu uhličitého 15 až 30 * a o teplotě 80 až 800 °C se zavádí v oblasti vířivé vrstvy po straně stěnou plynového generátoru, přičemž se vířivá vrstva udržuje na teplotě alespoň 1 150 °C, popel a sloučeniny síry se při teplotě v plynovém generátoru udržuůí ve formě tekuté taveniny a shromaaciuuí se v plynovém generátoru ve formě lázně, přičemž se struska odpichem v blízkosti dna z plynového generátoru odvádí a pevné částečky, odloučené z generátorového plynu, se mísí s práškovým uhlím o velikosti částic do 3 mm a zavádděí se do plynového generátoru v oblasti dna nad hladinu lázně roztavené etrusky.
2. 2. Způsob·podle bodu 1, vyznačený tím, že se frakce uhlí o velikosti částic 3 až 25 mm pro výrobu generátorového plynu zanáší hlavou do plynového generátoru.
3. 3. Způsob podle bodu 1 a 2, vyznačený tím, že se přidává část stláčeného, prachu zbaveného,·kychtového plynu po průchodu studenou sušičkou do generátorového plynu k nastavení poměru oxidu uhelnatého k oxidu uhličitému a k nastavení teploty vzniklého redukčního plynu na 750 až 1 00 °C a tento redukční plyn se zavádí do přímé redukční šachtové pece.
4. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačený tím, že · se do generátorového plynu přidává kychtový plyn s obsahem vody menším než 1 %.
5. 5. Způsob podle bodu 1 až 4, vyznačený tím, že se zpět zaváděný kychtový plyn před zavedením do plynového generátoru předehřívá s výhodou na teplotu 500 až 700 °C spalováním s jiným dílčím minostvím prachu zbaveného kychtového plynu.
6. 6. Způsob podle bodu 1 až 5, vyznačený tím, že se do plynového generátoru zpět zavádí 30 až 50 % veškerého kychtového plynu.
7. 7. Způsob podle bodu 1 až 6, vyznačený tím, že se do plynového generátoru současně na několika místech zavádděí akceptory síry a popřípadě .další přísady.
8. 8. Způsob podle bodu 1 až 7, vyznačený · tím, že se pevné částice, odloučené z generátorového plynu, před opětovným zavedením do plynového generátoru ochlaznu!.
9. 9. Způsob podle bodu 1 až 8, vyznačený tím, že se do plynového generátoru dmychá směs pevných částic, odloučených z generátorového plynu a prachového uhlí stačenn^m plynem.