CZ103099A3 - Způsob vefukování jemných částeček s obsahem oxidu kovu do redukujícího plynu - Google Patents

Description

Způsgb ^.ajikováaž- jemných částeček s obsahem oxidu kovu do redukujícího plynu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu injikování jemných částeček s obsahem oxidu kovu do redukujícího plynu, jakož i uspořádání pro provádění tohoto postupu.

Dosavadní stav technologie

Způsob zavádění jemných částeček rudy do potrubí s redukujícím plynem a redukování částeček rudy během transportu v potrubí redukujícího plynu je znám, viz

JP-A-62-164569.Dle těchto údajů jsou jemné částečky rudy nasávány do proudu redukujícího plynu tryskou.

Zde však dochází k problému, že se redukující plyn nemůže dostat do optimálního kontaktu a jednotlivými jemnými částečkami, obsahujícími oxid kovu.

Jemné Částečky, které se dostávají do proudu redukujícího plynu, tvoří proud kompaktního materiálu, i když se injikují do proudu redukujícího plynu pomocí nosného plynu. Pouze po dosažení určité vzdálenosti je proud materiálu rozvířen tak, že pouze menší vzdálenost a tedy i méně času jde zde pro redukci. Další nevýhodou je to, že proud materiálu v důsledku jeho kompaktnosti, jež je dána jeho vstupem do prostoru akodomování s redukujícím plynem, může zavinit opotřebování stěny, ohraničující fofeený prostor, a to oděrem·

Podstata vynálezu

Je tedy předmětem tohoto vynálezu vyvarovat se těchto nevýhod a nesnází a vyřešit technicky problém v tomto smyslu a to nalezením postupu výše uvedeného typu, jakož i uspořádání pro provádění takového postupu, . . . . · · · · · a aaa · · · aaa··· a·····* · · ···· >· ·· ·· ·· ··

-2Jímž by se zajistil optimální kontakt jednotlivých jemných částeček s redukujícím plynem bezprostředně potom, co jemné částečky s obsahem oxidu kovu se dostaly do prostoru s upravujícím redukujícím plynem, takže každá z jemných částeček je obklopena redukujícím plynem bezprostředně potom, co opustila přívod potrubí s vývodem jemných částeček. Tím se umožní, aby chemické, fyzikální a tepelné reakce, které všechny startují z povrchů jemných částeček, proběhly bezprostředně po zavedení jemných částeček do prostoru s upravovacím redukujícím plynem, takže se tím využije optimálně doba, po kterou setrvají tyto jemné Částečky v uvedeném prostoru. Tím je též možno minimalizovat velikost celého uspořádání pro přímou redukci, a optimálně se využije redukující plyn.

Podle tohoto vynálezu je tento problém řešen přívodem centrálního materiálového proudu, tvořeného jemnými částečkami, a nosného plynu do redukujícího plynu s uspořádáním, že nejméně jeden proud plynu, sekundárního, je směrován proti materiálovému proudu s tím důsledkem, že uvedený proud plynu rozptýlí materiálový proud a jemné částečky se tím rovnoměrně distribuují v redukujícím plynu.

Plynný proud s výhodou vyvolá v materiálovém proudu moment rotace kolem esy materiálového proudu, jemné Částečky jsou vypuzovány z materiálového proudu odstředivými silami s následujícím dispergováním.

Efekt využití odstředivých sil se může i intenzifikovat plynným proudem, vyvolávajícím v materiálovém proudu fluktuační momenty rotace, s výhodou v lišících se dimenzích, což rovněž umožňuje zjištění optimálního momentu rotace·

Plynný proud se nejúčelněji vede proti materiálovému proudu šikmo a takovým způsobem, že se překřižuje

AA ···· ·· ···· *A AA • · AAA A A A A A

A A AAA AAAA

A AAA A · · AAAAAA • AAAAAA A A

AAAA AA AA AA AA AA •3s materiálovým proudem a to takovým způsobem, že vnikne pouze do vnějších zon materiálového proudu, přičemž úhel mezi proudem plynu a materiálovým proudem se periodicky mění.

Plynný proud tvoří s výhodou inertní plyn, ale použít se k témuž účelu může i redukující plyn.

Podle výhodného provedení redukující plyn proudí vedle materiálového proudu, to znamená že materiálový proud je injikován do proudu redukujícího plynu s tím, že materiálový proud je orientovánjnčelne ve smqru opačném proti směru toku redukujícího plynu, s výhodou pod úhlem mezi 100° a 160°.

S výhodou je směrován jeden plynný proud proti středu materiálového proudu a proniká tudy.

Postup dle tohoto vynálezu se dá zvláště s výhodou použít pro redukující proces, vyznačený tím, že se materiálový proud vede do proudu redukujícího plynu, který vzniká ve zplyňovacím pásmu, kde redukující plyn s obsahem oxidu uhelnatého a vodíku vzniká zplyněním uhlí a pak částečně a/nebo dokonale se redukují nebo roztaví částečky, obsahující redukovaný kov, a proud redukujícího plynu po vstupu materiálového proudu se zpracuje tak, že se oddělí pevné podíly s následující reakcí v redukčním pásmu za redukce rudy, obsahující oxid kovu s tím, že se jemné částečky, oddělené v průběhu oddělování pevných podílů, vedou do zply novací ho pásmg použitím hořáku pro spalování prachu, čímž se docílí aglomerování jemných částeček.

Uspořádání pro provádění postupu dle tohoto vynálezu je charakterizováno kpmbinováním těchtóo dále uvedených charakteristických detailů:

++ prostor, omezený stěnou pro převzetí redukujícího plynu, ++ injekční feryska, zasahující do uvedeného prostoru jeho stěnou,

-4++ jež je vybavena centrální trubicí pro zavádění jemných částeček a nosného plynu, a ++ ve vyústění centrální trubice je umístěna nejméně jedna tryska, spojená s plenovým přívodem pro zavádění sekundárního plynu, kde ++ podélná osa trysky svírá úhel -f- s podélnou centrální linií centrální trubice, kolísající s výhodou mezi 20° a 60°.

Podle výhodného provedení je podélná osa trysky orientována šikmo vztažmo k podélné ose centrální linie centrálního potrubí, takže yměřuje-li podélná osa trysky kolmo do roviny, dané podélnou centrální linií centrálního potrubí a vyústěním trysky, vytvoří se úhelkolísající mezi 20° a 60° mezi projektovanou podélnou osob trysky a podélnou centrální linií centrálního potrubí.

Při takovém uspořádání je trysk#nejúčelněji umístěna pohyblivě ve vyústění centrálního potrubí a svou podélnou osou je schopná zaujmout různé polohy, s výhodou různě šikmé se zřetelem na podélnou centrální linii centrálního potrubí.

Může být výhodné za určitých místních okolností při atomizování proudu materálu, je-li několik trysek uspořádáno v jedné polovině obvodu vyústění centrálního potrubí.

Pro větší objemy proudů materiálu je nejúčelněji několik trysek uspořádáno po celém obvodu vyústění centrální linie a to tak, aby byly rozloženy pokud možno rovnoměrně,

Při výhodné variantě je postup charakterizován tím, že prostor pro redukující plyn tvoří potrubí, jímž je přiváděn redukující plyn, do kterého ústí injekční tryska, a centrální linie přívodu redukujícího plynu svírá nejúčelněji úhel mezi 100° až 16©°.

-5toto ·toto· • · · · · · • · · · · to • ·· ··· ··· ··· · ·

Podélná osa nejméně jedné trysky s výhodou protíná centrální linii centrálního potrubí·

Výhodná aplikace uspořádání dle tohoto vynálezu je charakterizována tím, že uspořádání ústí do potrubí vývodu plynu z tavícího zplynovače pro roztavení a případně úplné redukování kovových rud, jakož i produkci redukujícího jblynu s obsahem oxidu uhelnatého a vodíku ze zplynění uhlí s tím, že plynová výpustní trubice ústí do separátoru pevných látek, jako je cyklon, a odtud oddělené pevné podíly lze recyklovat do tavícího zpl^novače použitím recirkulačního vedení pro pevné látky a hořáku prašných podílů.

Dále pak bude vynález vysvětlen detailněji několika provedeními, schematicky vyjádřenými na vyobrazeních. Vpobr· 1 znázorňuje podélný průřez uspořádáním dle tohoto vynálezu a na vyobr.2 je odpovídající průřez podél linie II-II z vyobr©l. Na vyobr. 3 až 5 jsou různá provedení dle tohoto vynálezu za schematického vyjádření, na vyobr.6 je provedení uspořádání dle tohoto vynálezu v provozovně pro přímé redukování jemných rud.

Podle uspořádání, jak je zachyceno na vyobr. 1 a 2, je zařízení pro injikování jemných částeček s obsahem oxidu kovu do redukujícího plynu opatřeno injekční tryskou 1, ústící do prostoru 3, který je plněn redukujícím plynem stěnou 2. Tento prostor může tvořit například potrubí. Injekční tryska 1 je vybavena centrální trubicí 4, kterou jsou jemné částečky vháněny do vyústění 5 pomocí nosného plynu, takže v místě vyústění je proud materiálu tvořen jemnými částečkami.

Ve vyústění 5 centrálního potrubí 4 je periferně umístěno několik trysek 6, obklopujících centrální potrubí 4, které jsou spojeny s plynovodem 7 pro přívod sekundárního plynu vždy za použití trubic 8. Tyto trubice 8 pro přívod plynu jsou zaznačeny jako trubice, uspořádané • · · · ···· · · ·· ··

-6paralelně s podélnou centrální linií centrální trubice 4 a jsou v anulárním prostoru 10, periferálně obklopujícím centrální potrubí 4, do kterého ústí plynovod 7· Tento anulární prostor 10 je vně delimitován pláštěm 11, který je uzavřen na konci u vyústění 5 a na opačném konci pomocí koncových obrub 12 a 13. Trubice 8, vedoucí plyn, se mohou otáčet vztažmo k koncovým obrubám 12 a 13 pomocí plynotěsných přírub 14, 15·

Konce trubic 8, vydoucích plyn, jsou vzájemně opačně uzpvřeny přírubami 16, 17· Na vnějších přírubách 17 jsou umístěny otočné čepy 18, zasahující vně. U otočných čepů jsou opatření pro otáčení potrubí, vedoucích plyn, podél jejich podélných os 19, ale nejsou detailněji zakreslen#.. U vnitřních přírub 16 potrubí, vedoucího plyn 8, jsou trysky 6 umístěny s tím, že jejich osy 6' svírají úhel s podélnou centrální linií centrální trubice.

Trubice 8, vedoucí plyn a posléze trysky 6 jsou plněny plynem pomocí anulárního prostoru 10 a otvorů 20 potrubí 8, přivádějícího plyn.

Otáčením trubic 8, přivádějících plyn kolem jejich podélných os 19 lze měnit plynové proudy z trysek 6 s ohledem na jejich postavení ve vztahu k materiálovému proudu tak, že proudy plynu lze upravit z polohy, protínající podélnou centrální linii 9 centrálního potrubí 5 >e šikmé polohy, vztaženo na tuto podélnou centrální linii.

Zařízení pro otáčení potrubí 8, vedoucích plyn, kolem jejich podélných os 19 dovoluje periodické změnění polohy proudů plynu vztažmo k materiálovému proudu. Úhel oQ, který svírají plynové proudy s podélnou centrální linie centrálního potrubí 4 kolísá s výhodou mezi 20° až 60°, a nemusí být právě stejný pro všechny plynové proudy.

-7Podle provedení, jak je zachyceno na vyobr. 1 a 2, je uspořádáno několik trysek 6 po celém obvodu vyústění 5 centrálního potrubí 4 tak, že jsou rozloženy rovnoměrně,, Může však dostačovat, aby několik trysek 6 bylo uspořádáno pouze v polovině obvodu vyústění 5 centrálního potrubí 4, jak je to například ukázáno na vyobr. 4 a 5· Tomu je tak specielně v případě, kdy redukující plyn v prostoru 3 má intenzivní směrovaný průtok.

Jak je to patrné z vyobr. 3, 4 a 5, jsou plynové proudy, vyznačené šipkami 21, grůentovány ve směru právě opačném k podélné centrální linii centrálního potrubí (vyobr.5) nebo šikmo k němu (vjrobr.3, 4) s tím že vlastní materiálový proud s minimálním průměrem, odpovídajícím vyústění 5, je stále strháván proudy plynu. Plynové proudy vyvolají v materiálovém proudu rotaci kolem podélné centrální linie 9, jemné částečky se vypudí z materiálového proudu odstředivými silami za dispergování. K tomu dochází navíc k atomizačnímu účinku, způsobenému proudem plynu.

Plynové proudy tvoří s výhodou inertní plyn, a inertní plyn se může použít také jako nosný plyn. Místo trysek 6 se může použít také anulární spára na kon|cové obrubě 12, kterou je ventilátorem hnaný plyn řízen přímo proti materiálovému proudu. Není-li třeba měnit polohu plynových proudů ve vztahu k materiálovému proudu, nejsou nutné trubice 8 vedoucí plyn. V takovém případě trysky 6 mohou být vsazeny na pevno do koncové obruby

12.

Jak je to patrné z vyobr.6 zde dále, provedení uspořádání dle tohoto vynálezu je popsáno za použití průtočného vedení 23, přepravujícího redukující plyn z tavného zplynovace, kde se tvoří redukující plyn s v

obsahem oxidu uhelnatého a vodíku v pásmu zplynování • · · ·

-8uhlí a roztaví se zredukovaná železná ruda s tím, že se redukující plyn vede do nezakresleného redukčního zařízeníj jak redukční zařízení, ve kterém se rud$ redukuje, tak i tavný zplyňovač odpovídají například popisu z EP-A-0 576 414·

Redukující plyn, opouštějící tavný zplyňovač 22 otvorem 24 v kopuli části 25 tavného zplyňovače 22, se vede do cyklonu 26 vedením 23 pro vypouštění redukujícího plynu s tím, že v cyklonu se oddělí částečky, stržené redukujícím plynem·

V startující oblasti vedení 23 vypouštěného redukujícího plynu se vede do redukujícího plynu přívodními prostředky 27 chladící plyn, aby totiž ochladil redukující plyn na teplotu, nutnou pro redukci v redukčním zařízení· Injekční tryska 1 dle tohoto vynálezu je umiste na krátce potom, podélná centrální linie 9 centrálního potrubí 4 je orientována v protisměru vůči toku redukujícího plynu a svírá s ním úhel mezi 100° až 160°.

Železná ruda, injikovaná do redukujícího plynu a dokonale distribuovaná v posléze uvedeném se při vstupu do vedení vypouštěného redukujícího plynu redukuje, nejméně částečně uvnitř vedení 23 z výpustě redukujícího plynu a oddělí se v cyklonu 26, Nejméně částečně zredukovaná železná ruda se vede pomocí prachových spojení 27 a injektoru 28, operujících s výhodou pod dusíkem, do prašného spalovače 29, umístěného v postranní stěně tavného zplyňovače 22. Prachový hořák 29 způsobí aglomerování jemných částeček a případně také dokončí redukci·

Claims (19)

1. PATENTOVÍ NÍROKY

   1. Způsob injikování jemných částeček s nánosem oxidu kovu do proudu redukujícího plynu, přepravovaného vedením redukujícího plynu, vyznačující se tím, že se proud centrálního materiálu, tvořený jemnými částečkami a nosný plyn zavádějí do proudu redukujícího plynu a nejméně jeden plynový proud, tvořený sekundárním plynem, se vede proti materiálovému proudu s tím, že plynový proud disperguje materiálový proud a jemné částečky jsou rovnoměrně distribuovány v proudu redukujícího plynu·
2. 2. Způsob podle nárojpi 1, vyznačující se tím, že plynový proud vyvolá v materiálovém proudu moment rotace kolem osy materiálového proudu a v důsledku odstředivých sil vypadávají jemné částečky z materiálového proudu a posléze uvedený se disperguje·
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že plynový proud vyvolá v materiálovém proudu moment rotace periodicky kolísavým způsobem, s výhodou různých rozměrů·
4. 4· Způsob podle nároků 2 nebo 3, vyznačující se tím, že plynový proud je sm&rován proti materiálovému proudu šikmo a takovým způsobem, že protíná materiálový proud a vniká pouze do vnějších zón materiálového proudu·
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že uhel mezi plynovým proudem a materiálovým proudem se může periodicky měnit·
6. 6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že plynový proud je tvořen inertním plynem.

   • to toto·· • to · « to • ·· ··«

   4070-^n ·* ··to· ·· ·· '
7. 7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že redukující plyn proudí proti materiálovému proudu.
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že se materiálový proud orientuje proti směru toku redukujícího plynu, s výhodou pod úhlem mezi 100° až 160°.
9. 9. Způsob podle flednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že nejméně jeden plynový proud je řízen proti středu materiálového proudu a pro niká $ím.
10. 10. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že se materiálový proud vede do prout/u redukujícího plynu, který vzniká v tavném zplynovacím pásmu, kde se tvoří zplyněním uhlí redukující plyn s obsahem oxidu uhelnatého a vodíku, a částečně a/nebo dokonale redukovaný kov^.obsahující částečky se dokonale zredukují nebo roztaví, a proud redukujícího plynu se zbaví oddělením pevných částeček poté, co materiálový proud byl vpuštěn a pak reagoval v redukčním pásmu za redukce rudy s obsahem oxidu kovu s tím, že se jemné částečky, oddělené při separování pevných částeček vedou do tavného zplyňovacího pásma použitím prašného hořáku 29 za vyvolání aglomerování jemných částeček.
11. 11. Zařízení pro provádění způsobu podle jednoho nebo několika z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že je dáno kombinací dále uvedených charakteristických sestav:

    ++ prostor 2 P^ro příjem redukujícího plynu, ohraničený stěnou 2, 23 s tím, že prostor 3 pro redukující plyn, tvoří potrubá, vedoucí redukující plyn,

    -η++ injekční tryska 1, z_esahující do prostoru 2 stěnou 2, 23, ++ který je vybaven centrální trubicí vedoucí jemné částečky a nosný plyn, a ++ je vybaven nejméně jednou tryskou 6, spojenou s přívodem plynu 2. P^r° přívod sekundárního plynu do vyústění 2 v centrální trubici 4 ++ podélná osa 6*trysky 6 a podélná centrální linie 9 centrální\<brubice svírají úhel ot _o
12. 12«, Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že úhel p( kolísá od 20° až do 60°,
13. 13. Zařízení podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že podélná osa 6' trysky 6 je orientována šikmo vůči podélné centrální linii 2 centrální trubice 4, přičemž je-li podélná osa 6' trysky 6 projektována kolmo na rovinu, proloženou podélnou centrální linií 2 centrální trubice £ a vyústěním trysky, vytvoří se úhel J v rozmezí 20° až 60° mezi projektovanou podélnou osou 6^r trysky 6 a podélnou centrální liní 2 centrální trubice 4/
14. 14o Zařízení podle kteréhokoli z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že tryska 6 je posuvně uspořádána ve vyústění 2 centrální trubice 4 a svou podélnou osou 6* je schopna zaujmout různá postavení, s výhodou různé šikmé polohy ve vztahu k podélné centrální linii 2 centrální trubice 4
15. 15· Zařízení podle jednoho či více z nároků 11 až 14, vyznačující se tím, že několik trysek 6 je uspořádáno pouze v polovině obvodu vyústění 2 centrální trubice £, viz vyobr. 4 a 5.
16. 16. Zařízení podle jednoho Či více z nároků 11 až 14, vyznačující se tím, že • 44 4 4· • · · * * * · * · · • · · * · · 4 · 4 · · · • 44 4 4 4 ···

    4 4 · · ·

    4* 4# ·· · · několik trysek 6 je uspořádáno po celém obvodu vyústění 2 centrální trubice £ takovým způsobem, že jsou rozloženy přibližně rovnoměrně, viz vyobr.3.
17. 17o Zařízení podle jednoho či více z nároků 11 až 16, vyznačující se tím, že podélná osa centrální linie % injekční trysky 1 a osa trubice 23. přivádějící redukující plyn, svírají spolu úhel kolísající od 100° až do 160°.
18. 18. Zařízení podle jednoho či více z nároků 11 až 17, vyznačující se tím, že podélná osa 6^Z nejméně jedné trysky 6 protíná podélnou centrální linii 2 centrální trubice 4.
19. 19. Zařízení podle jednoho či více z nároků 11 až 17, vyznačující se tím, že zařízení ústí do potrubí pro vývod plynu 23 z tavného zplynovace 22 pro roztavení a případnou úplnou redukci kovových rud, jakož i pro produkci redukujícího plynu s obsahem oxidu ohelnatého a vodíku zplyněním uhlí a potrubí pro vývod plynu 23 ústí v separátoru pevných podílů 26, jako je cyklon, ze kterého se oddělené pevné podíly ze separátoru 26 mohou recyklovat použitím recyklačního potrubí a prachového hořáku 29 do tavného zplynovače 22.