CZ20011580A3

CZ20011580A3 - Způsob výroby ľeleza v rotační nístějové peci a zlepąené pecní zařízení

Info

Publication number: CZ20011580A3
Application number: CZ20011580A
Authority: CZ
Inventors: David C. Meissner; Glenn E. Hoffman; Kyle J. Shoop; Takuya Negami; Yasuhiro Tanigaki; Shuzo Ito; Isao Kobayashi; Osamu Tsuge; Koji Tokuda; Shoichi Kikuchi; Akira Uragami
Original assignee: Midrex International B. V.
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2002-03-13
Also published as: US6413295B2; ATE241020T1; KR100417201B1; KR20010080423A; BR9916605A; CA2348940C; AU760611B2; PL194677B1; DE69908176T2; PE20001247A1; BR9916605B1; HUP0105164A2; CN1325459A; EP1137817B1; ES2199599T3; CA2348940A1; CN1289693C; DE69908176D1; US20010052273A1; WO2000029628A1

Description

Tento vynález se týká zařízení a způsobu činnosti pece ke zpracování rud pro zlepšenou redukci oxidů železa. Zejména se tento vynález vztahuje ke způsobu činnosti pece pro výrobu železa vysoké čistoty a zlepšenému pecnímu zařízení pro redukci železa.

Dosavadní stav techniky

V roce 1 987 Midrex obdržel patent U.S. č. 4,701.214, který ukázal redukci v rotační nístějové peci a způsob činnosti, který potřebuje méně energie a menší taviči pec zaváděním redukčních plynů a paliva do rotační nístějové pece.

Všechny hlavní postupy výroby oceli vyžadují vstup materiálů obsahujících železo jako jejich výchozích surovin. Pro způsob výroby oceli využívající základní kyslíkovou pec jsou materiály obsahující železo obvykle vysokopecní horký kov a ocelový odpad či šrot. Široce používaným zdrojem železa je produkt známý jako Direct Reduced Iron (přímo redukované železo) („DRI“), který je vyráběn redukcí železné rudy v pevné fázi bez tvorby kapalného železa. DRI a/nebo ocelový šrot jsou rovněž používány pro výrobu oceli s využíváním elektrické obloukové pece.

V rámci průmyslu jsou vyhledávána příslušná zlepšení, pokud jde o modifikace pecí a zlepšené způsoby činnosti, které poskytují ·· ···· ·· ···· ·· · V ·········· • · · · · ··· • ····· ··· · 2 ···· ·· ·· · *··* ··· efektivní výrobu železa o vysoké čistotě s nízkým obsahem uhlíku (< 5%), v níž jsou oxidy železa jsou účinně redukovány na čištěné železo na povrchu nístěje, zatímco struskové komponenty jsou separovány od čištěného železa při zvýšených teplotách.

V roce 1998 získal Midrex International patent U.S. 5,730.775, který uvádí zlepšený způsob známý pod obchodním názvem nebo obchodní značkou FASTMET™ a zařízení pro výrobu přímo redukovaného železa ze suchého oxidu železitého a uhlíkových kompaktů (výlisků), které jsou rozvrstveny ne více než dvě vrstvy hluboko na rotační nístějí a jsou metalizovány ohřevem kompaktů po krátkou dobu na teploty přibližně 1316° až 1427°C. Pro obecné porozumění současnému či nedávnému umění či technice je sem začleněn patent U.S. 5,730.775.

Podstata vynálezu

Při přímé redukci oxidu železitého v pecích zlepšuje tento vynález využití rotační nístějové pece s použitím způsobu výroby železného produktu o vysoké čistotě z přívodního materiálu oxidu železitého obsahujícího uhlíkaté sloučeniny, včetně kroků zajištění rotační nístějové pece mající vrstvu nístěje, jež se skládá ze žárovzdorné vrstvy nebo sklovité vrstvy nístěje vzniklé umístěním oxidu železitého, uhlíkatých a křemičitých sloučenin na podnístějovou vrstvu; ohříváním oxidu železitého, uhlíkatých a křemičitých sloučenin tvořících sklovitou vrstvu nístěje; umístěním potahovacích materiálů na povrch nístěje, aby se vytvořila potažená vrstva nístěje; dopravováním či zavážením materiálu z oxidu železitého do pece a na potaženou vrstvu nístěje; redukcí materiálů z oxidu železitého na potažené vrstvě nístěje; tvorbou kapalných železných a uhlíkových kapének (globulárních částic) na potažené ·· · ·· 0 · · · · • · 0 · · · · 0 • 0 0 0 0 0 · 0 · 0 ···· ·· ·· · ·· ··· vrstvě nístěje; se separovanými struskovými materiály; chlazením železných a uhlíkových kuliček chladicím povrchem vytvářejícím pevný ochranný knoflík železného a uhlíkového produktu; a vypuštěním železného a uhlíkového produktu a struskového materiálu z pece. Zlepšené zařízení obsahuje rotační nístějovou pec mající chladicí desku, která je umístěna v těsné blízkosti vrstvy nístěje nebo žárovzdorného povrchu, kdy chladicí deska ochlazuje železné kuličky, aby se vytvořily pevné železné knoflíky o vysoké čistotě s nízkým obsahem uhlíku, které jsou odstraňovány ze sklovité nístějové vrstvy nístěje. Zlepšení způsobená předloženým zařízením a způsobem činnosti poskytují vysoce čisté železné kuličky s nízkým obsahem uhlíku, které jsou odlučovány ze struskových částic, vypouštějí knoflíky z pece bez význačné ztráty vysoce čistého železa v nístějové peci a vytvářejí železné knoflíky s obsahem železa přibližně 95% nebo více, a obsahem uhlíku přibližně 5% nebo méně ve vypuštěných knoflících železného materiálu.

Základním cílem předloženého vynálezu je poskytnout způsob dosažení efektivní výroby železa o vysoké čistotě majícího koncentrace uhlíku od 1% do 5%, a to při zvýšených teplotách v rotační nístějové peci s odlučováním struskových komponent z čištěného železa na povrchu nístěje při vysokých teplotách.

Jiným cílem vynálezu je poskytnout způsob dosažení účinné redukce oxidu železitého při zvýšených teplotách ve zpracovací a redukční peci.

Dalším cílem vynálezu je poskytnout zlepšené pecní zařízení pro zajištění vysoce čistého železa a chlazení železa o vysoké • · · · · · · · · · • · · · · ··· • ····· ··· · ···· ·· ·· · ·· ··· čistotě na povrchu vrstvy nístěje k usnadnění separace struskových složek uvnitř pece.

Tyto cíle vynálezu jsou splněny způsobem výroby přímo redukovaného čištěného železa při zvýšených teplotách uvnitř příslušné pece, včetně kroku zajištění rotační nístějové pece mající podnístějovou vrstvu, a zavádění kondicionačních materiálů z oxidu železitého a uhlíkových a křemíkových sloučenin se zahříváním příslušných kondicionačních materiálů, aby se vytvořila sklovitá vrstva, na níž jsou umístěny aglomeráty oxidu železitého obsahující uhlík. Krok ohřívání kondicionačních materiálů postupuje za krokem redukce ohříváním aglomerovaného oxidu železitého a uhlíku, při specifikované teplotě, a redukci oxidu železitého. Roztavené kuličky čištěného železa jsou odlučovány ze struskových komponent na povrchu vrstvy nístěje uvnitř pece. Za separačním krokem následuje chladicí krok, kde jsou kuličky čištěného železa ochlazovány uvnitř pece umístěním chladicího zařízení do těsné blízkosti k vrstvě nístěje, s výsledným krokem tuhnutí čištěného železa uvnitř pece a zbývající krok vypouštění vyčištěného železa z pece, jež je zbaveno ztuhlé strusky, která může být vypuštěna z pece odděleně.

Cíle vynálezu jsou rovněž splněny zařízením k výrobě přímo redukovaného železa při zvýšených teplotách uvnitř rotační nístějové pece mající nereaktivní povrch nístěje vytvořený umístěním potahovacích materiálů a aglomerátů oxidu železitého a uhlíku na povrch vrstvy nístěje. Vrstva nístěje může obsahovat sklovitou vrstvu oxidu železitého a křemičitých sloučenin vzniklou předtím, než jsou aglomeráty oxidu železitého a uhlíku umístěny na sklovitou nebo žáruvzdornou vrstvu. Potahovací materiály a aglomeráty oxidu železitého a uhlíku jsou ohřívány na ·· • · · · · • · · · • · · · · • · · · · ···· · · ·· specifikovanou teplotu. Oxid železitý je redukován, načež následuje separace na kuličky (globulární částice) vyčištěného železa ze struskových komponent a potahovacích materiálů na dané vrstvě nístěje. Vyčištěné železo ztuhne průchodem kapalných železných kapének v těsné blízkosti prostředků pro chlazení nad vrstvou nístěje spočívající ve vystavení chlazenému zařízení umístěnému u vrstvy nístěje nebo žáruvzdorného povrchu. Po průchodu kolem prostředků pro chlazení na dané vrstvě nístěje nebo žáruvzdorném povrchu jsou vyčištěné a ztuhlé železné knoflíky s nízkým obsahem uhlíku odstraňovány z dané vrstvy nístěje a shromažďovány mimo rotační nístějovou pec odděleně od struskových částic vzniklých uvnitř pece.

Přehled obrázků na výkresech

Předcházející a další cíle či záměry se stanou snadněji zřejmými odkazem na následující podrobný popis a připojené obrázky, v nichž:

obr. 1 je pohled shora na rotační nístějovou pec pro redukci oxidu železitého a výrobu tavených železných kuliček, která využívá povrch vrstvy nístěje a prostředky pro chlazení vyčištěných železných kuliček s nízkým obsahem uhlíku uvnitř pece;

obr. 2 je pohled shora na rozprašovací nanášení potahovacího materiálu na povrch nístěje, čímž se tvoří potažená vrstva nístěje, s aglomeráty oxidu železitého a uhlíku umístěnými na potažené vrstvě nístěje, specifické pro tento vynález;

·· ···· ·· ··♦· ·· · ·· · · · · ···· • · · · · · · · • · · · · · ··· ·

6··· ··· ··· ···· ·· ·· · ·· ··· obr. 3 je pohled shora na pevné uspořádání potahovacího materiálu na povrchu vrstvy nístěje, což vytváří potaženou vrstvu nístěje, s aglomeráty z oxidu železitého a uhlíku umístěnými na potažené vrstvě nístěje, specifické pro tento vynález;

obr. 4 je izometrický pohled na velké množství potahovacích materiálů rozprašovaných na a tvořících potažený povrch vrstvy nístěje, na níž jsou umístěny a vyrovnávány aglomeráty oxidu železitého a uhlíku, specifické pro předložený vynález;

obr. 5 je izometrický pohled na velké množství pevných potahovacích materiálů obsahujících velké množství vrstev kladených na a tvořících potažený povrch, na němž jsou umístěny a vyrovnávány aglomeráty oxidu železitého a uhlíku, specifické pro tento vynález;

obr. 6 je izometrický boční pohled na kapalné kapénky z čištěného železa s nízkým obsahem uhlíku na povrchu vrstvy nístěje, odděleně od struskových částic, specifický pro tento vynález;

obr. 7 je izometrický boční pohled prostředků pro chlazení kapének kapalného čištěného železa s nízkým obsahem uhlíku, s chladicími prostředky umístěnými v těsné blízkosti povrchu vrstvy nístěje, specifický pro tento vynález; a obr. 8 je izometrický pohled na vypouštěcí mechanizmus pro odstraňování vyčištěných železných knoflíků s nízkým obsahem uhlíku z povrchu vrstvy nístěje, specifický pro předložený vynález.

·· ··♦· ·· ···· ·· • · · · · · · · · • · · · · · ·· ······ · · · ··

Příklady provedení vynálezu

Podíváme-li se nyní na obrázky, a zvláště na obr. 1, je pec pro přímou redukci 10 využívána pro redukci přiváděného materiálu oxidu železitého. Pec, jako např. rotační nístějová pec (RNP) 1 0 má rozměry typické nístějové pece používané v průmyslu výroby železa, s aktivní šířkou nístěje přibližně od 1 m až do šířky přibližně 7 m, nebo šíře. RNP 10 má povrch žáruvzdorné vrstvy nebo povrch sklovité vrstvy nístěje 3 0, který je otáčivý ze zóny k přivádění materiálu 12, přes přibližně dvě nebo tři spalovací zóny 14, 16, 17, reakční zónu 17 a vypouštěcí zónu 18 (viz obr. 1).

Povrch žáruvzdorné vrstvy nebo sklovitý povrch vrstvy nístěje 3 0 je otáčivý obdobným způsobem z vypouštěcí zóny 18 do zóny přívodu materiálu 12 a skrze zóny 12, 14, 16, Γ7, 1_8_ pro kontinuální provoz. Spalovací zóny 1 4, 16, 17 jsou zapalovány velkým množstvím hořáků na směs vzduchu a paliva, na kapalné palivo, na uhlí nebo hořáků obohacených kyslíkem 20, 22.

Zóna přivádění materiálu 12 obsahuje otvor 24 a podávači ústrojí 26, kterým jsou zaváženy aglomeráty oxidu železitého a uhlíku 28, rovněž zvané „zelené kuličky“ oxidu železitého. Počáteční vrstva oxidu železitého, uhlíkatých a křemičitých materiálů může být kladena na žáruvzdornou spodní část nístěje, aby se vytvořila sklovitá vrstva 3 0. na niž jsou kladeny aglomeráty oxidu železitého 28. Povlékací materiály 3 6 nanášené na povrch žárovzdorné vrstvy nebo na povrch sklovité vrstvy nístěje 3 0 mohou obsahovat sloučeniny oxidu železitého, křemičité sloučeniny a uhlíkaté sloučeniny. Materiály mohou být nanášeny rozprašovacím injektorem 3 2 nebo dopravníkem pevného materiálu 3 4. Aglomeráty 2 8 jsou vyrovnávány na upřednostněnou výšku nad žárovzdorný povrch nebo ·· ···· ·· ···· ·· « • · ··· ····· • · · · · • ♦···· ··· · 8··· · · · * · · ···· «· ·· · ·· _#Mpovrch vrstvy nístěje 3 0 vyrovnávačem 29, který překlene šířku daného povrchu 30.. Aglomeráty 2 8 jsou kontinuálně přiváděny do RNP 1 0 podávacím ústrojím 26, jak se povrch 3 0 otáčí kolem RNP 10, pohonem s měnitelnými otáčkami (není vidět). Proto je doba zádrže železných aglomerátů uvnitř RNP 10 a uvnitř každé zóny 14, 16, 18 řízena seřízením pohonu s měnitelnými otáčkami.

Umístěny v oblasti zóny přívodu materiálu 12 a pohybující se proti proudu podávacího ústroji 26 od podávači násypky 27 pro aglomeráty 2 8 jsou prostředky pro přivádění 3 2, 34 potahovacích materiálů 3 6, jako jsou např. uhelný prach, oxid křemičitý, sloučeniny oxidu železitého, grafit a uhelná drť vytvářené ze surových materiálů obsahujících oxid železitý. Nejméně jeden dopravník pevných materiálů 3 4 (obr. 3). může přivádět tyto potahovací materiály 3 6 a další potahovací materiály 3 8 do oddělené vrstvy na povrch žáruvzdorné vrstvy nebo sklovitý povrch vrstvy nístěje 3 0. Jsou-li materiály 3 6, 3 8 jemné částice, mohou být materiály 36, 3 8 míchány s kapalným nosičem a aplikovány rozprašovacím injektorem 32. Injektor 32 může být chlazen vnitřně, aby umožnil přivádění potahovacích materiálů jako jemných částic ve formě kapalného rozprašování pro aplikaci na daný povrch 3 0 (obr. 2). Jsou-li materiály 3 6, 3 8 umístěny v RNP 10 bez kapalného nosiče, dopravník 34. umístí potahovací materiály 36. a další potahovací materiály 3 8 blízko, a napříč dané šířce, žáruvzodnré vrstvy nebo sklovité vrstvy nístěje 3 0 (obr. 3).

Potahovací materiály 3 6 mohou obsahovat sloučeniny oxidu železitého, sloučeniny oxidu křemičitého a uhlíkaté sloučeniny. Přídavné potahovací sloučeniny 3 8 mohou obsahovat jakoukoliv z následujících sloučenin: oxid železitý, křemen, oxid hořečnatý (MgO), oxid hlinitý (A1₂O₃) a oxid křemičitý (SiO₂), částice vytvářené z redukce a tavení oxidů železitých a uhlíkaté materiály. Potahovací materiály 3 6 a sloučeniny 3 8 mohou mít proměnnou velikost materiálu ·· ··4 · ·· ··«· • · · · · >···· ········ · ♦········ Q ♦·♦·♦· « « · s ···· ·· · · » φ· ··· méně než 10 mm nebo přednostně přibližně 1 mm, nebo méně. Objemová hmotnost (sypná hmotnost) potahovacích materiálů 3 6, 38. může být přibližně 0,5 g/cm³ nebo více. Tloušťka potahovacích materiálů 3 6, 3 8 může být přibližně 0,1 mm nebo více.

Povrch žáruvzdorné vrstvy nebo sklovitý povrch vrstvy nístěje 3 0 RNP, s potahovacími materiály 3 6 a sloučeninami 3 8 nanášenými na povrch 3 0, mohou být tepelně zpracovávány při teplotách nístěje přibližně 1500°C až přibližně 1600°C. Upřednostněná teplota nístěje je přibližně 1 530°C až přibližně 1 550°C. Po otáčeni zahřívacími zónami 14, 16 jsou potahovací materiály 36, 3 8 ochlazeny. Chladicím zařízením může být deska 48 mající vnitřně tekoucí chladicí kapalinu, s deskou 4 8 umístěnou před vypouštěcí zónou 18. Deska 48 je v těsné blízkosti a obepíná šířku daného povrchu 3 0, čímž je poskytována zóna chladicích teplot u povrchu 3 0 .

Upřednostněná spalovací teplota v zóně 17 (viz obr. 1) je přibližně 1450°C až přibližně 1600°C. Aglomeráty oxidu železitého a uhlíku 28 mohou být udržovány v teplotním rozsahu přibližně 1400°C až přibližně 1 500°C. Upřednostněná teplota k udržování aglomerátů 2 8 je přibližně 1410°C až přibližně 1480°C.

Zařízení pro ohřev povrchu 3 0 a povlékacích materiálů 3 6 a event. přídavných sloučenin 3 8 mohou obsahovat buď palivové hořáky nebo jiná zařízení pro ohřev RNP 10, umístěné v pecním pouzdře hořákových zón 14, 16 nebo 17. Hořákové palivo obsahuje palivové směsi běžně používané v průmyslu zpracování železa, jako např. koksárenský plyn, zemní/přírodní plyn, nafta či topný olej a/nebo práškové uhlí spalované se vzduchem nebo vzduchem obohaceným kyslíkem.

Po nanesení potahovacích materiálů 3 6 a/nebo potahovacích sloučenin 3 8 napovrch 3 0 probíhá umístění aglomerátů oxidu železitého ·· ···· ίο a uhlíku 2 8 a uhlíku na horní vrstvy povrchu ♦ · *··· • ·

0, 3 6, 3 8 pomocí prostředků pro umisťování aglomerátů oxidu železitého a uhlíku 2 8 a jiných vstupních materiálů podávacím ústrojím 26 nebo jiným standardním kontinuálním nebo přerušovaným pásem nebo šnekovým dopravníkem pro aglomerované materiály (obr. 1).

Aglomeráty oxidu železitého a uhlíku 2 8 jsou zahřívány a posouvány z první zóny 14 do druhé zóny 16 nebo třetí zóny, je-li to nutné (není ukázáno), na otáčivé vrstvě 3 0. Redukce aglomerátů oxidu železitého 28 probíhá v hořákových zónách 14, 16, a 17, tvorba tavených železných kuliček a tuhnutí kuliček nastává v reakční zóně, mající rovněž chladicí zařízení 48, při výše specifikovaných teplotách. Během redukční fáze potahovací materiály 3 6, 3 8 zmenšují atak vrstvy nístěje 3 0. Potahovací sloučeniny 3 8 poskytují bariéru vysoce reaktivnímu a čištěnému kapalnému železu uvolňovanému aglomeráty oxidu železitého 2 8, což nutí kapalné železo zůstat na potažené vrstvě vrstvy nístěje 3 0 .

Optimální přechodná fáze roztaveného kovu, která je vytvářena při daném způsobu činnosti RNP, je tvorba kapalných kuliček 4 1 roztaveného kovového uhlíku a železa majících přibližně 95% železa a přibližně 5% uhlíku v roztoku. Upřednostněná přechodná fáze roztaveného kovového uhlíku a železa má přibližně 95,5% až 97,5% železa a přibližně 2,5 až 4,5% uhlíku v kapalných kuličkách 41 na povrchu nístěje 30.

Specifická výhoda potahovacích sloučenin 3 8 nanesených na povrch 3 0 zahrnuje vytváření fyzikálně odlučovaných kapalných kapének 41 železa/uhlíku vytvářených redukcí, tavením a separací aglomerátů oxidu železitého a uhlíku 28 na železné/uhlíkové kuličky 41 a separací struskového a hlušinového režimu (není ukázáno). Železné/uhlíkové kuličky 41 vznikají uvnitř aglomerátů 2 8 nebo mimo aglomeráty na ·· ···· ♦· ···· ·· · ·♦ * · * ♦ « '* · · • ♦ · · · « · · • · · · · < ··· ·

Η··· · · · « · · ···· ·· ·· · ·· ··« povrchu vrstvy nístěje 3 0 a tvoří roztavené kapénky čištěného železa/uhlíku 4 1 uvnitř hořákových zón 14, 16 a/nebo reakční zóny 17. Roztavené kuličky 4 1 železa/uhlíku zůstávají izolovány od struskových a hlušinových režimů na povrchu vrstvy nístěje 3 0 a kuličky 41 nejsou absorbovány na povrch vrstvy nístěje 3 0. což je způsobeno předchozím potažením povrchu 3 0. Proto mohou být ztuhlé knoflíky 42 vysoce vyčištěného pevného železného produktu (více než 95% železa) získávány zpět z vypouštěcí zóny 18, aniž by docházelo ke kontaminaci jinými hlušinovými částicemi nebo struskovými materiály na povrchu nístěje 3 0 nebo na jiných vnitřních površích RNP 10.

Potažená vrstva materiálů 3 6 a potahovací sloučeniny 3 8 mohou být oživovány periodickým nebo kontinuálním nanášením přídavných potahovacích materiálů 3 6, 3 8 během zpracovacích cyklů RNP l_0_, když jsou vypouštěny roztavené železné knoflíky 42 a předtím, než jsou aglomeráty oxidu železitého a uhlíku 28 umístěny na povrch vrstvy nístěje 3 0.

Redukované a vyčištěné železné materiály ve formě železných knoflíků 42, obsahující nízké koncentrace uhlíku, jsou odstraňovány z vypouštěcí zóny 18 prostředky pro odstraňování materiálů z otáčivého povrchu standardním vypouštěcím ústrojím, jako je např, vypouštěcí/vykládací dopravník 5 0, jako např. kontinuální nebo přerušovaný pásový nebo šnekový dopravník umístěný nad povrchem 3 0 (obr. 8). Vyčištěné železné knoflíky 42 mají po oddělení zbytkové strusky chlazením vyšší čistotu a vyšší obsah uhlíku, než produkty vyráběné dřívějšími technologiemi nístějových pecí, jako např. FASTMET™.

Alternativní ztělesnění

99	0000	0«		0000 00		0
« 0	0	0	0	0 «3	0	99
0	0	0	0	0 0	0	9
0	0 0	0	9	0 0 0	0	0
0	0 0	0	0	0 0	•	0
9999	99	00		0 00		000

V alternativním provozu RNP byly sklovitá vrstva oxidu železitého a oxidu křemičitého 3 6 a vrstva kondicionačního materiálu 3 6 možná dříve tvořeny jako vrstva nístěje 3 0. Sklovitá vrstva oxidu železitého a oxidu křemičitého 3 0 pomáhá při bránění ataku železných kuliček 4 1 na vrstvu nístěje.

V alternativním ztělesnění mohou být potahovací materiály 3 8. jako např. oxid železitý, oxid křemičitý, oxid hořečnatý (MgO), oxid hlinitý (A1₂O₃) a oxid křemičitý (SiO₂), uhelný prach a uhlíkové částice vytvářené při redukci a tavení oxidu železitého, přidávány k povrchu 3 0. Po otáčení ohřívacími zónami 14, 16, 17 jsou potahovací sloučeniny 3 8 ochlazeny. Chladicím zařízením může být deska 4 8 mající vnitřně tekoucí chladicí kapalinu s deskou 48 umístěnou před vypouštěcí zónou 18. Deska 4 8 j e v těsné blízkosti a obepíná danou šířku povrchu vrstvy nístěje 3 0, takže poskytuje oblast chladicích teplot u povrchu vrstvy nístěje.

V jiném alternativním ztělesnění může být uhlíkový povlékací materiál 3 8 umístěn na povrchu vrstvy nístěje 3 0, aby byla vytvořena separovaná uhlíková vrstva (není ukázáno). Uhlíkový materiál 3 8 slouží jako nereaktivní galvanizační uhlíková vrstva, která podporuje vznik roztavených železných kuliček 41 (viz obr. 6) a ztuhlých železných knoflíků 42 bez kuliček 41 nebo knoflíků 42 atakujících vrstvu nístěje 3 0. Udržováním kuliček 41 nebo knoflíků 42 v separaci od struskových částic a vrstvy nístěje 3 0 může být vyrobeno železo o vysoké čistotě s přibližným obsahem 95% a obsahem zbytkového uhlíku přibližně 5%.

Z předcházejícího je snadno patrné, že jsme vynalezli zařízení a způsob činnosti pro efektivní výrobu zvětšených objemů pevného železného produktu s nízkým obsahem uhlíku o vyšší čistotě v rotačních nístějových pecích bez značného zvětšení nákladů, doby zpracování • · · · · · • · • ·· · • · ·· · · · ··· • · · · · * ··· · ₁ ······ ··· ] J ' ·····♦ · · · · · · · · nebo nadměrných teplot pece. Vynález dosahuje značně vyšší kvalitu vyčištěného pevného železného produktu s nízkým obsahem uhlíku přidáváním specifikovaných potahovacích materiálů, aby byla vytvořena příslušná ochranná vrstva nístěje 3 0 z oxidu železitého, oxidu křemičitého, oxidu hlinitého, Mg O nebo silikátových sloučenin a/nebo uhlíkatých sloučenin na povrchu vrstvy nístěje 3 0. Vrstvy materiálů různých složení 3 6, 3 8 jsou tvořeny přidáváním potahovacích materiálů před přidáváním aglomerátů oxidu železitého a uhlíku na otáčivý žáruvzdorný povrch nístěje 30 (viz obr. 7).

Pozorovaná zlepšení způsobená popsaným vynálezem jsou následkem podmínek, kdy při normálních teplotách pece mohou potahovací materiály tvořit ochrannou vrstvu 3 8 připojenou k nebo na žáruvzdornou nebo sklovitou vrstvu 3 0. čímž se zabrání, aby vyčištěný pevný železný produkt s nízkým obsahem uhlíku nepotahoval povrch žáruvzdorné vrstvy nebo sklovité vrstvy nístěje 3 0. Taková potahovací nebo spojovací či vazební podmínka činí obtížným odstraňování nebo vypouštění vyčištěného pevného železného produktu s nízkým obsahem uhlíku z pece. Tento vynález, jak je uplatňováno v dále uvedených nárocích, řeší tento problém ztráty vyčištěného železného produktu s nízkým obsahem uhlíku uvnitř RNP 10.

Vynález byl popsán podrobně s odkazy na určitá Upřednostněná ztělesnění, aby se umožnilo čtenáři vyzkoušet vynález bez nepatřičného experimentování. Je třeba chápat, že předcházející popis a specifická ztělesnění pouze znázorňují příslušné způsoby vynálezu a jeho principy a že na zařízení mohou být odborníky v tomto oboru a technice provedeny různé změny a doplňky, aniž by došlo k odchýlení od ducha a rozsahu tohoto vynálezu.

'Ζοο'ΐ—/rW *9999 4 4 · • · 4 4 · · ·4

4 4 4 44

4 44444

PATENTOVÉ

• 9

Claims

1. Způsob výroby pevného železného a uhlíkového výrobku z materiálu z oxidu železitého obsahujícího uhlíkaté sloučeniny, vyznačující se tím, že obsahuje kroky:

(a) zajištění rotační nístějové pece, mající povrch vrstvy nístěje;

(b) přivádění materiálů z oxidu železitého a uhlíku na uvedený povrch vrstvy nístěje; (c) ohřevu uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku; (d) redukce uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku; (e) vytváření kapalných železných a uhlíkových kapének a struskov ých částic na uvedeném povrchu vrstvy nístěje, přičemž uvedené kapénky se odlučují od uvedených struskových částic; (f) chlazení uvedených kapalných železných a uhlíkových kapének pomocí chladicího povrchu, čímž se vytvářejí pevné železné í i uhlíkové knoflíky; (g) vypouštění pevných železných a uhlíkových knoflíků z

dané pece; a (h) odstraňování či odklízení struskových částic z dané pece.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený krok zajištění rotační nístějové pece dále obsahuje nanášení oxidu železitého, uhlíkatých a křemičitých sloučenin na uvedený povrch vrstvy nístěje, čímž se na uvedeném povrchu vrstvy nístěje tvoří sklovitá vrstva.

Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že řečený krok zajištění rotační nístějové pece dále obsahuje zavádění potahovacích materiálů na uvedený povrch vrstvy nístěje, materiály jsou vybírány ze skupiny skládající se

...

• *4 44444 • 4 4 4 4 44 • 44 44 4 4 4·

4 4 4 4 4 44

44 44 4 44444 přičemž potahovací hlavně ze sloučenin oxidu hořečnatého, sloučenin oxidu křemičitého, sloučenin oxidu hlinitého, sloučenin oxidu železitého a uhlíkatých sloučenin.

4. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že uvedený zahřívací krok obsahuje dále ohřívání uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku velkým množstvím sálavých tepelných zdrojů při teplotách nejméně 1450°C až přibližně 1600°C uvnitř pece.

5. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že uvedený redukční krok dále obsahuje redukci uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku velkým množstvím sálavých tepelných zdrojů při teplotách nejméně 1450°C až přibližně 1540°C uvnitř dané pece.

6. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že uvedený redukční krok dále obsahuje ohřev uvedených materiálů velkým množstvím sálavých tepelných zdrojů při teplotách nejméně 1400°C až přibližně 1500°C na uvedeném povrchu vrstvy nístěje.

7. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že uvedený redukční krok dále obsahuje ohřev uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku velkým množstvím sálavých tepelných zdrojů při teplotách nejméně 1410°C až přibližně 1480°C na uvedeném povrchu vrstvy nístěje.

8. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 2 až 7, vyznačující se tím, že uvedený podávači krok dále obsahuje uvádění uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku na uvedenou sklovitou vrstvu mající sloučeniny z oxidu železitého, uhlíku a oxidu křemičitého.

• · · · · · · • · · · · · • · · · · · · • · · · · · ······ • · · • · * · • · ·

16 ......

9. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že uvedený chladicí krok dále obsahuje zajištění chladicího povrchu blízko uvedeného povrchu vrstvy nístěje, uvedené povrchové chlazení uvedených kapalných železných a uhlíkových kapének, čímž se vytváří pevný knoflík železa a uhlíku na daném povrchu nístěje před uvedeným vypouštěcím krokem.

10. Zařízení pro přímou redukci materiálu z oxidu železitého na pevný železný a uhlíkový výrobek, vyznačující se tím, že obsahuje:

(a) pec, kde uvedená pec má vnitřní vrstvu nístěje z žáruvzdorného materiálu;

(b) prostředky pro zavádění směsi potahovacích materiálů na uvedenou vrstvu nístěje;

(c) prostředky pro umisťování materiálů z oxidu železitého a uhlíku na uvedenou vrstvu nístěje nebo uvedenou žáruvzdornou vrstvu;

(d) prostředky pro ohřev uvedené vrstvy nístěje, uvedených potahovacích materiálů a uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku.

(e) prostředky pro redukci uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku za vzniku kapalných železných a uhlíkových kapének a struskových částic, přičemž uvedených kapének odděleně od uvedených struskových částic;

(f) prostředky pro chlazení uvedených kapalných železných a uhlíkových kapének na uvedené vrstvě nístěje za vzniku pevného

železného a uhlíkového knoflíku; či odklízení pevného (g) prostředky pro odstraňování železného a uhlíkového knoflíku z uvedené pece; a (h) prostředky pro odstraňování uvedených struskových

částic z uvedené pece.

..Ty.Zcpí—7<ττο • · · · · · · · · · ·· · · · · · · • ····· ··· · ··· · · · · · · ···· ·· ·· · ·· ···

1 1.

Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že pecí je rotační nístějová pec mající otáčivý povrch nístěje.

12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že uvedená vrstva nístěje ze žáruvzdorného materiálu obsahuje dále sklovitou vrstvu sloučenin oxidu železitého a uhlíku, kde uvedená sklovitá vrstva je umístěna na uvedené vrstvě žáruvzdorného materiálu předtím, než příslušné prostředky zavedou potahovací materiály na uvedenou vrstvu nístěje.

13. Zařízení podle jakéhokoliv z nároků 10 až 12, vyznačující se tím, že uvedené prostředky pro zavádění uvedené směsi potahovacích materiálů obsahují dopravník pro pohyb částic, kde uvedený dopravník má schopnost zavádět uvedený potahovací materiál na uvedenou vrstvu nístěje.

14.

Zařízení podle jakéhokoliv z nároků 10 až 13, vyznačující se tím, že uvedená směs potahovacích materiálů obsahuje materiál vybíraný ze skupiny skládající se hlavně ze sloučenin oxidu železitého, křemičitanových sloučenin, sloučenin oxidu hořečnatého, sloučenin oxidu křemičitého, sloučenin oxidu hlinitého a uhlíkatých sloučenin.

15. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že uvedená směs potahovacích materiálů dále obsahuje další vrstvu uhlíkatého materiálu, uvedený uhlíkatý materiál a uvedenou směs potahovacího materiálu zaváděné uvedenými zaváděcími prostředky do uvedené vrstvy nístěje.

16. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že uvedená směs potahovacího materiálu dále obsahuje uhlíkatý materiál, kde příslušný uhlíkatý materiál je zaveden uvedenými zaváděcími ·· · ·· · · · · · • · · · · · · · • · a · · · aaa a aaa aa· aaa ···· aa aa · aa aaa předtím, než uvedené materiály prostředky na danou vrstvu nístěje z oxidu železitého a uhlíku jsou umístěny na uvedenou vrstvu nístěje.

17. Zařízení podle jakéhokoliv z nároků 10 až 16, vyznačující se tím, že prostředky pro umisťování uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku obsahují dopravník, přičemž tyto materiály z oxidu železitého a uhlíku lze uvedeným dopravníkem uvádět do správné polohy na uvedené vrstvě nístěje.

18. Zařízení podle jakéhokoliv z nároků 10 až 17, vyznačující se tím, že uvedené prostředky pro ohřev obsahují velké množství sálavých tepelných zdrojů poskytujících teplo v teplotním rozsahu od nejméně 1450°C přibližně do 1600°C, přičemž sálavé tepelné zdroje udržují uvedenou vrstvu nístěje v uvedeném teplotním rozsahu.

19. Zařízení podle jakéhokoliv z nároků 10 až 17, vyznačující se tím, že uvedené prostředky pro ohřev obsahují dále velké množství sálavých tepelných zdrojů, zajišťujících teplo v teplotním rozsahu nejméně od 1400°C přibližně do 1600°C v uvedené vrstvě nístěje uvnitř uvedené pece.

20. Zařízení podle jakéhokoliv z nároků 10 až 17, vyznačující se tím, že uvedené prostředky pro ohřev dále obsahují velké množství sálavých tepelných zdrojů při teplotách nejméně od 1450°C přibližně do 1 5 30°C v uvedené vrstvě nístěje uvnitř uvedené pece.

21. Zařízení podle jakéhokoliv z nároků 10 až 20, vyznačující se tím, že uvedené prostředky pro chlazení uvedených kapalných železných a uhlíkových kapének na uvedené vrstvě nístěje dále obsahují chladicí povrch v těsné blízkosti k uvedenému povrchu vrstvy γΙΠΌ • · · · nístěje, kde uvedený chladicí povrch obsahuje chladicí desku rozkládající se nad uvedenou vrstvou nístěje.

22. Zařízení podle jakéhokoliv z nároků 10 až 21, vyznačující se tím, že uvedené prostředky pro odstraňování či odklízení pevných železných a uhlíkových knoflíků obsahují vypouštěcí ústrojí, kde uvedené ústrojí obsahuje dopravník k přebírání uvedených pevných železných a uhlíkových knoflíků z uvedené pece.

23. Způsob výroby pevného železného a uhlíkatého výrobku z materiálu z oxidu železitého obsahujícího uhlíkaté sloučeniny, vyznačující se tím, že obsahuje kroky:

(a) poskytnutí pece, kdy uvedená pec zajišťuje povrch vrstvy dolní části nístěje;

(b) zavádění kondicionačních materiálů, obsahujících sloučeniny oxidu železitého, uhlíkaté sloučeniny a křemičité sloučeniny, na uvedený povrch vrstvy dolní části nístěje;

(c) ohřevu uvedených kondicionačních materiálů, tvořících sklovitou vrstvu, obsahující přinejmenším sloučeniny oxidu železitého a oxidu křemičitého;

(d) umisťování materiálů z oxidu železitého a uhlíku na uvedenou sklovitou vrstvu;

(e) redukce uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku příslušným ohřevem;

(f) tvorby kapalných železných a uhlíkových kapének a struskových částic na uvedené sklovité vrstvě, za separace uvedených struskových částic na uvedené sklovité vrstvě;

(g) chlazení uvedených kapalných železných a uhlíkových kapének, čímž jsou na uvedené sklovité vrstvě tvořeny pevné železné a uhlíkové knoflíky;

·· φφφ® • · · φ · φ φ φφφ φφφ φφ φ φφ φφφ (h) vypouštění uvedených pevných železných a uhlíkových knoflíků z uvedené pece; a (i) odstraňování uvedených struskových částic z pece.

24. Způsob podle nároku 23, vyznačující se tím, že uvedený zajišťovací krok dále obsahuje poskytnutí rotační nístějové pece mající otáčivý povrch nístěje.

25. Způsob podle nároku 23 nebo 24, kde uvedený krok zavádění kondicionačních materiálů dále obsahuje zajištění přídavných kondicionačních materiálů vybíraných ze skupiny skládající se hlavně ze sloučenin oxidu hořečnatého, sloučenin oxidu křemičitého, sloučenin oxidu hlinitého, sloučenin oxidu železitého a uhlíkatých sloučenin.

26. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 23 až 25, vyznačující se tím, že uvedený ohřívací krok dále obsahuje ohřev uvedených potahovacích materiálů velkým množstvím sálavých tepelných zdrojů poskytujících teplo v teplotním rozsahu nejméně od 1450°C přibližně do 1600°C.

27. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 23 až 26, vyznačující se tím, že uvedený redukční krok dále obsahuje vystavení uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku působení velkého množství sálavých tepelných zdrojů zajišťujících teplo v teplotním rozsahu nejméně od 1410°C přibližně do 1480°C uvnitř uvedené pece.

28. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 23 až 27, vyznačující se tím, že uvedený chladicí krok uvedených železných a uhlíkových kapének dále obsahuje zajištění chladicího povrchu blízko uvedené sklovité vrstvy, kde uvedený chladicí krok chladí uvedené železné a uhlíkové kapénky, čímž se vytvářejí ·· ···· • · · · · · · ♦ · 0 • · 0*· 000 • «0000 · · · 0 ······ · · 0 0000 0· ·· · ·· ··· železné a uhlíkové pevné knoflíky na uvedené sklovité vrstvě.

29. Způsob výroby železného výrobku z materiálu z oxidu železitého obsahujícího uhlíkaté sloučeniny, vyznačující se tím, že obsahuje kroky:

(a) zajištění pece, kde uvedená pec poskytuje povrch vrstvy dolní části nístěje;

(b) zavádění sloučenin oxidu železitého, uhlíkatých sloučenin a křemičitých sloučenin k uvedenému povrchu vrstvy dolní části nístěje;

(c) ohřevu uvedených sloučenin, tvořících sklovitou vrstvu nístěje, obsahující přinejmenším sloučeniny oxidu železitého a oxidu křemičitého;

(d) umisťování potahovacich materiálů na uvedenou sklovitou vrstvu nístěje, čímž se tvoří potažená sklovitá vrstva nístěje;

(e) umisťování uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku na uvedenou potaženou sklovitou vrstvu nístěje;

(f) redukce uvedených materiálů z oxidu železitého a uhlíku na uvedenou potaženou sklovitou vrstvu nístěje;

(g) tvorby kapalných železných a uhlíkových kapének a struskových částic na uvedené potažené sklovité vrstvě nístěje;

(h) chlazení uvedených kapalných železných a uhlíkových kapének, čímž jsou na uvedené potažené sklovité vrstvě nístěje odděleně od uvedených struskových částic tvořeny pevné železné a uhlíkové knoflíky;

(i) vypouštění uvedených pevných železných a uhlíkových knoflíků z uvedené pece; a (j) odstraňování uvedených struskových částic z pece.

.......7U..ZQP1t7^o • Φ Φ · · Φ · · · 9 • ♦ · · · · · · ♦ · Φ Φ · · φφφ ·

O O ΦΦΦΦ·· ΦΦΦ

2,2· ΦΦΦΦ ΦΦ ΦΦ Φ ·· ···

30. Způsob podle nároku 29, vyznačuj ící se tím, že uvedený zajišťující krok obsahuje dále zajištění rotační nístějové pece mající otáčivý povrch nístěje.

3 1. Způsob podle nároku 29 nebo 30, vyznačující se tím, že uvedený krok umisťování potahovacích materiálů obsahuj e dále volbu uvedených potahovacích materiálů ze skupiny skládající se hlavně ze sloučenin oxidu hořečnatého, sloučenin oxidu křemičitého, sloučenin oxidu hlinitého, uhlíkatých sloučenin a sloučenin oxidu železitého.

32. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 29 až 31, vyznačující se tím, že uvedený ohřívací krok dále obsahuje ohřev uvedených sloučenin velkým množstvím sálavých tepelných zdrojů poskytujících teplo v teplotním rozsahu nejméně od 1450°C přibližně do 1600°C.

33. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 29 až 32, vyznačující se tím, že uvedený redukční krok dále obsahuje vystavení uvedeného materiálu z oxidu železitého a uhlíku velkému množství sálavých tepelných zdrojů poskytujících teplo v teplotním rozsahu nejméně od 1 4 1 0°C· přibližně do 1480°C uvnitř uvedené pece.

34. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 29 až 33, vyznačující se tím, že uvedený chladicí krok uvedených kapalných železných a uhlíkových kapének dále poskytuje povrch blízko uvedeného sklovitého povrchu nístěje, přičemž uvedené povrchové chlazení uvedených kapalných železných a uhlíkových kapének, vytvářející pevné železné a uhlíkové knoflíky na uvedené potažené sklovité vrstvě nístěje, se děje před uvedeným vypouštěcím krokem.