CZ279400B6

CZ279400B6 - Způsob získávání kovů nebo kovových slitin a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ279400B6
Application number: CS877689A
Authority: CZ
Inventors: Erich Dipl. Ing. Ottenschläger; Werner L. Dr. Dipl. Ing. Kepplinger
Original assignee: Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gesellschaft M.B.H.
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1995-04-12
Also published as: AU597119B2; CA1327274C; SK768987A3; CN87107202A; DD262677A5; CN1011894B; JP2572085B2; IN171251B; DE3735965C2; JPS63128132A; PH26200A; SU1547713A3; CZ768987A3; KR950001910B1; ZA878021B; SK278936B6; UA2124A1; KR880005276A; DE3735965A1; AU8000487A

Abstract

Redukují se oxidy kovů v redukční zo'ně vytvořené z vrstvy uhlí, kterou proudí redukční plyn, kusový oxidický vsázkový materiál se za působení tíhy vede vrstvou uhlí sestávající ze tří pevných vrstev (A, B, C), přičemž nejspodnější vrstva (A) kryjící roztavenou směs kovu (3) a strusky (4) je vytvořena z odpyněného uhlí. Do střední vrstvy (B) se zavádí kyslík nebo plyn obsahující kyslík k vytvoření horkého redukčního plynu sestávající v podstatě z oxidu uhelnatého a do nejhořejší vrstvy (C) kusového uhlí se zavádějí spalné plyny obsahující částice uhlí a kyslík nebo plyn obsahující kyslík. Zařízení k provádění tohoto způsobu je tvořeno šachtovým žáruvzdorně vyzděným tavicím zplynovačem (1) se vsázecími otvory (7, 9) pro uhlí a kusový oxidický materiál, kde odváděcí potrubí (11) pro odpadní plyny je zaústěno do horkého cyklonu (12), jehož vynášecí konec je potrubím (14) spojen s věncem hořáků (10) v boční stěně tavícího zplynovače (1). Pro vytváření pevných vrstev (A, B, C) je v oblasti ŕ

Description

Způsob získávání kovů nebo kovových slitin a zařízení k provádění tohoto způsobu

Vynález se týká způsobu získávání kovů popřípadě kovových slitin, zvláště feroslitin, redukcí oxidů kovů v redukční zóně, která je vytvořena vrstvou uhlí, jíž proudí redukční plyn, a zařízení pro provádění tohoto způsobu.

V evropském spise EP-A-0 174 291 je popsán způsob vytavování kovů, a to mědi, olova, zinku, niklu, kobaltu a cínu, z oxidických jemně zrnitých neželezných rud, přičemž se vsázkový materiál vnáší do redukční zóny, která je tvořena vířivou vrstvou uhlí v tavícím zplynovači. Při průchodu touto redukční zónou se oxidický vsázkový materiál redukuje na kov, který se shromažďuje ve spodní části tavícího zplynovače.

Ukázalo se, že se způsobu podle evropského spisu EP-A-0 174 291 může s výhodou používat k redukci oxidů, které reagují s elementárním uhlíkem při teplotách pod 1 000 °C, že však může docházet k obtížím při získání kovů a kovových slitin, zvláště feroslitin, jako feromanganu, ferochromu a ferosilicia, které je možno získat z jejich oxidů teprve při teplotách nad 1 000 °C s elementárním uhlíkem jako redukčním prostředkem, protože doba styku těchto vsázkových oxidických materiálů reagujících při vyšších teplotách s částicemi uhlí vytvářejícími vířivou vrstvu, je poměrně krátká.

Vynález byl vyvolán snahou vyhnout se těmto nesnázím a potížím a jeho úkolem je vyvinutí způsobu a zařízení shora popsaného druhu, které by umožňovaly vyrábět kovy a slitiny kovů, zvláště feroslitiny, jako jsou feromangan, ferochrom a ferosilicium, z kusovitých oxidických vsázkových materiálů v tavícím zplynovači, přičemž by měl kov tak vysokou afinitu ke kyslíku, že by reagoval s elementárním uhlíkem teprve při teplotách nad 1 000 ”C.

Tento úkol je způsobem podle vynálezu vyřešen tak, že se kusovitý oxidický vsázkový materiál působením gravitace vede pevnou vrstvou uhlí sestávající ze tří vrstev, přičemž spodní vrstva kryjící kapalnou směs z redukovaného kovu a strusky je z odplyněného uhlí, do střední vrstvy se zavádí kyslík nebo plyn obsahující kyslík k vytvořeni horkého redukčního plynu sestávajícího v podstatě z oxidu uhelnatého a do horní vrstvy se zavádějí spalovací plyny z částic uhlí a z kyslíku nebo plynů obsahujících kyslík.

S výhodou se používá kusovitého vsázkového materiálu o velikosti zrna 6 až 50 mm, s výhodou 10 až 30 mm.

S výhodou se pro vytvoření pevné vrstvy používá uhlí o velikosti částic 5 až 100 mm, zvláště 5 až 30 mm.

Při výhodném způsobu provedení se udržuje tloušťka střední vrstvy a horní pevné vrstvy uhlí 1 až 4 mm. Jiné provedení způsobu podle vynálezu je vyznačeno tím, že se odlučují prachovité částice uhlí z odpadních plynů z pevných vrstev z redukční zóny a tyto odloučené částice uhlí, s výhodou v horkém stavu, se zavá

-1CZ 279400 B6 dějí spolu s kyslíkem nebo s plynem obsahujícím kyslík do hořáků, které směřují do horní části pevné vrstvy.

S výhodou se používá uhlí, které si po odplynění zachovává svůj kusovitý charakter, takže při použitém rozsahu zrnění 5 až 100 mm, s výhodou 5 až 30 mm, má po odplynění alespoň 50 % vzniklého odplyněného uhlí původní velikost částic 5 až 100 mm, popřípadě 5 až 30 mm a zbytek má nejmenší zrno.

Předností způsobu podle vynálezu je skutečnost, že má zachovány všechny známé přednosti redukčního procesu v šachtových pecích, vytápěných fosilní energií, jako jsou protiproudá výměna tepla, metalurgická reakce v pevné vrstvě s elementárním uhlíkem, která je nutná pro redukci oxidů neušlechtilých kovů, a dobré oddělování kovu od strusky. Zkoksování popřípadě odplynění uhlí se může provádět bez vytváření dehtu a jiných kondezovatelných sloučenin. Plyn, vytvářející se při odplyňování uhlí, působí jako přídavný redukční prostředek spolu s redukčními plyny, vytvářejícími se zplynováním odplyněného uhlí.

Jako zvláštní výhoda způsobu podle vynálezu se uvádí, že se může provádět redukce oxidů neušlechtilých prvků, jako například křemíku, chrómu, a manganu bez použití elektrické energie. Při způsobu podle vynálezu se jednoduchým způsobem zesiluje energie potřebná pro odplynění uhlí, protože nejmenší zrno /pod 5 mm/ se vynáší s horkými plyny z tavícího zplynovače, odděluje se a zavádí se zpět do horní dmýchací zóny do plynů obsahujících kyslík a oxiduje se plyny obsahujícími kyslík, čímž se uvolňuje teplo.

Rozpad zrn se zkouší tak, že se frakce uhlí o zrnění 16 až 20 mm podrobuje jednohodinovému odplynění v předem vyhřáté komoře

O na teplotu 1 400 °C. Objem komory je 12 dm . Po ochlazeni propláchnutím studeným inertním plynem se určí rozdělení velikosti zrn.

Vynález se také týká zařízení k provádění způsobu podle vynálezu se šachtovým tavícím zplynovačem opatřeným žáruvzdornou vyzdívkou, který má v horní části vsázecí otvor ke vnášení uhlí a kusového oxidického vsázkového materiálu a potrubí k odvádění plynů, v postranní stěně má šachtový taviči zplynovač přívod pro uhlí a přívod pro kyslík nebo plyn obsahující kyslík a ve spodní části je vybaven prostorem k shromažďování roztaveného kovu a tekuté strusky. Toto zařízení je vyznačeno tím, že za vytvoření tří nad sebou uspořádaných pevných vrstev A, B, C je v oblasti mezi nej spodnější pevnou vrstvou A a mezi střední vrstvou B uspořádán věnec dyšen pro kyslík nebo plyn obsahující kyslík a v odstupu nad ním v oblasti mezi střední vrstvou B a horní pevnou vrstvou C je zaústěn věnec hořáků pro plyny obsahující částice uhlí a kyslík nebo plyn obsahující kyslík.

S výhodou je potrubí pro odvádění odpadního plynu vybaveno horkým cyklonem k odlučování částic uhlí z odpadního plynu a vynášecí konec tohoto horkého cyklonu je potrubím spojen s věncem hořáků.

-2CZ 279400 B6

Způsob podle vynálezu, popřípadě zařízení k provádění způsobu podle vynálezu jsou blíže objasněny na připojeném výkrese, který schematicky znázorňuje tavící zplynovač s připojeným přídavným zařízením.

Šachtový tavící zplynovač 1 je vybaven žáruvzdornou vyzdívkou 2. Oblast dna šachtového tavícího zplynovače 1 slouží ke shromažďování roztaveného kovu 3. a roztavené strusky 4. U dna je odpichový otvor 5 pro kov a odpichový otvor 6 pro strusku. V horní části šachtového tavícího zplynovače 1 je vsázecí otvor 7 k zavádění kusového., uhlí a vsázecí otvor 9. pro kusovitý oxidický vsázkový materiál. Nad roztaveným kovem £ a roztavenou struskou 4 je Vytvořena '.pevná vrstva uhlí, a to nej spodnější vrstva A z odplyněného uhlí, do které se nezavádí plyn, střední vrstva B z odplyněného uhlí, do které se zavádí plyn a horní vrstva C z kusového uhlí, kterou se vede plyn.

V boční stěně šachtového tavícího zplynovače 1 jsou dyšny 8 ve formě věnce dyšen £ pro kyslík nebo pro plyny obsahující kyslík. Tyto dyšny £ jsou uspořádány v oblasti mezi nejspodnější vrstvou A, kterou se nezavádí plyn a mezi střední vrstvou B.

V hraniční oblasti mezi střední vrstvou B a horní vrstvou C kusového uhlí je věnec hořáků 10 upravený v boční stěně šachtového tavícího zplynovače 1, do kterých se zavádí směs práškovitých částic uhlí a kyslíku nebo plynu obsahujícího kyslík. Z horní části šachtového tavícího zplynovače 1 odvádí potrubí 11 vzniklý odpadní plyn do horkého cyklonu 12. Prachovité částice uhlí, které jsou v odpadním plynu suspendovány, se v horkém cyklonu 12 odlučují a z vynášecího konce horkého cyklonu 12 , ve kterém je zabudováno dávkovači zařízení 13., se potrubím 14 zavádějí do věnce hořáků 10. Potrubím 15 se zavádí kyslík nebo plyn obsahující kyslík do hořáků 10.. Dávkovacím zařízením 13 se může řídit plnění horkého cyklonu 12 a může se tak ovlivňovat odlučovací působení horkého cyklonu 12. Z horní části horkého cyklonu 12 se odvádí odpadní plyn potrubím 16.

Způsob podle vynálezu se s výhodou provádí tak, že se dávkovacími otvory 7, 9 v horní části šachtového tavícího zplynovače 1 vnáší uhlí spolu s kusovitým oxidickým vsázkovým materiálem. Uhlí se odplyní v pevné vrstvě teplo získá jednak z horkých z pevné vrstvy B, jednak jako uhlí, které se spalují plynem

C. Pro toto odplynění se potřebné redukčních plynů, které stoupají spalovací teplo z pevných částic obsahujícím kyslík v hořácích 10. Vertikální rozložení vrstvy C se volí tak, aby plyny, opouštějící vrstvu C, měly teplotu alespoň 950 °C. Tím je zaručeno krakování dehtů a jiných kondenzovatelných sloučenin. Tím je vyloučeno ucpáni pevné vrstvy C. V praxi se osvědčuje tloušťka pro vrstvu C 1 až 4 m. Vertikální rozložení vrstvy 1 až 4 m se osvědčuje také pro pevnou vrstvu B. Ve vrstvě C odplyněné uhlí vytváří při klesáni směrem dolů pevnou vrstvu B.

Kusový oxidický vsázkový materiál se natavuje v pevné vrstvě B a redukuje se elementárním uhlíkem. Teplo, potřebné pro tavení a pro redukci, se získá zplyněním horkého odplyněného uhlí plynem obsahujícím kyslík, který s.e zavádí dyšnami £ do šachtového tavícího zplynovače 1. V pevné vrstvě B vznikající roztavený kov £ a

-3CZ 279400 B6 roztavená struska £ tečou směrem dolů, shromažďuji se ve vrstvě A a odpichují se.

Postupuje se shora popsaným způsobem. Jako rudy se používá kusové manganové rudy o zrnitosti 10 až 30 mm, obsahující přibližně 42 % manganu. Manganová ruda vykazuje tuto analýzu (dále uváděná procenta jsou míněna vždy hmotnostně):

Fe	5,7	%
CaO	11,8	%
MgO	2,2	%
Sio₂	5,2	%
ai₂o₃	0,1	%

MnO	53,2	%
co₂	17,9	%
h₂o	1,5	%

Jako uhlí se používá středně těkavého bituminozního uhlí následujícího přibližného složení:

61	%	^cfix
25	%	těkavé podíly
10	%	popel
4	%	voda

Poměr částic uhlí je 1 až 40 mm. Na tunu ferromanganu 75 % se používá 1 750 kg uhlí. Při analýze ferromanganu zjištěno složení:

Mn

C

Si

S %

%

0,8 %

0,02 %, zbytek Fe.

Spotřeba kyslíku na tunu plynu na tunu ferromanganu je 8 000 J na Nm³.

ferromanganu je 950 Nm³ a spotřeba

O ,

200 Nm s výhřevnosti přibližně

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob k získávání kovů nebo kovových slitin, zvláště feroslitin, redukcí oxidů kovů v redukční zóně, která je vytvořena vrstvou uhlí, jíž proudí redukční plyn, vyznačuj ící se tím, že se vede kusovitý oxidický vsázkový materiál působením tíhy pevnou vrstvou uhlí sestávající ze tří vrstev (A, B, C) přičemž spodní vrstva (A) kryjící kapalnou směs z redukovaného kovu a strusky, je z odplyněného uhlí, do střední vrstvy (B) se zavádí kyslík nebo plyn obsahující kyslík k vytvoření horkého redukčního plynu sestávajícího v podstatě z oxidu uhelnatého a do horní vrstvy (C) se zavádějí spalovací plyny sestávající z částic uhlí a z kyslíku nebo plynu obsahujícího kyslík.

-4CZ 279400 B6
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se redukuje kusový oxidický vsázkový materiál o velikosti zrn 6 až 50 mm, s výhodou 10 až 30 mm.

3. Způsob podle nároků 1 a 2, v y z n a č u j í c í s e tím, že se k vytvoření pevných vrstev (A, B , c) používá uhlí o velikosti zrn 5 až 100 mm, zvláště 5 až 30 mm. 4. Způsob podle nároků 1 až 3, v y z n a č u j í c í s e

tím, že tloušťka střední vrstvy (B) a horní vrstvy (C) se udržuje 1 až 4 m.
5. Způsob podle nároků. 1 až 4, vyznačující se tím, že se z plynu, opouštějícího pevné vrstvy (A, B, C) uhlí redukční zóny odlučují prachové částice uhlí a tyto částice uhlí, s výhodou v horkém stavu, se spolu s kyslíkem nebo s plynem obsahujícím kyslík, zavádějí do hořáků, které směřují do nejvyšší pevné vrstvy (C) uhlí.
6. Zařízení pro provádění způsobu podle nároků 1 až 5, sestávající z šachtového žáruvzdorně vyzděného tavícího zplynovače (1), který má v horní části vsázeci otvor (7) k vnášení uhlí a vsázeci otvor (9) pro kusový oxidický vsázkový materiál a odváděči potrubí (11) pro odpadní plyny, v boční stěně má potrubí (14) pro uhlí a potrubí (15) pro kyslík nebo plyn obsahující kyslík a který má ve spodní části prostor k shromažďování tekutého kovu (3) a tekuté strusky (4), vyznačující se tím, že pro vytváření nad sebou uspořádaných pevných vrstev (A, B, C) uhlí je v oblasti mezi nejspodnější pevnou vrstvou (A) a mezi střední vrstvou (B) uspořádán věnec dyšen (8) pro kyslík nebo plyn obsahující kyslík a v odstupu nad ní v oblasti mezi střední vrstvou (B) a horní vrstvou (C) kusového uhlí je věnec hořáků (10) pro plyn obsahující částice uhlí a kyslík, nebo plyn obsahující kyslík.
7. Zařízeni podle nároku 6, vyznačující se tím, že odváděči potrubí (11) má vestavěný horký cyklon (12) pro odlučování částic uhlí z odpadního plynu, přičemž vynášecí konec tohoto horkého cyklonu (12) je potrubím (14) spojen s věncem hořáků (10) pro zavádění plynu obsahujícího částice uhlí a kyslík nebo plyn obsahující kyslík.