EA033747B1 - Method of pig iron production using romelt liquid phase reduction process - Google Patents
Method of pig iron production using romelt liquid phase reduction process Download PDFInfo
- Publication number
- EA033747B1 EA033747B1 EA201800393A EA201800393A EA033747B1 EA 033747 B1 EA033747 B1 EA 033747B1 EA 201800393 A EA201800393 A EA 201800393A EA 201800393 A EA201800393 A EA 201800393A EA 033747 B1 EA033747 B1 EA 033747B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- coal
- slag bath
- romelt
- furnace
- liquid slag
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
- C21B11/08—Making pig-iron other than in blast furnaces in hearth-type furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/008—Use of special additives or fluxing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/02—Working-up flue dust
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству жидкого углеродистого полупродукта и чугуна, но может найти применение и в других отраслях промышленности, например в цветной металлургии, производстве стройматериалов и т.д.The invention relates to ferrous metallurgy, namely to the production of liquid carbon intermediate and cast iron, but may find application in other industries, such as non-ferrous metallurgy, the production of building materials, etc.
Известен способ производства чугуна процессом жидкофазного восстановления Ромелт, включающий непрерывную загрузку в одну шлаковую ванну железосодержащих материалов различного минералогического состава, всего угля, извести, подачу кислорода и кислородсодержащего дутья в зоны выше и ниже уровня шлака, вывод образующегося металла, шлака и газов (Процесс Ромелт / В. А. Роменец [и др.] - М.: МИСиС, Издательский дом Руда и металлы, 2005. с. 8).A known method of producing pig iron by the Romelt liquid-phase reduction process, comprising continuously loading iron-containing materials of various mineralogical composition, all coal, lime, supplying oxygen and an oxygen-containing blast into zones above and below the slag level into one slag bath, withdrawing the formed metal, slag and gases (Romelt process / V. A. Romenets [et al.] - M.: MISiS, Publishing House Ore and Metals, 2005. p. 8).
Недостатком этого способа является управление процессом только на основании расчета расхода угля и кислорода по уравнениям материального баланса; при этом плавка осуществляется вне зависимости от гранулометрического состава углей. При этом весь уголь подается через загрузочные отверстия сверху печи на шлаковую ванну. Как показывают практические опыты, при работе печи Ромелт по этой технологии степень дожигания, вычисляемая по составу выходящих из печи углеродсодержащих газов СО2/(СО2+СО) не превышает 0,3-0,5 при теоретически возможной величине, близкой к единице. Работа печи Ромелт при низких степенях дожигания существенно увеличивает расходы энергоносителей и снижает производительность. При этом также не осуществляется контроль за количеством тепла, передаваемого шлаковой ванне, и интенсивностью дутья подаваемого на нижние фурмы.The disadvantage of this method is the process control only on the basis of calculating the consumption of coal and oxygen according to the equations of material balance; while smelting is carried out regardless of the particle size distribution of the coals. In this case, all the coal is fed through loading holes on top of the furnace to the slag bath. As practical experiments show, during the operation of the Romelt furnace using this technology, the degree of afterburning, calculated by the composition of the carbon-containing gases leaving the furnace, СО 2 / (СО 2 + СО) does not exceed 0.3-0.5 at a theoretically possible value close to unity. The operation of the Romelt furnace at low levels of afterburning significantly increases energy costs and reduces productivity. At the same time, the amount of heat transferred to the slag bath and the intensity of the blast supplied to the lower tuyeres are not controlled either.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является Способ управления процессом Ромелт (RU 2182603, опублик. 20.05.2000 г.), согласно которому в ходе плавки поддерживают и регулируют содержание оксидов железа в шлаке на заданном уровне в зависимости от температуры шлака и состава газа за счет увеличения/уменьшения количества загружаемого угля и увеличения/уменьшения количества кислорода, подаваемого выше уровня расплавленного шлака.Closest to the proposed invention is the Method of controlling the Romelt process (RU 2182603, published. 05/20/2000), according to which during the smelting, the content of iron oxides in the slag is maintained and regulated at a predetermined level depending on the temperature of the slag and the gas composition by increasing / reduce the amount of coal loaded and increase / decrease the amount of oxygen supplied above the level of molten slag.
По этому способу управление процессом и производство чугуна осуществляется также вне зависимости от гранулометрического состава угля, и весь уголь загружается сверху печи. При этом также не обеспечиваются высокие степени дожигания газа в печи.According to this method, the process control and production of pig iron is also carried out regardless of the particle size distribution of coal, and all coal is loaded on top of the furnace. At the same time, high degrees of afterburning of gas in the furnace are also not ensured.
Недостатком этих способов является то, что при загрузке угля сверху на шлаковую ванну, фракции менее 3-5 мм не достигают шлаковой ванны или выносятся из нее, не взаимодействуя с оксидами железа, витают в зоне дожигания и взаимодействуют с образовавшимися при дожигании CO2 и Н2О, снижая степень дожигания, количество тепла, выделившегося от дожигания, и передачу тепла в ванну. При этом степень дожигания не превышает 0,3-0,5, и имеет место перерасход кислорода и угля.The disadvantage of these methods is that when loading coal from above onto the slag bath, fractions of less than 3-5 mm do not reach the slag bath or are removed from it without interacting with iron oxides, soar in the afterburning zone and interact with the resulting CO 2 and H afterburning 2 O, reducing the degree of afterburning, the amount of heat released from the afterburning, and the transfer of heat to the bath. Moreover, the degree of afterburning does not exceed 0.3-0.5, and there is an overspending of oxygen and coal.
По упомянутым выше технологиям не учитывается и не контролируется тепловой поток из зоны дожигания в шлаковую ванну, который должен быть оптимизирован и находиться в определенных пределах. Особенно опасна недооценка этого фактора при выполнении проектных расчетов печей Ромелт, так как без учета этих факторов могут быть получены недостоверные результаты.According to the technologies mentioned above, the heat flow from the afterburning zone to the slag bath is not taken into account and is not controlled, which should be optimized and within certain limits. Underestimation of this factor is especially dangerous when performing design calculations of Romelt furnaces, since unreliable results can be obtained without taking these factors into account.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в возможности работы печи Ромелт при высоких степенях дожигания и эффективном использовании углей, содержащих мелкие фракции угля, без снижения показателей плавки;The invention achieves the technical result, which consists in the possibility of operation of the Romelt furnace at high degrees of afterburning and the efficient use of coals containing small fractions of coal, without reducing the melting rate;
возможности эффективной утилизации мелких фракций угля за счет их вдувания в шлаковую ванну в районе расположения нижних фурм;the possibility of efficient utilization of small fractions of coal due to their injection into a slag bath in the area of the lower tuyeres;
уменьшении потери железа со шлаком до величины менее 5% по сравнению с плавкой высокоокисленных материалов классической технологией Ромелт путем увеличения скорости восстановления оксидов железа;reduction of iron and slag loss to less than 5% in comparison with the melting of highly oxidized materials by the classic Romelt technology by increasing the rate of reduction of iron oxides;
исключении возможности неконтролируемого вскипания шлаковой ванны;eliminating the possibility of uncontrolled boiling of a slag bath;
контроле и поддержании на оптимальном уровне теплового потока, передаваемого из зоны дожигания в шлаковую ванну;monitoring and maintaining at an optimal level the heat flux transferred from the afterburning zone to the slag bath;
контроле и поддержании на необходимом уровне удельного расхода дутья на нижние фурмы.monitoring and maintaining at the required level the specific consumption of blast on the lower tuyeres.
Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.
В способе производства чугуна процессом жидкофазного восстановления Ромелт одновременно загружают железосодержащие материалы, флюсы и фракции угля более 5 мм в жидкую шлаковую ванну печи Ромелт через верхнее загрузочное отверстие. Барботаж жидкой шлаковой ванны и инициирование неполного горения угля достигают путем подачи воздушно-кислородного дутья на нижние фурмы печи Ромелт. Окисление в зоне дожигания CO и H2, выделяющихся из жидкой шлаковой ванны газов, осуществляют путем подачи кислорода на верхние фурмы печи Ромелт. Степень дожигания выходящих из жидкой шлаковой ванны газов поддерживают на уровне 60-85% от максимально возможной степени дожигания путем разделения угля на фракции более 5 мм и менее 5 мм.In the Romelt liquid-phase reduction process production method of iron, iron-containing materials, fluxes and coal fractions of more than 5 mm are simultaneously loaded into the liquid slag bath of the Romelt furnace through the upper feed opening. The bubbling of a liquid slag bath and the initiation of incomplete combustion of coal is achieved by supplying air-oxygen blast to the lower tuyeres of the Romelt furnace. The oxidation in the afterburning zone of CO and H 2 released from the liquid slag bath of gases is carried out by supplying oxygen to the upper tuyeres of the Romelt furnace. The degree of afterburning of gases leaving the liquid slag bath is maintained at the level of 60-85% of the maximum possible degree of afterburning by separating coal into fractions of more than 5 mm and less than 5 mm.
Фракцию угля менее 5 мм подвергают измельчению до крупности менее 1 мм и подают в жидкую шлаковую ванну через нижние фурмы печи Ромелт вместе с воздушно-кислородным дутьем с интенсивностью 400-1000 м3/м2 площади печи на уровне нижних фурм. Тепловой поток из зоны дожигания в жидкую шлаковую ванну обеспечивают в пределах 3-6 МВт/м2 поверхности жидкой шлаковой ванны.A coal fraction of less than 5 mm is subjected to grinding to a particle size of less than 1 mm and fed into a liquid slag bath through the lower tuyeres of the Romelt furnace together with air-oxygen blast with an intensity of 400-1000 m 3 / m 2 the area of the furnace at the level of the lower tuyeres. The heat flow from the afterburning zone to the liquid slag bath is provided within 3-6 MW / m 2 of the surface of the liquid slag bath.
При этом в качестве железосодержащих материалов используют отходы металлургического производства в виде шламов, пыли, окалины и железные руды.In this case, metallurgical waste in the form of sludge, dust, scale and iron ores is used as iron-containing materials.
Также в качестве флюсов используют известь или обожженный доломит или кварцевый песок илиAlso, lime or calcined dolomite or silica sand or
- 1 033747 их смесь.- 1,033,747 mixtures thereof.
Степень дожигания выходящих из жидкой шлаковой ванны газов определяют по соотношению углеродсодержащих компонентов α = С02/(С02+С0)-100%, где CO2 и СО - содержание в объемных процентах соответствующих газов после дожигания.The degree of afterburning of gases leaving the liquid slag bath is determined by the ratio of carbon-containing components α = С0 2 / (С0 2 + С0) -100%, where CO 2 and СО are the content in volume percent of the corresponding gases after afterburning.
При этом в торцевых и боковых стенах печи Ромелт могут быть установлены дополнительные нижние фурмы.In this case, additional lower tuyeres can be installed in the end and side walls of the Romelt furnace.
Количество фракции угля менее 1 мм, подаваемого на дополнительные нижние фурмы, составляет не менее 20% от общего количества загружаемого угля.The amount of coal fraction of less than 1 mm supplied to additional lower tuyeres is at least 20% of the total amount of coal loaded.
Изобретение поясняется чертежом, где приведена схема реализации способа. На чертеже показаны переходной шибер 1, односитный грохот 2, загрузочные желоба 3 и 4 для угля, первый вертикальный конвейер 5, установка 6 для измельчения угля крупности менее 1 мм, второй вертикальный конвейер 7, шихтовый бункер 8 фракций угля более 5 мм, шихтовый бункер 9 фракций угля менее 5 мм, жидкая шлаковая ванна 10, верхние фурмы 11, нижние фурмы 12, верхнее загрузочное отверстие 13.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the implementation of the method. The drawing shows a transition gate 1, a single-screen screen 2, loading chutes 3 and 4 for coal, a first vertical conveyor 5, a plant 6 for grinding coal of a particle size less than 1 mm, a second vertical conveyor 7, a feed hopper 8 coal fractions more than 5 mm, a charge hopper 9 fractions of coal less than 5 mm, liquid slag bath 10, upper tuyeres 11, lower tuyeres 12, upper feed opening 13.
В известной технологии Ромелт часть мелких частиц угля, загружаемого через верхнее загрузочное отверстие, из-за небольшой относительной плотности угля витает в зоне дожигания над шлаковой ванной, а часть выносится из печи в виде пыли. Этому способствуют значительные газовые потоки как выделившихся из ванны газов, так и образующиеся от дутья, подаваемого на верхние фурмы. В качестве примера можно привести расчет скорости газов над шлаковой ванной опытной печи Ромелт. При площади печи на уровне нижних фурм 20 м2 выделение газов из шлаковой ванны достигало 40-60 тыс. м3/ч. Таким образом, учитывая высокую температуру газов, линейную скорость восходящих потоков можно оценить в 5,4 м/с.In the well-known Romelt technology, part of the fine particles of coal loaded through the upper feed opening, due to the small relative density of coal, is in the afterburning area above the slag bath, and part is taken out of the furnace as dust. This is facilitated by significant gas flows both of the gases released from the bath and those generated from the blast supplied to the upper tuyeres. An example is the calculation of the gas velocity above the slag bath of an experimental Romelt furnace. With the area of the furnace at the level of the lower tuyeres of 20 m 2, the emission of gases from the slag bath reached 40-60 thousand m 3 / h. Thus, given the high temperature of the gases, the linear velocity of the upward flows can be estimated at 5.4 m / s.
Угольная пыль взаимодействует с газовой фазой, что приводит к уменьшению степени дожигания. Это отражается и на выделении тепла от дожигания, т.к. в условиях неполного дожигания и недостатка кислорода уголь горит только до СО, а тепловой эффект этой реакции, составляющий 117 кДж/моль, более, чем в два раза меньше, чем тепловой эффект реакции горения СО и Н2 составляет соответственно 279 кДж/моль и 251 кДж/моль.Coal dust interacts with the gas phase, which leads to a decrease in the degree of afterburning. This is reflected in the release of heat from afterburning, as Under conditions of incomplete afterburning and a lack of oxygen, coal burns only to CO, and the thermal effect of this reaction, which is 117 kJ / mol, is more than two times less than the thermal effect of the combustion reaction of CO and H 2, respectively, 279 kJ / mol and 251 kJ / mol.
Запыленность газа углеродом приведет не только к повышению доли СО, но и к перераспределению кислорода между углерод- и водородсодержащими компонентами газовой фазы.Dustiness of gas by carbon will lead not only to an increase in the fraction of CO, but also to a redistribution of oxygen between the carbon- and hydrogen-containing components of the gas phase.
В предлагаемом способе устраняются эти недостатки.In the proposed method, these disadvantages are eliminated.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
В жидкую шлаковую ванну 10 печи Ромелт одновременно загружают железосодержащие материалы, флюсы и фракции угля более 5 мм через верхнее загрузочное отверстие 13. При этом в качестве железосодержащих материалов используют отходы металлургического производства в виде шламов, пыли, окалины и железную руду. Также в качестве флюсов используют известь или обожженный доломит или кварцевый песок или их смесь.Iron-containing materials, fluxes and coal fractions of more than 5 mm are simultaneously loaded into the liquid slag bath 10 of the Romelt furnace through the upper feed opening 13. At the same time, metallurgical waste in the form of sludges, dust, scale and iron ore are used as iron-containing materials. Also used as fluxes are lime or calcined dolomite or quartz sand or a mixture thereof.
Одновременно с загрузкой железосодержащих материалов, флюсов и угля на нижние фурмы 12 подают воздушно-кислородное дутье, которое инициирует неполное горение угля и барботаж жидкой шлаковой ванны 10.Simultaneously with the loading of iron-containing materials, fluxes and coal, air-oxygen blast is fed to the lower tuyeres 12, which initiates incomplete combustion of coal and sparging of the liquid slag bath 10.
Для окисления в зоне дожигания СО и Н2, выделяющихся из жидкой шлаковой ванны 10, подают на верхние фурмы 11 печи Ромелт кислород чистотой не менее 80%.For oxidation in the afterburning zone of CO and H 2 released from the liquid slag bath 10, oxygen is supplied to the upper tuyeres 11 of the Romelt furnace with a purity of at least 80%.
В процессе Ромелт в шлаковой ванне протекают все основные эндотермические реакции восстановления оксидов железа и других металлов:In the Romelt process, all the main endothermic reactions of the reduction of iron and other metal oxides occur in a slag bath:
Единственная экзотермическая реакция неполного горения углеродаThe only exothermic reaction of incomplete carbon burning
С + 1/2О2 = СО не компенсирует дефицит тепла, что приводит к отрицательному тепловому балансу ванны. Полное горение угля в шлаковой ванне до СО2 по реакцииС + 1 / 2О 2 = СО does not compensate for the heat deficit, which leads to a negative heat balance of the bath. Complete combustion of coal in a slag bath to CO 2 by reaction
С + о2 = со2 невозможно, т.к. в этом случае не будут обеспечиваться термодинамические условия, необходимые для восстановления оксида железа.C + o 2 = co 2 is impossible, because in this case, the thermodynamic conditions necessary for the reduction of iron oxide will not be provided.
При производстве чугуна из влажного железосодержащего материала с общим содержанием Fe общ 50% с использованием энергетического угля 65% Сфикс затраты тепла в среднем составят примерно 12,3 МДж/кг чугуна с учетом потерь тепла в окружающую среду, в то время как от реакции горения углерода выделится не более 3 МДж/кг чугуна, что недостаточно для компенсации недостатка тепла.In the production of pig iron from wet iron-containing material with a total Fe content of total 50% using steam coal 65% Sf x , the average heat consumption will be about 12.3 MJ / kg of pig iron, taking into account heat losses to the environment, while from the combustion reaction no more than 3 MJ / kg of pig iron will be released, which is insufficient to compensate for the lack of heat.
Поэтому основным источником тепла в печи Ромелт является дожигание выделяющихся восстановительных газов над шлаковой ванной и передача получившегося тепла в ванну. Объем выделяющихся из ванны газов CO и Н2 больше необходимого для устранения дефицита тепла в шлаковой ванне, поэтому даже частичное дожигание этих газов позволяет получить достаточное количество тепла. При правильной организации зоны дожигания достаточно горения 60-85% объема выделяющихся из ванны газов. Увеличение тепла от дожигания можно достичь путем удаления витающих частиц угля и, соответственно, перераспределения всего кислорода, подаваемого выше уровня шлака, на реакции горения газов чтоTherefore, the main heat source in the Romelt furnace is the afterburning of the released reducing gases above the slag bath and the transfer of the resulting heat to the bath. The volume of CO and H 2 gases released from the bath is more than is necessary to eliminate the heat deficit in the slag bath, therefore, even partial afterburning of these gases allows to obtain a sufficient amount of heat. With the proper organization of the afterburning zone, enough combustion of 60-85% of the volume of gases released from the bath. An increase in heat from afterburning can be achieved by removing the floating particles of coal and, accordingly, the redistribution of all oxygen supplied above the level of slag to the combustion reaction of gases, which
- 2 033747 обеспечивается в предполагаемом патенте.- 2,033,747 is provided in the alleged patent.
Уголь подается через шибер 1 на односитный грохот 2, где происходит разделение угля на фракции более 5 мм и менее 5 мм. Крупная фракция угля более 5 мм через второй вертикальный контейнер 7 подается в шихтовый бункер 8, а из шихтового бункера 8 в жидкую шлаковую ванну 10 через верхнее загрузочное отверстие 13.Coal is fed through a gate 1 to a single-screen screen 2, where coal is divided into fractions of more than 5 mm and less than 5 mm. A large fraction of coal more than 5 mm through the second vertical container 7 is fed into the bunker 8, and from the bunker 8 into the liquid slag bath 10 through the upper loading hole 13.
Фракции угля менее 5 мм через загрузочный желоб 3 подается на первый вертикальный конвейер 5, откуда поступает в шихтовый бункер 9. После этого фракция угля менее 5 мм из шихтового бункера 9 поступает в установку 6 для измельчения угля, где получают фракции угля менее 1 мм.Coal fractions of less than 5 mm are fed through a loading chute 3 to the first vertical conveyor 5, from where it enters the charge hopper 9. After this, a fraction of coal less than 5 mm from the charge hopper 9 enters the coal grinding unit 6, where coal fractions of less than 1 mm are obtained.
Данная фракция вдувается в жидкую шлаковую ванну 10 через нижние фурмы 12 или через дополнительные фурмы, выполненные в торцевых и боковых стенах печи Ромелт на высоте 0,8-1,8 м от пода печи.This fraction is blown into the liquid slag bath 10 through the lower tuyeres 12 or through additional tuyeres made in the end and side walls of the Romelt furnace at a height of 0.8-1.8 m from the hearth of the furnace.
Уголь фракции менее 1 мм подается на нижние фурмы 12 печи Ромелт при интенсивности дутья 400-1000 м3/м2 площади печи.Coal fractions of less than 1 mm are fed to the lower tuyeres 12 of the Romelt furnace at a blast intensity of 400-1000 m 3 / m 2 of the furnace area.
При интенсивности дутья менее 400 м3/м2 площади печи барботаж в жидкой шлаковой ванне осуществляется в пузырьковом режиме, что приводит к недостаточной интенсивности перемешивания.When the intensity of the blast is less than 400 m 3 / m 2 the area of the furnace, bubbling in a liquid slag bath is carried out in the bubble mode, which leads to insufficient intensity of mixing.
При интенсивности дутья более 1000 м3/м2 площади печи появляются пробои струи через жидкую шлаковую ванну и уменьшению интенсивности перемешивания.When the intensity of the blast is more than 1000 m 3 / m 2 the area of the furnace, breakdowns of the jet through a liquid slag bath and a decrease in the intensity of mixing appear.
Оксиды железа, попадая в слой барботируемого шлака, содержащего уголь, растворяются в шлаке и восстанавливаются на замешиваемых в шлак угольных частицах. Железо, получаемое при восстановлении, науглероживается и в виде капелек металла под действием собственного веса осаждается на подину печи. Таким образом в печи образуется три слоя расплавов: металл на подине печи, слой спокойного шлака между металлом и нижними фурмами и слой барботируемого шлака (реакционная зона). Вдувание мелкодисперсных фракций угля существенно увеличивает количество центров восстановления железа, что приводит к возрастанию количества полученного металла и повышению производительности агрегата.Iron oxides, falling into the layer of bubbling slag containing coal, dissolve in the slag and are reduced on coal particles mixed in the slag. The iron obtained by reduction is carbonized and, in the form of droplets of metal, is deposited on the hearth of the furnace under the influence of its own weight. Thus, three layers of melts are formed in the furnace: metal on the bottom of the furnace, a layer of calm slag between the metal and the lower tuyeres, and a layer of bubbling slag (reaction zone). The injection of finely dispersed fractions of coal significantly increases the number of centers of reduction of iron, which leads to an increase in the amount of metal obtained and increase the productivity of the unit.
При разделении угля на фракции более 5 мм и менее 5 мм поддерживают степень дожигания выходящих газов из жидкой шлаковой ванны 10 на уровне 60-85 % от максимально возможной степени дожигания.When coal is divided into fractions of more than 5 mm and less than 5 mm, the degree of afterburning of the exhaust gases from the liquid slag bath 10 is maintained at a level of 60-85% of the maximum possible degree of afterburning.
Разделение на фракции ±5 мм обусловлено тем, что при загрузке угля сверху через загрузочное отверстие фракция больше 5 мм падает в шлаковую ванну, а фракция меньше 5 мм вследствие относительно малой плотности угля и высоких скоростей газового потока витают в зоне дожигания и взаимодействуют с кислородом дутья верхних фурм.The separation into fractions of ± 5 mm is due to the fact that when loading coal from above through a loading hole, a fraction of more than 5 mm falls into the slag bath, and a fraction of less than 5 mm, due to the relatively low density of coal and high gas flow velocities, soar in the afterburning zone and interact with blast oxygen upper tuyeres.
При степени дожигания газов, выходящих из жидкой шлаковой ванны, вычисленной по соотношению СО2/(СО2+СО)-100%, менее 60% ухудшаются показатели работы печи Ромелт и увеличивается расход энергоносителей.When the degree of afterburning of gases leaving the liquid slag bath, calculated by the ratio of СО 2 / (СО 2 + СО) -100%, less than 60%, the performance of the Romelt furnace deteriorates and the energy consumption increases.
При степени дожигания газов, выходящих из жидкой шлаковой ванны, более 85% могут происходить процессы диссоциации образовавшихся CO2 и Н2О вследствие высокой температуры, что уменьшает количество тепла, полученного от дожигания, а также увеличиваются потери тепла через стенки печи.When the degree of afterburning of gases leaving the liquid slag bath is more than 85%, the processes of dissociation of the resulting CO 2 and H 2 O can occur due to high temperature, which reduces the amount of heat received from afterburning, and also increases the heat loss through the walls of the furnace.
При недостаточной степени дожигания газов фракция угля менее 5 мм с помощью перекидного шибера 1 подается через загрузочный желоб 4 на вертикальный конвейер 5 и на установку 6 для измельчения угля фракции менее 1 мм.With an insufficient degree of afterburning of gases, the coal fraction of less than 5 mm is fed through the slide gate 1 through the loading chute 4 to the vertical conveyor 5 and to the installation 6 for grinding coal fractions of less than 1 mm.
Подача фракций угля менее 1 мм обусловлено следующим. В случае подачи в нижние фурмы 12 угля крупностью более 1 мм на внутренних поверхностях системы подготовки и подачи угля интенсивно протекают процессы механического износа вследствие взаимодействия материала системы с острыми гранями частиц угля, а также имеет место снижение скорости восстановления в слое шлака.The supply of coal fractions of less than 1 mm is due to the following. In the case of supplying coal with a particle size of more than 1 mm to the lower tuyeres 12 on the inner surfaces of the coal preparation and supply system, mechanical wear processes occur intensively due to the interaction of the system material with sharp edges of coal particles, and there is also a reduction in the reduction rate in the slag layer.
Количество фракций угля менее 1 мм, подаваемых на дополнительные и нижние фурмы 12 составляет не менее 20% от общего количества угля. При меньшем количестве увеличение степени дожигания недостаточно для получения величины более 60%, а количество центров зарождения металлической фазы на угле возрастает недостаточно.The amount of coal fractions less than 1 mm supplied to the additional and lower tuyeres 12 is at least 20% of the total amount of coal. With a smaller amount, an increase in the degree of afterburning is not enough to obtain a value of more than 60%, and the number of centers of nucleation of the metal phase on coal does not increase enough.
В этих условиях создают тепловой поток из зоны дожигания в жидкую шлаковую ванну в пределах 3-6 МВт/м2 поверхности жидкой шлаковой ванны. При тепловом потоке менее 3 МВт/м2 поверхности жидкой шлаковой ванны происходит недостаточная передача тепла в шлаковую ванну от зоны дожигания и наблюдается перерасход угля и кислорода на нижний ряд фурм. При тепловом потоке более 6 МВт/м2 поверхности жидкой шлаковой ванны наблюдается повышенная степень дожигания, диссоциация CO2 и Н2О, увеличение тепловых нагрузок на стены печи.Under these conditions, a heat flow is generated from the afterburning zone to the liquid slag bath within 3-6 MW / m 2 of the surface of the liquid slag bath. When the heat flux is less than 3 MW / m 2 of the surface of the liquid slag bath, there is insufficient heat transfer to the slag bath from the afterburning zone and an excess of coal and oxygen is observed on the lower row of tuyeres. At a heat flux of more than 6 MW / m 2 of the surface of the liquid slag bath, an increased degree of afterburning, dissociation of CO 2 and H 2 O, and an increase in heat loads on the furnace walls are observed.
При этом расход кислорода на верхние фурмы уменьшается на 10 м3 при снижении количества фракции угля менее 5 мм в зоне дожигания на 1 кг, фиксированного углерода в угле. Одновременно увеличение производительности печи Ромелт по чугуну составит 1,2 кг на 1 кг вдуваемого угля, за счет увеличения числа центров восстановления оксидов железа на угольных частицах.In this case, the oxygen consumption for the upper tuyeres decreases by 10 m 3 with a decrease in the amount of coal fraction of less than 5 mm in the afterburning zone by 1 kg of fixed carbon in coal. At the same time, the increase in productivity of the Romelt furnace for cast iron will be 1.2 kg per 1 kg of blown coal, due to an increase in the number of centers of reduction of iron oxides on coal particles.
- 3 033747- 3 033747
Примеры осуществления способаExamples of the method
Пример 1.Example 1
В жидкую шлаковую ванну печи Ромелт одновременно загружают смесь железосодержащих отходов металлургического производства (шламы, пыли, окалина) со средним содержанием Fe общ 50,4% и уголь марки ТСШ Кузнецкого угольного бассейна с содержанием фиксированного углерода 67,5%. При этом фракцию угля более 5 мм подают в жидкую шлаковую ванну печи Ромелт через верхнее загрузочное отверстие, а фракцию угля менее 5 мм подвергают измельчению до крупности менее 1 мм. После чего фракцию угля менее 1 мм вдувают в жидкую шлаковую ванну через нижние фурмы и через установленные в торцевых и боковых стенах печи Ромелт дополнительные фурмы вместе с воздушнокислородным дутьем с интенсивностью 1000 м3/м2 площади печи на уровне нижних фурм. Степень дожигания выходящих из шлаковой ванны газов составляет 60% от максимально возможной. Таким образом обеспечивают тепловой поток из зоны дожигания в жидкую шлаковую ванну 3 МВт/м2 поверхности жидкой шлаковой ванны. Количество фракции угля менее 1 мм, подаваемой на нижние фурмы, составляет 20% от общего расхода угля. При этом удельные расходы угля и кислорода составляют 820 кг/т чугуна и 940 м3/т чугуна, соответственно. По сравнению с загрузкой всего угля через верхнее загрузочное отверстие производительность печи увеличилась на 15%.The liquid slag bath Romelt furnace simultaneously charged with a mixture of iron-containing metallurgical waste (sludge, dust, scale) with an average Fe content of 50.4% and commonly grade coal TSSH Kuznetsk coal basin with a fixed carbon content of 67.5%. In this case, a coal fraction of more than 5 mm is fed into the liquid slag bath of the Romelt furnace through the upper feed opening, and a coal fraction of less than 5 mm is subjected to grinding to a particle size of less than 1 mm. After that, a fraction of coal of less than 1 mm is blown into the liquid slag bath through the lower tuyeres and through the additional tuyeres installed in the end and side walls of the Romelt furnace together with air-oxygen blast with an intensity of 1000 m 3 / m 2 of the furnace area at the level of the lower tuyeres. The degree of afterburning of gases leaving the slag bath is 60% of the maximum possible. In this way, a heat flow from the afterburning zone to the liquid slag bath of 3 MW / m 2 of the surface of the liquid slag bath is provided. The amount of coal fraction of less than 1 mm supplied to the lower tuyeres is 20% of the total coal consumption. In this case, the specific consumption of coal and oxygen is 820 kg / t of pig iron and 940 m 3 / t of pig iron, respectively. Compared to loading all of the coal through the top loading port, the furnace capacity has increased by 15%.
Пример 2.Example 2
В жидкую шлаковую ванну печи Ромелт одновременно загружают железную руду со средним содержанием Fe общ 38,5% и уголь марки Т Кузнецкого угольного бассейна с содержанием фиксированного углерода 76,5%. При этом фракцию угля более 5 мм подают в жидкую шлаковую ванну печи Ромелт через верхнее загрузочное отверстие, а фракцию угля менее 5 мм подвергают измельчению до крупности менее 1 мм. После чего фракцию угля менее 1 мм вдувают в жидкую шлаковую ванну через нижние фурмы и через установленные в торцевых и боковых стенах печи Ромелт дополнительные фурмы вместе с воздушно-кислородным дутьем с интенсивностью 400 м3/м2 площади печи на уровне нижних фурм. Степень дожигания выходящих из шлаковой ванны газов составляет 85% от максимально возможной. Таким образом, обеспечивают тепловой поток из зоны дожигания в жидкую шлаковую ванну 6 МВт/м2 поверхности жидкой шлаковой ванны. Количество фракции угля менее 1 мм, подаваемой на нижние фурмы, составляет 40% от общего расхода угля. При этом удельные расходы угля и кислорода составляют 980 кг/т чугуна и 1030 м3/т чугуна, соответственно. По сравнению с загрузкой всего угля через верхнее загрузочное отверстие производительность печи увеличилась на 30%.At the same time, iron ore with an average Fe content of total 38.5% and grade T coal from the Kuznetsk coal basin with a fixed carbon content of 76.5% are simultaneously loaded into the liquid slag bath of the Romelt furnace. In this case, a coal fraction of more than 5 mm is fed into the liquid slag bath of the Romelt furnace through the upper feed opening, and a coal fraction of less than 5 mm is subjected to grinding to a particle size of less than 1 mm. After that, a fraction of coal of less than 1 mm is blown into the liquid slag bath through the lower tuyeres and through the additional tuyeres installed in the end and side walls of the Romelt furnace together with air-oxygen blast with an intensity of 400 m 3 / m 2 of the furnace area at the level of the lower tuyeres. The degree of afterburning of gases leaving the slag bath is 85% of the maximum possible. Thus, a heat flow from the afterburning zone to the liquid slag bath of 6 MW / m 2 of the surface of the liquid slag bath is provided. The amount of coal fraction less than 1 mm supplied to the lower tuyeres is 40% of the total coal consumption. The specific consumption of coal and oxygen is 980 kg / t of pig iron and 1030 m 3 / t of cast iron, respectively. Compared to loading all of the coal through the top loading port, the furnace capacity has increased by 30%.
Таким образом, предлагаемый способ увеличивает производительность технологии и обеспечивает экономию расхода угля и кислорода по сравнению с загрузкой угля только сверху на жидкую шлаковую ванну.Thus, the proposed method increases the productivity of the technology and provides savings in the consumption of coal and oxygen in comparison with the loading of coal only on top of the liquid slag bath.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156791A RU2618297C1 (en) | 2015-12-29 | 2015-12-29 | Method of cast iron manufacture by the romelt process of liquid phase recovery |
PCT/RU2016/000194 WO2017116275A1 (en) | 2015-12-29 | 2016-04-06 | Method of pig iron production using romelt liquid phase reduction process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201800393A1 EA201800393A1 (en) | 2018-12-28 |
EA033747B1 true EA033747B1 (en) | 2019-11-21 |
Family
ID=58697605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201800393A EA033747B1 (en) | 2015-12-29 | 2016-04-06 | Method of pig iron production using romelt liquid phase reduction process |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3397779A4 (en) |
KR (1) | KR20180097739A (en) |
EA (1) | EA033747B1 (en) |
RU (1) | RU2618297C1 (en) |
WO (1) | WO2017116275A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4252560A (en) * | 1978-11-21 | 1981-02-24 | Vanjukov Andrei V | Pyrometallurgical method for processing heavy nonferrous metal raw materials |
RU2541239C1 (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Processing method of iron-containing materials in two-zone furnace |
RU2542050C1 (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for pyrometallurgical processing of iron-containing materials |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4320572C1 (en) * | 1993-06-15 | 1995-01-26 | Mannesmann Ag | Method and device for melting reduction of ores or pre-reduced metal carriers |
CA2383860A1 (en) * | 1999-09-06 | 2001-03-15 | Norihiko Taguchi | Method and facilities for metal smelting |
RU2182603C2 (en) * | 2000-05-18 | 2002-05-20 | ЗАО Научно-производственное объединение "АЛГОН" | Method of control of rhomelt process |
RU2191831C1 (en) * | 2001-02-08 | 2002-10-27 | МГИСиС (технологический университет) | Method of processing ferromanganesian raw materials |
-
2015
- 2015-12-29 RU RU2015156791A patent/RU2618297C1/en active
-
2016
- 2016-04-06 EA EA201800393A patent/EA033747B1/en not_active IP Right Cessation
- 2016-04-06 KR KR1020187021655A patent/KR20180097739A/en not_active Application Discontinuation
- 2016-04-06 WO PCT/RU2016/000194 patent/WO2017116275A1/en active Application Filing
- 2016-04-06 EP EP16882176.7A patent/EP3397779A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4252560A (en) * | 1978-11-21 | 1981-02-24 | Vanjukov Andrei V | Pyrometallurgical method for processing heavy nonferrous metal raw materials |
RU2541239C1 (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Processing method of iron-containing materials in two-zone furnace |
RU2542050C1 (en) * | 2013-07-30 | 2015-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method for pyrometallurgical processing of iron-containing materials |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KURUNOV I. F. et al. Sostoyanie i perspektivy bezdomennoi metallurgii zheleza. Moskva, Chermetinformatsiya, 2002, p. 129-138 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180097739A (en) | 2018-08-31 |
EP3397779A4 (en) | 2019-07-31 |
EP3397779A1 (en) | 2018-11-07 |
WO2017116275A1 (en) | 2017-07-06 |
RU2618297C1 (en) | 2017-05-03 |
EA201800393A1 (en) | 2018-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2647403B2 (en) | Method and furnace for producing high carbon iron, an intermediate product for steelmaking | |
US8088195B2 (en) | Method for manufacturing titanium oxide-containing slag | |
US2894831A (en) | Process of fluidized bed reduction of iron ore followed by electric furnace melting | |
AU2007204927B2 (en) | Use of an induction furnace for the production of iron from ore | |
CA1244656A (en) | Processes and appparatus for the smelting reduction of smeltable materials | |
US3912501A (en) | Method for the production of iron and steel | |
US5431710A (en) | Method for continuously producing iron, steel or semi-steel and energy | |
PL76243B1 (en) | ||
US4756748A (en) | Processes for the smelting reduction of smeltable materials | |
WO1997020954A1 (en) | Simplified duplex processing of nickel ores and/or concentrates for the production of ferronickels, nickel irons and stainless steels | |
RU2346056C2 (en) | Method of steel direct production from iron-bearing materials | |
US7776126B2 (en) | Processing parameters for operation of a channel induction furnace | |
US3102806A (en) | Reverberatory smelting method and apparatus | |
RU2618297C1 (en) | Method of cast iron manufacture by the romelt process of liquid phase recovery | |
RU2534682C1 (en) | Method for obtaining molten mineral components for portland-slag cement (versions) | |
US3471283A (en) | Reduction of iron ore | |
RU2380633C1 (en) | Duplex-furnace for smelting of manganese alloys from ferrimanganese bases and concentrates and anthropogenic wastes of metallurgy | |
WO2009099348A1 (en) | Furnace for smelting in a liquid bath materials containing non-ferrous and ferrous metals and refractory formations | |
CA2372809A1 (en) | Method and installation with smelting and reduction cyclone and a coupled lower furnace for utilising residual material containing iron and heavy metals and optionally iron ore | |
US2784078A (en) | Process of smelting finely divided metallic ore | |
RU2272849C1 (en) | Method of production of metals from ore materials and unit for realization of this method | |
CN117858968A (en) | Method for producing molten iron | |
RU2186118C1 (en) | Blast smelting method | |
JPH07207313A (en) | Method for melting tin-plated steel sheet scrap | |
WO2007120026A1 (en) | Unit for processing pulverized lead- and zinc-containing raw material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ TJ TM RU |