PL174365B1 - Sposób i układ do wytwarzania surówki z rud żelaza - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania surówki z rud zelaza, przy czym rudy zelaza przepuszcza sie przez agregat redu- kcyjny z góry do dolu poprzez ciag skosnie, kaskado- wo ustawionych pólek, przy czym przez agregat ten z dolu do góry przeplywa goracy gaz redukujacy zawie- rajacy tlenek wegla i wodór, zas produkt redukcji odbiera sie w dolnej czesci agregatu redukcyjnego i doprowadzany jest do wielkiego pieca, przy czym gaz redukujacy wytwarza sie w generatorze gazu przez czesciowe utlenianie nosników wegla lub rozszcze- pianie gazu ziemnego albo ropy naftowej, znamienny tym, ze rude zelaza w agregacie redukcyjnym (12) przepuszcza sie do dolu poprzez pólki (72) rozprowa- dzajace gaz, przy czym rude zelaza zaleznie od uziar- nienia sortuje sie na frakcje i wprowadza do znajdujacego sie w agregacie redukcyjnym ukladu pólek (72) rozprowadzajacych gaz, przy czym frakcje gruboziarnista rudy wprowadza sie do górnej czesci agregatu (12), a pylista i drobnoziarnista frakcje rudy wprowadza sie do srodkowego obszaru lub do srodko- wego i dolnego obszaru, przy czym produkt redukcji wyprowadzony z agregatu redukcyjnego (12) wpro- wadza sie do wielkiego pieca i stapia, przy czym poziom materialu, za pomoca regulacji poziomu, utrzymuje sie jako poziom obnizony o 45 - 75% w odniesieniu do plaszczyzny goracego dmuchu. F i g .1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do wytwarzania surówki z rud żelaza.

Od dawna wiadomo, że rudę żelaza w postaci grudek, brył lub rudy w kawałkach, można przerobić w piecu szybowym w żelazo gąbczaste, przepuszczając gorący gaz redukujący z dołu do góry, przez obniżające się do dołu złoże cząstek rudy.

Problemy techniczne i ekonomiczne sprawia natomiast redukcja rudy, gdy jest ona drobnoziarnista. Proponowano już, aby drobnoziarnistą rudę redukować w żelgrudę w reaktorze redukującym z warstwą fluidalną, gdzie drobne cząsteczki rudy przechodzą w stan zawiesiny w gorącym gazie redukującym. Wiadomym jest jednak również, że po osiągnięciu stopnia redukcji sięgającego powyżej 60%, w sposobie tym drobne cząstki żelgrudy spiekają się tak, że wraz ze wzrastającym stopniem redukcji tworzą się wielkie grona cząstek, które zatykają przepływ gazu przez rudę i najczęściej uniemożliwiają prowadzenie tego sposobu.

Dalszą wadą tego znanego sposobu są duże straty materiałowe wskutek emisji pyłu i dużego nakładu energii. Pył powstaje przede wszystkim w dolnej części agregatu redukcyjnego i może być jeszcze wzbogacony pyłem pochodzącym z generatora gazu. Gaz redukujący transportuje ten pył ze sobą.

Produkt uzyskiwany z takich instalacji do bezpośredniej redukcji, ma postać gąbczastego żelaza w kawałkach lub w postaci brykietów, które stapiane są w piecach elektrycznych lub innych agregatach.

Przemysłowo realizowany sposób, opisany w DE-PS 28 43 303, jako materiał wyjściowy wymaga, stosowanej zwykle w wielkich piecach, odsianej rudy grubej i rudy drobno ziarnistej przetworzonej w grudki lub spieki. To ostatnie wymaga jednak dodatkowych inwestycji i zwiększonego nakładu energii. Sposób ten polega na tym, że żelazo gąbczaste odprowadza się z pieca szybowego w stanie gorącym i przetapia w wielkim piecu przy zastosowaniu węgla jako

174 365 nośnika energii, oraz tlenu jako środka utleniającego. Gaz wytworzony przy procesie stapiania, po odpyleniu w oddzielaczu cyklonowym i po ochłodzeniu w płuczce, stosowany jest jako gaz redukujący w szybie redukcyjnym. Oddzielony w oddzielaczu cyklonowym gorący pył zostaje zawrócony do wielkiego pieca i ulega zgazowaniu za pomocą palnika tlenowego. Zawracanie i zgazowanie gorącego pyłu o temperaturze około 1073 K, nie jest pozbawione problemów, a każde zakłócenie w tym układzie prowadzi do problemów w szybie redukcyjnym, gdyż może on przyjąć tylko ograniczone ilości pyłu, mimo, że pracuje on tylko z rudą żelaza w kawałkach.

Eksploatacja wielkiego pieca wymaga koksu jako nośnika energii, którego produkcja w całym procesie wytwarzania surówki jest elementem najbardziej obciążającym środowisko i powoduje bardzo duży wzrost kosztów produkcji. Poza tym widoczny jest już wyraźnie brak węgla koksującego o dopuszczalnej jakości. W przeciwieństwie do wielkich pieców, w opisanym uprzednio sposobie znanym pod nazwą COREX, koks został już zastąpiony zwykłym węglem, jednakże COREX może być stosowany tylko przy użyciu gruboziarnistej rudy żelaza.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania surówki z rud żelaza, przy czym rudy żelaza przepuszcza się przez agregat redukcyjny z góry do dołu poprzez ciąg skośnie, kaskadowo ustawionych półek, przy czym przez agregat ten z dołu do góry przepływa gorący gaz redukujący zawierający tlenek węgla i wodór, zaś produkt redukcji odbiera się w dolnej części agregatu redukcyjnego i doprowadza się do wielkiego pieca, przy czym gaz redukujący wytwarza się w generatorze gazu przez częściowe utlenianie nośników węgla lub rozszczepianie gazu ziemnego albo ropy naftowej.

Istota wynalazku polega na tym, że rudę żelaza w agregacie redukcyjnym przepuszcza się do dołu poprzez półki rozprowadzające gaz. Rudę żelaza zależnie od uziarnienia sortuje się na frakcje i wprowadza do znajdującego się a agregacie redukcyjnym układu półek rozprowadzających gaz, przy czym frakcję gruboziarnistą rudy wprowadza się do górnej części agregatu, a pylistą i drobnoziarnistą frakcję rudy wprowadza się do środkowego obszaru lub do środkowego i dolnego obszaru. Produkt redukcji wyprowadzony z agregatu redukcyjnego wprowadza się do wielkiego pieca i stapia, przy czym poziom materiału, za pomocą regulacji poziomu, utrzymuje się jako poziom obniżony o 45 - 75% w odniesieniu do płaszczyzny gorącego dmuchu..

Korzystnie, również dodatki zależnie od uziarnienia sortuje się na frakcje, a gruboziarnistą frakcję dodatków wprowadza się do górnej części agregatu, natomiast drobno-ziarnistą frakcję dodatków wprowadza się do dolnej części tego agregatu.

Przynajmniej na półkach rozprowadzających gaz, następujących po najwyższej półce, rudy żelaza i ewentualnie dodatki poddaje się mechanicznemu oddziaływaniu urządzeń transportowych i rozluźniających.

Gruboziarnista frakcja rud żelaza i ewentualnie dodanych dodatków, ma wielkość cząstek wynoszącą 5-30 mm, a korzystnie wielkość ta ograniczona jest do 5 - 15 mm, przy czym wielkość cząstek frakcji drobnoziarnistej wynosi maksymalnie 12 mm, a korzystnie 5 mm.

Gazy redukujące wytwarza się w wielkim piecu gdzie wytapia się produkty redukcji, przy czym gazy redukujące przed wprowadzeniem do agregatu redukcyjnego ochładza się do temperatury 1073 do 1173 K, pomiędzy wielkim piecem i agregatem redukcyjnym, w agregacie do kalcynowania.

Do agregatu do kalcynowania doprowadza się drobno-ziarnistą frakcję dodatków, przy czym frakcję dodatków po nagrzaniu i kalcynacji wprowadza się poniżej jednej z dolnych półek rozprowadzających gaz, do przestrzeni gazowej jaka tworzy się pod każdą półką w agregacie redukcyjnym a do drobnoziarnistej frakcji dodatków przeprowadzanej przez agregat do kalcynowania dodaje się koks.

Temperaturę gazów redukujących w agregacie do kalcynowania, reguluje się przez oddawanie ciepła dodatkom i ewentualnie dodanemu koksowi, wprowadzanemu do agregatu do kalcynowania w ilości zależnej od zmierzonej temperatury gazu.

Temperatura w przewodzie pomiędzy wielkim piecem i agregatem do kalcynowania, oraz w pewnej części tego agregatu, utrzymuje się jako temperaturę wystarczającą do krakingu smoły, która zawarta jest w cząstkach nośnika węgla porywanych przez gaz z agregatu do wytapiania.

Zdolność przepustową agregatu redukcyjnego reguluje się za pomocą sterowania wprowadzaniem materiału w zależności od maksymalnych wskazań czujnika poziomu materiału, oraz

174 365 za pomocą sterowania prędkością wyładowania u dołu agregatu redukcyjnego, przy czym utrzymuje się stosunek poszczególnych frakcji w wielkości dopasowanej do ilości gazu redukującego i do innych parametrów procesu.

Do wielkiego piecajako nośnik węgla doprowadza się węgiel lub mieszankę węgla i koksu, a gorący dmuch stosowany zwykle jako środek utleniający, przynajmniej w znacznej części zastępuje się tlenem lub mieszaniną tlenu i sprężonego powietrza, przy czym część środków utleniających, korzystnie w postaci gorącego dmuchu wprowadza się do górnej przestrzeni gazowej wielkiego pieca, a główną część środków utleniających, korzystnie w postaci mieszaniny tlenu i sprężonego powietrza wdmuchuje się poprzez dysze w obszar spadków wielkiego pieca.

Ze wzrastającym udziałem rudy i wzrastającymi ilościami dodatków i rudy drobnoziarnistej, zwiększa się udział sprężonego powietrza względnie gorącego dmuchu w środkach utleniających, przy czym wielki piec pracuje przy nadciśnieniu wynoszącym 1 do 5 barów a korzystnie około 3 bary.

Część gazu redukującego pochodzącą z wielkiego pieca, po ochłodzeniu do temperatury wymaganej w agregacie redukcyjnym, wprowadza się do obszaru wyjściowego agregatu redukcyjnego, a nie ochłodzony gaz redukujący pochodzący z generatora gazu, wprowadza się do środkowego obszaru agregatu redukcyjnego.

Ze zużytego gazu redukującego, powyżej najwyższego poziomu materiału w agregacie redukcyjnym, w przestrzeni gazowej, odbiera się pewną część pozostałego w nim pyłu, a gaz redukujący doprowadza się następnie do oddzielacza cyklonowego i oddziela się w nim większą część pozostałego pyłu, zaś pył uzyskany w oddzielaczu zawraca się do agregatu redukcyjnego.

Z jednej z przestrzeni gazowych w górnym obszarze agregatu redukcyjnego, część gazu redukującego oddziela się, przy czym tę część gazu odpyla się i płucze w płuczce gazowej, a następnie gazem tym wstępnie nagrzewa się sprężone powietrze doprowadzane do wielkiego pieca.

Drobnoziarnistą frakcję dodatków i ewentualnie nośnika węgla, dodaje się poprzez agregat do kalcynowania i ślimak dozujący

Przedmiotem wynalazku jest również układ do wytwarzania surówki z rud żelaza z wielkim piecem oraz agregatem redukcyjnym i z co najmniej jednym ślimakiem dozującym usytuowanym u dołu agregatu redukcyjnego, oraz z co najmniej jednym wlotem gorących gazów usytuowanym w dolnej części agregatu redukcyjnego.

W układzie według wynalazku, w agregacie redukcyjnym usytuowanych jest wiele ustawionych kaskadowo, skośnie na przemian w przeciwnych kierunkach nachylonych półek, rozprowadzających gaz, posiadających otwory przelotowe dla gazu. Powyżej każdej półki usytuowane jest przynajmniej jedno napędzane urządzenie przenośnikowe, a wpust materiału usytuowany jest powyżej najwyższego poziomu nagromadzonego materiału i posiada urządzenie dozujące.

Korzystnie, urządzenie przenośnikowe składa się najwyżej z pięciu przenośników ślimakowych, przy czym w obszarze działania urządzenia przenośnikowego, w każdej z półek rozprowadzających gaz znajduje się obszar, pozbawiony otworów przelotowych dla gazu.

Przynajmniej poniżej jednego przenośnika ślimakowego znajduje się obszar pozbawiony otworów przelotowych dla gazu a urządzenie przenośnikowe chłodzone jest wodą przy czym każda półka składa się z wielu elementów usytuowanych w odstępach jeden nad drugim tworząc otwory dla gazu, i zachodzących na siebie w kierunku pionowym i elementy półek chłodzone są wodą.

Szerokość agregatu powyżej najwyższego poziomu materiału jest powiększona i tworzy przestrzeń gazową, przy czym agregat w górnej części ma otwór odprowadzający dla gazu, do którego dołączony jest oddzielacz cyklonowy, a przestrzeń zbiorcza pyłu w oddzielaczu cyklonowym za pośrednictwem linii zwrotnej połączona jest z agregatem.

Linia zwrotna zawiera przenośnik ślimakowy chłodzony wodą a przed wpustem materiału do agregatu znajduje się urządzenie sortujące rozdzielające materiał na frakcje gruboziarnistą i drobnoziarnistą, przy czym agregat powyżej materiału zgromadzonego na najwyższej półce, ma wpust dla frakcji gruboziarnistej, a powyżej materiału zgromadzonego na jednej ze środkowych

174 365 półek, ma wpust dla frakcji drobnoziarnistej, a przy obu wpustach znajdują się urządzenia dozujące.

Agregat, powyżej materiału zgromadzonego na najwyższej półce, ma wpust dla gruboziarnistej frakcji rudy żelaza i ewentualnie dodatków, natomiast powyżej materiału zgromadzonego na jednej ze środkowych półek, ma wpust dla drobno-ziarnistej frakcji rudy żelaza i ewentualnie dodatków.

Przewód dla gazu redukującego, łączący wielki piec z obszarem agregatu znajdującym się poniżej najniższej półki, poprowadzony jest przez agregat do kalcynowania, przy czym agregat do kalcynowania ma górny wpust współpracujący z urządzeniem dozującym połączonym z zasobnikiem dla drobnoziarnistej frakcji dodatków i koksu, oraz ma urządzenie wyładowcze do doprowadzania kalcynowanego i wstępnie nagrzanego materiału, przy czym urządzenie wyładowcze, powyżej materiału zgromadzonego najednej z dwóch najniższych półek, połączone jest z agregatem.

Agregat do kalcynowania, pomiędzy wpustem i urządzeniem wyładowczym ma co najmniej jedno urządzenie do rozprowadzania gazu, które dołączone jest do przewodu dla gazu redukującego, wychodzące z wielkiego pieca, a przewód dla gazu redukującego prowadzący do agregatu, dołączony jest do agregatu do kalcynowania w jego górnym obszarze.

Wielki piec, przy górnym końcu połączony jest z urządzeniem wyładowczym znajdującym się przy dolnym końcu agregatu, a ponadto w swym górnym odcinku ma wpust współpracujący z urządzeniem dozującym połączonym z zasobnikiem nośnika węgla i znajdującym się w układzie będącym pod zwiększonym ciśnieniem, przy czym wielki piec, w górnym obszarze ma otwory nadmuchowe gorącego powietrza, oraz w dolnym obszarze ma dysze tlenowe.

Półki mają nachylenie pod kątem 5° do 30°, a w agregacie usytuowane są co najmniej dwie półki rozprowadzające gaz, przy czym w obszarze pomiędzy najniższą półką i urządzeniem wyładowczym, usytuowane jest urządzenie rozluźniające wyładowywany produkt redukcji, które korzystnie jest napędzanym ślimakiem chłodzonym wodą.

Przenośniki ślimakowe względnie ślimak rozluźniający ułożyskowane są jednym końcem, w ścianie agregatu.

Chłodzone części elementów półek urządzenia przenośnikowego i ślimaka rozluźniającego, przynajmniej częściowo otoczone są płaszczem z żaroodpornego materiału, korzystnie z żaroodpornej stali.

Do przestrzeni gazowej w środkowym obszarze agregatu dołączony jest przewód odgałęźny, który to przewód, połączony jest z przynajmniej jednym oddzielaczem cyklonowym, i układem oczyszczania gazu, przy czym oddzielacz cyklonowy poprzez urządzenie wyładowcze połączony jest z agreagatem redukcyjnym w obszarze jednej z przestrzeni gazowych.

Z przewodu gazu redukującego, pomiędzy wielkim piecem i agregatem do kalcynowania wyprowadzony jest przewód obejściowy mający ujście w przewodzie odgałęźnym, który to przewód obejściowy omija agregat do kalcynowania.

Agregat podzielony jest na dwa kolejno po sobie następujące agregaty,sekcyjne, z których pierwszy posiada wpust dla gruboziarnistej frakcji a przy dolnym końcu ma ' urządzenie wyładowcze, które połączone jest górnym końcem drugiego agregatu sekcyjnego, który· to drugi agregat sekcyjny ma wpust dla drobnoziarnistej frakcji oraz ma prowadzący ewentualnie przez agregat do kalcynowania, wpust drobno-ziarnistej frakcji dodatków zmieszanych .z nośnikiem węgla, a także ma wypust dla produktu redukcji, przy czym wylot gazu drugiego agregatu sekcyjnego połączony jest z wylotem gazu pierwszego agregatu sekcyjnego

Sposób według wynalazku pozwala na bezpośrednie zastosowanie drobnoziarnistej rudy bez uprzedniego przerabiania lub przetwarzania, a ponadto na zastosowaniu bez żadnych zmian rudy otrzymywanej z kopalni rudy, zawierającej najczęściej 60 do 100% rudy drobnoziarnistej w stosunku do rudy grubej. Poza tym zbędne są instalacje do grudkowania i spiekania jak i do mielenia rudy w kawałkach, a jako nośnik energii względnie jako nośnika zawierający węgiel, nadaje się węgiel, jednakże przy wykorzystaniu instalacji nie wykluczone jest również użycie koksu.

Sposób według wynalazku zapobiega również tworzeniu się aglomeratów w obszarze redukcji przy dużej emisji pyłów.

174 365

Zaletą przedmiotowego sposobu jest to, że rudy żelaza oraz dodatki przechodzą w agregacie redukcyjnym przez kaskadowo umieszczone półki po torze prowadzącym tam i z powrotem i schodzącym przy tym skośnie do dołu, przy czym poniżej poszczególnych półek przez odpowiedni dobór ich odległości i ich układu, utworzone są wystarczająco duże przestrzenie dla gromadzenia się gazu, z których gaz redukujący, poprzez otwory wykonane w półkach, przenika do sypkiego materiału leżącego na półkach i wędrującego powoli do dołu. Przy dolnym końcu półek rozprowadzających gaz, i sypki materiał przechodzi do dołu na następną półkę, przy czym duże i ciężkie cząstki poruszają się prawie pionowo do dołu.

W obszarze przejściowym pomiędzy dwoma półkami wysokość warstwy sypkiego materiału jest prawie dwa razy większa niż nad półką, wskutek czego w tym obszarze przejściowym strumień gazu jest bardzo mały tak, że nie zachodzi tu prawie emisja pyłu lecz raczej sedymentacja drobnych cząsteczek.

W górnym obszarze półek przebiega przy tym proces odpowiadający tak zwanemu sposobowi z -trwałym złożem, w którym warstwa powierzchniowa gruboziarnistej rudy poddana jest działaniu tlenku węgla i wodoru gazu redukującego tak, że cząstki żelaza gąbczastego powstające na skutek redukcji drobnoziarnistej rudy porwane z dolnego obszaru agregatu redukcyjnego przez gazy redukujące mogą osadzać się na tej powierzchni, przez co zmniejsza się w dolnym obszarze procentowy udział tych drobnych cząstek żelaza gąbczastego, w którym to obszarze przebieg sposobu.odpowiada tak zwanemu sposobowi obróbki w złożu nasypowym tak, że przeciwdziała to tworzeniu się gron cząsteczek, których powstawanie wywolanejest przez ich wzajemną przyczepność.

Przez wprowadzenie do górnego obszaru agregatu tylko materiału gruboziarnistego, emisja pyłu z tego obszaru łącznie ze zużytym gazem redukującym jaka zachodzi przy górnym końcu agregatu, ulega znacznemu zmniejszeniu, gdyż gruboziarnisty materiał działa jak złoże filtracyjne. Poza tym gruboziarnisty materiał przebywa najdłuższą drogę w agregacie, co uwzględnia to, że gruboziarnista frakcja rudy wymaga przy redukcji dłuższego działania gazów redukujących niż frakcja drobnoziarnista.

Gdy w środkowym obszarze agregatu wprowadzona zostaje ruda drobnoziarnista, to warstwa zewnętrzna grubo-ziarnistej rudy jest tu już zredukowana i może natychmiast związać część drobnoziarnistego materiału tak, że część ta nie może już być przenoszona do góry przez gazy redukujące i nie może również tworzyć gron cząsteczek. Na skutek intensywnego przenikania gazu redukującego do materiału znajdującego się na półkach rozprowadzających gaz, pył unoszony przez redukujący gaz, w ilości około 150 g/Nm³, który składa się głównie z koksu, ze skoksowanych cząstek węgla i kalcynowanych cząstek dodatków (powstających przy prowadzeniu gazu redukującego przez agregat do kalcynacji, co będzie jeszcze wyjaśnione), zwłaszcza w obszarze dolnych skupień sypkiego materiału, zmniejsza koncentrację drobnych cząstek żelaza gąbczastego, skłonnych do aglomerowania się. W znanych wielkich piecach i w innych procesach metalurgicznych, pył ten jest bardzo szkodliwy.

W sposobie według wynalazku przerabia się więc bez instalacji grudkujących i spiekających, bezpośrednio rudę drobnoziarnistą lub pylistą, przy czym znaczenie ma również obecność gruboziarnistych kawałków rudy, wskutek czego zbędne są również instalacje do mielenia rudy grubej.

Sposób według wynalazku nie ogranicza się do redukcji tlenków metali. Jego korzystne właściwości można zastosować do zapobiegania tworzeniu się aglomeratów z materiałów drobnoziarnistych lub pylistych i niestałych termicznie, na przykład przy wypalaniu wapna, przy częściowej redukcji rud manganowych, lub do podobnych zadań.

Układ według wynalazku również nie ogranicza się wyłącznie do uzyskiwania surówki i może być stosowany szczególnie do przetwarzania przynajmniej częściowo drobnoziarnistego materiału, zwłaszczajednak do redukcji przynajmniej częściowo pylistych lub drobnoziarnistych rud metali.

Zastosowanie w układzie według wynalazku przenośników ślimakowych stwarza tę zaletę, że ze ślimaka, na którego początku materiał z przestrzeni przejściowej złoża nasypowego materiału, przez który w niewielkim stopniu przepływa gaz służącej jako strefa sedymentacji dla drobnych cząstek a położonej ponad ślimakiem, materiał wciągany jest przez położoną powyżej

174 365 półkę rozprowadzającą gaz, wskutek czego wyniesiony do górnej warstwy strumień gazu redukującego pylisty lub drobnoziarnisty materiał, porusza się ponownie do dołu i miesza się z pozostałym materiałem przeciwdziałając szybszemu przelotowi przez agregat grubszych cząstek wymagających do pełnej redukcji znacznie dłuższego czasu przebywania w agregacie.

To, że w dolnym obszarze agregatu redukcyjnego zachodzi znaczne zmniejszenie koncentracji drobnych cząstek żelaza gąbczastego widać z obu poniższych przykładów, które odnoszą się do instalacji o wydajności surówki 50t/h, względnie rudy żelaza 75t/h, względnie żelaza gąbczastego 55,5,t/h.

W pierwszym przykładzie stosunek rudy drobnej do grubej wynosił 50:50, a ilość dodatków wynosiła 0,25 t/t rudy, zaś stosunek dodatków drobnych do grubych wynosił 50:50, a stopień kalcynacji wynosił 80%. Zużycie nośników węgla w znacznym stopniu zależy od tego w jakim stosunku zastosuje się węgiel i koks, i jakiej są one jakości. Jeżeli udział koksu wynosi 20% a jakość obu składników jest średnia, to należy się liczyć z całkowitym zużyciem nośników węgla wynoszącym 48 t/h. Na ilość środków utleniających składają się około 2300 Nm³/h czystego tlenu, 2500 nm³/h sprężonego powietrza dla obszaru spadków i około 12000 Nm³/h gorącego powietrza dla przestrzeni gazowej. Wskutek tego powstaje gaz redukujący w ilości około 88 000 mm³, względnie 1170 Nm³/h rudy, względnie 1158 Nm³/h żelaza gąbczastego, przy zawartości pyłu wynoszącej około 150 g/Nm3 gazu redukującego.Przyjmuje się, że podczas redukcji rudy grubej, do około 20% tej rudy rozpada się na drobną rudę o wielkości cząstek poniżej 2 mm.

Z powyższych danych wynika, że koncentracja 600 kg drobnych cząstek żelaza gąbczastego dzięki zastosowaniu 240 kg pyłu z gazu redukującego, 100 kg drobnych i 100 kg grubych kalcynowanych dodatków, oraz 400 kg grubych cząstek żelaza gąbczastego, a więc przy 840 kg innych materiałów nie mających skłonności do aglomeracji, uległo zmniejszeniu.

Przy stosunku rudy drobnej do grubej wynoszącym 70:30 ilości dodatków i ich stosunek pozostają jak w poprzednim przykładzie. Ilość nośników węgla wynosi około 49,5 t/h. Tlen w ilości 2300 Nm^?/h ilość sprężonego powietrza wynosząca 2500 Nm3/h w obszarze spadków pozostają niezmienione, a ilość gorącego dmuchu do przestrzeni gazowej wielkiego pieca ulegała zwiększeniu do 1600 Nm3/h. Wynika stąd ilość gazu redukującego wynosząca 9400 Nm/h, względnie 1250 Nm3/h, względnie 1690 Nm'3/h żelaza gąbczastego, o zawartości pyłu w gazie redukującym wynoszącej około 170 Nm3/h. W tym przykładzie koncentracja 750 kg drobnych cząstek żelaza gąbczastego z dodatkiem około 290 kg pyłu i 100 kg drobnych oraz 100 kg grubych dodatków a także z około 250 kg grubych, wstępnie zredukowanych cząstek rudy, a więc z dodatkiem 740 kg innych cząstek nie mających skłonności do aglomeracji, została zmniejszona.

Według wynalazku powstaje możliwość taniej przemysłowej realizacji sposobu, gdyż istniejące już instalacje wielkopiecowe do stapiania produktu redukcji i do wytwarzania gazu redukującego, po pewnych przeróbkach dopasowujących można zastosować do realizacji tak, że w dalszym ciągu można stosować kosztowne elementy wielkiego pieca, takie jak zbiornik wielkiego pieca, człony chłodzące, trzon pieca, spust łącznie z odpylaniem, oraz płuczkę gazu i układ wodny. W ten sposób znacznej redukcji ulegają nie tylko koszty inwestycyjne, lecz także koszty produkcyjne dla istniejącego już wielkiego pieca, gdyż może być on przebudowany w krótszym czasie. Ponieważ wielki piec zamiast rudą zasila się żelazem gąbczastym, które nie podlega już redukcji i musi być tylko stopione, więc poziom materiału w wielkim piecu może być obniżony.

Przy zdolności wytwarzanej wynoszącej 50t/h, oraz przy udziale gorącego dmuchu wynoszącym 1200 Nm3/h i przy temperaturze gorącego dmuchu wynoszącej około 1273 K, do górnej części wielkiego pieca doprowadza się około 16,5 GJ/h ciepła. Wskutek tego około 4700 Nm3/h tlenu, względnie około 17% koniecznej całkowitej ilości tlenu wynoszącej 27200 Nm³/h, zastępuje się tlenem ze sprężonego powietrza i gorącego dmuchu. Przy udziale rudy drobnej wynoszącym 70% i gorącym dmuchem wynoszącym 16000 Nm³/h, przez tlen ze sprężonego powietrza i z gorącego dmuchu i przez odczuwalne ciepło gorącego dmuchu, zastępuje się 5700 Nm3/h tlenu względnie 20% koniecznej całkowitej ilości tlenu.

174 365

Przedmiot wynalazku zostanie wyjaśniony na podstawie przykładu wykonania uwidocznionego na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie, agregat redukcyjny do przeprowadzania sposobu według wynalazku, połączony z wielkim piecem,fig.2 - schematyczny widok odpowiadający fig. 1, uproszczonej postaci wykonania, przy której praca wielkiego pieca musi zostać przerwana na czas naprawy agregatu redukującego, a fig. 3 - schematyczny przekrój przez sąsiadujące elementy półki przy dolnym końcu półki rozprowadzającej gaz.

Ponieważ szczególnie ekonomiczne zastosowanie sposobu według wynalazku polega na tym, aby istniejący wielki piec po stosunkowo prostej przebudowie zastosować zarówno jako agregat do wytapiania jak i do wytwarzania gazu redukującego potrzebnego w agregacie redukcyjnym, więc na fig. 1 przedstawiony jest taki wielki piec 10, ponad którym usytuowany jest agregat redukcyjny 12.

Wielki piec 10 w punkcie oznaczonym liczbą 14 załadowywany jest materiałem odprowadzanym przez ślimak odprowadzający 16, który to materiał składa się głównie z żelaza gąbczastego uzyskiwanego u dołu agregatu redukcyjnego 12. Nośnik węgla, głównie węgiel, doprowadza się do wielkiego pieca 10 również przy górnym końcu 18. W wielkim piecu według wynalazku, poziom materiału w odniesieniu do płaszczyzny gorącego dmuchu, obniżony jest o 45 do 75%, korzystnie o około 60% i regulowany jest za pomocą czujnika pomiaru poziomu 20. Środek utleniający doprowadza się do górnej przestrzeni gazowej 22 i w punkcie 24 w obszarze spadków wielkiego pieca 10, przy czym w. punkcie 22 doprowadza się gorące powietrze a w punkcie 24 doprowadza się tlen lub korzystnie mieszaninę tlenu i sprężonego powietrza. Stosunek mieszaniny dobrany jest do jakości surowców i do udziału w nich rudy drobnoziarnistej. Najczęściej sprężone powietrze stanowi około 10% mieszaniny.

Technicznie prostszym, lecz ekonomicznie mniej korzystnym jest wariant, w którym ten stosunek tlenu do sprężonego powietrza zastosowany jest zarówno w przestrzeni gazowej jak i obszarze spadków wielkiego pieca 10.

Wdmuchiwanie gorącego powietrza prowadzi korzystnie do tego, że w przestrzeni gazowej wielkiego pieca wprowadza się dodatkowe, odczuwalne ilości ciepła i azotu. Gorący gaz redukujący wychodzi poprzez wylot 25. Spust oznaczony jest liczbą 26.

Agregat redukcyjny 12 składa się z dolnego odcinka 28 stanowiącego szyb redukcyjny, którego szerokość w świetle rozszerza się w odcinek stanowiący przestrzeń gazową 30. W obszarze przejściowym, pomiędzy przestrzenią 30 i szybem 28, ma ujście do agregatu redukcyjnego 12 chłodzony wodą ślimak dozujący 32, poprzez który do agregatu redukcyjnego wprowadza się gruboziarnistą frakcję redukowanej rudy i ewentualnie dodatki.

Ruda gruboziarnista, ruda drobnoziarnista i ewentualnie gruboziarniste dodatki doprowadza się do agregatu redukcyjnego 12 poprzez wspólny zbiornik zasilający 34, oraz przez klapowy zawór zwrotny i poprzez wspólny zbiornik pośredni 38, oraz przez, włączony przed ślimakiem dozującym 32, zasobnik 40, względnie przez zasobnik 44 włączony przed chłodzonym wodą ślimakiem 42 dozującym rudę drobnoziarnistą. Prędkość obrotowa względnie wydajność przenoszenia ślimaka dozującego 32 regulowana jest zależnie od wskazań czujnika 46 pomiaru najwyższego poziomu materiału. Doprowadzanie drobnoziarnistej frakcji rudy za pomocą ślimaka dozującego 42, regulowane jest przez stosunek do rudy gruboziarnistej.

Poprzez wspólny zasobnik 48 i połączony z nim przez klapowy zawór zwrotny 50, zbiornik pośredni 52, oraz poprzez dołączone do niego przewody 54 względnie 56, do instalacji doprowadza się drobnoziarniste dodatki, węgiel i/lub koks.

Przewód 54 prowadzi do zasobnika 58 dla drobnoziarnistych dodatków, z którego materiał, poprzez ślimak dozujący 60, doprowadza się do agregatu do kalcynowania 62, do którego poprzez przewód 64 doprowadza się gorący gaz redukujący wychodzący poprzez wylot 25.

Gaz redukujący wytworzony w wielkim piecu 10, ma temperaturę powyżej 1273 K i przed zastosowaniem go w agregacie redukcyjnym musi być ochłodzony do około 1123 K. Przy zdolności wytopowej surówki 50t/h i przy ilości gazu redukującego wynoszącej około 88000 Nm³/h, ciepło gazu wynoszące około 23 GJ/h wykorzystuje się w agregacie do kalcynowania, gdzie służy ono do nagrzewania i kalcynowania około 9 t/h drobnoziarnistej frakcji dodatków i/lub drobnego koksu, przy czym w agregacie 62 umieszczone jest odpowiednie urządzenie 66, które wprowadza gaz redukujący do warstwy drobnoziarnistych dodatków i

174 365 ewentualnie do drobnoziarnistego koksu koks. Jeżeli w procesie stosowany jest koks, to poprzez przewód 54 do agregatu do kalcynowania doprowadza się również drobnoziarnisty koks, który następnie, tak jak drobno-ziarniste dodatki, doprowadza się poprzez chłodzony wodą ślimak 68, korzystnie powyżej najniższej warstwy materiału, w dolnym obszarze szybu redukcyjnego 28. Odpowiednio ochłodzony gaz redukujący, poprzez przewód 70 wychodzący z górnej części agregatu kalcynującego, wprowadzany jest do dolnego obszaru agregatu redukcyjnego 12. Ilość dodatków regulowana jest przez temperaturę wyjściową gazu w agregacie redukującym.

Przez oddawanie ciepłą do drobnoziarnistych materiałów dodatkowych i przez endotermiczną reakcję kalcynowania, gorący gaz redukujący ochładzany jest w agregacie kalcynującym. Korzystne jest zastąpienie drobnoziarnistych dodatków przez drobnoziarnisty koks, gdyż można wtedy zastosować prawie dwa razy większą ilość wynoszącą około 18 t/h, i uzyskać przez to dalej idącą redukcję koncentracji drobnych cząstek żelaza gąbczastego w obszarze 1050 kg substancji stałej do 600 kg drobnych cząstek żelaza gąbczastego, co zmniejsza niebezpieczeństwo tworzenia się aglomeratów przy niezmienionym potencjale redukcyjnym gazu redukującego. Przy zastosowaniu drobnoziarnistych dodatków zawartość CO2 w gazie redukującym trochę wzrasta dzięki przemianie dolomitu i wapienia w tlenek wapniowy i tlenek magnezu oraz w CO2.

W szybie redukcyjnym 28 usytuowane sąjedna nad drugą, wiele półek rozprowadzających gazu 72 ustawionych skośnie do dołu, prowadzących na przemian od zewnątrz do środka, które powodują kaskadowe prowadzenie materiału wprowadzonego do szybu 28. Każda półka 72 składa się z pewnej liczby elementów 74 usytuowanych w pionowym odstępie względem siebie i zachodzących na siebie w kierunku pionowym, przy czym elementy półek są nachylone, lub tak jak na przykład pokazano na fig. 3, mogą być usytuowane poziomo,a przez ich kolejne ustawienie wyznaczone jest ogólne nachylenie półki 72 zaznaczone linią 76. Odstęp pomiędzy elementami 74 wyznacza szerokość prześwitu otworów przelotowych 78 gazu w półce 72 tak, że gaz może wchodzić do warstwy materiału znajdującego się nad półką 72, jednakże materiał nie wchodzi w te otwory, lecz spada na dół przy dolnym końcu każdej półki 72.

Gaz redukujący przechodzi przez poszczególne skupienia materiału od dołu do góry, strumieniem krzyżującym się ze strugą, materiału, i działa przy tym redukująco, przy czym jednocześnie większa część prowadzonego z nim pyłu zostaje oddana do warstwy sypkiego materiału. Dokonuje się przy tym redukcja rudy do żeliwa gąbczastego przy stopniu metalizacji wynoszącym powyżej 90%, której to redukcji dokonuje się za pomocą tlenku węgla i wodoru zawartego w gazie redukującym, a kalcynowanie dodatków dokonuje się przez intensywny kontakt pomiędzy gazem i cząsteczkami w warstwach fluidalnych względnie w warstwie materiału, powyżej półek 72. Przebieg sposobu na górnych półkach, które załadowywane są frakcją gruboziarnistą, jest porównywalny ze sposobem obróbki w stałym złożu, natomiast po dodaniu frakcji drobno-ziamistej sposób odpowiada sposobowi obróbki w złożu nasypowym.

W przeciwieństwie do zwykłych sposobów redukcji odprowadzanie pyłu do sypkiego materiału jest tu pożądane, gdyż prowadzi do zmniejszenia koncentracji drobnych cząstek żelaza gąbczastego i tym samym do zmniejszenia niebezpieczeństwa tworzenia się aglomeratów.

Elementy dna 74 posiadają chłodzenie wodne, które przykładowo pokazane jest na fig. 3, gdzie pionowa oś agregatu oznaczona jest literą Ą. Każdy element dna składa się z płyty 80, która połączona jest z dwuścienną rurą 82, której środkowa przestrzeń 84 dołączona jest na jednym końcu do przewodu wody chłodzącej, a której przestrzeń pierścieniowa 86, na tym samym końcu połączona jest z odpływem wody chłodzącej, a na drugim końcu obydwie przestrzenie 84, 86 są ze sobą połączone. Płyta 80 i rura 82 otoczone są izolacją termiczną 87 z wełny mineralnej, która pokryta jest płaszczem 88 z żaroodpornej stali. Unika się w ten sposób zbyt silnego chłodzenia gazu redukującego wywołanego przez chłodzenie półek 72.

Przy dolnym końcu każdej półki 72 usytuowany jest element dna 74a, którego płyta 80 ustawiona jest pionowo tak, że tworzy wystającą do dołu ścianę, która ogranicza swobodną przestrzeń gazową ponad materiałem znajdującym się pod daną półką 72, w której to przestrzeni zbiera się gaz redukujący zanim popłynie do góry przez półkę 72 rozprowadzającą gaz.

Ponad każdą półką 72 znajduje się urządzenie transportowe i rozluźniające, które wspierając działanie siły ciężkości i powodowane przez wpływający gaz rozluźnienie i nierówne jego

174 365 przesuwanie, przemieszcza materiał równomiernie jednocześnie go rozluźniając i przeciwdziałając przez to jego aglomeracji.

Urządzenia transportowe i rozluźniające, w przedstawionym przykładzie wykonane są w postaci nakrywających prawie całą powierzchnię półki, chłodzących wodą, przenośników taśmowych 90, które ułożyskowane są jednostronnie w ścianie szybu redukującego 28. Przykładowo dla każdej półki 72 przewiduje się do pięciu przenośników ślimakowych 90. Poza zapobieganiem tworzeniu się aglomeratów, urządzenia transportowo-rozluźniające wzmacniają ruch materiału na całej powierzchni półki, a tym samym zwiększają wydajność agregatu, gdyż wyeliminowane są przestrzenie pozbawione ruchu i nie opływane przez gaz redukujący.

Wysoka wydajność powstaje również przez to, że gruboziarnista frakcja rudy, która do zupełnej redukcji jak najdłużej musi przebywać w agregacie, przebywa w agregacie redukcyjnym 12 najdłuższą drogę.

Ponieważ sypki materiał w obszarze przejściowym dla dwóch kolejnych półek, zawiera przeważnie drobne cząstki i znajduje się powyżej części początkowej ślimakowego przenośnika, oraz ponieważ ślimaki posiadają tę właściwość, że na początku ślimaka, znajdujący się nad nim materiał wciągają do dołu w obszar transportowy przenośnika, więc przenośniki ślimakowe służą także do lepszego wymieszania materiału gruboziarnistego z drobnoziarnistym lub pylistym, gdyż ten ostatni pod wpływem płynącego z dołu do góry strumienia gazu redukującego, ma skłonność zbierania się jako górna warstwa nagromadzonego sypkiego materiału. Ponieważ najwyżej nagromadzony materiał składa się tylko z materiału z gruboziarnistego, więc powyżej najwyższej półki można nie umieszczać urządzenia transportująco rozluźniającego.

Aby zapobiec tworzeniu się aglomeratów w obszarze szczególnie pod tym względem zagrożonym to znaczy przed ślimakiem wyładowczym 16, gdyż w obszarze tym zbiera się drobnoziarniste żelazo gąbczaste i panuje wysoka temperatura gazu redukującego, poniżej najniższej półki 72 usytuowany jest co najmniej jeden dodatkowy, chłodzony wodą ślimak rozluźniający 92.

Ponieważ zapewniony jest intensywny kontakt pomiędzy gazem redukującym i nagromadzonym materiałem, oraz ponieważ reguluje się dodawaną ilość rudy gruboziarnistej względnie czas przebywania konieczny do redukcji w zależności od wielkości cząstek, więc uzyskuje się wysoką metalizację żelaza gąbczastego przy braku wrażliwości na zmiany surowca i parametry procesu.

Dodawanie drobnoziarnistej rudy w środkowym obszarze agregatu redukcyjnego 12 powoduje, że agregat potrzebuje większych ilość ciepła, aby w obszarze położonym powyżej doprowadzenia rudy drobnoziarnistej, zapewnić jeszcze temperaturę gazu powyżej 923 K. Konieczną do redukcji znajdującej się tam rudy gruboziarnistej.

Aby temperaturę gazu redukującego utrzymać w agregacie 12 w optymalnej wielkości i wyrównać powstające straty, przewód 64, poprzez przewód odgałęźny 64a połączony jest ze środkowym obszarem agregatu 12, gdzie gaz doprowadzany przewodem 70, właśnie oddał swe ciepło. Dodatkowo, przez inny przewód odgałęźny 64b przechodzący przez chłodnicę 94, gaz redukujący można wprowadzić przy dolnym końcu agregatu 12, dla wyrównania ciśnienia w obszarze wyładowczym, w celu zapewnienia niezakłóconego wyładowywania za pomocą ślimaka 16. Również wdmuchiwanie gorącego powietrza do wielkiego pieca 10 działa korzystnie na temperaturę gazu w agregacie 12, gdyż gaz redukujący wytworzony w wielkim piecu 10 zawiera dodatkowo azot, który powiększa ilość gazu i spełnia ważną rolę jako nośnik ciepła.

Przy udziale rudy drobnoziarnistej wynoszącym 50%, gorące powietrze stanowi jedną trzecią całej ilości środków utleniających, i przy wysokim udziale rudy drobnoziarnistej wynoszącym 70% oraz znacznie powiększonej prędkości, może wzrastać do 45%, gdyż wraz z rosnącym udziałem rudy drobno-ziarnistej zwiększone musi być zapotrzebowanie na ciepło w agregacie 12, a także ilość gazu redukcyjnego, wskutek czego temperatura gazu wielkopiecowego w górnej części agregatu 12 wzrasta z 573 do 773 K.

Wskutek istnienia przestrzeni gazowej 30, część drobnoziarnistego i pylistego materiału wynoszonego do góry przez gaz redukujący, może osadzić się na najwyższej warstwie materiału. Pozostająca reszta razem ze zużytym gazem redukującym, odprowadzona jest w górnej części

174 365 agregatu 12, poprzez przewód 96 do oddzielacza cyklonowego 98, w którym oddzielona zostaje dalsza część pyłu i poprzez ślimak 100 wyprowadzający pył, doprowadzona zostaje ponownie do najwyższej warstwy materiału, w agregacie 12, skąd za pomocą urządzeń transportowych, pył ten doprowadzany jest do najbliższej, niżej położonej półki rozprowadzającej gaz.

Ujście gazu z oddzielacza 98, poprzez przewód 102, jest połączone z płuczką gazową 104, skąd oczyszczony gaz, jako gaz odprowadzany może być doprowadzany do dalszego wykorzystania dla celów metalurgicznych lub innych procesów.

Przyjmując zdolność wytopową surówki wynoszącą 50 t/h, otrzymuje się gaz w ilości 88 000 Nm³/h, którego dolna wartość opałowa wynosi około 6600 kJ/h.

Dla zaopatrzenia wielkiego pieca 10 w nośnik węgla, linia 56 prowadzi od zbiornika pośredniego 52 do zasobnika 108 i poprzez ślimak dozujący 110 do wielkiego pieca 10.

W opisanym wyżej zakresie, instalacja według fig. 1 odpowiada zasadniczo instalacji z fig. 2, przy czym w obu postaciach wykonania, gorące powietrze wprowadzane do wielkiego pieca w punkcie 22, doprowadzane jest przez przewód, w którym znajduje się wymiennik ciepła 114, w którym to wymienniku oczyszczony i wypłukany gaz odprowadzony z agregatu 12, zostaje spalony, a ciepło przekazane zostaje do gorącego dmuchu. Istnieje jednak różnica, gdyż w postaci wykonania z fig. 2, oczyszczony i doprowadzony do wymiennika ciepła 114 gaz służący do spalenia, pobierany jest przez przewód odgałęźny 116 przewodu 106, natomiast w postaci wykonania z fig. 1, pobierany jest on z dodatkowego urządzenia 120 do obróbki gazu, co daje tę zaletę, że wielki piec 10, dla uniknięcia trudności związanych z rozruchem, może pracować przy minimalnej zdolności wytopowej, podczas przy odłączonym agregacie redukcyjnym 12 na przykład dla celów naprawczych.

To dodatkowe urządzenie 120 do obróbki gazu posiada dwa doprowadzenia stosowane zależnie od wyboru, mianowicie przewód 122 prowadzący z przestrzeni gazowej w środkowym obszarze agregatu 12, i przewód 124 omijający agregat kalcynujący 62 i odgałęziający się od przewodu 64, przy czym przewód 122 łączy agregat 12, a przewód 124 łączy wielki piec 10, bezpośrednio z dwoma kolejno po sobie następującymi oddzielaczami cyklonowymi 126 i 128 oraz z dołączonym za nimi urządzeniem 130 do oczyszczania gazu, z którego przewodem 132 oczyszczony gaz odprowadzany jest dla dalszego wykorzystania, względnie poprzez przewód odgałęźny 106a doprowadzany jest do wymiennika ciepła 114.

Pył oddzielony w oddzielaczach 126 i 128, przy doprowadzaniu gazu do urządzenia 120, odprowadzany jest poprzez przewód 124, korzystnie poprzez zbiorniki chłodzenia gazu i wydzielania 134 i 138. Jeżeli gaz dochodzi poprzez przewód 122, to wydzielony pył doprowadzany jest ponownie, poprzez przenośnik ślimakowy 125 i przewód 127, do przestrzeni, z której wyprowadzony jest przewód 122, przez co unika się problemów związanych z różnymi ciśnieniami gazu.

Odprowadzenie części gazu redukującego ze środkowego obszaru agregatu 12 poprzez przewód 122, służy do redukcji zawartości alkalii w obiegu pieca. Jeżeli przy niskiej zawartości alkalii w surowcach, odprowadzenie gazu redukującego z agregatu 12 przez przewód 122 nie jest potrzebne, to tak jak w przykładzie z fig. 2, wymiennik ciepła 114 może być ogrzewany gazem wielkopiecowym odprowadzanym przewodem 96 z agregatu 12, gdyż w tym przypadku nie potrzebne jest wentylowanie układu.

Wydajność agregatu 12 względnie zdolność wytopowa wielkiego pieca 10, regulowane są za pomocą prędkości obrotowej ślimaka wyładowczego 16.

Stosunek ilości rudy gruboziarnistej do drobnoziarnistej może zmieniać się w szerokich granicach, jednak dodanie gruboziarnistej rudy w ilości około 20% jest nieuniknione, aby utrzymać w dopuszczalnych granicach emisję pyłu, przez wiązanie pyłu na powierzchniach grubych cząstek, a także aby przeciwdziałać tworzeniu się aglomerat i poprawić przepływ strumienia materiału przez agregat redukcyjny 12. Jeżeli zastosowana ma być prawie wyłącznie ruda drobno-ziarnista, to maksymalna wielkość cząstek powinna wynosić co najmniej 5 mm, korzystnie 10 mm, przy czym przez odsiewanie należy dokonać oddzielenia rudy drobnoziarnistej na frakcję grubszą i drobniejszą, ażeby obie frakcje można było wprowadzać oddzielnie na różnych poziomach agregatu redukcyjnego 12.

174 365

Fig. 3

174 365

ł-26

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (52)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania surówki z rud żelaza, przy czym rudy żelaza przepuszcza się przez agregat redukcyjny z góry do dołu poprzez ciąg skośnie, kaskadowo ustawionych półek, przy czym przez agregat ten z dołu do góry przepływa gorący gaz redukujący zawierający tlenek węgla i wodór, zaś produkt redukcji odbiera się w dolnej części agregatu redukcyjnego i doprowadzany jest do wielkiego pieca, przy czym gaz redukujący wytwarza się w generatorze gazu przez częściowe utlenianie nośników węgla lub rozszczepianie gazu ziemnego albo ropy naftowej, znamienny tym, że rudę żelaza w agregacie redukcyjnym (12) przepuszcza się do dołu poprzez półki (72) rozprowadzające gaz, przy czym rudę żelaza zależnie od uziarnienia sortuje się na frakcje i wprowadza do znajdującego się w agregacie redukcyjnym układu półek (72) rozprowadzających gaz, przy czym frakcję gruboziarnistą rudy wprowadza się do górnej części agregatu (12), a pylistą i drobnoziarnistą frakcję rudy wprowadza się do środkowego obszaru lub do środkowego i dolnego obszaru, przy czym produkt redukcji wyprowadzony z agregatu redukcyjnego (12) wprowadza się do wielkiego pieca i stapia, przy czym poziom materiału, za pomocą regulacji poziomu, utrzymuje się jako poziom obniżony o 45 - 75% w odniesieniu do płaszczyzny gorącego dmuchu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że również dodatki zależnie od uziarnienia sortuje się na frakcje, a gruboziarnistą frakcję dodatków wprowadza się do górnej części agregatu (12), natomiast drobnoziarnistą frakcję dodatków wprowadza się do dolnej części tego agregatu.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przynajmniej na półkach (72) rozprowadzających gaz, następujących po najwyższej półce, rudy żelaza i ewentualnie dodatki poddaje się mechanicznemu oddziaływaniu urządzeń transportowych i rozluźniających (90,92).
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że gruboziarnista frakcja rud żelaza i ewentualnie dodanych dodatków, ma wielkość cząstek wynoszącą 5 - - 30 mm.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że wielkość cząstek w gruboziarnistej frakcji ograniczona jest do 5 - 15 mm.
6. 6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wielkość cząstek frakcji drobnoziarnistej wynosi maksymalnie 12 mm.
7. 7. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wielkość cząstek frakcji drobnoziarnistych wynosi maksymalnie 5 mm.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gazy redukujące wytwarza się w wielkim piecu (10) gdzie wytapia się produkty redukcji.
9. 9. Sposób według zastrz. 1 albo 8 znamienny tym, że gazy redukujące przed wprowadzeniem do agregatu redukcyjnego (12) ochładza się do temperatury 1073 do 1173 K.
10. 10. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że gorące gazy redukujące, pomiędzy wielkim piecem (10) i agregatem redukcyjnym (12), chłodzi się w agregacie do kalcynowania (62).
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że do agregatu do kalcynowania (62) doprowadza się drobnoziarnistą frakcję dodatków, przy czym frakcja dodatków po nagrzaniu i kalcynacji wprowadza się poniżej jednej z dolnych półek (72) rozprowadzających gaz, do przestrzeni gazowej jaka tworzy się pod każdą półką (72) w agregacie redukcyjnym (12).
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że do drobnoziarnistej frakcji dodatków przeprowadzanej przez agregat do kalcynowania (62) dodaje się koks.
13. 13. Sposób według z zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że temperaturę gazów redukujących w agregacie do kalcynowania (62), reguluje się przez oddawanie ciepła dodatkom i ewentualnie dodanemu koksowi, wprowadzanemu do agregatu do kalcynowania (62) w ilości zależnej od zmierzonej temperatury gazu.
14. 14. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 10, znamienny tym, że temperatura w przewodzie (64) pomiędzy wielkim piecem (10) i agregatem do kalcynowania (62), oraz w pewnej

    174 365 części tego agregatu, utrzymuje się jako temperaturę wystarczającą do krakingu smoły, która zawarta jest w cząstkach nośnika węgla porywanych przez gaz z agregatu do wytapiania.
15. 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zdolność przepustową agregatu redukcyjnego (12) reguluje się za pomocą sterowania wprowadzaniem materiału w zależności od maksymalnych wskazań czujnika poziomu materiału, oraz za pomocą sterowania prędkością wyładowania u dołu agregatu redukcyjnego, (12) przy czym utrzymuje się stosunek poszczególnych frakcji w wielkości dopasowanej do ilości gazu redukującego i do innych parametrów procesu.
16. 16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do wielkiego pieca (10) jako nośnik węgla doprowadza się węgiel lub mieszankę węgla i koksu.
17. 17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że gorący dmuch stosowany zwykle jako środek utleniający, przynajmniej w znacznej części zastępuje się tlenem lub mieszaniną tlenu i sprężonego powietrza.
18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że część środków utleniających, korzystnie w postaci gorącego dmuchu wprowadza się do górnej przestrzeni gazowej wielkiego pieca (10), a główną część środków utleniających, korzystnie w postaci mieszaniny tlenu i sprężonego powietrza wdmuchuje się poprzez dysze w obszar spadków wielkiego pieca.
19. 19. Sposób według zastrz. 15 albo 18, znamienny tym, że ze wzrastającym udziałem rudy i wzrastającymi ilościami dodatków i rudy drobnoziarnistej, zwiększa się udział sprężonego powietrza względnie gorącego dmuchu w środkach utleniających.
20. 20. Sposób według zastrz. 16 albo 17 albo 18, znamienny tym, że wielki piec (10) pracuje przy nadciśnieniu wynoszącym 1 do 5 barów.
21. 21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że wielki piec (10) pracuje przy nadciśnieniu wynoszącym około 3 bary.
22. 22. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że część gazu redukującego pochodzącą z wielkiego pieca (10), po ochłodzeniu do temperatury wymaganej w agregacie redukcyjnym (12), wprowadza się do obszaru wyjściowego agregatu redukcyjnego.
23. 23. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nie ochłodzony gaz redukujący pochodzący z generatora gazu, wprowadza się do środkowego obszaru agregatu redukcyjnego (12).
24. 24. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ze zużytego gazu redukującego, powyżej najwyższego poziomu materiału w agregacie redukcyjnym (12), w przestrzeni gazowej, odbiera się pewną część pozostałego w nim pyłu, a gaz redukujący doprowadza się następnie do oddzielacza cyklonowego i oddziela się w nim ' większą część pozostałego pyłu, zaś pył uzyskany w oddzielaczu zawraca się do agregatu redukcyjnego.
25. 25. Sposób według zastrz. 1 albo 10, znamienny tym, że z jednej z przestrzeni gazowych w górnym obszarze agregatu redukcyjnego (12), część gazu redukującego oddziela się, przy czym tę część gazu odpyla się i płucze w płuczce gazowej, a następnie gazem tym wstępnie nagrzewa się sprężone powietrze doprowadzane do wielkiego pieca (10).
26. 26. Sposób według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że drobnoziarnistą frakcję dodatków i ewentualnie nośnika węgla, dodaje się poprzez agregat do kalcynowania (62) i ślimak dozujący (68).
27. 27. Układ do wytwarzania surówki z rud żelaza z wielkim piecem oraz agregatem redukcyjnym i z co najmniej jednym ślimakiem dozującym usytuowanym u dołu agregatu redukcyjnego, oraz z co najmniej jednym wlotem gorących gazów usytuowanym w dolnej części agregatu redukcyjnego, znamienny tym, że w agregacie (12) usytuowanych jest wiele ustawionych kaskadowo, skośnie na przemian w przeciwnych kierunkach nachylonych półek (72), rozprowadzających gaz, posiadających otwory przelotowe dla gazu (78), przy czym powyżej każdej półki (72) usytuowane jest przynajmniej jedno napędzane urządzenie przenośnikowe, a wpust materiału usytuowany jest powyżej najwyższego poziomu nagromadzonego materiału i posiada urządzenie dozujące (32).
28. 28. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że urządzenie przenośnikowe składa się najwyżej z pięciu przenośników ślimakowych (90).

    174 365
29. 29. Układ według zastrz. 27 albo 28, znamienny tym, że w obszarze działania urządzenia przenośnikowego w każdej z półek (72) rozprowadzających gaz znajduje się obszar, pozbawiony otworów przelotowych dla gazu.
30. 30. Układ według zastrz. 27 albo 28, znamienny tym, że przynajmniej poniżej jednego przenośnika ślimakowego (90) znajduje się obszar pozbawiony otworów przelotowych dla gazu.
31. 31. Układ według zastrz. 27 albo 28, znamienny tym, że urządzenie przenośnikowe (90) chłodzone jest wodą.
32. 32. Układ według zastrz. 27 albo 28, znamienny tym, że każda półka (72) składa się z wielu elementów (74) usytuowanych w odstępach jeden nad drugim tworząc otwory (78) dla gazu, i zachodzących na siebie w kierunku pionowym.
33. 33. Układ według zastrz. 32, znamienny tym, że elementy (74) półek chłodzone są wodą.
34. 34. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że szerokość agregatu (12) powyżej najwyższego poziomu materiału jest powiększona i tworzy przestrzeń gazową (30).
35. 35. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że agregat (12) w górnej części ma otwór odprowadzający (96) dla gazu, do którego dołączony jest oddzielacz cyklonowy (98), a przestrzeń zbiorcza pyłu w oddzielaczu cyklonowym (98) za pośrednictwem linii zwrotnej połączona jest z agregatem (12).
36. 36. Układ według zastrz. 35, znamienny tym, że linia zwrotna zawiera przenośnik ślimakowy (100).
37. 37. Układ według zastrz. 36, znamienny tym, że przenośnik ślimakowy (100) chłodzony jest wodą.
38. 38. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że przed wpustem materiału do agregatu (12) znajduje się urządzenie sortujące rozdzielające materiał na frakcje gruboziarnistą i drobnoziarnistą, przy czym agregat (12) powyżej materiału zgromadzonego na najwyższej półce, ma wpust dla frakcji gruboziarnistej, a powyżej materiału zgromadzonego na jednej ze środkowych półek, ma wpust dla frakcji drobnoziarnistej, a przy obu wpustach znajdują się urządzenia dozujące (32,42 ).
39. 39. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że agregat (12), powyżej materiału zgromadzonego na najwyższej półce, ma wpust dla gruboziarnistej frakcji rudy żelaza i ewentualnie dodatków, natomiast powyżej materiału zgromadzonego na jednej ze środkowych półek, ma wpust (42) dla drobnoziarnistej frakcji rudy żelaza i ewentualnie dodatków.
40. 40. Układ według zastrz. 41, znamienny tym, że przewód (64,70) dla gazu redukującego, łączący wielki piec (10) z obszarem agregatu (12) znajdującym się poniżej najniższej półki, poprowadzony jest przez agregat do kalcynowania (62), przy czym agregat do kalcynowania (62) ma górny wpust współpracujący z urządzeniem dozującym (60) połączonym z · zasobnikiem (58) dla drobnoziarnistej frakcji dodatków i koksu, oraz ma urządzenie wyładowcze (68) do doprowadzania kalcynowanego i wstępnie nagrzanego materiału, przy czym urządzenie wyładowcze (68), powyżej materiału zgromadzonego najednej z dwóch najniższych półek, połączone jest z agregatem (12).
41. 41. Układ według zastrz. 40, znamienny tym, że agregat do kalcynowania (62), pomiędzy wpustem i urządzeniem wyładowczym (68) ma co najmniej jedno urządzenie (66) do rozprowadzania gazu, które dołączone jest do przewodu (64) dla gazu redukującego, wychodzące z wielkiego pieca (10), a przewód (70) dla gazu redukującego prowadzący do agregatu (12), dołączony jest do agregatu do kalcynowania (62) w jego górnym obszarze.
42. 42 Układ według zastrz. 39 albo 40, znamienny tym, że wielki piec (10) przy górnym końcu połączony jest z urządzeniem wyładowczym (16) znajdującym się przy dolnym końcu agregatu (12), a ponadto w swym górnym odcinku ma wpust współpracujący z urządzeniem dozującym (110) połączonym z zasobnikiem (108) nośnika węgla i znajdującym się w układzie będącym pod zwiększonym ciśnieniem, przy czym wielki piec (10) w górnym obszarze ma otwory nadmuchowe (22) gorącego powietrza, oraz w dolnym obszarze ma dysze (24) tlenowe.
43. 43. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że półki (72) mają nachylenie pod kątem 5° do 30°.
44. 44. Układ, według zastrz. 27, znamienny tym, że w agregacie (12) usytuowane są co najmniej dwie półki (72) rozprowadzające gaz.

    174 365
45. 45. Układ, według zastrz. 27, znamienny tym, że w obszarze, pomiędzy najniższą półką (72) i urządzeniem wyładowczym (16), usytuowane jest urządzenie rozluźniające wyładowywany produkt redukcji.
46. 46. Układ według zastrz. 45, znamienny tym, że urządzenie rozluźniające jest napędzanym ślimakiem (92) chłodzonym wodą.
47. 47. Układ według zastrz. 27 albo 46, znamienny tym, że przenośniki ślimakowe (90) względnie ślimak rozluźniający (92) ułożyskowane są jednym końcem, w ścianie agregatu (12).
48. 48. Układ według zastrz. 27 albo 46, znamienny tym, że chłodzone części elementów (74) półek, urządzenia przenośnikowego (90) i ślimaka rozluźniającego (92) przynajmniej częściowo otoczone są płaszczem (88) z żaroodpornego materiału.
49. 49. Układ według 48, znamienny tym, że płaszcz (88) wykonany jest z żaroodpornej stali.
50. 50. Układ według zastrz. 41 albo 42, znamienny tym, że do przestrzeni gazowej w środkowym obszarze agregatu (12) dołączony jest przewód odgałęźny (122), który to przewód, połączony jest z przynajmniej jednym oddzielaczem cyklonowym (126,128), i układem (130) oczyszczania gazu, przy czym oddzielacz cyklonowy (126,128), poprzez urządzenie wyładowcze (125) połączony jest z agreagatem redukcyjnym (12) w obszarze jednej z przestrzeni gazowych.
51. 51. Układ według zastrz. 50, znamienny tym, że z przewodu (64) gazu redukującego, pomiędzy wielkim piecem (10) i agregatem do kalcynowania (62) wyprowadzony jest przewód obejściowy (124) mający ujście w przewodzie odgałęźnym (122), który to przewód obejściowy omija agregat do kalcynowania (62).
52. 52. Układ według zastrz. 27, znamienny tym, że agregat (12) podzielony jest na dwa kolejno po sobie następujące agregaty sekcyjne, z których pierwszy posiada wpust dla gruboziarnistej frakcji a przy dolnym końcu ma urządzenie wyładowcze, które połączone jest górnym końcem drugiego agregatu sekcyjnego, który to drugi agregat sekcyjny ma wpust dla drobnoziarnistej frakcji oraz ma prowadzący ewentualnie przez agregat do kalcynowania (62), wpust drobnoziarnistej frakcji dodatków zmieszanych z nośnikiem węgla, a także ma wypust dla produktu redukcji, przy czym wylot gazu drugiego agregatu sekcyjnego połączony jest z wylotem gazu pierwszego agregatu sekcyjnego.

    * * *