RU1813099C

RU1813099C - Способ получени жидкого чугуна и установка дл его осуществлени

Info

Publication number: RU1813099C
Application number: SU894742166A
Authority: RU
Inventors: Кепплингер Вернер
Original assignee: Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ
Priority date: 1988-10-25
Filing date: 1989-10-24
Publication date: 1993-04-30
Also published as: ATA264288A; CN1042185A; AU4248289A; AT390622B; ZA897703B; AU626325B2; DE3932182A1; JP2955306B2; CZ590989A3; DD297844A5; CA1338125C; KR0129765B1; SK590989A3; US4978387A; DE3932182C2; JPH02156010A; EP0368835B1; CZ279991B6; DE58907174D1; KR900006525A

Abstract

Использование: изобретение относитс к пр мому получению металла непосредственно из руды, в частности к получению чугуна в плавильном газификаторе, Сущность: при производстве жидкого чугуна путем восстановлени расплава железных руд с различным размером частиц, фракцию частиц диаметром менее 0,2 мм путем воздушной сепарации с помощью восстановительного газа отдел ют от более крупной фракции (В), и обе фракции раздельно полностью восстанавливают и подают в зону плавлени плавильного газификатора. Установка дл реализации способа в соответствии с изобретением состоит из плавильного реактора восстановительного циклона и реактора предварительного восстановлени с кип щим и неподвижным сло ми, расположенного между газификатором и восстановительным циклоном. Циклон и неподвижный слой со стороны выпуска с помощью транспортного устройства дл восстановленной железной руды соединен . с нижней частью плавильного газификатора . 1 с. и 4 э.п. ф-лы, 4 ил. оо С

Description

Изобретение относитс к бескоксовому получению железа, в частности чугуна в плавильном газификаторе.

ТЦелью изобретени вл етс повышение эффективности процесса.

На фиг.1-4 схематично показаны предпочтительные варианты выполнени установки в соответствии с изобретением.

Устройство включает в себ плавильный газификатор 1 дл взаимодействи газов с металлами, который имеет нижний участок, средний участок и расширенный верхний участок. Нижний участок предназначен дл прин ти расплавленной банны. В средний участок вход т сопла 2 (горелки) с подвод щим трубопроводом 3 дл подачи кислоро.- да. В зоне на уровне сопл расположены

подвод щий трубопровод 4 дл содержащего углерод материала, и трубопровод 5 дл восстановленной руды. Альтернативно этот трубопровод 5 может также входить выше уровн сопл в зоне верхней коксовой постели в плавильный газификатор, как это показано на фиг,1 пунктирной линией.

В верхней расширенной зоне плавильного реактора дл взаимодействи газа с металлами 1 имеютс загрузочное устройство 6 дл кускового угл с диаметром кусков до40.мм, загрузочное устройство 7 дл руды и загрузочное устройство 8 дл присадок. Кроме того, в верхнем участке предусмотрен трубопровод 9. дл отвода образовавшегос в плавильном газификаторе восстановительного газа.

00

А

со

о о о

: со

В среднем участке из крупных частиц кокса образуютс неподвижные слои (зоны неподвижных слоев). Собирающа с под ними ванна расплава состоит из расплавленного металла 10 и Шлака 11, причем дл обоих компонентов предусматриваетс соответственно выпускное отверстие. Неподвижный слой (а) не имеет подвода газа, т.е. через него не пропускаетс газ. Над ним образуетс неподвижный слой (в), в котором частицы, кокса пронизываютс поступающим из подвод щего трубопровода 3 кислородсодержащим газом с образованием окиси углерода, Выше неподвижного сло (в) образуетс псевдоожиженный слой (с), движение которого поддерживаетс обра- зую,щимс в неподвижном слое 11 восстановительным газом. Небольшие частицы угл или кокса остаютс в зоне псетвдобжйжен- ного сло (с). Более крупные частицы угл или кокса, дл которых скорость газового потока в пустой трубе ниже точки разрыхлени дл соответствующего сло частиц, лишь затормаживаютс , проваливаютс через псевдоожиженный слой (с) и осаждаютс с образованием неподвижного сло (в) или (а). .- : .

Над псевдоожиженным слоем находитс успокоительна зона (d), в которую загружаетс руда.

Установка также содержит восстановительный циклон 12, в который вход т трубопровод 9 дл отвода восстановительного газа и загрузочное устройство 13 дл присадок . В нижнем конце восстановительного циклона предусмотрено разгрузочное устройство 14 дл окончательно восстановленной пылёватой руды, котора загружает трубопровод 5.

От верхней части восстановительного циклона освобожденный от суспендирован- ной восстановленной пылёватой руды легкий газ отводитс по трубопроводу 15, охлаждаетс в охладителе 16, уплотн етс в охлаждающей газовой воздуходувке .17 и/или подаетс по обратному трубопроводу 18 в трубопровод 9 дл отвода восстановительного газа дл охлаждени выход щей из плавильного реактора 1 суспензии, состо щей из газа и пылёватой руды, или по трубопроводу 19 с помощью-инжектора 20 подаетс в трубопровод 5. С помощью ответвл ющегос трубопровода 15 легкий газ может отводитьс из установки и подаватьс дл использовани в других цел х.

Представленный на фиг.1 вариант выполнени установки в соответствии с изобретением пригоден дл переработки мелких железных руд с частицами диаметром максимум 0.5 мм; однако в особенности

дл переработки пылеватых руд, причем частицы руды имеют диаметр менее 0,2 мм, Подобного рода руда загружаетс в зону успокоени (d)плавильнбго реактора 1 дл

взаимодействи газов с металлами, который .в верхней части успокоительной зоны .имеет температуру около 1000°С, где она предварительно восстанавливаетс противоточ- ным восстановительным газом, который

образуетс в нижней части реактора дл взаимодействи газов с металлами.

Предварительно восстановленна фракци - 0,2 мм почти полностью увлекаетс восстановительным газом и по трубопроводу 9 дл отвода восстановительного газа подаетс в восстановительный циклон 12, причем состо ща из газа и пылёватой руды суспензи к этому моменту времени охлаждаетс до температуры около 800°С.

В восстановительном циклоне 12 фракци - 0,2 мм полностью восстанавливаетс

с помощью восстановительного газа и под воздействием циклона отдел етс от восстановительного газа. Впоследствии полностыо восстановленна руда через выпускное устройство 14 нагружает трубопровод 5 и с помощью легкого газа вдуваетс непосредственно в зону плавлени плавильного газификатора или в зону на уровне

вдувани кислорода или над ней, в зону коксовой постели. ....

Оставша с в успокоительной зоне плавильного газификатора 1 фракци мелкдй .руды с диаметром частиц по меньшей мере

0,2 мм (и максимум 0,5мм), хот и восстанавливаетс предварительно в успокоительной зоне, однако не выноситс потоком восстановительного газа и попадает вследствие воздействи силы т жести через псевдоожиженный слой в неподвижный слой, при этом полностью восстанавливаетс и расплавл етс .

Рудные фракции с диаметром частиц более 0,5 мм не могут перерабатыватьс с помощью представленной на фиг.1 установки, так как они не могут больше удовлетворительно полностью восстанавливатьс в плавильном газификаторе.

Переработку подобного рода руды позвол ет осуществл ть представленный на фиг.2 вариант установки в соответствии с изобретением. Она отличаетс от варианта на фиг.1 прежде всего тем, что в трубопровод 9 дл отвода восстановительного газа между плавильным газификатором и восстановительным циклоном 12 включен восстановительный реактор 21, который имеет загрузочное устройство 13 дл присадок и загрузочное устройство 7 дл руды и разгрузочное устройство 22 дл полностью восстановленной мелкой руды.

Внутри восстановительного реактора 21 поддерживаетс псевдоожиженный слой (е) из поступивших из плавильного реактора 1 руды и восстановительного газа, который сдуваетс на уровне сопл 23, которые за- питываютс от трубопровода 9 дл отвода восстановительного газа. Над псевдоожиженным слоем (е) находитс успокоитель- нал зона (f). К разгрузочному устройству 22 присоединен трубопровод 24 дл полностью восстановленной мелкой руды, который входит в трубопровод 5,

Остальные части установки соответствуют изображенному на фиг.1 варианту выполнени . ...

Представленный на фиг.З вариант выполнени установки в соответствии с изобретением пригоден, в частности,: дл переработки мелких руд, которые имеютча- стицы диаметром до 1 мм. Эта руда с помощью загрузочного устройства 7 загружаетс в успокоительную зону (d) восстановительного реактора 21 и частично предварительно восстанавливаетс проти- воточным восстановительным газом, который вырабатываетс в плавильном газификаторе 1 и вдуваетс по трубопроводу 9 дл отвода восстановительного газа в нижнюю часть восстановительного реакто-. ра 21 и при этом поддерживает псевдоожиженный слой (е). По аналогии с процессами в успокоительной зоне (d) плавильного реактора 1 восстановительный газ по трубопроводу 9, который отходит от верхней части восстановительного реактора 21, направл етс в восстановительный циклон, причем он увлекает предварительно восстанов- .ленную фракцию - 0,2 мм. Эта фракци окончательно восстанавливаетс в восстановительном циклоне 12 и подаетс в плавильный газификатор.

Остающа с о успокоительной зоне (f) предварительно восстановленна фракци мелкой руды с частицами диаметром от 0,2 мм до 1 мм не может выноситьс восстановительным газом и попадает под воздействием силы т жести через псевдоожиженный слой (е), причем она полностью восстанавливаетс , к нижнему концу восстановительного реактора и выпускаетс , нагружает трубопровод 5 и вместе с полностью восстановленной фракцией - 0,2 мм подаетс в плавильный реактор дл взаимодействи газов с металлами.

ВоЈстановительный реактор 21 по меньшей мере в нижней части предпочтительно выполнен коническим, вследствие чего восстановительный газ при прохожде

нии имеет различные скорости истечени , что способствует разделению обеих фракций . Несмотр на больший диаметр частиц

фракции 0,2 мм они имеют после вывода из восстановительного реактора примерно такую же высокую степень металлизации, что и полностью восстановленна в восстановительном циклоне 12 фракци - 0,2 мм, потому что более крупные частицы доста- точно долго соприкасаютс в псевдрожи- женном слое с восстановительным газом.

Переработку руд, которые имеют еще больший размер частиц, удаетс осуществ ть в установке, котора в основноманало- гична представленной на фиг.2, однако имеет в восстановительном реакторе 21 дополнительно неподвижный слой (о) из руды, который находитс под псевдоожиженным слоем (е). Два варианта выполнени уста- новки в соответствии с изобретением пока- заны на фиг.З и А. -

Установка в соответствии с фиг.З пригодна дл переработки руд, диаметр частиц которых может составл ть до 5 мм. Эта ус- тановка эксплуатируетс в основном так же, как и представленна на фиг.2. Руда также с помощью загрузочного устройства 7 загру- жаетс в успокоительную зону (f) восстановительного реактора 21, после чего предварительное восстановление, выделение фракции - 0,2 мм и ее окончательное восстановление в восстановительном цик; лоне 12 осуществл ютс также, как описано выше. Фракци , котора в данн ом случае имеет частицы диаметром от 0,2 до 5 мм, проходит через псевдоожиженный слой (е), причем частицы руды диаметром менее 2 мм в основном полностью восстанавливаютс и поэтому с помощью разгрузочного устрой- ства 25 взымаютс из нижней части псевдо- ожиженного сло (е), по трубопроводу подаютс в трубопровод 5 и вместе с полностью восстановленной фракцией - 0,2 мм, как описано выше, могут подаватьс в пла- вильный реактор 1 дл взаимодействи га- зов с металлами. :

Остающа с в псевдоожиженном слое частично восстановленна часть руды, час- Тицы которой имеют диаметр от 2 до 5 мм, проход т под воздействием силы т жести до неподвижного сло (о) и далее сквозь него, причем руда прдоолжает восстанавли- ватьс , Наконец, она с помощью разгрузочного устройства 22 нагружает трубопровод 24 и с помощью легкого газа, которые отбираютс из трубопровода 19, через инжектор 20 вдуваетс в граничную зону между псевдоожиженным слоем fc) и верхним неподвижным слоем (о) плавильного газификатора (восстановительна зона) и

полностью восстанавливаетс или переплавл етс в чугун.

При переработке руд с частицами 1 мм реактор 21 выполн ют коничевским и предусматривают два уровн 23 вдувани восстановительного газа. Дл оптимального разделени граница между неподвижным и псевдоожиженными сло ми должна располагатьс в конической зоне между уровн ми вдувани газа. При помощи газа, подаваемого в верхний уровень, достигаетс псевдоожижение , фракционирование и восстановление мелких частиц руды, в то врем как газ, подаваемый через нижний уровень, восстанавливает крупную фракцию руды., .:..

В устройстве по фиг.4 перерабатываютс руды крупностью до 20 мм. В данном случае груба фракци руды ( 2 мм) загрузочным устройством 26 загружаетс в успокоительную зону плавильного газификатора; .../ . ::... ..V-/ / ,.- . :.; ::. .;. .В трубопровод включен циклон 27 дл осаждени возможно увлеченной угольной пыли, котора через разгрузочное устройство 28 нагружает трубопровод 29 и с помощью охлаждающего газа вдуваетс в верхнюю зону псевдоожиженного сло (с) или в успокоительную зону (d) плавильного газификатора, Сопла 30 имеют еще один подвод 31 дл подачи кислорода. Охлаждающий газ вл етс освобожденным от угольной пыли восстановитеЯьным газом из плавильного газификатора, который заимствован из трубопровода 9 дл отвода восстановительного газа, охлажден в охладителе 32, подан по трубопроводу 33 к газо- дувке. дл подачи охлаждающего газа 34, уплотнен и наконец подан по трубопроводу 29.- . ; / . . . : ..;.

Альтернативно охлаждающий газ может также подаватьс по обратному трубопроводу 35 в трубопровод 9 дл отвода восстановительного газа. Дл вдувани угольной пыли вместо охлаждающего газа может использоватьс также азот, который может в каком-либо месте подводитьс к трубопроводу 29.

После того как восстановительный газ прошел охладитель 32, он может также подаватьс по трубопроводу 36 в трубопровод 37 дл отвода легкого газа,

В примере обобщены некоторые типичные параметры способа в соответствии с изобретением, которые достигаютс при эксплуатации представленной на фиг.4 установки в соответствии с изобретением.

Пример. Содержание компонентов использованного угл . % (величины отно81Ъ4

с тс к безводному анализируемому материалу ): С

Н4,8 N 1,4 О 5,8 S 0,5 шлак 6,2 Fe 30,9 (золы) 0 Сфикс 62,9

Содержание компонентов в переработанной железной руде, %

Fe66, 1,31 FeOO,58 MnO 0,38 5 Ре20з95,0 потери при

прокаливании1 ,6 СаО 0,025 MgQO.13 0 51020,6

Гранулометрический состав переработанной железной руды (ситовой анализ): 5%10,мм 10% 6,3-10 мм 5 18% 3,15-6,3 мм 42% 1.0-3,15 мм 25% менее 1 мм Дл производства восстановителного газа в установке в соответствии с фиг.4 было 0 газифицировано 7 т/ч угл упом нутого состава , дл этого было израсходовано 580 м3 кислорода на Тонну чугуна. Чистота кислорода составл ла от 95 до 98%. В 1 ч было получено около 14000м3 восстановитель- 5 ного газа, который имеет следующий состав , %: .

СО66,2 Ы2 28,& С02 4,5 СЩ 0,3 N2 0,5

0 Скорости в пустой трубе в плавильном реакторе 1 дл взаимодействи газов с металлами и в восстановительном реакторе 21 колебались от 0,3 до 0,5 м/с, вследствие чего скорость между обоими уровн ми coij/i 5 восстановительного реактора составила от 1,5 до 3 м/с.

Claims

Удалось переработать 12,85 т железной руды в час, причем производительность . плавлени составила 8,1 т чугуна в час. Пол- 0 ученный чугун нар ду с железом имел следующие составные части, %: СА SI 0.6 фосфор 0.01 5 марганец 0«1 сера 0,04 Формула изобретени 1. Способ получени жидкого чугуна, включающий предварительное восстановление полидисперсной руды в кип щем

слое, отделение мелкой фракции руды воздушной сепарацией посредством восстановительного газа и обработку ее в высокотемпературном циклоне, раздель- ную подачу предварительно восстановлен- ных фракций и остальных фракций руды а различные зоны плавильного газификатора, расплавление с получением жидкого чугуна и восстановительного газа, используемого в стадии предварительного восстановлени , путем подачи угл и кислородсодержащего газа, отличающийс тем, что, с целью повышени эффективности процесса, отделению и обработке в циклоне подвергают фракцию менее 0,2 мм, при этом мелкую и остальные фракции перед подачей в зону расплавлени газификатора восстанавливают полностью.;;

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с тем, что фракцию руды, 0,2-2 мм восстанав- ливают полностью в кип щем слое, 3 . Способ по пп.1-2, о т л и ч.а ю щи й- с тем, что полиостью восстановленную фракцию менее 2 мм вдувают-в плавильный газификатор на уровне вдувани кислород- содержащего газа или в зоне кок-совой постели .. ....-. ,. ;
4. Способ по пп, 1-3, о т л и ч а ю щ и й- с тем, что фракцию руды 2-20 мм дополнительно восстанавливают в неподвижном слое.

5. Способ по пп.1-4, отличающий- с тем, что предварительно восстановленную руду фракции 2-20 мм подают в успокоительную зону плавильного газификатора .

6. Установка дл получени жидкого чугуна , содержаща реактор дл предвариельного восстановлени , имеющий зоны кип щего и неподвижного сло и соединенный с циклоном дл обработки отделенной мелкой фракции руды, плавильный газификатор , имеющий узлы ввода угл , кислородсодержащего газа, флюса и предварительно воостановленнрй руды, трубопровод востановительного газа, соедин ющий плавильный газификатор с реактором предварительного восстановлени и узлы ранспортировани предварительно восстановленной руды от циклона и реактора, соединенные с плавильным газификатором, на разных уровн х, о тли чающа с тем. что, с целью повышени эффективности процесса, реактор предварительного восстановлени выполнен с отдельными узлами транспортировани предварительно восстановленной руды от зон кип щего и неподвижного слоев, при этом узлы транспортировани от циклона и от зоны кип щего .сло реактора предварительного восстановлени руды соединены С нижней астью плавильного газификатора.

ф иъ..}

ZI

«

м

660ЕШ

Шиг