RU1822417C - Печь дл плавки железорудных материалов в жидкой ванне - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к металлургии, в частности к извлечению железа из железосодержащих материалов без использовани  кокса. Целью изобретени   вл етс  снижение расхода топлива и повышение стойкости печи. Печь состоит из рабочей камеры , нижней и верхней системы фурм, шлакового и металлического отстойников (сисЬонов) с выпускными отверсти ми и свода рабочей камеры с отверстием дл  отвода дымовых газов. В торцевой стенке печи помещаетс  устройство дл  одновременной подачи шихтовых материалов и кислорода в рабочую камеру печи, причем устройство имеет возможность поворачиватьс  относительно продольной оси печи. Реализаци  изобретени  позволит снизить расход топлив и повысить стойкость печи . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 6 00 ю ю ь

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к извлечению железа из железосодержащих материалов (руды , шламов...) без использовани  кокса .

Известны процесс и установка дл  высокотемпературного восстановлени  железорудного сырь  в агрегате с одним рабочим объемом в жидкой ванне.

Наиболее существенный недостаток описанных процессов и агрегата состоит в том, что полностью извлечь железо из шлака невозможно, так как выпускаемый шлак посто нно контактирует с еще не восстановленным рудным расплавом, содержащим большое количество оксидов железа. Следует отметить , что степень извлечени  железа из шлака  вл етс  одним из основных показателей подобных процессов ввиду большого количества шлака по отношению к металлу (1:1).

со

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому техническому решению  вл етс  агрегат дл  плавки железорудных материалов в жидкой ванне , состо ща  из рабочей камеры (шахты ) , двух систем фурм (верхней - выше уровн  шлака и нижней - ниже уровн  шлака), шлакового отстойника (сифона ) с отверстием дл  выпуска шлака металлического отстойника (сифона) с отверстием дл  выпуска металла и опирающегос  на стены рабочей камеры свода с отверсти ми дл  отвода дымо- iвых газов и загрузки шихты. Работает печь следующим образом. Железорудные материалы, уголь и флюс с помощью загрузочных устройств через отверстие в своде непрерывно подают в рабочую камеру печи на поверхность барботи- руемого шлакового расплава в области первой (нижней) системы йурм. Через эту систему подаетс  кислородсодержащий газ благодар  чему обеспечиваетс  интенсивный барботаж шлака и происходит плавление материалов, восстановление оксидов железа, образование шлака и металла. С помощью (сифонов шлак и металл из рабочей камеры отвод тс  в шлаковый и металлический отстойники, из которых непрерывно выпускаютс  в шлаковый и чугу- новозный ковши. Выход щие из барбо- тируемой шлаковой ванны газы, содержащие СО и На, взаимодействуют с кислородсодержащим газом, подаваемым через вторую (верхнюю) систему фурм выше барботируемой шлаковой ванны. Отход щие из печи газы через отверстие в своде вывод тс  в газоход. Дл  обеспечени  достаточной стойкости стен рабочей камеры они выполнены из охлаждаемых элементов (выше уровн  жидкого металла), на которых образуетс  шлаковый гарнисаж, повышающий стойкость этих элементов и снижающий тепловые потери.

Така  печь обладает существенными преимуществами по сравнению с другими известными процессами высокотемпературного восстановлени  железорудного сырь :

1.Печь проста по конструкции,

2.Проведение процессов плавлени , восстановлени  и науглероживани  образующегос  железа в барботи- руемом шлаковом слое обеспечивает хорошую теплопередачу, массоперенос и позвол ет практически полностью из0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

влекать железо из железорудного сырь .

3. Наличие шлакового и металлического отстойников, в которые продукты плавки поступают с помощью сифонов , исключают контакт конечного шлака с рудным расплавом и позвол ет довести содержание FeO в конечном шлаке до 1%.

Ь. Поскольку продуктом плавки  вл етс  чугун с содержанием углерода около Ь% не требуетс  нагревать его до температуры выше Й50-1500°С.

5. В печи можно перерабатывать любое железосодержащее сырье.

Однако, широкому распространению таких печей преп тствует высокий расход топлива на процесс. Так, расход угл  составл ет в насто щее врем  1300-1 00 кг/т чугуна, хот  расчеты показывают, что этот расход может быть снижен до 800-900 кг/т. Дл  этого требуетс  максимально использовать тепло, выдел ющеес  при сжигании угл , а именно, максимально дожечь монооксид углерода, выдел ющийс  из барботируемой ванны и  вл ющийс  продуктом реакций восстановлени  железа из оксидов горени  углерода угл . Кроме того, необходимо снизить тепловые потери через охлаждаемые элементы .

На печи известной конструкции это сделать не удаетс  по следующим причинам:

1.Монооксид углерода выдел етс  равномерно по всей поверхности барботируемой ванны и догорает во всем объеме рабочей камеры. При этом тепло передаетс  ванне главным образом через барботирующий шлак, т.к. шихтовые материалы поступают в рабочую камеру через свод довольно узкой струей в одном месте. Практика работы на опытной печи показала, что в св зи с ограниченными возможност ми теплопередачи к ванне через шлак, при дожигании более 60-70% выдел ющейс  из ванны окиси углерода температура отход щих из рабочей камеры дымовых газов превышает 1900°С.

I

2.Вследствие повышени  температуры в камере, оплавл етс  гарниссаж, что ведет к резкому увеличению тепловых потерь. Так .при наличии гарнис- сажа на стеновых и сводовых холодильниках (кессонах) теплопотери составл ют 100-160 тыс.ккал/м3час, а при

5

его отсутствии - 250-300 тыс. KKati/м2 хчас. Это влечет за собой увеличение расхода химочищенной воды на охлаждение и снижает стойкость охлаждаемых элементов.

Предлагаема  конструкци  печи позвол ет устранить указанные недостатки .

Целью изобретени   вл етс  снижение расхода топлива и повышение стойкости печи.

Указанна  цель достигаетс  тем, что печь, состо ща  из рабочей камеры , двух систем фурм, шлакового и металлического отстойников (сифонов) и свода, снабжена устройством (например торцевой Фурмой), через которое в печь вдуваютс  шихтовые материалы и кислород дл  дожигани  горючих газов, выдел ющихс  из расплава. При этом горение будет происходить не во всем объеме рабочей камеры, а главным образом, в объеме факела, образованного потоком частиц шихтовых материалов, газом носителем и кислородом . Свойство струи инжектировать в свой объем газы из среды, в которой движетс  стру , позволит дожечь горючие газы с максимальной эффективностью в непосредственном контакте с частицами шихтовых материалов. При этом больша  часть частиц успеет расплавитьс  до падени  в барботируемую ванну. Благодар  этому повыситс  про изводительность печи, сократитс  врем  процесса плавление-восстановление железорудных материалов и улучшитс  массоперенос в ванне.

Устройство, через которое вдувают с  шихтовые материалы, устанавливает с  таким образом, что поток расплавленных частиц попадает на холодильники противоположной стены рабочей камеры, посто нно возобновл   шлаковый слЬй на холодильниках и снижа  тепловые потери на охлаждаемых элементах . Дл  защиты холодильников боковых и торцевых стен камеры устройство во врем  работы совершает колебательное движение, измен   угол направлени  Факела относительно продольной оси рабочей камеры, поочередно направл   поток расплавленных частиц на боковые холодильники.

На фиг.1 изображена предлагаема  печь; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Предлагаема  печь состоит из рабочей камеры 1, нижней 2 и верхней 3 систем фурм, шлакового отстойника - (сифона) k с отверстием дл  выпуска шлака 5, металлического отстойника 6 с отверстием дл  выпуска металла 7, свода рабочей камеры 8 с отверстием дл  отвода дымовых газов 9 и

JQ устройства дл  подачи шихтовых материалов 10. Торцевые 11 и боковые 12 стены рабочей камеры 1 выше уровн  металла выполнены из охлаждаемых элементов. Работает печь следующим

15 образом. Железорудные материалы и флюсы вдуваютс  в рабочую камеру 1 через устройство 10, через которое также подаетс  и кислород, служащий дл  дочигани  горючих газов, выдел ю20 щихс  из шлакового расплава. Расплавившиес  и не расплавившиес  (особо крупные) частицы шихтовых материалов попадают на торцевую 11 и боковые 12 стены рабочей камеры по которым сте-25 кают затем в барботируемую шлаковую ванну, образу  при этом гарниссажную шлаковую пленку на поверхности охлаждаемых элементов, из которых состо т стены 11 и 12.

30 | Барботаж шлака обеспечиваетс  по- |дачей через нижнюю систему фурм 2, расположенную ниже уровн  шлака кислородсодержащего газа, расходующегос  на сжигание части угл , поступающего в шлаковый расплав через Фурмы верхнего р да 3, с образованием при этом газообразных продуктов (СО, С02 и Н2). Остальна  часть угл  расходуетс  на науглероживание металла и восстановление оксидов железа. Образующийс  при этом чугун собираетс  на подине рабочей камеры и непрерывно выпускаетс  из печи через выпускное отверстие 7 в металлическом отстойнике 6. Фурмы верхнего р да 3 предназначены также дл  подачи топлива в случае недостатка тепла на процесс и подачи кислорода дл  дополнительного дожигани  горючих газов при необходимости . Устройство 10 во врем  работы поворачиваетс  с целью возобновлени  шлакового гарниссажа на охлаждаемых элементах и снижени  тепловых потерь. Дымовые газы отвод тс  из печи через отверстие 9 в своде 8.

35

40

45

50

55

Предлагаема  конструкци  печи позвол ет значительно улучшить ее тепловую работу и снизить расход топлива на процесс. За счет Оакельного дожигани  горючих составл ющих дымовых газов и снижени  тепловых потерь расход топлива (по расчетам) снижаетс  на 200-250 кг/т.

Claims (2)

1. Печь дл  плавки железорудных материалов в жидкой ванне, содержаща  рабочую камеру, устройство дл  загрузки шихты, нижнюю и верхнюю системы фурм, шлаковый и металлический отстойники с выпускными отверсти ми,

свод рабочей камеры с отверстием дл  отвода дымовых газов, о т л и ч a rout а   с   тем, что, с целью снижени  расхода топлива и повышени  стойкости печи, устройство дл  загрузки шихты снабжено средством вдувани  кислорода и размещено в торцевой стенке печи со стороны газохода.

2. Печь по п. 1, отличающа с  тем, что устройство дл  загрузки шихты выполнено с возможностью поворота относительно продольной оси печи.

8

L

//,

+

k

. ф ц)ф ф ф-

/

го

.1 Л- А