RU1837075C - Способ пр мого получени металлов из окислов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области металлургии , преимущественно к металлургии |угуна, стали и железа, в частности к пр мо- njiy получению жидкого металла из окислов, т1.е. рудных материалов.

Цель изобретени  состоит в улучшении технико-экономических показателей про- tiecca, а именно упрощении и удешевлении технологии и оборудовани , увеличени  Мощности реактора, а тем самым и экрно- ичности процесса за счет использовани  химического тепла отход щих газов непосредственно в реакторе. ; Таким образом, реализаци  изобретени  позволит одновременно повысить производительность процесса (без увеличени  размеров реактора) и частично, а иногда и

полностью решить проблему утилизации химического тепла отход щих газов без существенных затрат и усложнени  схемы и обслуживани , причем решить наиболее эффективным образом: путем использовани  указанного тепла в самом реакторе дл  проведени  технологического процесса.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что в способе пр мого получени  металлов из окислов, включающем одновременные газификацию пылеугольного топлива и восстановление металлосодержа- щей руды продуктами газификации и пыле- угольным топливом в смеси с флюсами путем тангенциальной подачи на одном уровне в зону зажигани  в среднюю часть вертикального цилиндрического вихревого

00 GJ XI О VJ

01

реактора пылеугольного топлива в потоке окислител  т смеси измельченной железной руды, флюсов и пылеугольного топлива в потоке газа-носител  и тангенциальный отвод газообразных продуктов реакций из верхней части реактора, согласно изобретению , 8 верхнюю часть реактора ниже узла отвода газообразных продуктов реакций подают кислородсодержащий газ, который вдувают тангенциально и равномерно распределенными потоками с массовой скоростью , равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе.

При этом обеспечиваетс  протекание в вихревом реакторе восстановительный гар- ниссажной плавки в услови х высокоскоростных закрученных потоков, интенсивного тепло- и массообмена, высоких температур при частичном или полном дожигании отход щих газов в самом реакторе.

Способ может быть реализован в вертикальном цилиндрическом реакторе, показанном на фиг. 1 - 3, где представлено; на фиг, 1 - вертикальный осевой разрез В-В; на фиг. 2, 3 - поперечные разрезы А-А и Б-Б.

Вихревой реактор состоит из двух по высоте ступеней нижней 1 и верхней 2 разного диаметра и высоты, образующих собственно рабочую камеру (реакционную зону), и копильника 3 дл  сбора и удалени  через летку 4 расплава металла и шлака. Нижн   ступень 1  вл етс  зоной зажигани  и расположена в средней части реактора между копильником 3 и верхней ступенью 2, Она снабжена тангенциальными патрубками подвода реагентов: патрубком 5 рабочего окислительного дуть  с установленной в нем у входа в реактор форсункой 6 дл  вдувани  угольной пыли, соплом 7 подачи смеси шихты (руды, флюсов в виде порошка) и угольной пыли в заданной пропорции.

Верхн   ступень 2 снабжена узлом отвода газообразных продуктов реакций из верхней части реактора - выходным тангенциальным патрубком 8. Между двойными стенками 9. реактора имеетс  полость 10 дл  прохода охлаждающей среды (воды, паровод ной эмульсии, пара). Вс  огнева  поверхность реактора покрыта огнеупорной обмазкой 11 и при работе находитс  под слоем гарниссажа.

Диафрагма 12 - футерованный водоох- лаждаемый диск с отверстием 13 служит дл  отделени  и стока расплава в копильник.

Сопла 14 подачи окислител  в верхнюю ступень 2 реактора отход т от кольцевого трубопровода 15, расположенного ниже узла отвода в верхней части реактора под выходным патрубком 8, Сопла размещены

равномерно по окружности на одном уровне и направлены тангенциально, по ходу закрутки потока в реакторе.

Способ осуществл ют следующим обра- 5 зом.

Через входной патрубок 5 под давлением подают в зону зажигани  (в среднюю часть, ступень 1) подогретый окислитель - воздух либо воздух, обогащенный кислоро0 дом, а через форсунку 6 вдувают по системе пневмотранспорта угольную пыль (с флюсующими добавками). При смешении пылеугольного топлива с гор чим дутьем происходит зажигание, и из патрубка 5 по5 ток гор щей смеси со скоростью пор дка 50-100 м/с истекает в полость ступени 1 и закручиваетс , формируетс  вихревой факел . В нем происходит неполное сгорание пылеугольного топлива при а, в пределах

0 0,4-0,5 (газификаци ) с образованием восстановительных газов (СО+На) в соответствии с заданным (известным) соотношением подаваемых реагентов: углерод пылеугольного топлива - кислород дуть .

5 Через сопло 7 тангенциально также по системе пневмотранспорта в реактор на од- . ном уровне в среднюю часть - зону зажигани  ввод т смесь тонкоизмельченной шихты с угольной пылью в заданном соста0 ве. В вихревом потоке, в особенности интенсивно в пристенном слое, происходит взаимодействие окислов металла с твердым углеродом в восстановительной атмосфере, их расплавление и восстановление (в основ5 ном, пр мое) металла, поддерживаетс  равновесие в системе С-СО-С02. обеспечиваетс  и достаточна  температура процесса.

В ходе технологического процесса в ре0 акторе выдел етс  большое количество СО и Н2. Подача окислител  - кислорода или воздуха, обогащенного кислорода, через сопло 15 тангенциально и равномерно распределенными потоками с массовой скоростью,

5 равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе, в верхнюю часть второй ступени 2 реактора ниже узла отвода обеспечивает дожигание горючих компонентов. Степень дожигани  регулиру0 ют количеством подаваемого окислител  - от частичного до полного. Тепло дожигани  посредством излучений (и переизлучени ) от сферического свода и стен направл етс  в нижнюю часть 1 реактора, в реакционную

5 зону, интенсифициру  технологический процесс, одновременно сокращаетс  расход топлива.

Отход щие газы из верхней части реактора отвод т через тангенциальный патрубок 8, размещенный над р дом сопел 14, и

Направл ют на очистку и утилизацию {например , в котлах утилизаторах).

| Направление потоков окислител  в со- глах 14 совпадаете направлением закрутки в реакторе, при такой схеме спутных потоков газова  среда в цилиндре вращаетс  как твердое тело.

| Как известно из аэродинамики, при тангенциальном подводе газов в одном торце цилиндра и отводе в другом в цилиндре устанавливаетс  закрученный вращающийс  вихрь в пристенном слое по всей высоте ц илиндра. Этот вихрь вращаетс  как сплош- ное тело, создаетс  устойчива  аэродинамическа  структура без перемешивани  слоев в объеме потока. Если в эту структуру вводить спутные потоки с той же массовой скоростью, какую имеет пристенный поток, тЬ движение не нарушитс , сохранитс  сллошность всего потока, смешени  среды, особенно по высоте, не произойдет.

I В предлагаемом способе реагенты - угольна  пыль в потоке окислител , а также измельченна  железна  руда в смеси с флюсами подаютс  через тангенциальные патрубки 5 в нижней 1 ступени реактора, а удаление продуктов сгорани  также через тангенциальный патрубок 8 в верхней 2 его . Така  система подвода и отвода газов и создает в цилиндрическом реакторе отмеченную аэродинамику потоков, дает возможность осуществить тангенциальный распределенный подвод окислител  под выходным патрубком в верхнюю 2 часть реактора .

Если при этом скорость струи на входе в|реактор будет существенно отличатьс  от скорости пристенного потока в реакторе, б;/дет больше или меньше последней, то в О эоих случа х произойдет нарушение сплошности общего вращающегос  потока и| как следствие, в силу разности скоростей

отдельных струй их перемешивание, будет нарушена сохранность атмосферы.

Таким образом, при соблюдении за вл емых отличительных признаков смещени  продуктов полного сгорани  С02 и Н20 под сводом (от дожигани ) с восстановительной средой ниже уровн  сопел не происходит , достигаетс  аэродинамическое разделение атмосферы по высоте и, следовательно , восстановительна  среда в реакторе не ухудшаетс . К тому же восстановительный процесс заканчиваетс  в объеме реактора ниже р да сопел, так что продукты полного сгорани  в по се дожигани  не оказывают заметного вли ни  на термодинамику и результаты восстановительной плавки.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ пр мого получени  металлов из

   окислов, включающий одновременные газификацию пылеугольного топлива и восстановление металлосодержащей руды продуктами газификации и пылеугольным топливом в смеси с флюсами путем тангенциальной подачи на одном уровне в зону зажигани  в среднюю часть вертикального цилиндрического вихревого реактора пылеугольного топлива в потоке окислител  и смеси измельченной железной руды, флюсов и пылеугольного топлива в потоке газа- носител  и тангенциальный отвод газообразных продуктов реакций из верхней части реактора, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  технико-экономических показателей процесса, в верхнюю часть реактора ниже узла отвода газообразных продуктов реакций подают кислородсодержащий газ, который вдувают тангенциально и равномерно распределенными потоками с массовой скоростью, равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе.

   to.

   Окис/н/тель,

   Л-А

   Рчд&,флюсьь