RU2005113261A - Способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья и устройство для его осуществления - Google Patents

Claims (25)

1. Способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья, включающий предварительное восстановление исходного материала - шихты, подачу частично восстановленной шихты вместе с легирующими присадками и восстановителем в дуговую электропечь, возбуждение электрической дуги, плавление и финишное восстановление частично восстановленной шихты, вывод готового продукта из устройства и его сбор, охлаждение термически нагруженных частей устройства, отличающийся тем, что подачу в электропечь частично восстановленной шихты и газообразного восстановителя производят на зеркало ванны рудного расплава через полость, расположенную снаружи рабочего электрода, после возбуждения дуги, плавления и финишного восстановления шихты газообразные продукты реакции восстановления отводят через внутреннюю полость рабочего электрода и используют их для предварительного восстановления, в процессе которого создают круговое, аксиальное, пульсирующее или движущееся магнитное поле, а расход рабочего электрода компенсируют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе предварительного восстановления исходного сырья к газообразным продуктам реакции подмешивают восстановительный газ.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что расход рабочего электрода компенсируют перемещением его в область дуги и по мере расхода наращивают путем введения и соединения с ним резервного электрода, при этом на время установки последнего прекращают подмешивать восстановительный газ и в зону, отделяющую полость резервного электрода от окружающего пространства, вводят под давлением нейтральный газ.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в зоне горения дуги и ванны расплава создают аксиальное магнитное поле.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в процессе вывода и сбора готового продукта осуществляют кристаллизацию металла и непрерывно выводят его в виде пригодной к дальнейшей переработке заготовки

6. Устройство для прямого восстановления рудного сырья, содержащее питатель первичного исходного материала - шихты, твердофазный реактор предварительного восстановления шихты, средства подачи частично восстановленной шихты и восстановительных реагентов в электропечь, включающую смеситель, расположенный на центральной оси рабочий электрод с внутренней полостью, жидкофазный реактор с цилиндрическим корпусом, устройство сбора готового продукта с ванной расплава и средства охлаждения термически нагруженных частей, в которой рабочий электрод и устройство сбора подключены к полюсам первого источника питания, отличающееся тем, что в электропечи между смесителем и жидкофазным реактором помещено электропроводное первое зажимное устройство с отверстиями для прохода смеси и размещенными на его внутренней поверхности электропроводными прижимными контактными роликами или пластинами, снизу к этому устройству прикреплен охлаждаемый металлический стакан, в котором на оси зажимного устройства помещен рабочий электрод, твердофазный реактор снабжен средством создания кругового, аксиального, пульсирующего или движущегося магнитного поля в твердофазном реакторе и устройством подвода электрического тока к этому средству, сам реактор состоит из цилиндрической части с крышкой и конусной части, обращенной сужением вниз, с днищем, снабженным отверстиями, и содержит на центральной оси неферромагнитный перфорированный цилиндр, в полости цилиндра установлены полые резервный электрод и металлический шток, при этом рабочий и резервный электроды и шток расположены последовательно снизу вверх и соединены, а шток в нижней части снабжен перфорацией, на крышке твердофазного реактора размещены второе зажимное устройство, кожух с закрепленным на нем приводным устройством реверсивного перемещения и вращения штока и патрубок питателя шихты, под которым в реакторе помещен распылитель, средство подачи частично восстановленной шихты помещено между днищем твердофазного реактора и смесителем, при этом устройство сбора, корпус жидкофазного реактора, первое зажимное устройство и смеситель разделены электроизоляционными прокладками, а рабочий электрод подключен к источнику питания через первое зажимное устройство, средство подвода восстановительного газа содержит первый вентиль, после которого газовая магистраль разделена на две ветви, одна из которых со вторым вентилем подведена к твердофазному реактору, другая с третьим вентилем - к смесителю, и к внутреннему отверстию второго зажимного устройства подведена магистраль нейтрального газа с четвертым вентилем.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что устройство подвода тока к средству создания магнитного поля в твердофазном реакторе содержит двухпозиционный трехполюсный коммутатор, "приемный" полюс которого подключен к первому источнику питания, а к средству создания магнитного поля подключены два раздаточных полюса, при этом первый полюс подключен также и к первому зажимному устройству.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в качестве средства создания магнитного поля использованы резервный электрод и шток, верхний конец которого через гибкую шину и третье зажимное устройство подключен ко второму раздаточному полюсу коммутатора.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средство создания магнитного поля выполнено в виде продольных относительно оси проводников, размещенных вокруг цилиндрической части твердофазного реактора, верхние концы проводников соединены над реактором и подключены ко второму раздаточному полюсу коммутатора, а нижние концы подключены к первому раздаточному полюсу.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средство создания магнитного поля выполнено в виде второго соленоида, помещенного вокруг цилиндрической части твердофазного реактора, верхний конец которого подключен ко второму раздаточному полюсу коммутатора.

11. Устройство по любому из пп.7-10, отличающееся тем, что первый источник питания выполнен в виде источника постоянного тока.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что "приемный" полюс коммутатора подключен к отрицательному, а устройство сбора - к положительному полюсам источника питания.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что "приемный" полюс коммутатора подключен к положительному, а устройство сбора - к отрицательному полюсам источника питания.

14. Устройство по любому из пп.7-10, отличающееся тем, что первый источник питания выполнен в виде источника переменного тока.

15. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средство создания магнитного поля в твердофазном реакторе выполнено в виде выпрямительного моста, "плечи" которого размещены аксиально вокруг цилиндрической части реактора, устройство подвода тока к этому средству содержит второй источник питания в виде источника переменного тока, к которому подключены входные клеммы моста, а роль первого источника питания выполняют положительная и отрицательная выходные клеммы моста.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что первое зажимное устройство подключено к отрицательной, а устройство сбора - к положительной выходным клеммам моста.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что первое зажимное устройство подключено к положительной, а устройство сбора - к отрицательной выходным клеммам моста.

18. Устройство по п.6, отличающееся тем, что средство создания магнитного поля в твердофазном реакторе выполнено в виде статора асинхронного двигателя, а устройство подвода тока включает третий источник тока, выполненный в виде источника трехфазного переменного тока.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что статор выполнен цилиндрическим и помещен вокруг цилиндрической части твердофазного реактора.

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что статор выполнен линейным в виде одной или нескольких секций, размещенных вокруг цилиндрической части твердофазного реактора так, что их магнитопроводы ориентированы вдоль оси реактора.

21. Устройство по любому из пп.6-10 или 15-20, отличающееся тем, что на наружной поверхности перфорированного цилиндра установлены ферромагнитные штыри или ребра.

22. Устройство по любому из пп.6-10 или 15-20, отличающееся тем, что устройство сбора выполнено в виде охлаждаемого кристаллизатора, изготовленного из электро- и теплопроводного химически стойкого по отношению к оксидным расплавам материала, форма и размеры которого соответствует форме литой заготовки.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что вокруг ванны расплава и корпуса жидкофазного реактора установлен первый соленоид.

24. Устройство по п.22, отличающееся тем, что кристаллизатор снабжен отверстием для выпуска шлака.

25. Устройство по любому из пп.6-10 или 15-20, отличающееся тем, что средство подачи частично восстановленной шихты выполнено в виде секции подачи со шнековым питателем.