RU2272849C1 - Method of production of metals from ore materials and unit for realization of this method - Google Patents

Method of production of metals from ore materials and unit for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2272849C1
RU2272849C1 RU2004122183/02A RU2004122183A RU2272849C1 RU 2272849 C1 RU2272849 C1 RU 2272849C1 RU 2004122183/02 A RU2004122183/02 A RU 2004122183/02A RU 2004122183 A RU2004122183 A RU 2004122183A RU 2272849 C1 RU2272849 C1 RU 2272849C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
refining
reaction chamber
iron
emulsion
Prior art date
Application number
RU2004122183/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Павлович Цымбал (RU)
Валентин Павлович Цымбал
Сергей Павлович Мочалов (RU)
Сергей Павлович Мочалов
Original Assignee
Валентин Павлович Цымбал
Сергей Павлович Мочалов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валентин Павлович Цымбал, Сергей Павлович Мочалов filed Critical Валентин Павлович Цымбал
Priority to RU2004122183/02A priority Critical patent/RU2272849C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2272849C1 publication Critical patent/RU2272849C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy; production of metals in liquid-phase continuous-action units.
SUBSTANCE: proposed method consists in complex extraction of metals possessing affinity for oxygen lesser than aluminum from iron ore concentrates and powder-like metal-containing wastes increasing to 100% processing of solid iron-containing materials and removing molten cast iron from burden. Proposed method includes delivery of loose materials to reaction chamber, introduction of oxygen and reductant, complete conversion of metal and slag into foam emulsion, building-up increased pulsating pressure in reaction chamber within 0.4-3.0 Mpa at considerable deviation of system from thermo-dynamic equilibrium by organization of escape of two-phase medium from reaction chamber to refining settler at critical velocity, separation of metal and gas and discharge of gas through high layer of emulsion at definite velocity. For separation of iron-containing components and components enriched with alloying elements, accompanying flows of oxygen and reductant are fed to reaction chamber through lances located in opposite positions. Ratio of oxygen and reductants fed to reaction chamber and refining settler is calculated on the condition for obtaining content of iron oxide in upper layers of gas-and-slag emulsion within 5-8% of mass of slag. Iron-depleted slag in form of emulsion is fed to forehearth of slag receiver to which carbon-containing reductant at stoichiometric ratio ensuring complete reduction of iron from slag being fed; reduction of all oxides of metals remaining in slag but for silicon and aluminum is performed by alumino-thermal or by combined alumino-silicate-thermal method. In case titanium-containing or any other slag enriched with alloying elements is assigned as final product it is fed from slag receiver directly to granulator. Unit proposed for realization of this method includes spherical reaction chamber with loose material delivery device, device for delivery of accompanying flows of oxygen and gaseous or powder-like reductant, connecting passage, refining settler lance at opposite position relative to connecting passage, first forehearth with tap hole for removal of primary metal and device for delivery of carbon-containing and other loose materials. Mounted in series with refining settler is slag receiver connected with refining settler by means of two passages: lower inclined passage is used for discharge of upper layers of gas-and-slag emulsion to lower part of slag receiver and upper passage is used for discharge of gas through upper part of slag receiver to waste-heat boiler; connected to lower part of slag receiver (depending on kind of final product) are second forehearth with device for delivery of carbo- and metallo-thermal reductants with tap hole for metal and slag and roll-type granulator.
EFFECT: enhanced efficiency; reduction of power requirements.
3 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению металла в жидкофазных агрегатах непрерывного действия.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of metal in liquid-phase continuous units.

Среди известных процессов и агрегатов жидкофазного восстановления наиболее характерными являются агрегаты Корекс и Ромелт [1]. В агрегате Корекс [2] восстановление оксидов осуществляется в два этапа: в первом агрегате осуществляется твердофазное восстановление оксидов, этот полупродукт передается шнековыми питателями во второй агрегат жидкофазного действия, в котором получают чугун. Этот процесс и агрегат доведен до промышленной реализации, однако отличается достаточно сложной конструкцией, большой капиталоемкостью и энергоемкостью.Among the known processes and aggregates of liquid-phase reduction, the most characteristic are the aggregates Koreks and Romelt [1]. In the Korex unit [2], the reduction of oxides is carried out in two stages: in the first unit, solid-phase reduction of oxides is carried out, this intermediate is transferred by screw feeders to the second unit of liquid-phase action, in which pig iron is obtained. This process and the unit has been brought to commercial implementation, however, it is distinguished by a rather complex design, high capital intensity and energy intensity.

Сложность конструкции в значительной степени определяется наличием шнекового транспорта-полупродукта, что является также причиной дополнительных энергозатрат, а также тем, что процессы во втором жидкофазном агрегате находятся недалеко от состояния термодинамического равновесия, а металл и шлак длительное время находятся в контакте друг с другом, поэтому в этом агрегате возможно только получение чугуна, легирующие же примеси распределяются между металлом и шлаком в соответствии с константами распределения и большинство ценных составляющих безвозвратно теряется со шлаком.The complexity of the design is largely determined by the presence of a screw transport semi-product, which is also the reason for additional energy costs, as well as the fact that the processes in the second liquid-phase unit are not far from the state of thermodynamic equilibrium, and the metal and slag are in contact with each other for a long time, therefore in this unit it is only possible to produce cast iron, alloying impurities are distributed between the metal and slag in accordance with the distribution constants, and most valuable compounds irretrievably lost-governing with the slag.

В процессе Ромелт [3] все процессы прямого восстановления совмещены в одном агрегате, однако процессы, так же как и в агрегате Корекс, находятся близко к состоянию термодинамического равновесия, поэтому здесь также можно получать только чугун с содержанием углерода порядка 2%, в котором может содержаться некоторое, относительно небольшое, количество легирующих элементов: марганца, ванадия, титана и др. Однако подавляющая часть легирующих элементов уходит в шлак.In the Romelt process [3], all direct reduction processes are combined in one unit, however, the processes, as well as in the Korex unit, are close to the state of thermodynamic equilibrium, therefore, only cast iron with a carbon content of about 2% can be produced here, in which some, relatively small, amount of alloying elements is contained: manganese, vanadium, titanium, etc. However, the overwhelming majority of alloying elements goes to slag.

Известны многолетние попытки разработки технологий комплексной переработки руд, содержащих легирующие элементы, однако эффективных решений пока не найдено. Например [4], предложена технология практически безотходной переработки титаномагнетитовых концентратов с получением легированного ванадием и некоторыми другими элементами чугуна и кондиционного по оксидам титана шлака с содержанием TiO2 порядка 45%. Эту технологию предлагается реализовать в небольшой высокоавтоматизированной доменной печи, в которой можно было бы точно поддерживать состав шлака, поскольку шлак с высоким содержанием оксидов титана обладает весьма узким диапазоном текучести и обладает способностью к сворачиванию в связи с интенсивным карбидообразованием при снижении суммы оксидов железа и марганца ниже 5%. Реализация такой технологии в доменной печи сопряжена со значительными трудностями, поскольку опять же из-за близкого к термодинамически равновесному характеру процесса содержание оксидов железа в доменном шлаке обычно попадает в пределы 2-3%, то есть находится в опасной области с точки зрения карбидообразования и сворачивания шлака, что может приводить к аварийным остановкам печи.Long-term attempts to develop technologies for the integrated processing of ores containing alloying elements are known, but no effective solutions have yet been found. For example [4], a technology was proposed for virtually waste-free processing of titanomagnetite concentrates to produce vanadium and some other elements of cast iron alloyed and titanium oxide-conditioned slag with a TiO 2 content of about 45%. This technology is proposed to be implemented in a small highly automated blast furnace, in which the slag composition could be precisely maintained, since the slag with a high content of titanium oxides has a very narrow yield range and has the ability to curl due to intensive carbide formation while reducing the amount of iron and manganese oxides below 5%. The implementation of such a technology in a blast furnace is fraught with significant difficulties, since again, due to the process close to the thermodynamically equilibrium nature, the content of iron oxides in blast furnace slag usually falls within 2–3%, i.e., it is in a dangerous region from the point of view of carbide formation and folding slag, which can lead to emergency stops of the furnace.

Известные технологии карботермического и металлотермического получения ферросплавов, в том числе ферромарганца, ферросилиция и особенно ферротитана [5], обладают большой энергоемкостью, невысокой полнотой и некомплексностью извлечения легирующих элементов.Known technologies for carbothermal and metallothermal production of ferroalloys, including ferromanganese, ferrosilicon and especially ferrotitanium [5], have a high energy intensity, low completeness and incompleteness of extraction of alloying elements.

Наиболее близким к предлагаемому является [6] способ получения металла путем непрерывного рафинирования, включающий подачу в реакционную камеру жидкого металла, ввод газообразных и твердых окислителей, добавку сыпучих материалов, полный перевод металла и шлака в пенистую эмульсию, создание в реакционной камере повышенного пульсирующего давления и значительного отклонения системы от термодинамического равновесия путем создания самоорганизующейся системы химических реакций с газовыделением и отвода эмульсии в рафинирующий отстойник с критической скоростью истечения двухфазной жидкости, разделение в рафинирующем отстойнике металла и шлака и отвод газа через высокий слой эмульсии с определенной скоростью.Closest to the proposed one is [6] a method for producing metal by continuous refining, including feeding liquid metal into the reaction chamber, introducing gaseous and solid oxidizing agents, adding bulk materials, completely converting the metal and slag into the foamy emulsion, creating an increased pulsating pressure in the reaction chamber and significant deviation of the system from thermodynamic equilibrium by creating a self-organizing system of chemical reactions with gas evolution and emulsion removal into the refining sump with a critical velocity of the outflow of a two-phase liquid, separation of metal and slag in the refining sump and gas removal through a high emulsion layer at a certain speed.

Этот способ реализуется в агрегате [6], содержащем сферическую реакционную камеру с каналом для подачи жидкого металла и сыпучих материалов, устройством для подачи газообразного кислорода, выполненным в виде встречно расположенных фурм, цилиндрический соединительный канал, рафинирующий отстойник с летками для отвода металла и шлака, а также патрубком для отвода газа.This method is implemented in the unit [6], containing a spherical reaction chamber with a channel for supplying liquid metal and bulk materials, a device for supplying gaseous oxygen, made in the form of opposing tuyeres, a cylindrical connecting channel, a refining sump with slots for removal of metal and slag, and also a branch pipe for gas removal.

Этот способ и агрегат имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с рассмотренными выше [1-4]: малый удельный объем агрегата, низкая капиталоемкость и энергоемкость, высокие скорости химических реакций и возможность раздельного управления составом металла и шлака за счет изменения времени их пребывания в агрегате в условиях значительного отклонения процессов от термодинамического равновесия.This method and aggregate have a number of significant advantages compared to those discussed above [1-4]: small specific volume of the aggregate, low capital and energy intensity, high rates of chemical reactions and the possibility of separate control of the composition of the metal and slag due to the change in their residence time in the aggregate in conditions of a significant deviation of processes from thermodynamic equilibrium.

Однако и в этом агрегате возможно извлечение из рудных материалов главным образом железа, содержание же других элементов в железе составляет десятые или даже сотые доли процента, большинство же ценных элементов теряется со спускным шлаком. Кроме того, здесь возможна переработка лишь ограниченной доли железорудных материалов, поскольку из-за рафинировочного характера процесса роль основного восстановителя играет углерод чугуна.However, in this aggregate it is possible to extract mainly iron from ore materials, the content of other elements in iron is tenths or even hundredths of a percent, most of the valuable elements are lost with waste slag. In addition, only a limited proportion of iron ore materials can be processed here, because, due to the refining nature of the process, the role of the main reducing agent is played by cast iron carbon.

Задачей изобретения является комплексное извлечение из железорудных концентратов и пылевидных металлосодержащих отходов всех металлов, имеющих сродство к кислороду меньше чем алюминий, повышение до 100% доли переработки твердых железосодержащих материалов с устранением из состава шихты жидкого чугуна, снижение энергетических затрат.The objective of the invention is the comprehensive extraction from iron ore concentrates and dusty metal-containing waste of all metals having an affinity for oxygen less than aluminum, increasing to 100% the proportion of processing solid iron-containing materials with the elimination of molten iron from the mixture, reducing energy costs.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения металлов из рудных материалов, включающем подачу в реакционную камеру сыпучих рудных материалов, ввод кислорода и восстановителя, перевод металла и шлака в пенистую эмульсию, создание в реакционной камере повышенного пульсирующего давления в пределах 0,4-3,0 МПа и организацию истечения двухфазной среды из реакционной камеры в рафинирующий отстойник с критической скоростью для значительного отклонения системы от термодинамического равновесия, разделение в рафинирующем отстойнике металла и шлака и отвод газа через высокий слой эмульсии с определенной скоростью, отличающийся тем, что получение металлов ведут при комплексной переработке титаномагнетитовых и других природнолегированных руд и концентратов, для разделения железосодержащей составляющей и легирующих элементов, содержащихся в шихте, кислород и восстановитель вводят в реакционную камеру через встречно расположенные фурмы спутными потоками, а соотношение кислорода и восстановителя, подаваемых в реакционную камеру и рафинирующий отстойник, рассчитывают из условия получения в верхних слоях газошлаковой эмульсии содержания оксидов железа в пределах 5-8% от массы шлака и корректируют его путем дополнительной подачи мелкого коксика или угля на верхний слои эмульсии в рафинирующем отстойнике, обедненный железом шлак в виде эмульсии подают в копильник шлакоприемника, куда подают углесодержащий восстановитель в стехиометрическом соотношении, обеспечивающем полное восстановление оксида железа из подаваемого шлака, а для восстановления всех остающихся в шлаке оксидов металлов, кроме кремния и алюминия, ведут алюмотермическое или комбинированное алюмосиликотермическое восстановление путем добавки алюминия или ферросилиция в стехиометрических или избыточных над ними соотношениях в соответствии с заданным составом получаемого ферросплава или для получения в качестве заданной конечной продукции титаносодержащего или шлака, обогащенного легирующими элементами, его подают из шлакоприемника непосредственно на гранулятор.The essence of the invention lies in the fact that in the method of producing metals from ore materials, comprising supplying bulk ore materials to the reaction chamber, introducing oxygen and a reducing agent, transferring the metal and slag into the foamy emulsion, creating an increased pulsating pressure in the reaction chamber within 0.4- 3.0 MPa and organization of the outflow of a two-phase medium from the reaction chamber to the refining settler with a critical speed for a significant deviation of the system from thermodynamic equilibrium, separation in the refining settler metal and slag collector and gas removal through a high emulsion layer at a certain rate, characterized in that the metals are produced in the complex processing of titanomagnetite and other naturally alloyed ores and concentrates, to separate the iron-containing component and alloying elements contained in the charge, oxygen and a reducing agent are introduced into the reaction chamber through opposing tuyeres by satellite flows, and the ratio of oxygen and reducing agent supplied to the reaction chamber and the refining settler is distributed read from the conditions of obtaining in the upper layers of the gas-slag emulsion the content of iron oxides in the range of 5-8% by weight of the slag and correct it by additional supply of fine coke or coal to the upper layers of the emulsion in the refining sump, iron-depleted slag in the form of an emulsion is fed to the slag collector, where a carbon-containing reducing agent is supplied in a stoichiometric ratio, which ensures complete reduction of iron oxide from the supplied slag, and to reduce all metal oxides remaining in the slag, cut e of silicon and aluminum, carry out aluminothermic or combined aluminosilicothermic reduction by adding aluminum or ferrosilicon in stoichiometric or excess ratios above them in accordance with a given composition of the obtained ferroalloy or to obtain titanium-containing or slag enriched with alloying elements as a given final product, it is fed from a slag receiver directly to the granulator.

Способ осуществляется в агрегате для получения металлов из рудных материалов, включающем сферическую реакционную камеру с устройством подачи сыпучих рудных материалов, фурму для подачи кислорода, соединительный канал, рафинирующий отстойник с фурмой, встречно расположенной с соединительным каналом, копильником с леткой для отвода металла, отличающийся тем, что для получения металлов при комплексной переработке титаномагнетитовых и других природнолегированных руд и концентратов он имеет встречно расположенные фурмы для подачи кислорода, газообразного или пылевидного восстановителя спутными потоками, последовательно с рафинирующим отстойником установлен шлакоприемник, соединенный с рафинирующим отстойником двумя каналами: нижним наклонным каналом для отвода верхних слоев газошлаковой эмульсии в нижнюю часть шлакоприемника и верхним каналом для отвода газа через верхнюю часть шлакоприемника в котел-утилизатор, при этом к нижней части шлакоприемника в зависимости от вида конечной продукции пристыкован или второй копильник с устройством для подачи углеродсодержащего восстановителя и алюминия или ферросилиция, леткой для выпуска металла и шлака, или валковый гранулятор.The method is carried out in an aggregate for producing metals from ore materials, including a spherical reaction chamber with a device for feeding bulk ore materials, an oxygen lance, a connecting channel, a refining sump with a lance opposite to the connecting channel, a piggy bank with a tap hole for metal removal, characterized in that to obtain metals in the complex processing of titanomagnetite and other naturally-alloyed ores and concentrates, it has counter-located tuyeres for supplying acid of a kind, gaseous or dust-like reducing agent by means of satellite flows, a slag receiver is connected in series with the refining sump, connected to the refining sump by two channels: a lower inclined channel for the removal of the upper layers of gas-slag emulsion to the lower part of the slag receiver and an upper channel for gas removal through the upper part of the slag-cooler , while to the bottom of the slag receiver, depending on the type of final product, a second piggy bank with a device for supplying carbon soder is docked burning reducing agent and aluminum or ferrosilicon, a tap hole for the release of metal and slag, or a roll granulator.

Сущность изобретения, следовательно, сводится к тому, что для решения задачи необходимо изменение конструкции агрегата таким образом, чтобы она позволяла разделить потоки восстанавливаемого железа и обедненного железом шлака, содержащего легирующие элементы, а также способа и режима подачи окислителей и восстановителей таким образом, чтобы в местах отбора соответствующих продуктов была создана преимущественно восстановительная атмосфера.The invention, therefore, boils down to the fact that to solve the problem, it is necessary to change the design of the unit so that it allows you to separate the streams of reduced iron and iron-depleted slag containing alloying elements, as well as the method and mode of supply of oxidizing agents and reducing agents so that At the sites where relevant products were selected, a predominantly reducing atmosphere was created.

Способ получения металлов из рудных материалов реализуется в представленном на фиг.1 агрегате, на фиг.2 изображена нижняя часть шлакоприемника с валковым гранулятором.A method of producing metals from ore materials is implemented in the unit shown in figure 1, figure 2 shows the lower part of the slag receiver with a roll granulator.

Агрегат включает сферическую реакционную камеру 1 с устройством 2 подачи сыпучих материалов, фурмами 3 для подачи спутных потоков кислорода и газообразного или пылевидного восстановителя, соединительный канал 4, рафинирующий отстойник 5 с фурмой 6, встречно расположенной с соединительным каналом 4, первым копильником 7 с леткой 8 для отвода металла, устройством 9 для подачи углеродосодержащих и других сыпучих материалов, последовательно с рафинирующим отстойником 5 установлен шлакоприемник 10, к нижней части которого, в зависимости от вида конечной продукции, пристыковывается второй копильник 13 (фиг.1) или валковый гранулятор 21 (фиг.2), шлакоприемник 10 соединён с рафинирующим отстойником двумя каналами 11 и 12, нижний наклонный канал 11 служит для отвода верхних слоев газошлаковой эмульсии в нижнюю часть шлакоприемника 10, в центр верхнего среза второго копильника 13, верхний канал служит для отвода газа через верхнюю часть шлакоприемника 10 в котел-утилизатор 14, второй копильник 13 имеет устройство 15 для подачи карбо- и металлотермических восстановителей (кремния и алюминия), летки 16 и 17 для выпуска соответственно металла и шлака, а также емкости 18, 19 и 20 для приема соответственно первичного, вторичного металла и шлака. Валковый гранулятор 21 с конвейером 22 пристыковывается к нижней части шлакоприемника 10, если стоит задача получения кондиционного титансодержащего или какого-либо другого шлака.The unit includes a spherical reaction chamber 1 with a device 2 for supplying bulk materials, tuyeres 3 for supplying oxygen and a gaseous or dust-like reducing agent, a connecting channel 4, a refining settler 5 with a tuyere 6, which is opposite to the connecting channel 4, the first piggy bank 7 with a let 8 for metal removal, a device 9 for supplying carbon-containing and other bulk materials, in series with a refining settler 5, a slag receiver 10 is installed, to the lower part of which, depending on the type of non-productive products, a second piggy bank 13 is attached (FIG. 1) or a roll granulator 21 (FIG. 2), the slag receiver 10 is connected to the refining settler by two channels 11 and 12, the lower inclined channel 11 serves to divert the upper layers of the gas-slag emulsion to the lower part of the slag receiver 10 , to the center of the upper cut of the second piggy bank 13, the upper channel serves to divert gas through the upper part of the slag receiver 10 to the waste heat boiler 14, the second piggy bank 13 has a device 15 for supplying carbo- and metallothermal reducing agents (silicon and aluminum), letki 16 17, respectively, for discharging metal and slag, and the vessel 18, 19 and 20 for respectively receiving a primary, secondary metal and slag. The roll granulator 21 with the conveyor 22 is docked to the bottom of the slag receiver 10, if the task is to obtain a conditional titanium-containing or any other slag.

Способ получения металлов из рудных материалов в соответствии с поставленной задачей осуществляется следующим образом. Порошкообразная шихта, состоящая из смеси оксидов железа и других металлов, вместе с частью твердых восстановителей подается в центральную зону реакционной камеры 1, где в месте встречи спутных потоков кислорода и природного газа, подаваемых через фурмы 3, образуется диск уплотнения, на котором в результате динамического взаимодействия происходит интенсивная турбулизация потока шихты и образование больших поверхностей для гетерогенного химического взаимодействия. При этом за счет неполного сжигания в реакционной камере части природного газа или другого восстановителя в соответствии с долей поданного кислорода происходит нагрев и частичное восстановление оксидов.A method of producing metals from ore materials in accordance with the task is as follows. A powdery mixture consisting of a mixture of iron oxides and other metals, together with part of the solid reducing agents, is fed into the central zone of the reaction chamber 1, where at the meeting point of the oxygen and natural gas flows supplied through the tuyeres 3, a compression disk is formed on which, as a result of dynamic of interaction, intense turbulization of the charge flow and the formation of large surfaces for heterogeneous chemical interaction occur. Moreover, due to the incomplete burning in the reaction chamber of a part of natural gas or another reducing agent, heating and partial reduction of oxides occur in accordance with the fraction of oxygen supplied.

Соотношение восстановителей и кислорода, подаваемых в реакционную камеру и рафинирующий отстойник, рассчитывают из условий получения в верхних слоях газошлаковой эмульсии, находящейся в рафинирующем отстойнике, содержания оксидов железа в пределах 5-8% от массы шлака и корректируют путем дополнительной подачи коксика или угля на верхний слой эмульсии. Такое содержание оксидов железа обусловлено необходимостью устранения сворачивания шлака.The ratio of reducing agents and oxygen supplied to the reaction chamber and the refining settler is calculated from the conditions for obtaining in the upper layers of a gas-slag emulsion located in the refining settler, the content of iron oxides in the range of 5-8% by weight of the slag and is adjusted by additional supply of coke or coal to the upper emulsion layer. This content of iron oxides is due to the need to eliminate the folding of slag.

Образовавшаяся в реакционной камере 1 газовзвесь с объемным газосодержанием 0,98-0,99 через соединительный канал 4 подается в нижнюю часть рафинирующего отстойника 5 над верхним срезом первого копильника 7. При этом выходящая из соединительного потока двухфазная струя играет роль своеобразной динамической подушки или провальной решетки, отделяющей столб пенной газошлаковой эмульсии, играющей одновременно роль мокрой газоочистки, от металла, накапливающегося в первом копильнике 7 благодаря опусканию по вертикальным пристенным слоям капель металла, получающихся в результате восстановительных процессов в газошлаковой эмульсии. Таким образом, с учетом противодействия гравитационных и аэродинамических сил в рафинирующем отстойнике происходит сепарация металла и шлака, а также образуется неравномерное (по плотности, газосодержанию и химсоставу) распределение параметров по высоте агрегата. Распределенность содержания оксидов железа по высоте обуславливается также термодинамически неравновесным характером процессов, протекающих в реакционной камере и рафинирующем отстойнике, в том числе интенсивными потоками вещества и энергии, поступающими снизу через соединительный канал 4 из реакционной камеры 1.A gas suspension formed in the reaction chamber 1 with a gas content of 0.98-0.99 through the connecting channel 4 is fed into the lower part of the refining sump 5 above the upper cut of the first piggy bank 7. At the same time, the two-phase jet emerging from the connecting stream plays the role of a kind of dynamic pillow or failure grid separating the column of foam gas-slag emulsion, which simultaneously plays the role of wet gas purification, from the metal that accumulates in the first piggy bank 7 due to the dropping along the vertical wall layers of drops metal, the resulting reduction processes in gazoshlakovoy emulsion. Thus, taking into account the counteraction of gravitational and aerodynamic forces in the refining settler, metal and slag are separated, and an uneven (in density, gas content and chemical composition) distribution of parameters along the height of the unit is formed. The distribution of the content of iron oxides over the height is also determined by the thermodynamically nonequilibrium nature of the processes occurring in the reaction chamber and the refining settler, including intense flows of matter and energy coming from below through the connecting channel 4 from the reaction chamber 1.

Таким образом, использование в качестве рафинирующего отстойника вертикального колонного реактора с нижней подачей реакционной газовзвеси в сочетании с существенным отклонением процессов от термодинамического равновесия является важнейшим фактором, который обуславливает возможность разделения потока железоуглеродистого металла, оседающего в первом копильнике 7, и потока, обедненного железом и обогащенного легирующими элементами шлака, отводимого по наклонному каналу 11 в шлакоприемник 10 со вторым копильником 13, где производится восстановление оксидов легирующих элементов алюмосиликотермическим методом с получением, например, ферротитана, ферромарганца, содержащих ряд других легирующих элементов с учетом их содержания в исходной руде, в том числе ванадия, хрома и др.Thus, the use of a vertical column reactor with a lower reaction gas suspension as a refining settler in combination with a significant deviation of the processes from thermodynamic equilibrium is the most important factor that makes it possible to separate the flow of iron-carbon metal deposited in the first money-box 7 and the stream depleted in iron and enriched alloying elements of slag, diverted along an inclined channel 11 into the slag receiver 10 with a second piggy bank 13, where it is produced in the reduction of the oxides of alloying elements by the aluminosilicothermic method to obtain, for example, ferrotitanium, ferromanganese, containing a number of other alloying elements, taking into account their content in the initial ore, including vanadium, chromium, etc.

Для этого во второй копильник 13 подают углеродосодержащий восстановитель в стехиометрическом соотношении, обеспечивающем полное восстановление оксидов железа из подаваемого в копильник 13 шлака, а восстановление всех остающихся в шлаке оксидов, кроме оксида алюминия, ведут алюмотермическим или комбинированным алюмосиликотермическим методом, производя добавки алюминия или ферросилиция в стехиометрических или избыточных над ними соотношениях, если это необходимо в соответствии с заданным составом ферросплава.To this end, a carbon-containing reducing agent is supplied to the second piggy bank 13 in a stoichiometric ratio, which ensures the complete reduction of iron oxides from the slag supplied to the piggy bank 13, and the recovery of all the oxides remaining in the slag except aluminum oxide is carried out by the aluminothermic or combined aluminosilicothermic method, producing aluminum or ferrosilicon stoichiometric or excess ratios above them, if necessary in accordance with a given composition of the ferroalloy.

При получении углеродистых ферросплавов большинство легирующих элементов может быть восстановлено углеродом, в этом случае расход алюминия или ферросилиция может быть минимальным.In producing carbon ferroalloys, most alloying elements can be reduced with carbon, in which case the consumption of aluminum or ferrosilicon can be minimal.

В случае если ставится задача получения кондиционного титаносодержащего шлака с содержанием TiO2 более 45%, к нижней части шлакоприемника 10 вместо копильника 13 пристыковываются валковый гранулятор 21 и этот шлак выдается в качестве конечного продукта на конвейер 22. Таким же образом поступают при решении задачи обезжелезивания и обогащения ванадиевых и других шлаков.If the task is to obtain a conditional titanium-containing slag with a TiO 2 content of more than 45%, instead of the collector 13, a roller granulator 21 is attached to the bottom of the slag collector 13 and this slag is delivered as a final product to the conveyor 22. In the same way, when deferrizing, enrichment of vanadium and other slags.

Преимущества данного изобретения по сравнению с прототипом заключаются в том, что установка последовательно с рафинирующим отстойником шлакоприемника 10 с копильником 13, соединенных с рафинирующим отстойником каналами 11 и 12, дает ряд дополнительных эффектов при переработке титаносодержащих и других природнолегированных руд. За счет выбора соотношений площадей сечений этих каналов можно автоматически поддерживать уровень газошлаковой эмульсии в определенном состоянии, отбирать эту эмульсию из верхних слоев столба газошлаковой пены, где содержание оксидов железа может быть минимизировано, и подавать в копильник шлакоприемника, где становится возможным осуществлять карбо, алюмо- или силикотермическое восстановление титанистого или, например, марганцовистого шлака.The advantages of this invention compared with the prototype are that the installation in series with the refining sump of the slag receiver 10 with the piggy bank 13 connected to the refining sump channels 11 and 12, gives a number of additional effects in the processing of titanium-containing and other naturally alloyed ores. By choosing the ratio of the cross-sectional areas of these channels, it is possible to automatically maintain the level of gas-slag emulsion in a certain state, select this emulsion from the upper layers of the column of gas-slag foam, where the content of iron oxides can be minimized, and feed it into the slag collector where it becomes possible to carry out carbon, aluminum or silicothermic reduction of titanium or, for example, manganese slag.

Описанные выше конструктивные решения создают возможность разделения потоков железоуглеродистого металла и титаносодержащего (или другой легирующей металлсодержащего) шлака и возможность гибкого раздельного управления химсоставом металла в первом копильнике (рафинирующем отстойнике), шлака в верхней зоне рафинирующего отстойника (в том числе подачей коксика определенного гранулометрического состава, согласованного со временем пребывания) и шлака, отводимого в шлакоприемник 10.The design solutions described above make it possible to separate streams of iron-carbon metal and titanium-containing (or other alloying metal-containing) slag and the possibility of flexible separate control of the chemical composition of the metal in the first piggy bank (refining sedimentation tank), slag in the upper zone of the refining sedimentation tank (including the supply of coke of a certain particle size distribution agreed upon with the residence time) and slag discharged to the slag receiver 10.

В данном агрегате реализована также идея своеобразного внутреннего пневмотранспорта промежуточных продуктов из реактора в реактор: из реакционной камеры в рафинирующий отстойник, а затем в шлакоприемник, котел-утилизатор и другие устройства для утилизации вторичных энергоресурсов. Выведение процессов в газофазную область в сочетании с повышенным давлением и замкнутостью процесса от атмосферы позволило полностью использовать работу расширения реакционных газов. Это привело к значительному сокращению удельного объема агрегата и капитальных затрат, позволило избавиться от необходимости использования ряда промежуточных механических устройств (например, шнековых питателей, как в агрегате Корекс), дымососов и т.д. При этом резко снижается энергоемкость.This unit also implements the idea of a peculiar internal pneumatic transport of intermediate products from the reactor to the reactor: from the reaction chamber to the refining sump, and then to the slag collector, recovery boiler and other devices for recycling secondary energy resources. The removal of processes into the gas-phase region in combination with increased pressure and the isolation of the process from the atmosphere made it possible to fully utilize the work of expansion of reaction gases. This led to a significant reduction in the unit’s specific volume and capital costs, eliminating the need to use a number of intermediate mechanical devices (for example, screw feeders, as in the Korex unit), smoke exhausters, etc. At the same time, energy intensity is sharply reduced.

Следствием отмеченного выше преимущества является также реализованная в этом агрегате возможность алюмотермии расплавленного титанистого или другого шлака, что позволяет существенно снизить расход алюминия путем замены его ферросилицием и углеродом по сравнению с алюмотермией холодного сырья. Это еще одна составляющая снижения энергозатрат, повышения экономичности и экологичности.A consequence of the above advantages is also the possibility of aluminothermy of molten titanium or other slag realized in this unit, which can significantly reduce the consumption of aluminum by replacing it with ferrosilicon and carbon compared to aluminothermy of cold raw materials. This is another component of reducing energy costs, increasing efficiency and environmental friendliness.

Еще один положительный эффект достигается за счёт того, что через фурмы 3 подают спутный поток кислорода и восстановительного газа, например природного. Это дает возможность более гибко управлять тепловым балансом и восстановительными процессами и позволяет довести долю восстанавливаемых сыпучих материалов до 100%, устраняя необходимость применения в шихте жидкого чугуна.Another positive effect is achieved due to the fact that through the tuyeres 3 a satellite stream of oxygen and a reducing gas, for example natural gas, is supplied. This makes it possible to more flexibly control the heat balance and recovery processes and allows to increase the proportion of recoverable bulk materials to 100%, eliminating the need for liquid iron in the charge.

Таким образом, сочетание перечисленных выше конструктивных решений и технологических операций позволило соединить одновременно в едином технологическом потоке и предельно малых его размерах возможности нескольких металлургических агрегатов и технологий, в том числе: доменной печи или агрегата типа «Корекс», агрегата для обезжелезивания титанистого концентрата в титановой промышленности (например, дуговой электропечи); агрегата для алюмотермического получения металлов, сродство которых к кислороду меньше, чем у алюминия.Thus, the combination of the above design solutions and technological operations made it possible to combine simultaneously the capabilities of several metallurgical aggregates and technologies in a single technological stream and its extremely small sizes, including: a blast furnace or a Koreks type aggregate, a unit for deferrizing titanium concentrate in titanium industry (for example, electric arc furnace); unit for aluminothermic production of metals whose affinity for oxygen is less than that of aluminum.

Каждый из этих агрегатов имеет удельный объем значительно больший, чем у предлагаемого агрегата, который позволяет осуществлять комплексную переработку титаносодержащих и других природнолегированных полиметаллических руд на основе железа с максимальным извлечением легирующих элементов и минимальными отходами. Вариант же технологии переработки титаномагнетитовых концентратов с одновременным получением железоуглеродистого металла и титаносодержащего шлака с содержанием TiO2 более 45% является вообще безотходным.Each of these units has a specific volume significantly larger than that of the proposed unit, which allows complex processing of titanium-containing and other naturally alloyed polymetallic ores based on iron with maximum extraction of alloying elements and minimal waste. A variant of the technology for processing titanomagnetite concentrates with the simultaneous production of iron-carbon metal and titanium-containing slag with a TiO 2 content of more than 45% is generally waste-free.

Вариант реализации изобретения рассматривается на примере безотходной технологии переработки титаномагнетитового концентрата.An embodiment of the invention is considered by the example of non-waste technology for processing titanomagnetite concentrate.

ПримерExample

Способ реализуется в агрегате, представленном на фиг.1 и 2, следующим образом. Пылевидный титаномагнетитовый концентрат, имеющий следующий состав по основным компонентам, %:The method is implemented in the unit shown in figures 1 and 2, as follows. A pulverized titanomagnetite concentrate having the following composition by main components,%:

FeOFeO Fe2O3 Fe 2 O 3 Feобщ Fe commonly MnOMnO SiO2 SiO 2 CaOCao MgOMgO Al2O3 Al 2 O 3 SS P2O5 P 2 O 5 TiO2 TiO 2 27,027.0 46,446,4 53,553.5 0,60.6 2,82,8 0,80.8 2,02.0 2,32,3 0,40.4 0,030,03 17,617.6

в смеси с твердым или жидким восстановителем (коксиком, мазутом) с помощью вертикального шнекового питателя-дозатора 2 подается в сферическую реакционную камеру 1. Массовый расход концентрата составляет 4 кг/с, а массовый расход твердого восстановителя 1,1 кг/с. Этот поток шихты попадает на диск уплотнения, который создается в центре камеры, в месте встречи спутных потоков кислорода и газообразного или жидкого топлива - восстановителя, образуемых устройствами 3. Расход кислорода и природного газа составляет соответственно 1,4 м3/с и 0,38 м3/с. В результате взаимодействия вертикального потока сыпучих материалов с диском уплотнения и встречными спутными потоками создается высокая степень турбулизации и образуется газовзвесь с объемным газосодержанием 0,98-0,99, которая через соединительный канал 4 подается в рафинирующий отстойник 5.mixed with a solid or liquid reducing agent (coke, fuel oil) using a vertical screw feeder-dispenser 2 is fed into a spherical reaction chamber 1. The mass flow rate of the concentrate is 4 kg / s, and the mass flow rate of the solid reducing agent 1.1 kg / s. This charge stream enters the compaction disk, which is created in the center of the chamber, at the meeting point of the confluent oxygen and gaseous or liquid fuel reducer formed by devices 3. The consumption of oxygen and natural gas is 1.4 m 3 / s and 0.38, respectively m 3 / s. As a result of the interaction of the vertical flow of bulk materials with the compaction disk and countercurrent flows, a high degree of turbulization is created and a gas suspension is formed with a gas content of 0.98-0.99, which is fed through the connecting channel 4 to the refining settler 5.

Существование критической скорости истечения двухфазной среды и зависимость скорости этой среды от ее газосодержания позволяет использовать соединительный канал 4 в качестве динамического затвора. За счет изменения диаметра соединительного канала 4, а также соотношения притока и стока веществ можно изменять рабочее давление в реакционной камере 1, которое в данном случае меняется в диапазоне 2-3 атмосферы.The existence of a critical flow rate of a two-phase medium and the dependence of the velocity of this medium on its gas content allows us to use the connecting channel 4 as a dynamic shutter. By changing the diameter of the connecting channel 4, as well as the ratio of the influx and drain of substances, it is possible to change the working pressure in the reaction chamber 1, which in this case varies in the range of 2-3 atmospheres.

Пульсирующий характер давления в реакционной камере 1 с учетом принципа Ле-Шателье создается в результате того, что при достижении критической скорости истечения начинает расти давление в камере, при этом тормозятся реакции с газовыделением, изменяется газосодержание и объем смеси, что в свою очередь отражается на скорости истечения через соединительный канал 4.The pulsating nature of the pressure in the reaction chamber 1, taking into account the Le Chatelier principle, is created as a result of the fact that when the critical expiration velocity is reached, the pressure in the chamber begins to increase, while the reaction with gas evolution is inhibited, the gas content and volume of the mixture change, which in turn affects the speed flow through the connecting channel 4.

Сжигание топлива в реакционной камере 1 осуществляется с недостатком кислорода, здесь происходит нагрев и частичное восстановление оксидов, но главная задача, решаемая в этой камере, - создание газовзвеси.The combustion of fuel in the reaction chamber 1 is carried out with a lack of oxygen, there is heating and partial reduction of oxides, but the main task solved in this chamber is the creation of a gas suspension.

Большая часть восстановительных процессов завершается в рафинирующем отстойнике. Здесь же осуществляется частичное дожигание оксида углерода до диоксида. При этом дожигание происходит внутри газошлаковой эмульсии путем подачи кислорода через фурму 6. Расход кислорода выбирается в соответствии с тепловым балансом и составляет порядка 0,2-0,3 м/с.Most of the recovery processes are completed in a refining sump. Partial afterburning of carbon monoxide to dioxide is also carried out here. In this case, the afterburning takes place inside the gas-slag emulsion by supplying oxygen through the lance 6. The oxygen consumption is selected in accordance with the heat balance and is about 0.2-0.3 m / s.

Первая основная задача - разделение железосодержащей и титаносодержащей (вместе со всеми остальными оксидами) составляющих - решается в рафинирующем отстойнике 5 (вертикальном колонном реакторе) следующим образом. Поднимающийся сквозь высокий порядка 4-5 метров слой газошлаковой эмульсии (шлаковой пены) газ по высоте теряет вертикальную составляющую скорости. При этом возрастает гравитационная составляющая, действующая на частицы конденсированной фазы. Вследствие этого содержание более тяжелых оксидов, в первую очередь оксидов железа, уменьшается по высоте снизу вверх, что позволяет выдавать обедненные оксидами железа верхние слои газошлаковой эмульсии в шлакоприемник через наклонный канал 11.The first main task - the separation of iron and titanium (together with all other oxides) components - is solved in the refining sump 5 (vertical column reactor) as follows. A layer of a gas-slag emulsion (slag foam) rising through a high order of 4-5 meters, the gas loses its vertical velocity component in height. In this case, the gravitational component acting on the particles of the condensed phase increases. As a result, the content of heavier oxides, primarily iron oxides, decreases in height from bottom to top, which allows the upper layers of gas-slag emulsion depleted in iron oxides to be emitted to the slag receiver through an inclined channel 11.

Для обеспечения удовлетворительной текучести титанистого шлака содержание оксидов железа поддерживается в пределах 5-8%, что достигается путем выбора углеродосодержащих восстановителей в соотношении 0,95 от стехиометрически необходимого для реакцииTo ensure satisfactory flow of titanium slag, the content of iron oxides is maintained in the range of 5-8%, which is achieved by choosing carbon-containing reducing agents in a ratio of 0.95 of the stoichiometrically necessary for the reaction

(FeO)+C=[Fe]+{CO}.(FeO) + C mv = [Fe] + {CO}.

Корректировка степени восстановления оксидов железа в верхних слоях шлака в случае необходимости осуществляется подачей мелкого коксика или угля через устройство 9.The adjustment of the degree of reduction of iron oxides in the upper layers of the slag, if necessary, is carried out by feeding fine coke or coal through the device 9.

Восстановленное железо, имеющее плотность приблизительно в три раза большую, чем оксиды, опускается в первый копильник 7, главным образом через периферию рафинирующего отстойника 5, в связи с тем, что из-за параболического распределения вертикальной составляющей скорости эмульсии по диаметру рафинирующего отстойника и трения в пристенных слоях здесь наблюдается отрицательная (преимущественно гравитационная) составляющая скорости тяжелых частиц восстановленного железа. Таким образом, рафинирующий отстойник 5 (вертикальный колонный реактор) одновременно играет роль сепаратора шлака, отводящегося через наклонный канал 11 в шлакоприемник 10, металла, оседающего в первом копильнике 7, и газа, который отводится через канал 12.Reduced iron, having a density approximately three times that of oxides, is lowered into the first piggy bank 7, mainly through the periphery of the refining settler 5, due to the fact that due to the parabolic distribution of the vertical component of the emulsion velocity along the diameter of the refining settler and friction in Here, a negative (mainly gravitational) component of the velocity of heavy particles of reduced iron is observed here. Thus, the refining sump 5 (vertical column reactor) simultaneously plays the role of a slag separator, which is discharged through an inclined channel 11 into a slag receiver 10, metal deposited in the first piggy bank 7, and gas, which is discharged through the channel 12.

Получающийся в первом копильнике 7 железоуглеродистый сплав с массовым расходом 2,08 кг/с имеет следующий состав, %:The iron-carbon alloy obtained in the first piggy bank 7 with a mass flow rate of 2.08 kg / s has the following composition,%:

FeFe СFROM MnMn 99,199.1 0,50.5 0,40.4

Выпускается непрерывно или периодически в емкость 18.Available continuously or intermittently in the tank 18.

Поступающий в шлакоприемник титанистый шлак с массовым расходом 1,42 кг/с имеет следующий состав, %:The titanic slag entering the slag receiver with a mass flow rate of 1.42 kg / s has the following composition,%:

FeOFeO Fe2О3 Fe 2 About 3 MnOMnO SiO2 SiO 2 CaOCao MgOMgO Al2O3 Al 2 O 3 SS P2O5 P 2 O 5 TiO2 TiO 2 8,038.03 0,000.00 1,061.06 12,5712.57 12,5412.54 5,875.87 8,668.66 1,541,54 0,130.13 49,6149.61

Шлак такого состава может служить ценным сырьем для титановой промышленности, поскольку он близок по составу к ильменитовому концентрату. Поэтому, если ставится задача выдачи этого шлака как товарного продукта, то к нижней части шлакоприемника пристыковывается валковый гранулятор 21 с конвейером 22, превращающий этот шлак в конечный продукт. На этом технологический процесс заканчивается. Подобная же технология может быть использована для обезжелезивания и обогащения ванадиевого шлака и т.п.Slag of this composition can serve as a valuable raw material for the titanium industry, since it is close in composition to ilmenite concentrate. Therefore, if the task is to issue this slag as a commercial product, then a roll granulator 21 with a conveyor 22 is attached to the bottom of the slag receiver, turning this slag into a final product. This ends the process. A similar technology can be used for iron removal and enrichment of vanadium slag, etc.

Если же ставится задача получения из этого шлака ферротитана, то к нижней части шлакоприемника пристыковывается вместо гранулятора второй копильник 13. Тогда шлак из рафинирующего отстойника 5 поступает по наклонному каналу 11 в шлакоприемник 10, в центр верхнего среза второго копильника 13. Сюда же из устройства 15 подаются мелкий коксик, ферросилиций и алюминий.If the task is to obtain ferrotitanium from this slag, then the second piggy bank 13 is docked to the bottom of the slag collector instead of the granulator. Then the slag from the refining settler 5 enters through the inclined channel 11 to the slag collector 10, to the center of the upper cut of the second piggy bank 13. To this also from the device 15 small coke, ferrosilicon and aluminum are fed.

Порядок подачи и соотношение указанных восстановителей зависит от состава получаемого ферросплава и от теплового баланса системы металл - шлак во втором копильнике 13. Избыточное тепло реакций восстановления оксидов титана алюминием и кремнием отводится через гарнисажное охлаждение второго копильника 13, а также путем подачи баластных шлаковых составляющих, содержащих оксиды кремния и алюминия.The order of supply and the ratio of these reducing agents depends on the composition of the ferroalloy and on the heat balance of the metal-slag system in the second piggy bank 13. Excess heat of the reduction reactions of titanium oxides with aluminum and silicon is removed through skull cooling of the second piggy bank 13, as well as by supplying ballast slag components containing oxides of silicon and aluminum.

Восстановленный комбинированным углероднотермическим и металлотермическим методом ферротитан с массовым расходом 0,53 кг/с, имеющий состав, %:Ferrotitanium recovered by the combined carbon-thermal and metallothermal method with a mass flow rate of 0.53 kg / s, having the composition,%:

FeFe СFROM MnMn SiSi SS PP TiTi AlAl 23,4523.45 0,200.20 0,990.99 0,970.97 0,000.00 0,020.02 74,3874.38 0,000.00

выпускается в емкость 19, непрерывно или периодически. При этом расходы коксика, ферросилиция и алюминия составляют соответственно 0,014 кг/с; 0,21 кг/с и 0,14 кг/с. Образующийся при этом алюмосиликатный шлак с массовым расходом 1,25 кг/с при непрерывном выпуске выдается через летку 17 в емкость 20, а при периодическом выпуске - вместе с ферротитаном через летку 16. Этот шлак имеет следующий состав, %:released into the tank 19, continuously or intermittently. At the same time, the costs of coke, ferrosilicon and aluminum are, respectively, 0.014 kg / s; 0.21 kg / s and 0.14 kg / s. The aluminosilicate slag formed in this process with a mass flow rate of 1.25 kg / s is discharged through a notch 17 into a container 20 during continuous discharge, and, together with ferrotitanium, is discharged through a notch 16. This slag has the following composition,%:

FeOFeO Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCao SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 MgOMgO MnOMnO P2O5 P 2 O 5 SS TiO2 TiO 2 0,050.05 0,010.01 14,7514.75 37,5537.55 32,1532.15 6,906.90 0,810.81 0,140.14 1,811.81 5,835.83

Таким образом, выше рассмотрена непрерывная комплексная технология переработки титаномагнетитовых концентратов с предельно низкими энергетическими затратами, поскольку здесь осуществляется сначала практически полное разделение железосодержащей и титаносодержащей составляющих, а затем производится комплексное углероднотермическое, силикотермическое или алюмотермическое восстановление расплавленного горячего шлака. Таким образом, нет необходимости тратить кремний и особенно алюминий на нагрев шихты, как это делается во всех известных процессах получения ферротитана и других ферросплавов. Подобная же технология может быть использована для извлечения марганца, ванадия и других элементов.Thus, the continuous complex processing technology for titanomagnetite concentrates with extremely low energy costs is considered above, since here, first, almost complete separation of the iron-containing and titanium-containing components is carried out, and then a complex carbon-thermal, silicothermic, or aluminothermic reduction of the molten hot slag is performed. Thus, there is no need to spend silicon and especially aluminum on heating the charge, as is done in all known processes for producing ferrotitanium and other ferroalloys. A similar technology can be used to extract manganese, vanadium and other elements.

Принципиальная возможность реализации способа подтверждена на опытно-промышленном агрегате производительностью 4 килограмма в секунду или 240 кг в минуту по металлосодержащей части шихты.The fundamental possibility of implementing the method is confirmed on a pilot industrial unit with a capacity of 4 kilograms per second or 240 kg per minute for the metal-containing part of the charge.

Источники информацииInformation sources

1. Х.Б.Люнген, К.Мюльхаймс, Р.Штеффен. Современное состояние процессов прямого восстановления и восстановительной плавки железных руд.// Черные металлы. 2001. №10. - С.20-35.1. H.B. Lungen, C. Mülheim, R. Steffen. The current state of the processes of direct reduction and reduction smelting of iron ores.// Ferrous metals. 2001. No. 10. - S.20-35.

2. А.Эбрле, Д.Зиука, К.Беем, В.Шеффер. Современное состояние технологии COREX и новые разработки.// Черные металлы. 2003. - №11. С.59-64.2. A. Ebrle, D. Ziuka, K. Bey, V. Scheffer. Current state of COREX technology and new developments. // Ferrous metals. 2003. - No. 11. S.59-64.

3. Роменец В.А., Вегман Е.Ф., Сакир Н.Ф. Процесс жидкофазного восстановления.// Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 1993. - №7. - С.9-19.3. Romenets V.A., Wegman E.F., Sakir N.F. The process of liquid-phase recovery. // News of universities. Ferrous metallurgy. - 1993. - No. 7. - S.9-19.

4. Алексеев Л.Ф., Гаврилюк Г.Г., Леконцев Ю.А. и др. К вопросу о выплавке ванадиевого чугуна на высокотитанистых шлаках.// Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 1997. - №3. - С.11-14.4. Alekseev L.F., Gavrilyuk G.G., Lekontsev Yu.A. and others. On the issue of smelting vanadium cast iron on high-titanium slag. / / Proceedings of universities. Ferrous metallurgy. - 1997. - No. 3. - S.11-14.

5. Тарасов А.В., Уткин Н.И. Общая металлургия// Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1997. С.471-474, 482-486.5. Tarasov A.V., Utkin N.I. General metallurgy // Textbook for universities. - M .: Metallurgy, 1997. S. 471-474, 482-486.

6. European Patent EPO 691411A1. Intentional application number: PCT/RU93/00325. Process for the continuous refining of metal and a facility for carrying out said process/V.P. Tsymbal, S.P. Mochalov, K.M. Shakirov a.e.// International publication number WO 95/18238 (06.07.1995 Gazette 1995/29).6. European Patent EPO 691411A1. Intentional application number: PCT / RU93 / 00325. Process for the continuous refining of metal and a facility for carrying out said process / V.P. Tsymbal, S.P. Mochalov, K.M. Shakirov a.e.// International publication number WO 95/18238 (07/06/1995 Gazette 1995/29).

Claims (2)

1. Способ получения металлов из рудных материалов, включающий подачу в реакционную камеру сыпучих рудных материалов, ввод кислорода и восстановителя, перевод металла и шлака в пенистую эмульсию, создание в реакционной камере повышенного пульсирующего давления в пределах 0,4-3,0 МПа и организацию истечения двухфазной среды из реакционной камеры в рафинирующий отстойник с критической скоростью для значительного отклонения системы от термодинамического равновесия, разделение в рафинирующем отстойнике металла и шлака и отвод газа через высокий слой эмульсии с определенной скоростью, отличающийся тем, что получение металлов ведут при комплексной переработке титаномагнетитовых и других природно-легированных руд и концентратов, для разделения железосодержащей составляющей и легирующих элементов, содержащихся в шихте, кислород и восстановитель вводят в реакционную камеру через встречно расположенные фурмы спутными потоками, а соотношение кислорода и восстановителя, подаваемых в реакционную камеру и рафинирующий отстойник, рассчитывают из условия получения в верхних слоях газошлаковой эмульсии содержания оксидов железа в пределах 5-8% от массы шлака и корректируют его путем дополнительной подачи мелкого коксика или угля на верхний слой эмульсии в рафинирующем отстойнике, обедненный железом шлак в виде эмульсии подают в копильник шлакоприемника, куда подают углесодержащий восстановитель в стехиометрическом соотношении, обеспечивающем полное восстановление оксида железа из подаваемого шлака, а для восстановления всех остающихся в шлаке оксидов металлов, кроме кремния и алюминия, ведут алюмотермическое или комбинированное алюмосиликотермическое восстановление путем добавки алюминия или ферросилиция в стехиометрических или избыточных над ними соотношениях в соответствии с заданным составом получаемого ферросплава или для получения в качестве заданной конечной продукции титансодержащего шлака или шлака, обогащенного легирующими элементами, его подают из шлакоприемника непосредственно на гранулятор.1. A method of producing metals from ore materials, including supplying bulk ore materials to the reaction chamber, introducing oxygen and a reducing agent, converting the metal and slag into a foamy emulsion, creating an increased pulsating pressure in the reaction chamber within 0.4-3.0 MPa and organizing the outflow of a two-phase medium from the reaction chamber into the refining sump at a critical rate for a significant deviation of the system from thermodynamic equilibrium, separation of metal and slag in the refining sump, and gas removal through high the emulsion layer at a certain speed, characterized in that the production of metals is carried out during the complex processing of titanomagnetite and other naturally-alloyed ores and concentrates, to separate the iron-containing component and alloying elements contained in the charge, oxygen and a reducing agent are introduced into the reaction chamber through opposing tuyeres by means of flowing streams, and the ratio of oxygen and reducing agent supplied to the reaction chamber and the refining settler is calculated from the conditions of preparation in the upper layers x gas-slag emulsion of the content of iron oxides in the range of 5-8% by weight of the slag and correct it by additional supply of fine coke or coal to the top layer of the emulsion in the refining sump, iron-depleted slag in the form of an emulsion is fed to the slag collector where the carbon-containing reducing agent is fed in stoichiometric a ratio that ensures the complete reduction of iron oxide from the supplied slag, and for the reduction of all metal oxides remaining in the slag, except silicon and aluminum, aluminothermic or a combination alyumosilikotermicheskoe reduction by aluminum or additives or ferrosilicon in stoichiometric excess over them ratios in accordance with a predetermined composition obtained or ferroalloy to obtain as final products a given titaniferous slag or slag enriched in alloying elements, it is fed directly from shlakopriemnika in the granulator. 2. Агрегат для получения металлов из рудных материалов, включающий сферическую реакционную камеру с устройством подачи сыпучих рудных материалов, фурму для подачи кислорода, соединительный канал, рафинирующий отстойник с фурмой, встречно расположенной с соединительным каналом, копильником с леткой для отвода металла, отличающийся тем, что для получения металлов при комплексной переработке титаномагнетитовых и других природно-легированных руд и концентратов он имеет встречно расположенные фурмы для подачи кислорода, газообразного или пылевидного восстановителя спутными потоками, последовательно с рафинирующим отстойником установлен шлакоприемник, соединенный с рафинирующим отстойником двумя каналами: нижним наклонным каналом для отвода верхних слоев газошлаковой эмульсии в нижнюю часть шлакоприемника и верхним каналом для отвода газа через верхнюю часть шлакоприемника в котел-утилизатор, при этом к нижней части шлакоприемника, в зависимости от вида конечной продукции, пристыкован второй копильник с устройством для подачи углеродсодержащего восстановителя и алюминия или ферросилиция и с леткой для выпуска металла и шлака или валковый гранулятор.2. A unit for producing metals from ore materials, including a spherical reaction chamber with a device for feeding bulk ore materials, an oxygen lance, a connecting channel, a refining settler with a lance opposite to the connecting channel, a piggy bank with a tap hole for metal removal, characterized in that to obtain metals in the complex processing of titanomagnetite and other naturally-alloyed ores and concentrates, it has counter-mounted lances for supplying oxygen, gaseous or a dust collector in satellite streams, in series with a refining sump, a slag receiver is connected to the refining sump with two channels: a lower inclined channel for removing the upper layers of the gas-slag emulsion to the lower part of the slag receiver and an upper channel for discharging gas through the upper part of the slag receiver to the boiler the bottom of the slag bin, depending on the type of final product, docked the second piggy bank with a device for supplying a carbon-containing reducing agent and Youming or ferrosilicon and taphole for the production of metal and slag or a roll granulator.
RU2004122183/02A 2004-07-19 2004-07-19 Method of production of metals from ore materials and unit for realization of this method RU2272849C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004122183/02A RU2272849C1 (en) 2004-07-19 2004-07-19 Method of production of metals from ore materials and unit for realization of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004122183/02A RU2272849C1 (en) 2004-07-19 2004-07-19 Method of production of metals from ore materials and unit for realization of this method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2272849C1 true RU2272849C1 (en) 2006-03-27

Family

ID=36388913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004122183/02A RU2272849C1 (en) 2004-07-19 2004-07-19 Method of production of metals from ore materials and unit for realization of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2272849C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453609C2 (en) * 2006-10-13 2012-06-20 Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх Method and device for obtaining molten material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453609C2 (en) * 2006-10-13 2012-06-20 Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх Method and device for obtaining molten material
US8317898B2 (en) 2006-10-13 2012-11-27 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Method and device for producing molten material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5611838A (en) Process for producing an iron melt
CA1050765A (en) Method for making steel
JP3058039B2 (en) Converter steelmaking method
US5968448A (en) Process and apparatus for producing molten pig iron
AU665071B2 (en) A method of producing molten pig iron or molten steel pre-products and a plant therefor
CN111926133A (en) Method and apparatus for smelting iron-based mineral
US5431710A (en) Method for continuously producing iron, steel or semi-steel and energy
CA1244656A (en) Processes and appparatus for the smelting reduction of smeltable materials
CA1228234A (en) Process and an arrangement for producing molten pig iron or steel pre-products
US3912501A (en) Method for the production of iron and steel
US4416690A (en) Solid matte-oxygen converting process
CA1240520A (en) Apparatus and process for reduction of metal oxides
US6685761B1 (en) Method for producing beneficiated titanium oxides
US4244732A (en) Manufacture of steel from ores containing high phosphorous and other undesirable constituents
US5948139A (en) Process for the production of molten pig iron or steel pre-products and a plant for carrying out the process
US4756748A (en) Processes for the smelting reduction of smeltable materials
AU698669B2 (en) A process for the production of molten pig iron or steel pre-products and a plant for carrying out the process
US4670049A (en) Oxygen blast furnace for direct steel making
RU2135598C1 (en) Method of producing molten pig iron or steel semiproducts and plant for its embodiment
RU2272849C1 (en) Method of production of metals from ore materials and unit for realization of this method
US6364929B1 (en) Method for reprocessing steel slags and ferriferous materials
JPH01149912A (en) Method for charging exhaust gas dust in smelting reduction furnace
RU2151197C1 (en) Method of iron smelting and unit for realization of this method
JP2730183B2 (en) Hot metal production method for recovery of rare metals
RU2618297C1 (en) Method of cast iron manufacture by the romelt process of liquid phase recovery

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110720

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120820

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180720