RU2318024C1 - Method of the non-coke reprocessing of the mining raw with production of the vanadium-alloyed steel - Google Patents
Method of the non-coke reprocessing of the mining raw with production of the vanadium-alloyed steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2318024C1 RU2318024C1 RU2006112387/02A RU2006112387A RU2318024C1 RU 2318024 C1 RU2318024 C1 RU 2318024C1 RU 2006112387/02 A RU2006112387/02 A RU 2006112387/02A RU 2006112387 A RU2006112387 A RU 2006112387A RU 2318024 C1 RU2318024 C1 RU 2318024C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metallization
- furnace
- gasifier
- sulfur
- coal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к процессам металлизации и электросталеплавильному производству.The invention relates to metallurgy, in particular to metallization processes and electric steel production.
Известны способы прямого легирования стали и сплавов, при которых легирующие элементы поступают непосредственно из первородного природного сырья (концентраты, агломераты, окатыши [1-3]). При этом используется газификатор, работающий в смешанном режиме - с одновременным получением горячих восстановительных газов для целей металлизации исходного сырья и полупродукта - чугуна. Далее металлизированное сырье, имеющее в своем составе легирующие элементы - ванадий, никель и др. вместе с природно-легированным чугуном подается в электропечь для получения готового продукта легированной стали (ванадием) или сплава (ферроникель). Однако недостатком этого способа является применение в качестве единственного источника энергии угля для проведения процесса газификации и получения чугуна. Известно, что содержащиеся в угле в значительном количестве фосфор и сера при этом процессе переходят в металл и газовую фазу, что создает экологические проблемы и ухудшает качество металла.Known methods for the direct alloying of steel and alloys, in which the alloying elements come directly from the original natural raw materials (concentrates, agglomerates, pellets [1-3]). In this case, a gasifier operating in a mixed mode is used - with the simultaneous production of hot reducing gases for metallization of the feedstock and the intermediate product - cast iron. Further, metallized raw materials containing alloying elements - vanadium, nickel, etc., together with naturally-alloyed cast iron are fed into an electric furnace to obtain the finished product of alloy steel (vanadium) or alloy (ferronickel). However, the disadvantage of this method is the use of coal as the sole source of energy for the gasification process and the production of pig iron. It is known that phosphorus and sulfur contained in coal in a significant amount pass into the metal and gas phase during this process, which creates environmental problems and affects the quality of the metal.
Таким образом, известен способ прямого легирования стали ванадием [1], который наиболее близок к предлагаемому изобретению и принят за аналог. Однако недостатком этого способа является использование угля в качестве единственного источника энергии для процесса газификации. Это обуславливает появление значительных количеств серы и фосфора в восстановительном газе и чугуне, что ухудшает экологическую ситуацию и качество металла и усложняет технологию плавки в электропечи. Кроме того, для получения необходимого количества тепла в газификаторах используется кислород, подаваемый через верхние фурмы для дожигания оксида углерода. Это снижает восстановительный потенциал восстановительных газов, замедляет процесс металлизации, уменьшает степень металлизации, и как следствие, приводит к увеличению времени плавления в дуговой электропечи.Thus, a known method of direct alloying of steel with vanadium [1], which is closest to the proposed invention and adopted as an analogue. However, the disadvantage of this method is the use of coal as the sole source of energy for the gasification process. This causes the appearance of significant amounts of sulfur and phosphorus in the reducing gas and cast iron, which worsens the environmental situation and the quality of the metal and complicates the technology of smelting in an electric furnace. In addition, to obtain the required amount of heat in the gasifiers, oxygen is used, supplied through the upper tuyeres for the afterburning of carbon monoxide. This reduces the reduction potential of the reducing gases, slows down the metallization process, reduces the degree of metallization, and as a result, leads to an increase in the melting time in an electric arc furnace.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение улучшения качества легированного металла, снижение выбросов сернистых газов в атмосферу при прямом легировании стали и сплавов, увеличение производительности установки. Эта задача решается следующим образом.The technical task of the invention is to provide improved quality of the alloyed metal, reducing emissions of sulfur dioxide in the atmosphere with direct alloying of steel and alloys, increasing the productivity of the installation. This problem is solved as follows.
Используется способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали, включающий получение горячих восстановительных газов и чугуна в газификаторе при температуре 850-1050°С путем газификации угля, загрузку сырья и подачу горячих восстановительных газов в шахтную печь для металлизации, металлизацию и последующую плавку металлизованного сырья в дуговой электропечи, отличающийся тем, что необходимую температуру в газификаторе поддерживают путем дополнительного электрического нагрева, причем до 70% подводимой энергии составляет подвод электроэнергии.A method is used for cokeless processing of ore raw materials to produce vanadium-alloyed steel, which includes the production of hot reducing gases and cast iron in a gasifier at a temperature of 850-1050 ° C by coal gasification, loading of raw materials and supply of hot reducing gases to a shaft furnace for metallization, metallization and subsequent melting of metallized raw materials in an electric arc furnace, characterized in that the required temperature in the gasifier is maintained by additional electric heating, and up to 70% th power of the electricity supply.
Процесс газификации для получения восстановительного газа для целей металлизации сырья осуществляется в газификаторе, работающем таким образом на двух источниках энергии - электрической и энергии угля. При этом затраты энергии на нагрев и плавление исходных материалов газификатора, работающего с использованием жидкой барботирующей, шлаковой ванны или с коксовой насадкой, компенсируются с использованием электрической энергии, а углесодержащие материалы используются лишь для получения восстановительного газа и восстановления исходных рудных материалов. Расчеты показывают, что в тепловом балансе газификатора горячих восстановительных газов, работающем в смешанном режиме, до 70% подводимой энергии отводится на нагрев и плавление исходных материалов (рудный концентрат, уголь, флюсы) и переходит в теплосодержание, а остальная часть энергии расходуется на получение восстановительных газов и восстановление металла из рудных материалов (эндотермические реакции). Таким образом, до 70% подводимой энергии может быть заменено на электрическую энергию. При этом расход угля (кокса) сокращается до 70%, и, соответственно, уменьшается содержание серы и фосфора в восстановительном газе и чугуне.The gasification process for producing reducing gas for the metallization of raw materials is carried out in a gasifier, working in this way on two energy sources - electric and coal energy. At the same time, the energy costs for heating and melting the raw materials of a gasifier working using a liquid bubbling, slag bath or with a coke nozzle are compensated using electric energy, and carbon-containing materials are used only to produce reducing gas and to restore the original ore materials. Calculations show that in the heat balance of the gasifier of hot reducing gases, operating in a mixed mode, up to 70% of the input energy is allocated to heating and melting of the starting materials (ore concentrate, coal, fluxes) and goes into heat content, and the rest of the energy is spent on reducing gases and metal recovery from ore materials (endothermic reactions). Thus, up to 70% of the supplied energy can be replaced by electric energy. At the same time, the consumption of coal (coke) is reduced to 70%, and, accordingly, the content of sulfur and phosphorus in the reducing gas and cast iron is reduced.
В частности, при содержании пентаоксида фосфора Р2О5 в угле 0,1% его содержание в металле без использования электроэнергии составляет в среднем 0,05-0,1%, а с использованием электрической энергии в количестве 70% по теплу содержание фосфора в металле снизится на 70% и составит примерно 0,015-0,03%.In particular, when the content of phosphorus pentoxide P 2 O 5 in coal is 0.1%, its content in the metal without the use of electricity is on average 0.05-0.1%, and with the use of electric energy in the amount of 70% by heat, the phosphorus content in metal will decrease by 70% and will be approximately 0.015-0.03%.
Это позволяет при дальнейшем поступлении металлизированного сырья (концентрат, окатыши) и чугуна в дуговую электропечь для получения легированной стали (сплава) без осложнений проводить окислительный и восстановительный период плавки, так как перевод фосфора в восстановительный период из шлака в металл будет небольшим - до 70% меньшим, чем при применении в качестве источника энергии в газификаторе только угля. При предлагаемом способе отпадает необходимость в получении дополнительной теплоты за счет частичного дожигания восстановительных газов над шлаковой ванной.This allows for the further supply of metallized raw materials (concentrate, pellets) and cast iron to an electric arc furnace to produce alloy steel (alloy) without complications to carry out the oxidative and reduction melting period, since the transfer of phosphorus in the recovery period from slag to metal will be small - up to 70% less than when using only coal as an energy source in the gasifier. With the proposed method, there is no need to obtain additional heat due to the partial afterburning of the reducing gases over the slag bath.
Применение электрической энергии в газификаторе позволяет, таким образом, отказаться от использования дожигания оксида углерода. При этом на 20% возрастает восстановительный потенциал восстановительных газов, что приводит к ускорению процесса металлизации и увеличению степени металлизации в шахтной печи. Это в свою очередь приводит к снижению длительности плавления в электропечи и увеличению производительности процесса. Кроме того, требуемый расход кислорода сокращается на 40-50%.The use of electric energy in the gasifier allows, therefore, to abandon the use of afterburning of carbon monoxide. At the same time, the reduction potential of reducing gases increases by 20%, which leads to an acceleration of the metallization process and an increase in the degree of metallization in a shaft furnace. This in turn leads to a decrease in the duration of melting in an electric furnace and an increase in the productivity of the process. In addition, the required oxygen consumption is reduced by 40-50%.
Этот способ реализуется с помощью устройства, представленного на чертеже, где ГВГ - горячий восстановительный газ; ВГ - восстановительный газ; ЭГ - экспортный газ; ηр - степень рекуперации.This method is implemented using the device shown in the drawing, where SHG is a hot reducing gas; VG - reducing gas; EG - export gas; η p - the degree of recovery.
Устройство включает электроугольный газификатор горячих восстановительных газов 1, печь для металлизации железорудного сырья (окатыши, концентрат) 2, дуговую электропечь 3, электронагревательное устройство и электроды газификатора 4, фурмы для подачи окислителя (обогащенное кислородом дутье) 5, устройство загрузки рудных материалов и угля 6, патрубок для горячих восстановительных газов 7, рекуператор второй ступени для подогрева окислителя 8, рекуператор для подогрева окислителя первой ступени 9, устройство загрузки окисленного рудного сырья в печь металлизации 10, устройство ввода восстановительных газов в печь металлизации 11, устройство выгрузки металлизированного сырья 12, электроды дуговой электропечи 13, устройство заливки чугуна в электропечь 14, устройство подачи металлизированного сырья в электропечь 15, устройство подачи металлического лома в электропечь 16, топливно-кислородные горелки 17, трубопровод отвода колошникового газа из печи металлизации - экспортного газа 18, охладитель ГВГ и очистку его от пыли 19, очистку колошникового газа от пыли 20, устройства выпуска чугуна 21 из газификатора.The device includes an electric coal gasifier for hot reducing gases 1, a furnace for metallizing iron ore (pellets, concentrate) 2, an electric arc furnace 3, an electric heating device and electrodes of a gasifier 4, tuyeres for supplying an oxidizer (oxygen-rich blast) 5, a device for loading ore materials and coal 6 , a pipe for hot reducing gases 7, a second stage recuperator for heating the oxidizer 8, a recuperator for heating the first stage oxidizer 9, an oxidized ore loading device rye into a metallization furnace 10, a device for introducing reducing gases into a metallization furnace 11, a device for unloading metallized raw materials 12, electrodes of an electric arc furnace 13, a device for casting iron into an electric furnace 14, a device for supplying metallized raw materials to an electric furnace 15, a device for supplying scrap metal to an electric furnace 16, fuel - oxygen burners 17, a pipeline for discharging blast furnace gas from a metallization furnace - export gas 18, a cooler for SHG and cleaning it from dust 19, cleaning blast furnace gas from dust 20, an exhaust device guna 21 from the gasifier.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В газификатор подаются через устройство загрузки рудные материалы, содержащие легирующий элемент, и уголь. Через фурмы в газификатор подается окислитель (обогащенный кислородом воздух). Образующиеся горячие восстановительные газы подаются через патрубок в рекуператор второй ступени нагрева, в этот же рекуператор поступает и нагретый в рекуператоре первой ступени окислитель. Охлажденный в рекуператоре восстановительный газ поступает через устройство ввода восстановительных газов в печь металлизации. Через устройство загрузки рудного сырья в печь металлизации поступает окислительное рудное сырье (окатыши), содержащее легирующий элемент. Металлизированное рудное сырье подается через устройство подачи металлизированного рудного сырья в электропечь. Через устройства заливки чугуна и подачи металлического лома в электропечь подается также жидкий чугун и лом. Через топливно-кислородные горелки в электропечь подаем дополнительное к электрической энергии тепло. При этом может использоваться и колошниковый экспортный газ печи металлизации. Остальная часть колошникового газа является экспортной и отводится по трубопроводу. В устройстве охлаждения и очистки горячих восстановительных газов проводится частичное охлаждение и очистка ГВГ от пыли, а в устройстве очистки колошникового газа проводится очистка колошникового газа шахтной печи от пыли. Из газификатора получаемый полупродукт (чугун) отводится через устройство выпуска чугуна.Ore materials containing an alloying element and coal are fed into the gasifier through a loading device. Through the tuyeres, an oxidizer (oxygen enriched air) is supplied to the gasifier. The resulting hot reducing gases are fed through a pipe to the heat exchanger of the second heating stage, and the oxidant heated in the heat exchanger of the first stage enters the same heat exchanger. The reducing gas cooled in the recuperator enters through the reducing gas input device into the metallization furnace. Through the device for loading ore raw materials, oxidizing ore raw materials (pellets) containing an alloying element enter the metallization furnace. Metallized ore raw materials are fed through a device for supplying metallized ore raw materials to an electric furnace. Through the device for casting iron and supplying scrap metal, liquid iron and scrap are also fed into the electric furnace. Through fuel and oxygen burners, we supply heat additional to electric energy to the electric furnace. In this case, blast furnace gas export gas can also be used. The rest of the blast furnace gas is exported and discharged through the pipeline. In the cooling and purification device for hot reducing gases, partial cooling and purification of SHG from dust is carried out, and in the device for purifying blast furnace gas, blast furnace gas from the blast furnace is cleaned from dust. From the gasifier, the resulting intermediate (cast iron) is discharged through the cast iron exhaust device.
Использование данного способа позволяет уменьшить до 70% поступление серы и фосфора из угля в чугун и, соответственно, снизить содержание фосфора и серы в легируемой стали, что улучшает ее эксплуатационные свойства и снижает эксплуатационные расходы на производство стали. При этом уменьшается расход кислорода, восстановительный газ газификатора имеет больший восстановительный потенциал, что ускоряет процесс металлизации железорудного сырья и увеличивает степень металлизации. При этом также снижается расход электроэнергии в дуговой электропечи и увеличивается ее производительность. Кроме того, снижается содержание серы в отходящих газах шахтной печи металлизации.Using this method allows to reduce up to 70% the supply of sulfur and phosphorus from coal to cast iron and, accordingly, to reduce the content of phosphorus and sulfur in alloyed steel, which improves its operational properties and reduces operating costs for the production of steel. At the same time, oxygen consumption is reduced, the reducing gas of the gasifier has a greater reducing potential, which accelerates the metallization of iron ore and increases the degree of metallization. At the same time, the energy consumption in the electric arc furnace is also reduced and its productivity is increased. In addition, the sulfur content in the exhaust gases of the metallization shaft furnace is reduced.
Пример 1. По предлагаемому способу газификатор имеет размеры:Example 1. According to the proposed method, the gasifier has dimensions:
Размеры горизонтального сечения на уровне нижних фурм:Dimensions of horizontal section at the level of the lower tuyeres:
Высота:Height:
На выходе газификатора производится чугун. Соответственно, из расчета на 1 т чугуна на выходе газификатора загружается 2,16 т угля, 1682 кг руды, 11 кг извести, дутье нижних фурм 2049 кг. Необходимое тепло для нагрева и плавления исходных материалов (рудный концентрат, уголь, флюсы) обеспечивается электрическим нагревом. Энергия, расходуемая на получение восстановительных газов и восстановление металла из рудных материалов (эндотермические реакции), обеспечивается дожиганием угля. Мощность трансформатора составляет 50-140 МВ·А, сила тока составляет 30-80 кА. Число электродов три.At the gasifier outlet, cast iron is produced. Accordingly, based on 1 ton of pig iron, 2.16 tons of coal, 1682 kg of ore, 11 kg of lime, and a blow of lower tuyeres of 2049 kg are loaded at the outlet of the gasifier. The necessary heat for heating and melting of the starting materials (ore concentrate, coal, fluxes) is provided by electric heating. The energy spent on obtaining reducing gases and the recovery of metal from ore materials (endothermic reactions) is provided by the afterburning of coal. The power of the transformer is 50-140 MV · A, the current strength is 30-80 kA. The number of electrodes is three.
Таким образом на выходе газификатора получается: 1 т чугуна, 4760 м3/ч ГВГ, 494 кг шлака, 115 кг пыли. За счет электрического нагрева восстановительный потенциал восстановительных газов увеличивается на 25%.Thus, at the outlet of the gasifier, it turns out: 1 ton of cast iron, 4760 m 3 / h of SHG, 494 kg of slag, 115 kg of dust. Due to electric heating, the reduction potential of reducing gases increases by 25%.
Состав ГВГ: СО - 65%; Н2 - 23%; N2 - 12%; СО2 - 0%; Н2О - 0%.Composition of SHG: СО - 65%; H 2 - 23%; N 2 - 12%; СО 2 - 0%; H 2 O - 0%.
Используемая литератураUsed Books
1. Лисиенко В.Г., Роменец В.А., Пареньков А.Е. и др. Способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали. Патент РФ №2167944, Приоритет от 11.08.1998 г., Бюл. №15, 27.05.2001.1. Lisienko V.G., Romenets V.A., Parenkov A.E. etc. A method of coke-free processing of vanadium-containing ore raw materials to produce vanadium-alloyed steel. RF patent №2167944, Priority from 08/11/1998, bull. No. 15, 05/27/2001.
2. Пареньков А.Е., Лисиенко В.Г., Чистов В.П., Юсфин Ю.С. и др. Способ переработки никельсодержащего железорудного сырья. Патент РФ №2217505, Приоритет от 22.03.2002 г., Бюл. №33, 27.11.2003.2. Parenkov A.E., Lisienko V.G., Chistov V.P., Yusfin Yu.S. et al. Method for processing nickel-containing iron ore raw materials. RF patent No. 2217505, Priority dated March 22, 2002, Bull. No. 33, 11/27/2003.
3. Лисиенко В.Г., Файншмидт Е.М., Дружинина О.Г. Конструкционная сталь. Патент РФ №2217519, Приоритет от 6.06.2001 г., Бюл. №33, 22.11.2003.3. Lisienko V. G., Fainshmidt E. M., Druzhinina O. G. Structural steel. RF patent №2217519, Priority dated 6.06.2001, bull. No. 33, 11/22/2003.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006112387/02A RU2318024C1 (en) | 2006-04-13 | 2006-04-13 | Method of the non-coke reprocessing of the mining raw with production of the vanadium-alloyed steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006112387/02A RU2318024C1 (en) | 2006-04-13 | 2006-04-13 | Method of the non-coke reprocessing of the mining raw with production of the vanadium-alloyed steel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006112387A RU2006112387A (en) | 2007-11-10 |
RU2318024C1 true RU2318024C1 (en) | 2008-02-27 |
Family
ID=38957808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006112387/02A RU2318024C1 (en) | 2006-04-13 | 2006-04-13 | Method of the non-coke reprocessing of the mining raw with production of the vanadium-alloyed steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2318024C1 (en) |
-
2006
- 2006-04-13 RU RU2006112387/02A patent/RU2318024C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КУРУНОВ И.Ф. и др. Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа. М.: Черметинформация, 2002, с.117-129. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006112387A (en) | 2007-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2380995B1 (en) | Smelting vessel, steel making plant and steel production method | |
JP2698525B2 (en) | Smelting reduction method of metal ore | |
US4822411A (en) | Integrated steel mill arrangement | |
JP2001500243A (en) | Plants and processes for the production of metal melts | |
CN101665848B (en) | Direct steel making process for iron ore | |
EP0864658B1 (en) | Refining iron ore | |
KR940008926B1 (en) | Mill arrangement and a process of operating the same using off gases to refine pig iron | |
US4380469A (en) | Process and apparatus for continuously reducing and melting metal oxides and/or pre-reduced metallic materials | |
US4340420A (en) | Method of manufacturing stainless steel | |
EP2823073B1 (en) | Iron reduction process and equipment | |
US5431710A (en) | Method for continuously producing iron, steel or semi-steel and energy | |
CN101665849B (en) | Continuous steel making process for iron ore | |
RU2337971C1 (en) | Steel production method with usage metallised iron-ore raw materials | |
US20240344155A1 (en) | Method for producing an iron melt | |
US6582492B1 (en) | Method for producing melt iron | |
RU2318024C1 (en) | Method of the non-coke reprocessing of the mining raw with production of the vanadium-alloyed steel | |
JP2024508605A (en) | Extracted gas recovery in direct reduction process | |
RU2514241C2 (en) | Synthetic composite charge material for production of high-quality steel | |
EP0950117B1 (en) | A method for producing metals and metal alloys | |
US20240026476A1 (en) | Method and apparatus for metals, alloys, mattes, or enriched and cleaned slags production from predominantly oxide feeds | |
RU2217505C1 (en) | Method of processing nickel-bearing iron ore raw material | |
RU2167944C2 (en) | Method of coke-free processing of vanadium-containing ore materials with production of vanadium steel | |
Chatterjee | A critical appraisal of the present status of smelting reduction-Part I From blast furnace to Corex | |
RU2282665C2 (en) | Recuperative method of coke-free reworking of vanadium-containing ore raw material with direct alloying of steel with vanadium | |
RU2287017C2 (en) | Method of coke-free processing of vanadium-containing ore material for making vanadium-alloyed steel, hot metallized pellets and vanadium slag |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080414 |