RU2403289C2 - Method for separating metallic iron from oxide - Google Patents

Method for separating metallic iron from oxide Download PDF

Info

Publication number
RU2403289C2
RU2403289C2 RU2007135253A RU2007135253A RU2403289C2 RU 2403289 C2 RU2403289 C2 RU 2403289C2 RU 2007135253 A RU2007135253 A RU 2007135253A RU 2007135253 A RU2007135253 A RU 2007135253A RU 2403289 C2 RU2403289 C2 RU 2403289C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
finely dispersed
sponge iron
oxide
burner
Prior art date
Application number
RU2007135253A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007135253A (en
Inventor
ШЕЕЛЕ Йоахим ФОН (SE)
ШЕЕЛЕ Йоахим ФОН
Original Assignee
Линде Аг
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 Линде Аг filed Critical Линде Аг
Publication of RU2007135253A publication Critical patent/RU2007135253A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2403289C2 publication Critical patent/RU2403289C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56Manufacture of steel by other methods
    • C21C5/567Manufacture of steel by other methods operating in a continuous way
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0026Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide in the flame of a burner or a hot gas stream
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06Treatment of liquid slag
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/04Working-up slag
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02Physical or chemical treatment of slags
    • C21B2400/022Methods of cooling or quenching molten slag
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: invention refers to separation of metallic iron from fine iron containing metallic iron reduced from iron oxide, and residual iron oxides. Invention provides conversion of fine porous low-density iron to high-density agglomerates with increased content of metallic iron, which are capable for being used as charge for steel making. For that purpose, fine porous iron is supplied to flame of oxygen fuel burner having combustion intensity providing complete melting of fine porous iron, and producing power P at least equal to P=kmin (kW), where kmin is at least 1500 kWs/kg and (kg/s) is mass flow of introduced fine porous iron, with separation of metal bearing fine porous iron into metallic and oxide parts. Then two phases are separated into molten slag and molten iron in the appropriate oven or furnace and molten iron is converted to high-density agglomerates. ^ EFFECT: method of separation of metallic iron from oxide is proposed. ^ 11 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится в общем к способу отделения металлического железа от мелкодисперсного оксида, содержащего металлическое железо, восстановленное из оксида железа, и остаточные оксиды железа, в частности, мелкодисперсный пирофорный материал, так называемое мелкодисперсное губчатое железо, которое образуется в процессе прямого восстановления железа.The present invention relates generally to a method for separating metallic iron from a finely divided oxide containing metallic iron recovered from iron oxide and residual iron oxides, in particular finely divided pyrophoric material, the so-called finely dispersed sponge iron, which is formed during direct reduction of iron.

Уровень техникиState of the art

Основным железным сырьем для изготовления стали является жидкий чугун из доменной печи, из которого получают сталь в обычных кислородных конвертерах. Основной альтернативой жидкому чугуну является так называемое железо прямого восстановления, получаемое посредством твердофазного восстановления железной руды. В последние годы достигнут большой прогресс в изготовлении железа прямого восстановления. Железо прямого восстановления поступает в цех производства стали (внутренний или внешний) или в виде так называемого губчатого железа, в которое железо прямого восстановления превращается сразу после восстановления, или в виде брикетов, например, горячего брикетированного железа.The main iron raw material for the manufacture of steel is molten iron from a blast furnace, from which steel is obtained in conventional oxygen converters. The main alternative to molten iron is the so-called direct reduction iron obtained by solid-phase reduction of iron ore. In recent years, great progress has been made in the manufacture of direct reduction iron. Direct reduction iron enters the steel production workshop (internal or external) either in the form of so-called sponge iron, into which direct reduction iron is converted immediately after reduction, or in the form of briquettes, for example, hot briquetted iron.

Губчатое железо имеет пористую структуру, которая образуется в результате удаления кислорода из исходной руды. Таким образом, губчатое железо является продуктом низкой плотности с большой внутренней металлической поверхностью, что делает его склонным к самовоспламенению, которое может начаться при попадании малого количества влаги. При окислении металлического железа влагой образуется водород, что делает хранение и транспортировку губчатого железа, в частности, морские перевозки, очень опасными из-за угрозы взрыва и экзотермических реакций. Следовательно, для транспортировки губчатого железа внешним пользователям должны приниматься специальные меры. Альтернативой является горячее брикетированное железо, получаемое посредством выгрузки горячего железа прямого восстановления из печи с восстановительной атмосферой и прессования при температуре выгрузки до получения непирофорного продукта высокой плотности.Spongy iron has a porous structure, which is formed as a result of the removal of oxygen from the original ore. Thus, sponge iron is a low-density product with a large internal metal surface, which makes it prone to self-ignition, which can begin when a small amount of moisture enters. During the oxidation of metallic iron by moisture, hydrogen is formed, which makes storage and transportation of sponge iron, in particular, sea transportation, very dangerous due to the threat of explosion and exothermic reactions. Therefore, special measures must be taken to transport sponge iron to external users. An alternative is hot briquetted iron, obtained by unloading hot direct reduced iron from a reducing atmosphere furnace and pressing at a discharge temperature to obtain a non-pyrophoric high-density product.

Побочным продуктом процесса прямого восстановления железа является мелкодисперсное губчатое железо. В процессе прямого восстановления железа, в зависимости от типа процесса, и от того, брикетируется ли губчатое железо, образуются разные количества мелкодисперсного губчатого железа в виде побочного продукта. Это мелкодисперсное губчатое железо с содержанием металлического железа в диапазоне от 5 до 90% создает некоторую проблему. Мелкодисперсный материал делится на несколько категорий качества, и мелкодисперсный материал с относительно высоким содержанием металла может продаваться на открытом рынке для использования в качестве сырья для производства стали, однако по цене, сниженной из-за его размера, и с теми же проблемами транспортировки и хранения, как и для губчатого железа обычного размера. Мелкодисперсный материал с низким содержанием металлического железа часто хранится необработанным в больших кучах. Это, конечно, создает опасность для окружающей среды, и растет давление со стороны органов государственной власти. Кроме того, такая потеря металлосодержащего материала неэкономична.A by-product of the direct iron reduction process is finely divided sponge iron. In the process of direct reduction of iron, depending on the type of process and whether sponge iron is briquetted, different amounts of finely divided sponge iron are formed as a by-product. This finely dispersed sponge iron with a metallic iron content in the range of 5 to 90% creates a problem. Fine material is divided into several quality categories, and fine material with a relatively high metal content can be sold on the open market for use as a raw material for steel production, but at a price reduced due to its size, and with the same transportation and storage problems, as with regular sized sponge iron. Fine material with a low content of metallic iron is often stored unprocessed in large heaps. This, of course, creates a danger to the environment, and pressure from government bodies is growing. In addition, such a loss of metal-containing material is uneconomical.

Известным решением проблемы транспортировки является холодное брикетирование мелкодисперсного материала. Однако оно связано с дополнительными затратами на отдельную установку для брикетирования, для него обычно требуется связующее вещество, еще более понижающее содержание металлического железа и повышающее затраты, и, кроме того, в самом процессе брикетирования образуется мелкодисперсный материал.A well-known solution to the transportation problem is the cold briquetting of finely divided material. However, it is associated with additional costs for a separate briquette installation, it usually requires a binder that further reduces the content of metallic iron and increases costs, and, in addition, finely dispersed material is formed in the briquetting process itself.

Итак, мелкодисперсное губчатое железо обычно обладает следующими свойствами:So, finely dispersed sponge iron usually has the following properties:

- слишком малый размер, делающий его непригодным для обычной обработки и способов загрузки в сталеплавильную печь;- too small a size, making it unsuitable for conventional processing and methods of loading into a steel furnace;

- часто пониженная металлизация (содержание металлического железа) по сравнению с обычным железом прямого восстановления, приводящая к повышению энергетических потребностей при сталеплавильном процессе и, в результате, к повышению стоимости и понижению производительности;- often lower metallization (metallic iron content) compared with conventional direct reduction iron, leading to an increase in energy requirements in the steelmaking process and, as a result, to an increase in cost and lower productivity;

- такая же или большая склонность к самовоспламенению по сравнению с губчатым железом обычного размера.- The same or greater tendency to self-ignition compared to a spongy iron of normal size.

Из-за этих негативных свойств мелкодисперсного губчатого железа его или продают по низкой цене не для загрузки в сталеплавильную печь, а, например, в качестве железосодержащей добавки при производстве агломерата в доменной печи, или, как уже говорилось, просто сваливают в кучи из-за его малой ценности.Due to these negative properties of finely dispersed sponge iron, it is either sold at a low price not for loading into a steelmaking furnace, but, for example, as an iron-containing additive in the production of sinter in a blast furnace, or, as already mentioned, is simply dumped into heaps due to its low value.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является предложение способа преобразования мелкодисперсного губчатого железа низкой плотности в непирофорные агломераты высокой плотности с высоким содержанием металлического железа и размером, позволяющим использовать их как шихтовый материал для изготовления стали, посредством отделения, в жидком состоянии, металлического железа от мелкодисперсного оксида, содержащего металлическое железо и оксид железа, и последующего охлаждения жидкого металлического железа до получения агломератов высокой плотности.An object of the present invention is to propose a method for converting finely dispersed low-density sponge iron into non-pyrophoric high-density agglomerates with a high content of metallic iron and a size that makes it possible to use them as a charge material for the manufacture of steel, by separating, in a liquid state, metallic iron from a finely divided oxide containing metallic iron and iron oxide, and subsequent cooling of the liquid metallic iron to obtain high otnostitsja.

Таким образом, способ предлагает решение проблем, связанных с мелкодисперсным губчатым железом, как описано выше.Thus, the method offers a solution to the problems associated with finely divided spongy iron, as described above.

Настоящее изобретение основано на том, что мелкодисперсный материал, содержащий металлическое железо и оксид железа, может подаваться непосредственно в факел горелки и плавиться в нем, позволяя осуществить разделение.The present invention is based on the fact that finely dispersed material containing metallic iron and iron oxide can be fed directly into the torch and melted in it, allowing separation.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается способ для отделения металлического железа от оксида, как сформулировано в пункте 1 формулы изобретения.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for separating metallic iron from an oxide, as set forth in claim 1.

При помощи этого способа металлическая часть мелкодисперсного материала, содержащего металлическое железо и оксид железа, может быть отделена от остального и восстановлена в виде, подходящем для использования в качестве сырья для изготовления стали в литейном производстве и т.д.Using this method, the metal part of a finely dispersed material containing metallic iron and iron oxide can be separated from the rest and restored in a form suitable for use as raw materials for the manufacture of steel in foundry, etc.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Ниже с помощью чертежей описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения.Using the drawings below, a preferred embodiment of the present invention is described.

На фиг.1 представлен схематический чертеж установки, используемой для осуществления способа согласно настоящему изобретению.Figure 1 presents a schematic drawing of the installation used to implement the method according to the present invention.

На фиг.2 представлен разрез горелки, используемой для осуществления способа согласно настоящему изобретению.Figure 2 presents a section of the burner used to implement the method according to the present invention.

На фиг.3 схематично представлен вид спереди горелки, изображенной на фиг.2.Figure 3 schematically shows a front view of the burner shown in figure 2.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Далее представлено подробное описание способа согласно настоящему изобретению. В последующем описании термин "мелкодисперсный материал" относится к материалу, подаваемому в установку. Под «мелкодисперсным материалом» подразумевается материал с частицами, имеющими диаметр менее приблизительно 10 мм, предпочтительно менее 6 мм. Этот мелкодисперсный материал является побочным продуктом процесса прямого восстановления железа, связанного с ним процесса брикетирования и т.д. Кроме того, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения содержание металла в мелкодисперсном материале составляет по меньшей мере 5%, более предпочтительно по меньшей мере 20%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 масс.%.The following is a detailed description of the method according to the present invention. In the following description, the term "fine material" refers to the material supplied to the installation. By "finely divided material" is meant a material with particles having a diameter of less than about 10 mm, preferably less than 6 mm. This finely divided material is a by-product of the direct reduction of iron, the associated briquetting process, etc. In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the metal content of the finely divided material is at least 5%, more preferably at least 20%, most preferably at least 50% by weight.

Под губчатым железом низкой плотности понимается продукт, имеющий пористую структуру с большой внутренней металлической поверхностью, являющуюся результатом удаления кислорода из исходной руды. Также железные агломераты высокой плотности представляют собой продукт, в котором плотность отдельных агломератов выше, чем приблизительно 7.By sponge iron of low density is meant a product having a porous structure with a large internal metal surface, which is the result of the removal of oxygen from the original ore. Also, high density iron agglomerates are a product in which the density of individual agglomerates is higher than about 7.

На фиг.1 представлен общий вид установки, в целом обозначенной позицией 10, для отделения металлического железа от мелкодисперсного оксида, содержащего металлическое железо и оксид железа. Установка сооружена вокруг горелки 20, установленной в боковой стенке печи 30. Горелка является так называемой кислородно-топливной горелкой, и, таким образом, топливо к ней поступает по первой подводящей линии 21, а кислород по второй подводящей линии 22. Под кислородом здесь понимается газ с содержанием O2 выше 21% и предпочтительно так называемый технический кислород с содержанием О2 приблизительно 90-100%.Figure 1 presents a General view of the installation, generally indicated by 10, for separating metallic iron from a finely divided oxide containing metallic iron and iron oxide. The installation is built around the burner 20 installed in the side wall of the furnace 30. The burner is the so-called oxygen-fuel burner, and thus the fuel is supplied to it through the first supply line 21, and oxygen through the second supply line 22. Here, oxygen is understood as gas with an O 2 content above 21% and preferably so-called technical oxygen with an O 2 content of about 90-100%.

Мелкодисперсный материал поступает в горелку по третьей подводящей линии 23. Третья подводящая линия 23 соединяется с каким-либо устройством подачи, в целом обозначенным позицией 40.Finely dispersed material enters the burner through the third supply line 23. The third supply line 23 is connected to any feed device, generally indicated at 40.

Согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1, камера печи 30 является отдельным агрегатом, имеющим закрывающийся выпуск 32, расположенный рядом с нижней частью агрегата, для выпуска расплавленного железа, выделенного данным способом, или, альтернативно, выпускное отверстие 38, предпочтительно сифонного типа, для непрерывного выпуска жидкого железа. Камера имеет отдельное выпускное отверстие 39 для непрерывного или порционного выпуска жидкого шлака.According to the embodiment of the invention shown in FIG. 1, the furnace chamber 30 is a separate unit having a closing outlet 32 located adjacent to the lower part of the unit for discharging molten iron separated by this method, or, alternatively, an outlet 38, preferably a siphon type , for continuous release of liquid iron. The chamber has a separate outlet 39 for continuous or batch discharge of liquid slag.

Установка согласно одному из вариантов осуществления изобретения содержит так же водяную ванну для охлаждения жидкого железа до получения агломератов высокой плотности и устройство 60 для разгрузки продукта из охлаждающей ванны. Для получения агломератов подходящего размера и формы предусмотрено устройство 51 для разделения выходящего потока жидкого металла на капли подходящего размера, причем это устройство может иметь конструкцию согласно известным опубликованным способам.An apparatus according to one embodiment of the invention also contains a water bath for cooling liquid iron to obtain high density agglomerates and a device 60 for unloading the product from the cooling bath. To obtain agglomerates of a suitable size and shape, a device 51 is provided for separating the liquid metal effluent into droplets of a suitable size, which device may be constructed according to known published methods.

Первый вариант осуществления горелки 20, по существу известной, будет подробно описан ниже в связи с фиг.2 и 3, причем на фиг.2 представлена в разрезе передняя часть горелки, и на фиг.3 представлен вид спереди. Эта горелка выполнена с возможностью использования с газовым топливом, таким как пропан, природный газ или бутан, или с жидким топливом.The first embodiment of the burner 20, essentially known, will be described in detail below in connection with FIGS. 2 and 3, wherein FIG. 2 is a sectional view of the front of the burner and FIG. 3 is a front view. This burner is adapted for use with gas fuels such as propane, natural gas or butane, or with liquid fuels.

Горелка 20 содержит главную часть 24, с которой соединены подающие линии 21-23, показанные на фиг.1. Часть 24 имеет по существу круглое сечение, как видно на фиг.3, где более подробно показана конфигурация подающих линий 21-23. Топливо подается по первой подающей линии 21, образованной шестью равноудаленными трубами 21a-f, расположенными на постоянном расстоянии от центральной оси главной части 24. Кислород подается по кольцеобразной наружной части 22 и, таким образом, окружает топливо, поступающее по трубам 21a-f. Наконец, мелкодисперсный материал поступает по трубе 23, расположенной по центральной оси горелки.The burner 20 comprises a main part 24, to which the supply lines 21-23, shown in FIG. 1, are connected. Part 24 has a substantially circular cross section, as can be seen in FIG. 3, where the configuration of the supply lines 21-23 is shown in more detail. Fuel is supplied through a first supply line 21 formed by six equidistant pipes 21a-f located at a constant distance from the central axis of the main part 24. Oxygen is supplied along the annular outer part 22 and, thus, surrounds the fuel entering through the pipes 21a-f. Finally, the finely dispersed material enters through a pipe 23 located along the central axis of the burner.

Как уже было сказано, горелка 20 установлена в боковой стенке печи 30. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения горелка может быть наклонной, т.е. может располагаться под разными углами к горизонтали и вертикали. Различная ориентация может использоваться для получения желаемых характеристик процесса горения.As already mentioned, the burner 20 is installed in the side wall of the furnace 30. According to a preferred embodiment of the present invention, the burner may be inclined, i.e. can be located at different angles to the horizontal and vertical. Different orientations can be used to obtain the desired characteristics of the combustion process.

Ниже подробно описывается способ отделения металлического железа от мелкодисперсного оксида, содержащего металлическое железо и оксид железа.The method for separating metallic iron from a finely divided oxide containing metallic iron and iron oxide is described in detail below.

Мелкодисперсный материал переносится от устройства подачи 40 к горелке 20 при помощи любого подходящего средства, такого как инертный или восстановительный газ-носитель. Скорость, с которой мелкодисперсный материал поступает в горелку, определяется конкретным применением.Finely dispersed material is transferred from the feeder 40 to the burner 20 by any suitable means, such as an inert or reducing carrier gas. The speed with which the finely dispersed material enters the burner is determined by the particular application.

Работа кислородно-топливной горелки 20 регулируется количеством топлива и кислорода, поступающих по первой и второй подающим линиям 21 и 22, соответственно. Подающие линии соединяются с источниками топлива и кислорода (не показаны), как обычно.The operation of the oxygen-fuel burner 20 is controlled by the amount of fuel and oxygen supplied through the first and second supply lines 21 and 22, respectively. Feeding lines are connected to fuel and oxygen sources (not shown), as usual.

Топливо, такое как нефть или газ, поступает в подающие трубы 21a-f, см. фиг.3, в то время как кислородная «оболочка» поступает через кольцеобразную подающую зону 22. Кислородно-топливная смесь создает факел 25 со свойствами, такими как длина, температура и т.д., которые регулируются скоростью подачи топлива и кислорода. Чем выше содержание кислорода, тем выше температура, которая теоретически может достигать температуры пламени приблизительно 2000°С или более. Таким образом, мелкодисперсный материал инжектируется в центральную часть факела.Fuel, such as oil or gas, enters the feed pipes 21a-f, see FIG. 3, while the oxygen “shell” enters through the annular feed zone 22. The oxygen-fuel mixture creates a torch 25 with properties such as length , temperature, etc., which are regulated by the feed rate of fuel and oxygen. The higher the oxygen content, the higher the temperature, which theoretically can reach a flame temperature of approximately 2000 ° C or more. Thus, finely dispersed material is injected into the central part of the flame.

Как видно на фиг.2, мелкодисперсный материал инжектируется в факел 25, где он полностью расплавляется, таким образом, позволяя разделить металлосодержащий мелкодисперсный материал на металлическую и окисную части. Разделение металла и оксида на две объемные фазы, как описано ниже, осуществляется благодаря тенденции систем к понижению их общей поверхностной энергии и благодаря разнице в плотности двух фаз.As can be seen in figure 2, the finely dispersed material is injected into the torch 25, where it is completely melted, thus allowing to separate the metal-containing finely dispersed material into metal and oxide parts. The separation of metal and oxide into two bulk phases, as described below, is due to the tendency of the systems to lower their total surface energy and due to the difference in the density of the two phases.

Плавка регулируется посредством нескольких параметров, из которых можно назвать температуру и скорость факела 25, стехиометрию, т.е. отношение окисляющего газа к дополнительному топливу, содержание кислорода в окисляющем газе, скорость подачи кислорода и дополнительного топлива, скорость введения мелкодисперсного материала и его характеристики, время прохождения мелкодисперсного материала через факел, и характеристики и конфигурация горелки, такая как наклон.The melting is regulated by several parameters, from which the temperature and speed of the torch 25, stoichiometry, i.e. the ratio of the oxidizing gas to the additional fuel, the oxygen content of the oxidizing gas, the oxygen and additional fuel supply rate, the rate of introduction of the finely divided material and its characteristics, the passage time of the finely dispersed material through the torch, and the characteristics and configuration of the burner, such as a slope.

Необходимая минимальная мощность для работы горелки рассчитывается по формулеThe required minimum power for the burner is calculated by the formula

Р=kmin·θ (кВт),P = k min · θ (kW),

где kmin - по меньшей мере 1500 кВт·с/кг и предпочтительно kmin равно 2500 кВт·с/кг, иwhere k min is at least 1500 kW · s / kg and preferably k min is equal to 2500 kW · s / kg, and

θ (кг/с) - массовый расход вводимого мелкодисперсного материала.θ (kg / s) is the mass flow rate of the introduced fine material.

Признаком работы горелки является то, что напряженность горения факела горелки, определяемая как мощность горелки, деленная на площадь наименьшего круга, окружающего основание факела, составляет по меньшей мере 10 кВт/см2, и предпочтительно указанная напряженность горения составляет по меньшей мере 20 кВт/см2.A sign of the operation of the burner is that the burning intensity of the torch of the burner, defined as the power of the burner divided by the area of the smallest circle surrounding the base of the torch, is at least 10 kW / cm 2 , and preferably the specified combustion voltage is at least 20 kW / cm 2 .

Расплавленные капли падают на дно печи 30, где они добавляются к жидкой шихте. Как видно на фиг.1, шихта делится на верхний слой 34 и нижний слой 36. В верхнем слое окисная часть материала, поступившего в печь, собирается в виде жидкого шлака, в то время как жидкая металлическая часть собирается в нижнем слое 36. Таким образом, и металлическая, и окисная части, могут удаляться из печи 30 отдельными выходящими потоками для последующей раздельной обработки. Эта последующая обработка предпочтительно включает в себя гранулирование металлической части посредством охлаждения капель железа в водяной ванне, в результате которого образуются куски высокой плотности, причем по меньшей мере 90% кусков высокой плотности имеют предпочтительный размер 10-40 мм. Охлаждение предпочтительно осуществляется с использованием оборудования согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг.1, но специалисту понятно, что подобное гранулирование может осуществляться также с использованием любого другого средства, такого как сухое гранулирование.The molten droplets fall to the bottom of the furnace 30, where they are added to the liquid charge. As can be seen in FIG. 1, the charge is divided into an upper layer 34 and a lower layer 36. In the upper layer, the oxide part of the material entering the furnace is collected in the form of liquid slag, while the liquid metal part is collected in the lower layer 36. Thus , and the metal and oxide parts can be removed from the furnace 30 by separate effluents for subsequent separate processing. This post-treatment preferably includes granulating the metal part by cooling the droplets of iron in the water bath, resulting in high density chunks, with at least 90% of the high density chunks having a preferred size of 10-40 mm. Cooling is preferably carried out using equipment according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, but one skilled in the art will appreciate that similar granulation can also be carried out using any other means, such as dry granulation.

Способ позволяет обработать шлак, выходящий из процесса в жидком состоянии, для последующего использования, например, в качестве железосодержащего сырья, которое может улучшаться или непосредственно использоваться в качестве шлакового сырья, в качестве агента, формирующего шлак, в качестве материала для отсыпки дорожного полотна и т.д., причем обработка включает в себя такие меры, как гранулирование, медленное охлаждение или смешивание шлака, например, с известью или известняком для изготовления шлакообразующего продукта и т.д.The method allows to process slag leaving the process in a liquid state, for subsequent use, for example, as iron-containing raw materials, which can be improved or directly used as slag raw materials, as a slag forming agent, as a material for filling road pavement, and t .d., and the processing includes measures such as granulation, slow cooling or mixing of the slag, for example, with lime or limestone for the manufacture of a slag-forming product, etc.

В своей основной форме способ согласно настоящему изобретению не содержит никаких активных средств для осуществления химического превращения. Таким образом, способ в основном отделяет металлическое железо от оксида в мелкодисперсном материале, содержащем металлическое железо и оксид железа. Однако предпочтительно имеется возможность добавления углеродосодержащего материала вместе с мелкодисперсным материалом и/или проведения плавки подстехиометрически, в результате чего осуществляется восстановление оксида железа, содержащегося в мелкодисперсном материале.In its basic form, the method according to the present invention does not contain any active agents for carrying out chemical conversion. Thus, the method mainly separates metallic iron from oxide in a finely divided material containing metallic iron and iron oxide. However, it is preferable to add carbon-containing material together with the finely dispersed material and / or to conduct melting at a sub-stoichiometry, resulting in the reduction of iron oxide contained in the finely dispersed material.

Углеродосодержащий материал может также добавляться или к «горячему остатку» жидкого железа, остающегося в печи после выгрузки металлической части шихты, или инжектироваться/загружаться в соответствующем виде отдельно в технологическую камеру. Этот восстановительный процесс увеличивает выход железа от общего процесса. Следует заметить, что в зависимости от рабочих условий и свойств мелкодисперсного материала, добавление углеродосодержащего материала может использоваться также для повышения содержания углерода в металлическом продукте, повышающего его ценность.The carbon-containing material can also be added either to the “hot residue” of liquid iron remaining in the furnace after unloading the metal part of the charge, or injected / loaded in an appropriate form separately into the process chamber. This reduction process increases the yield of iron from the overall process. It should be noted that, depending on the operating conditions and the properties of the finely dispersed material, the addition of carbon-containing material can also be used to increase the carbon content in a metal product, which increases its value.

Мелкодисперсный материал может содержать некоторое количество углерода, иногда приблизительно до 4%. Этот углерод обычно содержится в виде карбида железа (Fe3C). Обычно необходимое количество добавляемого углеродосодержащего материала при применении способа согласно изобретению зависит от уровня содержания углерода в мелкодисперсном материале.Fine material may contain some carbon, sometimes up to about 4%. This carbon is usually found in the form of iron carbide (Fe 3 C). Typically, the required amount of added carbon-containing material when applying the method according to the invention depends on the level of carbon in the finely divided material.

Здесь описан предпочтительный вариант осуществления способа согласно настоящему изобретению. Специалисту ясно, что в него могут вноситься изменения в рамках, определенных прилагаемой формулой изобретения. Также, хотя мелкодисперсный материал описывается как в основном сухой, согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения мелкодисперсный материал образует часть суспензии, которая может состоять из мелкодисперсного губчатого железа, смешанного с органической жидкостью. Кроме того, здесь представлен отдельный печной агрегат. Способ согласно настоящему изобретению равным образом применим с другими типами печей, такими как электродуговые печи, индукционные печи, отражательные печи, электрические печи, доменные печи, вагранки, карусельные печи, конвертеры и т.д.A preferred embodiment of the method according to the present invention is described herein. The specialist is clear that it may be amended within the framework defined by the attached claims. Also, although the fine material is described as substantially dry, according to an alternative embodiment of the present invention, the fine material forms part of a suspension, which may consist of fine sponge iron mixed with an organic liquid. In addition, a separate furnace unit is presented here. The method according to the present invention is equally applicable to other types of furnaces, such as electric arc furnaces, induction furnaces, baffle furnaces, electric furnaces, blast furnaces, cupola furnaces, rotary kilns, converters, etc.

Также в описанном варианте осуществления горелка расположена в боковой стенке печи. Однако понятно, что возможны другие соответствующие положения, например, в верхней части печи. В таком случае можно инжектировать мелкодисперсный материал, например, между тремя факелами горелки.Also in the described embodiment, the burner is located in the side wall of the furnace. However, it is understood that other relevant positions are possible, for example, in the upper part of the furnace. In this case, finely dispersed material can be injected, for example, between three torches of the burner.

В документе представлена горелка определенной конфигурации. Понятно, что может использоваться горелка любой подходящей конфигурации, с другим количеством труб и т.д.The document presents a burner of a specific configuration. It is understood that a burner of any suitable configuration can be used, with a different number of pipes, etc.

Claims (11)

1. Способ преобразования мелкодисперсного губчатого железа низкой плотности в агломераты высокой плотности с увеличенным содержанием металлического железа, пригодные для использования в качестве шихты для производства стали, который включает подачу мелкодисперсного губчатого железа в факел кислородно-топливной горелки, имеющей напряженность горения, обеспечивающую полное расплавление мелкодисперсного губчатого железа, и вырабатывающей мощность Р, по меньшей мере равную P=kmin·θ (кВт), где kmin составляет по меньшей мере 1500 кВт·с/кг и θ (кг/с) представляет собой массовый расход вводимого мелкодисперсного губчатого железа, с осуществлением разделения металлосодержащего мелкодисперсного губчатого железа на металлическую и окисную части, разделение двух фаз на жидкий шлак и жидкое железо в соответствующей печи или камере и преобразование жидкого железа в агломераты высокой плотности.1. A method of converting finely dispersed sponge iron of low density into high density agglomerates with an increased content of metallic iron, suitable for use as a charge for the production of steel, which comprises supplying finely dispersed sponge iron to a torch of an oxygen-fuel burner having a combustion tension that ensures complete melting of finely dispersed sponge iron, and generating power P, at least equal to P = k min · θ (kW), where k min is at least 1500 kW · s / kg and θ ( kg / s) represents the mass flow rate of the introduced finely dispersed sponge iron, with the separation of the metal-containing finely dispersed sponge iron into metal and oxide parts, the separation of two phases into liquid slag and liquid iron in an appropriate furnace or chamber, and the conversion of liquid iron into high-density agglomerates. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит дополнительную стадию обработки жидкого шлака для последующего использования.2. The method according to claim 1, characterized in that it contains an additional stage of processing liquid slag for subsequent use. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что жидкое железо превращают в агломераты высокой плотности посредством разделения выходящего потока жидкого железа на капли подходящего размера и последующего охлаждения этих капель в охлаждающей среде.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid iron is converted into high density agglomerates by separating the output liquid iron stream into droplets of a suitable size and subsequent cooling of these drops in a cooling medium. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что по меньшей мере 90% полученных кусков высокой плотности имеют размер от 10 до 40 мм.4. The method according to claim 3, characterized in that at least 90% of the obtained pieces of high density have a size of from 10 to 40 mm 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что мелкодисперсное губчатое железо имеет диаметр меньше, чем приблизительно 10 мм, и предпочтительно меньше 6 мм.5. The method according to claim 1, characterized in that the finely dispersed sponge iron has a diameter of less than about 10 mm, and preferably less than 6 mm 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что мелкодисперсное губчатое железо является побочным продуктом от процесса прямого восстановления железа.6. The method according to claim 1, characterized in that finely dispersed sponge iron is a by-product of the direct reduction of iron. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание металла в мелкодисперсном губчатом железе составляет по меньшей мере 5%, более предпочтительно по меньшей мере 20% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 50 мас.%.7. The method according to claim 1, characterized in that the metal content in the finely dispersed spongy gland is at least 5%, more preferably at least 20% and most preferably at least 50 wt.%. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что не включает активные средства для осуществления химического превращения.8. The method according to claim 1, characterized in that it does not include active agents for the implementation of chemical conversion. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что вместе с мелкодисперсным губчатым железом добавляют углеродосодержащий материал для увеличения выхода железа и/или увеличения содержания углерода в металлическом продукте.9. The method according to claim 1, characterized in that together with finely dispersed sponge iron, carbon-containing material is added to increase the yield of iron and / or increase the carbon content in the metal product. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что горелка вырабатывает мощность Р, по меньшей мере равную P=kmin·θ (кВт), где kmin составляет по меньшей мере 2500 кВт·с/кг и θ (кг/с) представляет собой массовый расход инжектируемого мелкодисперсного губчатого железа.10. The method according to claim 1, characterized in that the burner generates a power P of at least equal to P = k min · θ (kW), where k min is at least 2500 kW · s / kg and θ (kg / s ) represents the mass flow rate of the injected finely dispersed sponge iron. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что напряженность горения факела, определяемая как мощность горелки, деленная на площадь наименьшего круга, окружающего основание факела, составляет по меньшей мере 10 кВт/см2, предпочтительно по меньшей мере 20 кВт/см2. 11. The method according to claim 1, characterized in that the flame burning intensity, defined as the burner power divided by the area of the smallest circle surrounding the base of the flame, is at least 10 kW / cm 2 , preferably at least 20 kW / cm 2 .
RU2007135253A 2005-04-08 2006-04-03 Method for separating metallic iron from oxide RU2403289C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0500782-8 2005-04-08
SE0500782 2005-04-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007135253A RU2007135253A (en) 2009-05-20
RU2403289C2 true RU2403289C2 (en) 2010-11-10

Family

ID=37073737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007135253A RU2403289C2 (en) 2005-04-08 2006-04-03 Method for separating metallic iron from oxide

Country Status (3)

Country Link
RU (1) RU2403289C2 (en)
WO (1) WO2006107256A1 (en)
ZA (1) ZA200708105B (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AP2010005222A0 (en) 2007-09-14 2010-04-30 Barrick Gold Corp Process for recovering platinum group metals usingreductants
EP2664681A1 (en) * 2012-05-16 2013-11-20 Siemens VAI Metals Technologies GmbH Method and device for inserting particulate material into the fluidised bed of a reduction unit
EP3220083A1 (en) 2016-03-16 2017-09-20 Linde Aktiengesellschaft Treatment of particulate waste
EP3220084A1 (en) 2016-03-16 2017-09-20 Linde Aktiengesellschaft Treatment of particulate waste
CN112063836A (en) * 2020-10-27 2020-12-11 芜湖海创实业有限责任公司 Electroplating sludge treatment system and method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1154817B (en) * 1957-04-27 1963-09-26 Ontario Research Foundation Process for reducing iron ore by introducing finely crushed iron ore, flux, fuel, oxygen and / or air through burners into a reaction chamber
US3888956A (en) * 1968-02-05 1975-06-10 Uddeholms Ab Method of making granulate
NO172570C (en) * 1991-07-08 1993-08-11 Elkem As PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF GRANULATES
DE4310931C2 (en) * 1993-04-02 1999-04-15 Air Prod Gmbh Method and device for disposing of dusts by burning / slagging in a cupola furnace
AT406482B (en) * 1995-07-19 2000-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen METHOD FOR THE PRODUCTION OF LIQUID PIPE IRON OR STEEL PRE-PRODUCTS AND SYSTEM FOR IMPLEMENTING THE METHOD
AT403696B (en) * 1996-06-20 1998-04-27 Voest Alpine Ind Anlagen MELTING CARBURETTOR AND SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF A METAL MELT
AT404362B (en) * 1996-12-17 1998-11-25 Voest Alpine Ind Anlagen METHOD AND MELTING CARBURETOR FOR PRODUCING LIQUID METAL
SE518531C2 (en) * 2000-05-05 2002-10-22 Aga Ab Methods for recycling metals
SE522953C2 (en) * 2001-02-22 2004-03-16 Aga Ab Method and apparatus for treating sludge by means of a burner

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007135253A (en) 2009-05-20
WO2006107256A1 (en) 2006-10-12
ZA200708105B (en) 2008-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4874427A (en) Methods for melting and refining a powdery ore containing metal oxides
JPS61502899A (en) Continuous steel making process and equipment
US4430117A (en) Production of steel
US20020005089A1 (en) Method of and apparatus for manufacturing the metallic iron
WO2010117008A1 (en) Method for producing metallic iron
US6503289B2 (en) Process for manufacturing molten metal iron
WO1988006190A1 (en) Method and furnace for making iron-carbon intermediate products for steel production
JP2001506315A (en) Direct reduction of metal oxide nodules
CN102187001A (en) Method for processing solid or molten materials
RU2403289C2 (en) Method for separating metallic iron from oxide
US4756748A (en) Processes for the smelting reduction of smeltable materials
FR2532661A1 (en) PROCESS FOR MANUFACTURING FERROSILICIUM
US20140251084A1 (en) Methods and systems for reducing chromium containing raw material
US6989043B2 (en) Method and an apparatus for recovery of metals
GB2115011A (en) Improvements in or relating to a process for melting and/or refining steel
KR101842092B1 (en) Direct Reduced Copper Apparatus and Method therefor
AU716617B2 (en) Process for making pig iron
RU2678557C2 (en) Metallurgical furnace
US3832158A (en) Process for producing metal from metal oxide pellets in a cupola type vessel
MXPA02000108A (en) Method for producing melt iron.
MXPA97007698A (en) Procedure to make arra
JP2005281749A (en) Smelting reduction process for metallic-oxide-containing ore
JP5103915B2 (en) Method for producing reduced metal
KR102353438B1 (en) Molten ore to be recycled and method for fabricating the same
JP2666396B2 (en) Hot metal production method

Legal Events

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

Effective date: 20120404