RU2541239C1 - Способ переработки железосодержащих материалов в двухзонной печи - Google Patents
Способ переработки железосодержащих материалов в двухзонной печи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541239C1 RU2541239C1 RU2013135552/02A RU2013135552A RU2541239C1 RU 2541239 C1 RU2541239 C1 RU 2541239C1 RU 2013135552/02 A RU2013135552/02 A RU 2013135552/02A RU 2013135552 A RU2013135552 A RU 2013135552A RU 2541239 C1 RU2541239 C1 RU 2541239C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- iron
- melting
- melt
- reduction
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу пирометаллургической переработки железосодержащих материалов, включающий загрузку в плавильную зону двухзонной печи железосодержащих материалов, флюсующих добавок и углеродсодержащих материалов, расплавление их в барботируемом кислородсодержащим дутьем железосодержащем расплаве, дожигание отходящих из расплава горючих газов с последующей подачей расплава в восстановительную зону, в которую загружают углеродсодержащие материалы и другие шихтовые материалы, восстановление железа с образованием железоуглеродистого расплава и шлака, дожигание отходящих из ванны зоны восстановления горючих газов, раздельный выпуск продуктов плавки, при этом газы, отходящие из зон восстановления и плавления, охлаждают и очищают отдельно, причем очищенные газы плавильной зоны удаляют в вытяжную трубу, а отходящие газы зоны восстановления после охлаждения и очистки компремируют и подают в фурмы нижнего ряда зоны плавления. Обеспечивается снижение удельного расхода энергоносителей. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области черной и цветной металлургии и может быть использовано в процессах получения жидкого металла из окисленного железосодержащего сырья, техногенных отходов черной и цветной металлургии, в том числе содержащего примеси цветных металлов.
В черной металлургии известен пирометаллургический способ непрерывной переработки окисленного сырья цветных, черных металлов - процесс Ромелт [«Процесс Ромелт» / Под ред. В.А. Роменец, М.: МИСИС, Изд. дом «Руда и металлы», 2005. - 400 с.].
Шлаковая ванна печи Ромелт барботируется дутьем с содержанием кислорода 50-99%. В шлаковой ванне поддерживается температура на уровне 1400-1500°C. На поверхность шлаковой ванны подаются железосодержащие материалы, энергетический уголь, флюсующие добавки.
Уголь, попадающий на шлаковую поверхность, попадает в нижние зоны ванны, где за счет кислорода дутья происходит его горение до СО. Оксиды железа и других металлов восстанавливаются в шлаковой ванне углеродом.
Компенсация дефицита тепла в восстановительной зоне обеспечивается частичным дожиганием отходящих из ванны горючих газов кислородом дутья фурм верхнего ряда. Из практики работы печи Ромелт известно, что устойчивая работа зоны восстановления при степенях дожигания (CO2/(CO2+CO)) выше 0,85 приводит к переокислению расплава, повышению содержания железа в отвальном шлаке и может привести к вскипаниям ванны. При этом повышаются удельные расходы угля и кислорода.
К недостаткам процесса Ромелт следует отнести:
- восстановление высших оксидов железа и других металлов углеродом до CO;
- разложение части влаги шихты с использованием твердого углерода;
- малая степень полезного использования летучих угля;
- перерасход углерода угля на взаимодействие с CO2 карбонатов;
- ограничение по крупности шихтовых материалов;
- ограничение по степени дожигания отходящих из ванны газов.
Наиболее близким по технической сущности, приемам и достигаемому эффекту является «Способ переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо», патент RU 2194781 C2, опубликованный 20.12.2002 г. В технической литературе этот процесс получил название «Двухзонного процесса Ванюкова».
В соответствии с патентом, переработка окисленных руд, содержащих цветные металлы и железо, происходит в двухзонной печи. В окислительную зону через фурмы нижнего ряда подают смесь воздуха и технического кислорода. В расплав окислительной зоны загружают руду, уголь и флюсующие добавки. При переработке окисленного сырья в окислительную зону печи подают углеродсодержащий материал и кислород в количествах, необходимых для полного сгорания углерода с максимальным выделением тепла. В окислительной зоне протекают процессы горения угля до СО2, реакции восстановления гематита руды до магнетита.
В окислительной зоне происходит также разложение карбонатов флюса, испарение влаги, нагрев и расплавление шихтовых материалов. Расплав из зоны плавления передается в восстановительную зону. В ту же зону подают уголь. Компенсация дефицита тепла в восстановительной зоне обеспечивается частичным дожиганием отходящих из ванны горючих газов кислородом дутья фурм верхнего ряда.
К недостаткам способа относятся:
- повышенный расход углеродсодержащих материалов и кислорода;
- высокая окисленность железистого расплава зоны плавления;
- недостаточное использование химического тепла отходящих газов.
Перечисленные недостатки приводят к перерасходу энергоносителей и снижают производительность печи.
Техническим результатом изобретения является возможность комплексной переработки железосодержащего сырья и техногенных материалов в двухзонной печи из неподготовленного сырья и отходов с применением рядовых углей.
В плавильной зоне происходит горение угля в слое расплава, барботируемого кислородсодержащим дутьем, подаваемым через фурмы нижнего ряда. В отличие от двухзонного процесса Ванюкова, горение углерода ведут с α<1. Присутствие небольших количеств СО в отходящих из расплава зоны плавления газах позволяет избежать переокисления железистого расплава и поддерживать железо в расплаве в двухвалентном состоянии. Так же, как и в двухзонной печи Ванюкова, влага шихтовых материалов испаряется без разложения на Н2 и СО, диоксид углерода карбонатов удаляется из ванны практически без взаимодействия с углеродом угля, восстановление высших оксидов железа до FeO идет косвенным путем.
Преимуществом предлагаемого способа является также возможность переработки железосодержащих материалов и углей крупностью свыше 20 мм, шихтовых материалов повышенной влажности, смерзшихся конгломератов шихтовых материалов. В целом, единственным требованием к шихтовым материалам, поступающим в плавильную зону, является возможность дозирования и подачи в рабочую зону печи.
Подготовленный в зоне плавления железосодержащий расплав через переток передается в зону восстановления. В восстановительную зону печи загружается уголь и, при необходимости, специальные добавки. Дефицит тепла в зоне восстановления компенсируется частичным дожиганием отходящих горючих газов кислородным дутьем фурм верхнего ряда. Отходящие из зоны восстановления газы после дожигания содержат от 10 до 40% СО и от 5 до 20% Н2.
Принципиальным отличием предлагаемого способа от способа Ванюкова является то, что газы, отходящие из зон восстановления и плавления, охлаждаются и очищаются отдельно, при этом очищенные газы плавильной зоны удаляются в вытяжную трубу, а отходящие газы зоны восстановления после охлаждения и очистки компремируются и подаются в фурмы нижнего ряда зоны плавления. На фурмах нижнего ряда зоны плавления происходит окончательное дожигание СО и Н2. Выделяющееся при этом в расплаве тепло позволяет уменьшить расходы угля и кислорода в зоне плавления и существенно улучшает тепловой КПД установки.
При работе двухзонной печи на чистых по вредным примесям рудах и концентратах целесообразно поддерживать перепад давления между зонами плавления и восстановления в пределах 0,5-2,5 атм. Это позволит подавать горячий газ зоны плавления на фурмы нижнего ряда зоны плавления без промежуточного компремирования. В этом случае тепловой КПД установки становится еще выше.
Снижение перепада давления между зонами ниже 0,5 нецелесообразно, т.к. становится невозможной продувка железистого расплава зоны плавления без промежуточного компремирования. При перепадах давления выше 2,5 атм затрудняется переток расплава из зоны плавления в зону восстановления.
Пример.
Для сравнения показателей работы двухзонных печей по предлагаемому способу и по способу Ванюкова в качестве сырья выбрана смесь доменных и кислородно-конвертерных шламов.
Химический состав этих шламов является достаточно стабильным для условий работы крупных металлургических комбинатов (НЛМК, ЧерМК, ММК, ЗСМК). В настоящее время эти шламы практически не перерабатываются из-за повышенного содержания цинка и свинца, а складируются в шламовых отстойниках.
Химический состав шлама:
Feобщ=51,3%; FeO=17%; Fe2O3=54,4%; SiO2=6,7%; CaO=7,9%; ZnO=0,62%; PbO=0,11%; S=0,3%; P2O5=0,11%; С=9,2%; прочие=3,66%. Влажность шлама - 10%.
В качестве энергоносителя принят уголь энергетический, по составу близкий к Анжерскому ОС, СС.
Технический состав угля:
Wp=10%; Ac=10,8%; Vc=14%; Sc=0,4%; Сф=74,8%.
Элементный состав летучих:
С=3,66%; Н=4,3%; О=4,00%; N=2,04%.
Химический состав золы угля:
Fe2O3=10%; SiO2=54%; Al2O3=27,0%; CaO=3,8%; MgO=1,0%; P2O3=0,7%; прочие=3,5%.
Количество перерабатываемого шлама - 40 т/час. Для сравнения площадь печей принята равной 20 м2. Расход дутья на фурмы нижнего ряда принят на уровне 10000 нм3/час, содержание кислорода в дутье - 70%.
Пылеунос шихтовых материалов во всех вариантах принят на максимальном уровне - 3%. Выход чугуна по трем вариантам составил около 18,6 т/час. Содержание FeO в отвальном шлаке во всех вариантах - 3%. Показатели работы печей по трем вариантам приведены в табл.1.
Таблица 1. | |||
Показатели | Способы | ||
Двухзонный Ванюкова | Предлагаемый по п.1 | Предлагаемый по п.2 | |
1. Расход шлама, кг/т чугуна | 2090 | 2094 | 2099 |
2. Расход угля, кг/т чугуна | 910 (100%) | 695 (76,4%) | 669 (73,5%) |
3. Расход кислорода (95% O2) | 1050 (100%) | 822 (78,3%) | 750 (71,4%) |
Из табл.1 видно, что удельные расходы энергоносителей по предлагаемому способу на 24-29% ниже, чем в двухзонной печи по способу Ванюкова.
Следует отметить, что при повышении производительности печи по чугуну до 30 т/час удельные расходы энергоносителей по всем вариантам могут быть снижены на 10-20%. При этом относительная разница между вариантами остается неизменной.
В приведенном расчете в качестве железосодержащего материала принят высокозакисный железорудный материал. Не учитывалась необходимость офлюсования получаемого шлака из-за повышенной основности сталеплавильных шламов. При переработке гематитовых материалов с офлюсованием известняком разница в удельном расходе энергоносителей в предлагаемом способе по сравнению с двухзонным процессом Ванюкова - 35-40%.
Claims (1)
- Способ переработки железосодержащих материалов в двухзонной печи, включающий загрузку в плавильную зону двухзонной печи железосодержащих материалов, флюсующих добавок и углеродсодержащих материалов, расплавление их в барботируемом через фурмы нижнего ряда кислородсодержащим дутьем железосодержащем расплаве, дожигание отходящих из расплава горючих газов с последующей подачей расплава в восстановительную зону, в которую через фурмы нижнего ряда подают кислородсодержащее дутье, загружают углеродсодержащие материалы и другие шихтовые материалы, осуществление восстановления железа с образованием железоуглеродистого расплава и шлака, частичного дожигания отходящих из ванны зоны восстановления горючих газов, и проведение раздельного выпуска продуктов плавки, отличающийся тем, что газы, отходящие из зон восстановления и плавления, охлаждают и очищают отдельно, при этом очищенные газы плавильной зоны удаляют в вытяжную трубу, а отходящие газы зоны восстановления после охлаждения и очистки компремируют и подают в фурмы нижнего ряда зоны плавления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135552/02A RU2541239C1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Способ переработки железосодержащих материалов в двухзонной печи |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135552/02A RU2541239C1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Способ переработки железосодержащих материалов в двухзонной печи |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2541239C1 true RU2541239C1 (ru) | 2015-02-10 |
RU2013135552A RU2013135552A (ru) | 2015-02-10 |
Family
ID=53281490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013135552/02A RU2541239C1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Способ переработки железосодержащих материалов в двухзонной печи |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2541239C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017116275A1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-06 | National University Of Science And Technology "Misis" | Method of pig iron production using romelt liquid phase reduction process |
RU2697681C1 (ru) * | 2018-10-10 | 2019-08-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ переработки марганецсодержащего сырья |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0276032A1 (de) * | 1987-01-23 | 1988-07-27 | Metallgesellschaft Ag | Direktes Schmelzverfahren für sulfidische Erze |
RU2130975C1 (ru) * | 1994-02-17 | 1999-05-27 | Оутокумпу Энжинеринг Контракторс ОЙ | Способ взвешенной плавки сульфидного сырья |
WO2001068927A1 (en) * | 2000-03-14 | 2001-09-20 | Inco Limited | Continuous nickel matte converter for production of low iron containing nickel-rich matte with improved cobalt recovery |
RU2194781C2 (ru) * | 2000-11-28 | 2002-12-20 | Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) | Способ переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо |
RU2324751C2 (ru) * | 2006-04-27 | 2008-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Южно-Уральский никелевый комбинат" | Способ переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо |
RU2463368C2 (ru) * | 2011-03-31 | 2012-10-10 | Валентин Петрович Быстров | Способ и устройство для переработки окисленных рудных материалов, содержащих железо, никель и кобальт |
-
2013
- 2013-07-30 RU RU2013135552/02A patent/RU2541239C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0276032A1 (de) * | 1987-01-23 | 1988-07-27 | Metallgesellschaft Ag | Direktes Schmelzverfahren für sulfidische Erze |
RU2130975C1 (ru) * | 1994-02-17 | 1999-05-27 | Оутокумпу Энжинеринг Контракторс ОЙ | Способ взвешенной плавки сульфидного сырья |
WO2001068927A1 (en) * | 2000-03-14 | 2001-09-20 | Inco Limited | Continuous nickel matte converter for production of low iron containing nickel-rich matte with improved cobalt recovery |
RU2194781C2 (ru) * | 2000-11-28 | 2002-12-20 | Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) | Способ переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо |
RU2324751C2 (ru) * | 2006-04-27 | 2008-05-20 | Открытое Акционерное Общество "Южно-Уральский никелевый комбинат" | Способ переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо |
RU2463368C2 (ru) * | 2011-03-31 | 2012-10-10 | Валентин Петрович Быстров | Способ и устройство для переработки окисленных рудных материалов, содержащих железо, никель и кобальт |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017116275A1 (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-06 | National University Of Science And Technology "Misis" | Method of pig iron production using romelt liquid phase reduction process |
EA033747B1 (ru) * | 2015-12-29 | 2019-11-21 | Federal State Autonomous Educational Institution Of Higher Education National Univ Of Science And Te | Способ производства чугуна процессом жидкофазного восстановления ромелт |
RU2697681C1 (ru) * | 2018-10-10 | 2019-08-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ переработки марганецсодержащего сырья |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013135552A (ru) | 2015-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2271396C2 (ru) | Подовая плавильная печь и способ ее применения для производства железа или стали | |
Kurunov | The direct production of iron and alternatives to the blast furnace in iron metallurgy for the 21st century | |
US4006010A (en) | Production of blister copper directly from dead roasted-copper-iron concentrates using a shallow bed reactor | |
Holtzer et al. | The recycling of materials containing iron and zinc in the OxyCup process | |
US20120279353A1 (en) | System and method for producing metallic iron | |
CN111363875A (zh) | 一种利用含锌含铁固废还原回收还原铁和次氧化锌的装置及其方法 | |
EP1408124A1 (en) | Method for producing feed material for molten metal production and method for producing molten metal | |
WO2013011521A1 (en) | A method for direct reduction of oxidized chromite ore fines composite agglomerates in a tunnel kiln using carbonaceous reductant for production of reduced chromite product/ agglomerates applicable in ferrochrome or charge chrome production. | |
US8790442B2 (en) | System and method for producing metallic iron | |
JPS6260832A (ja) | 鉄鋼製造における亜鉛および/または鉛を含有する副生物の処理方法 | |
CN102191348B (zh) | 一种氧化球团法生产高品位镍及不锈钢的工艺方法和装置 | |
RU2541239C1 (ru) | Способ переработки железосодержащих материалов в двухзонной печи | |
RU2542050C1 (ru) | Способ пирометаллургической переработки железосодержащих материалов | |
RU2401873C1 (ru) | Способ переработки окисленной никелевой руды | |
CN102181776B (zh) | 一种还原球团法生产高品位镍及不锈钢的工艺方法和装置 | |
US3734717A (en) | Production of phosphorus and steel from iron-containing phosphate rock | |
KR20010040351A (ko) | 고형 폐기물을 최소화하는 효과적인 산화철의 직접환원에의한 자연친화적인 제철공정 | |
US3634069A (en) | Tin smelting | |
RU2450065C2 (ru) | Способ переработки пыли металлургического производства | |
WO2015041834A2 (en) | Steel production in a coke dry quenching system | |
RU2422538C2 (ru) | Способ металлургической многоцелевой газификации твердого топлива | |
RU2678557C2 (ru) | Металлургическая печь | |
Li et al. | Comprehensive evaluation of oxycup process for steelmaking dust treatment based on calculation of mass balance and heat balance | |
JPS61104013A (ja) | 溶融鋼からみ中に含有されている鉄の回収方法 | |
RU2448164C2 (ru) | Способ плавки оксидных материалов в кипящем шлаковом слое |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180731 |