RU2600290C2 - Способ прямого плавления сырья с высоким содержанием серы - Google Patents

Способ прямого плавления сырья с высоким содержанием серы Download PDF

Info

Publication number
RU2600290C2
RU2600290C2 RU2013144611/02A RU2013144611A RU2600290C2 RU 2600290 C2 RU2600290 C2 RU 2600290C2 RU 2013144611/02 A RU2013144611/02 A RU 2013144611/02A RU 2013144611 A RU2013144611 A RU 2013144611A RU 2600290 C2 RU2600290 C2 RU 2600290C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melting
ore
metal
cyclone
sulfur
Prior art date
Application number
RU2013144611/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013144611A (ru
Inventor
Марк Престон ДЭВИС
Родни Джеймс ДРАЙ
Жак ПИЛОТ
Хендрикус Конрад Альбертус МЕЙЕР
Original Assignee
Текнолоджикал Ресорсиз Пти. Лимитед
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
Priority claimed from AU2011901040A external-priority patent/AU2011901040A0/en
Application filed by Текнолоджикал Ресорсиз Пти. Лимитед filed Critical Текнолоджикал Ресорсиз Пти. Лимитед
Publication of RU2013144611A publication Critical patent/RU2013144611A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2600290C2 publication Critical patent/RU2600290C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0026—Making 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/006—Starting from ores containing non ferrous metallic oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0066—Preliminary conditioning of the solid carbonaceous reductant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • C21B13/023—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces wherein iron or steel is obtained in a molten state
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/08—Screw feeders; Screw dischargers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
    • C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
    • C21B2100/42—Sulphur removal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
    • C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/66—Heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2100/00—Exhaust gas
    • C21C2100/02—Treatment of the exhaust gas
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу прямого плавления металлосодержащего материала, содержащего по меньшей мере 0,2 вес. % серы с получением металлического продукта. Способ включает (а) по меньшей мере, частичное восстановление и частичное плавление металлосодержащего переплавляемого материала в плавильном циклоне и (b) полное плавление, по меньшей мере, частично восстановленного/расплавленного материала в плавильной ванне емкости прямого плавления. При этом поддерживают кислородный потенциал в плавильном циклоне на уровне, обеспечивающем степень дожигания отходящего газа из плавильного циклона, равную по меньшей мере 75%. В случае, если металлосодержащим переплавляемым материалом является железосодержащий переплавляемый материал, в плавильном циклоне поддерживают высокую температуру, равную по меньшей мере 1100°С. Изобретение обеспечивает переплавление металлосодержащего материала с высоким содержанием серы без предварительной обработки. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу плавления в плавильной ванне для прямого плавления рудоносного материала, включающему применение плавильного циклона.
В частности, хотя не исключительно, настоящее изобретение относится к способу плавления в плавильной ванне для получения железа, при котором возможно прямое принятие железосодержащих рудоносных переплавляемых материалов с высоким содержанием серы, без необходимости предварительной обработки материалов с целью удаления серы перед подачей материалов в установку прямого плавления.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известный способ прямого плавления металлосодержащего материала, такого как железосодержащие рудоносные переплавляемые материалы, который основан главным образом на плавильной ванне в качестве среды плавления и в основном относящийся к способу HIsmelt, описан в международной заявке PCT/AU 96/00197 (WO 96/31627) на имя заявителя.
Способ HIsmelt, как описано в международной заявке, в рамках прямого плавления рудоносного материала в форме железосодержащих материалов, в частности оксидов железа, и с производством расплавленного железа включает этапы:
(a) формирования ванны расплавленного железа и шлака в котле прямого плавления установки прямого плавления;
(b) инжектирования в ванну: (i) рудоносного материала, обычно оксидов железа; и (ii) твердого углеродсодержащего материала, обычно угля, который служит восстановителем оксидов железа и источником энергии; и
(с) плавления рудоносного материала в плавильной ванне с его восстановлением до железа.
Под термином «плавление» в данном случае следует понимать термическую обработку, при этом химические реакции, уменьшающие содержание оксидов металла, происходят для производства расплавленного металла.
Способ HIsmelt также включает дожигание газовых продуктов реакции, таких как CO и H2, выпускаемых из ванны, в пространстве над ванной с участием кислородсодержащего газа, обычно воздуха, и передачу тепла, образованного в результате дожигания, к ванне для внесения вклада в термическую энергию, требуемую для плавления рудоносных материалов.
Способ HIsmelt также включает формирование зоны перехода над номинальной кипящей поверхностью ванны, в которой присутствует подходящая масса поднимающихся и затем опускающихся капель или брызг и потоков расплавленного металла и/или шлака, которые обеспечивают эффективную среду для передачи к ванне тепловой энергии, образованной в результате дожигания газовых продуктов реакции над ванной.
В способе HIsmelt рудоносный материал и твердый углеродсодержащий материал инжектируют в плавильную ванну через ряд фурм для инжектирования твердых частиц (иногда называемых «соплами»), которые наклонены по отношению к вертикали для того, чтобы проходить вниз и внутрь через боковую стенку котла прямого плавления и в нижнюю область котла таким образом, чтобы доставить по меньшей мере часть твердых материалов в расплавленный слой металла на дне котла. Для способствования дожиганию газовых продуктов реакции в верхней части котла струю горячего воздуха, который может быть обогащен кислородом, вдувают в верхнюю область котла через проходящую вниз фурму для вдувания горячего воздуха. Отходящие газы, образовывающиеся в результате дожигания газовых продуктов реакции в котле, отводят из верхней области котла через трубопровод отходящих газов. Котел содержит охлаждаемые водой панели в боковой стенке и свод котла, при этом вода непрерывно циркулирует через панели в непрерывном контуре.
Способ HIsmelt обеспечивает производство больших объемов расплавленного железа посредством прямого плавления рудоносного материала в плавильной ванне. Для обеспечения таких уровней производства в котел должны подаваться большие объемы как рудоносного материала, так и углеродсодержащего материала.
В международной заявке PCT/AU 99/00884 (WO 00/022176) на имя заявителя описывается также известный способ прямого плавления железосодержащего рудоносного материала, который включает внутреннюю предварительную обработку поступающего рудоносного переплавляемого материала в плавильном циклоне, расположенном над и связанном с котлом прямого плавления. Применительно к настоящему изобретению, плавильный циклон, расположенный над и связанный с котлом прямого плавления, формирует установку прямого плавления. Дополнительные описания этого варианта можно найти в следующих заявках на патент и патентах: (i) (Нидерланды) NL9401103 (Австралия) AU-B-21793/95, (ii) Нидерланды 9500264 (Австралия) AU-B-43396/96 и (iii) (Европа) ЕР 03740456.3 (Австралия) AU-B-2003281064 на имя Tata Steel (прежде известной как Corus и перед этим известной как Hoogovens).
Термин «плавильный циклон» следует понимать в данном случае в значении котла, который обычно определяет цилиндрическую камеру и сконструирован так, что переплавляемые материалы, подаваемые в камеру, движутся по пути вокруг вертикальной центральной оси камеры, и может выдерживать высокие рабочие температуры, достаточные по меньшей мере для частичного плавления рудоносных переплавляемых материалов. Заявки и патенты, указанные в предыдущем абзаце, раскрывают примеры плавильных циклонов.
Для удобства, вариант плавильного циклона согласно способу HIsmelt в дальнейшем называется способ «HIsarna». Понято, что способ «HIsarna» включает способ «HIsmelt» в том смысле, что плавление в ванне (включающее инжектирование угля, образование всплесков, перемешивание металла со шлаком, дожигание и передачу тепла к ванне) по существу одинаковое в обоих способах. В способе HIsmelt руду, уголь и флюс инжектируют в ванну через фурмы, проходящие в котел прямого плавления. В способе HIsarna обычно только углеродсодержащее сырье (уголь) и флюс инжектируют в ванну через фурмы в котле прямого плавления. В способе HIsarna поступающий рудоносный переплавляемый материал, такой как железная руда, обычно инжектируют в плавильный циклон, и нагревают, и частично плавят, и частично восстанавливают в плавильном циклоне, расположенном непосредственно над и связанном с котлом прямого плавления. Горячий частично воспламененный отходящий газ из котла прямого плавления проходит в нижнюю часть плавильного циклона, и кислородсодержащий газ (обычно технический кислород) вдувают через сопла, расположенные таким образом, чтобы генерировать циклонную вихревую структуру в горизонтальной плоскости, т.е. вокруг вертикальной центральной оси камеры плавильного циклона. Это вдувание кислородсодержащего газа ведет к дальнейшему горению отходящего газа плавильной печи с образованием очень горячего (циклонного) пламени. Мелкоизмельченный поступающий рудоносный переплавляемый материал пневматически инжектируют в это пламя через сопла с образованием быстрого нагрева и частичного плавления, сопровождаемого частичным восстановлением (приблизительно 10-20% восстановление). Горячий, частично расплавленный рудоносный переплавляемый материал разбрасывается в направлении наружу на стенки плавильного циклона посредством циклонного вихревого воздействия и впоследствии падает под действием силы гравитации в котел прямого плавления, расположенный ниже.
Результирующий эффект представляет собой двухступенчатую противоточную схему способа для способа HIsarna. Поступающий рудоносный переплавляемый материал нагревают, кальцинируют и частично восстанавливают с помощью отводимого горячего отходящего газа установки прямого плавления (с добавлением кислородсодержащего газа). В общем смысле, эта противоточная установка увеличивает производительность и энергетическую эффективность.
Заявитель определил, что способы HIsmelt и HIsarna могут допускать содержание серы в расплавленном металле только до приблизительно 0,25 вес.%. При процентных содержаниях серы в металле выше этого количества растворение углерода из угля в расплавленном металле подвергается риску, и эффективность способа в установках прямого плавления снижается. По мнению заявителя это происходит потому, что сера конкурирует с углеродом в контексте растворения - большее количество серы затрудняет растворение углерода из инжектированного углеродсодержащего материала (обычно угля) в расплавленном металле. Вследствие этого необходимо ограничить содержание серы в переплавляемых материалах и перерабатываемых материалах для способов HIsmelt и HIsarna, так чтобы содержание серы в расплавленном металле оставалось ниже приблизительно 0,25 вес.%.
Для большинства типов доступной в продаже железной руды сера обычно не является основной проблемой. Например, в бразильской железной руде содержание серы обычно составляет менее 0,01 вес.%, в то время, как в австралийских пилбарских рудах оно обычно составляет 0,02-0,03 вес.%. Содержание серы в коксующемся угле обычно составляет приблизительно 0,6-0,8 вес.%, и при таком типе сочетания руда-уголь общее входное содержание серы обычно преобладает за счет угля.
В определенных частях света (например, Китае) возможно найти рудоносные материалы с существенно более высокими содержаниями серы (например, 0,3-1,0 вес.%). Обычно считается невозможным применять способ HIsmelt прямого плавления к этому типу рудоносного переплавляемого материала, так как содержание серы в расплавленном металле превышало бы 0,25 вес.% на существенную разницу. Для применения этого типа рудоносного переплавляемого материала в способе HIsmelt, необходимо предварительно обработать материал внешним образом (например, во вращающейся печи или кипящем слое с относительно окислительной атмосферой, достигая температур приблизительно 800-1100°C) для выжигания серы. При таких условиях внешней предварительной обработки связанная твердая сера превращается в SO2, который выпускается в отходящий газ. Остающиеся твердые частицы в этом случае имеют пониженный уровень серы.
Хотя внешняя, сдельная предварительная обработка, описанная в предыдущем абзаце, является технически реализуемой, она может быть непривлекательной в коммерческом плане за счет требований дополнительного капитала и эксплуатационных расходов.
Вышеприведенное описание не следует рассматривать как признание общеизвестных знаний в Австралии или в другом месте.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение основано на реализации того, что модифицированная форма способа HIsarna может достигать необходимого уровня десульфурации поступающего рудоносного переплавляемого материала без необходимости в этапе отдельной (внешней) предварительной обработки серы.
Заявитель обнаружил, что значительная десульфурация поступающего рудоносного переплавляемого материала может достигаться в плавильном циклоне установки прямого плавления HIsarna, если соответствующе отрегулировать кислородный потенциал.
Заявитель также обнаружил, что другие параметры, такие как температура и распределение по размерам рудоносного переплавляемого материала, могут воздействовать на десульфурацию рудоносного переплавляемого материала в плавильном циклоне.
Высокий кислородный потенциал способствует удалению серы. Этот выбор рабочих условий для установки прямого плавления HIsarna делает возможным применение рудоносного переплавляемого материала с высоким содержанием серы (без предварительной обработки для десульфурации) и, в то же время, поддержание содержания серы в металле ванны ниже 0,25 вес.%.
Кислородный потенциал может управляться посредством регулировки общего баланса подачи руды и угля в установку прямого плавления, совместно с относительными количествами кислорода, инжектируемого в установку прямого плавления и плавильный циклон. Посредством поддержания степени дожигания в отходящем газе, покидающем плавильный циклон, в диапазоне 75-100% возможно достичь достаточной десульфурации в плавильном циклоне (обычно 50-80%).
Термин «степень дожигания» следует понимать в данном случае в значении:
100×[%CO2+%H2O]/[%CO+%CO2+%H2+%H2O].
Высокая температура также способствует удалению серы. Значение термина «высокая температура» является функцией рудоносного переплавляемого материала. Например, в случае рудоносных переплавляемых материалов в форме железосодержащих переплавляемых материалов, термин «высокая температура» следует понимать в значении температур, равных по меньшей мере 1100°C, и обычно температур, равных по меньшей мере 1200°C.
Выбор распределения по размерам поступающего рудоносного переплавляемого материала, такой, что открытая площадь поверхности частиц достаточно велика, чтобы обеспечивать достаточную десульфурацию, т.е. выжигание серы, способствует удалению серы.
Согласно настоящему изобретению обеспечивается способ прямого плавления рудоносного переплавляемого материала, содержащего по меньшей мере 0,2 вес.% серы, в плавильном циклоне и котел прямого плавления, содержащий ванну расплавленного металла, при этом способ отличается поддержанием кислородного потенциала в плавильном циклоне, который является достаточным для того, чтобы отходящий газ из плавильного циклона имел степень дожигания, равную по меньшей мере 75%.
Согласно настоящему изобретению обеспечивается способ прямого плавления рудоносного переплавляемого материала, содержащего по меньшей мере 0,2 вес.% серы, и производства металла, при этом способ включает (а), по меньшей мере, частичное восстановление и частичное плавление рудоносного переплавляемого материала в плавильном циклоне и (b) полное плавление, по меньшей мере, частично восстановленного/расплавленного материала в плавильной ванне котла прямого плавления, причем способ отличается поддержанием кислородного потенциала в плавильном циклоне, который является достаточным для того, чтобы отходящий газ из плавильного циклона имел степень дожигания, равную по меньшей мере 75%.
Рудоносный переплавляемый материал может представлять собой любой материал, содержащий оксиды металла.
Рудоносный переплавляемый материал может представлять собой руды, частично восстановленные руды и металлсодержащие потоки отходов.
Рудоносный переплавляемый материал может представлять собой железосодержащий переплавляемый материал, такой как железная руда.
Содержание серы в рудоносном переплавляемом материале может составлять по меньшей мере 0,25 вес.%.
Содержание серы в рудоносном переплавляемом материале может составлять по меньшей мере 0,3 вес.%.
Содержание серы в рудоносном переплавляемом материале может составлять по меньшей мере 0,5 вес.%.
Содержание серы в рудоносном переплавляемом материале быть менее 1 вес.%.
Способ может включать поддержание высокой температуры в плавильном циклоне.
В случае если рудоносный переплавляемый материал представляет собой железосодержащий переплавляемый материал, способ может включать поддержание высокой температуры, равной по меньшей мере 1100°C, обычно равной по меньшей мере 1200°C в плавильном циклоне.
Способ может включать поддержание кислородного потенциала в плавильном циклоне посредством регулировки общего баланса рудоносного переплавляемого материала в плавильном циклоне и углеродсодержащего переплавляемого материала в установке прямого плавления в соответствии с относительными количествами кислородсодержащего газа, инжектируемого в установку прямого плавления и плавильный циклон.
Способ может включать поддержание кислородного потенциала в плавильном циклоне, который является достаточным для того, чтобы отходящий газ из плавильного циклона имел степень дожигания, равную по меньшей мере 80%.
Способ может включать поддержание кислородного потенциала в плавильном циклоне, который является достаточным для того, чтобы отходящий газ из плавильного циклона имел степень дожигания, равную по меньшей мере 85%.
Способ может включать поддержание кислородного потенциала в плавильном циклоне, который является достаточным для того, чтобы отходящий газ из плавильного циклона имел степень дожигания, равную по меньшей мере 90%.
Способ может включать выбор размера частиц рудоносного переплавляемого материала, предназначенного для подачи в плавильный циклон, не более чем 6 мм.
Способ может включать выбор размера частиц рудоносного переплавляемого материала, предназначенного для подачи в плавильный циклон, не более чем 3 мм.
Рудоносный переплавляемый материал, предназначенный для подачи в плавильный циклон, составляет предпочтительно менее чем 1 мм.
Способ может отличаться поддержанием условий в плавильном циклоне, так что по меньшей мере значительная часть серы выходит в виде SO2 в отходящем газе.
Согласно настоящему изобретению также обеспечивается металлический продукт с содержанием серы менее 0,2 вес.%, производимый из рудоносного переплавляемого материала с содержанием серы по меньшей мере 0,2 вес.%.
Согласно настоящему изобретению также обеспечивается железный продукт с содержанием серы менее 0,2 вес.%, производимый из рудоносного переплавляемого материала с содержанием серы по меньшей мере 0,2 вес.%.
Содержание серы в рудоносном переплавляемом материале может составлять по меньшей мере 0.25 вес.%.
Содержание серы в рудоносном переплавляемом материале может составлять по меньшей мере 0,3 вес.%.
Содержание серы в рудоносном переплавляемом материале может составлять по меньшей мере 0,5 вес.%.
Содержание серы в рудоносном переплавляемом материале может быть менее 1 вес.%.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Несмотря на любые другие формы, которые могут попадать в объем способа, как указано в кратком изложении, теперь будет описан определенный вариант осуществления, только в качестве примера, со ссылкой на сопутствующую фиг. 1, на которой изображена схема технологического процесса одного варианта осуществления способа прямого плавления железной руды в соответствии с настоящим изобретением.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
В качестве первого примера того, как содержание серы составляется в способе HIsmelt, моделирующая работа, выполненная заявителем, показывает, что если в способе Ulsmelt в качестве подаваемого сырья применяется рудоносный переплавляемый материал в форме железной руды с содержанием 0,2 вес.% серы и пыль не подается для повторного применения в установку прямого плавления, результирующий уровень серы в расплавленном металле будет составлять 0,17 вес.%. В этой моделирующей работе, если 90% пыли/шлама способа применяется повторно в установке прямого плавления, содержание серы в расплавленном металле вырастет до 0,23 вес.%.
В качестве второго примера того, как содержание серы составляется в способе HIsmelt, моделирующая работа, выполненная заявителем, показывает, что если в способе Ulsmelt в качестве подаваемого сырья применяется рудоносный переплавляемый материал в форме железной руды с содержанием 0,7 вес.% серы и пыль не подается для повторного применения в установку прямого плавления, результирующий уровень серы в расплавленном металле будет составлять 0,37 вес.%. В этой моделирующей работе, если 90% пыли/шлама способа применяется повторно в установке прямого плавления, содержание серы в расплавленном металле вырастет до 0,44 вес.%.
Первый и второй примеры и практический опыт заявителя показывают, что приблизительно 0,2 вес.% серы в руде, применяемой в качестве сырья в способе HIsmelt, представляет верхний предел для способа HIsmelt. При содержании более 0,2 вес.% серы в руде становится необходима предварительная обработка руды, как описано выше, для уменьшения содержания серы приблизительно до 0,2 вес.%.
В качестве третьего примера, моделирующая работа, выполненная заявителем по способу HIsmelt, показывает, что если в модифицированном способе HIsarna в соответствии с настоящим изобретением в качестве подаваемого сырья применяется рудоносный переплавляемый материал в форме железной руды, содержащей 0,7 вес.% серы, и пыль не подается для повторного применения в установку прямого плавления, и условия, такие как рабочая температура, размер частиц и кислородный потенциал в плавильном циклоне, регулируются, как указано выше, и достигают 70% выжигания серы в железной руде, подаваемой в плавильный циклон, то результирующий уровень содержания серы в расплавленном металле будет составлять 0,16 вес.%. В этой моделирующей работе, если 90% пыли/шлама способа применяется повторно в установке прямого плавления, содержание серы в расплавленном металле вырастет до 0,14% вес.% (что следствие дополнительного выжигания серы из пыли, происходящее в системе утилизации тепла отходящих газов).
Третий пример в сочетании с первым и вторым примерами показывает, что модифицированный способ Hlsarna в соответствии с настоящим изобретением допускает непосредственную переработку рудоносного переплавляемого материала с высоким содержанием серы без необходимости внешней, по отношению к установке прямого плавления HIsarna, предварительной обработки по выжиганию серы.
Также заслуживает внимания то, что в модифицированном способе HIsarna в соответствии с настоящим изобретением большую часть выпущенной серы в виде SO2 доставляют в отходящий газ, где ее могут очищать веществом, таким как известняковый шлам для производства сернокислого кальция. Способ с применением плавильного циклона, полностью являющийся кислородно-конверторным, достигает этого с применением существенно более низкого общего объема входящего газа (по сравнению со способом HIsmelt). Это также минимизирует затраты в плане требуемого очистного оборудования, приводя к экономически эффективному и экологически чистому управлению выбросами серы.
Рабочие параметры для модифицированного способа HIsarna в соответствии с настоящим изобретением для применения рудоносного переплавляемого материала с высоким содержанием (0,2-1,0 вес.%) серы могут содержать следующее:
1. Выбор рабочих условий способа для работы с высоким кислородным потенциалом в плавильном циклоне, так чтобы отходящий газ, покидающий плавильный циклон, имел степень дожигания по меньшей мере 75% и обычно в диапазоне 80-100%. Достижение целевой степени дожигания включает выбор условий из связанного набора параметров, содержащих (но не ограничиваясь) скорости подачи углеродсодержащего материала (такого как уголь) и рудоносного переплавляемого материала (такого как железная руда), скорости подачи кислорода в установку прямого плавления и плавильный циклон, и тепловые потери от установки прямого плавления.
2. Работа при высокой температуре в плавильном циклоне.
3. Выбор распределения по размерам поступающего рудоносного переплавляемого материала, такого, что открытая площадь поверхности частиц достаточно велика для обеспечения достаточной десульфурации, т.е. выжигания. Нормальная работа плавильного циклона требует пневматической подачи твердых частиц, и это требует распределения частиц по размерам с наибольшим размером не более 6 мм. Частицы более мелкого размера могут применяться в любом случае. Однако для выжигания серы может быть целесообразным установить более мелкий наибольший размер, чем было бы в ином случае (в зависимости от определенной природы частиц и кинетики выжигания серы).
Вариант осуществления способа прямого плавления железной руды в соответствии с настоящим изобретением описывается со ссылкой на схему технологического процесса, изображенную на прилагаемой фиг. 1.
Способ, изображенный на фиг. 1, основан на применении установки прямого плавления, которая представляет собой сочетание плавильного циклона (2) и котла (4) прямого плавления, основанного на плавильной ванне, расположенного непосредственно под плавильным циклоном (2), с прямым сообщением между двумя камерами установки прямого плавления.
Упомянутые выше патенты и заявки на патент обеспечивают детали конструкции и основные рабочие условия для плавильного циклона (2) и котла (4) прямого плавления, основанного на плавильной ванне, содержащие подачу переплавляемых материалов, включающих рудоносный переплавляемый материал, углеродсодержащий материал и кислородсодержащий газ.
Раскрытие изобретения в патентных описаниях этих патентов и патентных заявок включено сюда посредством перекрестных ссылок.
Применительно к фиг. 1, на которой смесь (1) магнетитовой руды с высоким содержанием серы (0,7 вес.%) и наибольшим размером частиц (6 мм) с известняком подают через сушилку для руды в плавильный циклон (2) установки прямого плавления с применением газа (1а) для пневматической транспортировки. Известняк составляет приблизительно 8-10 вес.% комбинированного потока руды и известняка. Уголь (3) подают через отдельную сушилку в котел (4) прямого плавления установки прямого плавления. Уголь инжектируют глубоко в плавильную ванну металла и шлака с применением газа (2а) для транспортировки. Кислород (7) инжектируют в котел (4) прямого плавления для дожигания газов, обычно CO и H2, образуемых в и выпускаемых из плавильной ванны, и обеспечения необходимого тепла для способа плавления. Кислород (8) инжектируют в плавильный циклон (2) для предварительного нагрева, частичного плавления и частичной десульфурации руды.
Продукты установки прямого плавления являются горячими, т.е. расплавленными, металлом (5) и расплавленным шлаком (6).
Технологические условия, как описано ниже, контролируются так, чтобы содержание серы в расплавленном металле (5) в котле (4) прямого плавления составляло 0,14-0,16%.
Рабочие условия, содержащие, но не ограничивающиеся скоростями подачи угля и руды, скоростями подачи кислорода в котел (4) прямого плавления и плавильный циклон (2) и уменьшением потерь от установки прямого плавления, выбираются так, чтобы отходящий газ, покидающий плавильный циклон (2) через выходной трубопровод (9) отходящего газа, имел степень дожигания по меньшей мере 80% и обычно приблизительно 90%.
При степени дожигания, равной приблизительно 90%, приблизительно 70% серы, первоначально присутствующей в руде, выпускается в отходящий газ (в основном в виде SO2) в плавильный циклон. Этот уровень выжигания серы в руде в плавильном циклоне (2) уменьшает количество серы в частично восстановленной и частично расплавленной руде, которая производится в плавильном циклоне (2) и затем перемещается вниз в котел (4) прямого плавления. Конечным результатом является то, что содержание серы в расплавленном металле (5), вырабатываемом в котле (4) прямого плавления, составляет 0,14-0,16%. Как будет очевидно из приведенного выше описания, это содержание серы находится в допустимых рабочих пределах.
Отходящий газ из плавильного циклона (2) проходит через трубопровод (9) отходящих газов в сжигатель (10) отходящих газов, в который инжектируют дополнительный кислород (11) для сжигания остаточного CO/H2 и обеспечения степени свободного кислорода (обычно 1-2%) в полностью сожженном дымовом газе. В то же время достигается некоторое дополнительное удаление серы из пыли (высвобожденной в виде SO2 в газ).
Полностью сожженный обогащенный серой газ затем проходит через секцию (12) утилизации тепла отходящих газов, где газ охлаждается и образуется пар. Дымовой газ затем проходит через газоочиститель (13) с водяным орошением, где производится охлаждение и удаление пыли. Получающийся в результате шлам, который выпускают из нижней части газоочистителя (13), является пригодным для подачи для повторного применения в установке прямого плавления через поток (1) подачи руды.
Холодный обогащенный серой дымовой газ, покидающий газоочиститель (13), подают в устройство (14, 15) десульфурации дымового газа. В этом устройстве известняковый шлам распыляют в газ, и большая часть серы (приблизительно 98%) переходит в гидрат CaSO4 (сернокислый кальций), который могут получать в качестве побочного продукта.
Чистый дымовой газ затем выпускают через выводную трубу (16). Этот газ главным образом состоит из CO2 и, при необходимости, его могут сжимать и очищать от геологических пород (с соответствующим удалением остаточных неконденсируемое газообразное вещество).
Много модификаций могут быть выполнены в варианте осуществления способа настоящего изобретения, описанного выше, без отступления от смысла и объема изобретения.
В качестве примера, настоящее изобретение не ограничено определенным переплавляемым материалом, описанным в отношении варианта осуществления.
В нижеследующей формуле изобретения и предшествующем описании, за исключением случаев, когда контекст требует иного в силу явно выраженных формулировок или необходимого включения, слово «содержит» и его формы употребляются во включающем смысле, т.е. для определения наличия установленных признаков, но не для исключения наличия или добавления дополнительных признаков в различных вариантах осуществления способа, как описано в данном документе.

Claims (11)

1. Способ прямого плавления металлосодержащего переплавляемого материала, содержащего по меньшей мере 0,2 вес. % серы, с получением металлического продукта, включающий (а), по меньшей мере, частичное восстановление и частичное плавление металлосодержащего переплавляемого материала в плавильном циклоне и (b) полное плавление, по меньшей мере, частично восстановленного/расплавленного материала в плавильной ванне емкости прямого плавления, отличающийся тем, что поддерживают кислородный потенциал в плавильном циклоне на уровне, обеспечивающем степень дожигания отходящего газа из плавильного циклона, равную по меньшей мере 75%.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание серы в металлосодержащем переплавляемом материале составляет по меньшей мере 0,25 вес. %.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание серы в металлосодержащем переплавляемом материале составляет по меньшей мере 0,3 вес. %.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание серы в металлосодержащем переплавляемом материале составляет по меньшей мере 0,5 вес. %.
5. Способ по п. 1, включающий поддержание высокой температуры, равной по меньшей мере 1100°С, в плавильном циклоне, если металлосодержащим переплавляемым материалом является железосодержащий переплавляемый материал.
6. Способ по п. 1, в котором кислородный потенциал в плавильном циклоне поддерживают обеспечивающим степень дожигания отходящего газа из плавильного циклона, равную по меньшей мере 80%.
7. Способ по п. 1, в котором размер частиц металлосодержащего переплавляемого материала, предназначенного для подачи в плавильный циклон, составляет не более 6 мм.
8. Способ по п. 1, в котором размер металлосодержащего переплавляемого материала, предназначенного для подачи в плавильный циклон, составляет менее 1 мм.
9. Способ прямого плавления металлосодержащего переплавляемого материала, содержащего по меньшей мере 0,2 вес. % серы, осуществляемый в плавильном циклоне и емкости для прямого плавления, содержащей ванну расплавленного металла, отличающийся тем, что поддерживают кислородный потенциал в плавильном циклоне на уровне, обеспечивающем степень дожигания отходящего газа из плавильного циклона, равную по меньшей мере 75%.
10. Металлический продукт, имеющий содержание серы менее 0,2 вес. %, отличающийся тем, что он получен из металлосодержащего материала, имеющего содержание серы по меньшей мере 0,2 вес. %, переплавляемого способом по любому из пп. 1-9.
11. Железный продукт, имеющий содержание серы менее 0,2 вес. %, отличающийся тем, что он получен из металлосодержащего материала, имеющего содержание серы по меньшей мере 0,2 вес. %, переплавляемого способом по любому из пп. 1-9.
RU2013144611/02A 2011-03-21 2012-03-21 Способ прямого плавления сырья с высоким содержанием серы RU2600290C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2011901040 2011-03-21
AU2011901040A AU2011901040A0 (en) 2011-03-21 Direct Smelting Process for High Sulphur Feed
PCT/AU2012/000293 WO2012126055A1 (en) 2011-03-21 2012-03-21 Direct smelting process for high sulphur feed

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013144611A RU2013144611A (ru) 2015-04-27
RU2600290C2 true RU2600290C2 (ru) 2016-10-20

Family

ID=46878538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144611/02A RU2600290C2 (ru) 2011-03-21 2012-03-21 Способ прямого плавления сырья с высоким содержанием серы

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP2689041B1 (ru)
JP (1) JP5946201B2 (ru)
KR (1) KR101957536B1 (ru)
CN (1) CN103534363B (ru)
ES (1) ES2874814T3 (ru)
PL (1) PL2689041T3 (ru)
RU (1) RU2600290C2 (ru)
WO (1) WO2012126055A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013113197A1 (de) * 2013-11-28 2015-05-28 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zum Bearbeiten von Entschwefelungsschlacke
EP3084013B1 (en) * 2013-12-19 2020-04-15 Tata Steel Nederland Technology B.V. Method to operate a smelt cyclone
JP7177435B2 (ja) * 2018-10-16 2022-11-24 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 アルミニウム切粉の処理装置および処理方法
EP4028562B1 (en) * 2019-09-12 2023-09-06 Tata Steel IJmuiden B.V. Method of introducing a metalliferous feed in an ironmaking process
WO2023244479A1 (en) 2022-06-15 2023-12-21 Nucor Corporation A direct bath smelting process with management of peripheral cold zones at the metal-slag interface
US20240279757A1 (en) 2023-02-21 2024-08-22 Nucor Corporation Direct bath smelting process with fast quench of molten material in hot offgas

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2143005C1 (ru) * 1994-07-01 1999-12-20 Хоговенс Стаал Б.В. Способ производства чугуна из соединений железа и устройство для производства чугуна
EP1137815A1 (en) * 1998-10-14 2001-10-04 Technological Resources Pty. Ltd. A process and an apparatus for producing metals and metal alloys
EP0726326B1 (en) * 1995-02-13 2001-11-07 Corus Staal BV Method for producing molten pig iron

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3607774A1 (de) 1986-03-08 1987-09-17 Kloeckner Cra Tech Verfahren zur zweistufigen schmelzreduktion von eisenerz
CN1037193C (zh) * 1994-05-23 1998-01-28 冶金工业部长沙矿冶研究院 一种生产直接还原铁的方法
IT1291118B1 (it) * 1997-03-25 1998-12-29 Sviluppo Materiali Spa Procedimento per la produzione diretta di ghisa a partire da minerale ferrifero fine e da carbone fossile ed apparecchiatura idonea per
JP4540172B2 (ja) * 2000-03-30 2010-09-08 株式会社神戸製鋼所 粒状金属鉄の製法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2143005C1 (ru) * 1994-07-01 1999-12-20 Хоговенс Стаал Б.В. Способ производства чугуна из соединений железа и устройство для производства чугуна
EP0726326B1 (en) * 1995-02-13 2001-11-07 Corus Staal BV Method for producing molten pig iron
EP1137815A1 (en) * 1998-10-14 2001-10-04 Technological Resources Pty. Ltd. A process and an apparatus for producing metals and metal alloys

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУРУНОВ И.Ф. и др. Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа., М.: Черметинформация, 2002, сс.142-148, 155-158. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012126055A1 (en) 2012-09-27
JP2014514441A (ja) 2014-06-19
EP2689041A4 (en) 2014-10-08
KR20140027163A (ko) 2014-03-06
EP2689041A1 (en) 2014-01-29
CN103534363B (zh) 2017-08-01
JP5946201B2 (ja) 2016-07-05
RU2013144611A (ru) 2015-04-27
EP2689041B1 (en) 2021-04-28
CN103534363A (zh) 2014-01-22
PL2689041T3 (pl) 2021-10-25
KR101957536B1 (ko) 2019-03-13
ES2874814T3 (es) 2021-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2106413C1 (ru) Способ производства чугуна
RU2260059C2 (ru) Способ прямой плавки
RU2600290C2 (ru) Способ прямого плавления сырья с высоким содержанием серы
US20030154887A1 (en) Use of high carbon coal ash
AU2019201093B2 (en) Smelting Process and Apparatus
KR20010074750A (ko) 직접 용융 공정
CN102409124A (zh) 一种熔融还原连续炼铁装置
JP5574708B2 (ja) 鉱物繊維の製造方法及び製造装置
RU2591925C2 (ru) Способ прямой плавки
EP2788515B1 (en) Starting a smelting process
RU2630155C2 (ru) Способ запуска плавильного процесса
RU2346057C2 (ru) Усовершенствованный способ плавки для получения железа
RU2323260C2 (ru) Способ получения металлов, имеющих низкую температуру испарения
CN1570153A (zh) “一步半”熔融还原炼铁法
CN111936642A (zh) 利用全燃烧的直接熔炼法
CN202509100U (zh) 一种熔融还原连续炼铁装置
NZ626933B2 (en) Starting a smelting process
SK32011U1 (sk) Spôsob výroby a úpravy kovonosnej vstupnej vsádzky a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20181031