RU2734215C1 - Cast iron melting method in blast furnace - Google Patents
Cast iron melting method in blast furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2734215C1 RU2734215C1 RU2020113664A RU2020113664A RU2734215C1 RU 2734215 C1 RU2734215 C1 RU 2734215C1 RU 2020113664 A RU2020113664 A RU 2020113664A RU 2020113664 A RU2020113664 A RU 2020113664A RU 2734215 C1 RU2734215 C1 RU 2734215C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blast furnace
- fuel
- charcoal
- cast iron
- smelting
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
-
- 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
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству чугуна путем плавления шахты, состоящей из руды и топлива, в доменных печах с использованием в качестве топлива древесного угля.The invention relates to metallurgy, namely the production of pig iron by melting a mine, consisting of ore and fuel, in blast furnaces using charcoal as fuel.
Уровень техникиState of the art
Известно, что древесный уголь обладает существенно меньшей механической прочностью в сравнении с коксом, а также повышенными показателями прочности при восстановлении. Поэтому доменные печи, работающие на древесном угле, имеют меньшую высоту и больший диаметр в сравнении с доменными печами, работающими на коксе. It is known that charcoal has a significantly lower mechanical strength in comparison with coke, as well as increased strength during recovery. Therefore, charcoal blast furnaces have a lower height and larger diameter than coke blast furnaces.
Недостатком работы таких печей является низкая топливная удельная мощность из-за чего, собственно, и приходится изменить объем печи (меньшая высота и больший диаметр). The disadvantage of such furnaces is the low fuel power density, which, in fact, has to change the volume of the furnace (lower height and larger diameter).
Чтобы применять древесный уголь в существующих доменных печах необходимо изменить тепловые характеристики угля, а именно повысить при том же объеме его теплотворную способность.To use charcoal in existing blast furnaces, it is necessary to change the thermal characteristics of coal, namely to increase its calorific value with the same volume.
Известен способ получения чугуна и оксидных материалов на антраците, включающий загрузку материалов в шахту и подачу дутья в кислородную зону, позволяющий заменить кокс на антрацит (патент RU 2335718. МПК F27B 1/00, С21С 1/08, опубл. 10.10.2008). Основной недостаток способа плавки на антраците - низкая термическая стойкость, вследствие чего он при быстром нагреве выше 800°С и большом давлении столба металлической шихты растрескивается на мелкие куски, которые уменьшают свободное сечение шахты и приводят к нарушению хода плавки, и даже превращаются в пыль, забивают кислородные каналы вследствие чего может произойти погасание огня и застывание расплава. There is a known method of producing cast iron and oxide materials on anthracite, including loading materials into the mine and supplying blast to the oxygen zone, which makes it possible to replace coke with anthracite (patent RU 2335718. IPC F27B 1/00, C21C 1/08, publ. 10.10.2008). The main disadvantage of the method of smelting on anthracite is its low thermal stability, as a result of which it cracks into small pieces when it is quickly heated above 800 ° C and a high pressure of the column of the metal charge, which reduces the free section of the mine and leads to disruption of the melting process, and even turns into dust. clog the oxygen channels as a result of which the fire can go out and the melt freezes.
Известен способ выплавки чугуна в доменной печи, включающий загрузку в доменную печь кокса, железорудного материала, флюсующей добавки, вдувание дутья и топлива, и загрузку твердой топливной добавки в периферийную кольцевую зону колошника шириной 0,1-0,5 радиуса печи. Количество добавки обеспечивает поступление в печь 0,5-55% всего углерода, поступающего в печь с коксом, твердой топливной добавкой и вдуваемым топливом. В воздушные фурмы вдувают дополнительно мелкодисперсные минеральные материалы в количестве, обеспечивающем поступление с ними в печь 1,0-50% всего железа и 0,01-40% всего СаО, поступающих в печь. В качестве твердой топливной добавки используют мелкофракционный кокс, и/или фракционированный, или брикетированный каменный уголь, и/или торфяные или торфорудные брикеты, а в качестве мелкодисперсных минеральных материалов - железную руду, и/или концентрат, и/или известь, и/или промышленные отходы. Способ направлен на снижение расходов на выплавку чугуна металлургического кокса и подготовленных железорудных материалов, а также на утилизацию отходов металлургического производства (патент RU 2207381, МПК C21B 5/00, опубл. 27.06.2003). There is a known method of smelting pig iron in a blast furnace, including loading coke, iron ore material, a fluxing additive into a blast furnace, blowing blast and fuel, and loading a solid fuel additive into the peripheral annular zone of the top with a width of 0.1-0.5 of the furnace radius. The amount of the additive ensures that 0.5-55% of all carbon entering the furnace with coke, solid fuel additive and injected fuel enters the furnace. In the air tuyeres, additionally finely dispersed mineral materials are blown in in an amount that ensures that 1.0-50% of the total iron and 0.01-40% of the total CaO entering the furnace are supplied to the furnace. Fine-grained coke and / or fractionated or briquetted coal and / or peat or peat briquettes are used as solid fuel additives, and iron ore and / or concentrate and / or lime and / or as fine mineral materials industrial waste. The method is aimed at reducing the cost of smelting pig iron of metallurgical coke and prepared iron ore materials, as well as disposal of metallurgical waste (patent RU 2207381, IPC C21B 5/00, publ. 27.06.2003).
Недостатком указанного способа является то, что при сгорании кокса образуется двуокись углерода (CO2), являющаяся парниковым газом, который влияет на глобальное изменение климата.The disadvantage of this method is that the combustion of coke produces carbon dioxide (CO 2 ), which is a greenhouse gas that affects global climate change.
Известно пылеугольное топливо для доменной плавки из углеродсодержащего материала. Изобретение описывает пылеугольное топливо для доменной плавки из углеродсодержащего материала, при этом углеродсодержащий материал включает 50-55 мас.% низкозольного и низкосернистого тонкоразмолотого угля с низким выходом летучих веществ, 40-45 мас.% мелкодисперсного полукокса, полученного при температуре 600-650°C из низкозольных и низкосернистых бурых углей, и 5-10 мас.% пылевидных отходов процесса сухого тушения металлургического кокса. Использование материалов с низким выходом летучих веществ позволяет улучшить экологические показатели процесса выплавки чугуна в доменных печах. Повышенное интенсивное тепловыделение при окислении, обусловленное высокой химической активностью буроугольного полукокса, позволяет обеспечить достижение необходимой величины коэффициента замены кокса при меньшем расходе пылеугольного топлива, а также более рационально утилизировать высокоуглеродистые отходы процесса сухого тушения металлургического кокса (патент RU 2565672, МПК C10L 5/00, опубл. 20.10.2015). Known pulverized coal fuel for blast furnace smelting from carbonaceous material. The invention describes pulverized coal fuel for blast furnace smelting from a carbonaceous material, wherein the carbonaceous material comprises 50-55 wt.% Of low-ash and low-sulfur finely ground coal with a low yield of volatile substances, 40-45 wt.% Of fine char obtained at a temperature of 600-650 ° C from low-ash and low-sulfur brown coals, and 5-10 wt.% of pulverized waste from the process of dry quenching of metallurgical coke. The use of materials with a low yield of volatile substances improves the environmental performance of the iron smelting process in blast furnaces. The increased intense heat release during oxidation, due to the high chemical activity of lignite semi-coke, makes it possible to achieve the required value of the coke replacement factor with a lower consumption of pulverized coal fuel, as well as more efficiently utilize high-carbon waste from the dry quenching of metallurgical coke (patent RU 2565672, IPC C10L 5/00, publ. 20.10.2015).
Недостатком указанного изобретения является выделение парниковых газов.The disadvantage of this invention is the release of greenhouse gases.
Известно пылеугольное топливо для доменной плавки из углеродсодержащего тонкомолотого исходного материала, представляющего собой продукт с выходом летучих веществ до 25% в количестве (3-100) масс.%, полученный путем замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков, топливо содержит десульфуратор, при этом соотношение углеродсодержащего тонкомолотого исходного материала и десульфуратора составляет: углеродсодержащий тонкомолотый материал - (90-99), масс.%; десульфуратор - (10-1), масс.%. Использование пылеугольного топлива в энергетической области и области черной металлургии, а именно в процессе доменного производства чугуна позволяет повысить экономичность доменного производства и улучшить экологичность доменного производства. Также позволяет расширить сырьевую базу, используемую в качестве пылеугольного топлива, связанную с доменным производством (патент RU 2490316, МПК C10L 5/00, опубл. 20.08.2013).Known pulverized coal fuel for blast furnace smelting from carbon-containing finely ground starting material, which is a product with a yield of volatile substances up to 25% in an amount (3-100) wt.%, Obtained by delayed semi-coking of heavy oil residues, the fuel contains a desulfurizer, while the ratio of carbon-containing finely ground starting material and desulfurizer is: carbon-containing finely ground material - (90-99), wt%; desulfurizer - (10-1), wt%. The use of pulverized coal in the energy sector and the field of ferrous metallurgy, namely in the process of blast furnace production of pig iron, makes it possible to increase the efficiency of blast furnace production and improve the environmental friendliness of blast furnace production. It also allows expanding the raw material base used as pulverized coal fuel associated with blast furnace production (patent RU 2490316, IPC C10L 5/00, publ. 08/20/2013).
Недостатком указанного изобретения является также выделение парниковых газов, источником которых является уже не кокс, а нефть, которая также как и кокс является невозобновляемым источником энергии. The disadvantage of this invention is also the release of greenhouse gases, the source of which is no longer coke, but oil, which, like coke, is a non-renewable source of energy.
Известен способ выплавки чугуна, принятый за прототип, включающий периодическую загрузку шихты, содержащей железорудное сырье, флюсующие добавки и кусковое твердое топливо, подачу через фурменные приборы высоконагретого обогащенного кислородом дутья совместно с пылеугольным и газообразным топливом, накопление жидких продуктов плавки в металлоприемнике и их периодический выпуск, отличающийся тем, что кусковое твердое топливо и железорудное сырье с флюсующими добавками совместно с высоконагретым обогащенным кислородом дутьем с пылеугольным и газообразным топливом подают в самостоятельные рабочие пространства, связанные металлоприемником, при этом кусковое твердое топливо загружают в рабочее пространство, ограниченное шахтой, в количестве, обеспечивающем процессы регенерации CO2, H2O для прямого восстановления элементов чугуна и науглероживание металла в металлоприемнике, железорудное сырье используют тонкоизмельченным и вдувают его в рабочее пространство, ограниченное куполообразным реактором, совместно с высоконагретым обогащенным кислородом дутьем с пылеугольным и газообразным топливом, организуя газовый поток в реакторе сверху вниз, в металлоприемнике - горизонтально, а в шахте - снизу вверх, при этом соотношение C-CH4-Fe-O2 в дутье поддерживают в количестве, обеспечивающем температуру горения в купольной части реактора - 1800-2000°С, а в средней его части - 2000-2200°С. В качестве твердого топлива используют кокс, антрацит или формованный энергетический уголь. В качестве пылеугольного и газообразного топлива используют энергетический уголь и природный газ соответственно. Также заявлен металлургический агрегат для выплавки чугуна, включающий указанный способ. Изобретение направлено на создание способа выплавки чугуна с разделением в двух рабочих пространствах механических, теплофизических, окислительно-восстановительных, газодинамических процессов, а также процессов плавления и науглероживания металла. Также заявленная группа изобретений позволяет уменьшить высоту металлургического агрегата, снизить требования к загружаемому топливу и железорудному сырью (патент RU 2151197, МПК C10L 5/00, опубл. 20.06.2000).A known method of smelting cast iron, taken as a prototype, including periodic loading of a charge containing iron ore, fluxing additives and lumpy solid fuel, feeding through the tuyere devices highly heated oxygen-enriched blast together with pulverized coal and gaseous fuel, the accumulation of liquid melting products in the metal receiver and their periodic release characterized in that lump solid fuel and iron ore raw materials with fluxing additives together with highly heated oxygen-enriched blast with pulverized coal and gaseous fuel are fed into independent work spaces connected by a metal receiver, while lump solid fuel is loaded into the work space limited by the mine, in an amount, providing the processes of regeneration of CO 2 , H 2 O for the direct reduction of cast iron elements and carburization of the metal in the metal receiver, the iron ore raw materials are used finely ground and blown into the working space, limited by the domed reactor, together with highly heated oxygen-enriched blast with pulverized coal and gaseous fuel, organizing the gas flow in the reactor from top to bottom, in the metal receiver - horizontally, and in the shaft - from bottom to top, while the ratio of C-CH 4 -Fe-O 2 in the blast is maintained at an amount that ensures the combustion temperature in the dome of the reactor is 1800-2000 ° C, and in its middle part - 2000-2200 ° C. Solid fuel is coke, anthracite or molded thermal coal. Power coal and natural gas are used as pulverized coal and gaseous fuels, respectively. Also claimed is a metallurgical unit for iron smelting, including the specified method. The invention is aimed at creating a method for smelting cast iron with separation in two working spaces of mechanical, thermophysical, oxidation-reduction, gas-dynamic processes, as well as processes of melting and carburizing of metal. Also, the claimed group of inventions makes it possible to reduce the height of the metallurgical unit, to reduce the requirements for the loaded fuel and iron ore raw materials (patent RU 2151197, IPC C10L 5/00, publ. 20.06.2000).
Недостатком указанного изобретения является выделение парниковых газов от снижения не возобновляемого источника энергии - каменного угля, из которого делают кокс для осуществления этого способа выплавки чугуна.The disadvantage of this invention is the release of greenhouse gases from the reduction of a non-renewable source of energy - coal, from which coke is made to implement this method of smelting iron.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей заявленного способа является решение проблемы выброса парниковых газов за счет использования в качестве топлива древесного угля, который с целью использования способа в обычных доменных печах насыщают метаном за счет адсорбции природного газа.The objective of the claimed method is to solve the problem of greenhouse gas emissions by using charcoal as a fuel, which is saturated with methane in conventional blast furnaces for the purpose of using the method by adsorbing natural gas.
Техническим результатом является снижение выбросов парниковых газов при выплавке чугуна, так как древесный уголь является возобновляемым источником энергии.The technical result is to reduce greenhouse gas emissions during the smelting of pig iron, since charcoal is a renewable energy source.
Заявленный технический результат достигается тем, что в качестве топлива используют древесный уголь, насыщенный метаном за счет адсорбции на угле природного газа.The claimed technical result is achieved by the fact that charcoal saturated with methane due to adsorption of natural gas on coal is used as fuel.
Способ выплавки чугуна в доменной печи включает завалку железорудного сырья и топлива в доменную печь, где в качестве топлива используют древесный уголь, насыщенный метаном в виде адсорбированного природного газа. The method of smelting pig iron in a blast furnace includes filling iron ore and fuel into a blast furnace, where charcoal saturated with methane in the form of adsorbed natural gas is used as fuel.
От прототипа заявляемый способ отличается тем, что в качестве топлива используют возобновляемый источник энергии - древесный уголь, который с целью использования способа в стандартных доменных печах, которые ранее работали на коксе. Чтобы реализовать новый способ в тех же доменных печах, в которых выплавляли чугун на коксе, древесный уголь насыщают метаном за счет адсорбции природного газа. Из уровня техники известно использование древесного угля в качестве топлива, но в этом случае доменная печь должна иметь меньшую высоту и больший диаметр, то есть в стандартных, а не специально построенных доменных печах применять древесный уголь невозможно.The claimed method differs from the prototype in that the fuel used is a renewable energy source - charcoal, which, for the purpose of using the method in standard blast furnaces, which previously worked on coke. To implement the new method in the same blast furnaces in which pig iron was smelted on coke, charcoal is saturated with methane due to the adsorption of natural gas. It is known from the prior art to use charcoal as fuel, but in this case the blast furnace must have a lower height and a larger diameter, that is, charcoal cannot be used in standard blast furnaces rather than specially built blast furnaces.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
При использовании в качестве топлива для доменной печи вместо кокса древесный уголь, насыщенный метаном, наблюдается снижение выбросов парникового газа в атмосферу до нуля, так как выброс от возобновляемого источника не влияет на глобальное потепление климата.When charcoal saturated with methane is used as a fuel for a blast furnace instead of coke, greenhouse gas emissions into the atmosphere are reduced to zero, since emissions from a renewable source do not affect global warming.
Сущность заявленного изобретения состоит в том, что древесный уголь перед загрузкой в доменную печь насыщают адсорбированным природным газом, который десорбируется в верхних слоях шахты и сгорает, нагревая ее, что в целом увеличивает тепловую мощность печи. Объёмы адсорбированного метана могут варьироваться в широком диапазоне в зависимости от конкретного производства. The essence of the claimed invention lies in the fact that charcoal is saturated with adsorbed natural gas before being loaded into the blast furnace, which is desorbed in the upper layers of the mine and burns, heating it, which generally increases the thermal power of the furnace. The amount of adsorbed methane can vary over a wide range, depending on the specific production.
Таким образом, разработан способ выплавки чугуна, за счет которого снижаются вредные выбросы углекислого газа в атмосферу при производстве чугуна, а также повышается тепловая способность угля. Thus, a method for smelting pig iron has been developed, due to which harmful emissions of carbon dioxide into the atmosphere during the production of pig iron are reduced, and the heat capacity of coal also increases.
Предложенное изобретение является эффективным и может быть использовано в промышленных масштабах в металлургии.The proposed invention is effective and can be used on an industrial scale in metallurgy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113664A RU2734215C1 (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Cast iron melting method in blast furnace |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113664A RU2734215C1 (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Cast iron melting method in blast furnace |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2734215C1 true RU2734215C1 (en) | 2020-10-13 |
Family
ID=72940434
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020113664A RU2734215C1 (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Cast iron melting method in blast furnace |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2734215C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5961690A (en) * | 1995-10-10 | 1999-10-05 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh | Process for producing molten pig iron of liquid steel preproducts and plant for carrying out the process |
RU2151197C1 (en) * | 1998-03-17 | 2000-06-20 | Федулов Юрий ВАсильевич | Method of iron smelting and unit for realization of this method |
RU2207381C1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-06-27 | ООО "Румелко" | Method of iron smelting in blast furnace |
RU2268308C2 (en) * | 2001-02-23 | 2006-01-20 | Поль Вурт С.А. | Method for production of liquid molten crude iron in electric arc furnace |
RU2355739C1 (en) * | 2005-01-24 | 2009-05-20 | Осака Индастриал Промоушн Организейшн | Solidified biomass and method of its obtainment |
RU2693980C2 (en) * | 2013-12-12 | 2019-07-08 | Тиссенкрупп Аг | Method for reducing co2 emissions in operation of metallurgical plant |
-
2020
- 2020-04-16 RU RU2020113664A patent/RU2734215C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5961690A (en) * | 1995-10-10 | 1999-10-05 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh | Process for producing molten pig iron of liquid steel preproducts and plant for carrying out the process |
RU2151197C1 (en) * | 1998-03-17 | 2000-06-20 | Федулов Юрий ВАсильевич | Method of iron smelting and unit for realization of this method |
RU2268308C2 (en) * | 2001-02-23 | 2006-01-20 | Поль Вурт С.А. | Method for production of liquid molten crude iron in electric arc furnace |
RU2207381C1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-06-27 | ООО "Румелко" | Method of iron smelting in blast furnace |
RU2355739C1 (en) * | 2005-01-24 | 2009-05-20 | Осака Индастриал Промоушн Организейшн | Solidified biomass and method of its obtainment |
RU2693980C2 (en) * | 2013-12-12 | 2019-07-08 | Тиссенкрупп Аг | Method for reducing co2 emissions in operation of metallurgical plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shahabuddin et al. | Decarbonisation and hydrogen integration of steel industries: Recent development, challenges and technoeconomic analysis | |
US6986800B2 (en) | Method and apparatus for improved use of primary energy sources in integrated steel plants | |
Kurunov | The direct production of iron and alternatives to the blast furnace in iron metallurgy for the 21st century | |
KR101677719B1 (en) | Method and apparatus for producing direct reduced iron utilizing a source of reducing gas comprising hydrogen and carbon monoxide | |
US11753698B2 (en) | Bio-reduction of metal ores integrated with biomass pyrolysis | |
Mathieson et al. | Utilization of biomass as an alternative fuel in ironmaking | |
US20020005089A1 (en) | Method of and apparatus for manufacturing the metallic iron | |
CN1896286A (en) | Direct iron-reduction by iron-ore briquet self-production reproduced gas | |
RU2630136C2 (en) | Method and device for introducing a fine-dispersed material in a fluidized layer of a restorable unit with a fluidized layer | |
RU2009108007A (en) | INSTALLATION FOR PRODUCING LIQUID IRON AND METHOD FOR PRODUCING LIQUID IRON WITH USE OF THIS INSTALLATION | |
JPH0827507A (en) | Production of sponge iron of low sulfur content | |
JP2015507082A (en) | Method for manufacturing pig iron or basic products in carbothermal or electrothermal method | |
Mousa et al. | Utilization of biomass as an alternative fuel in iron and steel making | |
Ogbezode et al. | Recent trends in the technologies of the direct reduction and smelting process of iron ore/iron oxide in the extraction of iron and steelmaking | |
RU2734215C1 (en) | Cast iron melting method in blast furnace | |
CN111099590A (en) | Coal-based activated carbon production process | |
KR20180056879A (en) | Method for manufacturing coal briquettes and apparatus for manufacturing the same | |
JP2013100582A (en) | Method for modifying iron-making raw material | |
Cavaliere et al. | Smelting Reduction: Most Efficient Technologies for Greenhouse Emissions Abatement | |
KR101610286B1 (en) | Manufacturing method of reduced iron and apparatus for Manufacturing the same | |
CN1270232A (en) | Technology for smelting iorn in blast furnace with pre-reducing coal-base pellets | |
Shkoller | Promising raw materials for the production of pulverized-coal fuel | |
CN102628091B (en) | Technology for producing molten iron by three-step method | |
Gulhane | Overview of ITmk3 process | |
RU2565672C1 (en) | Pulverised coal for blast-furnace melting |