SK6112001A3

SK6112001A3 - Iron production method of operation in a rotary hearth furnace and improved furnace apparatus

Info

Publication number: SK6112001A3
Application number: SK611-2001A
Authority: SK
Inventors: David C Meissner; Glen E Hoffman; Kyle J Shoop; Takuya Negami; Akira Uragami; Yasuhiro Tanigaki; Shuzo Ito; Isao Kobayashi; Osamu Tsuge; Koji Tokuda; Shoichi Kikuchi
Original assignee: Midrex Int Bv Zuerich
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2002-01-07
Also published as: US6413295B2; ATE241020T1; KR100417201B1; KR20010080423A; BR9916605A; CA2348940C; AU760611B2; PL194677B1; DE69908176T2; PE20001247A1; BR9916605B1; HUP0105164A2; CN1325459A; EP1137817B1; ES2199599T3; CZ20011580A3; CA2348940A1; CN1289693C; DE69908176D1; US20010052273A1

Description

Tento vynález sa týka zariadenia a spôsobu činnosti pece na spracovanie rúd na zlepšenú redukciu oxidov železa. Hlavne sa tento vynález vzťahuje na spôsob činnosti pece na výrobu železa vysokej činnosti a zlepšenému pecnému zariadeniu na redukciu železa.

Doterajší stav techniky

V toku 1987 Mildrex obdržal patent US č. 4 701.214, ktorý ukázal redukciu v rotačnej nístejovej peci a spôsob činnosti, ktorý potrebuje menej energie a menšiu taviacu pec zavedením redukčných plynov a paliva do rotačnej nístejovej pece.

Všetky hlavné postupy výroby ocele vyžadujú vstup materiálov obsahujúcich železo ako ich východikových surovín. Na spôsob výroby oceli využívajúce základnú kyslíkovú pec sú materiály obsahujúce železo obvykle vysokopecný horký kov a oceľový odpad či šrot Široko používaný zdroj železa je produkt známy ako Direct Reduced Iron (priamo redukované železo) („DRI“), ktorý je vyrábaný redukciou železnej rudu v pevnej fáze bez tvorby kvapalného železa. DRI a/alebo oceľový šrot sú tiež používané na výrobu ocele s využívaním elektrickej oblúkovej pece.

V rámci priemyslu sú vyhľadávané príslušné zlepšenia, pokiaľ ide o modifikácie peci a zlepšené spôsoby činnosti, ktoré poskytujú efektívnu výrobu železa o vysokej čistote s nízkym obsahom uhlíkov (< 5%), v ktorej sú oxidy železa účinne redukované na čistené železo na povrchu nísteje, zatiaľ čo troskové komponenty sú separované od čisteného železa pri zvýšených teplotách.

V roku 1998 získal Mildrex Intemational patent US 5 730 775, ktorý uvádza zlepšený spôsob známy pod obchodným názvom alebo obchodným názvom FASTMET™ a zariadenie na výrobu priamo redukovaného železa zo suchého oxidu železitého a uhlíkových kompaktov (výliskov), ktoré sú rozvrstvené na viacej ako dve vrstvy hlboko na rotačnej nísteji a sú metalizované ohrevom kompaktov na krátky čas na teploty približne 1316° až 1427°C. Na obecné porozumenie súčasnému či nedávnemu umeniu či technike je tu začlenený patent US 5 730 775.

Podstata vynálezu

Pri priamej redukcii oxidu železitého v peciach zlepšuje tento vynález využitie rotačnej nístejovej pece s použitím spôsobu výroby železného produktu o vysokej čistote z prívodného materiálu oxidu železitého obsahujúceho uhlíkaté zlúčeniny, vrátene krokov zaistenia rotačnej nistejovej pece majúcej vrstvu nísteje, ktorá sa skladá zo žiaruvzdornej vrstvy alebo sklovitej vrstvy nísteje vzniknutej umiestnením oxidu železitého, uhlíkatých a kremičitých zlúčenín na podnístejovú vrstvu; ohrievaním oxidu železitého, uhlíkatých a kremičitých zlúčenín tvoriacich sklovitú vrstvu nísteje; umiestnením poťahovacích materiálov na povrch nísteje, aby sa vytvorila potiahnutá vrstva nísteje: dopravovaním či zavážaním materiálov z oxidu železitého do pece a na potiahnutú vrstvu nísteje; redukciou materiálov z oxidu železitého na potiahnutej vrstve nísteje; tvorbou kvapalinových železných a uhlíkových kvapôčok (globulámych častíc) na potiahnutej vrstve nísteje; so separovanými troskovými materiálmi; chladením železných a uhlíkových guľôčiek chladiacim povrchom vytvárajúcim pevný ochranný gombík železného a uhlíkového produktu; a vypustením železného a uhlíkového produktu a troskového materiálu z pece. Zlepšené zariadenie obsahuje rotačnú nístejovú pec, ktorá má chladiacu dosku, ktorá je umiestnená v tesnej blízkosti vrstvy nísteje alebo žiaruvzdorného povrchu, kde chladiaca doska ochladzuje železné guľôčky, aby sa vytvorili pevné železné gombíky s vysokou čistotou s nízkym obsahom uhlíkov, ktoré sú odstraňované zo sklovitej nistejovej vrstvy nísteje. Zlepšenie spôsobené predloženým zariadením a spôsobom činnosti poskytujú vysoko čisté guľôčky s nízkym obsahom uhlíka, ktoré sú odlučované z troskových častíc, vypúšťajú gombíky z pece bez význačnej straty vysoko čistého železa v nistejovej peci a vytvárajú železné gombíky s obsahom železa približne 95% alebo viac, a obsahom uhlíka približne 5% alebo menej vo vypustených gombíkoch železného materiálu.

Základným cieľom predloženého vynálezu je poskytnúť spôsob dosiahnutia efektívnej výroby železa s vysokou čistotou, ktorý má koncentráciu uhlíkov od 1% do 5%, a to pri zvýšených teplotách v rotačnej nistejovej peci s odlučovaním troskových komponentov z čistého železa na povrchu nísteje pri vysokých teplotách.

Iným cieľom vynálezu je poskytnúť spôsob dosiahnutia účinnej redukcie oxidu železitého pri zvýšených teplotách v spracovacej a redukčnej peci.

Ďalším cieľom vynálezu je poskytnúť zlepšené pecné zariadenie na zaistenie vysoko čistého železa a chladenia železa s vysokou čistotou na povrchu vrstvy nísteje na uľahčenie separácie troskových zložiek vo vnútri pece.

Tieto ciele vynálezu sú splnené spôsobom výroby priamo redukovaného čisteného železa pri zvýšených teplotách vo vnútri príslušnej pece, vrátane kroku zaistenia rotačnej nistejovej pece majúcej podnístejovú vrstvu, a zavádzanie kondicionačných materiálov z oxidu železitého a uhlíkových a kremíkových zlúčenín so zahrievaním príslušných kondicionačných materiálov, aby sa vytvorila sklovitá vrstva, na ktorej sú umiestnené algomeráty oxidu železitého obsahujúceho uhlík. Krok ·· ···· • ·· • ···· • ·· · • ·· ·· ··· ohrievania kondicionačných materiálov postupuje za krokom redukcie ohrievaním aglomerovaného oxidu železitého a uhlíka, pri špecifikovanej teplote, a redukcii oxidu železitého. Roztavené guľôčky čisteného železa sú odlučované z troskových komponentov na povrchu vrstvy nísteje vnútri pece. Za separačným krokom nasleduje chladiaci krok, kde sú guľôčky čistého železa ochladzované vnútri pece umiestnením chladiaceho zariadenia do tesnej blízkosti k vrstve nísteje, s výsledným krokom tuhnutia čisteného železa vnútri pece a zostávajúci krok vypustenia vyčisteného železa z pece, ktoré je zbavené stuhnutej trosky, ktorá môže byť vypustená z pece oddelene.

Ciele vynálezu sú tiež splnené zariadením na výrobu priamo redukovaného železa pri zvýšených teplotách vo vnútri rotačnej nístejovej pece majúcej nereaktívny povrch nísteje vytvorený umiestnením poťahovacích materiálov a aglomerátov oxidu železitého a uhlíkov na povrchu vrstvy nísteje. Vrstva nísteje môže obsahovať sklovitú vrstvu oxidu železitého a kremičitých zlúčenín vzniknutú predtým, než sú aglomeráty oxidu železitého a uhlíkov umiestnené na sklovití alebo žiaruvzdornú vrstvu. Poťahovacie materiály a aglomeráty oxidu železitého a uhlíkov sú ohrievané na špecifikovanú teplotu. Oxid železitý je redukovaný, potom nasleduje separácia na guľôčky (globuláme častice) vyčisteného železa z troskových komponentov a poťahovacích materiálov na danej vrstve nísteje. Vyčistené železo stuhne priechodom kvapalných železných kvapôčiek v tesnej blízkosti prostriedkov na chladenie nad vrstvou nísteje spočívajúcej vo vystavení chladenému zariadeniu umiestenému pri vrstve nísteje alebo žiaruvzdorného povrchu. Po priechode okolo prostriedkov na chladenie na danej vrstve nísteje alebo žiaruvzdornom povrchu sú vyčistené a stuhnuté železné gombíky s nízkym obsahom uhlíka odstraňované z danej vrstvy nísteje a zhromažďované mimo rotačnú nístejovú pec oddelene od troskových častíc vzniknutých vnútri pece.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Predchádzajúce a ďalšie ciele či zámery sa stanú ľahšie zrejmé odkazom na nasledujúci podrobný opis a pripojené obrázky, v ktorých:

obr. 1 je pohľad zhora na rotačnú nístejovú pec na redukciu oxidu železitého a výrobu tavených železných guľôčiek, ktorá využíva povrch vrstvy nísteje a prostriedky na chladenie vyčistených železných guľôčiek s nízkym obsahom uhlíkov vnútri pece;

obr. 2 je pohľad zhora na rozprašovacie nanášanie poťahovacieho materiálu na povrch nísteje, čím sa tvorí potiahnutá vrstva nísteje, s aglomerátmi oxidu železitého a uhlíkov umiestnených na potiahnutej vrstve nísteje, špecifické pre tento vynález;

·· ···· • · • ··· • · · · • · · ·· ··· • ·· ·· · ·· · · · ··· • · · · ·· ······ · • · · · ·· ··· ·· ·· ··· obr. 3 je pohľad zhora na pevné usporiadaného poťahovacieho materiálu na povrchu vrstvy nísteje, čo vytvára potiahnutú vrstvu nísteje, s aglomerátmi z oxidu železitého a uhlíkov umiestnenými na potiahnutej vrstve nísteje, špecifické pre tento vynález;

obr. 4 je izometrický pohľad na veľké množstvo poťahovacích materiálov rozprašovaných na a tvoriacich potiahnutý povrch vrstvy nísteje, na ktorom sú umiestnené a vyrovnané aglomeráty oxidu železitého a uhlíkov, špecifické pre predložený vynález;

obr. 5 je izometrický pohľad na veľké množstvo pevných poťahovacích materiálov obsahujúcich veľké množstvo vrstiev kladených na a tvoriacich potiahnutý povrch, na ktorom sú umiestnené a vyrovnávané aglomeráty oxidu železitého a uhlíkov, špecifické pre tento vynález;

obr. 6 je izometrický bočný pohľad na kvapalné kvapôčky z čisteného železa s nízkym obsahom uhlíka na povrchu vrstvy nísteje, oddelene od troskových častíc, špecifický pre tento vynález;

obr. 7 je izometrický bočný pohľad prostriedkov na chladenie kvapôčok kvapalného čisteného železa s nízkym obsahom uhlíkov, s chladiacimi prostriedkami umiestnenými v tesnej blízkosti povrchu vrstvy nísteje, špecifický pre tento vynález, a obr.8 je izometrický pohľad na vypúšťací mechanizmus na odstraňovanie vyčistených železných gombíkov s nízkym obsahom uhlíka z povrchu vrstvy nísteje, špecifický pre predložený vynález.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ak sa teraz pozrieme na obrázky, a obzvlášť na obr. 1, je pec na priamu redukciu 10 využívaná na redukciu privádzaného materiálu oxidu železitého. Pec, ako napr. rotačná nístejová pec (RNP) 10 má rozmery typickej nístejovej pece používanej v priemysle výroby železa, s aktívnou šírkou nísteje približne od 1 m až do šírky približne 7 m, alebo širšie. RNP 10 má povrch žiaruvzdornej vrstvy alebo povrch sklovitej vrstvy nísteje 30, ktorý je otáčavý zo zóny k privádzanému materiálu 12, cez približne dve alebo tri spaľovacie zóny J4,16, Γ7, reakčnú zónu 17 a vypúšťaciu zónu 18 (obr. 1). Povrch žiaruvzdornej vrstvy alebo sklovitý povrch vrstvy nísteje 30 je otáčavý obdobným spôsobom z vypúšťacej zóny 18 do zóny prívodu materiálov 12 a cez zóny 12,14,16,17, 18 na kontinuálnu prevádzku. Spaľovacie zóny _14, _16, 17 sú zapaľované veľkým množstvom horákov na zmes vzduchu a paliva, na kvapalné palivo, na uhlie alebo horákov obohatených kyslíkom 20, 22.

Zóna privádzania materiálov 12 obsahuje otvor 24 a podávací ústroj 26, ktorým sú zavážané aglomeráty oxidu železitého a uhlíkov 28, tiež nazývané „zelené guľôčky“ oxidu železitého.

·· ·· ·· ···· • · · • · ··· • · · ·· ··· • · ·· • · · ·· • · ·· • ·· ·· ·

Počiatočná vrstva oxidu železitého, uhlíkatých a kremičitých materiálov môže byť kladená na žiaruvzdornú spodnú časť nísteje, aby sa vytvorila sklovitá vrstva 30, na ktorú sú kladené aglomeraty oxidu železitého 28. Povliekacie materiály 36 nanášané na povrch žiaruvzdornej vrstvy alebo na povrch sklovitej vrstvy nísteje 30 môžu obsahovať zlúčeniny oxidu železitého, kremičité zlúčeniny a uhlíkaté zlúčeniny. Materiály môžu byť nanášané rozprašovacím injektorom 32 alebo dopravníkom pevného materiálu 34. Aglomeráty 28 sú vyrovnávané na uprednostnenú výšku nad žiaruvzdorný povrch alebo povrch vrstvy nísteje 30 vyrovnávačom 29, ktorý preklenie šírku daného povrchu 30. Aglomeráty 28 sú kontinuálne privádzané do RNP 10 podávacím ústrojom 26, ako sa povrch 30 otáča okolo RNP Π), pohonom s meniteľnými otáčkami (nie je vidieť). Preto je doba zadržania železných aglomerátov vnútri RNP 10 a vnútri každej zóny 14, 16, 18 riadená nastavením pohonu s meniteľnými otáčkami.

Umiestnenie v oblasti zóny prívodu materiálov 12 a pohybujúci sa proti prúdu podávajúceho ústroja 26 od podávacej násypky 27 na aglomeráty 28 sú prostriedky na privádzanie 32, 34 poťahovacích materiálov 36, ako sú napr. uhoľný prach, oxid kremičitý, zlúčeniny oxidu železitého, grafit a uhoľná drť vytvárané zo surových materiálov obsahujúcich oxid železitý. Najmenej jeden dopravník pevných materiálov 34 (obr. 3) môže privádzať tieto poťahovacie materiály 36 a ďalšie poťahovacie materiály 38 do oddelenej vrstvy na povrch žiaruvzdornej vrstvy alebo sklovitý povrch vrstvy nísteje 30. Ak sú materiály 36, 38 jemné častice, môžu byť materiály 36, 38 miešané s kvapalným nosičom a aplikované rozprašovacím injektorom 32. Injektor 32 môže byť chladený vnútorne, aby umožnili privádzanie poťahovacích materiálov ako jemných častíc vo forme kvapalného rozprašovania na aplikáciu na daný povrch 30 (obr. 2). Ak sú materiály 36, 38 umiestnené v RNP 10 bez kvapalného nosiča, dopravník 34 umiestni poťahovacie materiály 36 a ďalšie poťahovacie materiály 38 blízko, a naprieč danej šírke, žiaruvzdorné vrstvy alebo sklovité vrstvy nísteje 30 (obr. 3).

Poťahovacie materiály 36 môžu obsahovať zlúčeniny oxidu železitého, zlúčeniny oxidu kremičitého a uhlíkaté zlúčeniny. Prídavné poťahovacie zlúčeniny 38 môžu obsahovať akúkoľvek z nasledujúcich zlúčeniny: oxid železitý, kremeň, oxid horečnatý (MgO), oxid hlinitý (AI2O3) a oxid kremičitý (SiO₂), častice vytvárané z redukcie a tavenia oxidov železitých a uhlíkaté materiály. Poťahovacie materiály 36 a zlúčeniny 38 môžu mať premenlivú veľkosť materiálov menej ako 10 mm alebo prednostne približne 1 mm, alebo menej. Objemová hmotnosť (sypná hmotná) poťahovacích materiálov 36, 38 môže byť ·· ···· • ·· • ···· • ·· · • ·· ·· ··· približne 0,5 g/cm³ alebo viacej. Hrúbka poťahovacích materiálov 36, 38 môže byť približne 0,1 mm alebo viacej.

Povrch žiaruvzdornej vrstvy alebo sklovitý povrch vrstvy nísteje 30 RNP, s poťahovacími materiálmi 36 a zlúčeninami 38 nanášanými na povrch 30, môžu byť tepelne spracované pri teplotách nísteje približne 1500°C až približne 1600°C. Uprednostnená teplota nísteje je približne 153O°C až približne 155O°C. Po otáčaní ohrievacími zónami 14, 16 sú poťahovacie materiály 36, 38 ochladené. Chladiacim zariadením môže byť doska 48, ktorá má vnútorne tečúcu chladiacu kvapalinu, s doskou 48 umiestnenou pred vypúšťacou zónou

18. Doska 48 je v tesnej blízkosti a obopína šírku daného povrchu 30, čím je poskytovaná zóna chladiacich teplôt pri povrchu 30.

Uprednostnená spaľovacia teplota v zóne 17 (obr. 1) je približne 1450°C až približne 1600°C. Aglomeráty oxidu železitého a uhlíkov 28 môžu byť udržované v teplotnom rozsahu približne 1400°C až približne 1500°C. Uprednostnená teplota na udržovaní aglomerátov 28 je približne 1410°C až približne 1480°C.

Zariadenie na ohrev povrchu 30 a povliekacích materiálov 36 a eventuálnych prídavných zlúčenín 38 môžu obsahovať buď palivové horáky alebo iné zariadenia na ohrev RNP 10, umiestnené v pecnom puzdre horákových zón 14, 16 alebo 17. Horákové palivo obsahuje palivové zmesi bežne používané v priemysle spracovania železa, ako napr. koksárenský plyn, zemný/prírodný plyn, nafta či vykurovací olej a/alebo práškové uhlie spaľované so vzduchom alebo vzduchom obohateným kyslíkom.

Po nanesení poťahovacích materiálov 36 a/alebo poťahovacích zlúčenín 38 na povrch 30 prebieha umiestnenie aglomerátov oxidu železitého a uhlíka 28 a uhlíka na horné vrstvy povrchu 30, 36, 38 pomocou prostriedkov na umiestňovanie aglomerátov oxidu železitého a uhlíkov 28 a iných vstupných materiálov podávacím ústrojom 26 alebo iným štandardným kontinuálnym alebo prerušovaným pásom alebo slimákovým dopravníkom na aglomerované materiály (obr. 1).

Aglomeráty oxidu železitého a uhlíka 28 sú zahrievané a posúvané z prvej zóny 14 do druhej zóny 16 alebo tretej zóny, ak je to nutné (nie je ukázané), na otáčavej vrstve 30.

·· ·· ·· ··· • ·· • ···· • ·· · • ·· ·· ···

Redukcia aglomerátov oxidu železitého 28 prebieha v horákových zónach 14, 16 a 17, tvorba tavených železných guľôčiek a tuhnutie guľôčiek nastáva v reakčnej zóne, majúci rovnako chladiace zariadenie 48, pri vyššie špecifikovaných teplotách. Počas redukčnej fázy poťahovacie materiály 36, 38 zmenšujú atak vrstvy nísteje 30. Poťahovacie zlúčeniny 38 poskytujú bariéru vysoko reaktívnemu a čistému kvapalnému železu uvoľňovanému aglomerátmi oxidu železitého 28, čo núti kvapalné železo zostať na potiahnutej vrstve vrstvy nísteje 30.

Optimálna prechodná fáza roztaveného kovu, ktorá je vytváraná pri danom spôsobe činnosti RNP, je tvorba kvapalných guľôčiek 41 roztaveného kovového uhlíka a železa majúcich približne 95% železa a približne 5% uhlíka v roztoku. Uprednostnená prechodná fáza roztaveného kovového uhlíka a železa má približne 95,5% až 97,5% železa a približne

2,5 až 4,5% uhlíka v kvapalných guličkách 41 na povrchu nísteje 30.

Špecifická výhoda poťahovacích zlúčenín 38 nanesených na povrch 30 zahrňuje vytváranie fyzikálne odlučovaných kvapalných kvapôčiek 41 železa/uhlíka vytváraných redukciou, tavením a separáciou aglomerátov oxidu železitého a uhlíkov 28 na železné/uhlíkové guľôčky 41 a separáciou troskového a hlušinového režimu (nie je ukázané). Železné/uhlíkové guľôčky 41 vznikajú vnútri aglomerátov 28 alebo mimo aglomeráty na povrchu vrstvy nísteje 30 a tvoria roztavené kvapôčky čisteného železa/uhlíka 41 vnútri horákových zón 14, 16 a/alebo reakčnej zóny 17. Roztavené guľôčky 41 železa/uhlíka zostávajú izolované od troskových ahlušinových režimov na povrchu vrstvy nísteje 30 a guľôčky 41 nie sú absorbované na povrch vrstvy nísteje 30, čo je spôsobené predchádzajúcim potiahnutím povrchu 30. Preto môžu byť stuhnuté gombíky 42 vysoko vyčisteného pevného železného produktu (viacej než 95% železa) získavané späť z vypúšťacej zóny 18, bez toho aby dochádzalo ku kontaminácii inými hlušinovými časticami alebo troskovými materiálmi na povrch nísteje 30 alebo na iných vnútorných povrchoch RNP

10.

Potiahnutá vrstva materiálov 36 a poťahovacie zlúčeniny 38 môžu byť oživované periodickým alebo kontinuálnym nanášaním prídavných poťahovacích materiálov 36, 38 počas spracovacích cyklov RNP 10, keď sú vypúšťané roztavené železné gombíky 42 a predtým, než sú aglomeráty oxidu železitého a uhlíkov 28 umiestnené na povrch vrstvy nísteje 30.

·· ···· • · ·· •· ··· • ·· · • ·· ·· ··· ·

• · · · · • · · · · t • · · · · • ·· ·· ··

Redukované a vyčistené železné materiály vo forme železných gombíkov 42, obsahujúce nízke koncentrácie uhlíka, sú odstraňované z vypúšťacej zóny 18 prostriedkami na odstraňovanie materiálov z otáčavého povrchu štandardným vypúšťacím ústrojom, ako je napr. vypúšťací/vykladací dopravník 50, ako napr. kontinuálny alebo prerušovaný pásový alebo slimákový dopravník umiestnený nad povrchom 30 (obr. 8). Vyčistené železné gombíky 42 majú po oddelení zostatkové trosky chladením vyššiu čistotu a vyšší obsah uhlíka, ako produkty vyrábané doterajšími technológiami nístejových pecí, ako napr. FASTMET™.

Alternatívne vytvorenie

V alternatívnej prevádzke RNP 10 boli sklovitá vrstva oxidu železitého a oxidu kremičitého 36 a vrstva kondicionačného materiálu 36 možné skôr tvorené ako vrstva nísteje 30, Sklovitá vrstva oxidu železitého a oxidu kremičitého 30 pomáha pri bránení ataku železných guľôčiek 41 na vrstvu nísteje.

V alternatívnom vyhotovení môžu byť poťahovacie materiály 38, ako napr. oxid železitý, oxid kremičitý, oxid horečnatý (MgO), oxid hlinitý (A1₂O₃) a oxid kremičitý (S1O2), uholný prach a uhlíkové častice vytvárané pri redukcii a tavení oxidu železitého, pridávané na povrch 30. Po otáčaní ohrevovými zónami 14,16, 17 sú poťahovacie zlúčeniny 38 chladené. Chladiacim zariadením môže byť doska 48 majúca vnútorne tečúcu chladiacu kvapalinu s doskou 48 umiestnenou pred vypúšťaciu zónu 18. Doska 48 je v tesnej blízkosti a obopína danú šírku povrchu vrstvy nísteje 30, takže poskytuje oblasť chladiacich teplôt pri povrchu vrstvy nísteje.

V inom alternatívnom stelesnení môže byť uhlíkový povliekací materiál 38 umiestnený na povrchu vrstvy nísteje 30, aby bola vytvorená separovaná uhlíková vrstva (nie je ukázané). Uhlíkový materiál 38 slúži ako nereaktívna galvanizačná uhlíková vrstva, ktorá podporuje vznik roztavených železných guľôčiek 41 (pozri obr. 6) a stuhnutých železných gombíkov 42 bez guľôčiek 41 alebo gombíkov 42 atakujúcich vrstvu nísteje 30. Udržovaním guľôčiek 41 alebo gombíkov v separácii od troskových častíc a vrstvy nísteje 30 môže byť vyrobené železo o vysokej čistote s približným obsahom 95% a obsahom zostatkového uhlíka približne 5%.

Z predchádzajúceho je ľahko patmé, že sme vynašli zariadenie a spôsob činnosti na efektívnu výrobu zväčšených objemov pevného železného produktu s nízkym obsahom uhlíka o vyššej čistote v rotačných nístejových peciach bez značného zväčšenia nákladov, doby spracovania alebo nadmerných teplôt pece. Vynález dosahuje značne vyššiu kvalitu vyčisteného pevného železného produktu s nízkym obsahom uhlíka pridávaním špecifikovaných poťahovacích materiálov, aby bola vytvorená príslušná ochranná vrstva nísteje 30 z oxidu železitého, oxidu kremičitého, oxidu hlinitého, MgO alebo silikátových zlúčením a/alebo uhlíkatých zlúčenín na povrchu vrstvy nísteje 30. Vrstvy materiálov rôznych zložení 36, 38 sú tvorené pridávaním poťahovacích materiálov pre pridávaním aglomerátov oxidu železitého a uhlíka na otáčavý žiaruvzdorný povrch nísteje 30 (obr. 7).

Pozorované zlepšenia spôsobená opísaným vynálezom sú následkom podmienok, keď pri normálnych teplotách pece môžu poťahovacie materiály tvoriť ochrannú vrstvu 38 pripojenú k alebo na žiaruvzdornú alebo sklovitú vrstvu 30, čím sa zabráni, aby vyčistený pevný železný produkt s nízkym obsahom uhlíka nepoťahoval povrch žiaruvzdornej vrstvy alebo sklovitej vrstvy nísteje 30. Takáto poťahovacia alebo spojovacia či väzobná podmienka činí obtiažnym odstraňovanie alebo vypúšťanie vyčisteného pevného železného produktu s nízkym obsahom uhlíku z pece. Tento vynález, ako je uplatňované v ďalej uvedených nárokoch, rieši problém straty vyčisteného železného produktu s nízkym obsahom uhlíka vo vnútri RNP 10.

Vynález bol opísaný podrobne s odkazmi na určité uprednostnené vytvorenia, aby sa umožnilo čitateľovi vyskúšať vynález bez nepatričného experimentovania. Je treba chápať, že predchádzajúci opis a špecifické stelesnenia iba znázorňujú príslušné spôsoby vynálezu a jeho princípy a že na zariadenie môžu byť odborníkmi v tomto obore a technike vyhotovené rôzne zmeny a doplnky, bez toho aby došlo k odchýleniu od ducha a rozsahu tohto vynálezu.

Claims

1 Spôsob výroby pevného železného a uhlíkového výrobku z materiálu z oxidu železitého obsahujúceho uhlíkaté zlúčeniny, vyznačujúci sa tým, že obsahuje kroky:

(a) zaistenie rotačnej nístejovej pece, majúcej povrch vrstvy nísteje;

(b) privádzanie materiálov z oxidu železitého a uhlíka na uvedený povrch vrstvy nísteje;

(c) ohrevu uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka;

(d) redukcia uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka;

(e) vytváranie kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok a troskových častíc na uvedenom povrchu nísteje, pričom uvedené kvapôčky sa odlučujú od uvedených troskových častíc;

(f) chladenie uvedených kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok pomocou chladiaceho povrchu, čím sa vytvárajú pevné železné a uhlíkové gombíky;

(g) vypúšťanie pevných železných a uhlíkových gombíkov z danej pece; a (h) odstraňovanie či odpratanie troskových častíc z danej pece.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedený krok zaistenia rotačnej nístejovej pece ďalej obsahuje nanášanie oxidu železitého, uhlíkatých a kremičitých zlúčenín na uvedený povrch vrstvy nísteje, čím sa na uvedenom povrchu vrstvy nísteje tvorí sklovitá vrstva.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedený krok zaistenia rotačnej nístejovej pece ďalej obsahuje zavádzanie poťahovacích materiálov na uvedený povrch vrstvy nísteje, pričom poťahovacie materiály sú vyberané zo skupiny skladajúcej sa hlavne zo zlúčením oxidu horečnatého, zlúčenín oxidu kremičitého, zlúčenín oxidu hlinitého, zlúčenín oxidu železitého a uhlíkatých zlúčenín.

4. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že uvedený zahrievací krok obsahuje ďalej ohrievanie uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka veľkým množstvom sálavých tepelných zdrojov pri teplotách najmenej 1450°C až približne 1600°C vo vnútri pece.

5. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že uvedený redukčný krok ďalej obsahuje redukciu uvedených materiálov z oxidu železitého ·· ···· • · • ··· a uhlíka veľkým množstvom sálavých tepelných zdrojov pri teplotách najmenej 1450°C až približne 1540°C vnútri danej pece.

6. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že uvedený redukčný krok ďalej obsahuje ohrev uvedených materiálov veľkým množstvom sálavých tepelných zdrojov pri teplotách najmenej 1400°C až približne 1500°C na uvedenom povrchu vrstvy nísteje.

7. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že uvedený redukčný krok ďalej obsahuje ohrev uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka veľkým množstvom sálavých tepelných zdrojov pri teplotách najmenej 1410°C až približne 1480°C na uvedenom povrchu vrstvy nísteje.

8. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 2 až 7, vyznačujúci sa tým, že uvedený podávací krok ďalej obsahuje uvedenie uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka na uvedenú sklovitú vrstvu majúcu zlúčeniny z oxidu železitého, uhlíka a oxidu kremičitého.

9. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že uvedený chladiaci krok ďalej obsahuje zaistenie chladiaceho povrchu blízko uvedeného povrchu vrstvy nísteje, uvedené povrchové chladenie uvedených kvapalín železných a uhlíkových kvapôčok, čím sa vytvára pevný gombík železa a uhlíka na danom povrchu nísteje pred uvedením vypúšťacím krokom.

10. Zariadenie na priamu redukciu materiálov z oxidu železitého na pevný železný a uhlíkový výrobok, v y z n a č u j ú c i sa tým, že obsahuje:

(a) pec, kde uvedená pec má vnútornú stranu nísteje zo žiaruvzdorného materiálu;

(b) prostriedky na zavádzanie zmesi poťahovacích materiálov na uvedenú vrstvu nísteje;

(c) prostriedky na umiestňovanie materiálov z oxidu železitého a uhlíka na uvedenú vrstvu nísteje alebo uvedenú žiaruvzdornú vrstvu;

(d) prostriedky na ohrev uvedenej vrstvy nísteje, uvedených poťahovacích materiálov a uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka.

(e) prostriedky na redukciu uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka za vzniku kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok a troskových častíc, pričom uvedených kvapôčok oddelene od uvedených troskových častíc;

(f) prostriedky na chladenie uvedených kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok na uvedenej vrstve nísteje za vzniku pevného železného a uhlíkového gombíka;

(g) prostriedky na odstraňovanie či odpratanie pevného železného a uhlíkového gombíka z uvedenej pece; a (h) prostriedky na odstraňovanie uvedených troskových častíc z uvedenej pece.

11. Zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že pecou je rotačná nístejová pec majúca otáčavý povrch nísteje.

12. Zariadenie podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že uvedená vrstva nísteje zo žiaruvzdorného materiálu obsahuje ďalej sklovitú vrstvu zlúčenín oxidu železitého a uhlíka, kde uvedená sklovitá vrstva je umiestnená na uvedenej vrstve žiaruvzdorného materiálu predtým, než príslušné prostriedky zavedú poťahovacie materiály na uvedenú vrstvu nísteje.

13. Zariadenie podľa akéhokoľvek z nárokov 10 až 12, vy z n a č u j ú c i sa tým, že uvedené prostriedky na zavádzanie uvedenej zmesi poťahovacích materiálov obsahujú dopravník na pohyb častíc, kde uvedený dopravník má schopnosť zavádzať uvedený poťahovací materiál na uvedenú vrstvu nísteje.

14. Zariadenie podľa akéhokoľvek z nárokov 10 až 13, v y z n a č u j ú c i sa tým, že uvedená zmes poťahovacích materiálov obsahuje materiál vyberaný zo skupiny skladajúci sa hlavne zo zlúčenín oxidu železitého, kremičitanových zlúčenín, zlúčenín oxidu horečnatého, zlúčenín oxidu kremičitého, zlúčenín oxidu hlinitého a uhlíkatých zlúčenín.

15. Zariadenie podľa nárokov 13 alebo 14, vyznačujúci sa tým, že uvedená zmes poťahovacích materiálov ďalej obsahuje ďalšiu vrstvu uhlíkatého materiálu, uvedený uhlíkatý materiál a uvedenú zmes poťahovacieho materiálu zavádzanej uvedenými zavádzacími prostriedkami do uvedenej vrstvy nísteje.

·· ···· · ·· ·· · • · · ···· ···· • · ··· · · · · · · • · ·· ······ · • · · ······ ·· ··· ··· ·· ·· ···

16. Zariadenie podľa nároku 13 alebo 14, vyznačujúci sa tým, že uvedená zmes poťahovacieho materiálu ďalej obsahuje uhlíkatý materiál, kde príslušný uhlíkatý materiál je zavedený uvedenými zavádzacími prostriedkami na danú vrstvu nísteje predtým, než uvedené materiály z oxidu železitého a uhlíka sú umiestnené na uvedenú vrstvu nísteje.

17. Zariadeniu podľa akéhokoľvek z nárokov 10 až 16, vy zn a č u j ú ci sa tým, že prostriedky na umiestňovanie uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka obsahujúci dopravník, pričom tieto materiály z oxidu železitého a uhlíka je možné uvedeným dopravníkom uvádzať do správnej polohy na uvedenej vrstve nísteje.

18. Zariadenie podľa akéhokoľvek z nárokov 10 až 17, vy z n a č u j ú c i sa tým, že uvedené prostriedky na ohrev obsahujú veľké množstvo sálavých tepelných zdrojov poskytujúcich teplo v teplotnom rozsahu od najmenej 1450°C približne do 1600°C, pričom sálavé tepelné zdroje udržujú uvedenú vrstvu nísteje v uvedenom teplotnom rozsahu.

19. Zariadenie podľa akéhokoľvek z nárokov lOažl 7, vyznačujúci sa tým, že uvedené prostriedky na ohrev obsahujú ďalej veľké množstvo sálavých tepelných zdrojov, zaisťujúcich teplo v teplotnom rozsahu najmenej od 1400°C približne do 1600°C v uvedenej vrstve nísteje vnútri uvedenej pece.

20. Zariadenie podľa akéhokoľvek z nárokov lOažl 7, vyznačujúci sa tým, že uvedené prostriedky na ohrev ďalej obsahujú veľké množstvo sálavých tepelných zdrojov pri teplotách najmenej od 1450°C približne do 153O°C v uvedenej vrstve nísteje vo vnútri uvedenej pece.

21. Zariadenie podľa akéhokoľvek z nárokov lOaž 20, vyznačujúci sa tým, že uvedené prostriedky na chladenie uvedených kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok na uvedenej vrstve nísteje ďalej obsahujú chladiaci povrch v tesnej blízkosti k uvedenému povrchu vrstvy nísteje, kde uvedený chladiaci povrch obsahuje chladiacu dosku rozkladajúcu sa nad uvedenou vrstvou nísteje.

·· ···· · ·· ·· ··· ···· ··· • · ··· · · · · · • · « ···«·· ·· ··· ··· ·· ·· ···

22. Zariadenie podľa akéhokoľvek z nárokov 10až21, vyznačujúci sa tým, že uvedené prostriedky na odstraňovanie či odpratanie pevných železných a uhlíkových gombíkov obsahujúcich vypúšťací ústroj, kde uvedený ústroj obsahuje dopravník na preberanie uvedených pevných železných a uhlíkových gombíkov z uvedenej pece.

23. Spôsob výroby pevného železného auhlíkatého výrobku z materiálov z oxidu železitého obsahujúceho uhlíkaté zlúčeniny, vyznačujúci sa tým, že obsahuje kroky:

(a) poskytnutí pece, keď uvedená pec zaisťuje povrch vrstvy dolnej časti nísteje;

(b) zavádzanie kondicionačných materiálov, obsahujúcich zlúčeniny oxidu železitého, uhlíkaté zlúčeniny a kremičité zlúčeniny, na uvedený povrch vrstvy dolnej časti nísteje;

(c) ohrev uvedených kondicionačných materiálov, tvoriacich sklovitú vrstvu, obsahujúcich prinajmenšom zlúčeniny oxidu železitého a oxidu kremičitého;

(d) umiestňovanie materiálov z oxidu železitého a uhlíka na uvedenú sklovitú vrstvu;

(e) redukcia uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka príslušným ohrevom;

(f) tvorby kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok a troskových častíc na uvedenej sklovitej vrstve, za separácie uvedených troskových častíc na uvedenej sklovitej vrstve;

(g) chladenie uvedených kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok, čím sú na uvedenej sklovitej vrstve tvorené pevné železné a uhlíkové gombíky;

(h) vypúšťanie uvedených pevných železných a uhlíkových gombíkov z uvedenej pece; a (i) odstraňovanie uvedených troskových častíc z pece.

24. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že uvedený zaisťovací krok ďalej obsahuje poskytnutie rotačnej nístejovej pece majúcej otáčavý povrch nísteje.

25. Spôsob podľa nároku 23 alebo 24, kde uvedený krok zavádzania kondicionačných materiálov ďalej obsahuje zaistenie prídavných kondicionačných materiálov vyberaných zo skupiny skladajúcej sa hlavne zo zlúčenín oxidu horečnatého, zlúčenín oxidu kremičitého, zlúčenín oxidu hlinitého, zlúčenín oxidu železitého a uhlíkatých zlúčenín.

26. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 23 až 25, vyznačujúci sa tým, že uvedený ohrievací krok ďalej obsahuje ohrev uvedených poťahovacích materiálov ·· ···· • · · • · ··· • · · · • · · ·· ··· ·· ·· • · • · • · • · ·· • · ··· veľkým množstvom sálavých tepelných zdrojov poskytujúcich teplo v teplotnom rozsahu najmenej od 1450°C približne do 1600°C.

27. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 23 až 26, vyznačujúci sa tým, že uvedený redukčný krok ďalej obsahuje vystavenie uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka pôsobením veľkého množstva sálavých tepelných zdrojov zaisťujúcich *

teplo v teplotnom rozsahu najmenej od 1410°C približne do 1480°C vo vnútri uvedenej > pece.

28. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 23 až 27, vyznačujúci sa tým, že uvedený chladiaci krok uvedených železných a uhlíkových kvapôčok ďalej obsahuje zaistenie chladiaceho povrchu blízko uvedenej sklovitej vrstvy, kde uvedený chladiaci krok chladí uvedené železné a uhlíkové kvapôčky, čím sa vytvárajú železné a uhlíkové pevné gombíky na uvedenej sklovitej vrstve.

29. Spôsob výroby železného výrobku z materiálov z oxidu železitého obsahujúceho uhlíkaté zlúčeniny, vyznačujúci sa tým, že obsahuje kroky:

(a) zaistenie pece, kde uvedená pec poskytuje povrch vrstvy dolnej časti nísteje;

(b) zavádzanie zlúčenín oxidu železitého, uhlíkatých zlúčenín a kremičitých uvedenému povrchu vrstvy dolnej časti nísteje;

(c) ohrev uvedených zlúčenín, tvoriacich sklovitú vrstvu nísteje, obsahujúcu prinajmenšom zlúčeniny oxidu železitého a oxidu kremičitého;

(d) umiestňovanie poťahovacích materiálov na uvedenú sklovitú vrstvu nísteje, čím sa , tvorí potiahnutá sklovitá vrstva nísteje;

(e) umiestňovanie uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka na uvedenú ’ potiahnutú sklovitú vrstvu nísteje;

(f) redukcia uvedených materiálov z oxidu železitého a uhlíka na uvedenú potiahnutú sklovitú vrstvu nísteje;

(g) tvorby kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok a troskových častíc na uvedenej potiahnutej sklovitej vrstve nísteje;

(h) chladenie uvedených kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok, čím sú na uvedenej potiahnutej sklovitej vrstve nísteje oddelene od uvedených troskových častíc tvorené pevné železné a uhlíkové gombíky;

(i) vypúšťanie uvedených pevných železných a uhlíkových gombíkov z uvedenej pece; a ·· ···· • · • ··· ·· ··· ·· · · · ··· • · · · ·· • · · · ······ο • · · ······ ·· ··· ··· ·· ·· ··· (j) odstraňovanie uvedených troskových častíc z pece.

30. Spôsob podľa nároku, vyznačujúci sa tým, že uvedený zaisťovací krok obsahuje ďalej zaistenie rotačnej nístejovej pece majúcej otáčavý povrch nísteje.

31. Spôsob podľa nároku 29 alebo 30, vyznačujúci sa tým, že uvedený krok umiestňovania poťahovacích materiálov obsahuje ďalej voľbu uvedených poťahovacích materiálov zo skupiny skladajúcej sa hlavne zo zlúčenín oxidu horečnatého, zlúčenín oxidu kremičitého, zlúčenín oxidu hlinitého, uhlíkatých zlúčenín a zlúčenín oxidu železitého.

32. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 29 až 31, vyznačujúci sa tým, že uvedený ohrievací krok ďalej obsahuje ohrev uvedených zlúčenín veľkým množstvom sálavých tepelných zdrojov poskytujúcich teplo v teplotnom rozsahu najmenej od 1450°C približne do 1600°C.

33. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 29 až 32, vyznačujúci sa tým, že uvedený redukčný krok ďalej obsahuje vystavenie uvedeného materiálu z oxidu železitého a uhlíka veľkému množstvu sálavých tepelných zdrojov poskytujúcich teplo v teplotnom rozsahu najmenej od 1410°C približne do 1480°C vo vnútri uvedenej pece.

34. Spôsob podľa akéhokoľvek z nárokov 29 až 33, vyznačujúci sa tým, že uvedený chladiaci krok uvedených kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok ďalej poskytuje povrch blízko uvedeného sklovitého povrchu nísteje, pričom uvedené povrchové chladenie uvedených kvapalných železných a uhlíkových kvapôčok, vytvárajúcich pevné železné a uhlíkové gombíky na uvedenej potiahnutej sklovitej vrstve nísteje, sa deje pred uvedeným vypúšťacím krokom.

Obr. 1

·· ···· ·* • • · • · • · • · • ···.. • : :./· · ?./· ··· ·· • • • ·· ·· ···

• ·· ·· · · • · ·

2/3

99 ···· • ·· • ···· • ·· • ·· ·· ··· • 9 · ··· ··

9 99

9·

999

Obr. 2

Obr. 3

ó·:’/ .SK __ nG-'jďX //..7/ A# N-A va V™ //,: // // \r:A M p kí ff ι·:··.ί J ⁵⁰ w Ιι.·.··3ΐ M

·· ·· · • · · · ·· • · · · · • · · · · · • · · · · ·· ·· ···

3/3 ·· ···· •· · · • · · · · • ·· · • ·· ·· ··· ·

Obr. 6

Obr. 7

Obr. 8

36,38