SU1641194A3 - Способ производства чугуна или стальных полупродуктов из железосодержащих кусковых материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бескоксовому получению железа, а именно к способу получени  чугуна или стальных полупродуктов из железосодержащих кусковых материалов Целью изобретени   вл етс  сокращение расхода энергии при использовании сидеритсодержащих или гидратных железорудных исходных материалов. Дл  этого сидеритсодержа- щие и/или гидратные исходные материалы (перед восстановлением в зоне пр мого восстановлени ) предварительно подогреваютс  и кальцинируютс  в зоне нагрева По меньшей мере одна часть держание СО и Н2 в сумме минимально 10-20 -об.% при соответствующей температуре подогрева 1000-700 С. Способ осуществл етс  в устройстве, содержащем шахтную печь пр мого восстановлени  дл  кусковой железной руды и газогенератор дл  расплава с трубопроводом , подающим продукт восстановлени  из шахтной печи, и трубопроводами дл  кислородсодержащих газов и носителей углерода и образовавшегос  восстановительного газа. В устройстве предусмотрена отделенна  от шахты дл  подогрева камера сгорани  с трубопроводами: подвод щим кислородсодержащий газ, а также подающим колошниковый газ из шахтной печи, и/или подающим отход щий газ из шахты подогрева, и/или подвод щим восстановительный газ из газогенератора расплава,из камеры сгорани  выходит трубопровод дл  гор чего газа. Реализаци  изобретени  позвол ет рентабельно использовать сидеритсодержащие или гидратные железорудные материалы, такие как бурый железн к или оолитова  железна  руда, при сохранении кусковой структуры и прочностных свойств исходных материалов 5 з«п. ф-лы, 6 ил0 (Л о Јь СО 4ь СМ

Description

Изобретение относитс  к области бескоксового получени  железа, а именно к способу получени  жидкого чугуна или стальных полупродуктов из кус- ковых, содержащих железную руду исходных материалов.

Цель изобретени  - сокращение расхода энергии при использовании сиде- ритсодержащих или гидратных железных ю исходных материалов.

На фиг„ 1-6 изображены варианты исполнени  способа

Шахтна  печь 1 содержит зону 2 пр мого восстановлени , котора  сверху 1 через трубопровод 3 загружаетс  кусковыми , содержащими оксид железа исходными веществами (сырьем) 4 при известных услови х вместе с вносимыми через трубопровод 5 необожженными 2 флюсамио Шахтна  печь 1 св зана с газогенератором 6 расплава, в котором из углеродных носителей и кислородсодержащего газа получаетс  восстановительный газ, который через трубо-2 провод 7 подаетс  в шахтную печь 1, в которой предусмотрены устройства 8 (приспособлени ) дл  очистки и охлаждени  газа

Газогенератор 6 расплава имеет J трубопровод 9 дл  твердых кусковых носителей углерода, несколько трубопроводов 10 и 11 дл  кислородсодержащих газов и трубопроводы 12 и 13 дл  жидких или газообразных при комнатной 3 температуре носителей углерода (углеводороды ) , а также дл  обожженных флюсов. Отвод щий трубопровод 14 соединен с устройством 8 очистки и охлаждени  газа. В газогенераторе распла- ва 6 ниже зоны газации расплава 15 накапливаетс  расплавленный чугун 16 и расплавленные шлаки 17, которые сливаютс  раздельно, каждый через собственный слив 18 и 19.4

Восстановленна  в шахтной печи 1 в зоне 2 пр мого восстановлени  до губчатого железа кускова  руда подаетс  вместе с обожженными в зоне пр мого восстановлени  флюсами через СВЯ-T зывающие шахтную печь 1 с газогенератором 6 расплава трубопроводы 20, например, с помощью вывод щих шнеков. Из верхней части шахтной печи 1 выходит трубопровод 21 дл  образующегос  в зоне 2 пр мого восстановлени  колошникового газа.

Этот колошниковый газ через отвод щий трубопровод (фиг. 1) после

прохождени  через предусмотренное в отвод щем трубопроводе 21 приспособление 22 (устройство) дл  очистки газа вводитс  в камеру 23 сгорани 0 В эту камеру сгорани  по трубопроводу 24 подаетс  кислородсодержащий газ.

Образовавшийс  в зоне 25 горени  камеры 23 сгорани  при сжигании ниже стехиометрических количеств гор чий газ через трубопровод 26 дл  гор чего газа подаетс  в расположенную выше шахтной печи 1 шахту 27 дл  подогрева , а именно в ее нижний конец 28 Эта шахта 27 подогрева имеет выводно дл  исходного вещества отверстие 29, которое впадает в ведущий исходный материал 4 в шахтную печь 1 трубопровод 3. В шахту дл  подогрева сверху подаетс  через шлюзы 30 сырье Через отвод щий трубопровод 31 выводитс  оразовавшийс  в шахте из гор чего газ экспортный газ дл  подогрева.

Согласно представленному на фиг„2 варианту осуществлени  только часть колошникового газа идет в зону 25 сгорани  и сжигаетс  Остальна  часть колошникового газа через трубопровод подаетс  в ведущий гор чий газ из камеры сгорани  к шахте подогрева трубопровод 26 и подводитс  вместе со смешанным с ним гор чим газом в зону 32 подогрева через трубопровод 33.

Преимущество этого варианта по сравнению с устройством согласно фиг. 1 состоит в том, что благодар  меньшему газовому потоку в зоне 25 сгорани  можно выполн ть камеру 23 сгорани  меньшего размера и дешевле. Кроме того, регулируемость процесса сгорани  более легка, так как через зону 25 горени  проход т меньшие количества газа, а также можно точнее устанавливать температуру гор чего газа.

Согласно варианту устройства на фиг. 3 часть- выход щего из зоны 32 подогрева экспортного газа после охлаждени  в холодильнике 34 и после сжати  с помощью компрессора 35 подаетс  в камеру 23 сгорани  через ответвл ющийс  трубопровод 36 вместе с колошниковым газом дл  частичного сожжени . Этот вариант оказываетс  предпочтительным, когда при меньшем расходе угл , т,е„ при использовании более высокоценного угл , образуетс  меньше восстановительного газа и вместе с этим меньшее количество колошникового газа или когда колошниковый газ отводитс  в виде экспортного газа (фиг. 3, заштрихованна  лини ), В| этих услови х было бы недостаточно энергии кальцинировани , происход щей только от колошникового газа, соответственно от неотведенной части колошникового газа.

Флюсы в этом случае в принципе одинаковы, как и в печи по фиг„ 1,

нии более высокоценного угл  получаетс  меньший расход, например толь- ко 750 кг/т чугуна

Согласно представленному на фиг.4 варианту часть охлажденного восста - новительного газа через ответвл ющийс  трубопровод 37 в качестве горючего газа направл етс  в камеру сгорани  и выход щий из шахтной печи 1 колошниковый газ целиком подаетс  дл  дальнейшего использовани . Выход щий в этом случае из шахты 27 подогрева газ обладает значительно меньшим содержанием СО, чем образовавшийс  в печах согласно фиг. 1 и 2 экспортный газ„ Однако он может найти применение в качестве примесного газа на электростанци х

Выход щий из шахты подогрева экспортный газ (фиг. 1-3), соответственно отводимый из шахтной печи колошниковый газ (фиг. 4) можно примен ть далее различным образом0 Так, можно, как представлено штрихами на фиг. 1, экспортный газ, после пропускани  через газоочиститель 38, подавать в турбинное устройство 39 и получать с его помощью электроэнергию„

Согласно представленным на фиг.5 и 6 вариантам осуществлени  образовавшийс  в зоне 2 пр мого восстановлени  колошниковый газ целиком попадает в расположенную выше шахтной печи 1 и интегрально св занную с шахтной печью 1 шахту 27 дл  подогрева, камера которой плавно и без сужени  переходит в камеру шахтной печи 1, т.е. шахтна  печь 1 и шахта 27 дл  подогрева имеют примерно одинаковый внутренний диаметр.

Остальные части устройства и га- зотрубопроводы выполнены аналогично представленным на фиг, 3 и 4 вариантам осуществлени .

Пример 1 «, В шахтную печь 1 (фиг, 1) на 1 т изготовл емого чугуна

0

5

0

5

5

внос т 2400 кг частицеобразной железной руды, котора  состоит из 29% Fe, 32% С02, остальное - жильна  порода. Дл  восстановлени  этого количества | руды ввод т 900 кг угл  и 560 м3 (нормальные услови ) технического газообразного кислорода в газогенератор расплава. Из 2400 кг железной руды в шахтной печи образуютс  1500 кг частиц губчатого железа со степенью металлизации примерно 90%, которые попадают в газогенератор 6 расплава. Из последнего при прошедшем восстановлении и при расплавлении указанного количества губчатого железа отвод тс  1800м3 (нормальные услови ) восстановительного газа с теплотой сгорани  11600 кДж/м3 (нормальные услови ) , который имеет следующий состав , об„% (в дальнейшем все данные по газам даны также в об.%): СО 69, С02 2; Н2 25; СН4 1,1; N2 0,8„ Этот газ подаетс  в шахтную печь 1 и покидает ее в виде колошникового газа следующего состава: СО 43,4; С02 22,6; Н2 14; Н20 10,5; СН4 0,8; N2 8,70

В камере сгорани  он сжигаетс  с помощью кислородсодержащего газа в избытке и соответствующий гор чий газ следующего состава подаетс  в шахту дл  подогрева: СО+Н2 54; СО 39; С02 24; Н2 15; Н20 11; СН4 0,8; N2 9,5.

В шахте подогрева из руды удал етс  С02 в зоне подогрева и получаетс  экспортный газ следующего анализа: СО 36; С02 29; Н2 14; СН4 0,7; N2 9.

Н20

ii;

Содержание сжигаемых газов состав- л ет 50,7 об.%0 Чугун получаетс  с температурой 1450-1500°С и содержит, мас.%: С 4, Мп 3; Si 0,5; S 0,04, остальное - железо, и обусловленные расплавлением примеси„

П р и м е р 2. Подогрев исходных веществ по сн етс  подробнее согласно представленному на фиг„ 2 варианту осуществлени .

В шахтную печь 1 устройства на 1 т получаемого чугуна ввод т 2400 кг частицеобразной железной руды указанного в примере 1 состава Дл  восстановлени  этого количества руды в газогенератор 6 расплава ввод т 900 кг угл  и 560 м3 (нормальные услови ) технического газообразного кислорода. Из 2400 кг железной руды образуютс  в шахтной печи 1500 кг частиц губчатого железа со степенью

металлизации примерно 90%, которые попадают в газогенератор 6 расплава Из последнего при прошедшем восстановлении и при расплавлении указанного количества губчатого железа вывод тс  1800 м3 (нормальные услови ) восста новительного газа с теплотой сгорани  11600 кДж/м3 (нормальные услови ) который имеет следующий состав: СО 69; С02 2; Н2 25; СН4 1,1; N2 0,80 Этот газ раздел ют на два парциалъс  в камеру 23 сгорани  и сжигаетс  с помощью кислородсодержащего газа в избытке. После сжигани  гор чий газ смешиваетс  с оставшимс  парциальным потоком колошникового газа, так что достигаетс  температура смеси 700-1000°С,

Этот смешанный гор чий газ теперь подводитс  к шахте 27 подогрева о Здесь из железной руды удал етс  С02 и получаетс  экспортный газ еле

Н„

(дующего Анализа: СО 36; С02 29; 14; Н20 11; СН4 0,7; N2 9.

Содержание сжигаемых газов составл ет 50,7%. Полученный чугун имеет тот же состав, что и описанный в примере 1„

ПримерЗ. В шахтную печь 1 предлагаемого в изобретении устройства на 1 т получаемого чугуна ввод т 2400 кг частицеобразной железной руды указанного в примере 1 состава. Дл  восстановлени  этого количества руды ввод т 900 кг угл  и 560 м3 (нормальные услови ) технического газообразного кислорода в газогенератор 6 расплава . Из 2400 кг железной руды в шахтной печи получаютс  1500 кг частиц губчатого железа со степенью металлизации примерно 90%, которые попадают в газогенератор 6 расплава. Из последнего при прошедшем восста- новлении и при расплавлении указанного количества губчатого железа отвод тс  1800 м3 (нормальные услови ) восстановительного газа с теплотой сгорани  11600 кДж/м3 (нормальные услови ), который имеет следующий состав: СО 69; С02 2; Н2 25; СН, 1,1; N2 0,8,

Часть этого газа подаетс  пр мо в камеру 23 сгорани  и здесь сжигает- с  вместе с кислородсодержащим газом в избытке. При этом получаетс  следующий анализ отход щего газа: СО 10; С02 33; Н2 2; Н20 9; N2 45.

,

5

Покидающий шахтную печь 1 колошниковый газ используетс  дл  других, например энергетических, целей и имеет следующий состав: СО 34,3; С02 30,4; Н2 18,5; Н20 7,5; СН 0,8; N2 8,4„ Сумма сжигаемых газов в этом случае 57,8 об„%, таким образом, на 15 об.% выше, чем в случае примера 1. Чугун имеет указанный в примере 1 состав с,

Пример4. В шахтную печь 1 (фиг. 5) на 1 т получаемого чугуна через шлюзы 30 и шахту 27 подогрева внос т 2400 кг частицеобразной железной руды, котора  состоит из 29% Fe, 32% СО,, остальное жильна  порода.

0

5

0

5 0 5 Q

Дл  восстановлени  руды ввод т 900 кг

этого количества угл  и эьи м3

560 м3 (нормальные услови ) кислорода в газогенератор 6 расплава Из железной руды в шахтной печи образуютс  1500 кг частиц губчатого железа со степенью металлизации 90%, которые попадают в газогенератор 6 расплава„ Из последнего при указанном количестве губчатого железа отвод т 1800 м3 (нормальные услови ) восстановительного газа с теплотой сгорани  11600 кДж/м3 (нормальные услови ), который имеет следующий анализ, об.% СО 69; С02 2; Н2 25; СН4 1,0; N2 0,8 Этот газ подаетс  в шахтную печь 1 и покидает ее (после прохождени  через зону 32 нагрева) в виде экспортного газа следующего анализа: СО 36, С02 29; Н2 14; Н20 11; СН, 0,7; N2 9.

После промывки газа в холодильнике 34 часть экспортного газа подаетс  в камеру 23 сгорани  и сжигаетс  ниже, чем при стехиометрических количествах , так что остающеес  содержание СО+Н2 больше, чем 20 об.%. Таким образом, полученный гор чий газ с температурой 600-900°С подаетс  в собственный фурменный по с шахты 27 нагрева в ее нижний конец 28. Зона 32 нагрева при этом функционирует как зона кальцинировани , в которой происходит выделение большей части св занного с рудой и возможными флюсами С02. Содержание сжигаемых газов (CO+Hj+CH,}.) в экспортном газе составл ет 50,7%.

Согласно представленному на фиг.6 варианту часть охлажденного восстановительного газа через трубопровод 37 в качестве гор чего газа вводитс  в камеру 23 сгорани  и выход щий из

91

зоны нагрева экспортный газ целиком подаетс  дл  дальнейшего использовани .

Claims (3)

1.Способ производства чугуна или стальных полупродуктов из железосодержащих кусковых материалов, включающий предварительный подогрев исходных материалов до температуры ниже температуры их разм гчени  отход щими из процесса газами, последующее восстановление до губчатого железа с образованием колошниковых газов и расплавление в плавильном газификаторе за счет подвода твердого углеродсодержащего материала и кислородсодержащего газа с образованием СО и-Н2-содержащего восстановительного газа, используемого дл  восстановлени  подогретого исходного материала до губчатого железа, о т л и ч а ,

щени  расхода энергии при использовании сидеритсодержащих или гидрат- ных железорудных исходных материалов.

64119410

отход щие из процесса газы перед подачей их на подогрев дожигают до сум марного содержани  СО+Н2, равного 10-20 об.%, температуре подогрева 1000-700°С соответственно о

2„ Способ по п, 1, отличающийс  тем; что на дожигание подают колошниковый газ, а газ, отход щий из зоны подогрева, вывод т в электроприемник„

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийс  тем, что на дожигание подают часть колошникового газа, после чего его смешивают с второй частью колошникового газа.

4 о Способ поп„ 1, отличаю10

15

щ и и с   тем, что на дожигание подают часть восстановительного газа. 20 5. Способ по п„ 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что на дожигание подают часть отход щего из зоны подогрева газа.

6„ Способ по п. 1, отличаюю щ и и с   тем, что, с целью сокра- 25 щ и и с   тем, что предварительный

подогрев осуществл ют колошниковым газом и газом, подвергнутым дожиганию о

4119410

отход щие из процесса газы перед подачей их на подогрев дожигают до суммарного содержани  СО+Н2, равного 10-20 об.%, температуре подогрева 1000-700°С соответственно о

2„ Способ по п, 1, отличающийс  тем; что на дожигание подают колошниковый газ, а газ, отход щий из зоны подогрева, вывод т в электроприемник„

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийс  тем, что на дожигание подают часть колошникового газа, после чего его смешивают с второй частью колошникового газа.

4 о Способ поп„ 1, отличаю10

15

щ и и с   тем, что на дожигание подают часть восстановительного газа. 5. Способ по п„ 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что на дожигание подают часть отход щего из зоны подогрева газа.

6„ Способ по п. 1, отличаю

38 у ч  4л - Н1&

Фиг.1

Фиг 2

31

Ј$К&

-

Фиг 5

Редактор Е.Папп

Составитель Л„Панникова

Техред Л.Олиннык Корректор С.Черни

Заказ 1023

Тираж 395

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Фиг.6

Подписное