SU759595A1 - Устройство для плавки металла из рудных материалов - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике пирометаллургической переработки рудных материалов в шахтной печи.

Известны шахтные печи для ме- $

таллизации железорудных материалов, » оборудованные загрузочным и выгрузочным устройствами, фурмы для подачи горячих и холодных восстановитель---ных газов имеют зоны нагрева, восстановления и охлаждения [1] .

Все известные шахтные печи, имеющие гррн для выплавки металла, не могут работать без наличия слоя кок- . са в шихте. Шахтные печи без горна15 (Виберг, Мидреко, Пурофер и Армко)' вынуждены предоставить значительную часть полезного объема для зоны охлаждения, что снижает эффективность работы агрегата. Выгрузка металлизо- 20 ванного материала осуществляется с помощью механических питателей, чистый износ которых приводит к остановкам на ремонт.

Наиболее близким по' технической 25 сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для плавки металла из рудных материалов, содержащее шахту и горн с летками для шлака и металла, установленные в 30

куполе горна форсунки и трубопровод восстановительного газа, загрузочный узел .

Недостатком известного устройства является трудность, вероятнее всего, невозможность контроля регулирования полноты восстановления и дисперсного состояния столба материала, особенно его центральной части, при переходе из шахты в горн. Кроме того, непрерывное расширение от шахты к горну приводит к тому, что столб щихты Под действием своего огромного веса утапливается в 'жидкий металл и, вероятнее всего, упрется в дно горна. Образуется в центральной части горна своего рода "тотерман". Поскольку жидкий металл имеет температуру 1600-1650°С, а зона восстановления 1000°С, то температура материала в пространстве между горном и зоной восстановления (нижняя половина шахты) изменяется от 1600 до 1000°С. То есть устройство стыковки шахты с горном и другие дополнительные устройства, отводящие горячие газы из горна, не устраняют возможность образования полутвердых, тестооб4

'гТЦ'ТтДиЙЙЙЙУпгпТГ.- ··..: < :· .

з ' 759595

разных масс, настылей в горне и ниж-.

ней части шахты. ' ............ ........ ^:·- '

Цель изобретения - повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено размещенным между горном шахтой газовым затвором, система,газораспределения которого выполнена с возможностью попеременного соединения его с шахтой и горном, и решетчатым водоохлаждаемым оксидным клапаном, установленным в месте соединения купола горна с затвором, выполненным в виде Двух соединенных большими ОСно? ваниями усеченных конусов, основания которых радны 2/5 - 1/2 и 1/7 т. 1/6 диаметра основания шахты.

Металлизованный рудный материал ''в сыпучем состоянии, т. е. с температурой ниже температуры начала размягчения, порциями без охлаждения пересыпается из шахты в горн с помощью газового затвора и системы газораспределения, В горне материал догревается до получения жидкоподвижного металла и шлака. Между столбом рудных материалов в шахте и зеркалом расплавленного металла со шлаком в горне находится газовое пространство, под давлением которого поддерживается столб материала ,

_ в шахте.

На чертеже представлено устройство Для плавки металла из рудных матёриалов.

Устройство содержит горн 1, летку 2 для чугуна, летку 3 для шлака, купол 4 горна, форсунки или горелки 5, сопла 6 для подвода холодного восстановительного газа, решетчатый откидной клапан 7, газопроводы 8, 9 и 10 системы газораспределительных труб, клапаны 11, 12 и 13 системы газораспределительных клапанов, бесконтактный газовый затвор 14, заплечники 15, распар 16, шахту 17.

Форсунки или горелки 5, встроены в купол 4 горна так, чтобы факел Торения ударялся о зеркало распла..... _{ва и} для неполного сжигания

топлива, с целью получения температуры для плавления материала и ' частично или полностью восстановитель ной атмосферы. Рядом, но несколько выше форсунок или горелок 5, в купол 4 встроены сопла 6 для подачи холодного восстановительного газа, который, перемешиваясь с поднимающимся снизу высокотемпературным газом, снижает температуру до оптимума и ‘’^даЭйВаё'Т”^,'кЪйцё"йтраЦйю восстановительных компонентов в смеси газов. Откидной водоохлаждаемый клапан 7 при работе печи всегда йткрйт' й накоДйТся в гнезде .* Он действует только йри "аварийном снижении давления газа в горне, когда грозит опасность провала материала из шахты в горн с заполнением всего пространства горна материалом. Система газораспределения, представляющая собой футерованные газопровода 8 и 9 с клапана. ми 11 и 12, футерованные газопрово⁵ да 9 и 10 с клапанами 12 и 13, избирательно соединяет газовый затвор с помощью газопровода 8 и 9 и клапанов 11 и 12 с горном и с помощью га. эопроводов 9 и 10 и клапанов 12 и ⁰ 13 - с шахтой. В первом случае клапаны 11 и 12 открыты,а клапан 13 закрыт. Не менее половины объема газа из горна переходит в газовый затвор через газопроводы 8 и 9 и клапаны 15 11 и' 12. При этом скорость газа в нижнем пережиме падает, в верхнем пережиме остается на прежнем уровне. Поэтому материал из газового затвора высыпается в горн. Во втором 20 случае клапаны 12 и 13 открыты, а клапан 11 закрыт, в этом случае разгружается верхний пережим и Материал из шахты опускается в газовый затвор, заполняя его. В это 25 время газ проходит через нижний пережим, и скорость газа здесь не позволяет материалу дальше .опускаться в горн. Отвод газа из горна по газопроводу 8 должен быть после пере_ мешивания и установления его состава. Поэтому врезка газопровода 8 в купол горна должна осуществляться перед входом в затвор, т. е. на расстоянии 500 мм от торца нижнего пережима. Газопровод 9, врезается в се’5 редину верхнего усеченного конуса газового затвора. Газопровод 10 должен вводиться в широкую часть шахты во избежание увеличения давления газа.· Поэтому он подводится в распар 40 или на 500 - 1000 мм ниже торца распара. Бесконтактный газовый затвор 14 одновременно является дозатором для периодической передачи определенного количества материала из дг шахты в горн. Малые диаметры газового затвора определяются из расчета создания в. этом сечении скорости газа выше второй критической скорости, т.е. скорости витания или скорости уноса (40-70 м/с), в то время как в более широких сечениях газового затвора и печи скорость газа многократно мала, в пределах 1-3 м/с, и вес материала не уравновешивается напором газа. Такое соотношение 55 скоростей движения газа создается при отношении диаметров больших и малых оснований газового затвора к диаметру основания шахты (распара) соответственно как 2/5 - 1/2 и 1/7 60 1/6. С Помощью системы газораспределения сначала можно заполнить материалом емкость бесконтактного газового затвора при подвешивании материала над нижним узким сеЧением (пережиме). Затем материал из этой

5

759595

6

емкости можно опустить вниз, уменьшая скорость газа в нижнем пережиме, но одновремено увеличивая ее в верхнем пережиме до критической величины.

Такое периодическое опускание металлизованного материала может быть осуществелно при сохранении его ’ дисперсного (сыпучено) состояния.,Для этого требуется поддерживать темпе- . ратуру начала размягчения материала.

Для железорудных материалов", например, эта температура заключена в 'пределах 1000-1100°С. В горне материал расплавляется с получением жидких шлака и металла, поэтому температура газа в горне должна быть в пределах 1600-1700^0, т. е. на 600 - 700°С 15 выше, чем на входе в восстанавливаемый слой. Регулирование температуры газа производится в пространстве · купола горна, где к горячему потоку газа, идущему от зоны плавления, 20

вводится холодный природный газ в количестве, обеспечивающем его полную конверсию продуктами горения в горне <СС>2 и Н₂0) и снижение температуры смеси газов до 1100°С. При 25 малой концентрации СО? и Н₂О в горновом газе для регулирования, температуры может быть введен вместо природного газа холодный восстановительный газ.

Пример. Летки для металла 2 и ’θ шлака 3 закрыты, откидной решетчатый клапан 7 открыт и находится в гнезде, клапаны 11, 12 и 13 закрыты. Через форсунки подаётся в горн такой расход воздуха, который создает в 35

нижнем и верхнем пережимах скорость выше критической. Загружается рудный материал через колошник без кокса, который задерживается в заплечиках 15, поскольку через узкий пережим не 40 может пройти вниз. Продолжая загрузку, можно заполнить шахту столбом 100%-ного рудного материала. Далее в горне зажигается факел, в форсунки к воздуху подают топливо (газ или мазут). В начальный период работы ^э

после пуска печи необходимо нагреть шихту в слабовосстановительной атмосфере. Поэтому для регулирования температуры в сопла 6 необходимо ,

Цать поток азота, а в форсунки сократить расход воздуха. При дости-" жении температуры в слое низа шахты 900-1000°С необходимо изменить режим горения топлива на получение концентрированного восстановительного 55 газа с температурой смеси газов на входе в слой 1000-1100°С. Для легко- , плавких руд эта температура должна быть снижена до температуры начала размягчения руд, Для жёлезоруд- 40

ных материалов через 20 мин после перехода на восстановительный режим надо опустить первую порцию материала. Дальнейшие опускания порции материалов необходимо производить 45

через каждые 15-20 мин. При увеличении паузы выше .15 - 20 мин возможно слипание металлизованных частиц. За такое короткое время первые ’ порции материала могут быть недостаточно восстановлены, которые после расплавления дадут высокожелезистый шлак. Во избежание этого в пространство заплечиков и горна надо загружать металлизойанный материал с таким расчетом, чтобы после выхода его из шахты вышележащий слой рудных материалов был полностью восстановлен. Для набора материала в газовый затвор необходимо открыть клапаны 12 и 13. При этом часть газа обходит верхний пережим, скорость газа в нём резко уменьшается. Материал падает из шахты в емкость бесконтактного газового затвора. Для того, чтобы выпустить материал из газового затвора в горн, необходимо закрыть клапан 13, открыть клапан

11. При этом в верхнем пережиме критическая скорость восстанавливается, чем подвешивается вышележащий слой,

. а в нижнем пережиме скорость уменьшается и горячий металлизованный материал пересыпается в горн. Для того, чтобы получить жидкие продукты плавки,остается догреть материал до соответствующей температуры. Металл и шлак выпускают через соответствующие летки. Выпуск металла и шлака начинают сразу после загрузки очередной порции материала в горн.

Во время выпуска загрузку производят малыми порциями, чтобы было движение материала в шахте и выпускаемый материал успевал расплавляться.

Неполное сжигание топлива происходит в горне над зеркалом расплава. Конверсия газа,усреднение температуры смеси восстановительного, газового потока до оптимальной величины происходит в куполе горна и пространстве бесконтактного газового затвора. Как видно, предлагаемая печь не требует специальной установки для конверсии газа.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство" для плавки металла из рудных материалов, содержащее шахту, горн с летками для металла и шлака, установленные в куполе горна форсунки и трубопровод восстановительного газа, загрузочный узел, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, устройство снабжено размещенным между горном и. шахтой газовым затвором, система газораспределения .которого выполнена с возможностью 'попеременного соединения его с шахтой и горном, и решетчатым водоохлаждаемым откидным клапаном, установленным

   759595 ^л

   в месте соединения купола горна с затвором, выполненным в виде двух соединенных большими основаниями усеченных конусов, основания которых равны 2/5 - 1/2 и 1/7 - 1/6 диаметра основания шахты.