SU855000A1 - Способ пр мого восстановлени окислов металлов - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ

1

Изобретение относитс  к способам получени  металлов пр мым восстановлением рудного сырь  с использованием электроэнергии и может быть использовано на предпри ти х черной и цветной металлургии, производ щих порошки, компактные металлы и сплавы и соединени .

Известны способы восстановлени  руды с получением литого или губчатого металла, в которых необходимое дл  процесса тепло подводитс  с помощью электронагрева.

В способе Де Си пр мого получени  стали , требуемую дл  восстановлени  богатой железной руды энергию ввод т через ванну жидкого металла при помощи низкочастотной индукционной катушки с железным сердечником , а восстановление руды осуществл етс  на поверхности металлической ванны за счет растворенного в ней углерода с последующим использованием тепла, выдел ющегос  при дожигании окиси углерода, дл  нагрева руды, подаваемой из трубчатой вращающейс  печи 1.

В способе Лурги-Галлусера предварительно окомкованна  железна  руда восстанавливаетс  продуктами паровой конверсии при ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ

родного газа и жидкого топлива, или твердым топливом в шахтной печи с электроиндукционным обогревом зоны восстановлени  при помощи нагревательных элементов без непосредственного прохождени  электрического тока через шихту 1.

В способе Енсена восстановление газовой смесью водорода и окиси углерода железной руды, смешанной дл  повышени  ее электропроводности с ранее восстановленным губчатым железом, ведетс  в щахтной

10 пе4и с пр мым нагревом шихты электрическим током, подводимым через два металлических электрода, выполненных в виде решетки 1 .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предла5 гаемому  вл етс  способ пр мого восстановлени  в печи с индукционным нагревом, согласно которому тонкоизмельченные железныее концентраты смешивают с порошком каменноугольной смолы и брикетируют. Брикеты подвергают прокаливанию в первой

20 трубчатой печи до 120 4- 300°С дл  удалени  влаги и летучих, а затем обжигают во второй трубчатой печи при 1000°С и при

этом восстанавливаютс  до металла. Металлизованные . брикеты нагревают до 1200- 1600°С в третьей трубчатой печи с помощью индуктора 2.

Недостатком данного способа  вл етс  многоста лийность процесса и св занные с этим повышенные затраты времени и соответственно невысока  степень использовани  энергии.

Цель изобретени  - интенсификаци  процессов восстановлени  путем повышени  эффективности использовани  газа-восстановител  и электроэнергии.

Дл  достижени  цели в способе пр мого восстановлени  окислов металлов путем индукционного нагрева газ-восстановитель подвергают нагреву восстановленным материалом , температуру которого поддерживают переменным электромагнитным полем в пределах 0,4-0,8 от температуры плавлени .

Кроме того, в шихту ввод т углеродсодержаш ,ий материал или элементы с высоким сродством к кислороду, например алюминий, магний.

Предлагаемый способ иллюстрируетс  чертежом.

Способ включает гранулирование шихты , загрузку, периодическое или непрерывное движение гранул в противотоке газавосстановител , использование индукционного нагрева гранул в зоне 1, восстановление гранул в зоне 2, нагрев гранул в зоне 3, охлаждение гранул в зоне 4 и последующую их выгрузку.

В соответсвии с графиком изменени  температуры (см. черт.) можно выделить зоны охлаждени , нагрева, восстановлени  и подогрева.

Необходима  дл  процесса восстановлени  энергии вводитс  непосредственно в металлизованные гранулы, путем нагрева переменным электромагнитным полем, создаваемым бесконтактным устройством 5, например индукторо.м, охватывающим зону нагрева. Верхний предел температуры нагрева ограничивают услови ми обеспечени  достаточной газопроницаемости сло  металлизованного сырь  в зонах нагрева и охлаждени , что близко к температуре спекани  (0,8 Тпл), например, при получении губчатого железа 1200°С. Нроцесс восстановлени  провод т газом, например водородом, который при прохождении через-зону нагрева в результате теплообмена с поверхностью металлизованных гранул нагреваетс  до температуры , минимальное значение которой должно обеспечить достаточную дл  выбранного гидродинамического режима скорость восстановлени  (0,4 Тщг). При дальнейшем движении газ-восстановитель нагревает и восстанавливает гранулы шихты в зоне восстановлени .

В зависимости от частоты электромагнит н.ое поле может эффективно нагревать слой

частично восстановленных гранул, расположенных в нижних участках зоны восстановлени , при этом с повышением частоты пол  толщина этого сло  увеличиваетс . Эффективность нагрева гранул зависит от правильного выбора частоты электромагнитного пол  в зависимости от размеров гранул, а также электрических и магнитных свойств восстановленного губчатого металла. Например, максимальна  эффективность нагрева гранул губчатого железа 012 мм при температуре выше 800°С достигаетс  при частоте около 70 кГц. Дл  эффективного нагрева гранулы должны иметь достаточно высокую степень металлизации (не менее 0,5). Дл  нагрева гранул можно использовать как индукционный принцип нагрева (в зоне индуктора), так и принцип конденсаторного нагрева (в зоне пластин-электродов).

При равномерном опускании шихты в стволе восстановительного агрегата и встречной подаче газа-восстановител  снизу вверх гранулы шихты проход т постепенно все зоны агрегата - вначале зону подогрева, за-тем зону восстановлени  и зону нагрева и зону охлаждени . В результате такой схемы процесса происходит постепенный нагрев

5 гранул шихты, что исключает возможность их растрескивани  и устран ет вынос пыли. В зоне нагрева в раномерно опускающийс  слой шихты электромагнитное поле вводит то количество тепла, которое необходимо дл  завершени  процесса восстановлени  металла или сплава в соответствии с тепловым балансом металлургического агрегата. Скорость опускани  шихты должна обеспечить требуемую кинетикой процесса длительность нахождени  гранул в зоне восстанов5 лени .

Газ-восстановИтель в зоне охлаждени  металлизованных гранул снижает их температуру в зоне выгрузки до величины, предупреждающей их самовозгорание, при этом газ-восстановитель нагреваетс , утилизиру 

0 тем самым физическое тепло восстановленного металла. В зоне нагрева газ-восстановитель нагреваетс  до температуры, необходимой дл  процесса восстановлени , при этом размеры зоны нагрева выбирают из усло5 ВИЯ обеспечение нагрева газа-восстановител  с учетом необходимого его избытка в сравнении со стехиометрическим расходом до требуемой температуры, например, дл  железа 600-1200°С. При выходе из зоны нагрева газ-восстановитель, нагрева  гранулы шихты, сам охлаждаетс  и выходит вместе с газами, образующимис  в процессе восстановлени  шихты, в атмосферу при температуре, обеспечивающей отсутствие конденсации паров воды.

Предлагаемый способ пр мого получени  губчатого металла из гранулированной шихты практически полностью обеспечивает утилизацию тепла, необходимого дл  процесса восстановлени . Неизбежные при этом

Claims (5)

1. Формула изобретения

   1. Способ прямого восстановления окислов металлов, включающий гранулирование шихты, загрузку, периодическое или непрерывное движение гранул в противотоке газа-восстановителя, восстановление с использованием электрического нагрева, охлаждение и выгрузку, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса восстановления путем повышения эффективности использования газа-восстановителя и электроэнергии, газ-восстановитель нагревают восстановленным материалом, температуру которого поддерживают переменным электромагнитным полем в пределах 0,4—0,8 температуры плавления.
2. 2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что в шихту вводят твердый восстановитель.
3. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют углерод.
4. 4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют алюминий.
5. 5. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют магний.