SU869562A3

SU869562A3 - Способ получени металла из его окислов

Info

Publication number: SU869562A3
Application number: SU741994568A
Authority: SU
Inventors: Гуннар Пердал Эрн; Оскар Сантен Свен
Original assignee: Стифтельзен Фор Металлургиск Форскнинг (Фирма)
Priority date: 1973-01-26
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1981-09-30
Also published as: DE2403780C3; GB1460852A; BE885198Q; SE388210B; CA1013150A; DE2403780B2; JPS5720366B2; DE2403780A1; FR2215478B1; FR2215478A1; JPS49110519A

Description

Изобретение относитс к пр мому п лучению металлов из руд, в частности к пр мому получению железа. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс способ получени железа из руды в шахтной печи , включающий предварительное восст новление рециркул ционными газами и последующую высокотемпературйую обработку при вдувании предварительно восстановленного материала или его смеси со шлакообразующими реагентами , транспортирующим инертным или восстановительнЕз1м газом 1. Недостаток данного способа состоит в низкой интенсификации процесса так как в данном процессе предъ вл ютс большие требовани к прочности используемого в качестве восстановител кокса. Кроме того, шахтна печь требует обширного наружного оборудовани , например, дл подачи воздушного дуть . Цель изобретени - снижение энергетических затрат. Указанна цель достигаетс тем, что предварительно восстановленный материал вдувают над уровнем расплавленного металла против столба из твердого восстанавливающего агента . В качестве восстановител в про-г цессе предварительного восстановител используют газ из верхней части реактора , содержащий в основном смесь окиси углерода и водорода. Дл достижени высокой степени предвосстановвлени можно добавить в реактор дополнительное количество восстановительного газа, содержащего углеводороды , или специально полученного восстановительного газа, чтобы увеличить количество газа, выход щего из реактора, дл достижени высокой степени предвосстановлени . Предлагаемый способ вл етс , до определенной степени, саморегулирующимс таким образом, что при понижении степени восстановлени в предвосстановительной ступени выход щее из реактора количество газа автоматически увеличиваетс , вызыва увеличение степени восстановлени при предвосстановлении, при посто нной температуре в нижней части шахты на уровне вспрыска., Напротив, когда степень восстановлени в предвосстановительной ступени вл етс высокой, количество поЛучаемого в шахтной печи газа будет автоматически снижатьс , вызыва снижение в предвосстановительной ступени , что также протекает при посто нной температуре в нижней части шахты на уровне впрыска.

Покавосстановительные газы, отбираемые из реактора, имеют относительно высокие температуры, их температура регулируетс с помощью теплообменника до температуры, приемлимой дл предвосстанозлени . Предвосстановление , разумеетс , может проводитьс в одну или более ступеней по известным процессам, например в кип щем слое.

Подвод энергии может быть осуществлен , например, с помощью кислорода и углеводородов, а также в виде электрической энергии с помощью обычных электродов или благодар устройству плазменной горелки. Твердый восстановитель , как известно, выполн ет, конечно , двойную функцию, с одной стороны в качестве восстановител дл непосредственного восстановлени , а с другой стороны - в качестве топлив

Данным способом может быть восстановлено большинство известных окисленных руд, например руд вльфрами, хрома, марганца или никел или смесь одной или более из этих руд и/или железных руд, посредством чего может быть получен чистый металл или сплав в зависимости от вводимого в реактор материала.

На чертеже схематически изображено устройство дл осуществлени предлагаемого способа.

В качестве примера беретс произтводство чушкового чугуна, но способ может быть использован, кроме железных руд, на других окисленных рудах.

Устройство включает конечную ступень восстановлени , состо щую из реактора 1 типа шахтной печи, загружаемого сверху твердым восстановителем , в данном случае углеродом, например коксом, через газонепроницаемый затвор 2. Предвосстановлеиный окисленный материал вдуваетс в низ реактора через фурмы 3 с полностью инертным или восстановительным газом В то же врем в фурмы 3 вдуваетс кислород и углеводороды по трубопроводам 4 и 5. Окончательное восстановление и расплавление происходит мгновенно и расплавленный металл, в двнном случае чугун, течет к низу при одновременном науглероживании. Отсюда полученный чушковый чугун и шлак могут выпускатьс непрерывно

или периодически через выпускное отверстие 6. Дл металлургической обработки полученного продукта реактор может быть оборудован метаплоприемником 7.

Температура реактора регулируетс при помощи кислорода и, возможно.

воды, или также с помощью электрической энергии, подводимой, например, при помощи плазменной, горелки резистивно с графитовыми электродами. Одной из фаз может быть стенка реакто5 Ра.

Реактор и задувочный кокс имеют жакие размеры, что впрыскиваемый предвосстановительный материал подхватываетс в нижней гор чей части задувочного кокса; покидающий реактор газ содержит смесь окиси углерода и водорода в высокой концентрации.

Отношение CO/Hij регулируетс добавкой углеводородов в нижнюю часть, а также высотой задувочного кокса в

5 реакторе.

Выход щий из реактора гор чий восстановительный газ имеет температуру, регулируемую с помощью теплообменника 8 до температуры, приемлемой дл

0 ступени предвосстановлени . Предвосстановление может проводитьс в одну или более ступеней согласовано известным способом, например в кип щем слое.

5 Приемлемой степенью предвосстановлени дл окисленного материала вл етс 60-95%. При степени восстановлени выше 90% восстановительного газа из реактора будет, возможно,

Q недостаточно из-за уменьшени тепловой нагрузки в реакторе и уменьшенного расхода на окончательное восстановление и поэтому должен быть предусмотрен газ из отдельного источника 9 например газогенератора.

Выход щий из предвосстановительной ступени 10 газ все еще содержит относительно большое количество горючих газов и поэтому может быть использован с одной стороны дл подогрева и сушки в сушилке 11 поступающего окисленного материала и, с другой стороны, в газогенераторе, или после возможного удалени воды в устройстве 12 дл повторного введени в

5 реактор окончательного восстановлени на несколько более высоком уровне через фурмы 13, чем реакционна зона реактора, в результате чего выходна температура из реактора буQ дет также снижена и необходимость в установке дополнительного теплообменника 8 будет уменьшена.

Поступающий в реактор окисленный материал, в данном случае железна руда, вл етс предпочтительно мелкодисперсным и может быть в виде рудного концентрата или смеси концентрата и пыли, выход щей, например, из других металлурга еских процессов, вызывающей проблемы загр знени воздуха.

При впрыскивании одного предвосстановительного материала в качестве транспортирующего газа может успешно использоватьс малое количество;

5 реакторного газа, очищенного в соответствующем очистителе при фильтре 14 и передаваемого с помощью вентил тора 15. Выбросы из сушилки 11 направл ют с в дымовую трубу через трубопровод 16. Пример 1. В этом опыте вводимым материалом вл етс кокс, кислород , гематит () и предвосст новление провод т в ступень Рециркул ци газа из реактора в пре восстановительную ступень не имеетс В этом опыте получен расход 660 кг кокса и 495 нм кислорода на тонну плавленного чушкового чугуна. Пример2. Вводимым материал вл етс кокс, кислород, гематит и предвосстановление провод т в две ступени без рециркул ции газа из ре актора. При двухступенчатом предвос становлении достигаетс лучшее испо зование газа из реактора. В этом оп те получена степень предвосстановле ни 80% и расход 480 кг кокса и 372 нм кислорода на тонну плавленн го чугуна. Примерз, Материал состоит из кокса, гематита и тепло обеспечи ваетс электрической энергией. В эт способе получены очень малые количества газа и поэтому можно достичь восстановлени только 37% при предвосстановлении .в две ступени. Поэтому лучше провести опыт с предвосстановлением в одну ступень и при этом будет получено предвосстановление 33%. В этом опыте сожжено 215 кг кок са и расход энергии 1200 кВтч на тонну плавленного чушкового чугуна. П р и м е р 4. Вводимые материалы такие, как и в примере, 3, но подводима энерги успешно заменена кисло родом и коксом и в то же врем пред .восстановление расширили до двух сту пеней. В предельном случае на тонну расплавленного чушкового чугуна без вс кой электроэнергии достигнуты те же расходные показатели, что ив примере 2. . Пример5. Вводимые материапы кокс, гематит, рециркулирующий газ .в таком количестве, что получено , предвосстановление 75%,-потребности в тепле покрываютс электрической энергией. Около 55% газа из реактора рециркулировало в то врем , как остальной газ используетс на подогрев или сушку рудного концентрата. В этом опыте достигнут расход кокса 215 кг и расход электрической энергии 1270 кВтч на тонну расплавленного чушкового чугуна. Расходные показатели приблизительно равны, но несколько менее удовлетворительны, чем показатели , достигнутые в примере 3. П р и мер 6. Вводикые материалы - кокс, гематит, отфильтрованный рециркулируе1-ый газ из реактора и тепло обеспечиваетс электрической энергией. Расход кокса - 161 кг и расход электроэнергии 610 кВтч на тонну расплавленного чушкового чугуна. ,Пример.7. В этом опыте вводимые материалы - углеводород, кокс, гематит и тепло обеспечиваетс электрической энергией. Кокс может быть заменен либо полностью, либо частично углеводородом, но реактор в любом случае всегда должен быть напол;Нен коксом до нормального экспериментального уровн с одной стороны дл гарантии сильной восстановительной среды и с другой стороны дл получени чистого восстановительного газа. В этом случае в качестве углеводорода используетс нефть, но она также может быть заменена другими углеводородами, даже газообразными . На тонну расплавленного чушкового чугуна достигнут расход 180 кг нефти и 1240 кВтч электроэнергии. П р и м е р 8. Вводимыми материалами вл етс пропан, гематит, очищенный рециркулируемый газ и тепло обеспечиваетс электроэнергией. Весь рециркулируемый газ очищаетс и возвращаетс в процесс. На тонну расплавленного чушкового чугуна израсходовано 124 кг пропана (СзНд) и 1125 кВтч электроэнергии. В таблице приведен расход энергии на различные процессы, соответствуюие предлагаемому способу, в производстве чушкового чугуна. Таблица включает 8 вьоиепри веденных примеров и из нее очевидно, что роцесс согласно примеру 3 наиболее лагопри тен с точки зрени расхода нергии. Вьвиеперечисленные опыты и экспериенты провод тс в экспериментальном борудовании и очевидно, что истиные расходные показатели при большом асштабе производства будут возможно ыше, чем показатели, приведенные в аблице.

Продолжение таблицы

Claims

Формула изобретения

Способ получения металла из его окислов, включающий предварительное восстановление рециркуляционными га- «л зами и последующую высокотемператур- ^мную обработку в шахтной печи при вдувании предварительно восстановленного материала или, его смеси со шлакообразующими рё1т*ентами, транспортирующим инертным или восстановительным газом, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат, предварительно восстановленный материал вдувают над уровнем расплавленного металла против столба из твердого восстанавливающего агента.