SU938747A3 - Способ восстановлени дисперсной окиси железа и получени расплавленного чугуна и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Известны комбинированные методы получени  жидкого металла из диспероных руд l . Однако эти методы отличаютс  сложностью технологических процессов:, сравнительно низкой эффективностью использовани  энергии и лрнродного топлива, большими энергозатратами и проведением отдельных процессов на разных агрегатах. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ восстановлени  дисперсной окиси железа и получени  жидкого металла, включающий восстановление в шахтной печи гор чим восстановительны газам, выпуск гор чего продукта в камеру плавлени -газогенератор, в которую подают Природное топливо к кислород дл  плавлени  продукта и газификации топлива , охлаждение, увлажнение и очистку газов, отход щих из камеры, с последующей подачей их в шахтную печь 2. Целью изобретени   вл етс  создание эффективного способа восстановлени  дисперсных окислов железа в расплавленное железо в противотоке с гор чим восстановительным газом, полученным газификацией твердого топлива, в непрерывном npt цессе без удалени  двуокиси углероде И соединений . Цель достигаетс  тем, что согласно способу восстановлени  дисперсной окиси железа и получени  расплавленного чугуна, включающему восстановление в шaxтw ной: печи гор чим; восстановительным газом, выпуск гор чего продукта а камеру штавленн -газогенератор, в которую подают природное топтшо и кислород дл  плавлени  продукта и газификации топлива, охлаждение, увлажнение И очистку газов, отход щих из камеры с последующей подачей их в шахтную печь, частицы, уловленные в газах, из камеры плавлени  возвращают и подают,, вместе, с природным топливом в камеру, использу  полученный восстановительный газ как несущую среду, а охлаждение Дс 1200°С и увлажнение отход щего газа осуществл ют подачей воды в точке, на- ход шейс  вьпие подачи топлива, во ниже уровн  отвода газов. Известны устройства, непользуюшиес  при комбинированных способах получени  жИйкого металла из окислов железа, восстанавливаемых гор чими восстанови тельными газами Cl Недостатком этих устройств  вл етс  проведение отдельных процессов на не св занных между собой установках, отгсутствие единого непрерывного процесса полунени  жидкого чугуна из .окислов железа. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  влйетс  устройство, содерЯсащее шахтную печь с вводом и выводом руды и восстанавливающего газа, гаювиЛь ную емкость-газогенератор, трубопровод дл  подачи гор чего продукта в камеру, средства дл  подачи и сжигани  топлива в кислороде и увлажнени  отход щего газа , трубопровод дл  подачи восстановительного газа с пылеулавливающим и регулировочным механизмами 2. Цель изобретени  - осуществление путем применени  предлагаемото устройства «)ф4юкЛ1вного способа Получени  чугуна и газообразного топлива в процессе не прерывного восстановлени  окислов железа в шахтной печи гор чими восстановительными газами, образующимис  в плавильной камере npia газификации твердгй о тошшзза кислородом. Цель достшаетс  т&л, что устройство дл  8х;уиествнени  предлагаемого способа включающээ шахтнузо печь с вводам и аысвшсвл руды и восстанавливаквдего , плавипькро емкость-газогенератор, .трубопровод дл  подачи гор чего продукта в камеру, средства дл  подачи и ежи га ш  тоцЕт ша S жис юроде и увлажнени  отардшцего , трубопровод дл  подачи восстановительнрго газа с пкпеупавливак тты и регулировочным устройствами, снабжено трубопроводом, соешгш кшнм к&шеулашшвазсгаую камйру со средствами дли подачи топотва и вссстановите1ль.ного газа в камеру галавлэшиг, а также соплом щш ввода воды, расположенным выше точ ки BBCWi топливе, но ниже точки вывода от юдшцих газоа. Кроме того, устройс гво снабжено уллотшггельной камерой, расположенной между шахтной Печью и кемерой ппавй нв , выполненной,с узлом ввода квертно го traaa, Q : днише каме1ш плавлешш jncsiaeigo с под« в йекчгр© s кольцевым мэшгито риемййком Бокру1% На фиг. 1 схематически изображена щахтна  печь с плавильной емкостью со средством дл  ввода твердого топл ва и кислорода; на фиг 2.- то же, с вводом топлива и кислорода под поверхность расплава; на фиг. 3 - шахтна  печь с подом в центральной части. Шахтна  печь 1, имеюиш  стальноД кожух 2, снабжена футеровкой 3 (фиг. 1. Наверху печи установлен бункер 4 дл  загрузки в нее твердой сьохучей цгохты 5, котора  состоит из окиси железа в форме гранул или кусков. Шихта опускаетс  под действием силы т жести по одной . .-.игга нескольким трубам 6 образо.ванда уплотненного сло  или шихты 7 в печи 1 иэ сыпучего твердого исходного мате- риала. Восстановленный гранулированный материал 8 разгружаетс  из печи 1 по выпускной трубе 9 в упагютнительную камеру 10, затем по выпускной трубе 11 материал поступает в камеру 12 по разгрузочному конвейеру 13, скороьть которого регулирует скорость опускани  шк ты через печь 1,. Разгрузочный конвейер 13  вл етс  дозирующим средством дл  железосодержащей шихты в этом процессе. Сыпучий восстановленный материал 8 свободно падает с разгрузочного конвейера 13 по трубе 14, сЕабженной экраном излучени , в установку, состо шую из плавильной емкости 15с газогенератором, имеющую стальной кожух 16 и футеровку 17. Труба 14 с экраном излученк  служит дл  уменьшени  излучени  тепла из плавильной емкости 13 с газогенератором , температура которой равна примерно 1200с, в выпускную конвейерную камеру , в которой температура равна примерно 80О°С, Это преп тствует перегреву воостановпекного мематериапа и обеспечивает свободный поток 1Латер - ша. Восстановленный сыпучий материал 8 падает в расплавленную ванну j.8 и плавитс . Восстаковленкый расплавленный продукт удал етс  иэ плавильной е:--жостт 15 через чугуйнзж:  зТАу 1&, Рас7 лааленный материал аыП7С :аст1:;  та емкости 15 периодически или непрерывке, однако выте К . материала гшордшшрован с внлуско;« восс;гановл©нного сыпучего материала 8 из 1 непрерывного действи  дл  подде5 каниЕ уровн  2О |исплагв Б емкоои 15 шоке труб 21 №  ввода угл  и кислорода (показана только одна тру&а) в гвйке труб 22 (показана ОДЯЕ.) дл  веода водь. Все агепезосодержашке матвриапзз Diiycкаютсй под действ1й &« сты т жести -из бункера 4 в чугунную летку 19. Все ма териалы, не содержашие железо, поднимаютс  через плавильную емкость-газогенератор 15 и шахтную печь 1 в противотоке по отношению к опускающимс  железосодержащим материалам. Это позвол ет наиболее эффективно и просто использовать энергию (дл  получени  жид кого чугуна) из угл  и кислорода. Кажда  инжекционна  труба 21 представл ет собой 2-канальную трубу, имею щую центральный канал дл  природного топлива, котора  сообщаетс  с источником 23 топлива через трубу 24, и кольцевой канал дл  вдувани  кислорода, сооб щаюшийс  посредством трубы 25 с источ ником 26 кислорода; Измельченный уголь или другой углеродистый материал пневматически подаетс  по трубе 24 .в инжекционную трубу 21, котора  проходит через отверстие 27 в боковой .стенке плавильной емкости-газогенератора 15, при подаче небольшого потока сжатого газа из трубы 28. Предпочтительно, чтобы рабочий газ сжималс  в компрессоре 29 и использовалс  как передающа  сред Измельченный уголь вводитс  через центральную трубу инжекггаонной трубы 2 на поверхность жидкой ванны 18 в точке расположенной немного выше подъема уровн  20 жидкости. Рекомендуетс  поддержать уровень жидкости немного ниже трубы 21, так, чтобы поток угл  и кисло рода падал на поверхность расплавленног материала с целью обеспечени  хорошей теплопередачи и устойч того горени  угл , Кислород из источника 26 сжимает с  до соответствующего давлени  и вдуваетс  через кольцевой канал инжекцио№ной трубы 21, в результате потоки кислорода и измельченного угл  встречаютс  на выходе из соответствующих труб инжекционной трубы 21. Уголь горит с кислородом на поверхности расплавленной ванны 18 и выше нее. Горение угл  и кислорода проходит экзотермически, при этсм выдел етс  достаточное кол чество тепла дл  плавки гор чего сыпучего материала 8 в емкости 15. Отноше ние количества угл  и кислорода регулируетс  дл  того, чтобы горение проходило при теоретической адиабатической тем пературе пламени, т, &. примерно при , Количество сгораемого угл  регулируетс  в соответствии с количест , вом восстановленного сыпучего материала измеренного посредством разгрузочного конвейера 13, а их отношение регули ,руетс  дл  поддержани  соответствующег количества отход щих газов в плавильной емкости-газогенераторе с целью восстановлени  всей окиси железа до .металлического железа в печи 1. Гор чие отхрд шзие газы, богатые восстановителем ЗО, оставл ют поверхность ванны расплавленного тметалла при . температуре примерно . Их количество (отношение восстановителей к . окислител м) и температуре выше, чем это требуетс  дл  применени  в шахтной печи. Из источника 31 подаетс  через трубы 22 вода дл  снижени  температуры газов примерно до и дл  достижени  требуемого качества газа дл  воостановлени . Увлажненный отход щий газ выходит сверху из плавильной емкостигазогенератора 15 через выпускную трубу 32. Гор чие твердые частицы отдел ютс  от увлажненного отход щего газа в циклонном сепараторе 33. Отделенные твердые частицы могут рециркутшроэать в плавильную емкость-газогенератор посредством ввода,их по трубе 34 в трубу . 24 с измельченным углем.f Увлажненный отход щий газ, оставл к ший циклонный сепаратор 33 через трубу 35, охлаждаетс  до заданной темпера туры газа дл  восстановлени . Гор чий газ проходит через узкое отверстие 36, через которое может проходить только контролируемое количество газа. Остал ной газ, также в контролируемом количестве , проходит по трубе 37 через водоохлаждаемый теплообменник 38, где он охлаждаетс . Часть охлажденного газа проходит в трубу 28 с целью приготовлени  сжатого газа дл  прохождени  его по трубе 24, по крторой подаетс  уголь. Остальна  часть охлажденного газа проходит по трубе 39 и соедин етс  с потоком гор чего газа в трубопроводе 40. Температура восстановительного газа в трубопроводе 4О контролируетс  посредством автоматического регулировани  потока холодного газа в трубопроводе. Можно примен ть теплообменник 38 пр мого или косвенного типа. Дл  этого процесса не требуетс  пар, однако, если он потребуетс  дл  каких-либо целей, можно примен ть котел-утил затор тепла отход щих газов. Если пар не требуетс , то дл  теплообменника 38 можно примен ть простой вод ной холодильник пр мого типа.. Рекомбинированный восстановительный газ требуемой температуры и качества и в необходимом дл  восстановлени  ко личестве входит в шахтную печь 1 через 79 систему 41 кольцевых труб и фурм. Booстановительный газ проходит внутрь и вверх через :опускающуюс  шихту 7 дл  нагрева измельченной окиси железа и воо становлени  ее до металлического железа . В реакшги восстановлени  окиси железа восстановительный газ частично окисл етс  и охлаждаетс . Затем такой газ оставл ет восстановительную печь 1 через выпускную трубу 42 дл  отход пшх печных газов и входит в водоохлаждаемый скруббер 43, где он ох лаждаетс  и очищаетс  от пыли. Холодны очищенные отход щие печные газы, удаленные через трубу 44, содержат СО и Н2. и телеют теплотворную способность примерно 1900 ккал/м ,  вл  сь ценным гаооЬбразным топливом, которое может .примен тьс  в сталелитейной установке или еще где-либо. Кислород и уголь ввод тс  в плавмль- ную печь-газогенератор под высоким давлением дл  предупреждени  падени  давлейи  лт прохождени : ; через плавильную установку и шахтную печь .потока газов и дл  подачи топлива из отработанных газов под соответствующим давлением. Давление газа в газогенераторе-плавильной установке выше давлени  в шахтной печи. Количество холодного газа вводитс  через впускную трубу 45 в нагнетательную камеру 1О между разгрузочной печной трубой 9 и разгрузочной трубой 25 уплотнительной камеры. Давление в камере 1О поддерживаетс  немного выше давлени  в днище шахтной печи и в камере 12 разгрузочного конвейера, таким 478 образсж часть холодного инертного угшотн кдаего газа проходит вверх в шахтную печь и вниз в камеру 12 разгрузочного конвейера. Это преп тствует, газам, имею дим температуру 1200О С, проходить кз плавильной установки-газогенератора непосредственно вверх в дншде шахтной печи . Дл  эффективного использовани  некоксующего . твердого топлива с целью одно временного получени  жидкого металла измельченной окиси железа и ценного газообменного топлива примен ют непрерывный процесс в противотоке. Результаты проведени  процесса даны в табл. 1 - 3. Процесс основан на применении типичного суббитуминозного угл  с Запада США в качестве углеродистого материала. В табл. 1 приведены характеристики потоков газа и их температура, в табл. 2- характеристики шихты н требовани  к расходу энергии. Качество восстановительного угл  определено как отношение восстановителей (СО плюс Hj.) и окислител м (СО,2. плюс HjO) в газовой смеси. Дл  использовани  полного преимущества хте гической эффективности шахтной восстановительной печи с противотоком качество гор чего восстановительного газа должно составл ть по меньшей мере 8. Рабоча  температура в шахтной печи колеблетс  между 769 и 9ПО ° С к зависит от восстанавливаемой окиси железа. Дл  большинства материалов примен етс  температура 815°С. Таблица

Кислород

576

50

16,91400

8,01200

8,080

Знерггш .(НН) угл , необходимого дл  получени  576 при ЗО%

эффективности.

Из-за химической термодинамики в процессе восстановлени  окиси железа до металлического железа тэлько часть исходных восстановителей (СО плюс Н.) могут вступать в реакцию до окислителей (СОд плюс Hjp), которые образуютс  и замедл ют реакции восстановлени . Така  термодинамика приводит к тому, что обработанный восстановительный газ, оставл ющий шахтную печь через выпускное отверстие, имеет качество примерно 1,5 дл  эффективной работы печи. Следовательно , восстановительный газ при величине качества 8 окисл етс  до величины 1,5 в процессе вoccтaнoвлe ra . Расходу&мое количество СО плюс Н, определ ет требуемое количество восстановительного газа. Дл  эффективной работы обычно примен ют 18ОО-2100 м газа на тонну восстановленного железа.

Продолжение табл. 1

Таблица2

Claims (1)

1. Похвиснев А. Н. и др. Внедоменное получение железа за рубежом. М., Ме fx .

€

У/УХ///7////

Г

О

/

31 2f

/гчу J3

сff %

 

z

f

X

fpuz.Z