UA120080C2 - Спосіб одержання рідкого чавуну - Google Patents
Спосіб одержання рідкого чавуну Download PDFInfo
- Publication number
- UA120080C2 UA120080C2 UAA201808210A UAA201808210A UA120080C2 UA 120080 C2 UA120080 C2 UA 120080C2 UA A201808210 A UAA201808210 A UA A201808210A UA A201808210 A UAA201808210 A UA A201808210A UA 120080 C2 UA120080 C2 UA 120080C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- gas
- melting gasifier
- oxygen
- carbon
- mixing zone
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 4
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 title abstract 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 145
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 127
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 108
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 105
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 103
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 67
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 113
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 113
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 20
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 8
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229960005191 ferric oxide Drugs 0.000 abstract 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 23
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 14
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 14
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 9
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- -1 only gaseous Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
- C21B13/146—Multi-step reduction without melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
- C21B13/002—Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
- C21B13/143—Injection of partially reduced ore into a molten bath
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
- F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B15/10—Arrangements of air or gas supply devices
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
Винахід стосується способу одержання рідкого чавуну (1), причому спосіб включає: відновлення шихтових матеріалів (2), що містять оксид заліза, до частково відновленого першого залізного продукту (3) у першій відновлювальній установці (4), введення частково відновленого першого залізного продукту (3), першого кисневмісного газу (9, 9а) і першого носія (10) вуглецю в плавильний газифікатор (11), введення другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю, а також другого кисневмісного газу (9b) у змішувальну зону (18) всередині плавильного газифікатора (11) вище його стаціонарного шару, змішування другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю із другим кисневмісним газом (9b) у змішувальній зоні (18), причому для досягнення часткового окиснення другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю всередині змішувальної зони (18) коефіцієнт надлишку повітря регулюють в діапазоні від 0,2 до 0,4, переважно між 0,3 і 0,35, і - змішування утвореного частковим окисненням газу зі змішувальної зони (18) з газом в решті об'єму всередині плавильного газифікатора (11).
Description
Винахід стосується способу одержання рідкого чавуну, причому спосіб включає - відновлення шихтових матеріалів, що містять оксид заліза, до частково відновленого першого залізного продукту у першій відновлювальній установці за допомогою відновлювального газу, і виведення використаного при відновленні відновлювального газу як колошникового газу або відхідного газу, - введення частково відновленого першого залізного продукту, першого кисневмісного газу й першого носія вуглецю в плавильний газифікатор, - газифікацію носія вуглецю кисневмісним газом і розплавлення частково відновленого першого залізного продукту з утворенням рідкого чавуну при виділенні відновлювального газу в плавильному газифікаторі, - введення принаймні часткової кількості відновлювального газу в першу відновлювальну установку за допомогою трубопроводу для відновлювального газу.
У такому способі відновлювальної плавки далі, як правило, передбачаються газоочисні установки (з одного боку - для колошникового газу або відхідного газу з відновлювальної установки, з іншого боку - для відновлювального газу із плавильного газифікатора), а також, залежно від конфігурації установки, пристрій для видалення СО з колошникового або відхідного газу згідно із рівнем техніки головним чином за допомогою адсорбції при змінному тиску, якщо він подається в другу відновлювальну установку або повинен використовуватися у межах способу відновлювальної плавки.
Відомими способами відновлювальної плавки є Согехо- і Ріпех?-процеси. Согех"?-процес являє собою двостадійний спосіб відновлювальної плавки. Відновлювальна плавка поєднує процес непрямого відновлення (попереднього відновлення оксиду заліза до губчастого заліза, часто також називаного прямим відновленням) із процесом плавки (включно з остаточним відновленням) у так званому плавильному газифікаторі. Також відомий Ріпех"?-спосіб відрізняється від Согех"-способу безпосереднім введенням залізної руди у вигляді рудного дрібняку, який піддають попередньому відновленню в кількох розміщених один за іншим реакторах із псевдозрідженим шаром.
Для одержання рідкого чавуну, в ході якого мають бути одержані також чавуноподібні продукти, існують по суті два відомі розповсюджені способи: доменний спосіб і відновлювальна плавка, причому остання, наприклад, у вигляді способів Согех? або Ріпех?. Цей винахід стосується відновлювальної плавки.
При відновлювальній плавці застосовується плавильний газифікатор, у якому отримують гарячий рідкий метал, переважно чавун, а також щонайменше одна відновлювальна установка, наприклад, щонайменше один відновлювальний реактор, у якому носій залізної руди (кускова руда, рудний дрібняк, окатиші, агломерат) принаймні частково відновлюється відновлювальним газом, причому відновлювальний газ генерується в плавильному газифікаторі шляхом газифікації головним чином вугілля й коксу технічно чистим киснем (із змістом кисню 90 95 або більше). При цій газифікації виділяється необхідне технологічне тепло й утворюється відновлювальний газ, потрібний для попередніх технологічних стадій, таких як попереднє нагрівання, висушування, відновлення заліза, кальцинування, і т.д.
Під частково відновленим мається на увазі, що ступінь відновлення матеріалу носія заліза підвищується у відновлювальному реакторі, але ступінь відновлення залишається нижче 100 95.
Типовий ступінь відновлення після відновлювальної установки лежить між 50 905 і 90 95. Ступінь відновлення КО є мірою видалення кисню з оксиду в матеріалі носія заліза, і описується такою формулою
ВО-(1--0/1,5"Реюв))100, де О означає вміст кисню як частку кількості речовини в матеріалі носія заліза, а ЕРеюї означає вміст заліза як частку кількості речовини в матеріалі носія заліза (у кожному випадку в мол. 95 ).
У способі відновлювальної плавки або додається така велика кількість твердого носія вуглецю, що кількість створюваного відновлювального газу є достатньою, щоб досягати бажаного ступеня часткового відновлення при попередньому відновленні, з тим недоліком, що кількість витраченого носія вуглецю є неекономічно великою. Або ж вводиться менша кількість твердого носія вуглецю, і необхідна кількість відновлювального газу отримується у розпорядження поверненням назад і очищенням невитраченого технологічного газу. Правда, для цього останнього варіанта потрібні додатково щонайменше один компресор і установка для видалення СО», що збільшує капітальні витрати й обумовлює підвищену витрату енергії під час виробництва.
Тому завданням винаходу є розробка способу одержання рідкого чавуну, у якому може бути бо скорочена витрата твердих носіїв вуглецю в плавильному газифікаторі при по можливості незначних витратах на додаткові пристрої й, відповідно, капіталовкладення.
Завдання вирішується за допомогою способу згідно з пунктом 1 формули винаходу, у якому при описаному спочатку способі здійснюють такі додаткові стадії: - введення другого газоподібного і/або рідкого носія вуглецю, а також другого кисневмісного газу в змішувальну зону всередині плавильного газифікатора вище його стаціонарного шару (оплавленого шару), - змішування другого газоподібного і/або рідкого носія вуглецю із другим кисневмісним газом у змішувальній зоні, причому для досягнення часткового окиснення другого газоподібного або рідкого носія вуглецю всередині змішувальної зони коефіцієнт надлишку повітря регулюється в діапазоні від 0,2 до 0,45, переважно між 0,3 і 0,35, і - змішування утвореного частковим окисненням газу зі змішувальної зони з газом в решті об'єму всередині плавильного газифікатора.
Таким чином, згідно з винаходом залучаються значні кількості тільки рідких, тільки газоподібних, або рідких і газоподібних носіїв вуглецю, щоб з них утворювати відновлювальний газ у формі Не і СО, який становить істотну частину всього генерованого в плавильному газифікаторі відновлювального газу. Вираз «другий носій вуглецю» означає, що він відрізняється від першого носія вуглецю. Але другий носій вуглецю може містити навіть взагалі інші матеріали, і також може вводитися в багатьох місцях плавильного газифікатора, оскільки він, звичайно, може включати також третій, четвертий і т.д. рідкий і/або твердий носій вуглецю.
Зокрема, другий газоподібний або рідкий носій вуглецю може містити природний газ, коксовий газ, алкани або ароматичні сполуки (наприклад, кам'яновугільну смолу з коксувальної установки).
Другий кисневмісний газ переважно являє собою технічно чистий кисень із змістом О2 щонайменше 90 95. Тим самим введення азоту в плавильний газифікатор може підтримуватися на низькому рівні. Тут також справедливо те, що «другий кисневмісний газ» являє собою газ, який може бути отриманий із численних джерел, і може вводитися в багатьох місцях у відповідну або відповідні змішувальні зони плавильного газифікатора, причому всі ці гази називаються «другим кисневмісним газом».
Таким чином, згідно з винаходом другий газоподібний або рідкий носій вуглецю, у
Зо просторовому відношенні незалежно від першого носія вуглецю, і другий кисневмісний газ, також у просторовому відношенні незалежно від першого кисневмісного газу, вводяться в змішувальну зону (або численні змішувальні зони) всередині плавильного газифікатора. На цю змішувальну зону, наскільки можливо, не впливає решта об'єму всередині плавильного газифікатора відносно газових потоків, реакцій і температури, тим самим забезпечується те, що
З5 другий носій вуглецю та другий кисневмісний газ змішуються один з одним без того, що значні частини відновлювального газу, який перебуває всередині плавильного газифікатора, уже будуть надходити в цю суміш, перш ніж другий носій вуглецю і другий кисневмісний газ прореагують між собою.
У результаті змішування другого носія вуглецю й другого кисневмісного газу при відповідному винаходові коефіцієнті надлишку повітря це приводить до часткового окиснення, тобто, вуглеводні другого носія вуглецю більшою частиною перетворяться в монооксид вуглецю
СО і водень Не, і тим самим стають доступними як відновлювальні складові відновлювального газу.
При малому вмісті (менше 25 95) кисень кисневмісного газу в змішувальній зоні повністю окиснить вуглеводні з утворенням діоксиду вуглецю СО?» і води Н2О. Тим самим забезпечується те, що температури в змішувальній зоні є досить високими (вище 10002), щоб досягати високої швидкості перетворення у відновлювальний газ.
При ще меншому вмісті (менш 10 95) вуглеводні другого носія вуглецю не розкладаються, або тільки розщеплюються з утворенням нижчих вуглеводнів. Тоді ці непрореаговані або тільки частково розщеплені вуглеводні можуть бути додатково розкладені в решті об'єму всередині плавильного газифікатора діючими як каталізатор, і без того присутніми, частинками пилу, які, крім усього іншого, також містять металеве залізо, без необхідності в додаванні каталізаторів.
Тому утворений зі змішувальної зони газ також подається в решту об'єму всередині плавильного газифікатора.
Для змішування в змішувальній зоні не обов'язково передбачати рухливі пристрої, більшою частиною достатнє змішування досягається тільки за допомогою відповідного тиску і/або відповідних напрямків при введенні другого носія вуглецю й другого кисневмісного газу. Це значить, що напрямок другого носія вуглецю при подачі в змішувальну зону може відрізнятися від напрямку другого кисневмісного газу при введенні в змішувальну зону. бо Так само, для перемішування отриманого зі змішувальної зони газу з газом в решті об'єму плавильного газифікатора швидше за все не потрібен спеціальний рухомий пристрій, але це також забезпечується дією тільки тиску й напрямку при введенні другого носія вуглецю й другого кисневмісного газу, оскільки й без того вже є просторове сполучення змішувальної зони з рештою об'єму плавильного газифікатора. Завдяки виділеному в результаті часткового окиснення теплу, і внаслідок завихрення другого носія вуглецю із другим кисневмісним газом, газ, що утворювався зі змішувальної зони, змішується з газом в решті об'єму плавильного газифікатора.
Коефіцієнт надлишку повітря найчастіше позначається символом лямбда, і називається також повітряним відношенням або повітряним числом. Він являє собою безрозмірний показник з теорії горіння, який показує стехіометричне відношення повітря, в даному разі другого кисневмісного газу, і палива, в даному разі другого носія вуглецю, у процесі горіння. При відповідному винаходові значенні коефіцієнта надлишку повітря при частковому окисненні може бути досягнутий ступінь окиснення менше 25 95, зокрема, менше 15 95, і середня температура 1150-15002С у зоні змішування другого кисневмісного газу й другого носія вуглецю.
Правда, у принципі відоме введення в плавильний газифікатор також газоподібного носія вуглецю на додаток до кускового першого носія вуглецю, дивися для цього патентний документ
УМО 2015/000604 А1, де в одному варіанті здійснення в плавильний газифікатор подається сірковмісний газ разом з кисневмісним газом. Правда, введення виконується за допомогою традиційного кисневого пальника, а саме, без регулювання його експлуатаційного режиму продуктивність утворення відновлювального газу (Н5е і СО) з одночасною мінімізацією утворення
Со», НО ї С доводить до максимуму шляхом регулювання попередньо заданого сумішевого відношення. До того ж, згідно з патентним документом М/О 2015/000604 А1, традиційний кисневий пальник при з певному об'ємі змішувальної зони всередині плавильного газифікатора виявляється недостатнім для змішування газу й кисню. Принаймні, у патентному документі УМО 2015/000604 Аї не розкривається часткове окиснення в окисневому пальнику при контрольованих умовах. Введення збільшених кількостей газоподібного носія вуглецю, як це можливо у відповідному винаходові способі завдяки змішувальній зоні, у випадку традиційного кисневого пальника без цілеспрямованого регулювання кисневмісного газу може не досягатися, оскільки без контролю був би занадто високим ступінь окиснення утворюваного відновлювального газу для попереднього відновлення носія заліза в першій відновлювальній установці.
Щоб у змішувальній зоні без додаткових пристроїв забезпечувати досить високу температуру для часткового окиснення при одночасно високому виході компонентів СО і Нео відновлювального газу, в одному варіанті виконання передбачається, що змішувальна зона оточена відновлювальним газом, що перебуває у плавильному газифікаторові. Завдяки цьому зводяться до мінімуму втрати тепла змішувальної зони. Оточуючий змішувальну зону газ всередині плавильного газифікатора зазвичай має температуру 10502С, реакційна зона в змішувальній зоні має температуру 1150-15002С, так що реакційна область змішувальної зони суттєво не охолоджується навколишнім газом. Пил у газі всередині плавильного газифікатора, який оточує змішувальну зону, у результаті випромінювання в змішувальну зону додатково скорочує втрату тепла в навколишній відновлювальний газ.
Щоб досягати максимально безперешкодного змішування другого носія вуглецю й другого кисневмісного газу, може бути передбачено, що змішувальна зона просторово частково відділена від решти об'єму всередині плавильного газифікатора.
Для цього може бути передбачено, що змішувальна зона принаймні частково утворена орієнтованим назовні виступом із внутрішньої стінки плавильного газифікатора. Таким чином, внутрішня стінка плавильного газифікатора в обмеженій області, порівняно з навколишньою областю, є опуклою назовні. Виступ може мати, наприклад, приблизно форму циліндра, або форму півсфери, зокрема, півкулі. Зокрема, виступ може бути сформований у вигляді труби.
Там, де виступ примикає до навколишньої області внутрішньої стінки плавильного газифікатора (тобто, на уявному продовженні внутрішньої стінки плавильного газифікатора, якби виступ був відсутній), площа поперечного перерізу (якщо дивитися завжди паралельно поверхні не виступаючої назовні внутрішньої стінки) виступу може бути найбільшою, як це було б у випадку виступу у формі півсфери. Але також може бути так, що виступ далі в зовнішню сторону має більшу площу поперечного перерізу, тобто, що виступ там, де він примикає до навколишньої області внутрішньої стінки, має звуження. Це звуження служить для того, щоб змішувальна зона краще відмежовувалася від решти об'єму плавильного газифікатора. У кожному випадку сформована виступом змішувальна зона може бути додатково збільшена розділовою стінкою, яка виступає всередину плавильного газифікатора. бо Для досягнення гарних умов для каталітичної реакції непрореагованих вуглеводнів при виході зі змішувальної зони може бути передбачено, що змішувальна зона перебуває над стаціонарним шаром плавильного газифікатора в температурній області 1000-11002С, зокрема, близько 10502С. Як правило, це має місце у випадку, коли змішувальна зона перебуває на 1-2 м вище стаціонарного шару плавильного газифікатора, наприклад, на такій же висоті, на якій розміщаються також пиловугільні пальники. Це додатково забезпечує достатній час перебування після змішування газу зі змішувальної зони з іншим відновлювальним газом, який походить не зі змішувальної зони.
Для досягнення максимально високого виходу відновлювального газу при по можливості низькому завантаженні твердих носіїв вуглецю, може бути передбачено, що у випадку газоподібного другого носія вуглецю, наприклад, у формі природного газу, у плавильний газифікатор розраховуючи на тонну чавуну вводяться понад 100 м3 другого носія вуглецю, зокрема, понад 140 м" на тону чавуну.
У результаті відповідного винаходові часткового окиснення рідких або газоподібних носіїв вуглецю технічно чистим киснем у плавильному газифікаторі може бути отриманий особливо збіднений азотом відновлювальний газ для першої відновлювальної установки, оскільки можуть бути виключені рециркуляція колошникового або відхідного газу у відновлювальний газ, а також введення порошкоподібного вугілля, що здійснюється головним чином за допомогою азоту як несучого засобу. Тому отриманий згідно з винаходом відновлювальний газ також добре придатний для подачі в приєднану нижче по потоці установку прямого відновлення. При цьому, наприклад, може стати непотрібним риформер для одержання відновлювального газу для установки прямого відновлення, тому що відновлювальний газ виходить у плавильному газифікаторі відповідним до винаходу способом. Тому відповідно може бути передбачено, що колошниковий газ або відхідний газ, принаймні частково, подається в другу відновлювальну установку, яка сформована як шахтна установка прямого відновлення або як киплячий шар, і в якій додаткові залізовмісні шихтові матеріали відновлюються в частково відновлений другий залізний продукт, зокрема, губчасте залізо.
В установці прямого відновлення кускові носії залізної руди (кускова руда або окатиші) або рудний дрібняк у твердому стані відновлюються при температурі 750-10002С відновлювальним газом. При цьому утворюється прямо відновлене залізо (англ.: аігесі гедисейд іп, скорочено
Зо ОК), яке також називається губчастим залізом. Установка прямого відновлення містить як основний вузол відновлювальний реактор, який виконаний або у формі шахтної відновлювальної установки в сенсі реактора зі стаціонарним шаром, або у формі реакторів із псевдозрідженим шаром, у який або в які подаються кускова залізна руда або рудний дрібняк і відновлювальний газ.
Але установка прямого відновлення також може виготовляти залізні брикети, для чого гарячі відновлені оксидні матеріали спікаються за допомогою гарячого брикетування (англ.: Ної
Бідсеней іп, скорочено НВІ, або ої сотрасіє!д ігоп, скорочено НС). Із шахтної відновлювальної установки або реактора із псевдозрідженим шаром також при відповідному технологічному режимі може бути виведене так зване низьковідновлене залізо (англ.: Іо гедисеа ігоп, скорочено І КІ).
Можливий плавильний газифікатор для виконання відповідного винаходові способу містить принаймні - підвідний трубопровід для введення частково відновленого першого залізного продукту, - підвідний трубопровід для введення першого кисневмісного газу, і - підвідний трубопровід для введення першого носія вуглецю в плавильний газифікатор.
Плавильний газифікатор відрізняється тим, що містить щонайменше один трубопровід для носія вуглецю для введення другого газоподібного і/або рідкого носія вуглецю, а також щонайменше один підвідний трубопровід для введення другого кисневмісного газу в змішувальну зону всередині плавильного газифікатора над його стаціонарним шаром, причому змішувальна зона принаймні частково утворена орієнтованим назовні виступом із внутрішньої стінки плавильного газифікатора.
Наприклад, може бути передбачено, що плавильний газифікатор має купол і прилеглу до нього конічну область, а виступ перебуває в межах 50-100 95, зокрема, у межах 50-75 95 висоти конічної області Або ж може бути передбачено, що плавильний газифікатор має купол і прилеглу до нього конічну область, причому нижня частина купола сформована як циліндрична область, а виступ перебуває всередині циліндричної області.
Відповідний винаходові спосіб відрізняється тим, що можуть бути застосовані збільшені кількості рідких або газоподібних вуглеводнів для створення рідких сталевих напівфабрикатів, і повинні використовуватися менші кількості твердих носіїв вуглецю. Останні в деяких регіонах є 60 менш доступними, ніж рідкі або газоподібні вуглеводні. Оскільки рідкі або газоподібні вуглеводні мають більш високий вміст водню, ніж тверді носії вуглецю, цей водень може бути простим шляхом використаний для відновлення. Відповідним до винаходу способом можна заощадити на компресорах і установках для видалення СО», і тим самим можуть бути зменшені пов'язані із цим витрати на енергію.
Далі винахід більш докладно роз'ясняється за допомогою прикладів на фігурах, на яких схематично зображено:
Фіг. 1 Відповідна винаходові комбінована установка із плавильного газифікатора, першої й другої відновлювальної установки,
Фіг. 2 Плавильний газифікатор з Фіг. 1, зі змішувальною зоною в першому варіанті виконання,
Фіг. З Плавильний газифікатор з Фіг. 1, зі змішувальною зоною в другому варіанті виконання, з виступом у формі труби.
Фіг. 1 зображує установку для здійснення відповідного до винаходу способу для одержання рідкого чавуну 1 у варіанті виконання комбінованої Согех"-установки прямого відновлення. У першу відновлювальну установку 4, шахтну відновлювальну Согех"-установку зі стаціонарним шаром, через підвідний трубопровід 20 для подачі шихтових матеріалів вводяться шихтові матеріали 2, що містять оксид заліза.
Шихтові матеріали 2, що містять оксид заліза: відновлюються за допомогою відновлювального газу 5 з отриманням частково відновленого першого залізного продукту 3, який потім через один або багато трубопроводів 22 для залізного продукту сполучених з плавильним газифікатором 11 вводиться в плавильний газифікатор 11. Залізний продукт З у рамках даного тексту включає залізо як в окисненій, наприклад, оксидній, формі, так і у відновленій, тобто, металевій, формі. У залізному продукті З залізо присутнє в обох формах; тоді, наприклад, мова йде про попередньо відновлений матеріал носія заліза, який порівняно з металевою формою відновлений хоча ще не повністю готовим, однак у порівнянні з попереднім станом є вже набагато більш відновленим. Він також може бути присутнім тільки в одній з форм.
У випадку Согех? залізний продукт З являє собою, наприклад, гаряче, так зване безпосередньо відновлене залізо (аїгесі гедиседй ігоп, ОКІ), або відповідний матеріал носія заліза зі ступенем металізації, який ще не кваліфікується як ОРІ. В Согех"-способі залізний продукт виводиться із заповненої гарячим відновлювальним газом 5 шахтної відновлювальної печі першої відновлювальної установки 4 і під дією сили тяжіння через один або багато спадних протоків, і при необхідності через розподільні вентилі, самопливом подається в плавильний газифікатор 11. Наприклад, можуть бути передбачені численні, розподілені навколо купола плавильного газифікатора 11 спадні протоки.
Додатково в плавильний газифікатор 11 через підвідний трубопровід 23 подаються як перший носій 10 вуглецю твердий носій вуглецю, як грудкове вугілля, і/або агломерований вугільний дрібняк, і/або вугільні брикети, і перший кисневмісний газ 9, За через підвідний трубопровід 24. Завантаження першого носія 10 вуглецю й частково відновленого залізного продукту З у плавильний газифікатор 11 виконується, як правило, окремо одне від іншого.
Перший носій 10 вуглецю, наприклад, підводиться із накопичувального бункера для вуглецевмісного матеріалу через шнекові транспортери у встановлений в центрі купола плавильного газифікатора 11 розподільний пристрій, з якого перший носій 10 вуглецю при надходженні в плавильний газифікатор 11 розподіляється по поперечному перерізу плавильного газифікатора 11, для цього див. Фіг. 2 і 3.
Введений у плавильний газифікатор 11 носій 10 вуглецю, а також, залежно від обставин, вугільний дрібняк 14, за допомогою кисневмісного газу да зазнають газифікації з утворенням відновлювального газу 5. Утворюється газова суміш, яка головним чином складається із СО і Н».
Відновлювальний газ 5 через трубопровід 12 для відновлювального газу вводиться в першу відновлювальну установку 4, причому перед цим проводиться знепилення в пристрої 26 для видалення пилу. Відокремлений пил знову подається в плавильний газифікатор 11, а саме, за допомогою одного або кількох пиловугільних пальників 17.
Введений у плавильний газифікатор 11 перший залізний продукт З розплавляється під дією тепла, що виділяється при газифікації носія 10 вуглецю, з утворенням рідкого чавуну 1.
Розплавлений у плавильному газифікаторі 11 гарячий метал і шлаки виводяться.
Витрачений при відновленні шихтових матеріалів 2, що містять оксид заліза, відновлювальний газ називається колошниковим газом б, і виводиться з першої відновлювальної установки 4 через трубопровід 19 для відвідного газу і очищається за допомогою скрубера 32. Відвідний газ може бути підданий стисненню в компресорі 33, потім видаленню СО» в пристрої 21 і підігріванню в нагрівачі 31 та спрямований в другу бо відновлювальну установку 7 для одержання частково відновленого другого залізного продукту
8, зокрема, заліза прямого відновлення (ОКІ) у формі губчастого заліза. Тим самим для цієї другої відновлювальної установки 7 стає непотрібною власна установка для одержання відновлювального газу, наприклад, риформер, тому що цей процес відбувається в плавильному газифікаторі 11.
Частина відновлювального газу 5 після виходу із плавильного газифікатора 11 може бути додатково очищено в скрубері 27, охолоджена й змішана з відхідним газом 6.
Плавильний газифікатор 11 містить три типи приєднаних до плавильного газифікатора 11 підвідних елементів, які сформовані як кисневі сопла 15, як пиловугільні пальники 17 і як змішувальна зона 18, але які в кожному випадку також можуть бути присутні у різноманітних виконаннях. Із зовнішньої сторони відносно плавильного газифікатора 11 підвідні елементи, з'єднані з підвідними трубопроводами 24 для другого кисневмісного газу 95. Плавильний газифікатор містить щонайменше один трубопровід 25 для носія вуглецю, за допомогою якого другий носій 13 вуглецю, який може бути рідким і/або газоподібним, подається в плавильний газифікатор 11. Якщо другий носій вуглецю є газоподібним, також додатково трубопровід 25 для носія вуглецю може в кожному випадку впадати в трубопровід 12 для відновлювального газу.
Через трубопровід 25 для носія вуглецю, який впадає в змішувальну зону 18, у плавильний газифікатор 11 вводиться другий носій 13 вуглецю в рідинній і/або газоподібній формі, наприклад, коксовий газ або природний газ.
Коксовий газ має типовий склад: 65 об'ємних відсотків водню (Нг), 2,5 об'ємних відсотків азоту (Ме), 6 об'ємних відсотків монооксиду вуглецю (СО), 22 об'ємних відсотків метану (СНа),
З об'ємних відсотків інших вуглеводнів (СоНт), 1,5 об'ємних відсотків діоксиду вуглецю (СОг).
Трубопровід 25 для носія вуглецю в цьому випадку може бути з'єднаний з коксувальною установкою.
Природний газ має типовий склад: 75-99 об'ємних відсотків метану,
Ко) 1-15 об'ємних відсотків етану, 1-10 об'ємних відсотків пропану.
Крім того, може містити сірководень, азот і діоксид вуглецю.
Другий носій 13 вуглецю й другий кисневмісний газ 95 у формі технічно чистого кисню вводяться в змішувальну зону 18, яка передбачається трохи вище стаціонарного шару плавильного газифікатора 11 всередині нього, тут на такій же висоті, як пиловугільний пальник 17, нижче купола. Змішувальна зона 18 тут не відділена від решти внутрішнього простору плавильного газифікатора 11 вбудованими елементами, такими як розділові стінки. При роботі плавильного газифікатора 11 змішувальна зона 18 помітна по реакційній зоні (полум'я), яка виникає при повному окисненні малої частини (менше 25 95) другого носія 13 вуглецю до діоксиду вуглецю СоО»5 і води НгО. Підвідний трубопровід 24 для другого кисневмісного газу 9Б і трубопровід 25 для носія вуглецю впадають у змішувальну зону 18. Обидва трубопроводи можуть сходитися під гострим кутом відносно один одного, щоб другий кисневмісний газ 9Б і другий носій 13 вуглецю всередині змішувальної зони 18 рухалися впритул один до іншого й тим самим перемішувалися. Також можуть бути передбачені численні сопла для кожної з обох потоків 90, 13, які розміщаються так, що створюється їх завихрення, коли вони надходять у змішувальну зону 18 через сопла.
У результаті змішування другого носія 13 вуглецю й другого кисневмісного газу 9р це приводить до часткового окиснення, тобто, вуглеводні другого носія 13 вуглецю більшою частиною перетворюються в монооксид вуглецю СО і водень Н»е. У малій мірі (менше 25 95) у змішувальній зоні 18 кисень кисневмісного газу 965 повністю окиснить вуглеводні з утворенням діоксиду вуглецю СО і води Н2О. При цьому утворюється полум'я з температурою понад 10002С, а саме, приблизно між 1150 ії 15002С, внаслідок чого створюється досить висока температура для перетворення у відновлювальний газ.
Мала частка (менше 10 95) вуглеводнів другого носія 13 вуглецю, які не розкладаються у змішувальній зоні 18 або розщеплюються тільки на нижчі вуглеводні, може бути потім додатково розкладена в решті об'єму всередині плавильного газифікатора 11 діючими як каталізатор, і без того наявними частинками пилу, які, крім іншого, також містять металеве залізо.
Зрозуміло, можуть бути передбачені численні такі змішувальні зони 18, наприклад, багато бо змішувальних зон 18 на однаковій висоті й розподілені по периметру плавильного газифікатора
11, або численні змішувальні зони 18 одна над іншою, або численні змішувальні зони, розподілені одна над іншою й по периметру.
На Фіг. 2 представлений тільки плавильний газифікатор 11 з Фіг. 1. Перший носій 10 вуглецю у формі вугілля (суцільні лінії) вводиться в плавильний газифікатор 11 через середній випускний отвір у куполі 30, до якого приєднаний підвідний трубопровід 23. При цьому перший носій 10 вуглецю подається через установлений в центрі купола плавильного газифікатора 11 розподільний пристрій (не зображений), з якого перший носій 10 вуглецю розподіляється по поперечному перерізу плавильного газифікатора 11.
Залізний продукт З із шахтної відновлювальної печі першої відновлювальної установки 4, а саме, залізо прямого відновлення ОКІ, під дією сили тяжіння подається самопливом у плавильний газифікатор 11 через численні, виконані у вигляді спадних проток, що підводять залізний продукт трубопроводи 22. Численні такі спадні протоки розподілені по периметру купола 30 плавильного газифікатора 11.
Залізний продукт З і носій 10 вуглецю падають через купол 30 униз у конічну область 29 плавильного газифікатора 11 і там утворюють стаціонарний шар 34, який тут заповнює конічну область 29 приблизно наполовину. Але існує також можливість продовження нижньої частини купола 30 у формі циліндра й укорочення конічної області 29. У цьому випадку конічна область 29 могла б бути навіть повністю заповнена стаціонарним шаром 34. Вхідний канал трубопроводу 25 для носія вуглецю і підвідного трубопроводу 24 чи зображеного патрубка, і тим самим також змішувальної зони 18, тоді були б розміщені в подовженій нижній циліндричній області купола 30. У центрі стаціонарного шару 34 нижче його поверхні розміщена безреакційна зона, яка називається мертвою зоною 35.
Як другий носій 13 вуглецю, так і другий кисневмісний газ 96 тут підводять за допомогою патрубка, який являє собою продовження й, відповідно, об'єднання трубопроводу 25 для носія вуглецю і підвідного трубопроводу 24, крізь стінку конічної області 29. Носій 13 вуглецю й другий кисневмісний газ 95 можуть змішуватися вже в цьому патрубку. Але вони можуть також подаватися в цей патрубок окремо (наприклад, по концентричних трубах), і змішуватися лише на кінцевій ділянці патрубка, яка виконана, наприклад, у вигляді сопла, або тільки після кінця патрубка всередині плавильного газифікатора 11. У кожному разі в змішувальній зоні 18, яка
Зо примикає до показаного патрубка, відбувається (додаткове) змішування носія 13 вуглецю й другого кисневмісного газу 96 і часткове окиснення.
Вхідний канал трубопроводу 25 для носія вуглецю і підвідного трубопроводу 24 і, відповідно, представленого патрубка тут перебуває приблизно на 50-75 95 висоти конічної області 29 (вимірюючи від низу) плавильного газифікатора 11. Тим самим змішувальна зона 18 також перебуває приблизно на рівні між 50-75 95 висоти конічної області 29. Залежно від варіанта виконання, положення може перебувати також вище 75 95 конічної області 29 і, відповідно, у нижній частині купола 30, наприклад, коли нижня частина купола 30 сформована як циліндрична область.
На Фіг. З представлений варіант виконання змішувальної зони 18 у формі виступу, який тут утворений циліндричною трубою 28. В іншому конструкція плавильного газифікатора 11 і
Согех"?-установки є такою ж, як на Фіг. 1 і, відповідно, на Фіг. 2.
Циліндрична труба 28 вставлена у відповідний отвір у плавильному газифікаторі 11, і завершується врівень із внутрішньою стінкою плавильного газифікатора 11, тобто, не видається в простір всередині плавильного газифікатора 11. Підвідний трубопровід 24 для другого кисневмісного газу 95 і підвідний трубопровід 25 для другого носія 13 вуглецю впадають обидва в змішувальну зону 18, яка, з одного боку, сама сформована трубою 28, і, з іншого боку, також вдається всередину решти об'єму плавильного газифікатора 11. Всередині труби 28 може відбуватися безперешкодне змішування другого кисневмісного газу 9р і другого носія 13 вуглецю, при цьому енергія для часткового окиснення всередині труби 28 повинна також надаватися частковим окисненням другого носія 13 вуглецю, причому втрати підтримуються незначними за допомогою відповідного вогнетривкого облицювання труби 28.
Для забезпечення того, що змішувальна зона 18 є максимально протяжною всередину плавильного газифікатора 11, і тим самим тепловтрати в змішувальній зоні 18 підтримуються на низькому рівні, поздовжня вісь труби 28 може бути орієнтована перпендикулярно до тангенціальної площини внутрішньої стінки плавильного газифікатора 11. На Фіг. З труба 28 орієнтована приблизно горизонтально.
Діаметр труби 28, як правило, багаторазово перевищує діаметр підвідного трубопроводу 24, або трубопроводу 25 для носія вуглецю, або пиловугільного пальника 17, або випускного отвору кисневого сопла 15. бо Щоб мати можливість перетворення більшої кількості другого носія 13 вуглецю, в плавильному газифікаторі 11 можуть бути передбачені численні труби 28. При цьому труби 281 відповідні їм змішувальні зони 18 - як роз'ясняється на Фіг. 1 - можуть бути розподілені вздовж периметра і/або по висоті плавильного газифікатора 11.
Обидва трубопроводи 24, 25 можуть знову ж сходитися під гострим кутом один до іншого, щоб другий кисневмісний газ 96 і другий носій 13 вуглецю рухалися всередині змішувальної зони 18, зокрема, всередині труби 28, впритул один до іншого й тим самим перемішувалися.
Також можуть бути передбачені численні сопла для кожного з обох матеріалів 90, 13, які розміщаються таким чином, що відбувається завихрення обох матеріалів 90, 13, коли вони надходять через сопла в змішувальну зону 18, зокрема, у трубу 28.
Як для змішувальної зони 18 без виступу, так і для змішувальної зони 18 з виступом, є дійсним те, що вони переважно розміщаються на відстані 1-2 м вище стаціонарного шару 34.
Змішувальна зона або змішувальні зони 18, наприклад, можуть перебувати, як показано на Фіг. 2 і 3, нижче купола 30 плавильного газифікатора 11 у конічній області 29 плавильного газифікатора 11, або в нижній частині циліндричного подовженого купола 30. Конічна область 29 являє собою розширену догори частину плавильного газифікатора 11 у формі зрізаного конуса.
Якщо замість Согех"-установки застосовують Ріпех"-установку, то після останнього із трьох або чотирьох реакторів із псевдозрідженим шаром, у яких здійснюють попереднє відновлення рудного дрібняку, як відхідний газ відбирають частковий потік газу, який далі використовують згідно з фіг. 1. До відхідного газу, так само як при застосуванні Согех"?-установки, також можна додавати частину надлишкового газу із плавильного газифікатора 11.
Список позиційних позначень: 1 Рідкий чавун 2 Шихтові матеріали, що містять оксид заліза
З Частково відновлений перший залізний продукт 4 Перша відновлювальна установка 5 Відновлювальний газ 6 Колошниковий газ 7 Друга відновлювальна установка
Зо 8 Частково відновлений другий залізний продукт 9 Кисневмісний газ
За Перший кисневмісний газ 906 Другий кисневмісний газ 10 Перший носій вуглецю 35 11 Плавильний газифікатор 12 Трубопровід для відновлювального газу 13 Другий носій вуглецю 14 Вугільний дрібняк 15 Кисневе сопло 40 16 Пил 17 Пиловугільний пальник 18 Змішувальна зона 19 Трубопровід для газу, що приділяється 20 Підвідний трубопровід для подачі шихтових матеріалів, що містять оксид заліза, 45 21 Пристрій для видалення СО2 22 Підвідний трубопровід для залізного продукту 23 Підвідний трубопровід для першого носія 10 вуглецю 24 Підвідний трубопровід 25 Трубопровід для носія вуглецю 50 26 Пристрій для видалення пили 27 Скрубер 28 Виступ (труба) 29 Конічна область плавильного газифікатора 11
Купол плавильного газифікатора 11 55 31 Нагрівальний пристрій 32 Скрубер для колошникового газу 33 Компресор 34 Стаціонарний шар
Мертва зона (510) РЕФЕРАТ
Винахід стосується способу одержання рідкого чавуну (1), причому спосіб включає - відновлення шихтових матеріалів (2), що містять оксид заліза, до частково відновленого першого залізного продукту (3) у першій відновлювальній установці (4), - введення частково відновленого першого залізного продукту (3), першого кисневмісного газу (9, За) і першого носія
(10) вуглецю в плавильний газифікатор (11), - введення другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю, а також другого кисневмісного газу (95) у змішувальну зону (18) всередині плавильного газифікатора (11) вище його стаціонарного шару, - змішування другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю із другим кисневмісним газом (95) у змішувальній зоні (18), причому для досягнення часткового окиснення другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю всередині змішувальної зони (18) коефіцієнт надлишку повітря регулюють в діапазоні від 0,2 до 0,4, переважно між 0,3 і 0,35, і - змішування утвореного частковим окисненням газу зі змішувальної зони (18) з газом в решті об'єму всередині плавильного газифікатора (11).
Claims (14)
1. Спосіб одержання рідкого чавуну (1), який включає: відновлення шихтових матеріалів (2), що містять оксид заліза, до частково відновленого першого залізного продукту (3) у першій відновлювальній установці (4) за допомогою відновлювального газу (5), і виведення витраченого при відновленні відновлювального газу (5) як колошникового газу (б) або відхідного газу, введення частково відновленого першого залізного продукту (3), першого кисневмісного газу (9а) і першого носія (10) вуглецю в плавильний газифікатор (11), газифікацію носія (10) вуглецю кисневмісним газом (За) і розплавлення частково відновленого першого залізного продукту (3) з утворенням рідкого чавуну (1) при виділенні відновлювального газу (5) у плавильному газифікаторі (11), введення принаймні часткової кількості відновлювального газу (5) у першу відновлювальну установку (4) за допомогою трубопроводу (12) для відновлювального газу, який відрізняється тим, що додатково включає: Зо введення другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю, а також другого кисневмісного газу (90) у змішувальну зону (18) всередині плавильного газифікатора (11) вище його стаціонарного шару, змішування другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю із другим кисневмісним газом (95) у змішувальній зоні (18), причому для досягнення часткового окиснення другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю всередині змішувальної зони (18) коефіцієнт надлишку повітря регулюють в діапазоні від 0,2 до 0,45, переважно між 0,3 і 0,35, і змішування утвореного частковим окисненням газу зі змішувальної зони (18) з газом в решті об'єму всередині плавильного газифікатора (11).
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другий кисневмісний газ є технічно чистим киснем із вмістом О» щонайменше 90 95.
3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що змішування другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю із другим кисневмісним газом (95) виконують тільки за допомогою тиску й напрямку другого газоподібного і/або рідкого носія (13) вуглецю й другого кисневмісного газу (95) при введенні.
4. Спосіб за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що змішування утвореного в результаті часткового окиснення газу зі змішувальної зони (18) з газом в решті об'єму всередині плавильного газифікатора (11) здійснюють тільки за допомогою тиску й напрямку при введенні другого носія (13) вуглецю й другого кисневмісного газу (960).
5. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що змішувальна зона (18) принаймні частково оточена наявним у плавильному газифікаторі (11) відновлювальним газом
(5).
6. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що змішувальна зона (18) принаймні частково просторово відділена від решти об'єму всередині плавильного газифікатора (11).
7. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що змішувальна зона (18) принаймні частково сформована орієнтованим назовні виступом (28) із внутрішньої стінки плавильного газифікатора (11).
8. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що змішувальна зона (18) знаходиться над стаціонарним шаром плавильного газифікатора (11) у температурній області 60 1000-1100 "С, зокрема близько 1050 "С.
9. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що щонайменше одна змішувальна зона (18) знаходиться на 1-2 м вище від стаціонарного шару (34) плавильного газифікатора (11).
10. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що у випадку газоподібного другого носія вуглецю в плавильний газифікатор (11), розраховуючи на тону чавуну, вводять понад 100 м3 другого носія вуглецю, зокрема понад 140 м3.
11. Спосіб за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що колошниковий газ (б) або відхідний газ принаймні частково вводять в другу відновлювальну установку (7), яка сформована як шахтна відновлювальна установка або як киплячий шар, і в якій додаткові утримуючі залізо шихтові матеріали відновлюють до частково відновленого другого залізного продукту (8), зокрема губчастого заліза.
12. Плавильний газифікатор (11) для здійснення способу за будь-яким із пп. 1-11, що містить принаймні один підвідний трубопровід (22) для введення частково відновленого першого залізного продукту (3), один підвідний трубопровід (24) для введення першого кисневмісного газу (9а), і підвідний трубопровід (23) для введення першого носія (10) вуглецю в плавильний газифікатор (11), який відрізняється тим, що містить щонайменше один трубопровід (25) для носія вуглецю для введення другого газоподібного і/або рідкого носія вуглецю (13), а також щонайменше один підвідний трубопровід (24) для введення другого кисневмісного газу (95) у змішувальну зону (18) всередині плавильного газифікатора (11) над його стаціонарним шаром, причому змішувальна зона (18) принаймні частково утворена орієнтованим назовні виступом (28) із внутрішньої стінки плавильного газифікатора (11).
13. Плавильний газифікатор за п. 12, який відрізняється тим, що плавильний газифікатор (11) має купол (30) і прилеглу до нього конічну область (29), а виступ (28) розміщений в межах 50- 100 95, зокрема у межах 50-75 95 висоти конічної області (29).
14. Плавильний газифікатор за п. 13, який відрізняється тим, що плавильний газифікатор (11) має купол (30) і прилеглу до нього конічну область (29), причому нижня частина купола (30) сформована як циліндрична область, а виступ (28) розміщений всередині циліндричної області.
2 20 3233 б 19 / ); 0ЕНА--й- ке ни Ше з фо ор дО зАГ С 12 ІЗ тв 23 Й Ії З
9.24 дв" | о де ЩО; 175-АТ щ 1325 -9 15--ї5 16.24 до 14 Фіг. 1
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP16167288.6A EP3239306A1 (de) | 2016-04-27 | 2016-04-27 | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von flüssigem roheisen |
| PCT/EP2017/059908 WO2017186782A1 (de) | 2016-04-27 | 2017-04-26 | Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA120080C2 true UA120080C2 (uk) | 2019-09-25 |
Family
ID=55910766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201808210A UA120080C2 (uk) | 2016-04-27 | 2017-04-26 | Спосіб одержання рідкого чавуну |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180363075A1 (uk) |
| EP (1) | EP3239306A1 (uk) |
| KR (1) | KR102019971B1 (uk) |
| CN (2) | CN107312901A (uk) |
| AU (1) | AU2017255897B2 (uk) |
| CA (1) | CA3004666A1 (uk) |
| RU (1) | RU2689342C1 (uk) |
| UA (1) | UA120080C2 (uk) |
| WO (1) | WO2017186782A1 (uk) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3239306A1 (de) * | 2016-04-27 | 2017-11-01 | Primetals Technologies Austria GmbH | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von flüssigem roheisen |
| KR102328389B1 (ko) * | 2019-12-04 | 2021-11-18 | 주식회사 포스코 | 용철 제조장치 및 용철 제조방법 |
| WO2022248915A1 (en) * | 2021-05-26 | 2022-12-01 | Arcelormittal | A method for manufacturing direct reduced iron |
| EP4350010A1 (de) * | 2022-10-05 | 2024-04-10 | Primetals Technologies Austria GmbH | Eisenschmelze aus sinter |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT387038B (de) * | 1986-11-25 | 1988-11-25 | Voest Alpine Ag | Verfahren und anlage zur gewinnung von elektrischer energie neben der herstellung von fluessigem roheisen |
| AT395435B (de) * | 1991-02-19 | 1992-12-28 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur inbetriebnahme einer anlage zur herstellung von roheisen oder stahlvormaterial, sowie anlage zur durchfuehrung des verfahrens |
| AT404735B (de) * | 1992-10-22 | 1999-02-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten |
| AT406484B (de) * | 1995-08-16 | 2000-05-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten und eisenschwamm sowie anlage zur durchführung des verfahrens |
| AT405525B (de) * | 1996-06-28 | 1999-09-27 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zum herstellen von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten |
| AT404598B (de) * | 1997-04-16 | 1998-12-28 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur herstellung von fluessigem roheisen oder fluessigen stahlvorprodukten |
| KR101121197B1 (ko) * | 2004-07-30 | 2012-03-23 | 주식회사 포스코 | 일반탄 및 분철광석을 직접 사용하는 용융가스화로에 미분탄재를 취입하는 용철제조장치 및 그 용철제조방법 |
| AT506949B1 (de) * | 2008-12-19 | 2010-01-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren zur herstellung von flüssigen metallen |
| CN103966380B (zh) * | 2013-01-24 | 2016-06-29 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法 |
| EP2821509A1 (de) | 2013-07-01 | 2015-01-07 | Siemens VAI Metals Technologies GmbH | Entschwefelung von Gasen bei der Herstellung von Roheisen |
| CN104946841A (zh) * | 2014-03-27 | 2015-09-30 | 宝山钢铁股份有限公司 | 利用corex炉进行炼铁的工艺 |
| EP3239306A1 (de) * | 2016-04-27 | 2017-11-01 | Primetals Technologies Austria GmbH | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von flüssigem roheisen |
| CN105755197B (zh) * | 2016-05-09 | 2018-06-22 | 安徽工业大学 | 一种微波与感应加热含碳球团连续生产钢水装置 |
-
2016
- 2016-04-27 EP EP16167288.6A patent/EP3239306A1/de not_active Withdrawn
-
2017
- 2017-04-26 RU RU2018117652A patent/RU2689342C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2017-04-26 KR KR1020187016171A patent/KR102019971B1/ko active IP Right Grant
- 2017-04-26 WO PCT/EP2017/059908 patent/WO2017186782A1/de active Application Filing
- 2017-04-26 CA CA3004666A patent/CA3004666A1/en not_active Abandoned
- 2017-04-26 UA UAA201808210A patent/UA120080C2/uk unknown
- 2017-04-26 US US15/781,774 patent/US20180363075A1/en not_active Abandoned
- 2017-04-26 AU AU2017255897A patent/AU2017255897B2/en not_active Ceased
- 2017-04-27 CN CN201710288397.2A patent/CN107312901A/zh active Pending
- 2017-04-27 CN CN201720455873.0U patent/CN207537480U/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN207537480U (zh) | 2018-06-26 |
| CA3004666A1 (en) | 2017-11-02 |
| WO2017186782A1 (de) | 2017-11-02 |
| CN107312901A (zh) | 2017-11-03 |
| RU2689342C1 (ru) | 2019-05-27 |
| KR20180071373A (ko) | 2018-06-27 |
| EP3239306A1 (de) | 2017-11-01 |
| KR102019971B1 (ko) | 2019-09-09 |
| AU2017255897A1 (en) | 2018-05-24 |
| AU2017255897B2 (en) | 2019-09-19 |
| US20180363075A1 (en) | 2018-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4238226A (en) | Method for producing molten iron by submerged combustion | |
| AU2009302946B2 (en) | Process for production of direct reduced iron | |
| US4046557A (en) | Method for producing metallic iron particles | |
| KR101663343B1 (ko) | 환원 가스와 함께 주철 또는 세미 스틸을 생산하기 위한 방법 | |
| US20040226406A1 (en) | Method and apparatus for improved use of primary energy sources in integrated steel plants | |
| US7854786B2 (en) | Reduction process and plant | |
| UA120080C2 (uk) | Спосіб одержання рідкого чавуну | |
| JP2011514443A (ja) | ブラスト炉ガスの再循環及び炭化水素の添加を伴う銑鉄の溶融方法 | |
| US4248626A (en) | Method for producing molten iron from iron oxide with coal and oxygen | |
| EP3535424B1 (en) | Direct reduction process and shaft furnace utilizing an extended flow diverter cone | |
| CA2338074A1 (en) | Method for producing liquid pig iron | |
| US20100024599A1 (en) | Method and device for producing molten material | |
| US20050151307A1 (en) | Method and apparatus for producing molten iron | |
| WO2006135984A1 (en) | Production of iron | |
| KR102091122B1 (ko) | 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법 | |
| CZ5499A3 (cs) | Způsob výroby redukčního plynu, sloužícího pro redukci kovové rudy a zařízení pro provádění tohoto způsobu | |
| US20230340628A1 (en) | Method for operating a blast furnace installation | |
| RU2319749C2 (ru) | Способ прямого получения железа, в частности стали, и установка для его осуществления | |
| US20170292168A1 (en) | Methods for mitigating the buildup of direct reduced iron clusters on the walls of a direct reduction furnace | |
| MXPA06003507A (es) | Metodo y aparato para producir hierro liquido |