UA26145C2 - Спосіб одержаhhя рідкого чавуhу або передпродуктів сталі і пристрій для здійсhюваhhя способу - Google Patents

Abstract

Спосіб отримання рідкого чавуну або передпродуктів сталі з кускових вихідних матеріалів, що містять залізну руду, які відновлюють у відновній шахтній печі за допомогою газу. Отримані відновлені частинки заліза переплавляють в плавильній печі з подачею вугілля і кисневмісного газу при одночасному утворенні відновного газу. Відновний газ подають у відновну зону шахтної печі. Додатково до вихідних матеріалів використовують дрібну руду та/або рудний пил, наприклад, одержуваний на металургійному заводі окисний дрібний залізний пил. Дрібну руду та/або рудний пил подають з твердими вуглецевими матеріалами щонайменше в один пиловугільний пальник плавильної печі і піддають субстехіометричному горінню.

Description

печи пьілеугольную горелку и подвергают субстехиометрическому горению.

При зтом существенно, что осгорание в пьлеугольной горелке поддерживают таким, чтобьі не овозникали нарушающие основной процесс компоненть, т.е. реакцию горения поддерживают субстехиометрической по химическому уравнению:

С -1/202СО -» 111Дж/моль а не по уравнению:

Сб -О5 -» СО» - З95кКДж/моль

Благодаря зтому исключаєтся появление нежелательного для процесса восстановления

СО», тогда как образующийся СО переходит затем в технологический газ, а сжиженнье частиць! пьіли переходят в шлак на поверхности ванньї плавильной печи. Для зтого работу горелки необходимо отрегулировать таким образом, чтобьї отношение молярньй кислород/топливо, здесь СО» Кк С, составляло более 0,5, предпочтительно 0,6.

Предпочтительньйй вариант способа по изобретению отличается тем, что восстановленньй газ охлаждают и очищают от пьіли, а отделенную от газа пьіль подают обратно в плавильную печь через пьілеугольную горелку вместе с мелкой рудой или рудной пьілью и твердьми углеродньми материалами. Зтим обеспечиваєтся переработка не только содержащейся в восстановительном газе пьли, но мелкой рудь или рудной пьіли.

Согласно предпочтительному варианту исполнения изобретения, мелкую руду или рудную пьіль подают в полученньій в плавильной печи неочищенньй восстановительньй газ и в нем предварительно нагревают и восстанавливают, после чего мелкую руду или рудную пьіль вместе с пьіІлью восстановительного газа, отделяют от него и подают в пиілеугольную горелку. Зтим обеспечиваєется хорошее смешивание и предварительньй нагрев и восстановление смеси мелкой рудь с углеродистьми материалами.

При зтом целесообразно примешивать твердье углероднье материаль! вместе с мелкой рудой или рудной пьілью к восстановительному газу.

Следующий предпочтительньй вариант исполнения изобретения отличается тем, что твердье углеродистье материальй подают непосредственно в пьлеугольную горелку, вследствие чего уменьшается влияние озтого потока материалов на процесс отделения пьли от восстановительного газа и ее подачу в плавильную печь.

Предпочтительно мелкую руду или рудную пьІль подают вместе с твердьмми углеродистьми материалами непосредственно в пьілеугольную горелку, что позволяєт полностью иИсключить такое влияние.

Согласно еще одному предпочтительному варианту исполнения изобретения, мелкую руду или рудную пьіль подают вместе с твердьми углеродистьми материалами, с отделенной от газа пьілью через расположенную перед горелкой уравнительную шлюзовую систему в горелку. В результате обеспечивается хорошеєе смешивание мелкой рудьй с углеродистьми материалами и отделяемой от газа пьлью без существенного влияния на отделяющую пьІль систему.

Для предотвращения образования продуктов дегазации в системе, отделяющей пьль от газа, в качестве твердого углеродистого материала применяют предпочтительно кокс.

При непосредственной подаче углеродистьмх материалов в горелку целесообразно использовать в качестве твердого углеродистого материала уголь, в частности, получаемую в способе по п.1 угольную пьІль.

Таким образом, способ по изобретению обеспечиваеєт переработку оксидной мелкой железной пьіли, рудной пьіли и мелкой железной рудь, образующейся при перевозке и на металлургическом заводе, без перестройки основного металлургического производства, т.к. не вносит изменений в параметрь! основного процесса. При зтом можно также отказаться от обьічного агломерирования, поскольку способ позволяет вводить зти компоненть! в процесс в их исходном состоянии.

Поставленная задача решаєтся также тем, что известное устройство для получения жидкого чугуна или предпродуктов стали, содержащее восстановительную шахтную печь для кусковой железной рудьі, плавильную печь с горелками и газопроводом отвода газа, дополнительно содержит загрузочное устройство для мелкой рудьі или рудной пьли, а также загрузочное устройство для твердьх углеродистьх материалов, которне соединеньй линией с, по меньшей мере, одной горелкой плавильной печи.

Предпочтительньй вариант исполнения изобретения отличаєтся тем, что газопровод, вВБІВОДЯЩИЙ газ из плавильной печи, снабжен цЦИКЛОонНОоМ и оподведен ок восстановительной шахтной печи, причем циклон через шлюзовую систему, устройство для подачи пьіли, например инжектор, и через линию подачи соединен с горелкой плавильной печи, а загрузочное устройство для мелкой рудьй или рудной пьли соединено загрузочной линией с газопроводом, предусмотренньм между плавильной печью и циклоном, причем предпочтительно загрузочное устройство для твердьїх углеродньїх материалов соединено с загрузочной линией для мелкой рудь! или рудной пЬІлИ. Такая конструкция обеспечивает подвод мелкой рудьій или рудной пьІлИи, а также необходимьх твердьх углеродистьїх материалов к горелке плавильной печи и их переработку после предварительной обработке в циклоне.

Другой целесообразньй вариант исполнения изобретения отличается тем, что загрузочное устройство для твердьх углеродистьх материалов связано отдельной загрузочной линией с линией подачи, соединяющей устройство для подачи пьіли с горелкой. Зтим исключается загрузка твердьх углеродистьх материалов через циклон, что позволяєт уменьшить влияние зтого дополнительного потока на работу циклона.

Следующий предпочтительньй вариант исполнения изобретения отличаєтся тем, что общая для загрузочного устройства для мелкой рудь! или рудной пьіли и загрузочного устройства для углеродистьїх материалов загрузочная линия введена в шлюзовую систему между циклоном и горелкой. Зтим исключается загрузка не только твердьїх углеродистьїх материалов, но и мелкой рудьії или рудной пьіли через циклон, что еще более уменьшаєт влияние зтих дополнительньх потоков на работу циклона.

Наконец, целесообразно, чтобьї общая для загрузочного устройства для мелкой рудь! или рудной пьли и загрузочного устройства для углеродистьїх материалов загрузочная линия бьла введена в шлюзовую систему между циклоном и горелкой, введена в линию подачи между устройством для подачи пьіли и горелкой.

В том случає влияние загрузки твердьх углеродистьїх материалов и мелкой рудь или рудной пьІЛИ на систему очистки восстановительного газа исключаєтся полностью.

Для компенсации разницьй давлений в различньхх частях устройства любая из загрузочньїх линий может содержать шлюзовую систему, включающую, по меньшей мере, один напорньй шлюзовьй клапан и пьілесборник, а такюке при необходимости плоскую заслонку.

Заявленнье способ и устройство обьясняются детальнее ниже с помощью нескольких приведенньхх на чертеже вариантов исполнения изобретения, где: на фиг схематично приведена основная схема устройства для осуществления способа по изобретению; на фиг.2 - схема устройства, в котором загрузочная /- линия вьІХОДИТ в расположенную между циклоном с горячим газом и горелкой шлюзовую систему, а именно в последний предусмотренньй в зтой шлюзовой системе пьілесборник; на фиг.3 - схема устройства, в котором загрузочная линия вьіходит между инжектором и горелкой в ведущую от инжектора к горелке линию; на фиг.4 - схема устройства, в котором Кк циклону 5 ведет отдельная загрузочная линия для мелкой рудь! и/или пьіли и имеется также отдельная линия для подачи угольной пьли в линию, ведущую от инжектора ок осгорелке, причем в каждой из загрузочной линии предусмотрена отдельная шлюзовая система.

Каждое из устройств, показанньїх на фиг.1 - 4, состоит из шахтной печи 1 в качестве устройства для восстановления, восстановительная зона которого содержит оподвод 2 для загрузки кусковьїх, содержащие окись железа исходнье материаль, при необходимости вместе с добавками. Шахтная печь 1 соединена с плавильной печью 3, связанной газопроводом 4 с шахтной печью 1. В газопроводе 4 предусмотрено устройство для очистки газа 5, вьіполненное в виде циклона с горячим газом. Для охлаждения восстановительного газа к газопроводу 4 перед циклоном 5 подключен трубопровод 6 для подачи охлаждающего газа.

Плавильная печь З имеет подвод 7 для твердьїх, кусковьїх углеродистьїх материалов и подвод 8 для газа, содержащего кислород. В плавильной печи З ниже зоньї плавления 9 образуєтся ванна для жидкого шлака и жидкого чугуна, для вьіпуска которьїх предназначень отдельньое вьшпускнье отверстия 10, 11 (фиг.1) или общее вьіпускное отверстие 10 (фиг.2, З и 4).

Восстановительная зона шахтной печи 1 соединена с плавильной печью 3 трубопроводом 12 через разгрузочньій шнек 13. К шахтной печи 1 примькают отвод 14 для образующегося в зоне восстановления газа и устройство для очистки газа 15.

Циклон с сгорячим газом 5 посредством шлюзовой системь! 16 связан с, по меньшей мере, одной горелкой 17 плавильной печи 3 через приводимьій в действие с помощью газообразного азота инжектор 18. Шлюзовая система 16 образована из оемкостей для пьли 19 и расположенньїх между ними заслонок 20 - зто газо- и материалоплотнье запорнье органь,, плоских заслонок 21, а также, по меньшей мере, одного дозировочного органа, например, барабанного шлюза 22, и вставной заслонки 23.

Между инжектором 18 и горелкой установлень еще одна вставная заслонка 23 и далее шаровой кран 24.

Согласно приведенному на фиг.1 варианту исполнения, к газопроводу 4, связьвающему плавильную печь З и циклон с горячим газом 5, подключена загрузочная линия 25 для подачи смеси коксовой пьіли и мелкой рудь! и/или рудной пьли. Для подачи мелкой рудь и/или рудной пьіли, а также коксовой пьіли имеются отдельнье барабанньєе шлюзь 26, 27 сборников 28, 29 перед общим смесительньїм бункером 30, которьй через шлюзовую систему 31, состоящую из плоских заслонок 21, емкостей с пьоІлЬюЮ 19 и расположенньїх между ними запорньїх шлюзовьх клапанов 20, а также следующего дозировочного органа 22, связан с огазопроводом 4. За следующим дозировочньїм органом 22, например, барабанньм шлюзом, к загрузочной линии 25 подключен подвод азота 32.

Согласно приведенному на фиг.2 варианту исполнения, загрузочная линия 25 вьходит в расположенную между циклоном с горячим газом и горелкой 17 шлюзовую систему 16, а именно, в последний предусмотренньій в зтой шлюзовой системе 16 пьілесборник 19.

Согласно приведенному на фиг.З3 варианту исполнения, загрузочная линия 25 вніходит между инжектором 18 и горелкой 17 в ведущую от инжектора к горелке линию подачи 33, посредством чего также исключаєтся влияние на работу циклона 5.

Согласно приведенному на фиг.4 варианту, к циклону 5 ведет отдельная загрузочная линия 25 для мелкой рудь и/или пьІли и имеется также отдельная линия 25 для подачи угольной пьіли в линию подачи 33, ведущую от инжектора 18 к горелке 17, причем в каждой загрузочной линий 25, 25 предусмотрена отдельная шлюзовая система 31, 31.

Реализуєтся способ получения /жидкого чугуна или предпродуктов стали и работаєт устройство для его осуществления следующим образом.

Кусковье, содержащие железную руду исходнье материаль, при необходимости вместе с добавками, загружают через подвод 2 в восстановительную зону восстановительной шахтной печи 1, где осуществляют их восстановление с помощью поднимающегося вверх восстановительного газа. Восстановленная в шахтной печи 1 в зоне восстановления кусковая руда вместе с сжигаемьми в зоне восстановления добавками по соединяющему шахтную печь 1 с плавильной печью З трубопроводу 12 подаєтся в плавильную печь 3, например, с помощью разгрузочного шнека 13, где ее расплавляют при подаче в плавильную печь З угля по трубопроводу 7 и содержащего кислород газа по трубопроводу 8. При зтом образуется восстановительньй газ,

которьій по трубопроводу 4 через циклон 5 подают в восстановительную зону шахтной печи 1. Дополнительно к исходньм материалам в плавильную печь З с помощью инжектора 18 подают мелкую руду и/или рудную пьІль, например, получаемую на металлургическом заводе окисную мелкую железную пьіль, которую вместе с твердьмми углеродистьми материалами подают в пьлеугольную горелку 17 плавильной печи 3, где зта смесь преобразуеєтся во время субстехиометрической реакции горения, которая происходит по химическому уравнению:

С -1/205 -» С - 111кКДж/моль

Возникающий в результате субстехиометрической реакции СО переходит в восстановительньій газ. Плавящиеся вследствиєе теплоть! сгорания частиць пьли поступают в шлак на поверхности ваннь!. Газ, образующийся в зоне восстановления шахтной печи, вьіводится через отвод 14, и после прохождения через устройство для очистки газа 15 часть его по трубе б подаєтся в качестве охлаждающего газа в газопровод 4.

Шлюзовая система 16 с емкостью для пьІли 19, заслонками 20, 21, 23 и шлюза 22, служит для преодоления разности давления между циклоном с горячим газом 5 и горелкой 17, а именно зоной более низкого давления в горелке 17.

Восстановительньй газ проходит через циклон 5 и освобождаєтся от содержащейся в нем пьли, которая затем подаєтся через шлюзовую систему 16 к горелке 17 плавильной печи З через приводимьій в действие с помощью газообразного азота инжектор 18.

В газопровод 4, предусмотренньй между плавильной печью З и циклоном с горячим газом 5, подаєется смесь коксовой пьіли и мелкой рудь! и/или рудной пьіли через загрузочную линию 25, причем происходит смешивание, предварительньй нагрев и предварительное восстановление подаваемой смеси в циклоне с горячим газом 5, которьій затем работает как восстановительньй циклон. Вследствие применения коксовой пьіли избегают образования продуктов дегазации в шлюзовой системе 16.

Мелкая руда и/или рудная пьІль, а также коксовая пьіль, подаются через отдельнье барабаннье шлюзь 26, 27 осборников 28, 29 в общий смесительньй бункер 30, из которого смесь через шлюзовую систему 31, состоящую из расположенной в загрузочной линии плоских заслонок 21, емкостей с пьоІлЬюЮ 19 и расположенньїх между ними запорньїх шлюзовьх клапанов 20, а также следующего дозировочного органа 22, подаєтся в газопровод 4. С помощью шлюзовой системь! 31 устраняеєется разность давления между смесительньм бункером 30 и газопроводом 4.

Таким образом, в оописанньїх способе и устройстве окисную мелкую железную пьль, мелкую руду и/или рудную пьіль смешивают с углеродистьіми материалами и затем полученную смесь сжигают в пьілеугольной горелке по стехиометрической реакции, благодаря чему удаєтся переработать указаннье мелкодисперснье железосодержащие компоненть, которье в значительньїх количествах образуются на металлургическом производстве.

При зтом их переработка не требует перестройки основного металлургического производства, т.к.

не вносит изменений в параметрь! основного процесса.

Устройство, показанное на фиг.2, работаєт в целом так же, как и уже описанное устройство, однако зтот вариант является предпочтительньм в том случає, в частности, когда необходимо загружать большое количество мелкой рудь.

Здесь зта руда подаєтся в последний пьілесборник 19 шлюзовой системь! 16, благодаря чему исключаеєтся влияние ее подачи на работь циклона с горячим газом 5.

В варианте, изображенном на фиг.3, мелкая руда и углеродсодержащий материал подаются в питающую горелку 17, линию подачи 33 уже после инжектора 18. Особоє преимущество зтого варианта состоит в том, что вместо коксовой пьІли можно использовать угольную пьІль, так как дегазация угля происходит лишь в плавильной печи и не может помешать отводу пьіли в циклоне или шлюзовой системе 16.

Согласно приведенному на фиг.4 варианту исполнения мелкая руда и/или рудная пьль загружается в ведущий к циклону 5 газопровод 4 через загрузочную линию 25 отдельно от угольной пьли, а угольная пьіль отдельно загружаєтся в ведущую от инжектора 18 к горелке 17 линию подачи 33 через отдельную загрузочную линию 25, причем в отдельньїх шлюзовьїх системах 31, 31 достигается подготовка ко различньм давлениям газопровода 4 и линии подачи 33. При зтом преимущество восстановления рудной пьіли в циклоне сочетаєтся с преимуществом загрузки угля, так что здесь так же, как в приведенном на фиг.3 варианте, возможно использование угольной пьіли, возникающей при просеиваний и сушке угля.

Пример 1. Пример реализации способа по приведенному на фиг.1 варианту: анализ пьли в восстановленном газе на вьіїходе плавильной печи бьіл следующий, вес.9о:

Ее 31,8 (Ф; 50,5

СаО 3,0

Мао 0,8 ві» 8,3

АІ26Оз 5,6

Содержание пьіли в восстановительном газе составило 150г/м3 (в нормальньх условиях).

Анализ используемой мелкой рудь! (влажной) для рудьі из Сан Исидора (Бразилия) приведен в нижеследующей таблице, вес.9о:

ЕегОз 92,02 (65,41925)

СаО 0,09

Пе) 0,05

ЗІ» 1,16

АІ26Оз 0,47

МпОо 0,05

Потери при отжиге 2,85

Влажность 3,08

Остатки, прочие 0,32

Распределение величин зерен мелкой рудьї составило, вес.9о: « 20мкКмМ 2 - б3мкм 16 125 - б3Змкм 35 250 - 125мМКкМ 39 » 250мкмМ 8

Бьіла загружена и расплавлена мелкая руда, составляющая 30 весовьх процентов используемого Ге.

Анализ используемого кокса бьіл следующий, вес.9о: (Ф; 97,2

Н О0л2 м) 1,71

З 0,97

Сях 88,10

Содержание зольі 11,3

Предварительное восстановление мелкой рудь! в газопроводе 4 и в циклоне 5 составило 53 весовьїх процента. Для восстановления в горелке 17 применялись 50Окг кокса и 311м3 (в нормальньх условиях) О» на одну тонну мелкой рудь!.

Бьло получено 9,3т чугуна/час с общим расходом рудь 14,8т/учас. Полученньй в плавильной печи З чугун имел наряду с железом следующие компоненть (в вес.9б5): (Ф; 3,9-42

Бі 0,4-0,6

Р 0,012

Мп 01

З 0,04 - 0,06

Пример 2. При одинаковой загрузке мелкой рудь! согласно приведенному на фиг.4 варианту вместо кокса использовался уголь.

Анализ применяемого угля: (Ф; 81,495

Н 4,895

М 1,495 6) 5,890

З 0,59

Сях 62,99о

Содержание золь! б, 2

Расход угля составил 376бкг и расход О2 460м3 на тонну мелкой рудь!.

Бьло ополучено 9,1т чугуна/час с общим расходом рудь 14,5т/учас. Полученньй в плавильной печи чугун имел наряду с железом следующие компоненть, вес.9о: (Ф; 3,9-42

Бі 0,4-0,6

Р 0,01

Мп 01

З 0,04 - 0,06

Таким образом, настоящее изобретение решаеєет задачу использования мелкой рудь! и/или рудной пьіли, как, например, получаемой на металлургических заводах мелкой /окисной железной пьли, преимущественно в таком количестве, которое соответствует 20 - З095 обьічного применения окисной рудь!.

к -- пив; ним

Ши 1-- у «- | ши ра же и 17 оженнннннннннттттюрютннн т .

ЯЗ ;

ДЯ 15 - ш-

С АТ

Алл, і » У 6 -а 81 і -5 угв і 29 роя т ун Я . 19, а ! ! й І 1 Ї Фо Ї 12 ни шк; ше 2-3 / ра т 7-4 |, | : ! ! у от, би 9

Ів ши НИ

У рда

ШІ й і і | ' | щи 15 і І 3 ши г рин 222-423 гі 8 | 9 ак! о -К, ! /4 І чи 78 б, р. - 5 хо ти Фиг. 1 шк в рн я НН 5-3 ї- м г т. ре! т й речі ху ї М ш й 1 5 ій «28 ,29 нище ще У в 27 і | с : аш - / р пр ; 4 21 ---30 р юю|- пиши шин і і потр ви дню ТЯ их | й Кі ! !

КИМ К-т он 1ря нини ни ЩЕ

Її, ві ! ро І ! 3-- г19 тля ще б н-в- 2

Лв пи ши же ни ши НІ ШШНЮ жо 18 0-2?

Що Що Що. І ши гі ю-пипив,

Фиг. 2

Г.. і-й г у

Я рт

Аз А ох | -

Я | і Пн у хо. 6- ра вору уз

І ра М У 26 Мт

М- У. -4 і ' І но С р-жо

ОТ нів х нини ши не ше рнв--я й й т) ; шк | рн дю

НИМ

Нв і , Н . , ! | | І !

Я Щі | ! у с д-т2о рт Ше шк ! | | --19 3 бно? і

Й - рее--т2 из т | и о

Ба Св 22 нащо ни не ю-рспІ-Та

Фиг. З я ве шах Щ ! ша зони З Ж. діа міняти ня тю ди тних --і «ех іш ши хан, же й Ух /

От мне

ДО дн 7 3 5 що

Гл ще ши виш рани

МАХ ! пи . ще "Да 6 | я й | на 28 д! -

ТИКИ ото ! ра т М з ї ре 26 Їх їй 77 прали пи ни Я ; і шт с- рин і 30 у: ШИ да у мо Т КЗ р дили шик чи ! ' Пов а. :

ТИ Т рвчрв щі | шшшшшище що з! ! г! ! ' ! у р хі 01 дна і 2 Іра, : ши ше ГІ ще рі мили и НО ? й 1 25 | ! со не ши шли пт еягьй- я 1 Ж | і я ї Ів не срок ! п сис: Перо ж 10... | прут о, І попон

Фиг. 4