WO2006075977A1 - Plant for directly reducing iron oxides and for producing an iron melt - Google Patents

Plant for directly reducing iron oxides and for producing an iron melt Download PDF

Info

Publication number
WO2006075977A1
WO2006075977A1 PCT/UA2005/000031 UA2005000031W WO2006075977A1 WO 2006075977 A1 WO2006075977 A1 WO 2006075977A1 UA 2005000031 W UA2005000031 W UA 2005000031W WO 2006075977 A1 WO2006075977 A1 WO 2006075977A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
reactor
reducing
plasma
reduction
Prior art date
Application number
PCT/UA2005/000031
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Anatoly Timofeevich Neklesa
Andrej Stanislavovich Kljamko
Vadim Vladislavovich Novinskij
Vladimyr Andreevich Necheporenko
Vladimyr Alexandrovich Piven
Original Assignee
Anatoly Timofeevich Neklesa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anatoly Timofeevich Neklesa filed Critical Anatoly Timofeevich Neklesa
Publication of WO2006075977A1 publication Critical patent/WO2006075977A1/en

Links

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
    • C21B13/143—Injection of partially reduced ore into a molten bath
    • 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
    • C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft 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
    • C21B13/12—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in electric furnaces
    • C21B13/125—By using plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
    • C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
    • 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
    • Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Definitions

  • the invention relates to the field of metallurgy and can be used to obtain reduction of iron in countercurrent with products of methane conversion and direct production of iron-carbon alloys using plasma technology.
  • a known method of producing sponge iron in a shaft furnace in which the metallization of the pellets is carried out by reducing gas, and partially on a freshly recovered hot sponge iron by blowing a mixture of natural gas and oxidizing agents into the intermediate zone of the furnace located between the recovery and cooling zones, while the optimal consumption of methane in the intermediate the zone is regulated depending on the catalytic properties of the charge, namely: when the CaO-MgO content in the charge is 0.2%, the methane flow rate is set to 200 m 3 / h per 1 m 3 working the space of the intermediate zone, and with an increase in the CaO-MgO content for each percent within 0.2–4.2%, methane consumption increases by 135-385 m 3 / hm 3 (USSR Patent JV ⁇ ° 1751991, class ⁇ 21 ⁇ 13
  • the closest in technical essence and the achieved result (prototype) method of direct production of iron was adopted, including preliminary reduction of the iron ore charge in the solid state in the preliminary reduction furnace, subsequent loading into the melt reduction furnace and re-reduction in the melt by supplying natural fuel and a gaseous oxidizing agent, which provides it combustion above the surface of the melt, the removal of gases from the melt reduction furnace, their cooling and supply to the preliminary reduction furnace, while the gas leaving the melt of the reduction furnace before being fed to the preliminary reduction furnace for partial reforming is mixed at the outlet of the furnace with a gaseous reducing agent having a high temperature, the temperature of the gaseous mixture is maintained in the range of 1200-1550 0 C.
  • the gas from the prereduction furnace is purified by oxidizing , Mixed with reformed gas and fed into the lower part of prereduction furnace.
  • the gas from the preliminary reduction furnace after purification from oxidizing agents is divided into two parts, one of which is mixed with the reformed gas and fed into the upper part of the preliminary reduction furnace, and the other with natural gas and fed into the lower part of the preliminary reduction furnace.
  • only the first part of the gas leaving the pre-reduction furnace is purified from oxidizing agents, and the second part is not purified from oxidizing agents, mixed with natural and reformed gases and fed to the lower part of the furnace (USSR Patent N ° 1609456, class C 21 V 13/14, publ. Bull. JV ° 43, 1990).
  • a device for recovering granular particles containing iron oxides using a reducing gas to produce direct reduction iron particles having an adjustable carbon content included therein comprising a moving bed reduction reactor, having a recovery zone, a loop for the reducing gas, designed to circulate at least most of the gas leaving the upper part of the recovery zone of the reactor for conditioning and enrichment and return it in the form of improved recirculating reducing gas to the recovery zone of the reactor, and the loop includes a recovery zone, a device for cooling and purifying gas, designed to cool and purify the gas leaving the top of the reactor, a pump for circulating reducing gas through the specified circuit and reactor, a device for removing carbon dioxide from the recycle reducing gas, a gas heater to increase the temperature of the gas stream circulating through the specified circuit, means for controlling the water content in the recycle reducing gas, the device contains means for adding natural gas to said circuit for reducing gas and means for mixing recirculating and natural gas and controlling the amount recycle gas before reducing gas enters the reactor (Russian Patent Xa 2190022, c
  • the closest in technical essence and the achieved result (prototype) adopted a device for the production of iron-carbon alloy, containing a reactor for the preliminary reduction of iron oxide material and a reactor connected to it to produce iron-carbon alloy, including the input unit of the pre-reduced material, the output units of the carbon alloy and slag, means for injecting oxygen into the melt and the removal of gaseous reaction products, and the reactor to obtain iron carbon of the alloy is made closed to restrict the intake of atmospheric gases therein and removing gaseous reaction products and is provided with additional means of oxygen injection in the space above the molten bath and an additional unit equipped with means for introducing alloying substances (Rossi Patent N ° 2060281, class ⁇ 21 ⁇ 13/14, application J ⁇ s5052777, publ. Bull. ⁇ 4, 1996).
  • the disadvantage of the design of the device is the low efficiency of iron ore reduction, since oxides are present in the conversion products.
  • the design of the device does not provide sufficient intensity of heat and mass transfer.
  • the first of the group of inventions is based on the task of improving the method in which a reducing plasma is applied to a moving layer of an iron ore charge, partially reduced material is periodically separated from the stream for melting, and the remaining stream is subjected to hot briquetting, while providing an increased degree of processing of reaction gases in plasma with the addition of natural gas, and due to this, the overall energy costs are reduced, the degree of gas use and the degree of recovery are improved. smelting of iron ore material.
  • the second of the group of inventions is based on the task of improving the installation for the recovery and smelting of metals, in which, due to the layout of the installation, including a vertical recovery reactor with a movable layer of an iron ore charge, equipped with a plasma-chemical gas generator, plasma melting furnaces connected by closed bypass channels, and installation for briquetting recovered material with gas pipelines and additional gas flow and pressure units, and due to this This ensures an effective and stable reduction reaction, improves the effectiveness of the reducing gas, and reduces the cost of the process of obtaining metal and briquettes.
  • the first task is solved in that in the method of direct reduction of iron oxides and obtaining an iron melt, which includes preliminary reduction of the iron ore charge in the solid state in the reduction reactor, subsequent loading of the reduced material into the smelting furnace and re-reduction in the melt, reuse of the gases leaving the smelting furnace to obtain a reducing gas mixture, formation in a reducing reactor temperature zones of heating and recovery, according to the invention, one recovery zone is formed in the middle part of the recovery reactor by the exhaust gases from its upper part, which after dry cleaning are compressed in a plasma chemical gas generator, and part of the stream is taken from the exhaust gas, processed in a preparation unit and fed to plasmatrons plazmohimicheskogo gasifier for conversion of natural gas and water, is obtained therein CO and H 2 of a predetermined concentration, and above the first zone is formed a second reductive an area in which purified gas is used as a reducing gas, leaving the plasma melting furnaces, in which the metallized product is melted by lower blowing with a reducing
  • the process of direct reduction of metal-containing ore takes place in a continuous reactor, vertical type, with the material moving from top to bottom, in which the supply of material, oxidation-reduction processes, release of the reduced material, heat recovery and suppression of harmful emissions are combined in time.
  • the method also includes the production of molten metal using closed plasma melting furnaces, which are alternately loaded with reduced material of a given volume, the material is melted by reducing plasma jets formed by the conversion of the plasmatron of natural gas with water and an oxygen-containing gas until the melt temperature exceeds its melting point by 100-120 0 C, and the finished molten metal and slag are poured into the ladle.
  • the method involves the recovery of material by high-temperature zones using gases from the recovery and smelting reactors.
  • One reduction zone is formed in the middle part of the reduction reactor with gases leaving its upper part, which, after dry cleaning, are compressed in a plasma-chemical gas generator, and part of the stream is processed in the preparation unit and fed to the plasma torches of the plasma-chemical gas generator for conversion with natural gas and water and obtaining a given concentration in it CO and H 2 , and above the first zone parallel to it, form a second zone, in which the purified gas leaving the variable melting furnaces.
  • the degree of recovery can be controlled by adjusting the speed of the charge transfer in the reduction reactor, with a stable temperature exposure to the reducing gas, or the amount of reducing gas supplied to the charge layer through the reduction zones - simultaneously in two parallel streams, during the operation of plasma melting furnaces and a plasma chemical gas generator.
  • the method allows heating new portions of the charge, which are loaded into the reduction reactor, by burning part of the reducing gas inside the reactor in an additional air stream, which is blown into the charge with separate jets along the perimeter of the reactor in the upper part of the charge column.
  • the second task is solved in that in the installation for the direct reduction of iron oxides and obtaining an iron melt containing a reduction reactor for reducing iron oxide material and a furnace connected to it for producing an iron-carbon alloy, made with the possibility of limiting the inlet of atmospheric gases and removal of gaseous reaction products , according to the invention, in the middle part of the reduction reactor there is a reduction zone, which includes parallel to it on the outer surface and the distribution headers of the reducing gas spaced apart in height, the outlet channels of which are in communication with nozzles installed in the reactor, while the input of the lower distribution manifold is in communication with a plasma-chemical gas generator, the input channel of which is connected to the pipeline of the gas leaving the recovery reactor, and the input of the upper distribution the collector is connected by a pipeline
  • the off-gas preparation unit includes a cyclone, a bag filter, a heat exchanger, and a compressor, and the plasma-chemical gas generator comprises a chamber connected through a purification cyclone and a smoke exhauster to the circuit of the exhaust gases from the reduction reactor, in which the plasma torches of indirect action are installed.
  • Installation in accordance with the present invention, contains a continuous recovery reactor of a vertical type with the passage of materials from top to bottom, made with the possibility of restricting the flow of gases into it from the atmosphere.
  • Distinctive features of the installation is the implementation of a recovery reactor, in which recovery zones are located in the middle part, including parallel mounted distribution gas collectors of reducing gas, one of which is connected at the inlet to a plasma-chemical gas generator designed to generate reducing gas using plasmatrons from the exhaust gases of the reducing reactor, and the second - through a cleaning cyclone connected by a pipeline for supplying exhaust gases from a plasma smelter x furnaces in which the exhaust gases contain only carbon monoxide and hydrogen.
  • the off-gas generated in plasma melting furnaces is used for the subsequent recovery step by stabilizing its composition in the plasma torches, thereby increasing the degree of utilization of the off-gas and reducing the consumption of natural gas.
  • the design of the nodes of the reduction zone allows you to evenly distribute the gas in the charge layer, to average its reduction potential, which contributes to an increase in the rate of reduction of iron oxides.
  • Sources of heating and production of reducing gas in plasma melting furnaces and a reducing reactor are indirect plasmatrons.
  • a pre-heating system for new batches of the charge made in the form of a collector, the inlet of which is connected to a source of compressed atmospheric air, and the outlet openings of the collector are spaced around the perimeter of the reactor, is installed.
  • Closed bypass channels for transferring the metallized charge directly from the recovery zone of the reactor ensure the supply of reduced material to the melting furnace at a temperature of 900-1000 0 C. Due to this, the time of operation of the plasma torches is reduced, and the energy consumption is reduced.
  • the invention is illustrated by the drawing, which shows a diagram of a plant for the direct reduction of iron oxides and the production of molten iron.
  • the claimed method is implemented as follows.
  • the charge material containing iron oxides is loaded into a reduction reactor, in which the lowering layer of the iron ore charge is in countercurrent contact with the rising flow of hot reducing gas to convert the charge into metallic iron.
  • the material is reduced by exposing it to reducing gas, which is introduced into the reactor distributed around the charge column by two transverse high-temperature zones located in the middle of the reactor.
  • the lower, main reduction zone is formed by the gases leaving the reduction reactor, which, after dry cleaning, are pumped into a plasma-chemical gas generator, while some of the gases are taken from this stream, further purified, cooled to 30 0 C, the gas pressure is normalized to A-6 atm and fed into plasmatrons of a plasma chemical gas generator with simultaneous supply of natural gas and water to these plasmatrons, and the plasma obtained in plasmatrons is mixed with purified exhaust gas in a plasma chemical reactor and the resulting recovery
  • the control gas is sent to the charge layer in the temperature range 900-1150 0 C.
  • the charge located below the reduction zone is discharged and reloaded into the reactor and, subsequently, the desired level of the charge column is maintained by cyclic loading of material at a constant flow rate.
  • the metallized material is loaded into the plasma melting furnaces alternately through the unloading unit and bypass channels from the recovery zone of the reduction reactor and, during operation of the melting furnaces, a second high-temperature zone is formed in the reduction reactor, due to the dust-free gases leaving the melting furnaces.
  • the material in each plasma melting furnace is purged with a reducing gas formed by the conversion of natural gas with water and an oxygen-containing gas in the melting plasmatrons.
  • the material loaded into the furnace is melted and finally reduced in the melting zone until the temperature of the melt reaches its melting point by 100-120 0 C.
  • the reduction reactor arises the need for preheating of the charge material. Heating is carried out by burning part of the reducing gas in an additional air stream, which is blown into the charge with separate jets along the perimeter of the reactor in the upper part of the charge column.
  • the metallized charge is cooled in the lower part of the reduction reactor to a temperature of ⁇ 500 ° C.
  • the metallized charge continuously flowing out of the reactor is sent to be loaded into a melting furnace, as well as to produce briquettes.
  • the test facility consists of a reduction and smelting reactor.
  • An experimental reduction reactor with an inner diameter of 0.45 m and a height of 5 m is loaded with raw materials consisting of an iron ore concentrate enriched in a flotation process and binders.
  • the feedstock contains Fe 2 O 3 - 63.1%, FeO - 26.9%.
  • the total iron content in the charge was 65.07%.
  • the material goes through a screening stage for screening a fraction of 0-10 mm.
  • the reactor material is loaded fraction of 10-25 mm
  • the mass of the charge in the reduction reactor is 1400 kg, and about 1000 kg of the charge is in the high-temperature zones of preheating and recovery.
  • the mixture is preheated by supplying natural gas and air to the middle part of the reactor.
  • the heating temperature is controlled by thermocouples and, when the mixture reaches a temperature of 1000-1100 0 C, they include plasmatrons of a plasma-chemical gas generator, into which natural gas and air are supplied in an amount of Gpg - 12 g / s, Gawd - 27 g / s.
  • the reducing gas obtained in the plasma-chemical gas generator contains H 2 - 55.5%; ⁇ - 17.6%; CO 2 0.3%; CH 4 is 2.5% and N 2 is 24%. Bring the temperature of the mixture to 900-1150 C. Open the gate in an oblique chute and release part of the mixture, which is located below the recovery zone.
  • the charge height is adjusted by cyclic loading to 4.8 m, while the degree of metallization of the material (not lower than 90-92%) is controlled by the speed of movement of the charge and the amount of additional gas supplied after cleaning.
  • the speed of movement of the charge was 1.2 ⁇ 1.4 m / h, while the productivity of the installation was AND
  • the total iron content of Fe0b 82-84% with a metallization degree of 92.6-94.2%.
  • part of the material from the reduction reactor is loaded into a plasma melting furnace.
  • the mass of loading makes 250-300 kg.
  • the material loaded into the furnace is melted, having previously added 25–30 kg of limestone to slag the gangue. After heating the melt to a temperature of 1680-1750 0 C it is released.
  • the installation for the direct reduction of iron oxides and the production of molten iron includes a reduction reactor 1 and plasma melting furnaces 2.
  • a charging device 3 is mounted in the upper part of the reduction reactor, and in the middle part there is a reduction zone, which includes parallel located on its outer surface and spaced height distribution manifolds 4 and 5 of the reducing gas, the outlet channels of which are in communication with nozzles 6 installed in the reactor.
  • the inlet of the upper distribution manifold 4 is connected to the pipeline for supplying exhaust gases from the plasma melting furnaces 2 through a gas purification cyclone 7.
  • the inlet of the lower manifold 5 is in communication with a plasma-chemical gas generator 8, including a chamber connected on one side to the circuit 9 of the exhaust gases from the reduction reactor 1, a cyclone 10 gas purification and smoke exhaust 11, and on the other - with the output channel 12 for the supply of reducing gas to the reactor.
  • Indirect-action plasma torches 13 are installed in the chamber body of the plasma-chemical gas generator 8, connected with the off-gas preparation unit 14, a natural gas supply pipeline, a water supply line and a power source (not shown in the drawing).
  • a charge pre-heating system is mounted, which includes a collector 15 with nozzles 6 and a source of compressed air 16.
  • Indirect plasma torches 18 are installed in the plasma melting furnace 2, in the melting zone 17, symmetrically to its longitudinal axis.
  • the plasma torches 18 are connected at the inlet to the exhaust gas preparation unit 14, a power source, a water supply line and a supply pipe natural gas (not shown), while the off-gas preparation unit 14 includes a bag filter 19, a heat exchanger 20, and a compressor 21.
  • the reduced iron ore material unloading unit 22 is located below the recovery zone collector 5 and is connected by closed bypass channels 23 to the melting furnace 2.
  • a unit 24 for cooling the reduced material is connected, connected to the exhaust gas circuit 9, as well as a unit 25 for unloading the reduced material, to which closed bypass channels 26 associated with the installation of briquetting 27.
  • the melting furnaces 2 and the reduction reactor 1 are equipped with thermocouples along the height of the vessel. In plasma melting furnaces 2 in the lower part there are notches 28 for the discharge of metal and slag. Installation works as follows.
  • a charge containing iron oxides is loaded into the reactor through the charging device 3.
  • the height of the charge column is brought to a predetermined level, a plasma-chemical gas generator 8 is turned on, for which voltage, natural gas, water and compressed air are supplied to the plasma torches 13.
  • a reducing gas is formed in the plasma-chemical gas generator, which is transported through the outlet channel 12, the distribution manifold 5 and the nozzle 6 by jets into the charge layer.
  • a closed loop 9 is formed from the exhaust gases from the upper part of the reduction reactor, in which a gas purification cyclone 10 and a smoke exhauster 11 are installed, pneumatically connected to the chamber of the plasma-chemical gas generator 8, while some of the gases are separated from the loop 9 and sent to the exhaust gas preparation unit 14, in which the gas is additionally purified in a bag filter 19, the gas is cooled to 30 0 C in the heat exchanger 20, the gas pressure is raised to 4-6 atm in the compressor 21 to ensure the operation of the plasma torches.
  • the choice of dimensions of the recovery reactor and its gas supply pipelines are carried out taking into account the receipt of a given amount of metallized material and its subsequent use to obtain a melt in several plasma melting furnaces, as well as for the manufacture of metallized briquettes.
  • compressed air is blown through the manifold 15 into the zone of arrival of the loaded portions of the starting material, while the combustion reaction of the upward reducing gas stream and the blown air stream is carried out, which ensures the heating of new portions of the starting material loaded into the reactor.
  • the loading of the melting furnaces 2 with the reduced metallized material is carried out alternately through the assembly 22, the bypass channels 23, based on the operation cycles of each furnace.
  • the furnace After loading the furnace include plasmatrons 18 installed in the melting zone 17 and purge the metallized charge with reducing gas. Under the action of reducing plasma jets, the charge in the melting zone is intensively melted, and then the plasma jets purge the melt layer. The liquid slag and metal formed in the melting furnace are discharged through a notch 28. As a result of the operation of the plasma torches during melting of the metallized charge, the reducing gas leaving the melting plasma furnaces is sent through a gas purification cyclone 7 to the upper recovery zone 4 in reactor 1.
  • the metallized charge layer is purged with reducing gases, which are passed from the cooling unit 24 and the temperature of the mixture is brought to 500 0 C, the charge is released through the discharge unit 25 and passed by channels 26 to the briquetting unit 27. With the constant movement of the charge from top to bottom inside the reactor, the level of the charge column is maintained by its cyclic loading.
  • the implementation of the invention will bring the recovery reaction time closer to the time of the chemical reaction, achieve a higher degree of reduction of iron from oxides, provide high-speed chemical reduction reactions at a combination of high temperatures, achieve a uniform and constant degree of metallization, and the continuity of the process by combining all its operations in time from the supply of a charge and a reducing agent to the reactor, to the release of metal and briquettes, improve waste gas utilization, increase the efficiency of metal smelting.
  • An additional result is also the environmental aspect of solving the problem.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

The inventive method consists in loading a charging material into a reducing reactor (1), in reducing said material by a gas which is introduced into reactor separately around a charging material column in the form of two transverse high-temperature areas, in forming the lower area (5) by means of waste gases which exit from the reducing reactor and are compressed in a plasmochemical gas-generator (8) after dry cleaning and in forming a second reducing area (4), which is arranged above the lower area and in which a cleaned gas exiting from plasma melting furnaces (2) is used in the form a reducing gas. The metallised charging material of the reactor (1) is discharged by two flows, i.e. for caking and for loading into said plasma melting furnaces (2). In the case of a high reactor (1), the inventive method also consists in preheating the charging material by partially burning reducing gas in an additional airflow which is introduced by blowing jets along the circumference of the reactor in the top part of the charging material column through a manifold (15). The plasmotrons of the plasmochemical gas-generator (8) and melting furnaces (2) are connected at the output to a power supply, a waste gas preparation unit (14) and to main pipelines for supplying water and natural gas.

Description

Способ прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа и установка для его осуществления The method of direct reduction of iron oxides and obtaining molten iron and installation for its implementation
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения восстановлением железа в противотоке с продуктами конверсии метана и прямого получения железоуглеродистых сплавов с помощью плазменной технологии. Известен способ получения губчатого железа в шахтной печи, при котором металлизацию окатышей проводят восстановительным газом, а частично на свежевосстановленном горячем губчатом железе при вдувании смеси природного газа и окислителей в промежуточную зону печи, расположенную между зонами восстановления и охлаждения, при этом оптимальный расход метана в промежуточную зону регулируют в зависимости от каталитических свойств шихты, а именно: при содержании CaO-MgO в шихте, равном 0,2%, расход метана устанавливают равным 200 м3/ч на 1 м3 рабочего пространства промежуточной зоны, а при увеличении содержания CaO-MgO на каждый процент в пределах 0,2- 4,2%, расход метана увеличивают на 135-385 м3/чм3 (Патент СССР JVГ°1751991, кл. С 21 В 13/02, опубл. Бюл. N°21, 1995).The invention relates to the field of metallurgy and can be used to obtain reduction of iron in countercurrent with products of methane conversion and direct production of iron-carbon alloys using plasma technology. A known method of producing sponge iron in a shaft furnace, in which the metallization of the pellets is carried out by reducing gas, and partially on a freshly recovered hot sponge iron by blowing a mixture of natural gas and oxidizing agents into the intermediate zone of the furnace located between the recovery and cooling zones, while the optimal consumption of methane in the intermediate the zone is regulated depending on the catalytic properties of the charge, namely: when the CaO-MgO content in the charge is 0.2%, the methane flow rate is set to 200 m 3 / h per 1 m 3 working the space of the intermediate zone, and with an increase in the CaO-MgO content for each percent within 0.2–4.2%, methane consumption increases by 135-385 m 3 / hm 3 (USSR Patent JVГ ° 1751991, class С 21 В 13 / 02, publ. Bull. N ° 21, 1995).
В данном способе для проведения конверсии метана в печи его необходимо подавать в определенной взаимосвязи по характеристикам смеси с окислителями, которые, в свою очередь, должны быть генерированы с заданными физическими параметрами. Эти условия требуют дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат и применения при этом реактора для реформирования природного газа.In this method, for the conversion of methane in the furnace, it must be supplied in a certain relationship according to the characteristics of the mixture with oxidizing agents, which, in turn, must be generated with the given physical parameters. These conditions require additional capital and operating costs and the use of a reactor for reforming natural gas.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) принят способ прямого получения железа, включающий предварительное восстановление железорудной шихты в твердом состоянии в печи предварительного восстановления, последующую загрузку в расплавовосстановительную печь и довосстановление в расплаве посредством подачи природного топлива и газообразного окислителя, обеспечивающего его сгорание над поверхностью расплава, отвод отходящих из расплавовосстановительной печи газов, их охлаждение и подачу в печь предварительного восстановления, при этом отходящий из расплава восстановительной печи газ перед подачей в печь предварительного восстановления для его частичного реформирования смешивают на выходе из печи с газообразным восстановителем, имеющим высокую температуру, при этом температуру газообразной смеси поддерживают в диапазоне 1200-1550 0C. Далее газ из печи предварительного восстановления очищают от окислителей, смешивают с реформированным газом и подают в нижнюю часть печи предварительного восстановления. Газ из печи предварительного восстановления после очистки от окислителей делят на две части, одну из которых смешивают с реформированным газом и подают в верхнюю часть печи предварительного восстановления, а другую - с природным газом и подают в нижнюю часть печи предварительного восстановления. По другому варианту очистке от окислителей подвергают только первую часть газа, отходящего из печи предварительного восстановления, а вторую часть не очищают от окислителей, смешивают с природным и реформированным газами и подают в нижнюю часть печи (Патент СССР N°1609456, кл. С 21 В 13/14, опубл. Бюл. JV°43, 1990).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) method of direct production of iron was adopted, including preliminary reduction of the iron ore charge in the solid state in the preliminary reduction furnace, subsequent loading into the melt reduction furnace and re-reduction in the melt by supplying natural fuel and a gaseous oxidizing agent, which provides it combustion above the surface of the melt, the removal of gases from the melt reduction furnace, their cooling and supply to the preliminary reduction furnace, while the gas leaving the melt of the reduction furnace before being fed to the preliminary reduction furnace for partial reforming is mixed at the outlet of the furnace with a gaseous reducing agent having a high temperature, the temperature of the gaseous mixture is maintained in the range of 1200-1550 0 C. The gas from the prereduction furnace is purified by oxidizing , Mixed with reformed gas and fed into the lower part of prereduction furnace. The gas from the preliminary reduction furnace after purification from oxidizing agents is divided into two parts, one of which is mixed with the reformed gas and fed into the upper part of the preliminary reduction furnace, and the other with natural gas and fed into the lower part of the preliminary reduction furnace. In another embodiment, only the first part of the gas leaving the pre-reduction furnace is purified from oxidizing agents, and the second part is not purified from oxidizing agents, mixed with natural and reformed gases and fed to the lower part of the furnace (USSR Patent N ° 1609456, class C 21 V 13/14, publ. Bull. JV ° 43, 1990).
Однако взаимодействие соединений железа и восстановительного газа по данному способу происходит недостаточно интенсивно, не всегда оптимальным образом, в результате чего не обеспечивается достаточно высокая степень восстановления, кроме того, данный способ имеет низкую эффективность плавления из-за нерационального использования природного газа, так как его подачу и сгорание осуществляют над поверхностью расплава. При сгорании газ обладает окислительным потенциалом и не может создать качественную восстановительную атмосферу, обеспечить высокоскоростное протекание химических реакций восстановления. Необходимость подачи в этом случае большого количества топлива в реактор для полного восстановления железорудной шихты ограничивает интерес к разработке и использованию такого способа. Известно устройство для восстановления зернистых, содержащих оксиды железа частиц с помощью восстановительного газа для получения частиц железа прямого восстановления, имеющих регулируемое содержание углерода, включенного в них, содержащее реактор для восстановления с движущимся слоем, имеющий зону восстановления, контур для восстановительного газа, предназначенный для циркуляции, по меньшей мере, большей части газа, выходящего из верхней части зоны восстановления реактора для кондиционирования и обогащения и возврата его в виде улучшенного рециркулирующего восстановительного газа в зону восстановления реактора, причем контур включает в себя зону восстановления, устройство для охлаждения и очистки газа, предназначенное для охлаждения и очистки газа, выходящего из верхней части реактора, насос для обеспечения циркуляции восстановительного газа через указанный контур и реактор, устройство для удаления диоксида углерода из рециркулирующего восстановительного газа, нагреватель газа для повышения температуры потока газа, циркулирующего через указанный контур, средство для регулирования содержания воды в рециркулирующем восстановительном газе, при этом устройство содержит средство для добавления природного газа в указанный контур для восстановительного газа и средство для смешивания рециркулирующего и природного газа и регулирования количества рециркулирующего газа перед поступлением восстановительного газа в реактор (Патент России Xa 2190022, кл. С 21 В 13/02, заявка JSГs2000111525/02 от 10.10.97, опубл. Бюл. N<>27, 2002, заявка PCT IB 97/01457 от 10.10.1997, публикация WO 99/19520 от 22.04.1999). Данное устройство позволяет получать железо прямого восстановления и изготавливать брикеты при температуре 100 С, насыщенные углеродом, которые требуют дальнейшего передела, например плавки в электродуговой печи, что повышает расход энергоносителей и снижает эффективность процесса.However, the interaction of iron compounds and reducing gas in this method is not intensive enough, not always optimally, as a result of which a sufficiently high degree of recovery is not provided, in addition, this method has low melting efficiency due to the irrational use of natural gas, since its supply and combustion is carried out above the surface of the melt. During combustion, the gas has an oxidizing potential and cannot create a high-quality reducing atmosphere, and ensure the high-speed course of chemical reduction reactions. The need to supply in this case a large amount of fuel into the reactor for the complete recovery of the iron ore charge limits the interest in the development and use of this method. A device for recovering granular particles containing iron oxides using a reducing gas to produce direct reduction iron particles having an adjustable carbon content included therein, comprising a moving bed reduction reactor, having a recovery zone, a loop for the reducing gas, designed to circulate at least most of the gas leaving the upper part of the recovery zone of the reactor for conditioning and enrichment and return it in the form of improved recirculating reducing gas to the recovery zone of the reactor, and the loop includes a recovery zone, a device for cooling and purifying gas, designed to cool and purify the gas leaving the top of the reactor, a pump for circulating reducing gas through the specified circuit and reactor, a device for removing carbon dioxide from the recycle reducing gas, a gas heater to increase the temperature of the gas stream circulating through the specified circuit, means for controlling the water content in the recycle reducing gas, the device contains means for adding natural gas to said circuit for reducing gas and means for mixing recirculating and natural gas and controlling the amount recycle gas before reducing gas enters the reactor (Russian Patent Xa 2190022, cl. С 21 В 13/02, application JSГs2000111525 / 02 of 10/10/97, publ. Bull. N <> 27, 2002, PCT application IB 97/01457 dated 10/10/1997, publication WO 99/19520 dated 04/22/1999). This device allows to obtain direct reduced iron and to produce briquettes at a temperature of 100 C, saturated with carbon, which require further redistribution, such as melting in an electric arc furnace, which increases energy consumption and reduces the efficiency of the process.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) принято устройство для производства железоуглеродистого сплава, содержащее реактор для предварительного восстановления железоокисного материала и соединенный с ним реактор для получения железоуглеродистого сплава, включающий узел ввода предварительно восстановленного материала, узлы выпуска железоуглеродистого сплава и шлака, средства для вдувания кислорода в расплав и отвода газообразных продуктов реакции, причем реактор для получения железоуглеродистого сплава выполнен закрытым, с возможностью ограничения впуска в него атмосферных газов и отвода газообразных продуктов реакции и снабжен дополнительными средствами вдувания кислорода в пространство над ванной расплава и дополнительным узлом, оборудованным средствами ввода легирующих веществ (Патент Росси N°2060281, кл. С 21 В 13/14, заявка JЧs5052777, опубл. Бюл. Ш4, 1996).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) adopted a device for the production of iron-carbon alloy, containing a reactor for the preliminary reduction of iron oxide material and a reactor connected to it to produce iron-carbon alloy, including the input unit of the pre-reduced material, the output units of the carbon alloy and slag, means for injecting oxygen into the melt and the removal of gaseous reaction products, and the reactor to obtain iron carbon of the alloy is made closed to restrict the intake of atmospheric gases therein and removing gaseous reaction products and is provided with additional means of oxygen injection in the space above the molten bath and an additional unit equipped with means for introducing alloying substances (Rossi Patent N ° 2060281, class С 21 В 13/14, application JСs5052777, publ. Bull. Ш4, 1996).
Недостатком конструкции устройства является низкая эффективность восстановления железной руды, так как в продуктах конверсии присутствуют окислы. Кроме того конструкция устройства не обеспечивает достаточную интенсивность тепло- и массообмена.The disadvantage of the design of the device is the low efficiency of iron ore reduction, since oxides are present in the conversion products. In addition, the design of the device does not provide sufficient intensity of heat and mass transfer.
В основу первого из группы изобретений поставлена задача усовершенствования способа, в котором на подвижный слой железорудной шихты воздействуют восстановительной плазмой, периодически отделяют из потока частично восстановленный материал для его плавления, а остальной поток подвергают горячему брикетированию, при обеспечении повышенной степени обработки реакционных газов в плазме с добавлением природного газа, и за счет этого обеспечивается снижение общих энергетических затрат, улучшается степень использования газа и степень восстановления железорудного материала.The first of the group of inventions is based on the task of improving the method in which a reducing plasma is applied to a moving layer of an iron ore charge, partially reduced material is periodically separated from the stream for melting, and the remaining stream is subjected to hot briquetting, while providing an increased degree of processing of reaction gases in plasma with the addition of natural gas, and due to this, the overall energy costs are reduced, the degree of gas use and the degree of recovery are improved. smelting of iron ore material.
В основу второго из группы изобретений поставлена задача усовершенствования установки для восстановления и выплавки металлов, в которой за счет компоновки конструкции установки, включающей вертикальный восстановительный реактор с подвижным слоем железорудной шихты, оборудованный плазмохимическим газогенератором, плазменные плавильные печи, связанные между собой закрытыми перепускньми каналами, и установку для брикетирования восстановленного материала с газопроводами и дополнительными узлами расхода и давления газа, и за счет этого обеспечивается эффективная и стабильная реакция восстановления, улучшается эффективность воздействия восстановительного газа, уменьшаются затраты на процесс получения металла и брикетов.The second of the group of inventions is based on the task of improving the installation for the recovery and smelting of metals, in which, due to the layout of the installation, including a vertical recovery reactor with a movable layer of an iron ore charge, equipped with a plasma-chemical gas generator, plasma melting furnaces connected by closed bypass channels, and installation for briquetting recovered material with gas pipelines and additional gas flow and pressure units, and due to this This ensures an effective and stable reduction reaction, improves the effectiveness of the reducing gas, and reduces the cost of the process of obtaining metal and briquettes.
Первая поставленная задача решается тем, что в способе прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа, который включает предварительное восстановление железорудной шихты в твердом состоянии в восстановительном реакторе, последующую загрузку в плавильную печь восстановленного материала и довосстановление в расплаве, повторное использование отходящих из плавильной печи газов для получения восстановительной газовой смеси, формирование в восстановительном реакторе температурных зон нагрева и восстановления, согласно изобретению, одну восстановительную зону образуют в средней части восстановительного реактора отходящими из его верхней части газами, которые после сухой очистки компримируют в плазмохимическом газогенераторе, причем из отходящего газа отбирают часть потока, обрабатывают в блоке подготовки и подают в плазмотроны плазмохимического газогенератора для конверсии природным газом и водой, получают в нем СО и H2 заданной концентрации, а над первой зоной формируют вторую восстановительную зону, в которой в качестве восстановительного газа используют очищенный газ, отходящий из плазменных плавильных печей, в которых металлизированный продукт расплавляют путем его нижней продувки нагретым в плавильных плазмотронах восстановительным газом, образованным за счет конверсии отходящего из верхней части восстановительного реактора газа природным газом и водой, а выпуск металлизированной шихты из восстановительного реактора осуществляют двумя потоками — для брикетирования или для загрузки плазменных плавильных печей, при этом поток шихты для брикетирования охлаждают подготовленным отходящим газом, а неохлажденный высокотемпературный поток шихты непосредственно направляют для последующего плавления в плавильную печь, при этом производительность восстановительного реактора подбирают исходя из планируемого объема получения готового жидкого металла, а предварительный нагрев новых порций шихты, загружаемых в восстановительный реактор, осуществляют путем сжигания части восстановительного газа в дополнительном воздушном потоке, который вдувают в шихту отдельными струями по периметру реактора в верхней части столба шихты. Процесс прямого восстановления металлосодержащей руды протекает в реакторе непрерывного действия, вертикального типа с перемещением материала сверху вниз, в котором совмещены во времени подача материала, окислительно- восстановительные процессы, выпуск восстановленного материала, утилизация тепла и подавление вредных выбросов. Способ включает также производство расплавленного металла с использованием закрытых плазменных плавильных печей, которые поочередно загружают восстановленным материалом заданного объема, материал плавят восстановительными плазменными струями, образованными конверсией в плазмотроне природного газа водой и кислородсодержащим газом до достижения температуры расплава, превышающей температуру его плавления на 100-120 0C, а готовый расплавленный металл и шлак сливают в ковш.The first task is solved in that in the method of direct reduction of iron oxides and obtaining an iron melt, which includes preliminary reduction of the iron ore charge in the solid state in the reduction reactor, subsequent loading of the reduced material into the smelting furnace and re-reduction in the melt, reuse of the gases leaving the smelting furnace to obtain a reducing gas mixture, formation in a reducing reactor temperature zones of heating and recovery, according to the invention, one recovery zone is formed in the middle part of the recovery reactor by the exhaust gases from its upper part, which after dry cleaning are compressed in a plasma chemical gas generator, and part of the stream is taken from the exhaust gas, processed in a preparation unit and fed to plasmatrons plazmohimicheskogo gasifier for conversion of natural gas and water, is obtained therein CO and H 2 of a predetermined concentration, and above the first zone is formed a second reductive an area in which purified gas is used as a reducing gas, leaving the plasma melting furnaces, in which the metallized product is melted by lower blowing with a reducing gas heated in melting plasmatrons, formed by converting natural gas and water leaving the top of the reducing reactor, and the release of the metallized charge from the reduction reactor is carried out in two streams - for briquetting or for loading plasma melting furnaces, at The batch briquetting charge stream is cooled by the prepared exhaust gas, and the uncooled high-temperature charge stream is directly sent for subsequent melting in the melting furnace, while the capacity of the reduction reactor is selected based on the planned volume of production of the finished liquid metal, and preliminary heating of new batches of the charge loaded into the reduction reactor , carried out by burning part of the reducing gas in an additional air stream, which is blown into the charge separate jets around the perimeter of the reactor in the upper part of the charge column. The process of direct reduction of metal-containing ore takes place in a continuous reactor, vertical type, with the material moving from top to bottom, in which the supply of material, oxidation-reduction processes, release of the reduced material, heat recovery and suppression of harmful emissions are combined in time. The method also includes the production of molten metal using closed plasma melting furnaces, which are alternately loaded with reduced material of a given volume, the material is melted by reducing plasma jets formed by the conversion of the plasmatron of natural gas with water and an oxygen-containing gas until the melt temperature exceeds its melting point by 100-120 0 C, and the finished molten metal and slag are poured into the ladle.
Способ предусматривает восстановление материала высокотемпературными зонами с использованием газов, отходящих из восстановительного и плавильного реакторов. Одну восстановительную зону образуют в средней части восстановительного реактора отходящими из его верхней части газами, которые после сухой очистки компримируют в плазмохимическом газогенераторе, причем часть потока обрабатывают в блоке подготовки и подают в плазмотроны плазмохимического газогенератора для конверсии природным газом и водой и получения в нем заданной концентрации СО и H2, а над первой зоной, параллельной ей, формируют вторую зону, в которой в качестве восстановительного газа используют очищенный газ, отходящий из плазменных плавильных печей. Благодаря применению новых, высокоэнтальпийных источников восстановительной плазмы в момент превращения углеводородов окислителями, практически полному использованию отходящих из плавильных печей и из восстановительного реактора газов, обеспечивается повышенная эффективность преобразования углеводород со держащего газа в восстановительный газ, равномерная и постоянная степень металлизации, производство расплавленного металла и металлизированных брикетов при непрерывном технологическом процессе.The method involves the recovery of material by high-temperature zones using gases from the recovery and smelting reactors. One reduction zone is formed in the middle part of the reduction reactor with gases leaving its upper part, which, after dry cleaning, are compressed in a plasma-chemical gas generator, and part of the stream is processed in the preparation unit and fed to the plasma torches of the plasma-chemical gas generator for conversion with natural gas and water and obtaining a given concentration in it CO and H 2 , and above the first zone parallel to it, form a second zone, in which the purified gas leaving the variable melting furnaces. Thanks to the use of new, high-enthalpy sources of reducing plasma at the time of hydrocarbon conversion by oxidizing agents, to the almost full use of gases leaving the smelting furnaces and from the reducing reactor, the increased efficiency of converting the hydrocarbon from the gas to the reducing gas, a uniform and constant degree of metallization, the production of molten metal and metallized briquettes in a continuous process.
Степенью восстановления можно управлять, регулируя скорость перемещения шихты в восстановительном реакторе, при стабильном температурном воздействии восстановительным газом, или количеством восстановительного газа, подаваемого в слой шихты через зоны восстановления - одновременно двумя параллельными потоками, при работе плазменных плавильных печей и плазмохимического газогенератора.The degree of recovery can be controlled by adjusting the speed of the charge transfer in the reduction reactor, with a stable temperature exposure to the reducing gas, or the amount of reducing gas supplied to the charge layer through the reduction zones - simultaneously in two parallel streams, during the operation of plasma melting furnaces and a plasma chemical gas generator.
Способ позволяет реализовать нагрев новых порций шихты, которые загружают в восстановительный реактор, путем сжигания части восстановительного газа, находящегося внутри реактора, в дополнительном воздушном потоке, который вдувают в шихту отдельными струями по периметру реактора в верхней части столба шихты. Вторая поставленная задача решается тем, что в установке для прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа, содержащей восстановительный реактор для восстановления железоокисного материала и соединенную с ним печь для получения железоуглеродистого сплава, выполненные с возможностью ограничения впуска в них атмосферных газов и отвода газообразных продуктов реакции, согласно изобретению, в средней части восстановительного реактора расположена зона восстановления, которая включает параллельно расположенные по его наружной поверхности и разнесенные по высоте распределительные коллекторы восстановительного газа, выпускные каналы которых сообщены с соплами, установленными в реакторе, при этом вход нижнего распределительного коллектора сообщен с плазмохимическим газогенератором, входной канал которого подсоединен к трубопроводу отходящего из восстановительного реактора газа, а вход верхнего распределительного коллектора соединен трубопроводом с циклоном очистки отходящих восстановительных газов из плазменных плавильных печей, в каждой из которых симметрично относительно продольной оси реактора установлены плазмотроны косвенного действия, причем плазмотроны плазмохимического газогенератора и плазменных плавильных печей связаны на входе с источниками электропитания, блоком подготовки отходящих газов, магистралью подвода воды и трубопроводом подачи природного газа, а восстановительный реактор соединен с установкой для брикетирования и плазменными плавильными печами закрытыми перепускньми каналами через узлы разгрузки восстановленного железорудного материала, при этом в нижней части восстановительного реактора установлен блок охлаждения восстановленного материала, а в верхней части восстановительного реактора установлен коллектор, вход которого связан с источником сжатого атмосферного воздуха, служащего для прогрева поступающего железоокисного материала. Блок подготовки отходящих газов включает циклон, рукавный фильтр, теплообменник и компрессор, а плазмохимический газогенератор содержит камеру, связанную через циклон очистки и дымосос с контуром отходящих из восстановительного реактора газов, в корпусе которой установлены плазмотроны косвенного действия.The method allows heating new portions of the charge, which are loaded into the reduction reactor, by burning part of the reducing gas inside the reactor in an additional air stream, which is blown into the charge with separate jets along the perimeter of the reactor in the upper part of the charge column. The second task is solved in that in the installation for the direct reduction of iron oxides and obtaining an iron melt containing a reduction reactor for reducing iron oxide material and a furnace connected to it for producing an iron-carbon alloy, made with the possibility of limiting the inlet of atmospheric gases and removal of gaseous reaction products , according to the invention, in the middle part of the reduction reactor there is a reduction zone, which includes parallel to it on the outer surface and the distribution headers of the reducing gas spaced apart in height, the outlet channels of which are in communication with nozzles installed in the reactor, while the input of the lower distribution manifold is in communication with a plasma-chemical gas generator, the input channel of which is connected to the pipeline of the gas leaving the recovery reactor, and the input of the upper distribution the collector is connected by a pipeline to a cyclone for purification of exhaust reducing gases from plasma melting furnaces in each of Indirectly mounted symmetrically relative to the longitudinal axis of the reactor, the plasmatrons of the plasma chemical gas generator and plasma melting furnaces are connected at the inlet to power sources, an off-gas preparation unit, a water supply line and a natural gas supply pipe, and a reduction reactor is connected to the briquetting unit and plasma melting furnaces closed bypass channels through the unloading nodes of the reduced iron ore material, with this, in the lower part of the recovery reactor, a cooling unit for the reduced material is installed, and in the upper part of the recovery reactor, a collector is installed, the inlet of which is connected to a source of compressed atmospheric air, which serves to heat the incoming iron oxide material. The off-gas preparation unit includes a cyclone, a bag filter, a heat exchanger, and a compressor, and the plasma-chemical gas generator comprises a chamber connected through a purification cyclone and a smoke exhauster to the circuit of the exhaust gases from the reduction reactor, in which the plasma torches of indirect action are installed.
Установка, в соответствии с настоящим изобретением, содержит восстановительный реактор непрерывного действия вертикального типа с прохождением материалов сверху вниз, выполненного с возможностью ограничения поступления в него газов из атмосферы.Installation, in accordance with the present invention, contains a continuous recovery reactor of a vertical type with the passage of materials from top to bottom, made with the possibility of restricting the flow of gases into it from the atmosphere.
Отличительными особенностями установки является выполнение восстановительного реактора, в котором в средней части расположены зоны восстановления, включающие параллельно смонтированные распределительные коллекторы восстановительного газа, один из которых связан на входе с плазмохимическим газогенератором, предназначенным для образования восстановительного газа с помощью плазмотронов из отходящих газов восстановительного реактора, а второй - через циклон очистки связан трубопроводом подачи отходящих газов с плазменных плавильных печей, в которых отходящие газы содержат только окись углерода и водород. В этой установке отходящий газ, вырабатываемый в плазменных плавильных печах, используется для последующего этапа восстановления путем стабилизации его состава в плазмотронах, увеличивая, таким образом, степень утилизации отходящего газа и уменьшая потребление природного газа.Distinctive features of the installation is the implementation of a recovery reactor, in which recovery zones are located in the middle part, including parallel mounted distribution gas collectors of reducing gas, one of which is connected at the inlet to a plasma-chemical gas generator designed to generate reducing gas using plasmatrons from the exhaust gases of the reducing reactor, and the second - through a cleaning cyclone connected by a pipeline for supplying exhaust gases from a plasma smelter x furnaces in which the exhaust gases contain only carbon monoxide and hydrogen. In this installation, the off-gas generated in plasma melting furnaces is used for the subsequent recovery step by stabilizing its composition in the plasma torches, thereby increasing the degree of utilization of the off-gas and reducing the consumption of natural gas.
Конструкция узлов зоны восстановления позволяет равномерно распределить газ в слое шихты, усреднить его восстановительный потенциал, что способствует повышению скорости восстановления окислов железа.The design of the nodes of the reduction zone allows you to evenly distribute the gas in the charge layer, to average its reduction potential, which contributes to an increase in the rate of reduction of iron oxides.
Источниками нагрева и получения восстановительного газа в плазменных плавильных печах и восстановительном реакторе являются плазмотроны косвенного действия.Sources of heating and production of reducing gas in plasma melting furnaces and a reducing reactor are indirect plasmatrons.
В верхней части восстановительного реактора установлена система предварительного нагрева новых порций шихты, выполненная в виде коллектора, вход которого связан с источником сжатого атмосферного воздуха, а выпускные отверстия коллектора разнесены по периметру реактора.In the upper part of the reduction reactor, a pre-heating system for new batches of the charge, made in the form of a collector, the inlet of which is connected to a source of compressed atmospheric air, and the outlet openings of the collector are spaced around the perimeter of the reactor, is installed.
Закрытые перепускные каналы для перетока металлизированной шихты непосредственно с зоны восстановления реактора, обеспечивают подачу восстановленного материала в плавильную печь при температуре 900-1000 0C. Благодаря этому снижается время работы плазмотронов, уменьшается расход электроэнергии.Closed bypass channels for transferring the metallized charge directly from the recovery zone of the reactor ensure the supply of reduced material to the melting furnace at a temperature of 900-1000 0 C. Due to this, the time of operation of the plasma torches is reduced, and the energy consumption is reduced.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема установки для прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа. Заявленный способ реализуют следующим образом.The invention is illustrated by the drawing, which shows a diagram of a plant for the direct reduction of iron oxides and the production of molten iron. The claimed method is implemented as follows.
Шихтовый материал, содержащий оксиды железа, загружают в восстановительный реактор, в котором опускающийся слой железорудной шихты контактирует в противотоке с поднимающимся потоком горячего восстановительного газа для превращения шихты в металлическое железо. Материал восстанавливают путем воздействия на него восстановительным газом, который вводят в реактор распределенно вокруг столба шихты двумя поперечными высокотемпературными зонами, расположенными в средней части реактора. Нижнюю, основную восстановительную зону, формируют отходящими из восстановительного реактора газами, которые после сухой очистки нагнетают в плазмохимический газогенератор, при этом отбирают из этого потока часть газов, дополнительно очищают, охлаждают до 30 0C, нормализуют давление газа до A- 6 атм и подают в плазмотроны плазмохимического газогенератора с одновременной подачей в эти плазмотроны природного газа и воды, а полученную в плазмотронах плазму смешивают с очищенным отходящим газом в плазмохимическом реакторе и полученный восстановительный газ направляют в слой шихты в интервале температур 900-1150 0C.The charge material containing iron oxides is loaded into a reduction reactor, in which the lowering layer of the iron ore charge is in countercurrent contact with the rising flow of hot reducing gas to convert the charge into metallic iron. The material is reduced by exposing it to reducing gas, which is introduced into the reactor distributed around the charge column by two transverse high-temperature zones located in the middle of the reactor. The lower, main reduction zone is formed by the gases leaving the reduction reactor, which, after dry cleaning, are pumped into a plasma-chemical gas generator, while some of the gases are taken from this stream, further purified, cooled to 30 0 C, the gas pressure is normalized to A-6 atm and fed into plasmatrons of a plasma chemical gas generator with simultaneous supply of natural gas and water to these plasmatrons, and the plasma obtained in plasmatrons is mixed with purified exhaust gas in a plasma chemical reactor and the resulting recovery The control gas is sent to the charge layer in the temperature range 900-1150 0 C.
После первого запуска восстановительного реактора, шихту, расположенную ниже зоны восстановления, выпускают и перегружают снова в реактор и, в дальнейшем, поддерживают заданный уровень столба шихты цикличной загрузкой материала при постоянной скорости его истечения.After the first start-up of the reduction reactor, the charge located below the reduction zone is discharged and reloaded into the reactor and, subsequently, the desired level of the charge column is maintained by cyclic loading of material at a constant flow rate.
Загрузку металлизированного материала в плазменные плавильные печи осуществляют поочередно через узел разгрузки и перепускные каналы из зоны восстановления восстановительного реактора и во время работы плавильных печей формируют вторую высокотемпературную зону в восстановительном реакторе, за счет отходящих из плавильных печей очищенных от пыли газов. Материал в каждой плазменной плавильной печи продувают восстановительным газом, образованным за счет конверсии природного газа водой и кислородсодержащим газом в плавильных плазмотронах. Загруженный в печь материал расплавляют и окончательно восстанавливают в плавильной зоне до достижения температуры расплава, превышающей температуру его плавления на 100-120 0C.The metallized material is loaded into the plasma melting furnaces alternately through the unloading unit and bypass channels from the recovery zone of the reduction reactor and, during operation of the melting furnaces, a second high-temperature zone is formed in the reduction reactor, due to the dust-free gases leaving the melting furnaces. The material in each plasma melting furnace is purged with a reducing gas formed by the conversion of natural gas with water and an oxygen-containing gas in the melting plasmatrons. The material loaded into the furnace is melted and finally reduced in the melting zone until the temperature of the melt reaches its melting point by 100-120 0 C.
При большой высоте восстановительного реактора возникает необходимость в предварительном нагреве шихтового материала. Нагрев осуществляют путем сжигания части восстановительного газа в дополнительном воздушном потоке, который вдувают в шихту отдельными струями по периметру реактора в верхней части столба шихты. Металлизированную шихту охлаждают в нижней части восстановительного реактора до температуры ~ 500 0C. Непрерывно истекающую из реактора металлизированную шихту направляют на загрузку в плавильную печь, а также на изготовление брикетов.At high altitude, the reduction reactor arises the need for preheating of the charge material. Heating is carried out by burning part of the reducing gas in an additional air stream, which is blown into the charge with separate jets along the perimeter of the reactor in the upper part of the charge column. The metallized charge is cooled in the lower part of the reduction reactor to a temperature of ~ 500 ° C. The metallized charge continuously flowing out of the reactor is sent to be loaded into a melting furnace, as well as to produce briquettes.
Пример конкретного выполнения. Испытательная установка состоит из восстановительного и плавильного реакторов.An example of a specific implementation. The test facility consists of a reduction and smelting reactor.
Экспериментальный восстановительный реактор с внутренним диаметром 0,45 м и высотой 5 м загружают сырьем, состоящим из железорудного концентрата, обогащенного флотационным способом, и связующих добавок. Исходное сырье содержит Fe2O3 - 63,1%, FeO - 26,9%. Общее содержание железа в шихте составило 65,07%. Материал перед загрузкой в восстановительный реактор проходит стадию грохочения для отсева фракции 0-10 мм. В реактор загружают материал фракции 10-25 мм. Масса шихты, находящаяся в восстановительном реакторе, составляет 1400 кг, причем примерно 1000 кг шихты находится в высокотемпературных зонах предварительного нагрева и восстановления. Предварительный нагрев шихты осуществляют путем подачи природного газа и воздуха в среднюю часть реактора. Температуру нагрева контролируют термопарами и при достижении температуры шихты 1000-1100 0C включают плазмотроны плазмохимического газогенератора, в которые подают природный газ и воздух в количестве Gпг - 12 г/с, Gвозд - 27 г/с. Полученный в плазмохимическом газогенераторе восстановительный газ содержит H2 — 55,5%; СО - 17,6%; CO2 - 0,3%; CH4 - 2,5% и N2 - 24%. Доводят температуру шихты до 900-1150 С. Открывают в наклонной течке шибер и выпускают часть шихты, которая находится ниже зоны восстановления. Цикличной загрузкой доводят высоту шихты до отметки 4,8 м, при этом степень металлизации материала (не ниже 90-92%) регулируют скоростью перемещения шихты и количеством дополнительного газа, поступающего после очистки. Скорость перемещения шихты составила 1,2÷1,4 м/час, при этом производительность установки составила ИAn experimental reduction reactor with an inner diameter of 0.45 m and a height of 5 m is loaded with raw materials consisting of an iron ore concentrate enriched in a flotation process and binders. The feedstock contains Fe 2 O 3 - 63.1%, FeO - 26.9%. The total iron content in the charge was 65.07%. Before loading into the reduction reactor, the material goes through a screening stage for screening a fraction of 0-10 mm. The reactor material is loaded fraction of 10-25 mm The mass of the charge in the reduction reactor is 1400 kg, and about 1000 kg of the charge is in the high-temperature zones of preheating and recovery. The mixture is preheated by supplying natural gas and air to the middle part of the reactor. The heating temperature is controlled by thermocouples and, when the mixture reaches a temperature of 1000-1100 0 C, they include plasmatrons of a plasma-chemical gas generator, into which natural gas and air are supplied in an amount of Gpg - 12 g / s, Gawd - 27 g / s. The reducing gas obtained in the plasma-chemical gas generator contains H 2 - 55.5%; СО - 17.6%; CO 2 0.3%; CH 4 is 2.5% and N 2 is 24%. Bring the temperature of the mixture to 900-1150 C. Open the gate in an oblique chute and release part of the mixture, which is located below the recovery zone. The charge height is adjusted by cyclic loading to 4.8 m, while the degree of metallization of the material (not lower than 90-92%) is controlled by the speed of movement of the charge and the amount of additional gas supplied after cleaning. The speed of movement of the charge was 1.2 ÷ 1.4 m / h, while the productivity of the installation was AND
0,75-0,8 т/час при получении металлизированных брикетов следующего химического состава: FeмEf=80-82%; FeO=2,5-3,2%. Содержание общего железа Feoвщ=82-84% при степени металлизации 92,6-94,2%.0.75-0.8 t / h upon receipt of metallized briquettes of the following chemical composition: Fem E f = 80-82%; FeO = 2.5-3.2%. The total iron content of Fe0b = 82-84% with a metallization degree of 92.6-94.2%.
При установившемся режиме прогрева и восстановления часть материала из восстановительного реактора загружают в плазменную плавильную печь. Масса загрузки составляет 250-300 кг. Загруженный в печь материал расплавляют, предварительно добавив в него 25÷30 кг известняка для ошлакования пустой породы. После прогрева расплава до температуры 1680-1750 0C его выпускают. Полученный расплав железа имел следующий химический состав, %: Fe=99,8; C=0,037; S=0,038; P=0,005; Ni=O3OI l; Cr=0,001.Under the steady-state heating and reduction regime, part of the material from the reduction reactor is loaded into a plasma melting furnace. The mass of loading makes 250-300 kg. The material loaded into the furnace is melted, having previously added 25–30 kg of limestone to slag the gangue. After heating the melt to a temperature of 1680-1750 0 C it is released. The obtained iron melt had the following chemical composition,%: Fe = 99.8; C = 0.037; S = 0.038; P = 0.005; Ni = O 3 OI l; Cr = 0.001.
Установка для прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа включает восстановительный реактор 1 и плазменные плавильные печи 2. В верхней части восстановительного реактора смонтировано загрузочное устройство 3, а в средней части - расположена зона восстановления, которая включает параллельно расположенные по его наружной поверхности и разнесенные по высоте распределительные коллекторы 4 и 5 восстановительного газа, выпускные каналы которых сообщены с соплами 6, установленными в реакторе. Вход верхнего распределительного коллектора 4 соединен с трубопроводом подачи отходящих газов из плазменных плавильных печей 2 через циклон очистки газов 7. Вход нижнего коллектора 5 сообщен с плазмохимическим газогенератором 8, включающим камеру, связанную с одной стороны с контуром 9 отходящих из восстановительного реактора 1 газов, циклон 10 очистки газов и дымосос 11, а с другой - с выходным каналом 12 подачи восстановительного газа в реактор. В корпусе камеры плазмохимического газогенератора 8 установлены плазмотроны 13 косвенного действия, связанные с блоком 14 подготовки отходящих газов, трубопроводом подачи природного газа, магистралью подвода воды и с источником питания (на чертеже не показано). Выше зоны восстановления реактора 1 смонтирована система предварительного нагрева загружаемой шихты, которая включает коллектор 15 с соплами 6 и источник сжатого воздуха 16. В плазменной плавильной печи 2, в плавильной зоне 17, симметрично ее продольной оси, установлены плазмотроны 18 косвенного действия. Плазмотроны 18 связаны на входе с блоком 14 подготовки отходящих газов, источником питания, магистралью подвода воды и трубопроводом подачи природного газа (на чертеже не показано), при этом блок 14 подготовки отходящих газов включает рукавный фильтр 19, теплообменник 20 и компрессор 21. Узел 22 разгрузки восстановленного железорудного материала расположен ниже коллектора 5 зоны восстановления и связан закрытыми перепускными каналами 23 с плавильной печью 2. В нижней части восстановительного реактора 1 установлен блок 24 охлаждения восстановленного материала, связанный с контуром 9 отходящих газов, а также узел 25 разгрузки восстановленного материала, к которому примыкают закрытые перепускные каналы 26, связанные с установкой 27 брикетирования. Плавильные печи 2 и восстановительный реактор 1 по высоте корпуса снабжены термопарами. В плазменных плавильных печах 2 в нижней части имеются летки 28 для слива металла и шлака. Установка работает следующим образом.The installation for the direct reduction of iron oxides and the production of molten iron includes a reduction reactor 1 and plasma melting furnaces 2. A charging device 3 is mounted in the upper part of the reduction reactor, and in the middle part there is a reduction zone, which includes parallel located on its outer surface and spaced height distribution manifolds 4 and 5 of the reducing gas, the outlet channels of which are in communication with nozzles 6 installed in the reactor. The inlet of the upper distribution manifold 4 is connected to the pipeline for supplying exhaust gases from the plasma melting furnaces 2 through a gas purification cyclone 7. The inlet of the lower manifold 5 is in communication with a plasma-chemical gas generator 8, including a chamber connected on one side to the circuit 9 of the exhaust gases from the reduction reactor 1, a cyclone 10 gas purification and smoke exhaust 11, and on the other - with the output channel 12 for the supply of reducing gas to the reactor. Indirect-action plasma torches 13 are installed in the chamber body of the plasma-chemical gas generator 8, connected with the off-gas preparation unit 14, a natural gas supply pipeline, a water supply line and a power source (not shown in the drawing). Above the recovery zone of reactor 1, a charge pre-heating system is mounted, which includes a collector 15 with nozzles 6 and a source of compressed air 16. Indirect plasma torches 18 are installed in the plasma melting furnace 2, in the melting zone 17, symmetrically to its longitudinal axis. The plasma torches 18 are connected at the inlet to the exhaust gas preparation unit 14, a power source, a water supply line and a supply pipe natural gas (not shown), while the off-gas preparation unit 14 includes a bag filter 19, a heat exchanger 20, and a compressor 21. The reduced iron ore material unloading unit 22 is located below the recovery zone collector 5 and is connected by closed bypass channels 23 to the melting furnace 2. In the lower part of the reduction reactor 1, a unit 24 for cooling the reduced material is connected, connected to the exhaust gas circuit 9, as well as a unit 25 for unloading the reduced material, to which closed bypass channels 26 associated with the installation of briquetting 27. The melting furnaces 2 and the reduction reactor 1 are equipped with thermocouples along the height of the vessel. In plasma melting furnaces 2 in the lower part there are notches 28 for the discharge of metal and slag. Installation works as follows.
После разогрева восстановительного реактора 1 до температуры в интервале 900-1000 0C, через загрузочное устройство 3 загружают в реактор шихту, содержащую оксиды железа. Доводят высоту столба шихты до заданного уровня, включают плазмохимический газогенератор 8, для чего на плазмотроны 13 подают напряжение, природный газ, воду и сжатый воздух. В результате конверсии в плазмохимическом газогенераторе образуется восстановительный газ, который транспортируется через выходной канал 12, распределительный коллектор 5 и сопла 6 струями в слой шихты. Термопарами контролируют температуру шихты и при достижении температуры 900-1000 0C, корректируют количество подаваемого природного газа и воды через плазмотроны 13 плазмохимического газогенератора 8 до заданной величины объемного соотношения окислителя к восстановителю α = 0,4...0,5. Доводят температуру шихты до 1150 0C.After heating the reduction reactor 1 to a temperature in the range of 900-1000 0 C, a charge containing iron oxides is loaded into the reactor through the charging device 3. The height of the charge column is brought to a predetermined level, a plasma-chemical gas generator 8 is turned on, for which voltage, natural gas, water and compressed air are supplied to the plasma torches 13. As a result of the conversion, a reducing gas is formed in the plasma-chemical gas generator, which is transported through the outlet channel 12, the distribution manifold 5 and the nozzle 6 by jets into the charge layer. Thermocouples control the temperature of the charge and, when the temperature reaches 900-1000 0 C, adjust the amount of natural gas and water supplied through the plasma torches 13 of the plasma chemical gas generator 8 to a predetermined value of the volume ratio of oxidizing agent to reducing agent α = 0.4 ... 0.5. Bring the temperature of the mixture to 1150 0 C.
Из отходящих из верхней части восстановительного реактора газов образуют замкнутый контур 9, в котором последовательно установлены циклон 10 очистки газов и дымосос 11, пневматически связанные с камерой плазмохимического газогенератора 8, при этом отделяют часть газов из контура 9 и направляют в блок 14 подготовки отходящих газов, в котором газ дополнительно очищают в рукавном фильтре 19, охлаждают газ до 30 0C в теплообменнике 20, поднимают давление газа до 4 - 6 атм в компрессоре 21 для обеспечения работы плазмотронов. Выбор габаритов восстановительного реактора и его газоподводящих трубопроводов осуществляют с учетом получения заданного количества металлизированного материала и последующего его использования для получения расплава в нескольких плазменных плавильных печах, а также для изготовления металлизированных брикетов. В верхней части реактора 1, в зону поступления загружаемых порций исходного материала, через коллектор 15 вдувают сжатый воздух, при этом происходит реакция горения восходящего восстановительного газового потока и вдуваемого воздушного потока, чем обеспечивается нагрев новых порций загружаемого в реактор исходного материала. Загрузку плавильных печей 2 восстановленным металлизированным материалом осуществляют поочередно через узел 22, перепускные каналы 23, исходя из циклов работы каждой печи. После загрузки печи включают плазмотроны 18, установленные в плавильной зоне 17 и продувают металлизированную шихту восстановительным газом. Под действием восстановительных плазменных струй шихта в плавильной зоне интенсивно расплавляется, и далее плазменные струи продувают слой расплава. Образовавшийся в плавильной печи жидкий шлак и металл выводят через летку 28. В результате работы плазмотронов при плавлении металлизированной шихты, отходящий из плавильных плазменных печей восстановительный газ направляют через циклон 7 очистки газов в верхнюю зону 4 восстановления в реакторе 1.A closed loop 9 is formed from the exhaust gases from the upper part of the reduction reactor, in which a gas purification cyclone 10 and a smoke exhauster 11 are installed, pneumatically connected to the chamber of the plasma-chemical gas generator 8, while some of the gases are separated from the loop 9 and sent to the exhaust gas preparation unit 14, in which the gas is additionally purified in a bag filter 19, the gas is cooled to 30 0 C in the heat exchanger 20, the gas pressure is raised to 4-6 atm in the compressor 21 to ensure the operation of the plasma torches. The choice of dimensions of the recovery reactor and its gas supply pipelines are carried out taking into account the receipt of a given amount of metallized material and its subsequent use to obtain a melt in several plasma melting furnaces, as well as for the manufacture of metallized briquettes. In the upper part of the reactor 1, compressed air is blown through the manifold 15 into the zone of arrival of the loaded portions of the starting material, while the combustion reaction of the upward reducing gas stream and the blown air stream is carried out, which ensures the heating of new portions of the starting material loaded into the reactor. The loading of the melting furnaces 2 with the reduced metallized material is carried out alternately through the assembly 22, the bypass channels 23, based on the operation cycles of each furnace. After loading the furnace include plasmatrons 18 installed in the melting zone 17 and purge the metallized charge with reducing gas. Under the action of reducing plasma jets, the charge in the melting zone is intensively melted, and then the plasma jets purge the melt layer. The liquid slag and metal formed in the melting furnace are discharged through a notch 28. As a result of the operation of the plasma torches during melting of the metallized charge, the reducing gas leaving the melting plasma furnaces is sent through a gas purification cyclone 7 to the upper recovery zone 4 in reactor 1.
В нижней части восстановительного реактора слой металлизированной шихты продувают восстановительными газами, которые перепускают из блока 24 охлаждения и доводят температуру шихты до 500 0C, выпускают шихту через узел 25 разгрузки и перепускают каналами 26 в установку 27 брикетирования. При постоянном перемещении шихты сверху вниз внутри реактора, уровень столба шихты поддерживают цикличной ее загрузкой.In the lower part of the reduction reactor, the metallized charge layer is purged with reducing gases, which are passed from the cooling unit 24 and the temperature of the mixture is brought to 500 0 C, the charge is released through the discharge unit 25 and passed by channels 26 to the briquetting unit 27. With the constant movement of the charge from top to bottom inside the reactor, the level of the charge column is maintained by its cyclic loading.
Реализация изобретения позволит приблизить время реакции восстановления к времени химической реакции, достигнуть более высокой степени восстановления железа из оксидов, обеспечить высокоскоростное протекание химических реакций восстановления при сочетании высоких температур, осуществить равномерную и постоянную степень металлизации, непрерывность технологического процесса за счет совмещения во времени всех его операций от подачи в реактор шихты и восстановителя, до выпуска металла и брикетов, улучшить утилизацию отходящего газа, повысить экономичность выплавки металла. Дополнительным результатом является также экологический аспект решения задачи. The implementation of the invention will bring the recovery reaction time closer to the time of the chemical reaction, achieve a higher degree of reduction of iron from oxides, provide high-speed chemical reduction reactions at a combination of high temperatures, achieve a uniform and constant degree of metallization, and the continuity of the process by combining all its operations in time from the supply of a charge and a reducing agent to the reactor, to the release of metal and briquettes, improve waste gas utilization, increase the efficiency of metal smelting. An additional result is also the environmental aspect of solving the problem.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Установка для прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа, содержащая восстановительный реактор для восстановления железоокисного материала и соединенную с ним печь для получения железоуглеродистого сплава, выполненные с возможностью ограничения впуска в них атмосферных газов и отвода газообразных продуктов реакции, отличающаяся тем, что в средней части восстановительного реактора расположена зона восстановления, которая включает параллельно расположенные по его наружной поверхности и разнесенные по высоте распределительные коллекторы восстановительного газа, выпускные каналы которых сообщены с соплами, установленными в реакторе, при этом вход нижнего распределительного коллектора сообщен с плазмохимическим газогенератором, входной канал которого подсоединен к трубопроводу отходящего из восстановительного реактора газа, а вход верхнего распределительного коллектора соединен трубопроводом с циклоном очистки отходящих восстановительных газов из плазменных плавильных печей, в каждой из которых симметрично относительно продольной оси реактора установлены плазмотроны косвенного действия, причем плазмотроны плазмохимического газогенератора и плазменных плавильных печей связаны на входе с источниками электропитания, блоком подготовки отходящих газов, магистралью подвода воды и трубопроводом подачи природного газа, а восстановительный реактор соединен с установкой для брикетирования и плазменными плавильными печами закрытыми перепускными каналами через узлы разгрузки восстановленного железорудного материала, при этом в нижней части восстановительного реактора установлен блок охлаждения восстановленного материала. 1. Installation for the direct reduction of iron oxides and the production of molten iron, containing a reduction reactor for reducing iron oxide material and a furnace connected to it for producing an iron-carbon alloy, made with the possibility of restricting the intake of atmospheric gases and removal of gaseous reaction products, characterized in that the middle part of the recovery reactor is located in the recovery zone, which includes parallel to its outer surface and spaced in height e distribution gas manifolds of reducing gas, the outlet channels of which are in communication with nozzles installed in the reactor, while the inlet of the lower distribution manifold is in communication with a plasma-chemical gas generator, the inlet channel of which is connected to the pipeline of the gas leaving the recovery reactor, and the inlet of the upper distribution manifold is connected by a pipe to the cleaning cyclone exhaust reducing gases from plasma melting furnaces, each of which is symmetrical with respect to the longitudinal indirect reactors are installed in the reactor, and the plasmatrons of the plasma chemical gas generator and plasma melting furnaces are connected at the inlet to power sources, an off-gas preparation unit, a water supply line and a natural gas supply pipe, and a reduction reactor is connected to the briquette installation and closed-bypass plasma melting furnaces channels through the unloading nodes of the reduced iron ore material, while in the lower part of the reducing react pa block installed cooling the reduced material.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в верхней части восстановительного реактора установлен коллектор, вход которого связан с источником сжатого атмосферного воздуха, служащего для прогрева поступающего железоокисного материала.2. Installation according to claim 1, characterized in that a collector is installed in the upper part of the reduction reactor, the inlet of which is connected to a source of compressed atmospheric air, which serves to heat the incoming iron oxide material.
3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок подготовки отходящих газов включает циклон, рукавный фильтр, теплообменник и компрессор.3. Installation according to claim 1, characterized in that the off-gas preparation unit includes a cyclone, a bag filter, a heat exchanger and a compressor.
4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что плазмохимический газогенератор содержит камеру, в корпусе которой установлены плазмотроны косвенного действия, при этом камера связана через циклон очистки и дымосос с трубопроводом отходящего из восстановительного реактора газа. 4. Installation under item 1, characterized in that the plasma-chemical the gas generator comprises a chamber, in the housing of which plasma torches of indirect action are installed, the chamber being connected through a cleaning cyclone and a smoke exhauster to the pipeline of the gas leaving the reduction reactor.
PCT/UA2005/000031 2005-01-17 2005-07-21 Plant for directly reducing iron oxides and for producing an iron melt WO2006075977A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200500401A UA79476C2 (en) 2005-01-17 2005-01-17 Method for direct reduction of ferric oxides with obtaining iron melt and unit for realizing the same
UAA200500401 2005-01-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006075977A1 true WO2006075977A1 (en) 2006-07-20

Family

ID=36677935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2005/000031 WO2006075977A1 (en) 2005-01-17 2005-07-21 Plant for directly reducing iron oxides and for producing an iron melt

Country Status (3)

Country Link
RU (1) RU2304620C2 (en)
UA (1) UA79476C2 (en)
WO (1) WO2006075977A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009146982A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-10 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co Process and device for producing pig iron or liquid steel precursors
WO2010086229A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co Method and system for producing pig iron or fluid steel pre-products
US8911700B2 (en) 2009-02-20 2014-12-16 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Process and installation for producing substitute gas
EP3269830A4 (en) * 2015-03-13 2018-08-08 Tleugabulov, Suleiman Method for the reduction smelting of steel and apparatus for carrying out said method
WO2023142481A1 (en) * 2022-01-25 2023-08-03 中冶长天国际工程有限责任公司 Direct reduction process and direct reduction apparatus for iron-containing composite pellets

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT509357B1 (en) * 2010-01-15 2012-01-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh METHOD AND DEVICE FOR REDUCING IRON-EFFICIENT SUBSTANCES OR FOR PRODUCING RAW IRONS OR LIQUID STEEL PREPARED PRODUCTS
WO2021221529A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-04 Vigdorchikov Oleg Valentinovich Method for directly reducing iron ore concentrate and producing a melt of soft magnetic iron (armco) and apparatus for the implementation thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2092617A (en) * 1981-02-11 1982-08-18 Skf Steel Eng Ab Manufacturing sponge iron
SU980629A3 (en) * 1980-06-10 1982-12-07 Скф Стил Инджиниринг Актиеболаг (Фирма) Method for reducing pulverulent oxides in shaft reactor
SE446743B (en) * 1980-09-29 1986-10-06 Skf Steel Eng Ab Method and device for production of sponge iron in a shaft furnace with the help of a plasma generator
RU2060281C1 (en) * 1991-10-03 1996-05-20 Каргилл, Инкорпорейтед Method for production of iron-carbon alloy (its versions) and device for its embodiment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU980629A3 (en) * 1980-06-10 1982-12-07 Скф Стил Инджиниринг Актиеболаг (Фирма) Method for reducing pulverulent oxides in shaft reactor
SE446743B (en) * 1980-09-29 1986-10-06 Skf Steel Eng Ab Method and device for production of sponge iron in a shaft furnace with the help of a plasma generator
GB2092617A (en) * 1981-02-11 1982-08-18 Skf Steel Eng Ab Manufacturing sponge iron
RU2060281C1 (en) * 1991-10-03 1996-05-20 Каргилл, Инкорпорейтед Method for production of iron-carbon alloy (its versions) and device for its embodiment

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009146982A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-10 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co Process and device for producing pig iron or liquid steel precursors
CN102057060A (en) * 2008-06-06 2011-05-11 西门子Vai金属科技有限责任公司 Process and device for producing pig iron or liquid steel precursors
JP2011522126A (en) * 2008-06-06 2011-07-28 シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー Process and apparatus for producing pig iron or liquid steel raw materials
US8632622B2 (en) 2008-06-06 2014-01-21 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Process and device for producing pig iron or liquid steel precursors
US9181594B2 (en) 2008-06-06 2015-11-10 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Process and device for producing pig iron or liquid steel precursors
WO2010086229A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co Method and system for producing pig iron or fluid steel pre-products
CN102378818A (en) * 2009-01-30 2012-03-14 西门子Vai金属科技有限责任公司 Method and system for producing pig iron or fluid steel pre-products
US8968441B2 (en) 2009-01-30 2015-03-03 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Method and system for producing pig iron or fluid steel pre-products
CN102378818B (en) * 2009-01-30 2015-09-23 西门子Vai金属科技有限责任公司 For the manufacture of the pig iron or liquid steel process of semi-finished and equipment
US8911700B2 (en) 2009-02-20 2014-12-16 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Process and installation for producing substitute gas
EP3269830A4 (en) * 2015-03-13 2018-08-08 Tleugabulov, Suleiman Method for the reduction smelting of steel and apparatus for carrying out said method
WO2023142481A1 (en) * 2022-01-25 2023-08-03 中冶长天国际工程有限责任公司 Direct reduction process and direct reduction apparatus for iron-containing composite pellets

Also Published As

Publication number Publication date
UA79476C2 (en) 2007-06-25
RU2304620C2 (en) 2007-08-20
RU2005116796A (en) 2006-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009302946B2 (en) Process for production of direct reduced iron
EP2622106B1 (en) Method and apparatus for producing direct reduced iron utilizing a source of reducing gas comprising hydrogen and carbon monoxide
RU2304620C2 (en) Method of the direct reduction of the ferric oxides and production of the iron melt and the installation for the method realization
US7854786B2 (en) Reduction process and plant
KR20010041141A (en) Method and apparatus for producing direct reduced iron with improved reducing gas utilization
US9273368B2 (en) Process for direct reduction of iron oxide
CA2014308C (en) Method and apparatus for the direct reduction of iron
SU1128843A3 (en) Method of reduction of iron ore to sponge iron in shaft reactor
US9499872B2 (en) Iron reduction process and equipment
US4380469A (en) Process and apparatus for continuously reducing and melting metal oxides and/or pre-reduced metallic materials
JP3342670B2 (en) Manufacturing method of iron carbide
JP4967191B2 (en) Method and apparatus for controlling carburization of DRI
US5286273A (en) Method for steel making in high temperature reactor
RU2319749C2 (en) Method of the direct production of iron, in particular steels, and installation for its implementation
RU2285047C1 (en) Method of production of iron by direct reduction and device for realization of this method
CA2019050C (en) Method and apparatus for steel making
EA046149B1 (en) METHOD OF OPERATING THE BLAST FURNACE INSTALLATION
KR20240041974A (en) How to make iron melt
MXPA00003505A (en) Method and apparatus for controlling dri carburization
MXPA01005883A (en) Method and apparatus for the direct reduction of iron oxides
WO1996041895A1 (en) Method for producing molten iron
CA2024236A1 (en) Process of producing quality steel directly from iron ores
JPH0726313A (en) Production of molten steel from iron-containing metal oxide

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05759800

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1