WO2007129927A1 - Method for continuously processing iron oxide-containing materials and a unit for carrying out said method - Google Patents

Method for continuously processing iron oxide-containing materials and a unit for carrying out said method Download PDF

Info

Publication number
WO2007129927A1
WO2007129927A1 PCT/RU2006/000230 RU2006000230W WO2007129927A1 WO 2007129927 A1 WO2007129927 A1 WO 2007129927A1 RU 2006000230 W RU2006000230 W RU 2006000230W WO 2007129927 A1 WO2007129927 A1 WO 2007129927A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
slag
metal
melt
iron
carbon
Prior art date
Application number
PCT/RU2006/000230
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Anatolij Anatoljevich Golubev
Jurij Alexandrovich Gudim
Original Assignee
Obchestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju Promishlennaja Kompanija 'tekhnologija Metallov'
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 Obchestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju Promishlennaja Kompanija 'tekhnologija Metallov' filed Critical Obchestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju Promishlennaja Kompanija 'tekhnologija Metallov'
Priority to PCT/RU2006/000230 priority Critical patent/WO2007129927A1/en
Publication of WO2007129927A1 publication Critical patent/WO2007129927A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/004Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in a continuous way by reduction from ores
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00Making pig-iron other than in blast furnaces
    • C21B11/08Making pig-iron other than in blast furnaces in hearth-type furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/006Starting from ores containing non ferrous metallic oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • C21B13/029Introducing coolant gas in the shaft furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56Manufacture of steel by other methods
    • C21C5/567Manufacture of steel by other methods operating in a continuous way
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/10Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001Dry processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/04Working-up slag
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Definitions

  • the invention relates to metallurgy and can be used for the processing of iron ores, including titanomagnetite, waste slag, dust, sludge from metallurgical production and other materials containing iron oxides.
  • blast furnaces There are various methods of processing materials containing iron oxides: smelting cast iron in blast furnaces, direct reduction of iron by solid-phase and liquid-phase reduction methods.
  • Blast furnaces widely used in ferrous metallurgy, have the highest thermal efficiency, but require significant costs for the preparation of iron ore materials, coke production and high capital costs for creating a production cycle.
  • blast furnaces are not suitable for processing most of the waste slag from metallurgical production, the reserves of which are huge in our country and abroad.
  • Blast furnaces cannot economically process poor iron ores, as well as iron ores with refractory waste rock. Installations of solid-phase direct reduction of iron also require significant costs for the enrichment and preparation of iron ore raw materials and cannot economically process poor iron ores and waste slag from the metallurgical industry.
  • Such raw materials can be processed by plants (aggregates) operating on the principle of direct liquid-phase reduction of iron.
  • the bubbling layer saturated with a carbon reducing agent to a volume content of carbon of 5-50% in it, which is retained during melting in those the same limits.
  • bubbling of the slag layer is carried out by products formed by burning natural gas and / or liquid carbon, an inert gas or a gas with an oxygen content of less than 35%.
  • the proposed method for the continuous processing of materials containing iron oxides solves the problem of improving the technical and economic indicators of the process of liquid-phase reduction of iron from materials containing iron oxides.
  • the technical result of the proposed method for the continuous processing of materials containing iron oxides is to eliminate the disadvantages of the closest analogue, namely:
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) refractory bricks.
  • the upper part of the walls and the vault of the melting chamber are water-cooled.
  • the release of metal and slag is carried out continuously from the respective settling tanks located on opposite sides of the melting chamber, through openings located at different levels, equipped with gutters.
  • Reduction of iron occurs in a liquid slag bath obtained from iron oxide-containing charge materials and fluxes.
  • the heat source and the reducing agent of iron is steam coal, which is loaded into the slag melt together with the charge materials.
  • lances are installed in the walls of the melting chamber, blowing oxygen directly into the slag melt.
  • an additional row of tuyeres is installed above the slag melt, which supply oxygen to the free space of the chamber.
  • the proposed unit for the continuous processing of materials containing iron oxides solves the problem of improving the design of the device for the continuous melting of charge materials and liquid-phase reduction of iron, increasing its productivity and improving the technical and economic indicators of the method of continuous processing of materials containing iron oxides.
  • the technical result of the proposed unit for the continuous processing of materials containing iron oxides is to eliminate the disadvantages of the closest analogue, namely:
  • the volume of the reduction zone in the slag melt is increased to 70- 80% of the volume of the melt and delimit it with the oxidation zone, for this, the melting of the charge materials is carried out in a melting chamber with a cooled liquid metal heat the carrier with a casing of heat installed 0.3-0.8 m above the maximum level of the slag melt of fuel-oxygen burners with torches immersed in the melt; iron is reduced by carbon-containing materials injected into the stream of heated nitrogen by injectors located 0.10-0.40 m above the maximum level reduced metal, mixing the slag and metal melts is carried out heated in the heat exchangers of the cooling circuit, the heat of the cooled liquid metal coolant to 150-250 0 C nitrogen, vd washed through porous plugs in the
  • the dust trapped in the system for capturing and treating gases leaving the unit is blown with a special injector into the slag melt located in the melting chamber, using nitrogen heated to 150-250 0 C as the carrier gas.
  • the slags obtained after processing materials containing iron oxides are granulated and used in cement production.
  • the main steelmaking converter slag is used as the charge material, and the resulting final slag after granulation is used as a Portland cement clinker.
  • the mixture is heated before being loaded into the melting chamber and the iron is partially reduced in it on the conveyor passing through the hermetic casing by the process gases leaving the melting chamber.
  • the melting chamber is equipped with fuel-oxygen burners installed 0.3-0.8 m higher than the maximum level of the slag melt; for the injection of carbon-containing materials and dust trapped in the gas purification into the slag melt, the chamber is located 0.10-0.40 m higher the maximum level of the recovered metal by injectors, for the conveyor loading of charge materials and the selection of process gases, the chamber has a common hole located above the level of the slag melt in the side forming a casing, nitrogen is used in the heat exchangers of the cooling circuit to cool the metal coolant, which is then used to inject carbon-containing materials and dust into the slag melt, and porous plugs are blown into the melt through the hearth lining installed in the lining, and the slag and metal chutes are displaced relative to each other friend, providing the possibility of simultaneous discharge into one bucket of metal and unreduced slag.
  • the longitudinal axis of the troughs for the release of metal and slag are shifted in the horizontal plane by an angle of 5 - 25 degrees.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Heating the unit with fuel-oxygen (gas-oxygen or mazuto-oxygen) burners with torches immersed in the melt provides a significantly lower amount of unburned monoxide during the process, which reduces the overall fuel consumption, increases thermal efficiency and increases the productivity of the melting unit, due to better heat transfer conditions and, accordingly, less heat loss with flue gases.
  • fuel-oxygen gas-oxygen or mazuto-oxygen
  • the simultaneous discharge of metal and unreduced slag with an iron oxide content of 5-15% into one ladle from the melting chamber allows to increase the productivity of the melting unit by reducing the slag melt residence time in it, to quickly restore slag due to a significant increase in the slag-metal contact surface in the ladle to an iron oxide content of 2-6% and refine the resulting iron-containing metal from undesirable impurities: carbon, silicon, phosphorus.
  • Granulation of the final slags obtained in the aggregate allows their use as useful additives in the production of cement.
  • the final slag of the process in chemical and mineralogical composition corresponds to Portland cement clinker and can be used as such in the production of Portland cement.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Heating the charge before loading it into the melting chamber and partially recovering the charge iron on the conveyor passing through the sealed casing by the process gases leaving the melting chamber reduces the fuel and oxygen consumption for heating the chamber, accelerates the processes of charge melting and iron reduction and increases the unit's productivity.
  • the use in the unit of continuous processing containing iron oxides for its heating (melting the charge and compensating for the cost of heat for endothermic iron reduction reactions) located 0.3-0.8 m above the melt of fuel-oxygen burners with torches immersed in the melt can dramatically reduce the amount of oxidation zone in the melt and, accordingly, increase the productivity of the unit, as well as increase the degree of extraction of iron from charge materials.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the ability to reduce capital costs and fuel consumption in the production process.
  • cooling circuit in heat exchangers for cooling liquid metal coolant nitrogen allows the use of nitrogen heated to 150 - 25O 0 C for injection of materials into the melt and melt mixing (feeding through porous plugs in the lining of the unit bottom), which makes it possible to improve the course of charge melting and reduction iron, increase productivity, reduce heat loss of the unit and reduce fuel consumption.
  • FIG. 1 shows a general view of an apparatus for the continuous processing of materials containing iron oxides.
  • the method of continuous processing containing iron oxides of materials is as follows.
  • the charge materials are loaded into the melting chamber, melted, iron is reduced with carbon, and the resulting metal and slag are released.
  • the volume of the reduction zone in the slag melt is increased to 70-80% of the volume of the melt and delimits it with the oxidation zone.
  • the melting of charge materials is carried out in a melting chamber with a cooled liquid metal coolant casing heat installed
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 5 to 8m 0,3-0 above the maximum level of molten slag-fuel burners with torches immersed in the melt.
  • the reduction of iron is carried out with carbon-containing materials, injected in a stream of heated nitrogen by injectors located 0.10-0.40 m above the maximum level of the reduced metal.
  • Mixing the slag and metal melts is carried out with the heat of the cooled liquid metal coolant heated in heat exchangers of the cooling liquid metal to 150-250 0 C with nitrogen, injected through porous plugs in the refractory lining of the bottom of the melting chamber, and with carbon monoxide bubbles CO released from the slag melt during iron reduction.
  • the slag melt in the melting chamber is not restored, the slag containing 5-15% of iron oxides is poured from the melting chamber simultaneously with the obtained iron-carbon alloy into one ladle, while the slag is reduced, and the iron-carbon alloy is refined from undesirable impurities: carbon, silicon, phosphorus, etc. .d.
  • the dust trapped in the system for capturing and treating gases leaving the unit is blown with a special injector into the slag melt located in the melting chamber, using nitrogen heated to 150-250 0 C as the carrier gas.
  • the slags obtained after processing materials containing iron oxides are granulated and used in cement production.
  • the main steelmaking converter slag is used as the charge material, and the resulting final slag after granulation is used as a Portland cement clinker.
  • the mixture is heated before being loaded into the melting chamber and partially restored in it
  • the unit for continuous processing of materials containing iron oxides contains a melting chamber 1 with a casing 2 cooled by a liquid metal coolant, in the working space of which there is a restored slag melt 4, limited by walls with a skull 6, and metal 9 in a lined bath 8, 12.
  • the melting chamber 1 is equipped with fuel and oxygen burners 3 installed at 0.3 - 0.8 m above the maximum level of the slag melt 4
  • injectors 5 and 17 located at 0, 10 - 0.40 m above the maximum reduced metal level 9.
  • the chamber 1 has a common opening 21 located above the level of the slag melt 4 in the side generatrix of the casing 2, connected to a sealed casing 19 containing the conveyor 18.
  • heat exchangers 16 of the cooling circuit 14 - 15 use nitrogen to cool the metal coolant (not shown), which is then used to inject 4 carbon-containing materials and dust into the slag melt and blow porous plugs 13 into the melt 4 through the hearth lining 12 installed in the lining
  • the longitudinal axis of the groove 7 for draining the slag and the longitudinal axis of the groove 10 for draining the metal into the bucket 11 are displaced in a horizontal plane relative to each other by
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) an angle of 5 - 25 degrees, providing the possibility of simultaneous discharge into one ladle of metal and unreduced slag.
  • Injectors 17 inject heated nitrogen into the slag melt 4 in a stream of carbon-containing materials with a slight excess against the calculated one at a height of 0.10-0.40 m above the maximum level of the reduced metal 9, which creates good conditions for the reduction of iron from iron oxides of slag without unnecessary carbonization of the metal melt.
  • the volume of the reduction zone is increased to 70-80% of the volume of melt 4, more clearly delineating (separating) the oxidation and reduction zones of the slag melt and reducing the amount of dust released from the unit with process gases.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) baths combinations of the effects of carbon monoxide bubbles emitted during iron reduction, and the deposition of metal kings, recovery processes proceed rather quickly.
  • the bath is slightly cooled, and the total thermal efficiency of the unit increases.
  • metal 9 and unreduced slag 4 with an iron oxide content of 5-15% in one ladle 11 are drained from the melting chamber 1, reducing the residence time of the slag melt 4 in it, and quickly reducing the slag due to a significant increase in the slag-metal contact surface in the ladle 11 to a content of iron oxides of 2-6% and refining of the obtained iron-containing metal from undesirable impurities: carbon, silicon, phosphorus.
  • the dust captured in the gas capture and purification system 20 of the unit is blown into the slag melt 4 by a special injector 17 in a stream of heated nitrogen, which allows to reduce environmental pollution and increase the degree of extraction of iron from charge materials.
  • Purging the slag-metal melt with inert gas through porous plugs in the bottom lining is used to mix the melt and steel in arc furnaces [6] and to mix the metal and slag in steel casting ladles during out-of-furnace steel refining [1].
  • the composition of the slag after its partial recovery is close to the composition of Portland cement clinker.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) indicates the possibility of obtaining Portland cement clinker when implementing the proposed method for the continuous processing of materials containing iron oxides. Literature.

Abstract

The invention relates to metallurgy and can be used for ore processing, including tinatium-magnetite and other iron oxide-containing materials. The inventive method consists in melting a charging material in a smelting room (1) heated by means of fuel-oxygen burners (3) which are provided with flames immersed in melt and mounted at 0.3-0.8 m above the maximum level of a melted slag, in reducing iron by means of carbon-containing materials injected with a heated nitrogen flow by injectors (5, 17) which are located at 0.10-0.40 m above the maximum level of a reduced metal (9), in increasing, during the process, the volume of a reducing zone in the melted slag to 70-80% of the melt volume and in separating it from an oxidising zone, in agitating the slag and metal melts by means of nitrogen which is heated to a temperature of 150-250°C and is injected through porous plugs (13) arranged in the refractory brickwork of the hearth (12) of the smelting room and by released CO bubbles and in simultaneously running off the metal and the incompletely reduced slag in the same ladle (11) through metal and slag discharge spouts which are shifted with respect to each other. Said invention makes it possible to increase performance of the process, the iron recovery degree and to improve the process cost-performance ratio.

Description

Способ непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов и агрегат для его осуществления Method for continuous processing of materials containing iron oxides and unit for its implementation
Изобретения относятся к металлургии и могут быть использованы для переработки железных руд, в том числе титаномагнетитовых, отвальных шлаков, пылей, шламов металлургического производства и других материалов, содержащих оксиды железа.The invention relates to metallurgy and can be used for the processing of iron ores, including titanomagnetite, waste slag, dust, sludge from metallurgical production and other materials containing iron oxides.
Известны различные способы переработки материалов, содержащих оксиды железа: выплавка чугуна в доменных печах, прямое восстановление железа методами твердофазного и жидкофазного восстановления. Широко применяющиеся в черной металлургии доменные печи имеют наиболее высокий тепловой КПД, но требуют значительных затрат на подготовку железорудных материалов, производство кокса и больших капитальных затрат на создание производственного цикла. Кроме того, доменные печи не приспособлены для переработки большей части отвальных шлаков металлургического производства, запасы которых в нашей стране и за рубежом огромны.There are various methods of processing materials containing iron oxides: smelting cast iron in blast furnaces, direct reduction of iron by solid-phase and liquid-phase reduction methods. Blast furnaces, widely used in ferrous metallurgy, have the highest thermal efficiency, but require significant costs for the preparation of iron ore materials, coke production and high capital costs for creating a production cycle. In addition, blast furnaces are not suitable for processing most of the waste slag from metallurgical production, the reserves of which are huge in our country and abroad.
Доменные печи не могут экономично перерабатывать бедные железные руды, а также железные руды с тугоплавкой пустой породой. Установки твердофазного прямого восстановления железа также требуют значительных затрат на обогащение и подготовку железорудного сырья и не могут экономично перерабатывать бедные железные руды и отвальные шлаки металлургической промышленности.Blast furnaces cannot economically process poor iron ores, as well as iron ores with refractory waste rock. Installations of solid-phase direct reduction of iron also require significant costs for the enrichment and preparation of iron ore raw materials and cannot economically process poor iron ores and waste slag from the metallurgical industry.
Такое сырье могут перерабатывать установки (агрегаты), работающие по принципу прямого жидкофазного восстановления железа.Such raw materials can be processed by plants (aggregates) operating on the principle of direct liquid-phase reduction of iron.
Известны варианты жидкофазного восстановления железа двухстадийным процессом, например, процессом DIOS (Dirесt Irоп ОrеVariants of liquid-phase reduction of iron are known by a two-stage process, for example, the DIOS process (Direct Irop Ore
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Smеltiпg), США, или процессом ШSМЕLТ (Нigh Iпtепsitу Smеltiпg), Австралия, в которых для жидкофазного восстановления используются предварительно частично восстановленные железные руды [1]. Но двухстадийные процессы жидкофазного восстановления железа громоздки по оборудованию и организации производства, требуют значительных капитальных затрат.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Sméltipg), USA, or by the SHSMELT process (High Impact Sméltipg), Australia, in which pre-partially reduced iron ores are used for liquid-phase reduction [1]. But the two-stage processes of liquid-phase reduction of iron are cumbersome in equipment and organization of production, require significant capital costs.
Способы, предусматривающие одностадийный процесс жидкофазного восстановления железа менее громоздки, организация производства с такими агрегатами значительно проще, капитальные затраты меньше. Из одностадийных процессов жидкофазного восстановления железа наиболее известен и достаточно хорошо проработан созданный в нашей стране в 80-е годы процесс ROMELT [1,2]. Восстановление железа при использовании такого процесса происходит в жидкой шлаковой ванне, полученной из содержащих оксиды железа шихтовых материалов и флюсов, продуваемой кислородосодержащим дутьем. Источником тепла и восстановителем железа в процессе служит энергетический уголь, загружаемый в шлаковый расплав вместе с шихтовыми материалами. В шлаковом расплаве протекают процессы окисления углерода угля до CO3 вдуваемым в шлак кислородосодержащим дутьем, восстановление железа по схеме (FeO) + С → Fe + COгaз и насыщение восстановленного железа углеродом. Так как углерод угля окисляется в шлаке только до монооксида СО, тепла в ванну поступает немного. Кроме того, реакция восстановления железа вообще является эндотермической и протекает с поглощением тепла из расплава. Чтобы увеличить приход тепла в расплав в рабочем пространстве агрегата ROMELT осуществляют дожигание части выделяющегося из ванны монооксида углерода по схеме СО + Vг O2 -→ CO2, используя для этого газообразный кислород,Methods involving a one-stage process of liquid-phase reduction of iron are less cumbersome, the organization of production with such units is much simpler, capital costs are less. Of the one-stage processes of liquid-phase reduction of iron, the ROMELT process created in our country in the 80s is most well known and fairly well developed [1,2]. The reduction of iron using this process occurs in a liquid slag bath obtained from iron oxide-containing charge materials and fluxes, purged with oxygen-containing blast. The source of heat and iron reducing agent in the process is steam coal, which is loaded into the slag melt together with the charge materials. In the slag melt, the processes of coal carbon oxidation to CO 3 occur with oxygen-containing blast blown into the slag, iron reduction according to the scheme (FeO) + С → Fe + CO gas and saturation of the reduced iron with carbon. Since carbon carbon is oxidized in the slag only to CO monoxide, little heat enters the bath. In addition, the iron reduction reaction is generally endothermic and proceeds with the absorption of heat from the melt. In order to increase the heat input to the melt in the working space of the ROMELT unit, part of the carbon monoxide released from the bath is burned out according to the CO + Vg O 2 - → CO 2 scheme, using gaseous oxygen,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) вдуваемый в рабочее пространство специальными фурмами, расположенными выше максимального уровня расплава. Но при этом не весь монооксид углерода СО успевает догореть до оксида углерода CO2, и, самое главное, не все тепло, полученное при дожигании СО, удается передать расплавленной ванне, что приводит к значительному увеличению расхода угля и окислителя (кислорода) на производство одной тонны продукции и снижению производительности агрегата.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) blown into the working space with special tuyeres located above the maximum melt level. But at the same time, not all of the carbon monoxide CO has time to burn out to carbon monoxide CO 2 , and, most importantly, not all of the heat obtained by burning the CO can be transferred to the molten bath, which leads to a significant increase in the consumption of coal and oxidizer (oxygen) for the production of one tons of products and reduced unit performance.
Известен способ плавки окисленного сырья черных металлов в печи с жидкой ванной (см. авторское свидетельство SU 1706210 Al), выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога заявленного способа.A known method of melting oxidized raw materials of ferrous metals in a furnace with a liquid bath (see copyright certificate SU 1706210 Al), selected by the applicant as the closest analogue of the claimed method.
В известном способе, предусматривающем подачу в шлаковый расплав кислородосодержащего газа для образования барботируемого слоя, одновременную загрузку в барботируемый слой углеродистого восстановителя и железной руды, раздельный выпуск шлака и металла, для повышения производительности агрегата и уменьшения расхода углеродистого восстановителя перед одновременной загрузкой восстановителя и руды барботируемый слой насыщают углеродистым восстановителем до объемного содержания в нем углерода 5-50%, который удерживают при плавке в тех же пределах. Для уменьшения потерь углерода при загрузке в шлаковый расплав только углеродистого восстановителя, барботирование шлакового слоя осуществляется продуктами, образованными сжиганием природного газа и/или жидких углеродов, инертным газом или газом с содержанием кислорода менее 35%.In the known method, comprising supplying oxygen-containing gas to the slag melt to form a bubbling layer, simultaneously loading carbonaceous reducing agent and iron ore into the bubbling layer, separately releasing slag and metal to increase aggregate productivity and reducing the consumption of carbonaceous reducing agent before simultaneously loading the reducing agent and ore, the bubbling layer saturated with a carbon reducing agent to a volume content of carbon of 5-50% in it, which is retained during melting in those the same limits. To reduce carbon losses when only a carbon reducing agent is loaded into the slag melt, bubbling of the slag layer is carried out by products formed by burning natural gas and / or liquid carbon, an inert gas or a gas with an oxygen content of less than 35%.
Известный способ плавки окисленного сырья черных металлов в печи с жидкой ванной имеет следующие недостатки:The known method of melting oxidized raw materials of ferrous metals in a furnace with a liquid bath has the following disadvantages:
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - так как отопление агрегата осуществляется углем, загружаемым в слой барботируемого шлака и окисляемым в нем кислородом до CO5 то наблюдается значительный недожог СО и вследствие этого повышенный расход топлива, вызывающий значительное снижение теплового КПД процесса;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - since the unit is heated by coal, which is loaded into the bubbled slag layer and oxidized by oxygen to CO 5 in it, a significant underburning of CO is observed and, as a result, increased fuel consumption, causing a significant decrease in the process thermal efficiency;
- интенсивное перемешивание (барботирование) шлакового расплава холодным кислородосодержащим газом приводит к повышенному расходу углеродистого восстановителя, дополнительному снижению теплового КПД и ухудшению технико-экономических показателей процесса;- intensive mixing (sparging) of the slag melt with cold oxygen-containing gas leads to an increased consumption of carbon reducing agent, an additional decrease in thermal efficiency and a deterioration of the technical and economic parameters of the process;
- при барботировании расплава кислородосодержащим дутьем, подаваемым через боковые фурмы, затрудняется разделение окислительной и восстановительной зоны в расплаве, что приводит к повышенным потерям металла вследствие меньшего его извлечения из руды и, соответственно, снижению производительности процесса;- when bubbling the melt with oxygen-containing blast supplied through the side tuyeres, it is difficult to separate the oxidation and reduction zones in the melt, which leads to increased metal losses due to its lesser extraction from the ore and, accordingly, a decrease in the process productivity;
- раздельный (во времени и пространстве) выпуск металла и шлака не позволяет осуществить довосстановление шлака и рафинирование металла от углерода, кремния и фосфора во время выпуска;- separate (in time and space) release of metal and slag does not allow for additional reduction of slag and refining of metal from carbon, silicon and phosphorus during release;
- предварительное насыщение шлакового расплава углеродом до 5- 50% объемных при барботировании шлакового расплава продуктами сжигания природного газа или жидких углеводородов приводит в заметному снижению температуры шлакового расплава вследствие протекания эндотермических реакций CO2 + С → 2CO и H2O + С → H2 + СО, соответственно повышению его вязкости, что затрудняет проведение начальной фазы процесса вследствие замедления распределения углерода в расплаве; то же, но в меньшей степени, будет наблюдаться при барботировании расплава холодным инертным газом;- pre-saturation of the slag melt with carbon to 5-50% by volume while bubbling the slag melt with products of natural gas or liquid hydrocarbon combustion results in a noticeable decrease in the temperature of the slag melt due to the occurrence of endothermic reactions CO 2 + C → 2CO and H 2 O + C → H 2 + CO, respectively, increasing its viscosity, which makes it difficult to conduct the initial phase of the process due to a slowdown in the distribution of carbon in the melt; the same, but to a lesser extent, will be observed when the melt is sparged with cold inert gas;
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - при барботировании шлакового расплава в период его насыщения кислородосодержащим газом с содержанием кислорода не более 35% будет наблюдаться некоторое окисление загружаемого углерода, что несколько замедлит проведение начальной фазы процесса, правда, в меньшей степени, чем при барботировании расплава инертным газом или продуктами сжигания углеводородов.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - when bubbling the slag melt during its saturation with an oxygen-containing gas with an oxygen content of not more than 35%, some oxidation of the loaded carbon will be observed, which will somewhat slow down the initial phase of the process, although to a lesser extent than when bubbling the melt with an inert gas or products of hydrocarbon combustion.
Предлагаемый способ непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов решает задачу улучшения технико- экономических показателей процесса жидкофазного восстановления железа из материалов, содержащих оксиды железа.The proposed method for the continuous processing of materials containing iron oxides solves the problem of improving the technical and economic indicators of the process of liquid-phase reduction of iron from materials containing iron oxides.
Техническим результатом предлагаемого способа непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов является устранение недостатков ближайшего аналога, а именно:The technical result of the proposed method for the continuous processing of materials containing iron oxides is to eliminate the disadvantages of the closest analogue, namely:
- повышение теплового КПД агрегата и увеличение его производительности;- increase the thermal efficiency of the unit and increase its productivity;
- увеличение степени извлечения железа из перерабатываемых шихтовых материалов;- an increase in the degree of extraction of iron from the processed charge materials;
- улучшение качества получаемого железосодержащего полупродукта с учетом его дальнейшего использования в сталеплавильном производстве.- improving the quality of the obtained iron-containing intermediate, taking into account its further use in steelmaking.
Известен непрерывно действующий агрегат для расплавления шихты и осуществления процесса жидкофазного восстановления железа [В.А. Кудрин. Теория и технология производства стали. Москва. Мир. 2003. Рис. 7.9., c.68.], выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога агрегата для непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов.Known continuously operating unit for melting the mixture and the implementation of the process of liquid-phase reduction of iron [V.A. Kudrin. Theory and technology of steel production. Moscow. Peace. 2003. Fig. 7.9., P.68.], Selected by the applicant as the closest analogue of the unit for the continuous processing of materials containing iron oxides.
В известном агрегате нижняя часть стен плавильной камеры, подина и стены примыкающих к камере отстойников выполнены изIn the known unit, the lower part of the walls of the melting chamber, the hearth and the walls of the adjoining settlers are made of
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) огнеупорного кирпича. Верхняя часть стен и свод плавильной камеры - водоохлаждаемые. Выпуск металла и шлака осуществляется непрерывно из соответствующих отстойников, расположенных с противоположных сторон плавильной камеры, через отверстия, расположенные на разных уровнях, снабженные желобами. Восстановление железа происходит в жидкой шлаковой ванне, полученной из содержащих оксиды железа шихтовых материалов и флюсов. Источником тепла и восстановителем железа служит энергетический уголь, загружаемый в шлаковый расплав вместе с шихтовыми материалами. Чтобы сжечь уголь и перемешать (барботировать) расплав в стенах плавильной камеры установлены фурмы, вдувающие кислород непосредственно в шлаковый расплав. Чтобы дожечь выделяющийся из расплава монооксид углерода СО до двуокиси углерода, получив при этом дополнительное количество тепла, часть которого передается расплаву, над шлаковым расплавом в стенах камеры установлен дополнительный ряд фурм, подающих кислород в свободное пространство камеры.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) refractory bricks. The upper part of the walls and the vault of the melting chamber are water-cooled. The release of metal and slag is carried out continuously from the respective settling tanks located on opposite sides of the melting chamber, through openings located at different levels, equipped with gutters. Reduction of iron occurs in a liquid slag bath obtained from iron oxide-containing charge materials and fluxes. The heat source and the reducing agent of iron is steam coal, which is loaded into the slag melt together with the charge materials. To burn coal and mix (sparge) the melt, lances are installed in the walls of the melting chamber, blowing oxygen directly into the slag melt. In order to burn carbon monoxide CO emitted from the melt to carbon dioxide, having received an additional amount of heat, part of which is transferred to the melt, an additional row of tuyeres is installed above the slag melt, which supply oxygen to the free space of the chamber.
Известный непрерывно действующий агрегат для расплавления шихты и осуществления процессов жидкофазного восстановления имеет следующие недостатки:Known continuously operating unit for melting the mixture and the implementation of liquid-phase reduction processes has the following disadvantages:
- так как тепло, необходимое для осуществления процесса, получается за счет окисления угля, находящегося в шлаковом расплаве, вдуваемым в расплав кислородом или кислородосодержащим газом, объем восстановительной зоны в шлаковом расплаве невелик, может меняться, восстановление железа затруднено, протекает с относительно небольшой скоростью и не до конца, поэтому производительность агрегата невелика, а степень извлечения железа из шихты недостаточно высока;- since the heat necessary for the implementation of the process is obtained due to the oxidation of coal located in the slag melt, blown into the melt with oxygen or an oxygen-containing gas, the volume of the reduction zone in the slag melt is small, it can change, the reduction of iron is difficult, proceeds at a relatively low speed and not until the end, therefore, the performance of the unit is small, and the degree of extraction of iron from the mixture is not high enough;
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - верхняя водоохлаждаемая часть стен подвергается интенсивному тепловому облучению при дожигании СО кислородом, подаваемым фурмами второго (верхнего) ряда, что приводит к необходимости периодического ремонта водоохлаждаемых элементов, проводимого на остановленной печи и снижению производительности агрегата;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - the upper water-cooled part of the walls is subjected to intense thermal irradiation during the afterburning of CO with oxygen supplied by the tuyeres of the second (upper) row, which leads to the need for periodic repair of water-cooled elements carried out on a stopped furnace and a decrease in unit productivity;
- при работе агрегата за счет окисления (сжигания) угля в шлаковом расплаве до СО наблюдается значительный недожог СО, вследствие этого повышенный расход топлива, вызывающий уменьшение теплового КПД агрегата и ухудшение технико- экономических показателей процесса;- during operation of the unit due to oxidation (burning) of coal in the slag melt to CO, a significant underburning of CO is observed, as a result of which increased fuel consumption causes a decrease in the thermal efficiency of the unit and a deterioration of the technical and economic parameters of the process;
- при барботировании расплава кислородосодержащим дутьем, подаваемым через нижние боковые фурмы, затрудняется разделение окислительной и восстановительной зон в расплаве, что приводит к повышенному расходу восстановителя;- when bubbling the melt with oxygen-containing blast supplied through the lower side tuyeres, it is difficult to separate the oxidation and reduction zones in the melt, which leads to an increased consumption of reducing agent;
- раздельный (во времени и пространстве) выпуск металла и шлака не позволяет осуществить довосстановление шлака и рафинирование металла от углерода, кремния и фосфора.- separate (in time and space) release of metal and slag does not allow for additional reduction of slag and refining of metal from carbon, silicon and phosphorus.
Предлагаемый агрегат для непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов решает задачу улучшения конструкции устройства для непрерывной плавки шихтовых материалов и жидкофазного восстановления железа, повышения его производительности и улучшения технико-экономических показателей способа непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов.The proposed unit for the continuous processing of materials containing iron oxides solves the problem of improving the design of the device for the continuous melting of charge materials and liquid-phase reduction of iron, increasing its productivity and improving the technical and economic indicators of the method of continuous processing of materials containing iron oxides.
Техническим результатом предлагаемого агрегата для непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов является устранение недостатков ближайшего аналога, а именно:The technical result of the proposed unit for the continuous processing of materials containing iron oxides is to eliminate the disadvantages of the closest analogue, namely:
- увеличение производительности, теплового КПД;- increase in productivity, thermal efficiency;
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - увеличение степени извлечения железа из перерабатываемых шихтовых материалов;SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - an increase in the degree of extraction of iron from the processed charge materials;
- уменьшение расхода- топлива, восстановителя и кислорода, улучшение технико-экономических показателей производства;- reduction of fuel, reducing agent and oxygen consumption, improvement of technical and economic indicators of production;
- улучшение качества получаемого железосодержащего продукта. Технический результат достигается следующими решениями, объединенными общим изобретательским замыслом.- improving the quality of the obtained iron-containing product. The technical result is achieved by the following solutions, united by a common inventive concept.
Технический результат обеспечивается тем, что в способе непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов, включающем загрузку шихтовых материалов в плавильную камеру, их расплавление, восстановление железа углеродом, выпуск полученных металла и шлака, согласно первого изобретения, объем восстановительной зоны в шлаковом расплаве увеличивают до 70-80 % объема расплава и разграничивают его с окислительной зоной, для этого расплавление шихтовых материалов осуществляют в плавильной камере с охлаждаемым жидкометаллическим теплоносителем кожухом теплом установленных на 0,3-0,8м выше максимального уровня шлакового расплава топливокислородных горелок с погруженными в расплав факелами, восстановление железа производят углеродосодержащими материалами, вдуваемыми в токе подогретого азота инжекторами, расположенными на 0,10-0,40м выше максимального уровня восстановленного металла, перемешивание шлакового и металлического расплавов осуществляют нагретым в теплообменниках контура охлаждения теплом охлаждаемого жидкометаллического теплоносителя до 150-2500C азотом, вдуваемым через пористые пробки в огнеупорной футеровке подины плавильной камеры, и пузырьками монооксида углерода СО, выделяющегося из шлакового расплава при восстановлении железа.The technical result is ensured by the fact that in the method for the continuous processing of materials containing iron oxides, including loading charge materials into the melting chamber, melting them, reducing iron with carbon, releasing the obtained metal and slag, according to the first invention, the volume of the reduction zone in the slag melt is increased to 70- 80% of the volume of the melt and delimit it with the oxidation zone, for this, the melting of the charge materials is carried out in a melting chamber with a cooled liquid metal heat the carrier with a casing of heat installed 0.3-0.8 m above the maximum level of the slag melt of fuel-oxygen burners with torches immersed in the melt; iron is reduced by carbon-containing materials injected into the stream of heated nitrogen by injectors located 0.10-0.40 m above the maximum level reduced metal, mixing the slag and metal melts is carried out heated in the heat exchangers of the cooling circuit, the heat of the cooled liquid metal coolant to 150-250 0 C nitrogen, vd washed through porous plugs in the refractory lining of the bottom of the melting chamber, and bubbles of carbon monoxide CO released from the slag melt during iron reduction.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Шлаковый расплав в плавильной камере недовосстанавливают, шлак, содержащий 5-15% оксидов железа, сливают из плавильной камеры одновременно с полученным железоуглеродистым сплавом в один ковш, при этом шлак довосстанавливают, а железоуглеродистый сплав рафинируют от нежелательных примесей: углерода, кремния, фосфора и т.д.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The slag melt in the melting chamber is not restored, the slag containing 5-15% of iron oxides is poured from the melting chamber simultaneously with the obtained iron-carbon alloy into one ladle, while the slag is reduced, and the iron-carbon alloy is refined from undesirable impurities: carbon, silicon, phosphorus, etc. .d.
Пыль, уловленную в системе улавливания и очистки газов, отходящих из агрегата, вдувают специальным инжектором в шлаковый расплав, находящийся в плавильной камере, используя в качестве несущего газа подогретый до 150-2500C азот.The dust trapped in the system for capturing and treating gases leaving the unit is blown with a special injector into the slag melt located in the melting chamber, using nitrogen heated to 150-250 0 C as the carrier gas.
Полученные после переработки материалов, содержащих оксиды железа, шлаки гранулируют и применяют в производстве цемента.The slags obtained after processing materials containing iron oxides are granulated and used in cement production.
В качестве шихтового материала используют основной сталеплавильный конвертерный шлак, а получаемый конечный шлак после гранулирования применяют в качестве портландцементного клинкера.The main steelmaking converter slag is used as the charge material, and the resulting final slag after granulation is used as a Portland cement clinker.
Шихту перед загрузкой в плавильную камеру подогревают и частично восстанавливают в ней железо на конвейере, проходящем через герметичный кожух, отходящими из плавильной камеры технологическими газами.The mixture is heated before being loaded into the melting chamber and the iron is partially reduced in it on the conveyor passing through the hermetic casing by the process gases leaving the melting chamber.
Технический результат обеспечивается также тем, что в агрегате для непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов, содержащем плавильную камеру с охлаждаемым жидкометаллическим теплоносителем кожухом, в рабочем пространстве которой находятся восстанавливаемый шлаковый расплав и восстановленный металл, контур охлаждения металлического теплоносителя, системы загрузки шихтовых материалов, утилизации тепла и очистки газов, выпуска металла и шлака, согласно второго изобретения, для расплавленияThe technical result is also ensured by the fact that in the unit for the continuous processing of materials containing iron oxides, containing a melting chamber with a cooled liquid metal coolant casing, in the working space of which there is a recovered slag melt and recovered metal, a cooling circuit of the metal coolant, charge materials loading system, heat recovery and gas purification, metal and slag discharge, according to the second invention, for melting
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) загружаемой шихты и нагрева шлакового расплава плавильная камера снабжена установленными на 0,3-0,8м выше максимального уровня шлакового расплава топливокислородными горелками, для вдувания углеродосодержащих материалов и уловленной в газоочистке пыли в шлаковый расплав камера снабжена расположенными на 0,10-0,40м выше максимального уровня восстановленного металла инжекторами, для конвейерной загрузки шихтовых материалов и отбора технологических газов камера имеет общее отверстие, расположенное выше уровня шлакового расплава в боковой образующей кожуха, в теплообменниках контура охлаждения для охлаждения металлического теплоносителя применяют азот, который затем используют для инжекций в шлаковый расплав углеродосодержащих материалов и пыли, и вдувают для перемешивания в расплав через установленные в футеровке подины пористые пробки, желоба для выпуска шлака и металла смещены друг относительно друга, обеспечивая возможность одновременного слива в один ковш металла и недовосстановленного шлака.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) of the charge being loaded and heating of the slag melt, the melting chamber is equipped with fuel-oxygen burners installed 0.3-0.8 m higher than the maximum level of the slag melt; for the injection of carbon-containing materials and dust trapped in the gas purification into the slag melt, the chamber is located 0.10-0.40 m higher the maximum level of the recovered metal by injectors, for the conveyor loading of charge materials and the selection of process gases, the chamber has a common hole located above the level of the slag melt in the side forming a casing, nitrogen is used in the heat exchangers of the cooling circuit to cool the metal coolant, which is then used to inject carbon-containing materials and dust into the slag melt, and porous plugs are blown into the melt through the hearth lining installed in the lining, and the slag and metal chutes are displaced relative to each other friend, providing the possibility of simultaneous discharge into one bucket of metal and unreduced slag.
При этом продольные оси желобов для выпуска металла и шлака смещены в горизонтальной плоскости на угол 5 - 25 градусов.In this case, the longitudinal axis of the troughs for the release of metal and slag are shifted in the horizontal plane by an angle of 5 - 25 degrees.
Увеличение объема восстановительной зоны в шлаковом расплаве, находящемся в плавильной камере, до 70 - 80 % объема расплава и разграничение его с окислительной зоной плавильной камеры, объем которой равен суммарному объему погруженных в расплав факелов горелок, создает благоприятные условия для более полного и быстрого восстановления железа из загружаемых шихтовых материалов, что позволяет увеличить производительность процесса и степень извлечения железа из шихты, а также улучшить технико-экономические показатели процесса.An increase in the volume of the reduction zone in the slag melt in the melting chamber to 70–80% of the volume of the melt and its delimitation with the oxidation zone of the melting chamber, the volume of which is equal to the total volume of burners plunged into the melt, creates favorable conditions for a more complete and faster reduction of iron from downloadable charge materials, which allows to increase the productivity of the process and the degree of extraction of iron from the charge, as well as improve the technical and economic indicators of the process.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Отопление агрегата топливокислородными (газокислородными или мазутокислородными) горелками с погруженными в расплав факелами обеспечивает получение значительно меньшего количества недожигаемого монооксида по ходу процесса, что приводит к уменьшению общего расхода топлива, увеличению теплового КПД и повышению производительности плавильного агрегата, благодаря лучшим условиям теплопередачи и, соответственно, меньшим потерям тепла с отходящими газами.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Heating the unit with fuel-oxygen (gas-oxygen or mazuto-oxygen) burners with torches immersed in the melt provides a significantly lower amount of unburned monoxide during the process, which reduces the overall fuel consumption, increases thermal efficiency and increases the productivity of the melting unit, due to better heat transfer conditions and, accordingly, less heat loss with flue gases.
Применение охлаждения кожуха агрегата жидкометаллическим теплоносителем (Na) позволяет лучше охлаждать стены камеры в шлаковой зоне, что обеспечивает возможность получения стабильного шлакового гарнисажа и соответственно увеличить производительность агрегата.The use of cooling the casing of the unit with a liquid metal coolant (Na) allows better cooling of the chamber walls in the slag zone, which makes it possible to obtain a stable slag skull and, accordingly, increase the productivity of the unit.
Вдувание углеродосодержащих материалов с небольшим избытком против расчетного в токе подогретого азота инжекторами в шлаковый расплав на высоте 0,10-0,40 м выше максимального уровня восстановленного металла позволяет создать хорошие условия для восстановления железа из оксидов железа шлака и в то же время избежать излишнего науглероживания металлического расплава.The injection of carbon-containing materials with a slight excess against the calculated in a stream of heated nitrogen injectors into the slag melt at an altitude of 0.10-0.40 m above the maximum level of the reduced metal allows creating good conditions for the reduction of iron from iron oxides of the slag and at the same time avoiding excessive carburization metal melt.
Отказ от барботирования шлакового расплава кислородосодержащим газом, вдуваемым боковыми фурмами в шлаковый расплав, позволяет уменьшить расход кислорода на осуществление процесса, более четко разграничить (разделить) окислительную и восстановительную зоны шлакового расплава, уменьшить тепловые потери агрегата, уменьшить количество пыли, выделяющейся из агрегата с технологическими газами.The refusal of sparging the slag melt with oxygen-containing gas injected by the side tuyeres into the slag melt allows one to reduce the oxygen consumption for the process, more clearly distinguish (separate) the oxidation and reduction zones of the slag melt, reduce heat losses of the unit, reduce the amount of dust released from the unit with technological gases.
Организация перемешивания расплава азотом, подогретым до 150- 2500C в теплообменниках, где охлаждается металлическийOrganization of melt mixing with nitrogen heated to 150--250 ° C in heat exchangers where metal is cooled
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) теплоноситель, вдуваемым в расплав через пористые пробки в футеровке подины плавильной камеры, обеспечивает в сочетании с воздействием выделяющихся при восстановлении железа пузырьков монооксида углерода СО достаточное для быстрого протекания восстановительных процессов и осаждения корольков металла перемешивание шлакометаллической ванны. При этом ванна охлаждается незначительно, а суммарный тепловой КПД агрегата увеличивается.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the coolant blown into the melt through porous plugs in the lining of the bottom of the melting chamber, in combination with the action of carbon monoxide bubbles emitted during iron reduction, provides sufficient mixing of the cinder metal bath for the recovery processes to occur and the metal beads to precipitate. In this case, the bath is slightly cooled, and the total thermal efficiency of the unit increases.
Осуществление одновременного слива из плавильной камеры металла и недовосстановленного шлака с содержанием оксидов железа 5-15% в один ковш позволяет увеличить производительность плавильного агрегата за счет сокращения времени пребывания в нем шлакового расплава, быстро довосстановить шлак за счет значительного увеличения поверхности контакта шлак-металл в ковше до содержания оксидов железа 2-6% и рафинировать полученный железосодержащий металл от нежелательных примесей: углерода, кремния, фосфора.The simultaneous discharge of metal and unreduced slag with an iron oxide content of 5-15% into one ladle from the melting chamber allows to increase the productivity of the melting unit by reducing the slag melt residence time in it, to quickly restore slag due to a significant increase in the slag-metal contact surface in the ladle to an iron oxide content of 2-6% and refine the resulting iron-containing metal from undesirable impurities: carbon, silicon, phosphorus.
Вдувание в шлаковый расплав специальным инжектором в токе подогретого азота пыли, уловленной в системе улавливания и очистки газов агрегата, позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды и увеличить степень извлечения железа из шихтовых материалов.The injection of dust into the slag melt with a special injector in a stream of heated nitrogen trapped in the unit’s gas capture and purification system reduces environmental pollution and increases the degree of extraction of iron from charge materials.
Грануляция полученных в агрегате конечных шлаков позволяет использовать их в качестве полезных добавок при производстве цемента.Granulation of the final slags obtained in the aggregate allows their use as useful additives in the production of cement.
При переработке в плавильной камере основных сталеплавильных шлаков конвертерного производства конечные шлаки процесса по химическому и минералогическому составу (после закалки в результате грануляции) соответствуют портландцементному клинкеру и могут использоваться в таком качестве в производстве портландцемента.During processing in the melting chamber of the main steelmaking slags of the converter production, the final slag of the process in chemical and mineralogical composition (after quenching as a result of granulation) corresponds to Portland cement clinker and can be used as such in the production of Portland cement.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Подогрев шихты перед загрузкой в плавильную камеру и частичное восстановление железа шихты на конвейере, проходящем через герметичный кожух отходящими из плавильной камеры технологическими газами позволяет уменьшить расход топлива и кислорода на отопление камеры, ускорить процессы расплавления шихты и восстановления железа и увеличить производительность агрегата.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Heating the charge before loading it into the melting chamber and partially recovering the charge iron on the conveyor passing through the sealed casing by the process gases leaving the melting chamber reduces the fuel and oxygen consumption for heating the chamber, accelerates the processes of charge melting and iron reduction and increases the unit's productivity.
Использование в агрегате непрерывной переработки содержащих оксиды железа для его отопления (расплавления шихты и компенсации затрат тепла на эндотермические реакции восстановления железа) расположенных на 0,3 -0,8м выше расплава топливокислородных горелок с погруженными в расплав факелами позволяет резко уменьшить объем окислительной зоны в расплаве и соответственно увеличить производительность агрегата, а также повысить степень извлечения железа из шихтовых материалов.The use in the unit of continuous processing containing iron oxides for its heating (melting the charge and compensating for the cost of heat for endothermic iron reduction reactions) located 0.3-0.8 m above the melt of fuel-oxygen burners with torches immersed in the melt can dramatically reduce the amount of oxidation zone in the melt and, accordingly, increase the productivity of the unit, as well as increase the degree of extraction of iron from charge materials.
Применение для вдувания в расплав углеродосодержащего восстановителя и уловленной в фильтрах пыли расположенных на 10,0 - 40,0м выше максимального уровня восстановленного металла инжекторов, использующих в качестве несущего газа подогретый азот, приводит к уменьшению объема окислительной зоны в расплаве и, соответственно, увеличению объема восстановительной зоны, повышению производительности агрегата и степени извлечения железа из шихтовых материалов.The use for injecting a carbon-containing reducing agent into the melt and the dust trapped in the filters located 10.0–40.0 m above the maximum level of the reduced metal of injectors using heated nitrogen as the carrier gas leads to a decrease in the volume of the oxidation zone in the melt and, accordingly, an increase in the volume recovery zone, increase unit productivity and the degree of extraction of iron from charge materials.
Наличие в боковой образующей кожуха общего отверстия для отбора технологических газов и загрузки шихтовых материалов позволяет улучшить схему размещения агрегата в здании цеха и организовать подогрев и частичное восстановление шихтовых материалов отходящими технологическими газами, что даетThe presence in the lateral generatrix of the casing of a common opening for the selection of process gases and the loading of charge materials allows to improve the layout of the unit in the building of the workshop and organize heating and partial recovery of charge materials by process gases, which gives
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) возможность уменьшить капитальные затраты и расход топлива в процессе производства.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the ability to reduce capital costs and fuel consumption in the production process.
Применение в теплообменниках контура охлаждения для охлаждения жидкометаллического теплоносителя азота, позволяет использовать подогретый до 150 - 25O0C азот для инжекции материалов в расплав и перемешивания расплава (подача через пористые пробки в футеровке подины агрегата), что дает возможность улучшить протекание процессов плавления шихты, восстановления железа, повысить производительность, снизить тепловые потери агрегата и уменьшить расход топлива.The use of a cooling circuit in heat exchangers for cooling liquid metal coolant nitrogen allows the use of nitrogen heated to 150 - 25O 0 C for injection of materials into the melt and melt mixing (feeding through porous plugs in the lining of the unit bottom), which makes it possible to improve the course of charge melting and reduction iron, increase productivity, reduce heat loss of the unit and reduce fuel consumption.
Смещение продольных осей желобов для выпуска шлака и металла в горизонтальной плоскости на угол 5 - 25 градусов позволяет одновременно сливать в один ковш металл и недовосстановленный шлак.The offset of the longitudinal axes of the gutters for the release of slag and metal in a horizontal plane at an angle of 5 - 25 degrees allows you to simultaneously merge into one bucket the metal and unreduced slag.
Сущность заявленного способа поясняется и агрегата для его осуществления поясняются рисунками.The essence of the claimed method is illustrated and the unit for its implementation is illustrated by drawings.
На рис. 1 показан общий вид агрегата для непрерывной переработки материалов, содержащих оксиды железа.In fig. 1 shows a general view of an apparatus for the continuous processing of materials containing iron oxides.
На рис. 2 показано сечение A-A на рис.1.In fig. 2 shows section A-A in Fig. 1.
Способ непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов осуществляется следующим образом.The method of continuous processing containing iron oxides of materials is as follows.
Загружают шихтовые материалы в плавильную камеру, расплавляют, восстанавливают железо углеродом, выпускают полученные металл и шлак. Объем восстановительной зоны в шлаковом расплаве увеличивают до 70-80 % объема расплава и разграничивают его с окислительной зоной. Расплавление шихтовых материалов осуществляют в плавильной камере с охлаждаемым жидкометаллическим теплоносителем кожухом теплом установленныхThe charge materials are loaded into the melting chamber, melted, iron is reduced with carbon, and the resulting metal and slag are released. The volume of the reduction zone in the slag melt is increased to 70-80% of the volume of the melt and delimits it with the oxidation zone. The melting of charge materials is carried out in a melting chamber with a cooled liquid metal coolant casing heat installed
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) на 0,3-058м выше максимального уровня шлакового расплава топливокислородных горелок с погруженными в расплав факелами. Восстановление железа производят углеродосодержащими материалами, вдуваемыми в токе подогретого азота инжекторами, расположенными на 0,10-0,40м выше максимального уровня восстановленного металла. Перемешивание шлакового и металлического расплавов осуществляют нагретым в теплообменниках контура охлаждения теплом охлаждаемого жидкометаллического теплоносителя до 150-2500C азотом, вдуваемым через пористые пробки в огнеупорной футеровке подины плавильной камеры, и пузырьками монооксида углерода СО, выделяющегося из шлакового расплава при восстановлении железа. Шлаковый расплав в плавильной камере недовосстанавливают, шлак, содержащий 5-15% оксидов железа, сливают из плавильной камеры одновременно с полученным железоуглеродистым сплавом в один ковш, при этом шлак довосстанавливают, а железоуглеродистый сплав рафинируют от нежелательных примесей: углерода, кремния, фосфора и т.д. Пыль, уловленную в системе улавливания и очистки газов, отходящих из агрегата, вдувают специальным инжектором в шлаковый расплав, находящийся в плавильной камере, используя в качестве несущего газа подогретый до 150-2500C азот. Полученные после переработки материалов, содержащих оксиды железа, шлаки гранулируют и применяют в производстве цемента. В качестве шихтового материала используют основной сталеплавильный конвертерный шлак, а получаемый конечный шлак после гранулирования применяют в качестве портландцементного клинкера. Шихту перед загрузкой в плавильную камеру подогревают и частично восстанавливают в нейSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) 5 to 8m 0,3-0 above the maximum level of molten slag-fuel burners with torches immersed in the melt. The reduction of iron is carried out with carbon-containing materials, injected in a stream of heated nitrogen by injectors located 0.10-0.40 m above the maximum level of the reduced metal. Mixing the slag and metal melts is carried out with the heat of the cooled liquid metal coolant heated in heat exchangers of the cooling liquid metal to 150-250 0 C with nitrogen, injected through porous plugs in the refractory lining of the bottom of the melting chamber, and with carbon monoxide bubbles CO released from the slag melt during iron reduction. The slag melt in the melting chamber is not restored, the slag containing 5-15% of iron oxides is poured from the melting chamber simultaneously with the obtained iron-carbon alloy into one ladle, while the slag is reduced, and the iron-carbon alloy is refined from undesirable impurities: carbon, silicon, phosphorus, etc. .d. The dust trapped in the system for capturing and treating gases leaving the unit is blown with a special injector into the slag melt located in the melting chamber, using nitrogen heated to 150-250 0 C as the carrier gas. The slags obtained after processing materials containing iron oxides are granulated and used in cement production. The main steelmaking converter slag is used as the charge material, and the resulting final slag after granulation is used as a Portland cement clinker. The mixture is heated before being loaded into the melting chamber and partially restored in it
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) железо на конвейере, проходящем через герметичный кожух, отходящими из плавильной камеры технологическими газами.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) iron on a conveyor passing through a sealed casing, process gases leaving the melting chamber.
Агрегат для непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов содержит плавильную камеру 1 с охлаждаемым жидкометаллическим теплоносителем кожухом 2, в рабочем пространстве которой находятся восстанавливаемый шлаковый расплав 4, ограниченный стенами с гарнисажем 6, и металл 9 в футерованной ванне 8, 12. Для расплавления загружаемой шихты (шихта на рисунке не показана) и нагрева шлакового расплава 4 плавильная камера 1 снабжена установленными на 0,3 - 0,8 м выше максимального уровня шлакового расплава 4 топливокислородными горелками 3. Для вдувания углеродосодержащих материалов и уловленной в газоочистке 20 пыли в шлаковый расплав 4 камера 1 снабжена расположенными на 0, 10 - 0,40 м выше максимального уровня восстановленного металла 9 инжекторами 5 и 17. Имеется огнеупорная футеровка стен 8 металлической ванны жидкого металла 9. Для конвейерной загрузки шихтовых материалов и отбора технологических газов камера 1 имеет общее отверстие 21, расположенное выше уровня шлакового расплава 4 в боковой образующей кожуха 2, соединенное с герметичным кожухом 19, содержащим конвейер 18. В теплообменниках 16 контура охлаждения 14 - 15 для охлаждения металлического теплоносителя (на рисунке не показан) применяют азот, который затем используют для инжекций в шлаковый расплав 4 углеродосодержащих материалов и пыли, и вдувают для перемешивания в расплав 4 через установленные в футеровке подины 12 пористые пробки 13. Продольная ось желоба 7 для слива шлака и продольная ось желоба 10 для слива металла в ковш 11 смещены в горизонтальной плоскости друг относительно друга наThe unit for continuous processing of materials containing iron oxides contains a melting chamber 1 with a casing 2 cooled by a liquid metal coolant, in the working space of which there is a restored slag melt 4, limited by walls with a skull 6, and metal 9 in a lined bath 8, 12. To melt the charge being loaded ( charge in the figure is not shown) and heating the slag melt 4, the melting chamber 1 is equipped with fuel and oxygen burners 3 installed at 0.3 - 0.8 m above the maximum level of the slag melt 4 For injection of carbon-containing materials and dust trapped in gas purification 20 into slag melt 4, chamber 1 is equipped with injectors 5 and 17 located at 0, 10 - 0.40 m above the maximum reduced metal level 9. There is a refractory lining of walls 8 of a liquid metal metal bath 9. For conveyor loading of charge materials and selection of process gases, the chamber 1 has a common opening 21 located above the level of the slag melt 4 in the side generatrix of the casing 2, connected to a sealed casing 19 containing the conveyor 18. In heat exchangers 16 of the cooling circuit 14 - 15 use nitrogen to cool the metal coolant (not shown), which is then used to inject 4 carbon-containing materials and dust into the slag melt and blow porous plugs 13 into the melt 4 through the hearth lining 12 installed in the lining The longitudinal axis of the groove 7 for draining the slag and the longitudinal axis of the groove 10 for draining the metal into the bucket 11 are displaced in a horizontal plane relative to each other by
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) угол 5 - 25 градусов, обеспечивая возможность одновременного слива в один ковш металла и недовосстановленного шлака.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) an angle of 5 - 25 degrees, providing the possibility of simultaneous discharge into one ladle of metal and unreduced slag.
Работа агрегата осуществляется следующим образом.The operation of the unit is as follows.
Загрузку, подачу в плавильную камеру 1 и подогрев шихты производят конвейером 18 с герметичным кожухом 19, соединенным с системой газоочистки 20. Загружаемую через отверстие 21 камеры 1 шихту (на рисунке не показана) нагревают до шлакового расплава 4 за счет тепла топливокислородных (газокислородных или мазутокислородных) горелок 3, факелы которых погружены в расплав 4. Так как кожух 2 агрегата выполнен охлаждаемым жидкометаллическим теплоносителем (Na), то охлаждение стен камеры 1 в шлаковой зоне 4 обеспечивает возможность получения стабильного шлакового гарнисажа 6, что соответственно, увеличивает производительность агрегата в целом. Инжекторами 17 вдувают подогретый азот в шлаковый расплав 4 в токе углеродосодержащих материалов с небольшим избытком против расчетного на высоте 0,10- 0,40 м выше максимального уровня восстановленного металла 9, что создает хорошие условия для восстановления железа из оксидов железа шлака без излишнего науглероживания металлического расплава. В ходе процесса объем восстановительной зоны увеличивают до 70-80 % объема расплава 4, более четко разграничивая (разделяя) окислительную и восстановительную зоны шлакового расплава и уменьшая количество пыли, выделяющейся из агрегата с технологическими газами. В теплообменнике 16, где охлаждается металлический теплоноситель, подогревают до 150-2500C азот, вдуваемый в расплав через пористые пробки в футеровке подины плавильной камеры 1, перемешивая шлаковый расплав 4 и металлический расплав 9. За счет перемешивания шлакометаллическойLoading, feeding into the melting chamber 1 and heating the charge is carried out by a conveyor 18 with an airtight casing 19 connected to the gas purification system 20. The charge (not shown) loaded through the opening 21 of the chamber 1 is heated to the slag melt 4 due to the heat of fuel-oxygen (gas-oxygen or oil-oxygen) ) burners 3, the torches of which are immersed in the melt 4. Since the casing 2 of the unit is made of a cooled liquid metal coolant (Na), the cooling of the walls of the chamber 1 in the slag zone 4 makes it possible to obtain a stable lacquer ledge 6, which consequently increases the productivity of the unit as a whole. Injectors 17 inject heated nitrogen into the slag melt 4 in a stream of carbon-containing materials with a slight excess against the calculated one at a height of 0.10-0.40 m above the maximum level of the reduced metal 9, which creates good conditions for the reduction of iron from iron oxides of slag without unnecessary carbonization of the metal melt. During the process, the volume of the reduction zone is increased to 70-80% of the volume of melt 4, more clearly delineating (separating) the oxidation and reduction zones of the slag melt and reducing the amount of dust released from the unit with process gases. In the heat exchanger 16, where the metal coolant is cooled, nitrogen is heated to 150-250 0 C, injected into the melt through porous plugs in the lining of the bottom of the melting chamber 1, mixing the slag melt 4 and the metal melt 9. By mixing the slag metal
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) ванны, сочетания воздействия выделяющихся при восстановлении железа пузырьков монооксида углерода СО и осаждения корольков металла достаточно быстро протекают восстановительные процессы. При этом ванна охлаждается незначительно, а суммарный тепловой КПД агрегата увеличивается. Одновременно осуществляют слив из плавильной камеры 1 металла 9 и недовосстановленного шлака 4 с содержанием оксидов железа 5-15% в один ковш 11, сокращая время пребывания в нем шлакового расплава 4, и быстро довосстанавливая шлак за счет значительного увеличения поверхности контакта шлак- металл в ковше 11 до содержания оксидов железа 2-6% и рафинирования полученного железосодержащего металла от нежелательных примесей: углерода, кремния, фосфора.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) baths, combinations of the effects of carbon monoxide bubbles emitted during iron reduction, and the deposition of metal kings, recovery processes proceed rather quickly. In this case, the bath is slightly cooled, and the total thermal efficiency of the unit increases. At the same time, metal 9 and unreduced slag 4 with an iron oxide content of 5-15% in one ladle 11 are drained from the melting chamber 1, reducing the residence time of the slag melt 4 in it, and quickly reducing the slag due to a significant increase in the slag-metal contact surface in the ladle 11 to a content of iron oxides of 2-6% and refining of the obtained iron-containing metal from undesirable impurities: carbon, silicon, phosphorus.
Вдувают в шлаковый расплав 4 специальным инжектором 17 в токе подогретого азота пыль, уловленную в системе улавливания и очистки газов 20 агрегата, что позволяет уменьшить загрязнение окружающей среды и увеличить степень извлечения железа из шихтовых материалов.The dust captured in the gas capture and purification system 20 of the unit is blown into the slag melt 4 by a special injector 17 in a stream of heated nitrogen, which allows to reduce environmental pollution and increase the degree of extraction of iron from charge materials.
Примеры конкретного осуществления, подтверждающие возможность внедрения в производство предложенного способа. Пример 1.Examples of specific implementation, confirming the possibility of implementation of the proposed method. Example 1
Отопление шлаковой печи, которая успешно применялась для выплавки известково-глиноземистого синтетического шлака, тошшвокислородными горелками с погруженными в расплав факелами, описано в монографии [4]. Поэтому возможность применения горелок такого типа для реализации предлагаемого способа не вызывает сомнений. Пример 2.The heating of the slag furnace, which was successfully used for the smelting of calcareous-alumina synthetic slag, with oxygen-borne torches with torches immersed in the melt, is described in the monograph [4]. Therefore, the possibility of using burners of this type to implement the proposed method is not in doubt. Example 2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Вдувание углеродосодержащих материалов инжекторами в токе несущего газа в шлаковый расплав широко и успешно используется в современной технологии производства стали в дуговых печах [5], а также в современной технологии внепечной обработки стали в сталеразливочных ковшах [1]. Поэтому применение такого варианта введения углеродистого восстановителя в шлаковый расплав для реализации предлагаемого способа вполне возможно. Пример 3.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The injection of carbon-containing materials by injectors in a carrier gas stream into the slag melt is widely and successfully used in the modern technology of steel production in arc furnaces [5], as well as in the modern technology of out-of-furnace steel processing in steel pouring ladles [1]. Therefore, the use of this option for introducing a carbon reducing agent into the slag melt for the implementation of the proposed method is quite possible. Example 3
Продувка шлако-металлического расплава инертным газом через пористые пробки в футеровке подины применяется для перемешивания расплава и стали в дуговых печах [6] и для перемешивания металла и шлака в сталеразливочных ковшах в процессе внепечного рафинирования стали [1].Purging the slag-metal melt with inert gas through porous plugs in the bottom lining is used to mix the melt and steel in arc furnaces [6] and to mix the metal and slag in steel casting ladles during out-of-furnace steel refining [1].
Пример 4.Example 4
Подшипниковую сталь марки IUXl 5 СГ с повышенным содержанием углерода и кремния, выплавленную в основной дуговой печи, сливали из печи в ковш с шамотной футеровкой вместе с окисленным печным шлаком (8% от массы металла), имевшим по результатам 5 опытных плавок следующий средний состав, %:Bearing steel of the brand IUXl 5 SG with a high content of carbon and silicon, melted in the main arc furnace, was poured from the furnace into a ladle with fireclay lining together with oxidized furnace slag (8% by weight of metal), which had the following average composition according to the results of 5 experimental melts, %:
CaO SiO2 MgO Al2O3 Σ FеОCaO SiO 2 MgO Al 2 O 3 Σ FeO
55,3 21,3 10,6 6,1 5,855.3 21.3 10.6 6.1 5.8
После окончания выпуска из ковша отбирали пробы металла и шлака.After the release, samples of metal and slag were taken from the bucket.
Средний состав ковшевого шлака (по 5 опытным плавкам) был следующим, %:The average composition of ladle slag (for 5 experimental heats) was as follows,%:
CaO SiO2 MgO Al2O3 Σ FеОCaO SiO 2 MgO Al 2 O 3 Σ FeO
56,1 24,7 10,3 6,4 1,856.1 24.7 10.3 6.4 1.8
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) В металле уменьшалось содержание углерода на 0,10%5 кремния на 0,2%, марганца на 0,2%.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) In the metal, the carbon content decreased by 0.10% 5 silicon by 0.2%, manganese by 0.2%.
Полученные результаты свидетельствуют о возможности довосстановления шлака металлом и рафинирования металла от углерода и кремния при реализации предлагаемого способа, когда кратность получаемого будет в несколько раз выше, чем в проведенных автором экспериментах. Пример 5.The results obtained indicate the possibility of additional reduction of slag by the metal and refining of metal from carbon and silicon during the implementation of the proposed method, when the multiplicity obtained will be several times higher than in the experiments conducted by the author. Example 5
В лабораторной печи сопротивления в молибденовом тигле расплавили 250 граммов конвертерного шлака, содержащего 20% оксидов железа, добавили 12 граммов углеродистого порошка и перемешивали расплав при температуре 16200C в течение 20 минут. После окончания эксперимента получили следующие результаты (по результатам 3 опытов):In a laboratory resistance furnace, 250 grams of converter slag containing 20% iron oxides were molten in a molybdenum crucible, 12 grams of carbon powder were added, and the melt was stirred at a temperature of 1620 0 C for 20 minutes. After the experiment, the following results were obtained (according to the results of 3 experiments):
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0001
Как видно из таблицы, состав шлака после его частичного восстановления близок к составу портландцементного клинкера. ЭтоAs can be seen from the table, the composition of the slag after its partial recovery is close to the composition of Portland cement clinker. it
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) свидетельствует о возможности получения портландцементного клинкера при реализации предлагаемого способа непрерывной переработки материалов, содержащих оксиды железа. Литература.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) indicates the possibility of obtaining Portland cement clinker when implementing the proposed method for the continuous processing of materials containing iron oxides. Literature.
1. В. А. Кудрин. Теория и технология производства стали. Москва. Мир. 2003.1. V.A. Kudrin. Theory and technology of steel production. Moscow. Peace. 2003.
2. А.Б. Усачев. Разработка теоретических и технологических основ производства чугуна процессом жидкофазного восстановления РОМЕЛТ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва. 2003.2. A. B. Usachev. Development of theoretical and technological foundations for the production of pig iron by the liquid-phase reduction process ROMELT. Abstract of dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences. Moscow. 2003.
3. Авторское свидетельство SU 1706216 Al. «Cпocoб плавки окисленного сырья черных металлов в печи с жидкой вaннoй». Заявитель: Московский институт стали и сплавов. Авторы: Роменец B.A., Ванюков A.B., Усачев A.Б., Угаров A.A., Быстров B.П., Валавин В. C5 Гребенников В. Р., Гловацкий А.Б.3. Copyright certificate SU 1706216 Al. "A method of melting oxidized raw materials of ferrous metals in a furnace with a liquid bath." Applicant: Moscow Institute of Steel and Alloys. Authors: Romenets BA, Vanyukov AB, Usachev A.B., Ugarov AA, Bystrov B.P., Valavin V. C 5 Grebennikov V.R., Glovatsky A.B.
4. С.Г. Воинов, А.Г. Шалимов, Л.Ф. Косой, Е.С. Калинников. Рафинирование стали синтетическими шлаками. M. «Meтaллypгия». 1970, 461 с.4.S.G. Voinov, A.G. Shalimov, L.F. Kosoy, E.S. Kalinnikov. Refining became synthetic slags. M. “Metallurgy”. 1970, 461 p.
5. В.Штайн, Л. Гартен, О.Ланге. использование современных технологий при реконструкции 150-т электродуговой печи. «Элeктpoмeтaллypгия». 2005. N_>9, c.9-15.5. V. Stein, L. Garten, O. Lange. the use of modern technology in the reconstruction of 150 tons of electric arc furnaces. "Electricity". 2005. N_> 9, p. 9-15.
6. И.В. Деревянченков, Г. А. Лозин, Э.А. Шумахер и др. Совершенствование энергообеспечения современного электроплавильного процесса. Сталь. 2005г. N°l, c.45-50.6. I.V. Derevyanchenkov, G.A. Lozin, E.A. Schumacher et al. Improving the energy supply of a modern electric melting process. Steel. 2005 N ° l, p. 45-50.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов, включающий загрузку шихтовых материалов в плавильную камеру, их расплавление, восстановление железа углеродом, выпуск полученных металла и шлака, отличающийся тем, что объем восстановительной зоны в шлаковом расплаве увеличивают до 70 - 80 % объема расплава и разграничивают его с окислительной зоной, для этого расплавление шихтовых материалов осуществляют в плавильной камере с охлаждаемым металлическим теплоносителем кожухом теплом установленных на 0,3 - 0,8 м выше максимального уровня шлакового расплава топливокислородных горелок с погруженными в расплав факелами, восстановление железа производят углеродосодержащими материалами, вдуваемыми в токе подогретого азота инжекторами, расположенными на 0,10 - 0,40м выше максимального уровня восстановленного металла, перемешивание шлакового и металлического расплавов осуществляют нагретым в теплообменниках контура охлаждения теплом охлаждаемого металлического теплоносителя до 150 - 2500C азотом, вдуваемым через пористые пробки в огнеупорной футеровке подины плавильной камеры и пузырьками монооксида углерода СО, выделяющегося из шлакового расплава при восстановлении оксидов железа.1. A method for the continuous processing of materials containing iron oxides, including loading charge materials into the melting chamber, melting them, reducing iron with carbon, releasing the obtained metal and slag, characterized in that the volume of the reduction zone in the slag melt is increased to 70 - 80% of the volume of the melt and demarcate it with the oxidation zone, for this, the charge materials are melted in a melting chamber with a heat-shielded metal coolant casing with heat installed 0.3 - 0.8 m higher than max level of the slag melt of fuel-oxygen burners with torches immersed in the melt, iron is reduced by carbon-containing materials, injected in a stream of heated nitrogen by injectors located 0.10 - 0.40 m above the maximum level of the reduced metal, mixing of slag and metal melts is carried out heated in the heat exchangers of the circuit cooling the cooled metal coolant heat to 150 - 250 0 C with nitrogen blown through the porous plug in the refractory lining of the hearth lavilnoy chamber and bubbles of carbon monoxide, CO, emitted from the melted slag in the reduction of iron oxides.
2. Способ по п.l, отличающийся тем, что шлаковый расплав в плавильной камере недовосстанавливают, шлак, содержащий 5 - 15% оксидов железа, сливают из плавильной камеры одновременно с2. The method according to p. 1, characterized in that the slag melt in the melting chamber is unreduced, the slag containing 5 to 15% iron oxides is drained from the melting chamber simultaneously with
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) полученным железоуглеродистым сплавом в один ковш, при этом шлак довосстанавливают, а железоуглеродистый металлический сплав рафинируют от нежелательных примесей: углерода, кремния, фосфора.SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) obtained iron-carbon alloy in one bucket, while the slag is re-reduced, and the iron-carbon metal alloy is refined from undesirable impurities: carbon, silicon, phosphorus.
3. Способ по п.l, отличающийся тем, что пыль, уловленную в системе улавливания и очистки газов, отходящих из агрегата, вдувают инжектором в шлаковый расплав, находящийся в плавильной камере, используя в качестве несущего газа подогретый до 150 - 2500C азот.3. The method according to claim 1, characterized in that the dust trapped in the system for collecting and purifying gases leaving the unit is blown with an injector into the slag melt located in the melting chamber, using nitrogen heated to 150-250 0 C as the carrier gas .
4. Способ по п.l, 2, 3, отличающийся тем, что полученные после переработки материалов, содержащих оксиды железа, шлаки гранулируют и применяют в производстве цемента.4. The method according to claim 1, 2, 3, characterized in that the slags obtained after processing materials containing iron oxides are granulated and used in the production of cement.
5. Способ по п.1,2,4, отличающийся тем, что в качестве шихтового материала используют основной сталеплавильный конвертерный шлак, а получаемый конечный шлак после грануляции применяют в качестве портландцементного клинкера.5. The method according to p. 1,2,4, characterized in that the main steelmaking converter slag is used as the charge material, and the resulting final slag after granulation is used as a Portland cement clinker.
6. Способ по п. 1, 2, 3, 4, 5, отличающийся тем, что шихту перед загрузкой в плавильную камеру нагревают и частично восстанавливают в ней железо на конвейере, проходящем через герметичный кожух, отходящими из плавильной камеры техническими газами.6. The method according to p. 1, 2, 3, 4, 5, characterized in that the charge is heated and partially reduced in the iron before loading into the melting chamber on a conveyor passing through a sealed casing, technical gases leaving the melting chamber.
7. Агрегат для непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов, содержащий плавильную камеру с охлаждаемым жидкометаллическим теплоносителем кожухом, в рабочем пространстве которой находятся восстанавливаемый шлаковый расплав и восстановленный металл, контур охлаждения металлического теплоносителя, системы загрузки шихтовых материалов, утилизации тепла и очистки газов, выпуска металла и шлака, отличающийся тем, что для расплавления загружаемой шихты и нагрева шлакового расплава плавильная камера снабжена установленными на 0,3 - 0,8 м7. A unit for the continuous processing of materials containing iron oxides, containing a melting chamber with a cooled liquid metal coolant casing, in the working space of which there is a recovered slag melt and recovered metal, a cooling circuit for a metal coolant, charge materials loading system, heat recovery and gas purification, metal discharge and slag, characterized in that for melting the charge and heating the slag melt, the melting chamber is equipped with and 0.3 - 0.8 m
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) выше максимального уровня шлакового расплава топливокислородными горелками, для вдувания углеродосодержащих материалов и уловленной в газоочистке пыли в шлаковый расплав камера снабжена расположенными на 0,10 - 0,40 м выше максимального уровня восстановленного металла инжекторами, для конвейерной загрузки шихтовых материалов и отбора технологических газов камера имеет общее отверстие, расположенное выше уровня шлакового расплава в боковой образующей кожуха, в теплообменниках контура охлаждения для охлаждения металлического теплоносителя применяют азот, который затем используют для инжекций в шлаковый расплав углеродосодержащих материалов и пыли, и вдувают для перемешивания в расплав через установленные в футеровке подины пористые пробки, желоба для выпуска шлака и металла смещены друг относительно друга, обеспечивая возможность одновременного слива в один ковш металла и недовосстановленного шлака. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) higher than the maximum level of slag melt by fuel-oxygen burners, the chamber is equipped with injectors located 0.10 - 0.40 m above the maximum level of the recovered metal by injectors for blowing carbon-containing materials and dust trapped in the gas purification, the chamber has a conveyor loading of charge materials and selection of process gases a common hole located above the level of the slag melt in the side generatrix of the casing in the heat exchangers of the cooling circuit for cooling the metal coolant Nitrogen is used, which is then used for injection of carbon-containing materials and dust into injections into the slag melt, and porous plugs are blown into the melt through the hearths installed in the lining and slag and metal drains are displaced relative to each other, allowing simultaneous discharge into one metal bucket and unreduced slag.
8. Агрегат для непрерывной переработки содержащих оксиды железа материалов по п. 7, отличающийся тем, что продольные оси желобов для выпуска металла и шлака смещены в горизонтальной плоскости на угол 5 - 25 градусов.8. The unit for continuous processing of materials containing iron oxides according to claim 7, characterized in that the longitudinal axis of the troughs for the release of metal and slag are offset in the horizontal plane by an angle of 5 - 25 degrees.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2006/000230 2006-05-05 2006-05-05 Method for continuously processing iron oxide-containing materials and a unit for carrying out said method WO2007129927A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2006/000230 WO2007129927A1 (en) 2006-05-05 2006-05-05 Method for continuously processing iron oxide-containing materials and a unit for carrying out said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2006/000230 WO2007129927A1 (en) 2006-05-05 2006-05-05 Method for continuously processing iron oxide-containing materials and a unit for carrying out said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007129927A1 true WO2007129927A1 (en) 2007-11-15

Family

ID=38667965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2006/000230 WO2007129927A1 (en) 2006-05-05 2006-05-05 Method for continuously processing iron oxide-containing materials and a unit for carrying out said method

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2007129927A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB923233A (en) * 1958-06-07 1963-04-10 Roman Rummel A process and apparatus for smelting metal oxide-containing dusts or ores in finely divided or particulate form
SU1593236A1 (en) * 1982-12-17 1996-04-10 Московский институт стали и сплавов Device for continuous melting of iron-ore raw material in liquid slag tank
RU2139938C1 (en) * 1998-07-16 1999-10-20 ООО "Корпорация СиВ" Method of processing of iron-manganese raw material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB923233A (en) * 1958-06-07 1963-04-10 Roman Rummel A process and apparatus for smelting metal oxide-containing dusts or ores in finely divided or particulate form
SU1593236A1 (en) * 1982-12-17 1996-04-10 Московский институт стали и сплавов Device for continuous melting of iron-ore raw material in liquid slag tank
RU2139938C1 (en) * 1998-07-16 1999-10-20 ООО "Корпорация СиВ" Method of processing of iron-manganese raw material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KURUNOV I.F.: "Sostoyanie i perspectivy bezdomennoi metallurgii zheleza", M.: CHERMETINFORMATSIYA, 2002, pages 129 - 134 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ghosh et al. Iron making and steelmaking: theory and practice
RU2205878C2 (en) Metal melt production apparatus and method (versions)
US5286277A (en) Method for producing steel
KR100611692B1 (en) A direct smelting process and apparatus
RU2344179C2 (en) Method of continuous processing iron oxide containing materials and device for implementation of this method
WO2010072043A1 (en) Smelting vessel, steel making plant and steel production method
CA2603121A1 (en) Operation of iron oxide recovery furnace for energy savings, volatile metal removal and slag control
US3912501A (en) Method for the production of iron and steel
Holtzer et al. The recycling of materials containing iron and zinc in the OxyCup process
RU2479648C1 (en) Red sludge pyrometallurgical processing method
CN101665849A (en) Continuous steel making process for iron ore
RU2346056C2 (en) Method of steel direct production from iron-bearing materials
US4414026A (en) Method for the production of ferrochromium
JP7364899B2 (en) Melting method of cold iron source with slag reduction
JP3189096B2 (en) Method for producing steel in liquid bath and apparatus for carrying out the method
CN114317873A (en) Steelmaking slagging process
US3313618A (en) Method and apparatus for making steel continuously
RU2548871C2 (en) Method for direct production of metals from materials containing iron oxides (versions) and device for implementing it
JPS61104013A (en) Method for recovering iron contained in molten steel slag
WO2007129927A1 (en) Method for continuously processing iron oxide-containing materials and a unit for carrying out said method
RU2639396C1 (en) Method for pyrometallurgical processing of oxidized nickel ore
RU2380633C1 (en) Duplex-furnace for smelting of manganese alloys from ferrimanganese bases and concentrates and anthropogenic wastes of metallurgy
WO2023054345A1 (en) Molten iron production method
RU2688000C1 (en) Method of pyrometallurgical processing of oxidised nickel ore to obtain ferronickel in a melting unit
RU2191831C1 (en) Method of processing ferromanganesian raw materials

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007108648

Country of ref document: RU

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 06824413

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06824413

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1