СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧУГУНА И/ИЛИ ШИХТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧУГУНА Российский патент 2007 года по МПК C21B13/14 

Изобретение относится к устройству, а также к способу производства металлов и/или шихты для производства металлов, в частности чугуна и/или шихты для производства чугуна, в котором исходное сырье, содержащее металл, расплавляется в плавильной печи, причем в печи дополнительно производится, по меньшей мере, частично восстановительный рабочий газ, и произведенный рабочий газ отводится.

Из уровня техники известно большое количество способов и установок для производства металлов и/или шихты для производства металлов. Особое значение при этом для каждого способа имеет оптимальное использование всех ресурсов процесса, например использование возникающего тепла отходящего газа. Для покупателей использование этого ресурса, которым в прошлом часто пренебрегали, означает заметное улучшение экономических параметров поставляемой установки.

Задачей изобретения является усовершенствование способа в соответствии с ограничительной частью пункта 1, а также устройства в соответствии с ограничительной частью пункта 8, позволяющего осуществить такой способ и сделать такое устройство более экономичным и более ресурсосберегающим, чем это достигается в уровне техники.

Эта задача согласно изобретению решается соответственно способом с признаками отличительной части пункта 1, а также соответственно устройством с признаками отличительной части пункта 8.

За счет того, что отводимый рабочий газ, после соответствующей очистки, применяется в качестве транспортирующего газа, по меньшей мере, частично для преимущественно пневматического транспорта, в частности, имеющего форму мелких частиц, по меньшей мере, частично восстановленного материала, содержащего металл, достигается особенно эффективное использование рабочего газа, произведенного в плавильной печи. Таким образом повышается экономичность работы плавильной печи и соответственно всей металлургической установки.

Из уровня техники до сих пор неизвестно применение газа, возникающего при процессе плавки, непосредственно для транспортировки, по меньшей мере, частично восстановленного материала.

Для транспортировки материалов на металлургическом заводе согласно уровню техники находят применение, например, транспортеры с резиновой лентой или пневматические транспортные трубопроводы. При транспортировке измельченной руды большое распространение получил пневматический транспорт. Однако установки для пневматического транспорта рудной мелочи, известные из уровня техники, дороги, требуют затрат и склонны к поломкам.

Плавильная печь для производства рабочего газа известна специалистам по публикации патента WO 9704136 A1. До сих пор этот рабочий газ направлялся непосредственно в обрабатывающий реактор, например в шахтную печь. Для транспортировки материалов в форме тонких частиц были предусмотрены специальные пневматические установки, конструкция которых требовала определенных расходов.

Особый вариант исполнения способа, предложенного в изобретении, подходит для транспортировки горячего (по меньшей мере, имеющего температуру выше окружающей температуры) материала, по меньшей мере, частично восстановленного прямым восстановлением. Температура такого материала составляет соответственно для различных вариантов исполнения предложенного изобретения выше 100°C или 200°C, предпочтительно выше 300°С, особо предпочтительно выше 400°С или 500°С.

По одному из особых вариантов исполнения способа материал при транспортировке переносится рабочим газом и после транспортировки отделяется от рабочего газа.

По одному из особых вариантов исполнения способа рабочий газ, в частности, после отделения материала направляется в обрабатывающий агрегат преимущественно для, по меньшей мере, частичного восстановления и/или предварительного подогрева твердого вещества.

По одному из особых вариантов исполнения способа в обрабатывающем реакторе осуществляется, в частности, по меньшей мере, частичное восстановление и/или предварительный подогрев исходного сырья, содержащего металл в форме мелких частиц, причем полученное из обрабатывающего реактора обработанное исходное сырье транспортируется с помощью преимущественно пневматического транспорта в плавильную печь и/или другой агрегат для дальнейшей его обработки.

По одному из предпочтительных вариантов исполнения предложенного способа в качестве обрабатывающего реактора применяется, в частности, реактор с кипящим слоем для восстановления материала, состоящего из твердых мелких частиц, известного, например, из публикации US 5961690 A1.

По одному из особых вариантов исполнения предложенного способа исходное сырье после обработки в реакторе временно аккумулируется преимущественно в промежуточной емкости, особо предпочтительным является шлюз с кипящим слоем. Под шлюзом с кипящим слоем понимается реактор с кипящим слоем, который выполняет функцию шлюза, при этом кипящий слой образуется материалом в форме мелких частиц и восстановительным газом.

По одному из особых вариантов исполнения предложенного способа исходное сырье после временного аккумулирования с помощью рабочего газа забирается из промежуточной емкости и транспортируется.

По одному из особых вариантов исполнения предложенного способа обработанное в обрабатывающем реакторе исходное сырье, по меньшей мере, частично, например, через шлюз с кипящим слоем и/или через другую промежуточную емкость в качестве шихты направляется в плавильную печь, где расплавляется.

Далее изобретение характеризуется устройством с признаком пункта 8 формулы изобретения.

По одному из предпочтительных вариантов исполнения предложенного устройства предусмотрен один или несколько трубопроводов для подачи рабочего газа от плавильной печи к устройству для транспортировки материала.

По одному из предпочтительных вариантов исполнения предложенного устройства предусмотрен реактор для обработки, в частности для, по меньшей мере, частичного восстановления и/или предварительного подогрева, металлосодержащего исходного сырья в форме мелких частиц, причем к обрабатывающему реактору присоединено устройство для транспортировки, пригодное для транспортировки обработанного исходного сырья.

По одному из предпочтительных вариантов исполнения предложенного устройства устройство для транспортировки обработанного исходного сырья ведет к плавильной печи и/или к другому устройству для дальнейшей переработки исходного сырья.

По предпочтительному варианту исполнения предложенного устройства после обрабатывающего реактора предусмотрена промежуточная емкость, в частности шлюз с кипящим слоем, из которой посредством рабочего газа, произведенного в плавильной печи, забирается сырье, полученное из обрабатывающего реактора.

По предпочтительному варианту исполнения предложенного устройства предусмотрено устройство для отделения газа от твердого вещества, в котором рабочий газ может быть отделен, в частности, от забранного из промежуточной емкости, транспортируемого с помощью устройства для транспорта материала.

По предпочтительному варианту исполнения предложенного способа рабочий газ транспортирует исходное сырье к устройству разделения газа и твердого вещества, в частности к циклону для твердого вещества, в котором рабочий газ последовательно отделяется от содержащего металл сырья.

По другому предпочтительному варианту исполнения предложенного способа сырье, в соответствующем случае, подается через шлюз с кипящим слоем и/или другую промежуточную емкость для дальнейшего рафинирования или переработки в плавильную печь или в другое техническое устройство.

По предпочтительному варианту исполнения предложенного устройства плавильная печь приспособлена для плавки обработанного, в частности предварительно восстановленного и/или предварительно нагретого, исходного сырья.

По предпочтительному варианту исполнения предложенного устройства устройство для транспортировки, ведущее от обрабатывающего реактора к плавильной печи, представляет собой трубопровод, в частности, по меньшей мере, частично футерованный и/или огнеупорно облицованный для пневматической транспортировки обработанного исходного сырья.

По предпочтительному варианту исполнения предложенного устройства к устройству для транспортировки, в частности для транспортировки обработанного исходного сырья, предусмотрен подводящий трубопровод для произведенного в плавильной печи рабочего газа.

По предпочтительному варианту исполнения предложенного устройства предусмотрено надлежащее регулирующее устройство, с помощью которого может регулироваться поток газа в устройстве для транспортировки, в частности в трубопроводе для пневматической транспортировки. По особому варианту исполнения изобретения регулирующее устройство расположено на плавильной печи, причем излишек рабочего газа отводится, например, в виде факела и таким образом не попадает в устройство для транспортировки материала.

По предпочтительному варианту исполнения изобретение предоставляет новый способ для производства металлов и/или шихты для производства металлов, в частности чугуна и/или шихты для производства чугуна, из исходного сырья, имеющего форму мелких частиц и содержащего металл, причем оборудованная транспортная установка лишена подвижных частей.

По особому варианту исполнения изобретения обработанное исходное сырье из обрабатывающего реактора неохлажденным транспортируется над плавильной печью, там отделяется от транспортирующего его газового потока и, например, посредством гравитационной транспортировки или путем вдувания направляется в плавильную печь, в частности в газогенератор.

По особому варианту исполнения изобретения устройство для транспортировки (транспортная установка) не имеет каких-либо подвижных частей. Таким образом отпадают высокие затраты на техническое обслуживание, характерные для других пневматических транспортных установок.

Изобретение представлено на схематическом чертеже в виде конкретного не ограничивающего варианта исполнения, на чертеже показаны способ и устройство для производства металлов и/или шихты для производства металлов.

Плавильная печь (1) вырабатывает восстановительный газ с температурой 500-900°С, в частности с температурой от 800°С до 850°С, который очищается от пыли в циклоне (3) и отводится по футерованному трубопроводу (7). Этот трубопровод (7) соединен с местом пневматической загрузки DRI (железосодержащего материала прямого восстановления), где DRI с помощью шлюза (10) с кипящим слоем поступает в поток восстановительного газа. DRI получают из обрабатывающего реактора, преимущественно из восстановительной печи, в частности из восстановительного реактора с кипящим слоем (12).

Восстановительный газ с DRI направляется по поднимающемуся трубопроводу (8) для восстановительного газа в область над плавильной печью и попадает в сепарирующий циклон (6). Там DRI отделяется от восстановительного газа. Вновь с помощью шлюза (4) с кипящим слоем DRI под действием силы тяжести поступает по нескольким загрузочным трубопроводам (5) в плавильную печь. Восстановительный газ, отделенный от DRI, снова направляется в отрезок трубопровода (9) под реактор (12). С помощью трубопроводов (8) и (9) для восстановительного газа, а также шлюза (10) с кипящим слоем создается высокопродуктивная пневматическая транспортная установка.

При производстве металлов, в частности чугуна, осуществляют обработку с частичным восстановлением исходного сырья, содержащего металл, в обрабатывающем реакторе и расплавление в плавильной печи. В плавильной печи дополнительно производят частично восстановительный рабочий газ. Рабочий газ отводят и по меньшей мере частично используют после очистки в качестве транспортирующего газа для пневматической транспортировки, по меньшей мере, частично восстановленного материала, имеющего форму мелких частиц и содержащего металл. Исходное сырье после обработки, произведенной в обрабатывающем реакторе, временно аккумулируют в промежуточной емкости, предпочтительно в шлюзе с кипящим слоем. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ производства металлов, в частности чугуна, включающий обработку с частичным восстановлением исходного сырья, содержащего металл, в обрабатывающем реакторе и расплавление в плавильной печи, в которой дополнительно производят, в частности, по меньшей мере, частично восстановительный рабочий газ, отвод рабочего газа и по меньшей мере частичное использование после очистки в качестве транспортирующего газа для пневматической транспортировки, по меньшей мере, частично восстановленного материала, имеющего форму мелких частиц и содержащего металл, отличающийся тем, что исходное сырье после обработки, произведенной в обрабатывающем реакторе, временно аккумулируют в промежуточной емкости, предпочтительно в шлюзе с кипящим слоем.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частично восстановленный материал транспортируют посредством рабочего газа, после чего его отделяют от рабочего газа.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочий газ после отделения от частично восстановленного материала направляют в обрабатывающий реактор, преимущественно для, по меньшей мере, частичного восстановления и/или предварительного подогрева исходного сырья.4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в обрабатывающем реакторе осуществляют, в частности, по меньшей мере, частичное восстановление и/или предварительный подогрев исходного содержащего металл сырья в форме мелких частиц, причем полученное из обрабатывающего реактора обработанное сырье транспортируют с помощью преимущественно пневматической транспортировки в плавильную печь и/или в другой агрегат для дальнейшей обработки сырья.5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что частично восстановленный материал после промежуточного аккумулирования с помощью рабочего газа забирают из промежуточной емкости и транспортируют.6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть обработанного в обрабатывающем реакторе сырья через шлюз с кипящим слоем и/или другую промежуточную емкость в качестве шихты направляют в плавильную печь для расплавления.7. Устройство для производства металлов, в частности чугуна, из содержащего металл исходного сырья, включающее обрабатывающий реактор для частичного восстановления исходного сырья, плавильную печь для плавления с дополнительным производством, в частности, по меньшей мере, частично восстановительного рабочего газа, устройство для пневматической транспортировки, по меньшей мере, частично восстановленного металлосодержащего материала в форме мелких частиц, которая может быть осуществлена, по меньшей мере, частично с помощью произведенного в плавильной печи рабочего газа, отличающееся тем, что оно снабжено расположенной после обрабатывающего реактора промежуточной емкостью, в частности шлюзом с кипящим слоем, соединенной с устройством для пневматической транспортировки для отбора посредством рабочего газа, произведенного в плавильной печи частично восстановленного материала, полученного в обрабатывающем реакторе.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что содержит один или несколько трубопроводов для подачи рабочего газа от плавильной печи к устройству пневматической транспортировки для последующей транспортировки материала.9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что к обрабатывающему реактору для обработки, в частности, по меньшей мере, частичного восстановления и/или предварительного подогрева, в частности металлосодержащего исходного сырья в форме мелких частиц, присоединено устройство для транспортировки обработанного сырья.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что устройство для транспортировки обработанного сырья выполнено с обеспечением его транспортировки к плавильной печи и/или другому устройству для дальнейшей обработки исходного сырья.11. Устройство по одному из пп.7-10, отличающееся тем, что предусмотрено устройство для отделения газа от частично восстановленного материала, в котором рабочий газ может быть отделен от, в частности, отобранного из промежуточной емкости транспортируемого с помощью устройства для транспорта сырья.