Способ получения металлизованного продукта из концентратов Советский патент 1986 года по МПК C21B13/00 

«1

Изобретение относится к способам производства губчатого железа из концентратов или других материалов, содержащих окислы железа, и может быть использовано в черной металлургии для получения высококачественного сырья для электросталеплавильных печей и электрогалакового переплава.

Целью изобретения является снижение энергоемкости процесса металлизации.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что нагрев смеси концентрата со стехиометрически необ ходимьп количеством углеродистого восстановителя до И 00-1200 С обеспечивает восстановление концентрата до степени металлизации 95-97%, Выполняется данное условие в случае изоляции фронта восстановительных реакций от средства окислительного воздействия, При применении органических топлив окислительный потенциал атмосферы понижают путем значительного надежного энергоносителя, что влечет за собой его повышенный расход. Предложенный способ позволит существенно сократить удельный расход топлива, так как недожог предусматривается только в диапазоне 700- 900 С, а протекание восстановительных реакций обеспечивается независимо от наличия в рабочей атмосфере кислорода, не допуская при этом вторичного окисления железа. Это становится возможным за счет наличия вокруг каждого брикета микроатмосферы из СО, создаваемой путем взаимодействия углерода защитной оболочки с атмосферой печи.

Дополнительно к указанной микроатмосфере, предохраняющей его верхние слои от окисления, внутри брикет создается избыточное давление газово фазы, состоящей из СО, образздощейся в результате восстановительных реакций.

Причем, если для эффективного восстановления оксидов необходима более реакцнонноспособная мелкая фракция восстановителя, то защитная атмосфер обеспечивается, главным образом, крупной фракцией, которая расходуется медленнее, чем и обуславливается ее воздействие до заключительной стадии восстановления.

Механизм взаимодействия углерода защитной оболочки по стадиям нагрева

4381

При нагреве брикетов ниже 600- углерод с кислородом реагирует еще очень слабо, поэтому даже при коэффициенте сжигания газа oi 1,1

5 уг лерод защитной оболочки практически не расходуется, предохраняя в то же время частички уже в некоторой мере восстановленных оксидов от вторичного окисления, Такой режим работы поз0 воляет полностью использовать энергетический потенциал теплоносителя, что способствует его экономии. Поддержание окислительной атмосферы вьш1е 700 С приводит к холостому расходу

15 углерода оболочки, что влечет нарушение одностороннего протекания восстановительных реакций на заключительной стадии,

В диапазоне температур 700-900 С

20 скорость восстановления оксидов углеродом существенно ниже, чем скорость окисления углерода кислородом, Поэтому, с целью сохранения защитного слоя до наступления основной

25 фазы восстановительного процесса - фазы интенсивного развития восстановительных реакций в указанном температурном интервале целесообразно-поддерживать восстановительную атмосфе30 ру. Так как продолжительность этой стадии нагрева составляет всего 10- 5% от полного времени процесса, то недожег ,газа на этом этапе полностью компенсируется на заключительном эта35 пе восстановления. Расширение данного температурного интервала как в ту, так и в другую сторону увеличивает расход теплоносителя, Заключительный этап - этап максимальной интенсивное-

40 ти восстановительных реакций как по продолжительности, так и по энергопотреблению в единицу времени - является основным в технологическом процессе, Таким образом, сохранение

45 защитных функций углеродистой оболочки до момента, когда она дает максимальный эффект также является средством экономии экергоресурсов,

При нагреве свыше 900 С, т,е, до 50 1100 - 1200 С скорость восстановления оксидов железа углеродом и скорость взаимодействия углерода с кислородом и СО соизмеримы и при наличии кислорода в атмосфере углерод расходуется 55 так же быстро, как и восстанавливаются оксиды. Однако, в связи с тем, что компенсация теплового эффекта реакций восстановления требует больших затрат энергии, чем физический нагрев брикетов, именно на этом этап целесообразно использование полного теплового потенциала энергоносителя. Наличие углеродистой оболочки, защи- щающей железо от окисления, дает поз можность сжигать топливо приД | - 1,1, чем достигается его значитель - ная экономия, Сохранение оболочки до окончания процесса восстановления обеспечивается применением для фор- мирорания защитного слоя углерода крупных фракций -IO-H мм. Этим самым существенно снижается его реакцион - ная .способность по сравнению с угле- родом, вьтолняющим функции восстановителя фракция - 0,074 О мм ,

Таким образом, наряду с экономией энергоносителя достигается стабилизация технологического процесса ,

Способ иллюстрируется следующими прю ерами его осуществления.

Пример 1, Лебединский концентрат с содержанием Fe 69% смешали в пропорции 5:1 с антрацито- вым штыбом фракции - 1, мм. Полученную смесь сформировали в брикеты диаметром 100 мм, высотой 300 мм и покрыли слоем антрацитового лтыба фракции -J .25 I мм, Брикеты просу- шивали при 150-300 С и загружали в туннельную печь восстановления, где в течение 2 ч нагревали до 7 00 с в окислительной атмосфере при коэффициенте сжигания газа 1,1. Затем брикеты переместили в зону с восстановиСоставитель В, Гребенников Редактор Н, Слободяник Техред В.КадарКорректор С, Черни

Заказ 2955/31Тираж 552Подписное

ВНИИПИ Государствнного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035., Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

тельной атмосферой, которая обеспечивалась путем сжигания газа при об 0,65. Здесь в течение часа брикеты нагрели до 900°С и переместили в зону, где нагрев осуществляли при 06 1 , Г от 900 до 1200°С в течение 3 ч. Восстановленные брикеты охладили в камере охлаждения за счет рецирку- лирующего восстановительного газа до 150-200 С и подали на разгрузку. Степень металлизации полученного продукта составила 98,2%, расход природного газа - 200 м /т, расход антрацитового штыба - 250 кг/т, количество остаточ ного углерода - 1,1%.

Пример 2. В условиях примера 1 брикеты покрыли слоем антрацитового штыба фракции - 5,65 + 5 мм. Степень металлизации полученного продукта составила 93,1%, количество остаточного углерода - 1,6%, расход природного газа - 200 м /т, расход антрацитового штыба - 258 кг/т.

Пример З.В условиях примера 1 брикеты покрыли слоем антрацита фракции - 12,5 + 10 мм. Степень металлизации полученного прод5гкта составила 94,9%, расход природного газа - 200 м /г, расход антрацита - 265 кг/т, количество остаточного углерода -1,9%.

Предложенньй способ получения ме- таллизованного продукта из кбнцентра- тов позволяет повысить эффективность производства путем снижения энергоемкости процесса на 10-15%.