Способ восстановительной плавки железных руд Советский патент 1989 года по МПК C21B13/00 

Изобретение относится к черной металлургии, к способам восстановительной плавки железных руд, при которых окись железа восстанавливается в жидком состоянии.

Цель изобретения - снижение затрат энергии.

На фиг. 1 дан барабанный плавильный реактор с перпендикулярной подачей дутья; на фиг. 2 - то же, с различным направлением дутья, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, с присоединенным вторым реактором, продольный разрез; на фиг. 4 - то же, с холодильной камерой для отходящего газа и циклоном.

Пример 1. Барабант,й плавильный реактор 1 вращается вокруг своей оси симметрии. Горячее дутье подается по трубопроводу 2 к двум фурмам 3 и 4. Дожигаемые газовые потоки направлены сверху на поверхность расплава. Первая реакционная зона образуется под фурмой 3, а вторая - под фурмой 4. Углеродсодержа- щие топлива, главным образом пылевидный уголь, подаются в расплав через форсунки 5. Возможны м другие виды угольных добавок, например посредством дутья. Измельченная руда подается по трубопроводу 6 и вдувается вместе с вторым дожигаемым газовым

С

с.

потоком через фурму 4. Движение газов в плавильном реакторе 1 показано стрелками. Обе реакционные зоны (фиг. 1) функционируют независимо од на от другой, т.е. раздельно по газовой фазе, так как струи дутья характеризуются высокой стабильностью. Оба потока дожигаемого газа можно направить противоположно друг другу в верхней области (фиг. 2). Форсунки при этом должны быть расположены таким образом, чтобы струи газа не пересекались в пространстве.

Вариант способа с плавильным реактором, первой реакционной зоной 7 и присоединенной второй реакционной зоной 8. представлен на фиг. 3. В этом случае жидкая фаза также находится в двух раздельных реакционных зонах. Отходящие газы из первой реакционной зоны 7 через отверстие 9 попадают в водоохлаждаемую вторую реакционную зону 8. В реакционной зоне 8 отходящие газы из плавильного реактора сжигаются с помощью двух потоков дош гаемого газа из форсунок 10, Одновременно руда, которая подается к форсункам 10 по трубопроводу 6j расплавляется и термически восстанавливается до FeO. Расплавленный вюстит по водоохлаждаемому желобу . 11 стекает в первую реакционную зону 7, т.е. в плавильный реактор. Следовательно, жидкий вюстит, не контактируя с огаеупорным материалом, добавляется к расплаву в первой реакционной зоне 7.

Отходящие газы из плавипьного реактора 1 проходят через вращающийся проход 12 и в присоединенной охлаждаемой камере 13 охлаждаются путем подачи известняка через отверстие 1А и измельченной руды через отверстие 15 (фиг. 4). При этом ука- занные порошкообразные субстанции одновременно захватывают содержащиеся в отходящем газе капли металла. Известняк и руду дпя охлаждения газов добавляют друг за другом. Благодаря этому нейтрализация известняка происходит быстро при высоких температурах и после этого нагревается руда. Порошкообразные вещества после охлаждения отделяются в горячем соетоянии в циклоне 16, а при необходимости смесь газа и твердого вещества можно предварительно охладить еще сильнее. Дпя этого можно добав0

0

5

0

5

0

5

0

5

лять рециркулирующий отходящий газ перед циклоном 10. Смесь из подогретой руды (около ) и известняка подается в этом случае из циклона 16 по трубопроводу 17 в поток дожигаемого газа,.выходящий из фурмы 4. Из плавильного реактора часть отходящих газов можно подавать по трубопроводу 18 к котлу-утилизатору, и эту часть отходящих газов, например, можно использовать для горячего дутья. . .

В плавильный реактор, аналогичный показанному на фиг. 4, для получения 1 т железа через донные форсунки 5 вдувают 550 кг газопламенного угля с 33% летучих компонентов и теплотворной способностью 7200 ккал/кг. Дпя дальнейшего способствования теплопередачи из потока дожигаемого газа в первой реакционной зоне между дополнительно около 5% общего количества руды подавать через форсун-г ки 5. Через фурму 3 подается 1800 м горячего дутья с температурой около 1200 С. В этом случае в первой реакционной зоне можно достигнуть степени дожигания 40%, т.е. отходящий газ, который выходит из первой реакционной зоны, имеет в среднем степень окисления 40%, Во второй реакционной зоне подается через фурму 4 еще 800 нм горячего дутья с той же температурой и, следовательно, в целом обеспечивается степень дожигания 80%. Вместе с этим потоком дожигаемого газа во вторую реакционную зону на поверхность ванны подают руду и известь, нагретые до температуры около 700°С. Образуется 2100 м отходящего газа с осязаемой теплоемкостью 1,3 ккал.и с химической, т.е. связанной, теплоемкостью 0,4 ккал. Этот отходящий газ сразу после прохождения вращающегося прохода 12 охлаждается путем подачи руды и всего количества известняка приблизительно 300 кг на 1 т железа. При этом средняя температура устанавливается на уровне около 1200 С. Дпя дальнейшего охлаждения до температуры непосредственно перед циклоном добавляют около 500 нм рецир.куляционного отходящего газа.

Пример 2. В протяженный барабанный плавильный реактор, имеющий длину 10 м и диаметр 6 м,, с огнеупорной футеровкой толщиной 60- см образуется около 50 т жидкого железа в 1 В первую реакционную зону в расплав железа подают предпочтительно через донные форсунки около 600 кг газопламенного угля на 1 т железа. Общее необходимое для сгорания углерода, количество кислорода вдувают через шесть форсунок свободной струей длиной около 5 м с равномерным распределением по поверхности ванны реак- ционной зоны. При этом для улучшения степени дожигания приблизительно 5% общего количества руды вводят под поверхность ванны в области первой реакционной зоны.

Отходящий газ на своем пути к выходу из плавильного реактора проходит вторую реакционную зону, в которой на ванну с помощью т.ой же технологии, что и в первой реакционной зоне, подают горячее дутье. Горячее дутье.смешивается с тонкоизмельченной рудой, которая в результате этого нагревается. Благодаря добавке руды и горячего воздуха в области поверхности ванны во второй реакционной зоне устанавливается повьшен- ное содержание окиси железа в шлаке по сравнению с первой реакционной зоной. Достигнутая степень дожига- ния во второй реакционной зоне составляет около 80% и 90% этого тепла, как и в первой реакционной зоне, передается в ванну. Для улучшения циркуляции ванны и связанного с этим улучшения теплопередачи из потока дожигаемого газа целесообразно под поверхность ванны в области второй реакционной зоны вводить инертный газ с угольной пылью или без нее. Способ существенно снижает затраты энергии.

Ф Ормула изобретения 1, Способ восстановительной плавки железньгх руд, включающий восста0

5

0

5

0

5

новление окисн железа п ;.:; ,,i;obi сос-- тоянии, подачу в расплав углеродсо-. держащих топлМв, дожигание образующихся реакционных газов, главным образом СО и Hj, для сохранения энергии, выравниваггадей тепловой баланс, отличающийся тем, чт5, с целью снижения затрат энергии, реакционные газы последовательно-дожигают по меньшей мере дважды в независимых одна от другой реакционных зонах.

2.Способ по п. 1 , о т л и ч а кг- щ и и с я тем, что в зоне высокого восстановительного потенциала осуществляют циркуляцию расплава.

3.Способ по по. 1 к 2 отличающийся тем, что многоступенчатое дожигание производят в одной или двух последовательно соединенных емкостях.

4.Способ по пп. 1-3, о т л и - чающий ся тем, что измельченную руду вводят во вторую или одну из последующих реакционных зон дожигания .

5.Способ по пп. 1- 4, о т л и - чающий ся тем, что, в первую зону дожигания с максимальным восстановите л ьнь1м потенциалом вводят уг- леродсодержащее топливо.

6.Способ по пп. i-5, о т л и .- чающий с я тем, что кислородсодержащее дутье подают наклонно к поверхности расплава.

40

7.Способ по пп. 1-6, о т л и - чающийся тем, что степень дожигания в первой зоне составляет 30- - 50%, а при повторном дожигании 60-100%.

8.Способ по пп. 1-7, о т л и.- чающий ся тем, что для дожига4g ния используют предварительно подогретый воздух.

Изобретение относится к черной металлургии, к способам восстановительной плавки железных руд, при которых окись железа восстанавливается в жидком состоянии. Цель изобретения - снижение затрат энергии. Способ осуществляется в вытянутой ванне расплава, куда подаются твердый углеродистый восстановитель и оксиды железа. Отходящие газы последовательно дожигаются по меньшей мере в двух независимых зонах или емкостях, в зоне высокого восстановительного потенциала осуществляют циркуляцию расплава, добавляют уголь, а в последующую зону могут добавлять руду. Дутье может подаваться наклонно, а дожигание осуществляют сначала на 30-50%, а затем на 60-100% предварительно подогретым воздухом. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

;. :

Фи2.1

фиг.З