Способ получения металлов и сплавов и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК C22B5/10 C22C33/00 

Изобретение относится к металлургии, конкретно к получению металлов

или металлических сплавов, преимущественно ферросплавов.

Цель изобретения расширение технологических возможностей.

Предлагаемый способ позволяет получить в реакторе для взаимодействия газов и расплава металлов металлы и металлические сплавы, в частности фер1 росплавы, такие как ферромарганец, феррохром и ферросилиций, из кускового окисного исходного материала, причем металл, i имеет такое высокое сродство к кислороду, что он реагирует с элементарным углеродом только выше 1000ЙС0

Согласно, предлагаемому способу пусковой окисный исходный материал под действием силы тяжести направляется через стационарный слой угля, состоящий из трех слоев (А, В, С), причем нижний слой А состоит из дегазированного угля и покрывает жидкий отстойник (отстой) из восстановленного металла и шпака, в средний слой В вводится кислород или газ, содержащий кислород, для получения горячего восстановительного газа, состоящего, в основном, из СО, ; в верхний слой С вводятся горючие газы из частичек угля и кислорода или содержащего кислород га за „

Применяется преимущественно куско вс л кислый исходный материал с величиной кусков мм, преимущественно 10-30 мм,

„ Целесообразно для образования стационарных слоев применять уголь с величиной кусков 1 мм, в частности ммв

По преимущественному варианту исполнения толщины среднего и верхнего стационарных слоев составляет 1-А м.

Из отходящего газа, проходящего через стационарные слои угля (восстановительные зоны), выделяются пылевидные частички угля, которые преимущественно а горячем состоянии вместе с кислородом или ю лородсодержащим газом подводятся к горелкам, направленным в верхний стационарный слой.

5

В качестве угля применяется преиму- щественно такой уголь, который после дегазации сохраняет свой кусковой характер (вид), так что при величине кусков 5°ЮО мм, преимущественно мм, после дегазации еще по меньр шей мере 50% полученного дегазированного угля имеет прежнюю величину зерен ( мм или мм), а остаток

0

5

5

0

5

0

существует в виде кусков более мелкой фракции.

Способ обеспечивает при сохранении всех преимуществ процесса восстановления в шахтных печах, где используется энергия ископаемых веществ, металлургическую реакцию в стационарном слое с элементарным1углеродом, которая нужна для восстановления окислов неблагородных металлов, а также хорошее разделение металла и шлака. Коксование или дегазация углей может осуществляться без образования смолы или других конденсированных соединений. Образованный при дегазации угля газ действует как дополнительное восстановительное средство к восстановительным газам, образованным из дегазируемого углк

Кроме того, восстановление окислов неблагородных элементов, например кремния хрома, марганца, может осуществляться без применения электрической энергии. Согласно предлагаемому способу энергия, необходимая для дегазации (коксования) угля, управляется простым образом, так как мелкие куски (меньше 5 мм) выносятся с горячими отходящими газами из реактора для взаимодействия газов с расплавом металлов, сепарируются, возвращаются в верхнюю зону, где происходит вдувание, в кислородсодержащий газ и с помощью кислородсодержащего газа окисляются, при этом освобождается тепло.

Характер разрушения зерен проверяется тем, что фракция из частиц от 16 до 20 мм подвергается дегазации в течение 1 ч в камере, нагретой до 1 00°С„ Объем камеры составляет 12 дм3. После охлаждения путем промывки холодным инертным газом определяется распределение кусков (по фракциям) .

На чертеже представлена схема реактора для взаимодействия газов с расплавом металла с присоединяемыми к нему дополнительными устройствами.

Устройство содержит реактор 1 шахтного типа, снабженный огнеупорной футеровкой 2, Зона, близкая к днищу реактора, служит для приема расплавленного жидкого металла 3 и расплавленного жидкого шлака 4. Реактор имеет выпускное отверстие 5 Для металла и отверстие 6 для выпуска шлака. В верхней части реактора предусмотрено

загрузочное отверстие 7 для подачи кускового угля и загрузочное отверстие 8 для кускового окисного исходного материала. Выше отстойника для жидких продуктов образован стационарный слой угля, состоящий из трех слоев: нижний слой А из дегазированного угля, над ним средний слой В, пронизываемый газом из дегазированного угля, а над ним слой С из кускового угля, пронизываемый газом.

В боковые стенки оеактора 1 встроены трубы 9 для вдувания кислорода или кислородсодержащих газов. Эти трубы расположены в пограничной зоне между стационарными слоями А и В.

В пограничной зоне между слоями В и С встроены горелки 10, в которые вводится смесь из пылевидных частиц угля и кислорода или Кислородсодержащих газов. От верхней части реактора 1 отходит отводящая магистраль 11, подводящая отходящие газы в циклон 12 для очистки горячих запыленных газов. Пылевидные частички угля, взвешенные в отходящем газе в виде суспензии, сепарируются в циклоне 12 и от разгрузочного конца циклона 12, в котором предусмотрено дозирующее устройство 13, подводятся по трубопроводу 14 к расположенным по ободу горелкам 10. К горелкам 10 ведет магистраль 15 для кислородсодержащих газов. С помощью дозирующего устройства 13 может регулироваться уровень заполнения циклона 12 и учитываться его сепарирующее действие. От верхней части циклон 12 отходящий газ отводится по магистрали 16,

Способ реализуется следующим образом.

Через загрузочные отверстия в - верхней части реактора совместно вво- дятся уголь и кусковой окисный исходный материал. Уголь в стационарном слое С дегазируется (коксуется). Необходимое для дегазации тепло поступает от горячих восстановительных га- з,ов, поднимающихся из стационарного слоя В, а таким образуется при сгорании частичек угля, сжигаемых с помощью кислородсодержащих газов в горелках 10. Толщина слоя С выбирается такой, что выходящий из слоя С газ имеет минимальную температуру (950°С) В результате смола и другие конденсируемые соединения крекируются, тем

10

7713

самым исключается забивание верхнего стационарного слоя С, Как показала практика, наиболее рациональная толщина слоя С 1-4 м. Толщина стационарного слоя В составляет таким 1-4 м.

Дегазированный в стационарном слое С уголь при падении вниз образует стационарный слой В.

Кусковой окисный исходный материал расплавляется в стационарном слое В и восстанавливается элемен тарным углеродом. Тепло, необходимое 15 для расплавления и восстановления, получается в результате газификации горячих дегазированных углей с помощью содержащих кислород газов, вводимых в реактор через вдувные труб- 20 ки 9. Возникающий в стационарном слое В расплавленный жидкий металл и расплавленные флюсы стекают вниз и собираются ниже стационарного слоя А и затем выпускаются из реактора.

25

Формула изобретения

1. Способ получения металлов или сплавов, преимущественно ферроспла- BOB, включающий восстановление окислов металлов фракцией 6-50 мм в восстановительной зоне, образуемой слоем угля, расположенным над жидким расплавом металла и шлака, и вдувание восстановительного газа через этот слой угля, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, кусковой оксидный материал подают сверху в восстановительную зону, состоящую из трех слоев угля (А, В, С), при этом нижний слой (А), покрывающий жидкий расплав металла и шлака, состоит из дегазированного угля, в средний слой (В) вдувают кислород или кислородсодержащий газ, а в верхний слой (С) вдувают горючую смесь из частиц угля и кислорода или кислородсодержащего газа.

2.Способ по п., отличающийся тем,, что для образования стационарных слоев угля (А, В, С) используют уголь фракцией 5-100 мм, преимущественно мм.

3.Способ попп.1 и 2, отли - чающийся тем, что толщины с среднего (В) и верхнего (С) слоев угля составляет 1-4 м.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к получению металлов или сплавов, преимущественно ферросплавов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей. По способу получают металлы или металлические сплавы, в особенности ферросплавы, путем восстановления окислов металлов в восстановительной зоне, образованной слоем угля, через который проходит восстановительный газ. Чтобы получить металлы, имеющие высокое средство к кислороду, кусковой оксидный исходный материал под действием силы тяжести направляется через слой угля, состоящий из трех стационарных слоев A, B, C, причем предусмотрен самый нижний слой A из дегазированного угля, закрывающего жидкий отстойник из восстановленного металла 3 и шлака 4. В средний слой B вводится кислород или содержащий кислород газ для получения горячего восстановительного газа, состоящий, в основном, из CO, а в самый верхний слой C вводятся горячие газы из частичек угля и кислорода или кислородсодержащего газа. Устройство для осуществления способа содержит реактор 1 шахтного типа, снабженный огнеупорной футеровкой 2. Зона, близкая к днищу реактора, служит для приема жидкого металла и шлака. В верхней части реактора имеется загрузочное отверстие 7 для подачи кускового угля и отверстие 8 для кускового оксидного материала. В боковые стенки реактора встроены трубы 9 для вдувания кислорода или кислородсодержащего газа. Эти трубы расположены в пограничной зоне между слоем A и слоем B. Между слоем B и слоем C встроены горелки 10, в которые вводится смесь из пылевидных частиц угля и кисловала. 1 табл.л.а.рубинован.а.цалихина628.54геевич+753841711 123007 москва11629.7.023.2581.325ова69.057.4:624.016.7.002.51.682.9ц