Способ получения металлизованных окатышей Советский патент 1990 года по МПК C23C8/20 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для науглероживания при металлизации железорудных окатышей.

Цель изобретения - увеличение степени использования природного газа, производительности печи металлизации.

Роль твердофазных процессов (химическая реакция, диффузия в твердых телах) в окислительно-восстановительных превращениях весьма существенна.

Практически для всех условий, начиная со степени превращения 50-60%, процессы в твердой фазе являются лимитирующими и скорость определяется внутренней диффузией. При протекании химических или структурных изменений в твердой фазе происходит перемещение атомов из нормальных узлов решетки в расположенную рядом вакансию, которые существуют в каждом кристалле при всех температурах, отличных от абсолютного нуля. Скорость диффузии атомов зависит от концентрации вакансий. Наложение акустического поля увеличивает количество вакансий в металлизованном окатыше или оксиде металла, увеличивая тем самым скорость диффузии углерода внутрь решет- ки и количество связанного в карбид железа углерода.

Наложение акустических колебаний способствует более полному разложению природного газа (или оксида углерода) на сажистый углерод, что дает большее количество сажистого углерода, оседающего на металлизованнсм окатыше, и образованию и растворению

Oi

00

Ъ&зА.

Ј

31

карбида железа в металлизованном ока тыше. Это способствует при плавке металлизованных окатышей в электропечи лучшему перемешиванию расплава за счет более интенсивного выгорания углерода. Акустические колебания в газовой фазе увеличивают скорость восстановления оксида железа„

П р и м е р Осуществляли науглероживание металлизованных окатышей Природным газом в акустическом поле. Церез навеску дробленного окатыша крупностью 0,,65 мм, массой 1,5 г

пропускали природный газ (97% метана) в количестве k,8 л/ч. Исследования проводили в интервале температур 750- 950°С, продолжительность опыта 20 мин. Накладываемые звуковые колебания имели частоту -(600 Гц и уровень звукового давления ЙО дБ. Количество присоединенного углерода определяли ве- JQ совым методом, химическим анализом - содержание общего и связанного углерода.

Результаты опытов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Продолжение табл. 3

Способ науглероживания металлизо- ванных окатышей озвученным природным газом промышлеино испытан на шахтной печи металлизации. Озвученный природный газ подавался в промежуточную зонушахгной пеми. Озвучивание природного газа проводилось расположенными по периметру печи тремя поочередно работающими (по 1 или 3 мин) акустическими стержнеструйными излучателям рассчитанными на расход природного газа до 1000 м3/ч и создающими уровень звукового давления 1 0-152 дБ в зависимости от количества подаваемого природного газа на них.

Установка акустических излучателе в трубе под углом 25-30° в промежуточной зоне шахтного реактора необходима для реализации предлагаемого способа направлением звуковой волны, генерируемой излучателями, на все сечение столба металлизованных окатышей, находящихся в шахтном реакторе, и предотвращения таким образом мертвых зон в центре печи.

Такое расположение акустических излучателей обеспечивает также равномерное распределение в печи науглероживающего газа.

Угол наклона акустических излучателей 25-30° предотвращает попадание окатышей в трубу, где установлены излучатели, во время работы и остановки реактора, так как угол естественного откоса металлизованных окатышей составляет 27°, а также торможение трубами схода слоя материала в реакторе.

При установке трубы с акустическими излучателями под углом 23-24° последняя забивалась окатышами и содер- жание углерода в металлизованном материале снизилось до 1,6%, при установке трубы с акустическими излучателями под углом 31-32° также наблю

5

0

5

далось снижение углерода в металлизованных окатышах до 1,97% за счет плохого науглероживания в средней части реактора. Установка акустических излучателей под углом более 25 и менее 30° обеспечивает стабильное среднее содержание углерода в металлизованных окатышах 2,25% (табл. 4). При

0 переработке железорудных окатышей одинакового состава достигнуто в среднем (табл. 4) увеличение общего углерода в металлизованных окатышах на 0,34% (относительно на 17,81).

5 Количество связанного углерода в металлизованных окатышах возросло на 17,2%. Производительность печи в среднем увеличилась на 1,4% (с 60,67 до 61,5 т/ч).

0 Полученные в печи металлизации металлизованные окатыши в последующем подвергались плавке в электропечи, где происходит довосстановление оксидов железа за счет подаваемого в печь восстановителя в виде кокса и углерода (в большей степени связанного) , содержащегося в металлизованных окатышах. За счет увеличения содержания углерода в металлизованном продукте на снижается расход кокса о

Присутствующий в металлизованных окатышах связанный углерод активнее (как восстановитель) углерода кокса. Процесс восстановления протекает по всему объему ванны, причем выделяющийся газообразный оксид углерода способствует лучшему перемешиванию (кипению) ванны, способствуя более

0 быстрому завершению реакций и сокращению длительности плавки. Практически установлено, что увеличение на 0,1% связанного углерода в металлизованных окатышах сокращает длительность плавки на 1 мин.

Таблица 4

5

50

15

Среднее 2,25 1,91

Формула изобретения

Изобретение предназначено для науглероживания металлизованных окатышей. Целью изобретения является увеличение степени использования природного газа, производительности печи металлизации. Способ включает науглероживание окатышей природным газом, которое осуществляют в акустическом поле, причем акустические колебания накладывают частотой 4-15 кГц с уровнем звукового давления 135-150 дБ. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1.Способ получения металлизован- ных окатышей, включающий науглероживание их природным газом, о т л и - чающий с я тем, что, с целью, увеличения степени использования природного газа, производительность

печи металлизации и эффективности дальнейшего переплава металла путем увеличения количества связанного углерода-, науглероживание проводят в акустическом поле.

2.Способ поп.1,отличающ и и с я тем, что акустические колебания накладывают частотой 4-15 кГц с уровнем звукового давления 135 - 150 дБ.