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

-,

(Л

Изобретение относится к металлургии, конкретно к получению металлов или металлических сплавов, преимущественно ферросплавов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей. Чтобы получить металлы, имеющие высокое сродство к кислороду, слой угля образуется из трех стационарных слоев A, B C. Слой A состоит из дегазированного угля и располагается над жидким слоем восстановленного металла 3 и шлака 4. Далее, в средний слой B вводится кислород или содержащий кислород газ через трубы 8, чтобы получить горячительный восстановительный газ, а на некотором расстоянии над этим в средний слой B вводится мелкозернистый оксидный исходный материал через сопла 9. В самый верхний слой C через горелки 10 вводятся горючие газы из частичек угля и кислорода или содержащего кислород газа. Отходящие газы из реактора 1 через газоотвод 11 поступают в циклон 12 для очистки от пылевидных частиц угля. Последние из циклона 12 через дозирующее устройство 13 подводятся к горелкам 10. Из циклона 12 магистраль 16 ведет к другому циклону 17 для очистки горячих газов. С магистралью 16 через магистраль 18 соединен загрузочный бункер 19, содержащий мелкозернистый оксидный материал. Газ из магистрали 16 служит транспортирующей средой. Оксидный материал 20 и из нее по магистрали 21 подводится к соплам 9. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

15

20

%-

.

ы

3 4

Фиг.1

ется над жидким слоем восстановленно- го металла 3 и шпака 4. Далее в средний слой В вводится кислород или содержащий кислород газ через трубы 8, чтобы получить горячий восстановительный ras, а на некотором расстоянии над этим в средний слой Е вводится мелкозернистый оксидный исходный материал через сопла 9. В самый верхний «Q слой С через горелки 10 вводятся горючие газы из частичек угля и кислорода или содержащего кислород газа. Отходящие газы из реактора 1 через газоотвод 11 поступают в циклон 12 для jc

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к получению металлов или металлических сплавов, преимущественно ферросплавов.

Цель изобретения - расширение тех- нологьческих возможностей.

Изобретение дает возможность получить в реакторе металлы и металлические сплавы, в частности ферросплавы, как ферромаргане , феррохром и ферро- силиций, из кускового окисного исход- ного материала, причем металл имеет такое высокое сродство к кислороду, что он реагирует с элементарным углеродом только выше 1000°С,

Угольная постель (слой) образует- ся из трех стационарных11-слоев (А„ В, С), причем нижний слой (А) из дегазированного угля, покрывающий жидкий (отстой из восстановленного металла и шлака); в средний слой (В) вводится кислород или содержащий кяс- лородгаз, чтобы пол учить горячий восстановительный газ, состоящий, в основном, из СО, а на некотором расстоянии выше от места ввода газа в средний слой вводится мелкозернистый оки- сный исходный материал; в верхний слой (С) вводятся горючие газы из частиц угля и кислорода или содержащего кислород газа.

Применяется преимущественно мелкозернистый исходный материал с величиной зерен до 6 мм.

Целесообразно для образования ста- ционарных слоев применять уголь с величиной кусков 5-100 мм, в особенности 5-30 мм.

,очистки от пылевидных частиц угля. Последние из циклона 12 через дозирующее устройство 13 подводятся к горелкам 10, Из циклона 12 магистраль 16 ведет к другому циклону 17 для очистки горячих газов. С магистралью 16 через магистраль 18 соединен загрузочный бункер 19, содержащий мелкозернистый оксидный материал. Газ из магистрали 16 служит транспортирующей средой. Оксидный материал 20 и из нее по магистрали 21 подводится к соплам 9, 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

5

п3550

-°45

По преимущественному варианту толщина среднего и верхнего стационарного слоя 1-4 м..

Из отходящего газа, проходящего через восстановительную зону, выделяются пылевидные частицы угля преимущественно в горячем состоянии, вместе с кислородом или содержащим кислород газом подводятся к горелкам, направленным в верхний стационарный слой.

Освобожденный от частичек угля отходящий газ может применяться в качестве транспортирующей среды для мелкозернистого окисного материала.

В качестве угля применяется такой уголь, который после дегазации сохраняет кусковой характер, так что при применении кусков 5-100 мм, преимущественно 5-30 мм, после дегазации еще по меньшей мере 50% полученного дегазированного угля имеет прежнюю величину кусков (5-100 мм или 5-30 мм) р а остаток в виде кусков более мелкой фракции.

Способ сохраняет известные преимущества процесса восстановления в шахтных печах, где используется энергия ископаемых веществ - теплообмен в противотоке, металлургическая реакция в стационарном слое с элементарным углеродом, которая нужна для восстановления окислов неблагородных металлов, а также хорошее разделение металла и шлака. Коксование или дегазация угля может осуществляться без образования смолы или других конденсируемых соединений. Образованный при дегазации угля газ действует как дополнительное восстановительное средство к восстановительным газам, образованным из угля.

Окисный материал может предварительно восстанавливаться в предвос-/. становительной ступени, что рационально при получении ферросплавов, где часть исходного материала из окислов железа доступна для восстановления.

Преимущество способа заключается также в том, что восстановление таких окислов, как кремний, хром, марганец, может осуществляться без применения электрической энергии.

На фиг. 1 представлена установка для осуществления способа; на фиг. 2- профиль температур в реакторе.

Установка содержит реактор 1 шахтного типа, снабженный огнеупорной футеровкой 2. Зона днища реактора служит для приема расплавленного жидкого металла 3 и расплавленного жидкого шпака 4. Реактор имеет выпускное отверстие 5 для металла и 6 для шлака. В верхней части реактора предусмотрено загрузочное отверстие 7 для подачи кускового угля. Выше отстойника для жидких металла и шлака образован стационарный слой угля, состоящий из трех слоев: А - из дегазированного угля, через который не пропускаются газы, находящийся над ним слой В из дегазированного угля, пронизываемый газами и находящийся над ним, слой С, пронизываемый газами.

I

40

В боковых стенках реактора 1 выполнены отверстия для вдувания через трубы 8 кислорода или содержащего кислород газа. Эти трубы находятся в пограничной зоне между непроницаемыми газами стационарным слоем А и стационарным слоем В. На некотором расстоянии выше них, а именно в зоне от средней до верхней части стационарного

слоя В, выполнены отверстия для сопел, 45 через которые в средний слой В вдувается мелкозернистый окисный исходный

материал. В пограничной зоне между слоем В и слоем С выполнены отверстия для горелок 10, в которые вводится 50 смесь из пылевидных частиц угля и кислорода или содержащего кислород газа. От верхней части реактора 1 отходит газоотвод 11, подводящий отходя - щие газы к циклону 12 для очистки го- ее рячих газов. Пылевидные частички угля, взвешенные в виде суспензии в отходящем газе, сепарируются в циклоне 12 и от разгрузочного конца циклона.

35

0

0

5

0

5

0 е

в котором предусмотрено дозирующее устройство 13, подводятся магистралью 14 к горелкам 10. Через магистраль 15, ведущую к горелкам 10, подают газ, содержащий кислород. Дозирующим устройством 13 может регулироваться уровень наполнения циклона 12 и учитываться его сепарирующее действие.

От верхней части циклона 12 магистраль 16 ведет к другому циклону 17 для очистки горячих газов. С магистралью 16 через магистраль 18 соединен бункер 19, содержащий мелкозернистый 5 оксидный исходный материал. Газ из магистрали 16 служит транспортирующей средой. Из циклона 17 мелкозернистый оксидный исходный материал выносится в подающую магистраль 20 и из нее по магистрали 21 подводится к соплам 9 для вдувания.

От верхнего конца циклона 17 отходит магистраль 22, через которую отводится излишний отходящий газ. Он может охлаждаться и сжиматься и через магистраль 23 вдуваться в магистраль 21 в качестве транспортирующего средства.

Способ осуществляется следующим образом.

Загруженный в верхнюю часть реактора 1 уголь дегазируется в стационарном слое С. Необходимое для дегазации тепло, с одной стороны, доставляется горячими восстановительными газами, поднимающимися из стационарного слоя В, с другой стороны, это тепло получается за счет теплоты сгорания твердых частичек, сжигаемых в горелках 10 с помощью содержащего кислород газа. Вертикальная протяженность слоя С выбирается таким образом, что выходящий из слоя С газ имеет минимальную температуру 950°С, в результате гарантируется то, что смола и другие конденсируемые соединения крекируются, и исключается забивание стационарного слоя С. В практике оказалась рациональной толщина слоя С 1-4 м. Вертикальная протяженность 1-4 м оказалась также рациональной и для стационарного слоя В. Дегазированный в слое С. уголь при опускании образует внизу стационарный слой В.

0

5

Мелкозернистый окисный исходный материал предварительно восстанавливается горячим восстановительным газом и летучей пылью в дополнительном циклоне 17 и вновь сепарируется из

газа. Насыщение горячего восстановительного газа мелкозернистой содержащей уголь пылью может оказаться рациональным, так как уголь реагирует с С02, образованным при восстановлении, при образовании СО, благодаря чему сохраняется интенсивно восстанавливающий характер горячего газа (выходящего) из реактора 1, Мелкозернистый окисный исходный материал, отсепари- рованный после проведенного предварительного восстановления вместе с летучей пылью, расплавляется в слое В, и восстанавливается с помощью элемен- тарного углерода. Тепло, необходимое для расплавления и восстановления, обеспечивается за счет газификации горячего дегазифицированного угля с помощью содержащих кислород газов, подаваемых в реактор по трубам 8 для вдувания. Возникающий в стационарном слое В расплавленный жидкий металл и расплавленный жидкий шлак стекают вниз и ниже слоя А собираются и вы- . пускаются из реактора.

На фиг. 2 показан профиль температур по высоте реактора-1, причем на ординате нанесены параметры высоты, а на абсциссе температуры. Сплош- ная линия соответствует температурной кривой введенного угля, а штриховая линия температурной кривой обращающегося газа, Отмеченная высота 8 представляет собой обвод из труб 8 для вдувания, высота 9 представляет уровень сопел 9 для вдувания мелкозернистого окисного исходного материала (руды), высота 10 представляет возврат частичек угля с помощью горелок 10, высота 24 представляет верхнюю границу 24 стационарного слоя, а высота 11 представляет газоотвод 11 и загрузочное отверстие 7 для угля.

Формула изобретения

1, Способ получения металлов и сплавов, преимущественно ферросплавов включающий восстановление измельченно го оксидного материала в восстановительной зоне, содержащей уголь, вдувание в угольный слой кислорода или кислородсодержащего газа, сепарацию частиц угля из отходящих газов и по- дачу их с кислородом или кислородсодержащим газом в горелки, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, восстановительная зона по высоте состоит из трех стационарных слоев угля А, В, С, при этом кислород или кислородсодержащий газ вдувают на границе между нижним слоем А, состоящим из дегазированного угля, и средним слоем В, в который выше вдувают мелкозернистый оксидный материал, а в верхний слой угля (С) вводят горючую смесь из частиц угля и кислорода или кислородсодержащего газа.

6 мм,

а горелки расположены в боковой стенке реактора выше трубопроводов для вдувания оксидного материала.

для предварительного нагрева оксидного материала, разгрузочный конец ко-- торого соединен с трубопроводом для вдувания оксидного материала в реактор.

т

woo

2000

Фиг.2