Способ восстановительного обжига сидеритовой руды в шахтной печи Советский патент 1992 года по МПК C21B13/02 

Изобретение относится к способам подготовки железорудного сырья к металлургическому переделу и может быть использовано при проведении процесса обжига сидеритовой руды.

Целью изобретения является сокращение расхода топлива и повышение металлургической ценности готового продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно с пособу обжига сидеритовой руды в шахтной печи, включающему ее нагрев, безокислительный обжиг с получением продукта со степенью восстановления по кислороду до 20% и довосстановление смесью газов, содержащей восстановители (Н2, СО) и метан, довосстановление ведут в две стадии: вначале руду восстанавливают в проти- вотоке до рО2 50...55%. добавляя к перешедшему из нижней зоны металлизации восстановительному газу продукты неполного сгорания природного газа, сжигаемого с 0,40...0,42, а затем окончательное довосстановление ведут восстановительным газом в зоне металлизации в режиме прямотока, причем газ, участвующий в процессе довосстановления руды на первой стадии, используют в процессе обжига руды путем Дожигания газа в слое воздухом, подводимым через пиковые горелки на двух уровнях по высоте зоны обжига с а- 0,7...0,8 на нижнем уровне и с а 1,7...1,9 на верхнем уровне.

Разделение процесса довосстановления на две стадии позволит провести его без использования специальных конверсионных аппаратсв для получения восстановительного газа, т.к. восстановление высших оксидов железа, не требующее высокого

ч ел

сь

00

о ю

восстановительного потенциала, происходит в верхней зоне за счет смеси восстановительного газа нижней зоны и продуктов неполного сгорания, содержащей 35...40% Н2. 15..20% СО. 2...5% СН4. З5...40% N2, 2...5% НаО и СОа.

Полное использование химического тепла газа за счет его дожигания в верхней зоне позволит значительно сократить общий расход топлива.

Окончательное до восстановление, осуществляемой в зоне металлизации восстановительным газом с содержанием 30...35%

СН4 И 60...65% СО+Н2, ПОЗВОЛИТ ПОВЫСИТЬ

металлургическую ценность готового продукта.

Процессы нагрева, обжига и довосста- новления на первой стадии осуществляют в режиме противотока газа и материала. Про- тивоточчая схема движения в тепловом отношении является наиболее выгодной, так как обеспечивает минимальные потери тепла с уходящими газами. Для второй стадии процесса довосстановления предлагается прямоточная схема движения потоков газа и материала и при наличии перетока части восстановительного газа в верхнюю зону позволит исключить поступление с более низким восстановительным потенциалом продуктов сгорания природного газа в цикл окончательного восстановления, а также позволит создать оптимальный тепловой режим процесса окончательного довосстановления с минимальным расходом топлива.

Переток части восстановительного газа из цикла окончательного восстановления при смешении его с продуктами неполного сгорания природного газа в соотношении 1:(3...4} значительно повышает восстановительный потенциал смеси.

На чертеже представлена схема технической реализации способа восстановительного обжига сидэритовой руды в шахтной печи.

На схеме изображена шахтная печь 1 с циклонной горелкой 2 для получения продуктов неполного сгорания природного газа, аппараты сухой газоочистки (фильтры) 3, регенеративные воздухонагреватели 4, котлы-утилизаторы на колошниковом и горячем оборотном газе 5, скруббер-охладитель 6, труба Вентури 7, аппарат воздушного охлаждения 8, каппеуловитель 9, компрессор 10, смеситель 11, регенеративные газоподогреватели 12, пиковые горелки 13.

Способ осуществляется следующим образом.

В верхней части шахтной печи 1 сидери- товая руда нагревается до температуры

5

950°С, обжигается и восстанавливается до степени восстановления pQ2 - 50...55%. Процесс обжига проводится в атмосфере продуктов дожигания газа, поступающего

из зоны предварительного восстановления. Воздух подается через пиковые горелки 13, расположенные на двух уровнях по высоте зоны обжига: В нижней части зоны дожигание ведется с а- 0,7...0,8, а в верхней части

с а 1,7....1,9. В процессе безокислительного обжига получают продукт с ро2 20%. Далее обожженная руда восстанавливается до степени восстановления ро2 50...55% смесью газов, получаемых в циклонной горелке 2 и поступающих из зоны металлизации шахтной печи в соотношении (3..,4);1. Природный газ в циклонной горелке 2 сжигается с коэффициентом расхода возп духа а 0,4...0,42. Воздух перед подачей в горелку нагревается до 700°С в регенеративных воздухонагревателях 4.

Процессы нагрева, обжига и частичного восстановления сидеритовой руды в верх ней части шахтной печи осуществляется в противотоке газа и материала. Колошниковый газ отводится из печи с температурой 400...500°С, поступает в котел-утилизатор 5, проходит фильтры сухой газоочистки 3 и

0 сбрасывается в дымовую трубу.

Предварительно нагретая до 950°С и восстановленная до рО2 50...55% сидери- товая руда через разделительную зону поступает в зону металлизации, где в

5 прямотоке материала и газа, содержащего 60...65% восстановителей (СО+Н2) и 30...35% метана, проводится ее окончательное довосстановление до (рО2 90.,.95%. Расход водорода на процесс металлизации

0 в зоне компенсируется за сче г термокаталитического разложения природного газа на поверхности нагретой и частично металли- зованной руды. Металлическое железо, образующееся в процессе восстанопления,

5 является активным катализатором процесса разложения природного газа.

Газ из зоны металлизации и охлаждения с температурой 600-650°С поступает в газотрубный котел-утилизатор 5, далее в скруб0 бер-охладитель 6, где происходит его охлаждение и снижение запыленности. Более глубокая очистка оборотного газа от пыли осуществляется в трубе Вентури 7. Очищенный от пыли оборотный газ поступа5 ет в аппарат воздушного охлаждения 8, затем в каплеуловитель 9 и компремируется компрессором 10. Далее часть газа направляется а зону охлаждения шахтной печи, другая часть газа смешивается с природным газом в смесителе 11 и возвращается в зону

металлизации шахтной печи. Для обеспечения необходимого температурного режима зоны металлизации восстановительный газ перед подачей в печь нагревают в регенера- тивных газонагревателях 12 до 850°С. В этом случае количества теплоты от охлаждения материала с 950°С до 680°С достаточно для проведения эндотермических реакций восстановления оксида железа и разложения природного газа,

В нижней части шахтной печи (зона охлаждения) проводят охлаждение метал- лизоаанного продукта с 680 до 50°С в противотоке за счет подачи в зону очищенного и охлах денного оборотного газа.

Холодный металлизованный продукт с содержанием 1,4....1,5% углерода выгружается из печи и подается в отделение брикетирования. Брикетирование практически исключает возможность вторичного описа- ния и существенно улучшает транспортабельность готового продукта, Благодаря значительному (до 17-20 %) содержанию оксида магния металлизованные брикеты из сидеритовой руды можно использать в ка- честве природнолегированного сырья в доменном и конвертерном производстве.

Предлагаемый способ обжига сидеритовой руды обеспечивает снижение расхода природного газа по сравнению с известным на 10%, а повышение конечной степени восстановления с 84 ... 87% до 90 ... 95% улучшает металлургическую ценность готового продукта.

Формула изобретения Способ восстановительного обжига сидеритовой руды в шахтной печи, включающий ее нагрев, безокислительный обжиг с получением продукта со степенью восстановления до ро2 20% довосстановление смесью газов, содержащей восстановители (На, СО) и метан, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода топлива и повышения металлургической ценности готового продукта, довосстановление проводят в две стадии, на первой из которых осуществляют восстановление до 50- 55% в режиме противотока с восстановительным газом, к которому добавляют продукты сгорания природного газа, сжигаемого с коэффициентом избытка воздуха а 0,4-0,42, а вторую проводят восстановительным газом в режиме прямотока - причем и газ, участвовавший в довосстановлении на первой стадии, используют для обжига руды путем его дожигания в слое воздухом, подводимым через пиковые горелки на двух уровнях по высоте зоны обжига с расходами, соответствующими а - 0,7-0,8 и а 1,7-1,9 на нижнем и верхнем уровнях соответственно.

Сущность: процесс обжига сидеритовых руд в шахтных печах включает нагрев, безокислительный обжиг с получением продукта со степенью восстановления до рО2 - 20% и довосстановление до рО2 90- 95% смесью газов, содержащей восстановление до ро2 - 90-95% смесью газов, содержащей восстановителя (Н2+СО) и метан. Довосстановление ведут в две стадии: в начале руду восстанавливают в противотоке до 50-55%, добавляя к восстановительному газу продукты неполного сгорания природного газа, сжигаемого с коэффициентом избытка воздуха а- 0,4-0,42, а затем окончательно довосстанавливают восстановительным газом в режиме прямотока. При этом газ, участвовавший в довосстановле- нии на первой стадии, используют в процессе обжига руды путем дожигания его в слое воздухом, подводимым через пиковые горелки на двух уровнях по высоте зоны обжига с расходами, соответствующими а- 0,7-0,8 и а 1,7-1,9 на нижнем и верхнем уровнях соответственно. 1 ил.

ВозА

Х-.

рЈ| Природный газ

В дыновую mpyftf

803tfyx

7 7 7