Способ восстановления окисных и сульфидных руд Советский патент 1975 года по МПК C21B13/08 

с окисной рудой для обеспечения быстрого восстановления по меньшей мере части окисиой руды до низшего состояния окисления с сопутствующей повторной ориентацией молекул минерала и кислорода в твердом состоянии, увеличиваюшей плошадь поверхности и обеспечиваюш,ей непрерывное восстановление руды и риформинг топлива посредством непрерывного пиролиза топлива для получения углерода и водорода и горения топлива с кислородом из руды для получения окиси углерода. Таким образом, углерод, водород и окись углерода находятся в тесном контакте с молекулами окисной минеральной руды, что способствует быстрому предварительному восстановлению .окисной минеральной руды до металлической формы без жидкой фазы.

Последующие стадии включают в себя нриготовление из тонкоизмельченных частиц руды агломерат эв, сушку агломератов и предварительный их нагрев для получения проницаемого слоя.

После того, как агломераты приобретают достаточную прочность для выдерживания ударов при загрузке слоем, они укладываются и предварительно нагреваются до температуры 2000°F во вращающейся печи с отверстиями. Когда слой нагретых агломератов при TeiMnepaType 2000°F движется аксиально в печь, то отверстия, расположенные по периферии печи, устанавливаются под солем, и естественный газ, свободный от окислительных газов, проходит через отверстия в слой для начального и промежуточного контакта с нагретыми агломератами.

Соприкосновение топлива с агломератами окисной железной руды при такой высокой температуре заставляет часть топлива быстро пиролитически распадаться и крекироваться с образованием сильных восстановителей - углерода и вородода. Последние способствуют очень быстрому восстановлению по меньщей мере части железной руды до низшего состояния окисления с сопутствующей повторной ориентацией в твердом состоянии молекул железа и кислорода. Повторная ориентация молекул дает повышенную пористость, в результате чего большая площадь поверхности окисной железной руды испытывает действие сильных -восстановителей для дополнительного и непрерывного восстановления.

Часть пекрекированного топлива в слое быстро риформируется посредством непрерывного пиролиза (для образования углерода и водорода) и реакции с кислородом из руды (для получения окиси углерода). В результате образуется I дополнительное количество сильных восстановителей (на этой стадии процесса - углерод, водород и окись углерода).

Получение сильных восстановительных веществ и предварительное восстановление железной руды непосредственно до металлического железа происходят в слое агломератов, двил ущихся через печь до тех пор, пока не будет получено в металлической форме 90%

или более железа, содержащегося в агломе-. ратах. Затем агломераты разгружаются, например, в охлаждающее устройство с косвенным охлаждением, которое охлаждает их в

безокислительпой атмосфере для исключения повторного окислепия.

Важпьи отличительным нризнаком настоящего способа является то, что углеводородное топливо, например, метан, свободный от окислительпых газов, имеет начальный и промежуточный контакт с частицами руды в слое при температуре 2000°F при непрерывном восстановлении руды. Пиролиз метана представляет собой реакПИЮ термического разложения. Продукта1ми этой являются углерод и водород. Механизм термического разложения метана еще не достаточно понятен. Наиболее вероятны.ми представляются Cv eдyющиe стадии реакции:

а)СН4- СНз+Н(начало);

б)СНз+СН4- С2Нб+Н

(реакция роста цепи);

в)П+СН4 СНз+П2

(реакция роста цепи);

г)СНз- С+3/2Н2(окончание).

Степень разложения метана зависит от температуры: 1080°F - степень разложения достигает 53%, 1700°F -97%, 2150%F -99%.

Известно, что часть естественного топлива (метан) не разлагается и не крекируется до тех пор, пока не восстанавливается большая часть железной руды. Поэтому главное внимание всегда уделяли разложению и крекингу естественного газа для получения восстановителей в отдельном устройстве при применении никелевого катализатора. Эта трудность устранена в предлагаемом снособе. В результате степень разложения метана за единицу времени является функцией температуры:

-10%

(носле 1 сек)

-30

-65

-85

-95

По предлагаемому способу термическое (пиролитическое) разложение топлива происходит на месте, потому что топливо находится в тесном контакте с окисной рудой, предварительно нагретой до температуры 2000°F или

выше. Благодаря этому топливо быстро разлагается, и продукты разложения (углерод и водород) сразу вступают в реакцию с кислородом из минеральной окисной руды, восстанавливая последнюю, тогда как оставшаяся

часть метана продолжает пиролитическп разлагаться или расщепляться в реакции частичного горения, которая может быть представлена следующей схемой:

д) СП4+1/202- :+Н2

Образование указанных восстановителей, как подчеркивалось выше, способствует очень быстрому восстановлению ло меньшей мере части железной руды до низшего состояния окисления с сопутствующей повторной ориентацией атомов железа и кислорода в твердом состоянии. Повторная ориентация атомов образует значительную пористость, и большая плош.адь окисной железной руды подвергается действию сильных восстановителей для дополнительного непрерывного восстановления. Часть еш,е некрекированного толлива в слое быстро диссоциируется посредством непрерывного пиролиза в соответствии с реакциями а-г на углерод и водород. В результате взаимодействия с кислородом руды образуется окись углерода. Посредством реакции с газообразным кислородом, который .может присутствовать в

слое, в соответствии с реакцией д образуется дополнительное количество сильных восстановителей - углерод, водород и окись углерода.

Предмет изобретения

Способ восстановления окисных и сульфидных руд во вращающейся трубчатой печи,

включающий предварительный нагрев и последующую обработку руды продуктами пиролиза топлива, продуваемого через ее слой, п дожигание газообразных продуктов реакции в рабочем объеме печи над слоем материала,

отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности восстановления, руду перед продувкой углеводородным топливом нагревают до температуры 1922-2282°F.