Способ производства железного порошка Советский патент 1979 года по МПК C21B13/00 

Изобретение относитея к черной металлургии, в частности к способам прямого восстановления рудных материалов.

Кроме черной металлургии изобретение может быть эффективно использовано также в атомной энергетике как средство ути.чизации тепла теплоносителя, охлаждающего атом шли реактор.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ восстановления рудно-тоиливных окомкованных материалов, содержан1их руду и восстановитель в стехиометрическом соотношении.

Процесс осупхествляется при нагреве материалов до 1340-1500°С 1.

Недостатком этого способа является окисление образующего материала при охлаждении на воздухе, а также необходимость работы при температуре 1300-1500° для обеспечения требуемой производительности. Работа при такой высокой температуре приводнт к усложнению оборудования и удорожанию процесса в связи с необходимостью иснользования охлаждения в инертном газе, а также пламенных печей, так как существующие (наиболее простые) открытые нечи

сопротивления не позволяют длительное время поддерживать температуру более 1100- 1200°. Кроме того, работа при температуре выше 1100° приводит к получению слипшихся комков железа, размол которых, например для магнитного отделения пустой породы (шлака) затруднен и требует значительного расхода энергии (до 4000 квт-час/т).

Известный способ не может быть использован и в процессах атомной энергетики, где температура теплоносителя на выходе из реактора не превышает пока 800° из-за низкой стойкости материалов в условиях интенсивного облучения и активации теплоносителя.

Целью изобретения является увеличение 5 стойкости оборудования и обеспечение возможности полезного использования вторичных тепловых ресурсов.

Для достижения поставленной цели предлагается способ, включающий окомкование и нагрев стехиометрической смеси рудных

0 материалов (концентратов) и углеродсодержащего восстановителя, например нолукокса бурых углей, с последующей переработкой продукта известными способами, согласно которому восстановление смеси проводят в вакууме под давлением 0,1 -10 мм рт. ст. при температуре 700-1100°, а охлаждение продуктов до температуры 500-600° - в безокислительной среде. Это позволяет увеличить ресурс оборудования, так как снижение рабочей температуры с 1340-1500° до 800-1100° увеличивает устойчивость материалов к окислению в 5-10 раз. Кроме того, указанная температура легко достигается в печах сопротивления. При температуре 1100° еще не происходит слипания частиц железа в крицу, в связи с чем облегчается размол продуктов восстановления в порошок для магнитной или иной сепарации пустой породы. Предлагаемый способ позволяет также использовать огромные вторичные тепловые ресурсы ядерных реакторов, охлаждаемых гелием. Пример. Рудно-топливные окатыши, содержащие 80 83% концентрата (68% Fe, остальное - восстановитель в виде молотого полукокса), непрерывно загружаются в теплообменник, нагреваемый теплоносителем, циркулирующим по змеевику, укрепленному на внешней стороне кожуха теплообменника. Температура теплоносителя на входе в теплообменник 900°, на выходе - 400- 500°. При нагреве окатышей протекает реакция:FoiOg + 3Qw - -2Реи -f ЗСОг) - Q В соответствии с принципом Ле-Шателье непрерывное удаление продукта реакции СО сдвигает реакцию вправо, в связи с чем восстановление начинается при температуре 600-700°. Экспертименты, выполненные на примере окислов хрома, подтвердили положение теории. Развитию реакции с высокой скоростью при,более низкой температуре способствует и изменение механизма восстановления, а также введение катализаторов, например хлористого натрия. Окатыши, загруженные в теплообменник, последовательно нагреваются при непрерывной откачке выделяющейся окиси углерода вакуумными насосами. Окись углерода, выбрасываемая насосом, может собираться и использоваться как энергоноситель. При восстановлении 1 т окатышей выделяется теплотворной способностью 3000 ккал/мз. Одновременно в теплообменнике в зависимости от его типа может находиться 1 - 100 т материала. Шихта нагревается в течение 60 мин. Охлаждение материала до 400-600° осуществляется в необогреваемой части теплообменника. Материал без нарушения вакуума (0,1 -10 M.V1. рт. ст.) непрерывно выбрасывается из теплообменника в атмосферу и направляется в вибромельницу непрерывного действия, а оттуда - на установку для отделения немагнитной фракции. Конечным продуктом является железный порошок, который перерабатывается известными способами порошковой металлургии. Выход железа составляет около 50% от веса окатышей. Помимо теплообменника процесс может осуществляться в электрических печах. Формула изобретения Способ производства железного порошка включающий окомкование стехиометрической смеси рудных материалов е восстановителе.м, ее восстановление, охлаждение, дробление и магнитную сепарацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости оборудования и обеспечения возможности полезного использования вторичных тепловых ресурсов, восстановление смеси проводят в вакуу.ме под давлением 0,1 - 10 мм, рт. ст. при температуре 700-1100°С, а охлаждение продуктов до температуры 500-600°С производят в безокислительной среде. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кожевников И. Ю., Бескоксовая металлургия железа. М., «Металлургия, 1970, с. 210-214.