Способ получения расплавленных железосодержащих материалов из тонкоизмельченной руды и устройство для его осуществления - SU1674694A3
Код документа: SU1674694A3
Чертежи
Описание
чих процессов (выше температур, при которых частицы слипаются) можно достичь при применении печи с вращающимся подом для прямого восстановления или предварительного восстановления, так как частицы на вращающемся поде не находятся в тесном контакте, особенно если толщина слоя составляет одну или две высоты исходных частиц.
Верхний слой частиц недостаточно тяжел , чтобы вызвать слипание частиц верхнего слоя с частицами нижнего слоя.
Для работы печи с вращающимся подом нужен газ содержащий высокий процент восстановителей (СО + N2). Такой газ обычно называют высококачественным. Качество определяют как отношение восстанавливающих агентов (СО + Н2) к окисляющим агентам (COz 4 H20) в газе. Обычно работа печи с вращающимся подом требует высококачественного газа. Однако согласно предлагаемому способу нет необходимости в таком высококачественном газе , так как вобстановитель, твердый углеводсодержащий восстановитель содержится в материале, который был восстанов- лен в печи с вращающимся подом. Качество г,за около 2,4 вполне достаточно для предотвращения повторного окисления восстановленного железа в печи с вращающимся подом, так как такой газ находится п равно весии с чугуном при 1200°С. Восстановление окиси железа в печи с вращающимся годом происходит очень быстро, так как имеются очэнь высокие температуры и тесный контакт окиси железа с твердым восстановителем на поде печи.
Если печи с вращающимся подом восстанавливают более одного слоя частиц, тогда наблюдается заметная разница в восстановлении между слоями.
Самый верхний слой первым достигает температуры, при которой идет восстановление и соответственно, высокой степени металлизации за короткий промежуток времени .
Нижние слои, которые экранированы от непосредственного термооблучения, требуют более длительного времени для достижения рабочих температур, поэтому им необходимо больше времени для достижения нужной степени металлизации. Длительность промежутка времени после того, как вер :ние слои достигают нужной степени металлизации, и пока нижние слои уве- личивают металлизацию является критическим временем для самого верхнего слоя, если печные газы окисляют до железа . Это вызывает потери металлизации самого верхнего слоя, тогда как нижние
слои восстанавливаются. Чтобы предотвратить эти потери в металлизации самых верхних слоев, печь с вращающимся подом должна работать на форсунках, которые
приспособлены для эффективной работы для подачи газа, находящегося в равновесии с металлическим железом. Получить такой газ чрезвычайно трудно, используя горелки, работающие на угле. Однако такую
0 атмосферу можно легко получить с горелками , работающими на газообразном или жидком топливе и предварительно подогретым воздухом. Использование отходящих газов из плавильной печи с восстановитель5 ной атмосферой позволяет устранить указанные трудности и дает возможность работать печам с вращающимся подом на 100%-ном отходящем газе без потребности в дополнительных количествах газообраз 0 ного или жидкого топлива.
На фиг. 1 представлена технологическая схема предлагаемого способа, на которой показано оборудование для его осуществления и его основное расположе5 ние; на фиг. 2 - основные узлы оборудования с ихпредпочтительным ргсположен ем, Р ФТИКЗЛЬНЫЙ разрез; на фиг. 3 - схематическая диаграмма, на которой более подробно изображена печь с вра0 дающимся подом вместе с плавильной печью с восстановительной атмосферой, работающая по предлагаемому способу.
Железная руда из бункера 1, угольная мелочь из бункера и связующее из бункера
5 3 подаются по конвейеру 4 в смеситель 5, затем в устройство 6 дня окатывания руды (например басейн для окаливания или тарельчатый окомковагель), Уплотненные окатыши подают по конвейеру 7 в печь с
0 вращающимся подом 8 и рассыпают на движущийся под 9 с помощью любого распределяющего устройства. Предварительно восстановленные окатыши поступают из печи с вращающимся подом 8 в плавильную
5 печь 10 через завалочный желоб 11 или любое другое устройство для загрузки. Предва- рительно восстановленные окатыши попадают в ванну 12 расплавленного металла . Плавильная печь с восстановительной
0 атмосферой имеет одно или несколько донных отверстий 13 для донной продувки кислорода и конкретного углеродсодержащего топлива, например угольной мелочи из бункера 14.
5 Газ-носитель, например азот или охлажденный отходящий газ из плавильной печи с восстановительной атмосферой из источника перемещает частицы угля по трубопроводу 15 через фурмы 16 в ванну. Кислородом из источника 17 по трубопроводу 18 продувают в ванну по отдельному комплекту фурм. Плавильная печь с восстановительной атмосферой снабжена отверстием 19 для выпуска горячего металла и шлаковой леткой 20.
Если кислород подают снизу ванны, необходимо предусмотреть отверстие 21 для впуска кислорода в верхней части плавильной печи с восстановительной атмосферой для обеспечения подачи остального кислорода , необходимого для завершения реакции с углеродом в ванне. Отверстие 21 направлено вниз для того, чтобы поток отражался от ванны, а также для усиления циркуляции в ванне и обеспечения лучшего контакта кислорода с углеродом, содержащимся в ванне для обеспечения завершения реакции углерода. На 100 ч.кислорода, вводимого ниже поверхности ванны, следует вводить через отверстие 21 для последующего сгорания 15-30 ч.кислорода.
В другом варианте предварительно нагретый воздух можно использовать для обеспечения кислорода в реакции с углеродом . Воздух подают только над поверхностью ванны через отверстие 21. В этом случае нет необходимости вводить ниже поверхности ванны кислород ни в каком виде.
Газоотвод 22 закрывает верхнюю часть плавильной печи 10 и соединяется с отверстиями 23 печи с вращающимся подом подачи газа для горения внутри печи с вращающимся подом 8.
Осушитель 24 можно расположить между гранулятором и печью с вращающимся подом (в случае необходимости) для обеспечения сушки окатышей, в которых содержание влаги превосходит норму.
Газ, отходящий из печи с вращающимся подом, можно пропустить через теплообменник 25 для предварительного нагрева воздуха для сгорания из источника 26, поступающего в печь с вращающимся подом, или через теплообменник 27 для предварительного нагрева воздуха для горения из источника 28, поступающего в плавильную печь с восстановительной атмосферой, или через оба, как показано на фиг. 1. Отходящие газы 29 из печи с вращающимся подом и/или отходящие газы из плавильной печи с восстановительной атмосферой 30 можно использовать для дополнительного нагрева локальных участков, например, сушилки 24.
При работе окись железа или железную руду в виде рудной мелочи или концентрата подают из бункера 1 в смеситель 5 вместе с мелкоизмельченным твердым восстанавливающим агентом из бункера 2 до получения смеси. В качестве твердого восстанавливающего агента можно использовать уголь.
коксовую мелочь, древесно-угольную мелочь или другой углеродсодержащий материал .
К смеси можно добавить вспомогатель- ные агенты, такие как связующие агенты и агенты, удаляющие серу из бункера 3, наряду с добавлением нужного количества влаги. Такие добавки включают известь и бентонит или другие подходящие связующие.
0 Известь действует как удаляющий серу агент в плавильной печи. Бентонит действует как связующее. В смеситель 5 следует добавлять достаточное количество.извести для поддержания степени основности, по
5 крайней мере 1,5. Затем полученную смесь подают из смесителя 5 в такое устройство для получения агломерата как, например, гранулятор 6. Сырые или влажные окатыши, полученные в устройстве 6 для получения
0 окатышей, можно высушить в сушилке 24 или их можно подать в обход сушилки непосредственно в печь с вращающимся подом 8 по контейнеру 7.
Если для получения агломерата исполь5 зуют материалы, содержащие большое количество шлама, агломерат следует высушить, прежде чем подавать в печь с вращающимся подом для того, чтобы предотвратить рассыпание, так как мелким час0 тицам труднее проникнуть сквозь слой шлама в плавильной печи. Сушилка 24 является полностью произвольным устройством . Если высушенный агломерат подают в один слой в печь с вращающимся подом,
5 происходит испарение угля и восстановление окиси железа до более чем 90%-ной металлизации за промежуток времени около 8-15 мин при температуре в зоне восстановления между 1260 и 1370°С. Отходящие
0 газы из плавильной печи с восстановительной атмосферой (SRV) обеспечивают как термическую, так и химическую теплоту для сгорания в печи с вращающимся подом. Восстановитель уже присутствует в окаты5 шах или агломерате в виде мелких частиц угля, поэтому нет необходимости в повышении качества отходящего газа, что необходимо при использовании шахтных печей или печей с псевдоожиженным слоем.
0 Печи с вращающимся подом часто характеризуют как печи, имеющие несколько рабочих зон. На фиг. 3 стрелка показывает направление движения пода 9. Зона А первая зона обычно характеризуется как зона
5 сушки/испарения, зона В - как зона нагрева , а зона С - как зона восстановления. Средства 31 нагрева в зоне восстановления расположены с внешней и внутренней сторон вращающейся подовой печи. Перегородка разделяет зоны А и С для
предотвращения перемешивания газов между ними. Граница попадает на под 9 в зоне А с конвейера 7. Отходящие газы SRV по линии газоотвода 22 попадают в печь с вращающимся подом через впусные отверстия 23 при температуре около 1250- 1370°С для достижения степени м-зталлизации по крайней мере 90%
Горячие предварительно восстановленные окатыши, металлизированные более чем на 90% при температуре выше 1090°С, подают в плавильную печь с восстановительной атмосферой, в которой агломерат плавится, образуя ванну расплавленного металла под слоем шлака Расплавленный металл сливают через отверстие 19 для выпуска металла, а шлак удаляют через шлаковую летку 20 Агломерат содержит некоторое количество остаточного углерода , который доступен для окончательного восстановления в плавильной печи, нагрет до высокой температуры и равномерно пергирован Так как агломерат содержит углерод и подается в плавильную печь при столь высокой температуре расход энергии на тонну горячего металла снижаетст по сравнению с извест ными процессами пс i- учения чугуит
Уголь, используемый для аглом ртции ь предлагаемом способе, должен бьмь мелко измельче1-1 предварительно размолтг Д- агломерации с грачуляторе размео ьоех угольных частичек долхен быть менее 100 мкг-1. Для агломерации брикетированием рлз-иер частиц допжен быть менее 1 мм. УГОГЬ, который подают п плавильную печь с ЗОССТРНОВИТ ТЦН JH атмосфеоой через фурмы , должен быть тсчко измельчен, предпочтительно размер чсе его частиц должен быть менее 1 мм
Способ включает смешивание измельченной окиси железа с твердым углеродсо- держащим восстанавливающим агентам до получения смеси, агломерации CMt-си, подачу агломерата в печь с вращающимся подом до получения тонкого слоя агломерате высотой от одного до трех слоев, нагрев w юя агломррла до температуоы 1090 1370°С в течение мин предпочгитель но 10-30 мин для осуществления сушки, нагрева и предварительного восстановления по крайней мере 50%-ного удэте- ния горячего восстановленного ргло ератч из Пчгчи с вращающимся подом и полами сгго в плавильную печь, где он плячитсч и вое станавливается до получения оасплэвггп - ного чугуна, который татем удс лыот из плавильной печи, подачи угольной мг очи и кислорода в плавильную печь поверхности взмчы pacri тавленно. и металла э качестве реагентов, удаления отходящих га- зоо из плавильной печи и сжигания удаленных отходящих газов как топлива в печи с вращающимся подом
Согласно другому варианту предлагаемого способа предварительно нагретый воздух подают в плавипьную печь с восстановленной атмосферой над ванной и направление потока воздуха таково, чтобы он
попадал на поверхность ванны. В этом ва рчанте ниже поверхносту) ванно: уже не инжектируют ни кислород, ни воздух, ни ппедварительно подогретый, ни при комнатной температуре. Единственным газом,
который подают ниже поверхности, яапяет СР газ-носитель несущий угольной мелочи.
Е таблице приведены типичные рабочие параметры способа в различных условиях
Таким образом, д.энное изобретете позволяет снизить энергетические затраты па тонну горячего металла и размер плавильной печи при заданной производительности
Формула изобретения
1. Способ получения расплавленных железосодержащих материалов /з тонкоизмельченной руды, включающий смешивание гонкоизмель виной руды, угля v
связующего их гранулров ние, предаари тег-ыюе О хтановпение и пос тедующее до- Босстачовление с расплавтснием использование полученных в процессе рас- чпзвления газов на стадии предварительного восстановления .- качес;ве топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергетических затрат, предварительное восстановление осуществляют во
вращающейся подовой печи, температуру за.иужаемыч в плавиль ый а. регат гранул поддерживают по меньшей мере 1000°С, г,ри этом них,е жидкой ванны в плавильный агрегат подают мелкоизмелэченный уголь
2. Способ по п 1, отличающийся
тем что мелкоизмельченный «толь заменяют частично или полностью на коксовую ме- лог( И):И мелочь древеснс.о угля.
3Сгсооб пс п.1, о т л и ч а ю щ и и с я те.-1 что дополнительно ниже поверхности
жи ,кои аанны подают кислород.
4Способ по н.З, отличающийся IPM что дополнительно на поверхность
v г. Т.КОЙ ванны подают ьислород.
5. Способ по п.4, отличающийся тем из каждые 100 чагтс : киспрода, i глчс-нгго ниже чскти жидкой ван- н, подают 1 ЧО чд.лей кислорода мз
Г|Г РХЧОСТЬ ЖИДКО/
6.Способ по п.1, отличающийся тем, что выше поверхности жидкой ванны подают воздух.
7.Способ по п.6, отличающийся тем, что подаваемый выше поверхности жидкой ванны воздух предварительно нагревают .
8.Способ по п.1,отличающийся тем. что для усиления горения во вращающуюся подовую печь подают воздух горения .
9.Способ по п.8, отличающийся тем, что воздух горения предварительно нагревают .
Ю. Способ по п.1,отличающийся тем, что размер частиц угля устанавливают
ОТ 1C МКМ ДО 1 ММ.
11.Способ по п.1,отличающийся тем, что измельченное углеродсодержащее топливо подают через донное отверстие плавильного агрегата.
12.Устройство для получения расплавленных железосодержащих материалов из тонкоизмельченной руды, содержащее пла0
5
0
5
вильную печь и соединенную с ней посредством перегрузочного узла печь предварительного восстановления со средствами нагрева и восстановления, средства для смешивания мелкоизмельченной руды, угля и связующего и средства для окомкования и подачи их в печь предварительного восстановления , трубопровод для удаления отходящих газов из плавильной печи и подачи их в печь предварительного восстановления, отличающееся тем, что устройство снабжено средствами для подачи тонкоизмельченного углеродсодержащего материала в донную часть плавильной печи, а печь предварительного восстановления выполнена в виде печи с вращающимся подом с секциями сушки, нагрева и восстановления, при этом трубопровод для удаления отходящего газа из плавильной печи соединен с секцией восстановления, при этом средства для нагрева в секции нагрева расположены с внешней стороны, а в секции восстановления - как с внутренней, так и внешней стороны .
Г/l LZJ LO
Реферат
Изобретение относится к области производства расплавленных железосодержащих материалов и тонкоизмельченных руд. Целью изобретения является повышение производительности и снижение энергетических затрат. Изобретение характеризуется тем, что включает стадии смешивания мелочи окиси железа или железных руд с тонкоизмельченным углем и связующим до получения смеси, гранулирование полученной смеси компактированием, окатыванием или брикетированием смеси, подачу окатышей в печь с вращающимся подом для предварительного восстановления железа, подачу предварительно восстановленных окатышей в плавильную печь с восстановительной атмосферой в качестве металлической составляющей загрузки, подачу измельченного углеродсодержащего топлива и кислорода в плавильную печь с восстановительной атмосферой через донную часть печи для реакции с расплавом или ванной в печи, восстановление железа до элементарного железа и образование отходящих газов, содержащих CO и H2, подачу отходящих газов в печь с вращающимся подом в качестве технологического газа для предварительного восстановления в ней окатышей, и удаление горячего металла из плавильной печи с восстановительной атмосферой. Предварительно восстановленные окатыши выгружают из печи с вращающимся подом при температуре, по крайней мере, 1000°С в плавильную печь с восстановительной атмосферой для получения продукции - расплавленного чугуна. 2 с.п. ф-лы, 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Формула
