Способ восстановления окиси металла

 

1. СПОСОБ ВОССТДНОВЛЕШЙ ОКИСИ МЕТАЛЛА, включакяаий загрузку ;окисного и углеродистого материалов, ввод кислородсодержащего и очищенного от двуокиси углерода и воды отходящего ;газа, разгрузку готового продукта и возврат в реактор уловленной пыли, отличающийся feMi, что,, с целью повышения эффективЙости процесса, часть отходящего газа перед его охлаждением насыщают водой в вхща перегретого пара и пропускают через спой железоокисного и/или углеродистого материала. 2. Способ по П.1, о т л и ч а ю fH и q. я тем, что количество воды йаийапейтно количеству окиси углерода преобразованию в дву .okfecb углерода а реакцию взаимодейcTBtrk с л влеэЬокисным и/или углвродисгияМ /материалом осуществляют при ,400-800 0,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H flATEHTY

3i р

1 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬП ИИ (21) 2199171/22-02 (22) 12.12.75 31) 7415578/9 (32) 12.12.74 (33) Швеция (46) 23.07.83. Вюл. М 27 (72) Бьерн Виделл (Швеция) (71) ACEA Актиеболаг (Швеция) (53) бб9, 181. 422 (088. 8 ) (56) 1. Князев в.Ф. и др. Бескоксовая металлургия железа. М; Ме таллурги-здат, 1972, с. 69-70. (54)(57) 1. СПОСОВ ВОССТАНОВЛЕНЙ

ОКИСИ МЕТАЛЛА, включающий загрузку окисного н углеродистого материалов, ввод кислородсодержащего и очищенного от двуокиси углерода и воды отхо„„SU„„) А

ЗСИ) С 21 В 13

1I

j .а ф1-- С дящего;газа, разгрузку готового продукта и возврат в реактор уловленной пыли, о т л и ч а в шийся

Феи -что, с. целью повышения эФфективйости процесса, часть отходящего газа перед его охлаждением насыщают водой в виде перегретого пара и пропус» кает через слой иелезоокисного и/или углеродистого материала.

2. Способ по п.1, о т л н ч а в, Щ и й.с я тем, что количество воды вквивалеИтйо количеству окиси углерода, и>длеикащему преобразованию в дву- .окись углерода, а реакцию взаимодействия с железоомисным и/или угwеpо дистым материалом осуцествлают при . 400-800е С

1031410

Изобретение относится к прямому восстановлению материала, содержащего окись металла, например железной руды, который может проводиться на материале в мелкодиспергиронанной твердой форме в присутствии углеродис-5 того материала, например угля, к которому подаются кислород и воздух.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ восста- 10 новления окиси железа, включающий за грузку окисного и углеродистого материалов, ввод кислородсодержащего и очищенного от двуокиси углерода и воды отходящего газа, разгрузку готово-f$ го продукта и возврат в реактор уловленной пыли 1 3.

Удаляемые газы содержат восстанавливающие вещества, такие как СО и Н2, окисленные вещества, такие как СО> и Н О. Газы также содержат азот, если в реактор подавался воздух. Для того, чтобы использовать восстанавливающие вещества иэ этих газов, содержимое окисленных веществ должно быть удале- но промывочным аппаратом, а остаток газов должен быть возвращен в реактор. В сняэи с промывкой гаэ должен быть охлажден до температуры, близкой к комнатной, а затем должен быть. нагрет до температуры, примерно равной той, которая имеется в реакторе восстановления. Промывочный аппарат для этой цели с дополнительными устройствами для охлаждения и нагрева становится весьма громоздким.

Цель изобретения - повышение эф° Аективности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу восста> новления окиси металла, включающему 4О загрузку окисного и углеродистого материалов, ввод кислородсодержащего и очищенного от двуокиси углерода и воды отходящего газа, разгрузку готового продукта и возврат в ре- А5 актор уловленной пыли, часть отходящего газа перед его охлаждением на.сыщают водой в виде перегретого пара и пропускают через слой железоокисного и/или углеродистого материала.

Количестно воды эквивалентно количеству окиси углерода, подлежащему преобразованию в двуокись углерода, а реакцию взаимодействия с железоокисным и/или углеродистым материалом осуществляют при 400-800 C.

На фиг.1 и 2 схематически изображены устройства для осуществления способа.

Устройство (фиг.1 ) содержит ре- 60 актор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, т ° е. изображен реактор

-с псевдоожиженным слоем с рециклированием материала от разделяющего устройства, котоРое но много раз 65 больше, чем чистый поток твердого материала через слой. Реактор имеет реакционную камеру 1 и разделяющее устройство н виде двух циклонон 2 и

3 с возвратными трубами 4 и 5. Цирку.— ляция псевдоожиженного слоя поддерживается путем подведения к реакционной камере потока мелкодиспергиронанного материала, содержащего окись железа, например н виде концентрата железной руды или кальциниронанных пиритон, имеющих размер частиц до

1 мм, потока мелкодиспергированного твердого углеродистого материала, например в виде коксовой мелочи, антрацитовой мелочи или угольной мело- чи с раэмером частиц, меньшим чем

3 мм, который может быть заменен на жидкий углеродистый материал например нефть, потока газа, содержащего молекулярный кислород, например воздух, и потока псендоожижающего газа. Материал, содержащий окись железа, и углеродистый материал подаются как смесь н одном потоке б. Подаваемое количество углеродистого материала может составлять половину подаваемого количества материала, содержащего окись железа. Газовый поток 7 содержит молекулярный кислород, н данном примере воздух, а поток для псевдоожижения обозначен 8. Материал, содержащий окись железа, углеродистый материал, газовый поток -7, содержащий молекулярный кислород, подаются в более высокую точку в реакционной камере, в то время как псевдоожижающий поток 8 подается на дно реакционной камеры. Кислород вызывает частичное сжигание углеродистого материала, что приводит к поддержанию температуры в реакционной камере на уровне 700-1100 С. При этом также возможно коксование и дегазация углеродистого материала, так же как восстановление двуокиси углерода и ноды, образованной но время сжигания, в моноокись углерода и водород, указанные последними вещества способствуют восстановлению материала,содержащего окись железа. Твердый материал н слое и образованные газы разделяются н циклонах 2 и 3. Газы выводятся через трубы 9 и 10, в то время как твердый материал возвращается к реакционной камере через возвратные трубы 4 и 5 соответственно, причем разгрузочные концы их находятся вблизи от отверстия подачи воздуха в реакционную камеру. Предварительно восстановленный материал выводится в поток 11 иэ дна реакционной камеры, а затем проходит на окончательное восстановление, например в электрической печи, при температуре, превышающей температуру плавления железа, Давление в реакторе с псевдо-ожиженным слоем поддерживается 1-25 ат.

1031410

Газовая смесь, выгружаемая из реактора с псевдоожиженныи слоем, содержит моноокись углерода, водород, двуокись углерода, воду и азот, т.е. как восстанавливающие, так и окисля- ющие вещества. Частичный поток 9 5 возвращается к реакционной камере необразованным, в то время как другой частичный поток 10 подвергается обработке для превращения моноокиси углерода в двуокись углерода с одно- 10 временным образованием водорода и с последующим удалением двуокиси угле.рода из этого частичного потока.

Поток 12 водяного пара и поток

13 материала, содержащего окись желе- 5 за и/или углеродистого материала, . и/или келезосодержащий материал, подаются к частичному потоку 10. Частичный поток 10 сподаваемыми материалами, во-первых, проходит через трубу Вентури 14, а оттуда через связь 15 к циклону 16, где твердый материал отделяется и возвращается к реакционной камере 1 реактора с псевдоожиженным слоем вдоль связи 17, в то время как гаэ выводится в виде по- 2 тока 18. После контакта между газовой смесью из реактора водяного пара и подаваемого твердого материала при поддержании температуры 800 С моноокись углерода реагирует с водяным 30 паром с образованием двуокиси углерода и водорода. Количество подаваемого водяного пара достаточно для создания такого количества двуокиси углерода в потоке 18, которое было 35 бы по крайней мере равно количеству двуокиси углербда в обоих газовых потоках 10 и 9. После охлаждения га за в теплообменннке 19 двуокись углерода вьмывается в промывочном an- 40 парате 20, к которому может добавляться карбонат калия из соединения

21. Бикарбонат калия отделяется из аппарата 20 через соединение 22 и может быть регенерирован в карбонат калия в устройстве 23 посредством обработки с водяным паром, который подается в нижней части 24 устройства. СМесь двуокиси углерода и водяного пара затем раэгружается в верхней части 25 устройства. Газ 26, разгружа5 емый из устройства 20, освобождается от воды в охладителе 27. После прохождения устройства 27 газовый поток

28 содержит по сравнению с газом

10, выгружаемым из реактора, сильно 55 уменьшенное количество моноокиси, углерода и двуокиси углерода и силь.но увеличенное количество водорода.

Затем газ нагревается в теплообменнике 19 перед соединением газового потока 9 с газовым потоком 8. Газовый поток 8 вдувается после увеличения давления в устройстве 29 в дно реакционной камеры 1 реактора с псевдоожиженным слоем через отверстие 30, расположенное в нем. Газ таким образом служит в качестве псевдоожижающего газа и в то же время вследствие своего состава служит также восстанавливающим газом. Для того, чтобы предотвратить накопление в системе газообразного азота, который попадает в реактор, когда используется воздух для подачи кислорода, выведение газа должно осуществляться двумя частичными .потоками. Это может быть осуществлено посредством использования трубы 31, снабженной клапаном 32. Одновременно с газообразным азотом другие газы тоже выводятся с частичными потоками до определенной степени. Ионоокись углерода и газообраз.ный водород, выводимые через трубу

31, могут быть использованы посредством сжигания в паровом котле.

Устройство (фиг.2 ) содержит только один циклон 2. Газовый поток 9, выпускаемый из него, разделяется на два частичных потока 33 и. 34 соответственно, первый иэ них возвращается в реактор с псевдоожиженным слоем без обработки, т.е. со своим содержанием двуокиси углерода и воды. Ко второму частичному потоку 34 подается водяной пар в форме потока 35, после чего этот частичный поток проходит через слой 36 твердого материала, например катализатора хром-железо. В слое поддерживается 400-800 С и здесь моноокись углерода реагирует с водяным паром с образованием двуокиси углерода и водорода. Газовый поток 37, выводимый из слоя 36, затем обрабатывается таким же путем, как было описано для газового потока

18 в устройстве в соответствии с фиг.1, перед тем как он будет возвращен в реактор с псевдоожнженным слоем.

Вместо реактора с псевдоожиженным слоем .в устройствах в соответствии с фиг.1 и 2 могут быть использованы другие реакторы или вращаеиые печи.

Изобретение описано для случая,когда материал, содержащий окись металла, представлял собой материал, содержащий окись железа, но оно может быть применено для восстановления других материалов, содержащих окиси металлов, напрймер окись никеля.

Когда весь газ, возвращаемый к реактору, насыщается водой, должно быть использовано устройство, соответствующее фиг.1, в котором труба 9 соединена с трубой 10, или устройство в соответствии с фиг.2, в котором труба

33 опущена.

Часть газовой смеси из реактора 1 может быть направлена, например, к тепловой станции для использования в качестве топлива, другая часть рециклирует к реактору способом, описанным выше.

Составитель Л. Панникова

Редактор С,Патрушева Техред В.,Цалекорей Корректор А.Ильин

Заказ 5244/60 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ЙПП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4

П р и м в р. Поток газа 9, покидающий реактор 1, имеет следующий . состав, об.8:Й2.54, СО 25, СО2 8, Н2 7, Н2О 4, СН4 2. 17,5Ъ этого газового потока 33 возвращаются в реактор, не пройдя обработки. Остаток 5 газа 34 смешивается с 20 об,В водяного пара 35. и пропускается через слой

36 катализатора. Покидающий катализатор газовый поток 37 имеет следующий состав, об. 4: И2 54, 10

СО 13, СО2 20, Н2 19, Н2О 12, СН4 2.

Этот газовый йоток охлаждают и обрабатывают 17,7 об.% его в промывочном устройстве 20 с удалением СО и

Н О, после чего поток 28 возвращается в виде смеси с необработанным газовым потоком 33 в реактор. В этой смеси содержание СО составляет всего

4 об.%. Избыточный газ выпускают и ,используют, сжигая его в паровом котле °