Способ восстановления железорудных материалов в шахтной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии и может использоваться для получения металлизованных продуктов в шахткых печах„ Цель - увеличение производительности при восстановлении материалов и повышение качества продукта путем увеличения содержания в нем углерода и повьпцения эффективности регулирования науглероживанияо Увеличение на 170 - 20°С температуры восстановления осуществляют изменением расхода подаваемого углеводородсодержащего газа по ср-авнению с температурой подаваемого восстановительного газа, расход добавляемого yi лево до род содержаще г о газа регулируют в пределах 0,2-15,0%, при этом необходимое содержание углерода в продукте подвергают одновременным изменениям в указанных пределах начальной температуры восстано-- вительного газа и расхода углеводородсодержащего корректирующего газа при постоянной температуре восстановления . Содержание углерода в продукте в пределах +0,2% регулируют изменением начальной температуры восстановительног.о газа. Использование способа повьш ает производительность на 10%, 1 з.п. ф-лы, 1 табл. (Л CQ ел СО

(>I) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,Ф:

Щ) г,. л !,,, СОЮЗ СОВЕТСКИХ .Ф ",,"... СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 41 61 628/23-02 (22) !3,12.86 (46) 07.07.88. Бюл. Р 25 (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии и

Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (72) В.С.Кудрявцев, Г.A.Þðoâ,, А.А.Юртаев, С.А.Пчелкин, Ф.E Долженков, В.Д.Канфер, А,Г.Михалевич и С.Е.Лазуткин (53) 669.421.183 (088.8) (56) Гарина И.М. Прямое получение железа за рубежом в !982-1983 r.r

Черная металлургия, Бюл, ин-та

"Черметинформация", 1984, вып ° !8, с. 24-24.

Патент СССР !! 963475, кл-. С 21 В 13/00, 1980. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ 1!БЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ШАХТНОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к черной металлургии и может использоваться для получения металлиэованных продуктов в шахткых печах. Цель — увеличе„,„,SU„„1407959 А 1 ние производительности при восстановлении материалов и повышение качества продукта путем увеличения содержания в нем углерода и повышения эффективности регулировав»я нaуглероживания. Увели-:ение на 170

20 С температуры восстановления осуо ществляют изменением расхода подаваемого углеводородсодержащего газа по сравнению с температурой подаваемого восстановительного газа, рас" îä добавляемого углеводородсодержащего газа регулируют в пределах 0,2-15,07., при этом необходимое содержание углерода в продукте подвергают одновременным изменениям в укаэанных пределах начальной температуры восстано-.вительного газа и расхода углеводородсодержащего корректирующего газа при постоянной температуре восстановления. Содержание углерода в продукте в пределах +0,27 регулируют изменением начальной температуры восстановительного газа. Использование способа повышает производительность на

l0X. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1407959

llзобретеиие относится к черной металлургии и может быть использова" но для получения металлизованных материалов в шахтных печах.

1!ель изобретения — увеличение производительности при восстановлении матери.. лов, спекающихся при температуре 820 С и ниже, а также повышение о ° качества продукта путем увеличения 1р содержания в нем углерода и повьппения эффективности регулирования науглероживания.

Способ восстановления желеэорудных материалов в шахтных печах осуществля-15 ют следующ п образом. !

1олучают горячий восстановительный газ коинерсией углеводородсоцержащего газа, смешивают с корректирующим угленодорадсо;..ержащим газом, охлажда- 20 ют;,о емпературы, не превышающей темпeратуру спеKàíèÿ материала и осуществляют восстановление опускающегося сло» желе эорудных материалов в противотоке с восстановительным газом 25 при максимальной температуре, ограни".eHïîé условиями спекания друг с другом частиц восстанавливаемых материалов, мс т,iJI.ïòòsàöèè проводят при 820

710" i ., а начальную температуру вос- 30 становитe,híîrî газа поддерживают на

170 — 20 С ниже максимальной температуры во< становления. причем повышение тел я ратуры в слое восстанавливаемых материалов регулируют, изменяя расход корректирующего углеводородсодержащего газа в интервале, со ответствующем изменению начального содержания метана в восстановительном гаэ» в пределах 0,2 — 0,157., à 40 содержание углерода в готовом продук" те регулируют одновременным изменением в указанных пределах начальной температуры восстановительного газа и расхода углеводородсодержащего кор- 45 ректирующего газа при сохранении температуры восстановления на заданном уровне, а содержание углерода в готовом продукте в пределах 0,27. регулируют только изменением начальной тем- р пературы восстановительного газа.

Благодаря значительному тепловому эффекту и возможности относительно большого изменения концентрации метана основную роль в повьппении температуры в слое играет реакция метанироваиия. Повышение температуры на

10 С по условиям теплового баланса о, обеспечивается изменением начального содержания метана в восстановительном

rase на 0,17 - 0,24 X. Реакция метанирования сопровождается повьппением содержания окислов (H O и СО ) и уменьшением содержания активных восстановителей (Н< и СО) в восстановительном газе. Отрицательное влияние этих факторов на процесс восстановления полностью, а при наиболее низких температурах металлиэации (менее 740 — 750 С) частично компенсируется активным участием метана в восстановлении окислов железа на начальных этапах процесса !при повышении содержания Н О и СО> в восстано" вительном газе), фильтрующемся через слой восстанавливаемых материалов.

Снижеиие начальной температуры восстановительного газа существенно увеличивает глубину прохождения реакции распада диоксида углерода, что повышает сОдержание углерода в готовом продукте. При этом для сохранения заданного уровня температуры в основном объеме слоя восстанавливаемых материалов необходимо соответственно снизить начальное содержание метана в восстановительном газе, что осуществляют снижением расхода углеводородсодержащего корректирующего газа.

При осуществлении предлагаемого способа сравнительно высокие температуры (иа 20 — 170 С выше температуры восстановительного газа) локализуются в ограниченном объеме восстанавливаемого слоя, Наиболее опасные с точки зрения спекаемости частиц завершающие этапы металлизации и дальнейшее прохождение окатышей через промежуточную зону и через зону охлаждения осуществляют при пониженных температурах, соответствующих начальной температуре восстановительного rasa, что позволяет существенно повысить уровень допустимых максимальных температур в слое беэ спекания частиц друг с другом и бла-. годаря этому увеличить производительность печи.

Температура в восстанавливаемом слое эа счет реакции метанирования не может превысить 820 С, так как равновесное содержание метана при более высоких температурах незначительно (порядка 0,27 ) и может быть обеспеч»но без добавления корректирующего углеводородсодержащего газа

1407959 за счет остаточного содержания метана в конвертированном газе. Этот фактор определяет и «нижний предел начального содержания метана в вос5 становительном газе (О,?%).

Температура в восстанавливаемом слое менее 710 С нецелесообразна, так как при этой температуре не происходит разложение метана, и высокое равновесное содержание метана (15 .) обуславливает высокий расход корректирующеro углеводородсодержащего газа, превышающий расход, необходимый для покрытия всех потребностей процесса восстановления и конверсии, В этом случае возможен процесс со сбросом части колошникового газа на свечу или сторонним I.oòðåáèòåëÿì, что энергетически нецелесообразно, Этот же фактор определяет и верхний предел начального содержания 11етана в восстановительном газе (15%).

Повышение температуры в слое восстанав 1иваемых материалов менее чем 25 на 20О С может происходить за счет других реакций без участия реакции метанирования и, кроме того, оно сопоставимо с колебаниями температур по сечению восстанавливаемого слоя, вслед- 30 ствие чего не поддается надежному регулированию за счет иэ." енения коррек" тирующего углеводородсодержащего газа.

Повышение температуры в слое вос35 станавливаемых материалов более чем на 170 С возможно при образовании

3 — 4 метана, что обус.1авл11вает темо пературу металлизации не более 770 С и, следовательно, температуру восста- 40 новительного газа 600 С, при которой реакция метанирования cóùeñòâåHHO замедляется, зона высоких температур по высоте шахтной печи существенно сокращается и может не обеспечить достаточную .эффективность использования предлагаемого способа, Снижение температуры восстановительного газа на 10 С, как показывают испытания, приводит к увеличению

«50 содержания углерода в готовом продукте на 0,08 - 0 12 . и к снижению максимальной температуры в восстанавлио, ваемом слое на 3 — 5 С. В связи с незначительным изменением температуры в восстанавливаемом слое регули55 рование содержания углерода в готовом продукте в пределах + 0,2% практически целесообразно проводить измеиенцем только температуры восстановительного газа.

Примеры осуществления предлагаемого способа приведены в таблице.

Как видно иэ приведенных в таблице данных, в связи с ростом содержания метана температура в слое восстанавливаемых материалов возрастает на 69ОС (от 708 до 777 С) при увеличении содержания метана на 0,79, причем дальнейшее снижение содержания метана в газе ниже начального уров-" ня (4,66 по сравнению с 5,17 ) показывает отсутствие расхода восстановителей на процесс метанирования по печи в целом (пример 1).

При максимальной температуре восстановления (710 С) количество кор-. ректирующего природного газа (297 м )

3) соответствует общему расходу природного газа на процесс, что позволяет определить нецелесообразность использования более низких температур (пример 2), Использование предлагаемого способа при максимальной температуре металлизации, превышаь щей 820 С (пример 3), нецелесообразно в связи с незначительным изме евием содержания метана при переходе восстановительного газа в равновесное состояние (0,2 ) при низком равновесном содержании метана (O 4 ).Пример 4 показывает эффективность регулирования содержания углерода в готовом процукте (от 1>35 до 1,5 ) то-1ько изменением температуры (на

С) изменения расхода корректирующего природного газа.

Максимально возможное повышение температуры в с;1ое (170 С) предопределяет снижение производительности шахтной печи иэ-за низкой начальной температуры восстановительного газа, несмотря на достаточно высокую максимальную температуру в слое восстаHavливаемых материа11ов (пример 5).

Применение изобретения позволяет повысить производительность и осуществить регулирование в широком диапазоне содержания углерода в готовом продукте при использовании материалов, спекающихся в процессе восстановления при 710 — 800 C. формула изобретения

1. Способ восстановления железорудных материалов в шахтной печи, 14079 включающий получение горячего восстановительного газа конверсией углеводородсодержащего газа, добавление к нему корректирующего углеводородсо5 держащего газа и охлаждение его до температуры восстановления, не превышающей температуру спекания восстанавливаемых материалов, восстановление опускающегося слоя окатьлей в противотоке с подаваемым восстановительнымгазом,отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности при восстановлении материалов спекающихся при температуре

820 Си ниже, а также повышения качества продукта путем увеличения содержания в нем углерода и повышения эффективности регулирования науглероживания, восстановление проводят при

Параметры процесса

Показатели по примеру 2

1 2 3 4

294

297

297

294

294 конвертированного газа

1673 1673

)673

1673

1673

297

90

90 восстановительного ,газа

)760 1970 )683 )765

1970

0,2 0,2

0,2

0,2

0,2

2,0

5э 17 15э0 0 ° 2

5,2

6,0

6,0

5,96 )5,2 0,4

4,66 15,0 0,3

4,8

4,7

2,2

2,2

2,2 2,2

2,2

Равновесное содержание СО в восстановительном газе, 3 01

2,7

3,0

3,0

2,3

Удельный расход, м /т: природного газа корректирующего природного газа

Содержание метана в конвертированном газе, Содержание метана в исходном восстановительном газе, Равновесное содержание метана в восстановительном га зе, .

Содержание метана в колошниконом газе, .

Содержание СО в исходном восстановительном газе, 59 6 температуре 710-820 С, а начальную температуру восстановительного газа поддерживают на 20-170 С ниже, причем температуру в восстанавливаемом слое регулируют изменением расхода корректирующего углеводородсодержащего газа в интервале 0,2-15,0 .,при этом содержание углерода в готовом продукте регулируют одновременным изменением в укаэанных пределах на" чальной температуры восстановительного газа и расхода углеводородсодержащего корректирующего газа при постоянной температуре восстановления.

2. Способ по п.), о т л и ч а юшийся тем, что содержание углерода в готовом продукте в пределах

+0 2Х регулируют изменением начальной температуры восстановительного газа.

1407959

Продолжение таблицы

Параметры процесса

Температура конвертированного rasa, С

920

920

920 920

920

Температура исходного о восстановительного rasa, С 708

600

700

690 800

Температура в восстанаво ливаемом слое, С

770

774

710 . 820

777

2,8

1,58

2,4 0,8

1,38

Производительность шахтной печи, т/ч

56,5 52,0

54,2 60,0

56 5

Изменение температуры в восстанавливаемом слое, С 69

170

20

Изменение содержания метана в газе при увеличении температуры в слое, Х

0,2 0,2

4,0

0,81

0,74

Составитель А.Савельев

Техред А. Кравчук

Редактор Н.Яцола

Корректор М. Шароши

Заказ 3275/28

Подписное

Тираж 545 BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Содержание углерода в готовом продукте, Х

Показатели по примеру 2

1 2 Э 4