Способ получения чушкового чугуна из железорудного концентрата

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к процессу получения чугуна. Цель - повьшение производительности и экономия угля. В реактор инжектируются концентрат железной руды, уголь, газообразный кислород и вещества, создающие пшак, ниже уровня поверхности ванны расплава железа в реакторе. Отношение С0,/С0 в отработанном газе поднимается до величины больще той, которая соответствует условию равновесия при атмосферном давлении. Инжектируемое количество угля относительно количества концентрата предварительно зада- - ется таким, чтобы быть достаточным для окончательного восстановления в реакторе предварительно восстановленного концентрата железной руды. Использование изобретения позволяет снизить расход угля и уменьшить рылеунос. 2 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU „„142 (511 4 С 21 В 11/00 13 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !

Н IlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3816613/23-02 (86 ) РСТ/$Е 84/00067 (24 .02,84) (22) 01,11.84 (31) 8301159/3 (32) 02.03,83 (33) SL (46) 07.10.88. Бюл. ¹ 37 (71) ИПС Интерпроджект Сервис. АБ (SE) (72) Карл-Леннарт Аксельссон и Кристер Торссел (SE) (53) 669.421.183(088.8) (56) Патент США № 2919983, кл. 75-38, 1960. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУШКОВОГО ЧУГУНА ИЗ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к процессу получения чугуна. Цель — повышение производительности и экономия угля.

В реактор инжектируются концентрат железной руды, уголь, газообразный кислород и вещества, создающие шлак, ниже уровня поверхности ванны расплава железа в реакторе. Отношение

СО /СО в отработанном газе поднимается до величины больше той, которая соответствует условию равновесия при атмосферном давлении. Инжектируемое количество угля относительно количества концентрата предварительно зада-. ется таким, чтобы быть достаточным для окончательного восстановления в реакторе предварительно восстановлен- I ного концентрата железной руды. Использование изобретения позволяет снизить расход угля и уменьшить рылеуно с. 2 ил.

1429940

Изобретение относится к процессу изготовления чугуна, более конкретно к процессу изготовления чугуна, в котором используется реактор, куда инжектируются реагенты ниже уровня поверхности расплавленной ванны.

Целью изобретения является повышение производительности и экономии угля. 1О

На фиг. 1 представлена блок-схема процесса осуществления предлагаемого, способа, на фиг. 2 — диаграмма зави".симости фракций О, СО и СО от уров .ня ванны и давления. 15

Способ осуществляют следующим об разом.

Стадия 1 предварительного восстановления может содержать двухступен чатый или трехступенчатый псевдоожи- 20 женный слой, к которому непрерывно подается концентрат руды в форме кон .центрата или микрогранул, которые

1 ;.должны быть предварительно нагреты, i о ,:например, до 250 С в устройстве пред-25

: варительного нагрева. К материалу загрузки предъявляются требования смешения его с углем или,коксом. По мере выхода газа со стадии 1 предварительного восстановления определенная часть газа, содержащая СО-СО -11,р-k! О, должна быть очищена от пыли в циклонах и рециклирована к устройству предварительного нагрева.

Оставшаяся часть отработанных газов рециклирует через узел 3 обработки газа к стадии 1 предварительного восстановления. Предварительно восста" новленный концентрат железной руды проходит по возможному пути через 40 узел предварительного накопления к стадии 2 окончательного восстановления, Когда в качестве стадии предварительного восстановления использует- 45 ся шахтная печь, то устройство предварительного нагрева не требуется.

Стадия 2 окончательного восстановления содержит. реактор с керамической футеровкой, в котором содержится

50 ванна углеродсодержащего железа с содержанием углерода, превышающим

17., при температурах 1400-1550 С. В реактор подают предварительно восстановленный концентрат железной руды

4, уголь 5, газообразный кислород 6 и вещество, создающее шлак 7 (например, СаО) . Вдобавок к этому, если это необходимо, подается охладитель

8, который может быть, например, водой. Эти материалы преимущественно подаются в реактор через инжекционные сопла в нижней части реактора, т. е, ниже уровня поверхности ванны железа. Предварительно восстановленный концентрат железа, однако, может подаваться через инжекционные сопла над уровнем поверхности ванны или через линию шлака.

Чушковый чугун 9 и шлак 10 îáразующиеся на стадии 2 окончательного восстановления, могут извлекаться непрерывно или периодически обычными способами.

Отработанный гаэ 11, образованный на стадии 2 окончательного восстановления, проходит к узлу 3 обработки газа, где газ частично очищается от

СО с помощью промывши, а частично охлаждается посредством создания пара 12 от подаваемой воды 13, и частично очищается от пыли. СО, отмытая и охлажденная, выпускается свободнб в атмосферу 14, Узел 3 обработки газа включает также теплообменники для увеличения температуры газа после того, как он охлажден в связи с отмывкой СО и пылеулавливанием.

Восстанавливающий газ 15, выходящий из узла 3 обработки газа, в основном содержит СО и Н . Газ 15 проходит к стадии.1 предварительного восстановления, на которой он окис" ляется так, что в основчом содержит

СО и Н О. Отработанный газ 16 со стадии 1 предварительного восстановления возвращается к узлу 3 ооработки газа, где оставшееся количество СО извлекается и возвращается к стадии

1 предварительного восстановления в качестве восстанавливающего газа 15.

В узле 3 обработки газа отработанный газ 11 иэ реактора очищается от пыли. Пыль 17 инжектируется н реактор на стадию 2 окончательного восстановления.

Когда содержимое СО в отработанном газе 11 относительно высоко, то отработанный газ 11 может направляться прямо от реактора к стадии предварительного восстановления IipII одновременном смешении с восстанавливающим газом 15, который после прохождения стадии предварить= ького восстановле1429940

СО +С 2СО при достигнутом давлении. 35

На фиг, 2 показаны фракпии кислорода, СО и СО как функции От уровня ванны и давления. Диаграмма может рассматриваться только как принципиальная, поскольку фракции определяют- 4 : ся скоростью июкекции.

Газообразный кислород инжектируется от дна реактора. Потенциал ки"города высокий и газообразный кислород окисляет уголь в ванне до СО . Во

45 время нахождения газа в реакторе СО восстанавливается углем в ванне до

СО до реакции (1). Реакция (2) Н О+СО СО +Н ,определяет отношение Н О/Н,, Когда газ покидает ванну, прежде чем достигнуто равновесие, созданное тепло сгорания используется для восстановления. Увеличенное давление при55 водит, как видно из диаграммы, к тому, что количество СО относительно количества С0 увеличивается при уровне ванны вьнпе примерно 0,4 м„Сплошния очищается .от СО с помощью промывки в (зле 3 обработки газа.

В< .1ожно, может быть предусмотрен охладитель 18 для охлаждения предва5 рительно восстановленного концентрата железорудной рудь. 4.

Имеются две возможности увеличить отношение CA /СО до величины, превьппающей значение, соответствующее условию равновесия при атмосферном давлении.

Одна из таких возможностей состоит в том„ что в реакторе создают ,цавление, превышающее атмосферное и 15 доходящее до 50 бар, а преимущественно примерно от 2 до 10 бар.

Реактор в соответствии с изобретением герметизируется, так как при желании можно увеличить поток массы -Iåреэ реактор без увеличения объем>>ого потока. Это делает возмо>кным создавать такое количество газа, I, oTopoe существенно превьш1ает количество газа при атмосферном давлении, 25

Изобретение исходя из первой возможности основывается на том, что увеличенное давление влияет на кинетические условия в ванне железа в реакторе так, что там не создается до- ..10 статочно времени для образования рав-новесия в соответствии с реакцией

HbIc линии показывают значения фракций, получаемых для кинетических ус" ловий, всзникающих гри атмосферном давлении, Пунктирные линии :показывают соответствующие фракции при повышенном давлении 10 бар, Чем выше давление и скорость инжекции, тем сильнее хи 1етический эффект.

Таким Образом. с помощью гермети=запии реактора мсжпо обеспечить такое содержа>:ие СО, этно сительно СО в стра бс TaHно:":;аз:, ;oторое вьппе,, чем при s.ò: 1ooLß1>Hoì Да> ле "HH, При уровне ва- ны примерно 1.,2 и H oáùåì давлении 10 б".р создается Отработаиный таз с. соотношением СО CO примерно

3, к;.=к видно из циаграь„1ы. уровень ва.-..нь> может сы ь выб1>ап TGK> что От ношение може.- быть существенно выше и> и суще с 1 в енно н>.же, Общее,д авление в реакторе Iio предлагаемому способу устанавливают с помощью соотзетствующего устройства регулирования давления так, чтобы установить Отношение СО /СО в отработаннсм газе на предварительно заданном необходимом уровне, Уровень ванны металла устанавливается посредствсм введения соответствуюшегс ко>111че ства ма териала, iio"" тортА инжектируется и соответственно ьыпускается H= "реактора таким образом. ч". Обы 5 ста нови . ь О HoLßHHÐ

СО„/СО в Отрабо-,а пном газе до предваI рнтельно заданно с желаемого гровня.

Уровень в а ниь 11 дав>1ения должны быть выбраны спеш1алистом исходя из соответствуюп1х услоь>ий, как, например, необходимo -o Объема. реактора, емкссти реактора и необхоцпмо-о коли— че ства CG в ОтрабОтанном газе Для по сл еду ющей ст адии пр едв а рит ел ьно го восстановления, исходя из необходимо-. сти максимально уменьшить затраты На процесс, Увеличение отношения С02 /СО в отработанном газе с помощью герметизации реактора приводит к большему количеству тепла, создаваемому в ван" не для Определенного количества подаваемого угля„. когда используется сильно экзотермическая реакция С+

+Π†". СО . Относительно меньшее видимое количество угля, таким образом, при увеличен ьзм давлении будет создавать достаточное количество тепла для восстансз.,:.IHIIÿ предварительно восстановлен".;О:-О концентрата железнои

5 14299 руды, чем это было бы в случае атмосферного давления, вследствие указанного кинетического эффекта, к которому, кроме того, добавляется эффект от смещения влево реакции (1). Смешение .реакции (1) влево при повышенном давлении относительно равновесия будет составлять только небе лысую часть в увеличении отношения СО /СО по срав.10 нению с описанным кинетическим эффектом.

Газообразный кислород 19 инжекти руется через соппо к .поверхности ван: ны в реакторе, когда реактор работает 15 ,под атмосферным давлением. При атмосферном давлении отношение СО /СО невелико в отработанном газе над по верхностью ванны в реакторе. За счет

: сжигания СО и СО на поверхности с

: помощью газообразного кислорода создается большое количество тепла, ко, торов распространяется от поверхности ванны вниз в ванну реактора и там .,используется. Отношение C0 /СО в отработанном газе 11 от стадии 2 окончательного восстановления существенно выше, чем соответствующие условию равновесия на поверхности ванны, ког-да превалирует атмосферное давле е 30 а газообразный 1сислород не добавляется.

40 6 степень, достигаемая гри равновесии углеродсодержащей ванны железа при атмосферном давлении. Наиболее эффективное создание тепла достигается,когда тепло создается в ванне, что обеспечивается в том случае, когда стадия окончательного восстановления осуществляется при герметизации.

Количество СО в отработанном газе используется для предварительного восстановления. Предварительное восстановление предполагает, что на стадии окончательного восстановления необходимо окончательно восстанавливать только дредварительно восстановленный концентрат железной руды °

Изобретение приводит в результате к низкому расходу угля, низкому количеству газа и пыли относительно количества производимого чушкового чугуна по сравнению с известными процессами с использованием реактора.

Изобретение может быть изменено различными путями ис:.одя из конкретной конструкции различных используемых узлов, кроме того, оно может меняться и варьироваться.

Формула из обре те ни я

Соотношение СО /СО необходимо, исходя из количества СО, требуемого для стадии 1 предварительного восстановления. Количество СО должно соответствовать или,только слегка превышать TA количество, которое требуется для предварительного восстановления невосстановленного концентрата железной руды, При установлении этого количества необходимо принимать во внимание количество газообразного водорода в отработанном газе, поскольку водород также является восстанавливающим газом.

Основная идея изобретения состоит в создании достаточного количества тепла на стадии окончательного восстановления для расплавления и восстановления предварительно восстановленного концентрата железной руды. Низкий расход угля обеспечива" ется посредством большей степени сжигания выходящего газа от стадии окончательного восстановления, чем

Способ получения чушко во го чугун а из железорудного концентрата, включающий инжектирование в реактор сверху предварительно восстановленного железорудного концентрата и угля, а шлакообразующие и газообразный кислород подают под поверхность ванны расплава железа в реакторе, повышение отношения СО /СО в отходящих газах внутри реактора до значения 0 053,0, превышающего отношение, соответствующее равновесному состоянию между углеродом в ванне и отношению

СО /СО на поверхности ванны при атмосферном давлении, очистку отходящего газа от С0 и подачу очищенного газа, содержащего СО и Н, на стадию предварительного восстановления, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и зкономии угля, повышение отношения

С0 /СО осуществляют установлением в реакторе общего давления, превышающего атмосферное и до.стигающего 50 бар, предпочтительно 2-10 бар.

1429940 Ъ

15 ф

1г ф у

° афа циа д>ие. Р

СоставительА,Ашихин

Редактор А. Вор ович Техред М. Дидык

Корректор К.Король

Заказ 5148/58 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ 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