Способ восстановления железа из окислов в жидкой шлаковой ванне

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству жидкого железоуглеродистого металла. Целью изобретения является повышение степени восстановления железа. Способ включает подачу железорудного концентрата (аглоруды), флюсов и угля, сжигание угля в слое шлака подачей кислородсодержащего газа, дожигание выделяющейся окиси углерода и непрерывный выпуск жидких продуктов плавки. Интенсивность подачи угля поддерживают в пределах 0,2-5,0 т/ч на 1 м<SP POS="POST">2</SP> площади расплава. 8-50% угля сжигают кислородом дутья. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„160822

А1 (g1)g С 21 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3503032/2?-02 (22) 20. 10. 82 (46) 23. 11. 90. Бюл, Р 43 (71) Московский институт стали и сплавов (72) В,А. Роменец, А.В. Ванюков, В.П. Быстров, Г.Л, Гурский, Д,И, Рыжонков, А.Б. Гловацкий и А.Д. Васкевич (53) 669.421.183(088.8) (56) 1. Кожевников И.И, Бескоксовая металлургия железа, — M,; Металлургия, 1970, с. 161, 336.

2. Авторское свидетельство СССР

?90800, кл. С 22 В 9/00, 1980.

Изобретение относится к черной металлургии, а более конкретно к способам производства жидкого желеэоуглеродистого металла, и может быть использовано при получении металла прямым восстановлением железорудного сырья.

Известен способ получения металла иэ железосодержащнх руд при восстановлении окислов углеродом в слое шлакового расплава и подогреве расплава с помощью подвода электроэнергии (1) .

Однако при этом процесс получает- ся сложным и недостаточно полно используется энергия отходящих газов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ восста2 (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ

ОКИСЛОВ В ЖИДКОЙ ШЛАКОВОЙ ВАННЕ (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству жидкого железоуглеродистого металла.

Целью изобретения является повышение степени восстановления железа. Способ включает подачу железорудного концентрата (аглоруды), флюсов и угля, сжигание угля в слое шлака подачей кислородсодержащего raза, дожигание выделяющейся окиси углерода и непрерывный выпуск жидких продуктов плавки, Интенсивность подачи угля поддерживают в пределах 0,2-5,0 т/ч на 1 м площади расплава, 8-50% угля сжигают кислородом дутья. 3 табл, новления окислов цветных и черных ме- таллов в жидкой ванне, включающий подачу железорудного концентрата или аглоруды, флюсов и угля, сжигание угля в слое шлака подачей кислородсодержащего газа, дожигание выделяющейся окиси углерода и непрерывный выпуск жидких продуктов плавки (2j, При этом способе продукты плавки разделяются на слой плавления, слой отстаивания и слой, где происходит накопление металла. Барботаж ванны проводят кислородсодержащим газом, за счет которого окисляется часть угля, подаваемого в качестве восстановителя в шихту, при этом интенсивность барботажа составляет 200—

400 нм /ч и на 1 м горизонтального

3 16 сечения ванны. Для снижения расход» угля, отходящие из ванны газы дожигают, обеспечивая возврат тепла в ванну, где оно расходуется на эндотермические реакции восстановителя, Однако при известном техническом решении недостаточно высокая (80%) степень восстановления железа из

08226

Как видно из табл, 1, остаточное содержание железа в шлаке при подаче угля с различной интенсивнсстью в интервале О, 2-5 т/ч на 1 м сечения ванz ны не превьш ает 1 Mac,%, Та блица 1 окислов.

Целью изобретения является повышение степени Boc,ñòàíîâëåíèÿ железа.

Поставленная цель достигается тем, что при способе восстановления железа из окислов в жидкой шлаковой ванне, включающем подачу железорудного концентрата или аглоруды, флю— сов и угля, сжигание угля в слое шлака подачей кислородсодержащего газа дожигание выделяющейся окиси углерода и непрерывный выпуск жидких продуктов плавки, интенсивность подачи угля поддерживают в пределах 0,2i

5 0 т/ч на 1 м площади расплава, при этом кислородом дутья сжигают

8-50% угля.

При предлагаемом способе реализуется прямое восстановление железа и ряда примесей, содержащихся в железорудном концентрате, из окислов при контакте угля со шлаком и науглероживание металла до требуемого предела.

Для увеличения скорости иассообмена в ванну подается кислородсодержащее дутье, за счет которого сжигается 35 часть угля. Протекание реакции образования C() обеспечивает, кроме того, дополнительную генерацию тепла в ванне °

Интенсивность подачи угля в шлако- 40 вую ванну поддерживают в пределах

0,2-5,0 т/ч на 1 м площади сечения ванны. При интенсивности подачи угля менее 0,2 т/ч на 1 м скорость реак1 ций восстановления оказывается не- 45 достаточной вследствие малой поверхности угля, контактирующей со шлаком.

Подача в ванну угля с интенсивностью более 5 т/ч на 1 м площади ее сечения приводит к возрастанию вязкости 50 шлака вследствие увеличения содержания в нем дисперсной фазы угля, что приводит к ухудшению условий восстановления и возрастанию остаточного содержания железа.

В табл. 1 привсдены данные остаточного содержания железа в шлаке при

Подаче угля с различной интенсивностью, Остаточное содержание

Интенсивность Вязкость подачи угля, т/ч ° м шлака, н ° с м2 железа в шлаке, мас.%

13 . 1,0

0,8

0,75

0,7

3,5

5,1

0,5

0,5

0,5

0,7

0,9

1 3

10,1

15,0

0,1 оь15

0,2

1 0

2,5

5,0

Э ь )

6,0 держания железа в шлаке от доли угля, сжигаемого за счет кислорода дутья, Таблица 2

Доля угля, сжигае- Остаточное содермого за счет кис- жание железа в лорода дутья, % шлаке, мас,%

6

8

6,5

i,0

0,9

0,7

1,1

4ьО

10,0

Обеспечение оптимальных условий восстановления достигается тем, что в ванну шлака подается кислородсодержащее дутье, которое окисляет 8-50% от общего количества угля, подаваемого в ванну, Уменьшение доли угля, сжигаемого за счет кислорода дутья, ниже

8% ухудшает условия коалесценции металлической взвеси и растворения флюсов в шлаке вследствие ухудшения массообмена. При этом возрастает остаточное содержание железа в шлаке. Увеличение доли угля, сжигаемой за счет кислорода дутья, приводит к росту вторичного окисления капель металла в струе. При этом содержание железа в шлаке возрастает, В табл, 2 показана зависимость со1608226

Та блица 3

10 ккал/т

Расход, Реакция восстановления

0,8 Диссоация известняка

Энтальпия

Тепло шлакообраэо10 5 28,3

0,3 вания

18,6

6,9

Тепло сго9,0

3,3 металла

Энтальпия ракия газов после

4,0

1,5 шлака

Энтальпия восстановления

58,2

21,6

35,8

13,3 газов

Экстремальная зависимость остаточного содержания железа в шлаке от доли угля, сжигаемого за счет кислорода дутья, хорошо согласуется с изменениями содержания окислов железа в шлаках кислородно-конвертерного процесса.

Способ осуществляют следующим образом, 10

В печь заливают доменный шлак, после чего начинают подачу железорудного концентрата, извести и угля, одновременно барботируя ванну техническим кислородом. Над ванной производится дожигание выделяющихся газов, для чего в шахту печи подается технический кислород. При восстановлении окислов железа образуются шлак и металлический полупродукт. 20

Пример 1. В жидкую шлаковую ванну подается железорудный концентрат состава, %: Fe 0 65,8; FeO

20,8; Ип0 О, 05; Б О 9, 2; А1 0> О, 18;

Са0 0,78; MgO 0,72 окислы титана, 25 натрия, калия, марганца остальное, известь с 92% СаО, а также уголь с

74% С; 3,3% Н; 3,7% 0; 0 8% N и 0,4% S

В ванну подается технический кислород, содержащий 95% О, а над ванной 30 производится дожигание окиси углерода за счет подачи в шахту печи 450 мм /ч технического кислорода. Количество подаваемого углерода угля составляет

0,2 т/ч на 1 м площади ванны, причем L

8%. его сжигается в ванне. Степень восстановления железа 96,5%.

Пример 2. Условия плавки отличаются от изложенного в примере 1 тем, что количество окисляемого угле- 4р рода кислородом дутья составляет 50%, Степень восстановления железа в металлический расплав 96,0%, 1

Приход, 10 ккал/т %

11 р и м е р 3. Условия планки отличаются от излРу енных В примере 1 теM что количество подаваемого углерода в шлаковую ванну составляет 5 т/ч на

1 и ее площади, Степень восстановле I ния ж пеэа в металлический расплав

97%.

Пример материального и топливного баланса плавки концентрата состава, мас,%: Fe 62; Sioz 3,46; А1 03 1,2;

MgO 0,4; СаО 0,4; влага 5. В качестве восстановителя используется уголь состава, мас.%: С 74; Н 3,3;

К 5, О; 1 6690 ккал/кг.

Плавка ведется на полупродукт с содержанием углерода 2%, Мп 0,5%, Si 0,5% и остальное железо, в качестве болюса для получения шлака с

CaO/SiO@ = 1 используется известняк.

Загрузка концентрата составляет

2 т/м ° ч, угля 0,85 т/м ч, известня2 2 ка 0,3 т/м . ч, В ванне печи сжигается за счет подаваемого в ванну кислородсодержащего дутья (95% 0 ) 33% от общего количества угля, подаваемого ванну, Выход шлака 310 кг/т полупро-! дукта ° Полупродукт и шпак покидают о плавильную зону с температурой 1650 С, газы после дожигания имеют температуру 1800 С.

Расход угля на восстановление составляет 460 кг/т полупродукта (технологический уголь), 220 кг/т вводится в печь для компенсации тепловых затрат (энергетический уголь), Выходящие из ванны газы дожигаются, а выделяющееся при этом тепло возвращается в ванну, В табл. 3 приведен тепловой баланс плавки на 1 т полупродукта.

1608226

Продолжение табл. 3

Теплопотери через кессоны

41 0

Невязка

37, 1 1 00 Всего

Тепло сгорания энергетического угля 15,2

3,4

1,25

0 35 0,9

37, 1 100

Всего

Технико-экономическая эффективность предложенного способа заключа- ется в увеличении степени восстановления железа в металлический расплав на 10-15%.

Техред Л.Олийнык Корректор О. Кравцова

Редактор О:, Юрковецкая

Заказ 3596 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Остаточное содержание железа в шпа. 15 ке 0,8 мас,% (табл. 1 и 3).

Формула иэ обр етения

Способ восстановления железа из окислов в жидкой шлаковой ванне, включающий подачу железорудного концентрата или аглоруды, флюсов и угля, сжигание угля в слое шлака подачей кислородсодержащего газа, дожигание выделяющейся окиси углерода и непрерывный выпуск жидких продуктов плавки, отличающийся тем, что, с целью повышения степени восстановления железа, интенсивность подачи угля поддерживают в пределах 2,0—

5 0 т/ч на .1 м плошади расплава, и при этом кислородо дутья сжигают

8-50% угля,