Способ восстановительного обжига сидеритовой руды в шахтной печи

 

Сущность: процесс обжига сидеритовых руд в шахтных печах включает нагрев, безокислительный обжиг с получением продукта со степенью восстановления до рО2 - 20% и довосстановление до рО2 90- 95% смесью газов, содержащей восстановление до ро2 - 90-95% смесью газов, содержащей восстановителя (Н2+СО) и метан. Довосстановление ведут в две стадии: в начале руду восстанавливают в противотоке до 50-55%, добавляя к восстановительному газу продукты неполного сгорания природного газа, сжигаемого с коэффициентом избытка воздуха а- 0,4-0,42, а затем окончательно довосстанавливают восстановительным газом в режиме прямотока. При этом газ, участвовавший в довосстановлении на первой стадии, используют в процессе обжига руды путем дожигания его в слое воздухом, подводимым через пиковые горелки на двух уровнях по высоте зоны обжига с расходами, соответствующими а- 0,7-0,8 и а 1,7-1,9 на нижнем и верхнем уровнях соответственно. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 21 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Я

Яфч, 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860684! 02 (22) 01.06.90 (46) 23.08.92. Бюл, N 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) Н.Э. Бланк, В.B. Червоткин, Б,А. Боковиков, Н,Г. Чиркова, В.А. Красноборов, В.А, Морозов, Л.И. Леонтьев и В,И. Двинин (56) Авторское свидетельство СССР

М 726199, кл. С 22 В 1/02, 1977. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО

ОБЖИГА (57) Сущность: процесс обжига сидеритовых руд в шахтных печах включает нагрев, безокислительный обжиг с получением продукта со степенью восстановления до ОО =20 j, и довосстановление до рО2 =9095$ смесью газов, содержащей восстановИзобретение относится к способам подготовки железорудного сырья к метал-.. лургическому переделу и может быть использовано при проведении процесса обжига сидеритовой руды.

Целью изобретения является сокращение расхода топлива и повышение металлургической ценности готового продукта,—

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обжига сидеритовой руды в шахтной печи, включающему ее нагрев, безокислительный обжиг с получением продукта со степенью восстановления по кислороду до 20; и довосстановление смесью газов, содержащей восстановители (Hz, СО) и метан, довосстановление ведут в две стадии: вначале руду восстанавливают в йротивотоке до рО2 - 50...55 Д, добавляя к перешедшему из нижней зоны металлиза Ы,, 1756362 А1 ление до рО = 90-95% смесью газов, содержащей восстановителя (Н2+СО) и метан.

Довосстановление ведут в две стадии: в начале руду восстанавливают в противотоке до рО2 = 50-550/, добавляя к восстановительному газу продукты неполного сгорания природного газа, сжигаемого с коэффициентом избытка воздуха а= 0,4-0,42, а затем окончательно довосстанавливают восстановительным газом в режиме прямотока. При этом гаэ, участвовавший в довосстановлении на первой стадии, используют в процессе обжига руды путем дожигания его в слое воздухом, подводимым через пиковые I.орелки на двух уровнях по высоте зоны обжига с расходами, соответствующими а = 0,7-0,8 и а = 1,7 — 1,9 на нижнем и верхнем уровнях соответственно. 1 ил, ции восстановительному газу продукты неполного сгорания природного газа, сжигаемого с а=- 0,40...0,42, а затем окон- (Я чательное довосстановление ведут восста- (.) новительным газом в зоне металлизации в (,д) режиме прямотока, причем газ, участвующий в процессе довосстановления руды на первой стадии, используют в процессе обжига руды путем дожигания газа в слое воздухом, подводимым через пиковые горелки на двух уровнях по высоте зоны обжига с а = 0,7...0,8 на нижнем уровне и с а= 1,7...1,9 на верхнем уровне.

Разделение процесса довосстановления на две стадии позволит провести его беэ использования специальных конверсионных аппаратов для получения восстановительного газа, т.к, восстановление высших оксидов железа, не требующее высокого

1756362 восстановительного потенциала, происходит в верхней зоне эа счет смеси восстановительного газа нижней зоны и продуктов неполного сгорания, содержащей 35...40

НР, 15.,20 СО. 2.„5% СН4. 35...40 . N2, 2...5 Н20 и С02.

Полное использование химического тепла газа эа счет его дожигания в верхней зонЬ позволит значительно сократить общий расход топлива.

Окончательное довосстановление, осуществляемой в зоне металлизации восстановительным газом с содержанием 30...357

СН4 и 60...657 CO+Ha, позволит повысить металлургическую ценность готового продукта.

Процессы нагрева, обжига и довосстановления на первой стадии осуществляют в режиме противотока газа и материала. Противоточчая схема движения в тепловом отношении является наиболее выгодной, так как обеспечивает минимальные потери тепла с уходящими газами, Для второй стадии процесса довосстановления предлагается прямоточная схема движения потоков газа и материала и при наличии перетока части восстановительного газа в верхнюю зону позволит исключить поступление с более низким восстановительным потенциалом продуктов сгорания природного газа в цикл окончательного восстановления, а также позволит создать оптимальный тепловой режим процесса окончательного довосстановления с минимальным расходом топлива.

Переток части восстановительного газа из цикла окончательного восстановления при смешении его с продуктами. неполного сгорания природного газа в соотношении

1:(3...4) значительно повышает восстановительный потенциал смеси.

На чертеже представлена схема технической реализации способа восстановительного обжига сидвритовой руды в шахтной печи.

На схеме изображена шахтная печь 1 с циклонной горелкой 2 для получения продуктов неполного сгорания природного газа. аппараты сухой газоочистки (фильтры) 3, регенеративные воздухонагреватели 4, котлы-утилизаторы на колошниковом и горячем оборотном газе 5, скруббер-охладитель

6, труба Вентури 7, аппарат воздушного охлаждения 8, каплеуловитель 9, компрессор

10, смеситель 11, регенеративные газоподогреватели 12, пиковые горелки 13, Способ осуществляется следующим образом.

В верхней части шахтной печи 1 сидеритовэя руда нагревается до температуры

950 С, обжигается и восстанавливается до степени восстановления до - 50...55 .

Процесс обжига проводится в атмосфере продуктов дожигания газа, поступающего из зоны предварительного восстановления.

Воздух подается через пиковые горелки 13, расположенные на двух уровнях по высоте зоны обжига: В нижней части зоны дожигание ведется с а= 0,7...0,8, а в верхней части с a - 1,7....1,9. В процессе безокислительного обжига получают продукт с ро = 20

Далее обожженная руда восстанавливается до степени восстановления оо2 = 50...55

15 смесью газов, получаемых в циклонной горелке 2 и поступающих из эоны металлизации шахтной печи в соотношении (3...4);1.

Природный газ в циклонной горелке 2 сжигается с коэффициентом расхода воздуха a= 0,4...0,42. Воздух перед подачей в горелку нагревается до 700"С в регенеративных воэдухонагревателях 4.

Процессы нагрева, обжига и частичного восстановления сидеритовой руды в верхней части шахтной печи осуществляется в противотоке газа и материала. Колошниковый газ отводится из печи с температурой

400...500 С; поступает в котел-утилизатор 5, проходит фильтры сухой газоочистки 3 и сбрасывается в дымовую трубу.

Предварительно нагретая до 950 С и восстановленная до go - 50...55 сидеритовая руда через разделительную зону поступает в зону металлизации, где в

35 прямотоке матеРиала и газа, содержащего

60„.65о восстановителей (СО+Нр) и

30„.35 метана, проводится ее окончательное довосстановление до

Расход водорода на процесс металлизации

40 в зоне компенсируется за счет термокаталитического разложения природного газа на поверхности нагретой и частично металлиэованной руды, Металлическое железо, образующееся в процессе восстановления, является активным катализатором процесса разложения природного газа.

Гаэ иэ эоны металлизации и охлаждения с температурой 600-650 С поступает в газотрубный котел-утилизатор 5, далее в скруб5р бер-охлэдитель 6, где происходит его охлаждение и снижение запыленности. Более глубокая очистка оборотного газа от пыли осуществляется в трубе Вентури 7.

ОчищенныЙ от пыли оборотный гэз поступа55 ет в аппарат воздушного охлаждения 8, затем в каплеуловитель 9 и компремируется. компрессором 10. Далее часть газа направляется в зону охлаждения шахтной печи, другая часть газа смешивается с природным газом в смссителе 11 и возвращается в зону

1756362

Составитель B,×åðâoòêèí

Техред М,Моргентал Корректор Н.Гунько

Редактор А.Бер

Заказ 3062 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рачшская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 металлизации шахтной печи. Для обеспечения необходимого температурного режима зоны металлизации восстановительный газ перед подачей в печь нагревают в регенеративных газонагревателях 12 до 850ОC. В этом случае количества теплоты от охлаждения материала с 950 С до 680 С достаточно для проведения эндотермических реакций восстановления оксида железа и разложения природного газа, В.нижней части шахтной печи (зона охлаждения) проводят охлаждение металлизованного продукта с 680 до 50 С в противотоке за счет подачи в зону очищенного и охлажденного оборотного газа, Холодный металлизованный продукт с содержанием 1,4....1,5% углерода выгружается из печи и подается в отделение брикетирования, Брикетирование практически исключает возможность вторичного описания и существенно улучшает транспортабельность готового продукта, Благодаря значительному (до 17-20%) содержанию оксида магния металлизованные брикеты из сидеритовой руды можно использать в качестве природнолегированного сырья в доменном и конвертерном производстве.

Предлагаемый способ обжига сидеритовой руды обеспечивает снижение расхода природного газа по сравнению с известным на 10%, а повышение конечной степени восстановления с 84 ... 87% до 90 ... 95% улучшает металлургическую ценность готового и роду кта.

Формула изобретения

5 Способ восстановительного обжига сидеритовой руды в шахтной печи, включающий ее нагрев, безокислительный обжиг с получением продукта со степенью восстановления до pop 20% довосстановление

10 смесью газов, содержащей восстановители (Н, СО) и метан, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расхода топлива и повышения металлургической ценности готового продукта, довосстановление прово15 дят в две стадии, на первой из которых осуществляют восстановление до po2 = 5055% в режиме противотока с восстановительным газом, к которому добавляют продукты сгорания природного газа, сжига20 емого с коэффициентом избытка воздуха а = 0,4-0,42, а вторую проводят восстановительным газом в режиме прямотока — причем и газ, участвовавший в довосстановлении на первой стадии, используют для обжига руды путем его дожигания в слое воздухом, подводимым через пиковые горелки на двух уровнях по высоте эоны обжига с расходами, соответствующими Q = 0,7 — 0,8 и а 1,7 — 1,9 на нижнем и верхнем уровнях соответственно.