Печь для плавки железорудных материалов в жидкой ванне

 

Использование: изобретение относится к металлургии, в частности к извлечению железа из железосодержащих материалов без использования кокса. Целью изобретения является снижение расхода топлива и повышение стойкости печи. Печь состоит из рабочей камеры , нижней и верхней системы фурм, шлакового и металлического отстойников (сисЬонов) с выпускными отверстиями и свода рабочей камеры с отверстием для отвода дымовых газов. В торцевой стенке печи помещается устройство для одновременной подачи шихтовых материалов и кислорода в рабочую камеру печи, причем устройство имеет возможность поворачиваться относительно продольной оси печи. Реализация изобретения позволит снизить расход топлив и повысить стойкость печи . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 6 00 ю ю ь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) С 21 В 13/00, F 27 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТ У (21) 4931791/02 (22) 29.04.91 (46) 15.06.93. Бюл. М 22 (71) Государственный союзный институт по проектированию агрегатов сталеплавильного и прокатного производства для черной металлургии "Стальпроект" (72) А.M. Би геев, Б. С. Чайкин, Г. Е. Иарьянчик, Е.M. Панов, В. Г. Версии, В.Н.Котий, Л.В.Петров, И.Х.Рамазан, А.A. Кривошей ко, А.А. Овчинников (73) Государственный институт по проектированию агрегатов сталеплавильного и прокатного производства "Стальпроект" (56) "Плавка в жидкой ванне" под редакцией А.В.Ванюкова, M.: Иеталлургия, 1988, с. 96-97 °

Автореферат диссертации на соискание звания кандидата технических наук Николаенко Н.Н. "Усовершенствование конструкций и режима печей с барботажным слоем с учетом образования брызг и их сепарации в надслоевом пространстве" M., НИСиС, 1986.

ГОСУДАРСТВ Е Н НОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Изобретение относится к металлургии, в частности к извлечению железа из железосодержащих материалов (руды, шламов...) без использования кокса.

Известны процесс и установка для высокотемпературного восстановления железорудного сырья в агрегате с одним рабочим объемом в жидкой ванне.

Наиболее существенный недостаток описанных процессов и агрегата сос,с Ц, „1822417 А3 (54) ПЕЧЬ ДЛЯ ПЛАВКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ

НАТЕРИАЛОВ В ЖИДКОЙ ВАННЕ (57) Использование: изобретение относится к металлургии, в частности к извлечению железа из желеэосодержащих материалов без использования кокса.

Целью изобретения является снижение расхода топлива и повышение стойкости печи. Печь состоит из рабочей камеры, нижней и верхней системы фурм, .lllflBKoBoI и металлического отстойников (симеонов) с выпускными отверстиями и свода рабочей камеры с отверстием для отвода дымовых газов. В торцевой стенке печи помещается устройство для одновременной подачи шихтовых материалов и кислорода в рабочую камеру печи, причем устройство имеет возможность поворачиваться относительно продольной оси печи. Реализация изобретения позволит снизить расход топлив и повысить стойкость печи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. тоит в том, что полностью извлечь железо из шлака невозможно, так как выпускаемый шлак постоянно контактирует с еще не восстановленным рудным расплавом, содержащим большое количество оксидов железа. Следует отметить, что степень извлечения железа из шлака является одним из основных показателей подобных процессов ввиду большого количества шлака по отноше" нию к металлу (1:1).

18224 17

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является агрегат для плавки железорудных материалов в жидкой ванне, состоящая из рабочей камеры (шахTbl), двух систем фурм (верхней - выше уровня шлака и нижней - ниже уровня алака), шлакового отстойника (сифона) с отверстием для выпуска шлака, 10 металлического отстойника (сифона) с отверстием для выпуска металла и опирающегося на стены рабочей камеры свода с отверстиями для отвода дымо вых газов и загрузки шихты. Работает печь следующим образом. Железорудные материалы, уголь и флюс с помощью загрузочных устройств через отверстие в своде непрерывно подают в рабочую камеру печи на поверхность барботи- ® руемого шлакового расплава в области первой (нижней) системы фурм. Через эту систему подается кислородсодержащий газ благодаря чему обеспечива" ется интенсивный барботаж шлака и происходит плавление материалов, восстановление оксидов железа, образование шлака и металла. С помощью сифонов шлак и металл из рабочей камеры отводятся в шлаковый и металли- ЗО ческий отстойники, из которых непрерывно выпускаются в шлаковый и чугуновозный ковши ° Выходящие из барботируемой шлаковой ванны газы, содержащие CO и Н, взаимодействуют с кислородсодержащим газом, подаваемым через вторую (верхнюю) систему фурм выше барботируемой шлаковой ванны.

Отходящие из печи газы через отверстие в своде выводятся в газоход. Для обеспечения достаточной стойкости стен рабочей камеры они выполнены иэ охлаждаемых элементов (выше уровня жидкого металла), на которых образуется шлаковый гарнисаж, повышающий стойкость этих элементов и снижающий тепловые потери.

Такая печь обладает существенными преимуществами по сравнению с другими известными процессами высокотемпературного восстановления железо- О рудного сырья:

1. Печь проста по конструкции, 2. Проведение процессов плавления, восстановления и науглерожяваI ния образующегося железа в барботи1 руемом шлаковом слое обеспечивает хо" рошуа теплопередачу, массоперенос и позволяет практически полностью извлекать железо из железорудного сырья.

3. Наличие шлакового и металлического отстойников, в которые продукты плавки поступают с помощью сифонов, исключают контакт конечного шлака с рудным расплавом и позволяет довести содержание FeO в конечном шлаке до 14.

4 ° Поскольку продуктом плавки является чугун с содержанием углерода около 43 не требуется нагревать его до температуры выше 1450-1500 С.

5. В печи можно перерабатывать любое железосодержащее сырье.

Однако, широкому распространению таких печей препятствует высокий расход топлива на процесс. Так, расход угля составляет в настоящее время

1300-1400 кг/т чугуна, хотя расчеты показывают, что этот расход может быть снижен до 800-900 кг/т. Для этого требуется максимально использовать тепло, выделяющееся при сжигании угля, а именно, максимально дожечь монооксид углерода, выделяющийся из барботируемой ванны и являющийся продуктом реакций восстановления железа из оксидов горения углерода угля.

Кроме того, необходимо снизить тепловые потери через охлажлаемые элементы, На печи известной конструкции это сделать не удается по следующим причинам:

1. Ионооксид углерода выделяется равномерно по всей поверхности барботируемой ванны и догорает во всем объеме рабочей камеры. При этом тепло передается ванне главным образом через барботирующий шлак, т.к. шихтовые материалы поступают в рабочую камеру через свод довольно узкой струей в одном месте ° Практика работы на опытной печи показала, что в связи с ограниченными возможностями теплопередачи к ванне через шлак, при дожигании более 60-703 выделяющейся из ванны окиси углерода температура отходящих из рабочей камеры дымовых газов превышает 1900 С.

2. Вследствие повышения температуры в камере, оплавляется гарниссаж, что ведет к резкому увеличению тепловых потерь. Так при наличии гарниссажа на стеновых и сводовых холодильниках (кессонах) теплопотери составляют 100-160 тыс.ккал/м час, а при

Предлагаемая конструкция печи позволяет устранить укаэанные недостатки.

Целью изобретения является сниже1О ние расхода топлива и повышение стойкости печи.

Указанная цель достигается тем, что печь, состоящая из рабочей камеры, двух систем фурм, шлакового и металлического отстойников (сифонов) и свода, снабжена устройством (например торцевой фурмой), через которое в печь вдуваются шихтовые материалы и кислород для дожигания горючих газов, выделяющихся из расплава.

При этом горение будет происходить не во всем объеме рабочей камеры, а

20 главным образом, в объеме факела, об- 25 разованного потоком частиц шихтовых материалов, газом носителем и кислородом. Свойство струи инжектировать в свой объем газы иэ среды, в которой движется струя, позволит дожечь З горючие газы с максимальной эффективностью в непосредственном контакте с частицами шихтовых материалов. При этом большая часть частиц успеет расплавиться до падения в барботируемую ванну. Благодаря этому повысится про- 35 изводительность печи, сократится время процесса "плавление-восстановлеwe" железорудных материалов и улучшится массоперенос в ванне.

Устройство, через которое вдуваются шихтовые материалы, устанавливается таким образом, что поток расплавленных частиц попадает на холодильники противоположной стены рабочей камеры, постоянно возобновляя шлаковый сгной на холодильниках и снижая тепловые потери на охлаждаемых элементах. Для защиты холодильников боковых и торцевых стен камеры устройство во время работы совершает колебательное движение, изменяя угол направления факела относительно продольной оси рабочей камеры, поочередно направляя поток расплавленных частиц на боковые холодильники.

На фиг.1 изображена предла гаемая печь; на фиг.2 - сечение A-А на фиг.1.

50

5 18224 его отсутствии - 250-300 тыс.ккай/м х хчас. Это влечет за собой увеличение расхода химочищенной воды на охлаждение и снижает стойкость охлаждаемых элементов.

17 6

Предлагаемая печь состоит иэ рабочей камеры 1, нижней 2 и верхней

3 систем фурм, шлакового отстойника (сифона) 4 с отверстием для выпуска шлака 5, металлического отстойника

6 с отверстием для выпуска металла

7, свода рабочей камеры 8 с отверстием для отвода дымовых газов 9 и устройства для подачи шихтовых материалов 10. Торцевые 11 и боковые

12 стены рабочей камеры 1 выше уровня металла выполнены из охлаждаемых

1 элементов. Работает печь следующим образом. >(елезорудные материалы и флюсы вдуваются в рабочую камеру 1 через устройство 10, через которое также подается и кислород, служащий для дожигания горючих газов, выделяющихся из шлакового расплава. Расплавившиеся и не расплавившиеся (особо крупные) частицы шихтовых материалов попадают на торцевую 11 и боковые 12 стены рабочей камеры по которым сте-. кают затем в барботируемую шлаковую ванну, образуя при этом гарниссажную шлаковую пленку на поверхности охлаждаемых элементов, из которых состоят ,стены 11 и 12.

Барботаж шлака обеспечивается по дачей через нижнюю систему фурм 2, расположенную ниже уровня шлака кислородсодержащего газа, расходующегося на сжигание части угля, поступающего в шлаковый расплав через фурмы верхнего ряда 3, с образованием при этом газообразных продуктов (CO, СО и

Mz) . Остальная часть угля расходуется на науглероживание металла и восстановление оксидов железа. Образующийся при этом чугун собирается на подине рабочей камеры и непрерывно выпускается из печи через выпускное отверстие 7 в металлическом отстойнике 6. Фурмы верхнего ряда 3 предназначены также для подачи топлива в случае недостатка тепла на процесс и подачи кислорода для дополнительного дожигания горючих газов при необходимости. Устройство 10 во время работы поворачивается с целью возобновления шлакового гарниссажа на охлаждаемых элементах и снижения тепловых потерь.

Дымовые газы отводятся иэ печи через отверстие 9 в своде 8.

Предлагаемая конструкция печи позволяет значительно улучшить ее тепловую работу и снизить расход топлива на процесс. 3а счет факельного до

1822417

Формула изобретения авиа 7

A- A фУР2

Составитель Л.Панникова

Редактор С.Никольская Техред M.Моргентал Корректор С.Пекарь

Заказ 2119 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издатсльский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101, жигания горючих составляющих дымовых газов и снижения тепловых потерь расход топлива (по расчетам) снижается на 200-250 кг/т.

1. Печь для плавки желеэорудных материалов в жидкой ванне, содержащая 1О рабочую камеру, устройство для загрузки шихты, нижнюю и верхнюю системы Фурм, шлаковый и металлический отстойники с выпускными отверстиями, свод рабочей камеры с отверстием для отвода дымовых газов, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью снижения расхода топлива и повышения стойкости печи, устройство лля загрузки шихты снабжено средством вдувания кислорода и размещено в торцевой стенке печи со стороны газохода.

2. Ileub no n. 1, отличающ а я с я тем, что устройство для загрузки шихты выполнено с воэможностью поворота относительно продольной оси печи.