Способ переработки оксидсодержащих материалов
Авторы патента:
Сущность: способ переработки дисперсных и окомкованных оксидосодержащих материалов включает газовое или углеродотермическое восстановление при наложении внешнего электромагнитного поля с постоянной составляющей электрического поля напряженностью 3 - 5 кВ/см при специальной изоляции высоковольтного электрода, что позволяет снизить температуру, уменьшить время проведения процесса, снизить расход газа-восстановителя, а также снизить энергетические затраты на создание воздействующего поля. Установлено, что данный способ позволяет снизить температуру проведения процесса, увеличить скорости протекания процессов и за счет этого повысить производительность агрегатов на 20 - 30 %, снизить энергозатраты и расход газа-восстановителя на 10 - 20 %. 4 табл.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам прямого получения железа и порошковой металлургии.
Изобретение может быть использовано для получения железа из руд путем восстановления в природном газе, углетермического восстановления, а также получения металлических порошков восстановлением в водороде или углеродом. Известен способ восстановления оксидов железа при повышенном давлении, в котором для интенсификации процесса восстановления железа используется повышенное (до 25 атм) давление газа в печи. Такой способ требует значительных материальных затрат при переоборудовании печи и имеет технические пределы повышения скорости процесса [1]. Наиболее близким техническим решением является способ переработки оксидсодержащих материалов, включающий их нагрев в присутствии восстановителя при наложении электромагнитного поля [2]. В указанном способе достигается увеличение скорости процесса в 1,5 - 2 раза при суммарном увеличении энергетических затрат (включая расходы на создание переменного электромагнитного поля со средней напряженностью магнитной составляет в 300 Э) в несколько раз. Для создания соответствующего поля в печи размерами 25 м высоты и 5 м в диаметре потребляемая мощность электроэнергии возрастает в 500 раз и составляет несколько сотен киловатт в час, что приводит к значительному увеличению затрат энергии и экономически не выгодно. Недостатками указанного способа являются высокие температуры, длительность процесса, большие расходы газа-восстановителя и большие энергетические затраты на создание воздействующего поля. Цель изобретения - снижение температуры, уменьшение времени проведения процесса, снижение расхода газа-восстановителя и снижение энергетических затрат на создание воздействующего поля. Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки оксидсодержащих материалов, включающем их нагрев в присутствии восстановителя при наложении электромагнитного поля, нагрев оксидсодержащих материалов в присутствии восстановителя ведут при постоянной составляющей электрического поля напряженностью 3-5 кВ/см, создаваемой с помощью специальной изоляции электрода, и равной нулю магнитной составляющей электромагнитного поля. Это позволяет ускорить процесс восстановления в зависимости от условий и стадий восстановления в 2 - 10 раз. При этом энергозатраты на создание указанного поля в промышленной печи составят 5 - 10 кВт/ч (только на паразитные токи), так как важно создать электромагнитное поле без электрического тока, для чего высоковольтные электроды специально изолируются поликристаллическим Al2O3, имеющим высокое электросопротивление при до 1000оС. Имеющийся на сегодня уровень техники интенсификации процессов с помощью электромагнитного поля можно продемонстрировать на примере, где создается электростатическое поле напряженностью до 1 кВ/см, для ускорения процесса спекания агломерата. Повысить напряженность электростатического поля здесь невозможно из-за конструктивных особенностей. Предложенный способ лишен этих недостатков и позволяет создать напряженность, оптимальную для ускоряемых процессов. Предлагаемый способ металлизации оксидных материалов реализован следующим образом. Исходные материалы: порошкообразные оксиды железа, никеля, меди и из концентратов Лебединского ГОКа - окатыши текущего производства, восстанавливали водородом или углеродсодержащую оксидную шихту нагревали в атмосфере инертного газа для получения металлизированного продукта в режиме линейного нагрева или при заданной температуре. При этом контейнеры с оксидами или углеродсодержащей шихтой находились в электромагнитном поле напряженностью 0,5 - 5 кВ/см, где высоковольтный электрод изолирован с целью уменьшения токов утечки до минимума. Опыты проводились на термогравиметрической установке на основе весом "Б - 70" (фирмы "Сетарам", Франция), погрешность при измерении массы которых составляла 10-6 г, программатор температуры обеспечивал погрешность при линейном нагреве и выдержке температуры не более 0,5оС. Расход газа восстановителя обеспечивал проведение экспериментов в кинетической области реагирования. В случае углетермического восстановления в качестве восстановителя использовали ламповую сажу. Расчет шихты проводили в расчете на CO. Скорость линейного нагрева во всех приведенных ниже опытах составляла 0,17оС/с. Инертным газом служил аргон. Восстановление оксидсодержащих материалов проводили в обычных условиях и при наложении электромагнитного поля разной напряженности. Воспроизводимость результатов экспериментов составляла более 95%. Результаты некоторых экспериментов приведены в табл. 1 и 2. При восстановлении ультрадисперсных (УД) оксидов в постоянном электромагнитном поле в указанных условиях разными восстановителями получены результаты, приведенные в табл. 3. Обожженные гематитовые окатыши ЛГОК текущего производства восстанавливали водородом в обычных условиях и в постоянном электромагнитном поле напряженностью 5 кВ/см. Установлены следующие температурные характеристики процесса (табл. 4). Таким образом, как видно из предложенных примеров, предлагаемый способ переработки оксидсодержащих материалов позволяет снизить температуру проведения процессов, увеличить скорости протекания процессов и, за счет этого повысить производительность агрегатов на 20-30%, снизить энергозатраты и расход газа-восстановителя на 10-20%. Т а б л и ц а 1 Восстановление дисперсных оксидов металлов углеродом без (-) и в присутствии (+) электромагнитного поля напряженностью 3 кВ/см при линейном нагреве, ( - степень восстановления). Т а б л и ц а 2 Восстановление дисперсных оксидов металлов водородом без (-) и в присутствии (+) электромагнитного поля напряженностью 3 кВ/см при линейном нагреве. Т а б л и ц а 3 Восстановление ультрадисперсных оксидов металлов углеродом и водородом без (-) и в присутствии (+) электромагнитного поля напряженностью 1 кВ/см при линейном нагреве ( - степень восстановления). * - восстановление протекает в два этапа. Т а б л и ц а 4 Температуры начала (Tн), окончания (Tк) и достижения максимальной скорости (Tм) при восстановлении гематитовых окатышей ЛГОК водородом при линейном нагревеФормула изобретения
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКСИДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ, включающий их нагрев в присутствии восстановителя при наложении электромагнитного поля, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры, уменьшения времени проведения процесса, снижения расхода газа-восстановителя и снижения энергетических затрат на создание воздействующего поля, нагрев оксидсодержащих материалов в присутствии восстановителя ведут при постоянной составляющей электрического поля напряженностью 3 - 5 кВ / см, создаваемой с помощью специальной изоляции электрода и равной нулю магнитной составляющей электромагнитного поля.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии и касается получения губчатого металла, например железа, никеля, кобальта, в шахтной печи
Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к печам для переработки шлаков и промышленно-бытовых отходов в жидкой ванне
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна с подачей через фурмы горячих восстановительных газов, полученных за пределами печи в циклонном газогенераторе
Изобретение относится к металлургическому производству, в частности к способам плавки материалов в расплаве (жидкой ванне)
Изобретение относится к металлургии, в частности к способу непрерывного плавления металлошихты и/или чугуна в конвертере и устройству для его осуществления
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к плавке в печи Ванюкова (ПВ) с утилизацией отходящих газов
Изобретение относится к теплоэнергетике и металлургии, в частности к сжиганию твердого топлива в барботируемом расплаве
Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для переработки отходов различного производства, в том числе бытового мусора различного состава с высокой влажностью
Изобретение относится к промышленной энергетике и металлургической промышленности
Способ получения расплава железа // 2100446
Изобретение относится к способу получения расплава железа, согласно которому железную руду восстанавливают в губчатое железо в зоне прямого восстановления металла, губчатое железо плавят в плавильной газифицирующей зоне при подаче углеродсодержащего материала с насыщением углеродсодержащего материала восстановительным газом и образованием шлака; восстановительный газ вводят в зону прямого восстановления металла, где он вступает в реакцию и выводится как доменный газ; восстановительный и/или доменный газ подвергают мокрой очистке, а шламы, отделяющиеся при этой очистке, смешивают со связующим и угольной пылью и затем подвергают агломерации
Изобретение относится к способам утилизации отходов и остатков, содержащих железо в виде окиси и/или железо в виде металла и/или содержащих углерод, в основном отходов и остатков, возникающих на металлургических предприятиях, с применением способа для получения жидкого чугуна или полуфабриката стали, причем железная руда в зоне непосредственного восстановления восстанавливается в губчатое железо, губчатое железо расплавляется для получения восстановительного газа в зоне плавления и газифицирования при подведении углеродсодержащих материалов при газифицировании углеродсодержащего материала, и восстановительный газ вводится в зону непосредственного восстановления, где преобразовывается и отводится как колошниковый газ
Изобретение относится к области металлургического производства, в частности производства чугуна и стали
Изобретение относится к способу получения жидкого чугуна или стального полуфабриката из, по меньшей мере, частично содержащего долю мелких фракций исходного сырья, состоящего из железной руды и присадок, причем исходное сырье непосредственно восстанавливают в одной, по меньшей мере, зоне восстановления в псевдоожиженном слое по губчатого железа, губчатое железо расплавляют в плавильной газификационной зоне, с подводом носителей углерода и кислородсодержащего газа и получают восстанавливающий газ, содержащий CO и H2, который подводят в зону восстановления, там подвергают реакции, отводят в виде готового к использованию газа и подают потребителю, а также к установке для осуществления способа
Изобретение относится к способу загрузки мелкоизмельченной руды, в частности железной руды, в реакционную емкость высокого давления, через которую проходит реакционный газ; при этом руда сначала подается в передаточную емкость высокого давления, сжимается в ней при помощи сжатого газа и затем передается в реакционную емкость высокого давления через передающий трубопровод при помощи сжатого газа, а также к устройству для проведения процесса
Способ производства чугуна // 2106413
Изобретение относится к способу производства чугуна из подходящего исходного сырья путем прямого восстановления
