Способ пирометаллургической переработки оксидных материалов

Изобретение относится к области черной металлургии. Способ включает подачу шихты, состоящей из перерабатываемого сырья, флюсов и углеродсодержащего материала, в плавильную зону двухзонной барботажной печи в предварительно расплавленные материал и флюс. Расплав передают в восстановительную зону, в которую подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее дутье, и осуществляют выпуск продуктов плавки. При этом в плавильную зону печи подают углеродсодержащий материал и кислородсодержащее дутье в количествах, обеспечивающих сгорание углерода с образованием газов, состоящих из оксида СО и диоксида СО2, Н2 и паров H2O, причем соотношение газов поддерживают в пределах СО/CO2 0,01-0,5, а Н2/H2O 0,01-0,4. А в восстановительную зону подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее сырье в количествах, обеспечивающих восстановление оксидов извлекаемых металлов в металлическую фазу и компенсацию тепловых затрат. Соотношение газов в восстановительной зоне поддерживают в пределах СО/CO2 0,2-1,5, а Н2/H2O 0,1-0,9. Техническим результатом является минимизирование расходов углесодержащих и кислородосодержащих материалов на единицу готовой продукции и таким образом повышение техническуй и экономической эффективности процесса.

 

Изобретение относится к области черной металлургии и предназначено для получения углеродсодержащих металлов из природных (руды, концентраты и другое промышленное сырье) и техногенных (пыли, шламы, шлаки, окалина и другие отходы) оксидов металлов.

Известен способ переработки окисленного сырья, содержащего цветные металлы и железо (RU 2194781, опублик. 20.12.2002), который включает в себя подачу в окислительную зону двухзонной печи в шлаковый расплав шихты, состоящей из исходного сырья флюсов, жидкого или твердого перерабатываемого шлака, углеродсодержащего материала и кислородсодержащего дутья, расплавление шихты с образованием шлака, поступающего в восстановительную зону, в которую подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее дутье и дополнительные флюсы, выпуск продуктов плавки, причем при переработке окисленного сырья в окислительную зону печи подают углеродсодержащий материал и кислород в количествах, необходимых для полного сгорания углерода с максимальным выделением тепла и образования жидкого шлака, а в восстановительную зону углеродсодержащий материал и кислород подают в количествах, необходимых для восстановления оксидов извлекаемых металлов и компенсации тепловых затрат, при этом отношение удельного расхода углеродсодержащего материала на тонну извлекаемого металла в окислительной и восстановительной зонах поддерживают в пределах 0,3-2,5, а отношение удельных расходов кислорода в этих зонах - в пределах от 0,7-3,0.

Недостатком известного способа является отсутствие возможности регулировать восстановительно-окислительные процессы в плавильной и восстановительной зонах двухзонной печи без определения соотношения газов СО/СO2 и Н22O.

Известно (Процесс Ромелт / под ред. В.А. Роменца. - ИД. «Руда и Металлы», что при избытке углерода в высокотемпературной жидкой ванне и соотношении СО/CO2 и Н2/H2O - 1,8 над расплавом идут реакции восстановления металлов. Задачей плавильной зоны по предлагаемому способу является расплавление загружаемых материалов без восстановления основных промышленных металлов (железа, никеля, меди и других), что решается регулированием состава газовой фазы, а именно поддержкой соотношения СО/CO2 и Н2/H2O в пределах 0,01-0,5 и 0,01-0,4 соответственно. Нижний предел соотношений обусловлен практически полным отсутствием восстановительных процессов в зоне плавления, верхний придел обуславливается возможностью восстановления некоторых металлов, например натрия, калия, цинка.

Техническим результатом является возможность минимизировать расходы углесодержащих и кислородосодержащих материалов на единицу готовой продукции и таким образом повысить техническую и экономическую эффективность процесса за счет обеспечения регулирования состава газовой фазы, а именно поддержкой соотношения СО/CO2 и Н2/H2O в пределах 0,01-0,5 и 0,01-0,4 соответственно.

Технический результат достигается следующим образом.

Способ пирометаллургической переработки материалов, содержащих оксиды железа, включает подачу шихты, состоящей из перерабатываемого сырья, флюсов и углеродсодержащего материала, в плавильную зону двухзонной барботажной печи в предварительно расплавленные материал и флюс, передачу расплава в восстановительную зону и подачу в нее кислородсодержащего дутья, в которую подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее дутье, и выпуск продуктов плавки. При плавлении материалов в плавильную зону печи подают углеродсодержащий материал и кислородсодержащее дутье в количествах, обеспечивающих сгорание углерода с образованием газов, состоящих из оксида СО и диоксида CO2, Н2 и паров H2O, причем соотношение газов поддерживают в пределах СО/CO2 0,01-0,5, а Н2/H2O 0,01-0,4, а в восстановительную зону подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее сырье в количествах, обеспечивающих восстановление оксидов извлекаемых металлов в металлическую фазу и компенсации тепловых затрат, причем соотношение газов в восстановительной зоне поддерживают в пределах СО/CO2 0,2-1,5, а Н2/H2O 0,1-0,9.

Верхний предел СО/CO2 0,5, а Н2/H2O 0,4 обуславливается возможностью восстановления некоторых оксидов металлов, например натрия, калия, цинка, при отсутствии восстановления оксидов железа, никеля. Верхний предел соотношений получен для плавки пыли печей ДСП с содержанием цинка 12,3%, когда при превышении данного придела соотношений в плавильной зоне начиналось восстановление железа. Для шихты с более низким содержанием цинка предельное соотношение СО/CO2 и Н2/H2O, после которого начиналось восстановление железа, было ниже.

В восстановительной зоне процессы восстановления могут иметь место только при восстановительном потенциале состава газовой фазы, определяемого соотношением СО/CO2 0,2-1,5, а Н2/H2O 0,1-0,9. Нижний предел соотношений обусловлен необходимостью основного запаса химического тепла отходящих газов вернуть в ванну восстановительной зоны, не подавляя при этом процессы восстановления, верхний предел обусловлен необходимостью максимально возможного запаса химического тепла отходящих газов восстановительной зоны вернуть в ванну плавильной зоны. Выбор соотношения газов СО/CO2 и Н2/H2O определяется производительностью агрегата, химическим составом сырья и угля, состоянием теплового баланса каждой зоны, что позволяет минимизировать расходы углесодержащих и кислородосодержащих материалов на единицу готовой продукции и таким образом повысить техническую и экономическую эффективность процесса.

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1

Шихту в составе необогащенной железной руды с содержанием оксида железа 52,2% в количестве 56 т/ч, энергетического угля с содержанием твердого углерода 77,1% в количестве 6,7 т/ч, извести с содержанием оксида кальция 88,8% в количестве 0,4 т/ч непрерывно загружают в плавильную зону. Расплав продувают кислородосодержащим дутьем объемом 8000 нм3/ч, образующийся расплав в количестве 49 т/ч перетекает в восстановительную зону, куда дополнительно подают углесодержащий материал в количестве 14 т/ч, кислородсодержащие дутье на продувку расплава и дожигание горючих газов над расплавом в количестве 16000 нм3/ч, при этом соотношения газов СО/СO2 и Н22O поддерживается 1,19 и 0,34 соответственно. Отходящий газ из восстановительной зоны переходит в плавильную зону, где взаимодействует с воздухом верхних фурм данной зоны в количестве 28700 нм3/ч, при этом поддерживается соотношение газов СО/СO2 и Н22O 0,02 и 0,03 соответственно.

Пример 2

Шихту в составе доменного шлама с содержанием железа общего 49,2% в количестве 55 т/ч, энергетического угля с содержанием твердого углерода 77,1% в количестве 5,7 т/ч, извести с содержанием оксида кальция 88,8% в количестве 4,4 т/ч непрерывно загружают в плавильную зону. Расплав продувают кислородосодержащим дутьем объемом 9100 нм3/ч, образующийся расплав в количестве 52,4 т/ч перетекает в восстановительную зону, куда дополнительно подают углесодержащий материал в количестве 15,9 т/ч, кислородсодержащие дутье на продувку расплава 6000 нм3/ч дожигание горючих газов над расплавом в количестве 12000 нм3/ч, при этом соотношения газов СО/СO2 и Н22O поддерживается 0,84 и 0,23 соответственно. Отходящий газ из восстановительной зоны переходит в плавильную зону, где взаимодействует с кислородом верхних фурм данной зоны в количестве 6000 нм3/ч, при этом поддерживается соотношение газов СО/СО2 и Н22О 0,01 и 0,02 соответственно.

Пример 3

Доменный шлам с содержанием железа общего 49,2% в количестве 55 т/ч в соответствие с примером 2, энергетический угль с содержанием твердого углерода 77,1% в количестве 4,7 т/ч, известь с содержанием оксида кальция 88,8% в количестве 4,4 т/ч непрерывно загружают в плавильную зону. Расплав продувают кислородосодержащим дутьем объемом 6500 нм3/ч, образующийся расплав в количестве 52,4 т/ч перетекает в восстановительную зону, куда дополнительно подают углесодержащий материал в количестве 17,9 т/ч, кислородсодержащие дутье на продувку расплава 8000 нм3/ч, дожигание горючих газов над расплавом в количестве 12000 нм3/ч, при этом соотношения газов СО/СO2 и Н22О поддерживается 1,10 и 0,31 соответственно. Отходящий газ из восстановительной зоны переходит в плавильную зону, где взаимодействует с кислородом верхних фурм данной зоны в количестве 7600 нм3/ч, при этом поддерживается соотношение газов СО/СО2 и Н22O 0,01 и 0,02 соответственно.

Из примеров видно, что при одинаковой нагрузке по железорудной составляющей расплавление и восстановление материала идет при разных соотношениях газов СО/СO2 и Н22O (0,84 и 0,23, пример 2, и 1,10 и 0,31, пример 3, в восстановительной зоне при равных соотношениях в плавильной зоне). Однако расчет удельного расхода углесодержащего материала на тонну металл показал, что для примера 2 расход угля на 4% ниже, чем для условий примера 3, что подтверждает возможность более эффективного управления процессом плавки в двухзонной печи посредством регулирования соотношения газов СО/СO2 и Н22O в заявляемых пределах.

Предложенный способ позволяет более эффективно управлять процессом плавки в двухзонной печи и снизить удельный расход угля на 2-4%. Способ позволяет полноценно использовать твердое топливо, повысить коэффициент использования топлива до величины более 97%, снизить концентрацию СО до 150-170 мг/м3, снизить концентрацию NO до величины менее 90 мг/м3.

Способ пирометаллургической переработки материалов, содержащих оксиды железа, включающий подачу шихты, состоящей из перерабатываемого сырья, флюсов и углеродсодержащего материала, в плавильную зону двухзонной барботажной печи в предварительно расплавленные материал и флюс, передачу расплава в восстановительную зону и подачу в нее кислородсодержащего дутья, в которую подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее дутье, и выпуск продуктов плавки, при плавлении материалов в плавильную зону печи подают углеродсодержащий материал и кислородсодержащее дутье в количествах, обеспечивающих сгорание углерода с образованием газов, состоящих из оксида СО и диоксида СО2, Н2 и паров H2O, причем соотношение газов поддерживают в пределах СО/CO2 0,01-0,5, а Н2/H2O 0,01-0,4, а в восстановительную зону подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее сырье в количествах, обеспечивающих восстановление оксидов извлекаемых металлов в металлическую фазу и компенсации тепловых затрат, причем соотношение газов в восстановительной зоне поддерживают в пределах СО/CO2 0,2-1,5, а Н2/H2O 0,1-0,9.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд с получением ферроникеля и чугуна. Способ включает загрузку окисленной никелевой руды совместно с флюсующими добавками и углеродсодержащим материалом, взятым в количестве 1,0-1,1 от стехиометрически необходимого для частичной металлизации никеля и восстановления железа до двухвалентного состояния, в печь металлизации, нагрев шихты до температуры на 50°C ниже температуры начала ее размягчения за счет тепла газов, получаемых в котле-утилизаторе, подачу нагретой шихты в трехзонную печь, в которой происходит расплавление металлизованной шихты в зоне плавления за счет тепла, поступающего от сжигания природного газа в кислороде с коэффициентом расхода окислителя α=0,8-0,9.

Изобретение относится к способу изготовления агломератов для применения в качестве исходного материала для производства железа. Способ изготовления агломератов включает этап термообработки порошка, содержащего оксид железа, имеющий 50% частиц с диаметром 2 мкм или менее, при температуре нагрева 900-1200°C с получением термообработанного порошка, 50% частиц которого имеют диаметр 4 мкм или более, и этап гранулирования полученного термообработанного порошка с получением агломератов.

Изобретение относится к способу запуска или перезапуска плавильного процесса в плавильном сосуде. Плавильный сосуд содержит основную камеру для плавления металлосодержащего материала и производства расплавленного металла и копильник, соединенный с основной плавильной камерой через соединительный элемент копильника.

Изобретение относится к способу для ввода тонкодисперсного материала (4), включающего частицы, содержащие оксид железа, в восстановительный агрегат (1) с псевдоожиженным слоем (24), а также к способу производства жидкого чугуна или жидких стальных полуфабрикатов.

Изобретение относится к способу запуска или перезапуска процесса плавки металлосодержащего материала для образования расплавленного металла в плавильном устройстве.
Изобретение относится к металлургии и другим областям промышленности, в которых используются печи с жидкой шлаковой ванной. В частности, изобретение относится к способу наплавления шлаковой ванны в печах для плавки Ванюкова, процесса Ромелт, процесса переработки отходов в шлаковом расплаве, газификации угля в барботируемом шлаковом расплаве.

Изобретение относится к способу запуска плавления металлосодержащего загрузочного материала в плавильном устройстве для производства металла, содержащем плавильный сосуд, содержащий основную камеру для вмещения плавильной ванны, копильник для выгрузки расплавленного металла из основной камеры во время плавильного процесса, и соединительный элемент, соединяющий основную камеру и копильник.

Изобретение относится к печи для непрерывной переработки отходов в расплаве, в том числе бытового мусора различного состава с высокой влажностью. Печь содержит шахту печи, кессонированный пояс с фурмами, свод и под печи, зону разделения жидких фаз, зону газификации и сжигания отходов, сифон для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоотводящий тракт, перегородку, разделяющую шахту печи на загрузочную и плавильную зоны, при этом зона разделения жидких фаз расположена в сифоне, соединенном с шахтой печи через окно, нижний край которого расположен на уровне пода печи, уровень пода сифона расположен ниже уровня пода печи, а фурмы расположены на уровне 300-400 мм от пода печи.

Изобретение относится к способу, а также к установке для обработки отходящих газов (4) из установок (32, 33) для производства чугуна и/или синтез-газа. Причем первый частичный поток (51) отходящего газа или синтез-газа после добавления воды и/или водяного пара (10) подвергают по меньшей мере частичному преобразованию СО в СО2 и отходящий газ (4) или синтез-газ затем подвергают обработке для отделения СО2.

Изобретение относится к производству жидкого чугуна процессом жидкофазного восстановления Ромелт при переработке железосодержащих материалов высокой степени окисленности.

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам прямого восстановления водородом окислов железа с использованием электроэнергии, и может быть использовано при производстве порошков, компактных металлов и сплавов. Способ включает восстановление измельченной железной руды в среде водорода в проточном режиме с обеспечением выноса образующихся газов непрерывным потоком водорода. При этом руду загружают в реактор в виде кварцевой трубки, закрытой защитным теплоизоляционным кожухом. В качестве газа-восстановителя используют водород, который для интенсификации процесса восстановления окислов и получения равномерного восстановления руды подают через трубку, проходящую через верхнюю часть теплоизоляционного кожуха с обеспечением нагрева водорода до температуры на входе в реактор, составляющей 80-110°С. Осуществляют продувку реактора водородом и удаление кислорода воздуха, нагрев реактора до 900-1000°С, выдержку в режиме восстановления окислов железа, охлаждение реактора и восстановленной железной руды с последующей выгрузкой. 6 ил., 2 табл.

Изобретение относится к областям химической инженерии и металлургии, в частности способу восстановления порошкообразной железной руды в кипящем слое и системе для его осуществления. Изобретение предусматривает высокоскоростную газовую обработку, что позволяет увеличить скорость восстановления железной руды и значительно повысить эффективность газовой обработки единичного эффективного поперечного сечения кипящего слоя. За счет окислительных процессов повышается коэффициент восстановления железной руды. Благодаря параллельным трубопроводам, через который проходит восстановительный коксовый газ, снижается объем газа, проходящего через каждый отдельный кипящий слой. Изобретение позволяет осуществлять высокоэффективное восстановление порошкообразной железной руды в кипящем слое при давлении, близком к атмосферному. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу изготовления брикета, содержащего углеродные носители. Углеродные носители со связующим подвергают смешиванию при добавке водяного пара, и прессуют в брикеты. При этом выполняют по меньшей мере один из этапов из группы, состоящей из сушки углеродных носителей перед смешиванием, установки температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием, термообработки брикетов после прессования. Причем сушку углеродных носителей перед смешиванием и/или термообработку брикетов после прессования и/или установку температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием, осуществляют посредством прямого или косвенного взаимодействия с перегретым водяным паром, и выделяющийся при взаимодействии отработавший пар используют по меньшей мере как частичное количество водяного пара, подаваемого при смешивании. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к областям химической инженерии и металлургии, в частности к способу прямого восстановления порошкообразной железной руды в псевдоожиженном слое и системе для его осуществления. Изобретение предусматривает прямое восстановление железорудного концентрата посредством двух кипящих слоев. Каждый кипящий слой состоит из пенного слоя и циркулирующего слоя. Благодаря обработке с участием газа и высокоскоростной газовой обработке циркулирующего слоя, осуществляемым последовательно, увеличивается коэффициент использования газа и эффективность восстановления на каждом этапе восстановления. После того как восстановленные газы прошли процедуру предподогрева, их по отдельности направляют на ступень предварительного восстановления и ступень окончательного восстановления для осуществления восстановления руды. Благодаря обработке с участием газа, осуществляемой на разных этапах, соответственно снижается давление в процессе обработки. Горячие дымовые газы, образованные посредством сжигания в нагревателе газа, направляют в систему подогрева руды, используемую для подогрева железорудного концентрата. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх