Способ восстановления окислов железа во взвешенно- фонтанирующем слое

 

Союз Соеетсклк

Социалистические

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

M.Êë. С 21Ь 13/06

Заявлено 23.111.1970 (№ 1415109/22-2) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 30.111.1972. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 7Х1.1972

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 669.181.423(088.8) ВСЕСОЮЗНАЯ ф "1 библиотека с,;„а, Авторы изобретения

В. И. Лысенко, В. А. Шурхал, К. Е. Махорин и А. Г. Боборыкин

Институт газа АН Украинской ССР

Заявитель

СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА

ВО ВЗВЕШЕН НО-ФОНТАН И РУЮЩЕМ СЛОЕ

Изобретение относится к восстановлению железорудных материалов во взвешенно-фонтанирующем слое.

Известен способ восстановления окислов железа .во взвешенно-фонтанирующем слое природным газом без .предварительной конверсии.

Однако по известному способу в порах частиц восстанавливаемого материала отлагается сажистый углерод, содержание которого по мере увеличения .времени выдержки быстро возрастает, что обусловливается появлением металлического железа-катализатора реакции разложения метана. Это является причиной высокого содержания углерода в получаемом губчатом железе, что ограничивает возможности его использования в промышленности.

Г1о предлагаемому способу восстановление .ведут при 850 — 1100 С в одной камере одновременно природным газом и продуктами его неполного горения, которые подают в нижнюю часть камеры двумя раздельными коаксильными потоками.

Частицы железорудного сырья загружают в реакционную камеру с плавно увеличивающимся снизу вверх поперечным сечением. В нижнюю часть камеры двумя раздельными коакоиальными потоками подают холодный природный газ и продукты его неполного сгорания, имеющие температуру 850 — 1100 С. Например, продукты горения — в центр камеры, а природный газ — по периферии.

В камере образуется взвешенное ядро, диаметр которого меньше диаметра камеры, Частицы в ядре движутся преимущественно снизу вверх, что, однако, не исключает нх хаотического движения во всех направлениях. Попадая в центральный восходящий поток продуктов горения, частицы железорудного ма10 териала нагреваются до требуемой температуры. Прн этом высшие окислы железа частично восстанавливаются. Взвешенный материал, перемещаемый вверх газовым потоком, отбрасывается пад свободной поверхностью

ы слоя к периферии камерьг, где омывается природным газом, подаваемым снизу в эту золу камеры. Вдоль наклонных стенок частицы материала опускаются к вершине камеры, где снова переходят во взвешенное состояние.

Частицы материала вовлекаются в газовый поток не только у вершины камеры, Но отчасти и по всей ее высоте. Однако большинство частиц проходят полный, а не укороченный круг цHp Kvë 51 öèH.

Природный газ, движущийся по периферийному кольцу камеры, нагревается в основном за счет тепла, аккумулированного частицами материала, а также за счет теплоизлучения горячих продуктов горения центрально3Q го восходящего потока. При этом метан раз334253

3 лагается йо реакции СН4-+-С +2Н . Водород взаимодействует с окислами железа, а углерод в виде сажи частично отлагается в порах и на поверхности частиц восстанавливаемого матер иала. Разложение метана, а, следовательно, и .восстановление окислов существенно железа-катализатора реакции разложения метана.

В центральном газовом потоке углерод, адгезированный частицами железорудного материала, взаимодействует с СО и Н О по реакциям:

С + СΠ— — 2СΠ— 161000 кдж;

С + Н О = СО + Н вЂ” 118000 кдж. 15

Образующиеся окись углерода и водород восстанавливают железорудный материал.

Возможно и непосредственное восстановление окислов железа углеродом.

Таким образом, восстановление железорудного материала происходит в круговом цикле, состоящем из двух стадий — восстановление окислов железа водородом и метаном, науглероживание частиц (первая стадия); взаимодействие углерода с водяными парами и двуокисью углерода и .восстановление окислов железа водородом и окисью углерода (вторая стадия). зо

Частицы железорудного материала, совершая круговорот из периферийной части камеры в центральную ее часть и снова к периферии и т. д., постепенно восстанавливаются; требуемая степень восстановления материала достигается определенным временем выдсржзз ки его v, реакционной камере.

Регулируя расходы природного газа и ttpOдуктов горения в реакционной камере, тем самым подбирая продолжительность пребыва- 4О ния частиц железорудного материала в центральном газовом потоке и в периферийном кольце камеры, создают такие условия, при которых железорудный материал восстанавливается до требуемой степени, а адгезиро- 4; ванная сажа полностью выгорает. В цент- ральном потоке науглероженный железорудный материал восстанавливается продуктаМи неполного горения природного газа. Требуе мый коэффициент расхода воздуха, который определяется температурным режимом в реакционной камере (850 — 1100 С); составляет

0,4 — 0,7.

На фиг. 1 и 2 изображены два варианта практического осуществления предлагаемого способа.

В реакционную камеру 1 питающим уст. ройством 2 подают частицы железорудного материала, которые выгружаются по мере восстановления в бункер 8. Природный газ сжигают .в газогорелочном устройстве 4, а продукты горения подают в нижгпою часть реакционной камеры 1; в центральную ее часть, или в периферийное кольцо камеры под решетку 5. Холодный природный газ подают в периферийное кольцо камеры 1 под решетку 5 или в центральную трубу.

В начальной стадии процесса включают газогорелочное устройство 4 и разогревают реакционную камеру 1. Затем подают природный газ и железорудный материал, к которому можно добавить некоторое количество уже восстановленного материала. Это целесообразно только в начальной стадии процесса для ввода в реакционную камеру металлического железа-катализатора разложения метана. Последнее способствует более быстрому достижению требуемого режима раооты установки.

Предмет изоб ретени я

Способ восстановления окислов железа во взвешенно-фонтанирующем слое природным газом и продуктами его конверсии, отличаюи1ийсл тем, что, с целью получения низкоуглеродистого губчатого железа, восстановление окислов железа ведут при 850 †11 С в одной реакционной камере природным газом и продуктами его неполного горения, которые подают в нижнюю часть камеры двумя раздельными коаксильными потоками: один— по оси камеры, другой — в ее периферийную часть.

@4253

Фиг. 7

Фиг. Г

Составители А. Йемейо

Техред Е. Борисова

Редактор Баранова

Корректор T. Бабакина

Загорская типография

Изд. № 447 Заказ № 2048 Тираж 448 Поди нснос

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5