Способ восстановления мелкодисперсного материала

 

СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕЛiКОДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, включающий подачу твердой и газообразной фаз в межзлектродное пространство, электродинамическое псевдоожижение, транспортировку , нагрев и восстановление, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса восстановления и улучшения однородности мелкодисперсного материала, газообразный восстановитель подают npmioточно со скоростью потока 70-80% от скорости витания частив, а напряженность электрического поля поддерживают 4,5-5,0 кВ/см.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ХЦИЦ ИО

РЕСПУБЛИН

09) (11),511 С 21 В 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3518940/22-02 (22) 08.12.82 (46) 15.05.84. Бюл, К - 18 (72) П,А. Тациенко, Т.А. Батищева и В.Б. Прикуль (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт механической обработки полезных ископае(53) 669.183.423(088.8) (56) 1. А.Н. Похвиснев, М.И. Кожевников и др. Внедоменное получение железа за рубежом. М., "Металлургия", 1964, с. 70-88 °

2. Порошковая металлургия. 1980, ;У 6, с. 7"13. (54) (57) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА, включающий подачу твердой и газообразной Лаз в межэлектродное пространство, электродинамическое псевдоожнжение, транспортировку, нагрев и восстановление, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса восстановления и улучшения однородности мелкодисперсного материала, газообразный восстановитель подают прямоточно со скоростью потока 70-80% от скорости витания части 1, а напряженность электрического поля поддерживают 4,5-5,0 кВ/см.

1092183

Изобретение относится к металлургическому производству, преимущественно к процессам прямого получения железа из железных порошков.

Изобретение может быть использовано в черной и цветной металлургии металлических порошков.

Известны способы прямого получения железа и железных порошков путем восстановления руды или окатышей 10 газообразным восстановителем в шахтных печах, вращающихся печах, печах кипящего и неподвижного слоя.

Восстановление мелкоднсперсных материалов 10- 0 мкм невозможно в 15 указанных устройствах без предварительного окомкования, однако после измельчения губчатого железа для получения железных порошков необходим восстановительньФ отжиг. 20

В настоящее время восстановительный отжиг производят в печах с неподвижным слоем путем длительной выдержки в атмосфере водорода нри 10001200 С (1) .

Однако после отжига материал вновь, подвергают измельчению, при этом выход годного порошка крупностью менее

20 мкм составляет менее 50 ., так как

ЗО

° увеличение числа измельчений приводит к повторному окислению материала, после чего требуется отжиг (циклический процесс), Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо-З5 му результату является способ восстановления мелкодисперсного материала, включающий подачу твердой и газообразной фазы в межэлектродное пространство, злектродинамическое псевдо40 ожижение, транспортировку, нагрев, восстановление материала газообразным вос..тановителем и охлаждение.

Известный состав предусматривает

45 восстановление мелкодисперсного материала в электрическом поле высокой напряженности при температурах более

600 C, в атмосфере водорода беэ спекания частиц (2), Однако на практике установлено, что процесс электродинамического псевдоожиження имеет существенные ограничения: максимальная напряженность электрического поля прн температуре более 600 С составляет о

5 кВ/см, прн давлении газовой фазы не более 5 атм, что в десятки раз снижает максимальные удельные производительности процесса, полученные для холодных моделей и теоретическими расчетами.

В описанном способе транспортировка материала осуществляется только за счет сил электричеких полей высокой напряженности, не используются возможности гидродинамического потока как транспортирующего агента.

Все зто приводит к тому, что известный способ характеризуется низкой производительностью процесса, кроме того, процесс нестабилен, качество восстановленного материала непостоянно.

Цель изобретения — интенсификация процесса восстановления и улучшение однородности мелкодисперсного материала.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу восстановления мелкодисперсного материала, включающему подачу твердой и газообразной фаз в межэлектродное пространство, злектродинамическое псевдоожижение, транспортировку, нагрев и восстановление, газообразный восстановитель подают прямоточно со скоростью потока ?О-80 от скорости витания час" тиц, а напряженность электрического поля поддерживают 4,5"5,0. кВ/см.

Пример, 10 кг железного порошка крупностью менее 20 мкм (губчатое железо для получения порошков типа IM-О) непрерывно дозируют в реактор электродинамического псевдоожижения, к электродам которого подведено напряжение, обеспечивающее максимальную напряженность электрического поля 5 кВ/см. Реактор нагре0 вают до 1100 С, Газовый поток подается прямоточно, скорость его составляет 70 от скорости витания частиц, удельная производительность—

35 кг/ч.м, остаточное содержание кислорода в обожженном материале

0,1 (табл. пример 17) .

Известно, что перемещение "дюнами" в режиме пневмотранспортировки.. сопровождаются образованием неподвижных зон материала, а это неприемлемо при повышенных температурах (9001100 С) для порошкообраэных материао лов, склонных к спеканию. Совместные действия электрического поля высокой напряженности, обеспечивающего, в основном, вертикальное псевдоожижение и газового потока в указанном

Содержание кислорода в восстановленном материале, X

Удельная проиэво дительность, кг/м ч

Отношение

Примеры

Напряженность скорости потока водорода к скорости витания частиц, Ж эпектри- . ческого поля, кВ/см

20,0

0,10

15,0

0,09

7,0

0,09

5 0

0,10

3 10921 диапазоне скоростей позволяют при вы, сокой производительности получить необходимое качество обожженного материала.

Из данных таблицы следует, что наилучшие показатели по производительности процесса обжига при высоком качестве восстановленного материала достигаются при напряженности поля 4,5-5,0 кВ/см и скорости газово- 10 го потока 70-80Х от скорости витания частиц, При этом температура обжига 1100 С выбирается не только для получения заданногб состава остаточного кислорода в материале, но и для 15 снятия механических напряжений в материале после его измельчения, Из данных таблицы также следует, что режим противотока невозможен ни при каких конструкциях реакторов электродинамического псевдоожижения (ЭДП), так как даже в режиме прямотока при малых скоростях газового потока (пример 21) производительность

3 реактора составляет менее 2 кг/м.ч.

Увеличение напряженности электрического поля ограничено диэлектрической проницаемостью пылегазоводородной смеси и не превышает 5,5 кВ/см.

1 .30

Несмотря на рост производительнос,ти реактора с увеличением напряженности электрического поля от 3 до

5 кВ/см (примеры 1-21), это увеличение есть результат совместного действия гидродинамических и электричес-ких сил,причем в основе процесса транспортировки материала лежит принцип перемещения "дюнами", на который накладывается процесс ЭДП в .40

83 .. 4 электрических полях высокой напряженности.

При производительности процесса до 40 кг/м ч состав восстановленного

3 порошка отвечает необходимому содержанию остаточного кислорода менее

0,15Х, увеличение производительности приводит к ухудшениЬ качества восстановленного материала (примеры 5, 13 и 14).

Использование предлагаемого способа позволяет увеличить производительность процесса восстановления в 1 52 раза, стабилизировать процесс, улучшить качество восстановленного материала и повысить его однородность практически до 100.

Таким образом, данный способ по сравнению с существующей технологией получения мелкодисперсных порошков, предусматривающей измельчение губчатого железа и его отжиг в печах неподвижного слоя, повторное измельчение и классификацию материала с выделением фракции менее 20 мкм (высевка), позволяет увеличить выход годного. продукта (по крупности и качеству) почти в 2 раза (50% — известный способ, 90X — предлагаемый способ), улучшить однородность продуктов отжига не менее чем на ЗОЖ, снизить затраты на измельчение и классификацию материала, улучшить санитарно-технические условия производства.

Только эа счет увеличения выхода годной продукции в 2 раза годовой экономический эффект до порошков типа ПЖ-0 составит 25 тыс. руб при . годовом производстве 10 тыс.т.

1092183

П о олжение таблицы

4 5

5+>

0,16

45,0

30,0

0,10

25,0

0,10

0,10

22,0

0,10

20,0

70 60

0,09

17 0

12,0

О,О9

0,08

5,0

12

0,38, 90

Более

100,0

85

0,25

50,0

0,13

40,0

15

38,0

0,11

0,10

35,5

17

32,0

0,10

18

24,0

0,10

0,10

15 О

20

0,10

Менее

2,0

0,30

62,0

0,18

49,0

23

38,5

0,10

24

0,09

36,5

25

0,10

4,5

34,0

29,0

0,10

2l,0

28

0,09

17,0 аа 540 Подимсаое д, ул.Проектная, 4

П р и м е ч а н и е: Температура восстановления 1100 С;

Фазовый состав: железо. Фазовый состав: железо, бюстит.