Способ прямого получения чугуна из дисперсной железной руды и устройство для его осуществления

 

I. Способ прямого получения чугуна из дисперсно железной руды, включающий восстановление в противотоке горячим восстановительным газом загружаемой сверху в шахтную печь опускающейся железной руды, выгрузку в вьшлавной газификатор, расплавление , сжигание в газификаторе угля, образование восстановительного газа, последующее его охлаждение, обеспыливание и подачу в зону восстановления шахтной печи. Отличающийся тем, что, с целью увеличения зффективности процесса за счет непрерывной транспортировки горячего губчатого железа в выплавной газификатор, горячее губчатое железо подают в выплавной газификатор по крайней мере по одному трубопроводу в противотоке с частью полученного при газификации восстановительного газа с охлаждением газа в зоне трубопровода до 750 950° С, при этом количество газа, подаваемого противотоком по трубопроводу, составляет 5-30 об.% от общего количества газа, вводимого в шахтную печь. 2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что охлаждение части газа, входимого через трубопровод, осуществляют за. счет, смешения его с другой частью рециркулируемого, охлажденного и обеспыленного газа, полу шшюго в газификаторе. 3.Способ по п. 1,отличающ,ийс я тем, что рециркулируемую часть газа . передсмешиванием ее с частью газа, выходящего непосредственно из выплавного газификатора , охлаждают до 50 С./ 4.Устройство для прямого получения чугуна из дисперсной железной руды, содержащее расположенную над вьшлавным газификатором шахтную печь с узлами загрузки вверху и выгрузки внизу печи, устройства для ввода газа в средней части и вывода газа в верхней (Л части печи, отличающееся тем, что, с целью увеличения зффективности процесса за счет непрерывной транспортировки горячего губчатого железа в вьшлавной газификатор, устройство снабжено по крайней мере одним трубопроводом, соединяющим узел выгрузки . шахтной печи с газификатором, при этом трубо: провод выполнен с боковым впуском для газа. 5.Устройство по п. 4, отличающе:л еся TeMi что узел выгрузки выполнен в виде распределенных по поперечному сечению ю или расположен1П)1х радиально червячных трансю о портеров, закрепленных на консоли. 6.Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что транспортирующая часть червячных транспортеров выполнена в виде образованного лопастями прерывистого червячного винта. 7.Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что огибающая транспортирующей части червячных транспортеров имеет коническое сужение в направлении к входной стороне транспортеров.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) (11) 4(51) С 21 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К OATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3335454/22 — 02 (22) 10.09.81 (31) Р 3034539.2 (32) 1 2.09.80 (33) ФРГ (46) 15.04.85. Бюл. N 14 (72) Ральф Вебер (ФРГ), Бернт Роллингер (Австрия), Рольф Хаук (ФРГ), Михаель Нагль и Бернхард Риннер (Австрия) (71) Корф Инжиниринг ГмбХ (ФРГ)и Фоест—

Альпине (Австрия) (53) 669.183.421 (088.8) (56) 1. Заявка ФРГ N 2843303, кл. 18 а

13/02, 1971. (54) СПОСОБ ПРЯМОГО ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА ИЗ ДИСПЕРСНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ прямого получения чугуна из дисперсной железной руды, включающий восстановление в противотоке горячим восстановительным газом загружаемой сверху в шахтную печь опускающейся железной руды, выгрузку в выплавной гаэификатор, расплавление, сжигание в газификаторе угля, образование восстановительного газа, последующее его охлаждение, обеспыливание и подачу в зону восстановления шахтной печи, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения эффективности процесса за счет непрерывной транспортировки горячего губчатого железа в выплавной газификатор, горячее губчатое железо подают в выплавной газификатор по крайней мере по одному трубопроводу в противотоке с частью полученного при газификации восстановительного газа с охлаждением газа в зоне трубопровода до 750—

950 С, при этом количество газа, подаваемо0 го противотоком по трубопроводу, составляет

5 — 30 об.% от общего количества газа, вводимого в шахтную печь.

2. Способ пои. 1,отл ич а ю щий ся тем, что охлаждение части газа, входимого через трубопровод, осуществляют за счет, смешения его с другой частью рециркулируемого, охлажденного и обеспыленного газа, полученного в газификаторе.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что рециркулируемую часть газа перед"смешиванием ее с частью газа, выходящего непосредственно из выплавного газификао тора, охлаждают до 50 С.

4. Устройство для прямого получения чугуна из дисперсной железной руды, содержащее расположенную над выплавным газификатором шахтную печь с узлами загрузки вверху и выгрузки внизу печи, устройства для ввода газа в средней части и вывода газа в верхней части печи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения эффективности процесса за счет непрерывной транспортировки горячего губчатого железа в выплавной гаэификатор, устройство снабжено по крайней мере одним трубопроводом, соединяющим узел выгрузки шахтной печи с газификатором, при этом трубо.,провод выполнен с боковым впуском для газа.

5. Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что узел выгрузки выполнен в виде распределенных по поперечному сечению или расположенных радиально червячных транспортеров, закрепленных на консоли.

6. Устройство по и. 4, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что транспортирующая часть червячных транспортеров выполнена в виде образованного лопастями прерывистого червячного винта.

7, Устройство по п. 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что огибающая транспортирующей части червячных транспортеров имеет коническое сужение в направлении к входной стороне транспортеров, восстановление в противотоке горячим восстановительным газом загружаемой сверху в шахтную печь опускающейся железной руды, выгрузку в выплавной газификатор, расплавление, сжигание в газификаторе угля, об разование восстановительного газа, последуюв зону восстановления шахтной печи, горячее губчатое железо подают в выплавной гаэификатор по крайней мере по одному трубопроводу в противотоке с частью полученного при газификации восстановительного газа с охлаждением газа в зоне трубопровода до о

750 — 950 С, при этом количество газа, подаваемого противотоком по трубопроводу, составляет 5 — 30 об.% от общего количества газа, вводимого в шахтную печь.

Охлаждение части газа, вводимого через трубопровод, осуществляют за счет смешения его с другой частью рециркулируемого, охлажденного и обеспылеиного газа, полученного в газификаторе.

Рециркулируемую часть газа перед смешиванием ее с частью газа, выходящего непосредственно иэ выплавного газификатора, охлаждают до 50 С.

Устройство для прямого получения чугуна иэ дисперсной железкой руды, содержащее шахтную печь с узлами загрузки вверху и выгрузки внизу печи, устройства для ввода газа в средней части и вывода газа в верхней части печи, снабжено по крайней мере, одним, трубопроводом, соединяющим узел выгрузки шахтной печи с газификатором, при этом трубопровод выполнен с боковым впуском для газа, Узел выгрузки выполнен в виде распределенных по поперечному сечению или радиаль\ но расположенных червячных транспортеров, закрепленных на консоли .

Транспортирующая часть червячных транспортеров выполнена в виде образованного лоцастя. ми прерывистого червячного винта.

Огибающая транспортирующей части червячных транспортеров имеет коническое сужение в направлении к входной стороне транспортеров.

Малая часть произведенного в плавильном гаэификаторе восстановительного газа может без трудностей вводиться в противотоке по отношениию к частицам губчатого железа в восстановительный агрегат, когда этот гаэ перед выпускным устройством охлаждается до. температуры ниже температуры размягчения транспортируемого губчатого железа.

1 1151220 1

Изобретение относится к металлургии, в Поставленная цель достигается тем, что частности к прямому получению чугуна из согласно способу прямого получения чугуна дисперсной железной руды. из дисперсной железной руды, включающему

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному является способ прямого получения чугуна из дисперсной железосодержащей руды, включающий восстановление в противотоке горячим восстановительным газом загружаемую сверху в шахтную печь опускающ кающуюся железнуюруду вг»груэку 10 - -щее его охлаждение, обеспыливание и подачу в выплавной газификатор, расплавление, сжигание в газификаторе угля, образование восстановительного газа, последующее его охлаждение, обеспыливание и подачу в зону восстановления шахтной печи. 15

Известно устройство для прямого получения чугуна иэ дисперсной железосодержащей руды, содержащее шахтную печь с узлами загрузки сверху и выгрузки снизу, устройства для ввода газа в средней части и вывода газа в верхней части печи (1).

Недостатком известного способа является, то, что произведенный в плавильном гаэификаторе восстановительный газ в месте выхода из плавильного газификатора еще имеет темпео ратуру 1200-1400 С и, кроме того, содержит большую долю пыли. Поэтому он может подводиться к шахтной лечи прямого восстановления только после очистки и охлаждения до необходимой для процесса прямого З0 о восстановления температуры 800 С. Непосредственный ввод в восстановительную печь привел бы в течение короткого времени к склеиванию насыпного материала и засорению промежуточных пространств за счет увлекаемой с газом пыли и сделал бы процесс прямого восстаиовлення невозможным. Поэтому прямое соединение между шахтной печью прямого восстановления и плавильным газификатором исключается и горячее губчатое 40 железо подается из шахтной печи прямого восстановления в плавильный газификатор с помощью шлюза, выполненного в виде запорного клапана. Такого рода шлюзы вследствие высоких температур и свойств насьппюго 45 материала подвержены повреждениям. Материал задерживается в местах закрытия запорных узлов и тем самым уже не обеспечивается герметичность в отношении газа. Горячие поднимающиеся газы, которые разогревают 50 насыпной материал выше его точки размягчения, приводят вскоре к дальнейшим затруднениям вследствие спекания частиц губчатого железа.

Цель изобретения — увеличение эффективности процесса за счет непрерывной транспортировки горячего губчатого железа в выплавнай газификатор.

При процессе охлаж1(ения оказывается сущест. мого через средний впуск газа 4 горячего венным то, что он не снижает качество восста- восстановительного газа с температурой 760— новительного газа. Предпочтительно добавлять 850 С восстанавливается до губчатого железа. б достаточно охлажденный как правило, до темо

Использованный восстановительный гаэ по икпературы ниже 100 С и очищенный восстанови- 5 дает шахтную лечь 2 через верхний выпуск тельный газ. Существенная цоля совместно нап- газа 5 (может направляться обратно обычным равляемой пыли осаждается в области выход- образом в контур восстановительного газа или ной стороны выпускного устройства и выпуска- использоваться друтим образом). ется с помощью отверстия вместе с частицами Получаемое за счет восстановления кускобчатого железа.

10 губ атого железа. вои железнои руды горячее губчатое железо

Для того, чтобы доля непосредственно. выпускается при 750 в 800 С снизу иэ протекающего через выпускное устройство не- шахтной печи прямого восстановления 2 и очищенного восстановительного газа по отно- непрерывно загружается сверху в плавильный шению к вдуваемому в восстановительную зо- газификатор. В плавильном газификаторе иэ ну, очищенному и охлажденному до температу- 15 поступающего через отверс ия 6 тверстия угля и вдуры процесса газу удерживалась малой, сопротив- ваемого через двенадцать радиальнь ф альных форсунок ление потоку на пути потока неочищенного 7 кислородсодержащего газа, ж щего газа, например кисло. восстановительного газа должно быть сущест- рода и воздуха б ода и воздуха, образуется углеродный псеввенно более высоким, чем на пути потока . доожиженный углеродный слой 8, в котором очищенного и охлажденного до температуры 20 заметно тормо заметно тормозятся более крупные частицы процесса восстановительного газа. Сопротивле- губчатого желе ( гу чатого железа (до вхождения в высокоиие потоку для названного первым пути потока температурную эонув температ ную зону в нижнем участке углеродв первую очередь определяется выпускным севдоожиженного слоя их температура устройством и столбом насыпного материала существенно повышается и они расплавляются). до форсунок для вдувания очищенного и ох- 25 Над утлеродным псевдоожиженным слоем лажденного восстановительного газа. Поэтому 8 находится о находится пространство успокоения, в коиспольэуется выпускное устройство, которое торое входят радиальные форсунки 9, через имеет относительное высокое сопротивление которые вдуваются для охлаждения произпотоку, тогда как сопротивление потоку на веденного в плавильно авильном газификаторе горячепути главного потока восстановительного газа 30 го во го восстановительного газа водяной пар, за счет соответствующего выбора обеспылива- углеводоро р ды или, например, охлажденный до ющих и охлаждающих устройств удерживается 50 С восста осстановительныи газ. Произведенный по возможности малым. В качестве вынускно- в плавил по во . - плавильном гаэификаторе восстановительет плавильныи гаэификатор го устройства используют пригодны червячные ный газ покидает плавиль ф транспортеры, подающая часть выполнена в виде З5 над пространством успокое р дв ылопастного червяка, а вы скное отве стие м успокоения через два выпуска газа 10 с темпе ату и 1200 — 1400 С входит непосредственно в соединенную с пла- и давлением около ар. атем он попадает

2б .3 смесительное место 11, в котором он с повильным газификатором опускную трубу. в сме

Червячные транспортеры обусловливают отно- мощью охлажденно о охлажденного газа с достаточно босительно высокие потери давления и однов едно р - 40 лее низкои температурой доводится до необменно образуют хороший фильт я пь р " ф р дл ши, кото- ходимои для прямого восстановления темперыйзасчетпостоянноговыпускауловленныхчас- ратуры, как правило равной 760 — 850 С. тичек пыли вместе с частицами губчатого же- Смесительное место с точки зрения техники леэа "самоочищается". потока выполнено таким образом, что часть

На фиг,1 изображена схема способа и 45 кинетической энергии охлажденного газа устройства; на фиг. 2 — п одольный аз ез р " р р . после смешивания с горячим, поступающим червячного транспортера для горячего выпуска от плавильного газификато а восстаиовительикатора восстановительным газом возвращается в виде давления, и

Устройство для прямого производства жид- тем самым потери давлен у ун из кусковои железной руды содер- 10 газа удерживаются по воэможности малыми. жит плавильный газификато 1. Н пл

" газификатор . ад плавильным От смесительного места газ поступает к цикгазификатором расположена подвешенная в лонному села ато 12 в ко стальной конст к и (е нструкции (не показана) шахтная тельной мере отделяются т ются увлекаемые вместе ечь прямого восстановления. К последней с потоком газа к ыль че з ге метичиый в от о м газа коксовая пыль м газа к ыль и зола. ре р ый в отношении газа двухюбоч- Затем охлажденный до необходимой темпе аный затвор 3 подводится кусковая железная д нео ходимои температуры процесса и очищенный поток горячего руда, которая опускается в форме насыпной газа разделяется: примерно 60 об. от об езасыпки в шахтную печь и с помощью вдуваеерно о . о от общего. количества газа вдуваются в качестве пер1151220 ваго частичного газового потока 13 через впуск газа 4 в восстановительную зону шахтной печи прямого восстановления 2, тогда как другая часть для получения охлажденного газа подводится к холодильнику с брызгалами 14 и затем к промывной башне 15. Выходящий охлажденный газ сжимается с помощью компрессора 16 и при температуре 50 С подводится для регулирования темпео ратуры выходящего из плавильного газифика10 тора горячего восстановительного газа к смесительному месту 11, для регулирования температуры восстановительного газа в плавильном газификаторе — к форсункам 9 и далее— к кольцевому трубопроводу.

Для горячего выпуска частиц губчатого железа иэ шахтной печи прямого восстановления 2 симметрично средней оси печи расположены радиально шесть червячных транспортеров 17, которые выполнены в виде лопастных червяков и имеют одностороннюю опору. Выходное отверстие 18 каждого червячного транспортера соединено с соединительным трубопроводом в форме опускной трубы 19, которая через потолок 20 плавильного газификатора 1 входит в пространство успокоения этого газификатора (в этом случае предусмотрено также шесть расположенных симметрично по оси опускных труб), В каждую трубу по возможности ближе к входу в плавильный гаэификатор входит форсунка 21 из кольцевого трубопровода 22, к которой подводится от компрессора 16 обозначенный как третий частичный поток газа 23 поток охлажденного о до 50 С и очищенного, направляемого от плавильного газификатора восстановительного газа.

В известных способах и установках с помощью дорогостоящих мероприятий предотвращается возможность попадания неочищенного 40 и слишком горячего восстановительного газа без подготовки в шахтную печь прямого восстановления, согласно данному способу возможна подача ограниченного потока газа непосредственно от плавильного гаэификатора через 45 выпускное устройство. 17 для горячего губчатого железа в противопотоке по отношению к нему. Весь текущий непосредственно из плавильного газификатора в опускные трубы поток газа из неочищенного восстановительного 50 газа обозначен как второй частичный поток газа 24. Температура втекающего в опускные трубы 19 второго частичного потока газа 24: . понижается с помощью вводимого в регулируемом количестве охлажденного газа через 55 форсунки 21 до температуры 760-850 С, . прежде чем потоки газа через червячные транспортеры 17 попадают в шахтную печь прямого восстановления. Охлажденный гаэ подводится таким образом, что возникает хорошая турбулизация с поднимающимся сырым газом., Содержащаяся при входе в червячный транспортер 17 в поднимающемся потоке газа пыль оседает в основном в области червячного транспортера и последовательно транспортируется назад вместе с частицами губчатого железа вновь в соответствующую опускную трубу и в плавильный газификатор.

Существенным является ограничение второго.÷àñòè÷íoão потока газа 24, т, е. протекающего через шесть опускных труб 19 непосредственно от плавильного газификатора вверх количества сырого газа до доли, равной максимально 30 Oб.% от общего вводимого в шахтную печь прямого восстановления количества восстановительного газа. Для этого необходимо, чтобы сопротивление потоку для второго частичного потока газа 24 на пути потока до восстановительной зоны в шахтной печи прямого восстановления, т. е. до плоскости впуска газа 4, было большим, чем сопротивление потоку для первого частичного потока газа 13 на пути потока от выпуска газа 10 до впуска газа 4. Этому требованию удовлетворяет выполнение выпускного устройства в виде червячного транспортера, транспортирующая часть которого, выполнена в виде лопастного червяка. В остальном сопротивление потоку и тем самым потери давления на пути первого частичного потока газа 13 намеренно удерживаются малыми.

С помощью данного способа и устройства обеспечивается вазможность непосредственной непрертявной транспортировки горячих частиц губчатого железа иэ шахтной печи прямого воссстановления 2 в плавильный гаэификатор

1. Здесь не нужно использовать шлюзы или другие дорогостоящие устройства для герметизации относительно горячего восстановительного газа, которые при высокой температуре и

s зависимости от вида подлежащего транспор: тированию материала не обладают требующейся эксплуатационной надежностью.

Червячный транспортер прифланцован к сваренному с кожухом шахтной печи прямого восстановления патрубку 25. В патрубке 25 находится на выходной стороне 18 транспортера выходной.патрубок для прифланцовывания опускной трубы 19 (см. фиг. 1). В качестве защиты от износа кирпичной кладки транспортирующую часть охватывает оболочковая труба

26, которая также прифланцована к патрубку 25.

Червячный транспортер 1.7 содержит входя,щую в печь транспортирующую часть 27, а

1151220 также прифланцованную к патрубку 25 выс- . тупающую из печи опорную часть 28 и приводную часть.

Транспортирующая часть 27 имеет форму образованного лопастями 29 прерывистого червячного витка, причем нарисованная штриховыми линиями огибающая 30 лопастного червяка конически сужается к свободному концу вала 31. Этот свободный конец доходит почти до середины шахтной печи и обеспечивает за счет конического сужения огибающей равномерный отбор насыпного материала от столба насыпного материала, Вал 31 охлаждается водой и для этого выполнен полым с внутренней трубой 32, которая заканчивается недалеко от свободного конца вала 31 и вводится в охлаждающую воду, которая затем отводится на свободный конец и протекает обратно в кольцевом зазоре между центральной трубой 32 и внутренней стенкой вала 31.

Привод 33 сконструирован следующим образом. Для вращения вала 31 служит храповой механизм 34 с колесом 35, с зубьями которого входит в зацепление собачка 36, установленная с возможностью поворота на рычаге

37, который в свою очередь с возможностью вращения сидит на валу и с помощью гидравлически или пневматически приводимого в действие поршня 38 может поворачиваться в ту или другую стороны на заданное угловое перемещение. При этом за счет собачки 36 колесо 35 поворачивается дальше на соответствующую одному шагу зубьев или кратному от одного шага зубьев величину.

При больших диаметрах шахтной печи прямого восстановления необходимо направлять вал червячного транспортера через печь

10 и устанавливать на опоры по обе стороны в стенке емкости печи. В этом случае целесообразно располагать червячные витки в противоположном направлении от центра, т. е. транспортирующими к периметру, к соплам может подводиться водяной пар для охлаждения сырого газа в верхней части выплавного газификатора до нужной температуры. В этом случае "реш ркуляция" становится излишней.

Для охлаждения части поднимающегося потока газа 24 до 750 — 950 С можно испольо зовать также и охлаждающий газ от внешнего источника, подаваемый по кольцевому трубопроводу 22. Охлаждение можно осу-. ществлять и с помощью холодильника.

В таблице в качестве конкретного примера осуществления приведены состав газа, его объем, температура и давление в различнь1х точках циркуляционного контура.

)15)220

СЧ

4) 00

ni ! ж

С4!

)/l

СЧ!

)Г) о Я о о ьъ )СЪ а о) Р

Ol v

D и

СЧ о

)С) D

)/Ъ ь мъ

):)

Ю

00 ф С:) n) ç s8 6 Ф!

z ! о м х

С»3 I I ч ч! !

I ! !

00 00 00

СЧ СЧ С 4 СЧ

)ф

° 0

03

Р

Ю

Lé

)ф о

04! -

gó в и

b о

Р о

v" о о

)) )

; С

Q )z

k о г д 34

)0 О

0Д и

< о

3 ж 0

g4

С ) Cl ч

9 1

k 5 о

A сч

O н . о

С)) ) ! !

1 а ! ! !

t4 х ! ! !

I ! о ! ф ! о о и

Й

2 о »

g o

ы н

° ю Д»

Я 4, Я о

Ф

Й о ь

D

6 и

Й

)0

k(!

М о н

=, ° Я о б

, М

< . о о э И.

Ю ъ ) !

-4 О о

00 00 00 )О

С)" сч ni с Г !

Л В 4) m!

3 у О

R о о

)ф E g (»

° °

n) о д д

4»

О ) о Ф

И

С4 о

6" й": о

М

Ф

, Х о о е

Ч,>

g. o о

Ф

С ) Я

1151220

Г 3

1/Ъ

ОО

СЧ

О1

00 м!

00

С 4!

С>

С>

Vl

С) 6 о х

Ос

С)

<")

С) С>

С)

С>

Г 4 о. а о.

cS

1D Ю

Я

ОО ОО С О

CV <4 С ! а а 4 > о !

М и й Ц

Й 03

e(ct 5

ooo о с о ос

ОщО с> сч г4

Я

v о

С

О о г — .о !

>м о

Рч

О

О о

5 о б ф

О !

I о

Ю

Ch о о

И.

Я е

»I о

3 о

М о н о

CL

Q й» о

В о е1 >М

° »

О ф

Д(С Ъ ю

3ф о

С4 о н ф

Сб" и н и и I о и

Х о о

Ж,. л Д

Э

С ) д CO

О о

Й о р. й:! о Д о <= о

C) lA 4 1

С 4 00 о\

3.3, о. ооо н

Я Д Д ооо ооо фф

ЙЙЙ

Ийй

ИИИ

МИИ ооо

>ж >М ъф

iiй

g,g g ф jul ф ф ф ф FF

& E F

Ф Ф

1151 220

1151220

ВНИИПИ Заказ 2192/47 Тираж 553 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4