57) Использование: изобретение относится области металлургии чугуна, стали и железа, Сущность: способ заключается в том. что еагенты: угольная пыль в потоке окислитея и измельченная железная руда с флюсами подаются в зону зажигания через

Изобретение относится к области меТаллургии, преимущественно к металлургии

Чугуна, стали и железа, в частности к прямому получению жидкого металла из окислов, 7,е. рудных материалов.

Цель изобретения состоит в улучшении технико-экономических показателей про° ° есса, а именно упрощении и удешевлении ,ехнологии и оборудования, увеличения мощности реактора, а тем самым и экономичности процесса за счет использования имического тепла отходящих газов непоседственно в реакторе.

Таким образом, реализация изобретеНия позволит одновременно повысить производительность процесса (без увеличения размеров реактора) и частично. а иногда и

„„ 4 „„1837075 А1 тангенциальные патрубки, расположенные на одном уровне в средней части вертикального вихревого реактора. Продукты сгорания удаляются также через тангенциальный патрубок в верхней части реактора, куда дополнительно вводится окислитель (воздух или воздух, обогащенный кислородом) тангенциально, распределенными по окружно. сти потоками с массовой скоростью на входе, равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе. При этом происходит полное или частичное дожигание отходящих газов, продукты полного сгорания не перемешиваются с основным потоком, не проникают вниз и не ухудшают восстановительную среду в реакторе, который поглощает тепло от дожигания СО и Нг, 3 ил. полностью решить проблему утилизации химического тепла отходящих газов беэ существенных затрат и усложнения схемы и обслуживания, причем решить наиболее эффективным образом: путем использования указанного тепла в самом реакторе для проведения технологического процесса.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе прямого получения металлов из окислов, включающем одновременные газификацию пылеугольного топлива и восстановление металлосодержащей руды продуктами газификации и пылеугольным топливом в смеси с флюсами путем тангенциальной подачи на одном уровне в зону зажигания в среднюю часть вертикального цилиндрического вихревого

1837075 реактора пылеугольного топлива в потоке окислителя и смеси измельченной железной руды, флюсов и пылеугольного топлива в потоке газа-носителя и тангенциальный отвод газообразных продуктов реакций из верхней части реактора, согласно иэобретеwe, в верхнюю часть реактора ниже узла отвода газообразных продуктов реакций подают кислородсодержащий газ, который вдувают тангенциапьно и равномерно распределенными потоками с массовой скоростью, равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе.

При этом обеспечивается протекание в вихревом реакторе восстановительный гарниссажной плавки в условиях высокоскоростных закрученных потоков, интенсивного тепло- и массообмена, высоких температур при частичном или полном дожигании отходящих газов в самом реакторе.

Способ может быть реализован в вертикальном цилиндрическом реакторе, показанном на фиг. 1 вЂ” 3, где представлено; на фиг. 1 вЂ” вертикальный осевой разрез В-В; на фиг, 2, 3 вЂ” поперечные разрезы А вЂ” А и

Б-Б.

Вихревой реактор состоит из двух по высоте ступеней нижней 1 и верхней 2 разного диаметра и высоты, образующих собственно рабочую камеру (реакционную зону), и копильника 3 для сбора и удаления через летку 4 расплава металла и шлака, Нижняя ступень.1 является зоной зажигания и расположена в средней части реактора между копильником 3 и верхней ступенью 2, Она снабжена тангенциальными патрубками подвода реагентов: патрубком 5 рабочего окислительного дутья с установленной в нем у входа в реактор форсункой 6 для вдувания угольной пыли. соплом 7 подачи смеси шихты (руды, флюсов в виде порошка) и угольной пыли в заданной пропорции, Верхняя ступень 2 снабжена узлом отвода газообразных продуктов реакций из верхней части реактора вЂ” выходным тангенциальным патрубком 8, Между двойными стенками 9, реактора имеется полость 10 дпя прохода охлаждающей среды (воды, пароводяной эмульсии, пара). Вся огневая поверхность реактора покрыта огнеупорной обмазкой 11 и при работе находится под слоем гарниссажа, Диафрагма 12 вЂ” футерованный водоохлаждаемый диск с отверстием 13 служит для отделения и стока расплава в копильник, Сопла 14 подачи окислителя в верхнюю ступень 2 реактора отходят от кольцевого трубопровода 15, расположенного ниже узла отвода в верхней части реактора под выходным патрубком 8, Сопла размещены

55 от сферического свода и стен направляется в нижнюю часть 1 реактора, в реакционную зону, интенсифицируя технологический процесс, одновременно сокращается расход топлива.

Отходящие газы из верхней части реактора отводят через тангенциальный патрубок 8, размещенный над рядом сопел 14, и равномерно по окружности на одном уровне и направлены тангенциально, по ходу закрутки потока в реакторе, Способ осуществляют следующим образом.

Через входной патрубок 5 под давлением подают в зону зажигания (в среднюю часть, ступень 1) подогретый окислительвЂ” воздух либо воздух, обогащенный кислоро10 дом, а через форсунку 6 вдувают по системе пневмотранспорта угольную пыль (с флюсующими добавками). При смешении пылеугольного топлива с горячим дутьем происходит зажигание, и из патрубка 5 по15 ток горящей смеси со скоростью порядка

50 вЂ” 100 м/с истекает в полость ступени 1 и закручивается, формируется вихревой факел. В нем происходит неполное сгорание пыпеугольного топлива при g в пределах

20 0,4-0,5 (гаэификация) с образованием восстановительных газов (CO+Ha) в соответствии с заданным (известным) соотношением подаваемых реагентов: углерод пылеугольного топлива вЂ” кислород дутья.

Через сопло 7 тангенциально также по системе пневмотранспорта в реактор на од, ном уровне в среднюю часть вЂ” зону зажигания вводят смесь тонкоизмельченной шихты с угольной пылью в заданном составе. В вихревом потоке, в особенности интенсивно в пристенном слое, происходит взаимодействие окислов металла с твердым углеродом в восстановительной атмосфере, их расплавление и восстановление(в основном, прямое) металла, поддерживается равновесие в системе С вЂ” СО-СО2. обеспечивается и достаточная температура процесса, В ходе технологического процесса в ре40 акторе выделяется большое количество СО и Нг, Подача окислителя вЂ” кислорода или воздуха, обогащенного кислорода, через сопло 15 тангенциапьно и равномерно распределенными потоками с массовой скоростью, 45 равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе, в верхнюю часть второй ступени 2 реактора ниже узла отвода обеспечивает дожигание горючих компонентов, Степень дожигания регулируют количеством подаваемого окислителявЂ” от частичного до полного. Тепло дожигания посредством излучения (и переизлучения) 1837075 аправляют на очистку и утилизацию (наример, в котлах утилиэаторах).

Направление потоков окислителя в солах 14 совпадает с направлением закрутки реакторе, при такой схеме спутных потоов газовая среда в цилиндре вращается как твердое тело.

Как известно из аэродинамики, при танг нциальном подводе газов в одном торце илиндра и отводе в другом в цилиндре станавливается закрученный вращающийся вихрь в пристенном слое по всей высоте илиндра. Этот вихрь вращается как сплошое тело, создается устойчивая аэродинаическая структура без перемешивания слоев в объеме потока. Если в эту структуру водить спутные потоки с той же массовой скоростью, какую имеет пристенный поток, то движение не нарушится, сохранится сплошность всего потока, смешения среды, ! особенно по высоте, не произойдет.

В предлагаемом способе реагентывЂ” у ольная пыль в потоке окислителя, а также измельченная железная руда в смеси с флю) свми подаются через тангенциальные патр бки 5 в нижней 1 ступени реактора, а у аление продуктов сгорания также через т нгенциальный патрубок 8 в верхней 2 его ч сти. Такая система подвода и отвода газов и создает в цилиндрическом реакторе отмеч нную аэродинамику потоков, дает возожность осуществить тангенциальный р спределенный подвод окислителя под вых дным патрубком в верхнюю 2 часть реакт ра.

Если при этом скорость струи на входе в реактор будет существенно отличаться от с орости пристенного потока в реакторе, б дет больше или меньше последней, то в о оих случаях произойдет нарушение с лошности общего вращающегося потока и, как следствие, в силу разности скоростей отдельных струй их перемешивание, будет нарушена сохранность атмосферы.

Таким образом, при соблюдении заявляемых отличительных признаков смеще5 ния продуктов полного сгорания СОг и НгО под сводом (от дожигания) с восстановительной средой ниже уровня сопел не происходит, достигается аэродинамическое разделение атмосферы по высоте и, следо10 вательно, восстановительная среда в реакторе не ухудшается. К тому же восстановительный процесс заканчивается в объеме реактора ниже ряда сопел, так что продукты полного сгорания в поясе дожига15 ния не оказывают заметного влияния на термодинамику и результаты восстановительной плавки.

Формула изобретения

Способ прямого получения металлов из

20 окислов, включающий одновременные газификацию пылеугольного топлива и восстановление металлосодержащей руды продуктами газификации и пылеугольным топливом в смеси с флюсами путем танген25 циальной подачи на одном уровне в зону зажигания в среднюю часть вертикального цилиндрического вихревого реактора пылеугольного топлива в потоке окислителя и. смеси измельченной железной руды. флю30 сов и пылеугольного топлива в потоке газаносителя и тан ген циальный отвод газообразных продуктов реакций из верхней части реактора, отличающийся тем, что, с целью улучшения технико-эконо35 мических показателей процесса. в верхнюю часть реактора ниже узла отвода газообразных продуктов реакций подают кислородсодержащий газ, который вдувают тангенциально и равномерно распределен40 ными потоками с массовой скоростью, равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе.! б 5 IU/Ь

4 lР. /

1837075

Н ВЙ Яыюсб1 йылга

ПУТ

Составитель Е.Шадек

Техред М.Моргентал Корректор И.Шулла

РЕдактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2855 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Способ прямого получения металлов из окислов

Устройство для загрузки мелкодисперсного материала // 1816401

Способ получения жидкого чугуна и установка для его осуществления // 1813099

Способ прямого получения чугуна и энергоценного вторичного газа // 1811699

Способ восстановления оксидсодержащего материала и устройство для его осуществления // 1811539

Способ получения губчатого железа в шахтной печи // 1790222

Печь для термической обработки сыпучих материалов // 1786085

Изобретение относится к подготовке сырья в черной металлургии, в частности к восстановительному обжигу измельченных железных руд

Способ прямого получения металлов из окислов // 1786084

Способ непрерывного плавления дисперсной шихты в печи постоянного тока со стекающим слоем расплава // 1781306

Изобретение относится к металлургии

Способ обжига шихты для последующей обработки в печи жидкофазного восстановления // 1759884

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

Способ производства жидкого чугуна или стального полупродукта // 2101361

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

Способ защиты огнеупорной футеровки металлургического сосуда // 2102493

Способ получения чугуна и стали в металлургических агрегатах // 2102494

Изобретение относится к области металлургического производства, в частности производства чугуна и стали

Способ получения жидкого чугуна или жидких стальных полупродуктов из железорудного материала и установка для его осуществления // 2104309

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

Способ восстановительной плавки металлургического сырья // 2105069

Способ загрузки мелкоизмельченной руды в реакционную емкость высокого давления и устройство для его осуществления // 2105070

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

Способ производства жидкого чугуна из кусковой железной руды // 2107099

Способ производства жидкого передельного чугуна из железной руды и устройство для его осуществления // 2109070