Способ производства жидкого чугуна из кусковой железной руды

 

Сущность: способ прямого получения частиц губчатого железа и жидкого чугуна из кусковой железной руды включает подачу железной руды в реактор прямого восстановления, восстановление высокотемпературными восстановительными газами в губчатое железо и последующее плавление в восстановительной атмосфере, создаваемой введенным углеродсодержащим материалом и вдуваемым кислородсодержащим газом. По меньшей мере часть восстановительного газа после охлаждения до температуры, необходимой для восстановления, вводят в восстановительную зону реактора. В качестве углеродсодержащего материала в значительной части используют смесь угля, синтетического материала, нефтяного кокса и кокса, например, коксовой мелочи. Восстановительные газы по меньшей мере частично получают крекингом синтетических материалов и термической газификацией кокса и нефтяного кокса. 7 з.п. ф-лы.

При промышленной переработке нефти в больших количествах получается нефтяной кокс, дальнейшее использование которого затруднено из-за высокого содержания серы и связано со значительными затратами.

Аналогично высоких затрат требует и утилизация смеси синтетических материалов, получаемой при переработке отходов. Согласно законодательным положениям они должны быть подготовлены для повторного использования. Однако имеющейся производственной мощности недостаточно для переработки этих отходов, поэтому для их избытка, образующегося в большом количестве, приходится организовывать промежуточное складирование. Таким образом, утилизация отходов синтетических материалов связана с постоянно возрастающими издержками.

Известен способ получения чугуна прямым восстановлением, в соответствии с которым губчатое железо, имеющее высокую температуру и непрерывно выносимое из шахтной печи, подают сверху в плавильный газовый реактор [1]. При этом в реактор также через специальные отверстия загружают уголь, а через радиально расположенные сопла вдувают кислородсодержащий газ. Таким образом, создают псевдоожиженный слой угля, в котором даже относительно крупные частицы губчатого железа существенно замедляются, еще больше нагреваются, доходя до высокотемпературной зоны в нижней части слоя, и, наконец, расплавляются. В описании этого известного способа, впрочем, ничего не говорится о качестве угля, который следует применять как энергоноситель. Тем не менее, изменяя и развивая указанный способ, можно исходить из того, что, если в качестве энергоносителя применяется уголь, то способ окажется эффективным при использовании в ограниченном количестве и углеродсодержащих промышленных отходов, таких как синтетические материалы, т.е. при замене этими отходами части угля. Однако в этом случае возникают определенные трудности. Например, доля вводимого нефтяного кокса ограничена из-за высокого содержания в нем серы, а синтетических материалов - из-за слишком большого содержания летучих компонентов. При температуре более 1000oС горючие компоненты органических синтетических материалов почти полностью пиролитически разлагаются в реакторе на CO и H2, т.е. образуется почти исключительно восстановительный газ без кокса или обезгаженных углеродсодержащих продуктов. Поскольку для расплавления губчатого железа крайне необходимо наличие неподвижного слоя из обезгаженного угля, здесь также называемого коксом, то его приходится создавать из соответствующих углеродрсодержащих добавок, т.е. нефтяного кокса, кокса или обезгаженного угля. С другой стороны, высокое содержание серы в нефтяном коксе требует введения увеличенного количества известняка и/или доломита. Так как эти наполнители в свою очередь создают проблемы с температурой в восстановительном реакторе и приводят к слишком большому шлакообразованию, то количество нефтяного кокса должно быть крайне ограниченным.

Как следует из вышеизложенного, учитывая известное состояние технологии и соображения по его дальнейшему развитию, задачей изобретения является создание соответствующего способа, позволяющего преодолеть указанные трудности при использовании в шихте синтетических материалов, с одной стороны, и нефтяного кокса - с другой, а также найти оптимальное решение существующей проблемы утилизации указанных компонентов при снижении затрат на производство чугуна.

При загрузке смеси нефтяного кокса и органических синтетических материалов в соответствии с изобретением указанные выше недостатки частично устраняются, т.е. экономичными энергоносителями из отходов может быть заменена значительно большая часть угля, чем при загрузке синтетических материалов или нефтяного кокса по отдельности. Синтетические материалы не содержат серы и дают очень мало золы, в то время как нефтяной кокс имеет высокое содержание серы, но относительно малолетучих составляющих. Согласно изобретению в зависимости от содержания серы в нефтяном коксе соотношение между двумя указанными компонентами подбирают таким образом, чтобы свойства смеси синтетические материалы - нефтяной кокс относительно летучих составляющих были аналогичны углю с высоким содержанием летучих веществ.

Одновременно смесь подбирают таким образом, чтобы восстановительные газы по меньшей мере частично можно было получать за счет крекинга синтетического материала, а также неполного окисления кокса и чтобы синтетический материал выделял CO и H2, а обезгаженный уголь - CO.

Из-за высокого содержания твердых частиц и низкого содержания летучих составляющих нефтяной кокс оказывается избыточным при формировании коксового слоя в плавильном газовом^ реакторе. Поэтому нефтяной кокс как составная часть коксового слоя и синтетический материал как источник CO и H очень хорошо дополняют друг друга и взаимно повышают возможную, т.е. технически обоснованную, долю своего содержания в смеси с углем.

При несколько более низком содержании серы в нефтяном коксе 50-60% угля можно заменить этой смесью, т.е. специальной двухкомпонентной системой, состоящей из отходов, что позволяет значительно снизить производственные затраты на получение чугуна указанным здесь способом прямого восстановления.

Загрузка угля с низким содержанием летучих составляющих и серы, а также хорошим сохранением грануляции при высоких температурах дает возможность еще больше увеличить долю синтетических материалов и нефтекокса в смеси. В качестве фактора, лимитирующего долю синтетических материалов в смеси с углем, следует рассматривать сам восстановительный реактор, точнее количество газа, вырабатываемое в плавильном газовом реакторе.

В описанном здесь способе восстановительный реактор с его высокотемпературным промежуточным продуктом, состоящим из губчатого железа, обожженного доломита и известняка, одновременно является и реактором десульфурации. Поскольку восстановительный реактор можно передувать только до определенной границы, при очень высоком содержании синтетических материалов необходимо предусмотреть дополнительный десульфурационный реактор для высокотемпературного пылесодержащего избыточного газа. При непропорционально большой доле нефтяного кокса с высоким содержанием серы требуются очень большие количества наполнителей. Следствием этого является слишком высокое шлакообразование и потребление тепла на кальцинирование наполнителей а соответственно и слишком низкие температуры в восстановительном агрегате.

Формула изобретения

1. Способ производства жидкого чугуна из кусковой железной руды, включающий ее предварительное восстановление в реакторе прямого восстановления высокотемпературными восстановительными газами с получением губчатого железа, последующее его плавление с образованием восстановительного газа за счет введения в плавильный агрегат углеродсодержащего материала и вдувания кислородсодержащего газа, используемого в дальнейшем после охлаждения для предварительного восстановления железной руды, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют смесь угля, синтетического материала, нефтяного кокса и кокса, при этом суммарное содержание синтетического материала, нефтяного кокса и кокса в смеси составляет 50 - 60%, а восстановительный газ получают частично крекингом синтетического материала и термической газификацией кокса и нефтяного кокса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кокс вводят в виде коксовой мелочи.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что образующийся восстановительный газ содержит СО и Н2, полученные из синтетического материала и СО - из нефтяного кокса и кокса, количества которых регулируют.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что содержание синтетического материала и нефтяного кокса заранее выбирают в зависимости от качества угля и содержания серы в нефтяном коксе и угле.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что соотношение между синтетическим материалом и нефтяным коксом выбирают в зависимости от содержания серы в нефтяном коксе и летучих составляющих в угле.

6. Способ по любому из пп. 1 - 5, отличающийся тем, что содержание синтетического материала выбирают таким образом, чтобы значительное количество газа, получаемого в плавильном агрегате, можно было провести через реактор прямого восстановления.

7. Способ по любому из пп.1 и 5, отличающийся тем, что содержание нефтяного кокса выбирают в зависимости от содержания в нем серы или от требуемого количества наполнителей, связывающих серу.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в верхней части плавильного агрегата осуществляют подачу газа, содержащего кислород, диоксид углерода и водяной пар, в количестве, достаточном для предотвращения образования сажи при разложении синтетического материала.



 

Похожие патенты:

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

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

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

Изобретение относится к способу получения жидкого чугуна или стального расплава из кускообразных железосодержащих материалов, восстанавливаемых в восстановительной шахтной печи посредством газа-восстановителя, причем полученные восстановлением частицы расплавляют в плавильном реакторе с подводом угля и кислородсодержащего газа с одновременным образованием газа восстановителя, и газ-восстановитель вводят в восстановительную зону шахтной печи, а также к устройству для осуществления данного способа

Изобретение относится к области металлургии, а именно к процессам жидкофазного восстановления железа из его окислов, и может быть использовано для получения стали в бездоменном (бескоксовом) процессе

Изобретение относится к переработке реакторных сырьевых материалов таких, как железная руда, железорудные концентраты и подобных материалов в бескислородные соединения железа

Изобретение относится к способу получения чугуна из металлических руд, причем металлические руды и при определенных условиях вводимые добавки проходят сверху вниз через продуваемый снизу вверх горячим восстановительным газом восстановительный агрегат и продукт восстановления выпускают на нижнем конце восстановительного агрегата и подводят к агрегату, предназначенному для дальнейшей обработки, причем восстановительный газ получают в газогенераторе путем частичного окисления носителей углерода или разложения природного газа или нефти, а также к устройству для термической и/или химической обработки легко распадающегося материала или для получения чугуна с помощью этого способа, содержащему первый агрегат для получения горячего газа, в частности, восстановительного газа, и второй агрегат для приема термически и/или химически обрабатываемого материала с по меньшей мере одним расположенным в верхней части второго агрегата впуском для материала и по меньшей мере одним расположенным на нижнем конце второго агрегата устройством для выгрузки термически и/или химически обработанного материала, а также с по меньшей мере одним расположенным в нижней зоне второго агрегата впуском для горячего газа

Изобретение относится к устройству и способу для плавления мелких частиц, представляющих смесь негорючих веществ с углеродсодержащим твердым материалом

Изобретение относится к способу получения губчатого железа из измельченного материала, содержащего оксид железа, в котором материал, содержащий оксид железа, восстанавливают в губчатое железо в зоне восстановления посредством восстановительного газа, а газ, образующийся при восстановлении, выводят в виде колошникового газа, а также к установке для осуществления этого способа

Изобретение относится к способу вдувания тонкоизмельченной железной руды в процессе восстановительной плавки
Наверх