Устройство для двухстадийного восстановления железорудной мелочи в псевдоожиженном слое и способ восстановления железорудной мелочи

 

Двухступенчатое устройство предназначено для двухстадийного восстановления в псевдоожиженном слое железорудной мелочи с широким гранулометрическим составом, что обеспечивает повышенную степень использования восстановительного газа от плавильного газификатора. В первой печи с псевдоожиженным слоем происходит сушка, предварительный нагрев и предварительное восстановление железорудной мелочи, а во второй печи с псевдоожиженным слоем происходит окончательное восстановление предварительно восстановленной железной руды. Устройство оборудовано расположенными за печами с псевдоожиженными слоями по ходу течения промежуточными бункерами с клапанами, обеспечивающими герметизацию по отношению к газу/твердым частицам. Мелкие частицы железной руды, которые падают через отверстия газораспределителей во время отклонений от нормального хода процесса, возвращаются в печи на повторную переработку, в результате чего предотвращается образование препятствий и торможение потока восстановительного газа вследствие дефлюидизации и образования каналов, представляющих собой отклонения от нормального хода процесса. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

Изобретение относится к устройству для двухстадийного восстановления железорудной мелочи в псевдоожиженном слое и к способу восстановления, для которого используют данное устройство, при этом указанные устройство и способ предназначены для восстановления железорудной мелочи с широким гранулометрическим составом. Более точно, изобретение относится к устройству для двухстадийного восстановления железорудной мелочи в псевдоожиженном слое и способу восстановления с использованием данного устройства, в котором железорудную мелочь с широким гранулометрическим составом можно восстановить экономичным и эффективным образом и в процессе работы можно эффективно избежать возникновения препятствий на пути потока восстановительного газа вследствие анормальных явлений, таких как дефлюидизация и образование каналов.

В обычном доменном процессе твердые частицы имеют очень крупный размер, и поэтому железная руда может быть восстановлена внутри печи с неподвижным слоем. Однако в случае железорудной мелочи, если скорость газа будет такой низкой, как в печи с неподвижным слоем, будет иметь место низкая газопроницаемость и явления слипания, в результате чего процесс может прекратиться. Следовательно, обязательно должен быть применен способ с использованием псевдоожиженного слоя для того, чтобы повысить интенсивность движения твердых частиц с обеспечением высокой газопроницаемости.

Известна печь с псевдоожиженным слоем, описанная в полезной модели Японии No. Sho-58-217615, показанная на фиг. 1. Согласно фиг.1 эта печь включает в себя цилиндрическую печь 91 с восстановительной атмосферой и циклон 95. Печь 91 с восстановительной атмосферой выполнена с отверстием 92 для подачи сырой железной руды, отверстием 93 для вдувания находящегося при высокой температуре восстановительного газа и отверстием 94 для выпуска восстановленного железа. Кроме того, в нижней части печи с восстановительной атмосферой расположен газораспределитель 96. Восстановительный газ подают через газораспределитель 96, а железорудную мелочь подают через отверстие 92 для подачи. После этого печь с восстановительной атмосферой встряхивают для смешивания железорудной мелочи и восстановительного газа для восстановления железной руды в псевдоожиженном состоянии. После истечения некоторого периода времени в том случае, если псевдоожиженный слой поднимается вверх до уровня, на котором находится выпускное отверстие 94, восстановленное железо выпускается через выпускное отверстие 94. В данном случае псевдоожиженный слой принимает вид пенного псевдоожиженного слоя, в котором восстановительный газ образует пузырьки, и размеры этих пузырьков увеличиваются при проходе их через слой частиц.

При использовании описанной выше печи с восстановительной атмосферой, принимая во внимание производительность и ресурсосбережение, если необходимо уменьшить потери частиц железорудной мелочи при отмучивании, если необходимо свести к минимуму интенсивность потребления газа и если необходимо максимально повысить степень использования газа, крупность частиц сырой железной руды должна быть строго ограничена. Однако невозможно таким образом переработать железорудную мелочь, имеющую широкий гранулометрический состав. То есть в описанной выше печи с псевдоожиженным слоем невозможно перерабатывать железную руду с широким гранулометрическим составом, но в ней можно использовать частицы с размером только 0-0,5 мм, 0,5-1 мм, 1-2 мм и т.п. Реально имеющиеся в наличии частицы железорудной мелочи имеют величину 8 мм или менее. Следовательно, если должна быть использована встречающаяся в природе железорудная мелочь, то эту железорудную мелочь необходимо отсортировать путем просеивания, или она должна быть измельчена до расчетных размеров. В результате этого производительность снижается, а издержки производства увеличиваются, поскольку необходимы дополнительные технологические операции и дополнительное оборудование.

С целью решения данной проблемы в патенте Кореи No. 117 065 (1997) было предложено устройство для трехстадийного восстановления в псевдоожиженном слое, имеющее печи с конусообразной частью, как показано на фиг.2. При использовании данного устройства цель состоит в стабильном псевдоожижении железной руды с широким гранулометрическим составом, и для достижения этой цели используются печи с конусообразной частью. Кроме того, для повышения степени восстановления и степени использования газа на первой ступени железную руду предварительно нагревают, на второй - предварительно восстанавливают и затем окончательно восстанавливают, в результате чего получается трехстадийный процесс восстановления. То есть, как показано на фиг.2, в верхнем реакторе 10 осуществляется предварительный нагрев железной руды в псевдоожиженном состоянии в кипящем слое. В среднем реакторе 20 происходит предварительное восстановление железной руды в псевдоожиженном состоянии в кипящем слое. В нижнем реакторе 30 происходит окончательное восстановление предварительно восстановленной железной руды в псевдоожиженном состоянии в кипящем слое, тем самым завершается непрерывный трехстадийный процесс в псевдоожиженном слое.

На фиг. 2 ссылочные номера 40, 50 и 60 обозначают циклоны, ссылочный номер 70 обозначает бункер, а ссылочный номер 80 обозначает плавильный аппарат-газогенератор.

В этой печи, состоящей из реакторов с восстановительной атмосферой и конусообразной частью, которые предназначены для трехстадийного восстановления в псевдоожиженном слое, может осуществляться стабильное псевдоожижение железной руды с широким гранулометрическим составом, и степень восстановления и степень использования газа могут быть существенно повышены по сравнению с обычной цилиндрической печью, состоящей из одного реактора с псевдоожиженным слоем. Однако в этой печи используются три ступени, и поэтому стоимость оборудования очень высока. Кроме того, если возникает проблема в любом из множества реакторов, то оказывается влияние на другие реакторы, в результате чего имеет место отрицательное воздействие на процесс в целом. Таким образом, если имеет место анормальное явление, такое как дефлюидизация или образование каналов, что реально происходит очень часто, то мелкие частицы железной руды падают через отверстия газораспределителя и спекаются на дне камеры реактора. Следовательно, возникают препятствия на пути потока газа, и предотвратить это невозможно.

Настоящее изобретение предназначено для преодоления описанных выше недостатков традиционной технологии.

Следовательно, целью настоящего изобретения является разработка устройства для двухстадийного восстановления железорудной мелочи в псевдоожиженном слое и способа восстановления с применением данного устройства, при которых степень использования восстановительного газа повышается, железная руда с широким гранулометрическим составом может быть восстановлена эффективным и экономичным образом, и мелкие частицы железа, падающие через отверстия газораспределителя, путем циркуляции могут быть возвращены обратно в печь с псевдоожиженным слоем, в результате чего предотвращается возникновение препятствий на пути потока и торможение потока восстановительного газа вследствие анормальных явлений, таких как дефлюидизация или образование каналов.

Для достижения вышеуказанной цели двухступенчатое устройство с псевдоожиженным слоем, предназначенное для сушки, предварительного нагрева и предварительного восстановления железорудной мелочи в первой печи с псевдоожиженным слоем и для окончательного восстановления железорудной мелочи (предварительно восстановленной таким образом) во второй печи с псевдоожиженным слоем, в соответствии с настоящим изобретением включает в себя: первую конусообразную печь с псевдоожиженным слоем, предназначенную для приема сырой железорудной мелочи и восстановительного газа для образования турбулентного или кипящего псевдоожиженного слоя для обеспечения предварительного нагрева и предварительного восстановления сырой железной руды; первый циклон, предназначенный для отделения мелких частиц железной руды от газа, выходящего из первой печи с псевдоожиженным слоем, с целью возвращения отделенных мелких частиц железной руды на повторную переработку в первую печь с псевдоожиженным слоем, при этом отделенный газ, выходящий из первой печи с псевдоожиженным слоем, выпускается во внешнюю среду; вторую печь с псевдоожиженным слоем, предназначенную для окончательного восстановления железорудной мелочи (предварительно нагретой и предварительно восстановленной таким образом) из первой печи с псевдоожиженным слоем путем образования кипящего или турбулентного псевдоожиженного слоя за счет использования газа (восстановительного газа), выходящего из плавильного аппарата-газогенератора; второй циклон, предназначенный для отделения мелких частиц железной руды от газа, выходящего из второй печи с псевдоожиженным слоем, с целью возвращения мелких частиц железной руды на повторную переработку в нижнюю часть второй печи с псевдоожиженным слоем, при этом отделенный газ, выходящий из второй печи с псевдоожиженным слоем, подается в первую печь с псевдоожиженным слоем в качестве восстановительного газа; первый промежуточный бункер, расположенный между первой и второй печами с псевдоожиженным слоем, предназначенный для аккумулирования мелких частиц железной руды (выпавших через отверстия газораспределителя первой печи с псевдоожиженным слоем) с целью возвращения их на повторную переработку в нижнюю часть второй печи с псевдоожиженным слоем; и второй промежуточный бункер, расположенный под второй печью с псевдоожиженным слоем, предназначенный для аккумулирования мелких частиц железной руды (выпавших через отверстия газораспределителя второй печи с псевдоожиженным слоем) с целью возвращения их на повторную переработку в нижнюю часть второй печи с псевдоожиженным слоем.

В соответствии с другим аспектом изобретения способ восстановления железорудной мелочи путем использования описанного выше устройства для восстановления согласно настоящему изобретению отличается тем, что: в первой печи с псевдоожиженным слоем происходит сушка, предварительный нагрев и предварительное восстановление железорудной мелочи под действием восстановительной атмосферы; во второй печи с псевдоожиженным слоем происходит окончательное восстановление предварительно восстановленной железорудной мелочи; бункер и клапан, обеспечивающий герметизацию по отношению к газу/твердым частицам, установлены под каждой из печей с псевдоожиженным слоем; и мелкие частицы железной руды, падающие через отверстия газораспределителей во время отклонений от нормального процесса, путем циркуляции возвращаются обратно в печи с псевдоожиженным слоем, в результате чего избегают возникновения препятствий на пути потока газа и торможения потока газа.

Вышеуказанная цель и другие преимущества настоящего изобретения станут более очевидными при подробном описании предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, в которых: На фиг.1 показана обычная одноступенчатая печь с псевдоожиженным слоем; фиг.2 - обычная трехступенчатая печь с псевдоожиженным слоем; и фиг. 3 - печь с восстановительной атмосферой, предназначенная для двухстадийного восстановления железорудной мелочи в псевдоожиженном слое и выполненная согласно изобретению.

Как показано на фиг.3, устройство, предназначенное для двухстадийного восстановления железорудной мелочи в псевдоожиженном слое, согласно изобретению включает в себя:
первую конусообразную печь 100 с псевдоожиженным слоем, предназначенную для приема сырой железорудной мелочи из бункера 700, в которую подают восстановительный газ с целью образования турбулентного или кипящего псевдоожиженного слоя для осуществления предварительного нагрева и предварительного восстановления сырой железной руды;
первый циклон 300, предназначенный для отделения мелких частиц железной руды от газа, выходящего из первой печи 100 с псевдоожиженным слоем, с целью возвращения мелких частиц железной руды на повторную переработку в первую печь 100 с псевдоожиженным слоем, при этом отделенный газ, выходящий из первой печи с псевдоожиженным слоем, выпускается во внешнюю среду;
вторую печь 200 с псевдоожиженным слоем, предназначенную для окончательного восстановления железорудной мелочи (предварительно нагретой и предварительно восстановленной таким образом) из первой печи 100 с псевдоожиженным слоем путем образования кипящего или турбулентного псевдоожиженного слоя за счет использования газа (восстановительного газа), выходящего из плавильного аппарата-газогенератора 800;
второй циклон 400, предназначенный для отделения мелких частиц железной руды от газа, выходящего из второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, с целью возвращения мелких частиц железной руды на повторную переработку в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, при этом отделенный газ, выходящий из второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, подается в первую печь 100 с псевдоожиженным слоем в качестве восстановительного газа;
первый промежуточный бункер 500, расположенный между первой и второй печами 100 и 200 с псевдоожиженным слоем, предназначенный для аккумулирования мелких частиц железной руды (выпавших через отверстия газораспределителя 102 первой печи 100 с псевдоожиженным слоем) с целью возвращения их на повторную переработку в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем; и
второй промежуточный бункер 600, расположенный под второй печью 200 с псевдоожиженным слоем, предназначенный для аккумулирования мелких частиц железной руды (выпавших через отверстия газораспределителя 202 второй печи 200 с псевдоожиженным слоем) с целью возвращения их на повторную переработку в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем.

Первая печь 100 с псевдоожиженным слоем включает в себя нижнюю конусообразную часть 100а и верхнюю цилиндрическую часть 100b. Кроме того, в нижней части 100а печи образовано первое отверстие 101 для подачи газа, предназначенное для приема восстановительного газа, и в нижней части 100а печи установлен первый газораспределитель 102. Кроме того, в боковой стенке конусообразной части образовано первое отверстие 106 для выпуска железной руды, и первое отверстие 106 для выпуска железной руды сообщается посредством второй трубы 103 с нижней частью второй печи 200 с псевдоожиженным слоем.

Кроме того, в боковой стенке конусообразной части 100а образовано отверстие 105 для подачи железной руды, и отверстие 105 для подачи железной руды соединено посредством первой трубы 701 с бункером 700 для обеспечения подачи железорудной мелочи в первую печь 100 с псевдоожиженным слоем. Кроме того, в верхней части печи 100 образовано первое отверстие 107 для выпуска газа, и это первое отверстие 107 для выпуска газа сообщается с помощью третьей трубы 301 с верхней частью первого циклона 300.

В первом циклоне 300 происходит отделение мелких частиц железной руды от газа, выходящего из первой печи 100 с псевдоожиженным слоем. К нижней части первого циклона 300 подсоединена четвертая труба 302, с помощью которой отделенные мелкие частицы железной руды возвращаются обратно в нижнюю часть первой печи 100 с псевдоожиженным слоем. К верхней части первого циклона 300 подсоединена пятая труба 303, по которой осуществляется окончательный выпуск газа, выходящего из первой печи 100 с псевдоожиженным слоем.

Четвертая труба 302 проходит глубоко в первую печь 100 с псевдоожиженным слоем для возвращения отделенных мелких частиц железной руды на повторную переработку глубоко в первую печь 100 с псевдоожиженным слоем.

Вторая печь 200 с псевдоожиженным слоем включает в себя нижнюю конусообразную часть 200а и верхнюю цилиндрическую часть 200b. В нижней части конусообразной части 200а образовано второе отверстие 201 для подачи газа, предназначенное для приема восстановительного газа, и в нижней части конусообразной части 200а расположен газораспределитель 202.

В боковой стенке конусообразной части 200а образовано второе отверстие 206 для выпуска железной руды, и второе отверстие 206 для выпуска железной руды сообщается посредством восьмой трубы 203 с плавильным аппаратом-газогенератором 800.

Кроме того, в боковой стенке конусообразной части 200а образовано отверстие 205 для подачи предварительно восстановленной железной руды, и отверстие 205 для подачи предварительно восстановленной железной руды соединено с помощью второй трубы 103 с первой печью 100 с псевдоожиженным слоем для подачи высушенной, предварительно нагретой и предварительно восстановленной железной руды во вторую печь 200 с псевдоожиженным слоем. В верхней части печи 200 образовано второе отверстие 207 для выпуска газа, и это второе отверстие 207 для выпуска газа сообщается с помощью десятой трубы 401 со вторым циклоном 400.

Во втором циклоне 400 происходит отделение мелких частиц железной руды от газа, выходящего из второй печи 200 с псевдоожиженным слоем. Девятая труба 402 соединяет нижнюю часть второго циклона 400 с нижней частью печи 200 для обеспечения возврата отделенных мелких частиц железной руды в печь 200. Шестая труба 403 подсоединена к верхней части второго циклона 400 и предназначена для подачи газа, выходящего из второй печи 200 с псевдоожиженным слоем в первую печь 100 с псевдоожиженным слоем.

Девятая труба 402 предпочтительно должна быть глубоко погружена во вторую печь 200 с псевдоожиженным слоем для обеспечения возвращения отделенных мелких частиц железной руды глубоко во внутреннюю полость печи 200.

Первый промежуточный бункер 500 расположен между первой печью 100 с псевдоожиженным слоем и второй печью 200 с псевдоожиженным слоем. Бункер 500 с помощью седьмой трубы 502 соединен с подом первой печи 100 с псевдоожиженным слоем и с помощью одиннадцатой трубы 504 соединен со второй печью 200 с псевдоожиженным слоем.

На седьмой трубе 502 и на одиннадцатой трубе 504 установлены один или более рассчитанных на работу при высоких температурах клапанов 501 и 503, обеспечивающих герметизацию по отношению к газу/твердым частицам. Таким образом, в случае аварийной ситуации, такой как внезапное прекращение работы или т.п., мелкие частицы железной руды, которые выпали через отверстия газораспределителя 102 первой печи 100 с псевдоожиженным слоем, могут временно накапливаться, а затем транспортироваться с помощью неактивного газа, такого как азот, во вторую печь 200 с псевдоожиженным слоем.

Одиннадцатая труба 504 предпочтительно должна быть глубоко погружена во вторую печь 200 с псевдоожиженным слоем, и, таким образом, мелкие частицы железной руды, которые выпали через отверстия газораспределителя 102 первой печи 100 с псевдоожиженным слоем, могут быть возвращены на повторную переработку глубоко во вторую печь 200 с псевдоожиженным слоем.

Второй промежуточный бункер 600 расположен под второй печью 200 с псевдоожиженным слоем и с помощью тринадцатой трубы 602 соединен с подом второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, в то же время бункер 600 с помощью двенадцатой трубы 604 соединен с нижней частью второй печи 200 с псевдоожиженным слоем.

На тринадцатой трубе 602 и на двенадцатой трубе 604 (то есть выше и ниже бункера 600 по ходу течения) установлены один или более рассчитанных на работу при высоких температурах клапанов 601 и 603, обеспечивающих герметизацию по отношению к газу/твердым частицам. Таким образом, в случае аварийной ситуации, такой как внезапное прекращение работы или т.п., мелкие частицы железной руды, которые выпали через отверстия газораспределителя 202 второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, могут временно накапливаться, а затем транспортироваться с помощью неактивного газа, такого как азот, во вторую печь 200 с псевдоожиженным слоем.

Далее будет описан способ восстановления железорудной мелочи путем использования описанного выше устройства для восстановления.

Железорудную мелочь, которая подается в первую печь 100 с псевдоожиженным слоем, предварительно нагревают и предварительно восстанавливают путем использования газа (восстановительного газа), выходящего из второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, при этом образуется кипящий или турбулентный псевдоожиженный слой. Железную руду, подвергшуюся такой реакции, транспортируют по второй трубе 103 в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем. После этого внутри второй печи 200 с псевдоожиженным слоем происходит окончательное восстановление за счет образования кипящего псевдоожиженного слоя путем использования выходящего газа (газа, выходящего из плавильного аппарата-газогенератора), который подается через второе отверстие 201 для подачи газа. Окончательно восстановленное железо выпускают через второе отверстие 206 для выпуска железной руды. Мелкие частицы железной руды, которые захватываются газом, выходящим из первой печи 100 с псевдоожиженным слоем, отделяются от газа с помощью первого циклона 300 с целью возвращения их обратно в нижнюю часть первой печи 100 с псевдоожиженным слоем. Мелкие частицы железной руды, которые захватываются газом, выходящим из второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, отделяются от газа с помощью второго циклона 400 с целью возвращения их обратно в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем.

Если при реализации настоящего изобретения в процессе работы печей с псевдоожиженным слоем будут иметь место отклонения от нормального хода работы, такие как дефлюидизация или образование каналов, мелкие частицы железной руды будут падать через отверстия газораспределителя и тормозить поток восстановительного газа. Следовательно, периодически в процессе работы и в случае аварийных ситуаций, таких как блокирование подачи восстановительного газа, сначала открывают клапаны 501 и 601, рассчитанные на работу при высоких температурах (расположенные до первого и второго промежуточных бункеров 500 и 600 по ходу течения). Таким образом, железорудная мелочь, которая скопилась под газораспределителями первой и второй печей 100 и 200 с псевдоожиженным слоем, транспортируется соответственно в первый и второй промежуточные бункеры 500 и 600 для аккумулирования в них. После этого расположенные выше по ходу течения клапаны 501 и 601 закрывают и открывают клапаны 503 и 603 (расположенные за первым и вторым промежуточными бункерами 500 и 600 по ходу течения). После этого вдувают неактивный газ, такой как азот, для того, чтобы обеспечить возвращение накопленной железной руды обратно во вторую печь 200 с псевдоожиженным слоем.

В том случае, когда печь, предназначенная для двухстадийного восстановления в псевдоожиженном слое, используется для восстановления железорудной мелочи, предварительный нагрев и предварительное восстановление внутри первой печи 100 с псевдоожиженным слоем должны выполняться предпочтительно при температуре 700-850^oС, а завершающая реакция внутри второй печи 200 с псевдоожиженным слоем должна выполняться предпочтительно при температуре 750-900^oС. Рабочее абсолютное давление предпочтительно должно составлять 1-5 атмосфер (101,325-506,625 кПа). Приведенная скорость газа непосредственно над газораспределителями внутри первой и второй печей 100 и 200 с псевдоожиженным слоем предпочтительно должна в 1,2-2,5 раза превышать минимальную скорость псевдоожижения железорудной мелочи, находящейся внутри печей, с учетом эффективной флюидизации и потери частиц железной руды при отмучивании. Угол наклона конусообразных частей предпочтительно должен составлять 5-20^o относительно вертикальной линии. Высота конусообразных частей 100а и 200а над газораспределителями предпочтительно должна в 5-10 раз превышать диаметр газораспределителей. Высота цилиндрических частей 100b и 200b предпочтительно должна в 3-5 раз превышать их собственный внутренний диаметр.

Далее настоящее изобретение будет подробно описано на основе примера выполнения.

Пример
Восстановление железорудной мелочи выполняли путем использования устройства для восстановления, имеющего размеры, приведенные в табл.1, и при условиях, приведенных в табл.2-4.

После восстановления железорудной мелочи путем использования описанного выше устройства при условиях, указанных в табл.1-4, были определены средняя степень использования газа и интенсивность потребления газа. Результаты показали, что степень использования газа составляла приблизительно 30-35%, а интенсивность потребления газа составляла 1200-1500 Нм³ на тонну руды. Кроме того, степени осстановления восстановленного железа, которое выпускалось через первое и второе выпускное отверстие, составляли соответственно 30-40% и 85-95%. Железную руду можно было выпускать через 60 минут после подачи железной руды через бункер. Это свидетельствует о том, что скорость восстановления была очень высокой.

В соответствии с настоящим изобретением, описанным выше, промежуточные бункеры и клапаны для обеспечения герметизации по отношению к газу/твердым частицам установлены под печами с псевдоожиженным слоем. Таким образом, мелкие частицы железной руды, которые падают через отверстия газораспределителей во время отклонений от нормального хода работы, могут быть возвращены обратно в печи с псевдоожиженным слоем. Следовательно, никогда не возникает препятствий на пути потока восстановительного газа, и, следовательно, процесс может выполняться в течение длительного времени без перерыва.

Кроме того, хотя в настоящем изобретении используется только двухстадийный процесс, тем не менее обеспечивается достаточная скорость восстановления и улучшенная интенсивность потребления газа, при этом достигаемые параметры не хуже параметров по патенту Кореи 117065 (1997). При этом настоящее изобретение превосходит патент Кореи 117065 (1997) с точки зрения затрат на оборудование и издержек производства.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением может быть получено сравнительно равномерно восстановленное железо независимо от размеров частиц железной руды. Кроме того, количество выпускаемого продукта и размеры частиц можно регулировать для соответствующих выпускных отверстий, и степень восстановления можно регулировать путем регулирования времени пребывания железной руды внутри печи.

Формула изобретения

1. Двухступенчатое устройство с псевдоожиженным слоем, предназначенное для сушки, предварительного нагрева и предварительного восстановления железорудной мелочи в первой печи с псевдоожиженным слоем и для окончательного восстановления предварительно восстановленной таким образом железорудной мелочи во второй печи с псевдоожиженным слоем, содержащее первую конусообразную печь 100 с псевдоожиженным слоем, предназначенную для приема сырой железорудной мелочи из бункера 700 через первое отверстие 105 для подачи железной руды и отверстие 101 для подачи восстановительного газа с целью образования турбулентного или кипящего псевдоожиженного слоя с тем, чтобы обеспечить предварительный нагрев и предварительное восстановление сырой железной руды, и выпуск предварительно восстановленной железорудной мелочи через первое отверстие 106 для выпуска руды; первый циклон 300, предназначенный для отделения мелких частиц железной руды от газа, выходящего из первой печи 100 с псевдоожиженным слоем, с целью возвращения мелких частиц железной руды, отделенных таким образом, на повторную переработку в первую печь 100 с псевдоожиженным слоем; вторую печь 200 с псевдоожиженным слоем, предназначенную для окончательного восстановления железорудной мелочи (предварительно нагретой и предварительно восстановленной таким образом) из первой печи 100 с псевдоожиженным слоем путем образования кипящего или турбулентного псевдоожиженного слоя за счет использования восстановительного газа, подаваемого из плавильного аппарата-газогенератора 800 через второе отверстие 201 для подачи газа, при этом окончательно восстановленное железо выпускают через второе отверстие 206 для выпуска железной руды; второй циклон 400, предназначенный для отделения мелких частиц железной руды от газа, выходящего из второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, с целью возвращения мелких частиц железной руды, отделенных таким образом, на повторную переработку в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем; первый промежуточный бункер 500, расположенный между первой и второй печами 100 и 200 с псевдоожиженным слоем, предназначенный для аккумулирования мелких частиц железной руды, выпавших через отверстия газораспределителя 102 первой печи 100 с псевдоожиженным слоем, с целью возвращения их на повторную переработку в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем; второй промежуточный бункер 600, расположенный под второй печью 200 с псевдоожиженным слоем, предназначенный для аккумулирования мелких частиц железной руды, выпавших через отверстия газораспределителя 202 второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, с целью возвращения их на повторную переработку в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем; при этом первое отверстие 106 для выпуска руды сообщается с помощью второй трубы 103 с отверстием 205 второй печи для подачи предварительно восстановленной железной руды, первое отверстие 107 для выпуска газа сообщается посредством третьей трубы 301 с верхней частью первого циклона 300, и первый циклон 300 соединен посредством четвертой трубы 302 с первой конусообразной печью 100 с псевдоожиженным слоем; второй циклон 400 соединен посредством десятой трубы 401 с верхней частью второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, соединен с помощью девятой трубы 402 с нижней частью второй печи 200 с псевдоожиженным слоем и соединен посредством шестой трубы 403 с нижней частью первой печи 100 с псевдоожиженным слоем; первый промежуточный бункер 500 соединен с помощью седьмой трубы 502 с нижней частью первой печи 100 с псевдоожиженным слоем и соединен посредством одиннадцатой трубы 504 с внутренней полостью второй печи 200 с псевдоожиженным слоем; и второй промежуточный бункер 600 соединен с помощью тринадцатой трубы 602 с подом второй печи 200 с псевдоожиженным слоем и соединен посредством двенадцатой трубы 604 с нижней частью второй печи 200 с псевдоожиженным слоем.

2. Двухступенчатое устройство по п. 1, отличающееся тем, что четвертая труба 302 глубоко погружена в нижнюю часть первой печи 100 с псевдоожиженным слоем с целью возвращения мелких частиц железной руды, отделенных таким образом, на повторную переработку глубоко в нижнюю часть первой печи 100 с псевдоожиженным слоем; девятая труба 402 глубоко погружена в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем с целью возвращения мелких частиц железной руды, отделенных таким образом, на повторную переработку глубоко в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем; и одиннадцатая труба 504 глубоко погружена в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем с целью возвращения мелких частиц железной руды, выпавших через отверстия газораспределителя 102 на повторную переработку глубоко в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем.

3. Двухступенчатое устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что седьмая труба 502, одиннадцатая труба 504, тринадцатая труба 602 и двенадцатая труба 604 соответственно предусмотрены с рассчитанными на работу при высоких температурах клапанами 501, 503, 601 и 603, обеспечивающими герметизацию по отношению к газу/твердым частицам.

4. Двухступенчатое устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что первая печь 100 с псевдоожиженным слоем и вторая печь 200 с псевдоожиженным слоем соответственно содержат конусообразную часть 100а или 200а и цилиндрическую часть 100b или 200b; конусообразная часть имеет угол наклона относительно вертикальной линии, составляющий 5-20^o; конусообразная часть 100а или 200а имеет высоту над указанным газораспределителем, превышающую диаметр газораспределителя в 5-10 раз; и цилиндрическая часть 100b или 200b имеет высоту, превышающую ее внутренний диаметр в 3-5 раз.

5. Двухступенчатое устройство по п. 3, отличающееся тем, что первая печь 100 с псевдоожиженным слоем и вторая печь 200 с псевдоожиженным слоем соответственно содержат конусообразную часть 100а или 200а и цилиндрическую часть 100b или 200b; конусообразная часть имеет угол наклона относительно вертикальной линии, составляющий 5-20^o; конусообразная часть 100а или 200а имеет высоту над газораспределителем, превышающую диаметр газораспределителя в 5-10 раз; и цилиндрическая часть 100b или 200b имеет высоту, превышающую ее внутренний диаметр в 3-5 раз.

6. Способ восстановления железорудной мелочи путем использования двухступенчатого устройства с псевдоожиженным слоем, предназначенного для сушки, предварительного нагрева и предварительного восстановления железорудной мелочи в первой печи с псевдоожиженным слоем и для окончательного восстановления предварительно восстановленной железорудной мелочи во второй печи с псевдоожиженным слоем, включающий в себя следующие операции: сушку, предварительный нагрев и предварительное восстановление поданной железорудной мелочи внутри первой печи 100 с псевдоожиженным слоем с одновременным образованием кипящего или турбулентного псевдоожиженного слоя путем использования газа, выходящего из второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, транспортирование восстановленной таким образом железорудной мелочи по второй трубе 103 в нижнюю часть указанной второй печи 200 с псевдоожиженным слоем и окончательное восстановление железной руды путем образования кипящего псевдоожиженного слоя за счет использования восстановительного газа, выходящего из плавильного аппарата-газогенератора после его подачи через второе отверстие 201 для подачи выходящего газа; отделение чрезвычайно мелких частиц железной руды от газа, выходящего из первой печи 100 с псевдоожиженным слоем, с помощью первого циклона 300 с целью возвращения отделенных мелких частиц железной руды обратно в нижнюю часть первой печи 100 с псевдоожиженным слоем и отделение чрезвычайно мелких частиц железной руды от газа, выходящего из второй печи 200 с псевдоожиженным слоем, с помощью второго циклона 400 с целью возвращения отделенных мелких частиц железной руды обратно в нижнюю часть второй печи 200 с псевдоожиженным слоем; и открытие расположенных выше по ходу течения, рассчитанных на работу при высоких температурах клапанов 501 и 601 первого и второго промежуточных бункеров 500 и 600 в аварийной ситуации для обеспечения хранения скопившихся мелких частиц железной руды в первом и втором промежуточных бункерах 500 и 600, последующее закрытие расположенных выше по ходу течения, рассчитанных на работу при высоких температурах клапанов 501 и 601 и открытие расположенных ниже по ходу течения, рассчитанных на работу при высоких температурах клапанов 503 и 603 указанных первого и второго промежуточных бункеров 500 и 600, и вдувание неактивного газа, такого, как азот, для транспортирования мелких частиц железной руды в нижнюю часть указанной второй печи 200 с псевдоожиженным слоем.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что скорость потока газа непосредственно над газораспределителями первой и второй печей 100 и 200 с псевдоожиженным слоем в 1,2-2,5 раза превышает минимальную скорость псевдоожижения мелких частиц железной руды, находящихся внутри печей.

8. Способ по любому из пп. 6 и 7, отличающийся тем, что предварительный нагрев и предварительное восстановление выполняются внутри первой печи 100 с псевдоожиженным слоем при 700-850^oС, окончательное восстановление выполняется внутри второй печи 200 с псевдоожиженным слоем при 750-900^oС, и к соответствующим печам приложено рабочее абсолютное давление, составляющее 1-5 атмосфер.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6