Способ утилизации тепла жидкого шлака


 


Владельцы патента RU 2448169:

Общество с ограниченной ответственностью "Институт тепловых металлургических агрегатов и технологий "Стальпроект" (RU)

Изобретение относится к утилизации тепла жидкого шлака и может применяться в цветной и черной металлургии, угольной энергетике и в других технологических процессах, в которых образуется жидкий шлак. Жидкий шлак приводят в контакт со смесью оксидных и углеродсодержащих материалов, нагревают смесь теплом жидкого шлака и восстанавливают оксидные материалы. При этом масса смеси оксидных и углеродсодержащих материалов составляет не более половины от массы жидкого шлака. Содержание углерода в смеси оксидных и углеродсодержащих материалов составляет 10-30 мас.%. Изобретение позволит утилизировать тепло жидкого шлака и восстановить оксидные материалы. 5 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к утилизации тепла жидкого шлака, и может применяться в черной и цветной металлургии, угольной энергетике и в других технологических процессах, в которых образуется жидкий шлак.

Известен способ утилизации тепла жидкого шлака, включающий слив шлака в бассейн с проточной водой (С.Н.Гущин и др. Теплотехника и теплоэнергетика металлургического производства. - М.: Металлургия, 1993 г., стр.332). Этот способ позволяет утилизировать тепло жидкого шлака для нагрева воды. Однако нагретая вода имеет очень ограниченные возможности использования (как правило, для обогрева бытовых помещений). Кроме того, этот способ требует большого расхода воды и отличается неэкономичностью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ утилизации тепла жидкого шлака, включающий приведение шлака в контакт с охладителем (С.Н.Гущин и др. Теплотехника и теплоэнергетика металлургического производства. - М.: Металлургия, 1993 г., стр.333-335). В качестве охладителя могут применяются металлические барабаны с водой, которая, испаряясь, образует пар. Этот способ позволяет утилизировать тепло жидкого шлака для получения пара, который имеет значительно большую энергетическую ценность, чем нагретая вода. Недостатком известного способа является невозможность использования тепла жидкого шлака для восстановления оксидных материалов.

Технической задачей изобретения является утилизация тепла жидкого шлака для восстановления оксидных материалов.

Эта задача решается тем, что в известном способе утилизации тепла жидкого шлака, включающем приведение шлака в контакт с охладителем, в качестве охладителя используется смесь оксидных и углеродсодержащих материалов.

Под оксидными материалами понимаются материалы, содержащие оксиды железа, меди, никеля, свинца, цинка, фосфора.

При контакте жидкого шлака со смесью оксидных и углеродсодержащих материалов смесь нагревается и протекает реакция:

ЭЛхОу+уС=хЭл+уСО, где ЭлхОу - оксидный материал, C - углерод, CO - окись углерода.

Например: Fe2O3+3C=2Fe+3CO.

Параллельно может протекать и реакция:

ЭлхОу+уСО=хЭл+уCO2, где ЭлхОу - оксидный материал, CO - окись углерода, CO2 - двуокись углерода.

В результате протекания этих реакций происходит восстановление элемента Эл углеродом и окисью углерода, то есть тепло жидкого шлака используется для нагрева и восстановления оксидных материалов.

Важно, чтобы вес смеси оксидных и углеродсодержащих материалов составлял не более половины веса жидкого шлака. Если их количество будет больше, тепла жидкого шлака не хватит для их нагрева до температуры, при которой интенсивно протекает реакция взаимодействия оксидов с углеродом.

Желательно, чтобы количество углерода в смеси оксидных и углеродсодержащих материалов составляло 10-30 мас.%. При меньшем содержании углерода степень восстановления оксидов будет незначительна. При содержании выше 30% часть углерода не может провзаимодействовать с оксидами и не будет полезно использована на восстановление.

Наиболее хороший контакт и, соответственно, условия для восстановления оксидов возникают при использовании в качестве смеси оксидных и углеродсодержащих материалов оксидно-угольных брикетов или оксидно-угольных окатышей.

В качестве оксидных материалов целесообразно использовать металлические руды или концентраты. Наиболее предпочтительно использовать руды или концентраты железа, меди, никеля, свинца, цинка.

Целесообразно в качестве оксидных материалов использовать отходы, содержащие оксиды металлов. Это могут быть пыли газоочисток металлургических агрегатов, некоторые виды твердых шлаков, окалина и др. отходы. При их использовании уменьшается вредное воздействие на окружающую среду за счет уменьшения количества отходов.

Также можно в качестве углеродсодержащих материалов использовать отходы, содержащие углерод. Это могут быть древесные отходы, отходы пластика, отходы углеобогащения, отходы нефтехимического производства и другие. При их использовании также уменьшается вредное воздействие на окружающую среду за счет уменьшения количества отходов.

Смесь оксидных и углеродсодержащих материалов целесообразно использовать в предварительно брикетированном или окомкованном виде.

Пример. Жидкий шлак с температурой 1450°C из доменной печи выпускают в емкость. В эту емкость помещают брикеты, изготовленные из угля и окалины, образующейся при прокатке стального листа. Содержание углерода в брикетах составляет 15 мас.%. Количество брикетов - 2 тонны, порция шлака, выпускаемая в емкость - 6 тонн. Брикеты нагреваются жидким шлаком и происходит восстановление оксидов железа до металлического железа с образованием корольков металла. Восстановление начинается при нагреве брикетов до температуры 750°C. Степень металлизации железа (Feмет/Feобщ) составляет 70%. Затем частично восстановленные оксидные материалы извлекаются из шлака после его охлаждения и измельчения (например, магнитной сепарацией) и используются как шихтовые материалы при производстве чугуна или стали.

Если количество жидкого шлака будет меньше количества брикетов, например в емкость загрузят 2 тонны брикетов и выпустят туда 1,5 тонны шлака, то реакция восстановления практически не начнется, так как тепла шлака не хватит (температура смеси шлака и брикетов в среднем составит около 600°C) и, степень металлизации железа будет менее 10%.

Если содержание углерода в брикетах будет менее 10%, например 5%, степень металлизации также резко снизится и составит 25%. Если содержание углерода будет более 30%, например 40%, то степень металлизации будет достаточно высокой - 75%, но 10% углерода остаются в брикете и полезно не используются для восстановления окислов.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет утилизировать тепло жидкого шлака для восстановления оксидных материалов.

1. Способ утилизации тепла жидкого шлака, отличающийся тем, что жидкий шлак приводят в контакт со смесью оксидных и углеродсодержащих материалов, нагревают смесь теплом жидкого шлака и восстанавливают оксидные материалы, при этом масса смеси оксидных и углеродсодержащих материалов составляет не более половины от массы жидкого шлака.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание углерода в смеси оксидных и углеродсодержащих материалов составляет 10-30 мас.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве смеси оксидных и углеродсодержащих материалов используют оксидно-угольные брикеты или оксидно-угольные окатыши.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидных материалов используют руды или их концентраты.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидных материалов используют отходы, содержащие оксиды металлов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащих материалов используют отходы, содержащие углерод.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к гидрометаллургической переработке сырья, содержащего благородные металлы и сульфиды.

Изобретение относится к способу разложения суперсплавов, в частности металлолома суперсплавов в расплаве соли щелочного металла с последующим извлечением ценных металлов.

Изобретение относится к производству восстановленных железосодержащих окатышей и к производству чугуна в доменной печи или вертикальной шахтной печи с использованием упомянутых окатышей.

Изобретение относится к способу для получения концентрата драгоценных металлов из сульфидного медно-никелевого сырья. .

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способу кондиционирования цианидсодержащих оборотных растворов при переработке золотомедистых руд с извлечением золота и меди, регенерацией цианида и организацией оборотного водоснабжения.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способу кондиционирования цианидсодержащих оборотных растворов при переработке золотомедистых руд с извлечением золота и меди, регенерацией цианида и организацией оборотного водоснабжения.
Изобретение относится к области аналитической химии благородных металлов, в частности к пробирному анализу, и может быть использовано для определения содержания золота и металлов платиновой группы в рудах и продуктах их переработки.

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано при извлечении палладия из отработанных катализаторов, в том числе катализаторов низкотемпературного окисления оксида углерода(II) на основе -Аl2О3, содержащих хлорид палладия(II) и бромид меди(II).

Изобретение относится к способу очистки раствора бишофита, который применяется в качестве лекарственного и бальнеологического средства, от техногенной примеси железа.

Изобретение относится к способу переработки бедных цинковых окисленных руд и концентратов с извлечением цинка, марганца, железа, свинца, серебра, кальция и двуокиси кремния.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к окускованию сырья для сталеплавильного производства методом агломерации шихты, представленной металлургическими отходами

Изобретение относится к новым соединениям класса N',N'-диалкилгидразидов и может быть использовано в области гидрометаллургии меди
Изобретение относится к способу выделения рения из концентрата сульфидов платины и рения

Изобретение относится к получению железа прямого восстановления
Изобретение относится к области подготовки железорудного сырья к металлургическому переделу посредством очистки последнего от вредных примесей, ухудшающих качество получаемых металлов и сплавов
Изобретение относится к гидрометаллургии меди и никеля и может быть использовано при переработке сернокислых растворов электролитического рафинирования меди, участков гальванической обработки сталей и регенерации отработанных щелочных аккумуляторов
Изобретение относится к способу для переработки металлургического сырья в черной металлургии
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам переработки отходов металлургического производства
Изобретение относится к глиноземной промышленности, точнее к переработке нефелиновых руд и концентратов методом спекания

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству железорудных окатышей
Наверх