Способ наплавления шлаковой ванны в печи



Владельцы патента RU 2624245:

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

Изобретение относится к металлургии и другим областям промышленности, в которых используются печи с жидкой шлаковой ванной. В частности, изобретение относится к способу наплавления шлаковой ванны в печах для плавки Ванюкова, процесса Ромелт, процесса переработки отходов в шлаковом расплаве, газификации угля в барботируемом шлаковом расплаве. При наплавлении шлаковой ванны в печи с помощью факела от сжигания топлива в рабочем пространстве печи между ограждающими конструкциями и подиной часть твердых шлакообразующих материалов подают и плавят на внутренней поверхности ограждающих конструкций печи выше уровня расплава в ванне. Температура на внутренней поверхности ограждающих конструкций превышает температуру размягчения шлакообразующих материалов, которые содержат частицы размером менее 1 мм на 20-100°С. Изобретение обеспечивает уменьшение времени запуска печи и снижение расхода топлива. 6 пр.

 

Изобретение относится к металлургии и другим областям промышленности, в которых используются печи с жидкой шлаковой ванной. В частности изобретение относится к способу наплавления шлаковой ванны в печах для плавки Ванюкова, процесса Ромелт, процесса переработки отходов в шлаковом расплаве, газификации угля в барботируемом шлаковом расплаве.

Известен способ образования шлаковой ванны в печах, состоящий в заливке расплавленного в других печах жидкого шлака печь (Плавка в жидкой ванне. Ред. Ванюков А.И., М.: Металлургия, 1988 , стр. 102).

Этот способ позволяет быстро образовать шлаковую ванну. Однако для осуществления этого способа необходимо наличие других печей, в которых можно расплавить шлак. Если таких печей нет, образование шлаковой ванны этим способом невозможно.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ наплавления шлаковой ванны в печи с жидкой шлаковой ванной, включающий образование факела от сжигания топлива в рабочем пространстве печи между ограждающими конструкциями и подиной, подачу твердых шлакообразующих материалов, плавление шлакообразующих материалов (Процесс Ромелт. Ред. Роменец В.А., МИСИС, 2005, стр. 53-55).

Под ограждающими конструкциями понимают элементы печи, отделяющие ее внутреннюю часть от окружающей среды - стены и свод печи.

Этот способ позволяет наплавить шлаковую ванну в печи с жидкой шлаковой ванной в том случае, если нет других печей, в которых можно предварительно расплавить шлак и залить его в печь.

Однако этот способ требует значительного времени на запуск и связан со значительными затратами топлива. Значительное время и расход топлива, необходимое для запуска печи, объясняются тем, что плавление твердых шлакообразующих материалов осуществляется на достаточно небольшой поверхности подины печи, на которую осуществляется их загрузка.

Технической задачей изобретения является уменьшение времени запуска печи с жидкой шлаковой ванной и снижение расхода топлива, используемого при этом путем увеличения поверхности, на которой происходит плавление, за счет плавления части твердых шлакообразующих материалов на внутренней поверхности ограждающих конструкций печи.

Эта задача решается тем, что в известном способе наплавления шлаковой ванны в печи с жидкой шлаковой ванной, включающий образование факела от сжигания топлива в рабочем пространстве печи между ограждающими конструкциями и подиной, подачу твердых шлакообразующих материалов, плавление шлакообразующих материалов, согласно предлагаемому изобретению часть твердых шлакообразующих материалов подают и плавят на внутренней поверхности ограждающих конструкций печи выше уровня расплава в ванне, твердые шлакообразующие материалы содержат частицы размером менее 1 мм, а температура на внутренней поверхности ограждающих конструкций превышает температуру размягчения шлакообразующих материалов на 20-100°С.

При подаче части твердых шлакообразующих материалов на поверхности ограждающих конструкций печи выше уровня расплава в ванне плавление твердых шлакообразующих материалов осуществляется не только на подине печи, но и на этих поверхностях.

При этом теплообмен между факелом от сжигания топлива в рабочем пространстве печи и плавящимися шлакообразующими материалами интенсифицируется, так как передача тепла от факела увеличивается при увеличении поверхности теплообмена, что обеспечивает увеличение скорости наплавления шлаковой ванны. Увеличивается КПД использования топлива, что обеспечивает снижение его расхода.

Подачу шлакообразующих материалов на внутреннюю поверхность ограждающих элементов печи выше уровня расплава осуществляют путем механического или пневматического воздействия на шлакообразующие материалы. Например, воздействием на шлакообразующие материалы струей сжатого воздуха или подачу их на устройство типа конуса.

Шлакообразующими материалами могут быть как минералы (известняк, кварц, базальт и т.д.) в требуемом соотношении, так и металлургические шлаки.

Установлено, что если твердые шлакообразующие материалы не содержат частиц размером менее 1 мм, то они скатываются на подину печи не успевая, даже частично, расплавиться на ограждающих поверхностях печи. При этом увеличения поверхности, на которой осуществляется плавление, не происходит. Частицы с размерами менее 1 мм успевают частично расплавиться и из них на поверхности ограждающих конструкций печи формируется полужидкий слой шлака, к которому присоединяются и более крупные частицы. Этот слой на ограждающих конструкциях течет по ним и является дополнительной, к подине печи, поверхностью, на которой происходит плавление шлакообразующих материалов.

Содержание в шлакообразующих материалах фракции минус 1 мм может быть любым. Даже очень небольшое их содержание обеспечивает реализацию механизма образования полужидкого слоя шлака на ограждающих поверхностях. Чем выше содержание частиц фракции минус 1 мм, тем этот процесс происходит быстрее.

Важно, чтобы температура на поверхности ограждающих конструкций печи была выше температуры размягчения шлакообразующих материалов не менее чем на 20°С. В противном случае даже частицы с размерами менее 1 мм не успеют частично расплавиться на поверхности ограждающих конструкций печи и поверхность, на которой осуществляется плавление, не увеличится.

Если температура на поверхности ограждающих конструкций печи будет выше температуры размягчения шлакообразующих материалов более чем на 100°С, то скорость стекания полужидкого слоя шлака по поверхностям ограждающих конструкций печи будет настолько высока, что попадающие в него частицы шлакообразующих материалов не успеют расплавиться и в твердом виде попадают в шлаковую ванну и уменьшения времени запуска печи и снижения расхода топлива не происходит.

Заданная температура на внутренней поверхности ограждающих конструкций обеспечивается факелом от сжигания топлива в рабочем пространстве печи. Если температура ниже требуемой - факел делают более интенсивным и наоборот. Интенсивность факела регулируется путем расхода топлива и окислителя.

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ

Осуществляется наплавление шлаковой ванны в печи с площадью пода 28 м2.

Количество шлака для формирования необходимой для технологии шлаковой ванны - 120 тонн.

Температура размягчения шлакообразующих материалов - 1100°С.

Пример 1 (наиболее близкий способ)

Шлакообразующие материалы подаются на подину печи в количестве около 3 тонн в час.

Длительность формирования шлаковой ванны составляет 37 часов, общий расход топлива (природного газа) составляет 37 тыс.м3.

Пример 2

Шлакообразующие материалы подаются в печи в количестве около 3 тонн в час на подину и на внутреннюю поверхность ограждающих конструкций печи выше уровня расплава в ванне. В качестве шлакообразующих материалов используется гранулированный доменный шлак. Подача шлакообразующих материалов на стены печи осуществляется путем пневматического воздействия на них струями сжатого воздуха преимущественно в горизонтальном направлении. Расход сжатого воздуха для пневматического воздействия на шлакообразующие материалы составляет 500 м3/час.

Температура на внутренней поверхности ограждающих конструкций составляет 1160°С, что обеспечивается факелом от сжигания 1000 м3 природного газа в час, расход окислителя (кислорода) 1900 м3 в час.

Шлакообразующие материалы не содержат частиц размером менее 1 мм.

Длительность формирования шлаковой ванны составляет 37 часов, общий расход природного газа составляет 37 тыс.м3.

Пример 3

То же, что и пример 2, но шлакообразующие материалы содержат частицы размером менее 1 мм в количестве 0,5% от подаваемых шлакообразующих материалов.

Длительность формирования шлаковой ванны составляет 32 часов, общий расход природного газа составляет 32 тыс.м3.

Пример 4

То же, что и пример 3, но температура на внутренней поверхности ограждающих конструкций составляет 1110°С, что обеспечивается факелом от сжигания 1000 м3 природного газа в час, расход окислителя (кислорода) - 1800 м3 в час.

Длительность формирования шлаковой ванны составляет 37 часов, общий расход природного газа составляет 37 тыс.м3.

Пример 5

То же, что и пример 4, но шлакообразующие материалы содержат частицы размером менее 1 мм.

Длительность формирования шлаковой ванны составляет 37 часов, общий расход природного газа составляет 37 тыс.м3.

Пример 6

То же, что и пример 2, но температура на внутренней поверхности ограждающих конструкций составляет 1320°С, что обеспечивается факелом от сжигания 1000 м3 природного газа в час, расход окислителя (кислорода) - 2050 м3 в час.

Длительность формирования шлаковой ванны составляет 37 часов, общий расход природного газа составляет 37 тыс.м3.

Таким образом, применение изобретения позволяет на 13,5% уменьшить время запуска печи и расход топлива.

Способ наплавления шлаковой ванны в печи с жидкой шлаковой ванной, включающий образование факела от сжигания топлива в рабочем пространстве печи между ограждающими конструкциями и подиной, подачу и плавление твердых шлакообразующих материалов, отличающийся тем, что используют твердые шлакообразующие материалы, содержащие частицы размером менее 1 мм, при этом часть подаваемых твердых шлакообразующих материалов плавят на внутренней поверхности ограждающих конструкций печи выше уровня расплава в ванне, а температуру на внутренней поверхности ограждающих конструкций устанавливают выше температуры размягчения шлакообразующих материалов на 20-100°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу запуска плавления металлосодержащего загрузочного материала в плавильном устройстве для производства металла, содержащем плавильный сосуд, содержащий основную камеру для вмещения плавильной ванны, копильник для выгрузки расплавленного металла из основной камеры во время плавильного процесса, и соединительный элемент, соединяющий основную камеру и копильник.

Изобретение относится к печи для непрерывной переработки отходов в расплаве, в том числе бытового мусора различного состава с высокой влажностью. Печь содержит шахту печи, кессонированный пояс с фурмами, свод и под печи, зону разделения жидких фаз, зону газификации и сжигания отходов, сифон для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоотводящий тракт, перегородку, разделяющую шахту печи на загрузочную и плавильную зоны, при этом зона разделения жидких фаз расположена в сифоне, соединенном с шахтой печи через окно, нижний край которого расположен на уровне пода печи, уровень пода сифона расположен ниже уровня пода печи, а фурмы расположены на уровне 300-400 мм от пода печи.

Изобретение относится к способу, а также к установке для обработки отходящих газов (4) из установок (32, 33) для производства чугуна и/или синтез-газа. Причем первый частичный поток (51) отходящего газа или синтез-газа после добавления воды и/или водяного пара (10) подвергают по меньшей мере частичному преобразованию СО в СО2 и отходящий газ (4) или синтез-газ затем подвергают обработке для отделения СО2.

Изобретение относится к производству жидкого чугуна процессом жидкофазного восстановления Ромелт при переработке железосодержащих материалов высокой степени окисленности.

Изобретение относится к установке (3) для получения металлов прямым восстановлением руд, в частности железа прямого восстановления. Установка (3) содержит восстановительный реактор (12), устройство (7, 7а, 7b) для разделения газовых смесей с сопряженным нагнетательным устройством (4, 4а, 4b), присоединенное выше по потоку относительно восстановительного реактора (12) газонагревательное устройство (10).

Изобретение относится к способу прямого плавления металлосодержащего материала, содержащего по меньшей мере 0,2 вес. % серы с получением металлического продукта.

Изобретение относится к устройству для регулирования технологических газов в установке для получения металлов прямым восстановлением руд. Устройство имеет восстановительный реактор, смонтированное выше по потоку относительно восстановительного реактора устройство для разделения газовых смесей с сопряженным нагнетательным устройством, установленное ниже по потоку относительно восстановительного реактора газоочистительное устройство, сконфигурированное для регулирования количества технологических газов, и устройство для регулирования давления, которое таким образом размещено перед местом присоединения подводящего трубопровода к перепускному трубопроводу для технологических газов, в частности так называемого отходящего газа, что уровень давления поддерживается постоянным в устройстве для разделения газовых смесей с сопряженным нагнетательным устройством.

Изобретение относится к способу загрузки материала, содержащего кусковой углесодержащий материал и предпочтительно горячий железосодержащий материал, в плавильный газогенератор восстановительно-плавильной установки с обеспечением контролируемого распределения материала.

Изобретение относится к способу прямой плавки металлсодержащего материала с получением расплава металла. Расплав металла получают в емкости для прямой плавки, которая содержит ванну расплава со слоем металла, глубина которого составляет не менее 900 мм.

Изобретение относится к способу прямой плавки. Способ включает подачу (а) железосодержащего материала, (b) твердого углеродсодержащего загружаемого материала и (с) кислородсодержащего газа в резервуар для прямой плавки, содержащий ванну из расплавленного металла и шлака.

Изобретение относится к способу запуска или перезапуска процесса плавки металлосодержащего материала для образования расплавленного металла в плавильном устройстве. Плавильное устройство содержит плавильный сосуд, содержащий основную камеру, которая содержит ванну шлака и расплавленного металла с застывшим слоем шлака. При этом способ включает этапы: (a) вставки внешнего источника воспламенения в основную камеру плавильного сосуда для образования зоны нагрева в основной камере, (b) начала подачи холодного содержащего кислород газа в основную камеру и воспламенения горючего материала в основной камере, (c) начала подачи углеродистого материала в основную камеру и увеличения температуры в основной камере, и расплавления застывшего слоя шлака в основной камере, и (d) начала подачи металлосодержащего материала в основную камеру и плавления металлосодержащего материала и производства расплавленного металла в основной камере. Изобретение направлено на распознавание необходимости создания существенно большой и стабильной «зоны нагрева» для воспламенения кислорода и угля в основной камере плавильного сосуда независимыми средствами, т.е. независимо от и до подачи холодного кислорода и угля в основную камеру. 20 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу для ввода тонкодисперсного материала (4), включающего частицы, содержащие оксид железа, в восстановительный агрегат (1) с псевдоожиженным слоем (24), а также к способу производства жидкого чугуна или жидких стальных полуфабрикатов. Температура в псевдоожиженном слое (24) составляет больше 300°С и меньше 900°С. Ввод тонкодисперсного материала (4) осуществляют с помощью горелки (2) непосредственно в псевдоожиженный слой (24) и/или в свободное пространство (25) над псевдоожиженным слоем (24). При этом обеспечивается оплавление поверхности частиц тонкодисперсного материала (4) и образование агломератов, которые удерживают во взвешенном состоянии посредством протекающего снизу вверх восстановительного газа. Содержащиеся в агломератах частицы, содержащие оксид железа, восстанавливают и выводят из восстановительного агрегата (1). Изобретение позволяет использовать тонкодисперсный материал, включающий большое количество железосодержащих частиц, без предварительной обработки непосредственно в процессе производства чугуна и/или процессе прямого восстановления без отрицательного воздействия на процесс производства чугуна. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу запуска или перезапуска плавильного процесса в плавильном сосуде. Плавильный сосуд содержит основную камеру для плавления металлосодержащего материала и производства расплавленного металла и копильник, соединенный с основной плавильной камерой через соединительный элемент копильника. При этом в плавильном сосуде содержится застывший шлак, перекрывающий, по меньшей мере, соединительный элемент копильника. Способ включает нагревание застывшего шлака, образование расплавленного шлака, отведение расплавленного шлака из соединительного элемента копильника через копильник и создание свободного прохождения потока через соединительный элемент копильника. После этого осуществляют горячий запуск плавильного процесса посредством последовательных этапов, включающих подачу загрузочного расплавленного металла в основную камеру через соединительный элемент копильника, подачу загрузочных материалов в процесс, плавление металлосодержащего материала и производство расплавленного металла. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу изготовления агломератов для применения в качестве исходного материала для производства железа. Способ изготовления агломератов включает этап термообработки порошка, содержащего оксид железа, имеющий 50% частиц с диаметром 2 мкм или менее, при температуре нагрева 900-1200°C с получением термообработанного порошка, 50% частиц которого имеют диаметр 4 мкм или более, и этап гранулирования полученного термообработанного порошка с получением агломератов. При этом гранулирование проводят методом грануляции вальцеванием. Термообработку проводят в течение периода нагрева 30 минут или более предпочтительно при вальцевании порошка, содержащего оксид железа. В качестве порошка, содержащего оксид железа, возможно использование отхода обогащения, представляющего собой осадок, который остается после извлечения Ni из никельсодержащей руды. 5 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессу пирометаллургической переработки окисленных никелевых руд с получением ферроникеля и чугуна. Способ включает загрузку окисленной никелевой руды совместно с флюсующими добавками и углеродсодержащим материалом, взятым в количестве 1,0-1,1 от стехиометрически необходимого для частичной металлизации никеля и восстановления железа до двухвалентного состояния, в печь металлизации, нагрев шихты до температуры на 50°C ниже температуры начала ее размягчения за счет тепла газов, получаемых в котле-утилизаторе, подачу нагретой шихты в трехзонную печь, в которой происходит расплавление металлизованной шихты в зоне плавления за счет тепла, поступающего от сжигания природного газа в кислороде с коэффициентом расхода окислителя α=0,8-0,9. Полученный расплав поступает в зону барботажа для обработки путем вдувания через фурмы газа-восстановителя, нагретого плазмой до температуры, обеспечивающей температуру расплава 1500-1600°C, и химическим составом, соответствующим составу продуктов сгорания природного газа в кислороде с коэффициентом расхода окислителя α=0,5-0,6, с разделением полученного ферроникеля и шлака, затем шлаковый расплав восстанавливают углеродистым восстановителем в зоне получения металла-полупродукта путем плавки в жидкой ванне, при этом дожигание отходящих газов зоны барботажа и зоны получения металла-полупродукта осуществляют в плавильной зоне, а охлаждение их до температур, требуемых в печи металлизации, - в котле-утилизаторе. Изобретение позволяет получить ферроникель, содержащий более 70% никеля и металла-полупродукта для получения стали. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области черной металлургии. Способ включает подачу шихты, состоящей из перерабатываемого сырья, флюсов и углеродсодержащего материала, в плавильную зону двухзонной барботажной печи в предварительно расплавленные материал и флюс. Расплав передают в восстановительную зону, в которую подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее дутье, и осуществляют выпуск продуктов плавки. При этом в плавильную зону печи подают углеродсодержащий материал и кислородсодержащее дутье в количествах, обеспечивающих сгорание углерода с образованием газов, состоящих из оксида СО и диоксида СО2, Н2 и паров H2O, причем соотношение газов поддерживают в пределах СО/CO2 0,01-0,5, а Н2/H2O 0,01-0,4. А в восстановительную зону подают углеродсодержащий материал, кислородсодержащее сырье в количествах, обеспечивающих восстановление оксидов извлекаемых металлов в металлическую фазу и компенсацию тепловых затрат. Соотношение газов в восстановительной зоне поддерживают в пределах СО/CO2 0,2-1,5, а Н2/H2O 0,1-0,9. Техническим результатом является минимизирование расходов углесодержащих и кислородосодержащих материалов на единицу готовой продукции и таким образом повышение техническуй и экономической эффективности процесса.

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам прямого восстановления водородом окислов железа с использованием электроэнергии, и может быть использовано при производстве порошков, компактных металлов и сплавов. Способ включает восстановление измельченной железной руды в среде водорода в проточном режиме с обеспечением выноса образующихся газов непрерывным потоком водорода. При этом руду загружают в реактор в виде кварцевой трубки, закрытой защитным теплоизоляционным кожухом. В качестве газа-восстановителя используют водород, который для интенсификации процесса восстановления окислов и получения равномерного восстановления руды подают через трубку, проходящую через верхнюю часть теплоизоляционного кожуха с обеспечением нагрева водорода до температуры на входе в реактор, составляющей 80-110°С. Осуществляют продувку реактора водородом и удаление кислорода воздуха, нагрев реактора до 900-1000°С, выдержку в режиме восстановления окислов железа, охлаждение реактора и восстановленной железной руды с последующей выгрузкой. 6 ил., 2 табл.

Изобретение относится к областям химической инженерии и металлургии, в частности способу восстановления порошкообразной железной руды в кипящем слое и системе для его осуществления. Изобретение предусматривает высокоскоростную газовую обработку, что позволяет увеличить скорость восстановления железной руды и значительно повысить эффективность газовой обработки единичного эффективного поперечного сечения кипящего слоя. За счет окислительных процессов повышается коэффициент восстановления железной руды. Благодаря параллельным трубопроводам, через который проходит восстановительный коксовый газ, снижается объем газа, проходящего через каждый отдельный кипящий слой. Изобретение позволяет осуществлять высокоэффективное восстановление порошкообразной железной руды в кипящем слое при давлении, близком к атмосферному. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу изготовления брикета, содержащего углеродные носители. Углеродные носители со связующим подвергают смешиванию при добавке водяного пара, и прессуют в брикеты. При этом выполняют по меньшей мере один из этапов из группы, состоящей из сушки углеродных носителей перед смешиванием, установки температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием, термообработки брикетов после прессования. Причем сушку углеродных носителей перед смешиванием и/или термообработку брикетов после прессования и/или установку температуры углеродных носителей, подлежащих смешиванию со связующим, перед смешиванием, осуществляют посредством прямого или косвенного взаимодействия с перегретым водяным паром, и выделяющийся при взаимодействии отработавший пар используют по меньшей мере как частичное количество водяного пара, подаваемого при смешивании. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к областям химической инженерии и металлургии, в частности к способу прямого восстановления порошкообразной железной руды в псевдоожиженном слое и системе для его осуществления. Изобретение предусматривает прямое восстановление железорудного концентрата посредством двух кипящих слоев. Каждый кипящий слой состоит из пенного слоя и циркулирующего слоя. Благодаря обработке с участием газа и высокоскоростной газовой обработке циркулирующего слоя, осуществляемым последовательно, увеличивается коэффициент использования газа и эффективность восстановления на каждом этапе восстановления. После того как восстановленные газы прошли процедуру предподогрева, их по отдельности направляют на ступень предварительного восстановления и ступень окончательного восстановления для осуществления восстановления руды. Благодаря обработке с участием газа, осуществляемой на разных этапах, соответственно снижается давление в процессе обработки. Горячие дымовые газы, образованные посредством сжигания в нагревателе газа, направляют в систему подогрева руды, используемую для подогрева железорудного концентрата. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-08-19 2017-07-12T21:26:12
Наверх