Установка для непрерывной тепловой обработки железорудных материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союэ Советсимх

Соцмалистицескмх

Республии » 631076

{61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 2 2.01. 75 (21}2101 61 8/22-02 (23) Приоритет — {З2)—

2 (53) М. Кл.

С 21 В 1/14

Гввударетввнный нвмвтвт

Свввтв Мкнквтрвв СССР вв двявм нзвбрвтеннк н аткрмтнй (3l)(43) Опубликовано 30. 10.78.Бюллетень № 40 (53) УДЫ 022.785. . 4 (088. 8} (45) Дата опубликования описания 05.12.78

Иностранец

Дональ Беггз

{США} (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"Мндрекс Корпорейшн (7l) Заявитель

{США) (54) УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ТЕПЛОВОЙ

ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к оборудованию внедоменного получения железа и может быть использовано в черной металлургии.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для нетц ерывной тепловой обработки жепезорудных материалов, содержащая вертикальную камеру, в верхней части которой встроено загрузочное устройство. в боковой стен- щ ке камеры расположен по крайней мере один газоотвод, а в нижнюю часть встроен коллектор с отверстиями для подвода газа и разгрузочное устройство пля выдачи обработанных материалов (1) .

При загрузке материалов вместе с мелкими частицами окислов железа в вертикальную шахтную печь, работающую по принципу противотока, плотность загруженного в печь материала оказывается час- 20 то неодинаковой по поперечному сечению печи, и при этом в определенных местах печи образуются зоны с повышенной плотностью, которые препятствуют равномерному прохождению через печь восстанав- И пиваюшего газа и снижают эффективность использования восстанавливающего газа.

Это либо приводит к ухудшению качества конечного продукта, либо увеличивает количество расходуемого газа, что, естественно, отрнцатепьно сказывается на экономичности всего процесса. До настоящего времени ату проблему решали путем. разделения частиц перед загрузкой их в шахтную печь. Однако такое решение требует дополнительных затрат, связанных со стоимостью приобретения и эксплуатации установок дпя отсева материалов от мелких частиц окислов. При атом одновременно в отхопы ипет большое количест во находящейся в виде мелких частиц руды, которые также можно использовать в .качестве сырья для черной металлургим.

Известные системы загрузки шахтных печей не позволяют решить ату проблему.

Обычные конусные бункеры не годятся дпя таких печей, так как загрузочные конуса образуются из свободно текущих частиц, что не позволяет обеспечить равномерную плотность загружаемого в печь

631076

МЯТО Ц?Я1?Я. HPO?iol ЦЦОНЯЛЬНЫЕ П??ТЯТЕЛИ С утопленными загрузочными трубами, через которые происходит равномерная загрузка печи относительно ее оси, позволяют обеспечить равномерное распределе- у ние частиц в загружаемом в печь материале, однако по указанной выше причине они не обеспечивают полного использования вдуваемого в печь восстанавливающего газа. 16

Кроме того, загрузочные трубы таких устройств часто забиваются из-за наличия влаги в загружаемом в печь материале, которая способствует образованию внутри труб затвердевших кусков загружа- О емого в печь материала. В известных конструкциях загрузочных устройств такого типа отсутстиу?от, кроме того, специальные устройства, которь?е позволили бы определить, в каких из труб произошло за-26 бивание, а в каких нет. Забившиеся трубь. нарушают .симметричность зягруз?О» пе и» и, как следстьие этого, препятствуют полному использова?лио вдуваемого в пе l? восстянавливя.о?це Го газа.

Пель изобретения " улучшение степени использОвання восстянОвител?з??О ?О Гяза и полезной работы установки.

Зто достиГаотся тем, что загрузочное устройство выполнено ч»»??e бупкеоа-Hz?- М тателя с воронкой B верхней»IRcr?l, причем под воронкой соосно уста??овлен pQ3делительный конус и отходящие or него загрузОчные трубы, Осl! КОтопых pllc»loJIQ жены по Образующей конуса до пересече1?ия с верхним сечением камерь?, а внутри камеры они параллельны ее оси и рясIIoGozK8E? 5I I?0 пер?? фар?п? рабочей зоны, II pHчем на разгрузочном конце раза»ец?ен коНУС.

Загрузочные трубы снабжены экранированным?? устройствами для измерения температуры материала и газа и момента забивки и. причем в каждую трубу встроены сопла для ее продувки.

HzoKc lIPzlBol! Hòc?I Описание ОднОГО из предпочтительных конструктивных вариантов изобретения, не ограни ?ивающегo примене?п?я устройства в друг?гх вариантах печей.

На фиг. 1 изображена вертикальная шахтная печь, снабженная загрузочным механизмом предлагаемой конструкции, в разрезе; на фиг. 2 — один пз узлов предлагаемого механизма загрузки; ня фиг., r Я сечение A A HG фиГ. 2 . гак показано на фиГ. 1» вертикя???э?зяя шахтная печь 1, работающая по принципу противотока, снабжена загрузочным уст ройством 2, предназначенным для загрузки в печь шихты 3.

Вертикальная шахтная печь состоит иэ наружного корпуса 4 с внутренней футеровкой из огнеупорного материала 5, причем верхняя часть корпуса 6 имеет цилиндрическую форму, а нижняя 7 - форму конуса. Нижняя коническая часть 7 корпуса печи переходит в холодильник 8, в котором собирается обработанный в печи материал (верхняя поверхность собирающегося в холодильнике материала 9 имеет естественный угол откоса). Для извлечения готового материала из холодильника 8 используется труба 10, через которую материал ссыпается на ленточный транспортер 11, приводимый в движение дв??гателел? 12. Транспортер 11 обеспе»п?вает непрерывное движение вниз под действием силы тяжести шихты 3, загружаемой в печь 1 с помощью устройства

2. Холод??льн??к 8, Kpo;ле того, снижает температуру шихты за счет подачи внутрь печи из магистрали 13 охлаждающего . газа, который по трубе 14, на конце которой зякреплеч распределительный колпак 1 5, ?10дяется в нижнюю часть хОлоДИЛЬНИКЯ И BZ»IX 0??HT ИЗ ХОЛОДИЛЬНИКЯ, IIPOt?дя перед этим через находящуюся в холодильнике шихту 3, по отводящей трубе

16. В средней части печи между ее верхней и нижней частями 6 и 7 расположена труба 17 для подвода газа, по которой горячий восстанавливающий газ попае ся в кольцевой распределитель 1 8, расположенный внутри печи в ее средней части и сообщающийся с внутренней полостью пе ?и отверстиями 19, которые проходят через внутреннюю футеровку корпуса. Горячий восстанавливающий газ по,пается внутрь шихты через отверстия

19 и движется сначала к нижней части пе ц? в радиальном направлении, а затем поднимается в направлении, указанном на фиг. 1 стрелками 20 противоположно направлен???о опускающейся шихты. Обработанный газ проходит через верхнюю границу 21 шихты и выводится из печи по отводящей трубе 22, расположенной у верхнего края печи 1.

В верхней части пе и? 1 установлен пропорциональный бункерный питатель 2 3, предназначенный для загрузки в печь шихты 3. Шихта засыпается в питятель

23 через трубу -4 иэ воронки 25. Скорость подачи шихть? в воронку 25 должна быть приблизительно равна скорости

631076 выгрузки шихты из холодильника 8, и для подачи шихты к печи используется ленточный транспортер 26 с приводным двигателем (не показан), с которого шихта ссыпается в среднюю часть воронки М

25. Специальный вибратор 27 равномерно распределяет мелкие частицы руды в массе загружаемых в печь через воронку 25 и трубу 24 гранулированных окатышей. 36

В пропорциональном бункерном питателе 23 имеется зона загрузки 2""1, ограниченная снаружи закрытым сверху цилиндрическим корпусом 2Q, в центре которого закреплена труба 24, через которую внутрь корпуса 2 О осыпается до уровня

30 шихта, и коническим корпусом 31, который, приварен в верхней части к корпусу 29.

Изнутри зона загрузки 28 ограничена внутренним корпусом 32, стенка которого параллельна стенке конической части наружного корпуса 31. Нижняя часть зоны загрузки 28 которая совпадает с основанием внутреннего корпуса 32, сообщается с цилиндрическими загрузочными трубами 33, которые равномерно распределены вдоль нижней части зоны 28, причем в каждую из этих труб из зоны загрузки поступает одинаковое количество шихты.

Загрузочные трубы проходят через верхнюю ñ» 6 печи, а их концы определенным образом расположены внутри .печи. В рассматриваемой конструкции оптимальные результаты получаются в том случае, когда все загрузочные трубы расцолагаются у самого наружного корпуса 4 печи и максимально удалены от центральной оси 34 печи. Однако, как

45 подробнее будет объяснено ниже, предлагаемое загрузочное устройство в ряде случаев может нормально работать и в том случае, когда часть загрузочных труб

4$

33 расположена ближе к центральной оси 34 печи, или же когда часть труб расположена непосредсгвенно на оси 34.

Следует, однако, подчеркнуть, что во всех случаях основная часть загрузочных труб 33 должна быть обязательно расположена у нарукного корпуса 4 печи и максимально удалена от центральной оси

34 печи. Угол наклона верхней границы

21 подаваемой в печи шихты 3 определяется расположением загрузочных труб 33 и в предлагаемой конструкции этот угол оказывается большим, чем в обычных пропорциональных питательных бункерах.

У «ыхоцного отверстия 35 каждой загрузочной трубы установлен механизм сегрегац п (фиг. 2), который выполнен в виде небольшого конуса 36. Конус 36 закреплен в центре выходного отверстия

35 трубы с помощью двух J -образных крюков 37, которые шарнирно закреплены на осях 38 бобышек 39, приваренных к трубе 33. Выходящая иэ трубы 33 шихта ударяется о вершину конуса 36, и гранулированные окатыши отбрась ваются от конуса наружу, а мелкие частицы руды падают, образуя расположенные определенным образом в массе окатышей вертикальные цилиндры 40, оси которых совпадают с осями выходных отверстий 35 загрузочных труб 33.

Как показано на фиг. 2 и 3 каждая загрузочная труба 33 снабжена средствами для измерения температуры, выполненными в виде термопар 41, заключенных в стальные нержавеющие трубки 42.

Трубки 42 проходят через верхнюю часть

6 печи и расположены на определенном расстоянии от загрузочных труб 33, а их концы с термопарами расположены рядом с выходными отверстиями 35 труб

33. Для того, чтобы с помощью термопары измерить разницу температур сравнительно холодных окатышей, находящихся внутри трубы 33, и сравнительно горячего газа, каждая термопара 41 окружена экраном 43, Экран 43 состоит иэ внутреннего и наружного U -образных листов.

Эти листы, изготовленные иэ нержавеющей стали, приварены к трубе 33 вокруг термопаг.я 41, причем торцы экрана могут быть и открытыми (фиг. 2) и закрытыми.

Термопары 41 связаны с автоматическим механизмом, предназначенным для прочистки забившихся загрузочных труб.

Этот механизм (фиг. 1) состоит из водяной трубы 44, которая проходит через вершину внутреннего корпуса 32, и ее открытый конец расположен внутри ко щ" ческого колпака 45. При забивании одной из загрузочных труб и изменении по казания соответствующей термопары сра батывает специальный клапан (не показан), через который к трубе 44 подается холодная вода. Вытекающая из трубы

44 вода отражается от колпака 45 и стекает вниз по корпусу 32, попадая и загрузочные трубы ь очищая их.

Трубу 44 для подвода воды н колпак

45 можно расположить и в воронке 25, используя их дополнительно для промывки

7 631О воронки 25 и трубы 24. Б л>обом случае элементы системы водяной промывки за- грузочных труб следует располагать внутри загрузочного пропорционального бунке ра-питателя 23. %

Принцип работы вертикальной шахтной печи, предназначенной для прямого восстановления железной руды в металлический конечный продукт, достаточно хорошо известен, и поэтому его можно подробно 1© не рассматривать. В основном работа шахтной печи заключается в следующем, Горячий восстанавлива>ощий газ, состолщий главным образом из II и СО, а так« же небольших количеств Н О н СО, по- >> дается в радиальном направлении внутрь печи 1 через отверстия 19. Зтот газ восстанавливает железну>о руду от peìaтита до магнетита, вюстита и металлического железа по мере движения рудь> @ через печь сверху вниз, а газа-cnnçó вверх {противотоком). Среди протека>очппх в печи реакций наиболее труднопротека>ощей являетсл реакция восстановления вк>стита (>-аО) до металлического железа (Pe ), которая требует потребле»ил больп>ого количества активного восстанавливающего газа.. В печах известных конструкций распределение мелких частиц руды и массе окатьпией носит исто r y>y

;ф чайный характер. При этом отдельные участки шахты облада>от разт> ьной газопроницаемостью, гго требует дополнительного расхода восстановления руды и зат рудняет ко>ггроль за процессами, протекающими в шахтной печи.

В соответствии с настоящим изобретением установлэ>шь>е на концах загрузочных труб конусь> 36 обеспе и вают определенное (в геометрическом смысле) распределение мелких частиц руды по всей массе шихты, которые образуют внутри шихты вертикальные цилиндры 40, Так как мелкие частицы рудь> оказываются расположеинь>мп pBQoM C оч"верстилми 1 9

4$ для подачи в печь газа, который BB вы-, ходе из отверстий обладает наиболее активпь>ми восстанавливающими свойствами, то этот газ, естественно, сначала проходит через массу мелких >астиц руды и а уже потом достиг ает окать»»ей, расположенных блике к центру пе ш. В результате в печи происходит непрерывное и равномерное восстановление и мелких частиц руды, и более крупных гранул окатыа щей.

Кроме того, образую>цие цилиндрические зонь> мелких части1> p ä6> не йме>от

76 8 достаточно высокой плотности и не препятствуют свободному движению газа через всю массу щихты от входных отверстий 19 до отводящей трубы 16. Хотя оптимальные результаты и получак гсл в том случае, когда загрузочные трубы 33 расположены рядом со стенкой корпуса

4 печи, тем не менее достаточно хорошие результаты (особенно по сравнению с печами известных конструкций) можно получать и в том случае, если вблизи со стенкой корпуса 4 расположить не все трубы, а их большую часть, и при этом смонтировать корпусы 36 сегрегации не на всех загрузочных трубах.

Etre один из элементов настоящего изобретения, отличающий предлагаемое заi рузе д>ое уотройство от известных пропорциональных бункерных питателей, связан с углом откоса загружаемой в печь шихты 3 (граница 21). При расположе-. нии коннов загрузочных труб 33 внутри пе-w 1 угол естественного откоса»>ихть> получаетсл большим, чем в печах извесгнь>х конструкций. Можно предложить, однако, что длл обработки всех частиц руды вжстана>злива>ощим газом этот угол должен быть по возможносчи минимальным. Проведенные опыты показали что

I частицы, расположенные ниже верхней граьпп>ы 21 шихты, располагаются в зоне, и которой железная руда восстанавливается до вюстнта. Эта реакция протекает с>рам >>тельно легко, и поэтому на процесс восстановления руды повышенный утол откоса верхней границы 21 шихты не оказывает никакого отрицательного влилнил. Больше того, опыты показали, что при большем значении угла откоса э>)х >активность работь> печи повьплается.

Связано это с чем, что обладающая хорошей газопроницаемостью масса крупных частиц руды расположена у центральной оси печи, и с меньшим расстоянием, которсе должен пройти газ через эту массу крупных частиц руды. Газ стремится прой-ти к центру печи, способствуя восстанов» л>енто расположенной в центре печи части окатышей, которые до настоящего времени рассматривались как наиболее трудно восстанавливаемая часть »>ихть>, >>.лл эффективности работы печи очень важно, чтобы во время работы печи не происходило забивание за> рузочных труб.

Как отмечалось выше, во время хранения шихты происходит ее увлажнение, и при прохождении шихты через пропорциональный бункериь>й питатель мелкие частицы

ВЗ1О в

9 руды пристакт к поверхности окатышей, образуя на ней сравнительно плотный поверхностный слой. Увеличенные по размерам окатыши могут застревать в зоне 2 8 загрузки и могут забивать загрузочные трубы - У

33. Забивание труб определяется с помошью термопар 41 иэ-эа изменения раз-. ницы температур шихты и газа, так KBK при сборе шихты в забившейся трубе шихта начинает поглошать подводимое к тру- 3О бе вместе с газом тепло. При обнаружении забивания одной из загрузочных труб включается специальная система очистки труб. Для очистки труб можно использовать и воду, подаваемую в трубу 44 по М сигналу от термопары. Можно, кроме того, промывку труб производить периодически, независимо от показания термопары . При атом следует отметить, что периодическая подача внутрь печи небольших количеств воды не сказывается отрицательно на работе печи.

Устройство для загрузки в вертикальную шахтную печь, имеюших различные размеры твердых частиц, обеспечивает определенное распределение более мелких частиц в массе более крупных частиц и равномерную обработку всех загружаемых в печь частиц газом, который под давлением подается в радиальном направлении. ® внутрь печи, что повышает степень его использования и улучшает процесс тепловой обработки материалов.

Формула изобретения1. Установка для непрерывной теплоaoN обработки желеэорудных материалов, содержашая вертикальную камеру; в верхней части которой встроено загрузочное устройство, в боковой стенке камеры расположен по крайней мере один газоотвод, а в нижнюю часть встроен коллектор с отверстиями для подвода газа и разгрузочное устройство для выдачи обработанных материалов, о т л и ч а ю m а яс я тем, что, с целью улучшения степени использования восстановительного газа и полезной работы установки, загрузочное устройство выполнено в виде бункера-питателя с воронкой в верхней части, причем под воронкой соосно установ- лен разделительный конус и отходяшие от него загрузочные трубы, оси которых расположены по образующей конуса до пересечения с верхним сечением камеры, а внутри камеры они параллельны ее оси и расположены по периферии рабочей эоны, причем на разгрузочном конце размешен конус.

2. Установка по п.1, о т л и ч à е ч с я тем, что загрузочные трубы снабжены экранированными устройствами для измерения температуры материала и газа и момента забивки их, причем в каждую трубу встроены сопла для ее продувки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Похвиснев A. H. и др. Внедоменное цолучение железа за рубежом. М., Металлургии", 1964. с. 45,52, 631076

Составитель Л. Панникова

Редактор E Йайч Техред O. д,ндрейко Корректор С, Гарасиняк

Заказ 6195/2 Тираж 674 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, >l<-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4