Устройство для восстановления окислов железа

 

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

«111704463

К llATEHTY (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 15.02.78 (2! ) 2579900(22-02 (23) Приоритет — (32) 16.02.77 (51) М. Кл.

С 21 В 13/02

Государственный комитет ссср вв делам нзабретений и открытий (33) США (31) 769242 (53) УД К 669. 1 81..48 (088.8) Опубликовано 15.12.79. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 25.12.79

Иностранцы

Донольд Бегз и Брюс Дж. Келли (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

«Мидреск Корпорейшн» (CIlI A) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к подготовке сырья для доменного и сталеплавильного производств.

Известны способ и устройство для прямого восстановления окислов железа, предусматривающие газификацию твердого топлива в отдельном газификаторе. Получаемый газ охлаждается, очищается, обессеривается, а затем подается в печь для прямого восстановления, где он используется в качестве восстановителя (1!.

Однако в указанном способе около 50% твердого топлива рас",îäóåòñÿ на горение в газификаторе и только оставшиеся 50% твердого топлива используются как восстановитель. Поэтому, несмотря на преимущества способа, связанные с использованием для восстановления получаемого в газификаторе газа, его недостаток заключается B том, что применяемое в нем твердое топливо должно обеспечить выделение (4 — 5) 10-" кал на куб. тонну получаемого восстановленного железа.

Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шахтная печь для восстановления окислов железа, включающая в себя узлы загрузки и разгрузк11 матерна !В, средства подвода и отво ш г111<1. сгG охлаждения и очистки, электроды с в1к HIним источником электрической»o!LLHOO ги, pdc,ioëoæåHHûB H зонаx предварительilolо и

GING IIHIITC .! bHOI- BOOCT2 HOB,12!I IiH (2 ) .

Однако такая llc÷ü характеризуoòñÿ 1кдоста iOчной эффективностью процесса посв ста новл1.. ни я при зи11ч и1.ел ьно)1 нотр(еб. 1 внии электрической энергии.

Целью изобретения является повышение эффективности 1!poLLE ñoà вос TBHGBLIBíèÿ.

Для достижения цели электроды снабжены дисками и расположены горизонтально по центру печи, причем концы электродов

15 закреплены в ее стенках. Электроды размещены в подшипниках с возможностью вращения. Диски Bhl! Io.iíåíû из теплостойкого сплава с зубьями для измельчения и дробления материала. Диск сделан в виде сегмен20 та, угол которого равен 180 — 270 .

На фиг. 1 схематично изображена печь с вертикально разнесенными электродами; на фиг. 2 — печь с другими нагревательными электродами: на фиг. 3 — то же, сече704463 ние Л вЂ -А на фиг. 2; на фиг. 4 — печь со

cxcxIoH движения газов, поперечное сечение.

Устройство содержит шахтную печь i, которая имеет стальной наружный корпус 2 с огнеупорным материалом 3. В верхней части печи 1 расположен бункерный питатель 4, из которого в печь загружается твердый гранулированный материал. Этот материал состоит из окиси железа в форме кусков или

I ðàíóë и твердого углеводород1юго топлива. Загружаемый в печь материал под действием собственного веса проходит через однх или несколько подающих труб 5, образуя внутри печи плотную массу гранулированного твердого материала или п1ихты. Восстановленный продукт выводится из 7c fH транспортером 6, расположенным под разгрхзо1ной трубой 7. Выгрузка восстановленного продукта, представляK)lrlего собой меты.f.,frfçHðOB3ffffûe гранулы или куски, 13 ра:1грузочной трубы 7 создаст непрерывное гра витацисн1ное дв иженис гранул и рова »ной п1ихты.

Через шихту пропускается в вертикально 1 113 (I P;I Bле ии и э, IOKTPH lеский To K. Д7Я этого используются электроды 8, состояшие пз нескольких стержней Нх теплостой кого сплыьы (на чертежах показано только два таких электродных стержня, которые проходят через печь Ilo BccH ее ширине н закынчивыются на противоположной стенке не 1и B ее огнеуfiopHoH кладке) . Электроды располагаются в верхней и нижней зонах не IH. На каждом стержне можно установить

1иски 9 из термостойкого сплава,, всличивыя тем самым внешнюю поверхность электродов. Количество электро,ffbfx стержней зависит от горизонтального размера печи.

11ри про 1ускынии тока через печь в вертикалыюм направлении печь может иметь любое Ifofleðå÷íoc сечение, в час-.ности квадратное, круглое, прямоугольное, овальное

ll т. д. В определенных по высоте местах печи устыновлены термопары 10 для измерения температуры шихты, которые размещены в изоляторах 1, закрепленных на корпусе IIL÷è. Эти термопыры измеряют температуру 1пихты на разных по высоте печи уровIIHõ IIo мере движения LIIHxThf через печь.

Верх ни и электрод может вращаться в

1юдшиппиках 12, которые хстановлены либо нне печи, либо на изоляторах на стенках печи. Количество таких электродов зависит от размеров »опере 1ного сечения печи. Верхний врашающийся электрод играет роль поды101цего механизмы и приводится в движение приводным механизмом 13 осцилируюшего действия. 110 крайней мере один из нижних электродов также выполнен врашаю1цимся и расположен в изолированных герметичных подшипниках 14, которые можffo разместить как ci13pужи, так и закрепить их ны корпусе печи. Нижний электрод приводится в движение приводным механизмом 15. На верхнем и нижнем электродах закреплены диски, выполненные в виде сегментов, осуществляющих измельчение i»Нхты в верхней и нижней зонах печи, причем угловая протяженность каждого из таких сегментов 180 — 270 . При врашении электрода в подшипниках он выполняет одновременно роль механизма подачи шихты и механизма дробления шихты, способствуя перемещению материала вниз от противоположных стенок печи и одновременно разбивая на части спекшиеся куски горячего материалы.

Газы выходят из печи по отводяшей трубе 16, расположенной над верхним уровнем

Загрузки. Нижний конец подающий трхбы 5 находится ниже отводящей трубы 16, в результате чего внутри печи образуется сВободное пространство, которое обеспечивает симметричное вытекание газов из шихты и их свободное движение к отводящей трубе.

Специальная система очистки и рецирку.7яции газа обеспечивает не только LI o очистку от твердых и конденсируемых примесей, но и охлаждение гыза, что позволяет получать холодный технологический газ. Газ, выходящий из шахтной печи по трубе 1(, попадает в масляный газоочиститсль 17, в котором из газа выделяются обрызуюшис шлам смолы, масла и твердые примеси. Нысос 18 перекачивает:-1тот шлам обратно в печь 1го инжекциочной трубе 19, которая имеет открытый нижний конец, расположс:-шый ниже верхнего х ровня шихты, i поступающие в печь компоненты шлама вступают BO взаимодействие с ш1- хтой, что искл1очает

Нх ВТОричнсе Г10»ада нпе вместе с доменным газом в масляный газоочистител;,. Гыз из масляного газоочистигеля направляется в водяной газоочиститель 20, в котором г33 допол нительно охлаждается и оч и шыется.

Охлажденный и очищенный газ orêачивается из газоочистителя 20 воздуходувкой 21.

1 lри необходимости Hfi трубе 22 можно установить клапан 23. Чысть газа поступаеT

B трубу 24, способствуя инжеKIIHH илама B загружаемую в печь шихту. О новная:.ысть газа B виде холодного тсхполо:ического газа возврагцается в печь по подводяшей трубе 25, проходя через распо.1оженный !3 печи газорыспределитель. Некоторое количество технологического газа í ooxoIHмо выбрасывать в атмосферу, так как при взаимодействии твердого углероды с кислородом окиси железа в печи обрызу107ся окись углерода и углекислый гыз. Пр1 этой реакции выделяется определенное количество газа. и излишек газа выбрасывается в ытмосферу через вентиляционный канал. Такой выбрасываемый в атмосферу г3з является источником энергии, что позволяет использовать его в соответствующи х целях.

704463

Устройство работает следующим образом.

Гранулы или куски окиси железа смешиваются с твердым углеводородным топливом, например бурым или серым углем либо коксом, а затем подаются по трубе внутрь печи, образуя в ней плотную массу шихты.

Печь нагревают электротехнически, пропуская электрический ток через шихту между находящимися в печи электродами. Прямо восстановленные гранулы железа являются электрическими проводниками даже на ранней стадии восстановления, когда металлическое железо образуется только на поверхности гранул. В начальной стадии работы шахтной печи с электронагревом в печь загружаются частично металлизированное прямо восстановленное железистое сырье, нефтяной кокс или спобой другой электропроводимый материал. После некоторого времени работы печи в ней получаются восстановленные или частично металлизированные гранулы, которые можно использовать в качестве сырья в момент запуска установки. Можно для этих целей применять другие токопроводные материалы, причем гранулы, металлизированные по крайней мере íà 6%, ЯВЛЯЮТСЯ ТОКОПРОВОДНИКОМ.

В шахтной печи имеются трп отдельные рабочие зоны. Верхняя часть печи образует зону предварительного восстановления, в которой шихта нагревается за счет конвекции газами, движущимися противотоком по отношению к направлению движения шихты. Уголь или другое углеродное топливо, содержащееся в загружаемой в печь шихте, выделяет конденсируемые и неконденсируемые летучие. Неконденсируемые летучие, представляющие собой в основном водород и углеводороды, образуют доменш.|й газ, который выходит из печи, очищается и вновь подается в печь. Шихта играет роль движущегося плотного гранулированного слоя, который эффективно препятствует забиванию газоотводяш,их труб тяжелыми жидкими соединениями. Некоторые тяжелые масла и смолы имеют тенденцию к смачиванию угля и абсорбируются окисной шихтой; B результате их реакции с шихтой в газе выделяются СО и пары воды. Высокое соотношение между количеством окисной шихты и тяжелых жидких соединений снижает тенденцию шихты к спеканию вблизи верхней границы шихты. В этой зоне предварительного восстановления окисная шихта восстанавливается незначительно, т. е. ее металлизация не превышает 25% и происходит за счет взаимодействия окиси железа с водородом и окисью углерода, которые содержатся в поднима1ощихся вверх газах. При этом щи та. прежде чем она пройдет через зону предва рител ьн ого восстановления, становится электропроводной.

Центральная часть шахтной печи образует зону восстановления, в которой получается металлическое железо за счет взаимодействия обожженного угля, образующегося из углеродного топлива, с кислородом окисла железа. Реакции, протекающие в зоне восстановления, являются эндотермическими. Необходимое для этого тепло получается электротермическим способом.

Нижняя часть шахтной печи образует . зону охлаждения, в которой холодный технологический газ или другой охлаждающий газ пропускается через горячий продукт, прежде чем он выйдет из печи.

В продукте, выгружаемом из шахтной печи, содержится восстановленное железо зола из угля и некоторое остаточное количество обожженного угля, имеющего очень малые размеры частиц. Выгружаемый из печи продукт просеивается с отделением восстановленного железа. а затем оставшийся

lId сетке материал пропускается через магнитный сепаратор, где из него выделяется чистый восстановленный продукт.

К загружаемому в печь материалу можно добавить небольшое количество (до 5% по весу) известняка или доломита, который вступает в редакцию с серой, выделяющей из шихты внутри печи. Образующийся при этом неметаллический материал можно извлечь из прямо восстановленного железистого продукта с помощью магнитного сепаратора.

Таким образом, при прямом восстановлении окиси железа до металлического железа в восстановительной печи шахтного типа с использованием в качестве восстановителя гвердого топлива можно существенно снизить расход энергии и сделать работу устройства более эффективной.

Форлула изобретения

4 1. Устройство для восстановления окислов железа, содержащее шахтную печь с узлами загрузки и разгрузки материалы, средства подвода и отвода газа, его охлаждения и очистки, электроды с внешним источни45 ком электрической мощности, расположенные в зонах предварительного и окончательного восстановления, отличающееся тем, что. с целью повышения эффективности процесса восстановления, электроды снабжены дисками и расположены горизонтально по центру печи, причем концы электродов закреплены в ее стенках.

2. Устройство по п. 1, отличаюи<е ся тем, что электроды расположены в подшипниках с возможностью вращения.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающесся тем, что диски выполнены из теплостойкого сплава с зубьями для измельчения и з,робления материала.

704463

8 еся I. Патент США № 3844766, кл. нта 1961.. so

7 к

4. Устройство по пп. 1 — 3, отлияающе тем, что диски выполнены в виде сегме угол которого равен 180 †2 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Патент Франции ¹ 2144613, кл. С 2! В 13/00, 1973.

ЦНИИПИ Заказ 7840/50

Тнраж 653 Подписное

Филиал П П П а Ïàòåíò», г. Ужгород, ул. Проектнаи, 4