Способ получения металлизованного продукта

 

Союз Соеетсинк

Социалистических

Рестгубпии

ОП ИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

< >739120

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15,04.76 (21) 2347956/22-02 (51) M. Кд.

С 22 В 1/24

С 21 В 13/00 с присоединением заявки ¹вЂ”

Государственный комитет, (23) Приоритет

Опубликовано 05.06.80. Бюллетень ¹ 21

Дата опубликования описания 05.06.80 ло делам иэовретений и открытий (53у УДK 669.181..428 (088.8) М. Э. Бланк, В. В. Червоткин, Б. А. Боковиков, В. Ф. Князев, А. И. Гиммельфарб, А. М. Неменов, А. И. Медведев (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЗОВАННОГО

ПРОДУКТА

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано на металлургических заводах при получении металлизованного железорудного сырья для доменного и сталеплавильного производства.

Извеспгы способы получения металлизован5 ного продукта в шахтных печах с применением горячего конвертированного газа, получаемого в специальных конверсионных аппаратах или газокислородных горелках 11).

1О

Однако для восстановления. железорудного сырья в печах подается горячий восстановительный газ, получение которого является сложным, капиталоемким и дорогостоящим технологическим процессом.

Известен также способ получения металлизованного продукта иэ железорудных материалов путем. газового восстановления последовательно в две стадии газами с различным восстановительным потенциалом в печи кипящего слоя, включающий рециркуляцию восстановительного газа (2).

Недостатком указанного способа является необходимость получения восстановительных газов с высоким восстановительным потетщиалом в специальных аппаратах, что ухудшает технико- экономические показатели процесса получения металлизованного сырья.

Цель изобретения — создание способа получения металлизованного продукта в шахтнойпечи из кусковой руды.или окатышей с высокими технико- экономическими показателями, с применением простого и надежного оборудования без специальных конверсионных установок для получения конвертированного газа с высоким восстановительным потенциалом.

Поставленная цель достигается тем, что нагрев и восстановление железорудного сырья до степени восстановления 40 — 60% ведут продуктами неполного сжигания природного газа с а = 0,3 — 0,5, а окончательное восстановление осуществляют нагретой до 600 — 800 С смесью водорода и природного газа, одновременно с разложением природного газа в той же печи при охлаждении материала от 900 — 1000 С до 700 С.

На фиг. 1 показана схема глубокой металлизации (до 95%) богатых окатышей (Ре

739

Таблица 1

Параметры процесса

600.0,44 0,42

0,98 — 1

0,44 0,42

Температура продуктов неполного сгорания природного газа на входе в печь, С 1000-1050

1000-1050

1100 †12

1250

2160

1250

980

1000-1100

66,98%) для их дальнейшего передела в сталеплавильном производстве; на фиг. 2 — вариант металлизации рядовых, окатышей, например

Лисаковского ГОКа (Fe = 54,73%), для пообщ. следующего доменного передела.

Установка включает шахтную печь 1, горелку 2, цикло«ы 3, аппараты 4 мокрой газовой очистки, газодувку 5, рекуператор 6 для подогрева воздуха, воздуходувку 7, рекунератор 8 для подогрева водорода.

Технологический процесс протекает в следующей последовательности (фиг. 1).

Нагрев до 900 — 1000 С и предварительное восстановление окатышей до степени восстановления 45 — 50% осуществляется в верхней части зоны восстановления шахтной печи 1 продуктами сгорания природного газа с коэффициентом расхода воздуха а = 0,40 — 0,45. Воздух перед подачей в горелку 2 предварительно подогревается до 500 — 600 С в рекуператоре 6. Процесс нагрева и восстановления в верхней части осуществляется в противотоке газа и материала.

Колошниковый газ отводится из печи, проходит аппараты 3 н 4 газоочистки и газодувкой 5 подается на отопление рекуператоров 6 и 8.

Оставшийся газ сбрасывается посторонним потребителям. Окончательное восстановление окатышей до 90 — 95% осуществляется в нижней части зоны восстановления нагретым в рекуператоре 8 до 700 — 800 С водородом в прямотоке. Для покрытия дефицита водорода, который расходуется в процессе восстановления, в нижнюю часть зоны восстановления вводят природный газ.

Ролооод с парами влаги выводится иэ печи при 500 — 600 С и совместно с газом, поступающим иэ зоны охлаждения, проходит в ышараТемпература в рекуператоре, С

Коэффициент расхода воздуха в конверсионную горелку, а

Удельный расход продуктов не1толного сгорания природного газа, им э /тм.пр.

Температура подогрева материала в верхней зоне предварительного восстановления, С

120 4 ты 3 и 4 очистки и осушки газа и далее рециркуляционной газодувкой 5 подается в зоны охлаждения и восстановления шахтной печи.

Охлаждение продукта проводится в противотоке холодным водородом, циркулирующим в замкнутом цикле.

Процесс нагрева и восстановления окатышей в верхней части шахтной печи прощщится продуктами сгорания природного газа с а--0,40 — 0,45.

10 Окончательное восстановление окатышей в нижней зоне осуществляется в противотоке газа и материала водородом, циркулирующим в замкнутом цикле. Дефицит водорода покрывается за счет разложения природного газа. Водород

15 в смеси с природным газом подается в зону охлаждении шахтной печи. После зоны охлажде«ня часть газа выводится иэ пе«1, остальной водород в смеси с природным газом поступает в зону восстановления, где проходят процессы разложения природного газа и довосстановления железорудного сырья. Расход тепла на протекание эндотермических реакций разложения природного газа и восстановления окатышей, а также «а нагрев газа покрывается за счет физического тепла материала, нагретого в верхней зоне до 900 — 1000 С. Гаэ выводится из зоны восстановления и охлаждения, смешивается и направляется в аппараты 3 и 4 очистки и осушки газа и рециркуляционной газодувкой 5 подается снова в основание шахтной печи.

Расходные показатели и параметры процесса, полученные в результате расчетов процесса металлизации окатышей Лебединского и Лисаковского ГОКов, сведены в табл. 1 и 2.

739120

По же

500

22,5

23,3,1100

353

967

247

1063

1000 общий

81 5

650

2 106 г,г 10

2 ° 10е

1 5 . 106

2,64 106

Таблица 2 ая

54,73

66,98

51,8

95,6

23,76

FeO

РеСОз

20

80

56,75

65,7

91,76

84,94

39,85

21,78

48,2

22,5

8,8

Температура подогрева водорода на входе в печь, С

Степень использования водорода, %

Расход водорода, q нмз/тм.пр.

Расход осушенного колошникового газа, нмз/тм.пр. на отопление рекуператора для подогрева водорода на отопление рекуператора для подогрева воздуха посторонним потребителям

Теплотворная способность осушенного колошникового газа, ккал/нм

Расход тепла на 1 т металлизированных окатышей общий, ккал/тм.пр. 2,8 106

За вычетом тепла газа, отданного посторонним потребителям, ккал/тм.пр. сырья, %

Fe

Еез Оз

Степень восстановления р % в верхней части печи конечная

Состав метализованного продукта р,%

Fe о щ

"енат

FeO

34 05

17,66

28,0

45,08

739120

П одолжение табл. 2.1,37

1,2

1,67

205

205

120

128

101

261

235

333

802

1160

802

Расход походного сырья на 1 т продукта, т/тм.пр.

Расход природного газа, нм /тм.пр. на сжигание в конверсионную горелку на смешение с водородом в цикл рециркуляции на отопление рекуператора для подогрева водорода

Общий расход, нм /тм.пр, Расход воздуха на конверсионную горелку нмз/тм.пр.

Применение способа позволит обеспечить получение металлизованного сырья в крупных масштабах с высокими технико-экономическими показателями, так как при этом отпадает потребность в специальных капиталоемких и дорогостоящих конверсионных установках для получения восстановительного газа и в установках очистки газа от СО>. Предварительньй подогрев и восстановление железорудного материала позволит провести процесс восстановления закиси железа, который лимитирует весь процесс металлизации, с оптимальными параметрами: содержание влаги в водороде не превысит 2,5 — 3%, температура в зоне восстановления 1000 — 700 С, высокой скоростью и малым удельным расходом водорода. Восстановление при высоких температурах позволит получить 40 непирофорный металлизованный продукт. Наличие сажистого углерода в конечном продукте в количестве 1,5 — 4,0% в результате разложения природного газа позволит при плавке металлизованных окатышей в электропечи довос- 4> становить остаточные окислы железа и в необходимой степени наутлеродить металл, а при переделе металлизованного сырья в доменном производстве сократить расход кокса.

Формула изобретения

Способ получения металлизованного продукта со степенью восстановления 80 — 95% в шахтной печи из кусковой руды лли окатышей, включающий двухстадийное газовое восстановление железа из его окислов, рециркуляцию восстановительного газа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса и повышения техникоэкономических показателей, нагрев железорудного сырья и его восстановление до степени

40 — 60% ведут продуктами неполного сгорания природного газа с а = 0,30 — 0,50, а окончательно восстановление осуществляют нагретой до

600 — 800 С смесью водорода и природного газа, одновременно с разложением природного газа в той же печи при охлаждении материала от 900 — 1000 С до 700 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Князев В. Ф. и др. Бескоксовая металлургия железа.М., "Металлургия", 1972, с. 64 — 79, 2. Патент Франции No 1268487, кл. С 21 В, 1960.

739120

Составитель Ю. Серов

Техред И.Асталош

Редактор М. Недолуженко

Корректор M.Êîñrà

Подписное

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

Заказ 3010/5 Тираж 694

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5