Способ восстановления полидисперсных материалов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ789585

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

4 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13,10.78 (21) 2673561/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 231280. Бюллетень ¹47

Дата опубликования описания 231280 (51)М. Нл.

С 21 В 13/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открыти и (53) УДН669.181. 2 (088. 8) Л.С.Грабко, В.A.Íàéäåíoâ, В.А.Халда, Д.А Шарыгин, P.ô.ÊóçHåöoâ, Б.A.Áoêoâèêoâ и Г.М.Антугайова (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к подготовке металлургического сырья в черной металлургии,в частности для сталеплавильного передела.

Известен способ восстановления по- 5 лидисперсных материалов в печах со взвешенными слоями, образуемыми механическим воздействием газовоздушных струй, включающие в себя сушку, подогрев, восстановительную термообработ- 10 ку и охлаждение 111.

Недостатками известного способа являются невозможность регулирования скоростей восстановления материала на различных этапах процесса, что 15 затрудняет получение готовой продукции высокого качества восстановления, невозможность регулирования газового режима обжига на различных этапах процесса восстановления, что приво- 2Q дит к увеличению его продолжительности и существенному ухудшению качества готовой продукции.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 25 способ восстановления полидисперсных оолитовых железосодержащих руд в печи со взвешенным слоем, передвигаемым механическим воздействием рядов, газовоздушных струй (2). 30

Недостатками данного способа являются невозможность регулирования скоростей восстановления материала и газового режима обжига на различных этапах процесса, затруднительная регулировка температурного режима в печи, получение готовой продукции недостаточно высокого качества.

Цель изобретения — получение готовой продукции с высокой степенью металлизации и улучшение качества металлического сырья.

Поставленная цель достигается тем, что внешнюю влагу из материала удаляют в состоянии псевдоожижения в течение. 0,5-1,2 мин,в газовой среде содержащей 13-18% О при температуре

150-300оС и влагу сразу выводят из процесса с отходящими газами, подогрев материала от 150 до 900-1000 С ведут со скоростью 900-970 град/мин в газовой среде с содержанием О

4-12% и сжиганием топливовоздушной смеси во взвешенном слое материала, предварительное восстановление производят во взвешенном слое со скоростью 10-30% мин в газовой. среде е содержанием инертных газов (СО +

+Из)92-93% и восстановительного компойента CO 3-4%, восстановление за789585 ция газовых потоков невозможна, так как из последующих зон в зону сушки поступает теплоноситель с низким содержанием 02.

Температура материала в зоне сушки должна находиться в пределах 150300ОС. При меньшей температуре (менее 150 С) продолжительность сушки возрастает и увеличивается рабочий объем агрегата. При большей температуре (более 300 С ) организовать рециркуляцию газовых потоков невозможно.

Иэ зоны сушки влага (водяной пар), удаляемая из материала, выводится из агрегата. В противном случае, аэродинамическое сопротивление последующих зон возрастает, что нежелательно.

Минимальная величина скорости подогрева материала or 150 до 9001000 С составляет 900 град/мин, так как при меньшей скорости нагрева,не улучшая процесса, заметно возрастают габариты агрегата. Максимальная ско55 вершают в плотном нефильтруемом слое эа счет твердого топлива со скОростью 0,8-2,0Ъ/мин в беэокислительной атмосфере при содержании СО в пределах 85-100Ъ, при этом восстанови1 тельный продукт охлаждают со скоростью 40000-48000 град/мин. 5

Спосбб предназначен для применения в агрегате для восстановления полидисперсных оолитовых руд.Руда крупностью 0-30 мм поступает в печь со ступенчато-взвешенным слоем и перемещается вдоль печи под действием газовоздушных струй к камере довосстановления. Газовоздушные фурмы расположены между соседними ступенями.

Материал последовательно подвергает- 15 ся сушке, подогреву и частично восстановительной обработке. В камере довосстановления эа счет твердого топлива процессы восстановления завершаются. 20

Внешнюю влагу иэ материала удаляют в состоянии псевдоожижения. Сушка материала в любом другом слое нежелательна, так как значиТельно (на порядок) удлиняет время сушки материала. Продолжительность сушки в псев25 доожиженном слое должна составлять

0,5-1,2 мин. При меньшей продолжительности сушки (менее 0,5 мин) невозможна регулируемая организация процесса подогрева и не удается обеспечить требуемой по технологии скорости нагрева материала. При большей продолжительности сушки (более

1,2 мин) черезмерно увеличивается длина агрегата.

Сушку материала осуществляют в газовой среде с содержанием О 13-18Ъ"

При меньшем содеРжании О (менее

13Ъ) не удается обеспечить воспламенение газовоэдушной смеси в 40 зоне подогрева. При большем содержании Îr (более 18Ъ) рециркулярость подогрева материала должна быть как можно выше и ограничиваться только временем пребывания материала в зоне и температурой газа-теплоносителя. Применительно к печи со ступенчато-взвешенным слоем эта скорость равна 950-970 град/мин. Поэтому пределы изменения скорости подогрева материала в печи составляют 900970 град/мин.

Пределы изменения содержания в газовой фазе инертных и восстановитель- .ных компонентов взаимосвязаны и зависят от содержания в газовой фазе кисло. рода.С небольшим приближением можно от содержания в газовой фазе кислорода. С небольшим приближением можно записать COg + N + 2СО + Π— — 100Ъ.

Суммарное содержание других компонентов в газовой фазе (метан, гелий и пр.) не превышает 0,05Ъ и на процесс восстановления материала не влияет.

Минимальное суммарное содержание инертных и восстановительных компонентов составляет (СО 2 + Ny + CO

92 + 3 = 95Ъ.

Таким образом>максимальное содер жание кислорода в газовой фазе составляет 5о. С другой стороны, в печи со ступенчато-взвешенным слоем и над зеркалом материала в камере довосстановления содержания кислорода в газовой фазе не опускается ниже ЗЪ (по условиям горения газообразного и твердого топлива). Отсюда следует, что содержание СО + К изменяется в ограниченных пределах. Значения этих параметров изменяются в пределах (СО + й, ) = 92 + 93Ъ, СО

3 — 4Ъ.

Завершают процесс восстановления в плотном нефильтруемом слое, так как именно в таких слоях продолжитель ность процесса приближается к времени, необходимому для достаточно полного восстановления материала. В любых других слоях приходится принимать искусственные меры для увеличения времени пребывания материала в агрегате, что зачастую существенно усложняет его конструкцию.

Восстановление в плотном слое производят эа счет твердого топлива со скоростью 0,8-2,0Ъ/мин. При меньшей скорости (менее 0,8Ъ/мин) возрастают габариты агрегата, что нежелательно.

При скорости более 2,0Ъ/мин черезмерно возрастает расход топлива на процесс и его экономичность падает.

B плотном слое создают условия, исключающие фильтрацию через него газов, поэтому в нем становится возможным создание практически однородной атмосферы с содержанием СО 85-100Ъ.

При меньшем содержании СО> в газовой среде появляются нежелательные примеси.

Минимальная скорость охлаждения восстановленного продукта составляет

789585

40000 град/мин, так как при меньшей скорости возможно вторичное окисление материала. Скорости охлаждения материала свыше 40000град/мин по технологии процесса вполне допустимы.

Единственным ограничением здесь служат скорость протекания процессов тепло-и массопереноса в куске. По этой причине максимально допустимой скоростью охлаждения материала является величина 48000 град/мин. Тогда пределы изменения скоростей охлаждения материала равны 40000-48000 град/мин.

Сущность изобретения заключается и оптимизации процесса восстановительной термообработки кусковых материалов на нсех его этапах. и исключении создания окислительной среды в момент завершения восстановительной обработки материала.

Способ осуществляют следующим образом. 20

Железосадержащую оолитавую полидисперсную руду Лисаконскаго месторождения в смеси с твердым тоглинам (углем) подают в печь со ступекчатовзвешенным слоем и подвергают последовательно сушке в состоянии псевдоожижения н течение 0,5-0,9 мин при температурах 220-3000С в газовой ñðåде с содержанием кислорода 13-16% и

0,9-1,2 мик при температурах 150220 С в газовой среде с содержанием

О кислорода 1б-18,. Время выдержки материала н зоне сушки регулируют количествам транспортирующего агента, подаваемого через воздушные перетал—

35 кивающие фурмы, посредством драсoåëeè и контролируют по стакдарткым расхадомерам. Газовую среду в эаке создают разбавлекием воздуха рециркулируемыми икерткыми газами, поступающими из последующих зон и контролируют =a- 40 зоанализаторами. Температуру (150300 С) регулируют н процессе сжигания о топлива в зоне подогрева и контролируют стандартными термапарами.

Удаление влаги с отходящими газами производится через сбросной борон, расположенный непосредственно н зоне сушки.

Далее материаль; подвергаются подогреву от 150 до 900-1000 С со ско50, ростью 900-970 град/мин в газовой среде с содержанием кислорода 4-12о.

Температуру в эоке контролируют стандартными термопарами. Скорость нагрева определяют по времени пребывания материала в зоне, начальной и конечной температуре, регулируют па соотношению водяных чисел газа и материала и контролируют по стандартным термопарам и расходомерам. Содержание

О> в газовой среде устанавливают по Я) соотношению газ-воздух, подаваемых н тапливосжигающие устройСтва, и контролируют газоанализаторами. Все зти операции осуществляют во взвешенном слое материала. 55

Предварительное восстановление производят са скоростью 10-ЗОЪ/мин (для Лисакавских руд — 18-20Ъ/мин) также во взвешенном слое и в газовой среде с содержанием инертных газов (СО 2 + M ) 92-93Ъ и восстановительных компонентов CO 3-4Ъ. Скорость восстановления поддерживают в заданных пределах посредством дозированной подачи угля и контролируют по качеству готового продукта на выходе иэ печи со ступенчато-взвешенным слоем.

Газовую среду, содержащую СО<, N2

Ьоздают при сжигании топлива с коэффициентом расхода воздуха близким к

1, и контролируют подачу газа и воздуха но расхадомеру.. Восстановление завершают в плотном нефильтруемам слое за счет твердого топлива со скоростью 0,8-2,0Ъ/мин в безокислительной атмосфере с содержанием СО н пределах 85-100Ъ. При содержании

СО н газе, равном 90-100Ъ, скорость восстановления устанавливают равной

1,2-2,0;/Mèí, при содержании СО 8590о скорость восстановления устанавливают 0,8-1,2Ъ/мин. Скорость восстановления в заданных пределах уста кавлинают по продолжительности пребыва-:ия материала и количеству твердого топлива„ вводимого в камеру довосстановления. Безокислительная атмосфера в камере обеспечивается отсутствием подачи окислительных газон в агрегат, н результате атмосфера н этом агрегате формируется за счет ноэгакки твердого топлива. При этом содержание СО> поддерживают в пределах 85-100Ъ, регулируя его количествам твердого топлива в шихте, и контролируют по качеству готовой продукции.

После этого готовый восстановленный продукт подвергают охлаждению со скоростью 40000-48000 град/мин, для исключения ега вторичного окисления.

Столь высокие скорости обеспечиваются н среде с активными охлаждающими агентами (жидкие газы, вода, пароводяная эмульсия). Затем восстановленный продукт поступает на тракт готовой продукции.

Применение настоящего изобретения обеспечивает восстановление полидисперсных кусковых материалов крупностью 0-30 мм и изнлечение из них б1б4;- железа. .Такой продукт со степенью восстановления 100-130Ъ является высокаценкым металлургическим сырьем и позволяет существенно улучшить показатели доменного и сталеплавильно.го процесса.

Формула изобретения

Способ восстанонления палидисперс. ных материалов, включающий сушку и . подогрев, предварительное восстановление во взвешенном состоянии, окон789585

Составитель Л.Савицкая

Редактор A.Øèøêèíà Техред Н,Бабурка Корректор И.Муска

Заказ 9000/29 Тираж 608 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж -35, Раушская наб.,д.4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 чательное восстановление в плотном нефильтруемом слое и охлаждение материала, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества готового продукта с высокой степенью металлизации, сушку осуществляют в псевдоожиженном состоянии. в течение

0,5-1,2 мин в газовой среде, содержащей 13-18% 0 при температуре 150300 С, а подогрев до 900-1000 С ведут со скоростью 900-970 град/мин в газовой среде с содержанием 4-;12%

Og.и сжиганием топливовоздушно смеси, причем предварительное восстановление осуществляют со скоростью 1030%/мин в газовой среде с содержанием

92-93%, СО + М и 3-4%. СО, а окончательное восстановление осуществляют твердым топливом со скоростью 0,82,0%/мин в безокислительной атмосфе" ре при содержании 85-100% СО, при этом восстановленный продукт охлаждают со скоростью 40000-48000град/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1 ° Забродский С.С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном (кипящем ) слое. 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

М 559957, кл. С 21 В 13/10, 1975.