Способ восстановления окислов железа в кипящем слое

ОП ИСАИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОР СИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскии Социалистически 1 С Республик(51) М. Кл,з С 21 В 13,0 кирисоединением Государственный комитет 23) ПриоритетОпубликовано 25,1 Совета 3 Иинистров СССР по делам изобретений и открытий3) УДК 622.784(088.8 юллетень47 ата опубликования описания 08.(71) Заявител аучно-иссл риродного ордена Тр ельский и им. И,П,(51) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗ В КИПЯЩЕМ СЛОЕИзобретение относится к черной металлургии, в частности касается внедоменного процесса получения железа из его окислов с применением газообразных и жидких углеводородов.Известен способ внедоменного получения железа с использованием углеводородов, в основном природного газа, который базируется на процессах конверсии углеводородов до Н и СО с последующим восстановлением углеводородов до Н 2 и СО с последующим восстановлением окислов железа полученными газами-восстановителями.Однако такой способ характеризуется большим расходом тепла в реакционную зону, что не позволяет создавать восстановительные агрегаты большой мощности.Цель изобретения - осуществить автотермичность процесса и повысить степень восстановления окислов железа в кипящем слое,Это достигается тем, что обработку окислов железа при 800 - 900 С в пиролизном газе с добавкой в него 15 - 20 об. % ацетилена и восстановление ведут до содержания 95 - 98 об. % водорода в отходящих газах и повышения температуры слоя на 60 - 100 С от минимальной температуры после ее снижения в процессе восстановления. ельцев, Н. В, Лавров, В. В. Рукиоров и К. И. Ходжаеведовательский институтаза в народном хозяйствеудового Красного Знамениститут черной металлургииБардина Сущность способа заключается в том, чтов качестве восстановителя использованы не- предельные углеводороды. Непредельные углеводороды, имеющие в структуре своих мо лекул двойные и особенно тройные связи между атомами углерода, обладают свойством выделять тепло при распаде до элементов в отличие от предельных углеводородов, которые поглощают тепло при своем разложении. Ко личество тепла, выделяющегося при разложении непредельных углеводородов, составляет для Сз 11 о= 12,4; С 2 Н 4=12,5; СзН 2=54,2 кал,/моль. Приведенные цифры показывают, что наиболее мощным источником тепловой 15 энергии является ацетилен.При контакте углеводородов с железосодержащими материалами при повышенных температурах в пределах до 900 С происходит их распад на элементы. При контакте углеводо родов с окислами железа образующиеся приразложении СНо углерод и водород немедленно вступают во взаимодействие с окислами железа, восстанавливая их до металлического железа с образованием СО, НО, СО, 25 Преимущество предлагаемого способа заключается в организации в одном реакционном объеме следующих один за другим процессов:539945 Составитель А. ХаритоновТехред А, Камышникова Корректор Е, Хмелева Редактор Т. Фадеева Заказ 3079/3 Изд. М 353 Тираж 654 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5пр. Сапунова, 2 Типография,распада пепредельных углеводородов на элементы, протекающего с выделением тепла и восстановления окислов железа образовавшимися в первой стадии углеродом и водородом, протекающего с поглощением тепла. Таким образом, для осуществления способа не требуется подвода тепла извне. Процесс идет автотермически, так как отпадают затруднения, связанные с подводом тепла в реакционную зону.Реализация способа предусматривает осуществление трех последовательных стадий: конверсия доступных и дешевых предельных углеводородов, таких, например, как природный газ, жидкие газы (СзНа + С 4 Ню) или низкосортный бензин в ацетиленсодержащий газ; автотермический процесс восстановления окислов железа газом, полученным в первой стадии; доводка полученного металла до требуемых кондиций. Ацетилен в данном процессе является переносчиком в реакционную зону энергии, затраченной на его образование в первой стадии.Первая стадия процеса хорошо известна в технике и разработаны различные методы ее осуществления. Для предложенного способа наиболее приемлемым методом является электрокрекинг углеводородов, в том числе в струе низкотемпературной плазмы, так как этот метод получения ацетилена из углеводородов дает газ, не содержащий окислителей таких как НзО и СО 2.Основную и вторую стадию процесса, т. е, реакции разложения ацетилена и восстановления окислов железа наиболее целесообразно проводить в условиях кипящего слоя частиц окислов железа. Кипящий слой обеспечивает равномерную температуру в реакционной зоне и равномерность обработки материала. Кроме того, исходные окислы железа могут быть в измельченном виде и не требуют операций изготовления окатышей из рудных концентратов. Эксперименты показали, что наряду с водородом активное участие в процессе восстановления окислов железа принимает выделяющийся пз ацетилена углерод с образованием СО. Отходящий после процесса восстановления газ содержит главным образом водород и некоторое количество СО и может быть использован в дальнейшем как источник водорода, газавосстановптеля плп топливного газа,Процесс восстановления согласно проведенным экспериментам заканчивают после уменьшения содержания в газообразных продуктах реакции СО. При продолжении процесса вос становления начинается науглероживание восстановительного продукта.Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.Природный газ подвергают крекингу в струе 10 низкотемпературной плазмы, водорода с получением газа, основными компонентами которого являются Нз=80%; СН,=20%, Полученный газ после закалки холодным водородом направляют в автотермический реактор 15 восстановления с кипящим слоем частиц окислов железа, работающий при 800 - 900 С, где этот газ является одновременно средством создания кипящего слоя, источником тепла и газом-восстановителем.20 В начале процесса температура снижаетсяна 60 - 100 С, затем постепенно начинает расти, достигая первоначальной (900 С). Отходящие газообразные продукты разложения ацетилена и восстановления окислов железа 25 представляют собой водород, содержание которого после начала повышения температуры начинает расти, достигая 95 - 98%. Расходы на 1 т вырабатываемого металлп 30 ческого железа:Природный газ 2000 нм/тЭлектроэнергия 3500 квт/тВремя процесса 10 - 12 минСтепень металлизации 96,6 /35 Содержание углерода 0,4 % При увеличении процесса происходит науглероживание восстановленного железа. 40 Формула изобретения Способ восстановления окислов железа вкипящем слое при 800 в 9 С с использованием пиролизного газа, о тл и ч а ю щ и й с я 45 тем, что, с целью осуществления автотермичности процесса и повышения степени восстановления, в пиролизный газ вводят 15 - 20 об. % ацетилена и восстановление ведут до повышения температуры слоя на 60 - 100 С от 50 минимального ее значения и до содержания95 - 98 оо, % водорода в отходящих газах,