Способ восстановления окисных и сульфидных руд

еОП ИСАЙИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ ц 4793 Ввюв ЙвеетекнМСоцналнотнческк Рвслублнк 1) Зависимый от патен 1) 1698179/22-2 М. Кл. С 21 Ь 13/08 22) Заявлено 17.09,7) 73 сударственнык комитет вета Министров СССР 9,1:622.782,688,8) 53) У(Эпубл икова но 30.07.75 очетеи Уо 28 но делам нзабретен открвпнй Дата опубликовашая оп ания 14.10.7(72) Автор изобретения Иностранец Роберт фред Кохл(США) Иностранная фирма лис Чалмерз Корпоре) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСНЫХ И СУЛ Ъф ИДН ЫХ РУД15 Изобретение относится к усовершенствованному способу восстановления минеральной руды для получения прочных и стойких к расщеплению частиц минеральной руды, имеющих повышенное содержание металла, и в частности касается способа восстановления, проводимого во вращающейся печи, имеющей отверстия для получения предварительно восстановленной минеральной руды, Непосредственной задачей изобретения является контролируемый подвод углеводородного топлива и окислительных газов во вращающуюся печь для проведения процесса восстановления в кислороде, но е с целью получения жидкого металла, а для увеличения содержания металла в частицах или агломерате (обы шо в твердом состоянип) посредством уменьшения содержания кислорода, для приготовления предварительно восстановленной шихты, имеющей широкое применение в химических процессах, где требуется минерал в металлической форме пли где требуется увеличить производительность н эффективность использования тороплива в последующих процессах плавки рафинирования,Цель изобретения - повышение эффективности восстановления руд.Для этого по предлагаемому способу руду перед продувкой углеводородным топливом нагревают до 1922 - 2282 т,Способ осуществляется в несколько стадий; а) загрузка зоны горизонтальной вращающейся печи, имеющей по периферии открывающиеся в печь отверстия, газопроницаемым слоем пористых масс минеральной руды, пред ставляющей собой окисные и сульфидные руды железа, вольфрама, никеля, цинка, меди, марганца, хрома или фосфора;б) нагрев газопроницаемого слоя минеральной руды по меньшей мере до температуры 10 1800 Г;в) вращение печи вокруг центральной осидля движения вокруг центральной оси отверстий, которые проходят под или пад газопроницаемым слоем;г) подача окислптельного газа через отверстия только в зону печи, имеющую отверстия, расположенные над газопроницаемым слоем для создания окислительной атмосферы над слоем руды;20 д) подача жидкого углеводородного топлива, по существу свободного от окислительных газов, через отверстия в тот момент, когда они находятся под газопроницаемым слоем;е) нагрев углеводородного топлива до 25 2000 Р посредством направления его вверх изотверстия и через газопроницаемый слой минеральной руды с целью обеспечения начальной пиролптической дпссоциации части жидкого углеводородного топлива на углерод и во дород. При этом сохраняется тесный контакт3с окиспой рудой для обеспечения быстрого восстановления по меньшей мере части окисной руды до низшего состояния окисления с сопутствующей повторной ориентацией молекул минерала и кислорода в твердом состоянии, увеличивающей площадь поверхности и обеспечивающей непрерывное восстановление руды и риформинг топлива посредством непрерывного пиролиза топлива для получения углерода и водорода и горения топлива с кислородом из руды для получения окиси углерода. Таким образом, углерод, водород и окись углерода находятся в тесном контакте с молекулами окисной минеральной руды, что способствует быстрому предварительному восстановлению окисной минеральной руды до металлической формы без жидкой фазы.Последующие стадии включают в себя приготовление из тонкоизмельченных частиц руды агломератов, сушку агломератов и предварительный 1 х нагрев для получения проницаемого слоя.После того, как агломераты приобретают достаточную прочность для выдерживания уларов при загрузке слоем, они укладываются и предварительно нагреваются до температуры 2000 Р во вращающейся печи с отверстиями. Когда слой нагретых агломератов при температуре 2000 Р движется аксиально в печь, то отверстия, расположенные по периферии печи, устанавливаются под солем, и естественный газ, свободный от окпслптельных газов, проходит через отверстия в слой для начального и промежуточного контакта с нагретыми агломератами.Соприкосновение топлива с агломератами окисной железной руды при такой высокой температуре заставляет часть топлива быстро пиролитически распадаться и крекироваться с образованием сильных восстановителей - углерода и вородода. Последние способствуют очень быстрому восстановлению по меньшей мере части железной руды до низшего состояния окисления с сопутствующей повторной ориентацией в твердом состоянии молекул железа и кислорода, Повторная ориентация молекул дает повышенную пористость, в результате чего большая площадь поверхности окисной железной руды испытывает действие сильных восстановителей для дополнительного и непрерывного восстановления,Часть некрекированного топлива в слое быстро риформируется посредством непрерывного пиролиза (для образования углерода и водорода) и реакции с кислородом из руды (для получения окиси углерода). В результате образуетсядополнительное количество сильных восстановителей (на этой стадии процесса - углерод, водород и окись углерода),Получение сильных восстановительных веществ и предварительное восстановление железной руды непосредственно до металлического железа происходят в слое агломератов, движущихся через печь до тех пор, пока не будет получено в металлической форме 90%или более железа, содержагцегося в агломе-.ратах. Затем агломераты разгрукаются, например, в охлаждающее устройство с косвенным охлаждением, которое охлаждает их в 5 безокислительной атмосфере для исключенияповторного ок сления.Важным отличительным признаком настоящего способа является то, что углеводородное топливо, например, метан, свободный от окис лительных газов, имеет начальный и промежуточный контакт с частицами руды в слое при температуре 20001. при непрерывном восстановлении рудььПиролиз метана представляет собой реак цию термического разложения. Г 1 родуктамиэтой реакции являются углерод и водород.Механизм термического разложе гия метана еще не достаточно понятен. Наиболее вероятными представляются следующие стадии ре акции: а) СН 4 - СНз+Н (начало);б) СНз+СН 4 - СНз+Н(реакция роста цепи);г) СНз - С+3/2 Нз (окончание),25 Степень разложения метана зависит от тем пературы: 1080 Г - степень разложения достигает 53%, 1700 Р - 97%, 2150% Г - 99%.Известно, что часть естественного топлива(метан) не разлагается и не крекируется до тех пор, пока не восстанавливается ббльшая за часть железной руды, Поэтому главное внимание всегда уделяли разложению и крекингу естественного газа для получения восстановителей в отдельном устройстве при применении никелевого катализатора. Эта трудность 40 устранена в предлагаемом способе, В результате степень разложения ,метана за единицу времени является функцией температуры:- 10% - 30 - 65 - 85 - 95 1922 Г 2012 2102 2192 2282(после 1 сек) 45 55 д) СН+ О С+Н 50 По предлагаемом способу термическое (пиролитическое) разложение топлива происходит па месте, потому что топливо находится в тесном контакте с окисной рудой, предварительно нагретой до температуры 2000 Р или 55 выше. Благодаря этому топливо быстро разлагается, и продукты разложения (углерод и водород) сразу вступают в реакцию с кислородом из минеральной окисной руды, восстанавливая последнюю, тогда как оставшаяся 60 часть метана продолжает пиролитичсскп разлагаться или расщепляться в реакции частичного горения, которая может быть представлена следующей схемой:Образование указанных восстановителей, как подчеркивалось выше, способствует очень быстрому восстановлению ло меньшей мере части железной руды до низшего состояния окисления с сопутствующей повторной ориентацией атомов железа и кислорода в твердом состоянии, Повторная ориентация атомов образует значительную,пористость, и ббльшая площадь окисной железной руды подвергается действию сильных восстановителей для дополни. тельного непрерывного восстановления, Часть еще некрекированного топлива в слое быстро диссоциируется посредством непрерывного пиролиза в соответствии с реакциями а - г на углерод и водород, В результате взаимодействия с кислородом руды образуется окись углерода, Посредством реакции с газообразным кислородом, который, может присутствовать в слое, в соответствии с реакцией д образуется дополнительное количество сильных восстановителей - углерод, водород и окись углерода.Предмет изобретенияСпособ восстановления окисных и сульфидных руд во вращаюп 1 ейся трубчатой печи, 10 включающий предварительный нагрев и последующую обработку руды продуктами пиролиза топлива, продуваемого через ее слой, и дожигание газообразных продуктов реакции в рабочем объеме печи над слоем материала, 15 отл ич ающи йся тем, что, с целью повышения эффективности восстановления, руду перед продувкой углеводородным топливом нагревают до температуры 1922 - 2282 Р, Составитель А. Харитонов Редактор Н. Спиридонова Техред 3, Тараненко Корректор Т. ДобровольскаяЗаказ 2511/21 Изд.1677 Тираж 648 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2