Способ восстановления окислов металлов

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИПЛЬСТВУ и 876724(ы)м. Кл. С 21 В 13/00 3 Ьсударствошый кемктвт СССР ао делам изебретеннй и открытий(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВМЕТАЛЛОВ Изобретение относится к металлур- гии, в частности к прямому получению металлов из их окислов, и может быть использовано для производства губчатого железа, металлизованных окатышей или железного порошка.Известен способ восстановления окислов металлов в реакторах с кипящим слоем, в котором необходимую тепловую энергию получают от индукционного нагрева. Способ предусматривает поддержание удельного сопротивления слоя в пределах 10 -10 см/м. Частоту тока подбирают в зависимости от минимального диаметра слоя и его удельного сопротивления таким образом, чтобы отношение между диаметром слоя и глубиной проникания электромагнитного поля было в пределах 0,2- 1,5. Часть необходимого тепла получа- о ют от сжигания в реакторе топлива.Исходным материалом служит руда фракции меньше 10 мм или пиритные огарки; Восстановительный газ, состоящий из СО и Нподбирают так, чтобы отношения СО/СО и Н/НО были достаточны для восстановления железа при 800- 1000 С 11.Основным недостатком способа является низкое удельное сопротивление слоя, сложность в подаче восстановительного газа, связанная с поддержанием частиц материала во взвешенном состоянии в процессе их восстановления и слипания между собой и, кроме этого, большой расход электроэнергии и низкий КПД ее использования непосредственно для процесса восстановления окислов металла.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату.к предлагаемому является способ восстановления окислов металлов с исользованием индукционного нагрева, включающий окомкование руДного сырья с углеродсодержащим и связующим материалами, сушку гранул, непрерывную загрузку, восстановление, выгрузку в. 3 8767герметичный охлаждающий объем. Причемполученные брикеты сначала нагреваютв печи до 180-300 С для удаления влаги и летучих и обжигают в следующейпечи при 1000 С, При этом углерод5связки взаимодействует с окисламиконцентрата и восстанавливает их дометалла в виде измельченного продукта, который спекается с уменьшениемобъема брикетов до 50% их прежнего10объема. Обожженные брикеты загружают в следующую, третью по счету. печь,обогреваемую с помощью индукторовв форме колец, где брикеты нагрева. ют до 1200-1 б 00 С 2,Недостаток такого способа заключается в том, что в индукционную печьзагружают предвосстановленные брикетыс уменьшенным объемом, т,е. процессвосстановления окислов металла разделен на два этапа. Это значительноснижает производительность установок,удорожает их обслуживание.Цель изобретения - интенсификацияпроцесса восстановления и получение25однородного пропукта по сечению слоя.Поставленная цель достигается тем,что в .способе восстановления окисловметаллов с использованием индукционного нагрева, включающего окомкование рудного сырья с углеродсодержащими связующим веществами сушку гранул,загрузку, восстановление, выгрузкув герметичный охлаждающий объем, заключается в том, что отношение объема восстановленного материала и зоны 35восстановления составляет (0,15-0,50):1, а восстановление ведут с перепадом температур от центра к периферии в верхнем горизонте зоны восстановления в пределах 900-1200 оС. 40Сущность предлагаемого способазаключается,в том, что поддержачиевосстановленного материала к .объемузоны восстановления в отмеченных соотношениях дает возможность повысить 45степень использования электрическойэнергии как за счет теплоотдачи отвосстановленных гранул к восстанавливаемым, так и за счет повьппения удельного сопротивления восстановленных 50гранул, и следововательно, их температуры, величина которой определяети передачу тепла на стенки реактора.Таким образом, вновь загружаемые гранулы подвергаются интенсивному нагреву теплом отходящих газов, восстановленного материала и по периферии -теплом от стен реактора. 24Вследствие этого при указанном соотношении ниже 0,15 приводит процесс к тому, что восстанавливаемый объем материала получает тепла значительно меньше для интенсивного восстановления окислов, Процесс восстановления в этом случае замедлен, так как температура гранул составляет 400-550 оС в течение 25-35% времени нахождения их в зоне восстановления вместо 1 О% К0%. Кроме того, незначительный объем восстановленного материала резко снижает и скорость теплопередачи, а значит количество тепла передаваемого восстанавливаемым"гранулам. Аналогич" ное происходит и в получении тепла от стен реактора, таким образом замедляется диссоциация окислов железа и процесс восстановления в целом.Повышение отношения объема восстановленного материала к объему зоны восстановления более 0,50 предусматривает резкое увеличение степени тепло- передачи восстанавливаемым гранулам по отмеченным статьям а это способствует значительным температурным изменениям по сечению слоя, вызванным переоплавлением как восстановленного материала так и восстанавливаемых гранул и, следовательно, получению неоднородного продукта по сечению слоя, перерасходу электрической энергии и снижению производительности агрегата. Регулировка отношений объема восстановленного материала к объему зоны восстановления в пределах .0,15-0,50):1 должна соответствовать температурам восстанавливаемых гранул в реакторе в пределах 900-1200 С. Снижение температуры свидетельствует о том, что скорость выгрузки готового материала превышает скорость тепло- передачи и нагрева и приводит к нарушению установленного теплообмена между твердыми и газообразными компонентами. Превышение ее за указанный предел не дает возяожности получить равномерный по сечению слоя состав материала при соотношении объема восстановленного материала к объему зоны восстановления 0,5, а по нижнему их соотношению " интенсифицировать процесс восстановления.Примеры осуществления предлагаемога способа восстановления окислов металлов представлены в таблице.Восстайовлению подвергаются рудноугольные окатьппи диаметром 10-20 мм из,магиетитового концентрата (70,5%876724 бзоны восстановления. В таблице при-;ведены величины объема восстановленных материалов по отношению к зоневосстановления до опускания столбаматериалов - максимальное значение,и после опускания столба - минимальное. Температура восстанавливаемыхматериалов измеряется снаружи оптическим пирометром. 0,32: 1 0,2511 0,19:1 0,1531 0 130,38: 14 Из таблицы видно, что при стабиль- ЗО ном режиме процесса колебания величины объема восстановленного материала к объему. зоны восстановления составляют ог 0,15-:1 до 0,51:1 при этом температура восстанавливаемого ЗЗ материала на периферии колеблется от 900 до 140 ф. Полученный металлизованный продукт отличается однородностью по всей высоте и по поперечному сечению со следами начинающегося щ оплавления по оси цилиндрического спека наружным диаметром 48 мм и длиной 370 мм.Степень металлизациитавляет более 953.Формула изобретенияСпособ восстановления окислов ме-, таллов с использованием индукционно-. го нагрева, включающий окомкование продукта сос 4 кл, С 2,кл. С.Безрод ак 17 33 Тираж 621 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., Заказ писно д. 4/ иал ППП Патент в , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5Ге ) и антрацита (золы 6,8 Х, летучих ,87, серы 1,867 ) крупностью менее 0,1 мм. Связкой служит раствор сульфитно-спнртовой барды. Высушенные окатыши загружают в зону восста" новлення, причем одновременно столб материалов опускают так, чтобы.полностью восстановленный продукт (железная губка) частично уходил из рудного сырья с углеродсодержащнм исвязующим веществами, сушку, гранул,непрерывную загрузку, Восстановление,выгрузку в герметичный охлаждающийобъем, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что с целью интенсификации процессаи получения однородного продукта, отношение объема восстановленного материала к объему зоны восстановлениясоставляет (0,35-0,50):1, а восстановление ведут с перепадом температурот центра к периферии, в верхнем горизонте зоны восстановления в пределах 900-200 С.Источники ннформацииепринятые во внимание при экспертизе1. Патент П 1 веции У 396090,23 В 13/00, 1973.Патент США 1 3844765,22 О 7/04, 1973 е