Способ восстановления окиси металла

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЗСИ) С 21 В 13 0 Й КОМИТЕТ СССРРЕТЕНИЙ И ОТИРЬПИЙ ГОСУДАРСТВПО ДЕЛАМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ПАТЕНТУ(56) 1. Князев в.Ф. и др. Бескоксовая металлургия железа. М ; Металлургиздат, 1972, с, 69-70. (54)(57) 1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСИ МЕТАЛЛА, включающий загрузку окисного и углеродистого материалов, ввод кислородсодержащего и очищенного от двуокиси углерода и воды отходящего;газа, разгрузку готового прс- дукта и возврат в реактор уловленной пыли, о т л и ч а в щ и й с яФеи, что, с. целью повышения эФфективйости процесса, часть отходящего газа перед его охлаждением насыщают водой в виде перегретого пара и пропускаэ)т через слой аелезоокисного и/илиуглеродистого материала.2. Способ по п.1 о т л н ч а в ., Щ и й.с я тем, что количество водывквивалеитйо .количеству окиси углерода Мдлюцкащему преобразованию в дву- .окись углерода, а реакцию взаимодействия с железоомисным и/или углеро"дистнм материалом осуществляют при , 400-ВООф СИзобретение относится к прямомувосстановлению материала, содержащего окись металла, например железнойруды, который может проводиться наматериале в мелкодиспергированнойтвердой форме в присутствии углеродис того материала, например угля, ккоторому подаются кислород и воздух,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления окиси железа, включающий загрузку окисного и углеродистого материалов, ввод кислородсодержащего иочищенного от двуокиси углерода и воды отходящего газа, разгрузку готового продукта и возврат в реактор уловленной пыли 1.1).Удаляемые газы содержат восстанавливающие вещества, такие как СО и Н 2,окисленные вещества, такие как СОи Н 20. Газы также содержат азот, еслив реактор подавался воздух. Для того,чтобы использовать восстанавливающиевещества иэ этих газов, содержимоеокисленных веществ должно быть удалено промывочным аппаратом, а остатокгазов должен быть возвращен в реактор. В связи с промывкой гаэ долженбыть охлажден до температуры, близкойк комнатной, а затем должен быть. нагрет до температуры, примерно равной той, которая имеется в реакторевосстановления. Промывочный аппаратдля этой цели с дополнительными устройствами для охлаждения и нагревастановится весьма громоздким.Цель изобретения - повышение эф Аективности процесса,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу восстановления окиси металла, включающему 4 Озагрузку окисного и углеродистогоматериалов, ввод кислородсодержащего и очищенного от двуокиси углерода и воды отходящего газа, разгрузку готового продукта и возврат в реактор уловленной пыли, часть отходящего газа перед его охлаждением насыщают водой в виде перегретого пара и пропускают через слой железоокисного и/или углеродистого материала.Количество воды эквивалентно количеству окиси углерода, подлежащемупреобразованию в двуокись углерода,а реакцию взаимодействия с железоокисным и/или углеродистым материалом осуществляют при 400-800 ОС.На фиг.1 и 2 схематически изображены устройства для осуществленияспособа.Устройство (фиг.1 ) содержит реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, те, изображен реакторс псевдбожиженным слоем с рециклированием материала от разделяющегоустройства, которое во много раз 65 больше, чем чистый поток твердогоматериала через слой. Реактор имеетреакционную камеру 1 и разделяющееустройство в виде двух циклонов 2 и3 с возвратными трубами 4 и 5. Циркуляция псевдоожиженного слоя поддерживается путем подведения к реакционной камере потока мелкодиспергированного материала, содержащего окисьжелеза, например в виде концентратажелезной руды или кальцинированныхпиритов, имеющих размер частиц до1 мм, потока мелкодиспергированноготвердого углеродистого материала, например в виде коксовой мелочи, антрацитовой мелочи или угольной мело- чи с раэмером частиц, меньшим чем 3 мм, который может быть заменен на жидкий углеродистый материал, например нефть, потока газа, содержащего молекулярный кислород, например воздух, и потока псевдоожижающего газа. Материал, содержащий окись железа, и углеродистый материал подаются как смесь в одном потоке б. Подаваемое количество углеродистого материала может составлять половину подаваемого количества материала, содержащего окись железа. Газовый поток 7 содержит молекулярный кислород,в данном примере воздух, а поток дляпсевдоожижения обозначен 8. Материал,содержащий окись железа, углеродистый материал, газовый поток 7, содержащий молекулярный кислород, подаются в более высокую точку в реакционной камере, в то время как псевдоожижающий поток 8 подается на дно реакционной камеры, Кислород вызывает частичное сжигание углеродистого материала, что приводит к поддержанию температуры в реакционной камере на уровне 700-1100 С, При этом такжевозможно коксование и дегазация углеродистого материала, так же как восстановление двуокиси углерода и воды, образованной во время сжигания, в моноокись углерода и водород, указанные последними вещества способствуют восстановлению материала,содержащего окись железа, Твердый материал в слое и образованные газы разделяются в циклонах 2 и 3, Газы выводятся через трубы 9 и 10, в то время как твердый материал возвращается к реакционной камере через возвратные трубы 4 и 5 соответственно,причем разгрузочные концы их находятся вблизи от отверстия подачи воздуха в реакционную камеру. Предварительно восстановленный материал выводится в поток 11 иэ дна реакционной камеры, а затем проходит на окончательное восстановление, например в электрической печи, при температуре,превышающей температуру плавления железа, Давление в реакторе с псевдо ожиженным слоем поддерживается 1-25 ат,Газовая смесь, выгружаемая из реактора с псевдоожиженныи слоем, содержит моноокись углерода, водород, двуокись углерода, воду и азот, т,е. как восстанавливающие, так и окисляющие вещества. Частичный поток 9 5 возвращается к реакционной камере необразованным, в то время как другой частичный поток 10 подвергается обработке для превращения моноокиси углерода в двуокись углерода с одно временным образованием водорода и с последующим удалением двуокиси угле.рода из этого частичного потока.Поток 12 водяного пара и поток 13 материала, содержащего окись железа и/или углеродистого материала, и/или келезосодержащий материал, подаются к частичному потоку 10. Частичный поток 10 с подаваемыми материалами, во-первых, проходит через трубу Вентури 14, а оттуда через связь 15 к циклону 16, где твердый материал отделяется и возвращается к реакционной камере 1 реактора с псевдоожиженным слоем вдоль связи 17, в то время как гаэ выводится в виде по тока 18, После контакта между газовой смесью изреактора водяного пара и подаваемого твердого материала при поддержании температуры 800 С моно- окись углерода реагирует с водяным 30 паром с образованием двуокиси углерода и водорода. Количество подаваемого водяного пара достаточно для создания такого количества двуокиси углерода в потоке 18, которое было 35 бы по крайней мере равно количеству двуокиси углербда в обоих газовых потоках 10 и 9. После охлаждения газа в теплообменннке 19 двуокись углерода вьмывается в промывочном ап парате 20, к которому может добавляться карбонат калия из соединения 21. Бикарбонат калия отделяется из аппарата 20 через соединение 22 и может быть регенерирован в карбонат калия в устройстве 23 посредством обработки с водяным паром, который подается в нижней части 24 устройства. СМесь двуокиси углерода и водяного пара затем раэгружается в верхней части 25 устройства. Газ 26, разгружа 5 емый из устройства 20, освобождается от воды в охладителе 27. После прохождения устройства 27 газовый поток 28 содержит по сравнению с газом 10, выгружаемым из реактора, сильно 5 уменьшенное количество моноокиси, углерода и двуокиси углерода и силь.но увеличенное количество водорода. Затем газ нагревается в теплообменнике 19 перед соединением газового по тока 9 с газовым потоком 8. Газовый поток 8 вдувается после увеличения давления в устройстве 29 в дно реакционной камеры 1 реактора с псевдоожиженным слоем через отверстие 30,расположенное в нем. Газ таким образом служит в качестве псевдоожижающего газа и в то же время вследствиесвоего состава служит также восстанав.ливающим газом. Для того, чтобы предотвратить накопление в системе газообразного азота, который попадает вреактор, когда используется .воздухдля подачи кислорода, выведение газадолжно осуществляться двумя частичными .потоками. Это может быть осуществлено посредством использованиятрубы 31, снабженной клапаном 32, Одновременно с газообразным азотомдругие газы тоже выводятся с частичными потоками до определенной степени. Ионоокись углерода и газообраз.ный водород, выводимые через трубу31, могут быть использованы посредством сжигания в паровом котле.Устройство (Фиг,2 ) содержит только один циклон 2. Газовый поток 9,выпускаемый из него, разделяется надва частичных потока ЗЗ и. 34 соответственно, первый иэ них возвращаетсяв реактор с псевдоожиженным слоембез обработки, т,е, со своим содержанием двуокиси углерода и воды. Ковторому частичному потоку 34 подается водяной пар в Форме потока 35,после чего этот частичный поток проходит через слой 36 твердого материала, например катализатора хром-железо. В слое поддерживается 400-800 фСи здесь моноокись углерода реагируетс водяным паром с образованием двуокиси углерода и водорода. Газовыйпоток 37, выводимый из слоя 36, затем обрабатывается таким же путем,как было описано для газового потока18 в устройстве в соответствии сфиг,1, перед тем как он будет возвращен в реактор с псевдоожнженным слоем,Вместо реактора с псевдоожиженньвюслоем в устройствах в соответствиис фиг.1 и 2 могут быть использованыдругие реакторы или вращаеиые печи,Изобретение описано для случая,когда материал, содержащий окись металла, представлял собой материал, содержащий окись железа, но оно можетбыть применено для восстановлениядругих материалов, содержащих окисиметаллов, напрймер окись никеля.Когда весь газ, возвращаемый к реактору, насыщается водой, должно бытьиспользовано устройство, соответствующее фиг.1, в котором труба 9 соединена с трубой 10, или устройство всоответствии с фиг.2, в котором труба33 опущена.Часть газовой смеси из реактора 1может быть направлена, например, ктепловой станции для использования вкачестве топлива, другая часть рециклирует к реактору способом, описанным выше.Составитель Л,Панниковаактор С,Патрушева Техред ВЦалекорей Корректор А.Ильин В 244/60ВНИИПИ Гопо делам113035, И Тираж 568 Подп ударственного комитета СССР изобретений и открытий сква, Ж, Раушская наб., д.к сное илиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 П р и м в р, Поток газа 9, покидающий реактор 1, имеет следующий состав об М Ф 2 54 СО 25Н 2 7, Н 2 О 4, СН 4 2. 17,5 Ъ этого газового потока 33 возвращаются в реактор, не пройдя обработки. Остаток 5 газа 34 смешивается с 20 об,В водяного пара 35. и пропускается через слой 36 катализатора. Покидающий катализатор газовый поток 37 имеет следующий состав, об, 4: И 2 54, 0 СО 13, СО 2 20, Н 2 19, Н 20 12, СН 4 2.Этот газовый йоток охлаждают и обрабатывают 17,7 об. его в промывочногл устройстве 20 с удалением СО 2 и Н 20, после чего поток 28 возвращается в виде смеси с необработанным газовым потоком 33 в реактор. В этой смеси содержание СО 2 составляет всего 4 об Избыточный газ выпускают и ,используют, сжигая его в паровом котле.