Способ восстановления мелкодисперсного материала

ОЮ (11) НИЯ МЕЛ включающийзной Фазство, элекение, транстановлени 8 Батищев а Трудовогоно-исследоватем, чт нститут меха езных ископа вос- ости е днород а, газ. И. Кожевни яжен е же получе таллур лодд лургия. 1 СОЮЗ СОВЕТСНИХК 4 ИВРИОЯЕЮИКРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордеКрасного Знамени научтельский и проектныйнической обработки и 5 с 21 в 13/оо(54) (57) СПОСОБ ВОССТАНОВКОДИСПЕРСНОГО МАТЕРИАЛА,подачу твердой и газообрав межэлектродное пространродинамическое псевдоожнжспортировку, нагрев и восотличающийсяс целью интенсиюикации прстановления и улучшения омелкодисперсного материалразный восстановитель подточно со скоростью потокаскорости витания частийность электрического полявают 4,5-5,0 кВ/см.Изобретение относится к металлургическому производству, преимущественно к процессам прямого получения железа из железных порошков.Изобретение может быть использовано в черной и цветной металлургии металлических порошков.Известны способы прямого получения железа и железных порошков путем восстановления руды или окатышей 10 газообразным восстановителем в шахтных печах, вращающихся печах, печах кипящего и неподвижного слоя.Восстановление мелкоднсперсных материалов 10-0 мкм невозможно в 1 указанных устройствах без предварительного окомкования, однако после измельчения губчатого железа для получения железных порошков необходим восстановительный отжиг, ОВ настоящее время восстановительный отжиг производят в печах с непод. вижным слоем путем длительной выдерж" ки в атмосфере водорода нри 1000- 1200 С Ц .25 Однако после отжига материал вновь,подвергают измельчению, при этом выход годного порошка крупностью менее20 мкм составляет менее 50 ., так какЗОувеличение числа измельчений приводитк повторному окислению материала,после чего требуется отжиг 1 циклический процесс),Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемо-Зму результату является способ восстановления мелкодисперсного материала,включающий подачу твердой и газообразной фазы в межэлектродное пространство, злектродинамическое псевдо 40ожижение, транспортировку, нагрев,восстановление материала газообразным восстановителем и охлаждение.Известный состав предусматривает45восстановление мелкодисперсного материала в электрическом поле высокойнапряженности при температурах более600 оС в атмосфере водорода беэ спекания частиц 21,Однако на практике установлено,что процесс электродинамическогопсевдоожиження имеет существенныеограничения: максимальная напряженность электрического поля прн температуре более 600 С составляето555 кВ/см, прн давлении газовой фазыне более 5 атм, что в десятки разснижает максимальные удельные производительности процесса, полученныедля холодных моделей и теоретическими расчетами.В описанном способе транспортировка материала осуществляется только за счет сил электричеких полейвысокой напряженности, не используются возможности гидродинамическогопотока как транспортирующего агента.Все зто приводит к тому, что известный способ характеризуется низкой производительностью процесса,кроме того, процесс нестабилен, качество восстановленного материаланепостоянно,Цель изобретения - интенсификация процесса восстановления и улучшение однородности мелкодисперсногоматериала,Указанная цель достигается тем,что согласно способу восстановлениямелкодисперсного материала, включающему подачу твердой и газообразнойфаз в межэлектродное пространство,злектродинамическое псевдоожижение,транспортировку, нагрев и восстановление, газообразный восстановительподают прямоточно со скоростью потока О"80 от скорости витания час"тиц, а напряженность электрическогополя поддерживают 4,5"5,0. кВ/см.П р и м е р, 1 О кг железного порошка крупностью менее 20 мкм (губчатое железо для получения порошковтипа ПЖ-О) непрерывно дозируют в реактор электродинамического псевдоожижения, к электродам которого подведено напряжение, обеспечивающеемаксимальную напряженность электрического поля 5 кВ/см. Реактор нагреОвают до 1100 С, Газовый поток подается прямоточно, скорость его составляет 70 от скорости витания частиц,удельная производительность -35 кг/ч.м, остаточное содержаниекислорода в обожженном материале0,1(табл. пример 17) . Известно, что перемещение "дюнами" в режиме пневмотранспортировки. сопровождаются образованием неподвижных зон материала, а это неприемлемо при повышенных температурах 900- 1100 С) для порошкообраэных материалов, склонных к спеканию. Совместные действия электрического поля высокой напряженности, обеспечивающего, в основном, вертикальноепсевдоожижение и газового потока в указанномУдельная произво- дительность, кг/м ч Содержание кислорода в восстановленном материале,Х Отношение Примеры Напряженность скорости потока водорода к скорости витания частиц, Х эпектрического поля, кВ/см 20,0 90 0,10 85 15,0 0,09 7,0 80 0,09 5,0 0,10 70 3 10921диапазоне скоростей позволяют при вы-,сокой производительности получитьнеобходимое качество обожженного материала.Из данных таблицы следует, чтонаилучшие показатели по производительности процесса обжига при высоком качестве восстановленного материала достигаются при напряженностиполя 4,5-5,0 кВ/см и скорости газового потока 70-803 от скорости витания частиц, При этом температура обжига 1100 С выбирается не только дляполучения заданного состава остаточного кислорода в материале, но и для 15снятия механических напряжений в материале после его измельчения,Из данных таблицы также следует,что режим противотока невозможен нипри каких конструкциях реакторовэлектродинамического псевдоожижения(ЭДП), так как даже в режиме прямотока при малых скоростях газового потока (пример 21) производительность3реактора составляет менее 2 кг/м.ч. 25Увеличение напряженности электрического поля ограничено диэлектрическойпроницаемостью пылегазоводороднойсмеси и не превышает 5,5 кВ/см. 1 .30Несмотря на рост производительнос,ти реактора с увеличением напряженности электрического поля от 3 до 5 кВ/см (примеры 1-21), это увеличение есть результат совместного действия гидродинамических и электричес- " ких сил,причем в основе процесса транспортировки материала лежит принцип перемещения "дюнами", на который накладывается процесс ЭЛП в 40 834электрических полях высокой напряженности.При производительности процессадо 40 кг/м ч состав восстановленного3порошка отвечает необходимому содержанию остаточного кислорода менее0,153, увеличение производительности приводит к ухудшениЬ качества восстановленного материала (примеры 5,13 и 14).Использование предлагаемого способа позволяет увеличить производительность процесса восстановления в 1,52 раза, стабилизировать процесс,улучшить качество восстановленногоматериала и повысить его однородностьпрактически до 100.Таким образом, данный способ посравнению с существующей технологией получения мелкодисперсных порошков, предусматривающей измельчениегубчатого железа и его отжиг в печахнеподвижного слоя, повторное измельчение и классификацию материала свыделением фракции менее 20 мкм (высевка), позволяет увеличить выходгодного. продукта (по крупности икачеству) почти в 2 раза (50% - известный способ, 902 - предлагаемыйспособ), улучшить однородность продуктов отжига не менее чем на ЗОХ,снизить затраты на измельчение иклассификацию материала, улучшитьсанитарно-технические условия производства,Только эа счет увеличения выходагодной продукции в 2 раза годовойэкономический эффект до порошковтипа ПЖсоставит 25 тыс. руб при .годовом произвопстве 10 тыс.т.