Способ получения металлов и сплавов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК АЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ПАТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпо изОБРетениям и ОтнРытиямПРИ ГКНТ СССР(72) Эрих Оттеншлегери Вернер Леопольд Кепплингер (АТ)(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИСПЛАВОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУО,ЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к металлур.гии, конкретно к получению металловили сплавов, преимущественно ферросплавов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей, Поспособу получают металлы или металлические сплавы, в особенности ферросплавы, путем восстановления окисловметаллов в восстановительной зоне,образованной слоем угля, через кото.рый проходит восстановительный газ,Чтобы получить металлы, имеющие высокое сродство к кислороду, кусковойоксидный исходный материал под действием силы тяжести направляется через слой угля, состоящий из трех стационарных слоев А, В, С, причем предусмотрен самый нижний слой А из деИзобретение относится к металлургии, конкретно к получению металлов(51) 5 С 22 В 5/10, С 22 С 33/00 г1 газированного угля, закрывающего жидкий отстойник из восстановленного металла 3 и шлака 4. В средний слой В вводится кислород или содержащий кислород газ для получения горячего восстановительного газа, состоящий, в ососновном из СО, а в самый верхний слой С вводятся горячие газы из частичек угля и кислорода или кислород- содержащего газа, Устройство для осуществления способа содержит реактор 1 шахтного типа, снабженный огнеупорной футеровкой 2. Зона близкая к днищу реактора, служит.для приема жидкого металла и шпака. В верхней части реа.ктора имеется загрузочное отверстие 7 для подачи кускового угля и отвер- ф стие 8 для кускового оксидного материала. В боковые стенки реактора встроены трубы 9 для вдувания кислорода или кислородсодержащего газа, Эти трубы расположены в пограничной зоне между слоем А и слоем В. Между слоем В и слоем Г встроены горелки 10, в которые вводится смесь из пылевидных частиц угля и кислорода. От верхней части реактора 1 отходит от-, водящая магистраль 11, через которую горячие отходящие газы попадают в циклон 12. Из циклона 12 сепарированные частицы угля через разгрузочное устройство 13 подводятся по трубопроводу 14 к горелкам 10. 2 с. и 3 з.п. ф-лы 1 ил,3 или металлических сплавов, преимущественно ферросплавов.Цел ь изобретения расширение технологических возможностей,Предлагаемый способ позволяет получить в реакторе для взаимодействиягазов и расплава металлов металлы иметаллические сплавы, в частности ферросплавы, такие как Ферромарганец,Феррохром и Ферросилиций, из кускового окисного исходного материала, при- ,0чем металл. имеет такое высокоесродство к кислороду, что он реагирует с элементарным углеродом тольковыше 1000 С.Согласно, предлагаемому способу:.усковой окисный исходный материалпод действием силы тяжести напрааля=ется через стационарный слой угля,состоящии из тры слоев (А, В, С),причем нижний слой А состоит из дега зированного угля и покрывает жидкийотстойник (отстой) иэ восстановленного металла и шлака, в средний слой Ввводится кислород или газ, содержащий кислород, для получения горячего 25восстановительного газа, состоящего,в основном у из СО ра аерхнии слоиС вводятся горючие газы иэ частичекугля и кислорода ипи содержащего кислород газа.Применяется преимущественно кусковой кислый исходный материал с величиной кусков 6-50 мм, преимущественноч,0 ммЦелесообразно для образования ста-ционарных слоев применять уголь с величиной кусков ц ,00 мм, в частности5-30 мм.По преимущественному варианту исполнения толщины среднего и верхнегостационарных слоев составляет 1-4 м.40Из отходящего газа, проходящегочерез стационарные слои угля (восстановительные зоны), выделяются пылевидные частички угля, которые преимущественно а горячем состоянии вместес кислородом или к ".лородсодержащимгазом подводятся к горелкам, направленным в верхний стационарный слой. 50В качестве угля применяется преиму. щественно такой уголь, который после дегазации сохраняет свой кусковой характер (вид), так что при величине кусков 5-100 мм, преимущественно 3-30 мм, после дегазации еще по мень шей мере 504 полученного дегазированного угля имеет прежнюю величину зерен (5-100 мм или 5-30 мм), а остаток существует в виде кусков более мелкой Фракции.Способ обеспечивает при сохранении всех преимуществ процесса восстановления в шахтных печах, где используется энергия ископаемых веществ, металлургическую реакцию в стационарном слое с элементарнымуглеродом, которая нужна для восстановления окислов неблагородных металлов, а также хорошее разделение металла и шлака, Коксование или дегаэация углей может осуществляться без образования смолы или других конденсированных соединений, Образованный при дегазации угля гаэ действует как дополнительное восстановительное средство к восстановительным газам, образованным из дегазируемого угля.Кроме того, восстановление окислов неблагородных элементов, например кремния хрома, марганца, может осуществляться без применения электрической энергии. Согласно предлагаемому способу энергия, необходимая для дегазации (коксования) угля, управляется простым образом, так как мелкие куски (меньше 5 мм) выносятся с горячими отходящими газами иэ реактора для взаимодействия газов с расплавом металлов, сепарируются, возвоащаются в верхнюю зону где происходит вдувание, в кислородсодержащий гаэ и с помощью кислородсодержащего газа окисляются, при этом освобождается тепло.Характер разрушения зерен проверяется тем, что Фракция из частиц от 16 до 20 мм подвергается дегазации в течение 1 ч в камере, нагретой до 1400 С. Объем камеры составляет 12 дмз . После охлаждения путем промывки холодным инертным газом определяется распределение кусков (по Фракциям) .На чертеже представлена схема реактора для взаимодействия газов с расплавом металла с присоединяемыми к нему дополнительными устройствами,Устройство содержит реактор 1 шахт. ного типа, снабженный огнеупорной Футеровкой 2. Зона, близкая к днищу реактора, служит для приема расплавленного жидкого металла 3 и расплавленного жидкого шлака 4, Реактор имеет выпускное отверстие 5 для металла и отверстие 6 для выпуска шлака . В верхней части реактора предусмотрено55477 загрузочное отверстие 7 для подачи кускового угля и загрузочное отверстие 8 для кускового окисного исходного материала. Выше отстойника для жидких продуктов образован стационар-, ный слой угля, состоящий из трех слоев: нижний слой А из дегазированного угля, над ним средний слой В, пронизываемый газом из дегазированного угля а над ним слой С из кускового угля, пронизываемый газом.В боковые стенки оеактора 1 встроены трубы 9 для вдувания кислорода или кислородсодержащих газов. Зти трубы расположены в пограничной зоне между стационарными слоями А и В,В пограничной зоне между слоями В и С встроены горелки 1 О, в которые вводится смесь из пылевидных частиц угля и кислорода или кислородсодержащих газов. От верхней части реактора 1 отходит отводящая магистраль 11, подводящая отходящие газы в циклон 12 для очик горячих запыленных газов. Пылевидные частички угля, взвешенные в отходящем газе в виде суспенэии, сепарируются в циклоне 12 и от разгрузочного конца циклона 12, в котором предусмотрено дозирующее устройство 3, подводятся по трубопроводу 14 к расположенным по ободу горелкам 10, К горелкам 10 ведет магистраль 15 для кислородсодержащих газов. С помощью дозирующего устройства 13 может регулироваться уровень З 5 заполнения циклона 12 и учитываться его сепарирующее действие. От верхней части циклона" 12 отходящий газ отводится по магистрали 16.Способ реализуется следующим образом. Через загрузочные отверстия в верхней части реактора совместно вво дятся уголь и кусковой окисный исходный материал. Уголь в стационарном слое С дегазируется (коксуется) . Необходимое для дегазации тепло поступает от горячих восстановительных га зов поднимающихся иэ стационарного слоя В, а таким образуется при сгорании частичек угля, сжигаемых с помощью кислородсодержащих газов в горелках 10. Толщина слоя С выбирается такой, что выходящий из слоя С гаэ имеет минимальную температуру (950 С) . В результате смола и другие конденсируемые соединения крекируются, тем 36самым исключается забивание верхнего стационарного слоя С, Как показала практика, наиболее рациональная толщина слоя С 1-4 м. Толщина стационарного слоя В составляет таким 1-4 м.Дегазированный в стационарном слое С уголь при падении вниз образует стационарный слой В.Кусковой окисный исходный материал расплавляется в стационарном слое В и восстанавливается элемен тарным углеродом. Тепло необходимое для расплавления и восстановления, получается в результате газификации горячих дегазированных углей с помощью содержащих кислород газов, вводимых в реактор через вдувные трубки 9, Возникающий в стационарном слое В расплавленный жидкий металл и распла вленные флюсы стекают вниз и собираются ниже стационарного слоя А и затем выпускаются из реактора. Формула изобретения Способ получения металлов или сплавов, преимущественно ферроспла" вов, включающий восстановление окислов металлов фракцией 6-50 мм в восстановительной зоне, образуемой слоем угля, расположенным над жидким расплавом металла и шлака, и вдувание восстановительного газа через этот слой угля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, кусковой оксидный материал подают сверху в восстановительную зону, состоящую из трех слоев угля (А, В, С), при этом нижний слой (А), покрывающий жидкий расплав металла и шлака состоит из дегазированного угля, в средний слой (В) вдувают кислород или кислородсодержащий газ, а в верхний слой (С) вдувают горючую смесь из частиц угля и кислорода или кислородсодержащего газа. 2. Способ по и. о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что для образования стационарных слоев угля (А, В, С) используют уголь Фракцией 5-100 мм, преимущественно 5-30 мм.3. Способ по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем что толщины с среднего (В) и верхнего (С) слоев угля составляет 1-4 м.1547713 Составитель Т.Морозоватор Т,Веселовская Техред М.Ходанич, КорректорМ,Кучеря Заказ 88 Тираж 486 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Раушскаодписное м и открытиям при ГКНТ СССнаб., д. 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 191 4. Способ по пп.1-3, о т л и ч аю щ и й с я тем, что иэ отходящего газа сепарируют частички угля и используют их в горючей смеси, вдуваемой в верхний слой (С). 5,.Устройство для получения метал" лов и сплавов, преимущественно ферросплавов, содержащее реактор шахтного типа с огнеупорной футеровкой, загрузочные отверстия в верхней части для ввода угля и оксидного кускового материала, отводящую магистраль для отходящих газов, соединенную с циклоном, разгрузочный конец которого соединен с магистралями для подачи угляи кислорода или кислородсодержащегогаза в горелки, и расположенный внизусборник для жидкого металла и шлака,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения технологическихвоэможностей, магистраль для подачикислорода или кислородсодержащего газа расположена в нижней части среднего слоя (В), а горелки расположеныв нижней части верхнего слоя С),