Устройство для восстановления окислов железа

Союз Советских Социалистических Реслублик(2 ) 2579900/22-02 2) 16.02.77 3) Приорите рстеенный комитетсссрлам изабретенийи открытий суда(53) УДК 669.181. .48 (088.8) 12.79. Бюллетень М 4 ата опубликования описания 25.12.7 72) Авторы изобретен Иностранцы Донольд Бегз и БрюсКелл Иностранная фирма Мидреск Корпорейшн(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА Изобретение относится к подготовке сырья для доменного и сталеплавильного производств.Известны способ и устройство для прямого восстановления окислов железа, предусматривающие газификацию твердого топлива в отдельном газификаторе. Получаемый газ охлаждается, очищается, обессеривается, а затем подается в печь для прямого восстановления, где он используется в качестве восстановителя 1.Однако в указанном способе около 50% твердого топлива расходуется на горение в газификаторе и только оставшиеся 50% твердого топлива используются как восстанови- тель, Поэтому, несмотря на преимущества способа, связанные с использованием для восстановления получаемого в газификаторе газа, его недостаток заключается в том, что применяемое в нем твердое топливо должно обеспечить выделение (4 - 5) 10" кал на куб. тонну получаемого восстановленного железа.Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шахтная печь для восстановления окислов железы, включающая в себя узлы загрузки и рдзгрузкп материалы, средства подвода и отводы газы. сгс охлаждения и очистки, электроды с внии- нпм источником электрической мо 1 цносгп, рыс,юложенные н зонах предварительного и окопчдтсльного восстановления 2Однако такая печь характеризуется: - достаточной эффективностью процесса восстановления при значительном потреблении электрической энергии.Целью изобретения является повышение эффективности процесса восстановления.Для достижения цели электроды снабжены дисками и рдсположены горизонтально по центру печи, причем концы электродов закреплены в ее стенках. Электроды размещены в подшипниках с возможностью врдщен ия. Диски выолнены из тепл осто йко го сплава с зубьями для измельчения и дробления материала. Диск сделан в виде сегмента, угол которого равен 180 - 270.На фиг. 1 схематично изображена печь с вертикально разнесенными электродами; на фиг. 2 - печь с другими нагревательными электродами: на фиг. 3 - то же, сече 704463цие Л в -А на фиг. 2; на фиг, 4 - печь со схемой лвижсния газов, поперечное сечение.Устройство содержит шахтную печь 1, которая имеет стальной наружный корпус 2 с огнеупорным материалом 3. В верхней части печи 1 расположен бункерный питатель 4, из которого в печь загружается твердый гранулированный материал. Этот материал состоит из окиси железа в форме кусков или ранул и твердого углеводородюго топлива. Загружаемый в печь материал цод дейв гвием собственного веса проходит через дцх или несколько подающих труб 5, образуя внутри печи плотную массу гранулированного твердого материала или цихты. Восстацвгенный продукт выводится из печи транспортером 6, расположенным пол разгрхзочой трубой 7. Выгрузка восстановленного продукта, представякщего собой мета.лизированные гранулы или куски, из ра:грузочной трубысоздаст непрерывное гравитаццшнос движение гранулировацной пихты.Через шихту пропускается в вертикальох аправ;еции э,сктриеский ток. Для этого используются электроды 8, состоящие пз нескольких стержней их теплостой кого спаьа (ца чертежах показано только два таких электродных стержня, которые проюлят через печь по всей ее ширине и заканчиваются на противоположной стенке не и в се огнеугорной кталке). Электролы располагаются в верхней и нижней зонах печи, На каждом стержне можно установить лиски 9 из термостойкого сплава, увсличизая тем самым внсццюю поверхность электродов. Косццество электродых стержней зависит от горизонтального разъера печи.11 ри пропхскацци тока через печь в вертикалыюм направлении печь может иметь любое поцеречнос сечение, в частности квадратное, круглое, прямоугольное, овальное ц т. л. В определенных по высоте местах печи установлены тсрмопары 10 лля измерения температуры шихты, которые размещены в изоляторах1, закрепленных ца корпусе цсчи. Этц термоцары измеряют температуру пихты на разных по высоте печи уровнях цо мере движения шихты через печь. Верх ни и электрол может вращаться в цодцицциках 12, которые хстановлены либо нце печи, либо на изоляторах на стенках печи. Ко еств таких электродов зависит от размерв щперечного сечения печи. Берхий вращающийся электрод играет роль цо. лакщего механизма и приводится в лвижецие приводным механизмом 13 осцилирую. щего действия. 11 о крайней мере олин из нижних электродов также выполнен врацаюцимся и расположен в изолированных герметичных подшипниках 14, которые можно разместить как саружи, так и закрепить их на корпусе печи. Нижний электрод цри водится в движение приводным механизмом 15, На верхнем и нижнем электролах закреплены диски, выполненные в виде сегментов, осуществляющих измельчение шихты в верхней и нижней зонах печи, причем угловая протяженность каждого из таких сегментов 180 - 270. При вращении электрода в подшипниках он выполняет одновременно роль механизма подачи шихты и механизма дробления шихты, способствуя перемещению материала вниз от противоположных стенок печи и одновременно разбивая на части спекшиеся куски горячего матерна, а. Газы выходят из печи цо отводящей трубе 16, расположенной над верхним уровнем загрузки. Нижний конец подающий трхбы 5 находится ниже отводящей трубы 16, н результате чего внутри печи образуется свободное пространство, которое обеспечивает симметричное вытекание газов из шихты и их свободное движение к отводящей трубе. Специальная система очистки и рециркуляции газа обеспечивает це только е. оистку от твердых и кондснсируемых примесей, но и охлаждение газа. что позволяет получать холодный технологический газ. Газ, выходящий из шахтной печи по трубе 16, попаласт в масляный газоочиститсль 17, в котором из газа выделяются образуяшис шам смолы, масла и твердые примеси. Насос 18 перекачивает:тот шлам обратно в цсчь го инжекциочцой трубе 19, которая имеет открытый нижний коцец, расположс;шый ниже верхнегоровня пихы, и постугающис в печь компоненты шлама вступают во взаимолсйсвие с щи хтой, что иск.почает их вторичное попадание вместе с доменным газом в масляный газоочиститеь. 1 аз из масляного газоочистигсля направляется в воляной газоочиститеь 20, в котором газ лопол нительно охлаждается и оч и цается. Охлажденныи и очищенный газ откачивается из газоочистителя 20 возл) холувкой 21.11 рц необходимости нн трубе 22 можно установить клапан 23. Часть газа поступает в трубу 24, способствуя ицжекции .илама в загружаемую в печь шихту. Основная:асть газа в виде холодного техноо:иче кого газа возврагцается в печь по подводящей трубе 25, проходя через распо.ожснный в печи газораспределитсль. Некоторое количество технологческого газа необхолимо выбрасывать в атмосферу, так как при взаимодействии твердого углероды с кисоролом окиси железа в печи образукп ся окись угле. родя и улекислый газ. Пр этой реакции выделяется определенное количество газа. и излишек газа выбрасывается в атмосферу через вентиляционный канал. Такой выбрасываемый в атмосферу газ является источником энергии, что позволяет испоьзовать его в соответствующи х целях.Устройство работает следующим образом.Гранулы или куски окиси железа смешиваются с твердым углеводородным топливом, например бурым или серым углем либо коксом, а затем подаются по трубе внутрь печи, образуя в ней плотную массу шихты. Печь нагревают электротехнически, пропуская электрический ток через шихту между находящимися в печи электродами. Прямо восстановленные гранулы железа являются электрическими проводниками даже на ранней стадии восстановления, когда металлическое железо образуется только на поверхности гранул. В начальной стадии работы шахтной печи с электронагревом в печь загружаются частично металлизированное прямо восстановленное железистое сырье, нефтяной кокс или спобой другой электропроводимый материал. После некоторого времени работы печи в ней получаются восстановленные или частично металлизированные гранулы, которые можно использовать в качестве сырья в момент запуска установки. Можно для этих целей применять другие токо- проводные материалы, причем гранулы, металлизированные по крайней мере на 6%, ются токопроволником. В шахтной печи имеются трп отдельные рабочие зоны. Верхняя часть печи образует зону предварительного восстановления, в которой шихта нагревается за счет конвекции газами, движущимися противотоком по отношению к направлению движения шихты. Уголь или другое углеродное топливо, содержащееся в загружаемой в печь шихте, выделяет конденсируемые и неконденсируемые летучие. Неконденсируемые летучие, представляющие собой в основном водород и углеводороды, образуют доменш.й газ, который выходит из печи, очищается и вновь подается в печь. Шихта играет роль движущегося плотного гранулированного слоя, который эффективно препятствует забиванию газоотводяш,их труб тяжелыми жидкими соединениями. Некоторые тяжелые масла и смолы имеют тенденцию к смачиванию угля и абсорбируются окисной шихтой; в результате их реакции с шихтой в газе выделяются СОг и пары воды, Высокое соотношение между количеством окисной шихты и тяжелых жидких соединений снижает тенденцию шихты к спеканию вблизи верхней границы шихты. В этой зоне предварительного восстановления окисная шихта восстанавливается незначительно, т. е. ее металлизация не превышает 25% и происходит за счет взаимодействия окиси железа с водородом и окисью углерода, которые содержатся в поднима 1 ощихся вверх газах. При этом щита, прежде чем она пройдет через зону предва рител ьн ого восстановления, становится электропровсдной. Центральная часть шахтной печи образует зону восстановления, в которой получается металлическое железо за счет взаимодействия обожженного угля, образующегося из углеродного топлива, с кислородом окисла железа. Реакции, протекающие в зоне восстановления, являются эндотермическими. Необходимое для этого тепло получается электротермическим способом.Нижняя часть шахтной печи образует. зону охлаждения, в которой холодный тех- О нологический газ или другой охлаждаюгцийгаз пропускается через горячий продукт, прежде чем он выйдет из печи.В продукте, выгружаемом из шахтнойпечи, содержится восстановленное железо зола из угля и некоторое остаточное количество обожженного угля, имеющего очень малые размеры частиц. Выгружаемый из печи продукт просеивается с отделением восстановленного железа, а затем оставшийся па сетке материал пропускается через магф нитный сепаратор, где из него выделяетсячистый восстановленный продукт.К загружаемому в печь материалу можно добавить небольшое количество (до 5% по весу) известняка или доломита, который вступает в редакцию с серой, выделяющей из шихты внутри печи. Образующийся при этом неметаллнческий материал можно извлечь из прямо восстановленного железистого продукта с помощью магнитного сепаратора.Зц Таким образом, при прямом восстановлении окиси железа до металлического железа в восстановительной печи шахтного типа с использованием в качестве восстановителя гвердого топлива можно существенно снизить расход энергии и сделать работу устройства более эффективной.Форлула изобретенияфф 1. Устройство для восстановления окислов железа, содержащее шахтную печь с узлами загрузки и разгрузки материала, средства подвода и отвода газа, его охлаждения и очистки, электроды с внешним источником электрической мощности, расположенные в зонах предварительного и окончательного восстановления, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса восстановления, электроды снабжены дисками и расположены горизонтально по фО центру печи, причем концы электродов закреплены в ее стенках.2. Устройство по п. 1, отличаюиеесятем, что электроды расположены в подшипниках с возможностью вращения.3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что диски выполнены из теплостойкого сплава с зубьями для измельчения и дробления материала.7044638еся . Патент США3844766, кл.нта 1961. фо ЦНИИП Тнраж 6 филиал П г, Ужгород, ул 7 4. Устройство по пп. 1 - 3, отлюающе тем, что диски выполнены в виде сегме угол которого равен 180 в О. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2. Патент Франции Ло 2144613,кл. С 21 В 13/00, 1973. Заказ 7840/5 Подпнсно Патент,Проектнаи,