Способ восстановления полидисперсных материалов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пц 789585 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 131078 (21) 2673561/22-02с присоединением заявки Йо(51)М. Нл. С 21 В 13/10 Ф Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХМАТЕРИАЛОВ Изобретение относитсяк подготовке металлургического сырья в чернойметаллургии,в частности для сталеплавильного передела.Известен способ восстановления полидисперсных материалов в печах совзвешенными слоями, образуемыми механическим воздействием газовоздушныхструй, включающие в себя сушку, подогрев, восстановительную термообработку и охлаждение 111,Недостатками известного способаявляются невозможность регулированияскоростей восстановления материалана различных этапах процесса, что 15затрудняет получение готовой продукции высокого качества восстановления,невозможность регулирования газовогорежима обжига на различных этапахпроцесса восстановления, что приводит к увеличению его продолжительности и существенному ухудшению качества готовой продукции.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является 25способ восстановления полидисперсныхоолитовых железосодержащих руд в печи со взвешенным слоем, передвигаемым механическим воздействием рядов,газовоздушных струй 2 Д. 30 Недостатками данного способа являются невозможность регулирования скоростей восстановления материала и газового режима обжига на различных этапах процесса, затруднительная регулировка температурного режима в печи, получение готовой продукции недостаточно высокого качества.Цель изобретения - получение готовой продукции с высокой степенью металлизации и улучшение качества металлического сырья.Поставленная цель достигается тем, что внешнюю влагу из материала удаляют в состоянии псевдоожижения в течение. 0,5-1,2 мин,в газовой среде содержащей 13-18 О при температуре 150-300 оС и влагу сразу выводят из процесса с отходящими газами, подогрев материала от 150 до 900-1000 С ведут со скоростью 900-970 град/мин в газовой среде с содержанием О 4-12 и сжиганием топливовоздушной смеси во взвешенном слое материала, предварительное восстановление производят во взвешенном слое со скоростью 10-30 мин в газовой. среде с содержанием инертных газов (СО + +Из)92-93 и восстановительного компойента СО 3-4, восстановление занершают в плотном нефильтруемом слое эа счет твердого топлива со скОростью 0,8-2,0/мин н беэокислительной атмосфере при содержании СО в пределах 85-100, при этом восстановительный продукт охлаждают со скоростью 40000-48000 град/мин. 5Спосбб предназначен для применения в агрегате для носстановления полидисперсных оолитовых руд.Руда крупностью 0-30 мм поступает в печь со ступенчато-взвешенным слоем и перемещается вдоль печи под действием газовоздушных струй к камере довосстановления. Газовоздушные фурмы рас. положены между соседними ступенями, Материал последовательно подвергает ся сушке, подогреву и частично восстановительной обработке, В камере довосстановления эа счет твердого топлива процессы восстановления завершаются, 20Внешнюю влагу иэ материала удаляют в состоянии псевдоожижения, Сушка материала в любом другом слое нежелательна, так как значиТельно (на порядок) удлиняет нремя сушки материала, Продолжительность сушки в псен 25 доожиженном слое должна составлять 0,5-1,2 мин, При меньшей продолжительности сушки (менее 0,5 мин) невозможна регулируемая организация процесса подогрева и не удается обеспечить требуемой по технологии скорости нагрева материала. При большей продолжительности сушки (более 1,2 мин) чрезмерно увеличивается длина агрегата.35Сушку материала осуществляют в газовой среде с содержанием О 13-18" При меньшем содеРжании О (менее 13) не удается обеспечить воспламенение газовоэдушной смеси в 40 зоне подогрева. При большем содержании О (более 18) рециркуляция газовых потоков невозможна, так как из последующих зон в зону сушки поступает теплоноситель с низкимсодержанием 02.Температура материала в зоне сушки должна находиться в пределах 150- 3000 С. При меньшей температуре (менее 150 ф С) продолжительность сушки возрастает и увеличивается рабочий объем агрегата. При большей температуре (более 300 С ) организовать рециркуляцию газовых потоков невозможно.Иэ зоны сушки влага (водяной пар), удаляемая из материала, выводится из агрегата. В противном случае, аэродинамическое сопротивление последующих зон возрастает, что нежелательно.Минимальная величина скорости подогрева материала от 150 до 9001000 С составляет 900 град/мин, так как при меньшей скорости нагрева,не улучшая процесса, заметно возрастают габариты агрегата. Максимальная скорость подогрева материала должна быть как можно выше и ограничиваться только временем пребывания материала в зоне и температурой газа-теплоносителя. Применительно к печи со ступенчато-взвешенным слоем эта скорость равна 950-970 град/мин, Поэтому преде-. лы изменения скорости подогрева материала н печи составляют 900970 град/мин.Пределы изменения содержания н газовой фазе инертных и восстановитель- ,ных компонентов взаимосвязаны и зависят от содержания в газовой фазе кисло рода.С небольшим приближением можно от содержания в газовой Фазе кислорода. С небольшим приближением можно записать СО + й + 2 СО + О. -- 100. Суммарное содержание других компонентов в газовой фазе (метан, гелий и пр.) не превышает 0,05 и на процесс восстановления материала не влияет.Минимальное суммарное содержание инертных и восстановительных компонентов составляет (СО 2 + Й + СО92 + 3 = 95.Таким образоммаксимальное содер- жание кислорода в газовой фазе составляет 5. С другой стороны, в печи со ступенчато-взвешенным слоем и над зеркалом материала в камере довосстановления содержания кислорода в газовой фазе не опускается ниже 3 (по условиям горения газообразного и твердого топлива), Отсюда следует, что содержание СО + Кизменяется в ограниченных пределах, Значения этих параметров изменяются в пределах (СО + й, ) = 92 + 93, СО = 3 - 4,Завершают процесс восстановления в плотном нефильтруемом слое, так как именно в таких слоях продолжитель ность процесса приближается к времени, необходимому для достаточно полного восстановления материала. В любых других слоях приходится принимать искусстненные меры для увеличения времени пребывания материала в агрегате, что зачастую существенно усложняет его конструкцию.Восстановление н плотном слое производят эа счет твердого топлива со скоростью 0,8-2,0/мин. При меньшей скорости (менее 0,8/мин) возрастают габариты агрегата, что нежелательно. При скорости более 2,0/мин чрезмерно возрастает расход топлива на процесс и его экономичность падает.В плотном слое создают условия, исключающие фильтрацию через него газов, поэтому в нем становится возможным создание практически однородной атмосферы с содержанием СО 85-100. При меньшем содержании СО 2 н газовой среде появляются нежелательные примеси.Минимальная скорость охлаждения восстановленного продукта составляет40000 град/мин, так как при меньшейскорости возможно вторичное окисление материала. Скорости охлажденияматериала свыше 40000 град/мин па технологии процесса вполне допустимы.Единственным ограничением здесь служатскорость протекания процессов тепло и массопереноса в куске. По этой причине максимально допустимой скоростьюохлаждения материала является величина 48000 град/мин, Тогда пределыизменения скоростей охлаждения материала равны 40000-48000 град/мин.Сущность изобретения заключаетсяй оптимизации процесса восстановительной термообработки кусковых материалов на всех его этапах и исключениисоздания окислительной среды в моментзавершения восстановительной обработки материала.Способ осуществляют следующим образом. 2 ОЖелезосадержащую оолитавую полидисперсную руду Лисаканского месторождения в смеси с твердым тоглином(углем) подают в печь со ступекчатовзвешенным слоем и подвергают последовательно сушке в состоянии псевдоожижения н течение 0,5-0,9 мин притемпературах 220-3000 С в газовой среде с содержанием кислорода 13-16 и0,9-1,2 мик при температурах 150220 С в газовой среде с содержаниемокислорода 1 б, Время выдержкиматериала н зоне сушки регулируют количеством транспортирующего агента,подаваемого через воздушные перетал 35кивающие фурмы, посредством драсселеии контролируют по стакдарткым расхадомерам. Газовую среду в эаке создают раэбавлекием воздуха рециркулируемыми икерткыми газами, поступающимииз последующих эон и контролируют га Озоанализаторами. Температуру (150300 С) регулируют н процессе сжиганияотоплива в зоне подогрева и контролируют стандартными термопарами,Удаление влаги с отходящими газами производится через сбросной борон, расположенный непосредственно нзоне сушки.Далее материалы подвергаются подогреву от 150 да 900-1000 С со ско 50, ростью 900-970 град/мин в газовойсреде с содержанием кислорода 4-12.Температуру в зоке контролируют стандартными термопарами. Скорость нагрева определяют по времени пребыванияматериала в зоне, начальной и конечной температуре, регулируют по соотношению водяных чисел газа и материала и контролируют па стандартным термопарам и расходомерам, Содержание02 в газовой среде устанавливают по Я)соотношению газ-воздух, подаваемых нтапливосжигаюцие устройатва, и контролируют газоанализаторами. Все зтиоперации осуществляют во взвешенномслое материала. 55 Предварительное восстановление производят са скоростью 10-30/мин 1 для Лисакавских руд - 18-20/мин) также во взвешенном слое и в газовой среде с содержанием инертных газов (СО+ М) 92-93 и восстановительных компонентов СО 3-4. Скорость восстановления поддерживают в заданных пределах посредством дозированной подачи угля и контролируют по качеству готового продукта на выходе иэ печи со ступенчато-взвешенным слоем. Газовую среду, содержащую СО, Й 2 Ьоздают при сжигании топлива с коэффициентом расхода воздуха близким к1, и контролируют подачу газа и воздуха но расхадомеру,. Восстановление завершают в плотном нефильтруемом слое за счет твердого топлива со скоростью 0,8-2,0/мин в безокислительной атмосФере с содержанием СО н пределах 85-100. При содержании СО н газе, равном 90-100, скорость восстановления устанавливают равной 1,2-2,0/мик, при содержании СО 85- 90 скорость восстановления устанавливают 0,8-1,2/мин. Скорость восстановления в заданных пределах уста кавлинают по продолжительности пребывания материала и количеству твердого топлива вводимого в камеру довосстановления. Безокислительная атмосфера в камере обеспечивается отсутствием подачи окислительных газон в агрегат, н результате атмосфера н этом агрегате формируется за счет ноэгакки твердого топлива. При этом содержание СО поддерживают в пределах 85-100, регулируя его количествам твердого топлива в шихте, и контролируют по качеству готовой продукции.После этого готовый восстановленный продукт подвергают охлаждению со скоростью 40000-48000 град/мин, для исключения ега вторичного окисления. Столь высокие скорости обеспечиваются н среде с активными охлаждающими агентами (жидкие газы, вода, пароводяная эмульсия). Затем восстановленный продукт поступает на тракт готовой продукции.Применение настоящего изобретения обеспечивает восстановление полидисперсных кусковых материалов крупностью 0-30 мм и изнлечение из них б 1 б 4 железа. Такой продукт со степеньювосстановления 100-130 является высокаценкым металлургическим сырьем и позволяет существенно улучшить показатели доменного и сталеплавильного процесса.Формула изобретенияСпособ восстанонления палидисперс ных материалов, включающий сушку и подогрев, предварительное восстановление во взвешенном состоянии, окон789585 Составитель Л.СавицкаяРедактор А,Шишкина Техред Н,Бабурка Корректор И.Муска Заказ 9000/29 Тираж 608 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб,д.4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 чательное восстановление в плотномнефильтруемом слое и охлаждениематериала, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения качестваготового продукта с высокой степеньюметаллизации, сушку осуществляют впсевдоожиженном состоянии. в течение0,5-1,2 мин в газовой среде, содержащей 13-18 О при температуре 150300 С, а подогрев до 900-1000 С ведут со скоростью 900-970 град/минв газовой среде с содержанием 4";12О и сжиганием топливовоздушно) смеси, причем предварительное восстановление осуществляют со скоростью 1030/мин в газовой среде с содержанием 92-93,СО + М и 3-4.СО, а окончательное восстановление. осуществляют твердым топливом со скоростью 0,8- 2,0/мин в безокислительной атмосфе" ре при содержании 85-100 СО, при этом восстановленный продукт охлаждают со скоростью 4000048000 град/мин.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1Забродский С,С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном (кипящем ) слое. 1963.2. Авторское свидетельство СССР М 559957, кл. С 21 В 13/10, 1975.