Способ восстановления железорудных материалов в шахтной печи

:ь Р 1 ЪГ.71ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТ АВТОРСХОМУ СВИс Ф,фФ:Щ г ф , , СОЮЗ СОВЕТСКИХФ" ," СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии иЦентральный научно-исследовательскийинститут черной металлургииим. И,П.Бардина(56) Гарина И.М. Прямое получениежелеза за рубежом в 982-)983 г.г.Черная металлургия, Бюл, ин-таЧерметинформация", 1984, вып18,24-24.Патент СССР 11 963475,кл. С 21 В 13/00, 1980,(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИБЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ШАХТНОЙ ПЕЧИ(57) Изобретение относится к чернойметаллургии и может использоватьсядля получения металлиэованных продуктов в шахткых печах, Цель - увеличеЯО 1407959 А 1 ние производительности при восста новлении материалов и повышение к чества продукта путем увеличения содержания в нем углерода и повышения эффективности регулирования науглероживания. Увеличение на 170 20 С температуры восстановления осуоществляют изменением расхода подаваемого углеводородсодержащего газа по сравнению с температурой подаваемого восстановительного газа, расход добавляемого углеводородсодержащего газа регулируют в пределах О 2-1507. при этом необходимое содержание углерода в продукте подвергают одновременным изменениям в указанных пределах начальной температуры восстано вительного газа и расхода углеводородсодержащего корректирующего газа при постоянной температуре восстановления. Содержание углерода в продукте в пределах +0,27 регулируют изменением начальной температуры восстановительного газа. Использование способа повышает производительность на 107., 1 з.п. ф-лы, 1 табл.Изобретение относится к черной металлургии и может быть использова" но для получения металлиэованных материалов в шахтных печах,11 ель изобретения - увеличение производительности при восстановлении материалов, спекавшихся при температуре 820 С и ниже, а также повышениео,качества продукта путем увеличения 10 содержания в нем углерода и повышения эффективности регулирования науглероживания.Способ восстановления желеэорудных материалов в шахтных печах осуществляют следующж образом.Получают горячий восстановительный гаэ колнерсией углеводородсоцержащего газа, смешивают с корректирующим угленодорадсолерхащим газом, охлажда ют;.,о емпературы, не превышающей температуру спекания материала и осуществляют восстановление опускающегося слоя железорудных материалов в противотоке с восстановительным газом 25при максимальной температуре, ограниченной условиями спекания друг: с другом частиц восстанавливаемых матерна" лов, мет,ллнзацию проводят при 820 710"С, а начальную температуру вос становпте,нного газа поддерживают на 170 - 20 С ниже максимальной температуры восстановления, причем повышение температуры в слое восстанавливаемых материалов регулируют, изме-З 5 няя расход корректирующего углеводородсодержащего газа в интервале, со ответствующем изменению начального содержания метана в восстановительном газ в пределах 0,2 - 0,157., а 40 содержание углерода в готовом продук" те регулируют одновременным изменением в указанных пределах начальной температуры восстановительного газа и расхода углеводородсодержащего кор ректирующего газа при сохранении температуры восстановления на заданном уровне, а содержание углерода в готовом продукте в пределах0,27. регулируют только изменением начальной тем пературы восстановительного газа,Благодаря значительному тепловому эффекту и воэможности относительно большого изменения концентрации метана основную роль в повышении температуры в слое играет реакция метанировллия, Повышение температуры на 10 С по условиям теплового балансао,обеспечивается изменением начального содержания метана в восстановительном газе на 0,17 - 0,24 7. Реакция метанирования сопровождается повышением содержания окислов (НО и СО ) и уменьшением содержания активных восстановителей (Ни СО) в восстановительном газе. Отрицательное влияние этих факторов на процесс восстановления полностью, а при наиболее низких температурах металлиэации (менее 740 - 750 С) частично компенсируется активным участием метана в восстановлении окислов железа на начальных этапах процесса упри повыше" нии содержания НО и СО в восстано" вительном газе), фильтрующемся через слой восстанавливаемых материалов.Снижение начальной температуры восстановительного газа существенно увеличивает глубину прохождения реакции распада диоксида углерода, что повышает сбдержание углерода в готовом продукте, При этом для сохранения заданного уровня температуры в основном объеме слоя восстанавливаемых материалов необходимо соответственно снизить начальное содержание метана в восстановительном газе, что осуществляют снижением расхода углеводородсодержащего коррек" тирующего газа,При осуществлении предлагаемого способа сравнительно высокие температуры (на 20 - 170 С выше температуры восстановительного газа) локализуются в ограниченном объеме восстанавливаемого слоя, Наиболее опасные с точки зрения спекаемости частиц завершающие этапы металлизации и дальнейшее прохождение окатышей через промежуточную зону и через зону охлаждения осуществляют при пониженных температурах, соответствующих начальной температуре восстановительного газа, что позволяет существенно повысить уровень допустимых максимальных температур в слое беэ спекания частиц друг с другом и бла-. годаря этому увеличить производительность печи.Температура в восстанавливаемом слое эа счет реакции метанирования не может превысить 820 С, так как равновесное содержание метана при более высоких температурах незначительно (порядка 0,22 ) и может быть обеспечено без добавления корректирующего углеводородсодержащего газаза счет остаточного содержания метана в конвертированном газе, Этотфактор определяет и нижний пределначального содержания метана в вос 5становительном газе (0,2 ),Температура в восстанавливаемомслое менее 710 С нецелесообразна,так как при этой температуре не происходит разложение метана, и высокоеравновесное содержание метана (15 .)обуславливает высокий расход корректирующего углеводородсодержащего газа, превышающий расход, необходимыйдля покрытия всех потребностей процесса восстановления и конверсии, Вэтом случае возможен процесс со сбросом части колошникового газа на свечу или сторонним г.отребителям, что энергетически нецелесообразно., Этот же фактор определяет и верхний предел начального содержания метана ввосстановительном газе (15%).Повышение температуры в слое восстанавливаемых материалов менее чем 25на 20 ОС может происходить за счет других реакций без участия реакции метанирования и, кроме того, оно сопоставимо с колебаниями температур по сечению восстанавливаемого слоя, вследствие чего не поддается надежному регулированию за счет изменения коррек"тирующего углеводородсодержащего газа,Повышение температуры в слое вос 35станавливаемых материалов более чемна 170 С возможно при образовании3 - 4 метана, что обус;гавлггвает темопературу металлиэации не более 770 Си, следовательно, температуру восстановительного газа 600 С, при которойреакция метанирования существеннозамедляется, зона высоких температурпо высоте шахтной печи существенносокращается и может гге обеспечитьдостаточную .эффективность использования предлагаемого способа,Снижение температуры восстановительного газа на 10 С, как показьпают испытания, приводи; к увеличению50содержания углерода в готовом продукте на 0,08 - 0,12. и к снижению максимальной температуры в восстанавлио,ваемом слое на 3 - 5 С. В связи снезначительным изменением температуры в восстанавливаемом слое регули 55 рование содержания углерода в готовом продукте в пределах0,2% практически целесообразно проводить изменением только температуры восстановительного газа,Примеры осуществления предлагаемого способа приведены в таблице,Как видно иэ приведенных в таблице данных, в связи с ростом содержания метана температура в слое восстанавливаемых материалов возрастаетна 69 ОС (от 708 до 777 С) при увеличении содержания метана на 0,79%, причем дальнейшее снижение содержанияметана в газе ниже начального уров-"ня (4,66 по сравнению с 5,17 ) показывает отсутствие расхода восстановителей на процесс метанированияпо печи в целом (пример 1),При максимальной температуре восстагговления (710 С) количество кор-.ректирующего природного газа (297 м )3соответствует общему расходу природного газа на процесс, что позволяетопределить нецелесообразность использования более низких температур(пример 2).Использование предлагаемого способа при максимальной температуре металлизации, превышал щей 820 С (пример 3), нецелесообразно в связи снезначительггьи изменением содержания метана при переходе восстановительного газа в равновесное состояние (0,2 ) при низком равновесномсодержании метана (0,4 ),.Пример 4 показглвает эффективностьрегулирования содержания углерода вготовом процукте (от 1,35 до 1,5 )то.-гько изменением температуры (наС) иэменеггия расхода корректируюгцего природного газа.Максимально возможное повышениетемпературы в с;гое (170 С) предопределяет снижение проггзводительностишахтной печи иэ-за низкой начальнойтемпературы восстановительного газа,несмотря на достаточно высокую максимальную температуру в слое восстанавливаемых материалов (пример 5).Применение изобретения позволяетповысить производительность и осуществить регулирование в широком диапазоне содержания углерода в готовомпродукте при использовании материалов, спекающихся в процессе восстановления при 710 - 800 С,Формула изобретения 1, Способ восстановления железорудных материалов в шахтной печи,14079 включающий получение горячего восстановительного газа конверсией углеводородсодержащего газа, добавление к нему корректирующего углеводородсо 5 держащего газа и охлаждение его до температуры восстановления, не превышающей температуру спекания восстанавливаемых материалов, восстановление опускающегося слоя окатьлей в противотоке с подаваемым восстановительным газом, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности при восстановлении материалов спекающихся при температуре 820 Си ниже, а также повышения качества продукта путем увеличения содержания в нем углерода и повышения эффективности регулирования науглероживания, восстановление проводят при Параметры процесса Показатели по примеру 2 1 2 3 4 294 297 297 294 294 конвертированногогаза 1673 1673 673 1673 1673 297 10 90 93 90 восстановительного,газа 1760 1970 1683 1765 1970 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 2,0 5)17 15)0 О)2 6,0 6,0 5,96 15)2 0,4 4,66 15,0 0,3 4,8 4,7 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 Равновесное содержание СОв восстановительном газе,7. 3,01 2,7 3,0 3,0 2,3 Удельный расход, м /т: природного газакорректирующего природного газа Содержание метана в конвертированном газе, % Содержание метана в исходном восстановительном газе, % Равновесное содержание метана в восстановительномгазе, % Содержание метана в колошниконом газе, % Содержание СО) в исходном восстановительномгазе, % 59 6температуре 710-820 С, а начальную температуру восстановительного газа поддерживают на 20-170 С ниже, причем температуру в восстанавливаемом слое регулируют изменением расхода корректирующего углеводородсодержа" щего газа в интервале 0,2-15,0%,при этом содержание углерода в готовом продукте регулируют одновременным изменением в укаэанных пределах на" чальной температуры восстановительного газа и расхода углеводородсодержащего корректирующего газа при постоянной температуре восстановления,2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что содержание углерода в готовом продукте в пределах +0)2% регулируют изменением начальной температуры восстановительного газа.1407959 Продолжение таблицы Параметры процесса Температура конвертированного газа, С 920 920 920 920 920 Температура исходногоовосстановительного газа, С 708 600 700 690 800 Температура в восстанаво ливаемом слое, С 770 774 710820 777 Содержание углерода вготовом продукте, Е 2,8 1,58 2,4 0,8 1,38 Производительность шахтной печи, т/ч 56,5 52,0 54)2 60,0 56,5 Изменение температуры ввосстанавливаемом слое, С 69 170 74 20 20 0,2 0,2 4,0 0,81 0,74 Составитель А.Савельев Техред А. Кравчук Редактор Н.Яцола Корректор М. Шароши Заказ 3275/28 Подписное Тираж 545 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 1 Изменение содержания метана в газе при увеличениитемпературы в слое, Х Показатели по примеру 2 1 2 Э 4