Способ восстановления железосодержащих хромовых руд во вращающейся печи

) 4 С 21 В 13/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГННТ СССР МИТЕТТНРЫТИЯМ с ЭОБРЕТЕНИ ПАТЕНТУ тся экономия расхода угля и стабилизация степени восстановления.Вовращающейся печи в содержащей ГО ат -мосфере смесь из хромовой руды, угля и шлакообразователей нагреваетсяпри температурах 1100-1580 С, приэтом вращающаяся печь нагреваетсяпротивотоком с помощью горелки, черезцентральное сопло которой во вращающуюся печь подается кислород и/иливоздух, а через окружающие центральное сопло наружные сопла - уголь,причем 10-90% содержащегося в сырьевойсмеси угля вводится во вращающуюся печь через наружные сопла горелк3 з.п. ф-лы,х Способ осуществляют следующим образом,Вративоток щающаяся печь нагревается проом с помощью горелки, через центральное сопло которой во вращающуюся печь вводится кислород и/или воздух, а через окружающие центральное сопло внешние сопла - уголь,суспендированный в инертном или действующем восстанавливающем газе-носителе, при соблюдении избытка углерода в расчете на необходимое для образования СО количество углерода,при этом 10-90% содержащегося в сырьевой смеси угля вводится во вращающуюся печь через наружные сопла горелки или сбрасывающи евматиче устроиствами Преимуществе ет в области релки поддер аме(71) фрид Крупп ГмбХ (1)Е)(72) Дитрих Радке, Вильхельм Янсени Клаус Ульрих (0 Е)(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ХРОМОВЫХ РУД ВО ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ(57) Изобретение относится к способам восстановления железосодержащихромовых руд. Целью изобретения яв Изобретение относится к способу восстановления железосодержащих хромовых руд во вращающейся печи, при котором смесь из хромовой руды, угля и шлакообразователей, которая имеет соотношение руда/уголь 1:0,4-1:2 и к которой добавляются шлакообразователи СаО и/или МяО, а также А 1 Оз и/или 80 в таком количестве, чтоб н шлаках соотношение 1 Г 0 + МДО /АЗ.0 з + + Ядо 1 составляло 1;1,4-1:10, а соотношение Ы Оз /80 - 1:0,5-1:5, нагревается во вращающейся печи в содержащей СО атмосфере в течение 30-90 мин при 1100-1250 С, затем в течение 30-90 мин при 1400-1480 С ио в течение 20-240 мин при 1480-1580 С,Белью изобретения является экономия расхода угля и стабилизация степени восстановления. о стороны разгрузки, о до 50%, Это позвол3 146 живать восстанавливающую атмосферу даже тогда, когда внутри пламени преобладает незначительный избыток кислорода. Этому способствует то, что уголь полностью покрывает центральный кислородный и/или воздушный поток, благодаря чему пламя развивается от ядра Факела горелки наружу. Подаваемый во вращающуюся печь кислород удерживается в продукте реакции за счет угольной оболочки. Кроме того, повторное окисление продукта реакции предотвращается благодаря тому, что на загрузку печи постоянно наносится тонкий слой несгоревшего угля, который надежно покрывает восстановленный материал и постоянно обновляется. Подача угля делает возможным то, что постоянно имеется в значительной степени сплошной угольный слой, который при взаимодействии с угольной оболочкой Факела горелки надежно исключает повторное окисление продукта реакции, Поэтому постоянно может достигаться степень восстановления более, чем 95 . Летучие составные части угля, которое не попадают с сырьевой смесью во вращающуюся печь, используются почти в полном количестве в процессе восстановления, что снижает потребность в угле и улучшает качество отходящего газа вращающейся печи. Так, предпочтительным может быть введение всего количества свежего угля, который обладает определенной долей летучих составных частей, во вращающуюся печь через наружные сопла горелки и добавление к сырьевой смеси только угля, который уже прошел через вращающуюся печь и движется по круговому циклу (обратный кокс).Примерно 75 вес.проходящего через горелку угля попадает во вращающуюся печь ниже и сбоку к потоку кислорода и/или воздуха. Таким образом, большая часть угля вносится в печь в непосредственной близости к засыпке печи, что влияет на структуру угольного слоя. Кроме того, уголь с содержанием летучих составных частей более чем 20 вес. , вносится во вращающуюся печь только через внешние сопла горелки, забрасывающие устройства и пневматические устройства со стороны разгрузки,Таким образом, летучие составные части угля используются почти во всембб 52 4 вбрасывается во вращающуюся печь вбрасывающими и пневматическими уст. - ройствами, Для сгорания частиц угля требуется определенное время, за ко 25 торсе обволакивающая кислородный и/или воздушный поток угольная оболочка, а также находящийся на печной загрузке угольный слой проявляют защитное действие, так как угольный слой состоит также из более крупных угольных частиц В части вращающейся печи, которая имеет температуру ниже 1250 Г, воздух и/или кислород вдуваются через трубки, которые нагнетают 30 его только в свободный рабочий объемпечи в направлении потока отработавших печных газов и выпускные отверстия которых находятся вблизи оси печи. Благодаря этому летучие угольныекомпоненты сжигаются в зоне предварительного подогрева и первой зоневосстановления вращающейся печи и,следовательно, в значительной степени используются количественно. Благо 35 40 даря вдуваемому через трубку кислороду не происходит никакого повторного окисления, так как он тотчас реагирует с летучими составными частями (компонентами) угля, причем в этой области печи содержащийся в сырьевой смеси уголь и подаваемый со стороны горелки уголь уже действуют как защита против повторного окисления.П р и м е р. Способ восстановления проводят во вращающейся печи с внутренним диаметром 0,8 м и длиной 14 м. Печь непрерывно загружают сырьевой смесью, которая состоит из хромовой руды, обратного кокса и шла 50 55 объеме для процесса восстановленияи не загрязняют отходящий гаэ вращающейся печи, Уголь, которнй вводится через наружные сопла горелки во 5вращающуюся печь, имеет диаметр зерен 0,001-5 мм, причем максимальныйдиаметр зерна составляет 1/10 самогомаленького диаметра направляющего 10 приспособления (трубопровода) наружных сопел горелки, Уголь, которыйвводится во вращающуюся печь вбрасывающими ими пневматическими устройствами, имеет диаметр зерен 0,1 15 40 мм предпочтительно 0,5-25 мм,Уголь с такими диаметрами зерен может суспендироваться в газе-носителеи вводиться пневматически во вращающуюся печь, причем уголь с большими 20 диаметрами зерен особенно далеко50 5 14666 кообразователей, Хромовая руда имеет диаметр зерен менее 2 мм, ее загружают в печь в количестве 200 кг/ч. Обратный кокс имеет диаметр зерен менее 6 мм, его загружают в печь в5 количестве 50 кг. В качестве шлакообразователя используют кварцевый песок, его загружают в количестве 16 кг/ч. Содержащиеся в жильной породе руды и золе угля Б 10 , А 1 О 4 дО и СаО также действуют как шлакообразователи. Вращающаяся печь нагревается противотоком к сырьевой смеси со стороны выгрузки продукта восста новления с помощью горелки, которая состоит из центрального сопла и окружающего последнее кольцевого сопла, Через центральное сопло кислород вдувается в печь в количестве 50 норм,20 м/ч. (71,4 кг), в то время как через кольцевое сопло в печь вносится уголь в количестве 100 кг/ч. Вдутый уголь суспендируется в кислороде и имеет размер частиц 0,001-0,3 мм. Кольце вое сопло горелки, которое окружает центральное сопло, можно расчленять на .несколько отдельных сопел или выполнять в Форме нескольких концентрически расположенных кольцевьх со пел, Дополнительно 100 кг угля с диаметром зерен 1-25 мм загружают в печь пневматическим устройством.Загрузка печи обрабатывается 60 мин при температуре 1100-1250 С, 60 мин при 1400-1480 С и 150 мин при 1480о1550 С.Полное время пребывания загрузки печи во вращающейся печи составляет 8 ч, так как сырьевая смесь должна нагреваться в печи при необ ходимых температурах способа. Извлекаемьй из вращающейся печи продукт реакции имеет степень восстановления 967т,е. 967 железа и хрома находится в металлической Форме, Продукт реакции после выгрузки из печи расплавляется, причем образуются Феррохром и шлаки. Плавление может осуществляться известным способом, причем продукт реакции непосредственно после предыдущего охлаждения попадает в плавильную печь. Отходящий газ вращающейся печи имеет следующий состав, 7: СО 1-3; СО 25-30; Н 0,5-1 и Б остальное. 55Хромовые руды состоят из 20-503 СОз, 10-403 РеО и 1 Ожильной породы. Используемая в примере хромовая руда имеет следующий состав,Х; 52 6Сг 31; Ге 20,2; А 3. 7,9; Са 0,06;1 р, 5,7; Б 0,5; С 0,056; Б 0,041;Р 0,01 и кислород (О) остальное.Таккак восстановление оксида хрома происходит лишь при температурах вьппе1250 С,то благодаря первой стадиивосстановления при 11.00-1250 С селективно и в значительной степени восстанавливаются содержащиеся в хромовой руде оксиды железа. При этом образующееся железо образует уже маленькие жидкие капельки и поглощаетуглерод и кремний, который образуется путем восстановления части содержащегося в сырьевой смеси БО,Образовавшаяся в первой реакционной стадии металлическая фаза содержит желе"зо, которое насыщено углеродом также, как 1-107 кремния. Состав образовавшейся в первой стадии восстановления металлической фазы определяется путем анализа с помощью микрозондаВо второй Фазе восстановления,оосуществляемой при 1400-1480 Сувеличиваются образовавшиеся .в первойстадии восстановления металлическиечастицы и поглощают при 1400-1480 Собразовавшийся путем восстановленияхром, В первой и второй стадиях восстановления исключается образованиевысокоплавящихся карбидов хрома. Восуществляемой при 480-1580 Стретьей стадии восстановления восстанавливается остальное количество оксида хрома, причем металлическийхром растворяется в железоуглеродкремниевом сплаве и поглощается им.При этом восстановление оксида хромаосуществляется не только углеродомугля, но и при интенсивном участиикремния и углерода железоуглеродкремниевого сплава, Параллельно происходит восстановление БЮ углем и2поглощение кремния фазой железа,поэтому непрерывно в жидкую металлическую Фазу добавляется кремний, истощаюшийся при реакции : 2 Сг Оз ++ ЗБ - 4 Сг + 3 ВО,В результате частичного восстановления оксида хрома с помощью кремния, который растворен в железоуглеродкремниевом сплаве, предотвращается образование высокоплавящихся карбидов хрома. Участие жидкой Фазысплава в восстановлении повьппаетскорость восстановления, так как вслучае реакции восстановления, в ко"торой участвуют только твердые компо7 146665 ненты реакции, скорость восстановления меньше. Образующийся при восстановлении шлак при размягчении не склонен к прилипанию к футеровке вращающейся печи, так как содержит боль 5 шое число жидких металлических частиц аДля восстановления хромовой руды могут использоваться все виды угля, особенно бурый уголь, каменный уголь и антрацит. Используемый в примере свежий уголь имеет в расчете на безводные вещества следующий состав: 607. С(твердый углерод, который 15 не улетучивается при дегазации угля) ЗОХ летучих составных частей и 10% эолы. Уголь, который вводится вместе с сырьевой смесью во вращающуюся печь, должен содержать по возможности меньше летучих составных частей, Это может достигаться введением в цикл и добавлением к сырьевой смеси отделенного от продукта реакции избыточного угля (обратного кокса). 25 Летучими составными частями угля являются продукты дегазации коксования) и продукты выгазовывания, которые покидают безводный уголь при нагревании в отсутствие кислорода, Со держание летучих составных частей в угле определяется тем, что безводный уголь нагревается при температурах 120-1000 С в отсутствие кислорода и становящиеся при этом свободными соединения количественно получаются обратно. Вводимый через горелку во вращаюшуюся печь уголь служит как для нагрева печи, так и для обволакивания пламени, а также для покрытия загрузки печи. Б случае больших печей необходимо и предпочтительно, чтобы уголь с размером зерен 0,5-40 мм вводился в печь вбра.Сываюшими устРойствами и/или пнеймати ческими, так как этот уголь вбрасывается в печь до глубины, равной 807 длины печи, благодаря чему .должно достигаться максимальное эашитное действие. Пневматические и вбрасы 40 ваюп 1 ие устройства работают с помощью воздуха и расположены у разгрузочного конца печи выше горелки на наиболее удаленной от загрузки стороне печи. Крупные угольные частицы разбрасываютея вбрасывающими и пневматическими устройствами вплоть.до эоны предварительного подогрева вра,щающейся печи, в то время как вводиг 8мый в печь через внешние сопла горелки уголь отлагается на загрузкепечи во второй и третьей стадиях восстановления печи, Таким образом достигается во всем рабочем пространстве печи максимальная защита за счетнаходящегося на загрузке печи угольного слоя, так как для более крупныхчастиц угля требуется более длительное время сгорания, Кроме того, взоне предварительного подогрева и впервой зоне восстановления печи находятся многие летучие составные части угля, которые могут сгоратьблагодаря дополнительно введенному кислороду, причем не происходит процесса повторного окисления. За счетсгорания летучих составных частейрегулируется температурный профиль печи.При ведении процесса необходимо,чтобы уголь, который добавляется ксырьевой смеси, содержал как можноменьше летучих частей, так как только таким образом можно достигнутьтого, чтобы летучие части неиспользованными не покидали вместе с отходящим газом печь и не загрязняли от ходящий газ, В предлагаемом способесоблюдается соотношение С/О более1:1, по крайней мере во второй итретьей зонах восстановления печивсегда имеется избыток углерода врасчете на СО и атмосфера печи всегда содержит СО. Температурный профильпечи может регулироваться благодарятому, что летучие части угля сжигаются особенно в зоне предварительного подогрева и в первой зоне восстановления. Для этой цели воздух и/иликислород через известную трубку вдуваются в зону предварительного подогрева и первую зону восстановления печи. Повторного окисления ужеобразовавшихся в обеих зонах металлических частей не происходит, таккак на печной загрузке находитсясплошной угольный слой и степень ме"таллизации печной загрузки еще оченьнезначительна. Вводимый кислород бы"стро убывает за счет сгорания летучих составных частей, которое проте- .кает вблизи загрузочного отверстия.5Покидающий вращающуюся печь продукт реакции содержит Феррохром, который получается путем плавления. После плавления феррохром состоит из 20 -70 вес,Ж хрома, 0,02-10 вес.Ж угле10 Формула изобретения Составитель В.СуторкинРедактор А,Лежнина Техред М.Ходанич Корректор С,йекмчр Заказ 961/59 Тираж 530 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат патент", г.ужгород, ул, Гагарина; 101 9 146665рода и остальное железо, Феррохромиспользуется при получении хромистыхсталей в качестве предварительнойлигатуры,5 1, Способ восстановления железо- содержащих хромовых руд во врашаюшей ся печи, включаюаий нагрев в противо- токе окисью углерода смеси из хромо- вой руды, угля и щлакообразуюших с соотношением руда/уголь (1:0,4)(1:2) с добавкой щпакообразующих Сай 15 и/или М 80, а также АХ О и/или ЛхО с соотношением (СаО + МГО)/(А 1 О + + Яо ) - (1:1,4) - (1:10), а А 3.0/ВОх - (1:0,5)-(1:5) в три этапа; на первом в течение 3 - 90 мин 20 при 1100-1250 С, на втором в течение 30-90 мин при 1400-1480 С и на третьем .этапе в течение 20-240 минОпри 1480-1580 С, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью экономии рас хода угля и стабилизации степени восстановления, через центральное соплогорелку вводят кислород и/или воздух, а через окружающие центральное сопло наружные сопла - суспендированный в 30 инертном или восстановительном гаэеносителе уголь при соблюдении избытка углерода в расчете на необходимое для образования СО количество углерода, при этом 10-90% содержашегося в сырьевой смеси угля вводят во вращающуюся печь через наружные сопла пневматическими или вбрасьтваюшими устройствами со стороны разгрузки, преимущественно до 507,2, Способ по п.1, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что 753 угля через наружные сопла вводят ниже и сбоку к кислородному и/или воздушному потоку.Э. Способ по п.2, о т л и ч а юш и й с я тем, что уголь с содержанием летучих более 207. вводят через наружные сопла вбрасываюшими или пневматическими устройствами со стороны разгрузки.4, Способ по пп. 1-3, о т л и - ч а ю ш и й с я тем, что через наружные сопла вводят уголь с диаметром зерен 0,001-5 мм, а уголь с диаметром зерен 0,1-40 мм, предпочтительно 0,5-25 мм, вводят вбрасываю- шими или пневматическими устройствами.