Способ получения металлов и сплавов и установка для его осуществления

СОЮЗ СОЕЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) (И ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ И И Н ПАТЕН 7 27- 2 Р 28Г (АТ)риВе(71) Фоест(72) Эрих Опольд Кеппл(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к металлургии, конкретно к получению металловили металлических сплавов, преимущественно ферросплавов. Пель изобретения - расширение технологических возможностей. Чтобы получить металлы,имеющие высокое сродство к кислороду,слой угля образуется иэ трех стационарных слоев А, В, С. Слой А состоитиз дегазированного угля и располага1582991 ется над жидким слоем восстановленно-го металла 3 и шпака 4, Далее в средний слой В вводится кислород или содержащий кислород газ через трубы 8, чтобы получить горячий восстановительный газ, а на некотором расстоянии над этим в средний слой В вводится мелкозернистый оксидный исходный материал через сопла 9. В самый верхний 10 спой С через горелки 10 вводятся горючие газы из частичек угля и кислорода или содержащего кислород газа. Отходящие газы иэ реактора 1 через газо- отвод 11 поступают в циклон 12 для с/Изобретение относится к областиметаллургии, конкретно к получениюметаллов или металлических сплавов,преимущественно ферросплавов.Цель изобретения - расширение технологических возможностей,Изобретение дает возможность получить в реакторе металлы и металлические сплавы, в частности ферросплавы,как ферромаргане, феррохром и ферросилиций, из кускового окисного исход-ного материала, причем металл имееттакое высокое сродство к кислороду,что он реагирует с элементарным углеродом только выше 1000 С,Угольная постель (слой) образуется из трех стационарных- слоев (АВ, С), причем нижний слой (А) из дегазированного угля, покрывающий жидкий (отстой из восстановленного металла и шлака); в средний слой (В,)40вводится кислород или содержащий кислород газ, чтобы получить горячий восстановительный газ, состоящий, в основном, из СО, а на некотором расстоянии выше от места ввода газа в сред 45ний слой вводится мЕлкозернистый окисный исходный материал; в верхнийслой (С) вводятся горючие газы из частиц угля и кислороца ипи содержащегокислород газа. 50 Применяется преимущественно мелкозернистый исходный материал с величиной зерен до 6 мм.Целесообразно для образования ста.. 55 ционарных слоев применять уголь с величиной кусков 5-100 мм, в особенности 5-30 мм,очистки от пыпевидных частиц угля.Последние из циклона 12 через дозирующее устройство 13 подводятся к горелкам 10. Иэ циклона 12 магистраль 16ведет к другому циклону 17 для очистки горячих газов. С магистралью 16через магистраль 18 соединен загрузочный бункер 19, содержащий мелкозернистый оксидный материал . Газ из магистрали 16 служит транспортирующей средой, Оксидный материал 20 и из неепо магистрали 21 подводится к соплам9, 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил. По преимущественному варианту толщина среднего и верхнего стационарного слоя 1-4 мИз отходящего газа, проходящегочерез восстановительную зону, выделяются пылевидные частицы угля преимущественно в горячем состоянии, вместес кислородом или содержащим кислородгазом подводятся к горелкам, направленным в верхний стационарный слой,Освобожденный от частичек угля отходящий газ может применяться в .качестве транспортирующей среды для мелкозернистого окисного материала,В качестве угля применяется такойуГоль, который после дегазации сохраняет кусковой характер, так что при -применении кусков 5-100 мм преимущественно 5-30 мм, после дегазацииеще по меньшей мере 507 полученногодегазированного угля имеет прежнюювеличину кусков (5-100 мм или 5-30 мм),а остаток в виде кусков более мелкойфракции. Способ сохраняет известные преимущества процесса восстановления в шахтных печах, где используется энергия ископаемых веществ - теплообмен в противотоке, металлургическая реакция в стационарном слое с элементарным углеродом, которая нужна для восстановления окислов неблагородных металлов, а также хорошее разделение металла и шлака, Коксование или дегазация угля может осуществляться без образования смолы или других конденсируемых соединений. Образованный при дегазации угля газ действует как дополнительное восстановительное средст.5 15829во к восстановительным газам, образованным из угля.Окисный материал может предварительно восстанавливаться в предвос".",становительной ступени, что рациональ 5но при получении ферросплавов, гдечасть исходного материала из окисловжелеза доступна для восстановленияПреимущество способа заключается10также в том, что восстановление таких окислов, как кремний, хром, марганец, может осущестнляться без применения электрической энергии.На фиг. 1 представлена установкадля осуществления способа; на фиг. 2 -профиль температур в реакторе,Установка содержит реактор 1 шахтного типа, снабженный огнеупорной футеронкой 2. Зона днища реактора служит для приема расплавленного жидкого металла 3 и расплавленного жидкогошлака 4. Реактор имеет выпускное отверстие 5 для металла и 6 для шлака,В верхней части реактора предусмотрено загрузочное отверстие 7 для подачикускового угля, Выше отстойника дляжидких металла и шлака образован стационарный слой угля, состоящий иэтрех слоев: А - из дегазированного30угля, через который не пропускаютсягазы, находящийся над ним слой В издегазиронанного угля, пронизываемыйгазами и находящийся над ним, слой С,пронизываемый газами,35В боковых стенках реактора 1 выполнены отверстия для вдувания через трубы 8 кислорода или содержащего кислород газа. Эти трубы находятся в пограничной зоне между непроницаемыми 40 газами стационарным слоем А и стационарным слоем В. На некотором расстоянии выше них, а именно в зоне от сред ней до верхней части стационарного.слоя В, выполнены отверстия для сопел,.45 через которые н средний слой В вдувается мелкозернистый окисный исходный . материал . В пограничной зоне между слоем В и слоем С выполнены отверстия для горелок 10, в которые вводится смесь из пылевидных частиц угля и кислорода или содержащего кислород газа. От верхней части реактора 1 отходит газоотвод 11,подводящий отходя щие газы к циклону 12 для очистки го 55 рячих газов, Пылевидные частички угля, взвешенные н виде суспенэии в отходящем газе, сепарируются в циклоне12 и от разгрузочного конца циклона,91н котором предусмотрено дозирующее устройство 13, поднодятся магистралью 14 к горелкам 10. Через магистраль 5, ведущую к горелкам 1 О, подают газ, содержащий кислород. Дозирующим устройством 13 может регулироваться уровень наполнения циклона 12 и учиты" ваться его сепарирующее дейстние,От верхней части циклона 12 магистраль 16 ведет к другому циклону 17 для очистки горячих газов. С магистралью 16 через магистраль 18 соединен бункер 19, содержащий мелкозернистый оксидный исходный материал, Газ из магистрали 16 служит транспортирующей средой, Из циклона 17 мелкозернистый оксидный исходный материал выносится н подающую магистраль 20 и из нее по магистрали 21 подводится к соплам 9 для ндунания.От верхнего конца циклона 17 отходит магистраль 22, через которую отводится излишний отходящий газ. Он может охлаждаться и сжиматься и через магистраль 23 вдуваться в магистраль 21 в качестве транспортирующего средства.Способ осуществляется следующим образом.Загруженный в верхнюю часть реактора 1 уголь дегаэируется в стационарном слое С. Необходимое для дегаза ции тепло, с одной стороны, доставляется горячими восстановительными газами, поднимающимися из стациОнарного слоя В, с другой стороны, это тепло получается за счет теплоты сгорания твердых частичек, сжигаемых н горелках 1 О с помощью содержащего кислород газа, Вертикальная протяженность слоя С выбирается таким образом, что выходящий из слоя С газ имеет минимальную температуру 950 С, в результате гаранотируется то, что смола и другие конденсируемые соединения крекируются, и исключается забивание стационарного слоя С. В практике оказалась рациональной толщина слоя С 1-4 м. Вертикальная протяженность 1-4 м оказалась также рациональной и для стационарного слоя В. Дегазированный в слое С. уголь при опускании образует внизу стационарный слой В.Мелкозернистый окисный исходный материал предварительно восстанавливается горячим восстановительным газом и летучей пылью в дополнительном циклоне 17 и вновь сепарируется иэгаза, Насыщение горячего восстанови. тельного газа мелкозернистой содержащей уголь пылью может оказаться рациональным, так как уголь реагирует с СО 2, образованным при восстановлении, при образовании СО, благодаря чему сохраняется интенсивно восстанавливающий характер горячего газа (выходящего) из реактора 1, Келкозернистьй 10 окисный исходный материал, отсепарированный после проведенного предварительного восстановления вместе с летучей пылью, расплавляется в слое В, и восстанавливается с помощью элемен тарного углерода. Тепло, необходимое для расплавления и восстановления, обеспечивается за счет газификации горячего дегазифицированного угля с помощью содержащих кислород газов, 20 подаваемых в реактор по трубам 8 для вдувания. Возникающий в стационарном слое В расплавленный жидкий металл и расплавленный жидкий шлак стекают вниз и ниже слоя А собираются и выпускаются из реактора.На Фиг. 2 показан профиль температур по высоте реактора 1, причем на ординате нанесены параметры высоты, а на абсциссе температуры. Сплош ная линия соответствует температурной кривой введенного угля, а штриховая линия температурной кривой обращающегося газа, Отмеченная высота 8 представляет собой обвод из труб 8 для вдувания, высота 9 представляет уровень сопел 9 для вдувания мелкозернистбго окисного исходного материала (руды), высота 10 представляет возврат частичек угля с помощью горелок 4010, высота 24 представляет верхнюю границу 24 стационарного слоя, а высота 11 представляет газоотвод 11 изагрузочное отверстие 7 для угля.45Формула из обретения 1, Способ получения металлов и сплавов, преимущественно ферросплавов, включающий восстановление измельченного оксидного материала в восстановительной зоне, содержащей уголь, вдувание в угольный слой кислорода или кислородсодержащего газа, сепарацин) частиц угля из отходящих газов и подачу их с кислородом или кислородсо" держащим газом в горелки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, восстановительная зона по высоте состоит из трех стационарных слоев угля А, В, С, при этом кислород или кислородсодержащий газ вдувают на границе между нижним слоем А, состоящим из дегазированного угля, и средним слоем В, в который выше вдувают мелкозернистый оксидный материал, а в верхний слой угля (С) вводят горючую смесь из частиц угля и кислородаили кислородсодержащего газа.2. Способ по п1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что мелкозернистыйоксидный материал имеет фракцию до6 мм,3. Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что для образованиястационарных слоев А, В, С используютуголь фракции 5-100 мм, предпочтительно 5-30 мм.4. Способ по пп. 1-3, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что толщинусреднего и верхнего слоев В и С поддерживают от 1 до 4 мм.5, Способ по пп, 1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что отходящийиз реактора газ, очищенный от частицугля, используют в качестве транспортирующей среды для мелкозернистогооксидного материала,6. Установка для получения металлов и сплавов, преимущественно ферросплавов, содержащая реактор шахтного типа с огнеупорной футеровкой, в верхней части которого выполнены отверстия для загрузки угля и для газоотвода, боковые стенки реактора в зоне восстановления снабжены трубопроводами для вдувания кислорода или кислородсодержащего газа, а в нижней части реактора выполнены выпускные отверстия для металла и шлака, циклон для сепарации частиц угля из отходящих газов, выходной конец которого соединен трубопроводом с горелками, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, в боковой стенке реактора дополнительно выполнены отверстия, соединенные с трубопроводами для вдувания мелкозернистого оксидного материала, расположенные в зоне восстанов ления вьше трубопроводов, подающих кислород или кислородсодержащий газ, а горелки расположены в боковой стенке реактора выше трубопроводов для вдувания оксидного материала.1 О Составитель Т. МорозоваТехред Л,Олийнык Корректор Т. Пал О. Спесивых еда Заказ 2099 Тираа 486 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Производственно-издательский 9 1582997. Установка по п. 6, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что загрузочныйбункер с оксидным материалом соединенс трубопроводом, соединяющим циклондля очистки отходящих газов и горелки для предварительного нагрева оксидного материала, разгрузочный конец ко-торого соединен с трубопроводом длявдувания оксидного материала в реактор.