Способ прямого получения металлов из окислов

(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 21) 4939162/02 22) 27.05.91 46) 30.08.93, Бюл. Ф 32 71) Научное обьединение "Институт высоких температур" АН СССР 72) Е,Г,Шадек, Ю.А.Дронов, И,Я.Толмачев, ;С.Шведов, В.Г.Пузач, И.Г.Товаровский, .И,Солодкий и В.Г,Тихонов 56) Авторское свидетельство СССР1786084, кл. С 21 В 13/00, 1990. 54) СПОСОБ ПРЯМОГО ПОЛУЧЕНИЯ МЕ; АЛЛОВ ИЗ ОКИСЛОВ 57) Использование: изобретение относитсяобласти металлургии чугуна, стали и железа, Сущность: способ заключается в том, что еагенты: угольная пыль в потоке окислитея и измельченная железная руда с флюсами подаются в зону зажигания через Изобретение относится к области меТаллургии, преимущественно к металлургии Чугуна, стали и железа, в частности к прямому получению жидкого металла из окислов, 1,е. рудных материалов.Цель изобретения состоит в улучшении технико-экономических показателей проесса, а именно упрощении и удешевлении ,ехнологии и оборудования, увеличения мощности реактора, а тем самым и экономичности процесса за счет использования имического тепла отходящих газов непоседственно в реакторе.Таким образом, реализация изобретеНия позволит одновременно повысить производительность процесса (без увеличения Размеров реактора) и частично. а иногда и тангенциальные патрубки, расположенные на одном уровне в средней части вертикального вихревого реактора. Продукты сгорания удаляются также через тангенциальный патрубок в верхней части реактора, куда дополнительно вводится окислитель воздух или воздух, обогащенный кислородом) тангенциально, распределенными по окружно. сти потоками с массовой скоростью на входе, равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе, При этом происходит полное или частичное дожигание отходящих газов, продукты полного сгорания не перемешиваются с основным потоком, не проникают вниз и не ухудшают восстановительную среду в реакторе, который поглощает тепло от дожигания СО и Н 2, 3 ил. полностью решить проблему утилизации химического тепла отходящих газов беэ существенных затрат и усложнения схемы и обслуживания, причем решить наиболее эффективным образом: путем использования указанного тепла в самом реакторе для проведения технологического процесса.Сущность изобретения заключается в том, что в способе прямого получения металлов из окислов, включающем одновременные газификацию пылеугольного топлива и восстановление металлосодержащей руды продуктами газификации и пыле- угольным топливом в смеси с флюсами путем тангенциальной подачи на одном уровне в зону зажигания в среднюю часть вертикального цилиндрического вихревого55 реактора пылеугольного топлива в потоке окислителя и смеси измельченной железной руды, флюсов и пылеугольного топлива в потоке газа-носителя и тангенциальный отвод газообразных продуктов реакций из верхней часи реактора, согласно изобретению, в верхнюю часть реактора ниже узла отвода газообразных продуктов реакций подают кислородсодержащий газ, который вдувают тангенциально и равномерно распределенными потоками с массовой скоростью, равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе.При этом обеспечивается протекание в вихревом реакторе восстановительный гарниссажной плавки в условиях высокоскоростных закрученных потоков, интенсивного тепло- и массообмена, высоких температур при частичном или полном дожигании отходящих газов в самом реакторе,Способ может быть реализован в вертикальном цилиндрическом реакторе, показанном на фиг. 1 - 3, где представлено; на фиг. 1 - вертикальный осевой разрез В-В; на фиг, 2, 3 - поперечные разрезы А - А и Б-Б.Вихревой реактор состоит из двух по высоте ступеней нижней 1 и верхней 2 разного диаметра и высоты, образующих собственно рабочую камеру (реакционную зону), и копильника 3 для сбора и удаления через летку 4 расплава металла и шлака, Нижняя ступень.1 является зоной зажигания и расположена в средней части реактора между копильником 3 и верхней ступенью 2, Она снабжена тангенциальными патрубками подвода реагентов: патрубком 5 рабочего окислительного дутья с установленной в нем у входа в реактор форсункой 6 для вдувания угольной пыли. соплом 7 подачи смеси шихты (руды, флюсов в виде порошка) и угольной пыли в заданной пропорции,Верхняя ступень 2 снабжена узлом отвода газообразных продуктов реакций из верхней части реактора - выходным тангенциальным патрубком 8, Между двойными стенками 9, реактора имеется полость 10 дпя прохода охлаждающей среды (воды, пароводяной эмульсии, пара), Вся огневая поверхность реактора покрыта огнеупорной обмазкой 11 и при работе находится под слоем гарниссажа,Диафрагма 12 - футерованный водоохлаждаемый диск с отверстием 13 служит для отделения и стока расплава в копильник,Сопла 14 подачи окислителя в верхнюю ступень 2 реактора отходят от кольцевого трубопровода 15, расположенного ниже узла отвода в верхней части реактора под выходным патрубком 8, Сопла размещены равномерно по окружности на одном уровнеи направлены тангенциально, по ходу закрутки потока в реакторе,Способ осуществляют следующим обра 5 эом.Через входной патрубок 5 под давлением подают в зону зажигания (в среднюючасть, ступень 1) подогретый окислитель -воздух либо воздух, обогащенный кислоро 10 дом, а через форсунку 6 вдувают по системепневмотранспорта угольную пыль (с флюсующими добавками). При смешении пылеугольного топлива с горячим дутьемпроисходит зажигание, и из патрубка 5 по 15 ток горящей смеси со скоростью порядка50 - 100 м/с истекает в полость ступени 1 изакручивается, формируется вихревой факел. В нем происходит неполное сгораниепыпеугольного топлива при я о пределах20 0,4-0,5 (газификация) с образованием восстановительных газов (СО+Нг) в соответствии с зада нн ым (известным) соотношениемподаваемых реагентов: углерод пылеугольного топлива - кислород дутья.25 Через сопло 7 тангенциально также посистеме пневмотранспорта в реактор на од, ном уровне в среднюю часть - зону зажигания вводят смесь тонкоизмельченнойшихты с угольной пылью в заданном соста 30 ве. В вихревом потоке, в особенности интенсивно в пристенном слое, происходитвзаимодействие окислов металла с твердымуглеродом в восстановительной атмосфере,их расплавление и восстановление(в основ 35 ном, прямое) металла, поддерживается равновесие в системе С - СО-СОг,обеспечивается и достаточная температурапроцесса,В ходе технологического процесса в ре 40 акторе выделяется большое количество СОи Нг, Подача окислителя - кислорода иливоздуха, обогащенного кислорода, через сопло 15 тангенциапьно и равномерно распределенными потоками с массовой скоростью,45 равной скорости пристенного вихревого закрученного потока в реакторе, в верхнюючасть второй ступени 2 реактора ниже узлаотвода обеспечивает дожигание горючихкомпонентов, Степень дожигания регулиру 50 ют количеством подаваемого окислителя -от частичного до полного. Тепло дожигания посредством излучения (и переизлучения) от сферического свода и стен направляется в нижнюю часть 1 реактора, в реакционную зону, интенсифицируя технологический процесс, одновременно сокращается расход топливаОтходящие газы из верхней части реактора отводят через тангенциальный патрубок 8, размещенный над рядом сопел 14, и1837075 ПУТ УГ. 3 РЕдак Заказ 2855 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственногокомитета по изобретениям и открытиям при ГК113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Состав Техред ль Е.ШадекМоргентал Корректор И.Шулл РЛОСЫЪГ