Способ восстановления железной руды
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ЙА ТИНУ УС 21 8 13/02 Еесуларстванный вентнт СССР но делатт нзабретеннй н етхрытнйОпубликовано 23,05.82,Втоллетень МЬ 19 1 Дата опубликования описания 23. 05.82(72) Автори изобретени Иностранцыо Папст, Гюнтер Репке и Ханс-Йерг(ФРГ) Ф1 ностранная Фирмамбургер Ютальверке ГмбХ"(54) спосоБ Восстд Я ЖЕГ.ЗНОЙ же атора происответствииполученный яется для атыша окиси катали за в с и Нг, приме ения о а в качестве риформинг г азованием Со осстановлени ого восстанов а 11.1.о" 5 Изобретение касается восстанов"ления железа в шахматной печи и .от носится к подготовке металла перед металлургическим переделом.Известен способ, согласно которому колошниковый газ, выделяемый из зоны восстановления, после очистки освобождается от воды, обогащается метаном и вводится в нижнюю зону охлаждения шахтной печи, в которой он в противотоке входит в контакт с восстанавливаемым накаленным окатышем железной руды, опускающимся вниз благодаря чему последний охлаждается, а колошниковый газ, поднимающийся вверх в зону восстановления, нагревается до температуры, при которой под воздействием окатыша желез ной руды действующего, как катализа тор на входе колошниковых газов в зону восстановления, проходит реакция преобразования с образованием окиси углерода и водорода. Следовательно, при использовании губчатого При осуществлении известных сп собов предусмотрено, что часть охлажденного колошникового газа перед обогащением метаном ответвляется и для регулирования температуры вводится в среднюю область шах,ной печи,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления железных руд в шахтной печи горячим восстановлением газом, включающий верхнюю загрузку руды, восстановление и охлаждение губчатого железа, а также рециркуляцию колошникового .газа. К подготовленному охлажденному газу может добавляться колошниковый газ и природный гаэ, 93111который преобразуется в шахтной печив газ восстановления 1 21,Восстановительная шахтная печьзаполняется обычным способом по периферии нагретым газом восстановления, При подаче природного или ко- .лошникового газа в точку ниже уровняподачи горячего газа восстановления,например, в зону охлаждения этойвосстановительной печи, газ поднимающийся снизу, в середине шахтнойпечи уплотняется. Благодаря этомусильно охлаждается середина шахтнойпечи при больших количествах газа,поднимающегося снизу, и восстановление руды замедляется. Обогащениеполучаемого губчатого железа ухудша"ется. Количествразделенного газа,который может получаться преобразованием метана на охлажденном губчатом железе, уменьшается.Целью изобретения является равномерное восстановление железнойруды и повышение эффективности преобразования углеродсодержащего газав восстановительный газ.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу восстановления железных руд в шахтнойпечи горячим восстановительным газом, включающему верхнюю загрузкуруды, восстановление и охлаждениегубчатого железа, а также рециркуляцию колошникового газа, горячийвосстановительный газ вдувают пульсирующим потоком в центральном на 35правлении или с переменной скоростью,или радиально в секторообраэныйучасток поперечного сечения зонывосстановления, положение которого40периодически смещают вдоль окружнос"ти. Между зоной охлаждения и основ" ным потоком восстановительного газа вдувают смесь углеводородсодержащего газа и 0-253 колошникового газа, так чтобы в зоне температур 600- 700 ОС соотношение колошникового газа и углеводородсодержащего было не более 1:3, 50На фиг. 1 изображено устройство прямого восстановления железной рудыдля проведения предлагаемого способа; на фиг. 2-8 схематически даны другие устройства для проведения предлагае мого способа.Устройство содержит шахтную печь 1 с подающим бункером 2 для окатыша 4окиси железа 3 или другого материала в виде кусков. Окатыш опускается вниз через одну или несколько подводящих труб 4 и образует слой 5 из материала в Форме частиц, содержащего окись железа. Шахтная печь имеет в верхней части зону 6 восстановления и в нижней части зону 7 охлаждения. У основания шахтной печи уста" новлена труба 8 для вывода окатыша.Обогащенный и охлажденный окатыш, выходящий через эту трубу, отводится с помощью транспортирующей ленты 9, Газ восстановления, требующийся для прямого восстановления окатыша окиси железа, который, например производится из газообразных углеводородов и колошникового газа при обычном риформинге газа, подается через газовый ввод 10 в кольцевой трубопровод 11 и по газопропускным трубам 12 пропускается через засыпку шахтной печи, сквозь которую он струится вверх.Использованный газ восстановления в качестве колошникового газа отводится через газовый вывод 13 и после очистки в гаэоочистителе 14 с помощью воздуходувки 15 по трубопроводу 16 направляется частично на преобразователь газа для получения газа восстановления.При исполнении шахтной печи с охлаждающей частью фиг,1) колошниковый газподается на трубопровод 1, частично на газовый ввод 18 шахтной печи, предусмотренный на нижнем конце эоны охлаждения, по которому подводимый газ через газораспределяющее устройство 19 подается в засыпку. На верхнем конце зоны охлаждения часть охлажденного газа собирается благодаря элементу 20 и через газовый вывод 21 направляется к газооцистителю 14. В трубопровод 17 впадает трубопровод 22, по которому в возвратный охлажденный и колошниковый газ может добавляться природный газ.Ниже уровня поддува нагретого газа восстановления в восстановительную шахту вводится природный газ, смешанный с колошниковым. Это может происходить, например, через горизонтально смонтированную в шахте трубу 23 или, например, через второй уровень Фурм с кольцевым трубопроводом.В шахтной печи ниже зоны восстановления установлены газораспреде40 5 931 лительные трубы 23 (фиг,1), по которым трубопроводом 24 подводится природный газ. Выше газораспределительных труб 23 находится устройство постоянной подачи. Природный газ может примешиваться к колошниковому газу, который может подаваться по трубопроводу 25.Природный газ или смесь природного и колошникового газов, вь 1 ходящих О из газораспределительных труб 23, поднимается указанным способом вверх вдоль пунктирных линий 26 и реагирует прежде всего в концентрированном виде на губчатом железе, При 5 подъеме в горячую зону шахты он смеыивается постепенно с колошниковым газом, который поднимается из нижней части шахты и показан штрих- пунктирной линией 27. Благодаря это му с возрастанием температуры губчатого железа всегда имеется природный газ, хорошо перемешанный с колошниковым. Разложение природного газа происходит небольшой частью также с помощью СО 2 и Н 20, образованных при восстановлении руды.На фиг. 2-5 схематически изображен способ предотвращения переохлаждения области поперечного сечения з 0 зоны восстановления с помощью ступенчатого затвора на газопропускной трубе 12, т.е, открытия входного отверстия газа 28 восстановления в восстановительную печь. С этой целью З 5 кольцевой трубопровод 11 состоит,например, из трех не связанных в форме секторов - участков 29-31, которые по мере надобности запираются шиберами 32-34 нагретого газа от кольцевой подводящей линии 35, по которой подается нагретый газ восстановления, или к которым может дросселироваться шиберами подача газа. Подводящая линия 35 связана с трубопроводами 10 газа восстановления, Сечение шахты условно разделено на секторы соответственно секторным участкам 29-31 кольцевого трубопро- вода.Подвод газа через участок 29 кольцевого трубопровода (фиг.2) запирается с помощью закрытия шибера (затем газ восстановления может вводиться только через газопропускную трубу 12 участков 30 и 31 в зону55 восстановления), и нагнетаемый радиально несимметричный поток газа восстановления ведет к соотношению 111 6потоков, указанных на фиг.3. Газовые потоки 37, поднимающиеся снизу,уплотняются с помощью нагнетаемого с одной стороны газа 36 восстановления всектор сечения зоны восстановления. Через определенное время должно происходить переключение, чтобы охлажденная часть сечения шахты снованагревалась газом восстановления,а другая часть сечения шахты охлаждалась. Для этого запирают участок 30 с помощью шибера 32 нагретого газа, при этом шиберы 33 и 34 открыты.Засыпка губчатого железа служитв качестве теплообменника. Опускающаяся засыпка используется ступенчатокак регенератор, причем газ восстановления, струящийся вверх, служитв качестве обогревающей среды. Опускающаяся засыпка накапливает тепло, которое затем отдается смеси приводного и колошникового газов в качестве тепла для нагревагазовой смеси и тепла для реакциипревращения природного газа.Если шиберы 32-34 нагретого газа,открываются. или закрываются друг задругом с одинаковой скоростью, тоскорость протекания газа в шахте неизменяется, Температурное поле вшахте приходит в медленное вращение,так что частички засыпки, перемещающиеся через определенное время,встречаются холодным потоком газа,поднимающимся из зоны охлажденияшахты, и затем опять встречаются снагретым газом восстановления. Благодаря этому достигается почти равномерная по всей засыпке степеньвосстановления железной руры, илиже часть засыпки, сквозь которуювремя от времени струится холодныйгаз, поднимающийся из зоны охлаждения, в заключение снова нагревается нагретым газом восстановления. Вместо того, чтобы при необходимости полностью закрыть шибер нагретого газа, поток газа может дросселироваться через соответствующий шибер нагретого газа.На фиг. 6 и 7 схематически показаны две другие возможности вытеснения поднимающегося потока газа в различные области сечения зоны восстановления с помощью потока газа восстановления, изменяющегося е те- чением времени по направлению и/или по силе, если смесь углеводородов иколошникового газа нагнетается, иличерез горизонтальную трубу, или через второе кольцо фурм ниже уровняподдува нагретого газа восстановления. Потоки газа 37 поднимаются иззоны охлаждения, например это могутбыть природный газ или смесь природного и колошникового газов, Газ36 восстановления, а также, природныйгаэ или смесь природного и колошникового газов 39 нагнетаются по пери,ферии, Труба 40 соответствует трубам 23 на фиг,1, по которым.нагнетается природный газ или смесь природного и колошникового. газов,Фиг, 6 и 7 показывают состояние,соответствующее фиг,3. После заданного промежутка времени поток газавосстановления и, насколько это относится и к устройству, показанномуна фиг. 6, также природный газ нагнетают в другом направлении, вследствие чего поднимающийся поток газавытесняется в другие области сечениязоны восстановления,Способ осуществляется следующимобразом.В шахтной печи, служащей дляпрямого восстановления железной руды, посденяя восстанавливается при850 С смесью водорода и углекислогогаза, которую получают большей частьюс помощью разложения метана углекислым газом колошникового газа. Для1 т восстанавливаемого губчатого же 1леэа требуется около 1700 нм газавосстановления. Расход природного газа составляет около 3,1 ккал Н накаждую тонну губчатого железа Р 1 И "нижнее значение нагрева) . В губчатомжелезе имеется 91 металлическогожелеза и 93 окиси.При нагнетании природного газа(фиг.7) каждой тонной губчатого железа при нормальной работе производится дополнительно 300 нм газа восстановления и около 12 кг углерода,которых достаточно для производствадополнительно около 180 кг губчатогожелеза и увеличения содержания углерода приблизительно на 14. Для этогодолжно нагнетаться около 64 нм природного газа в низ зоны восстановления шахтной печи и проходить 32 нмколошникового газа снизу в зону вас"становления.По другому варианту исполнения(фиг.8) часть газа восстановлениянагнетается с переменной скоростью протекания, т.е. с пульсацией не попериферии шахтной печи - через кольцевой трубопровод 11, а .через центральную труьу 38 или несколько труб,расположенных по центральной осишахтной печи, выходное отверстие которой лежит выше горизонтально расположенных газораспределительныхтруб 23. Этим создается во время наг нетания газа восстановления черезтрубу 38 соотношение потоков 26/27 , 28 . Средняя зона благодаря/дгазу 28 восстановления, подводимомувдоль оси, имеет требуемую темпера туру. Газораспределительные трубы 23защищены от падающей засыпки с помощью крышек 41.Экономичное использование теплосодержания губчатого железа возможно, рр если соотношение смеси углеводород/колошниковый газ соответствует температуре губчатого железа в данной зоне. Результаты исследования влияниятемпературы и соотношения колошнико- И вого и природного газов при разделении природного газа в засыпке губча"того железа и определение по мере надобности входного состава смеси газа, входящего в засыпку губчатого Зо железа, и выходного состава смесигаза, покидающего засыпку губчатогожелеза, приведены в таблице.Как видно из таблицы, смесь газасо стехиометрическими частями СНиСО уже при 700 С не преобразуетсяана губчатом железе, Поэтому еслив самую нижнюю часта зоны охлажденияшахтной печи вводится колошниковыйгаз, обогащенный метаном, то разделение метана может начаться, есликолошниковый гаэ обогащается метаном до заданного стехиометрическогосоотношения только при температуревыше 700 С, а теплосодержание губчатого железа ниже 700 С остаетсяодля получения газа восстановлениянеиспользованным.При 660 С происходит, как видноиз таблицы, преобразование природного газа в случае, если газоваясмесь содержит приблизительно дветрети природного и одну треть колошникового газа. Ниже й 600 С протекает только разложение метана наС и Н. Эта реакция может использоваться до Ф 470 С, Она замедляетсяоблагодаря соответственно сниженному количеству колошникового газа иэза эффекта разрежения и обратных ре9 93111 акций, обусловленных содержаниемводорода в колошниковом газе, следовательно, протекает только в чистом или немного разреженном природном газе. 5 Выходной состав ВлажТ.емпера тура,ос Соотношение коВходной состав 6 ее еснд нг нг сн+ 1 О 19,4 82,8 0 1,1 О 35 9 95 О 900 О/100 80,769-66,5 194 ф м М е 1316 9 е 5 Оэ 05 820 О/100 19 4 750 О/100 8213 18,5 м. М М 4,2 6,5 0 О/100 900 1,0 3,8 1,1 4,4 480 82,3 О 1,0 0 79,4 0,4 82 р 4 0 ,10 0 76 ф 5 1 ф 6 17,7 О/100 О/100 17,7 550 17,7 82,4 0 1,0 74 Зв 77 Оф 95 8,3 8,3 630 О/100 17,7 81,5 О 1 0 0 71 2,1 0,9 990 690 О/1 00 17 7 83 8 О 1 3 0 62 5 0 О 7 16 4 О/100 750 17,7 .81,5 0 1,0 0 71 2,4 0,8 10,9 О/100 710 О/100 177 815 0 % 0 7 В. 06 06 65 700 18,0 52 9,7 6,0 17,8 50,7 12,0 50/50 Нет 700 1/3/2/3 Нет 60 7 5 12 50 14 1 20 710 1/3/2/3 Нет 60 5 46 10 57 10 34 14 660 1/4/3/4 Нет 72 2,5 2,6 5 3 70 4,2 19 6,5%Не определен губчатого железа с падением темпера- Итуры необходима газовая смесь с увеличенной частью природного газа и уменьшенной - колошникового. Для того, чтобы можно было использовать Колошниковый газ содержит, следовательно, кроме двуокиси углерода и водяных паров еще существенную часть водорода и окиси углерода.Это является причиной того, почему для . лошниковый газ/ природныйгаз 1 10Колошниковый газ, выделяющийсяпри прямом восстановлении, содержит,например СО 17,8 Ф; НО 7,0;н 42,8 ж; со 19,1 ж; И 10,1 ж; сн3,3. м м 36 8,4 0,6 47511 93111 теплосодержание губчатого железа ниже 600 С для разделения природного газа, нужен концентрированный или незначительно смешанный с колошнико.вым природный газ в момент, когда он нагнетается в зону охлаждения восстановительной печи.формула изобретения 01.Способ восстановления железной руды в шахтной печи горячим восстановительным газом, включающий верх" нюю загрузку руды, восстановление 15 и охлаждение губчатого железа, а также рециркуляцию колошникового газа, отличающийся тем, что, с целью равномерного восстановления железной руды и повышения зф р фективности преобразования углеводородсодержащего газа в восстановительный газ, горячий восстановительный 1 12газ вдувают пульсирующим потоком в центральном направлении или с переменной скоростью, или радиальнО в секторообразный участок поперечного сечения зоны восстановления, положение которого периодически смещают вдоль окружности.2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что между зоной охлаждения и основным потоком восстановительного газа вдувают углеводород- содержащий гаэ с добавками до 25 колошникового газа так, чтобы в зоне температур 600-700 РС соотношение колошникового газа и углеводородсодержащего было максимум 1:3. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Акцептованная заявка ФРГ й 1783180, кл. С 21 В 13/00, 1968. 2. Акцептованная заявка ФРГ й 2622349, кл. С 21 В 13/00, 1972.931111 6 Составитель Л, Сав Техред Й. Рейвес ев Коррек Гриценко,Редактор Н. Егоро каз 3568/90, 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Тираж 587 НИИПИ Государствен по делам изобрете 35 Москва, Ж,Подписноеого комитета СССРий и открытийаушская. наб., д
СмотретьЗаявка
2733595, 07.03.1979
Заявитель Гамбургер Штальверке ГмбХ Иностранцы
ГЕРО ПАПСТ, ГЮНТЕР РЕПКЕ, ХАНС-ЙЕРГ ТЕПФЕР
МПК / Метки
МПК: C21B 13/02
Метки: восстановления, железной, руды
Опубликовано: 23.05.1982
Код ссылки
<a href="https://patents.su/9-931111-sposob-vosstanovleniya-zheleznojj-rudy.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ восстановления железной руды</a>
Предыдущий патент: Способ получения эластичного пенополиуретана
Следующий патент: Способ крашения шерстяных волокон или их смеси с полиэфирными волокнами
Случайный патент: Способ получения карбоксилсодержащих полимерных носителей для иммобилизации белковых антител