Спосіб і установка для отримання заліза із сполук заліза

Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения железа из соединений железа, включающий предварительное восстановление соединений железа в первой камере, имеющей стенку, симметричную оси вращения этой первой камеры, и перетекание полученных предварительно восстановленных в первой камере соединений железа самотеком во вторую камеру, расположенную под первой камерой, через канал, соединяющий упомянутые первую и вторую камеры, дальнейшее восстановление соединений железа во второй камере, расположенной под первой камерой и связанной с нею, посредством подачи во вторую камеру топлива и кислорода для образования восстановительного газа, который подают вверх в первую камеру через канал, соединяющий первую й вторую камеры для предварительного восстановления в первой камере, отличающийся тем, что соединения железа в виде частиц подают в первую камеру с помощью, по крайней мере, одной струи газа-носителя, причем упомянутая, по крайней мере, одна струя имеет первую скорость и имеет направление с тангенциальной составляющей по отношению к первой камере, подачу кислорода в первую камеру осуществляют хотя бы частично, по крайней мере, одной струей отдельно от струи соединений железа при большей скорости, по крайней мере, одной струи кислорода, чем первая скорость струи соединений железа, причем направление, по крайней мере, одной струи кислорода имеет тангенциальную составляющую так, что восстановительному газу сообщают вращательное движение вокруг оси первой камеры, при этом кислород, введенный в первую камеру, поддерживает восстановительный газ в первой камере так, что соединения железа в первой камере хотя бы частично плавятся и перетекают вниз по стенке первой камеры во вторую камеру, и упомянутую первую скорость введения соединений железа подбирают таким образом, чтобы частицы этих соединений достигали стенки первой камеры в частично расплавленном состоянии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что как соединения железа, так и кислород вводят в первую камеру посредством множества струй.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что струи соединений железа и струи кислорода направлены таким образом, что они пересекаются в первой камере так, что в точке их сгорания создается зона температурного максимума для упомянутых соединений железа, в которой соединения железа хотя бы частично расплавляются.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановительный газ пропускают через первую камеру со средней осевой скоростью минимум 5м/с.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в первой камере поддерживают давление в диапазоне 1 - 6бар.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в первую камеру подают только соединения железа, кислород и восстановительный газ.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислород вводят струей со скоростью не менее 50м/с.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что кислород вводят в первую камеру со скоростью не менее 100м/с.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединения железа вводят в первую камеру с первой скоростью 5 - 40м/с.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединения железа вводят в первую камеру в виде частиц с размером зерна в диапазоне 0,05 - 5мм.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя для соединений железа используют кислород.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что как минимум половину соединений железа вводят в нижнюю половину первой камеры.

13. Установка для получения железа из соединений железа, содержащая первую камеру для предварительного восстановления соединений железа, стенка которой симметрична относительно вертикальной оси вращения этой камеры, устройства подачи соединений железа и кислорода в первую камеру, отводящий трубопровод для отвода реакционных газов из первой камеры, вторую камеру для дальнейшего восстановления соединений железа, расположенную под первой камерой, и внутреннее открытое сообщение между ними для перетекания реакционных газов вверх в первую камеру и расплавленных соединений железа вниз со стенки первой камеры во вторую камеру, и устройства для подачи топлива и кислорода во вторую камеру, отличающаяся тем, что устройства подачи соединений железа и кислорода в первую камеру выполнены в виде множества первых сопел для подачи струй соединений железа в виде частиц и газа-носителя, и множества вторых сопел для подачи струй кислорода раздельно от струй соединений железа, при этом первичные и вторичные сопла размещены в стенке первой камеры, и как минимум одно из первых сопел для подачи струи соединений железа имеет тангенциальную составляющую относительно оси первой камеры и, по крайней мере, одно из вторых сопел, для подачи струи кислорода, имеет тангенциальную составляющую относительно оси первой камеры.

14. Установка по п.13, отличающаяся тем, что стенка первой камеры выполнена цилиндрической с отношением высоты к диаметру ³ 1.

15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что отношение высоты к диаметру составляет ³ 2.

16. Установка по п.13, отличающаяся тем, что первые сопла распределены в большом количестве на разных уровнях в первой камере.

17. Установка по п.16, отличающаяся тем, что на каждом уровне предпочтительно установлена группа из двух первых сопел, расположенных центральносимметрично относительно вертикальной оси первой камеры в диаметрально противоположных точках ее стенки и направленных горизонтально и тангенциально к воображаемой окружности, имеющей диаметр в диапазоне 0,25 - 0,75 диаметра первой камеры.

18. Установка по п.17, отличающаяся тем, что первые сопла расположены вдоль множества воображаемых витков на стенке первой камеры.

19. Установка по п.18, отличающаяся тем, что первые сопла каждой упомянутой группы сдвинуты по окружности вокруг оси на 120° относительно первых сопел каждой соседней группы первых сопел.

20. Установка по п.13, отличающаяся тем, что вторые сопла распределены на разных уровнях стенки первой камеры.

21. Установка по любому одному из пп.17 - 19, отличающаяся тем, что вторые сопла расположены группами на множестве уровней соответственно группам первых сопел, причем каждая группа вторых сопел размещена в стенке первой камеры на той же высоте, что и соответствующая группа первых сопел.

22. Установка по п.21, отличающаяся тем, что на каждом уровне предпочтительно установлена группа из двух вторых сопел, расположенных центральносимметрично относительно вертикальной оси первой камеры в диаметрально противоположных точках ее стенки и направленных горизонтально и тангенциально к воображаемой окружности, имеющей диаметр в диапазоне 0,25 - 0,75 диаметра первой камеры.

23. Установка по п.22, отличающаяся тем, что диаметр воображаемой окружности для вторых сопел меньше, чем диаметр воображаемой окружности для первых сопел.

24. Установка по п.13, отличающаяся тем, что отводящий трубопровод первой камеры размещен коаксиально первой камере.

25. Установка по п.13, отличaющаяся тем, что первая и вторая камеры установлены коаксиально друг другу.

Текст

1. Способ получения железа из соединений железа, включающий предварительное восстановление соединений железа в первой камере, имеющей стенку, симметричную оси вращения этой первой камеры, и перетекание полученных предварительно восстановленных в первой камере соединений железа самотеком во вторую камеру, расположенную под первой камерой, через канал, соединяющий упомянутые первую и вторую камеры, дальнейшее восстановление соединений железа во второй камере, расположенной под первой камерой и связанной с нею, посредством подачи во вторую камеру топлива и кислорода для образования восстановительного газа, который подают вверх в первую камеру через канал, соединяющий первую и вторую камеры для предварительного зосстановления в первой камере, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что соединения железа в виде частиц подают в первую камеру с помощью, по крайней мере, одной струи газа-носителя, причем упомянутая, по крайней мере, одна струя имеет первую скорость и имеет направление с тангенциальной составляющей по отношению к первой камере, подачу кис лорода в первую камеру осуществляют хотя бы частично, по крайней мере, одной струей отдельно от струи соединений железа при большей скорости, по крайней мере, одной струи кислорода, чем первая скорость струи соединений железа, причем направление, по крайней мере, одной струи кислорода имеет тангенциаль ную составляющую так, что восстановительному газу сообщают вращательное движение вокруг оси первой камеры, при этом кислород, введенный в первую камеру, поддерживает восстановительный газ в первой камере так, что соединения железа в первой камере хотя бы частично плавятся и перетекают вниз по стенке первой камеры во вторую камеру, и упомянутую первую скорость введения соединений железа подбирают таким образом, чтобы частицы этих соединений достигали стенки первой камеры в частично расплавленном состоянии. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а к>щ и й с я тем, что как соединения железа, так и кислород вводят в первую камеру посредством множества струй. 3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что струи соединений железа и струи кислорода направлены таким образом, что они пересекаются в первой камере так, что в точке их сгорания создается зона температурного максимума для упомянутых соединений железа, в которой соединения железа хотя бы частично расплавляются. I 4. Способ по п. 1, о т л и ч а гащ и й с я тем, что восстановительный газ пропускают через первую камеру со средней осевой скоростью минимум 5 м/с. лПМВ Vi— Os so о 26639 5. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в первой камере поддерживают давление в диапазоне 1-6 бар. 6. Способ по п. ^ о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в первую камеру подают только соединения железа, кислород и восстановительный газ. 7. Способ по п. ^ о т л и ч а ю щ и й с я тем, что кислород вводят струей со скоростью не менее 50 м/с. 8. Способ по п. 7, о т л и ч а ющ и й с я тем, что кислород вводят в первую камеру со скоростью не менее 100 м/с. 9. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что соединения железа вводят в первую камеру с первой скоростью 5-40 м/с. 10. Способ по п. 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что соединения железа вводят в первую камеру в виде частиц с размером зерна в диапазоне 0,05-5 мм. 11. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве газаносителя для соединений железа используют кислород. 12. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что как минимум половину соединений железа вводят в нижнюю половину первой камеры. 13. Установка для получения железа из соединений железа, содержащая первую камеру для предварительного восстановления соединений железа, стенка которой симметрична относительно вертикальной оси вращения этой камеры, устройства подачи соединений железа и кислорода в первую камеру, отводящий трубопровод для отвода реакционных газов из первой камеры, вторую камеру для дальнейшего восстановления соединений железа, расположенную под первой камерой, и внутреннее открытое сообщение между ними для перетекания реакционных газов вверх в первую камеру и расплавленных соединений железа вниз со стенки первой камеры во вторую камеру, и устройства для подачи топлива и кислорода во вторую камеру, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что устройства подачи соединений железа и кислорода в первую камеру выполнены в виде множества первых сопел для подачи струй соединений железа в виде частиц и газа-носителя, и множества вторых сопел для подачи струй кислорода раздельно от струй соединений железа, при этом первичные и вторичные сопла размещены в стенке первой камеры, и как минимум одно из пер вых сопел для подачи струи соединении железа имеет тангенциальную составляющую относительно оси первой камеры и, по крайней мере, одно из вторых сопел, для подачи струи кислорода, имеет тангенциальную составляющую относительно оси первой камеры. 14. Установка по п. 13, о т л и ч а ющ а я с я тем, что стенка первой камеры выполнена цилиндрической с отношением высоты к диаметру £ 1. 15. Установка по п. 14, о т л и ч а ющ а я с я тем, что отношение высоты к диаметру составляет £ 2. 16. Установка по п. 13, о т л и ч а ющ а я с я тем, что первые сопла распределены в большом количестве на разных уровнях в первой камере. 17. Установка по п. 16, о т л и ч a torn, а я с я тем, что на каждом уровне предпочтительно установлена группа из двух первых сопел, расположенных центральносимметрично относительно вертикальной оси первой камеры в диаметрально противоположных точках ее стенки и направленных горизонтально и тангенциально к воображаемой окружности, имеющей диаметр в диапазоне 0,25-0,75 диаметра первой камеры. 18. Установка по п, 17, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что первые сопла расположены вдоль множества воображаемых витков на стенке первой камеры. 19. Установка по п. 18, о т л и ч а ющ а я с я тем, что первые сопла каждой упомянутой группы сдвинуты по окружности вокруг оси на 120° относительно первых сопел каждой соседней группы первых сопел. 20. Установка по п. 13, о т л и ч а ющ а я с я тем, что вторые сопла распределены иа разных уровнях стенки первой камеры. 21. Установка по любому одному из пп. 17-19, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что вторые сопла расположены группами на множестве уровней соответственно группам первых сопел, причем каждая группа вторых сопел размещена в стенке первой камеры на той же высоте, что и соответствующая группа первых сопел. 22. Установка по п. 21, о т л и ч a torn, а я с я тем, что на каждом уровне предпочтительно установлена группа из двух вторых сопел, расположенных центральносимметрично относительно вертикальной оси первой камеры в диаметрально противоположных точках ее стенки и направленных горизонтально и тангенциально к воображаемой окружности, 26639 имеющей диаметр в диапазоне 0,25-0,75 диаметра первой камеры. 23. Установка по п. 22, о т л и ч а ющ а я с я тем, что диаметр воображаемой окружности для вторых сопел меньше, чем диаметр воображаемой окружности для первых сопел. 24. Установка по п. 13, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что отводящий трубопровод первой камеры размещен коаксиально первой камере. 25. Установка по п. 13, о т л и ч а ющ а я с я тем, что первая и вторая камеры установлены коаксиально друг другу. Изобретение относится к металлургическому производству, а именно( к способу и установке для получения железа из железосодержащих соединений. Наиболее близким к заявляемому является способ получения железа из соединений железа, включающий предварительное восстановление соединений железа восстановительным газом в первой камере, имеющей стенку, симметричную оси вращения этой первой камеры, дальнейшее восстановление соединений железа во второй камере, расположенной под первой камерой, подачу во вторую камеру топлива и кислорода для образования восстановительного газа, который подают вверх в первую камеру для предварительного восстановления, и подачу кислорода в первую камеру для поддержания в ней горения с хотя бы частичным расплавлением соединений железа и стеканием расплава по стенке первой камеры во вторую камеру. Взаимодействие соединений железа, кислорода и восстановительного газа в первой камере по данному способу происходит недостаточна интенсивно и не всегда оптимальным образом, в результате чего не обеспечивается достаточно высокая степень восстановления и эффективности использования руды. Соответственно, при этом возникают ограничения относительно производительности плавильного циклона. Известна также установка для получения железа из соединений железа, содержащая первую камеру, стенка которой симметрична относительно вертикальной оси вращения этой камеры, устройство для подачи соединений железа и кислорода в первую камеру, отводящий трубопровод для отвода реакционных газов из первой камеры, вторую камеру, расположенную под первой, и внутреннее открытое сообщение между ними для перетекания реакционных газов вверх в первую камеру и расплавленных соединений железа вниз со стенки первой камеры во вторую камеру, устройства для подачи топлива и кислорода во вторую камеру. Недостатки установки вытекают из недостатков способа и также заключаются в недостаточно высокой степени восстановления и эффективности использования руды, а также относительно низкой производительности плавильного циклона. В основу настоящего изобретения поставлена задача предложить улучшенный и легко осуществимый способ и установку получения железа из соединений железа, обеспечивающие оптимизацию и интенсификацию процессов в первой камере. Поставленная задача решается тем, что в известном способе, включающем предварительное восстановление соединений железа в первой камере, имеющей стенку, симметричную оси вращения этой первой камеры, и перетекание полученных предварительно восстановленных в первой камере соединений железа самотеком во вторую камеру, расположенную под первой камерой, через канал, соединяющий упомянутые первую и вторую камеры, дальнейшее восстановление соединений железа во второй камере, расположенной под первой камерой и связанной с нею, посредством подачи во вторую камеру топлива и кислорода для образования восстановительного газа, который подают вверх в первую камеру через канал, соединяющий первую и вторую камеры для предварительного восстановления а первой камере, согласно изобретению, соединения железа в виде частиц подают в первую камеру с помощью, по крайней мере, одной струи газа-носителя, причем упомянутая, по крайней мере, одна струя имеет первую скорость и имеет направление с тангенциальной составляющей по отношению к первой камере, ло-' дачу кислорода в первую камеру осуществляют хотя бы частично, по крайней мере, 10 20 25 30 35 40 45 26639 одной струей отдельно от струи соединений железа при большей скорости, по крайней мере, одной струи кислорода, чем первая скорость струи соединений железа, причем направление, по крайней мере, одной струи кислорода имеет тангенциальную составляющую так, что восстановительному газу сообщают вращательное движение вокруг оси первой камеры, при этом кислород, введенный в первую камеру, поддерживает восстановительного газа в первой камере так, что соединения железа в первой камере хотя бы частично плавятся и перетекают вниз по стенке первой камеры во вторую камеру, и упомянутую первую скорость введения соединений железа подбирают таким образом, чтобы частицы этих соединений достигали стенки первой камеры в частично расплавленном состоянии. Сочетание этих мер имеет решающее значение для данного способа, поскольку именно они обеспечивают не произвольное, а организованное движение реагирующих в первой камере компонентов: соединений железа, кислорода и восстановительного газа. Благодаря наличию тангенциальной составляющей в направлении движения струй кислорода, восстановительный газ увлекается во вращательное движение и его путь от нижней части первой камеры к ее верхней части существенным образом удлиняется. При этом происходит также интенсивное перемешивание компонентов в первой камере. Все это, а также введение соединений железа е виду струй в потоке газа-носителя, создает условия для интенсификации и более оптимального протекания процессов в первой камере. Для оптимального протекания процесса соединения железа и кислород вводят в первую камеру раздельно, множеством струй, предпочтительно распределенных по высоте первой камеры. Это способствует интенсивному использованию объема первой камеры. При этом струи соединений железа и струи кислорода располагают очень близко друг к другу, т.е. практически вводят их в соприкосновение, или их пересекают в первой камере и в точке их соприкосновения или пересечения создают зону температурного максимума сгорания кислорода и восстановительного газа, в которой соединения железа хотя бы частично расплавляются. Это обеспечивает повышение эффективности предварительного восстановления соединений железа как в результате химического восстановления, так и путем термического разложения. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Предпочтительно восстановительный газ пропускать через первую камеру со средней осевой скоростью не меньше 5 м/с, а давление в первой камере поддерживать в диапазоне 1-6 бар (0,1-0,6 МПа). Этим достигается оптимальная интенсивность процесса в первой камере. В первую камеру предпочтительно подают только соединения железа, кислород и восстановительный газ, т.е. не подают дополнительное количество топлива. Было обнаружено, что при подаче дополнительного количества топлива сверх требуемого для сгорания восстановительного газа степень сгорания реакционного газа из второй камеры имеет тенденце о падать. Поэтому дополнительное количество топлива не приносит никакой пользы при осуществлении предварительного восстановления. Соединения железа и кислород должны вводиться в первую камеру отдельно, так, чтобы они могли иметь различные скорости. Скорость введения кислорода составляет предпочтительно не менее 50 м/с и более, предпочтительно не менее 100 м/с. Напротив, скорость соединений железа находится в предпочтительном диапазоне 5-40 м/с. При низкой скорости соединений железа большие частииы этих соединений могут не достигать стенки первой камеры, в то время как при более высоких скоростях соединений железа срок службы стенки может значительно сократиться. • Скорость кислорода должна быть выше и иметь тангенциальную составляющую, чтобы привести восстановительный газ во вращательное движение посредством передачи импульса. Это вращательное движение имеет неодинаковое воздействие на различные частицы соединений железа. Более крупные и самые крупные частицы достигают стенки первой камеры просто благодаря их собственному весу. Однако меньшие и самые мелкие частицы имеют тенденцию к переносу восстановительным газом вдоль оси вверх. Вращательное движение газа центрифугирует эти частицы таким образом, чтобы они удерживались в первой камере. Это способствует наиболее эффективному использованию частиц соединений железа. Соединения железа предпочтительно вводить в первую камеру в виде частиц с размером зерна в диапазоне 0,05-5 мм. Преимущество такого размера заключается в том, что может быть использован концентрат природной руды, производи 2 1, более предпочтительно, £ 2. Было обнаружено, что особенно при высокой осевой скорости восстановительного газа в первой камере, большее отношение высоты к диаметру приводит к более эффективному вовлечению соединений железа. Предпочти 10 тельно первичные сопла распределены в большом количестве на разных уровнях в первой камере, и на каждом уровне предпочтительно установлена группа из двух 5 первичных сопел, расположенных центрэльносимметричио относительно вертикальной оси первой камеры в диаметрально противоположных точках ее стенки и направленных горизонтально и тан10 генциально к воображаемой окружности, имеющей диаметр в диапазоне 0,25-0,75 диаметра первой камеры. , Таким образом, первичные сопла мо15 гут быть расположены вдоль множества воображаемых витков на стенке первой камеры. Первичные сопла каждой группы предпочтительно сдвинуты по окружности вокруг оси на 120° относительно первич20 ных сопел каждой соседней группы. Такое расположение сопел для соединений железа означает, что в первую камеру может быть введено большое количество соединений железа, струи не влияют друг 25 на друга и может быть достигнута высокая производительность предварительного восстановления. Предпочтительно, вторичные сопла таким же образом распределены на разных 30 уровнях стенки первой камеры. Их целесообразно расположить группами на множестве уровней соответственно группам первичных сопел, причем каждая группа вторичных сопел размещена в стенке пер35 вой камеры на той же высоте или чуть ниже, чем соответствующая группа первичных сопел. Подобным образом на каждом уровне предпочтительно установлена группа из двух вторичных сопел, располо40 женных центральносимметрично относительно вертикальной оси первой камеры в диаметрально противоположных точках ее стенки и направленных горизонтально и тангенциально к воображаемой окруж45 ности, имеющей диаметр в диапазоне 0,250,75 диаметра первой камеры. Диаметр воображаемой окружности для вторичных сопел предпочтительно меньше, чем диаметр воображаемой ок50 ружности для первичных сопел. Такой гармонизацией вида расположения кислородных сопел и сопел для соединений железа достигается хороший перенос тепла к соединениям железа, высокая степень 55 предварительного восстановления и высокая эффективность вовлечения соединений железа. Для предотвращения закупоривания отводящий трубопровод первой камеры установлен коаксиально первой камерой. Первая и вторая камера уста 11 26639 новлены коаксиально друг другу, что упрощает монтаж установки. В качестве соединений железа используют обычные концентраты руды в виде частиц. Могут также добавляться дру- 5 гие железосодержащие материалы, такие как пыль, образуемая в сталелитейном производстве. На фиг. 1 схематически представлена установка согласно изобретению для по- 10 лучения передельного чугуна, с плавильным циклоном; на фиг. 2 - плавильный циклон из фиг. 1; на ф*т. 3 - поперечное сечение в плоскостях Ill-Ill на фиг. 2; на .фиг. 4 - поперечное сечение в плоское- 15 тях IV-IV на фиг. 2; на фиг. 5 - поперечное сечение в плоскостях V-V на фиг. 2; на фиг. 6 - испытательная установка с плавильным ці;клоном, в которой работа плавильного циклона проверяется данным 20 изобретением. Установка содержит первую камеру в виде плавильного циклона 1 с первичными соплами 2 для ввода соединений железа и каналом 3, соединяющим циклон 25 1 со второй камерой 4, например, конвертером (фиг. 1). Устройство для подачи _Кілгпппппй я гпнййпТРП 4 ВЫПОЛНеНО В ВИ де фурмы 5. Конвертер 4 имеет также отверстие 6 для подачи топлива, напри- 30 мер, угля, и отверстие 7 для выпуска расплавов чугуна и шлака. В верхней части циклона 1 имеются также вторичные сопла 8 для подачи кислорода и трубопровод 9 для отвода реакционных газов. В ниж- 35 ней части конвертера 4 расположены отверстия 10 для подачи барботирующего инертного газа, например, аргона. Как видно из фиг. 2, плавильный циклон 1 имеет соотношение высоты и диа- 40 метра более 2. Плавильный циклон 1 имеет круговую цилиндрическую камеру, расположенную вертикально и коаксиально по отношению к металлургической емкости 4. Плавильный циклон 1 имеет коаксиаль- 45 ное выпускное отверстие 11 к отводящему трубопроводу 9, охлаждаемый водой кожух 12 и внутри оснащен огнеупорным покрытием 13. Металлургическая емкость 4 также имеет огнеупорное покрытие 14. 50 Охлаждающая вода для плавильного циклона подается и отводится посредством мундштуков 15 и 16. Плавильный циклон условно разделен на секции, из которых секции 17, 18 и 19 снабжены соплами 55 для подачи соединений железа и кислорода. Первичные сопла 20 для подачи соединений железа расположены на стенке плавильного циклона в секции 17 в плос 12 кости III (фиг. 3). Ниже плоскости III, в стенке плавильного циклона, расположены вторичные сопла 21 для подачи кислорода. Ниже плоскостей Ill-Ill расположены следующие группы сопел 20 и 21 для подачи соединений железа и кислорода в плоскостях IV—IV и V-V соответственно, как показано на фиг. 4 и 5 соответственно. Размещение входных сопел для соединений железа и кислорода в секциях 18 и 19 аналогично секции 17. Из фиг. 3 видно, что два первичных сопла 20 для подачи соединений железа, также называемые здесь группой, расположены центральносимметрично относительно вертикальной оси первой камеры в диаметрально противоположных точках ее стенки и направленных горизонтально и тангенциально к воображаемой окружности или цилиндру 22, коаксиальному плавильному циклону 1 так, что они имеют одно и то же вращательное направление. Такое расположение повторяется на фиг. 4 и 5, из которых видно, что сопла сдвинуты на 120° вокруг оси относительно сопел следующего уровня, верхнего или нижнего. Таким образом, первичные сопла 20 для подачи соединений железа размещены по спирали к верху плавильного циклона. Характер размещения вторичных сопел 21 для подачи кислорода такой же, только сопла 21 размещены чуть ниже сопел 20, так как кислород поднимается больше, чем соединения железа, благодаря осевой скорости восстанавливающего газа в плавильном циклоне. Сопла 21 также направлены по касательной к воображаемому коаксиальному круговому цилиндру 23, диаметр которого однако больше диаметра воображаемого цилиндра 22. Направление 24 сопла 20 для подачи соединений железа, и направление 25 сопла 21 для подачи кислорода соприкасаются или пересекаются друг с другом в точке 26. В целом способ получения железа (и соответственно работа установки) осуществляется следующим образом. Соединения железа вводят в плавильный циклон 1 (фиг. 1) через сопла 20 в виде частиц, вовлекаемых кислородом в качестве газа-носителя. В плавильном циклоне 1 соединения железа предварительно восстанавливаются и их направляют в расположенный ниже конвертер 4, куда кислород подается посредством фурмы 5, а топливо, например, уголь - через отверстие 6. В конвертере 4 осуществляют дальнейшее восстановление соединений железа в передельный чугун, который за f 13 26639 14 тем выпускают наружу через отверстие 7 соприкасаются или пересекаются друг с вместе с образующимся шлаком. Во вредругом в точке 26, где кислород вызывает мя окончательного восстановления соесгорание восстановительного газа, при динений железа в конвертере 4 образуетэтом тепло сгорания передается соедися горячий газ, содержащий СО (и Н2), 5 нениям железа, и соединения железа предкоторый переходит в плавильный циклон варительно восстанавливаются и плавят1. Кислород через сопла 8 подают в плася, хотя бы частично, до того, как они вильный циклон 1, где происходит сгорадостигнут стенки камеры 1. Далее предние, при котором происходит предвариварительно восстановленные и расплавтельное восстановление соединения же- 10 ленные соединения железа стекают по леза. Затем реакционный газ отводят честенкам камеры 1 и через канал 3 попарез трубопровод 9 наверху плавильного дают в камеру 4, где и осуществляется их циклона. Небольшая часть соединений жеокончательное восстановление. леза неизбежно выносится вместе с гаП р и м е р . Испытательная установка зом. При необходимости плавление мо- 15 (фиг. 6) состоит из плавильного циклона жет быть инициировано в нижней части 1, описанного выше, камеры сгорания 27 металлургической емкости 4 путем бари сборного резервуара 28 для восстановботирования инертного газа, такого как ленных соединений железа 29. В данной аргон, вводимого через отверстия 10 в испытательной установке нет второй медне емкости. 20 таллургической емкости 4, используемой Особенности предлагаемого способа для моделирования условий двухступени работы установки следующие. чатого процесса восстановления по данному изобретению. В камере сгорания 27 Соединения железа в виде частиц разприродный газ и кислород, вводимые чемером 0,05-5 мм вводят в первую камеру - восстановительный циклон 1, давление 25 рез отверстия 30, сгорают, образуя восстановительный газ с температурой около в котором поддерживают равным 1-6 бар 1500°С и составом, подобным тому, кото(0,1-0,6 МПа), через первичные сопла 20 рый образуется во второй металлургичеснесколькими струями посредством газакой емкости. В плавильный циклон соеносителя со скоростью потока в струях от 5 до 40 м/с, а кислород вводят в эту 30 динения железа и кислород вводят через сопла 2 и 8. Отработанный газ, содержакамеру хотя бы частично также нескольщий пыль, отводят в направлении стрелки кими струями через вторичные сопла 21 31. Отработанный газ сжигают в камере отдельно от струй соединений железа при сгорания 32 и затем охлаждают водой и скорости струй кислорода большей, чем •скооость струи или струй соединений же- 35 охлаждающим агентом 33 и отводят в газовый скруббер по стрелке 34. леза, но не менее 50 м/с, а предпочтительнее не меньше 100 м/с (фиг. 2-5). Испытательную установку (фиг. 6) исРасположение сопел 21 придает направпользовали для испытания работы плалению струй кислорода тангенциальную вильного циклона в соответствии с фиг. 2. составляющую так, что гидродинамичес- 40 Размеры плавильного циклона - внутренкое взаимодействие кислорода с восстаний диаметр 2000 мм при высоте 4000 новительным газом сообщает последнему мм. Осевая скорость восстановительного вращательное движение вокруг оси цикгаза в плавильном циклоне составляла 5 лона 1. Этот процесс усиливается также м/с. Концентрат железной руды Carol Lake благодаря расположению сопел 20 и нали- 45 с содержанием железа 66 вес. % и разчию тангенциальной составляющей у струй мерами частиц 50-500 мкм подавали при соединений железз и газа-носителя, в каскорости 10 м/с, а кислород - при скочестве которого используют кислород. Стростях в диапазоне 100-200 м/с. руя соединений железа 24, выходящая из Степень восстановления, определяесопла 20, и струя кислорода из сопла 21 50 мая как ' содержание О в продукте 29 } х 100, содержание О в загружаемых соединениях Эффективность использования руды, составляла 10-30%. определяемая как | * количество Fe в в плавильный циклон (кг) х 100, количество Fe, введенного продукте 29 (кг) составляла 90-95%. Производительность плавильного циклона составила приблизительно 20 т/ч. 26639 Tf 16 24 21 26639 ФГІГ. 6 Упорядник Техред М. Келємеш Коректор М.Самборська Замовлення 520 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагарінг, 101

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Meijer Hendrikus Conrad, Teerhuis Cornelis Pieter

Автори російською

Мейер Хендрикус Кунрад, Тэрхуис Корнэлис Питэр

МПК / Мітки

МПК: C22B 5/18, C21B 13/12

Мітки: спосіб, заліза, установка, сполук, отримання

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-26639-sposib-i-ustanovka-dlya-otrimannya-zaliza-iz-spoluk-zaliza.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб і установка для отримання заліза із сполук заліза</a>

Подібні патенти