Спосіб металізації залізорудних матеріалів з застосуванням низькотемпературної плазми

Спосіб металізації залізорудних матеріалів з застосуванням низькотемпературної плазми, що включає введення до складу шихти залізорудних і вуглецевмісних матеріалів, подачу повітря, збагаченого киснем або технічним киснем і 3 28778 4 Відпрацьований продукт металізації шихти вимагає спорудження печей довжиною 30(колошниковий газ) з наступним складом, % (об.): 50м і більше. 38,0 СО2; 36 CO; 11,5 Н2; 9,5 Н2О; 5,0 N2, подають Прототипом є спосіб одержання рідкого заліза у плазмохімічний генератор реактора (шахтної з руди в шахтних печах з використанням печі) і забезпечують його взаємодію з окисним плазмового нагрівання [3]. Установка складається газом за допомогою низькотемпературної плазми із двох послідовно працюючих печей киплячого із плазмотрона при коефіцієнті надлишку повітря шару і шахтної печі, у нижній частині якої £=1,2 і при збагаченні повітря киснем до 75%. встановлені плазмотрони. Плазмохімічний генератор, який являє собою Висушений і попередньо нагрітий рудний ємність, футеровану вогнетривким матеріалом, концентрат, спочатку відновлюють у печах розташовують між реактором плазми киплячого шару. Цей продукт вдувають через (плазмотроном) і шахтною піччю. плазмотрони разом із відновлювальним газом, При взаємодії окисного газу з відпрацьованим порошкоподібним вугіллям і шлакоутворюючими продуктом металізації (колошниковим газом) в ході добавками у шар коксу шахтної печі, де він екзотермічної реакції із виділенням тепла довідновлюється. одержують продукти паливно-плазмової технології Температура газу в плазмотроні становить наступного складу, % (об.): 66,9 СО2; 19,0 Н2О; 3000-5000°С, але через інтенсивні ендотермічні 14,1 N2, основні компоненти яких - СО2 і Н2О. реакції, температура поблизу сопла плазмотрона Температуру й склад продуктів горіння регулюють швидко знижується до 1700-2000°С. Ці шляхом подачі до плазмохімічного генератора температури забезпечують завершення водяної пари, а в разі потреби - шляхом довідновлювальних реакцій і плавлення металу. регулювання струму плазмотрона. Основним відновлювачем у процесі є У реакторі (шахтній печі) при подачі продуктів порошкоподібне вугілля. Паливо окисляється в паливно-плазмової технології здійснюють процес цьому процесі киснем окислів заліза. газифікації вуглецевмісних матеріалів з Недоліками прототипу є: одержанням відновлювального газу за допомогою - складне й громіздке апаратне оформлення, газифікуючих агентів. З вуглецевмісної органічної що включає значну кількість агрегатів, велику маси й відпрацьованого продукту металізації кількість газової арматури; (колошникового газу) одержують головним чином - застосування порошкоподібного вугілля СО і Н2. При цьому процес газифікації є вимагає спеціальної його підготовки алотермічним, тобто необхідне тепло для (розвантаження, дроблення, помелу), викликає утворення СО2 і Н2 виробляється зовні за рахунок зношування пилопроводу; пред'являються екзотермічних реакцій утворення СО2 і Н2О й підвищені вимоги до фракційного складу; для теплової енергії низькотемпературної плазми. вугіль із низьким вмістом летучих речовин Однією з умов металізації залізорудної необхідно проводити термохімічну підготовку сировини (окатишів) є видалення кисню з окислів вугільного пилу; заліза, які розташовуються в ряд за ступенем - обмежена продуктивність процесу, викликана зростання хімічної спорідненості із киснем Fe2O3тим що подати за допомогою існуючих Fe3O4-FeO. плазмотронів можливо тільки обмежену кількість Відновлення заліза з окислів здійснюють вугільного пилу, залізорудного концентрату й шляхом забезпечення їх взаємодії із CO і Н2 шлакоутворюючих речовин, необхідно фактично різними схемами залежно від температури, у подати 80% шихтових матеріалів, це значна результаті якого одержують металеве залізо. кількість; Спосіб безперервної металізації залізорудних значні витрати електроенергії на матеріалів у реакторі (шахтній печі) здійснюють компенсацію ендотермічних реакцій відновлення, шляхом подачі зверху в реактор (шахтну піч) плавлення металу й шлакоутворення. шихти, що містить залізорудні й вуглецевмісні Технічною задачею способу, що заявляється, матеріали, потік дуття направляють знизу вгору. У є вдосконалення способу металізації залізорудних результаті переробки одержують металізовані матеріалів у реакторах (шахтних печах) шляхом окатиші й золу. При високій температурі введення до складу шихти залізорудних подаваного дуття досягають нагріву і плавлення вуглецевмісних матеріалів і подачі окисного металізованих окатишів, а метал і шлаки, що плазмоутворюючого газу - повітря, збагаченого утворюються, видаляють через спеціальні лійки в киснем або технічним киснем і водяною парою, і реакторі (шахтній печі). додаткового відпрацьованого газоподібного Пропонований спосіб був здійснений при продукту металізації (колошникового газу). металізації офлюсованих залізорудних окатишів у Технічним результатом способу, що дослідній камері металізації. Для цього були заявляється, є зниження витрат електроенергії при використані офлюсовані окатиші фракційного використанні низькотемпературної плазми за складу 9-15мм. наступного хімічного складу, рахунок екзотермічних реакцій взаємодії масова частка, %: Fe2O3-61,9; FeO-24,59; SiO2-6,8; компонентів відпрацьованого газоподібного CaO-6,1; MgO-0,5; MnO-0,04; P2O5-0,02; SO3-0,05, продукту металізації (колошникового газу) і а так само коксовий дріб'язок фракційного складу спрощення апаратного оформлення процесу 20-30мм. наступного хімічного складу, масова шляхом суміщення процесів газифікації й частка, %: вуглець, С-86,7; зола - 9,7; волога - 3,2; металізації. летучі речовини - 1,1; сірка - 1,7; Зазначену технічну задачу вирішують наступним чином. 5 28778 6 Спочатку до завантаження шихти камеру on Metallurgy, Annual Conference of Metallurgists/ відновлення розігрівали до температури 1000Quebec City, August 12-22, 1984/ 1200°С. Потім через завантажувальний пристрій 4. B.B. Полтавец. Доменное производство. М., завантажували шихту в кількості 250кг, при Металлургия, 1972. співвідношенні компонентів: офлюсовані окатиші й коксовий дріб'язок 1:0,25. Після заповнення робочого простору камери відновлення шихтою включали плазмотрон, подавали плазмоутворюючий газ (повітря) і потім подавали природний газ. Продукти горіння природного газу мали в середньому наступний склад, % (об.): 8,0-СО2; 16,1-Н2О; 72,2-N2; 3,0-О2. На дослідній установці неможливо здійснити подачу колошникового газу з необхідними параметрами, для цього необхідна установка компресора з відповідним устаткуванням. Природний газ моделював подачу колошникового газу. Розрахунковий склад продуктів горіння колошникового газу близький до продуктів горіння природного газу й має наступний склад, % (об.): СО2-10,55; Н2О-25,40; N2-61,35; О2-2,7. Продукти горіння природного газу, що містять СО2 та Н2О надходили в камеру відновлення при температурі понад 1000°С і вступали в взаємодію з вуглецем коксового дріб'язку. Відповідно до розрахунків процесу газифікації утворювався відновлювальний газ наступного складу, % (об.): CO-34,0; Н2-8; СО2-6; Н2О-4; N2-48, який вступав у взаємодію з окислами заліза окатишів і частково відновлював залізо. У результаті металізації окатиші мали наступний склад, % (мас): Feвсього74,67; Feметалеве-48,91; FeO-33,12; 9; SiO2-9,31; CaO-7,93; MgO-0,66; P2O-0,03; SO3-0,05. Ступінь металізації (або ступінь відновлення по залізу) дорівнює: 48,91 * 100 jмет = = 65% 74,67 Отримано низький ступінь металізації, що пов'язано з низьким вмістом Н2 та СО у відновлювальному газі у зв'язку з наявністю інертного азоту. Тривалість процесу металізації склала 4 години. Процес металізації періодичний, тому що установка не пристосована для безперервного завантаження й вивантаження матеріалу. Одержуваний у процесі металізації колошниковий газ згоряв по виході з труби доспалювання. Частково відновлені (металізовані) залізорудні матеріали можна використовувати для доменної плавки. За даними проф. А.Н. Рама [4], використання в доменній печі залізорудних матеріалів, що містять 40% відновленого заліза, дозволить зменшити витрати 40% відновленого заліза та дозволить зменшити витрати коксу на 21% і підвищити продуктивність печі на 25%. Перелік використаних джерел. 1. С.А. Пчёлкин, A.A. Юртаев. Газовщик шахтной печи металлизации, Μ. Металлургия, 1991. 2. В.Ф. Князев. Безкоксовая металлургия, М. Металлургия, 1972. 3. Bentol I, Herlitz H.G., Santen S.O. Plasma Technology for Direct Reduction // 23-nd Conf. Intern/