Спосіб одержання губчастого заліза

Спосіб одержання губчастого заліза в шахтній печі із шматкового залізорудного матеріалу відновленням його газоподібним відновником, який відрізняється тим, що як газоподібний відновник використовують продукти парокисневої конверсії подрібненого вугілля, які одержано в зонах циркуляції шахтної печі, створених при попередній подачі в нижню частину шахтної печі паро-киснево-газової суміші із швидкістю 750-1000м/с залізорудний кускуватий матеріал завантажують у піч, а в нижню її частину подають нагрітий до температури 1100-1200°С відновний газ, який одержують методом кисневої конверсії вуглеводневого газу в розташованому біля печі газокисневому пальнику Для підвищення хімічної активності відновного газу газокисневий пальник налагоджують на режим, який забезпечує вміст дрібнодисперсного сажистого вуглецю в газі в КІЛЬКОСТІ 2-10г/нм Відновний газ подають у робочий простір печі крізь спеціальні пристрої для входу газу кількома сбігающимися струминами зі ШВІДКІСТЮ витікання 250-750м/сек При цьому в місцях входу газу в піч утворюються зони циркуляції, в яких завдяки великій кінетичній енергії струминів, шматки матеріалу знаходяться у завислому шарі Зони циркуляції дозволяють рівномірно розподіляти газ по перерізу печі та знижати теплову напругу в місяцях входу в піч газу з високою температурою, завдяки значним в порівнянні з плотним шаром збільшенням теплосприймайльноі поверхні шматків матеріалу, які рухаються в зоні циркуляції Рівномірний розподіл газу по перерізу агрегата скорочує витрати відновного газу та підвищує видатність печі Режим вуглецю підтримують підводом 10-15% загальних витрат природного газу крізь сопла, розташовані під основними пристроями для підвода конвертованого газу Губчасте залізо охолоджують газом циркуляції, який подають-у нижню частину печі У відомому способі необхідною умовою його здійснення є присутність природного газу як проміжного агента, який забезпечує одержання конвертова О 00 ю 51824 ного газу, що використовують для відновлення окисів заліза Використання в цьому способі природного газу робить його непридатним для використання в тих областях, де природного газу нема Крім цього, природний газ дорогий, у зв'язку з чим доцільно використовувати більш дешеве паливо, наприклад вугілля В основі винаходу стоїть завдання розробки способу одержання губчастого заліза, в якому в разі заміни джерела одержання відновного газу на вугілля, забезпечується зниження у відновному газі частки водню, при цьому знижується енергоємкість відновних процесів, а також ціна одержаного губчастого заліза Поставлене завдання вирішено таким чином, що в способі одержання губчастого заліза в шахтній печі з кускуватого залізорудного матеріала під час відновлення його газоподібним відновником, згідно з винаходом, в якості газоподібного відновника використовують продукти парокисневої конверсії подрібленого вугілля, який одержують в зонах циркуляції шахтної печі, створених методом попередньої подачі у нижню частину шахтної печі парокисневоазотної газової суміші зі швидкістю 750-ЮООм/сек Спалювання вугілля супроводжується появою областей високих температур, неприйнятних для нормального протікання процесів відновлення тому, що при цьому розм'якшується, а потім зварюється оброблюваний залізорудний матеріал Для зниження температурного рівня в зонах горіння разом з окислювачем - повітрям або повітрям, насиченим киснем, подають водяний пар, який конвертуючись з вуглецем палива, з одного боку, знижує температуру в зоні горіння, а з другого - підвищує вихід відновних газів Робота з вугіллям підвищує частку окису вуглецю до 60-70% по об'єму в продуктах конверсії, що в порівнянні з прототипом, в якому використовують газ при наявності окису вуглецю до 30%, дозволяє ефективно використовувати конвертований газ в низькотемпературній зоні відновлення На кресленні (див Фіг) показана схема, яка пояснює пропонований спосіб Спосіб здійснюють в пристрої, який містить піч 1, завантажувальний пристрій 2, фурменні прибори З, розвантажувальний пристрій 4, а також пристрій для подачі вугілля в зони циркуляції 5 Залізорудний кускуватий матеріал завантажують у піч 1 крізь завантажувальний пристрій 2 В нижню частину печі подають крізь фурми 3 зі швидкістю 750-1000м/с парокисневоазотну суміш для утворення в прифурменних ділянках печі зон циркуляції В зони циркуляції подають подріблене вугілля При згорянні в зонах циркуляції вугілля конвертується з вологою та киснем в суміш водню та окису вуглецю, які піднімаючись по шахті догори, відновлюють окиси заліза Відновлений матеріал розвантажують з печі розвантажувальним пристроєм 4 Процес відновлення кускуватих залізорудних матеріалів у шахтній печі можна також здійснювати в разі забезпечення зон циркуляції продуктами конверсії вугілля, які одержують поза пічним простором Приклад 1 (на прототип) Залізорудний матеріал завантажують у піч, а в нижню частину печі подають відновний газ, який одержують методом кисневої конверсії, що здійснюється у газокисневому пальнику, розміщеному поза пічним простором Конверсія природного газу з киснем здійснюється при температурі біля 1400, яка не прийнятна для безпосереднього використання у процесах відновлення кисневого матеріалу У зв'язку з цим температуру конвертованих газів знижують до 1100-1200°С методом подачі з зовнішнього джерела холодного газу з великим відновним потенціалом При таких температурах і швидкостях витоку в піч відновних газів (600м/сек) відновлення здійснюється без зварювання метала Губчасте залізо безперервно розвантажують із печі Приклад 2 (пропонований спосіб) У пропонованому способі залізорудний матеріал завантажують у піч, а в нижню частину печі подають відновний газ, який одержано методом парокисневої конверсії вугілля, що здійснюється в зонах циркуляції безпосередньо в робочому об'ємі печі Температуру конверсії регулюють співвідношенням вуглецькисень-пар Збагачену киснем паро-киснево-газову суміш подають у піч із швидкістю 750м/сек Відновлений матеріал розвантажують з печі безперервно Результати експериментів подані в таблиці Приклад 3 Як у прикладі 2, але швидкість вдування паро-киснево-газової суміші - 1000м/с При цій швидкості об'єм зон циркуляції збільшується, що сприяє збільшенню часу перебування в зонах вугільних часток та ПОВНІШІЙ їх конверсії Приклад 4 Як у прикладі 2, але швидкість вдування паро-киснево-газової суміші - 1100м/с При цій швидкості відбувається захлопування зон циркуляції, утворюються развинені конуси розпушування, крізь які газові пузирі викидують у систему очистки, а рух матеріала набуває поршневого характеру Піч перестає працювати у нормальному режимі Таблиця Порівняльні результати досліджень способів прототипа та пропонованого № п/п Метод конверсії 1 Газокиснева конверсія газу (прототип) 2 3 4 Парокиснева конверсія вугілля (пропонований спосіб) -"-" Швидкість вду- Температура відноввання газу, м/с лення газу, °С 600 1100-1200 750 1100-1200 1000 1100 -"-" Одержаний ефект В центрі печі утворюється стовг нерухомого матеріалу Оброблено 100% матеріалу, поданого в піч -"Зникають зони циркуляції 51824 Як видно з таблиці, пропонований спосіб відрізняється від прототипа методом конверсії та швидкістю вдування в піч газів В прототипі газова фаза в печі насичена воднем, в той час, як в пропонованому способі - збитковим компонентом є окис вуглецю Така зміна складу газової фази віддає перевагу пропонованому способі, тому що відновлення окисом вуглецю енергетично більш вигідно Більш ВИ СОКІ ШВИДКОСТІ вдування газів у пропонованому спо собі дозволяють підвищувати довжину зон циркуляції, що в свою чергу, покращує роботу печі, вирівнюючи концентрації газу по її перерізу Але при швидкості вдування газової суміші більш ніж 1000м/с зникають зони циркуляції, а при швидкості, нижче 750м/с - в центрі печі утворюється стовп нерухомого матеріалу ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71