Шахтна піч для безкоксового отримання металу

Изобретение с гносится к чернзй металлургии, а именно к устройствам длч бескоксового получения металла в шахті ых печах. Цель изобретения - повышение эффективности процесса п.іавки за счег повышения равномерности хода печи и увеличения использования энергии горячих газов путем подачи их вглубь столба материалов в горне. Шахтная печь для бескоксового получе ния металла содержит соединенные через горловину 2 шахту 1 и горн 3. снабженный металлоприемником, вво :ами 7 и выводами 8 горячих газов и имеющий своддвую 6 ** цилиндрическую 4 части. Сводовая часть горна образует свободный объем относительно усеченного конуса с углом раскрытия 90 - 140 ff и малым основанием, совпадающим с низом горловины. Кроме того, между сводовой и цилиндрической астями горна выполнена средняя часть 5 в виде усеченного конуса с углом раскрытия 90 - 140°, малсе основание которого соединено со сводовой, большое - с цилиндрической частями, причем вводы горячего газа выполнены в средней, зыводы - в сводовой частях горна, а в местах соединения сводовой и средней частей подсоединены вводы 9 холодного газа. Отношение диаметра горна на уровне авода горячих газов к его высоте от этого уровня равно 2,3 - 6,5. 2 ил. с ON 2 Os V^ 1694654 Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам для бескоксового получения металла в шахтных печах. Цель изобретения - повышение эффективности процесса плавки за счет повышения равномерности хода печи и увеличения использования энергии горячих газов путем подачи их вглубь столба материалов в горне. На фиг.1 представлена схема шахтной печи; на фиг.2 - схема геометрических соотношений горна. Шахтная печь содержит шахту 1 с горловиной 2 в нижней части, соединяющей ее с горном 3. Горн 3 включает в себя цилиндрическую 4, коническую 5 и сводовую о части. Вводы 7 горячего восстановительного газа (ГВГ) расположены в конической части 5, а выводы 8 - в сводовой 6. Ввод 9 холодного восстановительного газа (ХВГ) расположен в местах соединения конической 5 и сводовой 6 частей. Угол наклона к горизонту боковой поверхности усеченного конуса, проведенного через низ горловины (малое основание) и сечение горна на горизонте ввода ГВГ (большое основание), должен составлять 20 - 45° для разных шахтных условий. Условия, необходимые для минимизации диаметра горна на уровне ввода горячих газов, поясняются схемой на фиг.2, где обозначено; d - диаметр горловины, м; D-диаметр горна на уровне ввода горячих газов (ГГ), м; Н - высота горна от этого уровня, м; а- угол наклона к горизонту боковой поверхности усеченного конуса, проведенного через низ горловины (малое основание) и сечение горна на уровне ввода горячих газов (большое основание), град. Геометрические соотношения: 2Н .._.. D ^ d + 2 „ ИЛИ тт Н хда хда Н Для минимизации D требуется иметь минимальный диаметр горловины d, наименьшую высоту Н и наибольший угол а . Однако угол а не должен превышать угла естественного откоса материалов, который по экспериментальным данным для шихтовых материалов доменной плавки составляет 20 - 45° (4,5) Высота Н не может быть меньше 1 м (ближе к 2 м), ТЙК как газопровод для отвода горячих газов должен иметь внутренний диаметр не менее 850 мм по условиям футеровки, а для пропуска требуемого количества газов - больше (до 3 м). Диаметр горловины d должен удовлетворять условию свободного истечения твердых материалов с размером кусков do = 10 80 мм Для этого необходимо, чтобы d/do >4 - 5 (5). При наличии противодавления газов указанная величина должна быть в несколько раз больше. Таким образом, диаметр 5 горловиныне должен быть меньше 1 м, а для агрегатов большего объема - до 2 м. Тогда отношение тт для разных объемов печей составит 0,3 - 1,0. Для разных шихтовых Ю материалов а = 2 0 - 4 5 ° , хда =0,36-1,0. На основе указанных эмпирических соотношений величина-о составляет (0,3-1,0) + 15 20 25 30 35 40 45 50 55 + (5,5 - 2,0) или D/H = 2,3 - 6,5. Минимизация диаметра горна при заданных свойствах шихтовых материалов позволяет достичь большей равномерности работы газов, вводимых с периферии, по его сечению, а также позволяет повысить эффективность процесса при перестройке доменной печи в печь бескоксового получения материала за счет более полного использования объема, так как материалы непрерывно заполняют весь объем шахты и горна. В известных печах бескоксового получения металла часть объема агрегата используется для перегрузки материалов из зоны твердофазного состояния в зону плавления. Шахтная печь работает следующим образом. В шахту 1 загружают железорудные материалы, которые при гравитационном движении в противотоке восстановительного газа нагреваются и восстанавливаются, а затем через горловину 2 движутся в горн,где располагаются в виде насыпной массы. В сводовой части 6 горна материалы догревэются и довосстэнавливаются до 7 0 80% восстановительным газом с температурой 800 - 1100оС, а в конической части 5 размягчаются, плавятся и полностью довосстанавливаются, переходя в шлак и металл, накапливаемые в цилиндрической части, из которой периодически выпускается шлак и периодически или непрерывно металл. ГВГ поступает через расположенные по окружности горна фурмы 7, над которыми находятся фурмы 9 для ввода ХВГ, расположенные на стыке конической и сводовой частей. Отвод 8 смешанного газа с температурой 800 - 1100°С производится из сводовой части горна в кольцевой коллектор 10, откуда он вдувается через фурмы 11 в шахту. Оставшаяся часть газа передается на другие нужды. За счет оптимизации параметров горна и сближения очагов интенсивного тепло- и массообмена по диаметру горна улучшается 1694654 равномерность процессов по его сечению и снижается расход тепла. Это позволяет увеличить производительность процесса в 1,5 раза по сравнению с доменной плавкой и получить экономию топлива 100 кг/т металла. номерности хода печи и увеличения использования энергии горячих газов, печь снабжена средствами ввода холодного газа, а между сводовой и цилиндрической частями горна выполнена средняя часть в виде усеченного конуса с углом раскрытия 9 0 - 140°, малое основание которого соедиФормула изобретения нено со сводовой, а большое - с цилиндриШахтная печь для бескоксоеого полческой частями, причем средства ввода учения металла, содержащая соединенные 10 горячего газа выполнены в средней, средстчерез горловину шахту и горн с металлоприва вывода - в сводовой частях горна, а средемником, средствами ввода и вывода горяства ввода холодного газа - в местах чих газов, имеющий сводовую и соединения сводовой и средней частей, при цилиндрическую части, о т л и ч а ю щ а я с я этом отношение диаметра горна на уровне тем, что, с целью повышения эффективно- 15 ввода горячих газов к его высоте от этого сти процесса плавки за счет повышения равуров.ня равно 2,3 - 6,5. d Низ горлоВины \ ОсноВание сВодаВой часті/ \ v^ v^>