Спосіб прямого одержання рідкого металу

Способ прямого получения жидкого металла, включающий сжигание твердого топлива, металлизацию шихтовых материалов, их восстановление и непрерывное плавление, отличающийся тем, что процессы металлизации шихтовых материалов, восстановления и плавления проводят непрерывно в одной шахтной печи, при этом в качестве шихтовых материалов используют тонкоизмельченные концентраты, некоксующиеся угли и железосодержащие отходы металлургического производства, металлизацию проводят при температуре на 200-300°С ниже температуры плавления, а в зоне плавлении поддерживают температуру иа 200-300°С выше температуры плавления продуктов восстановления. Изобретение относится к области черной металлургии, к процессам прямого получения жидкого металла в шахтной печи и может быть использовано при выплавке меди, никеля и свинца. Наиболее близким является процесс "КОРЕКС", разработанный совместно фирмами "ФЕСТ АЛЬПИНЕ ИНДУСТРИАНЛАГЕНБАУ Гез. м. бх" Линц и ДОЙЧЕ ФЕСТ АЛЬПИНЕ ИНДУСТРИАНЛАГЕНБАУ Гез. м. бх Дюссельдорф. Процесс получения жидких (шлак/металл) продуктов осуществляется следующим образом. Кусковой уголь, посредством системы загрузки угля подают в высокотемпературный реактор, где он разлагается и коксуется. Окись углерода, полученную в реакторе используют для предварительного восстановления железа из кусковых материалов (агломерат, окатыши и кусковая руда) в шахтной печи, установленной над реактором Затем металлизированный материал загружают в реактор для окончательного восстановления железа и его плавления с последующим выпуском жидких продуктов через летку. Недостатком способа является то, что процессы восстановления и плавления разделены на два технологических процесса: восстановление железа из руды в шахтной печи и получение газа-восстановителя и плавление губчатого железа в плавильном С > з 21273 реакторе. Следующим недостатком является применение в качестве исходного сырья кусковой руды, агломерата и окатышей, освобожденных от мелочи. В основу изобретения поставлена зада- 5 •ча усовершенствовать способ прямого получения жидкого металла таким образом, чтобы снизить его энерго- и материалоемкость, повысить интенсивность процесса восстановления, и получить новый техниче- 10 ский результат, который заключается в повышении эффективности процесса. Это достигается тем, что в способе прямого получения жидкого металла, включающем сжигание твердого топлива, металлизацию 15 шихтовых материалов и непрерывное плавление металлизированного продукта, процессы металлизации, восстановления и плавления проводят непрерывно в одной шахтной печи, при этом в качестве шихтовых материалов 20 используют тонкоизмельченные концентраты, некоксующиеся угли и железосодержащие отходы металлургического производства, которые спекают при температуре на 200-300°С ниже температуры их плавления, а в зоне 25 плавления поддерживают температуру на 200-300°С выше температуры плавления продуктов восстановления. Выбранный интервал температур процесса спекания объясняется тем, что при 30 спекании агломерационной шихты ниже указанного интервала образуется агломерат низкой механической прочности, но с высокой пористостью и его дальнейшее опускание сопровождается разрушением столба 35 аглоспека и выносом мелкодисперсных материалов. При спекании шихты выше температуры плавления происходит переоплавление мелкодисперсных материалов, что приводит к понижению пористости и газопроницаемости 40 столба аглоспека, в результате чего ухудшаются газодинамические условия для отвода агломерационных и горновых восстановительных газов. Перегрев продуктов восстановления необходим для обеспечения 45 жидкотекучести и выпуска продуктов плавки. Совмещение процесса агломерации с процессами восстановления и плавления, которые осуществляют в одном устройстве 50 исключает в способе необходимость коксового и агломерационного производств, что делает процесс менее энерго- и материалов емким и повышает его эффективность. Способ реализуют по схеме 1. 55 Шихту, состоящую из концентратов глубокого обогащения, железосодержащих от ходов металлургического производства, к которой добавляют 5% известняка, мелкого некоксующегося угля, в количестве, обеспечивающим приход 20-35 % углерода, смешивают, увлажняют и окомковывают в грануляторе 1 и загружают в шахтную печь 2. Затем поверхность шихты в верхней части шахты в зоне 2а обрабатывают дымовыми газами с коэффициентом избытка воздуха се-1 при температуре 1200-1300°С. В результате чего происходит развитие эндотермических реакций СОг+С и НгСНС, а продукты реакций взаимодействуют с оксидами железа по схеме FeO+CO=FeMeT+CO2, что обеспечивает образование пористого частично восстановленного аглоспека в зоне 2 б. В результате окислительно-восстановительных процессов в спекаемом слое снижается температура до 900-1100°С, п р и которой все вещество агломерата превращается в пористое газопроницаемое состояние. По мере плавления низа агломерационного спека, его столб опускается, при этом уровень поверхности шихты для зажигания под силой тяжести поддерживается за счет поступления свежей порции шихты и процесс продолжается. В зоне 2 в аглоспек, нагретый до высокой температуры, опускаетсяг по шахте вниз, взаимодействует с горячим потоком восстановительных газов, обладающих высоким восстановительным потенциалом. В результате такого взаимодействия резко увеличивается скорость и полнота восстановления и плавления железорудных материалов, а, следовательно и эффективность восстановительной плавки. За счет интенсивного восстановления время пребывания материала в шахте печи сокращается, что позволяет снизить материалоемкость процесса за счет уменьшения высоты шахты печи на 20-30%. Восстановленный до состояния губчатого железа агломерат, опускается в зону высоких температур 2 г, плавится, а жидкие продукты плавки (чугун и шлак) удаляются по леткам 3 и 4. Использованный восстановительный газ и газ, образовавшийся в процессе агломерации удаляется из печи по газопроводу 5 для охлаждения, очистки от пыли и вторичного использования. Таким образом, предлагаемый способ получения жидкого металла является менее энерго- и материалоемким, так как в нем исключается необходимость производить каменноугольный кокс (коксовое производство) и окускованные материалы - агломерат и окатыши. 21273 том ^ Концентрат^ І 0 температура 0-9O*C і і Іі а гори -»• зона 5 агломерации в зона f оосстанооt лвнид ішак - /soo*c Упорядник Замовлення 4426 зона пмйімний Техред М.Келемеш Коректор * О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл„ 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101