Установка для одержання залізовмісного розплаву

1. Установка для одержання залізовмісного розплаву, що включає плавильну піч, яка містить опозитно встановлені в нижній частині стінок плазмотрони, відвідний газохід, розташований нижче установки кришки, льотку для зливу металу й шлаку, реактор попередньої обробки, вузли завантаження й вивантаження, плазмохімічний газогенератор з форсунками для подачі повітря, пари й природного газу, яка відрізняється тим, що плавильна піч через відвідний газохід у загальній вог C2 2 (19) 1 3 Відома установка для одержання розплаву заліза (найближчий аналог), яка включає плавильну піч із джерелами нагрівання, кришку, льотку для зливу металу й шлаку, реактор попереднього відновлення, пов'язаний із плавильною піччю, вузли завантаження й вивантаження, відповідно до винаходу, плавильна піч і реактор попереднього відновлення виконані з вогнетривкою кладкою й мають загальну бічну стінку, при цьому плавильна піч постачена опозитно встановленими плазмотронами, розміщеними в нижній частині бічних стінок, а у верхній частині печі, нижче установки кришки, розташований відвідний газохід, з'єднаний з вертикальним каналом, виконаним у вогнетривкій кладці реактора з боку загальної стінки, а в іншій стінці реактора виконані вертикальні канали, кожний з яких постачений плазмотроном, установленим у торці нижньої частини каналу і являє собою плазмохімічний газогенератор, при цьому в кожному вертикальному каналі встановлені форсунки для подачі повітря, пари й природного газу, а у верхній частині реактора розташована камера змішання потоків відновлювальних газів, вихідних з каналів, обмежена торцевими поверхнями внутрішнього ряду кладки, розташованими із зазором щодо верхньої кришки реактора, причому в нижній частині реактора встановлена колосникова решітка з можливістю нахилу в момент розвантаження металізованої шихти, нижче границі нахилу якої розташований трубопровід відхідного із реактора газу. Плазмотрони постачені патрубками підведення природного газу, повітря (кисню) і води, при цьому у внутрішній порожнині реактора, у верхній і нижній його частині, а також у вертикальних каналах, установлені термопари, причому в реакторі, у камері змішання відновлювальних газів і в трубопроводі відхідного газу установлені патрубки газоаналізатора (Патент України №81867, кл. F27В1/06, опубл. 11.02.2008, бюл. №3). В відомому рішенні відхідний газ надходить у камеру змішання реактора попереднього відновлення в неочищеному вигляді. При цьому в каналі, з'єднаному з відвідним газоходом плавильної печі, здійснюють тільки коректування складу й температури відхідного газу. Розплавлені краплі залізовмісного матеріалу в потоці відхідного газу, що має температуру ~1600°С, піддаються в зазначеному каналі впливу повітря, природного газу й водяної пари й охолоджуються до ~1000°С. Однак як при температурі ~1600°С, так і при температурі ~1000°С, частки залізовмісного матеріалу в міру руху налипають на вогнетривку кладку, що приводить до забивання каналів і виникненню значних труднощів в експлуатації установки. Крім того, утворення шару злиплих часток на поверхні вихідного матеріалу в реакторі попереднього відновлення негативно впливає на газопроникність, якість відновлення й наступне вивантаження обробленого матеріалу. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалення установки для одержання залізовмісного розплаву, у якій шляхом модифікації конструкції плавильної печі ефективно запобігають втраті носіїв металу й закупорці трубопроводів відхідного 87624 4 газу і за рахунок цього забезпечується безперервність одержання металу, максимальне використання потенціалу відхідного газу протягом попередньої обробки вихідного матеріалу й збільшення ККД процесу в цілому. Поставлене завдання вирішується тим, що в установці для одержання залізовмісного розплаву, яка включає плавильну піч, що містить опозитно встановлені в нижній частині стінок плазмотрони, відвідний газохід, розташований нижче установки кришки, льотку для зливу металу й шлаку, реактор попередньої обробки, вузли завантаження й вивантаження, плазмохімічний газогенератор з форсунками для подачі повітря, пари й природного газу, відповідно до винаходу, плавильна піч через відвідний газохід у загальній вогнетривкій стінці з'єднана з нижньою частиною розширювальної камери, постаченою знімною кришкою з герметичним ущільненням і вихідним трубопроводом, розташованим у віддаленій від загальної стінки частини кришки й зв'язаним через плазмохімічний газогенератор з реакторомпопередньої обробки залізовмісного матеріалу, при цьому вертикальний переріз розширювальної камери, паралельний загальній стінці, має U-подібну форму, а вертикальний переріз розширювальної камери, перпендикулярний загальній стінці, має прямокутну форму, причому по центру на дні розширювальної камери встановлена скоба, при цьому нижня кромка відвідного газоходу з боку розширювальної камери міститься вище розрахункового рівня металу, а реактор попередньої обробки використовується як реактор попереднього підігріву або попереднього відновлення залізовмісного матеріалу. Наявність розширювальної камери, що має загальну стінку із плавильною піччю, забезпечує падіння швидкості відхідного газу, який надходить, що приводить до осадження на стінки розширювальної камери крапель розплавленого металу й твердих часток носіїв заліза. Розташування вихідного трубопроводу в знімній кришці на максимальній відстані від відвідного газоходу у загальній стінці збільшує траєкторію руху газового потоку із частками в розширювальній камері. U-подібна форма внутрішньої поверхні розширювальної камери в напрямку руху потоку газу, що надходить, ускладнює й подовжує траєкторію руху, надає потоку газу й часток обертовий рух по спіралі. Відцентрова сила, що розвивається при обертальному русі потоку, відкидає краплі розплавленого металу й тверді частки на внутрішню поверхню розширювальної камери, які надалі опускаються вниз і утворюють шар металевого розплаву на дні камери. Крім того, U-подібна форма розширювальної камери спрощує надалі процес виїмки застиглого металу з розширювальної камери. Спільним ефектом розташування вихідного трубопроводу на максимальній відстані від відвідного газоходу у загальній стінці й U-подібній формі внутрішньої поверхні розширювальної камери в напрямку руху потоку газу, що надходить, є збільшення часу знаходження газового потоку в розширювальній камері, а, отже, максимальне видобу 5 вання носіїв металу з відхідного газу і забезпечення безперервності технологічного процесу. Скоба, встановлена на дні розширювальної камери, призначена для добування застиглого злитка металу, при цьому як кільце скоби, так і нижня кромка відвідного газоходу з боку розширювальної камери повинні перебувати вище розрахункового рівня розплаву металу. Знімна кришка створює можливість вивантаження застиглого металу з розширювальної камери, при цьому герметичне ущільнення забезпечує стабільність протікання процесу. Реактор попередньої обробки залізовмісного матеріалу в міру необхідності й залежно від того, які форсунки плазмохімічного газогенератора задіяні в технологічному процесі, використовується як реактор попереднього підігріву або попереднього відновлення залізовмісного матеріалу. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 представлена схема установки для одержання залізовмісного розплаву; на Фіг.2 - розріз А-А Фіг.1. Установка включає плавильну піч 1 і реактор попередньої обробки 2. Плавильна піч 1 постачена опозитно встановленими в нижній частині бічних стінок плазмотронами З непрямі дії, вузлом завантаження 4 вихідного матеріалу й льоткою 5 для зливу металу й шлаку. Плавильна піч 1 примикає до розширювальної камери 6 і має з нею загальну стінку 7, у якій виконаний відвідний газохід 8, що з'єднує верхню частину плавильної печі 1 з нижньою частиною розширювальної камери 6. Розширювальна камера 6 постачена знімною кришкою 9 з герметичним ущільненням 10. У центральній частині дна розширювальної камери 6 установлена скоба 11. У віддаленій від загальної стінки 7 частини кришки 9 установлений вихідний трубопровід 12, що з'єднує розширювальну камеру 6 із плазмохімічним газогенератором 13, у якому розміщені плазмотрон 14 непрямої дії, форсунки 15 для подачі повітря, форсунки 16 для подачі пари й форсунки 17 для подачі природного газу, призначені для коректування температури й складу газу, що надходить із розширювальної камери 6. Плазмохімічний газогенератор 13 трубопроводом 18 пов'язаний з реактором попередньої обробки 2, постаченим вузлом 19 завантаження вихідного матеріалу й вузлом 20 вивантаження обробленого матеріалу. Установка працює в такий спосіб. Перед початком роботи установки плавильна піч 1 прогрівається до робочих температур у діапазоні 800-1000°С. По досягненні заданої температури плавильна піч 1 завантажується залізорудним матеріалом (котунами), вугіллям і домішками, що флюсують. Паралельно реактор попередньої обробки 2 через вузол завантаження 19 завантажується вихідним залізорудним матеріалом. Здійснюється запуск плазмотронів З плавильні печі 1 і плазмотрона 14 плазмохімічного газогенератора 13. Залізорудний матеріал, що завантажується в плавильну піч 1, може бути або попередньо підігрітим, або попередньо відновленим у реакторі попередньої обробки 2. Залежно від поставленого завдання, якщо буде потреба підігріву вихідного 87624 6 матеріалу в реакторі попередньої обробки 2, у плазмохімічному газогенераторі 13 працюють плазмотрон 14, форсунки 15 для подачі повітря й форсунки 16 для подачі пари. При необхідності використання реактора попередньої обробки 2 у якості реактора попереднього відновлення, у плазмохімічному газогенераторі 13 включаються плазмотрон 14, форсунки 16 для подачі пари й форсунки 17 для подачі природного газу, що забезпечують коригування температури й складу газу, який надходить з розширювальної камери, до значень, що відповідають відновлювальному газу. Контроль температури й складу газу, що надходить у плазмохімічний газогенератор, здійснюється термопарами й газоаналізаторами (не показані). Гази, що утворюються в процесі плавки шихти, приводять до інтенсивного підйому бризів, крапель і струменів у простір над ванною розплаву. Потік газу, що відходить із верхньої області плавильної печі 1, попадає через відвідний газохід 8 у нижню частину розширювальної камери 6, при цьому швидкість потоку падає. Краплі й бризи залізовмісного матеріалу, рухаючись у газовому потоці по спіралеподібній траєкторії до протилежного кінця камери, під дією відцентрової сили осідають на Uподібні стінки розширювальної камери. Установка сконструйована з урахуванням накопичення на дні розширювальної камери шару розплаву металу, видобутого з відхідного газу у процесі проведення декількох плавок. У міру опускання шихти в плавильній печі, роблять її періодичне дозавантаження. Очищений від твердих часток і крапель розплаву газ надходить у плазмохімічний газогенератор 13, у якому відбувається його підготовка для подальшого здійснення попереднього підігріву або попереднього відновлення залізовмісного матеріалу в реакторі попередньої обробки 2. По завершенні процесу плавки розкривають льотку 5 плавильної печі 1, зливають метал і шлак, через вузол 20 реактора попередньої обробки вивантажують оброблений відповідно до технологічного завдання залізовмісний матеріал. Відкривають кришку 9 розширювальної камери 6 і за допомогою скоби 11 витягають утворений на дні шар металу. Описана конструкція випробувана на дослідному зразку установки. Протягом одного циклу плавки завантаження печі становить 1,3т окатишів, а реактора попередньої обробки - 1,3т. У плавильній печі встановлені два плазмотрони споживаною потужністю по 0,5МВт кожний, а в плазмохімічному газогенераторі один плазмотрон потужністю 0,3МВт. Після проведення 4 циклів плавок з розширювальної камери було видобуто 700кг металу. Пропонована установка підвищує технологічну й економічну ефективність процесу одержання металу й використання потенціалу відхідного газу без залучення спеціальних пристроїв і використання додаткових енергетичних витрат, забезпечує результативне добування металовмісного матеріалу з відхідного газу, запобігає закупорці транспортних газоходів, підвищує безперервність експлуатації устаткування. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 87624 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601