Спосіб одержання залізовмісного матеріалу прямим відновленням

Спосіб одержання залізовмісного матеріалу прямим відновленням, який включає рух зернистого матеріалу, що містить оксиди заліза, і зустрічно циркулюючого відновлювального газу в інтервалі температур 850-1000 °С у реакторі твердофазного відновлення, причому вказаний газ складається з водню й монооксиду вуглецю, який одержують нагрівом й перетворенням вуглеводнів за допомогою окислювачів в об'ємі газогенератора шляхом впливу на них плазмовими струменями, відновлення зернистого матеріалу до залізовмісного матеріалу, відвід із зони відновлення відпрацьованого відновлювального газу, вивантаження відновленого залізовмісного матеріалу з реактора C2 2 (19) 1 3 холодильнику без наступної утилізації отриманої теплової енергії знижує ккд установки. Найбільш близьким по технічній сутності й результату, що досягається (найближчий аналог), прийнятий спосіб одержання заліза прямим відновленням, який включає рух зернистого матеріалу, що містить оксиди заліза, і зустрічно циркулюючого відновлювального газу в інтервалі температур 850-1000°С, що складається з водню й монооксиду вуглецю, і отриманого за рахунок нагрівання й перетворення вуглеводнів за допомогою окислювачів, відновлення матеріалу до заліза, відвід із зони відновлення відпрацьованого відновлювального газу, змішування відпрацьованого газу з природним газом і з водою, вивантаження відновленого заліза з реактора при температурі більше 500°С, брикетування отриманого матеріалу й наступне охолодження до 100°С, який відрізняється тим, що нагрівання й перетворення вуглеводнів окислювачами роблять в обсязі газогенератора шляхом впливу на них плазмовими струменями, при цьому формують основний замкнутий циркуляційний потік відпрацьованих відхідних газів з верхньої частини реактора в нижню через газогенератор, відбирають частину основного потоку із цього контуру, очищають його, піднімають тиск до необхідного для роботи плазмотронів в зоні конвертування в газогенераторі, при цьому відібрану частину основного потоку відхідних газів пропускають через плазмові струмені й нагрівають до температури ~3000°С, змішують із основним потоком і перед входом їх у реактор впорскують у потік природний газ і воду й знижують температуру до 9001000°С, а тиск у реакторі регулюють шляхом керування витратою відхідних газів за допомогою, наприклад клапана (Патент Росії №2285047, кл. С21В13/02, опубл. 10.10.2006, бюл. №28). Відоме технічне рішення має потребу в удосконаленні з метою реалізації прийомів, спрямованих на підвищення ккд процесу, скорочення енерговитрат і поліпшення якості цільового продукту. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалення способу одержання залізовмісного матеріалу прямим відновленням шляхом видалення з техпроцесу на етапі випалу котунів стадій рекуперації й охолодження, компенсації часткової втрати теплоносія відхідним з реактора твердофазного відновлення газом, інтенсифікації відновлювальних реакцій, і за рахунок цього скоротити енерговитрати, підвищити ккд процесу і якість кінцевого продукту. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі одержання залізовмісного матеріалу прямим відновленням, який включає рух зернистого матеріалу у реакторі твердофазного відновлення, що вміщує оксиди заліза, і зустрічно циркулюючого відновлювального газу в інтервалі температур 850-1000°С, який складається з водню й монооксиду вуглецю, і отриманого за рахунок нагріву й перетворення вуглеводнів за допомогою окислювачів в об'ємі газогенератора шляхом впливу на них плазмовими струменями, відновлення матеріалу до заліза, відвід із зони відновлення відпрацьованого відновлювального газу, вивантаження 90788 4 відновленого заліза з реактора при температурі більше 500°С, брикетування отриманого матеріалу й наступне охолодження до 100°С, згідно винаходу, у якості зернистого матеріалу, що містить оксиди заліза, використовують гарячі котуни, відібрані з конвеєрної випалювальної машини після стадії випалу і які пройшли фазу гарячого грохочення, при цьому потік відхідного газу з реактора очищають у системі пилоочищення і по черзі пропускають через два каупери, одну частину охолодженого після каупера потоку відхідного газу направляють на пальникові пристрої конвеєрної випалювальної машини, другу частину - на утилізацію для одержання електроенергії, як окислювач для нагріву й перетворення вуглеводнів з одержанням відновлювального газу використовують кисневмісний газ, який нагрівають по черзі у згаданих кауперах і направляють у форсунки плазмового газогенератора, відновлені котуни безперервно вивантажують і направляють або на грохочення з подальшим одержанням залізовмісного розплаву в електродуговій печі, або на установку брикетування, при цьому відсів після грохочення періодично подають на установку брикетування. Поставлений технічний результат реалізується за рахунок зміни технологічної схеми одержання випалених котунів, з техпроцесу виключені стадії рекуперації й охолодження, які настають за стадією випалу, що з однієї сторони скорочує витрату енергоносіїв при експлуатації випалювальної машини, а з іншого боку - збільшує ккд процесу відновлення котунів, що надходять у реактор твердофазного відновлення (РВТФ) з температурою ~1000°С, що підвищує фізико-хімічні реакції відновлення, а також знижує витрату енергоносіїв і час відновлення. За традиційною технологією сирі котуни із фракцією крупністю 15-30мм подаються на випалювальну машину, де вони послідовно проходять зони сушіння, попереднього підігріву, випалу, рекуперації й охолодження. У процесі випалу з котунів віддаляються шкідливі домішки, зокрема сірка, і досягається необхідна міцність. З огляду на той фактор, що етапи рекуперації й охолодження не впливають на якість котунів, які надходять після випалу, з метою досягнення переваг з погляду економії енергії й підвищення продуктивності процесу виробництва металізованих котунів, або для виробництва залізовмісного матеріалу, отриманого шляхом гарячого брикетування, котуни після етапу випалу вивантажують із випалювальної машини при високих температурах ~1000°С, направляють на грохочення і фракцію крупністю 15-30мм по транспортному конвеєру завантажують у РВТФ. Удосконалювання системи газопотоків випалювальної машини полягає в зниженні витрати природного газу, використовуваного за традиційною технологією, шляхом часткової заміни його на відхідний у процесі твердофазного відновлення газ, що пройшов через систему пилоочищення й пристрій регенерації тепла. Раціональне використання високого теплового потенціалу відхідного із РВТФ газу в якості тепло 5 носія в апаратах для підігріву кисневмісного газу, підвищує ккд процесу. Інтенсифікація процесу одержання відновлювального газу досягається за рахунок нагрівання в кауперах, попередньо розігрітих відхідним газом, кисневмісного газу, який направляють на форсунки плазмового газогенератора, як окислювач для вироблення відновлювального газу. Беручи до уваги, що в процесі завантаження котунів у РВТФ у результаті ударних впливів утворюється пил і дрібняк, виникає необхідність здійснювати розділення відновленого матеріалу для одержання однорідного і якісного продукту із заданими показниками перед його подачею в електродугову піч (ЕДП). Із цією метою котуни, що вивантажують безупинно із РВТФ, піддають гарячому грохоченню. Надрешітний продукт із фракцією крупністю 15-30мм направляють в ЕДП, а підрешітний матеріал надходить у накопичувальний бункер, і, у міру заповнення накопичувального бункера, періодично направляється на установку брикетування. Відновлені металізовані котуни завантажують гарячими в електродугову піч, і енергія, необхідна для наступного нагрівання й плавлення значно нижче, ніж енергія, необхідна для роботи ЕДП у звичайному режимі на охолоджених котунах. Технологічний маршрут вивантаження металізованих котунів у першу чергу спрямований на наступне використання їх з метою виплавки сталі в електродуговій печі. Установка брикетування може працювати у двох режимах: або на відсіві гарячих металізованих котунів у випадку експлуатації ЕДП, або безпосередньо на гарячих металізованих котунах у випадку ремонту ЕДП. Заявлений спосіб здійснюється наступним чином. Металізацію котунів здійснюють у реакторі твердофазного відновлення шахтного типу. Сирі котуни проходять термообробку в технологічних зонах сушіння, підігріву й випалу випалювальної конвеєрної машини. Випалені котуни при температурі до 1000°С вивантажують із випалювальної машини й направляють на пристрій грохочення. Гарячі котуни заданої фракції завантажують у РВТФ. Металізацію котунів здійснюють газоподібним відновником. Основними компонентами газоподібного відновника є оксид вуглецю CO і водень Н2, які одержують шляхом конверсії природного газу в плазмовому газогенераторі. Передбачено дві технологічні схеми вивантаження з реактора металізованої залізорудної сировини. Основна технологічна схема включає герметичне грохочення котунів і транспортування основної фракції котунів у гарячому вигляді пневмопотоком в електродугову піч для виплавляння сталі. При цьому відсів надходить у накопичувальний бункер і в міру його заповнення періодично направляється на установку брикетування. У випадку зупинення ЕДП із метою проведення профілактичного або іншого ремонту, металізовані котуни надходять безпосередньо на установку брикетування для одержання гарячебрикетованого заліза. 90788 6 Значний тепловий потенціал потоку відхідного із РВТФ газу реалізується в регенеративних підігрівниках газу - кауперах, що працюють у циклічному режимі. Відпрацьований газ, який відводиться із верхньої частини РВТФ, пропускають через систему пилоочищення й підводять у нижню частину одного із двох кауперів. Високотемпературний відхідний газ, піднімаючись нагору, нагріває цегельну насадку каупера. При досягненні заданої температури нагрівання насадки першого каупера, подачу відхідного газу перемикають на другий каупер, а через перший каупер пропускають кисневмісний газ і в нагрітому стані направляють на форсунки плазмового газогенератора. Задана температура нагрівання насадки підтримується шляхом періодичного перемикання потоків відхідного і кисневмісного газу. Зниження питомої витрати палива в процесі випалу котунів досягається також за рахунок використання у якості енергоносіїв відхідних із РВТФ газів, підданих охолодженню в кауперах. Тому що обсяг відхідного із РВТФ газу перевищує фактичні обсяги можливого використання газу одержуваного складу в пальникових пристроях випалювальної машини, то частину потоку відхідного газу направляють на утилізацію з метою вироблення електроенергії. Приклад конкретного виконання. Технологічна схема одержання заліза прямого відновлення включає конвеєрну випалювальну машину ОК-108 продуктивністю 90-110т/г і реактор твердофазного відновлення РВТФ продуктивністю 39т металізованих котунів у годину. Вихідну залізорудну сировину у вигляді сирих котунів фракцією 15-30мм із загальним вмістом заліза FeЗАГ=63% піддають термообробці в технологічних зонах сушіння, підігріву й випалу випалювальної машини ОК-108. Випалені котуни при температурі ~1000°С піддають гарячому грохоченню й подають у РВТФ. Підготовлений у плазмохімічному газогенераторі відновлювальний газ, що має склад, % об.: СО=30, Н2=60, СО2