Спосіб отримання рідкого металу і установка для здійснення цього способу

1 Спосіб отримання рідкого металу, зокрема чавуну або рідких напівфабрикатів сталі із завантажувальних речовин, що складаються з руди, зокрема залізняку і з флюсів, в якому руду безпосередньо відновлюють в губчастий метал як мінімум в одній зоні відновлення (5, 7, 8), губчастий метал плавлять разом з флюсами в плавильногазифікаційній зоні (11) при подачі носив вуглецю і кисневмісного газу, з утворенням CO і ЬЬ-вмісного відновного газу, який подають в зону відновлення (5, 7, 8), де він вступає в реакцію і потім виводиться, при цьому шлакоутворюючі флюси кальцинують за допомогою відновного газу в зоні кальцинування (26і), яка відділена від зони відновлення (5, 7, 8) і плавильно-газифікаційної зони (11), який відрізняється тим, що зона кальцинування (26і) розміщена в технологічному ланцюжку паралельно зоні відновлення (5, 7, 8) відносно руху сировини, і кальциновані флюси подають безпосередньо в плавильно-газифікаційний апарат (10) 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що зона кальцинування (26і) розміщена в технологічному ланцюжку паралельно зоні відновлення (5, 7, 8) відносно руху відновного газу 3 Спосіб за п 2, який відрізняється тим, що відновний газ після відведення з плавильногазифікаційної зони (11) очищають і охолоджують, і потім частину відновного газу подають в зону відновлення (5, 7, 8), а частину подають в зону кальцинування (26і) 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що відновний газ, що виходить із зони кальцинування (26і), домішують до відновного газу, що виходить із зони відновлення (7) 5 Спосіб за п 3 або 4, який відрізняється тим, що відновний газ, що виходить із зони кальцинування (26і), використовують для попереднього підігрівання і/або часткового відновлення руди в зоні попереднього відновлення (5) 6 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що зона кальцинування (26і) розміщена в технологічному ланцюжку послідовно після зони відновлення (5, 7, 8) відносно руху відновного газу, так що відновний газ проходить спочатку через зону відновлення (5, 7, 8), а потім через зону кальцинування (26і) 7 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що в зону кальцинування (26і) подають кисневмісний газ і частину відновного газу спалюють 8 Установка для здійснення способу за будь-яким з пп 1-7, що включає як мінімум один відновний реактор (1, 2, 3), в який в одному напрямі через транспортувальний трубопровід (6) вводять руду, а в протилежному напрямі через живильний трубопровід відновного газу (12) вводять відновний газ та плавильно-газифікаційний апарат (10), в який входить транспортувальний трубопровід (9) для введення продукту відновлення з відновного реактора (3), і який оснащений живильними трубопроводами (17, 16) для кисневмісних газів і носив вуглецю, а також відведенням (18) для рідкого металу і шлаку і живильним трубопроводом відновного газу (12), що відкривається у відновний реактор (3) для подачі в нього відновного газу, що виробляється в плавильно-газифікаційному апараті (10), яка відрізняється тим, що кальцинатор (26) розміщений в технологічному ланцюжку паралельно відновному реактору (1, 2, 3) відносно руху твердих речовин, причому кальцинатор (26) з'єднаний за течією з плавильно-газифікаційним апаратом (10) через живильний трубопровід (33), що подає в плавильно-газифікаційний апарат (10) кальциновані речовини 9 Установка за п 8, яка відрізняється тим, що з живильного трубопроводу відновного газу (12), який веде до відновного реактора (3), виходить боковий трубопровід (29), що йде в кальцинатор (26) 10 Установка за п 9, яка відрізняється тим, що в живильному трубопроводі відновного газу (12) є засоби газового очищення (19), і що боковий тру О 00 о 44908 бопровід (29) виходить з живильного трубопроводу відновного газу в точці, розташованій після засобів газового очищення (19) 11 Установка за п 9 або 10, яка відрізняється тим, що кальцинатор (26) з'єднаний за течією з реактором попереднього підігрівання (5) для руди через трубопровід відпрацьованого газу (31) 12 Установка за п 8, яка відрізняється тим, що з відновного реактора (1, 2, 3) виходить ВІДВІДНИЙ трубопровід (14) для відновного газу, що прореагував, а від згаданого ВІДВІДНОГО трубопроводу (14) відходить боковий трубопровід (34), що веде в кальцинатор (26) 13 Установка за п 12, яка відрізняється тим, що в кальцинатор (26) відкривається трубопровід (32) для кисневмісного газу 14 Установка за будь-яким з пп 8-13, яка відрізняється тим, що як мінімум два відновних реактори з псевдозрідженим шаром (1-3), розміщені послідовно, де в одному напрямі через транспортувальний трубопровід (6) з реактора з псевдозрідженим шаром (1) в реактор з псевдозрідженим шаром (2, 3) вводять руду, а в протилежному напрямі через з'єднувальний трубопровід відновного газу (13) з реактора з псевдозрідженим шаром (3) в реактор з псевдозрідженим шаром (2, 1) вводять відновний газ і плавильногазифікаційний апарат (10), в який входить живильний трубопровід (9) для подачі продукту відновлення з реактора з псевдозрідженим шаром (3), що розташований останнім в напрямі руху руди, і з нього виходить ВІДВІДНИЙ газовий трубопровід (12), ведучий в реактор з псевдозрідженим шаром (3), розташований останнім в напрямі руху руди 15 Установка за будь-яким з пп 8-13, яка відрізняється тим, що кальцинатор (26) виконаний у вигляді шахтної печі або циліндричної барабанної печі, або рухомої колосникової решітки, або багатоподової печі, або одноступінчастого або багатоступінчастого реактора з псевдозрідженим шаром, або газового циклону, або у вигляді багатоступінчастого каскаду газових циклонів Винахід відноситься до способу отримання рідкого металу, зокрема, чавуна або рідких напівфабрикатів стали, із завантажувальних речовин, що складаються з руди, зокрема, залізняку, і з флюсів, в якому руду безпосередньо відновлюють в губчастий метал як мінімум в одній зоні відновлення, губчастий метал плавлять разом з флюсами в плавильно-газифікаційній зоні при подачі носив вуглецю і кисень утримуючого газу, і виробляється CO- і ЬЬ-утримуючий технологічний газ, який служе відновним газом, який подають в зону відновлення, де він вступає в реакцію і потім виводиться, при цьому шлакоутворюючі флюси, зокрема, карбонат кальцію, доломіт і т д , кальцинують за допомогою відновного газу в зоні кальцинування, яка відділена від зони відновлення і плавильно-газифікаційної зони, а також до установки для здійснення цього способу З DE-A-42 40197 відомий спосіб вищеописаного типу, в якому шлакоутворюючі добавки обробляють в окремій кальцинуючій зоні кальцинатора, при цьому для кальцинування використовують відновний газ, що виробляється в плавильногазифікаційному апараті У ВІДПОВІДНОСТІ З DE-A-42 40197, кальциновані флюси завантажують в зону відновлення відновного реактора і разом з вже частково відновленою рудою просувають далі по ВІДНОВНІЙ шахті і, нарешті, завантажують в плавильно-газифікаційний апарат разом з відновленою рудою Ще один недолік цього способу полягає в тому, що розмір зерна флюсів не може бути вибраним вільно Навпаки, розмір зерна або діапазон розмірів зерна флюсів повинен відповідати розміру зерна або діапазону розмірів зерна тонкоздрібненої руди, що проходить через відновну шахту Крім того, неправильно вибраний розмір зерна може несприятливо впливати на процес відновлення, зокрема, повного відновлення, оскільки характер течи сировини і газу, а також температурний профіль при завантаженні флюсів порушуються З DE-B-11 67 268 відомий процес, в якому руди розплавляють в установці, що містить низькошахтну електричну піч, піч для попереднього відновлення, коксову піч і піч для випалювання вапняку Бідний газ, отриманий в коксовій печі, або пічний газ, отриманий в низькошахтній електричній печі, подають в піч для попереднього відновлювання Пічний газ, отриманий в низькошахтній електричній печі, і/або бідний газ, отриманий в коксовій печі, також направляють в піч випалювання вапняку, яка з'єднана паралельно з піччю для попереднього відновлення по потоку матеріалів Винахід направлений на усунення цих нестач і труднощів і ставить своєю метою створення способу вищеописаного типу, а також установки для здійснення цього способу, забезпечуючих застосу Відомий спосіб домішування до руди шлакоутворюючих речовин, таких як СаСОз, доломіт і т д , і здійснення кальцинування в той же час і в тій же ємкості, що і відновлення руди, тобто в зоні відновлення, де кальцинування здійснюється за допомогою відновного газу У багатоступінчастому технологічному процесі відновлення, тобто коли є декілька послідовно з'єднаних зон відновлення, повне кальцинування відбувається лише на останній стадії, якщо тільки на цій стадії відновний газ має температуру, необхідну для повного кальцинування Недолік цього способу полягає в погіршенні якості відновного газу і в тому, що за рахунок процесу кальцинування, що є ендотермічний, знижується температура відновного газу Інший недолік складається в тому, що при відновленні тонкоздрібненої руди шлакоутворюючі добавки повинні мати приблизно такий же розмір зерна, щоб псевдозріджений шар, що утворюється тонкоздрібненою рудою у відновному реакторі, залишався практично непорушеним Грубозернисті флюси в цьому випадку використані бути не можуть 44908 засоби газового очищення, а боковий трубопровід виходить з живильного трубопровода відновного газу в точці, розташованій після засобів газового очищення Інший переважний варіант виконання відрізняється тим, що кальцинатор з'єднаний за течією з реактором попереднього підігрівання руди за допомогою трубопровода відпрацьованого газу Одна із зручностей полягає в тому, що з відновного реактора виходить ВІДВІДНИЙ трубопровід для прореагувавшого відновного газу, а від згаданого ВІДВІДНОГО трубопровода відійде боковий трубопровід, ведучий в кальцинатор, причому в кальцинатор переважно відкривається трубопровід для кисеньутримуючего газу Кальцинатор переважно виконаний у вигляді шахтної печі, або циліндричної барабанної печі, або рухомих колосникових решіток, або багатоподової печі, або одноступінчатого або багатоступінчастого реактора з псевдозрідженим шаром, або газового циклону, або у вигляді багатоступінчастого каскаду газових циклонів Далі винахід буде описаний більш детально на прикладі двох варіантів виконання, представлених на малюнках, де Фіг 1 і Фіг 2, лише як приклади, являють собою схематичне зображення установки для виробництва розплавів металу, зокрема, чавуну або рідких стальних напівфабрикатів ВІДПОВІДНО ДО ІНШОГО переважного варіанту способу, зона кальцинування розміщена в техноУстановка по Фіг 1, а також по Фіг 2, включає логічному ланцюжку після зони відновлення віднотри відновних реактори, з'єднаних послідовно і сно руху відновного тазу, так що відновний газ маючих конструкцію реакторів з псевдозрідженим проходить спочатку через зону відновлення, а пошаром 1 - 3 Руда, принаймні частину якої складає тім через зону кальцинування тонкоздрібнена сировина, така як сировина, що містить оксид заліза, наприклад, тонкоздрібнена Оскільки В цьому варіанті відновний газ руда, через живильний трубопровід руди 4 подавже до деякої міри охолоджений, то в зону кальють в перший реактор з псевдозрідженим шаром цинування переважно подають кисеньутримуючий 1, в якому, на стадії попереднього підігрівання 5, газ, і частину відновного газу спалюють здійснюють попереднє підігрівання тонкоздрібнеУстановка для здійснення цього способу, що ноі руди і, можливо, и часткове відновлення, після включає як мінімум один відновний реактор, в який чого сировина переходить з реактора з псевдозрів одному напрямі через транспортовочний трубодженим шаром 1 в реактор з псевдозрідженим провід вводять руду, а в протилежному напрямі шаром 2, 3 через транспортовочний трубопровід 6 через живильний трубопровід відновного газу ввоВ реакторі з псевдозрідженим шаром 2, на стадії дять відновний газ, а також що включає плавильпопереднього відновлення 7, здійснюють часткове но-газифікаційний апарат, в який входить трансвідновлення, а в реакторі з псевдозрідженим шапортовочний трубопровід для введення продукту ром 3, на стадії остаточного відновлення 8, здійсвідновлення з відновного реактора, і який оснащенюють остаточне, або повне, відновлення тоикозний живильними трубопроводами для введення дрібпеної руди в губчасте залізо, за допомогою кисеньутримуючих газів і носив вуглецю, а також відновного газу на кожній стадії відведенням для рідкого металу і шлаку і живильним трубопроводом відновного газу, що відкриваЧерез транспортовочний трубопровід 9 повнісється у відновний реактор для подачі в нього відтю відновлений матеріал, тобто губчасте залізо, новного газу, що виробляється в плавильноподають в плавильно-газифікаційний апарат 10 газифікаційному апараті, відрізняється тим, що Всередині плавильно-газифікаційного апарату 10, кальцинатор розміщений в технологічному ланцюв плавильно-газифікаційній зоні 11, з носив вуглежку паралельно відновному реактору відносно цю, наприклад, вугілля, і кисеньутримуючего газу руху твердих речовин, причому кальцинатор з'єдвиробляється СО- і ЬЬ-утримуючий технологічний наний за течією з плавильно-газифікаційним апагаз, який служить відновним газом, який подають в ратом за допомогою живильного трубопровода, реактор з псевдозрідженим шаром 3, розташоващо подає в плавильно-газифікаційний апарат ним останнім в напрямі руху тоикоздрібпеної руди кальциновані речовини Потім ВІДНОВНИЙ газ протитоком відносно руху руди, а саме - через з'єднувальний трубопровід 13, З живильного трубопровода відновного газу, подають з реактора з псевдозрідженим шаром 3 в який веде до відновного реактора, переважно виреактори з псевдозрідженим шаром 2 і 1, і вивоходить боковий трубопровід, що йде в кальцинадять з реактора з псевдозрідженим шаром 1 у витор гляді колошникового газу через ВІДВІДНИЙ трубоВІДПОВІДНО ДО переважного варіанту виконанпровід колошникового газу 14 і потім охолоджують ня, в живильному трубопроводі відновного газу є вання шлакоутворюючих добавок з будь-яким бажаним розміром зерна Зокрема, процес відновлення руди не повинен порушуватися при введенні флюсів, а також повинне бути допустиме використання грубозернистих флюсів, так, щоб в плавильно-газифікаційній зоні забезпечувалася задовільна пористість У способі вищеописаного типу ця мета досягається за рахунок того, що кальцинуюча зона розміщена в технологічному ланцюжку паралельно зоні відновлення відносно руху сировини, і кальциновані флюси подають безпосередньо в плавильно-газифікаційний апарат Якщо є достатня КІЛЬКІСТЬ гарячого відновного газу, то кальцинуючу зону зручно також розмістити паралельно зоні відновлення відносно руху газу відновний газ після відведення з плавильногазифікаційної зони переважно очищають і охолоджують, і потім частину відновного газу подають в зону відновлення, а частину відновного газу подають в зону кальцинування, відновний газ, який після виходу із зони кальцинування все ще залишається дуже гарячим, домішують до відновного газу, що виходить із зони відновлення і переважно використовують для попереднього підігрівання і/або часткового відновлення руди в зоні попереднього відновлення 44908 8 і очищають у вологому скрубері 15 Після цього підігрівання і/або часткового відновлення в реакйого можна подавати споживачеві торі з псевдозрідженим шаром 1, для чого відпрацьований газ, який відводять з кальцинатора 26, Плавильно-газифікаційний апарат 10 оснащенаправляють в реактор з псевдозрідженим шаром ний живильним трубопроводом 16 для твердих 1 через живильний трубопровід відпрацьованого носив вуглецю, живильним трубопроводом 17 для газу 31 Останній переважно входить в з'єднувакисень утримуючих газів, а також, можливо, живильний трубопровід 13, який йде в згаданий реактор льними трубопроводами для носив вуглецю, що є з псевдозрідженим шаром 1 і через який прореагурідкими або газоподібними при кімнатній темперававший відновний газ з реактора з псевдозріджетурі, таких як вуглеводень, і для кальцинованих ним шаром 2 проходить в реактор з псевдозріджефлюсів Всередині плавильно-газифікаційного ним шаром 1 апарату 10, нижче плавильно-газифікаційної зони 11, збираються розплавлений чушковий чавун Якщо необхідно повітря або інший кисеньут(або розплавлені стальні напівфабрикати) і розримуючий газ, або ж чистий кисень, може бути плавлений шлак, які відводять через відвеподане в кальцинатор 26 через трубопровід 32, за дення 18 рахунок чого відбувається часткове спалення відновного газу, що подається в кальцинатор 26, так У живильному трубопроводі відновного газу що його температура збільшується, і процес каль12, що виходить з плавильно-газифікаційного апацинування може відбуватися в бажаному режимі рату 10 і що входить в реактор з псевдозрідженим шаром 3, є знепилювальний пристрій 19, наприПодача кальцинованих флюсів в плавильноклад, циклон гарячого газу, і частки пилу, відокрегазифікаційний апарат 10 може бути здійснена млювані в цьому циклоні, подають в плавильночерез окремий живильний трубопровід 33, що відгазифікаційний апарат 10 через зворотний трубокривається або безпосередньо в плавильнопровід 20, за допомогою азоту як транспортувальгазифікаційний апарат 10, як показано на Фіг 1, ного засобу, і проходять через пальник 21 при наабо в транспортовочний трубопровід 9 для губчасгнітанні кисню того заліза, або ж в живильний трубопровід 16 для твердих носив вуглецю Можливість регулювання температури відновного газу забезпечується трубопроводом рециркуВІДПОВІДНО ДО варіанту виконання, показаного ляції газу 22, яким переважно оснащена установка на Фіг 2, кальцинатор 26 також розміщений параі який виходить з живильного трубопровода віднолельно реакторам з псевдозрідженим шаром 1 - З вного газу 12 і служить для подачі частини відноввідносно руху матеріалу, але відносно руху газу ного газу зворотно в згаданий живильний трубокальцинатор 26 розміщений послідовно з реактопровід відновного газу 12 через скрубер 23 і рами 1 - 3 Для використання як технологічний газ компресор 24, в точці, розташованій попереду цив операції кальцинування, в кальцинатор 26 подаклону гарячого газу 19 ють колошниковий газ, який відводять з ВІДВІДНОГО трубопровода колошникового газу 14 через бокоДля регулювання температури попереднього вий трубопровід 34, оснащений компресором 35 підігрівання тонкоздрібненої руди передбачена Щоб отримати температуру, необхідну для процеможливість подачі на стадію попереднього підігрісу кальцинування, в кальцинатор 26 через жививання 5, тобто в реактор з псевдозрідженим шальний трубопровід 32 подають повітря або кисеньром 1, кисеньутримуючего газу, такого як повітря утримуючий газ, або ж кисень, за рахунок чого або кисень, через трубопровід 25, за рахунок чого відбувається часткове спалення відновного газу, і здійснюється часткове спалення прореагувавшого таким чином здійснюється необхідний підйом темвідновного газу, що подається на стадію попереператури днього підігрівання 5 ВІДПОВІДНО ДО варіанту виконання, зображеноТаким чином, винахід дає наступні переваги го на Фіг 1, є окремий кальцинатор 26, який вклюДля шлакоутворюючих флюсів знімаються обчений в установку паралельно реакторам з псевмеження відносно розмірів зерна, може бути викодозрідженим шаром 1 - 3 відносно руху матеріалу, ристаний будь-який бажаний розмір зерна, зокретобто відносно шлакоутворюючих добавок, що ма, грубозернисті флюси, оскільки в цьому завантажують в кальцинатор 26 через живильний випадку всередині псевдо зрідженого шара в платрубопровід 27, і відносно транспортування кальвильно-газифікаційномуу апараті 10 не відбувацинованих флюсів в плавильно-газифікаційний ється зниження пористості апарат 10 через живильний трубопровід Як техІнша істотна перевага полягає в тому, що під нологічний газ для операції кальцинування, відночас відновного процесу не відбувається ніяких змін вний газ відбирають від живильного трубопровода складу відновного газу ні на одній з стадій 5 (попевідновного газу 12 і подають в зону кальцинування реднього підігрівання) і/або 7, 8 (відновлення) 26' кальцинатора 26 через боковий трубопровід Забезпечується можливість використання ко29 Відпрацьований газ, що виходить з кальциналошникового газу, який ще володіє деякою теплотора 26, домішують до колошникового газу за дотворною здатністю помогою трубопровода відпрацьованого газу ЗО, Температурний профіль флюсів не надає що входить у ВІДВІДНИЙ трубопровід колошникововпливу на зони відновлення го газу 14, або використовують для попереднього 44908 10 Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90