Спосіб і пристрій для обробки дрібнозернистого шихтового матеріалу, зокрема шихтового матеріалу, що містить метал

1. Спосіб обробки дрібнозернистого шихтового матеріалу, зокрема шихтового матеріалу, що містить метал, причому шихтовий матеріал і обробний газ, зокрема, в якому відновний газ вводять до камери із псевдозрідженим шаром, наприклад до реактора із псевдозрідженим шаром, щоб створити псевдозріджений шар, причому у камері з псевдозрідженим шаром над псевдозрідженим шаром розміщають циклон, який відрізняється тим, що відновний газ після принаймні часткової реакції у псевдозрідженому шарі відводять із псевдозрідженого шару і потім, поза межами псевдозрідженого шару, принаймні частково повторно обробляють, переважно окислюють, зокрема екзотермічною хімічною реакцією з реагентом, краще з газоподібною та (або) рідкою окислювальною речовиною, причому у камері з псевдозрідженим шаром над псевдозрідженим шаром використовують пристрій для повторної обробки обробного газу, що принаймні частково прореагував у псевдозрідженому шарі, наприклад, кисневий пальник та (або) кисневу фурму, і теплову енергію зазначеної хімічної реакції принаймні частково подають до зазначеної камери з псевдозрідженим шаром, зокрема, до псевдозрідженого шару, або видаляють звідти, причому дрібнозер 2 (19) 1 3 75756 4 що виходить з псевдозрідженого шару та, зокрема, ру, що принаймні частково прореагував, при цьому принаймні деякий час знаходиться над псевдозрізазначений пристрій (12) виконаний з можливістю дженим шаром, підігрівають або охолоджують, подавання теплової енергії до, або відведення якщо доречно, обробним газом, який направляють теплової енергії з зазначеного псевдозрідженого над псевдозрідженим шаром у зазначеній камері з шару (4), причому зазначений пристрій (12) розміпсевдозрідженим шаром і який є принаймні частщений над псевдозрідженим шаром (4) у зазначеково повторно обробленим, та (або) самим зазнаній камері (1) з псевдозрідженим шаром на рівні ченим пристроєм для повторної обробки обробнозазначеного циклона (10), зокрема на рівні вхідного газу. го отвору циклона, і виконаний з можливістю підіг7. Спосіб за п. 5 або 6, який відрізняється тим, рівати або охолоджувати дрібнозернистий шихтощо дрібнозернистий шихтовий матеріал, що знавий матеріал в області зазначеного циклона (10), ходиться над псевдозрідженим шаром і є підігрізокрема в області зазначеного вхідного отвору тим або охолодженим, принаймні частково подациклона та (або) принаймні частково повторно ють до псевдозрідженого шару. обробленим, зокрема, окисленим, обробним га8. Пристрій для використання псевдозрідженого зом. 9. Пристрій за п. 8, який відрізняється тим, що шару, наприклад, для відновлення дрібнозернистого окису заліза, що включає, якщо доречно, роззазначений пристрій для повторної обробки оброподільну основу (3) для розподілу обробного газу, бного газу, що розміщений у зазначеній камері (1) зокрема, відновного газу, лінію (8) для подачі дрібз псевдозрідженим шаром над псевдозрідженим нозернистого, зокрема псевдозріджуваного шихтошаром, призначений для подачі рідкої та (або) вого матеріалу, зокрема, дрібнозернистого окису твердої окислювальної речовини, переважно носія металу, лінію (9) для вивантаження обробленого кисню, більш переважно кисню, та (або) повітря до шихтового матеріалу, лінію (6) для подачі обробзазначеної камери з псевдозрідженим шаром. 10. Пристрій за п. 8 або 9, який відрізняється тим, ного газу, лінію (7) для відведення обробного газу, камеру (1) із псевдозрідженим шаром для утримущо зазначений пристрій для повторної обробки вання псевдозрідженого шару (4), циклон (10), що обробного газу, що розміщений над псевдозріджерозміщений над псевдозрідженим шаром (4) у заним шаром у зазначеній камері з псевдозрідженим значеній камері (1) із псевдозрідженим шаром, шаром, розміщений в області зони випліскування занурений стояк (11), що проходить до зазначенопсевдозрідженого шару, і виконаний з можливістю го псевдозрідженого шару (4) та, якщо доречно, підігріву або охолодження зазначеного дрібнозерприєднаний до вихідного отвору циклона, який нистого шихтового матеріалу, присутнього в облавідрізняється тим, що у зазначеній камері з псевсті зазначеної зони випліскування, та (або) придозрідженим шаром над псевдозрідженим шаром наймні частково повторно обробленим, зокрема (4) наявний пристрій (12) для повторної обробки окисленим, обробним газом. обробного газу зазначеного псевдозрідженого ша Винахід відноситься до способу обробки дрібнозернистого шихтового матеріалу, зокрема, шихтового матеріалу, що містить метал, причому шихтовий матеріал і обробний газ, зокрема, відновний газ, вводять до камери із псевдозрідженим шаром, наприклад, до реактору із псевдозрідженим шаром, щоб створити псевдозріджений шар. Винахід відноситься також до пристрою для використання псевдозрідженому шару, наприклад, до реактору із псевдозрідженим шаром. Ефективністю процесу із псевдозрідженим шаром можна керувати, серед іншого через склад обробного газу та через температуру псевдозрідженого шару. Відомо, що для того щоб встановити температуру обробного газу у процесі із псевдозрідженим шаром на рівні температури, що підходить до конкретного застосування, використовують відповідні заходи, наприклад, домішують охолоджувальний газ. Метою даного винаходу є удосконалення способу відповідно до преамбули пункту 1 формули винаходу та пристрою відповідно до преамбули пункту 10 формули винаходу, що уможливлює досягнення особливо ефективної і, відтак, економічної форми теплового впливу на процес із псев дозрідженим шаром. Поставлена мета досягається завдяки пропонованому способу, описаному у відмітній частині пункту 1 формули винаходу, та пропонованому пристрою, описаному у відмітній частині пункту 10 формули винаходу. Пропонований спосіб особливо підходить для обробки, зокрема, відновлення, дрібнозернистого окису металу, зокрема, дрібнозернистого окису заліза. Втім даний винахід не обмежується зазначеним конкретним застосуванням, і, відтак, усі твердження, що зроблені у зв'язку з відновленням, треба розглядати лише як приклад. Ці конкретні твердження поширюються також з відповідними змінами, котрі фахівець у даній галузі техніки зможе здійснити, на усі інші, зокрема, еквівалентні промислові обробки, у яких застосовують процес із псевдозрідженим шаром. Наприклад, даний винахід можна застосовувати у цементній промисловості. За одним конкретним варіантом здійснення пропонованого способу, псевдозріджений шар утворюється у частковій секції, зокрема, нижній частковій секції камери із псевдозрідженим шаром, і (або) обробний газ, що принаймні частково прореагував, повторно оброблюють у камері із псев 5 75756 6 дозрідженим шаром, краще, як над псевдозріджеправляють над псевдозрідженим шаром у камері з ним шаром, і принаймні частково повторно обробпсевдозрідженим шаром і який є принаймні частлений газ відводять із камери з псевдозрідженим ково повторно обробленим, зокрема, окисленим та шаром, краще, як над псевдозрідженим шаром. (або) підігрітим, та (або) самим пристроєм для За одним конкретним варіантом здійснення повторної обробки обробного газу. пропонованого пристрою, пристрій для повторної За одним конкретним варіантом здійснення обробки обробного газу, що принаймні частково пропонованого способу, дрібнозернистий шихтопрореагував у псевдозрідженому шарі, наприклад, вий матеріал, що знаходиться над псевдозріджекисневий пальник і (або) киснева фурма, працює у ним шаром і є підігрітим або охолодженим, ввокамері з псевдозрідженим шаром над псевдозрідять, принаймні частково, до псевдозрідженого дженим шаром, причому теплова енергія виробляшару, зокрема, в якості матеріалу, що оброблюється або споживається протягом принаймні частється повторно. кової повторної обробки, зокрема, під час, якщо Далі, винахід відрізняється пристроєм, описадоречно, екзотермічного окислення обробного ним у пункті 10 формули винаходу, краще, як для газу. здійснення способу за одним або кількома з пп.1-9. За одним варіантом здійснення пропонованого За одним варіантом здійснення пропонованого способу, якому віддається перевага, теплова енепристрою, якому віддається перевага, пристрій ргія виробляється або споживається над псевдоздля повторної обробки обробного газу, що розмірідженим шаром у камері з псевдозрідженим шащають у камері з псевдозрідженим шаром над ром. псевдозрідженим шаром, призначений для подачі За одним варіантом здійснення пропонованого рідкої та (або) твердої пальної речовини, краще, як способу, якому віддається перевага, теплову енерокисної речовини та (або) носія кисню, краще, як гію, що виробляється або споживається над псевкисню та (або) повітря, до камери з псевдозріджедозрідженим шаром, подають до камери з псевдоним шаром. зрідженим шаром над псевдозрідженим шаром За одним варіантом здійснення пропонованого або відводять з камери з псевдозрідженим шаром пристрою, якому віддається перевага, пристрій над псевдозрідженим шаром. для повторної обробки обробного газу, що розміЗа одним варіантом здійснення пропонованого щають у камері з псевдозрідженим шаром над способу, якому віддається перевага, окисну речопсевдозрідженим шаром, розміщений в області вину, наприклад, кисень та (або) повітря, вводять зони випліскування, через що дрібнозернистий безпосередньо до камери з псевдозрідженим шашихтовий матеріал, присутній в області зони виром над псевдозрідженим шаром, якщо доречно, пліскування, може, принаймні частково, підігрівачерез пристрій для повторної обробки обробного тися та (або) охолоджуватися самим пристроєм та газу встановлений над псевдозрідженим шаром (або) принаймні частково повторно обробленим, для повторної обробки обробного газу. зокрема, окисленим та (або) підігрітим обробним За одним варіантом здійснення пропонованого газом. способу, якому віддається перевага, обробний газ, У цьому контексті зона випліскування характещо принаймні частково прореагував, зокрема, відризує частину вільного простору над псевдозріновний газ, принаймні частково спалюють, зокредженим шаром, у якій дрібні та тверді частки викима, принаймні частково окислюють, у камері з пседаються догори, а потім, принаймні частково, вдозрідженим шаром над псевдозрідженим падають назад у псевдозріджений шар. шаром, якщо доречно, використовуючи пристрій За одним конкретним варіантом здійснення для повторної обробки обробного газу, встановлепропонованого пристрою, пристрій має циклон, ний над псевдозрідженим шаром у камері з псевякий розміщений над псевдозрідженим шаром у дозрідженим шаром. камері з псевдозрідженим шаром, занурений стоЗгоряння представляє собою, наприклад, хіміяк, що проходить у псевдозріджений шар та причну реакцію для отримання теплової енергії, налягає до вихідного отвору циклона, якщо доречно, приклад, екзотермічне окислення. і ще пристрій для повторної обробки обробного За одним варіантом здійснення пропонованого газу, розміщений над псевдозрідженим шаром у способу, якому віддається перевага, дрібнозерникамері з псевдозрідженим шаром нарівні з циклостий шихтовий матеріал, що виходить з псевдозріном, зокрема, нарівні з вхідним отвором циклона, і дженого шару та, зокрема, принаймні деякий час дрібнозернистий шихтовий матеріал може в облазнаходиться над псевдозрідженим шаром, присті циклона, зокрема, вхідного отвору циклона, наймні частково підігрівають та (або) охолоджупринаймні частково підігріватися або охолоджувають, якщо доречно, обробним газом, який направтися самим пристроєм та (або) принаймні частково ляють над псевдозрідженим шаром у камері з повторно обробленим, зокрема, окисленим, підігпсевдозрідженим шаром і який є принаймні частрітим обробним газом. ково повторно обробленим, зокрема, спаленим та За одним конкретним варіантом здійснення (або) окисленим та (або) підігрітим, та (або) самим пропонованого пристрою, занурений стояк предпристроєм для повторної обробки обробного газу. ставляє собою пристрій для повернення матеріаЗа одним конкретним варіантом здійснення лу, відділеного у циклоні, до псевдозрідженого пропонованого способу, у камері з псевдозріджешару. ним шаром над псевдозрідженим шаром розміщаУ різних способах відновлення із псевдозріють циклон, і дрібнозернистий шихтовий матеріал дженим шаром руду у завалку підігрівають і віднопідігрівають або охолоджують у зоні циклона, зоквлюють у протитечії у 3-4 реакторах із псевдозрірема, на вході циклона, обробним газом, який надженим шаром. У цьому випадку температурний 7 75756 8 профіль задають через тепловміст відновного газу Крім того, ризик утворення шлаку (спікання) в та теплоту реакції. області псевдозрідженого шару або камері з псевОтже, технологічне керування тепловим баладозрідженим шаром зменшується через меншу нсом відповідного процесу можна здійснювати концентрацію часток в області полум'я. лише у вузьких границях. Завдяки даному винаходу можна реалізувати Відоме зовнішнє попереднє нагрівання відновтакі конкретні переваги: ного газу, але воно виявилося неекономічним. Ча- ефективний, простий контроль полум'я та пісткове згоряння відновного газу перед псевдозрідтримка запалювання; дженим шаром справляє несприятливий вплив на - краща та рівномірніша обробка, зокрема, відвідновний потенціал відновного газу і, відтак, відновлення через підвищення температури псевдозновну роботу, якої можна досягти. рідженого шару з одночасним підтримуванням Результати великої кількості іспитів щодо виприблизно постійної якості обробного газу; користання пальників, зокрема, кисневих пальни- ефективний та простий вплив температурноків, в установках із псевдозрідженим шаром покаго профілю псевдозрідженого шару; зали, що в області полум'я через високу - довший термін служби розподільної основи; концентрацію часток в установці з псевдозрідже- вища продуктивність як результат підвищеної ним шаром зазвичай відбувається утворення шлаефективності процесу з псевдозрідженим шаром. ку, що дестабілізує процес із псевдозрідженим Пропонований винахід виявився особливо шаром. Крім того, у цій області дуже важко забезефективним, якщо використовується у процесі з печити надійний контроль полум'я та підтримку кількома псевдозрідженими шарами, що працюють запалювання. паралельно та (або) послідовно, оскільки у цьому Цей винахід оптимізує тепловий баланс, зоквипадку окремі псевдозріджені шари можна особрема, подачу енергії. ливо гнучко підігнати один до одного за викорисЗа одним конкретним варіантом здійснення товуваною температурою. пропонованого способу, для того щоб підвищити За одним конкретним варіантом здійснення температуру псевдозрідженого шару, над псевдоцього винаходу, реакцію у псевдозрідженому шарі, зрідженим шаром розміщують принаймні один наприклад, відновлення дрібнозернистого окису кисневий пальник. У порівнянні до звичайних паметалу, можна здійснювати у псевдозрідженому льників, пропонований кисневий пальник відрізняшарі перед подальшої обробкою обробного газу, ється тим, що згоряння, зокрема, окислення обронаприклад, перед частковим згорянням, і все ж бного газу, зокрема, відновного газу, відбувається таки керувати температурою у псевдозрідженому перед кисневим пальником вже у камері з псевдошарі, зокрема, за допомогою зворотних часток, зрідженим шаром. У своєму найпростішому варіакраще, як дрібнозернистого шихтового матеріалу. нті здійснення кисневий пальник представляє соЗа конкретними варіантами здійснення цього бою фурму для подачі носія кисню до камери з винаходу, повторне використання здійснюють, з псевдозрідженим шаром. одного боку, через повторне використання за доЗа одним конкретним варіантом здійснення помогою циклона, наприклад, через занурений пропонованого способу, термін "носій кисню" за стояк, та (або), з іншого боку, завдяки тому, що визначенням охоплює усі речовини, що містять частки, викинуті догори з псевдозрідженого шару, кисень, які подають та (або) вивільняють кисень за падають назад у нього. За цими варіантами здійсзовнішніх умов, що переважають у камері з псевнення, підігрівання псевдозрідженого шару досядозрідженим шаром, для принаймні часткового гають без впливу на обробний газ до або протягом окислення обробного газу та (або) дрібнозернистореакції у псевдозрідженому шарі. го шихтового матеріалу, тобто, зокрема, чистий Нижче винахід описується на прикладі конкрекисень і повітря. тного варіанту здійснення, але обсяг винаходу не За одним конкретним варіантом здійснення обмежується даним варіантом здійснення, із посицього винаходу, як результат викидання часток ланнями на схематичне креслення, на якому догори з псевдозрідженого шару, ці частки підігріФіг. ілюструє спосіб обробки дрібнозернистого ваються кисневим пальником у вільному просторі шихтового матеріалу, зокрема шихтового матеріанад псевдозрідженим шаром і потім падають налу що містить метал. зад у псевдозріджений шар. Фіг. ілюструє пристрій 1 для надавання дії За одним конкретним варіантом здійснення псевдозрідженому шару, наприклад, реактор із цього винаходу, частки або пил, які підігрівають псевдозрідженим шаром, що має повітряну камеру далі, відділяють в альтернативному циклоні і потім 2 і камеру для утримування псевдозрідженого шазнову повертають до псевдозрідженого шару. ру 4 та вільний простір 5. Крім того, пристрій 1 має На відміну від концепції підігрівання газу перед розподільну основу 3 для розподілу обробного псевдозрідженим шаром, за одним конкретним газу 6, зокрема, відновного газу. варіантом здійснення цього винаходу з пропоноДрібнозернистий шихтовий матеріал, зокрема, ваною будовою відновний потенціал відновного окис заліза, подають до пристрою 1 через лінію 8 і газу погіршується лише після псевдозрідженого знову видаляють, у принаймні частково оброблешару. Це уможливлює використання відновного ній формі, через лінію 9. потенціалу газу при підвищеній температурі. У У пристрої 1 встановлюють циклон 10 і занутакий спосіб вдається запобігти високій темперарений стояк 11, що використовують для відділення турі газу, коли робочий газ подають до реактора. пилу або дрібнозернистого шихтового матеріалу Це протидіє відомим проблемам спікання,що мата його подачі до псевдозрідженого шару 4 для ють місце в розподільних основах. повторного використання. Як відомо фахівцям у 9 75756 10 цій галузі техніки, псевдозріджений шар поводить За ще одним варіантом здійснення цього висебе подібно до киплячої рідини й обмежений звенаходу, пальник 14 для подачі носія 15 кисню розрху визначеною, хоча і розмитою поверхнею, що міщують в області циклона 10, зокрема в області схематично показана на цій Фігурі. Відразу над вхідного отвору циклона. цією розмитою границею знаходиться те, що відоУ такий спосіб обробний газ згоряє у камері з мо як зона випліскування, яка відрізняється присупсевдозрідженим шаром, і над псевдозрідженим тністю у ній дрібних часток, що викинуті догори з шаром 4 утворюється тепло, що безпосередньо псевдозрідженого шару і потім падають назад у використовують для підігрівання або прогрівання нього. псевдозрідженого шару 4, наприклад, твердими У камері з псевдозрідженим шаром є кисневий частками, відділеними у циклоні 10 через занурепальник 12 для подачі кисню 13 до камери з псевний стояк 11. дозрідженим шаром над псевдозрідженим шаром Як приклад, стрілка 17 показує шлях дрібнозе4. За одним конкретним варіантом здійснення, сам рнистої частки з псевдозрідженого шару 4 через кисневий пальник розміщають у зоні випліскування зону випліскування до вільного простору 5, причо(як показано на Фіг.) або у будь-якому разі викориму цю частку відповідно підігрівають кисневим стовують для подачі тепла безпосередньо до зони пальником 14, а потім повертають до псевдозрівипліскування. Частка 16 перед тим, як впаде надженого шару 4 через циклон 10 і занурений стояк зад у псевдозріджений шар, підігрівається кисне11. вим пальником 12 у зоні випліскування, роблячи Обробний газ, що принаймні частково прореатаким чином свій внесок до підігрівання псевдозрігував, знову випускають через лінію 7. дженого шару. Комп’ютерна верстка О. Гапоненко Підписне Тираж 26 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