Спосіб здобування металів і сплавів і прилад для його здійснення

Изобретение относится к металлургии, конкретно к получению металлов или металлических сплавов, преимущественно ферросплавов. Цель изобретения - расширение технологических в о з можностей. Чтобы получить металлы, имеющие высокое сродство к кислороду, слой угля образуется из трех стационарных слоев А, В, С. Слой А состоит из дегазированного угля и располага Фиг. 1 } VJT З 1582991 •» ется над жидким слоем восстановленного металла 3 и ишака 4, Далее в средний слой В вводится кислород или содержащий кислород газ через трубы 8, чтобы получить горячий восстановительный газ, а на некотором расстоянии над этим в средний слой В вводится мелкозернистый оксидный исходный материал через сопла 9. В самый верхний jg слой С через горелки 10 вводятся горючие газы из частичек угля и кислорода или содержащего кислород газа. Отходящие газы из реактора 1 через гаэоотвод 11 поступают в циклон 12 для je очистки от пылевидных частиц угля. Последние из циклона 12 через дозирующее устройство 13 подводятся к горелкам 10, Из циклона 12 магистраль 16 ведет к другому циклону 17 для очистки горячих газов. С магистралью 16 через магистраль 18 соединен загрузочный бункер 19, содержащий мелкозернистый оксидный материал. Газ из магистрали 16 служит транспортирующей средой. Оксидный материал 20 и из нее по магистрали 21 подводится к соплам 9, 2 с, и 5 з.п. ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к области металлургии, конкретно к получению металлов или металлических сплавов, преимущественно ферросплавов. Цель изобретения - расширение тех- 25 нологических возможностей, Изобретение дает возможность получить в реакторе металлы и металлические сплавы, в частности ферросплавы, как ферромарганеї , феррохром и ф'ерро- зо силиций, из кускового окисного исход-*' ного материала, причем металл имеет такое высокое сродство к кислороду, что он реагирует с элементарным углеродом только выше 1000°С, Угольная постель (слой) образует- 35 ся из трех стационарных''-слоев (А, Б, С)j причем нижний слой (А) из дегазированного угля, покрывающий жидкий (отстой из восстановленного ме40 талла и шлака); в средний слой (В) вводится кислород или содержащий кислород г а з , чтобы получить горячий восстановительный г а з , состоящий, в основном, из СО, а на некотором расстоянии выше от места ввода газа в сред- " ний слой вводится мелкозернистый окисный исходный материал; в верхний слой (С) вводятся горючие газы из частиц угля и кислорода или содержащего кислород г а з а . 50 По преимущественному варианту толщина среднего и верхнего стационарного слоя 1-4 м.. Из отходящего газа, проходящего через восстановительную зону, выделя^ готся пылевидные частицы угля преимущественно в горячем состоянии, вместе с кислородом или содержащим кислород газом подводятся к горелкам, направленным в верхний стационарный слой. Освобожденный от частичек угля отходящий газ может применяться в качестве транспортирующей среды для мелкозернистого окисного материала, В качестве угля применяется такой уголь, который после дегазации сохраняет кусковой характер, так что при ' применении кусков 5-100 мм, преимущественно 5-30 мм, после дегазации еще по меньшей мере 507, полученного дегазированного угля имеет прежнюю величину кусков (5-100 мм или 5-30 мм)f а остаток в виде кусков более мелкой фракции. Применяется преимущественно мелкозернистый исходный материал с величиной зерен до 6 мм. Целесообразно для образования стационарных слоев применять уголь с величиной кусков 5-100 мм, в особенности 5-30 мм. Способ сохраняет известные преимущества процесса восстановления в шахтных печах, где используется энергия ископаемых веществ - теплообмен в противотоке, металлургическая реакция в стационарном слое с элементарным углеродом, которая нужна для восстановления окислов неблагородных металлов, а также хорошее разделение металла и шлака. Коксование или дегазация угля может осуществляться без образования смолы или других конденсируемых соединений. Образованный при дегазации угля газ действует как дополнительное восстановительное средст 1582991 во к восстановительным газам, образов котором предусмотрено дозирующее ванным из угля, устройство 13, подводятся магистралью Окисный материал может предвари14 к горелкам 10. Через магистраль 15, тельно восстанавливаться в предвост.^ ведущую к горелкам 10, подают газ, становительной ступени, что рациональсодержащий кислород. Дозирующим устно при получении ферросплавов, где ройством 13 может регулироваться урочасть исходного материала из окислов вень наполнения циклона 12 и учитыжелеза доступна для восстановления. ваться его сепарирующее действие. Преимущество способа заключается От верхней части циклона 12 маги10 также в том, что восстановление тастраль 16 ведет к другому циклону 17 ких окислов, как кремний, хром, мардля очистки горячих газов. С магистганец, может осуществляться без приралью 16 через магистраль 18 соединен менения электрической энергии, бункер 19, содержащий мелкозернистый На фиг. 1 представлена установка 15 оксидный исходный материал. Газ из для осуществления способа; на фиг. 2 магистрали 16 служит транспортирующей профиль температур в реакторе, средой, Из циклона 17 мелкозернистый Установка содержит реактор 1 шахтоксидный исходный материал выносится ного типа, снабженный огнеупорной фув подающую магистраль 20 и из нее по теровкой 2, Зона днища реактора слу- 20 магистрали 21 подводится к соплам 9 жит для приема расплавленного жидкодля вдувания. го металла 3 и расплавленного жидкого От верхнего конца циклона 17 отхошлака 4. Реактор имеет выпускное отдит магистраль 22, через которую отверстие 5 для металла и 6 для шлака. водится излишний отходящий газ. Он В верхней части реактора предусмотреможет охлаждаться и сжиматься и через 25 но загрузочное отверстие 7 для подачи магистраль 23 вдуваться в магистраль кускового угля. Выше отстойника для 21 в качестве транспортирующего среджидких металла и шлака образован стаства . ционарный слой угля, состоящий из Способ осуществляется следующим трех слоев: А - из дегазированного образом. 30 угля, через который не пропускаются Загруженный в верхнюю часть реакгазы, находящийся над ним слой В из тора 1 уголь дегазируется в стациодегазированного угля, пронизываемый нарном слое С. Необходимое для дегазагазами и находящийся над ним, слой С, ции тепло, с одной стороны, доставляпронизываемый газами* ется горячими восстановительными га35 зами, поднимающимися из стационарного В боковых стенках реактора 1 выслоя В, с другой стороны, это тепло полнены отверстия для вдувания через получается за счет теплоты сгорания трубы 8 кислорода или содержащего китвердых частичек, сжигаемых в горелслород газа. Эти трубы находятся в ках 10 с помощью содержащего кислород пограничной зоне между непроницаемыми 40 газа, Вертикальная протяженность слоя газами стационарным слоем А и стациоС выбирается таким образом, что выхонарным слоем В. На некотором расстоядящий из слоя С газ имеет минимальную нии выше них, а именно в зоне от средтемпературу 950 С, в результате гаранней до верхней части стационарного тируется то, что смола и другие конслоя В, выполнены отверстия для сопел, 45 . „ . через которые в средний слои В вдувается мелкозернистый окисный исходный материал. В пограничной зоне между слоем В и слоем С выполнены отверстия для горелок 10, в которые вводится 50 смесь из пылевидных частиц угля и кислорода или содержащего кислород газа. От верхней части реактора 1 отходит газоотвод 11, подводящий отходя*-^ щие газы к циклону 12 для очистки го- ,с рячих газов. Пылевидные частички отля, взвешенные в виде суспензии вуг~ ходящем газе, сепарируются в циклоне 12 и от разгрузочного конца циклона. денсируемые соединения крекируются, и исключается забивание стационарного r ^ *J слоя С. В практике оказалась рациональной толщина слоя С 1-4 м. Вертикальная протяженность 1-4 м оказалась также рациональной и для стационарного слоя В» Дегазированный в слое С. уголь при опускании образует внизу стационарный слой Б. Мелкозернистый окисный исходньй материал предварительно восстанавливается горячим восстановительным газом и летучей пылью в дополнительном циклоне 17 и вновь сепарируется из 1582991 г а з а . Насыщение горячего восстановительного г а з а мелкозернистой содержащей уголь пылью может оказаться рациональным, так как уголь реагирует с СС 2 , образованным при восстановлении, при образовании С0 ( благодаря чему сохраняется интенсивно восстанавливающий характер горячего г а з а (выходящего) из реактора 1, Мелкозернистый окисный исходный материал, отсепари" рованный после проведенного предварительного восстановления вместе с л е тучей пылью, расплавляется в слое В и восстанавливается с помощью элементарного углерода. Тепло, необходимое для расплавления и восстановления, обеспечивается за сче г газификации горячего дегазифицированного угля с помощью содержащих кислород г а з о в , подаваемых в реактор по трубам 8 для вдувания. Возникающий в стационарном слое Б расплавленный жидкий металл и расплавленный жидкий шлак стекают вниз и ниже слоя А собираются и вы- . пускаются из реактора. На фиг, 2 показан профиль температур по высоте реактора 1 t причем на ординате нанесены параметры высоты, а на абсциссе температуры, Сплошная линия соответствует температурной кривой введенного угля, а штриховая линия температурной кривой обращающе-' гося г а з а . Отмеченная высота 8 представляет собой обвод из труб 8 для вдувания, высота 9 представляет уровень сопел 9 для вдувания мелкозернистого окисного исходного материала (руды), высота 10 представляет в о з врат частичек угля с помощью горелок tO, высота 24 представляет верхнюю границу 24 стационарного слоя, а высота 11 представляет газоотвод 11 и загрузочное отверстие 7 для угля. с tO 15 20 ** 30 35 40 45 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Способ получения металлов и сплавов, преимущественно ферросплавов, включающий восстановление измельченно-дд го оксидного материала в восстановительной зоне, содержащей уголь, вдувание в угольный слой кислорода или кислородсодержащего г а з а , сепарацию частиц угля из отходящих г а з о в и п о - 55 дачу их с кислородом или кислородсодержащим газом в горелки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч т о , с целью расширения технологических возможно 8 стей, восстановительная зона по высоте состоит из трех стационарных слоев угля А, В, С» при этом кислород или кислородсодержащий г а з вдувают на границе между нижним слоем А, состоящим из дегазированного угля, и средним слоем В, в который выше вдувают мелкозернистый оксидный материал, а в верхний слой угля (С) вводят горючую смесь из частиц угля и кислорода или кислородсодержащего г а з а . 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что мелкозернистый оксидный материал имеет фракцию до 6 мм, 3 . Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что для образования стационарных слоев А, Б, С используют уголь фракции 5-100 мм, предпочтитель но 5-30 мм. 4 . Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что толщину среднего и верхнего слоев В и С поддерживают от 1 до 4 мм, 5» Способ по .пп. 1-4, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что отходящий из реактора г а з , очищенный от частиц угля, используют в качестве транспортирующей среды для мелкозернистого оксидного материала. 6. Установка для получения металлов и сплавов, преимущественно ферросплавов, содержащая реактор шахтного типа с огнеупорной футеровкой, в верхней части которого выполнены отверстия для загрузки угля и для г а зоотвода, боковые стенки реактора в зоне восстановления снабжены трубопроводами для вдувания кислорода или кислородсодержащего г а з а , а в нижней части реактора выполнены выпускные ч отверстия для металла и шлака, циклон для сепарации частиц угля из отходящих г а з о в , выходной конец которого соединен трубопроводом с горелками, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что,с целью расширения технологических в о з можностей, в боковой стенке реактора дополнительно выполнены отверстия, соединенные с трубопроводами для вдувания мелкозернистого оксидного материала, расположенные в зоне воестанов ления выше трубопроводов, подающих кислород или кислородсодержащий г а з , а горелки расположены в боковой стенке реактора выше трубопроводов для вдувания оксидного материала, 9 10 1582991 7, Установка по п. 6, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что загрузочный бункер с оксидным материалом соединен с трубопроводом, соединяющим циклон для очистки отходящих газов и горелки для предварительного нагрева оксидного материала» разгрузочный конец ко-" торого соединен с трубопроводом для вдувания оксидного материала в реактор . 8 WB0 Редактор 0. Спесивых Фиг. 2 2000 ГС] Составитель Т. Морозова Техред Л.Олийнык Корректор Т. Палий Заказ 2099 Тираж 486 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101