Спосіб безперервного одностадійного одержання губчатого заліза

Реферат: Спосіб безперервного одностадійного одержання губчатого заліза включає операції завантаження залізної руди, нагрівання та її відновлення воднем. Завантаження залізної руди здійснюють через завантажувальний пристрій з верхнього кінця обертової печі. Нагрітий вище 720 °C водень подають в нижню частину обертової печі, таким чином, щоб складові в обертовій печі рухалися протитечією. При цьому після виходу обертової печі в робочий режим підтримують температуру в обертовій печі на рівні 750-800 °C, а процес завершення відновлення залізної руди здійснюють по кількості води, зібраної в збірнику. UA 96411 U (54) СПОСІБ БЕЗПЕРЕРВНОГО ОДНОСТАДІЙНОГО ОДЕРЖАННЯ ГУБЧАТОГО ЗАЛІЗА UA 96411 U UA 96411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема до способу безперервного одностадійного одержання губчатого заліза. Відомий спосіб одержання губчатого заліза в шахтній печі, який включає завантаження залізо- та вуглецевмісних шихтових матеріалів в шахту, нагрів шихтових матеріалів в шахті по мірі їх опускання та охолодження одержаного губчатого заліза у зоні охолодження з введенням у нижню частину зони відновлення та з вдуванням азоту при температурі 713 °C, а одержане губчате залізо охолоджують газом, що відходить із зони відновлення, який перед цим очищують та охолоджують до температури навколишнього середовища. Як залізо- та вуглецевмісні матеріали використовують рудно-вугільні брикети та котуни, з відношенням вмісту вуглецю до вмісту заліза не менше 0,28, а також з нагрівом азоту до температури більш ніж 713 °C, що здійснюється за рахунок вигорання газу, що відводять із зони відновлення. [1] Недоліком даної корисної моделі є періодичність роботи, висока собівартість та енергоємність процесу. По технічній суті найбільш близьким є спосіб одержання губчатого заліза у киплячому шарі, який включає операції загрузки руди та її відновлення воднем, нагрівання та одержання губчатого заліза. В технологічному процесі прототипу, дрібнозернисту руду або концентрат поміщають на грати, через які подають водень або інший відновний газ. [2] Недоліком прототипу є: висока запиленість газової фази; жорсткі вимоги щодо гранулометричного складу руди; важко контролювати повноту процесу відновлення руди (можливі втрати відновника за рахунок неповноти процесу відновлення залізної руди, що призводить до збільшення перевитрат відновника); на виході з такої установки киплячого шару необхідно ставити електрофільтри, що призводить до подорожчання технологічного процесу. Задача, яку вирішує дана корисна модель, полягає у спрощенні технологічного процесу одержання губчатого заліза, зниженні собівартості та енергоємності, досягненні високої екологічності процесу, а також у збільшенні продуктивності за рахунок безперервності та одностадійності процесу. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза, який включає операції завантаження залізної руди, нагрівання та відновлення її воднем, згідно з корисною моделлю, завантаження залізної руди в обертову піч здійснюють через завантажувальний пристрій з верхнього кінця обертової печі, а нагрітий вище 720 °C водень подають в нижню частину обертової печі, таким чином, щоб складові в обертовій печі рухалися протитечією, при цьому після виходу обертової печі в робочий режим підтримують температуру в обертовій печі на рівні 750-800 °C, а процес завершення відновлення залізної руди здійснюють по кількості зібраної в збірнику води. Після відновлення залізної руди до губчатого заліза у кількості, достатній для заповнення індукційної печі, припиняють подачу водню в обертову піч за допомогою вентиля на вході трійника, а за допомогою другого вентиля на трійникові здійснюють подачу попередньо нагрітого азоту до температури 750-800 °C в обертову піч до повного витіснення водню з неї. Відкривають вивантажувальний пристрій для відбору губчатого заліза в кількості, достатній для заповнення індукційної печі, закривають вивантажувальний пристрій, припиняють подачу азоту в обертову піч, після чого довантажують обертову піч новою порцією залізної руди та відновлюють подачу нагрітого водню в обертову піч, а одержане губчате залізо через вивантажувальний пристрій подають в індукційну піч. Через дозатори в індукційній печі додають відповідні легуючі елементи в залежності від мети одержання сталей - конструкційні, інструментальні, жаростійкі, жароміцні, тверді, броньовані. Далі одержані сталі розливають по формах, а шлак відокремлюють від отриманої сталі за допомогою відомих способів. Спосіб безперервного одностадійного одержання губчатого заліза пояснюється роботою установки, яка представлена на фігурі 1, де: 1 - конвеєр подачі руди; 2 - завантажувальний пристрій; 3 - обертова піч; 4 - вінцева шестерня; 5 - редуктор; 6 - котки; 7 - платформа; 8 - домкрати; 9 - труба для подачі водню; 10 - вентиль регулюючий подачу водню; 11 - лічильник газу (водню); 1 UA 96411 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 - електронагрівач; 13 - конденсатор; 14 - збірник; 15 - газгольдер; 16 - вивантажувальний пристрій; 17 - індукційна піч; 18 - дозатори легуючих елементів; 19 - відвідна труба. 20 - вентиль для подачі водню в рецикл; 21 - трійник для подачі водню або азоту; 22 - вентиль для подачі азоту. Спосіб для безперервного одностадійного одержання губчатого заліза реалізується в установці наступним чином. З допомогою конвеєра подачі руди 1, через завантажувальний пристрій 2, подають залізну руду в обертову піч 3 шириною не більше 3 м і довжиною 10-15 м, яка розміщена на платформі 7 під кутом нахилу до горизонту 3-10°, за допомогою домкратів 8, при цьому вона обертається із швидкістю 3-10 обертів за хвилину, за допомогою вінцевої шестерні 4 і котків 6. Після завантаження обертової печі З, завантажувальний пристрій 2 герметизують і включають електронагрівач 12 труби для подачі водню 9. Нагрітий більше 720 °C водень через редуктор 5, лічильник 11, вентиль 10, що розміщений на трійнику 21 для почергової подачі водню або азоту подають таким чином, щоб складові в ній рухались протитечією. В результаті реакцій відновлення, руда металізується з отриманням губчатого заліза. Продукти відновлення, відхідні гази, що не використалися в обертовій печі 3 подають у конденсатор 13, а водень в газгольдер 15. Зібраний у газгольдері 15 водень знову вводять у рецикл одержання губчатого заліза через відвідну трубу 19, яку контролюють вентилем 20. Цей прийом дозволяє суттєво зменшити витрати водню для одержання губчатого заліза. Після виходу обертової печі 3 у робочий режим, температуру всередині обертової печі підтримують на рівні 750-800 °C. Після завершення відновлення залізної руди до губчатого заліза у кількості, достатній для заповнення індукційної печі 17, припиняють подачу водню в обертову піч 3 за допомогою вентиля 10 на вході трійника 21, а за допомогою другого вентиля 22 на трійникові 21 здійснюють подачу попередньо нагрітого азоту в обертову піч 3 до повного витіснення водню з неї, відкриваючи вивантажувальний пристрій 16 для відбору губчатого заліза в кількості, достатній для заповнення індукційної печі 17, закривають вивантажувальний пристрій 16, припиняють подачу азоту в обертову піч 3 за допомогою вентиля 22, після чого довантажують обертову піч 3 новою порцією залізної руди та відновлюють подачу нагрітого водню в обертову піч 3 за допомогою вентиля для подачі водню 10. Одержане губчате залізо з обертової печі З через вивантажувальний пристрій 16 подають в індукційну піч 17. Завершення процесу відновлення руди здійснюють по кількості зібраної в збірнику води 14. Після плавки губчатого заліза в індукційній печі 17 до розплаву заліза через дозатори 18 додають відповідні легуючі елементи в залежності від мети одержання сталей - конструкційні, інструментальні, жаростійкі, жароміцні, тверді, броньовані і одержану сталь розливають по формах (на фігурі не вказані). Відокремлюють шлак від отриманої сталі за допомогою відомих способів. Теоретична витрата водню для 1 τ губчатого заліза складає: 2Fe2O3+6H2=4Fe+6H2O. 3 3 На 112 кг губчатого заліза витрачається 6 кіломоль водню, або 6×22,4 м , а на x м водню 3 буде витрачатися при 100 % виході 373,3 м на 1 т. Отже в порівнянні з прототипом, згідно корисної моделі економиться водень майже в 2 рази. Пропонований нами спосіб безперервного одностадійного одержання губчатого заліза характеризується: високими економічними показниками, екологічною чистотою, значним соціальним ефектом, крім того при впровадженні даної технології в промислове виробництво буде досягнута значна економія природного газу. Корисна модель може бути використана на заводах чорної металургії, зокрема у виробництві сталей будь-якого складу: м'яких сталей для метизів, кріпильних матеріалів, у виробництві нержавіючих сталей, жаротривких сталей, броньованих сталей, твердих сталей. Джерела інформації: 1. Патент України № 89602 МПК С21В 13/02. Бюл. № 3, 2010 р. Спосіб одержання губчатого заліза в шахтній печі. Томош О.А., Жерліцина О.В., Ожогін В.В., Чернова С.Т. 2. Соболев Є.Φ., Захарян М.Р. Конспект лекцій з хімічної технології // ХАДТ - 2010. С. 10-11 прототип. 60 2 UA 96411 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 1. Спосіб безперервного одностадійного одержання губчатого заліза, що включає операції завантаження залізної руди, нагрівання та її відновлення воднем, який відрізняється тим, що завантаження залізної руди здійснюють через завантажувальний пристрій з верхнього кінця обертової печі, а нагрітий вище 720 °C водень подають в нижню частину обертової печі, таким чином, щоб складові в обертовій печі рухалися протитечією, при цьому після виходу обертової печі в робочий режим підтримують температуру в обертовій печі на рівні 750-800 °C, а процес завершення відновлення залізної руди здійснюють по кількості води, зібраної в збірнику, а після відновлення залізної руди до губчатого заліза у кількості, достатній для заповнення індукційної печі, припиняють подачу водню в обертову піч за допомогою вентиля на вході трійника, а за допомогою другого вентиля на трійникові здійснюють подачу попередньо нагрітого азоту до температури 750-800 °C в обертову піч до повного витіснення водню з неї, а далі відкривають вивантажувальний пристрій для відбору губчатого заліза в кількості, достатній для заповнення індукційної печі, закривають вивантажувальний пристрій, припиняють подачу азоту в обертову піч, після чого довантажують обертову піч новою порцією залізної руди та відновлюють подачу нагрітого водню в обертову піч, а одержане губчате залізо через вивантажувальний пристрій подають в індукційну піч, при цьому через дозатори додають відповідні легуючі елементи в залежності від мети одержання сталей - конструкційні, інструментальні, жаростійкі, жароміцні, тверді, броньовані, а далі одержану сталь розливають по формах, а шлак відокремлюють від отриманої сталі за допомогою відомих способів. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що обертова піч знаходиться під кутом нахилу до горизонту 3-10°. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що температуру на рівні 750-800 °C після виходу обертової печі в робочий режим здійснюють, за рахунок підігріву водню або азоту електронагрівачем. 3 UA 96411 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4