Плавильно-відновлювальний пристрій та спосіб одержання розплавленого чавуну за допомогою плавильно-відновлювального пристрою

1. Плавильно-відновлювальний пристрій для який відрізняється тим, що згадана нижня частиодержання розплавленого чавуну, що містить плана печі попереднього відновлення має кут нахилу вильно-газотвірний апарат для газифікації вугілля і 15-30°. плавлення відновленої залізної руди, піч попере4. Плавильно-відновлювальний пристрій за будьднього відновлення для непрямого відновлення яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що перший залізної руди за допомогою відновлювального відтрубопровід виведення відновленого чавуну спохідного газу, що виробляється у плавильно-газолучений з центром донної частини печі поперетвірному апараті, циклон для прийому відхідного днього відновлення, а другі трубопроводи вивегазу з плавильно-газотвірного апарата крізь видення відновленого чавун у у кількості шести встасхідний трубопровід для збирання пилоподібної новлені радіально. залізної руди із відхідного газу і подання віднов5. Спосіб одержання розплавленого чавуну за долювального відхідного газу до печі попереднього помогою плавильно-відновлювального пристрою, відновлення, плавильний пальник, встановлений у що включає попереднє відновлення залізної руди плавильно-газотвірному апараті і призначений для у печі попереднього відновлення, виведення попевипускання струменем пилоподібної залізної руди редньо відновленого чавуну до плавильно-газотвііз пристрою рециркуляції до плавильно-газотвіррного апарата за допомогою трубопроводів вивеного апарата, скрубер з трубами Вентурі для придення відновленого чавуну зі шнеками та подальйому частини відновлювального відхідного газу з ше відновлення та плавлення чавуну при його проциклона для збирання пилу і охолодження газу, ходженні крізь вугільний шар у плавильно-газотвікомпресор для стискання газу, охолодженого скрурному апараті, який відрізняється тим, що попебером з трубами Вентурі, і подальшого його поредньо відновлений чавун виводять зі згаданої пестачання крізь трубопровід циркуляції стисненого чі попереднього відновлення до резервуара вивегазу до висхідного трубопроводу, який відрізнядення відновленого чавун у за допомогою першого ється тим, що містить пристрій виведення відновшнека виведення відновленого чавун у, так щоб заленого чавуну, встановлений між піччю попереповнити ним згаданий резервуар до 80% його ємднього відновлення і плавильно-газотвірним апаності, а відновлений чавун зі згаданого резервуара ратом, який містить перший трубопровід виведенбезперервно транспортують до плавильно-газотвіня відновленого чавуну, з'єднаний з піччю поперерного апарата за допомогою други х шнеків других днього відновлення, для передачі відновленого трубопроводів виведення відновленого чавуну. чавун у, резервуар виведення відновленого чавуну, 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що з'єднаний з першим трубопроводом виведення швидкість виведення відновленого чавуну крізь певідновленого чавуну, для отримання відновленого рший шнек дорівнює сумі швидкостей виведення чавун у зі згаданого першого трубопроводу, кілька відновленого чавуну крізь другі шнеки. други х тр убопроводів виведення відновленого ча______________________________________ C2 (54) ПЛАВИЛЬНО-ВІДНОВЛЮВАЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ ТА СПОСІБ ОД ЕРЖАННЯ РОЗПЛАВЛЕНОГО ЧАВУНУ ЗА ДОПОМОГОЮ ПЛАВИЛЬНО-ВІД НОВЛЮВАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ 41473 Даний винахід стосується плавильно-відновлювального пристрою та способу одержання розплавленого чавуну за допомогою плавильно-відновлювального пристрою, в якому розплавлений чавун одержують із сирової залізної руди, агломерату залізної руди або залізорудних гранул. Більш конкретно, винахід стосується плавильно-відновлювального пристрою і способу одержання розплавленого чавуну за допомогою плавильно-відновлювального пристрою, в якому відновлений чавун е фективно виводять із печі попереднього відновлення до плавильно-газотвірного апарата. В патенті США № 4,978,387 (МПК5 С21В11/00, опубл. 18.12.1990 р.) описано типовий спосіб, згідно з яким розплавлений чавун одержують без попередньої обробки залізної руди та вугілля. За цим способом сирова залізна руда та вугілля, що не коксується, використовуються безпосередньо. Тобто, на відміну від інших способів одержання чавуну, тут процеси попередньої обробки, такі як спікання та коксування, випускаються, внаслідок чого технологічний процес та необхідне для його реалізації обладнання спрощуються. Як показано на фіг. 1, плавильно-відновлювальний пристрій згідно з патентом США № 4,978,387 містить плавильно-газотвірний апарат 11 для газифікації вугілля та плавлення залізної руди, піч 12 попереднього відновлення для непрямого відновлення залізної руди за допомогою відновлювального газу та різного роду допоміжне обладнання. Показаний на фіг. 1 плавильно-відновлювальний пристрій працює таким чином. Залізна руда спочатку відновлюється у печі 12 відхідним газом, який виробляється у плавильно-газотвірному апараті 11. Попередньо відновлена залізна руда розплавлюється і відновлюється у плавильно-газотвірному апараті 11. Газ, що відходить із плавильно-газотвірного апарата 11, подається крізь висхідну трубу 13 і циклон 14 на піч 12 попереднього відновлення. Пилоподібна залізна руда, яка збирається циклоном 14, випускається струменем крізь пристрій 15 рециркуляції та плавильний пальник 16 до плавильно-газотвірного апарата 11. Частина відхідного газу, яка пройшла крізь циклон 14, подається крізь скрубер 17 з трубами Вентурі, компресор 18 і трубу 19 циркуляції стисненого газу до висхідної тр уби 13. Плавильно-газотвірний апарат 11 газифікує вугілля так, щоб утворювати відновлювальний газ, потрібний для непрямого відновлення залізної руди. Далі, використовуючи тепло, що виділяється у цьому процесі, чавун, який був непрямо відновлений у печі 12, розплавлюється. Тим часом піч 12 непрямо відновлює сирову залізну руду за допомогою відновлювального газу, який виробляється у плавильно-газотвірному апараті. Як показано на фіг. 2, пристрій має шість радіально розміщених труб 111 виведення відновленого чавуну, кожна з яких має шнек 111а виведення. Таким чином, шнеки 111а обертаються так, щоб відновлений чавун безперервно виводився і потрапляв до плавильногазотвірного апарата крізь верх цього апарата. Проте, якщо в описаному вище способі виведення відновленого чавуну один зі шнеків виведення стає недієздатним або якщо виникає різниця у виведенні через механічну несправність об ладнання або помилку оператора, то чавун, який потрапляє до відновлювальної печі, стає незрівноваженим. У випадку виникнення дисбалансу потік відновлювального газу зміщується. Внаслідок цього ефективність відновлення залізної руди різко знижується, а до плавильно-газотвірного апарата потрапляє невідновлена руда, через що стає ненормальним регулювання температури плавильно-газотвірного апарата. Технічне рішення, запропоноване даним винаходом, було знайдене в результаті досліджень, проведених авторами винаходу. Метою винаходу є створення плавильно-відновлювального пристрію та спосібу одержання розплавленого чавуну за допомогою цього плавильно-відновлювального пристрою, в якому розплавлений чавун одержується із залізної руди, агломерату залізної руди або залізорудних гранул таким чином, щоб операція виведення відновленого чавун у з печі попереднього відновлення до плавильно-газотвірного апарата не справляла жодного впливу на роботу печі попереднього відновлення, тобто на розподіл матеріалу, що до неї вводиться. Технічне рішення, запропоноване для досягнення цієї мети, полягає у тому, що залізну руду піддають попередньому відновленню у печі попереднього відновлення, використовуючи для цього відхідний газ із плавильно-газотвірного апарата. Попередньо відновлену руду піддають відновленню у розплаві в плавильно-газотвірному апараті. Відхідний газ із плавильно-газотвірного апарата подають крізь висхідний трубопровід і циклон до печі попереднього відновлення. Пилоподібну руду, яка збирається в циклоні, струменем випускають крізь пристрій рециркуляції та плавильний пальник до плавильно-газотвірного апарата. Частину відхідного газу, який проходить крізь циклон, подають крізь скрубер з трубами Вентурі, компресор і трубопровід циркуляції стисненого газу до висхідного трубопроводу. У такому пристрої між піччю попереднього відновлення і плавильно-газотвірним апаратом встановлено пристрій виведення відновленого чавуну. Крім того, даним винаходом пропонується спосіб одержання розплавленого чавуну за допомогою описаного вище плавильно-відновлювального пристрою. Вищеописані особливості та переваги даного винаходу будуть з'ясовані нижче більш детально на прикладі здійснення винаходу з поясненням на фігурах, що додаються, де: Фіг. 1 - схематичне зображення відомого плавильно-відновлювального пристрою для одержання розплавленого чавун у; Фіг. 2 - схематичне зображення найбільш важливої частини відомого плавильно-відновлювального пристрою, показаного на фіг. 1; Фіг. 3 - схематичне зображення плавильно-відновлювального пристрою за винаходом; Фіг. 4 - вид у поперечному перерізі найбільш важливої частини плавильно-відновлювального пристрою, показаного на фіг. 3. На Фіг. З схематично зображено плавильновідновлювальний пристрій за даним винаходом. Як звідси видно, плавильно-відновлювальний пристрій 1 за даним винаходом включає в себе плавильно-газотвірний апарат 2 для газифікації 2 41473 вугілля і плавлення відновленої залізної руди; піч 3 попереднього відновлення для непрямого відновлення залізної руди за допомогою відхідного газу, що виробляється у плавильно-газотвірному апараті; циклон 4 для прийому відхідного газу із плавильно-газотвірного апарата 2 крізь висхідний трубопровід 5 для збирання пилоподібної залізної руди із відхідного газу і подання відхідного газу до печі 3 попереднього відновлення після відділення від нього пилоподібної залізної руди; плавильний пальник 6, встановлений на плавильно-газотвірному апараті 2 для випускання струменем пилоподібної залізної руди із пристрою 7 рециркуляції до плавильно-газотвірного апарата 2; скрубер 8 з трубами Вентурі для прийому частини відхідного газу із циклона 4 для збирання пилу і охолодження газу; компресор 9 для стискання газу (охолодженого скрубером 8 з трубами Вентурі) і подальшого його постачання крізь трубопровід 10 циркуляції стисненого газу до висхідного трубопроводу 5; пристрій 11 виведення відновленого чавуну для прийому відновленого чавуну із печі З попереднього відновлення і подання його до плавильногазотвірного апарата 2. Піч 3 попереднього відновлення призначена для попереднього відновлення залізної руди, а попередньо відновлений чавун виводиться до пристрою 11 виведення відновленого чавуну. Піч 3 попереднього відновлення поєднана з трубопроводом 12 постачання відновлювального газу, який виробляється плавильно-газотвірним апаратом, і з трубопроводом 13 постачання залізної руди. Піч 3 попереднього відновлення має вхід 14 для прийому відновлювального газу. Вхід 14 крізь перший трубопровід 15а циркуляції відхідного газу сполучається з циклоном 4. Скрубер 8 з трубами Вентурі крізь другий трубопровід 15b циркуляції відхідного газу сполучається з циклоном 4. У кращому варіанті здійснення піч 3 попереднього відновлення виконана таким чином, що має широку верхню частину та вузьку нижню частину, між якими знаходиться вхід 14 відновлювального газу. Це зроблено для того, щоб при зниженні завантаженого матеріалу в жодній з його частин не виникало затримок. Кут нахилу нижньої частини повинен бути у межах 15-30°. Як показано на фіг. 4, пристрій 11 виведення відновленого чавуну включає у себе перший трубопровід 16 виведення відновленого чавуну, який сполучається з донною частиною печі 3 попереднього відновлення для переправлення відновленого чавун у, резервуар 17 навантаження і виведення, який сполучається з першим трубопроводом 16 виведення відновленого чавуну і призначений для прийому відновленого чавуну з першого трубопроводу 16 виведення відновленого чавуну, другі тр убопроводи 18 виведення відновленого чавун у, які сполучаються з плавильно-газотвірним апаратом 2 і з резервуаром 17 навантаження і виведення відновленого чавуну і призначені для того, щоб подавати відновлений чавун із резервуара 17 навантаження і виведення відновленого чавуну до плавильно-газотвірного апарата 2. Перший трубопровід 16 виведення відновленого чавуну та др угі тр убопроводи 18 виведення відновленого чавуну обладнано відповідно пер шим шнеком 16а виведення відновленого чавуну та другими шнеками 18а виведення відновленого чавун у. Перший трубопровід 16 виведення відновленого чавуну сполучається з центром донної частини печі 3 попереднього відновлення, у той час як другі тр убопроводи 18 виведення відновленого чавун у у кількості шести штук розміщені радіально. Скрубер 8 з трубами Вентурі крізь трубопровід 8а циркуляції охолоджуючого газу сполучається з компресором 9. Компресор 9 крізь трубопровід 10 циркуляції стисненого газу сполучається з висхідним трубопроводом 5. Пристрій 7 рециркуляції крізь перший трубопровід 4а циркуляції пилоподібної залізної руди сполучається з циклоном 4 і, крім того, крізь другий трубопровід 7а циркуляції пилоподібної залізної руди сполучається з плавильним пальником 6. Згідно з винаходом залізна руда попередньо відновлюється у печі З попереднього відновлення за допомогою відновлювального газу, який виробляється у плавильно-газотвірному апараті 2. Попередньо відновлена залізна руда розплавлюється і остаточно відновлюється у плавильно-газотвірному апараті 2. Відновлювальний газ, який випускається з плавильно-газотвірного апарата 2, подається крізь висхідний трубопровід 5 і циклон 4 до печі 3 попереднього відновлення. Пилоподібна залізна руда, зібрана у циклоні 4, випускається струменем крізь пристрій 7 рециркуляції і плавильний пальник 6 у плавильно-газотвірний апарат 2. Частина відновлювального газу, яка пройшла крізь циклон 4, подається крізь скрубер 8 з трубами Вентурі, компресор 9 і трубопровід 10 циркуляції стисненого газу до висхідного трубопроводу 5. Описаний пристрій можна використовува ти у способі, запропонованому даним винаходом. Згідно з цим способом відновлений чавун, який був непрямо відновлений у печі З попереднього відновлення, виводиться у резервуар 17 завантаження і виведення відновленого чавуну першим шнеком 16а виведення відновленого чавун у. Далі відновлений чавун безперервно подається до плавильно-газотвірного апарата 2 другими шнеками 18а виведення відновленого чавуну. Таким чином, відновлений чавун проходить крізь шар вугілля у плавильно-газотвірному апараті 2, внаслідок чого утворюється переробний чавун. Швидкість виведення відновленого чавуну крізь перший шнек 16а повинна дорівнювати сумі швидкостей виведення відновленого чавуну крізь другі шнеки 18а. Кількість відновленого чавуну, завантаженого до резервуара 17 завантаження і виведення відновленого чавуну, у кращому варіанті здійснення становить 80% від повної ємності резервуара завантаження і виведення. Нижче даний винахід описано в його дії та ефективності. Піч 3 попереднього відновлення містить залізну р уду у формі часток розміром 8-35 мм або гранул разом з вапняком або доломітом, які утворюють стаціонарний шар. Крізь цей залізорудний шар проходить відновлювальний газ (СО або Н 2), який виробляється в плавильно-газотвірному апараті. Відновлювальний газ реагує з киснем залізної руди згідно з наступною формулою реакції 3 41473 гнетривкий матеріал печі внаслідок великого вмісту оксиду заліза у жужелі. Згідно з винаходом для вирішення цих проблем перший трубопровід 16 виведення відновленого чавуну, який має перший шнек 16а виведення відновленого чавуну, поєднують з донною частиною печі 3 попереднього відновлення так, як показано на фіг. 4. При такій конструкції, навіть якщо нерівномірне заповнення виникає на початковій стадії процесу, все одно наприкінці потік матеріалу, який заповнює, спрямовується до центру. Таким чином, чим більше тече додолу матеріалу, який заповнює, тим більш однорідним стає його розподіл. При завантаженні відновленого чавуну до плавильно-газотвірного апарата 2 вугілля завантажується крізь центр його верху, і відновлений чавун рівномірно завантажується крізь периферійні ділянки апарата. Таким чином, потік газу спрямовується до центра вугільного шару плавильногазотвірного апарата так, щоб не утворювався зміщений потік. Резервуар 17 завантаження та розвантаження відновленого чавуну, розміщений між плавильно-газотвірним апаратом 2 і піччю З попереднього відновлення, дозволяє рівномірно завантажувати відновлений чавун крізь верхні периферійні ділянки плавильно-газотвірного апарата, не справляючи будь-якого впливу на потік газу і на розподіл матеріалу, який заповнює. Таким чином, резервуар 17 завантаження відновленого чавуну виконує роль ударопоглинаючого елементу. Отже, навіть якщо зупиняється один із других шнеків виведення відновленого чавун у, або якщо взаємно різняться кількості матеріалу, що виводиться різними шнеками, то й тоді це не впливає негативно на профіль опускання шихти в піч 3 попереднього відновлення, а профіль газового потоку може підтримуватися весь час на одному рівні. За таких умов повинен витримуватися певний простір у верхній частині резервуара виведення відновленого чавун у, а заповнюватися цей резервуар повинен не більше як на 80%. Fe2О3+ЗСО(3Н2)®2Fе+ЗСO2(ЗН2О). Таким чином, для того, щоб реакція відновлення залізної руди проходила ефективно в усіх частинах печі попереднього відновлення, відновлювальний газ повинен протікати крізь стаціонарний шар рівномірно, без зміщення. Для того, щоб потік відновлювального газу був однорідним, залізна руда та допоміжний матеріал повинні бути рівномірно розподілені. Проте у відомому пристрої, показаному на фіг. 2, шість пар шнеків 111а виведення відновленого чавуну розміщені радіальне так, щоб крізь них можна було виводити відновлений чавун. За таких умов, якщо матеріал, який завантажується, потрапляє на початковій стадії зі зміщенням, або якщо один із шнеків втрачає спроможність виконувати свою функцію постачання матеріалу, що завантажується, або ж якщо швидкості транспортування шнеками матеріалу не е у всі х шнеків однаковими навіть при однаковій швидкості обертання, тоді у розподілі матеріалу, що завантажується, в печі попереднього відновлення виникає дисбаланс. Внаслідок цього відновлювальний газ зміщується до частини з більшим простором, а потік газу до частини з меншим простором зменшується, і у результаті частина з недостатнім потоком газу втрачає спроможність належним чином відновлювати чавун. Крім того, у частині, де виведення матеріалу, який заповнює її, не є рівномірним, наявними є акумульований рудний пил, що надходить із плавильно-газотвірного апарата 11, деградація відновлення у печі 12 попереднього відновлення і пил, що утворюється внаслідок механічного зношення. Це викликає зависання або сковзання мАтеріалу, який заповнює. Крім того, якщо до плавильно-газотвірного апарата 11 потрапляє невідновлена залізна руда, то для відновлення її стає потрібною велика кількість тепла, внаслідок чого падає внутрішня температура плавильно-газотвірного апарата. Через це падає температура розплавленого чавуну і підвищуються втрати відновленого чавуну та у більшій мірі пошкоджується во 4 41473 Фіг. 1 5 41473 Фіг. 2 6 41473 Фіг. 3 7 41473 Фіг. 4 8 41473 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 9