RU2160420C1 - Fluidized bed furnace for reducing metal oxides - Google Patents
Fluidized bed furnace for reducing metal oxides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2160420C1 RU2160420C1 RU2000112704A RU2000112704A RU2160420C1 RU 2160420 C1 RU2160420 C1 RU 2160420C1 RU 2000112704 A RU2000112704 A RU 2000112704A RU 2000112704 A RU2000112704 A RU 2000112704A RU 2160420 C1 RU2160420 C1 RU 2160420C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hearth
- nozzle
- blast
- nozzles
- fluidized bed
- Prior art date
Links
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 title claims description 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в химической промышленности. The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the chemical industry.
Известна печь для обжига зернистого материала в кипящем слое с подачей воздуха через дутьевые сопла подины, с боковым вводом жидкого топлива в слой через специальные форсунки, установленные горизонтально заподлицо с внутренней стенкой печи (Авт. свид. N 455232 СССР, МКИ F 27 В 15/10). A known furnace for firing granular material in a fluidized bed with air supply through the blast nozzles of the hearth, with the lateral introduction of liquid fuel into the layer through special nozzles installed horizontally flush with the inside wall of the furnace (Auth. Certificate. N 455232 USSR, MKI F 27 B 15 / ten).
Недостатком известной конструкции печи является сложность конструктивного оформления подвода псевдоожижающего агента и трудность его регулирования по объему печи. При легко спекающихся материалах кипящего слоя, какими являются металлические порошки меди, никеля и железа, в печи указанной конструкции, при относительно больших ее поперечных размерах неизбежно происходит зарастание центральной части подины, так как хорошее перемешивание организовано только в периферийной зоне, а поперечный коэффициент перемешивания газа в псевдоожиженных системах невелик. A disadvantage of the known design of the furnace is the complexity of the structural design of the supply of a fluidizing agent and the difficulty of its regulation by volume of the furnace. With easily sintering materials of a fluidized bed, such as metal powders of copper, nickel and iron, in a furnace of this design, with a relatively large transverse size, the central part of the hearth inevitably overgrows, since good mixing is organized only in the peripheral zone, and the transverse gas mixing coefficient in fluidized systems is small.
Известна печь кипящего слоя, содержащая камеру дутья, дутьевые сопла и форсунки на подине, камеру обжига, и устройства для загрузки и выгрузки материала (Авт. свид. N 535449, МКИ F 27 В 15/00). A known fluidized bed furnace containing a blast chamber, blast nozzles and nozzles on the bottom, a firing chamber, and devices for loading and unloading material (Auth. Certificate. N 535449, MKI F 27 B 15/00).
В известной конструкции печи подина выполнена с горизонтальными каналами, в которых расположены форсунки. In the known design of the furnace hearth is made with horizontal channels in which the nozzles are located.
Данная конструкция печи непригодна для восстановления закиси никеля и других окислов металлов вследствие зарастания подины металлическим настылем, нарушения равномерности распределения топлива по слою, зарастания выходных отверстий форсунок в условиях легко спекающихся материалов. This furnace design is unsuitable for the recovery of nickel oxide and other metal oxides due to the overgrowth of the hearth with a metal overlay, violation of the uniform distribution of fuel over the layer, overgrowth of the nozzle outlet openings under conditions of easily sintering materials.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является печь кипящего слоя для обжига различных материалов, включающая дутьевую камеру, подину, равномерно установленные на ней дутьевые сопла с головками, в которых выполнены горизонтальные отверстия истечения газового реагента - псевдоожижителя, реакционную камеру, свод, устройства для подачи газового или жидкого восстановителя (А.Ф.Астафьев, Ю.В. Алексеев, Переработка в кипящем слое полупродуктов никелевого производства, Металлургия, М., 1991, 145-148). The closest technical solution adopted for the prototype is a fluidized bed furnace for firing various materials, including a blast chamber, a hearth, blast nozzles with heads evenly mounted on it, in which horizontal openings for the outflow of a gas reagent - fluidizer, a reaction chamber, arch, devices for supplying a gas or liquid reducing agent (A.F. Astafiev, Yu.V. Alekseev, Fluidized bed processing of nickel-based intermediates, Metallurgy, M., 1991, 145-148).
В печи данной конструкции, в процессе восстановления закиси никеля с получением никелевого порошка на подине печи образуются плотные никелевые настыли. Механизм их образования заключается в следующем. Встречные струи воздуха из установленных на одном уровне головок сопел, взаимодействуя, образуют большие газовые пузыри, поднимающиеся из межсоплового пространства, вовлекая частицы порошка. Над поверхностью головок создаются области уплотнения псевдоожижаемой фазы. Частицы здесь медленно дрейфуют по поверхности головки от центра в межсопловое пространство. В случае легко спекающихся частиц, каковыми являются свежевосстановленные частицы никеля, над головками сопел образуются пакеты частиц, которые схватываются с поверхностью самих головок. Далее они уплотняются за счет спекания и увеличиваются в размере. Фонтанирующие области между соплами постепенно сужаются, в некоторых местах с течением времени перекрываются совсем, при этом существенно ухудшается процесс восстановления: нарушается равномерное распределение восстановителя в слое, создаются локальные места вторичного окисления металлического порошка, качество продукта резко падает. После остановки печь приходится чистить с применением отбойного молотка. In a furnace of this design, in the process of nickel oxide reduction to produce nickel powder, dense nickel deposits form on the hearth of the furnace. The mechanism of their formation is as follows. Oncoming air jets from nozzle heads installed at the same level interacting to form large gas bubbles rising from the inter-nozzle space, involving powder particles. Above the surface of the heads, fluidized phase compaction regions are created. Particles here are slowly drifting along the surface of the head from the center to the interspace. In the case of easily sintering particles, such as freshly reduced nickel particles, packets of particles are formed above the nozzle heads which adhere to the surface of the heads themselves. Then they are compacted by sintering and increase in size. The flowing areas between the nozzles gradually narrow, in some places they completely overlap over time, and the recovery process worsens significantly: the uniform distribution of the reducing agent in the layer is violated, local places of secondary oxidation of the metal powder are created, and the quality of the product drops sharply. After stopping, the oven must be cleaned using a jackhammer.
Конструкция предлагаемой печи кипящего слоя для восстановления окислов металлов позволяет избежать вышеуказанных недостатков и, следовательно, позволит увеличить кампанию печи, улучшить и стабилизировать качество продукции, уменьшить удельный расход восстановителя. The design of the proposed fluidized bed furnace for the reduction of metal oxides avoids the above disadvantages and, therefore, will increase the campaign of the furnace, improve and stabilize the quality of products, reduce the specific consumption of reducing agent.
Предлагаемая печь кипящего слоя для восстановления окислов металлов включает дутьевую камеру, подину, установленные на ней дутьевые сопла с горизонтальными отверстиями истечения дутья, реакционную камеру, свод, устройства для загрузки и выгрузки зернистого материала, устройства для подачи газового или жидкого восстановителя. В печи, предлагаемой нами, в отличие от прототипа, дутьевые сопла установлены на подине в двух уровнях, причем отверстие истечения дутья сопла второго уровня расположено на высоте (0,5- 1,5)h от оси отверстия истечения дутья сопла нижнего уровня, где h - высота от оси отверстия истечения дутья сопла до вершины головки сопла. Дутьевые сопла расположены на подине в шахматном порядке. The proposed fluidized bed furnace for the reduction of metal oxides includes a blast chamber, a hearth, blast nozzles installed on it with horizontal blow-out holes, a reaction chamber, a vault, devices for loading and unloading of granular material, a device for supplying a gas or liquid reducing agent. In the furnace we offer, unlike the prototype, the blast nozzles are installed on the hearth in two levels, and the hole for the blasting nozzle of the second level nozzle is located at a height of (0.5-1.5) h from the axis of the blasting hole for the nozzle of the lower level, where h is the height from the axis of the nozzle blowing hole to the top of the nozzle head. The blast nozzles are staggered on the bottom.
На чертеже изображено расположение сопел на подине печи кипящего слоя. Сопла первого (нижнего) уровня - 1; сопла второго уровня - 2. Пунктирной линией показана траектория движения струи воздуха. The drawing shows the location of the nozzles on the bottom of the fluidized bed furnace. Nozzles of the first (lower) level - 1; nozzles of the second level - 2. The dashed line shows the trajectory of the air stream.
Расположение головок дутьевых сопел на разных уровнях позволит предотвратить спекание металлических частиц за счет того, что поверхности головок первого (нижнего) уровня обдуваются струями соседних сопел, установленных на втором уровне. Величина перепада высот отверстий сопел определяется необходимостью воздействия струй дутья непосредственно над поверхностью головок сопел, расположенных вблизи от уровня подины, где в известных технических объектах имеет место уплотнение, сцепление и спекание частиц. При значениях перепада высот отверстий меньше 0,5h на поверхности головок сопел происходит спекание частиц материала. В области значений перепада высот более 1,5h непосредственное воздействие струй дутья верхнего сопла на головку нижнего сопла ослаблено настолько, что дальнейшее увеличение высоты не дает эффекта против образования пакетов сцепленных частиц. Кроме того, в данном объеме кипящего слоя начинается интенсивное перемешивание частиц материала с высокой скоростью перемещения в горизонтальном и вертикальном направлениях и образования спеков не происходит. The location of the heads of the blowing nozzles at different levels will prevent sintering of metal particles due to the fact that the surfaces of the heads of the first (lower) level are blown by the jets of neighboring nozzles installed at the second level. The magnitude of the height difference of the nozzle openings is determined by the need for exposure to blast jets directly above the surface of the nozzle heads located close to the level of the hearth, where compaction, adhesion and sintering of particles take place in known technical objects. When the values of the height difference of the holes are less than 0.5h, sintering of material particles occurs on the surface of the nozzle heads. In the range of altitude differences of more than 1.5 h, the direct effect of the blasting jets of the upper nozzle on the head of the lower nozzle is weakened so that a further increase in height does not have an effect against the formation of packets of cohesive particles. In addition, in this volume of the fluidized bed, intensive mixing of the particles of the material begins with a high speed of movement in the horizontal and vertical directions and the formation of cakes does not occur.
Шахматное чередование сопел разных уровней обеспечивает равномерный обдув воздухом головок сопел нижнего уровня, что также способствует лучшему протеканию процесса и предотвращает образование зон спекания частиц материала. The staggered alternation of nozzles of different levels ensures uniform air blowing of the heads of the nozzles of the lower level, which also contributes to a better course of the process and prevents the formation of sintering zones of material particles.
Печь работает следующим образом. The furnace operates as follows.
В печь, имеющую площадь подины 1,3 м3, непрерывно загружаются зернистые оксиды металлов. Через дутьевые сопла (1, 2), установленные в двух уровнях и в шахматном порядке, подается воздух в количестве, обеспечивающем псевдоожижение частиц слоя (~1500 нм3/час). Через водоохлаждаемые форсунки подаются газообразное или жидкое топливо и газ-распылитель. Соотношением воздух : топливо в кипящем слое поддерживается необходимая температура восстановления оксидов. При встрече потока топлива с потоком дутья происходит интенсивное перемешивание и газификация топлива. Одновременно происходит восстановление частиц оксидов металлов до металлического состояния.Granular metal oxides are continuously charged into a furnace having a hearth area of 1.3 m 3 . Through blast nozzles (1, 2), installed in two levels and in a checkerboard pattern, air is supplied in an amount that ensures fluidization of the bed particles (~ 1500 nm 3 / h). Gaseous or liquid fuels and atomizer gas are supplied through water-cooled nozzles. The air: fuel ratio in the fluidized bed maintains the required temperature for the reduction of oxides. When the fuel stream meets the blast stream, intensive mixing and gasification of the fuel occurs. At the same time, particles of metal oxides are restored to a metallic state.
Расположение головок дутьевых сопел в двух уровнях и в шахматном порядке обеспечивает предотвращение спекания металлических частиц за счет того, что поверхности головок первого (нижнего) уровня обдуваются струями соседних сопел, установленных на втором уровне, за счет чего печь работает устойчиво, выдавая никелевый продукт со степенью восстановления 98-100%. The location of the heads of the blowing nozzles in two levels and in a checkerboard pattern prevents the sintering of metal particles due to the fact that the surfaces of the heads of the first (lower) level are blown by the jets of neighboring nozzles installed on the second level, due to which the furnace works stably, giving out a nickel product with a degree recovery 98-100%.
Продукт восстановления - металлический порошок непрерывно выгружается. Газообразные продукты, содержащие преимущественно углекислый газ и пары воды, а также водород, углеводы и окись углерода, непрерывно удаляются через газоходное отверстие в своде. Recovery product - metal powder is continuously discharged. Gaseous products containing predominantly carbon dioxide and water vapors, as well as hydrogen, carbohydrates and carbon monoxide, are continuously removed through the gas outlet in the arch.
Список используемой литературы
1. Авт. свид. N 455232 СССР, МКИ F 27 В 15/10.Bibliography
1. Auth. testimonial. N 455232 USSR, MKI F 27 B 15/10.
2. Авт. свид. N 535449, МКИ F 27 В 15/00. 2. Auth. testimonial. N 535449, MKI F 27 V 15/00.
3. А.Ф. Астафьев, Ю.В. Алексеев. Переработка в кипящем слое полупродуктов никелевого производства, М., Металлургия, 1991, с. 145-148. 3. A.F. Astafiev, Yu.V. Alekseev. Fluidized bed processing of nickel-based intermediates, M., Metallurgy, 1991, p. 145-148.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000112704A RU2160420C1 (en) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | Fluidized bed furnace for reducing metal oxides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000112704A RU2160420C1 (en) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | Fluidized bed furnace for reducing metal oxides |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2160420C1 true RU2160420C1 (en) | 2000-12-10 |
Family
ID=20234930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000112704A RU2160420C1 (en) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | Fluidized bed furnace for reducing metal oxides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2160420C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2298453C2 (en) * | 2001-11-09 | 2007-05-10 | Фоест-Альпине Индустрианлагенбау Гмбх Унд Ко | Method for treating powdered, especially metal containing initial material and apparatus for performing the same |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU108615A1 (en) * | 1955-01-19 | 1956-11-30 | А.И. Алавердов | Device for distributing air or gas installed in a heat-resistant hearth furnace for burning granular materials in a fluidized bed |
| GB1368352A (en) * | 1972-01-26 | 1974-09-25 | British Petroleum Co | Fluidised bed distributor plate |
| US4259088A (en) * | 1974-10-31 | 1981-03-31 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency | Distributing fluids into fluidized beds |
| SU1479808A1 (en) * | 1987-01-20 | 1989-05-15 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Gas-distributing grid |
| SU1486730A1 (en) * | 1987-10-01 | 1989-06-15 | Ch Kt I Avtom Mekh Avtomobiles | Fluidized bed furnace for heat treating grain material |
| RU2047047C1 (en) * | 1991-06-24 | 1995-10-27 | Василий Васильевич Онищенко | Open grate area control method |
-
2000
- 2000-05-22 RU RU2000112704A patent/RU2160420C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU108615A1 (en) * | 1955-01-19 | 1956-11-30 | А.И. Алавердов | Device for distributing air or gas installed in a heat-resistant hearth furnace for burning granular materials in a fluidized bed |
| GB1368352A (en) * | 1972-01-26 | 1974-09-25 | British Petroleum Co | Fluidised bed distributor plate |
| US4259088A (en) * | 1974-10-31 | 1981-03-31 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency | Distributing fluids into fluidized beds |
| SU1479808A1 (en) * | 1987-01-20 | 1989-05-15 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Gas-distributing grid |
| SU1486730A1 (en) * | 1987-10-01 | 1989-06-15 | Ch Kt I Avtom Mekh Avtomobiles | Fluidized bed furnace for heat treating grain material |
| RU2047047C1 (en) * | 1991-06-24 | 1995-10-27 | Василий Васильевич Онищенко | Open grate area control method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АСТАФЬЕВ А.Ф., АЛЕКСЕЕВ Ю.В. Переработка в кипящем слое полупродуктов никелевого производства. - М.: Металлургия, 1991, с. 145 - 148. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2298453C2 (en) * | 2001-11-09 | 2007-05-10 | Фоест-Альпине Индустрианлагенбау Гмбх Унд Ко | Method for treating powdered, especially metal containing initial material and apparatus for performing the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2510925C (en) | Method and plant for the heat treatment of solids containing iron oxide using a fluidized bed reactor | |
| CA1157253A (en) | Jet layer granulator | |
| TWI454644B (en) | Method and device for removing of fine to coarse grained solid or solid mixture from a reservoir | |
| US3998929A (en) | Fluidized bed process | |
| KR20060116799A (en) | Method and apparatus for heat treatment of particulates in an electrothermal fluidized bed furnace and resultant products | |
| RU2276691C2 (en) | Method and device for direct melting | |
| RU2160420C1 (en) | Fluidized bed furnace for reducing metal oxides | |
| KR101191954B1 (en) | Apparatus for manufacturing molten irons provided with an improved a fluidized-bed reduction reactor | |
| JP7763856B2 (en) | Metal powder cooling and conveying process | |
| JP7773572B2 (en) | Gas atomizer | |
| CN117222487A (en) | Gas atomizer | |
| KR101865029B1 (en) | Gasification reactor and process | |
| JPH0325202A (en) | Burner for gasifying powder raw material and powder raw material gasifying device | |
| EP0444634B1 (en) | Prereduction furnace of a smelting reduction facility of iron ore | |
| US5571475A (en) | Reducing and smelting furnace having filter layer | |
| KR100398411B1 (en) | Gas distributor of fluidized bed furnace | |
| KR101805220B1 (en) | Water distribution system in a gasification reactor | |
| JPH08261658A (en) | Fluidized bed furnace with partition plate | |
| KR20240076517A (en) | Reduction reactor and manufacturing method of direct reduced iron | |
| JPH04141509A (en) | Gas atomized metal powder production equipment | |
| JP2536216B2 (en) | Dispersion disk of preliminary reduction furnace in smelting reduction equipment | |
| JPH0819451B2 (en) | Method of blowing carbonaceous powder into the converter | |
| JPH02236207A (en) | Apparatus for manufacture metal powder | |
| PL193970B1 (en) | Method of obtaining tin powder |