[go: up one dir, main page]

RU2318024C1 - Способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали - Google Patents

Способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали Download PDF

Info

Publication number
RU2318024C1
RU2318024C1 RU2006112387/02A RU2006112387A RU2318024C1 RU 2318024 C1 RU2318024 C1 RU 2318024C1 RU 2006112387/02 A RU2006112387/02 A RU 2006112387/02A RU 2006112387 A RU2006112387 A RU 2006112387A RU 2318024 C1 RU2318024 C1 RU 2318024C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metallization
furnace
gasifier
sulfur
coal
Prior art date
Application number
RU2006112387/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006112387A (ru
Inventor
Владимир Георгиевич Лисиенко (RU)
Владимир Георгиевич Лисиенко
Владимир Владимирович Попов (RU)
Владимир Владимирович Попов
Original Assignee
ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет УГТУ-УПИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет УГТУ-УПИ" filed Critical ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет УГТУ-УПИ"
Priority to RU2006112387/02A priority Critical patent/RU2318024C1/ru
Publication of RU2006112387A publication Critical patent/RU2006112387A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2318024C1 publication Critical patent/RU2318024C1/ru

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

В газификаторе получают чугун и горячие восстановительные газы с температурой 850-1050°С путем газификации угля, осуществляют загрузку сырья и подачу горячих восстановительных газов в шахтную печь для металлизации, металлизацию и последующую плавку металлизованного сырья в дуговой электропечи. Необходимую температуру в газификаторе поддерживают путем дополнительного электрического нагрева, причем до 70% подводимой энергии составляет подвод электроэнергии. Использование изобретения позволяет уменьшить до 70% поступление серы и фосфора из угля в чугун и соответственно снизить содержание серы и фосфора в легируемой стали, что улучшает ее эксплуатационные расходы на производство стали. Кроме того, снижается содержание серы в отходящих газах шахтной печи металлизации. При этом снижается расход кислорода, повышается восстановительный потенциал восстановительного газа, ускоряется процесс и увеличивается степень металлизации, что приводит к снижению расхода электроэнергии в дуговой электропечи и увеличивается ее производительность. 1 ил.

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к процессам металлизации и электросталеплавильному производству.
Известны способы прямого легирования стали и сплавов, при которых легирующие элементы поступают непосредственно из первородного природного сырья (концентраты, агломераты, окатыши [1-3]). При этом используется газификатор, работающий в смешанном режиме - с одновременным получением горячих восстановительных газов для целей металлизации исходного сырья и полупродукта - чугуна. Далее металлизированное сырье, имеющее в своем составе легирующие элементы - ванадий, никель и др. вместе с природно-легированным чугуном подается в электропечь для получения готового продукта легированной стали (ванадием) или сплава (ферроникель). Однако недостатком этого способа является применение в качестве единственного источника энергии угля для проведения процесса газификации и получения чугуна. Известно, что содержащиеся в угле в значительном количестве фосфор и сера при этом процессе переходят в металл и газовую фазу, что создает экологические проблемы и ухудшает качество металла.
Таким образом, известен способ прямого легирования стали ванадием [1], который наиболее близок к предлагаемому изобретению и принят за аналог. Однако недостатком этого способа является использование угля в качестве единственного источника энергии для процесса газификации. Это обуславливает появление значительных количеств серы и фосфора в восстановительном газе и чугуне, что ухудшает экологическую ситуацию и качество металла и усложняет технологию плавки в электропечи. Кроме того, для получения необходимого количества тепла в газификаторах используется кислород, подаваемый через верхние фурмы для дожигания оксида углерода. Это снижает восстановительный потенциал восстановительных газов, замедляет процесс металлизации, уменьшает степень металлизации, и как следствие, приводит к увеличению времени плавления в дуговой электропечи.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение улучшения качества легированного металла, снижение выбросов сернистых газов в атмосферу при прямом легировании стали и сплавов, увеличение производительности установки. Эта задача решается следующим образом.
Используется способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали, включающий получение горячих восстановительных газов и чугуна в газификаторе при температуре 850-1050°С путем газификации угля, загрузку сырья и подачу горячих восстановительных газов в шахтную печь для металлизации, металлизацию и последующую плавку металлизованного сырья в дуговой электропечи, отличающийся тем, что необходимую температуру в газификаторе поддерживают путем дополнительного электрического нагрева, причем до 70% подводимой энергии составляет подвод электроэнергии.
Процесс газификации для получения восстановительного газа для целей металлизации сырья осуществляется в газификаторе, работающем таким образом на двух источниках энергии - электрической и энергии угля. При этом затраты энергии на нагрев и плавление исходных материалов газификатора, работающего с использованием жидкой барботирующей, шлаковой ванны или с коксовой насадкой, компенсируются с использованием электрической энергии, а углесодержащие материалы используются лишь для получения восстановительного газа и восстановления исходных рудных материалов. Расчеты показывают, что в тепловом балансе газификатора горячих восстановительных газов, работающем в смешанном режиме, до 70% подводимой энергии отводится на нагрев и плавление исходных материалов (рудный концентрат, уголь, флюсы) и переходит в теплосодержание, а остальная часть энергии расходуется на получение восстановительных газов и восстановление металла из рудных материалов (эндотермические реакции). Таким образом, до 70% подводимой энергии может быть заменено на электрическую энергию. При этом расход угля (кокса) сокращается до 70%, и, соответственно, уменьшается содержание серы и фосфора в восстановительном газе и чугуне.
В частности, при содержании пентаоксида фосфора Р2О5 в угле 0,1% его содержание в металле без использования электроэнергии составляет в среднем 0,05-0,1%, а с использованием электрической энергии в количестве 70% по теплу содержание фосфора в металле снизится на 70% и составит примерно 0,015-0,03%.
Это позволяет при дальнейшем поступлении металлизированного сырья (концентрат, окатыши) и чугуна в дуговую электропечь для получения легированной стали (сплава) без осложнений проводить окислительный и восстановительный период плавки, так как перевод фосфора в восстановительный период из шлака в металл будет небольшим - до 70% меньшим, чем при применении в качестве источника энергии в газификаторе только угля. При предлагаемом способе отпадает необходимость в получении дополнительной теплоты за счет частичного дожигания восстановительных газов над шлаковой ванной.
Применение электрической энергии в газификаторе позволяет, таким образом, отказаться от использования дожигания оксида углерода. При этом на 20% возрастает восстановительный потенциал восстановительных газов, что приводит к ускорению процесса металлизации и увеличению степени металлизации в шахтной печи. Это в свою очередь приводит к снижению длительности плавления в электропечи и увеличению производительности процесса. Кроме того, требуемый расход кислорода сокращается на 40-50%.
Этот способ реализуется с помощью устройства, представленного на чертеже, где ГВГ - горячий восстановительный газ; ВГ - восстановительный газ; ЭГ - экспортный газ; ηр - степень рекуперации.
Устройство включает электроугольный газификатор горячих восстановительных газов 1, печь для металлизации железорудного сырья (окатыши, концентрат) 2, дуговую электропечь 3, электронагревательное устройство и электроды газификатора 4, фурмы для подачи окислителя (обогащенное кислородом дутье) 5, устройство загрузки рудных материалов и угля 6, патрубок для горячих восстановительных газов 7, рекуператор второй ступени для подогрева окислителя 8, рекуператор для подогрева окислителя первой ступени 9, устройство загрузки окисленного рудного сырья в печь металлизации 10, устройство ввода восстановительных газов в печь металлизации 11, устройство выгрузки металлизированного сырья 12, электроды дуговой электропечи 13, устройство заливки чугуна в электропечь 14, устройство подачи металлизированного сырья в электропечь 15, устройство подачи металлического лома в электропечь 16, топливно-кислородные горелки 17, трубопровод отвода колошникового газа из печи металлизации - экспортного газа 18, охладитель ГВГ и очистку его от пыли 19, очистку колошникового газа от пыли 20, устройства выпуска чугуна 21 из газификатора.
Устройство работает следующим образом.
В газификатор подаются через устройство загрузки рудные материалы, содержащие легирующий элемент, и уголь. Через фурмы в газификатор подается окислитель (обогащенный кислородом воздух). Образующиеся горячие восстановительные газы подаются через патрубок в рекуператор второй ступени нагрева, в этот же рекуператор поступает и нагретый в рекуператоре первой ступени окислитель. Охлажденный в рекуператоре восстановительный газ поступает через устройство ввода восстановительных газов в печь металлизации. Через устройство загрузки рудного сырья в печь металлизации поступает окислительное рудное сырье (окатыши), содержащее легирующий элемент. Металлизированное рудное сырье подается через устройство подачи металлизированного рудного сырья в электропечь. Через устройства заливки чугуна и подачи металлического лома в электропечь подается также жидкий чугун и лом. Через топливно-кислородные горелки в электропечь подаем дополнительное к электрической энергии тепло. При этом может использоваться и колошниковый экспортный газ печи металлизации. Остальная часть колошникового газа является экспортной и отводится по трубопроводу. В устройстве охлаждения и очистки горячих восстановительных газов проводится частичное охлаждение и очистка ГВГ от пыли, а в устройстве очистки колошникового газа проводится очистка колошникового газа шахтной печи от пыли. Из газификатора получаемый полупродукт (чугун) отводится через устройство выпуска чугуна.
Использование данного способа позволяет уменьшить до 70% поступление серы и фосфора из угля в чугун и, соответственно, снизить содержание фосфора и серы в легируемой стали, что улучшает ее эксплуатационные свойства и снижает эксплуатационные расходы на производство стали. При этом уменьшается расход кислорода, восстановительный газ газификатора имеет больший восстановительный потенциал, что ускоряет процесс металлизации железорудного сырья и увеличивает степень металлизации. При этом также снижается расход электроэнергии в дуговой электропечи и увеличивается ее производительность. Кроме того, снижается содержание серы в отходящих газах шахтной печи металлизации.
Пример 1. По предлагаемому способу газификатор имеет размеры:
Размеры горизонтального сечения на уровне нижних фурм:
Площадь, м2 28
Длина, м 11
Ширина, м 2,5
Высота:
Рабочего пространства от подины до свода, м 6,0
От подины до нижних фурм, м 1,5
От подины до отверстий для электродов, м 4,0
На выходе газификатора производится чугун. Соответственно, из расчета на 1 т чугуна на выходе газификатора загружается 2,16 т угля, 1682 кг руды, 11 кг извести, дутье нижних фурм 2049 кг. Необходимое тепло для нагрева и плавления исходных материалов (рудный концентрат, уголь, флюсы) обеспечивается электрическим нагревом. Энергия, расходуемая на получение восстановительных газов и восстановление металла из рудных материалов (эндотермические реакции), обеспечивается дожиганием угля. Мощность трансформатора составляет 50-140 МВ·А, сила тока составляет 30-80 кА. Число электродов три.
Таким образом на выходе газификатора получается: 1 т чугуна, 4760 м3/ч ГВГ, 494 кг шлака, 115 кг пыли. За счет электрического нагрева восстановительный потенциал восстановительных газов увеличивается на 25%.
Состав ГВГ: СО - 65%; Н2 - 23%; N2 - 12%; СО2 - 0%; Н2О - 0%.
Используемая литература
1. Лисиенко В.Г., Роменец В.А., Пареньков А.Е. и др. Способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали. Патент РФ №2167944, Приоритет от 11.08.1998 г., Бюл. №15, 27.05.2001.
2. Пареньков А.Е., Лисиенко В.Г., Чистов В.П., Юсфин Ю.С. и др. Способ переработки никельсодержащего железорудного сырья. Патент РФ №2217505, Приоритет от 22.03.2002 г., Бюл. №33, 27.11.2003.
3. Лисиенко В.Г., Файншмидт Е.М., Дружинина О.Г. Конструкционная сталь. Патент РФ №2217519, Приоритет от 6.06.2001 г., Бюл. №33, 22.11.2003.

Claims (1)

  1. Способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали, включающий получение в газификаторе чугуна и горячих восстановительных газов с температурой 850-1050°С путем газификации угля, загрузку сырья и подачу горячих восстановительных газов в шахтную печь для металлизации, металлизацию и последующую плавку металлизованного сырья в дуговой электропечи, отличающийся тем, что необходимую температуру в газификаторе поддерживают путем дополнительного электрического нагрева, причем до 70% подводимой энергии составляет подвод электроэнергии.
RU2006112387/02A 2006-04-13 2006-04-13 Способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали RU2318024C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112387/02A RU2318024C1 (ru) 2006-04-13 2006-04-13 Способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006112387/02A RU2318024C1 (ru) 2006-04-13 2006-04-13 Способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006112387A RU2006112387A (ru) 2007-11-10
RU2318024C1 true RU2318024C1 (ru) 2008-02-27

Family

ID=38957808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006112387/02A RU2318024C1 (ru) 2006-04-13 2006-04-13 Способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318024C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134301C1 (ru) * 1994-10-17 1999-08-10 Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ Установка для получения чугуна и/или губчатого железа, способ получения чугуна и/или губчатого железа и способ работы установки
RU2167944C2 (ru) * 1998-08-11 2001-05-27 Региональное Уральское отделение Академии инженерных наук Российской Федерации Способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали
US6562102B1 (en) * 1998-08-13 2003-05-13 Deutsche Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh Method for producing liquid pig iron

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134301C1 (ru) * 1994-10-17 1999-08-10 Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ Установка для получения чугуна и/или губчатого железа, способ получения чугуна и/или губчатого железа и способ работы установки
RU2167944C2 (ru) * 1998-08-11 2001-05-27 Региональное Уральское отделение Академии инженерных наук Российской Федерации Способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали
US6562102B1 (en) * 1998-08-13 2003-05-13 Deutsche Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh Method for producing liquid pig iron

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУРУНОВ И.Ф. и др. Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа. М.: Черметинформация, 2002, с.117-129. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006112387A (ru) 2007-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2380995B1 (en) Smelting vessel, steel making plant and steel production method
JP2698525B2 (ja) 金属鉱石の溶融還元方法
US4822411A (en) Integrated steel mill arrangement
JP2001500243A (ja) 金属溶融物の製造のためのプラントおよびプロセス
US4380469A (en) Process and apparatus for continuously reducing and melting metal oxides and/or pre-reduced metallic materials
CN101665848B (zh) 一种铁矿石直接炼钢工艺
EP2823073B1 (en) Iron reduction process and equipment
US4340420A (en) Method of manufacturing stainless steel
KR940008926B1 (ko) 일시저장 용기를 갖춘 제강장치 및 이를 이용하는 제강법
EP0864658B1 (en) Refining iron ore
US5431710A (en) Method for continuously producing iron, steel or semi-steel and energy
CN101665849B (zh) 一种铁矿石连续炼钢工艺
US20250320570A1 (en) Method and apparatus for metals, alloys, mattes, or enriched and cleaned slags production from predominantly oxide feeds
US20240344155A1 (en) Method for producing an iron melt
EP4288571B1 (en) Bleed-off gas recovery in a direct reduction process
RU2337971C1 (ru) Способ производства стали с использованием металлизированного железорудного сырья
RU2167944C2 (ru) Способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали
US6582492B1 (en) Method for producing melt iron
RU2318024C1 (ru) Способ бескоксовой переработки рудного сырья с получением легированной ванадием стали
RU2287017C2 (ru) Способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали, горячих металлизованных окатышей и ванадиевого шлака
RU2282665C2 (ru) Рекуперативный способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с прямым легированием ванадием стали
RU2217505C1 (ru) Способ переработки никельсодержащего железорудного сырья
RU2514241C2 (ru) Синтетический композиционный шихтовой материал для производства высококачественной стали
EP0950117B1 (en) A method for producing metals and metal alloys
Chatterjee A critical appraisal of the present status of smelting reduction-Part I From blast furnace to Corex

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080414