[go: up one dir, main page]

RU2322511C1 - Sooty iron production method - Google Patents

Sooty iron production method Download PDF

Info

Publication number
RU2322511C1
RU2322511C1 RU2006127484/02A RU2006127484A RU2322511C1 RU 2322511 C1 RU2322511 C1 RU 2322511C1 RU 2006127484/02 A RU2006127484/02 A RU 2006127484/02A RU 2006127484 A RU2006127484 A RU 2006127484A RU 2322511 C1 RU2322511 C1 RU 2322511C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
carbon
furnace
sooty
carbon black
Prior art date
Application number
RU2006127484/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006127484A (en
Inventor
Олег Дмитриевич Бунаков (RU)
Олег Дмитриевич Бунаков
Original Assignee
Олег Дмитриевич Бунаков
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 Олег Дмитриевич Бунаков filed Critical Олег Дмитриевич Бунаков
Priority to RU2006127484/02A priority Critical patent/RU2322511C1/en
Publication of RU2006127484A publication Critical patent/RU2006127484A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2322511C1 publication Critical patent/RU2322511C1/en

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy of iron.
SUBSTANCE: method comprises steps of mixing iron-containing components with carbon-containing reagents being technical carbon produced at process of thermal-oxidation decomposition or thermal decomposition of hydrocarbons; providing reaction of iron containing components heated and soaked in furnace with carbon-containing reagent for depositing finely dispersed carbon on surface and also in macro- and micro-pores of iron-containing component volume; creating in furnace protection atmosphere due to feeding nitrogen into furnace; cooling produced sooty iron in furnace. Invention allows shorten time period of production of sooty iron and increase by 2.9 - 4.5 times efficiency of said process.
EFFECT: improved efficiency of method, shortened duration of process for producing sooty iron.
1 tbl

Description

Данное изобретение относится к металлургии железа, конкретно к способам получения сажистого железа, и может быть использовано для производства сажистого железа.This invention relates to the metallurgy of iron, specifically to methods for producing soot iron, and can be used for the production of soot iron.

Известны способы получения сажистого железа путем термокаталического разложения углеводородов на железной губке или в процессе их взаимодействия с железорудными материалами [1] с отложением тонкодисперсного углерода не только на поверхности, но также в макро- и микропорах в объеме куска [2].Known methods for producing soot iron by thermocatalytic decomposition of hydrocarbons on an iron sponge or in the process of their interaction with iron ore materials [1] with the deposition of finely dispersed carbon not only on the surface, but also in macro- and micropores in the bulk of the piece [2].

Для производства сажистого железа могут быть использованы не только газообразные, но и жидкие углеводороды [3], а в качестве железосодержащей основы - железные порошки, губка, окислы или часть полученного продукта [4].For the production of black carbon, not only gaseous, but also liquid hydrocarbons can be used [3], and iron powders, sponge, oxides, or part of the obtained product [4] can be used as the iron-containing base.

К числу недостатков указанных способов получения сажистого железа следует отнести его низкую производительность, обусловленную большой длительностью процесса.Among the disadvantages of these methods of producing soot iron should be attributed to its low productivity due to the long duration of the process.

Так, при получении сажистого железа при содержании в нем 40% углерода в трубчатом реакторе диаметром 40 мм при 900°С длительность процесса составила 5 часов, а в реакторе ⌀ 150 мм время пребывания продукта в реакционной зоне увеличилось до 10 часов [2].Thus, when carbon black was produced with 40% carbon in it in a tube reactor with a diameter of 40 mm at 900 ° C, the process duration was 5 hours, and in the reactor ⌀ 150 mm, the product residence time in the reaction zone increased to 10 hours [2].

Производительность опытно-промышленной печи непрерывного действия, включающей в себя блок из четырех карбофраксовых муфелей, составила по проектным данным 2,5-2,7 т/сутки или 104-112 кг/час [1].The productivity of a pilot continuous kiln, which includes a block of four carbofrax muffles, was 2.5–2.7 tons / day or 104–112 kg / hour according to design data [1].

Задача изобретения состоит в повышении производительности способа получения сажистого железа.The objective of the invention is to increase the productivity of the method for producing carbon black.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения сажистого железа, включающем отложение тонкодисперсного углерода на поверхности и в порах, в качестве углеродсодержащего реагента используют технический углерод (сажу), причем процесс получения сажистого железа проводят в печи с защитной атмосферой, которую создают за счет подачи в печь азота.The problem is solved in that in the method for producing soot iron, including the deposition of finely dispersed carbon on the surface and in the pores, carbon black is used as carbon-containing reagent, carbon black is produced in a furnace with a protective atmosphere, which is created by feeding into the nitrogen oven.

Технический углерод представляет собой высокодисперсный продукт термоокислительного или термического разложения углеводородов, содержащихся в природном и промышленных газах, нефтяных и каменноугольных маслах. Состоит главным образом из углерода 90-95% и содержит небольшие количества примесей: водорода до 0,5%, кислорода до 1,3%, серы до 1,0%, минеральных примесей (золы) до 0,5%. Размер частиц сажи (средний диаметр) 10-50 нм, удельная поверхность в зависимости от вида технического углерода может составлять 10-1000 м2/г.Carbon black is a highly dispersed product of thermo-oxidative or thermal decomposition of hydrocarbons contained in natural and industrial gases, petroleum and coal oils. It mainly consists of 90-95% carbon and contains small amounts of impurities: hydrogen up to 0.5%, oxygen up to 1.3%, sulfur up to 1.0%, mineral impurities (ash) up to 0.5%. The carbon black particle size (average diameter) is 10-50 nm, the specific surface depending on the type of carbon black can be 10-1000 m 2 / g.

Изобретение поясняется следующим. Проведено опробование получения сажистого железа по предлагаемому способу. В качестве углеродсодержащего реагента был взят технический углерод (печная сажа) марки П803 (ГОСТ 7885-86), содержащий в своем составе 0,04% золы и 0,3% серы, удельная поверхность - 15 м2/г.The invention is illustrated by the following. Testing of the production of carbon black by the proposed method. As a carbon-containing reagent, we took carbon black (furnace soot) of grade P803 (GOST 7885-86), containing 0.04% ash and 0.3% sulfur, specific surface area - 15 m 2 / g.

Для получения сажистого железа использовались следующие виды железосодержащего сырья - восстановленный железный порошок, воздухораспыленный порошок-сырец, прокатная окалина. Указанные железосодержащие компоненты смешивались в течение 30 минут в двухконусном смесителе с получением трех смесей, в которых содержались 25% технического углерода и 75% железосодержащего компонента соответствующего вида.To obtain soot iron, the following types of iron-containing raw materials were used - reduced iron powder, air-sprayed raw powder, mill scale. These iron-containing components were mixed for 30 minutes in a two-cone mixer to obtain three mixtures, which contained 25% carbon black and 75% of the iron component of the corresponding type.

Полученные смеси загружались в кварцевые лодочки вместимостью 250 г смеси и помещались в лабораторную трубчатую электропечь СУОЛ - 0,4.4/12 - МГ наружным диаметром 40 мм, после чего включался нагрев печи (скорость нагрева - 11,7°/мин) с одновременной подачей в печь технического азота 1-го сорта (ГОСТ 9293-74), в котором содержание N2=99,6%. Объемная доля примесей - кислорода и водяных паров составляет: не более 0,4 и 0,009% соответственно. Примеси в азоте, как показали результаты опробования, - кислород и водяные пары не оказывают влияния на величину содержания углерода в сажистом железе. По достижении температуры в печи 1050°С делалась выдержка при этой температуре в течение 90 минут, затем нагрев печи отключался и проводилось охлаждение полученного сажистого железа в токе азота до комнатной температуры. Далее сажистое железо подвергалось дроблению, измельчению и рассеву на фракции.The resulting mixtures were loaded into quartz boats with a capacity of 250 g of the mixture and placed in a laboratory tube furnace SUOL - 0.4.4 / 12 - MG with an outer diameter of 40 mm, after which the furnace was turned on (heating rate - 11.7 ° / min) with simultaneous supply to the furnace of technical nitrogen of the 1st grade (GOST 9293-74), in which the content of N 2 = 99.6%. The volume fraction of impurities - oxygen and water vapor is: not more than 0.4 and 0.009%, respectively. Impurities in nitrogen, as shown by the results of testing, - oxygen and water vapor do not affect the carbon content in soot iron. Upon reaching a temperature in the furnace of 1050 ° C, exposure was carried out at this temperature for 90 minutes, then the furnace was turned off and the obtained soot iron was cooled in a stream of nitrogen to room temperature. Next, carbon black was crushed, crushed and sieved into fractions.

Дробление спека сажистого железа осуществляли на щековой дробилке, а измельчение проводилось на стержневой мельнице в течение 45 минут при соотношении веса загружаемого материала к весу стержней 1:10. Фракцию - 0,2 мм, полученную после дробления на щековой дробилке и измельчения в стержневой мельнице, объединяли, усредняли и считали готовым продуктом. На усредненной пробе был определен химический состав и проведено изучение микроструктуры. В таблице приводятся данные по химическому составу сажистого железа.Crushing of soot iron cake was carried out on a jaw crusher, and grinding was carried out on a rod mill for 45 minutes at a ratio of the weight of the loaded material to the weight of the rods 1:10. The 0.2 mm fraction obtained after crushing on a jaw crusher and grinding in a core mill was combined, averaged, and considered to be a finished product. The chemical composition was determined on an averaged sample and the microstructure was studied. The table provides data on the chemical composition of soot iron.

Маркировка порошка сажистого железа (сж)Black carbon powder labeling Железосодержащее сырье, использованное для получения сажистого железаIron-containing raw materials used to produce carbon black Химический состав сажистого железа, %The chemical composition of soot iron,% СFROM SS O2 O 2 СЖ-I (прототип)SJ-I (prototype) Прокатная окалинаMill scale 24,224.2 0,0180.018 1,841.84 СЖ-2 (предлагаемый способ)SJ-2 (the proposed method) Восстановленный железный порошокReconstituted Iron Powder 24,124.1 0,0260,026 0,460.46 СЖ-3 (предлагаемый способ)SJ-3 (the proposed method) Воздухораспыленный железный порошокAir Spray Iron Powder 22,422.4 0,0220,022 0,450.45 СЖ-4 (предлагаемый способ)SJ-4 (the proposed method) Прокатная окалинаMill scale 21,021.0 0,0240.024 0,590.59

Как видно из данных таблицы, сажистое железо, полученное по предлагаемому способу, имеет более низкое содержание кислорода в своем составе 0,46-0,59% по сравнению с 1,84% для прототипа.As can be seen from the table, carbon black obtained by the proposed method has a lower oxygen content in its composition of 0.46-0.59% compared with 1.84% for the prototype.

Микроструктура порошка сажистого железа состоит из перлита и цементита с распределенными в структуре частицами технического углерода, причем отделить этот углерод от железной основы механическими или магнитными методами практически невозможно, что аналогично сажистому железу по прототипу.The microstructure of the carbon black powder consists of perlite and cementite with carbon black particles distributed in the structure, and it is practically impossible to separate this carbon from the iron base by mechanical or magnetic methods, which is similar to the black carbon of the prototype.

Как показало проведенное опробование предлагаемого способа, для получения сажистого железа с содержанием углерода 21-24,1% время пребывания продукта в реакционной зоне составляет 90 минут. При повышении содержания технического углерода в смеси с железосодержащим сырьем до 45%, получено сажистое железо с 38,9% углерода за те же 90 минут пребывания в реакционной зоне, в то время как для получения по прототипу сажистого железа с 40% углерода нужно затратить 5 часов, т.е. длительность процесса по предлагаемому способу сокращается в 3,3 раза.As shown by the testing of the proposed method, to obtain carbon black with a carbon content of 21-24.1%, the residence time of the product in the reaction zone is 90 minutes. When the content of carbon black in the mixture with iron-containing raw materials was increased to 45%, carbon black was obtained with 38.9% carbon in the same 90 minutes in the reaction zone, while it took 5 to obtain carbon black with a prototype of carbon black hours, i.e. the duration of the process according to the proposed method is reduced by 3.3 times.

Для производства сажистого железа по предлагаемому способу можно использовать конвейерную печь для отжига железных порошков, в которой в качестве технологического газа применяется азот [5]. Производительность конвейерной печи составляет 300-500 кг/час по сравнению с 104-112 кг/час специальной печи для производства сажистого железа по прототипу, т.е. выше в 2,9-4,5 раза.For the production of carbon black by the proposed method, you can use a conveyor furnace for annealing iron powders, in which nitrogen is used as a process gas [5]. The productivity of the conveyor furnace is 300-500 kg / h compared with 104-112 kg / h of a special furnace for the production of soot iron according to the prototype, i.e. 2.9-4.5 times higher.

Таким образом, предлагаемый способ получения сажистого железа позволяет повысить производительность способа в 2,9-4,5 раза, но и также упростить технологический процесс за счет проведения процесса в конвейерной печи для отжига железных порошков с использованием в ней в качестве технологического газа азота, что исключает необходимость в проектировании и изготовлении специальной печи для производства сажистого железа.Thus, the proposed method for producing soot iron can increase the productivity of the method by 2.9-4.5 times, but also simplify the process by carrying out the process in a conveyor furnace for annealing iron powders using nitrogen as a process gas, which eliminates the need for the design and manufacture of a special furnace for the production of black carbon.

Источники информацииInformation sources

1. Сажистое железо. Рукин В.В., Острик П.Н., Дзенеладзе Ж.И. М.: «Металлургия». 1986. с.4, 89.1. Sooty iron. Rukin V.V., Ostrik P.N., Dzeneladze J.I. M .: "Metallurgy". 1986, p. 4, 89.

2. Б.А.Борок, В.В.Рукин, В.В.Кельцев, П.Н.Острик, Н.Ф.Колесник. Порошковая металлургия, 1973, № 11, с.11.2. B.A. Borok, V.V. Rukin, V.V. Keltsev, P.N. Ostrik, N.F. Kolesnik. Powder Metallurgy, 1973, No. 11, p. 11.

3. Авторское свидетельство № 256789 (В.Г.Воскобойников, Б.А.Борок, В.Г.Тепленко, З.В.Соловьева, В.В.Рукин, В.П.Дороничева, В.В.Кельцев и Х.Д.Зыбин). Бюл. изобретений № 10, 1980.3. Copyright certificate No. 256789 (V. G. Voskoboinikov, B. A. Borok, V. G. Teplenko, Z. V. Solovyova, V. V. Rukin, V. P. Doronichev, V. V. Keltsev and X .D. Zybin). Bull. Inventions No. 10, 1980.

4. Авторское свидетельство № 196910 (В.Г.Воскобойников, Б.А.Борок, В.Г.Тепленко, З.В.Соловьева, Х.Д.Зыбин и В.В.Кельцев). Бюл. изобретений № 39, 1979.4. Copyright certificate No. 196910 (V. G. Voskoboinikov, B. A. Borok, V. G. Teplenko, Z. V. Solovyova, H. D. Zybin and V. V. Keltsev). Bull. Inventions No. 39, 1979.

5. О.Д.Бунаков. Технология металлов, 2006, № 5, с.28.5. O.D. Bunakov. Metal Technology, 2006, No. 5, p. 28.

Claims (1)

Способ получения сажистого железа, включающий отложение тонкодисперсного углерода на поверхности, а также в макро- и микропорах в объеме железосодержащих компонентов при реагировании железосодержащих компонентов с углеродсодержащим реагентом в печи, отличающийся тем, что железосодержащие компоненты смешивают с углеродсодержащим реагентом, в качестве которого используют технический углерод, полученный в процессе термоокислительного или термического разложения углеводородов, отложение тонкодисперсного углерода осуществляют нагревом и выдержкой смеси в печи с защитной атмосферой, которую создают за счет подачи в печь азота, после чего полученное сажистое железо в печи охлаждают.A method of producing soot iron, including the deposition of finely dispersed carbon on the surface, as well as in macro- and micropores in the volume of iron-containing components during the reaction of iron-containing components with a carbon-containing reagent in a furnace, characterized in that the iron-containing components are mixed with a carbon-containing reagent, which uses carbon black obtained in the process of thermo-oxidative or thermal decomposition of hydrocarbons, the deposition of finely dispersed carbon is carried out by heating by holding and holding the mixture in a furnace with a protective atmosphere, which is created by feeding nitrogen into the furnace, after which the soot iron obtained in the furnace is cooled.
RU2006127484/02A 2006-07-31 2006-07-31 Sooty iron production method RU2322511C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006127484/02A RU2322511C1 (en) 2006-07-31 2006-07-31 Sooty iron production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006127484/02A RU2322511C1 (en) 2006-07-31 2006-07-31 Sooty iron production method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006127484A RU2006127484A (en) 2008-02-10
RU2322511C1 true RU2322511C1 (en) 2008-04-20

Family

ID=39265732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006127484/02A RU2322511C1 (en) 2006-07-31 2006-07-31 Sooty iron production method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2322511C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2388831C2 (en) * 2008-06-05 2010-05-10 Олег Дмитриевич Бунаков Procedure for production of soot iron

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1202785A (en) * 1958-09-29 1960-01-13 Improvements to iron ore reduction plants using natural gases

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1202785A (en) * 1958-09-29 1960-01-13 Improvements to iron ore reduction plants using natural gases

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2388831C2 (en) * 2008-06-05 2010-05-10 Олег Дмитриевич Бунаков Procedure for production of soot iron

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006127484A (en) 2008-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Insights into the relationship between microstructural evolution and deactivation of Al2O3 supported Fe2O3 oxygen carrier in chemical looping combustion
AU2019342986B2 (en) Method for smelting oxide ore
KR101909626B1 (en) Process for production of synthesis gas
JP2022033594A (en) Sintered ore manufacturing method
Goel et al. Evaluation of low-cost oxygen carriers for biomass chemical looping gasification
RU2500793C2 (en) Method of fuel enrichment and fuel improving agent
Murakami et al. Lowering reduction temperature of iron ore and carbon composite by using ores with high combined water content
El-Hussiny et al. Effect of replacement coke breeze by charcoal on technical operation of iron ore sintering
RU2322511C1 (en) Sooty iron production method
Sola et al. The effects of pyrite ash on the compressive strength properties of briquettes
Umadevi et al. Influence of coke breeze particle size on quality of sinter
JP2017193742A (en) Production method of carbon interior ore
EP4471166A1 (en) Method for manufacturing carbonaceous material-containing agglomerate ore, and method for manufacturing molten pig iron
RU2765478C2 (en) Low-temperature direct reduction of metal oxides by obtaining reducing gas on-site
Medeiros et al. Analysis of the carbothermic reduction of iron ore-coke composite mixtures by microwave heating
Tang et al. Effect of Electroplating Sludge on the Iron Ore Sintering: Mineralization, Yield and Gaseous Emission
Zhang et al. Effect of ternary eutectic salt on the calcium sulfate oxygen carrier for chemical looping combustion of coal char
Michel et al. Behaviour of olivine refractories at high temperature: Agglomeration in a fluidized bed reactor
Zhang et al. Evaluation of Fe‐Ni Composite Oxygen Carrier in Coal Chemical Looping Gasification
Sagar et al. Optimization of Drying and Preheating Temperatures During Pellet Induration for Utilizing Goethitic Iron Ores
RU2559482C2 (en) Titanium diboride producing method
EP4575020A1 (en) Iron ore pellet production method
Galevsky et al. Microsilica in the production of silicon carbide: the results of testing and evaluation of technological challenges
RU2270802C2 (en) Method of production of fullerene
Tekkalakote et al. Process development for reduction of NOx emission in sinter making

Legal Events

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

Effective date: 20150801