RU2323260C2 - Способ получения металлов, имеющих низкую температуру испарения - Google Patents
Способ получения металлов, имеющих низкую температуру испарения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2323260C2 RU2323260C2 RU2003130788/02A RU2003130788A RU2323260C2 RU 2323260 C2 RU2323260 C2 RU 2323260C2 RU 2003130788/02 A RU2003130788/02 A RU 2003130788/02A RU 2003130788 A RU2003130788 A RU 2003130788A RU 2323260 C2 RU2323260 C2 RU 2323260C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- furnace
- secondary metal
- charge
- reaction
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 11
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 title 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 54
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 azan metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000010744 Boudouard reaction Methods 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011823 monolithic refractory Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/10—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
- C21B11/02—Making pig-iron other than in blast furnaces in low shaft furnaces or shaft furnaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
Изобретение относится к восстановлению окислов металла в шахтной печи, имеющей верхнюю и нижнюю шахты. При осуществлении реакции сжигания твердого топлива с воздухом в нижней шахте получают горячий газ, который направляют вверх. Шихта, содержащая окисел металла, например железную руду или агломераты, и углеродсодержащий восстановитель, реагирует в печи с получением основного расплавленного металла, вторичного металла и вторичного окисла металла, газа, содержащего моноокись углерода и обеспечивающего подвод тепла к шихте в результате реакции горения в верхней шахте. Температуру полученного в результате реакции отходящего газа регулируют для предотвращения конденсации вторичного металла и вторичного окисла металла так, чтобы он оставался в отходящем газе в виде пара для его последующего отделения от газа. Для увеличения концентрации извлекаемых металлов и окислов металлов осуществляют рециркуляцию отделенного вторичного металла и вторичного окисла металла для использования в реакционном процессе в последующей загрузке шихты. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу получения расплавленного метала путем восстановления окислов металла. Способ включает получение расплавленного чугуна, в том числе передельного чугуна и литейного чугуна, а также получение сплавов металла.
Предшествующий уровень техники
Процессы восстановления осуществляют с целью производства стали непосредственно из железной руды или получения продукта, эквивалентного передельному чугуну, выплавленному в доменной печи, предназначенного для использования в известных процессах получения стали или же низкоуглеродистого чугуна в качестве исходного сырья для производства стали с помощью известной технологии. Этот процесс обычно используют с целью замены доменных печей как средств получения расплавленного чугуна для производства стали.
Доменные печи, как правило, содержат вертикальную башню, в которую последовательно через верх печи загружают шихту, включающую железную руду, окатыши или агломераты, вместе с коксом и известняком, с образованием в печи непрерывного столба загруженного материала. В нижней части печи к шихте подводится атмосферный воздух, который может быть предварительно нагретым. Когда материалы загруженной шихты вступают в контакт с горячими газами, поднимающимися вверх из горна печи, эти газы подогревают кокс так, что при достижении им нижней части печи и контактировании с вводимым в эту часть воздухом инициируется процесс горения. При высоких температурах, устанавливающихся в результате горения в этом месте печи, двуокись углерода является нестабильной и немедленно реагирует с углеродом с образованием моноокиси углерода. Эта реакция является не только основным источником тепла для операции плавления, но, кроме того, в результате реакции образуется восстановительный газ (СО), который поднимается вверх через печь, где подогревается и по мере своего поднятия восстанавливает окись железа в шихте.
Производительность доменной печи зависит от ее внутреннего объема или от величины конструктивных параметров печи при заданной производительности. Поэтому для повышения производительности необходимо увеличивать размер доменной печи и соответственно менять конструктивные параметры.
Настоящее изобретение обеспечивает улучшение работы описанной выше известной доменной печи при получении расплавленных металлов, в особенности расплавленного чугуна. В частности, способ, предлагаемый в соответствии с настоящим изобретением, используют применительно к шахтной печи, которая может производить литейный чугун, передельный чугун или другие металлические сплавы с большей экономической эффективностью, чем при использовании известных процессов плавления, включая процессы в доменных печах.
Данное изобретение обеспечивает еще одно преимущество, обеспечивая сохранение мелких частиц веществ, находящихся в отходящих (колошниковых) газах в виде окислов металлов, таких как цинк, кадмий и тому подобных, и позволяет извлечь, восстановить и повторно использовать эти металлы и окислы.
Раскрытие сущности изобретения
Предлагаемый способ восстановления окислов металлов в соответствии с усовершенствованием настоящего изобретения обеспечивает преимущества по сравнению с известным способом за счет ранее не применявшегося, нетрадиционного использования шахтной печи для плавления. Для достижения этого преимущества предлагаемый способ включает осуществление в шихте реакции окисла металла с восстановителем с получением из окисла металла основного расплавленного металла, а также газа, содержащего моноокись углерода, и дополнительно получение побочного (вторичного) металла и окислов. Газ направляется в шахтной печи вверх и выводится из шихты. Температуру газа в шахтной печи регулируют в определенном месте над шихтой так, чтобы она была выше температуры конденсации побочных металла и окислов. Это предотвращает прилипание побочных металлов и окислов, содержащихся в газе, к внутренней стенке шахтной печи. Вторичные металлы и окислы удаляют из газа после его прохождения вверх и отвода из печи. Затем они могут быть повторно использованы различными путями, включая применение при производстве агломератов для использования в рафинируемой шихте.
Температуру газа можно регулировать, изменяя высоту загрузки шихты в шахтной печи. Кроме того, температуру газа можно регулировать путем изменения интенсивности горения газа, используя горелку для нагрева газа, направляемого внутри шахтной печи вверх.
Температуру газа дополнительно можно регулировать путем регулирования интенсивности реакции в шихте.
Газ, отводимый из печи, содержит в основном двуокись углерода и азот.
Шихта может содержать железную руду. Кроме того, шихта может содержать агломераты, которые являются самовосстанавливающими, самофлюсующими (самоплавкими) или и теми, и другими.
В известных методах восстановление происходит с помощью СО, генерируемой при частичном сжигании кокса. СО проникает в шихту и осуществляется процесс восстановления по реакции: Me+СО⇒Me+CO2. Газообразная двуокись углерода, образующаяся в результате реакции, распространяется в направлении, противоположном по отношению к СО. Указанная реакция требует определенного количества времени для полной диффузии (СО) внутри шихты. Для этого требуются печи, характеризующиеся продолжительностью периодов времени нахождения шихты внутри печей, которыми обычно являются доменные печи.
При этом самовосстанавливающие агломераты находятся в таком состоянии, которое значительно более предпочтительно для процесса восстановления. Более тесный контакт в таких агломератах между рудой или окислами и углеродом восстановителя (уголь или кокс) обеспечивает меньшую продолжительность реакции, поскольку отсутствует необходимость в проникновении СО в агломерат. Процесс восстановления проходит по нижеприведенной реакции и является предварительно опробованным для агломерата, предназначенного для осуществления этого процесса:
2Ме+С=⇒2Ме СО2
CO2+С=⇒2CO2
МеО+СО=⇒Me+CO2
Таким образом, сам агломерат образует полузамкнутую систему, где атмосфера является восстановительной атмосферой в течение всего периода времени, когда в агломерате присутствует углерод. Другими словами самовосстанавливающие агломераты, как подразумевает такой термин, сохраняют внутри себя собственную восстановительную атмосферу, которая образована атмосферой, существующей внутри шахтной печи и созданной поднимающимися вверх газами.
Таким образом, можно превращать в энергию, необходимую для осуществления процесса восстановления, окись углерода (СО), присутствующую в атмосфере печи, созданной за счет частичного сжигания топлива и восстановительной реакции, которая происходит внутри агломератов, и при этом дополнительно регулировать температуру и характеристики (окисления и восстановления) колошниковых газов.
В процессах выплавки, осуществляемых в шахтных печах, присутствующий кокс или другое твердое топливо, загружаемое через верх печи во время проведения рабочего процесса, опускается вниз вместе с остальной частью шихты, реагируя с CO2 при противоточном движении, по реакции СО2+С=⇒2СО. Это приводит к повышенным затратам углеродсодержащего вещества и, таким образом, препятствует его эффективному использованию для осуществления процесса восстановления/плавки.
Благодаря тому, что в соответствии с настоящим изобретением время нахождения (шихты в печи), необходимое для процесса самовосстановления, мало, можно эксплуатировать печь в соответствии с данным изобретением при низких высотах столба загрузки. Кроме того, можно регулировать выходную температуру отводимых через верх печи газов и, следовательно, поддерживать в виде пара или в виде мелких частиц содержащиеся в выходящих газах окислы или металлы, которые используют при получении агломератов. Поэтому эти вещества можно улавливать в аппарате для очистки газа. В том случае, когда обнаруживается, что концентрация окислов или металлов не достигает желательного уровня для экономически выгодного их извлечения, можно использовать те же окислы и металлы повторно столько раз, сколько это необходимо, включая их в процесс производства самовосстанавливающих агломератов и, таким образом, увеличивая их концентрацию в извлеченных мелких частицах.
Изобретение поясняется чертежами, где:
Фиг.1 - схематический вид частичной перспективы одного воплощения установки для осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - вертикальная проекция установки, показанной на фиг.1.
Фиг.3 - поперечное сечение, показывающее средства распределения шихты в той же установке.
Фиг.4 - система очистки газа, отделяющая и аккумулирующая металлы, испаряющиеся внутри печи, и мелочь, содержащую окислы, которые покидают печь вместе с колошниковыми газами.
Фиг.5 - поперечное сечение выходной трубы, снабженной горелками для регулирования процесса сжигания отходящего газа, отводимого из печи.
Печь в соответствии с настоящим изобретением позволяет регулировать выходную температуру горячих газов, посредством большей или меньшей интенсивности горения горючих газов образующихся в нижних зонах, и процесс восстановления окислов, содержащихся в агломератах. Таким путем регулирования можно поддерживать металлы и окислы, находящиеся в сырых агломератах, в парообразном состоянии или в виде мелких частиц. Эти частицы включают такие металлы, температура испарения которых ниже 1000°С, например Zn, Cd, Pd, которые в противном случае конденсируются на стенках печи.
Таким образом, горячие газы, имеющие высокую температуру и содержащие пары включений металлов или их окислы в виде мелких частиц, выбрасываются из печи и, как показано на фиг.4, через газоотводящую трубу 3 поступают в систему очистки газа, где в разделительных аппаратах 6 (например, в аппаратах типа циклона или осадителя) осуществляются конденсация этих паров и их отделение вместе с остальными частицами от отводимых через верх печи газов, которые проходят через остальную часть системы очистки газов 7.
Мелочь, осажденная в сепараторах 6, содержит более 20% включений металлов или окислов после восстановления определенного количества железа, содержащегося в исходном сырье, что делает их извлечение экономически приемлемым.
В случае, если количество остаточного материала, содержащего эти включения, недостаточно для получения экономически выгодной концентрации побочных металлов или окислов, то в соответствии с настоящим изобретением можно эксплуатировать печь путем загрузки агломератов, содержащих эти включения, только в один из участков печи, например, в один из ее концевых участков, и извлекать и отделять эти металлы прежде, чем произойдет полное перемешивание отходящих газов, поступающих из остальной части печи, для того чтобы обеспечить концентрацию указанных металлов и окислов на приемлемом, с точки зрения экономичности, уровне.
Новая оригинальная конструкция печи, показанная на фиг.1-3, содержит верхнюю шахту 1, цилиндрическую или коническую, или имеющую прямоугольное сечение, в верхней части которой имеется загрузочное устройство (или устройства) с загрузочным патрубком (или патрубками) 2, снабженным средствами для равномерного распределения шихты 4, которые позволяют разместить агломераты или шихту в подходящих местах внутри печи так, чтобы сосредоточить такие агломераты, содержащие металлы или окислы, концентрацию которых необходимо повысить. Выходная труба или трубы 3 предназначены для выпуска газов, содержащих в основном различные количества CO2, СО, Н2 и N2, в дополнение к мелочи, полученной при дезинтеграции шихты. Пары или частицы окислов могут проходить по каналам 5 к системе газоочистки 7 и сепаратору для мелких частиц 6, который аккумулирует сконденсированные частицы металла или окислов. Очищенные газы направляют к отводящим устройствам или в тепловые регенераторы (не показаны) с целью подогрева воздуха дутья или для иных целей.
В верхней шахте 1 находится ряд или ряды фурм, через которые вдувают горячий или холодный воздух, обогащенный кислородом или необогащенный кислородом, необходимый для реакции горения СО и горения каких-либо других горючих газов (которые также могут присутствовать), с образованием в результате CO2 в соответствии с реакциями:
С+O2=⇒CO2
СО+1/2O2=⇒CO2
2Н2+O2=⇒2Н2O
обеспечивающими подвод теплоты к шихте, которая может быть образована самовосстанавливающими агломератами, рудой или окислами железа и отходами, содержащими железо и включения, и самоплавкими или несамоплавкими передельным чугуном, металлическими обрезками (лом), губчатым железом, находящимся в виде брикетов или в ином виде, скрапом от литейного производства или из сталеплавильного цеха, или смесью этих компонент в различных возможных пропорциях.
Установка или печь содержит также нижнюю шахту 9, цилиндрической или конической формы, или же с формой сечения в виде прямоугольника, при этом стороны сечения в верхней части нижней шахты больше сторон верхней шахты 1, и сечение нижней части шахты достаточно для размещения загрузочных устройств для подачи кокса, или угля, или какого-либо другого твердого топлива. Вокруг нижней шахты 9 на уровне, достаточно превышающем основание верхней шахты 1, размещен участок непрерывной подачи топлива, как показано на фиг.2, с секциями из труб или иных средств подачи твердого топлива, снабженных герметичными задвижками 10. При необходимости секция подачи твердого топлива может быть дополнительно снабжена отдельными трубами 11 независимой подачи дополнительных горючих материалов, чтобы надлежащим образом обеспечить ввод слоя топлива, в частности, состоящего из мелких частиц материала, которые в противном случае могут за счет тяги выбрасываться потоком газов из центральной верхней шахты 1, или же подачи таких горючих материалов, как использованные шины, пластмасса и т.п.
В нижней шахте 9 установлен один или более чем один ряд первичных фурм 12, предназначенных для вдувания подогретого или неподогретого воздуха, который может быть обогащен или не обогащен кислородом, и для инжекции жидкого, газообразного или твердого порошкообразного топлива с целью полного или частичного его сжигания, обеспечивающего получение тепловой энергии, необходимой для восстановления и/или плавления шихты. Верхняя шахта 1 и нижняя шахта 9 могут быть выполнены с использованием монолитного огнеупорного материала (на фиг.3 и 4 условно показан сетчатым полем) и, кроме того, могут быть снабжены охлаждающими элементами.
Расплавленные металл и шлак разгружают из печи через ее нижнюю часть.
В печи такого типа отсутствует необходимость добавления топлива сверху в шахту вместе с шихтой, как это имеет место в известном способе работы печи.
В усовершенствованной описанным образом печи имеются раздельные зоны с атмосферой, характеристики которой можно регулировать за счет выбора типа используемого топлива и большей или меньшей его инжекции в различные места печи, оборудованные средствами для этой цели. Таким образом, в зависимости от окислительной способности СО2 относительно получаемого металла и характеристики (окислительной или восстановительной) атмосферы, преобладающей внутри печи, можно получить этот металл в виде окисла или в металлической форме.
Газы, выходящие из нижней зоны, движутся против направления движения шихты и отдают при этом шихте теплоту, необходимую для нагрева и восстановления или обычного плавления.
Поскольку шихта в верхней шахте 1 не содержит значительного количества кокса, древесного угля или иного твердого топлива, реакция Boudouard (СО2+С⇒2СО), которая происходит с поглощением тепла и дополнительно потребляет значительное количество углерода, сведена к минимуму. Поэтому отработанные газы, покидающие установку, содержат по существу СО2 и N2. Однако в рабочих режимах варьируемые количества СО способны обеспечить отходящему газу восстановительную способность и достаточное количество тепловой энергии, которую можно использовать для подогрева воздуха дутья или в других частях установки.
Поскольку можно регулировать атмосферу внутри печи, а также и температуру выходящих из печи газов, в такой печи можно избежать накопления на внутренних стенках печи металлов и/или окислов, уносимых с отходящим газом, как это обычно имеет место в вагранках и доменных печах.
Способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает большую гибкость при работе, позволяя осуществлять плавку скрапа (в том числе скрапа, содержащего большое количество включений других металлов, помимо железа, таких, например, как цинк и т.п.), передельного чугуна, литейного чугуна или каких-либо других типов предварительно восстановленных материалов, которые могут быть в виде брикетов.
Следовательно, шахтная печь, работающая в соответствии со способом, соответствующим данному изобретению, имеет преимущество над вагранкой или доменной печью, обеспечивая значительную экономию топлива, поскольку окись углерода или другие газы, образовавшиеся в нижней части печи, могут быть сожжены в верхней части печи. Это позволяет передать теплоту, выделившуюся при реакции, шихте, опускающейся в шахте вниз. Отходящие газы по существу содержат двуокись углерода, азот, водяные пары и регулируемые количества окиси углерода, водорода и углеводородов.
В такой шахтной печи, кроме того, в соответствии с изобретением можно осуществлять процессы восстановления и плавления самовосстановливающих агломератов, или руды, или промышленных отходов, с металлическими включениями или без них, которые могут быть извлечены из выходящих газов в виде пара или мелких частиц окислов. Кроме того, в этом случае образующаяся окись углерода сгорает по высоте шахты, а выделяющаяся при сгорании теплота почти полностью передается опускающейся шихте, что значительно увеличивает тепловую эффективность установки. Помимо этого, поскольку в исходном сырье, загружаемом в шахту установки, не содержится слоев угля, или кокса, или другого твердого топлива, то в этом случае реакции CO2+С==2СО > не происходит, что позволяет снизить потребление топлива.
Секция подачи твердого топлива, кроме того, снабжена газоотводящим устройством 13, оборудованным клапанами 14 регулирования расхода, способными пропускать определенное количество газа, обеспечивающего подогрев, подсушку и перегонку летучих фракций, присутствующих в различных твердых топливах, таких как минеральный уголь, древесина и/или различные углеродсодержащие отходы.
Для регулирования и повышения температуры отходящего газа с целью предотвращения конденсации металлических осадков вытяжная труба 16 печи может быть снабжена горелкой для подогрева этого газа.
Claims (8)
1. Способ получения расплавленного металла путем восстановления окислов металла в шахтной печи, имеющей верхнюю и нижнюю шахты, включающий осуществление реакции сжигания твердого топлива с воздухом с образованием в нижней шахте горячего газа, который направляют вверх, осуществление реакционных процессов в шихте, содержащей окисел металла с углеродсодержащим восстановителем, с получением основного расплавленного металла, вторичного металла и вторичного окисла металла, газа, содержащего моноокись углерода и обеспечивающего подвод тепла к шихте в результате реакции горения в верхней шахте, регулирование температуры на выходе газа из верхней шахты, не превышающей температуру конденсации вторичного металла и вторичного окисла металла, путем изменения высоты столба шихты, удаление газа из шахтной печи и отделение вторичного металла и вторичного окисла металла от указанного газа, отводимого из шахтной печи.
2. Способ по п.1, в котором температуру газа дополнительно регулируют путем изменения интенсивности горения газа, содержащего окись углерода, за счет использования горелки для нагрева газа при его движении вверх в шахтной печи.
3. Способ по п.2, в котором температуру газа дополнительно регулируют путем изменения высоты столба шихты в шахтной печи.
4. Способ по п.1, в котором газ, отводимый из печи, состоит по существу из двуокиси углерода и азота.
5. Способ по п.1, в котором осуществляют рециркуляцию отделенного вторичного металла и вторичного окисла металла для использования в реакционном процессе в последующей загрузке шихты.
6. Способ по п.1, в котором шихта содержит агломераты, содержащие окисел железа и углеродсодержащий восстановитель.
7. Способ по п.1, в котором шихта содержит флюс.
8. Способ по п.1, в котором шихта содержит окисел железа.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/811,428 | 2001-03-20 | ||
| US09/811,428 US6517603B2 (en) | 2001-03-20 | 2001-03-20 | Method for recovery of metals having low vaporization temperature |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003130788A RU2003130788A (ru) | 2005-04-10 |
| RU2323260C2 true RU2323260C2 (ru) | 2008-04-27 |
Family
ID=25206528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003130788/02A RU2323260C2 (ru) | 2001-03-20 | 2002-03-19 | Способ получения металлов, имеющих низкую температуру испарения |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6517603B2 (ru) |
| EP (1) | EP1373581B1 (ru) |
| CN (1) | CN1302122C (ru) |
| AT (1) | ATE331815T1 (ru) |
| AU (1) | AU2002255782A1 (ru) |
| BR (1) | BR0208174B1 (ru) |
| DE (1) | DE60212815T2 (ru) |
| DK (1) | DK1373581T3 (ru) |
| ES (1) | ES2262803T3 (ru) |
| PT (1) | PT1373581E (ru) |
| RU (1) | RU2323260C2 (ru) |
| WO (1) | WO2002075001A2 (ru) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2002952062A0 (en) * | 2002-10-15 | 2002-10-31 | D.Wilson Investments Pty. Ltd. | Process and apparatus for extracting zinc |
| US20060233685A1 (en) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Janes Clarence W | Non-aqueous method for separating chemical constituents in spent nuclear reactor fuel |
| BR102015005373A2 (pt) * | 2014-12-16 | 2016-10-25 | Tecnored Desenvolvimento Tecnologico S A | forno metalúrgico de obtenção de ligas metálicas |
| CN105087947B (zh) * | 2015-09-16 | 2018-01-12 | 武汉钢铁有限公司 | 从高炉瓦斯泥中提取锌的方法 |
| LU100535B1 (en) | 2017-12-07 | 2019-06-12 | Wurth Paul Sa | Charging system, in particular for a shaft smelt reduction furnace |
| CN108642220B (zh) * | 2018-05-25 | 2020-05-05 | 武汉钢铁有限公司 | 一种排出高炉有害元素并清理高炉炉型的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3652069A (en) * | 1968-10-15 | 1972-03-28 | Conzinc Riotinto Ltd | Shaft furnace smelting of oxidic ores, concentrates or calcines |
| US5279643A (en) * | 1992-01-17 | 1994-01-18 | Yasuo Kaneko | Process for recovering valuable metals from an iron dust |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE444956B (sv) * | 1980-06-10 | 1986-05-20 | Skf Steel Eng Ab | Sett att ur metalloxidhaltiga material utvinna ingaende lettflyktiga metaller eller koncentrat av dessa |
| BR8201091A (pt) * | 1982-03-02 | 1983-10-25 | Fundicao Tupy S A Ind Carboqui | Nodulos compactos processo e instalacao para a sua producao e utilizacao destes nodulos para a producao de metal |
| BR8605001A (pt) * | 1986-10-13 | 1988-05-31 | Setepla Tecnometal Engenharia | Equipamento para producao de metais ferrosos ou nao a partir de minerios ou aglomerados auto-redutores e auto-fundentes ou nao |
| US4963182A (en) * | 1989-03-14 | 1990-10-16 | Zia Technology, Inc. | Continuous feed shaft retort process for recovery of non-ferrous metals from process dust |
| DE69105947T2 (de) * | 1990-01-23 | 1995-07-20 | Jeven Oy | Lüftungsanlage. |
| JPH07103428B2 (ja) * | 1992-01-17 | 1995-11-08 | 兼子 操 | 竪形還元溶解炉を用いた製鉄ダストからの有価金属回収方法 |
-
2001
- 2001-03-20 US US09/811,428 patent/US6517603B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-03-19 CN CNB028068424A patent/CN1302122C/zh not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-19 RU RU2003130788/02A patent/RU2323260C2/ru active
- 2002-03-19 DE DE60212815T patent/DE60212815T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-19 AU AU2002255782A patent/AU2002255782A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-19 EP EP02725202A patent/EP1373581B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-19 AT AT02725202T patent/ATE331815T1/de active
- 2002-03-19 PT PT02725202T patent/PT1373581E/pt unknown
- 2002-03-19 BR BRPI0208174-1B1A patent/BR0208174B1/pt active IP Right Grant
- 2002-03-19 ES ES02725202T patent/ES2262803T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2002-03-19 DK DK02725202T patent/DK1373581T3/da active
- 2002-03-19 WO PCT/US2002/008098 patent/WO2002075001A2/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3652069A (en) * | 1968-10-15 | 1972-03-28 | Conzinc Riotinto Ltd | Shaft furnace smelting of oxidic ores, concentrates or calcines |
| US5279643A (en) * | 1992-01-17 | 1994-01-18 | Yasuo Kaneko | Process for recovering valuable metals from an iron dust |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛИСИН B.C. и др. Современное состояние и перспективы рециклинга цинкосодержащих отходов металлургического производства. Приложение №6 к Бюллетеню «Черная металлургия», 2001, с.9-10. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1302122C (zh) | 2007-02-28 |
| CN1545562A (zh) | 2004-11-10 |
| ATE331815T1 (de) | 2006-07-15 |
| BR0208174B1 (pt) | 2014-10-21 |
| RU2003130788A (ru) | 2005-04-10 |
| ES2262803T3 (es) | 2006-12-01 |
| DE60212815T2 (de) | 2007-01-11 |
| WO2002075001A3 (en) | 2003-03-27 |
| WO2002075001A2 (en) | 2002-09-26 |
| US6517603B2 (en) | 2003-02-11 |
| DK1373581T3 (da) | 2006-10-02 |
| PT1373581E (pt) | 2006-11-30 |
| US20020134199A1 (en) | 2002-09-26 |
| EP1373581B1 (en) | 2006-06-28 |
| DE60212815D1 (de) | 2006-08-10 |
| BR0208174A (pt) | 2004-03-02 |
| EP1373581A2 (en) | 2004-01-02 |
| AU2002255782A1 (en) | 2002-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2260059C2 (ru) | Способ прямой плавки | |
| US6270553B1 (en) | Direct reduction of metal oxide agglomerates | |
| US4874427A (en) | Methods for melting and refining a powdery ore containing metal oxides | |
| AU2007204927B2 (en) | Use of an induction furnace for the production of iron from ore | |
| EP3084012B1 (en) | Smelting process and apparatus | |
| AU2009201322A1 (en) | System and method for producing metallic iron | |
| EP0864658B1 (en) | Refining iron ore | |
| US7790099B2 (en) | Process and apparatus for extracting zinc | |
| EP0387479B1 (en) | Continuous feed shaft retort process and apparatus for recovery on non-ferrous metals | |
| US5728193A (en) | Process for recovering metals from iron oxide bearing masses | |
| KR100240810B1 (ko) | 용융선철 또는 강 시제품의 제조방법 및 이를 수행하기 위한 플랜트 | |
| RU2323260C2 (ru) | Способ получения металлов, имеющих низкую температуру испарения | |
| WO2009114159A2 (en) | Feed material compostion and handling in a channel induction furnace | |
| RU2630155C2 (ru) | Способ запуска плавильного процесса | |
| CN104870656B (zh) | 一种两阶段熔炼工艺及设备 | |
| WO2010028459A1 (en) | Direct reduction | |
| JPH07207313A (ja) | 錫めっき鋼板スクラップの溶解方法 | |
| RU2361926C1 (ru) | Способ прямого получения железоуглеродистых сплавов и устройство для его осуществления | |
| MXPA01000804A (es) | Aparato y proceso de fundicion directa | |
| AU2003269603A1 (en) | Process and apparatus for extracting zinc | |
| WO2009114160A2 (en) | Feed material compostion and handling in a channel induction furnace | |
| MXPA06003507A (es) | Metodo y aparato para producir hierro liquido |