RU2784924C1 - Способ получения железа прямым восстановлением - Google Patents
Способ получения железа прямым восстановлением Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784924C1 RU2784924C1 RU2022120463A RU2022120463A RU2784924C1 RU 2784924 C1 RU2784924 C1 RU 2784924C1 RU 2022120463 A RU2022120463 A RU 2022120463A RU 2022120463 A RU2022120463 A RU 2022120463A RU 2784924 C1 RU2784924 C1 RU 2784924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- furnace
- gasification unit
- carbonizate
- mixture
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 abstract description 11
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 8
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения железа прямым восстановлением, и может быть использовано при производстве чугуна. Во вращающуюся барабанную печь подают мелкозернистое железорудное сырье с углеродистым восстановителем, в качестве которого используют высокореакционный карбонизат, полученный в блоке частичной газификации угля. Нагревают смесь путем сжигания внутри печи горючего газа, полученного в блоке частичной газификации угля, до температуры 900-1200 °С с последующим охлаждением полученного в барабанной печи материала без доступа воздуха и магнитной сепарацией. Предпочтительно карбонизат и горючий газ подают во вращающуюся печь без предварительного охлаждения непосредственно из блока частичной газификации. Обеспечивается сокращение времени процесса восстановления оксидов железа, интенсифицируется процесс нагрева смеси железорудного сырья с углеродистым восстановителем на начальном участке вращающейся барабанной печи, при этом получают железосодержащий материал с высокой степенью металлизации. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения железа прямым восстановлением, и может быть использовано при производстве чугуна.
Известен способ прямого восстановления окислов железа водородом, который заключается в нагреве измельченной до определенного класса крупности руды в среде водорода. (Патент RU 2640371, опубл. 2017)
Недостатком известного способа является сложность в получении и использовании водорода, связанные с его высокой пожаровзрывоопасностью.
Также известен способ получения восстановленного железа путем изготовления агломерата агломерированием смеси, включающей содержащий оксид железа материал и углеродный восстановитель, с последующим нагреванием агломерата для восстановления оксида железа до восстановленного железа. При этом Cсв×Xменее105/OFeO≤51, где OFeO представляет массовую долю кислорода в процентах, содержащегося в оксиде железа в агломерате, Cсв представляет массовую долю в процентах всего содержащегося в агломерате связанного углерода и Xменее105 представляет массовую долю в процентах частиц, имеющих диаметр частиц 105 мкм или менее, относительно общей массы частиц, составляющих углеродный восстановитель. (Патент RU 2676378, опубл. 2018)
Недостатком этого способа является обязательная стадия агломерирования смеси, содержащей оксид железа материал и углеродный восстановитель.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения железа прямым восстановлением, заключающийся в смешении содержащего оксид железа материала с размером частиц менее 2 мм с углеродсодержащим материалом с размером частиц менее 6 мм во вращающейся печи при температуре от 900 до 1200 °С в течение времени, достаточного для восстановления оксида железа до железа. (Патент RU 2465336, опубл. 2012).
Недостатком известного способа являются высокие затраты на внешний обогрев вращающейся печи.
Технической задачей настоящего изобретения является создание эффективной, экономичной технологии восстановления железа в железорудном концентрате с помощью углеродистого восстановителя.
Указанная техническая задача решается путём включения в состав производственного комплекса блока частичной газификации энергетического угля, получаемый в котором высокореакционный карбонизат используется для восстановления оксидов железа, а горючий газ применяется для нагрева шихты до необходимой температуры восстановления.
Технический результат при использовании изобретения заключается в сокращении времени восстановления оксидов железа в железорудном концентрате, получении железосодержащего материала с высокой степенью металлизации, интенсификации процесса нагрева и химического реагирования смеси железорудного сырья с углеродистым восстановителем на начальном участке вращающейся барабанной печи за счет высокой температуры газового топлива и карбонизата, прямого нагрева смеси факелом внутри барабанной печи, а также повышенной реакционной способности свежеприготовленного карбонизата.
Технический результат достигается описываемым способом получения железа прямым восстановлением, заключающимся в подаче мелкозернистого железорудного сырья с углеродистым восстановителем, в качестве которого используют высокореакционный карбонизат, полученный в блоке частичной газификации угля, во вращающуюся барабанную печь, нагреве смеси во вращающейся барабанной печи до температуры 900-1200 °С путем сжигания внутри печи горючего газа, полученного в блоке частичной газификации угля, с последующим охлаждением полученного в барабанной печи материала без доступа воздуха и магнитной сепарацией охлажденного материала.
Предпочтительно, карбонизат и горючий газ подают во вращающуюся печь без предварительного охлаждения непосредственно из блока частичной газификации.
Способ осуществляют следующим образом.
Мелкозернистое железосодержащее сырьё подают вместе с карбонизатом, полученным в блоке частичной газификации угля, во вращающуюся барабанную печь, и нагревают до температуры от 900–1200 °С путем сжигания внутри печи горючих газов, полученных в блоке частичной газификации угля. Карбонизат и горючий газ могут подаваться в барабанную печь в горячем состоянии непосредственно из блока частичной газификации угля. Время контактирования железосодержащего сырья с карбонизатом может определяться дозированием количества указанных материалов во вращающуюся барабанную печь, регулировкой скорости её вращения и угла наклона печи. Скорость подачи железосодержащего материала и карбонизата, рабочую температуру вращающейся барабанной печи выбирают таким образом, чтобы расход газов через печь, вызванный выделением газов, образующихся в результате восстановления, был достаточно низким, чтобы предотвратить унос материала. На выходе из печи материал, содержащий металлическое железо и минеральную часть карбонизата, выгружается в охладительный бункер, где охлаждается без доступа атмосферного воздуха для предотвращения окисления восстановленного железа. Далее этот порошок подвергают магнитной сепарации на барабанном сепараторе для отделения немагнитной части. Магнитная фракция может быть использована для получения чугуна путём переплавки.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. Железорудный концентрат с содержанием общего железа не менее 59 % и класса крупности 0-1 мм вместе с буроугольным карбонизатом класса крупности 0-3 мм с реакционной способностью CRI=89 %, полученным в процессе частичной газификации бурого угля в установке с обращенным дутьем, подают во вращающуюся барабанную печь и производят нагрев сжиганием горючего газа из блока частичной газификации внутри барабанной печи, нагревая таким образом смесь до температуры 1200 °С. Доля углеродистого восстановителя в смеси при этом составляет 12,5 %. Время пребывания материалов в печи определяется углом наклона вращающейся барабанной печи и составляет 120 минут. На выходе из печи материал высыпается в охладительный бункер, где охлаждается до температуры ниже 200 °С без доступа атмосферного воздуха. После охлаждения материал подвергают магнитной сепарации на барабанном сепараторе с индукцией 0,7 Тл для отделения немагнитной части. В результате получают железный порошок со степенью металлизации 98 %.
Пример 2. Железорудный концентрат с содержанием общего железа не менее 59 % и класса крупности 0-0,5 мм вместе с карбонизатом класса крупности 0-3 мм с реакционной способностью CRI=89 %, полученным в блоке частичной газификации угля, подают во вращающуюся барабанную печь и производят нагрев сжиганием горючего газа из блока частичной газификации внутри барабанной печи, нагревая таким образом смесь до температуры 900 °С. Доля углеродистого восстановителя в смеси при этом составляет 17,5 %. Время пребывания материалов в печи определяется углом наклона вращающейся барабанной печи и составляет 180 минут. На выходе из печи материал высыпается в охладительный бункер, где охлаждается до температуры ниже 200 °С без доступа атмосферного воздуха. После охлаждения материал подвергают магнитной сепарации на барабанном сепараторе с индукцией 0,9 Тл для отделения немагнитной части. В результате получают железный порошок со степенью металлизации 78 %.
Пример 3. Железорудный концентрат с содержанием общего железа не менее 60 % и класса крупности 0-0,5 мм вместе с карбонизатом класса крупности 0-5 мм с реакционной способностью CRI=89 %, полученным в блоке частичной газификации угля, подают во вращающуюся барабанную печь и производят нагрев сжиганием горючего газа из блока частичной газификации внутри барабанной печи, нагревая таким образом смесь до температуры 1100 °С. Доля углеродистого восстановителя в смеси при этом составляет 15 %. Время пребывания материалов в печи определяется углом наклона вращающейся барабанной печи и составляет 160 минут. На выходе из печи материал высыпается в охладительный бункер, где охлаждается без доступа атмосферного воздуха. После охлаждения материал подвергают магнитной сепарации на барабанном сепараторе с индукцией 0,8 Тл для отделения немагнитной части. В результате получают железный порошок со степенью металлизации 90 %.
Пример 4. Железорудный концентрат с содержанием общего железа не менее 60 % и класса крупности 0-0,3 мм вместе с карбонизатом класса крупности 0-10 мм с реакционной способностью CRI=89% и температурой 700 °С, полученным в блоке частичной газификации угля, подают во вращающуюся барабанную печь и производят нагрев сжиганием горючего газа из блока частичной газификации внутри барабанной печи, нагревая таким образом смесь до температуры 1000 °С. Доля углеродистого восстановителя в смеси при этом составляет 20 %. Время пребывания материалов в печи составляет 140 минут. На выходе из печи материал высыпается в охладительный бункер, где охлаждается без доступа атмосферного воздуха. После охлаждения материал подвергают магнитной сепарации на барабанном сепараторе с индукцией 0,8 Тл для отделения немагнитной части. В результате получают железный порошок со степенью металлизации 85 %.
Пример 5. Сравнительный.
Железорудный концентрат с содержанием общего железа не менее 59 % и класса крупности 0-1 мм вместе с коксом класса крупности 0-3 мм с реакционной способностью CRI=24%, полученным в процессе классического коксования каменного угля, подают во вращающуюся барабанную печь и производят нагрев сжиганием горючего газа из блока частичной слоевой газификации внутри барабанной печи, нагревая таким образом смесь до температуры 1200 °С. Доля углеродистого восстановителя в смеси при этом составляет 12,5 %. Время пребывания материалов в печи составляет 360 минут. На выходе из печи материал высыпается в охладительный бункер, где охлаждается до температуры ниже 200 °С без доступа атмосферного воздуха. После охлаждения материал подвергают магнитной сепарации на барабанном сепараторе с индукцией 0,7 Тл для отделения немагнитной части. В результате получают железный порошок со степенью металлизации 94 %.
Пример 6. Сравнительный.
Железорудный концентрат с содержанием общего железа не менее 59 % и класса крупности 0-1 мм вместе с буроугольным карбонизатом класса крупности 0-3 мм с реакционной способностью CRI=89%, полученным в процессе частичной газификации бурого угля в установке с обращенным дутьем, подают во вращающуюся барабанную печь и производят косвенный нагрев шихты через металлическую стенку путем электронагрева до температуры 1200 °С. Доля углеродистого восстановителя в смеси при этом составляет 12,5 %. Время пребывания материалов в печи определяется углом наклона вращающейся барабанной печи и составляет 260 минут. На выходе из печи материал высыпается в охладительный бункер, где охлаждается до температуры ниже 200 °С без доступа атмосферного воздуха. После охлаждения материал подвергают магнитной сепарации на барабанном сепараторе с индукцией 0,7 Тл для отделения немагнитной части. В результате получают железный порошок со степенью металлизации 96 %.
Таблица 1 Сравнительная таблица
| Параметр | Значение | |||||
| Пример | ||||||
| №1 | №2 | №3 | №4 | №5 (сравн.) |
№6 (сравн.) |
|
| CRI, % | 89 | 89 | 89 | 89 | 24 | 89 |
| Тип нагрева | Прямой | Прямой | Прямой | Прямой | Прямой | Косвенный |
| Температура, °С | 1200 | 900 | 1100 | 1000 | 1200 | 1200 |
| Степень металлизации, % | 98 | 78 | 90 | 85 | 94 | 96 |
| Время пребывания, мин | 120 | 180 | 160 | 140 | 360 | 260 |
Таким образом, способ по изобретению позволяет сократить время процесса восстановления оксидов железа, интенсифицировать процесс нагрева смеси железорудного сырья с углеродистым восстановителем на начальном участке вращающейся барабанной печи за счет высокой температуры газового топлива и карбонизата, прямого нагрева смеси факелом внутри барабанной печи, а также за счет повышенной реакционной способности свежеприготовленного карбонизата, при этом получают железосодержащий материал с высокой степенью металлизации.
Claims (2)
1. Способ получения железа прямым восстановлением, включающий подачу мелкозернистого железорудного сырья с углеродистым восстановителем во вращающуюся барабанную печь, нагрев смеси во вращающейся барабанной печи до температуры 900-1200 °С, охлаждение полученного в барабанной печи материала без доступа воздуха, магнитную сепарацию охлажденного материала, отличающийся тем, что в качестве углеродистого восстановителя используют высокореакционный карбонизат, полученный в блоке частичной газификации угля, и нагрев смеси производят путем сжигания внутри печи горючего газа, полученного в блоке частичной газификации угля.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что карбонизат и горючий газ подают во вращающуюся печь без предварительного охлаждения непосредственно из блока частичной газификации.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2784924C1 true RU2784924C1 (ru) | 2022-12-01 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116463468A (zh) * | 2023-04-21 | 2023-07-21 | 射日能源贸易有限公司 | 用氢气还原氧化铁的回转窑系统及其方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU396363A1 (ru) * | 1971-05-26 | 1973-08-29 | Московский институт стали , сплавов | Способ агломерации железорудных материалов |
| SU1012797A3 (ru) * | 1979-03-01 | 1983-04-15 | Олле Линдстрём (Швеци ) | Способ восстановлени железосодержащего материала |
| AU686049B2 (en) * | 1995-04-06 | 1998-01-29 | Air Products And Chemicals Inc. | High temperature oxygen production for ironmaking processes |
| RU2465336C2 (ru) * | 2006-08-01 | 2012-10-27 | Айрон Минерал Бенефикейшн Сервисез (Проприетари) Лимитед | Способ промышленного производства железа |
| WO2013087171A1 (de) * | 2011-12-16 | 2013-06-20 | Ecoloop Gmbh | Verfahren zur carbothermischen oder elektrothermischen herstellung von roheisen oder basisprodukten |
| RU2676378C1 (ru) * | 2015-05-28 | 2018-12-28 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се (Кобе Стил, Лтд.) | Способ получения восстановленного железа |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU396363A1 (ru) * | 1971-05-26 | 1973-08-29 | Московский институт стали , сплавов | Способ агломерации железорудных материалов |
| SU1012797A3 (ru) * | 1979-03-01 | 1983-04-15 | Олле Линдстрём (Швеци ) | Способ восстановлени железосодержащего материала |
| AU686049B2 (en) * | 1995-04-06 | 1998-01-29 | Air Products And Chemicals Inc. | High temperature oxygen production for ironmaking processes |
| RU2465336C2 (ru) * | 2006-08-01 | 2012-10-27 | Айрон Минерал Бенефикейшн Сервисез (Проприетари) Лимитед | Способ промышленного производства железа |
| WO2013087171A1 (de) * | 2011-12-16 | 2013-06-20 | Ecoloop Gmbh | Verfahren zur carbothermischen oder elektrothermischen herstellung von roheisen oder basisprodukten |
| RU2676378C1 (ru) * | 2015-05-28 | 2018-12-28 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се (Кобе Стил, Лтд.) | Способ получения восстановленного железа |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116463468A (zh) * | 2023-04-21 | 2023-07-21 | 射日能源贸易有限公司 | 用氢气还原氧化铁的回转窑系统及其方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4874427A (en) | Methods for melting and refining a powdery ore containing metal oxides | |
| CN100485048C (zh) | 制备金属铁的方法 | |
| CA1169662A (en) | Method for recovering useful metals from dust discharged from metal refining metallurgical furnace | |
| JPH0360883B2 (ru) | ||
| AU2007204927B2 (en) | Use of an induction furnace for the production of iron from ore | |
| US3831913A (en) | Apparatus for direct iron reduction | |
| CZ200975A3 (cs) | Technologie rafinace kovonosných odpadu s obsahem zinku v rotacní peci | |
| WO2013011521A1 (en) | A method for direct reduction of oxidized chromite ore fines composite agglomerates in a tunnel kiln using carbonaceous reductant for production of reduced chromite product/ agglomerates applicable in ferrochrome or charge chrome production. | |
| JPH11172312A (ja) | 移動型炉床炉の操業方法および移動型炉床炉 | |
| JP4499306B2 (ja) | ロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法 | |
| RU2784924C1 (ru) | Способ получения железа прямым восстановлением | |
| KR20010032944A (ko) | 다단계 연소로에서의 직접환원철 제조방법 | |
| US1819239A (en) | Electric smelting apparatus and process | |
| AU2007285415B2 (en) | A method for the commercial production of iron | |
| US2349688A (en) | Method of producing low carbon iron or steel | |
| US3305345A (en) | Magnetizing-roasting of iron ore | |
| US3331679A (en) | Method for reducing iron ore | |
| JP2002226920A (ja) | 焼結鉱の製造方法および焼結鉱 | |
| US3471283A (en) | Reduction of iron ore | |
| RU2217505C1 (ru) | Способ переработки никельсодержащего железорудного сырья | |
| CN1894426A (zh) | 生产铁水的方法和装置 | |
| JPH0130888B2 (ru) | ||
| JPH1161217A (ja) | 還元鉄製造方法および装置 | |
| JP2024010511A (ja) | ニッケル酸化鉱石の製錬方法 | |
| JPS63235436A (ja) | クロム還元ペレツトの製造方法 |