SU1166668A3 - Способ производства восстановленного железа и восстановительного газа и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ производства восстановленного железа и восстановительного газа, включающий предварительное восстановление в шахтной печи, окиси железа в смеси с флюсом, в качестве которого используют известн к или доломит, последующее расплавление с подачей в расплав топ- лива кислорода и флюса, обессеривание полученного в зоне расплава восстановительного газа, содержащего по меньшей мере 80% окиси углерода и водорода, охлаждение газа и подачу его в шахтнзпо печь, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  износа футеровки печи, в расплав подают с регулируемой скоростью хладагент и поддерживают тем-г пературу расплава 1350-1600 С, а в качестве хладагента используют пар или топливосодержащий газ из водорода , окиси углерода, метана или их смеси., i 2. Способ по П.1, отличающийс  тем, что полученгшй вое- ; становительный газ перед вводом в iшахтную печь охлаждают до 800-900 С путем смешивани  с колошниковым газом, очищенным от углекислого газа. 3. Способ по П.1, отличающийс  тем, что в качестве хладагента используют очищенный и охлажденный колошниковый газ, который подают в нижнюю зону расплава. 4. Устройство дл  производства восстановленного железа и восстано .витального газа, содержащее шахтную печь с узлами ввода и вывода материала и восстановительного газа, пла- . i вильную емкость-газификатор, соединенный трубопроводом с узлами ввода О) восстановительного газа, трубопровод отвода из шахтной печи колошникового газа с узлами его охлаждени  и очистки, трубопроводы ввода твердого топлива и кислорода, о т .личающеес  тем, что, с целью уменьшени  износа футеровки, Од оно снабжено дополнительными соедиа ненными друг с другом через клапан О) трубопроводами с узлами очистки ко- . Од лошникового газа от двуокиси углерода и подачи пара, и системой соедиоо нительных трубопроводов, два из которых соедин ют трубопровод с узлами очистки колошниковогогаза от двуокиси углерода с трубопроводом отвода .колошникового газа, и дном газификатора а два других - с трубопроводами ввода восстановительного газа в шахтную печь, при этом один из трубопроводов, соедин ющих трубопровод с узлами очистки газа от двуокиси углерода с трубопроводом восстановительного газа в шахт

Description

ную печь снабжен нагревателем, а трубопроводы подачи тверд ого топлива и кислорода соединены с днищем емкости-газификатору.

5. Устройство по п.4, отличающеес  тем, что оно снабжено узлом дл  ввода флюса , соединенным с . днищем емкости- газификатора .

66668

6.Устройство по п.4, отличающеес  тем, что оно снабжено змеевиковым теплообменником,

, окружающим емкость-гази ||икатор.

7.Устройство по п.4, от л и чающе е с  тем, что оно снабжено резервуаром дл  хранени  топлива , соединенным с трубопроводом

с узлами дл  очистки газа от двуокиси углерода.

1

Изобретение относитс  к пр мому , получению железа с одновременным производством малосернистого восстановительного газа посредством газификации углеродсодержащего топлива в. ванне расплавленного железа.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение износа футеровки печи.

На фиг. 1 схематически изображен газификатор ванны расплава дл  подачи восстановительного газа в шахтную печь и необходимое вспомогательное оборудование; на фиг. 2 - схема технологического процесса; на фиг. 3 - вариант технологического процесса.

Газификатор 1 ванны-расплавлен-ного металла содержит ванну расплавленного железа 2 и жидкотекучий шлак 3. Змеевики холодильника 4 окружают газификатор. Топливо, например уголь, из источника 5 ввод т в ванну через днище газификатора. Флюс, .например 1ьзвесть, из источника 6 ввод т в ванну, как составную часть, необходимую дл  регулирований текучести шлака и улучшени  удалени  серы. Кислород из источника 7 также ввод т в ванну через дни|ще газификатора дл  окислени  и газификации топлива в окись углерода .

Подход щим топливом  вл ютс  уголь, углеводород, древесный уголь, газ коксовой печи или люба  их смесь Предпочтительным топливом  вл етс  порошковый уголь.

Змеевики обеспечивают наружное охлаждение газификатора. Вода из источника проходит через змеевики и выходит в виде пара из трубопровода 8. Желательно поддерживать рабочую температуру газификатора пор дка . Пар из источника 9, либо колошниковый газ, очищенный от двуокиси углерода, из трубопровода 10, либо смесь, регулируемую клапаном 11, ввод т в ванну расплава через трубопровод 12. Температуру ванны регулируют устройством (не показано ) , которое управл ет работой клапана 36 и, следовательно, вводом пара и/или очищенного колошникорчого газа.

Жидкий шлак.З удал ют из газификатора через выпускное отверстие 13 по мере .надобности. Гор чий, с примес ми , окислителей газ (восстановительный газ) удал ют из газификатора 1 через трубопровод 14, после чего его смешивают с охлажденным до температзфы ниже температуры плавлени  шлака колошниковым газом , очищенным от двуокиси углерода, который поступает из трубопровода 15 в смеситель-холодильник 16. Нагретый колошниковый газ, бедный двуокисью углерода, добавл ют из трубопровода 17 в смешанный восстановительный газ, и полученную смесь ввод т в печь 18 дл  пр мого восстановлени  через трубопровод 19. Окись железа из бункера 20 подают в печь 18 через трубопровод 21 с целью образовани  в ней шихты с уплотненньпу слоем. Движуща с  вниз шихта из окиси железа восстанавливаетс  до железа, освобожденного от

3

примесей, посредством противотока восстановительного газа. Освобожденное от примесей желе.зо удал ют у выпускного отверсти  22 из печи, и отработанный колошниковый газ удал ют из печи через трубопровод 23 При необходимости известь или известн к можно подавать в печь через трубопровод 21 как часть опускающейс  шихты. Нагретый отработанный колошниковый газ будет обжигать известь . В случае наличи  значительного количества серы в восстановительном газе она будет соедин тьс  с кальцием в виде сульфида кальци , который удал ют с железом, освобожденным от примесей, совместно с окисью кальци , не вступившей в реакцию , через выпускной трубопровод 22. Это предотвращает загр знение пр мо восстановленного железа сульфидом, а также предотвращает загр знение отработанного колошникового газа.

Вследствие термодинамических ограничений не весь водород и окись углерода в восстановительном газе вступают в реакцию с окисью железа, следовательно отработанныйколошниковый газ, удаленный через трубопровод 23, содержит ценный водород и окись углерода. Отработанный колош- .никовый газ проходит через холодильник 24 и скрубер 25 дл  уменьшени  температуры газа и удалени  воды и пьши из газа. Часть очищенного охлажденного колошникового газа проходит через трубопроводы 26 и 27 и ее используют в качестве топлива дл  грелки 28. Воздухе дл  горени  подают из источника 29, а дополнительное топливо могут вводить от источника 30 (при необходимости) дл  нормальной работы горелки 28. Если необходимо топливо дл  других процессов, .то оно может выпускатьс  из трубопровода 26 через трубопровод 31 и хранитьс  в резервуаре 32.

. Основную часть отработанного колошников го газа из трубопровода 26 сжимают в компрессоре 33., затем очищают от двуокиси углерода в системе 34 дл  удалени  кислых газов. Полученный колошниковый газ, бедный двуокисью углерода, используют трем  способами: -дл  охлаждени  ванны расплавленного металла через трубопроводы 10 и 12; дл  смешивани 

684

газифицированного восстановительного газа через трубопровод 15; дл  ввода в нагреватель 35 через трубопровод 36 с целью повторного нагрева дл  регулировани  температуры восстановительного газа в трубопроводе 19.

При работе температуру ванны расплавленного металла поддерживают в

пределах 1350-1600°С, предпочтительно V1500°C. Температура восстановительного газа в трубопроводе 19 поддерживаетс  между 800 и 900 С, предпочтительно 850 °С, дл  обеспечени 

такого восстановительного газа, который вступает в реакцию с шихтой из.окиси железа, но не расплавл ет продукцию из железа, освобожденного от примесей.

Вариант устройства, показанный на фиг. 2, содержит систему 37 удалени  серы, в которой окись кальци  подают через трубопровод 38, а продукт реакции - сульфид кальци  удал ют через трубопровод 39. Следовательно , по существу свободный от серы восстановительный газ ввод т в лечь 18 через трубопровод 19.

В другом варианте (фиг. 3) хладагент , вводимый в газификатор 1 че-рез трубопровод 12, представл ет собой очищенный охлажденный отработанный колошниковый газ, имеющий такой же состав, что и в трубопроводе 26. Система 34 дл  удалени  двуокиси углерода обеспечивает газом, богатым горючим, трубопровод 15, часть которого ввод т в газификатор 1 над ванной расплавленного металла

через трубопровод 40. Это обеспечивает получение в некоторой мере бо- лее холодного восстановительного газа в трубопроводе 14, имеющего температуру v 1500 С. Затем этот восстан .овительный газ довод т до температуры л-850с в холодильнике 16 до его ввода в печь 18 дл  пр мого восстановлени .

Температуру в ванне с расплавленным металлом поддерживают в пределах 1350-1600°С. При падении температуры ниже 1350°С в расплаве металла начинают образовыватьс  твердые частицы. Кроме того, шлак становитс  в зким. Температура расплава 1600 С приводит к сильному износу огнеупорной футеровки в сосуде. Поэтому рабочий температурный диапа5 зон расплава металла имеет предел и нижний предел 1350° Предпочтительной рабочей температурой  вл етс  1500°С - температура при которой шлак остаетс  относител но жидким, а расплавленное железо имеет необычную в зкость. Предпочтительной температурой дл восстановительного газа  вл етс  800-900 0, при которой наиболее лег ко восстанавливаетс  окись железа. В случае отклонени  значений от оптимальных качество газа резко сни жаетс  и степень восстановлени  недопустимо падает. . При пр мом восстановлении окиси железа до железа, освобожденного от примесей, в шахтной печи реакцио ный колошниковый газ перегреваетс  и должен охлаждатьс  немедленно при удалении из печи. Этот перегрев используетс  дл  обжига извести с цел удалени  серы из шахтной печи. В табл. 1 представлена характеристика исходных материалов. Таблица 1 Окись железа Fe2 Oj 8 В табл. 2 приведен расход газа и его состав при интервале температур расплава 1350-1600°С. В табл. 1 приведен расход твердых материалов при получении одной тонны (метрической тонны) железа пр мого восстановлени . Уголь имеет высокую теплотворную способность на сухой основе, равную 7941 ккал/кг. Теплотворна  способность 366 кг использованного угл  составл ет, таким образом, 2,74 гкал.,.Газификатор работает, предпочтительно, при 1500°С. Восстановительный газ, подаваемый в восстановительную печь, регулируют с помощью подогревател  и трубопровода газовой смеси- до температуры ,815 С, котора   вл етс  предпочтительной дл  пр мого восстановлени  окиси железа. В св зи с колебани ми содержани  серы в угле и-составе золы в газификатор расплавленного металла ввод т известь. Необходимое количество извести колеблетс  от О до 130 кг извести на тонну железа пр мого восстановлени  при изменении содержани  серы в угле от О до 2,0%. Состав железа пр мого восстановлени , полученного в шахтной печи при оптимальных рабочих параметрах , будет следующим,%: Элементное железо85,98 FeO8,34Рудна  порода4,09 Углерод1,50 Из изложенного следует, что способ и устройство дл  получени  восстановительного газа в ванне раславленного металла в сочетании с ахтной печью дл  пр мого восстановени  окиси железа до-железа, освоожденного от примесей,  вл ютс  ысокоэффективными, в результате его получают железо, освобожденное т примесей, без серы, а также свродньй от серы отработанный колошниовый газ.

Сырье в восстановительную печь

Колошниковый

Таблица 2

3,2

3,8

47,6 4,1

41,3

f

Q)

-С

ъ

л Qjie je

-с

ooooo

tvi

ooo

гй M

vTOO

Claims (6)

1. Способ производства восстановленного железа и восстановительного газа, включающий предварительное восстановление в шахтной печи, окиси железа в смеси с флюсом, в качестве которого используют известняк или доломит, последующее расплавление с подачей в расплав' топ- . лива кислорода и флюса, обессеривание полученного в зоне расплава восстановительного газа, содержащего по меньшей мере 80Z окиси углерода и водорода, охлаждение газа и подачу его в шахтную печь, отличающийся тем, что, с целью уменьшения износа футеровки печи, в расплав подают с регулируемой скоростью хладагент и поддерживают температуру расплава 1350-1600°С, а в качестве хладагента используют пар или топливосодержащий газ из водорода, окиси углерода, метана или их смеси. .1

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный восстановительный газ перед вводом в , шахтную печь охлаждают до 800-900 С путем смешивания с колошниковым газом, очищенным от углекислого газа.

31 Способ поп.1, отличающийся тем, что в качестве хладагента используют очищенный и охлажденный колошниковый газ, который подают в нижнюю зону расплава.

4. Устройство для производства · восстановленного железа и восстано.вительного газа, содержащее шахтную печь с узлами ввода и вывода материала и восстановительного газа, пла-. вильную емкость-газификатор, соединенный трубопроводом с узлами ввода восстановительного газа, трубопровод отвода из шахтной печи колошникового газа с узлами его охлаждения и очистки, трубопроводы ввода твердого топлива и кислорода, отличающееся тем, что, с целью уменьшения износа футеровки, оно снабжено дополнительными соединенными друг с другом через клапан трубопроводами с узлами очистки ко- . лошникового газа от двуокиси углерода и подачи пара, и системой соединительных трубопроводов, два из которых соединяют трубопровод с узлами очистки колошникового газа от двуокиси углерода с трубопроводом отвода колошникового газа й дном газификатора» а два других - с трубопроводами ввода восстановительного газа в шахтную печь, при этом один из трубопроводов, соединяющих трубопровод с узлами очистки газа от двуокиси углерода с трубопроводом ввО-*да восстановительного газа в шахт ную печь снабжен нагревателем, а трубопроводы подачи твердого топлива и кислорода соединены с днищем емкости-газификаторр.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено узлом для ввода флюса , соединенным с 'днищем емкости- газификатора.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено змеевиковым теплообменником, .окружающим емкость-газификатор.

7. Устройство по п.4, о'т лича ю щ е е ся тем, что оно снаб жено резервуаром для хранения топлива, соединенным с трубопроводом с узлами для очистки газа от двуокиси углерода.