SU30155A1 - Устройство дл восстановлени металлических руд - Google Patents

Description

(103)

Температура, поддерживаема  в каждом отдельном по се, а также и количество подводимого к нему тепла, могут варьироватьс  в широких пределах. Однако , при обработке железной руды и при восстановлен.ии Ре2Оз в Fea04, температуру в первом по се желательно поддерживать в пределах до 500° в присутствии восстановителей, каковыми могут  вл тьс  углеродистые или содержащие водород газы, поднимающиес  из двух ниже лежащих по сов. Дл  восстановлени  РезО4 в FeO в по се лучше всего поддерживать температуру в пределах от 500 до 700°, использу  при этом в широких пределах газы, поднимаюпщес  из по са С, состав которых должен соответствовать заранее определенной пропорции , варьирующейс  приблизительно в пределах от 30% СО и 70% СОз до бО СО и 40% СОг. В по се С рекомендуетс  поддерживать температуру в пределах от 700 до 1100°, а отношение СО к СОз измен ть в пределах от 60% до 95% СО. Количество доставл емой теплоты распредел етс  при восстановлении железной руды.следующим образом: около 60% в по се С, где происходит окончательное восстановление, около 22% в по се А и около 18% в по се5. Приведенные данные не  вл ютс  об зательными при выполнении насто щего изобретени , но должны облегчить понимание описываемого способа .

Дл  осуществлени  возможно полного восстановлени  металлических окислов в восстановительной зоне желательно получить по возможности вполне одинаковую температуру по всей массе обрабатываемого материала, наход щегос  в данном отдельном по се, другими словами , проникновение тепла должно быть одинаковьш как в центре каждого столба руды, так и у наружных краев столба.

Указанна  задача может быть достаточно хорошо разрешена применением шахты, имеющей в поперечном сечении

форму длинного и узкого пр моугольника , в особенности в том случае, если обрабатываетс  довольно крупна  руда и крупный восстанавливающий материал, так как в этом случае небольшие газовые мешки, образующиес  между кусками руды, способствуют передаче тепла через всю толщу материала и равномерному нагреванию ее. Дл  того, чтобы получить такой же результат при мелкой руде, пред гагаетс  разделить каждую отдельную шахту /, 2 и т. д. на .несколько параллельных шахт 7 (фиг. 2). Последние имеют приблизительно пр моугольное сечение и разделены друг от друга наполйевными газом промежутками 8, так что совокупность нескольких таких малых шахт образует, как показано на фиг. 2, одну общую шахту, имеющую удлиненное и узкое поперечное сечение. При делении каждой большой шахты на р д малых шахт, сохран етс  не только преимущество , даваемое удлиненным и тонким столбом руды, но, кроме того, разбиваетс  плоский тонкий столб на несколько отдельных столбиков, дава  возможность теплоте проходить между последними, способству  нагреванию центральных частей каждого непрерывно движущегос  столба руды. Помимо того, что потоки теплоты пронизывают в нескольких местах общий поток руды, внутри каждой шахты 7 помещают газовыводную трубу 9, служащую дл  удалени  развивающегос  в шахте газа, изготовленную из металла, наполненную поднимающимис  вверх газами, вследствие чего теплопроникает к центру каждой шахты и подогревает изнутри содержимое последней .

Вйутри каждой шахты труба 9 доходит внизу до точки, лежащей как-раз над последним восстановительным по сом С (фиг. 1). В некоторых точках, наход щихс  на определенных рассто ни х от нижнего конца каждой трубы Я расположены заборные отверсти  /О -дл  удалени  газов из определенных точек по мере их образовани . На фиг. 6 в качестве примера выполнени  такого заборного отверсти  представлена в увеличенном масштабе деталь. Благодар  наличию нескольких по сов, имеющих различную посто нную температуру, и благодар  применению разнохарактерных окислов .и вос становителей в разных местах шахтьГ могут образоватьс 

ным продолжить трубу Р вниз дальше зоны восстановлени .

Теплота дл  восстановительного процесса может братьс  от различных источников . В описываемом примере теплота доставл етс  соответствующими горелками 5 и 4. Дл  нагревани  зоны восстановлени  имеетс -р д продольно проход щих и разделенных друг от друга горизонтальными перегородками нагревательных камер 11, какорые на противоположных концах соединены друг с другом проходами 72 (фиг. 3 и 4), так что образуетс  извилистый путь дл  продуктов горени .

Горелки 13 и 14 каждого по са нагревани  расположены по очереди в двух противоположных концах, так например, горелка /5 помещена на одном конце нагревательной камеры 11, и подобна  же горелка 14 помещена на противоположном конце такой же камеры 11, расположенной по другую cfopOHy шахты (фиг. 3 и 4).

Разделенные горизонтальными стенками и соединенные друг с другом нагревательные камеры 11 соединены на нижнем конце с зигзагообразными охладительными каналами 15, а на верхнем конце с нагревательными камерами 16 дл , предварительного подогрева (фиг. 1, 3 и 4). Последние присоединены наверху к соответствующему выт жному борову, снабженному устройством дли регулировани  прохода дл  того, чтобы можно было регулировать дви жение гор чих газов вверх как по нагревательным камерам 11 восстановительной зоны, так и по нагревательным камерам /5 зоны подогрева.

Благодар  расположению отдельных гортлок 75 и 14 по обе стороны вос становительной шахты (фиг. ,2) температуру можно до некоторой степени выравнивать дл  каждого данного по са нагревани . Например, температура на конце камеры у входа одной горелки может равн тьс  приблизительно 1300°, а на противоположном конце той же камеры падать до 1100°, Горелка, установленна  с противоположной стороны шахты, будет конечно урегулирована так, что будет давать противоположный результат , так что в общем температура во всем по се шахты будет приблизительно

посто нна . Однако, дл  того, чтобы с полной уверенностью получить выравнивание температуры , по всей ширине шахты в пределах одного горизонтального по са, предлагаетс  применить р д разделенных горизонтальными перегородками буферных камер 77, помещенных между каждой нагревательной {Камерой 77 и шахтами 7 (фиг. 1 и 2).

Буферные камеры 77 соединены между собой поперечными проходами 8 (фиг. 2), вследствие чего кругом всех шахт 7 держитс  равномерна  температура , которую можно, по желанию, урегулировать дл  данного горизонтального по са или по сов. Таким образом, дл  поддержани  посто нной температуры в шахтах на уровне по са С имеютс  установленные на противоположных стбронах шахты горелки 13 и 14, вставленные в концы камер 77 и создающие внутри этих камер известную температуру , котора  выравниваетс  и равномерно распредел етс  по ширине шахт на уровне по са С при помощи промежуточных буферных камер 77 (фиг. 1).

Кажда  буферна  камера 77 может быть отделена от смежной с ней нагревательной камеры 77, но лучше устроить небольшое число отверстий в одном конце перегородки, раздел ющей смежные камеры 77и 77. Пористость или густота отверстий постепенно увеличиваетс  по направлению к концу перегородки . Кроме того, такой же результат может быть получен уменьшением толщины перегородки на том конце камеры, который удален от горелки, так что по мере удалени  от горелки 75 и по мере уменьшени  температуры омывающего перегородку пламени уменьпГаетс  в то же .врем  и толщина перегородки, облегча  передачу тепла сквозь терегородку и поддержива  таким образом равномерную температуру в буферной каме-ре. Стенки самих шахт 7 могут быть слегка пористыми, а стенки 18 могут наглухо отдел ть камеры горени . В каких стенках проделывать отверсти -в перегородках ,7 или в стенках 7-зависит от того, какой восстановитель примен етс - твердый или газообразный, так как в первом случае продукты сгорани  могут проходить в буферную камеру /7, а во втором случае газы будут проходить из шахт в буферные камеры, или наоборот, и в этом случае можно вводить восстанавливающие газы через буферные камеры.

Таким образом, вместо того, чтобы отдел ть движущийс  внутри шахты материал от пламени одной только перегородкой 18, применены буферные камеры /7, расположенные вокруг и между отдельными шахтами 7, образующими в совокупности одну общую восстанавливающую шахту, имеющую в поперечном сечении форму длинного и .узкого пр моугольника. Такой способ дает возможность получить сравнительно высокую восстанавливающую температуру в центре столба руды, не име  при этом нербходимости поддерживать слишком высокую температуру рколо наружной поверхности столба. Другими словами, в случае, относ щемс  к восстановлению железных руд, можно поддерживать посто нную температуру в 1050° в буферных камерах /7, окружающих восстаналивающий по с С, при чем в центре каждого столба руды будет держатьс  температура приблизительно в 950° и в то же врем  будет происходить реакци  от эндотермического восстановлени  FeO в Fe. При этом способе устройства исче зает вс кое стремление со стороны восстановленного железа прилипать к стенкам щахты, как это имело бы место при температурах выше 1050° и таким образом обеспечено свободное и непрерывное опускание столба руды в каждой шахте.

Несколько видоизмененное устройство отличаетс  тем, что отдельные шахты составлены, кажда , из нескольких .кусков или труб 20, соединенных друг с другом соответствующими стыковыми соединени ми 21. В этом случае буферные камеры 17 устроены в общем так же, как и на фиг. 1, при чем стенки трубчатых звеньев 2  вл ютс  перегородками , отдел ющими буферные камеры 17 от столба движущейс  руды (фиг. 7 и 8)..

Здесь также имеютс  довольно широкие проходы 22 между буферными камерами 17, так что, при желании, буферные камеры, разделенные друг от друга горизонтальными перегородками, можно сделать взаимно сообщающимис .

Трубы 20 могут, делатьс  из металла или из керами ческого материала. При при1 енении буферных камер, в которых поддерживаетс  температура в указанных выше пределах, стенки шахт могут быть металлическими по всей высоте каждой малой шахты.

Новейша  конструкци  устройства отливаетс  сравнительно большой высотой . Зона подогре1за обозначена цифрой 23, зона восстановлени -2-/ и зона охлаждени -25. Важно не только точно регулировать температуру в каждом по се шахты, но не менее важно доставл ть и достаточное количество тепла в требующеес  место.Благодар  увеличению плбщади поверхности шахты в зоне подогрева и в зоне восстановлени  и, кроме того, благодар  доступу тепла в буферные камеры в неограниченном количестве можно, конечно, подводить, по желанию, большее количество тепла и таким образом увеличивать быстроту восстановлени  и, следовательно, скорость пропускани  цатери ала через каждую шахту (фиг. 9). ° Дл  того, чтобы осуществить указанное существенное ускорение процесса восста;новлени  и прохождени  материала , шахта, показанна  на фиг. 9, составлена из соединенных друг с другом единиц или звеньев, подобных звень м, показанным на фиг. 7 и 8, и расположенных вдоль длины шахты наподобие устройства, показанного на фиг..2. Буферные камеры 17 расположены с обеих сторон каждого р да труб 20, а нагревательные камеры (камеры горени ) 11 расположены вдоль каждой буферной камеры, как в устройстве, показанном на фиг. 1, 2 и 7.

Горелки, вставленные в камеры горени  в каждом горизонтальном по се, расположены на противоположных друг другу концах, например, так, как изображено на фиг. 2, при чем, конечно, каждый комплект горелок, относ щийс  к любой камере горени , может быть регулируем самосто тельно, с целью точного установлени  температуры в различных точках вдоль вьгсоты восстанавливающей зоны, а также с целью регулировани  количества теплоты, до:тавл емой в тот или другой пункт.

Благодар  подразделению каждого общего столба движущейс  руды на несколько параллельных столбов, атак ,же благодар  устройству вокруг внутренних шахт буферной (выравнивающей температуры) камеры, получаетс  большое увеличение площади поверхности в зоне восстановлени  и более мелкое подразделение слоев руды в этой зоне, и вследствие этого можно подводить большее количе ство теплоты дл  того, чтобы осуществить в зоне восстановлени  эндотермическую реакциюИ получить значительное увеличение скорости движени  материала сквозь шахты, а увеличива  высоту шахт и примен   буферные камерн, имеетс  возможность почти неограниченно увеличивать скорость реакции и быстроту продвигани  руды.

Такое ускоренное движение требует, конечно, значительного увеличени  количества доставл емой теплоты, и.в соответствии с этим по вл етс  необходимость более интенсивного поглощени  теплоты в зоне охлаждени . С этой целью изобретатель примен ет по с предварительного охлаждени  26 (фиг. 9), где охладителем  вл етс  преимущественно жидкость или пары жидкости и где температура восстановленной руды быстро понижаетс  приблизительно от 950 до 220°, и второй по с 27 (ф.иг. 9), где охладителем  вл етс  предпочтительно холодный воздух, который может быть использован дл  впуска в бу .ферные камеры после того, как он поглотит теплоту спускающейс  рудь и охладит последнюю примерно от 230 до 55°.

Верхнее отверстие шахты (фиг. 9) быть оставлено открытым, так как благодар  применению сравнительно мелкой руды и мелкого восстанавливающего материала получаетс  достаточно герметическое закупоривание отверсти . Нижн   часть шахты снабжаетс  скольз щей задвижкой 28, позвол ющей с перерывами выгружать восстанов;{енную РУДУ не пропуска  в щахту воздуха. В шахте (фиг. 9) не показана центральна  газоотводна  труба, так как само собою пон тно, что така  труба не  вл етс  безусловно необходимой на практике дл  действи  шахты. Показанна  центральна  труба 9 (фиг. 2 и 5) может.

конечно, при желаний, быть использована дл  введени  газообразного восстановител  вместо того, чтобы отводить через нее образующиес  во врем  реакции

газы.

Буферна  газова  камера /7 одинаково полезна как дл  малых, так и дл  больших установок, а также пригодна дл  руды любого сорта и любой крупности; во всех случа х камера /7 функционирует одинаково, но даваема  буферной камерой возможность подведени  неограниченного количества тепла при заранее определенной температуре оказываетс  особенно полезной при эксплоатации больших печей. Скорость пропускани  руды может увеличиватьс  почти безгранично, так как независимо от того, сколько бы единиц тепла ни потребовалось дл  ускорени  процесса, всегда имеетс  возможность подвести нужное количество тепла, не прибега  дл  этого к слишком большому повышению температуры стенок шахты.

Кроме того, в св зи с описанным методОм передачи тепла, стенки содержащих руду или направл ющих ее шахт могут иметь почти любую желаемую конструкцию , а именно руда может быть окружена керамическими стенками (фиг. 1), металлическими стенками или трубами (фиг. 8) или даже может помещатьс  в металлических  щиках, пропускаемых чГерез буферную -газовую камеру 77 или камеры.

Предмет патента.

Claims (2)

1.Устройство дл  восстановлени  металлических руд, состо п,ее из р да вертикальных шахт, нагреваемых нагревательными камерами, отличающеес  тем, что дл  уравнени  тепла, передаваемого шахтам нагревательными камерами , служат буферные камеры 77, заполненные неподвижным газом, расположенные между р дами шахт и нагревательных камер /7 и соединенные между собою проходами.

2.Форма выполнени  устройства по п. 1, отличающа с  применением в каждой шахте трубы 9 (фиг. 1, 2, 5 и 6) с заборными отверсти ми 10, служащей дл  удалени  развивающегос  в шахте газа и вместе с тем дл  подогрева изнутри содержимого шахты.

фиг I

фиг 6

к патенту ин-ца В. Г. Смит № 30155

-и

- - / ,

фиг 2

1

,/

I |-..-i

/7

/7

ж

/у

ф гЗ

.

й1

фиг4

SSSSLSSx

/f

фиг ,5 фиг 8

;j

.а

t I

фиг 9

.7,..

U у J