UA78148C2 - Method for direct producing of ferricarbonic alloys and plant for realization thereof - Google Patents
Method for direct producing of ferricarbonic alloys and plant for realization thereof Download PDFInfo
- Publication number
- UA78148C2 UA78148C2 UAA200508310A UAA200508310A UA78148C2 UA 78148 C2 UA78148 C2 UA 78148C2 UA A200508310 A UAA200508310 A UA A200508310A UA A200508310 A UAA200508310 A UA A200508310A UA 78148 C2 UA78148 C2 UA 78148C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- gas
- module
- recovery
- charge
- modules
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 248
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 37
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 78
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 43
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 38
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 38
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 20
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 15
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 25
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 16
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003760 tallow Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Взаємозв'язана група винаходів належить до чорної металургії до процесів прямого одержання 2 залізовуглецевих сплавів з руд шляхом їхнього газового відновлення.An interconnected group of inventions belongs to ferrous metallurgy to the processes of direct production of 2 iron-carbon alloys from ores by their gas reduction.
Відомий спосіб виробництва залізовуглецевого сплаву, що включає відновлення мінерального матеріалу з одержанням карбіду заліза, подачу його у ванну розплавленого металу, продувку киснем з утворенням оксиду вуглецю, залізовуглецевого сплаву й шлаків. роздільний випуск залізовуглецевого сплаву й шлаків і відвід газоподібних продуктів реакції, який відрізняється тим, що процес утворення залізовуглецевого сплаву 70 здійснюють у закритому реакторі, що обмежує впуск у нього атмосферних газів і відвід газоподібних продуктів реакції з безперервною подачею попередньо відновленого матеріалу у ванну розплаву і безперервним видаленням його частини з реактора, при цьому попередньо відновлений матеріал, що завантажується в закритий реактор, містить оксид заліза й, щонайменше, 5Омас.9о карбіду заліза, причому вміст карбіду заліза перевищує вміст оксиду заліза, щонайменше, у два рази, причому гарячий вуглекислий газ, що утворюється в реакторі, 12 відводять і використовують для підігріву попередньо відновленого матеріалу перед подачею його в закритий реактор (Патент Росії Мо2060281, кл. С 21 В 13/14, заявл. 09.10.91, опубл. Бюл. Мо14, 1996, РСТ/О5 91/07565, 09.10.911.There is a known method of producing an iron-carbon alloy, which includes the recovery of mineral material to obtain iron carbide, feeding it to a bath of molten metal, oxygen purging with the formation of carbon oxide, iron-carbon alloy and slag. separate release of iron-carbon alloy and slag and removal of gaseous reaction products, which is characterized by the fact that the process of formation of iron-carbon alloy 70 is carried out in a closed reactor, which limits the admission of atmospheric gases into it and the removal of gaseous reaction products with continuous supply of pre-reduced material to the melt bath and continuous removing part of it from the reactor, while the pre-reduced material loaded into the closed reactor contains iron oxide and at least 5Omas.9o of iron carbide, and the content of iron carbide exceeds the content of iron oxide by at least two times, and hot carbon dioxide , which is formed in the reactor, 12 is diverted and used to heat the pre-reduced material before feeding it into the closed reactor (Russian patent Mo2060281, class C 21 B 13/14, application 09.10.91, publ. Bull. Mo14, 1996, PCT /О5 91/07565, 09.10.911.
Однак, застосовувані паливні пальники різних модифікацій не забезпечують необхідної інтенсивності теплообміну між високотемпературним газовим потоком і матеріалом. 20 Найбільш близьким по технічній сутності й досягаємому результату (прототип) прийнятий спосіб прямого отримання заліза, що включає попереднє відновлення залізорудної шихти у твердому стані в печі попереднього відновлення, наступне завантаження її в розплавовідновлювальну піч і довідновлення в розплаві за допомогою подачі природного палива й газоподібного окислювача, що забезпечує його згоряння над поверхнею розплаву, відвід газів, що відходять із розплавовідновлювальної печі. їхнє охолодження й подачу в піч попереднього с 29 відновлення, причому газ, що відходить із розплаву відновлювальної печі, перед подачею в піч попереднього Ге) відновлення для його часткового реформування змішують на виході з печі з газоподібним відновником, що має високу температуру, при цьому температуру газоподібної суміші підтримують у діапазоні 1200-15502С, а в якості газоподібного відновника використовують метан, причому частину газу, що відходить з печі попереднього відновлення, очищають від окислювачів, змішують із реформованим газом і частину його подають в верхню 09 30 частину печі попереднього відновлення, а другу частину цього газу змішують з природним газом і подають у чу нижню частину печі попереднього відновлення |Патент СРСР Мо1609456. кл. С21813/14, заявл. 17.07.86, опубл.However, the used fuel burners of various modifications do not provide the necessary intensity of heat exchange between the high-temperature gas flow and the material. 20 The closest in terms of technical essence and achievable result (prototype) is the method of direct production of iron, which includes the preliminary recovery of the iron ore charge in a solid state in the preliminary recovery furnace, its subsequent loading into the melt reduction furnace and further reduction in the melt using the supply of natural fuel and a gaseous oxidizer , which ensures its combustion above the surface of the melt, the removal of gases leaving the melt-reducing furnace. their cooling and supply to the furnace of the previous reduction with 29, and the gas leaving the melt of the reduction furnace, before being fed to the furnace of the previous reduction (He) for its partial reformation, is mixed at the exit from the furnace with a gaseous reducing agent that has a high temperature, while the temperature the gaseous mixture is maintained in the range of 1200-15502С, and methane is used as a gaseous reductant, and part of the gas leaving the pre-reduction furnace is cleaned of oxidizers, mixed with the reformed gas, and part of it is fed to the upper 09 30 part of the pre-reduction furnace, and the second part of this gas is mixed with natural gas and fed into the lower part of the preliminary recovery furnace |USSR patent Mo1609456. class C21813/14, application 17.07.86, publ.
Бюл. Мо43, 19901. -Bul. Mo43, 19901. -
Однак даний спосіб не забезпечує якість відновленої металізованої сировини через обов'язкову наявність у (ее) відновлювальному газі оксидів, які пов'язані з технологією спалювання газів.However, this method does not ensure the quality of the recovered metallized raw materials due to the mandatory presence of oxides in the (ee) reducing gas, which are associated with the gas combustion technology.
Зо Відомий пристрій для отримання заліза й/або його сплавів з залізоокнсних матеріалів, що містить плавильну - піч, обладнану засобами для подачі вуглевмісного палива й кисневмісного газу безпосередньо в рідку фазу й у простір над нею для допалу газу, що утворюється в результаті плавлення, випускний отвір із трубопроводом відводу газу, що відходить, засіб для уведення залізоокисного матеріалу в підданий допалу газ, що відходить, « для часткового відновлення матеріалу й охолодження газу, установлений за ним засіб для сепарації частково шо відновленого матеріалу від газу й засіб для подачі частково відновленого матеріалу в плавильну піч, який с відрізняється тим, що трубопровід газу, що відходить, установлений вертикально й з'єднаний із засобами 1» завантаження залізоокисного матеріалу в нижній його частині та із засобом для сепарації, розташованим у верхній частині каналу або поруч із ним (Патент Росії Мо2077595, кл. С21813/14, заявл. 20.12.89, опубл. Бюл.З A known device for obtaining iron and/or its alloys from ferrous materials, which contains a melting furnace, equipped with means for supplying coal-containing fuel and oxygen-containing gas directly into the liquid phase and into the space above it for afterburning the gas formed as a result of melting, exhaust an opening with a pipeline for the exiting gas, a means for introducing iron oxide material into the heated exiting gas, "for partial recovery of the material and cooling of the gas, a means installed behind it for separating the partially reduced material from the gas and a means for feeding the partially reduced material in a melting furnace, which is characterized by the fact that the exhaust gas pipeline is installed vertically and connected to the means 1" of loading the iron oxide material in its lower part and to the separation means located in the upper part of the channel or next to it (Patent of Russia Mo2077595, class C21813/14, application 12.20.89, published Bull.
Мо11, 19971. -І 395 Недоліком пристрою є те, що конструкція реактора не дозволяє використовувати плазмотрони для нижньої продувки твердого стовпа шихти, а потім шару рідкого розплаву, оскільки відомий реактор призначений тільки (ее) для плавлення й відновлення шляхом взаємодії частково відновлених оксидних матеріалів із твердим - відновником.Mo11, 19971. -I 395 The disadvantage of the device is that the design of the reactor does not allow the use of plasmatrons for the bottom purging of the solid column of the charge, and then the layer of liquid melt, since the known reactor is intended only (ee) for melting and recovery through the interaction of partially reduced oxide materials with a solid reducing agent.
Найбільш близьким по технічній сутності й досягаємому результату (прототип) прийнята установка для г» 50 отримання рідкого чавуну, заліза прямого відновлення й салі із шихтових матеріалів, утворених залізною рудою, со переважно, у кусковатій або в гранульованій формі, якщо є потреба, добавок, що містить відновлювальний реактор для залізної руди, плавильний газифікатор, трубопровід для відновлювального газ), що утворюється в плавильному газифікаторі що з'єднує відновлювальний реактор із плавильним газифікатором, причому трубопровід постачений скрубером для очищення, щонайменше, частини відновлювального газу, трубопровід для 59 транспортування відновленого продукту, утвореного у відновлювальному реакторі, що з'єднує відновлювальний гФ) реактор із плавильним газифікатором, трубопровід для колошникового газу, що відходить від відновлювального т реактора, постачений скрубером, трубопроводи для носіїв вуглецю й кисневмісних газів, що входять у плавильний газифікатор, і злі в для чавуну й шлаків, передбачений на плавильному газифікаторі, пристрій для виробництва сталі, переважно, електропіч, трубопровід для газу, що відходить із пристрой для виробництва сталі, що 60 містить пристрій для знепилювання, трубопроводи для шламу, що йдуть від скрубера до пристрою для агломерування шламів, яка відрізняється тим, що пристрій для знепилювання з'єднаний із пристроєм для агломерування, і що пристрій для виробництва сталі з'єднаний тільки зі зливом для чавуну плавильного газифікатора, якщо буде потреба, із пристроєм для агломерування і/або пристроєм для одержання валіза прямого відновлення, причому установка постачена іншим відновлювальним реактором для прийому металевої руди, бо зокрема іншої залізної руди й/або гранул, постаченим трубопроводом для відновлювального газу, трубопроводом для газу, готового до вживання, постаченим скрубером і розвантажувальним пристроєм для продукту відновлення, що утворюється в іншому відновлювальному реакторі, причому трубопровід для відводу колошникового газу першого відновлювального реактора з'єднаний трубопроводом для підведення відновлювального газу з іншого відновлювального реактора |Заявка Росії Мо2000114873/02 від 26.10.1998, кл. С21813/14, РСТ/ЕР 98/06792 від 26.10.98, опубл. Бюл. Мо16, 20021.The closest in terms of technical essence and achievable result (prototype) is the installation for g" 50 production of liquid cast iron, direct reduction iron and tallow from charge materials formed by iron ore, preferably in lumpy or granular form, if there is a need for additives, containing a reduction reactor for iron ore, a smelter gasifier, a pipeline for a reduction gas) formed in a smelter gasifier connecting a reduction reactor with a smelter gasifier, and the pipeline is provided with a scrubber for cleaning at least part of the reduction gas, a pipeline for transporting 59 the reduced of the product formed in the reduction reactor, connecting the reduction gF) reactor to the smelter gasifier, the pipeline for the furnace gas leaving the reduction t reactor, supplied by the scrubber, the pipelines for the carbon carriers and oxygen-containing gases entering the smelter gasifier, and the in for cast iron and went a furnace provided on a smelter gasifier, a steelmaking device, preferably an electric furnace, a gas pipeline leaving the steelmaking device 60 containing a dedusting device, sludge pipelines leading from the scrubber to a sludge sintering device, which differs in that the dedusting device is connected to the sintering device, and that the steel production device is connected only to the pig iron drain of the melting gasifier, if necessary, to the sintering device and/or the device for obtaining the direct recovery case, and the installation is supplied with another reduction reactor for receiving metal ore, in particular other iron ore and/or pellets, a supply pipeline for a reduction gas, a pipeline for gas ready for use, a supplied scrubber and an unloading device for the reduction product formed in another reduction reactor , and the pipeline for diverting the furnaces gas of the first reduction reactor is connected by a pipeline for the supply of reduction gas from another reduction reactor |Application of Russia Mo2000114873/02 dated 10/26/1998, cl. C21813/14, PCT/ER 98/06792 dated 10.26.98, publ. Bul. Mo16, 20021.
Однак така установка має технічні межі підвищення швидкості процесу, споживає підвищені кількості відновлювального агента й передбачає подальшу переробку одержуваного продукту в сталь.However, such an installation has technical limits for increasing the speed of the process, consumes increased amounts of the reducing agent and involves further processing of the obtained product into steel.
В основу першого із групи винаходів поставлено завдання вдосконалення способу прямого отримання /о залізовуглецевих сплавів шляхом вибору оптимальної подачі відновлювального газу в модуль попереднього відновлення по висоті шихти, і як наслідок, зміни внутрішнього температурного поля шихти в модулі, регулювання теплової потужності й контроль витрати газу, і за рахунок цього забезпечити переробку окисних матеріалів і виробництво з них прямим шляхом високоякісного заліза з низьким рівнем домішок, зниженими питомими енерговитратами й мінімальними викидами шкідливих газів.The first of the group of inventions is based on the task of improving the method of direct production of iron-carbon alloys by choosing the optimal supply of reducing gas to the pre-reduction module according to the height of the charge, and as a result, changes in the internal temperature field of the charge in the module, regulation of thermal power and gas flow control, and due to this, ensure the processing of oxidizing materials and the direct production from them of high-quality iron with a low level of impurities, reduced specific energy consumption and minimal emissions of harmful gases.
В основу другого із групи винаходів поставлено завдання вдосконалення установки для отримання залізовуглецевих сплавів, у якій шляхом модифікації конструкцій модулів попереднього відновлення, підвищується показник відновлення й поліпшується ефективність впливу газу, що відновлює, розширюється поверхня зіткнення відновлюваних матеріалів і відновника, збільшується термін їхнього спільного перебування у високотемпературній зоні відновлення, використовується відновлювальний газ, що утворюється в газифікованійThe basis of the second of the group of inventions is the task of improving the installation for obtaining iron-carbon alloys, in which, by modifying the designs of the pre-reduction modules, the recovery index increases and the effectiveness of the effect of the reducing gas is improved, the contact surface of the regenerating materials and the reducing agent is expanded, and the period of their joint stay in the in the high-temperature recovery zone, the recovery gas produced in the gasification is used
Зоні плавлення в плавильному реакторі, за допомогою плазмотронів і за рахунок цього повністю використовується тепломісткість відпрацьованого газу, без впливу на навколишнє середовище, скорочується витрата природного газу, забезпечується рівномірність ступеня металізації.The melting zone in the melting reactor, with the help of plasmatrons and due to this, the heat capacity of the spent gas is fully used, without affecting the environment, the consumption of natural gas is reduced, and the uniformity of the degree of metallization is ensured.
Перше поставлене завдання вирішується тим, що в способі прямого отримання залізовуглецевих сплавів, який включає попереднє відновлення залізорудної шихти у твердому стані в модулях попереднього відновлення, с 2г5 наступне завантаження її в плавильний реактор, остаточне відновлення шихти в розплаві, відвід газів, що відходять із плавильного реактора, змішування їх з газами, що відходять з модуля попереднього відновлення, і іо) подачу їх на нижній рівень модуля попереднього відновлення, відповідно до винаходу, попереднє відновлення здійснюють в послідовно увімкнених по ходу газу модулях попереднього відновлення, при цьому на вході кожного модуля проводять корекцію складу відновлювального газу плазмовим струменем, а подачу відновлювального газу оду зо В кожний модуль здійснюють на трьох рівнях висоти стовпа шихти, при цьому на нижньому рівні відновлювальний газ подають в торцеву поверхню стовпа шихти, а на два інші - газ подають розподілено по периметру модуля, - причому витрату відновлювального газу для верхнього рівня встановлюють у межах 40-5095 від сумарної витрати -/- де відновлювального газу, а решту газу витрачають на нижніх рівнях порівну, а процес попереднього відновлення ведуть поетапно, на першому етапі подачу відновлювального газу здійснюють на всіх рівнях протягом 0,20-0,25 со з5 Загального часу продувки із зазначеною витратою, на другому етапі відключають нижню подачу газу Й ча продовжують продувку на рівнях, що залишилися, протягом 0,20-0,25 загального часу продувки, потім процес відновлення продовжують тільки на верхньому рівні, до одержання оптимального значення ступеня металізації шихти на кожному рівні.The first task is solved by the fact that in the method of direct production of iron-carbon alloys, which includes the preliminary recovery of the iron ore charge in the solid state in the pre-recovery modules, with 2g5 its subsequent loading into the smelting reactor, the final recovery of the charge in the melt, the removal of gases leaving the smelter reactor, mixing them with the gases leaving the pre-recovery module, and io) feeding them to the lower level of the pre-recovery module, according to the invention, pre-recovery is carried out in pre-recovery modules connected in series along the gas flow, while at the entrance of each module correction of the composition of the reducing gas with a plasma jet, and the supply of reducing gas to each module is carried out at three levels of the height of the charge column, while at the lower level, the reducing gas is supplied to the end surface of the charge column, and the gas is supplied to the other two, distributed along the perimeter of the module, - and the cost is recoverable gas for the upper level is set within 40-5095 of the total consumption -/- of reducing gas, and the rest of the gas is consumed equally at the lower levels, and the preliminary recovery process is carried out in stages, at the first stage, the supply of reducing gas is carried out at all levels within 0, 20-0.25 sec.5 of the total purging time with the indicated consumption, at the second stage, the lower gas supply is turned off and purging is continued at the remaining levels for 0.20-0.25 of the total purging time, then the recovery process is continued only at the upper levels, until obtaining the optimal value of the degree of metallization of the charge at each level.
При подачі гарячого відновлювального газу тільки в нижню частину модуля, газ віддає тепло та хімічну « енергію на нагрів і відновлення шихти. При цьому зниження температури забезпечується в достатньо тонкому шо с шарі шихти. Весь верхній шар шихти при цьому залишається з низькою температурою і відновлення заліза в ньому практично не відбувається. Введення декількох, наприклад двох допоміжних каналів вводу гарячого )» відновлювального газу по висоті стовпа шихти дає можливість збільшити висоту гарячої зони відновлення і таким чином покращити ефективність процесу.When hot reducing gas is supplied only to the lower part of the module, the gas gives heat and chemical energy to heat and restore the charge. At the same time, the temperature decrease is ensured in a sufficiently thin layer of the charge. At the same time, the entire upper layer of the charge remains at a low temperature, and iron recovery in it practically does not occur. The introduction of several, for example, two auxiliary channels for the introduction of hot reducing gas along the height of the charge column makes it possible to increase the height of the hot reduction zone and thus improve the efficiency of the process.
Попереднє відновлення в кожному модулі здійснюють розподільною по висоті стовпа шихти подачею -І відновлювального газу, що одержують конвертуванням природного газу і газів, що відходять, плазмовим струменем на СО і Но» у плазмохімічному газогенераторі. со Відновлювальний газ, що виходить із плазмохімічного газогенератора, вводиться в робочий простір модуля - відокремленими каналами по висоті стовпа шихти, фільтрується через шар матеріалу і взаємодіє з ним, потім 5р Виводиться із модуля попереднього відновлення із верхньої його частини і направляється в плазмохімічний ве Газогенератор наступного модуля. Завдяки тому, що більша частина газового потоку (при постійній загальній с витраті) взаємодіє з шихтою в верхній частині модуля, а на нижніх рівнях подачу газу здійснюють рівними долями, в значній мірі зростає інтенсивність обробки матеріалу в цілому. За рахунок того, що подачу відновлювального газу в відновлену шихту припиняють, витрати свіжого відновлювального газу в наступні вище ов розміщені шари матеріалу збільшуються, в результаті чого підвищується рівномірність відновлення матеріалу та поліпшується його якість. іФ, Витрату відновлювального газу для верхнього рівня встановлюють у межах 40-5095 від сумарної витрати ка відновлювального газу, а витрату решти газу встановлюють порівну на нижніх рівнях. Це забезпечує підвищення температури в стовпі шихт и до температури відновлення. Підвищені витрати відновлювального газу на верхньому бо Вівні забезпечують виникнення зони відновлення в верхній частині модуля, а понижені ви грати газу на нижніх рівнях подачі газу сприяють розтягуванню зони відновлення. Підвішені витрати газу в верхній частині модуля сприяють запиранню теплової та хімічної енергії в нижній зоні модуля, що збільшує ступінь використовування відновлювального газу та сприяє підвищенню ефективності процесу відновлення.Preliminary recovery in each module is carried out by distribution along the height of the column of the charge -I reducing gas, which is obtained by converting natural gas and outgoing gases with a plasma jet to CO and NO" in a plasma chemical gas generator. со The regeneration gas coming out of the plasma chemical gas generator is introduced into the working space of the module - through separate channels along the height of the charge column, is filtered through a layer of material and interacts with it, then 5р It is removed from the pre-reduction module from its upper part and sent to the plasma chemical gas generator of the next module. Due to the fact that the greater part of the gas flow (at a constant total consumption) interacts with the charge in the upper part of the module, and at the lower levels, the gas supply is carried out in equal parts, the intensity of material processing as a whole increases significantly. Due to the fact that the supply of reducing gas to the reduced charge is stopped, the consumption of fresh reducing gas in the next higher layers of the material increases, as a result of which the uniformity of the recovery of the material increases and its quality improves. iF, The consumption of reducing gas for the upper level is set within 40-5095 of the total consumption of reducing gas, and the consumption of the rest of the gas is set equally at the lower levels. This ensures an increase in the temperature in the charge column to the recovery temperature. Increased rates of reducing gas on the upper part of the Vivna ensure the formation of a recovery zone in the upper part of the module, and reduced gas grids at the lower levels of gas supply contribute to the stretching of the recovery zone. Suspended gas flows in the upper part of the module contribute to the blocking of thermal and chemical energy in the lower zone of the module, which increases the degree of utilization of the reducing gas and contributes to the improvement of the efficiency of the recovery process.
Процес попереднього відновлення ведуть поетапно. На першому етапі подачу відновлювального газу 65 здійснюють на всіх рівнях протягом 0,20-0,25 загального часу продувки із зазначеною витратою. На другому етапі відключають нижню подачу газу й продовжують продувку на рівнях, що залишилися, протягом 0,20-0,25 загального часу продувки, потім процес відновлення продовжують тільки на верхньому рівні до одержання оптимального значення ступеня металізації шихти на кожному рівні. На першому етапі зона відновлення в першу чергу реалізується в нижній частині модуля за рахунок високої температури газу в цій зоні. При цьому відновлювальний газ різко охолоджується і піднімається в верхню зону з пониженою температурою. По цій причині сумарний процес відновлення в верхній зоні відбувається повільно. Для збільшення об'єму відновленої шихти в верхній зоні, відключають нижню подачу газу і продовжують процес відновлення в інтервалі 0,20-0,25 загального часу з одночасною подачею всього відновлювального газу через два верхні рівні. На наступному етапі відключають і середній рівень подачі газу, а вдування гарячого відновлювального газу з спільними витратами 7/0 проводять на верхньому рівні.The preliminary recovery process is carried out in stages. At the first stage, the supply of reducing gas 65 is carried out at all levels during 0.20-0.25 of the total purging time with the specified flow rate. At the second stage, the lower gas supply is turned off and purging is continued at the remaining levels for 0.20-0.25 of the total purging time, then the recovery process is continued only at the upper level until the optimal value of the metallization degree of the charge is obtained at each level. At the first stage, the recovery zone is primarily implemented in the lower part of the module due to the high gas temperature in this zone. At the same time, the reducing gas cools down sharply and rises to the upper zone with a reduced temperature. For this reason, the overall recovery process in the upper zone is slow. To increase the volume of the recovered charge in the upper zone, turn off the lower gas supply and continue the recovery process in the interval of 0.20-0.25 of the total time with the simultaneous supply of all the reducing gas through the two upper levels. At the next stage, the middle level of gas supply is also turned off, and the injection of hot reducing gas with common costs 7/0 is carried out at the upper level.
Таким чином підвищується ефективність процесу за рахунок раціонального перерозподілу відновлювального газу по висоті стовпа шихти.In this way, the efficiency of the process increases due to the rational redistribution of the reducing gas along the height of the charge column.
Друге поставлене завдання вирішується тим, що в установці для отримання залізовуглецевих сплавів, що включає плавильний реактор і пов'язані з ним газопроводом модулі попереднього відновлення, вузли очищення /5 тазу, компресор, трубопроводи для підведення вуглеводневмісного газу й відводу отриманого відновлювального газу, льотку для зливу металу й шлаку, відповідно до винаходу, кожний модуль попереднього відновлення зв'язаний газоходом із плазмохімічним газогенератором, при цьому впускний газохід плазмохімічного газогенератора зв'язаний газовою магістраллю з вузлом ви і гуску газу, що відходить із плавильного реактора, а впускні газоходи плазмохімічних газогенераторів наступних модулів пов'язані з магістралями газів, що Відходять із попередніх модулів, причому вузли очищення газу і компресор установлені в магістралі газу, що відходить із останнього модуля, і через теплообмінник пов'язані із плазмотронами плазмохімічних газогенераторів і плазмотронами, установленими в плавильному реакторі, кожний з яких підключений до засобу для додавання природного газу, а у внутрішній порожнині кожного модуля попереднього відновлення, у площині, яка перпендикулярна його поздовжній осі, установлено колосник з можливістю його нахилу під час розвантаження с об шихти, при цьому кожний модуль поперед сього відновлення по висоті постачений футерованими каналами-газоходами для транспортування відновлювального газу із плазмохімічного газогенератора через іо) регулюючі заслінки, причому верхні канали сполучені з кільцевими газовими колекторами, а нижній - з порожниною модуля, обмеженою його бічними стінками й подом, а зверху - колосником.The second task is solved by the fact that in the installation for obtaining iron-carbon alloys, which includes a melting reactor and pre-reduction modules connected to it by a gas pipeline, cleaning units /5 basin, a compressor, pipelines for the supply of hydrocarbon-containing gas and the removal of the obtained reducing gas, a jet for draining of metal and slag, according to the invention, each pre-recovery module is connected by a gas duct to a plasma chemical gas generator, while the inlet gas duct of the plasma chemical gas generator is connected by a gas main to the node of the gas and gas leaving the melting reactor, and the inlet gas ducts of the plasma chemical gas generators of the following modules are connected to gas mains departing from the previous modules, and the gas cleaning units and the compressor are installed in the gas mains leaving the last module, and through a heat exchanger are connected to the plasmatrons of the plasma chemical gas generators and the plasmatrons installed in the melting reactor and, each of which is connected to a means for adding natural gas, and in the inner cavity of each pre-recovery module, in a plane that is perpendicular to its longitudinal axis, a grate is installed with the possibility of tilting it during the unloading of the charges, while each module is ahead of it height recovery is provided with lined channels-gas pipes for transporting the reducing gas from the plasma chemical gas generator through io) control valves, and the upper channels are connected to the annular gas collectors, and the lower one - to the cavity of the module, limited by its side walls and floor, and from above - to the grate.
Крім того плазмохімічний газогенератор включає футеровану камеру, у стінках якої установлені плазмотрони со зо непрямої дії і впускний газохід; один з кільцевих газових колекторів установлений на відстані 0,45-0,65, а другий - на відстані 0,25-0,35 « висоти стовпа завантаженої шихти; «- колектори постачені фурмами, причому фурми в верхньому колекторі установлені симетрично в одній площині, а в нижньому - під кутом 25-30 до площини поду, причому поздовжні осі фурм спрямовані убік вертикальної осі со з5 Модулья. чаIn addition, the plasma chemical gas generator includes a lined chamber, the walls of which are equipped with indirect action plasmatrons and an inlet gas duct; one of the ring gas collectors is installed at a distance of 0.45-0.65, and the second - at a distance of 0.25-0.35" of the height of the column of the loaded charge; "- the collectors are supplied with lances, and the lances in the upper collector are installed symmetrically in one plane, and in the lower one - at an angle of 25-30 to the plane of the floor, and the longitudinal axes of the lances are directed to the side of the vertical axis of the module. Cha
Перепуск високотемпературного відновлювального газу із плазмохімічного газогенератора в модуль попереднього відновлення каналами-газоходами, розташованими по висоті модуля, постаченими регулюючими заслінками, дозволяє підвищити рівень температур і, отже, швидкість відновлення.Passage of high-temperature reducing gas from the plasma chemical gas generator to the pre-recovery module through gas ducts located along the height of the module, provided with regulating valves, allows to increase the temperature level and, therefore, the speed of recovery.
У наслідок того, що за допомогою регулюючих заслінок поперемінно змінюється пневматичний опір газоходів, « фільтруючий через шар шихти газ періодично змінює напрямок, - спрямовуючись то до центральної частини шару, У с або до периферії. При цьому підвищується рівномірність обробки шихти і покращується якість.As a result of the fact that the pneumatic resistance of the gas ducts is alternately changed with the help of regulating valves, the gas filtering through the charge layer periodically changes its direction, either going to the central part of the layer, U c or to the periphery. At the same time, the uniformity of batch processing increases and the quality improves.
Верхні канали сполучені з кільцевими газовими колекторами. Регулюючі заслінки, установлені в )» каналах-газоходах, дозволяють розподіляти подачу газу по висоті стовпа шихти, причому частка газу для верхнього колектора повинна становити 40-5095 від сумарної витрати газу. При подачі газу по всіх каналах, поза залежністю від витрати газу в кожному з них, газові потоки в шихті модуля попереднього відновлення, -І змішуючись, утворюють єдиний сумарний газовий потік з визначеною середньою температурою, що сприяє інтенсивному відновленню залізорудного матеріалу. бо Установка колекторів на відстані 0,45-0,65 та 0,25-0,35 висоти стовпа шихти дозволяє провести узгодження - вертикальних профілів температур з метою забезпечення регулювання довжини зони відновлення шихти. Вдування загальної витрати газу в зону на висоті 0,45-0,65 висоти стовпа шихти дозволяє перемістити зону ве відновлення в верхню частину модуля в кінці процесу повної металізації шихти. Вдування загальної витрати газу с в обидва колектори на висоті 0,45-0,65 та 0,25-0,35 висоти стовпа шихти дозволяє вирівняти профіль розподілу температури по висоті модуля і забезпечити існування зон відновлення по висоті модуля в період відновлення.The upper channels are connected to ring gas collectors. The regulating valves installed in the gas ducts allow distributing the gas supply along the height of the charge column, and the share of gas for the upper collector should be 40-5095 of the total gas consumption. When gas is supplied through all channels, regardless of the gas consumption in each of them, the gas flows in the charge of the pre-recovery module, and mixing, form a single total gas flow with a certain average temperature, which contributes to the intensive recovery of iron ore material. Because the installation of collectors at a distance of 0.45-0.65 and 0.25-0.35 of the height of the charge column allows for coordination of vertical temperature profiles in order to ensure the regulation of the length of the charge recovery zone. Injection of the total gas flow into the zone at a height of 0.45-0.65 of the height of the charge column allows to move the recovery zone to the upper part of the module at the end of the process of full metallization of the charge. Injection of the total gas flow rate c into both collectors at a height of 0.45-0.65 and 0.25-0.35 of the height of the charge column makes it possible to level the temperature distribution profile along the height of the module and ensure the existence of recovery zones along the height of the module during the recovery period.
Регулювання процесу відновлення здійснюється перерозподілом витрат відновлювального газу між колекторами в ов межах 20-3090.Regulation of the recovery process is carried out by redistributing the costs of the recovery gas between the collectors in the range of 20-3090.
Вибір величини кутів установки фурм в колекторах обумовлений газопроникністю струменів відновлювального іФ, газу в стовп шихти. На верхньому рівні установки колектора газопроникність струменів забезпечує рівномірне ка проникнення відновлювального газу від периферії до центра стовпа шихти і, при цьому величина кута установки фурм не виливає істотно на процес. На нижньому рівні установки колектора далекодія струменя повинна бор забезпечити проникнення відновлювального газу до осі модуля з захопленням по можливості як можна більшої зони шихти. Цей ефект забезпечується при величині кута установки фурм 25-355,The choice of the angle of installation of the nozzles in the collectors is determined by the gas permeability of the jets of the reducing IF, gas into the column of the charge. At the upper level of the collector installation, the gas permeability of the jets ensures uniform penetration of the reducing gas from the periphery to the center of the charge column and, at the same time, the angle of the nozzle installation does not significantly affect the process. At the lower level of the collector installation, the long-range action of the jet should ensure the penetration of the reducing gas to the axis of the module with capture of as large a charge zone as possible. This effect is provided at the angle of installation of the lances 25-355,
На Фіг. зображена загальна схема установки для отримання залізовуглецевих сплавів.In Fig. the general scheme of the installation for obtaining iron-carbon alloys is shown.
Процес включає попереднє відновлення залізорудної шихти у твердому стані в модулях попереднього відновлення. У нижній частині кожного модуля встановлений плазмохімічний газогенератор, що є апаратом для 65 Конверсії природного газу, джерелом нагрівання газів, що відходять із плавильного реактора, а також генератором відновлювального газу.The process involves pre-recovery of the iron ore charge in the solid state in pre-recovery modules. In the lower part of each module, a plasma chemical gas generator is installed, which is a device for 65 Natural gas conversion, a source of heating of gases leaving the melting reactor, and also a generator of reducing gas.
Рідкий метал одержують у плавильному реакторі, у який перевантажують попередньо відновлений матеріал з модуля попереднього відновлення. Побічним продуктом процесу одержання рідкого металу є відновлювальний синтез - газ, що використовується в плазмохімічних газогенераторах модулів попереднього відновлення.Liquid metal is obtained in a melting reactor, into which pre-reduced material from the pre-reduction module is reloaded. A by-product of the liquid metal production process is reductive synthesis gas, which is used in plasma-chemical gas generators of pre-reduction modules.
Інтенсифікація відновлювальної роботи газу в модулі попереднього відновлення досягається при підвищенні температури шихти на значній по висоті ділянці. Попереднє відновлення в кожному модулі здійснюють розподіленою по висоті стовпа шихти подачею відновлювального газу, при цьому витрату газу для верхнього рівня встановлюють у межах 40-5095 від сумарної витрати газу, а частину газу, що залишилася, витрачають на інших рівнях рівними частками. Процес попереднього відновлення починають подачею відновлювального газу із 7/0 плазмохімічного газогенератора на всіх рівнях стовпа шихти протягом 0,20-0,25 загального часу продувки із зазначеною витратою, після закінчення заданого терміну відключають нижню подачу газу й продовжують продувку на інших рівнях протягом 0,20-0,25 загального часу продувки, а потім процес відновлення продовжують тільки на верхньому рівні, до одержання заданого оптимального значення металізації шихти на кожному рівні.The intensification of the gas recovery work in the pre-recovery module is achieved when the temperature of the charge is increased in an area with a significant height. Preliminary regeneration in each module is carried out by supplying regeneration gas distributed over the height of the charge column, while the gas consumption for the upper level is set within 40-5095 of the total gas consumption, and the remaining part of the gas is spent on the other levels in equal shares. The process of preliminary recovery begins with the supply of reducing gas from the 7/0 plasma chemical gas generator at all levels of the charge column for 0.20-0.25 of the total purging time with the specified flow rate, after the end of the specified period, the lower gas supply is turned off and purging is continued at other levels for 0. 20-0.25 of the total purging time, and then the recovery process is continued only at the upper level, until the given optimal value of metallization of the charge is obtained at each level.
Розроблена плазмова технологія прямого одержання металу припускає ведення процесу з періодичним /5 завантаженням і періодичним випуском рідких продуктів плавки, а також погодженою роботою плавильного реактора й модулів попереднього відновлення.The developed plasma technology of direct metal production assumes conducting the process with periodic /5 loading and periodic release of liquid melting products, as well as coordinated operation of the melting reactor and pre-reduction modules.
Газ, що відходить, із плавильного реактора, направляють безпосередньо в плазмохімічний газогенератор модуля попереднього відновлення, з якого газ, що відходить, надходить у плазмохімічний газогенератор наступного модуля, а газ, що відходить з останнього модуля очищають, прохолоджують, стискають у компресорі й го направляють у плазмотрони плазмохімічного газогенератора й плазмотрони плавильного реактора, при одночасному уведенні в плазмотрони природного газу для конверсії газу, що відходить, у відновлювальний газ.The exhaust gas from the melting reactor is sent directly to the plasma chemical gas generator of the pre-reduction module, from which the exhaust gas enters the plasma chemical gas generator of the next module, and the gas leaving the last module is cleaned, cooled, compressed in a compressor and sent in the plasmatrons of the plasma chemical gas generator and the plasmatrons of the melting reactor, with the simultaneous introduction of natural gas into the plasmatrons for the conversion of the outgoing gas into reducing gas.
Приклад. На прикладі конкретного виконання розглянуто технологічний процес, у якому виробляється 12000т сталі в рік. Установка містить три модулі попереднього відновлення й один плавильний реактор з обсягом завантаження 3,Ом. ГаExample. The technological process in which 12,000 tons of steel is produced per year is considered as an example of a specific implementation. The installation includes three pre-recovery modules and one melting reactor with a loading volume of 3.Ohm. Ha
М-8.п-2,0.1,5-3,0м3 о де, 5 - площа поперечного перерізу внутрішньої порожнини реактора;M-8.p-2,0.1,5-3,0m3 o where, 5 is the cross-sectional area of the inner cavity of the reactor;
Ай - висота внутрішньої порожнини реактора.Ai is the height of the inner cavity of the reactor.
Діаметр вихідного сопла плазмотрона складає 30-40мм.The diameter of the output nozzle of the plasmatron is 30-40 mm.
У модулі попереднього відновлення завантажують «21,0т окатишів, в 1,75 разів більше від заданої (ее) продуктивності готової сталі На виході з модулів одержуємо «16,2т металізованих окатишів. Процес попереднього відновлення в модулі триває б годин, а процес плавлення - 2 години, тому прийнято схему З установки із трьома відновлювальними модулями, що працюють послідовно на один плавильний реактор. У («2 кожний модуль завантажують 7т окатишів, а на виході з модуля одержуємо 5,4т металізованих окатишів. Додаємо 0,22т вапна, і завантажуємо металізовані окатиші в плавильний реактор, на виході з якого одержуємо 4т сталі й со 1,3Бт шлаків. ч-In the pre-recovery module, 21.0 tons of pellets are loaded, which is 1.75 times more than the specified (ee) productivity of finished steel. At the output of the modules, we receive "16.2 tons of metallized pellets. The pre-reduction process in the module would last hours, and the melting process - 2 hours, therefore, the scheme C of the installation with three recovery modules operating in series for one melting reactor was adopted. In (2) each module is loaded with 7t of pellets, and at the output of the module we get 5.4t of metallized pellets. We add 0.22t of lime, and load the metallized pellets into the melting reactor, at the output of which we get 4t of steel and 1.3Bt of slag. h-
Кількість відновлювального газу, що подається в модуль, визначається складом вихідної сировини, ступенем використання відновників і складом металізованих окатишів. При хімічному складі вихідної сировини (95):The amount of reducing gas supplied to the module is determined by the composition of the raw material, the degree of use of reducing agents and the composition of metallized pellets. With the chemical composition of the raw material (95):
Еездг-65,7; БеО-23,6; Бе2О3-67,5; 5ІО» 7,31; АІ2053-0,24; СаО-0,17; Ма9О-0,27 і складі газу (06.95): Но-55; СО-20; «Eezdg-65.7; BeO-23.6; Be2O3-67.5; 5IO" 7.31; AI2053-0.24; CaO-0.17; Ma9O-0.27 and gas composition (06.95): No-55; CO-20; "
М2-25 і ступеня використання відновників Н»-1895, СО-429о, витрата відновлювального газу на кілограм вихідної сировини склала 2,4мЗ/кг. При щільності цього газу 0,73Зкг/м? його сумарна масова витрата склала 1,7кг/с або но с 0,56бкг/с через кожний модуль попереднього відновлення. При прийнятій послідовній продувці відновлювальним у» газом окатишів у модулях попереднього відновлення та з урахуванням конверсії газу, що відходить, у плазмохімічних газогенераторах сумарна витрата газу, що відходить на виході останнього модуля, склалаM2-25 and the degree of use of reducing agents H»-1895, СО-429о, the consumption of reducing gas per kilogram of raw material was 2.4 mZ/kg. When the density of this gas is 0.73Zkg/m? its total mass flow rate was 1.7 kg/s or 0.56 bkg/s through each pre-recovery module. With the accepted sequential purging of the pellets with reducing gas in the pre-recovery modules and taking into account the conversion of the outgoing gas in the plasma chemical gas generators, the total flow rate of the exiting gas at the outlet of the last module was
О,98кг/с, причому із цієї витрати вертається в техпроцес 0,7кг/с, а - 0,3 кг/с газу відходить на утилізацію.0.98 kg/s, and of this consumption, 0.7 kg/s is returned to the technical process, and 0.3 kg/s of gas goes to disposal.
Розподіл температур по об'єму відновлення підтримують перерозподілом витрати гарячого відновлювального газу і із плазмохімічного газогенератора й витратою природного газу в плазмотрони плазмохімічного газогенератора, а о також перерозподілом гарячого відновлювального газу по зонах подачі.The distribution of temperatures in the recovery volume is supported by the redistribution of the flow of hot reducing gas from the plasma chemical gas generator and the flow of natural gas into the plasmatrons of the plasma chemical gas generator, as well as by the redistribution of hot reducing gas in the supply zones.
На першому модулі витрата газу визначається витратою газу, що відходить із плавильного реактора, що - склала О0,44кг/с. У модулі до цього газу додається 0,08кг/с кисню із окатишів і О,їкг/с природного газу для їз 20 конверсії в плазмохімічному газогенераторі. На виході з першого модуля витрата газу, що відходить, склала 0,62кг/с. со На вхід другого модуля подається газ, що відходить з першого модуля, з витратою 0,6б2кг/с, при цьому в другому модулі додається 0,08кг/с кисню з відновлюваних окатишів і 0,їкг/с природного газу для конверсії в плазмохімічному газогенераторі. На виході із другого модуля витрата склала 0,80кг/с. оо У третьому модулі витрата газу, що відходить із другого модуля, склала 0,8Окг/с, при цьому в третьому о модулі до газу, що відходить, додається 0,08кг/с кисню з відновлюваних окатишів і 0,їкг/с природного газу для конверсії в плазмохімічному газогенераторі. На виході із третього модуля одержуємо витрату 0,98кг/с газу, що о відходить. Цей газ направляють у систему очищення й охолодження, стискають у компресорі й направляють у плазмотрони кожного плазмохімічного газогенератора й плазмотрони плавильного реактора в кількості 0,7кг/с, а 60 0,28кг/с газу, що відходить, іде на утилізацію.On the first module, the gas consumption is determined by the gas consumption leaving the melting reactor, which was O0.44 kg/s. In the module, 0.08 kg/s of oxygen from the pellets and 0.1 kg/s of natural gas are added to this gas for conversion in the plasma-chemical gas generator. At the exit from the first module, the gas flow rate was 0.62 kg/s. co The gas leaving the first module is supplied to the input of the second module with a flow rate of 0.6b2kg/s, while in the second module 0.08kg/s of oxygen from renewable pellets and 0.1kg/s of natural gas are added for conversion in the plasma chemical gas generator . At the exit from the second module, the consumption was 0.80 kg/s. oo In the third module, the flow of gas leaving the second module was 0.8Okg/s, while in the third o module, 0.08kg/s of oxygen from renewable pellets and 0.1kg/s of natural gas are added to the outgoing gas for conversion in a plasma chemical gas generator. At the exit from the third module, we get a flow rate of 0.98 kg/s of the gas leaving. This gas is sent to the cleaning and cooling system, compressed in the compressor and directed to the plasmatrons of each plasma chemical gas generator and plasmatrons of the melting reactor in the amount of 0.7kg/s, and 60 0.28kg/s of the outgoing gas goes for disposal.
Подачу газу в кожний модуль здійснюють трьома каналами, які розміщені по висоті стовпа шихти. На верхньому рівні, відновлювальний газ подають через кільцевий колектор радіально, з витратою 0,3Окг/с, що становить 4095 від сумарної витрати гачу. На середньому каналі подачу здійснюють через фурми, рознесені по периметру модуля, причому поздовжні осі фурм становлять кут 25-30 є до площини поду й спрямовані убік бо вертикальної осі модуля. Нижній канал служить для подачі відновлювального газ М під колосник. Витрата газу на середній і нижній канали розподіляється рівними часткам и від частини газу, що залишилася від транспортування на верхній канал, і становить по 0,Зкг/с. Процес попереднього відновлення здійснюють у кілька етапів. На першому етапі подачу відновлювального газу здійснюють на трьох рівнях протягом 1,2 години, що становить 0,20Gas supply to each module is carried out through three channels, which are located along the height of the charge column. At the upper level, the reducing gas is supplied through the annular collector radially, with a flow rate of 0.3Okg/s, which is 4095 of the total gas flow rate. In the middle channel, feeding is carried out through lances spaced along the perimeter of the module, and the longitudinal axes of the lances form an angle of 25-30 degrees to the plane of the floor and are directed away from the vertical axis of the module. The lower channel serves to supply the reducing gas M under the grate. The consumption of gas on the middle and lower channels is distributed in equal shares and from the part of the gas remaining from the transportation to the upper channel, and is 0.Zkg/s each. The preliminary recovery process is carried out in several stages. At the first stage, the supply of reducing gas is carried out at three levels for 1.2 hours, which is 0.20
Загального часу продувки з позначеною витратою. На другому етапі відключають нижній канал і продовжують продувку на двох каналах протягом 1,5 години, що становить 0,25 загального часу продувки, потім процес відновлення продовжують тільки на верхньому рівні, до одержання оптимального значення ступеня металізації окатишів на кожному рівні. При цьому металізовані окатиші перевантажують у плавильний реактор, розплавляють і остаточно відновлюють. 70 На кресленні представлена установка для отримання залізовуглецевих сплавів, що складається з технологічно зв'язаних модулів 1, 2 і З попереднього відновлення й плавильного реактора 4. Кожний модуль включає плазмохімічний газогенератор 5, що включає футеровану камеру, у стінках якої встановлені плазмотрони 6 непрямої дії й впускний газохід 7. Впускні газоходи 7 кожного модуля зв'язані газовою магістраллю 8 з вузлом випуску газу з плавильного реактора 4, причому впускний газохід 7 плазмохімічного газогенератора 5 другого /5 модуля пов'язаний з магістраллю 9 газу, що відходить з першого модуля, а магістраль 10 газу, що відходить з другого модуля, пов'язана із впускним газоходом 7 третього модуля. Магістраль 11 газу, що відходить з третього модуля, через димосос 12, циклон 13, теплообмінник 14 і компресор 15 з'єднана із плазмотронами 6 плазмохімічних газогенераторів 5 і плазмотронами 16, установленими в плавильному реакторі 4. Плазмотрони 6 і 16 підключені до засобу для додавання природного газу.Total purging time with marked consumption. At the second stage, the lower channel is turned off and purging is continued on two channels for 1.5 hours, which is 0.25 of the total purging time, then the recovery process is continued only on the upper level, until obtaining the optimal value of the degree of metallization of the pellets at each level. At the same time, the metallized pellets are reloaded into the melting reactor, melted and finally restored. 70 The drawing shows an installation for obtaining iron-carbon alloys, consisting of technologically connected modules 1, 2 and Z of preliminary reduction and melting reactor 4. Each module includes a plasma chemical gas generator 5, which includes a lined chamber, in the walls of which plasmatrons 6 of indirect action are installed and inlet gas duct 7. The inlet gas ducts 7 of each module are connected by a gas line 8 to the gas outlet node from the melting reactor 4, and the inlet gas duct 7 of the plasma chemical gas generator 5 of the second /5 module is connected to the gas line 9 leaving the first module, and gas line 10 leaving the second module is connected to the gas inlet 7 of the third module. Main line 11 of the gas leaving the third module, through the smoke extractor 12, the cyclone 13, the heat exchanger 14 and the compressor 15, is connected to the plasmatrons 6 of the plasma chemical gas generators 5 and the plasmatrons 16 installed in the melting reactor 4. The plasmatrons 6 and 16 are connected to means for adding natural gas.
У внутрішній порожнині кожного модуля попереднього відновлення, у площині, перпендикулярній його поздовжній осі, установлено колосник 17 з можливістю його нахилу під час вивантаження шихти. Кожний модуль попереднього відновлення по висоті постачений футерованими каналами-газоходами 18 з регулюючими заслінками 19 для транспортування відновлювального газу із плазмохімічного газогенератора 5, причому верхні канали сполучені з кільцевими газовими колекторами, а нижній - з порожниною модуля, обмеженою його бічними с стінками й подом, а зверху - колосником 17. Верхній колектор 20 установлений на відстані 0,45-0,65, а другий колектор 21 - на відстані 0,25-0,35 висоти стовпа шихти, що завантажується, причому верхній колектор 20 о); постачений фурмами 22, установленими симетрично в одній площині, а нижній - фурмами 23, поздовжні осі яких становлять кут 25-302 до площини поду, причому поздовжні осі фурм спрямовані убік вертикальної осі модуля. У нижній ділянці плавильного реактора 4 розташована льотка 24 для зливу металу й шлаків. У вихідних магістралях со транспортування газу модулів попереднього відновлення встановлені регулюючі заслінки 25 і свічі 26 продувки, а у вихідних магістралях плавильного реактора встановлені заслінки 27 і свіча 28. У трубопроводі газу, що З відходить, після теплообмінника 14 установлений патрубок 29 відводу газу на утилізацію. «--In the inner cavity of each pre-recovery module, in a plane perpendicular to its longitudinal axis, a grate 17 is installed with the possibility of tilting it during discharge of the charge. Each pre-recovery module in height is supplied with lined channels-gas ducts 18 with regulating valves 19 for transporting regenerating gas from the plasma-chemical gas generator 5, and the upper channels are connected to the annular gas collectors, and the lower - to the cavity of the module, limited by its side walls and floor, and from above - with a grate 17. The upper collector 20 is installed at a distance of 0.45-0.65, and the second collector 21 - at a distance of 0.25-0.35 of the height of the column of the charge being loaded, and the upper collector 20 o); supplied with lances 22, installed symmetrically in one plane, and the lower one with lances 23, the longitudinal axes of which make an angle of 25-302 to the plane of the floor, and the longitudinal axes of the lances are directed to the side of the vertical axis of the module. In the lower part of the melting reactor 4 there is a jet 24 for draining metal and slag. Control valves 25 and purging candles 26 are installed in the gas transportation outlet lines of the pre-recovery modules, and valves 27 and a candle 28 are installed in the outlet lines of the melting reactor. In the outgoing gas pipeline C, after the heat exchanger 14, a nozzle 29 for the disposal of gas is installed. "--
Установка працює в такий спосіб.The installation works as follows.
За допомогою плазмотронів 6 плазмохімічних газогенераторів 5 проводять нагрівання внутрішніх стінок со Модулів 1, 2, З попереднього відновлення. Після прогріву виключають плазмотрони й по черзі завантажують, ча наприклад окатишами модулі попереднього відновлення. Після закінчення завантаження модулів установлюють витрату газу на кожному каналі-газоході 18 регулюючими заслінками 19. Запускають плазмотрони 6 плазмохімічного газогенератора 5 кожного модуля. Відновлювальний газ за допомогою регулюючих заслінок уводиться в шар шихти, взаємодіючи з ним. Внаслідок того, що за допомогою регулюючих заслінок 19 витрата газу « 70 по висоті модуля розподілена нерівномірно й більша його частина використовується у верхній зоні міщу ля шWith the help of plasmatrons 6 of plasma chemical gas generators 5, the internal walls of Modules 1, 2, and Z are heated from the preliminary restoration. After warming up, the plasmatrons are turned off and the pre-recovery modules are loaded one by one, for example with pellets. After loading the modules, the gas flow rate is set on each gas channel 18 with regulating valves 19. The plasmatrons 6 of the plasma chemical gas generator 5 of each module are started. The reducing gas is introduced into the charge layer by means of regulating valves, interacting with it. As a result of the fact that with the help of regulating valves 19, the gas flow « 70 is unevenly distributed along the height of the module, and most of it is used in the upper zone of the space
Ган попереднього відновлення, а також з урахуванням заданого терміну продувки на різних рівнях подачі газу, все це дає можливість здійснювати точне керування газопотоками в кожному локальному об'ємі й в об'ємі модуля в )» цілому. По закінченні процесу відновлення в першому модулі, виключають плазмотрони б плазмохімічного газогенератора 5, закривають регулюючі заслінки 25, опускають колосник 17 і металізовані окатиші перевантажують у попередньо розігрітий плазмотронам і 16 плавильний реактор 4. Матеріалом заповнюють весь -І внутрішній обсяг реактора. Завдяки високим температурам плазмових струменів, що витікають із плазмотронів 16, і високій концентрації енергії створюються умови для швидкого нагрівання матеріалу і його плавлення. бо Завантажують окатиші у перший модуль. Запускають плазмохімічний газогенератор 5 і відкривають регулюючі - заслінки 25. Газ, що відходить із плавильного реактора, направляють у плазмохімічний газогенератор першого модуля попереднього відновлення. Модулі попереднього відновлення зв'язані послідовно магістраллю газів, що т- відходять, відновлювальний газ надходить із одного модуля в іншій через плазмохімічні газогенератори. У міру со відновлення матеріалу в наступних модулях процеси підготовки їх до вивантаження, завантаження вихідної шихти й запуску - аналогічні описаному вище. Газ, що відходить із останнього модуля, через димосос 12, циклон 13, теплообмінник 14 і компресор 15 направляють на плазмотрони 6 плазмохімічних газогенераторів і на плазмотрони 16 плавильного реактора.The pre-recovery gas, as well as taking into account the specified period of purging at different levels of gas supply, all this makes it possible to carry out precise control of gas flows in each local volume and in the volume of the module as a whole. At the end of the recovery process in the first module, the plasmatrons b of the plasma chemical gas generator 5 are turned off, the regulating valves 25 are closed, the grate 17 is lowered, and the metallized pellets are reloaded into the preheated plasmatron and 16 melting reactor 4. The material fills the entire -I internal volume of the reactor. Thanks to the high temperatures of the plasma jets flowing from the plasmatrons 16 and the high concentration of energy, conditions are created for rapid heating of the material and its melting. because they load the pellets into the first module. The plasma chemical gas generator 5 is started and the regulating valves 25 are opened. The gas leaving the melting reactor is sent to the plasma chemical gas generator of the first preliminary recovery module. Pre-recovery modules are connected in series by a main line of outgoing gases, regenerating gas enters from one module to another through plasma chemical gas generators. As the material is recovered in the following modules, the processes of preparing them for unloading, loading of the initial charge and start-up are similar to those described above. The gas leaving the last module is directed to the plasma generators 6 of the plasma chemical gas generators and to the plasma generators 16 of the melting reactor through the smoke extractor 12, the cyclone 13, the heat exchanger 14 and the compressor 15.
По закінченню плавки метал і шлаки зливають через льотку 24 і завантажують плавильний реактор матеріалом о із другого модуля попереднього відновлення. Виробничий цикл повторюється. ко Запропонована група винаходів дозволяє досягти високого ступеня відновлення заліза з оксидів, збільшити швидкість протікання процесів і за рахунок цього підвищити продуктивність агрегатів на 20-3095 і знизити бо витрату газу-відновника на 10-20905.At the end of the melting, the metal and slag are drained through the jet 24 and the melting reactor is loaded with material o from the second preliminary recovery module. The production cycle is repeated. The proposed group of inventions makes it possible to achieve a high degree of recovery of iron from oxides, to increase the speed of processes and, due to this, to increase the productivity of units by 20-3095 and to reduce the consumption of reducing gas by 10-20905.
Claims (5)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200508310A UA78148C2 (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Method for direct producing of ferricarbonic alloys and plant for realization thereof |
| RU2006106020/02A RU2319749C2 (en) | 2005-08-25 | 2006-02-26 | Method of the direct production of iron, in particular steels, and installation for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200508310A UA78148C2 (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Method for direct producing of ferricarbonic alloys and plant for realization thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA78148C2 true UA78148C2 (en) | 2007-02-15 |
Family
ID=37834387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200508310A UA78148C2 (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Method for direct producing of ferricarbonic alloys and plant for realization thereof |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2319749C2 (en) |
| UA (1) | UA78148C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2008152503A (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-10 | Лев Николаевич Максимов (RU) | METHOD OF PLASMA-CHEMICAL PROCESSING OF SUBSTANCES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3535572A1 (en) * | 1985-10-03 | 1987-04-16 | Korf Engineering Gmbh | METHOD FOR PRODUCING HARD IRON FROM FINE ORE |
-
2005
- 2005-08-25 UA UAA200508310A patent/UA78148C2/en unknown
-
2006
- 2006-02-26 RU RU2006106020/02A patent/RU2319749C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006106020A (en) | 2007-09-20 |
| RU2319749C2 (en) | 2008-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3980567B1 (en) | Direct reduction process utilizing hydrogen | |
| KR101612305B1 (en) | Method and system for energy-optimized and carbon dioxide emission-optimized iron production | |
| JP2025102916A (en) | Method and system for producing steel or molten iron-containing material with reduced emissions - Patents.com | |
| JP2698525B2 (en) | Smelting reduction method of metal ore | |
| US4380469A (en) | Process and apparatus for continuously reducing and melting metal oxides and/or pre-reduced metallic materials | |
| US5431710A (en) | Method for continuously producing iron, steel or semi-steel and energy | |
| CN106566907A (en) | Production method for directly smelting iron by iron ores and smelting reduction device | |
| KR100769794B1 (en) | Method and plant for producing pig iron or liquid primary steel products in blast furnaces | |
| SU1138036A3 (en) | Method of operation of blast furnace and system for producing molten iron and reducing gas | |
| US5542963A (en) | Direct iron and steelmaking | |
| KR20240041974A (en) | How to make iron melt | |
| SK2022001A3 (en) | Method for the thermal processing of residues containing heavy metals and iron oxide | |
| RU2304620C2 (en) | Method of the direct reduction of the ferric oxides and production of the iron melt and the installation for the method realization | |
| CN103937922A (en) | Mixing reduction iron-making equipment and iron-making method | |
| CN117431352B (en) | Steel smelting system and method based on hydrogen-rich reducing gas injection | |
| UA78148C2 (en) | Method for direct producing of ferricarbonic alloys and plant for realization thereof | |
| CN117107005A (en) | A coal gasification suspension melting ironmaking device and method | |
| WO2005031009A2 (en) | Method and apparatus for producing molten iron | |
| CN103392013B (en) | Method and apparatus for manufacturing molten iron and steel | |
| CN115305305A (en) | Self-heating gas-based shaft furnace direct reduction method and reduction device | |
| RU2325423C2 (en) | Energy process plant for solid fuel thermal processing | |
| JP2916516B2 (en) | Method for producing liquid metal from metal oxide fine particles and reduction smelting furnace for carrying out this method | |
| CN1073212A (en) | Integral downstream continuous ironmaking and steelmaking method and equipment | |
| AU708255B2 (en) | Direct iron and steelmaking | |
| RU2285047C1 (en) | Method of production of iron by direct reduction and device for realization of this method |