EA011973B1 - Способ предварительной обработки сырья, подвергаемого прямому восстановлению, и аппарат для сушки сырья - Google Patents
Способ предварительной обработки сырья, подвергаемого прямому восстановлению, и аппарат для сушки сырья Download PDFInfo
- Publication number
- EA011973B1 EA011973B1 EA200601537A EA200601537A EA011973B1 EA 011973 B1 EA011973 B1 EA 011973B1 EA 200601537 A EA200601537 A EA 200601537A EA 200601537 A EA200601537 A EA 200601537A EA 011973 B1 EA011973 B1 EA 011973B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- furnace
- ore
- raw material
- raw materials
- gas
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 76
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 51
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 39
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 5
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 abstract description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 206010019345 Heat stroke Diseases 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000006835 Lamins Human genes 0.000 description 1
- 108010047294 Lamins Proteins 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 210000005053 lamin Anatomy 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/26—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by adding additional fuel in recirculation pipes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
- C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
- C21B2100/66—Heat exchange
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
-
- 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
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
В патенте описаны усовершенствованные способ и аппарат для предварительной обработки крупнокускового сырья для прямого восстановления газом окатышей/крупных кусков руды, заключающийся в том, что до загрузки в печь (10) для прямого восстановления газом сырье хранят в определенных условиях в течение определенного времени и при загрузке в печь увеличивают среднюю температуру в печи (10), уменьшая тем самым количество сырья, которое восстанавливается при низких температурах, и соответственно снижая до минимума количество образующейся в печи мелочи.
Description
Настоящее изобретение относится к способу и аппарату для предварительной обработки крупнокускового твердого сырья для прямого восстановления газом в находящемся в движении слое шихты, состоящей из окатышей и(или) крупных кусков руды и, в частности, к способу и аппарату для хранения и предварительной сушки крупнокускового твердого сырья, загружаемого в печь для прямого восстановления, с целью увеличения эффективной температуры восстановления в находящемся в движении слое шихты.
При восстановлении железной руды руду или оксид железа загружают в шахтную печь в виде крупных кусков или окатышей, из которых в верхней части печи образуется шихта, состоящая из крупнокусковой железной руды или окатышей. В средней части печи расположены кольцевой газораспределитель и несколько фурм для вдувания в печь восстановительного газа. Температура восстановительного газа на входе в печь должна быть меньше температуры плавления шихты и поэтому обычно составляет около 850°С. Восходящий восстановительный газ проходит через шихту, нагревает ее и вступает в реакцию с оксидом железа, который в результате восстановления металлизуется и превращается в железо. Отходящий газ отбирают из верхней части печи, а восстановленные окатыши и/или куски железа обычно охлаждают в нижней части печи и выгружают из нее для дальнейшего использования. Эффективность теплообмена и химического взаимодействия между восстановительным газом и шихтой существенно зависит от количества мелочи, образующейся в печи из-за измельчения крупных кусков руды или окатышей в результате теплового удара и/или при восстановлении при низкой температуре (меньшей примерно 750°С).
Ниже перечислены известные патенты, касающиеся прямого восстановления в находящемся в движении слое шихты:
| № патента | Дата выдачи | Автор | Название |
| и8 6475264 В1 | 11-05-2002 | Эгу | Ώΐτεεί зте1бп§ ргосеав |
| и8 6395056 | 05-28-2002 | УИ1агеа1-Тгеушо и др. | Ме(Ьоб Гог 1Ье Ьеа( 1геа1теп1 оР поп оге 1итрз ϊη а гебисбоп $уа!ет |
| из 6379421 В1 | 04-30-2002 | ЗаНпазРегпапбег | Ме(Ьоб апб аррага!и$ гетоу^пд ипбейгаЫе те1а1з йот попсоп1а1тп§ та(епа1з |
| из 6277324 В1 | 08-21-2001 | 1оо и др. | АррагаШз Рог тапиРасШппд токеп ρί§ ίίοη апб гебисеб поп Ьу υϋ1ΐζϊη£ а ЙикНгеб Ьеб |
| из 6224649 В1 | 05-01-2001 | У1Иагеа1-ТгеУ1по | Ме(Ьоб апб аррага1из Гог гебистд 1гоп-ох1бе5-раг11с1е5 Ьаущд а Ьгоаб гапде оР 51ге8 |
| из 6132489 | 10-17-2000 | У111агеа1-Тгеу1по | Ме(Ьоб апб аррага1ив Рог гебистд 1гоп-ох1без-раг11с1е5 Ьаутд а Ьгоаб гапде о£ δϊζεκ |
| иЗ 5785733 | 07-28-1998 | Ьее и др. | Г1и1б12еб Ьеб 1уре гебисбоп аррагаШз Рог поп оге рагбскз апб те1Ьоб Рог гебистд ϊτοη оге рагбс1ев изтд (Ье аррага(ия |
| из 5961690 | 10-05-1999 | КеррПпдег и др. | Ргосеяя Рог ргобис1п§ токеп ρίβ поп оР Ιίςιιίά 51ее1 ргергобис1з апб р1ап! Рог саггутд оиС 1Ье ргосезз |
| из 5531424 | 07-02-1996 | У/Ырр | Р1шй1геб Ьеб бйес! гебисбоп р1ап! |
| из 4978387 | 12-18-1990 | КеррПпдег | Ргосезз Гог рго<1ис11оп оГ токеп ρι§ 1ГОП |
| из 3591363 | 07-06-1971 | В.Ь. СашрЬеП | КасПап! Ьеа1ес1 коп оге гедископ ргосезз |
| из 3295956 | 01-03-1967 | Т.Н. \У11а1су | Оге гебисбоп |
| ИЗ 2877107 | 03-10-1959 ТГ. Мадпеза | Ппез ЬапбНпд ргосезз |
В патенте И8 6395056 на имя У111агеа1-Тгеушо предложен способ использования для прямого восстановления железной руды с высоким содержанием мелких частиц, которую до загрузки в печь предварительно нагревают до температуры порядка 600°С в не восстановительной атмосфере. Такая предварительная обработка руды позволяет сохранить прочность частиц железной руды и использовать для прямого восстановления механически слабые содержащие оксид железа частицы. По существу, предлагаемые в этом патенте решения связаны с измельчением руды, которое происходит во время восстановления оксидов железа при температуре свыше 600°С.
Известно, что основной причиной измельчения в печи для прямого восстановления некоторых оксидов железа является их сравнительно низкая способность сопротивляться возникающему при загрузке в печь тепловому удару. Кроме того, некоторые осадочные крупнокусковые руды, обладающие специ
- 1 011973 фической морфологией, до прямого восстановления при высоких температурах требуют снятия внутренних напряжений. Снять внутренние напряжения можно увеличением продолжительности хранения руды и ее предварительной сушкой при низкой температуре (порядка 200°С).
В настоящем изобретении предлагается способ предварительной обработки сырья для его прямого восстановления газом в шахтной печи в находящемся в движении слое шихты и, в частности, способ, который в первую очередь предназначен для использования при прямом восстановлении железной руды методом Охалата и Ламина (Иука, 8.А.) и методом Мидрекс (процесс металлизации руды в шахтной печи конвертированным природным газом). На существующих в настоящее время промышленных установках для прямого восстановления железной руды и металлизованного железорудного материала (МЖМ) в печь вместе с рудой загружают окатыши, использование которых увеличивает производительность печи и обеспечивает возможность получения однородного конечного продукта. Эффективность большинства известных способов прямого восстановления железной руды существенно зависит от содержания в загружаемом в восстановительную печь сырье так называемой мелочи или мелких частиц руды (размером меньше 6 мм), которые образуются в результате измельчения крупных кусков руды или окатышей. Образующаяся мелочь частично заполняет промежутки между крупными кусками руды и/или окатышами и создает дополнительное сопротивление протекающему через них восстановительному газу, что сопровождается образованием местных сквозных потоков газа. По этой причине в печи образуются отдельные горячие зоны, которые могут привести к плавлению окатышей или крупных кусков руды с образованием так называемых кластеров, которые в свою очередь приводят к забиванию печи. Образующиеся в печи горячие зоны отрицательно влияют и на однородность металлизации конечного продукта.
Из-за отсутствия в железной руде горячих микроскопических связей, которые должны увеличивать внутреннюю прочность руды, мелочь из загружаемой в печь для прямого восстановления крупнокусковой железной руды обычно образуется легче, чем из окатышей. Поэтому в большинстве случаев количество загружаемой в печь мелочи обычно ограничивают соответствующим ограничением относительного содержания в загружаемом в печь сырье крупнокусковой руды. Восстанавливаемая в печи крупнокусковая железная руда представляет собой обычную измельченную и просеянную руду, которая в отличие от окатышей не поставляется для промышленной переработки. При одной и той же массе стоимость крупнокусковой железной руды меньше стоимости окатышей. Поэтому любое снижение содержания крупнокусковой железной руды в загружаемом в печь для прямого восстановления сырье экономически не выгодно. Стоимость загружаемого в печь для прямого восстановления сырья (железной руды) обычно составляет минимум половину стоимости всего производства МЖМ, и поэтому любое снижение содержания крупнокусковой железной руды в загружаемом в печь сырье существенно увеличивает стоимость конечной продукции и отрицательно сказывается на экономических показателях всего процесса прямого восстановления.
В настоящем изобретении предлагается способ предварительной обработки загружаемого в печь для прямого восстановления сырья, позволяющий существенно уменьшить образование мелочи. Предлагаемый в изобретении способ можно соответствующим образом модифицировать и с успехом использовать на любых установках, предназначенных для прямого восстановления железной руды или окатышей.
Известно, что осадочные крупнокусковые руды, например естественно влажная руда с рудника Корумба, очень легко разрушаются в результате теплового удара и воздействия восстановительного газа при низкой температуре и очень склонны к образованию мелочи (в количестве порядка 40% от начального веса) в печи для прямого восстановления. При создании изобретения было установлено, что существенно уменьшить образование мелочи из крупнокусковой руды с рудника Корумба можно путем ее комбинированной предварительной обработки, заключающейся в определенном режиме хранения и сушке при низкой температуре (до 200°С) с последующим восстановлением при низкой температуре в печи с характерным изменением температуры по высоте печи и более высокой местной и средней температурой. Низкая механическая прочность руды с рудника Корумба обусловлена ее, по существу, микропористой микроструктурой в отличие от широко известных метаморфических крупнокусковых руд с крупными порами. При тепловом ударе из микропор, имеющих такую структуру руды, с высокой скоростью испаряется влага, прочность руды снижается и происходит ее измельчение. Кроме того, необходимо иметь в виду, что при прямом восстановлении железной руды снижение температуры в печи в зоне, расположенной над зоной реакции, до 500-750°С снижает тепловое растрескивание материала. При создании изобретения было установлено, что при снижении количества руды, которая восстанавливается при температуре ниже 800°С, количество мелочи, образующейся в результате теплового растрескивания руды, уменьшается. Для уменьшения количества мелочи, образующейся в печи в результате теплового растрескивания руды, в изобретении предлагается повысить температуру в верхней зоне печи и соответственно увеличить среднюю температуру в печи.
Проведенные исследования показали, что хранение железной руды с рудника Корумба в течение определенного контролируемого времени и предварительная сушка руды при определенной температуре и в определенном режиме с одновременным увеличением (по сравнению с обычной) средней температуры в печи позволяют существенно уменьшить содержание в руде мелочи до приблизительно 10%. Важно
- 2 011973 отметить, что предлагаемая в изобретении предварительная обработка руды может дать определенный эффект и при прямом восстановлении метаморфических крупнокусковых руд, при этом, однако, снижение количества образующейся мелочи не будет таким же значительным, как для обладающей микропористой структурой осадочной руды с рудника Корумба.
Снижение количества образующейся мелочи позволяет увеличить производительность печи для прямого восстановления. МЖМ в виде мелочи является существенно менее ценным продуктом, чем МЖМ в виде кусков, а обработка и утилизация не подлежащей использованию мелочи связана с достаточно высокими затратами. Производительность печи увеличивается и при увеличении средней температуры шихты и соответственно меньшей продолжительностью ее обработки в печи. Повышение производительности печи, которое хотя и связано с определенными затратами, позволяет отнести все фиксированные расходы, включая капиталовложения, на больший объем продукции и повышает экономичность всего процесса прямого восстановления и используемого для этого оборудования. В результате проведенных исследований было установлено, что предварительно нагретая крупнокусковая руда, у которой в результате нагрева происходит изменение микроструктуры и увеличение механической прочности и сопротивления износу, может выдерживать более интенсивный тепловой удар при воздействии на нее в верхней части печи более горячего восстановительного газа.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ, который позволял бы уменьшить количество мелочи, образующейся в результате измельчения шихты в печи для прямого восстановления газом.
Еще одна задача настоящего изобретения состояла в разработке соответствующего аппарата, который обеспечивал бы устойчивую работу печи для прямого восстановления газом крупнокусковой руды при более высоких локальных температурах и более высокой средней температуре, чем в известных в настоящее время печах для прямого восстановления.
Указанные задачи решаются в предлагаемом в изобретении способе предварительной обработки железно-рудного крупнокускового твердого сырья для прямого восстановления газом в находящемся в движении слое шихты, состоящей из окатышей и(или) крупных кусков руды, заключающемся в том, что указанное сырье выдерживают в отвале на открытом воздухе в течение времени, необходимого для снятия внутренних напряжений в осадочной крупнокусковой руде, до загрузки в печь для прямого восстановления газом сырье предварительно сушат, обеспечивая при этом увеличение средней температуры в указанной печи и за счет этого уменьшение количества образующейся в печи мелочи.
В предпочтительных вариантах осуществления сырье хранят в отвале в течение по меньшей мере одного месяца, а перед загрузкой в печь предварительно сушат при температуре около 200°С.
Предварительная сушка сырья может осуществляться в предназначенном для его хранения бункере посредством подачи в бункер отходящих газов, которые отбирают из установки для риформинга и осуществляют посредством них нагрев находящегося в бункере сырья. Температура отходящих газов на входе в бункер (26) превышает 300°С.
В изобретении также предлагается аппарат для предварительной сушки железно-рудного сырья, загружаемого в печь для прямого восстановления с верхним участком, в который подается и в котором нагревается сырье, средним участком, в который подается восстановительный газ и в котором происходит восстановление сырья, и нижним участком, из которого выгружается полученный в результате восстановления продукт, содержащий средство для отбора отработанного восстановительного газа из печи, установку для риформинга отобранного из печи газа с камерой сгорания для нагрева отработанного восстановительного газа и средством для отбора из камеры сгорания образующихся в результате сгорания топлива газов, бункер для предварительной сушки сырья, который соединен со средством для отбора образующихся в результате сгорания топлива газов для нагрева сырья, и средство для подачи и загрузки высушенного нагретого сырья в печь для его восстановления.
Бункер для сушки сырья может быть выполнен закрытым, а средство для подачи и загрузки горячего сырья в печь выполнено теплоизолированным.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых на фиг. 1 показана схема аппарата для прямого восстановления железной руды предлагаемым в изобретении способом, на фиг. 2 - схема, на которой изображено распределение температуры в печи для прямого восстановления железной руды известным способом, на фиг. 3 - схема, на которой изображено распределение температуры в печи для прямого восстановления железной руды предлагаемым в изобретении способом.
Как показано на фиг. 1, печь 10 для прямого восстановления железной руды имеет верхний конец с устройством 12 для загрузки в печь крупнокусковой руды и/или окатышей из оксида железа, которые образуют в верхней части печи восстанавливаемую шихту 14. На нижнем конце 16 печи расположено разгрузочное устройство, предназначенное для выгрузки из печи восстановленного металлизованного продукта, по мере удаления которого загружаемая в печь шихта непрерывно опускается сверху вниз. В средней части печи расположена состоящая из кольцевого газораспределителя и нескольких фурм система 18 для вдувания в печь горячего восстановительного газа.
- 3 011973
Прореагировавший восстановительный газ или израсходованный отходящий газ, состоящий в основном из диоксида углерода и водяного пара, отбирают по трубопроводу 20 из верхней части печи, очищают и обрабатывают в установке 22 для риформинга газа, на выходе из которой получают восстановительный газ, который состоит, по существу, из водорода и моноксида углерода и который через кольцевой газораспределитель и фурмы снова вдувают в печь для прямого восстановления железной руды. Подаваемое в установку 22 для риформинга для нагрева отходящего восстановительного газа газообразное топливо 24 сгорает в печи и превращается в горячие отходящие газы 25, которые обычно используют в качестве источника тепла. При сжигании в установке для риформинга газообразного топлива отходящие газы окисляются и, по существу, превращаются в инертную или почти не обладающую свойствами восстановителя смесь азота и диоксида углерода.
До загрузки в печь для прямого восстановления крупнокусковая железная руда в течение нескольких месяцев хранится в отвалах 8, а затем засыпается в бункер 26. Срок хранения руды в отвалах зависит от потребности и обычно составляет от одного до нескольких месяцев. Достаточно длительное хранение руды в отвалах позволяет снять внутренние напряжения и увеличивает эффективность последующей предварительной сушки руды, в результате которой руда сохраняет свою механическую прочность и не разрушается в результате теплового удара и при низкой температуре восстановления. При предварительной обработке руды предлагаемым в изобретении способом отбираемые из камеры сгорания установки для риформинга отходящие газы 25 после отбора содержащегося в них тепла, например, в котле, в сжатом виде подают в бункер 26, в котором они нагревают находящуюся в бункере руду минимум до 200°С, предпочтительно минимум до 300°С. Температуру отходящих газов, которые подают в бункер с рудой, можно регулировать. Температуру отходящих газов обычно регулируют путем добавления к ним соответствующего количества охлаждающего воздуха 28. После предварительной сушки руду по теплоизолированной загрузочной системе 30 подают в загрузочный бункер печи, из которого она ссыпается в печь и образует в верхней части печи восстанавливаемую шихту. Для теплоизоляции загрузочного бункера можно использовать соответствующее уплотнение. Предварительный подогрев и сушка руды позволяют решить одну из проблем, возникающих при прямом восстановлении железной руды и связанных с наличием в ней влаги, содержание которой в крупных кусках руды или окатышах в результате такой предварительной обработки снижается примерно с 4 до менее 0,5%.
В печи для прямого восстановления температура предварительно нагретой железной руды в течение не более 30 мин постепенно, без резких скачков увеличивается приблизительно со 150 до 750°С. Для этого в отбираемом из установки для риформинга газе снижают соотношение Н2/СО и восстановление железной руды в печи проводят в восходящем потоке природного и восстановительного газа.
На фиг. 3 показано изменение температуры в печи для прямого восстановления железной руды при предварительной обработке руды предлагаемым в изобретении способом. На основании сравнения данных, приведенных на фиг. 3, с показанными на фиг. 2 значениями температуры в печи для прямого восстановления железной руды известным способом можно сделать вывод о том, что предлагаемая в изобретении предварительная обработка руды уменьшает размеры той части печи, в которой восстановление происходит при низких температурах.
Во избежание повторного увлажнения крупнокусковой руды при ее контакте с покрытыми слоем извести (СаО) окатышами предварительно высушенную руду загружают в печь отдельно от окатышей. С учетом возможного использования отбираемых из установки для риформинга отработанных газов предлагаемая в изобретении предварительная обработка железной руды незначительно увеличивает суммарные затраты на ее прямое восстановление.
Настоящее изобретение может найти применение не только в устройствах для прямого восстановления железной руды с установками для риформинга газа, но и в устройствах без таких печей с другими аппаратами для предварительного нагрева руды. В тех случаях, когда теплотворная способность отбираемого из установки для риформинга газа не достаточна для подогрева загружаемой в печь для прямого восстановления руды до 200°С, для этой цели можно использовать другие средства и методы нагрева.
Из приведенного выше описания следует, что в изобретении предлагаются усовершенствованные способ и аппарат для предварительной обработки твердого крупнокускового сырья для прямого восстановления газом в находящемся в движении слое шихты, состоящей из окатышей/крупных кусков руды, путем его хранения в отвалах и снятия внутренних напряжений, последующей до загрузки в печь предварительной сушки с одновременным увеличением средней температуры в печи для прямого восстановления и снижением количества сырья, восстанавливаемого при низких температурах, и соответствующим снижением до минимума количества образующейся в печи мелочи.
Следует отметить, что приведенное выше описание изобретения и рассмотренные выше конкретные варианты его осуществления лишь иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления изобретения и лежащие в его основе принципы и что в изобретение можно вносить различные, очевидные для специалистов в данной области изменения и усовершенствования, не выходя за объем изобретения, определяемый его формулой.
Claims (7)
1. Способ предварительной обработки железно-рудного крупнокускового твердого сырья для прямого восстановления газом в слое шихты, состоящей из окатышей и(или) крупных кусков руды, заключающийся в том, что указанное сырье выдерживают в отвале на открытом воздухе в течение времени, необходимого для снятия внутренних напряжений в сырье, преимущественно в осадочной крупнокусковой руде, до загрузки в печь (10) для прямого восстановления газом сырье, выдержанное в отвале, предварительно сушат, обеспечивая за счет этого и увеличения средней температуры в печи уменьшение количества образующейся в печи мелочи.
2. Способ по п.1, в котором указанное сырье хранят в отвале (8) в течение по меньшей мере одного месяца.
3. Способ по п.1, в котором указанное сырье перед загрузкой в печь предварительно сушат при температуре около 200°С.
4. Способ по п.3, в котором предварительную сушку сырья осуществляют в предназначенном для его хранения бункере (26) посредством подачи в бункер отходящих газов, которые отбирают из установки (22) для риформинга и осуществляют посредством них нагрев находящегося в бункере сырья.
5. Способ по п.4, в котором температура отходящих газов на входе в бункер (26) превышает 300°С.
6. Аппарат для предварительной сушки железно-рудного крупнокускового твердого сырья, загружаемого в печь (10) для прямого восстановления с верхним участком (12), в который подается и в котором нагревается сырье, средним участком, в который подается восстановительный газ и в котором происходит восстановление сырья, и нижним участком (16), из которого выгружается полученный в результате восстановления продукт, содержащий средство для отбора отработанного восстановительного газа из печи, установку (22) для риформинга отобранного из печи восстановительного газа с камерой сгорания для нагрева этого газа и средством для отбора из камеры сгорания образующихся в результате сгорания топлива газов, бункер (26) для предварительной сушки сырья, который соединен со средством для отбора из указанной камеры сгорания образующихся в результате сгорания топлива газов для нагрева сырья и его сушки, и средство для подачи и загрузки высушенного нагретого сырья в печь для его восстановления.
7. Аппарат по п.6, в котором бункер (26) для сушки сырья выполнен закрытым, а средство для подачи и загрузки нагретого сырья в печь выполнено теплоизолированным.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/789,694 US9347109B2 (en) | 2003-02-28 | 2004-02-27 | Combined pre-treatment process for enabling feed material to be charged in direct reduction processes |
| PCT/IB2004/001175 WO2005084111A2 (en) | 2004-02-27 | 2004-03-12 | Combined pre-treatment process for enabling feed material to be charged in direct reduction processes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200601537A1 EA200601537A1 (ru) | 2007-08-31 |
| EA011973B1 true EA011973B1 (ru) | 2009-06-30 |
Family
ID=34919714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200601537A EA011973B1 (ru) | 2004-02-27 | 2004-03-12 | Способ предварительной обработки сырья, подвергаемого прямому восстановлению, и аппарат для сушки сырья |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9347109B2 (ru) |
| EP (1) | EP1740729A4 (ru) |
| EA (1) | EA011973B1 (ru) |
| WO (1) | WO2005084111A2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653739C2 (ru) * | 2013-07-29 | 2018-05-14 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Шихта для прямого восстановления железа, способ производства шихты для прямого восстановления железа и способ производства железа прямого восстановления |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109943678B (zh) * | 2019-05-13 | 2020-08-04 | 重庆工商大学 | 一种利用转炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺 |
| CN115111928A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-09-27 | 东北大学 | 一种基于感应加热炉料的氢气竖炉炼铁装置及炼铁方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3928021A (en) * | 1970-12-28 | 1975-12-23 | Nippon Kokan Kk | Process of reducing iron ores |
| US5445363A (en) * | 1990-01-09 | 1995-08-29 | Hylsa S.A. De C.V. | Apparatus for the pneumatic transport of large iron-bearing particles |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3591363A (en) * | 1967-12-28 | 1971-07-06 | Exxon Research Engineering Co | Radiant heated iron ore reduction process |
| DE1758171B2 (de) * | 1968-04-17 | 1976-09-02 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur herstellung von eisenschwammpellets |
| US3941582A (en) * | 1969-06-12 | 1976-03-02 | Baum Jesse J | Direct reduced iron |
| US3764123A (en) * | 1970-06-29 | 1973-10-09 | Midland Ross Corp | Method of and apparatus for reducing iron oxide to metallic iron |
| JPS5137248B2 (ru) * | 1971-08-12 | 1976-10-14 | ||
| JPS52111408A (en) * | 1976-03-15 | 1977-09-19 | Kobe Steel Ltd | Iron ore sintered pellet |
| US4049435A (en) * | 1976-04-22 | 1977-09-20 | Valery Efimovich Lotosh | Method for obtaining a lump product |
| GB1572566A (en) * | 1977-07-16 | 1980-07-30 | Sumitomo Heavy Industries | Process for producing reduced iron pellets from iron-containing dust |
| JPS54103702A (en) * | 1978-02-03 | 1979-08-15 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Method of producing non-baked pelletized ore for making pig iron |
| JPH01152225A (ja) * | 1987-12-08 | 1989-06-14 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 粉粒状鉱石の乾燥・予熱装置 |
| US5437708A (en) * | 1994-05-04 | 1995-08-01 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Iron carbide production in shaft furnace |
| US5810906A (en) * | 1996-08-28 | 1998-09-22 | Iron Carbide Holdings, Ltd. | Method for preheating feed materials for the production of iron carbide |
| US6395056B1 (en) * | 1996-09-25 | 2002-05-28 | Hylsa S.A. De C.V. | Method for the heat treatment of iron ore lumps in a reduction system |
| JP4227710B2 (ja) * | 1999-09-17 | 2009-02-18 | 三菱重工業株式会社 | 還元鉄製造装置 |
| US7175690B2 (en) * | 2003-02-28 | 2007-02-13 | Rio Tinto Brasil | Pre-treatment process for feed material for direct reduction process |
-
2004
- 2004-02-27 US US10/789,694 patent/US9347109B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-12 WO PCT/IB2004/001175 patent/WO2005084111A2/en not_active Ceased
- 2004-03-12 EP EP04720115A patent/EP1740729A4/en not_active Withdrawn
- 2004-03-12 EA EA200601537A patent/EA011973B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3928021A (en) * | 1970-12-28 | 1975-12-23 | Nippon Kokan Kk | Process of reducing iron ores |
| US5445363A (en) * | 1990-01-09 | 1995-08-29 | Hylsa S.A. De C.V. | Apparatus for the pneumatic transport of large iron-bearing particles |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2653739C2 (ru) * | 2013-07-29 | 2018-05-14 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Шихта для прямого восстановления железа, способ производства шихты для прямого восстановления железа и способ производства железа прямого восстановления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200601537A1 (ru) | 2007-08-31 |
| WO2005084111A2 (en) | 2005-09-15 |
| WO2005084111A3 (en) | 2006-03-23 |
| EP1740729A2 (en) | 2007-01-10 |
| US9347109B2 (en) | 2016-05-24 |
| EP1740729A4 (en) | 2008-07-09 |
| US20050000320A1 (en) | 2005-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2220208C2 (ru) | Способ получения металлического железа и устройство для его осуществления | |
| KR101677719B1 (ko) | 수소 및 일산화탄소를 포함하는 가스 저감 소스를 이용하여 직접환원철을 생산하기 위한 방법 및 장치 | |
| JP2026048658A (ja) | バイオマス熱分解と統合された金属鉱石のバイオ還元 | |
| US4239530A (en) | Process for producing metallized iron pellets | |
| RU2003133738A (ru) | Устройство и способ рециркуляции железосодержащих пыли и шлама в процессе производства чугуна с использованием угля и рудной мелочи | |
| US7198658B2 (en) | Method for producing feed material for molten metal production and method for producing molten metal | |
| EA009599B1 (ru) | Самосжимающиеся, холодносвязанные гранулы и способ их изготовления (варианты) | |
| KR100243930B1 (ko) | 선철 및 해면철의 제조를 위한 플랜트 및 방법 | |
| JP7416340B1 (ja) | 溶銑の製造方法 | |
| US20230366051A1 (en) | Biomass Direct Reduced Iron | |
| RU2477755C2 (ru) | Способ и устройство для приготовления восстановителя для применения в процессе производства металла, процесс производства металла и аппарат для производства металла, использующий упомянутое устройство | |
| SU1012797A3 (ru) | Способ восстановлени железосодержащего материала | |
| EA011974B1 (ru) | Способ и аппарат для предварительной обработки сырья | |
| JP2005105046A (ja) | 還元性ガスの脱硫方法、高炉操業方法および還元性ガスの利用方法 | |
| KR20010074502A (ko) | 강력한 산화철 직접환원 및 고상 폐기물 최소화에 의한제강방법 | |
| EA011973B1 (ru) | Способ предварительной обработки сырья, подвергаемого прямому восстановлению, и аппарат для сушки сырья | |
| US20230407423A1 (en) | Biomass direct reduced iron | |
| CN118984880A (zh) | 用于生产钢的方法和海绵铁制造方法 | |
| JP2002529598A (ja) | 直接還元脱硫された鉄を生成する方法 | |
| Boiko et al. | The organization of iron ore agglomerate and pellets production with reduced environmental impact | |
| RU2832252C2 (ru) | Способ получения агломерированной руды, способ получения восстановленного железа, агломерированная руда, агломерационная машина и печь для обжига окатышей | |
| KR20260056303A (ko) | 용융환원로를 이용한 바이오매스 기반 철 생산 | |
| AU726912B2 (en) | Method and apparatus for rapid reduction of iron oxide in a rotary hearth furnace | |
| JPS58171511A (ja) | 銑鉄製造方法及びその装置 | |
| PL185036B1 (pl) | Sposób przygotowania wsadu do przerobu w piecu szybowym na kamień miedziowy oraz wsad brykietowy do przerobu w piecu szybowym na kamień miedziowy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM |
|
| TC4A | Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent | ||
| PD4A | Registration of transfer of a eurasian patent in accordance with the succession in title | ||
| PD4A | Registration of transfer of a eurasian patent in accordance with the succession in title | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |