SU1466652A3

SU1466652A3 - Способ восстановлени железосодержащих хромовых руд во вращающейс печи

Info

Publication number: SU1466652A3
Application number: SU4027463A
Authority: SU
Inventors: Радке Дитрих; Янсен Вильхельм; Ульрих Клаус
Original assignee: Фрид.Крупп,Гмбх (Фирма)
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1989-03-15
Also published as: FI861979A0; DE3518555C1; US4772316A; FI83976B; ZA863819B; FI861979L; FI83976C; ZW9686A1; GR861298B; IN165027B; TR26852A; JPS61272329A; JPH0723515B2; PH23511A

Abstract

Изобретение относитс к способам восстановлени железосодержащих хромовых руд. Целью изобретени вл етс экономи расхода угл и стабилизаци степени восстановлени .Во вращающейс печи в содержащей СО атмосфере смесь из хромовой руды, угл и щлакообразователей нагреваетс при температурах 100-1580&deg;С, при этом вращающа с .печь нагреваетс противотоком с помощью горелки,через центральное сопло которой во вращающуюс печь подаетс кислород и/или воздух, а через окружающие центральное сопло наружные сопла - уголь,причем 10-90% содержащегос в сырьевой смеси угл вводитс во вращающуюс печь через наружные сопла горелки, 3 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относитс к способу восстановлени железосодержащих хромовых руд во вращающейс печи, при котором смесь из хромовой руды, угл и пшакообразователей, котора имеет соотношение руда/уголь 1:054-1:2 и к которой добавл ютс галакообразовате- ли СаО и/или MgO, а также , и/или 310,2. в таком количестве, чтобы в шлаках соотношение С.С + МйОЗ/См О, + + составл ло 1:1,4-1:10, а соотношение А1,0з/ЗЮг. - 1:0,5-1:5, нагреваетс во вращающейс печи в содержащей СО атмосфере в течение 30-90 мин при 1100-1250 С, затем в течение 30-90 мин при 1400-1480 С и в течение 20-240 мин при 1480-1580 С. Целью изобретени вл етс эконо- ми расхода угл и стабилизаци степени восстановлени .

Способ осуществл ют следующим образом .

Вращающа с печь нагреваетс противотоком с помощью горелки, через центральное сопло которой во вращаю- печь вводитс кислород и/или воздух, а через окружающие центральное сопло внещние сопла - уголь,суспендированный в инертном или действующем восстанавливающем газе-носителе , при соблюдении избытка углерода в расчете на необходимое дл образовани СО количество углерода,при этом 10-90% содержащегос в сырьевой смеси угл вводитс во вращающуюс печь через наружные сопла горелки пневматическими, или сбрасываюршми устройствами со стороны разгрузки, преимущественно до 50%. Это позвол ет в области пламени горелки поддерживать восстанавливающую атмосферу даже тогда, когда внутри пламени преобладает незначительный избыток кислорода . Этому способствует то, что уголь полностью покрывает центральный кислородный и/или воздушный поток , благодар чему плам развиваетс от дра факела горелки наружу. Подаваемый во вращающуюс печь кислород удерживаетс в продукте реакции за счет угольной оболочки. Кроме того, повторное окисление продукта реакции предотвращаетс благодар тому, что на загрузку печи посто нно наноситс тонкий слой несгоревшего угл , который надежно покрывает восстановленный.материал и посто нно обновл етс о Подача угл делает возможным то, что посто нно имеетс в значительной степени сплошной угольный слой, который при взаимодействии с угольной оболочкой факела горелки надежно исключает повторное окисление продукта реакции. Поэтому посто нно может достигатьс степень восстановлени более, чем 95%. Летучие составные части угл , которое не попадают с сырьевой смесью во вращающуюс печь, используютс почти в полном количестве в процессе восстановлени , что снижает потребность в угле и улучшает качество отход щего газа вращающейс печи. Так, предпочтительным может быть введение всего количества свежего угл , который обладает определенной долей летучих составных частей, во вращающуюс печь ч-ерез наружные сопла горелки и добавление к сырьевой смеси только , угл , которьш уже прошел через вращающуюс печь и движетс по круговому циклу (обратньй кокс).

Примерно 75 вес. % проход щего че-объеме дл процесса восстановлени и не загр зн ют отход щий газ вращающейс печи. Уголь, который вводитс через наружные сопла горелки во вращающуюс печь, имеет диаметр зерен 0,001-5 мм, причем максимальный диаметр зерна составл ет 1/10 самого маленького диаметра направл ющего

Q приспособлени (трубопровода) наружных сопел горелки. Уголь, который вводитс во вращающуюс печь вбрасывающими ими пневматическими устройствами , диаметр зерен 0,1 5 40 мм, предпочтительно 0,5-25 мм, Уголь с такими диаметрами зерен может суспендироватьс в газе-носителе и вводитьс пневматически во вращающуюс печь, причем уголь с большими

диаметрами зерен особенно далеко вбрасываетс во вращающуюс печь вбрасывающими и пневматическими устройствами . Дл сгорани частиц угл требуетс определенное врем , за ко5 торое обволакивающа кислородный и/или воздушный поток угольна оболочка , а также наход щийс на печной загрузке угольный слой про вл ют защитное действие, так как угольный

0 слой состоит также из более крупных угольных частиЦд В части вращающейс печи, котора имеет температуру ниже , воздух и/или кислород вдуваютс через трубки, которые нагнетают его только в свободный рабочий объем печи в направлении потока отработав- вшх печных газов и вьшускные отверсти которых наход тс вблизи оси печи . Благодар этому летучие угольные компоненты сжигаютс в зоне предварительного подогрева и-первой зоне восстановлени вращающейс печи и, следовательно, в значительной степени используютс количественно Влаго5

0

рез горелку угл попадает во вращаю- g дар вдуваемому через трубку кислорощуюс печь ниже и сбоку к потоку кислорода и/или воздуха. Таким образом , больша часть угл вноситс в печь в непосредственной близости к засьшке печи, что вли ет на структуру угольного сло . Кроме того, уголь с содержанием летучих составных частей более чем 20 вес.%, вноситс во вращающуюс печь только через внешние сопла горелки, забрасывающие устройства и пневматические устройства -со стороны разгрузки.

Таким образом, летучие составные части угл используютс почти во всем

50

55

ду не происходит никакого повторного окислени , так как он тотчас реагирует с летучими составными част ми (компонентами) угл , причем в этой области печи содержащийс в сырьевой смеси уголь и подаваемый со стороны горелки уголь уже действуют как защита против повторного окислени .

Пример. Способ восстановлени провод т во вращающейс печи с внутренним диаметром 0,8 м и длиной 14 м. Печь непрерывно загружают сырьевой смесью, котора состоит из хромовой руды, обратного кокса и шла0

5

Пример. Способ восстановлени провод т во вращающейс печи с внутренним диаметром 0,8 м и длиной 14 м. Печь непрерывно загружают сырьевой смесью, котора состоит из хромовой руды, обратного кокса и шлакообразователей . Хромова руда имеет диаметр зерен менее 2 мм, ее загружают в печь в количестве 200 кг/ч. Обратный кокс имеет диаметр зерен менее 6 мм, его загружают в печь в количестве 50 кг. В качестве пшако- образовател используют кварцевый песок , его загружают в количестве 16 кг/ч. Содержащиес в жильной породе руды и золе угл SiO, ,,, MgO и CaO также действуют как шлако- образователио Вращающа с печь нагреваетс противотоком к сырьевой смеси со стороны выгрузки продукта восстановлени с помощью горелки, котора состоит из центрального сопла и окружающего последнее кольцевого соплао Через центральное сопло кислород

Сг 31; Fe 20,2; А1 7,9; Са 0,06; MR 5,7; Si 0,5; С 0,056; S 0,041; Р 0,01 и кислород (о) остальное.Так как восстановление оксида хрома происходит лишь при температурах выше 1250°С,то благодар первой стадии восстановлени при 1100-1250 С селективно и в значительной степени вос10 станавливаютс содержащиес в хромовой руде оксиды железа. При этом образующеес железо образует уже маленькие жидкие капельки и поглощает углерод и кремний, который образует 5 с путем восстановлени части содержащегос в сырьевой смеси Si02.Образовавша с в первой реакционной стадии металлическа фаза содержит железо , которое насыщено углеродом так

35

вдуваетс в печь в количестве 50 норм„2о 1-10% кремни . Состав обра- . (71,4 кг), в то врем как через зовавшейс в первой стадии восстанов- Кольцевое сопло в печь вноситс уголь в количестве 100 кг/ч. Вдутый уголь суспендируетс в кислороде и имеет размер частиц 0,001-0,3 мм. Кольцевое сопло горелки, которое окружает центральное сопло, можно расчлен ть на несколько отдельных сопел или выполн ть в форме нескольких концентрически расположенных кольцевых сопел Дополнительно 100 кг угл с диаметром зерен 1-25 мм загружают в печь пневматическим устройством.Загрузка печи обрабатываетс 60 мин при температуре 1100-1250°С, 60 мин при 1400-14SO C и 150 мин при 1480 - 1550°С.Полное врем пребывани заг- . рузки печи во вращающейс печи составл ет 8ч, так как сырьева смесь должна нагреватьс в печи при необ- хода1мых температурах способа. Извлекаемый из вращающейс печи продукт ре1акции имеет степень восстановлени 96%, т.е. 96% железа и хрома находитс в металлической форме,, Продукт реакции после выгрузки из печи расп- .лавл етс , причем образуютс феррохром и шлаки. Плавление может осуществл тьс известным способом,причем продукт реакции непосредственно после предьщущего охлаждени попадает в плавильную печь. Отход щий газ вращающейс печи имеет следующий сослени металлической фазы определ етс путем анализа с помощью микрозонда . Во второй фазе восстановлени ,

25 осуществл емой при 1400-1480 С,увеличиваютс образовавшиес в первой стадии восстановлени металлические частицы и поглощают при 1400-1480 С образовавшийс путем восстановлени

30 хром. В первой и второй стади х восстановлени исключаетс образование высокоплав щихс карбидов хрома. В осуществл емой при 1480-Г580 С третьей стадии восстановлени восстанавливаетс остальное количество оксида хрома, причем металлический хром раствор етс в жалезоуглерод- кремниевом сплаве и поглощаетс им. При этом восстановление оксида хрома

4Q осуществл етс не только углеродом угл , но и при интенсивном участии кремни и углерода железоуглеродкрем- ниевого сплава. Параллельно происходит восстановление SiO углем и

jg поглощение кремни фазой железа,поэтому непрерывно в жидкую металлическую фазу добавл етс кремний,истощающийс при реакции : 2 ,

+ 3Si

4Сг -t- 3 SiO,

50

В результате частичного восстановлени оксида хрома с помощью кремни , который растворен в железоугле- родкремниевом сплаве, предотвращаетс образование высокоплав щихс карее бидов хрома Участие жидкой фазы сплава в восстановлении повышает скорость восстановлени , так как в случае реакции восстановлени , в которой участвуют только твердые номпо-

тав, %: СО 1-3; СО 25-30; Н 0,5-1 и N остальное.

Хромовые руды состо т из 20-50% CjOj; 10-40% FeO и 10-70% жильной породы. Используема в примере хромова руда имеет следующий состав,%:

Сг 31; Fe 20,2; А1 7,9; Са 0,06; MR 5,7; Si 0,5; С 0,056; S 0,041; Р 0,01 и кислород (о) остальное.Так как восстановление оксида хрома происходит лишь при температурах выше 1250°С,то благодар первой стадии восстановлени при 1100-1250 С селективно и в значительной степени восстанавливаютс содержащиес в хромовой руде оксиды железа. При этом образующеес железо образует уже маленькие жидкие капельки и поглощает углерод и кремний, который образуетс путем восстановлени части содержащегос в сырьевой смеси Si02.Образовавша с в первой реакционной стадии металлическа фаза содержит железо , которое насыщено углеродом так

1-10% кремни . Состав обра- зовавшейс в первой стадии восстанов-

лени металлической фазы определ етс путем анализа с помощью микрозонда . Во второй фазе восстановлени ,

осуществл емой при 1400-1480 С,увеличиваютс образовавшиес в первой стадии восстановлени металлические частицы и поглощают при 1400-1480 С образовавшийс путем восстановлени

хром. В первой и второй стади х восстановлени исключаетс образование высокоплав щихс карбидов хрома. В осуществл емой при 1480-Г580 С третьей стадии восстановлени восстанавливаетс остальное количество оксида хрома, причем металлический хром раствор етс в жалезоуглерод- кремниевом сплаве и поглощаетс им. При этом восстановление оксида хрома

осуществл етс не только углеродом угл , но и при интенсивном участии кремни и углерода железоуглеродкрем- ниевого сплава. Параллельно происходит восстановление SiO углем и

поглощение кремни фазой железа,поэтому непрерывно в жидкую металлическую фазу добавл етс кремний,истощающийс при реакции : 2 ,

1-10% кремни зовавшейс в первой с

+ 3Si

4Сг -t- 3 SiO,

В результате частичного восстановлени оксида хрома с помощью кремни , который растворен в железоугле- родкремниевом сплаве, предотвращаетс образование высокоплав щихс карбидов хрома Участие жидкой фазы сплава в восстановлении повышает скорость восстановлени , так как в случае реакции восстановлени , в которой участвуют только твердые номпо-

ненты реакции, скорость восстановлени меньше. Образующийс при восста- новлении шлак при разм гчении не склонен к прилипанию к -футеровке вра- щак цейс печи, так как содержит большое число жидких металлических частиц .

Дл .восстановлени хромовой руды могут использоватьс все виды угл , особенно бурый уголь, каменный уголь и антрацит. Используемый в примере свежий уголь имеет в расчете на безводные вещества следующий состав: 60% (твердый углерод, который не улетучиваетс при дегазации угл ) 30% летучих составных частей и 10% золы. Уголь, который вводитс вместе с сырьевой смесью во вращающуюс печь, должен содержать по возможное- ти меньше летучих составных частей„ Это может достигатьс введением в цикл и добавлением к сырьевой смеси отделенного от продукта реакции избыточного угл (обратного кокса)о Летучими составными част ми угл вл ютс продукты дегазации (коксовани ) и продукты выгазовывани , которые покидают безводный уголь при нагревании в отсутствие кислорода. Со- держание летучих составных частей в угле определ етс тем, что безводный уголь нагреваетс при температуpax 120-1000°С-в отсутствие кислорода и станов щиес при этом свободны- Ми соединени количественно получаютс обратно. Вводимый через горелку во вращающуюс печь уголь служит как дл нагрева печи, так и дл обволакивани пламени, а также дл покрыти загрузки печи. В случае больших печей необходимо и предпочтительно , чтобы уголь с размером зерен 0,5-40 мм вводилс в печь вбра- .сывающими устройствами й/Или пневмати- ческими, так как этот уголь вбрасываетс в печь до глубины, равной 80% длины печи, благодар чему должно достигатьс максимальное защитное действие. Пневматические и вбрасы- ваюпдае устройства работают с помощью воздуха и расположены у разгрузочного конца печи вьш1е горелки на наиболее удаленной от загрузки стороне печи. Крупные угольные частицы разбрасьшаютс вбрасываюпщми и пневматическими устройствами вплоть.до сны предварительного подогрева вращающейс печи, в то врем как вводимый в печь через внешние сопла горелки уголь отлагаетс на загрузке печи во второй и третьей стади х восстановлени печи«Таким образом достигаетс во всем рабочем пространстве печи максимальна защита за счет наход щегос на загрузке печи угольного сло , так как дл более крупных частиц угл требуетс более длительное врем сгорани . Кроме того, в зоне предварительного подогрева и в первой зоне восстановлени печи наход тс многие летучие составные части угл , которые могут сгорать благодар дополнительно введенному кислороду, причем не происходит процесса повторного окислени . За счет сгорани летучих составных частей регулируетс температурный профиль

печи.

При ведении процесса необходимоs чтобы уголь, который добавл етс к сырьевой смесиj содержал как можно меньше летучих частей, так как только таким образом можно достигнуть того, чтобы летучие части неиспользованными не покидали вместе с отход щим газом печь и не загр зн ли отход щий газ, В предлагаемом способе соблюдаетс соотношение С/О более 1:1, по крайней мере во второй и третьей зонах восстановлени печи всегда имеетс избыток углерода в расчете на СО и атмосфера печи всегда содержит СО. Температурный профил печи может регулироватьс благодар тому, что летучие части угл сжигаютс особенно в зоне предварительного подогрева и в первой зоне восстановлени . Дл этой цели воздух и/или кислород через известнзпо трубку вдуваютс в зону предварительного подогрева и первую зону восстановлени печи. Повторного окислени уже образовавшихс в обеих зонах металлических частей не происходит, так как на печной загрузке находитс сплошной угольный слой и степень металлизации печной загрузки еще очень незначительна. Вводимый кислород быстро убьгоает за счет сгорани летучих составных частей, которое протекает вблизи загрузочного отверсти .

Покидающий вращающуюс печь продукт реакции содержит феррохром,который получаетс путем плавлени «После плавлени феррохром состоит из 20 - 70 вес.% хрома, 0,02-10 вес.% угле1466652

рода и остальное железо. Феррохром используетс при получении хромистых сталей в качестве предварительной лигатуры.

Claims

Формула изобретени 1, Способ восстановлени железоинертном или восстановительном газе- носителе уголь при соблюдении избыт- ка углерода в расчете на необходимое дл образовани СО количество углерода , при этом 10-90% содержащегос в сырьевой смеси угл ввод т во вращающуюс печь через наружные сопла пневматическими или вбрасътваюшими устрой

содержащих хромовых руд во вращающей- ю ствами со стороны разгрузки, преимус печи, включающий нагрев в противотоке окисью углерода смеси из хромовой руды, угл и галакообразующих с соотношением руда/уголь (1:0,А) - (1:2) с добавкой пшакообразующих СаП и/или MgO, а также , и/или RiO с соотношением (СаО + MgO)/(Al2.nj + + RiOi) - (1:1,4)- - (1:10), а AliOj/SiOi - (1:0,5)-(1:5) в три этапа; на первом в течение 3-90 мин при ilOO-1250°C, на втором в течение 30-90 мин при 1400-1480 С и на течение 20-240 мин

тлич ающий- с тем, что, с целью экономии расхода угл и стабилизации степени восстановлени , через центральное сопло- горелку ввод т ккслород и/или воздух, а через окружающие центральное сопло наружные сопла - суспендированный в

третьем этапе в при 1480-1580°С, о

щественно до 50%,

2,Способ по п,1,0 тлич аю- щ и и с тем, что 75% угл через наружные сопла ввод т ниже и сбоку

15 к кислородному и/или воздушному поТОКУо

3,Способ по п,2, отличаю- щ и и с тем, что уголь с содержанием летучих более 20% ввод т че20 рез наружные сопла вбрасывающими или пневматическими устройствами со стороны разгрузки,

4,Способ по пп, 1-3, о т л и - чающийс тем, что через на25 ружныс сопла ввод т уголь с диаметром зерен 0,001-5 мм, а уголь с диаметром зерен 0,1-40 мм, предпочтительно 0,5-25 мм, ввод т вбрасьгоаю- щими или пневматическими устройст30 вами о

10

инертном или восстановительном газе- носителе уголь при соблюдении избыт- ка углерода в расчете на необходимое дл образовани СО количество углерода , при этом 10-90% содержащегос в сырьевой смеси угл ввод т во вращающуюс печь через наружные сопла пневматическими или вбрасътваюшими устройствами со стороны разгрузки, преимуественно до 50%,

2,Способ по п,1,0 тлич аю- щ и и с тем, что 75% угл через наружные сопла ввод т ниже и сбоку

к кислородному и/или воздушному поТОКУо

3,Способ по п,2, отличаю- щ и и с тем, что уголь с содержанием летучих более 20% ввод т через наружные сопла вбрасывающими или пневматическими устройствами со стороны разгрузки,

4,Способ по пп, 1-3, о т л и - чающийс тем, что через наружныс сопла ввод т уголь с диаметром зерен 0,001-5 мм, а уголь с диаметром зерен 0,1-40 мм, предпочтительно 0,5-25 мм, ввод т вбрасьгоаю- щими или пневматическими устройствами о