SU931111A3

SU931111A3 - Способ восстановлени железной руды

Info

Publication number: SU931111A3
Application number: SU792733595A
Authority: SU
Inventors: Папст Геро; Репке Гюнтер; Тепфер Ханс-Йерг
Original assignee: Гамбургер Штальверке Гмбх (Фирма)
Priority date: 1978-03-11
Filing date: 1979-03-07
Publication date: 1982-05-23
Also published as: GB2016124A; MX151326A; NO790802L; CA1125029A; US4374585A; GB2016124B; AU4489479A

Description

(5) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЖЕ/КЗНОЙ РУДО Изобретение касаетс восстановлени железа в шахматной печи и относитс к подготовке металла перед металлургическим переделом. Известен способ, согласно которому колошниковый газ, выдел емый из зоны восстановлени , после очист ки освобождаетс от воды, обогащает с метаном и вводитс в нижнюю зону охлаждени шахтной печи, в которой он в противотоке входит в контакт с восстанавливаемым накаленным окатышем железной руды, опускающимс вни благодар чему последний охлаждаетс , а колошниковый газ, поднимающийс вверх в зону восстановлени , нагреваетс до температуры, при которой под воздействием окатыша желе ной руды, действующего, как катализ тор на входе колошниковых газов в зону восстановлени , проходит реакци преобразовани с образованием окиси углерода и водорода, Следовательно , при использовании губчатого железа в качестве катализатора происходит риформинг газа в соответствии с образованием СО и Н2, и полученный газ восстановлени примен етс -дл пр мого восстановлени окатыша окиси железа tj. При осуществлении известных спосрбов предусмотрено, что часть охлажденного колошникового газа перед обогащением метаном ответвл етс и дл регулировани температуры вводитс в среднюю область шах.ной печи. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ восстановлени железных руд в шахтной печи гор чим восстановлением газом, включающий верхнюю загрузку руды, восстановление и охлаждение губчатого железа, а также рециркул цию колошникового газа. К подготовленному охлажденному газу может добавл тьс колошниковый газ и природный газ. 3 который преобразуетс в шахтной печ в газ восстановлени 2. Восстановительна шахтна печь заполн етс обычным способом по пер ферии нагретым газом восстановлени . При подаче природного или колошникового газа в точку ниже уровн подачи гор чего газа восстановлени например, в зону охлаждени этой восстановительной печи, газ поднимающийс снизу, в середине шахтной печи уплотн етс . Благодар этому сильно охлаждаетс середина шахтной печипри больших количествах газа, поднимающегос снизу, и восстанов ление руды замедл етс . Обогащение получаемого губчатого железа ухудша етс . Количеств разделенного газа, который может получатьс преобразованием метана на охлажденном губчатом железе, уменьшаетс . Целью изобретени вл етс равномерное восстановление железной руды и повышение эффективности преобразовани углеродсодержащего газа в восстановительный газ. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно сповобу восстановлени железных руд в шахтной печи гор чим восстановительным газом , включающему верхнюю загрузку руды, восстановление и охлаждение губчатого железа, а также рециркул цию колошникового газа, гор чий восстановительный газ вдувают пульсирующим потоком в центральном направлении или с переменной скорость или радиально в секторообразный участок поперечного сечени зоны восстановлени , положение которого периодически смещают вдоль окружнос ти. Между зоной охлаждени и основным потоком восстановительного газа вдувают смесь углеводоооосодержащег газа и 0-25 колошникового газа, так чтобы в зоне температур 600700 С соотношение колошникового га и углеводородсодержащего было не бо лее 1 : 3 . На фиг. 1 изображено устройство пр мого восстановлени железной руд дл проведени предлагаемого способ на фиг. 2-8 схематически даныдруг устройства дл проведени предлага мого способа. Устройство содержит шахтную печ 1с подающим бункером 2 дл окатыш 14 окиси железа 3 или другого материала в виде кусков. Окатыш опускаетс вниз через одну или несколько Подвод щих труб k и образует слой 5 из материала в форме частиц, содержаще го окись железа. Шахтна печь имеет в верхней части зону 6 восстановлени и в нижней части зону 7 охлаждени . У основани шахтной печи установлена труба 8 дл вывода окатыша. Обогащенный и охлажденный окатыш, выход щий через эту трубу, отводитс с помощью транспортирующей ленты 9. Газ восстановлени , требующийс дл пр мого восстановлени окатыша окиси железа, который, например производитс из газообразных углеводородов и колошникового газа при обычном риформинге газа,подаетс через газовый ввод 10 в кольцевой трубопровод 11 и по газопропускным трубам 12 пропускаетс через засыПку шахтной печи, сквозь которую он струитс вверх.Использованный газ восстановлени в качестве колошникового газа отводитс через газовый вывод 13 и после очистки в газоочистителе 14 с помощью воздуходувки 15 по трубопроводу 16 направл етс частично на преобразователь газа дл получени газа восстановлени . При исполнении шахтной печи с охлаждающей частью (фиг.1) колошниковый газ подаетс на трубопровод 17, частично на газовый ввод 18 шахтной печи, предусмотренный на нижнем конце зоны охлаждени , по которому подводимый газ через газораспредел ющее устройство 19 подаетс в засыпку. На верхнем конце зоны , охлаждени часть охлажденного газа собираетс благодар элементу 20 и через газовый вывод 21 направл етс к газоочистителю 14. В трубопровод 17 впадает трубопровод 22, по которому в возвратный охлажденный и колошниковый газ может добавл тьс природный газ. Ниже уровн поддува нагретого газа восстановлени в восстановительную шахту вводитс природный газ, смешанный с колошниковым. Это может происходить, например, через горизонтально смонтированную в шахте трубу 23 или, например, через второй уровень фурм с кольцевым трубопроводом . В шахтной печи ниже зоны восстановлени установлены газораспреде5 лительные трубы 23 (фиг.1), по которым трубопроводом 2 подводитс природный газ. Выше газораспределительных труб 23 находитс устройств посто нной подачи. Природный газ мо жет примешиватьс к колошниковому газу, который может подаватьс по трубопроводу 25. Природный газ или смесь природно го и колошникового газов, всход щих из газораспределительных труб 23, поднимаетс указанным способом вве вдоль пунктирных линий 26 и реагирует прежде всего в концентрированном виде на губчатом железе. При подъеме в гор чую зону шахты он смешиваетс постепенно с колошниковым газом, который поднимаетс из нижней части шахты и показан штрихпунктирной линией 27. Благодар это му с возрастанием температуры губчатого железа всегда имеетс природный газ, хорошо перемешанный с колошниковым. Разложение природного газа происходит -небольшой частью та же с помощью СОл и Н20, образованных при восстановлении руды. На фиг. 2-5 схематически изображен способ предотвращени переохлаждени области поперечного сечени зоны восстановлени с помощью ступенчатого затвора на газопропускной трубе 12, т.е. открыти входного от версти газа 28 восстановлени в восстановительную печь. С этой цель кольцевой трубопровод 11 состоит,на пример, из трех не св занных в форме секторов - участков 29-3, которые по мере надобности запираютс шиберами 32-3 нагретого газа от кольцевой подвод щей линии 35. по которой подаетс нагретый газ восстановлени , или к которым может дросселироватьс шиберами подача Га за. Подвод ща лини 35 св зана с трубопроводами 10 газа восстановлен Сечение шахты условно разделено на секторы соответственно секторным участкам 29-31 кольцевого трубопровода . Подвод газа через участок 29 кольцевого трубопровода (фиг.2) запираетс с помощью закрыти шибера (затем газ восстановлени может вво дитьс только через газопропускную трубу 12 участков 30 и 31 в зону восстановлени ), и нагнетаемый радиал1;но несимметричный поток газа восстановлени ведет к соотношению n . 6 потоков, указанных на фиг.З. Газовые потоки 37, поднимающиес снизу,уплотн ютс с помощью нагнетаемого с одной стороны газа 36 восстановлени в сектор сечени зоны восстановлени . Через определенное врем должно происходить переключение,.чтобы охлажденна часть сечени шахты снова нагревалась газом восстановлени ,а друга часть сечени шахты охлаждалась . Дл этого запирают участок 30 с помощью шибера 32 нагретого газа, при этом шиберы 33 и 3 открыты . Засыпка губчатого железа служит в качестве-теплообменника. Опускающа с засыпка используетс ступенчато как регенератор, причем газ восстановлени , стру щийс вверх, служит в качестве обогревающей среды. Опускающа с засыпка накапливает тепло , которое затем отдаетс смеси приводного и колошникового газов в качестве тепла дл нагрева газовой смеси и тепла дл реакции превращени природного газа. Если шиберы 32-3 нагретого газа .открываютс , или закрываютс друг за другом с одинаковой скоростью, то скорость протекани газа в шахте не измен етс . Температурное поле в шахте приходит в медленное вращение, так что частички засыпки, перемещающиес через определенное врем , встречаютс холодным потоком газа, поднимающимс из зоны охлаждени шахты, и затем оп ть встречаютс с нагретым газом восстановлени . Бла-годар этому достигаетс почти равномерна по всей засыпке степень восстановлени железной руды, или же часть засыпки, сквозь которую врем от времени струитс холодный газ, поднимающийс из зоны охлаждени , в заключение снова нагреваетс нагретым газом восстановлени .Вместо того, чтобы при необходимости полностью закрыть шибер нагретого газа, поток газа может дросселироватьс через соответствующий шибер нагретого газа На фиг. 6 и 7 схематически показаны две другие возможности вытеснени поднимающегос потока газа в азличные области сечени зоны осстановлени с помощью потока газа осстановлени , измен ющегос е теением времени по направлению и/или о силе, если смесь углеводородов и КОЛОШНИКОВОГО газа нагнетаетс , или через горизонтальную трубу, или через второе кольцо фурм ниже уровн поддува нагретого газа восстановлени . Потоки газа 37 поднимаютс из зоны охлаждени , например это могут быть природный газ или смесь природного и колошникового газов. Газ 36 восстановлени , а также .природный газ или смесь природного и колошникового газов 39 нагнетаютс по пери|ферии . Труба 0 соответствует трубам 23 на фиг.1, по которым .нагнетаетс природный газ или смесь природного и колошникового, газов. Фиг. 6 и 7 показывают состо ние,соответствующее фиг.З. После заданного промежутка времени поток газа восстановлени и, насколько это относитс и к устройству, показанному на фиг. 6, также природный газ нагне тают в другом направлении, вследс .твие чего поднимающийс поток газа вытесн етс в другие области сечени зоны восстановлени . Способ осуществл етс следующим образом. В шахтной печи, служащей дл пр мого восстановлени железной руды .. посден восстанавливаетс при смесью водорода и углекислого газа, которую получают большей часть с помощью разложени метана углекис лым газом колошникового газа. Дл 1 т BoccTaHaBjiHBaeMoro губчатого а нм°газа леза требуетс около 1700 восстановлени . Расход природного га за составл ет около 3,1 ккал Нц на каждую тонну губчатого железа (Н нижнее значение нагрева). В губчатом железе имеетс 91% металлического железа и Э окиси. При нагнетании природного газа (фиг.7) каждой тонной губчатого же леза при нормальной работе прризводитс дополнительно 300 вос становлени и около 12 кг углерода, которых достаточно дл производства дополнительно около 180 кг губчатог железа и увеличени содержани угле рода приблизительно на 1. Дл этог должно нагнетатьс около б нм при родного газа в низ зоны восстановле ни шахтной печи и проходить 32 нм колошникового газа снизу в зону вос становлени . По другому вар 1анту исполнени (фиг.8) часть газа восстановлени нагнетаетс с переменной скоростью протекани , т.е. с пульсацией не по периферии шахтной печи - через кольцевой трубопровод 11, а через центральную труЬу 38 или несколько труб, расположенных по центральной оси шахтной печи, выходное отверстие которой лежит выше горизонтально расположенных газораспределительных труб 23. Этим создаетс во врем наг- нетани газа восстановлени через трубу 38 соотношение потоков 2б , 27, Средн зона благодар газу 28 восстановлени , подводимому вдоль оси, имеет требуемую темпераtypy . Газораспределительные трубы 23 защищены от падающей засыпки с помощью крышек 41. Экономичное использование теплосодержани губчатого железа возможно, если соотношение смеси углеводород/ , колошниковый газ соответствует темпеpajype губчатого железа в данной зоне . Результаты исследовани вли ни температуры и соотношени колошникового и природного газов при разделении природного газа в засыпке губчатого железа и определение по мере надобности входного состава смеси газа , вход щего в засыпку губчатого железа, и выходного состава смеси газа, покидающего, засыпку губчатого железа, приведены в таблице. Как видно из таблицы, смесь газа со стехиометрическими част ми С02 уже при не преобразуетс на губчатом железе. Поэтому если в самую нижнюю частьв зоны охлаждени шахтной печи вводитс колошниковый газ, обогащенный метаном, то разделение метана может начатьс , если колошниковый газ обогащаетс метаном до заданного стехиометрического соотношени только при температуре выше 700°С, а теплосодержание губчатого железа ниже 700°С остаетс дл получени газа восстановлени неиспользованным. При 660°С происходит, как видно из таблицы, преобразование природного газа в случае, если газова смесь содержит приблизительно две трети природного и одну треть колошникового газа. Ниже протекает только разложение метана на С и Н2. Эта реакци может использоватьс до Л 70с. Она замедл етс благодар соответственно сниженному количеству колошникового газа изза эффекта разрежени и обратных ре9931П110

акций, обусловленных содержанием Колошниковый газ, выдел ющийс водорода в колошниковом газе, еле- при пр мом восстановлении, содержит, довательно, протекает только в чис- например СО 17, HgO 7,0%; том или немного разреженном природ- Hj 2,8%; СО 19 N,j 10,U; СН...

ном газе.

5 3,3%.

Не определен

Колош никовый газ содержит, следовательно , кроме двуокиси углерода и вод ных паров еще существенную часть водорода и окиси углерода.Это вл етс причиной того, почему дл

Claims

губчатого железа с падением температуры необходима газова смесь с увеличенной частью природного газа и уменьшенной - колошникового. Дл того, чтобы можно было использовать 11 теплосодержание губчатого железа ни же 600 С дл разделени природного газа, нужен концентрированный или незначительно смешанный с колошнико вым природный газ в момент, когда он нагнетаетс в зону охла ждени восстановительной печи. Формула изобретени 1.Способ восстановлени железной руды в шахтной печи гор чим восстановиУельным газом, включающий верхнюю загрузку руды, восстановление и охлаждение губчатого железа, а также рециркул цию колошникового газа, отличающийс тем, что, с целью равномерного восстанов лени железной руды и повышени эффективности преобразовани углеводо родсодержащего газа в восстановител ный газ, гор чий восстановительный 112 газ вдувают пульсирующим потоком в центральном направлении или с переменной скоростью, или радиальнй в ceктopooбpaJный участок поперечного сечени зоны восстановлени , положение которого периодически смещают вдоль окружности. 2. Способ поп.1,отлимающ и и с тем, что между зоной охлаждени и основным потоком восстановительного газа вдувают углеводородсодержащий газ с добавками до 25% колошникового газа так, чтобы в зоне температур 600-700 С соотношение колошникового газа и углеводородсодержащего было максимум 1:3. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Акцептованна за вка ФРГ W 1783180, кл. С 21 В 13/00, 1968.
2.Акцептованна за вка ФРГ №26223 9, кл. С 21 В 13/00, 1972.

Фиг.З

Фиг. 4

Фиг.5