Способ получения расплава железа

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСПЛАВА ЖЕЛЕЗА(57) 1. Способ получения расплава железа, при котором железную руду восстанавливают в губчатое железо в зоне прямого восстановления металла, губчатое железо плавят в плавильной газифицирующей зоне при подаче углесодержащего материала с насыщением его восстановительным газом и образованием шлака, для чего восстановительный газ вводят в зону прямого восстановления металла, где он вступает в реакцию и выводится как доменный газ, выведенный доменный газ подвергают мокрой очистке, а отделяющиеся при этом шламы смешивают со связующим и угольной пылью и затем подвергают агломерации, отличающийся тем,что отделенные во время мокрой очистки доменного газа шламы перед дальнейшей обработкой дегидратируют до содержания некоторой остаточной влажности, после этого к ним примешивают угольную пыль и, в качестве связующего, быстротвердеющую известь, далее шламы гранулируют, а полученный гранулят подают в плавильную газофицирующую зону при увеличении основности шлака максимум до 1,25, предпочтительно до 1,20. 2239 1 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед обработкой шламы дегидратируют до остаточной влажности 25 - 50, предпочтительно 35 - 40 . 3. Способ. 1 или 2, отличающийся тем, что угольную пыль добавляют к дегидратированным шламам в количестве до 30 , предпочтительно до 25 , от количества дегидратированного шлама. 4. Способ по одному или нескольким пп.1-3, отличающийся тем, что грануляты вырабатывают со слоем карбоната путем воздействия на него СО 2 -содержащего дымного газа перед подачей в плавильную газофицирующую зону. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что образование карбонатного слоя на грануляте осуществляют в устройстве сушки угля. Изобретение относится к способу получения расплава железа, согласно которому железную руду восстанавливают в губчатое железо в зоне прямого восстановления металла, губчатое железо плавят в плавильной газифицирующей зоне при подаче углеродсодержащего материала с насыщением углеродсодержащего материала восстановительным газом и образованием шлака восстановительный газ вводят в зону прямого восстановления металла, где он вступает в реакцию и выводится как доменный газ восстановительный и/или доменный газ подвергают мокрой очистке, а шламы, отделяющиеся при этой очистке, смешивают со связующим и угольной пылью и затем подвергают агломерации. Способ этого типа известен из 1. В этом способе восстановительный газ, от которого отделены твердые вещества, а также доменный газ, выводимый после прямого восстановления металла, подвергают мокрой очистке в циклонах, а отделенные шламы смешивают со связующим, содержащим пыль оксида железа, твердый битумный пек, битум или битуминозный бурый уголь, подвергают горячему брикетированию и подают в плавильную газифицирующую зону, при этом пыль оксида железа поступает из устройства газовой очистки доменной печи. Твердые вещества, полученные при отделении - главным образом угольная пыль - повторно попадают в нижнюю часть плавильной газифицирующей зоны почти полностью небольшая часть угольной пыли смешивается со шламами, уже смешанными со связующим, и брикетируется вместе с ними. Недостатком такого способа является то, что из-за повышенного количества вводимых оксидов железа восстановление приходится проводить в плавильной печи-газификаторе, чтобы восстановить оксид железа, и поэтому отбирается дополнительное количество энергии, требуемой для плавления, тем самым процесс,происходящий в плавильной газифицирующей зоне, нарушается. Кроме того, горячее брикетирование слишком дорого в плане капитальных вложений и эксплуатационных расходов. Из 2 известна агломерация металлургических остатков с использованием связующих агентов, шлакообразующих элементов и восстанавливающих агентов и введение агломератов в шихту в верхней части плавильного агрегата с подогревом и сушкой агломератов в этой части плавильного агрегата. Шихта проходит через плавильный агрегат по принципу обратного течения, сначала попадая в зону восстановления, образуемую внутри плавильного агрегата, и затем расплавляясь в нижней части плавильного агрегата. Этот известный процесс требует большого количества энергии из-за того, что в плавильном агрегате должны быть высушены и превращены в шлак лишние и/или остаточные вещества, что негативно влияет на основной процесс, происходящий в плавильном агрегате. В этом случае также приходится проводить восстановление в плавильной печи-газификаторе с учетом введения оксидов железа (. е. окалины), что дополнительно требует значительного количества энергии. Кроме того, в качестве связующего предлагается использовать сульфитный раствор, что приводит к нежелательному введению в процесс серы. Целью изобретения является устранение этих недостатков, и задача заключается в том, чтобы подавать обратно в процесс прямого восстановления металла шламы, участвующие в прямом восстановлении железной руды, в максимально возможном количестве, т. е. около 90 общего количества шламов, не влияя никаким образом на протекание процесса восстановления металла. В частности, не должно быть необходимости в изменении количеств сырья и флюсов. В соответствии с изобретением, эта цель достигается сочетанием следующих мер шламы отделяют во время мокрой очистки и дегидратируют до содержания некоторой остаточной влажности перед дальнейшей обработкой после этого к шламам примешивает угольную пыль и, в качестве связующего, быстротвердеющую известь - далее шламы гранулируют, и полученный гранулят подают в плавильную газифицирующую зону при увеличении основности шлака до максимума, равного 1,25, предпочтительно до 1,20. 2 2239 1 Предпочтительно перед дальнейшей обработкой шламы дегидратируют до остаточной влажности 25-50, наиболее предпочтительно 35-40 . Далее, шламы с такой остаточной влажностью могут быть непосредственно загружены в смеситель-гранулятор. Предпочтительный диапазон остаточной влажности способствует количественно оптимальному потреблению быстротвердеющей извести. Без такой дегидратации будет необходимо значительно большее потребление быстротвердеющей извести для получения достаточной прочности гранулята. Полезно, если угольную пыль добавляют к дегидратированным шламам в количестве до 30 , предпочтительно до 25 от количества дегидратированного шлама. Угольная пыль в указанном количестве положительно влияет на прочность гранулята. Использование угольной пыли из пылеочистительных приспособлений установки сушки угля, которая входит в настоящую концепцию получения расплава железа или передельного чугуна и/или стальных полуфабрикатов, имеет особое преимущество в плане защиты окружающей среды, отсутствия транспортировки и затрат на отвал угольной пыли. Кроме того, добавление угольной пыли к дегидратированному шламу имеет то преимущество, что грануляты, последовательно образуемые в смесителе-грануляторе, имеют значительное содержание углерода, угольная пыль вносит положительный вклад в обеспечение энергией, являясь носителем энергии, после загрузки гранулятов в плавильную газифицирующую зону. Согласно предпочтительному варианту, грануляты вырабатывают со слоем карбоната, благодаря воздействию СО 2 - содержащего дымного газа перед подачей в плавильную газифицирующую зону. Такой карбонатный слой увеличивает как прочность гранулята для транспортировки, так и прочность к разрушению в плавильной газифицирующей зоне. При этом желательно образование карбонатного слоя гранулята осуществлять в устройстве сушки угля. Далее изобретение будет более детально описано на примере конструкции, показанной на рисунке рисунок представляет установку для осуществления способа согласно изобретению в схематическом изображении. Кусковые загрузочные материалы 1, содержащие оксид железа, такие как руда, если нужно, вместе с необожженными флюсами 2, загружаются в верхнюю часть устройства для прямого восстановления металла в виде шахтной печи 3 через трубопровод подачи 4, т.е. в зону прямого восстановления. Шахтная печь 3 сообщается с плавильной печью - газификатором 5, в которой вырабатывается восстановительный газ из носителей углерода и кислородсодержащего газа, подаваемый в шахтную печь 3 через трубопровод подачи 6 средства очистки и охлаждения газа 7 выполнены в виде скруббера, вмонтированного в питающий трубопровод 6. Плавильная печь-газификатор 5 содержит трубопровод подачи 8 для твердых кусковых носителей углерода,если нужно, несколько трубопроводов 9, 10 для подачи кислородсодержащих газов и трубопроводов 11, 12 для подачи жидких или газообразных носителей углерода при комнатной температуре, таких как углеводороды, а также для обожженных флюсов. В плавильной печи-газификаторе 5 ниже плавильной газифицирующей зоны 13 собираются расплавленный передельный чугун 14 и расплавленный шлак 15 и выводятся через выпускное отверстие 16. Кусковые загрузочные материалы, восстановленные в губчатое железо в зоне прямого восстановления 17 шахтной печи 3, подаются в плавильную печь-газификатор 5 через один или несколько трубопроводов 18,например, при помощи червячного питателя. Разгрузочный трубопровод 19 для доменного газа, образующегося в зоне прямого восстановления 17, присоединяется к верхней части шахтной печи 3. Этот доменный газ поступает в средства очистки газа 20, также выполненные в виде скруббера, и затем может быть снова использован путем подачи через отводной газовый трубопровод 21. Согласно изобретению, отходы, образующиеся при газификации и переплавке, а также при восстановлении, повторно используются в процессе получения железа. Шламовые воды, оставшиеся в скрубберах 7 и 20, подаются в сгуститель 22 через трубопроводы шламовой воды 23 и 24 и после этого в устройство дегидратации 25, предпочтительно декантатор - центрифугу 25,в котором шламы дегидратируются до содержания остаточной влажности 25-50 , предпочтительно 3540 . Дегидратированный шлам подается в устройство грануляции 26, такое как смеситель-гранулятор 26, в количестве 90 , предпочтительно до 95 . Часть дегидратированного шлама, т. е. 5-10 , выводится в отвал. Таким образом, устраняются нежелательные компоненты шлама, такие как, например, соединения тяжелых металлов. Трубопровод 27, подающий быстротвердеющую известь 28, а также трубопровод 29, подающий отфильтрованную угольную пыль, идущие от устройства сушки угля 30, ведут к устройству грануляции 26. Грануляты, образованные в устройстве грануляции 26, подаются в устройство сушки угля 30 через конвейер 31 и вместе с углем 32, высушенном в устройстве сушки угля 30, подаются в плавильную печь-газификатор 5 через подающий трубопровод 8. 2239 1 Согласно примеру конструкции, шламовая вода, выходящая из устройства очистки газа 20 и из устройства охлаждения газа 7 с содержанием твердых веществ около 100-200 г/л, в которых, в свою очередь, содержится около 30 углерода, около 30 оксидов железа и остальное - зольные компоненты, в основном оксиды алюминия и кремния, а также гидроксиды кальция и магния и в незначительном количестве - оксиды других металлов, дегидратировалась при помощи декантатора - центрифуги 25. Около 850 кг полученного шлама с содержанием остаточной влажности 38 непосредственно загрузили в смеситель-гранулятор 26. Кроме того, около 200 кг угля и около 200 кг быстротвердеющей извести взвесили для загрузки в смеситель-гранулятор 26. После смешивания и гранулирования, около 1250 кг гранул с содержанием воды около 20 выгрузили из смесителя-гранулятора 26 и передали в устройство сушки угля 30. Там гранулы высушили до остаточной влажности максимум 5 под действием СО 2 - содержащего дымного газа. При этом гранулы получили поверхностный карбонатный слой. В плавильной печи-газификаторе 5 основность шлака В 4, определяемая по формуле 4223 обычно регулируется до величины 1,15. Таким образом обеспечивается достаточная вязкость и достаточная десульфуризационная способность шлака. При повышении основности шлака 4 увеличивается склонность к абсорбции серы, а также клейкость шлака. Повышенная клейкость шлака затрудняет его вывод. При повторной загрузке шламов в плавильную печь-газификатор в виде гранул в количестве около 10 от загружаемого угля основность шлака 4, согласно изобретению, повышается до максимального значения 1,20. До этой величины не требуется никаких изменений в количестве сырья и флюсов и нет нежелательного влияния на ход процесса. Это означает, что в плавильную печь-газификатор можно загружать до 10 гранулята от количества загружаемого угля без изменения процесса и количеств сырья и флюсов. Таким образом, 90-95 общего количества шламов - в зависимости от содержания в них тяжелых металлов - может быть возвращено в основной процесс. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.