Способ прямого получения чугуна из дисперсной железной руды и устройство для его осуществления

изобретение относится к металлургии, в ЧЕСТНОСТИ К ПРЯМОМ) ПОЛУЧЕНИЮ ЧУГУНЗ ИЗ дисперсной железной руды.Наиболее близким по техническои сущности и цосппаемому результату к данному являет- 5 ся способ прямого получения чугуна из лис- персной железосодержашсй руды, ВКЛЮЧЗЮПШЙ восстановленная противотоке ГОРЯЧИМ ВОССТННОнательным газом загружаемую сверну в шахт нуто печь спускающуюся железную РУДУ ВЪЕГРУЗКУ 10в ньишавной газификатор, расплавление, сжигание в газнфнкаторе угля, образование восстановитсльного газа, последующее его охлаждение, обеспыливаниа и подачу в ЗОНУ ВОССТЩЮВ пения шахтной печи. 15 Извсстно устройство для прямого получения чугуна из дисперсной Ькелезосодержащей руды, содержащее шахтную печь с узлами загрузки сверху и выгрузки снизу, устройства для ввода газа в средней части и вывода газа 30 в верхней части печи 1.Недостатком известного способа является,то, что произведенный в плавильном газификаторе восстановитсльныйгаз в месте вьтхода из плавильного газификатора еще имеет темпе- 25 ратуру г-12 бОт 14 О 0 С и, кроме того, содержит большую долю пыли. Поэтому он может подводиться к шахтной печи прямогоБОССТЗНОВЛВННЯ ТОЛЬКО ПОСЛЕ ОЧИСТКИ И ОХЛДЖ дения до необходимой для процесса прямого 30 восстановления температуры ч-ЗОООС. Непосредственный ввод в восстановительную/печь привел бы в течение короткого времени к склеиванию насыпного материала и засорению промеэкуточиьтх пространств за счет увлекаег 35 мой с газом пыли и сделал бы процесс прямого восстановления невозможным. Поэтому прямое соединение между шахтноп печью прямого восстановления и плавилъным газификатором исключается н горячее губчатое до железо подается из шахтной печи прямого восстановления в плавильный газнфикатор с помощью ишюза, выполненного в виде запорного клапана. Такого рода шлюзы вследствие высоких температур и свойств насыпного 45 материала подвержены повреждал-там. Материал задерживается в местах закрытия запорныл,узлов и тем самым уже не обеспечивается герметичность в отношении газаД Горягше поднимающиеся газы, которые разогревают 50 насыпной материалвыше его точки размягче-пил, приводят вскоре к дальнейшим затруд нениям вследствие спекания частиц губчатого,железа. у .Цель изобретения увеличение эффектном 55 ности процесса за счет непрерывной транспортировки горячего губчатого железа в выплавной газификатор.ПОСТЗВЛВШТВЯ ЦЕЛЬ ДОСТНГЗСТСЯ тем. ЧТО согласно способу прямого ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУН из дисперсной железной руды, включающему восстановление в противотоке горячим восстаНОВНТЕЛЬНЫМ ГВЗОМ загружаемой СВЕРХУ В шахтную печь опускающейся железной руды,выгрузку в вьпшавной газификатор, расплавление, сжигание в газификаторе угля, образование восстановительного газа, последуюшее его охлаждение, обеспыллвание и подачу в зону восстановления шахтной печи. горячее губчатое железо лопают в выплавной газификатор по крайней мере по одному трубопроводу в противотоке с частью полученного при газнфикашш восстановительного газа с охлаждением газа в зоне трубопровода до 750-95000, при этом количество газа, подаваемого противототсом по трубопроводу, составпяет 5-30 06.91 от общего количества газа, ВЦОШМОГО В ШШДТНУЮ ПЕЧЬ.Охлаждение части газа, вводимого через трубопровод, осуществляют за счет смешения его с другой частью репиртсулнруемото, охлажденного н обеспылеиного газа, полученного в газификаторе.Рециркулируемую часть газа перед смешнванием ее с частью газа, выходящего непосредственно из выплавного газификатора, охлаждашт до ЗООС. уУстройство для прямого получения чугуна из дисперсной железной руды, содержащее штатную лечь с узлами загрузки вверху и выгрузки внизу печи, устройства штн ввода газа в средней части и вьтвода газа в верхней части печи, снабжено по крайней мере.Ош-шм трубопроводом, соединяющим узел выгрузки шахтной печи с тазифнкатором,при этом трубопровод выполнен с боковым впуском для газа. ,Узел выгрузки выполнен в виде распределенных по полеречному- сечению или радиально расположенных червячных транспортеров,закрепленных на консолитранспортирующая часть червячных транспортеров выполиеиа в виде образованного лопастями прерывистого червячного вштта.огибающая транспортируюшсй части червячных транспортеров имеет ионическое сужениеМалая часть произведенного в плавильном газнфикаторс восстановительного газа может без трудностей вводиться противотоке по отношеииию к частицам губчатого железа в восстановительный агрегат, когда этот газ перед выпускным устройством охлаждается до температуры ниже температуры раамягрерия транспортируемого губчатого железа.егся с помошью отверстия вместе с частицамиПри Процессе охлажценияуоказьтвается существенным то, что он не снижает качество восстановительного газа. Предпочтительно 1105331151 достаточно охлажденныйдсак правило. до ТЕМ пературы ниже 100 С и очищенный восстанови- 5 тельный газ, Существенная доля совместно направляемой пьтли осаждается В ОПНСТИ- ВЫХОД ной стороны выпускного устройства-и выпуска губчатого железа.Для того, чтобы доля непосредственно протекающего через выпускное устройство неочищенного восстановительного газа по ОТНО шению к вдуваемому в восстановительную зону, очищенному и охлажденному до ТСМПВРЗТУ 15 ры процесса газу улерживалась малой, СОПРОТРВ пение потокуиа пути потока неочищенного восстановительного газа должно быть существенно более высоким, чем на пути потока . очищенного и охлажденного до температуры 20 процесса восстановительного газа. Сопротивление потоку для названного первым пути потока в первую очередь определяется выпускным устройством и столбом насыпного материала до форсунок для вдуванияочнщснного и ох- 25 нежданного восстановительного. газа. Поэтому ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ВЪПУСКНОВ УСТрОЙСТВО, КОТОРОЕимеет относительное высокое сопротивление потоку, тогда как сопротивление потоку напути главного потока восстановительного газа 30 за счет соответствующего выбора обеспыпиваюших и охлаждающих устройств удерживаетсяпо возможности малым. В качестве выпускно го устройства используют пригодны червячныетранспортерьт, подающая часть выполнена в виде 35 лопастного червяка а выпускное отверстие входит непосредственно в соединенную с плавильным газификатором опускную трубу. Червячные транспортеры обусловливают относительно высокие потерн давления и одновре- 40 менно образуют хороший фильтр для пыли, который за счет постоянного выпуска уловпенньтх частичек пыли вместе с частицами губчатого железа самоочншаетсн.На фил изображена схема способа и 45 устройства на фиг. 2 т продольный разрез червячного транспортера для горячего выпуска т частиц губчатого железа.Устройство для прямого производства жидкого чугуна из кусковой железной руды содер- Ю хоп плавильный газификатор 1. Нац ппавильным газификатором расположена подвешенная в стальной конструкции (не показана) шахтная печь 2 прямого восстановления. К последней через герметичный в отношении газа двукюбоч-д ный затвор 3 подводится кусковая железная руда, которая опускается в форме насыпной ЭЗСЬШКИ В ШЗХТНУЮ ПЕЧЬ И С ПОМОЩЬЮ вдувае юмогочерез средний впуск газа 4 горячего восстановительного газа с температурой 760 850 С восстанавливается до губчатого железа. Использованный восстановительный газ покидает шахтную печь 2 через верхний выпуск газа 5 (может направляться обратнстобьтчттьтм образом в контур восстановительного газа или использоваться другим образом)Получаемое заснет восстановления кусковой железной руды горячее губчатое железо выпускается при п 75 О Зоб С снизу из шахтной печи прямого восстановления н непрерывно загружается сверху в плавильный газификатор. В плавильном газификаторе из поступающего через отверстия 6 угля и впуВаемого Через двенадцать радиальных форсунок 7 кнслородсодержащего газа, например кислорода н воздуха, образуется углеродный псевдоожиженный углеродный слой 8, в которомзаметно тормозятся более крупные частицыгубчатого железа (до вхождения в высокотемпературную зону в нижнем участке углеродного псевдоожиженного слоя их температура существенно повьппается и они растшавляются). Над УГЛВрОДНЬЛМ ПСЕВДООЖИЖЕ-ННЬХВГСЛОВМ 8 находится пространство успокоения, в которое входят радиальные форсунки 9, через которые вдуваются для охлаждения произведенного в плавильном газифнкаторе горячего восстановительного таза водяной пар,Угеводороды или, например, охлажденный до 50 С восстановительный газ. Произведенный в плавильном газификаторе восстановительный газ покидает плавильный газнфикатор Над пространством успокоения через два выпуска газа О с. температурой 12 ОО 14 О 0 С И давлением около 2 бар, Затем он попадает в смеси-тельное место 11, в котором он с лоМОИ-ЕВРО охлажденного газа с достаточно более низкой температурой доводится до необходимсй для прямого восстановления температуры, как правило равной 76 О 85 оС. Смесительное место с точки зрения техники потока выполнено таким образом, что часть кинетической энергии охлажденного газа после смелшвания с горячим, поступающим от гшавильного газификатора восстановительным газом возвращается в виде давления, и тем самым потерн давления на пути горячего Газа удерживаются по возможности малыми. От смесительного места газ поступает к ликЛонному сепаратору 12, в котором в значительной мере отделяются увлекаемые Вместе с потоком газа коксовая пыль и зола. Затем охлажденный до необходимой температуры процесса и очищенный лоток горячего ша разделяется примерно 60 изб/Яз от обшего количества газа вдуваются в качестве пер в 1 1151220 ввого частичного газового потока 13 черезвпуск газа 4 в восстановительную зону шахт ной печи прямого восстановления 2. тогда как другая часть для получения охлажденного газа попвопнтсяк холодильнику с брызгала- 5 ми 14 и затем к промывной башне 15. Вь 1 ходящий охлажденный газ сяогмается с помощью компрессора 16 и при температуре л-БООС подводится для регулирования температуры выходящего из плавильного газификатора горячего восстановительного газа к смесительиому месту 11, для регулирования температуры восстановительного газа в плавильном газнфикаторе к форсункам 9 и далееДля горячего выпуска частиц губчатого железа из шахтной печи прямоговосстановле Нил 2 симметрично средней осн печи расположены раяналъио шесть червячных транспорте ров 17, которые выполнены в виде лопастных 79 червяков и имеют одностороннюю опору. Выходное отверстие 18 каждого червячного транспортера соединено с соединительным трубопроводом- в форме спускной трубы 19, которая через потолок 20 плавильного газификатора 1 входит в пространство успокоения этого газификагора (в этом случае предусмотрено также шесть расположенных симметрично по осн опускиых трубу. В каищую трубу по возможности ближе к входу в плавильный 30 газификаторвходнтфорсугпса 21 из кольцево го трубопровода 22, к которой подводится от компрессора 16 обозначенный как третий частичный поток газа 23 поток охлажденногогаза. - у , В известных способах н установках с помощью дорогостоящих мероприятий предотвращается возможность попадания неочищенного 40 и слишком горячего восстановительного газа без подготовки в шахтную печь прямого восстановпенин, согласно данному способу возможна подача ограниченного потока газа непосредственно от плавильного газификатора через 45 выпускное устройство. 17 для горячего губчатого железа в противопотоке по отношению к нему. Весь текущийунепосредственно из плавильного газификатора в спускные трубы поток газа из неочищенного восстановнтельногозо газа обозначен как второй частичный поток 1 газа 24. Температура втекающего в впускные трубы 19 вторщдот частичного потока газа 24 понижается с помощью вводимого в регулнру. емом количестве охлажденного газа че ез - 5 5прежде чем потоки газа через червячные транспортеры 17 попадают в шахтную лечь прямо го восстановления. охлажденный газ подводится таким образом, что возникает хорошаятурбулизацня с поднимающимся сырьтм тазом. 1 Содержащаяся при входе в червячный транспортер 17 в попнимающемся потоке газа пыль оседает в основном в области червячного транспортера Н ПОСЛСЦОВЗТЕЛЬНО транспортируется назад вместе с частицами губчатого железа вновь в соответствующую опускную трубу и в плавильный газификатор.Существенным является ограничение второго частичного потока газа 24, т. е. протекающего через шесть опускных труб 19 непосредственно от плавильного газификатора вверх 1 СОПНЧВСТВЗ СЫРОГО газа ДО ДОЛИ, РВВНОЙ МЕКсимально 30 011 от общего вводимого в Цшсгную печь прямого восстановления количества восстановительного газа. Для этого необходимо, чтобы сопротивление потоку для второго частичного потока газа 24 сна пути потока до восстановительной зоны в шахтной печи прямого восстановления, т. е. до плоскости впуска газа 4, бьшо большим, чем сопротивленис потоку для первого частичного потока газа 13 на пути потокаьот выпуска газа 10 до впуска газа 4. Этому требованию удовлетворяет выполнение выпускного устройства в виде червячного транспортера, транспортирующая часть которого выполнена в виде лопастного червяков остальном сопротивление потоку И тем самым потери ддВЛЕНИЯ На ПУТИ ПЕРВОГО ЧЗСТИЧНОГО ПОТОКЕ газа 13 намеренно удерживаются малыми.С помощью данного способа и устройства обеспечивается возможность непосредственной непрерывной транспортировки горячих частиц губчатого железа из шахтной печи прямого восстановления 2 в плавильный газнфикатор 1. Здесь не нужно использовать липазы или д другие дорогостоящие устройства для герметизации относительно горячего восстановительного газа, которые при высокой температуре и в зависимости от вида подлежащего транспоръ тированию материала не обладают требующейся эксплуатационной атадежностью.Червячный транспортер прнфланцован к свареииому с кожухом шахтной печи прямого восстановления патрубку 25, В патрубке 25 находится на выходной стороне 18 транспортера вьпсоднсй патрубок для Прифлаицовывантш опускной трубы 119 (см. фиг. 1). В качестве зашиты от износа кирпичной кладки транспортируюшую часть охватывает оболочковая труба 26, которая также прифнанцована к патрубку 25. . . уЧервячный т трапспортер 17 содержит входяингю в печь транслортируюъщгю часть 27, аконцу вала 31. Этот свободный конец дохо д,- 3 1151220 8также пряфлантговантгую к патрубку 25 выступающую из печи опорную часть 28 и приводную часть.Транспоршрующан, часть 27 имеет фОрМУ образованного лопастями 29 прерывистого с 5 червячного витка, причем нарисованная иттриховыми линиями огибающая 30 лопастного червяка конически сужается к сВОбОДНОМУ сшт почти до середшгь шахтой печи и обеспе- ю штвает за счет конического сужения огибающей равномерный отбору насыпного материала от столба насыпного материала.Вал 31 охлаждается водой и для этого выполнен полым с внутренней трубой 32, кото- 5 рая заканчивается недалеко от свободного конца вала 31 и вводится в охлаждающую воду, которая затем отводится на свободный конец и протекает обратно в кольцевом зазоре между центральной трубой 32 и внутрен- 20 ней стенкой вала 31.Привод 33 сконструирован следующим образом. Для вращения вала 31 служит храповой механизм 34 с колесом 35, с зубьями которого входит в зацепление собачка 36, установ- 75 ленная с возможностью поворота на рычаге 37, который в свою очередь с возможностью вращения сидит на валу и с помощью гидравлически или пневматически приводимогов действую пордцня 38 может поворачиваться в ту или другую стороны на заданное угловое перемещение. При этом за счет собачки 36 колесо 35 поворачивается дальше па соответствующую одному шагу зубьев или кратному от одного шага зубьев величину.При больших диаметрах шахтной печи прямого восстановления необходимо направлять вал червячного транспортера через печь и устанавливать на опоры по обе стороны в стенке емкости печи. В этом случае пелесообразно располагать червячные виткиВ ПРОТИВОПОЛОЖНОМ направлении ОТ ЦЕНТрВ, т. е. транспоршруютцимн к периметру, к соплам может подводиться водяной пар для охлаждения сырого газа в верхнейчасти вьшпавного газнфикатора до нужной температуры. В этом случае рециркуляция становится излишней.Для охлаждения части поднимающегося потока газа 24 до 75 О 950 С можно использовать также и охлаждающий газ от внешнего источника, подаваемый по кольцевому трубопроводу 22. Охлаждение можно осуществлятъ и с помощью холодильника.В таблице в качестве конкретного примера осуществления приведены состав газа, его объем, температура и давление в различных точках циркуляционного контура.