RU2125097C1 - Способ производства металлов и металлических сплавов из окислов металлов и/или руд и конвертер - Google Patents

Способ производства металлов и металлических сплавов из окислов металлов и/или руд и конвертер Download PDF

Info

Publication number
RU2125097C1
RU2125097C1 SU5053122A SU5053122A RU2125097C1 RU 2125097 C1 RU2125097 C1 RU 2125097C1 SU 5053122 A SU5053122 A SU 5053122A SU 5053122 A SU5053122 A SU 5053122A RU 2125097 C1 RU2125097 C1 RU 2125097C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
metal
gases
liquid
angle
Prior art date
Application number
SU5053122A
Other languages
English (en)
Inventor
Винсент Кеог Джон
Джон Баттерхам Робин
Стюарт Эндрюз Барри
Original Assignee
Си-Ар-Эй Сервисиз Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=3774544&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2125097(C1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Си-Ар-Эй Сервисиз Лимитед filed Critical Си-Ар-Эй Сервисиз Лимитед
Application granted granted Critical
Publication of RU2125097C1 publication Critical patent/RU2125097C1/ru

Links

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
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/02—Internal forms
    • 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
    • C21B13/143—Injection of partially reduced ore into a molten bath
    • 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
    • C22B5/10—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/16—Arrangements of tuyeres
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Adornments (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Сущность: в процессе прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды в конвертере для производства металлов и металлических сплавов, в частности железа и железосодержащих сплавов из окисей металлов и руд, унос жидкости и твердотельных частиц отходящими газами из конвертера сводят к минимуму за счет вращения отходящих газов, окисляющих газов и уловленных жидких и твердотельных частиц в пространстве, которое находится выше расплавленного металла, вокруг вертикальной оси конвертера. За счет этого жидкие и твердотельные частицы перемещаются во внешнюю сторону в направлении стенки конвертера. Это вращательное движение может вызываться вдуванием некоторых или всех окисляющих газов через фурмы, расположенные над зеркалом расплава наклонно к вертикальной плоскости через вертикальную ось конвертера. Конвертер может иметь, по существу, вращательно симметричную форму по меньшей мере в пространстве выше расплавленного металла. 2 с. и 11 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к процессу для производства металлов и металлических сплавов, в частности железа и железосодержащих сплавов из окисей металлов и руд, таких как железная руда, включая частично предварительно восстановленные руды и заключающие в себе окиси металлов шлаки, в конвертере, работающем в режиме прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды, в котором тонкоизмельченные твердотельные частицы, такие как уголь, углистые топлива, окиси металлов, образующие шлак вещества или смеси таковых, как по отдельности, так и в совокупности, и окисляющие газы, такие как кислород, воздух и кислородсодержащие газы, направляются в расплавленный металл ниже или сверху, как по отдельности, так и в совокупности, зеркала ванны расплава и в конвертер, работающий в режиме прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды, для успешного проведения этого процесса.
В последние годы стал известен целый ряд новых процессов, которые относятся к производству чугуна и стали. Эти процессы имеют общие признаки в том, что они заменяют доменный /металлургический/ кокс, который является относительно дорогостоящим, всеми обычными сортами каменного угля и восстанавливают железную руду либо после стадии предварительного восстановления, либо непосредственно в реакторе с ванной расплавленного железа.
Некоторые из этих новых процессов делаются более рентабельными использованием дожигания химически активных газов от ванны расплавленного железа в газовом пространстве реактора с ванной расплавленного железа. Так как только около одной трети теплотворной способности каменного угля является доступной для использования во время его сгорания с превращением в окись углерода в ванне расплавленного железа, максимальное дожигание химически активных газов CO и H2 из ванны расплавленного железа в газовом пространстве над ней является выгодным для термического коэффициента полезного действия этого процесса. Однако дожигание химически активных газов влечет за собой недостаток в том, что получающиеся в результате отходящие газы не могут использоваться для предварительного восстановления. Европейская патентная заявка N 0126391 преодолевает этот недостаток составным процессом, содержащим стадию предварительного восстановления руды, например, в шахтной печи и реакторе для газификации расплава, в которой химически активные газы, улетучивающиеся из расплавленного железа, по меньшей мере частично дожигаются, получающееся в результате тепло главным образом передается расплаву, затем химически активные газы восстанавливаются восстанавливающими агентами на их пути к агрегату для предварительного восстановления и одновременно охлаждаются до оптимальной температуры восстановления.
Патенты Германии NN 3607774 и 3607775 имеют отношение к процессам прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой железной руды и отличаются выгодными признаками для дожигания химически активных газов в конвертере, работающем в режиме прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды. Например, эти патенты описывают использование горячего воздуха при температуре от 800oC до 1500oC и многоступенчатое дожигание.
Патент Германии N 3903705 описывает процесс и соответствующее устройство, которые впервые предоставляют возможность селективно управлять дожиганием. Дожигающая струя газа вдувается на зеркале расплава металла с завихрением и степень дожигания может варьироваться измерением величины завихрения.
Между тем как упомянутые выше процессы проводятся в специально приданной формы конвертере, работающем в режиме прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды, например в некотором виде реактора барабанного типа, имеются также известные процессы, которые могут выполняться в обычных сталеплавильных агрегатах, таких как работающие в режиме процесса ЛД /кислородные/ конвертеры или конвертеры ОВМ/кмS с донными фурмами. На основании этой технологии стали известными процессы прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды, например, от фирм "Кобе Стил энд Кавасаки" в Японии и "Бритиш Стил", "Клокнер-Верке" и "Крупп" в Европе.
Патент Германии N 3607776 имеет отношение к проблеме, которая является общей для всех процессов прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды, а именно, каким образом подвергать обработке жидкие и твердотельные частицы, например капли железа /чугуна/, в потоке отходящих газов из конвертера, работающего в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды, без вызывания нежелательных спекания и отложений на отверстиях конвертера и в следующих далее каналах. Решение, описанное в этом патенте, состоит в том, чтобы поддерживать капли железа увлеченными в потоке отходящих газов в каналах для отходящих газов при температуре, более высокой, чем температура затвердевания капель железа, и затем охлаждать отходящий газ до температуры ниже 1000oC в отдельном пространстве.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является решение по заявке Японии N 63-140014, опубл. 11.06.88, C 21 B 11/00, в котором защищены способ и устройство (конвертер) для плавления, восстановления и рафинирования железорудного сырья. Конвертер оборудован кислородными фурмами, расположенными в стенках конвертера, а также дополнительными фурмами, установленными тангенциально в горловине конвертера. Через дополнительные фурмы вдувают рудоугольную смесь с обеспечением вращения газов и твердых частиц около стен конвертера для охлаждения его кладки.
Данное решение обладает практически теми же недостатками, что и описываемые ранее решения, а именно не устраняет появление нежелательных спеканий и отложений на отверстиях конвертера и других каналах, которые могут быть образованы за счет жидких и твердотельных частиц, например капель чугуна, в потоке отходящих газов из конвертера.
Для решения поставленной задачи в способе производства металлов и металлических сплавов из окислов металлов и/или руд, в частности и из предварительно восстановленных, включающем их подачу как по отдельности, так и совместно в тонкоизмельченном виде в конвертер, содержащий ванну расплавленного металла и работающий в режиме прямого получения совместно или по отдельности с углистым топливом и шлакообразующими агентами, а также подачу окисляющего газа, такого как воздух, кислород или кислородсодержащий газ, углистого топлива и при необходимости шлакообразующих агентов снизу и/или сверху зеркала расплавленного металла, восстановление, отвод отходящих газов через выпускной канал, для уменьшения уноса жидких и твердых частиц через выпускной канал отходящим газам, окисляющим газам, жидким и твердым частицам над зеркалом расплавленного металла вокруг вертикальной оси конвертера сообщают вращательное движение с принудительным направлением жидких и твердых частиц к стенкам конвертера путем вдувания по меньшей мере части окисляющих газов в пространство, над зеркалом ванны наклонно к вертикальной плоскости, проходящей через ось конвертера. Вращательное движение отходящих газов, окисляющих газов, жидких и твердых частиц осуществляют вдуванием по меньшей мере части окисляющих газов через фурму, ось которой расположена под углом вниз к зеркалу расплава относительно радиальной плоскости, пересекающей фурму, повернута под углом к стенке конвертера относительно другой плоскости, перпендикулярной этой упомянутой радиальной плоскости и пересекающей ее вдоль вертикальной оси конвертера. Первый и второй углы наклона фурм поддерживают в пределах от 10 до 80o, в частности от 10 до 60o.
Окисляющие газы подают в пространство над зеркалом расплава с завихрением.
Среднюю скорость вращательного движения поддерживают в пределах от 2 до 50 м/с, предпочтительно от 2 до 15 м/с.
Отходящие газы выпускают из конвертера через выпускной канал со скоростью от 10 до 150 м/с.
Тонкоизмельченные окислы металла и/или руды, в частности, и частично восстановленные подают непосредственно в расплавленный металл над зеркалом расплава.
Тонкоизмельченные руды и/или частично восстановленные руды перед подачей в конвертер предварительно восстанавливают. В конвертере для производства металлов и металлических сплавов из окислов металлов и/или руд, работающем в режиме прямого получения металла, имеющем симметричную вращательную форму и содержащем фурмы, расположенные в данной части конвертера, фурмы для вдувания окисляющих газов, расположенные в его стенках выше зеркала расплава, и центральный выпускной канал для отходящих газов, фурмы для окисляющих газов расположены наклонно к вертикальной плоскости, проходящей через вертикальную ось конвертера и под углом, обеспечивающим сообщение отходящим газам, окисляющим газам, жидким и твердым частицам, находящимся в пространстве над зеркалом расплава, вращательного движения вокруг вертикальной оси конвертера.
По крайней мере одна фурма для вдувания окисляющих газов расположена под углом вниз к радиальной плоскости, пересекающей эту фурму, и повернута на угол к стенке конвертера относительно другой плоскости, перпендикулярной упомянутой радиальной плоскости и проходящей через вертикальную ось конвертера.
Углы наклона фурмы вниз и угол поворота к стенкам конвертера составляют от 10 до 80o, предпочтительно 10 - 60o.
Существенный признак этого изобретения состоит в том, что ось вращения отходящих газов, окисляющих газов, жидких и твердых частиц в пространстве выше зеркала расплава является перпендикулярной к зеркалу расплава. Такая структура потока ясно отличается от структуры потока, получаемой известными процессами в работающих в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертерах. В процессах прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды известного уровня развития техники в данной области окисляющие газы обычно вдуваются на зеркало расплава перпендикулярно к таковому или под небольшими углами наклона к вертикали. Отходящие газы, образовавшие поток вверх в направлении струи верхнего дутья, частично увлекаются струей верхнего дутья и в результате направляются вниз в направлении зеркала расплава. Результирующая структура потока внутри пространства над зеркалом расплава представляет примерно горизонтальную ось вращения, то есть параллельную зеркалу расплава.
Газовая среда в пространстве над зеркалом расплава является окисляющей. Если предварительно нагретый воздух используется в качестве окисляющего газа для дожигания, газовая среда, по существу, состоит из химически активных газов, оставляющих расплавленный металл, главным образом CO и H2, полученные в результате дожигания газы CO2 и H2O и азот воздуха. Типичный состав газов со следующим далее результатом анализов: 16% CO, 10% CO2, 4% H2, 10% H2O и 60% N2.
Имеется турбулентная переходная зона между зеркалом расплава /и слоем шлака, плавающим на нем/ и пространством над зеркалом расплава. В этой переходной зоне имеются поднимающиеся капли или выплески расплавленного металла и шлака, которые смешиваются с химически активными газами из расплава, окисляющими газами верхнего дутья и химически активными газами от дожигания. Полагается, что объемы газа и жидкости более или менее равномерно распределяются в этой переходной зоне.
Высота переходной зоны может регулироваться внутри определенных пределов регулирования соотношения реагирующих агентов, вдуваемых на зеркало расплава и химически активных агентов, нагнетаемых в расплав ниже зеркала расплава. Например, высота переходной зоны может увеличиться увеличением соотношения, то есть увеличением массы реагирующих агентов, вводимых на расплавленный металл, по отношению к массе реагирующих агентов, добавляемых через фурмы ниже зеркала расплава. Капли и выплески расплавленного металла и шлака /и пыль/ перемещаются из переходной зоны в пространство над ней, а относительно малые капли и выплески удерживаются там во взвешенном состоянии сильным турбулентным потоком газа в этом пространстве, а более крупные капли и выплески падают обратно в ванну расплавленного металла благодаря силе тяжести.
Загрузка жидких и твердотельных частиц в пространство над зеркалом расплава сильно варьируется и зависит от рабочего режима реактора с ванной расплавленного железа. Процесс согласно этому изобретению позволяет реагирующим агентам, которые необходимы для проведения этого процесса, добавляться ниже или выше, как по отдельности, так и в совокупности, зеркала расплава в ванне. Например, все твердотельные частицы, такие как углистые топлива, окиси, металлов или руды, как по отдельности, так и в совокупности, предварительно восстановленные руды и шлакообразующие вещества вместе с газами-носителями, такими как азот, аргон, CO, CO2, или рециркулирующими обеспыленными химически активными газами из конвертера, работающего в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды, могут направляться в расплавленный металл через фурмы ниже зеркала расплава ванны. Кроме того, часть окисляющих газов, то есть кислород, может вводиться в расплав ниже зеркала расплава ванны. Было установлено, что, когда реактор с ванной расплавленного металла эксплуатируется таким образом, причем со всеми твердотельными частицами и примерно 30 процентами окисляющих газов, подающимися к расплавленному металлу ниже зеркала расплава ванны, масса жидких и твердотельных частиц в пространстве над зеркалом расплава ванны увеличивается с увеличением высоты переходной зоны.
Разгрузка жидких и твердотельных частиц в пространство над зеркалом расплава ванны может снижаться в этом обладающем признаками изобретения процессе изменением способа подачи реагирующих агентов. Таким образом, оказалось полезным вводить углистые топлива и шлакообразующие агенты в расплавленный металл ниже зеркала расплава ванны и вдувать окисляющие газы на зеркало расплава ванны. Руда может подаваться в тонкоизмельченной форме также ниже зеркала расплава ванны.
Неожиданно оказалось, что особенно выгодным вариантом осуществления этого обладающего признаками изобретения процесса является подавать дутьем тонкоизмельченную руду или частично предварительно восстановленную руду, как по отдельности, так и в совокупности, также во фракциях исключительно мелкого размера зерна, непосредственно на зеркало расплава ванны. Этот путь подачи руды от фурм или кислородных фурм выше зеркала расплава ванны дает в результате пониженные интенсивности выноса пыли в отходящих газах в сравнении с подачей руды ниже зеркала расплава ванны. Также в пределах объема находится подача окисей металлов или руд к расплавленному металлу ниже и выше зеркала расплава ванны одновременно.
Согласно предпочтительному варианту осуществления этого изобретения окисляющие газы, такие как кислород, воздух, содержащие в себе кислород газы и любые смеси таковых, вдуваются в направлении зеркала расплава ванны наклонно к вертикальной плоскости через вертикальную ось конвертера.
В особенно предпочтительном варианте осуществления этого изобретения по меньшей мере часть окисляющих газов вдувается в направлении зеркала расплава ванны через фурму, расположенную под углом наклона между 10o и 80o к каждой из двух взаимно перпендикулярных вертикальных воображаемых плоскостей. Пространственное положение направления окисляющих газов и вертикальных плоскостей объясняется далее в настоящем описании. Начиная с вертикальной плоскости в радиальном направлении через физическое положение фурмы, первый угол наклона представляет тот угол, который ось фурмы описывает с вертикалью в этой радиальной плоскости. Вторая плоскость является перпендикулярной к радиальной плоскости вдоль вертикальной оси конвертера, работающего в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды. Второй угол наклона представляет угол, который ось фурмы описывает с этой второй плоскостью. Фактически, положение фурмы может описываться воображением оси фурмы в первой радиальной плоскости, причем поворачивающейся в направлении стенки конвертера.
Направления верхнего дутья окисляющих газов согласно предпочтительным вариантам осуществления этого изобретения, описанного в предшествующих разделах, выбираются таким образом, чтобы окисляющие газы верхнего дутья завихрялись и также придавали вихревое движение отходящим газом жидким и твердотельным частицам в пространстве над зеркалом расплава ванны. Это вихревое движение получается, даже если пространство над зеркалом расплава ванны при обычных условиях подвергается структуре потока в направлении выпускного канала для отходящих газов, которая является сильно турбулентной в виде высоких скоростей реакции и громадной передачи энергии в конвертере, работающем в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды. Плотность передачи энергии, то есть, максимальная передачи энергии, деленная на минимальные геометрические размеры, как известно, должна быть очень высокой в процессах прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды в сравнении с другими металлургическими процессами, типично, в диапазоне примерно 1 МВт/м3.
Вихревое /вращательное движение в пространстве над зеркалом расплава ванны неожиданно приводит к не поддающимся прогнозированию благоприятным результатам, что касается потери жидких и твердотельных частиц через выпускной канал для отходящих газов из работающего в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертера. Между тем как обычные интенсивности выноса пыли отходящими газами из работающего в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертера составляют примерно 40 г/Нм3 отходящих газов, эта величина была уменьшена этим обладающим признаком изобретения процессом до показателя менее чем 10 г/Нм3 во многих случаях до показателя менее чем 5 г/Нм3, а в реакторе с ванной расплавленного железа в течение нескольких часов работы до примерно 1 г/Нм3.
Возможное объяснение для этого благоприятного эффекта этого обладающего признаками изобретения процесса состоит в том, что наложение вращательного /вихревого/ движения на сильное турбулентное движение, нормально присутствующее в пространстве над зеркалом расплава ванны работающего в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертера, образует структуру потока, которая повышает частоту столкновений твердотельных и жидких частиц на этом пространстве и твердотельные и жидкие частицы ускоряются центробежной силой в направлении стенки конвертера. Эти столкновения вынуждают жидкие и твердотельные частицы агломерироваться, чтобы образовывать более крупные частицы, и некоторая часть этих более крупных частиц падает обратно в расплав. Остающиеся более крупные частицы и мелкие твердотельные и жидкие частицы, которые достигают стенки конвертера, прилипают к ней, и в силу этого снижают относительное содержание жидких и твердотельных частиц в отходящем газе.
Преимущественный вариант осуществления этого изобретения состоит в том, чтобы вдувать окисляющие газы в пространство над зеркалом расплава ванны с завихрением наклонно к вертикальной плоскости через вертикальную ось конвертера. Завихрение окисляющих газов далее способствует усилению вихревого движения и улучшению структуры потока в этом пространстве и поддерживает дожигание химически активных газов от расплавленного металла. Оказалось, что является выгодным использовать процесс и устройство согласно патенту Германии N 3903705 в сочетании с этим вариантом осуществления этого обладающего признаками изобретения процесса.
Определение скоростей отходящих газов в этом обладающем признаками изобретения процессе показало, что отходящие газы оставляют работающий в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертер через выпускной канал для отходящих газов со скоростью примерно от 10 до 150 м/с. Когда этот обладающий признаками изобретения процесс применялся в реакторе с ванной расплавленного железа, измерение скорости отходящего газа на выходе дало средние значения порядка примерно 80 м/с.
Средняя скорость вихревого движения /вращательного движения/ в пространстве над зеркалом расплава ванны согласно этому изобретению оценивалась являющейся порядка между 2 и 50 м/с. Отмечается, что предпочитается, чтобы средняя скорость составляла между 2 и 15 м/с.
Согласно этому изобретению работающий в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертер содержит средства верхнего дутья, такие как фурмы или кислородные фурмы, как по отдельности, так и в совокупности, расположенные наклонно к вертикальной плоскости через вертикальную ось конвертера, которая может быть также перпендикулярной к зеркалу расплава ванны и по меньшей мере на 0,5 м выше статического зеркала расплава ванны и в одном возможном обладающем признакам изобретения расположении проходить тангенциально в направлении зеркала расплава ванны. Средства верхнего дутья, содержащие одну или более простых фурм или кислородную фурму, подают все тонкоизмельченные твердотельные частицы, такие как руды или окиси металлов, как по отдельности, так и в совокупности, частично предварительно восстановленные руды и шлакообразующие вещества и углистые топлива в расплавленному металлу. В пределах объема данного изобретения находится вдувание тонкоизмельченных руд металлов или частично предварительно восстановленных руд металлов, как по отдельности, так и в совокупности, в работающий в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертер в предварительно нагретой форме. Температуры предварительного нагрева могут выбираться, как это может требоваться, и обычно находятся в диапазоне между 300oC и 800oC. Энергия, вводимая предварительным нагревом твердотельных частиц, улучшает полный термический КПД этого процесса.
Работающий в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвортер согласно этому изобретению далее содержит фурмы ниже зеркала расплава ванны, выпускной канал для отходящих газов и выпускные отверстия для расплавленного металла и шлака. Оказалось выгодным для этого обладающего признаками изобретения процесса, если геометрическая форма реактора с ванной расплавленного металла, в частности, в участке выше зеркала расплава ванны является вращательно симметричной. Однако эта преимущественная форма не составляет непременное условие для применения этого обладающего признаками изобретения процесса. Таковая является только рекомендуемой формой конвертера.
Также предпочитается, чтобы этот работающий в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертер заключал в себе достаточно большое пространство над зеркалом расплава ванны. Оказалось подходящим для высоты пространства, чтобы таковая составляла по меньшей мере двойную глубину расплавленного металла. Показатель от 2 от 10 раз, предпочтительно от 3 до 6 раз, глубины расплавленного металла особенно предпочитается.
Этот обладающий признаками изобретения процесс и работающий в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертер теперь будут объясняться более подробно с обращением к сопутствующему чертежу, который показывает продольное сечение в упрощенной и схематической форме предпочтительного варианта осуществления работающего в режиме процесса прямого получения жидкого металла восстановительной плавкой руды конвертера.
Конвертер 1 содержит кожух из стального листа, футерованный внутри огнеупорными кирпичами. Конвертер 1 заключает в себя расплавленный металл 2 со слоем шлака, плавающим в нем. Тонкоизмельченные твердотельные частицы с газом-носителем и газообразными вступающими в реакцию агентами подаются к расплаву 2 через донные фурмы 3, показанные в качестве стрелок. Фурмы 3 обычно конструируются из двух концентрических труб, причем предпочтительно вступающие в реакцию агенты направляются через центральную трубу, а газообразный предохранитель фурмы, обычно, углеводороды, такие как природный газ или пропан, пропускается потоком через кольцеобразный зазор между этими двумя трубами. Инертные газы, такие как азот или аргон, могут также использоваться в качестве фурменных протектантов /предохранителей/.
Средства верхнего дутья 4 также показываются стрелками. Спиралевидные стрелки 5 показывают завихрение окисляющих газов, вдуваемых через фурмы 4 на зеркало расплава ванны. Стрелка 6 символизирует вращающийся /завихряющийся/ газовый поток. Согласно этому изобретению не имеет значения в какую сторону, в левую или в правую, вращается газовый поток.
Жидкие и твердотельные частицы в пространстве над расплавленным металлом 2 ускоряются центробежными силами в направлении к внутренней стенке 8 конвертера.
Конвертер 1 далее содержит коническую форму 9 в верхней его части, чтобы удерживать большие выплески расплавленного металла в конвертере 1.
Конвертер 1 далее содержит канал 10 для отходящих газов, через который отходящий газ, индицированный стрелкой 11, оставляет реактор с ванной расплавленного металла.
Этот чертеж не показывает опорных колец для вращения конвертера 1 в горизонтальное положение из показанного рабочего положения. В этом горизонтальном положении все фурмы 3 и 4 тогда располагаются выше зоны ванны расплавленного металла.

Claims (13)

1. Способ производства металлов и металлических сплавов из окислов металлов и/или руд, в частности и из предварительно восстановленных и содержащих оксид металлов шлаков, включающий их подачу в тонкоизмельченном виде в конвертер, содержащий ванну расплавленного металла и работающий в режиме прямого получения металлов, а также подачу окисляющего газа, такого, как воздух, кислород или кислородсодержащий газ, углистого топлива и при необходимости шлакообразующих агентов и/или сверху зеркала расплава, восстановление, отвод отходящих газов через выпускной канал, отличающийся тем, что для уменьшения уноса жидких и твердых частиц через выпускной канал отходящим газам, окисляющим газам, жидким и твердым частицам над зеркалом расплава вокруг вертикальной оси конвертера сообщают вращательное движение с принудительным направлением жидких и твердых частиц к стенкам конвертера путем вдувания по меньшей мере части окисляющих газов в пространство над зеркалом металла наклонно к вертикальной плоскости, проходящей через ось конвертера.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вращательное движение отходящих газов, окисляющих газов, жидких и твердых частиц осуществляют вдуванием по меньшей мере части окисляющих газов через фурму, ось которой расположена под углом вниз к зеркалу расплава относительно радиальной плоскости, пересекающей фурму, и повернута к стенке конвертера под углом относительно другой плоскости, перпендикулярной упомянутой радиальной плоскости и пересекающей ее вдоль вертикальной оси конвертера.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что первый и второй углы наклона фурм поддерживают в пределах 10 - 80o.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что первый и второй углы наклона фурм поддерживают в пределах 10 - 60o.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисляющие газы подают в пространство над зеркалом расплава с завихрением.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что среднюю скорость вращательного движения поддерживают в пределах 2 - 50 м/с, предпочтительно 2 - 15 м/с.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отходящие газы выпускают из конвертера через выпускной канал со скоростью 10 - 150 м/с.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что тонкоизмельченные окислы металла и/или руды, в частности и частично восстановленные, подают непосредственно в расплавленный металл над зеркалом расплава.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что тонкоизмельченные и/или частично восстановленные руды перед подачей в конвертер предварительно нагревают.
10. Конвертер для производства металлов и металлических сплавов из окислов металлов и/или руд, работающий в режиме прямого получения металла, имеющий симметричную вращательную форму и содержащий фурмы, расположенные в донной части конвертера, фурмы для вдувания окисляющих газов, расположенные в его стенках выше зеркала расплава, и центральный выпускной канал для отходящих газов, отличающийся тем, что фурмы для окисляющих газов расположены наклонно относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось конвертера, и под углом, обеспечивающим сообщение отходящим газам, окисляющим газам, жидким и твердым частицам, находящимся в пространстве над зеркалом расплава вращательного движения вокруг вертикальной оси конвертера.
11. Конвертер по п.10, отличающийся тем, что по крайней мере одна фурма для вдувания окисляющих газов расположена под углом к радиальной плоскости, пересекающей эту фурму, и повернута на угол к стенке конвертера относительно другой плоскости, перпендикулярной упомянутой радиальной плоскости и проходящей через вертикальную ось конвертера.
12. Конвертер по п.11, отличающийся тем, что угол наклона фурмы вниз и угол ее поворота к стенке конвертера составляют 10 - 80o.
13. Конвертер по п.12, отличающийся тем, что угол наклона фурмы вниз и угол ее поворота к стенке конвертера составляет 10 - 60o.
SU5053122A 1990-03-13 1991-03-13 Способ производства металлов и металлических сплавов из окислов металлов и/или руд и конвертер RU2125097C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUPJ906390 1990-03-13
AU9063 1990-03-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2125097C1 true RU2125097C1 (ru) 1999-01-20

Family

ID=3774544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5053122A RU2125097C1 (ru) 1990-03-13 1991-03-13 Способ производства металлов и металлических сплавов из окислов металлов и/или руд и конвертер

Country Status (20)

Country Link
US (2) US5489325A (ru)
EP (1) EP0446860B1 (ru)
JP (1) JP3357360B2 (ru)
KR (1) KR100207154B1 (ru)
CN (1) CN1026797C (ru)
AT (1) ATE139267T1 (ru)
AU (1) AU660276B2 (ru)
BR (1) BR9106156A (ru)
CA (1) CA2078146C (ru)
DE (1) DE69120109T2 (ru)
DK (1) DK0446860T3 (ru)
ES (1) ES2090157T3 (ru)
HU (1) HU215723B (ru)
IN (1) IN175954B (ru)
MX (1) MX174486B (ru)
NZ (1) NZ237395A (ru)
RU (1) RU2125097C1 (ru)
TR (1) TR25485A (ru)
WO (1) WO1991014005A1 (ru)
ZA (1) ZA911798B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797794C1 (ru) * 2020-02-21 2023-06-08 Нортистерн Юниверсити Способ производства чугуна методом непрерывного жидкофазного восстановления

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPN226095A0 (en) 1995-04-07 1995-05-04 Technological Resources Pty Limited A method of producing metals and metal alloys
AU698185B2 (en) * 1995-04-07 1998-10-29 Technological Resources Pty Limited A method of producing metals and metal alloys
US5916512A (en) * 1995-07-06 1999-06-29 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for after-burning the combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels
RU2081180C1 (ru) * 1995-07-06 1997-06-10 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Способ дожигания горючих газов в рабочем пространстве сталеплавильных агрегатов и устройство для его осуществления
AT406483B (de) * 1995-07-19 2000-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder stahlvorprodukten und anlage zur durchführung des verfahrens
WO1997006280A1 (en) * 1995-08-07 1997-02-20 Borealis Technical Incorporated Limited Transportable apparatus for mill scale reduction
DE69632422T2 (de) * 1995-08-11 2005-05-19 Zenon Environmental Inc., Oakville Verfahren zum Einbetten von Hohlfaser-Membranen
AUPO426396A0 (en) 1996-12-18 1997-01-23 Technological Resources Pty Limited A method of producing iron
AUPO426096A0 (en) * 1996-12-18 1997-01-23 Technological Resources Pty Limited Method and apparatus for producing metals and metal alloys
US6214084B1 (en) * 1997-09-03 2001-04-10 The Boc Group, Inc. Iron manufacturing process
AUPO944697A0 (en) * 1997-09-26 1997-10-16 Technological Resources Pty Limited A method of producing metals and metal alloys
AUPP442598A0 (en) 1998-07-01 1998-07-23 Technological Resources Pty Limited Direct smelting vessel
AUPP483898A0 (en) 1998-07-24 1998-08-13 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process & apparatus
MY119760A (en) 1998-07-24 2005-07-29 Tech Resources Pty Ltd A direct smelting process
AT407052B (de) * 1998-08-13 2000-12-27 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen
AUPP554098A0 (en) 1998-08-28 1998-09-17 Technological Resources Pty Limited A process and an apparatus for producing metals and metal alloys
AUPP570098A0 (en) 1998-09-04 1998-10-01 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AU773259B2 (en) * 1998-10-14 2004-05-20 Technological Resources Pty Limited A process and an apparatus for producing metals and metal alloys
AUPP647198A0 (en) 1998-10-14 1998-11-05 Technological Resources Pty Limited A process and an apparatus for producing metals and metal alloys
AUPP805599A0 (en) 1999-01-08 1999-02-04 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
GB9901572D0 (en) * 1999-01-26 1999-03-17 Integriti Investments Limited Corrosion detection under lagging
AUPQ083599A0 (en) 1999-06-08 1999-07-01 Technological Resources Pty Limited Direct smelting vessel
AUPQ152299A0 (en) 1999-07-09 1999-08-05 Technological Resources Pty Limited Start-up procedure for direct smelting process
AUPQ205799A0 (en) 1999-08-05 1999-08-26 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPQ213099A0 (en) 1999-08-10 1999-09-02 Technological Resources Pty Limited Pressure control
AUPQ308799A0 (en) 1999-09-27 1999-10-21 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPQ346399A0 (en) 1999-10-15 1999-11-11 Technological Resources Pty Limited Stable idle procedure
AUPQ365799A0 (en) * 1999-10-26 1999-11-18 Technological Resources Pty Limited A direct smelting apparatus and process
IT1306746B1 (it) * 1999-11-10 2001-10-02 Ct Sviluppo Materiali Spa Procedimento di trasformazione in continuo di materiali al fine diottenere prodotti di composizione controllata, ed apparecchiatura
AUPQ599400A0 (en) * 2000-03-03 2000-03-23 Technological Resources Pty Limited Direct smelting process and apparatus
US6602321B2 (en) 2000-09-26 2003-08-05 Technological Resources Pty. Ltd. Direct smelting process
US7025868B2 (en) * 2003-01-07 2006-04-11 The Boeing Company Methods and apparatus for simultaneous chlorine and alkaline-peroxide production
US8156709B2 (en) * 2004-03-17 2012-04-17 Technological Resources Pty. Limited Direct smelting plant
UA91601C2 (ru) * 2006-03-01 2010-08-10 ТЕХНОЛОДЖИКАЛ РЕСОРСИЗ ПиТиВай. ЛИМИТЕД Установка прямой плавки
AP2010005222A0 (en) 2007-09-14 2010-04-30 Barrick Gold Corp Process for recovering platinum group metals usingreductants
RU2611229C2 (ru) * 2015-09-25 2017-02-21 Игорь Михайлович Шатохин Способ переработки металлургического сырья и устройство для его осуществления
RU2644866C2 (ru) * 2016-01-27 2018-02-14 Игорь Михайлович Шатохин Способ получения чугуна
CN108588311B (zh) * 2018-03-27 2020-07-03 辽宁科技大学 一种聚焦跟踪单个炉渣液丝破碎成滴装置及方法
EP3775296A1 (en) * 2018-03-30 2021-02-17 Tata Steel Nederland Technology B.V. Method for off-gas composition control in a metal smelting apparatus
CN115537579A (zh) * 2022-10-09 2022-12-30 北京首钢国际工程技术有限公司 一种矿料还原冶炼炉

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1292748A (fr) * 1961-06-22 1962-05-04 Beteiligungs & Patentverw Gmbh Procédé pour l'affinage de masses fondues de fonte, par soufflage d'oxygène en plusieurs jets
DE3031680A1 (de) * 1980-08-22 1982-03-11 Klöckner-Werke AG, 4100 Duisburg Verfahren zur gaserzeugung
DE3133575A1 (de) * 1980-08-22 1983-03-10 Klöckner-Werke AG, 4100 Duisburg Verfahren zur gaserzeugung
FI66648C (fi) * 1983-02-17 1984-11-12 Outokumpu Oy Suspensionssmaeltningsfoerfarande och anordning foer inmatningav extra gas i flamsmaeltugnens reaktionsschakt
DE3318005C2 (de) * 1983-05-18 1986-02-20 Klöckner CRA Technologie GmbH, 4100 Duisburg Verfahren zur Eisenherstellung
SE453304B (sv) * 1984-10-19 1988-01-25 Skf Steel Eng Ab Sett for framstellning av metaller och/eller generering av slagg fran oxidmalmer
DE3607774A1 (de) * 1986-03-08 1987-09-17 Kloeckner Cra Tech Verfahren zur zweistufigen schmelzreduktion von eisenerz
DE3607776A1 (de) * 1986-03-08 1987-09-17 Kloeckner Cra Tech Verfahren zur herstellung von eisen
DE3607775A1 (de) * 1986-03-08 1987-09-17 Kloeckner Cra Tech Verfahren zur schmelzreduktion von eisenerz
JP2545814B2 (ja) * 1986-12-02 1996-10-23 日本鋼管株式会社 溶融還元製錬装置
JPS6455360A (en) * 1987-08-26 1989-03-02 Sumitomo Metal Ind Smelting reduction process for chromitite
DE68915298T2 (de) * 1988-02-12 1994-09-08 Kloeckner Cra Patent Verfahren und Vorrichtung zur Nachverbrennung.
FI84841C (sv) * 1988-03-30 1992-01-27 Ahlstroem Oy Förfarande och anordning för reduktion av metalloxidhaltigt material
DE3835332A1 (de) * 1988-10-17 1990-04-19 Ralph Weber Verfahren zur herstellung von stahl aus feinerz
US4915731A (en) * 1988-12-06 1990-04-10 Cooper Belton Y Metallurgical method and apparatus
JPH02221336A (ja) * 1989-02-21 1990-09-04 Nkk Corp Ｎｉ鉱石の溶融還元法
US5039480A (en) * 1989-02-21 1991-08-13 Nkk Corporation Method for manufacturing molten metal containing Ni and Cr

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, A, 1304749, 1987. SU, A, 1811536, 1988. US, A, 4995906, 1988. *
US, A, 4936908, 1987. DE, A, 3607774, 1987. DE, A, 3607775, 1987. DE, A, 3607776, 1987. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797794C1 (ru) * 2020-02-21 2023-06-08 Нортистерн Юниверсити Способ производства чугуна методом непрерывного жидкофазного восстановления

Also Published As

Publication number Publication date
ATE139267T1 (de) 1996-06-15
JPH05505647A (ja) 1993-08-19
ZA911798B (en) 1991-12-24
EP0446860A1 (en) 1991-09-18
CN1026797C (zh) 1994-11-30
NZ237395A (en) 1994-07-26
DE69120109D1 (de) 1996-07-18
US5489325A (en) 1996-02-06
AU7484091A (en) 1991-10-10
JP3357360B2 (ja) 2002-12-16
WO1991014005A1 (en) 1991-09-19
HU215723B (hu) 1999-02-01
AU660276B2 (en) 1995-06-22
TR25485A (tr) 1993-05-01
BR9106156A (pt) 1993-03-16
IN175954B (ru) 1995-11-25
MX174486B (es) 1994-05-18
US5647888A (en) 1997-07-15
CN1055763A (zh) 1991-10-30
HU9202908D0 (en) 1992-12-28
DE69120109T2 (de) 1996-11-28
CA2078146A1 (en) 1991-09-14
ES2090157T3 (es) 1996-10-16
KR100207154B1 (ko) 1999-07-15
DK0446860T3 (da) 1996-10-07
EP0446860B1 (en) 1996-06-12
HUT62662A (en) 1993-05-28
CA2078146C (en) 2003-10-21
KR930700684A (ko) 1993-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2125097C1 (ru) Способ производства металлов и металлических сплавов из окислов металлов и/или руд и конвертер
JP3058039B2 (ja) 転炉製鉄法
US4849015A (en) Method for two-stage melt reduction of iron ore
RU2105069C1 (ru) Способ восстановительной плавки металлургического сырья
SU1500166A3 (ru) Способ восстановительной плавки железных руд
US4566904A (en) Process for the production of iron
CA2217353C (en) A method of producing metals and metal alloys
US5472478A (en) Reduction of metal oxides and vessel
CZ278679B6 (en) Process for producing steel from a charge of liquid pig iron and steel scrap in a converter
US4702462A (en) Water-cooled lance for blowing oxidizing gas onto a metal melt
KR100764042B1 (ko) 직접제련 방법 및 장치
KR20030011938A (ko) 직접제련 방법 및 장치
JPH06213577A (ja) 多媒質羽口の操作方法および多媒質羽口機構
CA2024184A1 (en) Method of in-bath smelting reduction of metals and in-bath smelting reduction furnace
JPH073314A (ja) 鉱石または予備還元が行なわれている金属物の溶融還元のための方法と装置
ES2934857T3 (es) Método para refinar metal fundido utilizando un convertidor
JPH1121610A (ja) ガス吹き用ランス及び転炉型精錬炉の操業方法
RU1786084C (ru) Способ пр мого получени металлов из окислов
JPH10176211A (ja) 金属精錬時のダスト逸散抑制方法及び装置
JPS6256945B2 (ru)
JPH01127614A (ja) 金属溶湯の加熱方法
JPH03177512A (ja) 溶融還元製錬における耐火物損耗抑制方法
JPH06102806B2 (ja) 溶融還元炉
JPS6333511A (ja) 溶融還元法
JPH01116020A (ja) 転炉への炭材吹込み方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080314

REG Reference to a code of a succession state

Ref country code: RU

Ref legal event code: MM4A

Effective date: 20080314