RU2304620C2 - Method of the direct reduction of the ferric oxides and production of the iron melt and the installation for the method realization - Google Patents
Method of the direct reduction of the ferric oxides and production of the iron melt and the installation for the method realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2304620C2 RU2304620C2 RU2005116796/02A RU2005116796A RU2304620C2 RU 2304620 C2 RU2304620 C2 RU 2304620C2 RU 2005116796/02 A RU2005116796/02 A RU 2005116796/02A RU 2005116796 A RU2005116796 A RU 2005116796A RU 2304620 C2 RU2304620 C2 RU 2304620C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reduction
- plasma
- reactor
- gas
- iron
- Prior art date
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
- C21B13/14—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
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/12—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in electric furnaces
- C21B13/125—By using plasma
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
- C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
-
- 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
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения восстановлением железа в противотоке с продуктами конверсии метана и прямого получения железоуглеродистых сплавов с помощью плазменной технологии.The invention relates to the field of metallurgy and can be used to obtain reduction of iron in countercurrent with products of methane conversion and direct production of iron-carbon alloys using plasma technology.
Известен способ получения губчатого железа в шахтной печи, при котором металлизацию окатышей проводят восстановительным газом, а частично на свежевосстановленном горячем губчатом железе при вдувании смеси природного газа и окислителей в промежуточную зону печи, расположенную между зонами восстановления и охлаждения, при этом оптимальный расход метана в промежуточную зону регулируют в зависимости от каталитических свойств шихты, а именно: при содержании CaO-MgO в шихте, равном 0,2%, расход метана устанавливают равным 200 м3/ч на 1 м3 рабочего пространства промежуточной зоны, а при увеличении содержания CaO-MgO на каждый процент в пределах 0,2-4,2% расход метана увеличивают на 135-385 м3/ч·м (Патент СССР №1751991, кл. С21В 13/02, опубл. Бюл. №21, 1995).A known method of producing sponge iron in a shaft furnace, in which the metallization of the pellets is carried out by reducing gas, and partially on a freshly recovered hot sponge iron by blowing a mixture of natural gas and oxidizing agents into the intermediate zone of the furnace located between the reduction and cooling zones, while the optimal consumption of methane in the intermediate the zone is regulated depending on the catalytic properties of the charge, namely: when the CaO-MgO content in the charge is 0.2%, the methane flow rate is set to 200 m 3 / h per 1 m 3 working the space of the intermediate zone, and with an increase in the content of CaO-MgO for each percent within 0.2-4.2%, the methane consumption is increased by 135-385 m 3 / h · m (USSR Patent No. 1751991, class С21В 13/02, publ. Bull. No. 21, 1995).
В данном способе для проведения конверсии метана в печи его необходимо подавать в определенной взаимосвязи по характеристикам смеси с окислителями, которые, в свою очередь, должны быть генерированы с заданными физическими параметрами. Эти условия требуют дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат и применения при этом реактора для реформирования природного газа.In this method, for the conversion of methane in the furnace, it must be supplied in a certain relationship according to the characteristics of the mixture with oxidizing agents, which, in turn, must be generated with the given physical parameters. These conditions require additional capital and operating costs and the use of a reactor for reforming natural gas.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) принят способ прямого получения железа, включающий предварительное восстановление железорудной шихты в твердом состоянии в печи предварительного восстановления, последующую загрузку в расплавовосстановительную печь и довосстановление в расплаве посредством подачи природного топлива и газообразного окислителя, обеспечивающего его сгорание над поверхностью расплава, отвод отходящих из расплавовосстановительной печи газов, их охлаждение и подачу в печь предварительного восстановления, при этом отходящий из расплава восстановительной печи газ перед подачей в печь предварительного восстановления для его частичного реформирования смешивают на выходе из печи с газообразным восстановителем, имеющим высокую температуру, при этом температуру газообразной смеси поддерживают в диапазоне 1200-1550°С. Далее газ из печи предварительного восстановления очищают от окислителей, смешивают с реформированным газом и подают в нижнюю часть печи предварительного восстановления. Газ из печи предварительного восстановления после очистки от окислителей делят на две части, одну из которых смешивают с реформированным газом и подают в верхнюю часть печи предварительного восстановления, а другую - с природным газом и подают в нижнюю часть печи предварительного восстановления. По другому варианту очистке от окислителей подвергают только первую часть газа, отходящего из печи предварительного восстановления, а вторую часть не очищают от окислителей, смешивают с природным и реформированным газами и подают в нижнюю часть печи (Патент СССР №1609456, кл. С21В 13/14, опубл. Бюл. №43, 1990).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) method of direct production of iron was adopted, including preliminary reduction of the iron ore charge in the solid state in the preliminary reduction furnace, subsequent loading into the melt reduction furnace and re-reduction in the melt by supplying natural fuel and a gaseous oxidizing agent to ensure its combustion above the surface of the melt, the removal of gases from the melt reduction furnace, their cooling and feeding into the furnace edvaritelnogo recovery, the effluent from the melt reducing furnace gas before feeding into the prereduction furnace for its partial reforming are mixed at the outlet of the furnace with a reducing gas having a high temperature, the temperature of the gaseous mixture is maintained in the range of 1200-1550 ° C. Next, the gas from the preliminary reduction furnace is cleaned of oxidizing agents, mixed with reformed gas and fed to the lower part of the preliminary reduction furnace. The gas from the preliminary reduction furnace after purification from oxidizing agents is divided into two parts, one of which is mixed with the reformed gas and fed into the upper part of the preliminary reduction furnace, and the other with natural gas and fed into the lower part of the preliminary reduction furnace. In another embodiment, only the first part of the gas leaving the pre-reduction furnace is purified from oxidizing agents, and the second part is not purified from oxidizing agents, mixed with natural and reformed gases, and fed to the lower part of the furnace (USSR Patent No. 1609456, CL 21/13/14 publ. Bull. No. 43, 1990).
Однако взаимодействие соединений железа и восстановительного газа по данному способу происходит недостаточно интенсивно, не всегда оптимальным образом, в результате чего не обеспечивается достаточно высокая степень восстановления, кроме того, данный способ имеет низкую эффективность плавления из-за нерационального использования природного газа, так как его подачу и сгорание осуществляют над поверхностью расплава. При сгорании газ обладает окислительным потенциалом и не может создать качественную восстановительную атмосферу, обеспечить высокоскоростное протекание химических реакций восстановления. Необходимость подачи в этом случае большого количества топлива в реактор для полного восстановления железорудной шихты ограничивает интерес к разработке и использованию такого способа.However, the interaction of iron compounds and reducing gas in this method is not intensive enough, not always optimally, as a result of which a sufficiently high degree of recovery is not provided, in addition, this method has low melting efficiency due to the irrational use of natural gas, since its supply and combustion is carried out above the surface of the melt. During combustion, the gas has an oxidizing potential and cannot create a high-quality reducing atmosphere, and ensure the high-speed course of chemical reduction reactions. The need to supply in this case a large amount of fuel into the reactor for the complete recovery of the iron ore charge limits the interest in the development and use of this method.
Известно устройство для восстановления зернистых, содержащих оксиды железа частиц с помощью восстановительного газа для получения частиц железа прямого восстановления, имеющих регулируемое содержание углерода, включенного в них, содержащее реактор для восстановления с движущимся слоем, имеющий зону восстановления, контур для восстановительного газа, предназначенный для циркуляции, по меньшей мере, большей части газа, выходящего из верхней части зоны восстановления реактора для кондиционирования и обогащения и возврата его в виде улучшенного рециркулирующего восстановительного газа в зону восстановления реактора, причем контур включает в себя зону восстановления, устройство для охлаждения и очистки газа, предназначенное для охлаждения и очистки газа, выходящего из верхней части реактора, насос для обеспечения циркуляции восстановительного газа через указанный контур и реактор, устройство для удаления диоксида углерода из рециркулирующего восстановительного газа, нагреватель газа для повышения температуры потока газа, циркулирующего через указанный контур, средство для регулирования содержания воды в рециркулирующем восстановительном газе, при этом устройство содержит средство для добавления природного газа в указанный контур для восстановительного газа и средство для смешивания рециркулирующего и природного газа и регулирования количества рециркулирующего газа перед поступлением восстановительного газа в реактор (Патент России №2190022, кл. С21В 13/02, заявка №2000111525/02 от 10.10.97, опубл. Бюл. №27, 2002, заявка РСТ IB 97/01457 от 10.10.1997, публикация WO 99/19520 от 22.04.1999).A device is known for recovering granular particles containing iron oxides using a reducing gas to produce direct reduced iron particles having an adjustable carbon content included in them, comprising a moving bed reduction reactor having a reduction zone, a reducing gas circuit for circulation at least most of the gas leaving the upper part of the recovery zone of the reactor for conditioning and enrichment and return it in the form of ul a recirculated reducing gas to the reactor reduction zone, the loop including a reduction zone, a gas cooling and purification device for cooling and purifying gas leaving the upper part of the reactor, a pump for circulating the reducing gas through said loop and reactor, a device to remove carbon dioxide from the recycle reducing gas, a gas heater to increase the temperature of the gas stream circulating through the specified circuit, cf means for regulating the water content in the recycle reducing gas, the device comprising means for adding natural gas to the specified loop for reducing gas and means for mixing the recycle and natural gas and regulating the amount of recycle gas before the reducing gas enters the reactor (Russian Patent No. 2190022, class СВВ 13/02, application No.2000111525 / 02 of 10/10/97, publ. Bull. No. 27, 2002, PCT application IB 97/01457 of 10/10/1997, publication WO 99/19520 of 04/22/1999).
Данное устройство позволяет получать железо прямого восстановления и изготавливать брикеты при температуре 100°С, насыщенные углеродом, которые требуют дальнейшего передела, например плавки в электродуговой печи, что повышает расход энергоносителей и снижает эффективность процесса.This device allows to obtain direct reduced iron and to produce briquettes at a temperature of 100 ° C, saturated with carbon, which require further processing, such as melting in an electric arc furnace, which increases energy consumption and reduces the efficiency of the process.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) принято устройство для производства железоуглеродистого сплава, содержащее реактор для предварительного восстановления железоокисного материала и соединенный с ним реактор для получения железоуглеродистого сплава, включающий узел ввода предварительно восстановленного материала, узлы выпуска железоуглеродистого сплава и шлака, средства для вдувания кислорода в расплав и отвода газообразных продуктов реакции, причем реактор для получения железоуглеродистого сплава выполнен закрытым, с возможностью ограничения впуска в него атмосферных газов и отвода газообразных продуктов реакции и снабжен дополнительными средствами вдувания кислорода в пространство над ванной расплава и дополнительным узлом, оборудованным средствами ввода легирующих веществ (Патент Росси №2060281, кл. С21В 13/14, заявка №5052777, опубл. Бюл. №14, 1996).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) adopted a device for the production of iron-carbon alloy, containing a reactor for the preliminary reduction of iron oxide material and a reactor connected to it to produce iron-carbon alloy, including the input unit of the pre-reduced material, the output units of the carbon alloy and slag, means for injecting oxygen into the melt and the removal of gaseous reaction products, and the reactor to obtain iron carbon of this alloy is made closed, with the possibility of restricting the entry of atmospheric gases into it and the removal of gaseous reaction products and is equipped with additional means of injecting oxygen into the space above the molten bath and an additional unit equipped with means for introducing alloying substances (Russian Patent No. 2060281, CL 21/13/14 Application No. 5052777, publ. Bull. No. 14, 1996).
Недостатком конструкции устройства является низкая эффективность восстановления железной руды, так как в продуктах конверсии присутствуют окислы. Кроме того, конструкция устройства не обеспечивает достаточную интенсивность тепло- и массообмена.The disadvantage of the design of the device is the low efficiency of iron ore reduction, since oxides are present in the conversion products. In addition, the design of the device does not provide sufficient heat and mass transfer.
В основу первого из группы изобретений поставлена задача усовершенствования способа, в котором на подвижный слой железорудной шихты воздействуют восстановительной плазмой, периодически отделяют из потока частично восстановленный материал для его плавления, а остальной поток подвергают горячему брикетированию, при обеспечении повышенной степени обработки реакционных газов в плазме с добавлением природного газа, и за счет этого обеспечивается снижение общих энергетических затрат, улучшается степень использования газа и степень восстановления железорудного материала.The first of the group of inventions is based on the task of improving the method in which a reducing plasma is applied to a moving layer of an iron ore charge, partially reduced material is periodically separated from the stream for melting, and the remaining stream is subjected to hot briquetting, while providing an increased degree of processing of reaction gases in plasma with the addition of natural gas, and due to this, the overall energy costs are reduced, the degree of gas use and the degree of recovery are improved. smelting of iron ore material.
В основу второго из группы изобретений поставлена задача усовершенствования установки для восстановления и выплавки металлов, в которой за счет компоновки конструкции установки, включающей вертикальный восстановительный реактор с подвижным слоем железорудной шихты, оборудованный плазмохимическим газогенератором, плазменные плавильные печи, связанные между собой закрытыми перепускными каналами, и установку для брикетирования восстановленного материала с газопроводами и дополнительными узлами расхода и давления газа, и за счет этого обеспечивается эффективная и стабильная реакция восстановления, улучшается эффективность воздействия восстановительного газа, уменьшаются затраты на процесс получения металла и брикетов.The second of the group of inventions is based on the task of improving the installation for the recovery and smelting of metals, in which, due to the layout of the installation, including a vertical recovery reactor with a movable layer of iron ore charge, equipped with a plasma-chemical gas generator, plasma melting furnaces connected by closed bypass channels, and installation for briquetting recovered material with gas pipelines and additional gas flow and pressure units, and due to this This ensures an effective and stable reduction reaction, improves the effectiveness of the reducing gas, and reduces the cost of the process of obtaining metal and briquettes.
Первая поставленная задача решается тем, что в способе прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа, включающем предварительное восстановление железорудной шихты в твердом состоянии в восстановительном реакторе, последующую загрузку в плавильную зону восстановленного материала и довосстановление в расплаве, использование отходящих из плавильной зоны газов для получения восстановительной газовой смеси, формирование в восстановительном реакторе температурных зон нагрева и восстановления, согласно изобретению, довосстановление и расплавление осуществляют в нескольких плазменных плавильных печах, одну восстановительную зону образуют в средней части восстановительного реактора отходящими из его верхней части газами, которые после сухой очистки конвертируют в плазмохимическом газогенераторе, причем из отходящего газа отбирают часть потока, обрабатывают в блоке подготовки и подают в плазмотроны плазмохимического газогенератора для конверсии природным газом и водой, получают в нем СО и Н2 заданной концентрации, а над первой зоной формируют вторую восстановительную зону, в которой в качестве восстановительного газа используют очищенный газ, отходящий из плазменных плавильных печей, в которых восстановленный материал расплавляют путем его нижней продувки, нагретым в плавильных плазмотронах восстановительным газом, образованным за счет конверсии отходящего из верхней части восстановительного реактора газа природным газом и водой, а выпуск восстановленного материала из восстановительного реактора осуществляют двумя потоками - для брикетирования и для загрузки плазменных плавильных печей, при этом поток восстановленного материала для брикетирования охлаждают подготовленным отходящим газом, а неохлажденный высокотемпературный поток восстановленного материала непосредственно направляют для последующего плавления в плазменные плавильные печи, при этом производительность восстановительного реактора подбирают исходя из планируемого объема получения готового жидкого металла, а предварительный нагрев новых порций шихты, загружаемых в восстановительный реактор, осуществляют путем сжигания части восстановительного газа в дополнительном воздушном потоке, который вдувают в шихту отдельными струями по периметру реактора в верхней части столба шихты.The first task is solved by the fact that in the method of direct reduction of iron oxides and obtaining an iron melt, including preliminary reduction of the iron ore charge in the solid state in the reduction reactor, subsequent loading of the reduced material into the melting zone and re-reduction in the melt, using gases leaving the melting zone to obtain reducing gas mixture, forming in the reducing reactor temperature zones of heating and recovery, according to the invention, re-reduction and melting are carried out in several plasma melting furnaces, one reduction zone is formed in the middle part of the reduction reactor by the exhaust gases from its upper part, which after dry cleaning are converted into a plasma-chemical gas generator, and part of the stream is taken from the exhaust gas, processed in a preparation unit and fed to plasma torches of the gas generator for plasma chemical conversion of natural gas and water, is obtained therein CO and H 2 of a predetermined concentration, and over a first zone formed in The direct reduction zone, in which the purified gas leaving the plasma melting furnaces is used as the reducing gas, in which the reduced material is melted by lower blowing it, the reducing gas heated in the melting plasmatrons, formed by the conversion of natural gas leaving the top of the reducing reactor, is natural gas and water, and the release of the reduced material from the reduction reactor is carried out in two streams - for briquetting and for loading plasma smelting furnaces, while the stream of reduced material for briquetting is cooled with prepared exhaust gas, and the uncooled high-temperature stream of reduced material is directly sent for subsequent melting in plasma melting furnaces, while the capacity of the reducing reactor is selected based on the planned volume of production of the finished liquid metal, and preliminary heating of new portions of the charge loaded into the recovery reactor, carried out by burning part of the recovery control gas in an additional air stream, which is blown into the charge with separate jets along the perimeter of the reactor in the upper part of the charge column.
Процесс прямого восстановления металлосодержащей руды протекает в реакторе непрерывного действия, вертикального типа с перемещением материала сверху вниз, в котором совмещены во времени подача материала, окислительно-восстановительные процессы, выпуск восстановленного материала, утилизация тепла и подавление вредных выбросов.The process of direct reduction of metal-containing ore takes place in a continuous reactor, vertical type, with the material moving from top to bottom, in which the supply of material, the redox processes, the release of the reduced material, heat recovery and the suppression of harmful emissions are combined in time.
Способ включает также производство расплавленного металла с использованием закрытых плазменных плавильных печей, которые поочередно загружают восстановленным материалом заданного объема, материал плавят восстановительными плазменными струями, образованными конверсией в плазмотроне природного газа водой и кислородсодержащим газом до достижения температуры расплава, превышающей температуру его плавления на 100-120°С, а готовый расплавленный металл и шлак сливают в ковш.The method also includes the production of molten metal using closed plasma melting furnaces, which are alternately charged with a predetermined volume of reduced material, the material is melted with reducing plasma jets formed by converting water and an oxygen-containing gas in a plasma torch of natural gas until the melt temperature exceeds its melting point by 100-120 ° C, and the finished molten metal and slag are poured into the ladle.
Способ предусматривает восстановление материала высокотемпературными зонами с использованием газов, отходящих из восстановительного и плавильного реакторов. Одну восстановительную зону образуют в средней части восстановительного реактора отходящими из его верхней части газами, которые после сухой очистки конвертируют в плазмохимическом газогенераторе, причем часть потока обрабатывают в блоке подготовки и подают в плазмотроны плазмохимического газогенератора для конверсии природным газом и водой и получения в нем заданной концентрации СО и Н2, а над первой зоной, параллельной ей, формируют вторую зону, в которой в качестве восстановительного газа используют очищенный газ, отходящий из плазменных плавильных печей.The method involves the recovery of material by high-temperature zones using gases from the recovery and smelting reactors. One reduction zone is formed in the middle part of the reduction reactor with gases leaving its upper part, which after dry cleaning are converted into a plasma chemical gas generator, and part of the stream is processed in the preparation unit and fed into the plasma torches of the plasma chemical gas generator for conversion with natural gas and water and obtaining a predetermined concentration in it CO and H 2, and above the first zone, parallel to it, form a second zone in which the purge gas is used as the reducing gas effluent from mp Edit smelters.
Благодаря применению новых, высокоэнтальпийных источников восстановительной плазмы в момент превращения углеводородов окислителями, практически полному использованию отходящих из плавильных печей и из восстановительного реактора газов, обеспечивается повышенная эффективность преобразования углеводородсодержащего газа в восстановительный газ, равномерная и постоянная степень металлизации, производство расплавленного металла и металлизированных брикетов при непрерывном технологическом процессе.Thanks to the use of new, high-enthalpy sources of reducing plasma at the time of the conversion of hydrocarbons by oxidizing agents, to the almost full use of gases leaving the smelting furnaces and from the reducing reactor, the increased efficiency of converting hydrocarbon-containing gas to a reducing gas, uniform and constant degree of metallization, production of molten metal and metallized briquettes during continuous process.
Степенью восстановления можно управлять, регулируя скорость перемещения шихты в восстановительном реакторе, при стабильном температурном воздействии восстановительным газом или количеством восстановительного газа, подаваемого в слой шихты через зоны восстановления - одновременно двумя параллельными потоками, при работе плазменных плавильных печей и плазмохимического газогенератора.The degree of recovery can be controlled by adjusting the speed of the charge in the reduction reactor, with a stable temperature effect from the reducing gas or the amount of reducing gas supplied to the charge layer through the reduction zones - simultaneously in two parallel streams, during the operation of plasma melting furnaces and a plasma chemical gas generator.
Способ позволяет реализовать нагрев новых порций шихты, которые загружают в восстановительный реактор, путем сжигания части восстановительного газа, находящегося внутри реактора, в дополнительном воздушном потоке, который вдувают в шихту отдельными струями по периметру реактора в верхней части столба шихты.The method allows heating new portions of the charge, which are loaded into the reduction reactor, by burning part of the reducing gas inside the reactor in an additional air stream, which is blown into the charge with separate jets along the perimeter of the reactor in the upper part of the charge column.
Вторая поставленная задача решается тем, что в установке для прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа, содержащей восстановительный реактор для восстановления железоокисного материала и соединенную с ним печь для получения железоуглеродистого сплава, выполненные с возможностью ограничения впуска в них атмосферных газов и отвода газообразных продуктов реакции, согласно изобретению, она снабжена плазмохимическим газогенератором, установкой для брикетирования и имеет несколько плазменных плавильных печей для получения железоуглеродистого сплава, в средней части восстановительного реактора расположена зона восстановления, которая включает параллельно расположенные по его наружной поверхности и разнесенные по высоте распределительные коллекторы восстановительного газа, выпускные каналы которых сообщены с соплами, установленными в реакторе, при этом вход нижнего распределительного коллектора сообщен с плазмохимическим газогенератором, входной канал которого подсоединен к трубопроводу отходящего из восстановительного реактора газа, а вход верхнего распределительного коллектора соединен трубопроводом с циклоном очистки отходящих восстановительных газов из плазменных плавильных печей, в каждой из которых симметрично относительно продольной оси реактора установлены плазмотроны косвенного действия, причем плазмотроны плазмохимического газогенератора и плазменных плавильных печей связаны на входе с источниками электропитания, блоком подготовки отходящих газов, магистралью подвода воды и трубопроводом подачи природного газа, а восстановительный реактор соединен с установкой для брикетирования и плазменными плавильными печами, закрытыми перепускными каналами через узлы разгрузки восстановленного железорудного материала, при этом в нижней части восстановительного реактора установлен блок охлаждения восстановленного материала, а в верхней части восстановительного реактора установлен коллектор, вход которого связан с источником сжатого атмосферного воздуха, служащего для прогрева поступающего железоокисного материала. Блок подготовки отходящих газов включает циклон, рукавный фильтр, теплообменник и компрессор, а плазмохимический газогенератор содержит камеру, связанную через циклон очистки и дымосос с контуром отходящих из восстановительного реактора газов, в корпусе которой установлены плазмотроны косвенного действия.The second task is solved in that in the installation for the direct reduction of iron oxides and obtaining an iron melt containing a reduction reactor for reducing iron oxide material and a furnace connected to it for producing an iron-carbon alloy, made with the possibility of limiting the inlet of atmospheric gases and removal of gaseous reaction products , according to the invention, it is equipped with a plasma-chemical gas generator, a briquette installation and has several plasma melting furnaces for I receive an iron-carbon alloy, in the middle part of the reduction reactor there is a reduction zone, which includes the distribution gas manifolds of the reducing gas parallel to its outer surface and spaced in height, the outlet channels of which are in communication with nozzles installed in the reactor, while the input of the lower distribution manifold is in communication with a plasma-chemical gas generator, the input channel of which is connected to the pipeline of the gas leaving the recovery reactor, the inlet of the upper distribution manifold is connected by a pipeline to a cyclone for purifying exhaust gas from plasma melting furnaces, each of which has indirectly mounted plasma torches symmetrically with respect to the longitudinal axis of the reactor, the plasmatrons of the plasma chemical gas generator and plasma melting furnaces being connected at the input to power sources, an exhaust gas preparation unit , a water supply line and a natural gas supply pipeline, and a reduction reactor with a briquette installation and plasma melting furnaces, closed by-pass channels through the unloading units of the reduced iron ore material, while the cooling unit of the reduced material is installed in the lower part of the recovery reactor, and a collector is installed in the upper part of the recovery reactor, the input of which is connected to a source of compressed atmospheric air, serving to warm the incoming iron oxide material. The off-gas preparation unit includes a cyclone, a bag filter, a heat exchanger, and a compressor, and the plasma-chemical gas generator comprises a chamber connected through a purification cyclone and a smoke exhauster to the circuit of the exhaust gases from the reduction reactor, in which the plasma torches of indirect action are installed.
Установка, в соответствии с настоящим изобретением, содержит восстановительный реактор непрерывного действия вертикального типа с прохождением материалов сверху вниз, выполненного с возможностью ограничения поступления в него газов из атмосферы.The installation, in accordance with the present invention, contains a continuous vertical recovery reactor with the passage of materials from top to bottom, configured to limit the entry of gases from the atmosphere into it.
Отличительными особенностями установки является выполнение восстановительного реактора, в котором в средней части расположены зоны восстановления, включающие параллельно смонтированные распределительные коллекторы восстановительного газа, один из которых связан на входе с плазмохимическим газогенератором, предназначенным для образования восстановительного газа с помощью плазмотронов из отходящих газов восстановительного реактора, а второй - через циклон очистки связан трубопроводом подачи отходящих газов с плазменных плавильных печей, в которых отходящие газы содержат только окись углерода и водород. В этой установке отходящий газ, вырабатываемый в плазменных плавильных печах, используется для последующего этапа восстановления путем стабилизации его состава в плазмотронах, увеличивая, таким образом, степень утилизации отходящего газа и уменьшая потребление природного газа.Distinctive features of the installation is the implementation of a recovery reactor, in which recovery zones are located in the middle part, including parallel mounted distribution gas collectors of reducing gas, one of which is connected at the inlet to a plasma-chemical gas generator designed to generate reducing gas using plasmatrons from the exhaust gases of the reducing reactor, and the second - through a cleaning cyclone connected by a pipeline supplying exhaust gases from a plasma smelter x furnaces in which the exhaust gases contain only carbon monoxide and hydrogen. In this installation, the off-gas generated in plasma melting furnaces is used for the subsequent recovery step by stabilizing its composition in the plasma torches, thereby increasing the degree of utilization of the off-gas and reducing the consumption of natural gas.
Конструкция узлов зоны восстановления позволяет равномерно распределить газ в слое шихты, усреднить его восстановительный потенциал, что способствует повышению скорости восстановления окислов железа.The design of the nodes of the reduction zone allows you to evenly distribute the gas in the charge layer, to average its reduction potential, which contributes to an increase in the rate of reduction of iron oxides.
Источниками нагрева и получения восстановительного газа в плазменных плавильных печах и восстановительном реакторе являются плазмотроны косвенного действия.Sources of heating and production of reducing gas in plasma melting furnaces and a reducing reactor are indirect plasmatrons.
В верхней части восстановительного реактора установлена система предварительного нагрева новых порций шихты, выполненная в виде коллектора, вход которого связан с источником сжатого атмосферного воздуха, а выпускные отверстия коллектора разнесены по периметру реактора.In the upper part of the reduction reactor, a pre-heating system for new batches of the charge, made in the form of a collector, the inlet of which is connected to a source of compressed atmospheric air, and the outlet openings of the collector are spaced around the perimeter of the reactor, is installed.
Закрытые перепускные каналы для перетока восстановленного материала непосредственно с зоны восстановления реактора обеспечивают подачу восстановленного материала в плавильную печь при температуре 900-1000°С. Благодаря этому снижается время работы плазмотронов, уменьшается расход электроэнергии.Closed bypass channels for overflowing the recovered material directly from the reactor reduction zone provide the recovered material to the melting furnace at a temperature of 900-1000 ° C. Due to this, the time of operation of the plasma torches is reduced, the energy consumption is reduced.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема установки для прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа.The invention is illustrated by the drawing, which shows a diagram of a plant for the direct reduction of iron oxides and the production of molten iron.
Заявленный способ реализуют следующим образом.The claimed method is implemented as follows.
Шихтовый материал, содержащий оксиды железа, загружают в восстановительный реактор, в котором опускающийся слой железорудной шихты контактирует в противотоке с поднимающимся потоком горячего восстановительного газа для превращения шихты в металлическое железо. Материал восстанавливают путем воздействия на него восстановительным газом, который вводят в реактор распределенно вокруг столба шихты двумя поперечными высокотемпературными зонами, расположенными в средней части реактора. Нижнюю, основную, восстановительную зону формируют отходящими из восстановительного реактора газами, которые после сухой очистки нагнетают в плазмохимический газогенератор, при этом отбирают из этого потока часть газов, дополнительно очищают, охлаждают до 30°С, нормализуют давление газа до 4-6 атм и подают в плазмотроны плазмохимического газогенератора с одновременной подачей в эти плазмотроны природного газа и воды, а полученную в плазмотронах плазму смешивают с очищенным отходящим газом в плазмохимическом реакторе и полученный восстановительный газ направляют в слой шихты в интервале температур 900-1150°С.The charge material containing iron oxides is loaded into a reduction reactor, in which the lowering layer of the iron ore charge is in countercurrent contact with the rising flow of hot reducing gas to convert the charge into metallic iron. The material is reduced by exposing it to reducing gas, which is introduced into the reactor distributed around the charge column by two transverse high-temperature zones located in the middle of the reactor. The lower, main, reduction zone is formed by the gases leaving the recovery reactor, which, after dry cleaning, are pumped into the plasma-chemical gas generator, while some of the gases are taken from this stream, further purified, cooled to 30 ° C, the gas pressure is normalized to 4-6 atm and fed into plasmatrons of a plasma chemical gas generator with simultaneous supply of natural gas and water to these plasmatrons, and the plasma obtained in plasmatrons is mixed with purified exhaust gas in a plasma chemical reactor and the resulting recovery of glancing gas is directed into the batch layer in the temperature range 900-1150 ° C.
После первого запуска восстановительного реактора шихту, расположенную ниже зоны восстановления, выпускают и перегружают снова в реактор и, в дальнейшем, поддерживают заданный уровень столба шихты цикличной загрузкой материала при постоянной скорости его истечения.After the first start-up of the reduction reactor, the charge located below the reduction zone is discharged and reloaded into the reactor and, subsequently, the desired level of the charge column is maintained by cyclic loading of material at a constant flow rate.
Загрузку металлизированного материала в плазменные плавильные печи осуществляют поочередно через узел разгрузки и перепускные каналы из зоны восстановления восстановительного реактора и во время работы плавильных печей формируют вторую высокотемпературную зону в восстановительном реакторе за счет отходящих из плавильных печей очищенных от пыли газов. Материал в каждой плазменной плавильной печи продувают восстановительным газом, образованным за счет конверсии природного газа водой и кислородсодержащим газом в плавильных плазмотронах. Загруженный в печь материал расплавляют и окончательно восстанавливают в плавильной зоне до достижения температуры расплава, превышающей температуру его плавления на 100-120°С.The metallized material is loaded into the plasma melting furnaces alternately through the unloading unit and bypass channels from the recovery zone of the reduction reactor and, during operation of the melting furnaces, a second high-temperature zone is formed in the reduction reactor due to dust free gases from the melting furnaces. The material in each plasma melting furnace is purged with a reducing gas formed by the conversion of natural gas with water and an oxygen-containing gas in the melting plasmatrons. The material loaded into the furnace is melted and finally reduced in the melting zone until the temperature of the melt reaches its melting point by 100-120 ° C.
При большой высоте восстановительного реактора возникает необходимость в предварительном нагреве шихтового материала. Нагрев осуществляют путем сжигания части восстановительного газа в дополнительном воздушном потоке, который вдувают в шихту отдельными струями по периметру реактора в верхней части столба шихты.At a high height of the reduction reactor, there is a need for preheating of the charge material. Heating is carried out by burning part of the reducing gas in an additional air stream, which is blown into the charge with separate jets along the perimeter of the reactor in the upper part of the charge column.
Восстановленный материал охлаждают в нижней части восстановительного реактора до температуры ~500°С. Непрерывно истекающий из реактора восстановленный материал направляют на загрузку в плавильную печь, а также на изготовление брикетов.The recovered material is cooled in the lower part of the reduction reactor to a temperature of ~ 500 ° C. Reduced material continuously flowing out of the reactor is sent for loading into the smelting furnace, as well as for the production of briquettes.
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Испытательная установка состоит из восстановительного и плавильного реакторов.The test facility consists of a reduction and smelting reactor.
Экспериментальный восстановительный реактор с внутренним диаметром 0,45 м и высотой 5 м загружают сырьем, состоящим из железорудного концентрата, обогащенного флотационным способом, и связующих добавок. Исходное сырье содержит Fe2O3 - 63,1%, FeO - 26,9%. Общее содержание железа в шихте составило 65,07%. Материал перед загрузкой в восстановительный реактор проходит стадию грохочения для отсева фракции 0-10 мм. В реактор загружают материал фракции 10-25 мм. Масса шихты, находящаяся в восстановительном реакторе, составляет 1400 кг, причем примерно 1000 кг шихты находится в высокотемпературных зонах предварительного нагрева и восстановления. Предварительный нагрев шихты осуществляют путем подачи природного газа и воздуха в среднюю часть реактора. Температуру нагрева контролируют термопарами и при достижении температуры шихты 1000-1100°С включают плазмотроны плазмохимического газогенератора, в которые подают природный газ и воздух в количестве GПГ - 12 г/с, GВОЗД - 27 г/с. Полученный в плазмохимическом газогенераторе восстановительный газ содержит Н2 - 55,5%; СО - 17,6%; СО2 - 0,3%; CH4 - 2,5% и N2 - 24%. Доводят температуру шихты до 900-1150°С. Открывают в наклонной течке шибер и выпускают часть шихты, которая находится ниже зоны восстановления. Цикличной загрузкой доводят высоту шихты до отметки 4,8 м, при этом степень металлизации материала (не ниже 90-92%) регулируют скоростью перемещения шихты и количеством дополнительного газа, поступающего после очистки. Скорость перемещения шихты составила 1,2÷1,4 м/час, при этом производительность установки составила 0,75-0,8 т/час при получении металлизированных брикетов следующего химического состава: FeMET - 80-82%; FeO=2,5-3,2%. Содержание общего железа FeОБЩ=82-84% при степени металлизации 92,6-94,2%.An experimental reduction reactor with an inner diameter of 0.45 m and a height of 5 m is loaded with raw materials consisting of an iron ore concentrate enriched in a flotation process and binders. The feedstock contains Fe 2 O 3 - 63,1%, FeO - 26,9% . The total iron content in the charge was 65.07%. Before loading into the reduction reactor, the material undergoes a screening stage to screen the 0-10 mm fraction. The material of the fraction of 10-25 mm is loaded into the reactor. The mass of the charge in the reduction reactor is 1400 kg, and about 1000 kg of the charge is in the high-temperature zones of preheating and recovery. The mixture is preheated by supplying natural gas and air to the middle part of the reactor. The heating temperature is controlled by thermocouples and when the mixture reaches a temperature of 1000-1100 ° C, they include the plasmatrons of the plasma chemical gas generator, which supply natural gas and air in the amount of G PG - 12 g / s, G Air - 27 g / s. The reducing gas obtained in the plasma-chemical gas generator contains H 2 - 55.5%; СО - 17.6%; СО 2 - 0.3%; CH 4 is 2.5% and N 2 is 24%. Bring the temperature of the mixture to 900-1150 ° C. Open the gate in an oblique chute and release part of the charge, which is located below the recovery zone. The charge height is brought up to a mark of 4.8 m by cyclic loading, while the degree of metallization of the material (not lower than 90-92%) is controlled by the speed of movement of the charge and the amount of additional gas entering after cleaning. The speed of movement of the charge was 1.2 ÷ 1.4 m / h, while the productivity of the installation was 0.75-0.8 t / h upon receipt of metallized briquettes of the following chemical composition: Fe MET - 80-82%; FeO = 2.5-3.2%. The total iron content Fe GEN = 82-84% with a metallization degree of 92.6-94.2%.
При установившемся режиме прогрева и восстановления часть материала из восстановительного реактора загружают в плазменную плавильную печь. Масса загрузки составляет 250-300 кг. Загруженный в печь материал расплавляют, предварительно добавив в него 25÷30 кг известняка для ошлакования пустой породы. После прогрева расплава до температуры 1680-1750°С его выпускают. Полученный расплав железа имел следующий химический состав, %: Fe=99,8; C=0,037; S=0,038; Р=0,005; Ni=0,011; Cr=0,001.Under the steady-state heating and reduction regime, part of the material from the reduction reactor is loaded into a plasma melting furnace. The mass of loading makes 250-300 kg. The material loaded into the furnace is melted, having previously added 25–30 kg of limestone to slag the gangue. After heating the melt to a temperature of 1680-1750 ° C, it is released. The obtained iron melt had the following chemical composition,%: Fe = 99.8; C = 0.037; S = 0.038; P = 0.005; Ni = 0.011; Cr = 0.001.
Установка для прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа включает восстановительный реактор 1 и плазменные плавильные печи 2. В верхней части восстановительного реактора смонтировано загрузочное устройство 3, а в средней части расположена зона восстановления, которая включает параллельно расположенные по его наружной поверхности и разнесенные по высоте распределительные коллекторы 4 и 5 восстановительного газа, выпускные каналы которых сообщены с соплами 6, установленными в реакторе. Вход верхнего распределительного коллектора 4 соединен с трубопроводом подачи отходящих газов из плазменных плавильных печей 2 через циклон очистки газов 7. Вход нижнего коллектора 5 сообщен с плазмохимическим газогенератором 8, включающим камеру, связанную с одной стороны с контуром 9 отходящих из восстановительного реактора 1 газов, циклон 10 очистки газов и дымосос 11, а с другой - с выходным каналом 12 подачи восстановительного газа в реактор. В корпусе камеры плазмохимического газогенератора 8 установлены плазмотроны 13 косвенного действия, связанные с блоком 14 подготовки отходящих газов, трубопроводом подачи природного газа, магистралью подвода воды и с источником питания (на чертеже не показано). Выше зоны восстановления реактора 1 смонтирована система предварительного нагрева загружаемой шихты, которая включает коллектор 15 с соплами 6 и источник сжатого воздуха 16. В плазменной плавильной печи 2, в плавильной зоне 17, симметрично ее продольной оси, установлены плазмотроны 18 косвенного действия. Плазмотроны 18 связаны на входе с блоком 14 подготовки отходящих газов, источником питания, магистралью подвода воды и трубопроводом подачи природного газа (на чертеже не показано), при этом блок 14 подготовки отходящих газов включает рукавный фильтр 19, теплообменник 20 и компрессор 21. Узел 22 разгрузки восстановленного железорудного материала расположен ниже коллектора 5 зоны восстановления и связан закрытыми перепускными каналами 23 с плавильной печью 2. В нижней части восстановительного реактора 1 установлен блок 24 охлаждения восстановленного материала, связанный с контуром 9 отходящих газов, а также узел 25 разгрузки восстановленного материала, к которому примыкают закрытые перепускные каналы 26, связанные с установкой 27 брикетирования. Плавильные печи 2 и восстановительный реактор 1 по высоте корпуса снабжены термопарами. В плазменных плавильных печах 2 в нижней части имеются летки 28 для слива металла и шлака.The installation for the direct reduction of iron oxides and the production of molten iron includes a reduction reactor 1 and plasma melting furnaces 2. A charging device 3 is mounted in the upper part of the reduction reactor, and in the middle part there is a reduction zone, which includes parallel to each other on its outer surface and spaced in height distribution manifolds 4 and 5 of reducing gas, the outlet channels of which are in communication with nozzles 6 installed in the reactor. The inlet of the upper distribution manifold 4 is connected to the pipeline for supplying exhaust gases from the plasma melting furnaces 2 through a gas purification cyclone 7. The inlet of the lower manifold 5 is in communication with a plasma-chemical gas generator 8, including a chamber connected on one side to the circuit 9 of the exhaust gases from the reduction reactor 1, a cyclone 10 gas purification and smoke exhaust 11, and on the other - with the output channel 12 for the supply of reducing gas to the reactor. Indirect-action plasma torches 13 are installed in the chamber body of the plasma-chemical gas generator 8, connected with the off-gas preparation unit 14, a natural gas supply pipeline, a water supply line and a power source (not shown in the drawing). Above the recovery zone of reactor 1, a charge pre-heating system is mounted, which includes a collector 15 with nozzles 6 and a source of compressed air 16. Indirect plasma torches 18 are installed in the plasma melting furnace 2, in the melting zone 17, symmetrically to its longitudinal axis. The plasma torches 18 are connected at the inlet to the exhaust gas preparation unit 14, a power source, a water supply line and a natural gas supply pipe (not shown in the drawing), while the exhaust gas preparation unit 14 includes a bag filter 19, a heat exchanger 20, and a compressor 21. Node 22 the discharge of reduced iron ore material is located below the collector 5 of the recovery zone and is connected by closed bypass channels 23 to the melting furnace 2. In the lower part of the reduction reactor 1, a restored cooling unit 24 is installed material, associated with the circuit 9 of the exhaust gases, as well as the site 25 of the discharge of the recovered material, which are adjacent to the closed bypass channels 26 associated with the installation of briquetting 27. The melting furnaces 2 and the reduction reactor 1 are equipped with thermocouples along the height of the vessel. In plasma melting furnaces 2 in the lower part there are notches 28 for the discharge of metal and slag.
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
После разогрева восстановительного реактора 1 до температуры в интервале 900-1000°С через загрузочное устройство 3 загружают в реактор шихту, содержащую оксиды железа. Доводят высоту столба шихты до заданного уровня, включают плазмохимический газогенератор 8, для чего на плазмотроны 13 подают напряжение, природный газ, воду и сжатый воздух. В результате конверсии в плазмохимическом газогенераторе образуется восстановительный газ, который транспортируется через выходной канал 12, распределительный коллектор 5 и сопла 6 струями в слой шихты. Термопарами контролируют температуру шихты и при достижении температуры 900-1000°С, корректируют количество подаваемого природного газа и воды через плазмотроны 13 плазмохимического газогенератора 8 до заданной величины объемного соотношения окислителя к восстановителю α=0,4...0,5. Доводят температуру шихты до 1150°С.After heating the reduction reactor 1 to a temperature in the range of 900-1000 ° C, a charge containing iron oxides is loaded into the reactor through the charging device 3. The height of the charge column is brought to a predetermined level, a plasma-chemical gas generator 8 is turned on, for which voltage, natural gas, water and compressed air are supplied to the plasma torches 13. As a result of the conversion, a reducing gas is formed in the plasma-chemical gas generator, which is transported through the outlet channel 12, the distribution manifold 5 and the nozzle 6 by jets into the charge layer. Thermocouples control the temperature of the charge and when the temperature reaches 900-1000 ° C, adjust the amount of natural gas and water supplied through the plasma torches 13 of the plasma chemical gas generator 8 to a predetermined value of the volume ratio of oxidizing agent to reducing agent α = 0.4 ... 0.5. Bring the temperature of the mixture to 1150 ° C.
Из отходящих из верхней части восстановительного реактора газов образуют замкнутый контур 9, в котором последовательно установлены циклон 10 очистки газов и дымосос 11, пневматически связанные с камерой плазмохимического газогенератора 8, при этом отделяют часть газов из контура 9 и направляют в блок 14 подготовки отходящих газов, в котором газ дополнительно очищают в рукавном фильтре 19, охлаждают газ до 30°С в теплообменнике 20, поднимают давление газа до 4-6 атм в компрессоре 21 для обеспечения работы плазмотронов. Выбор габаритов восстановительного реактора и его газоподводящих трубопроводов осуществляют с учетом получения заданного количества металлизированного материала и последующего его использования для получения расплава в нескольких плазменных плавильных печах, а также для изготовления металлизированных брикетов. В верхней части реактора 1, в зону поступления загружаемых порций исходного материала, через коллектор 15 вдувают сжатый воздух, при этом происходит реакция горения восходящего восстановительного газового потока и вдуваемого воздушного потока, чем обеспечивается нагрев новых порций загружаемого в реактор исходного материала.A closed loop 9 is formed from the exhaust gases from the upper part of the reduction reactor, in which a gas purification cyclone 10 and a smoke exhauster 11 are installed, pneumatically connected to the chamber of the plasma-chemical gas generator 8, while some of the gases are separated from the loop 9 and sent to the exhaust gas preparation unit 14, in which the gas is further purified in a bag filter 19, the gas is cooled to 30 ° C in the heat exchanger 20, the gas pressure is raised to 4-6 atm in the compressor 21 to ensure the operation of the plasma torches. The selection of the dimensions of the reduction reactor and its gas supply pipelines is carried out taking into account the receipt of a given amount of metallized material and its subsequent use to obtain a melt in several plasma melting furnaces, as well as for the manufacture of metallized briquettes. In the upper part of the reactor 1, compressed air is blown through the manifold 15 into the zone of arrival of the loaded portions of the starting material, while the combustion reaction of the upward reducing gas stream and the blown air stream is carried out, which ensures the heating of new portions of the starting material loaded into the reactor.
Загрузку плавильных печей 2 восстановленным металлизированным материалом осуществляют поочередно через узел 22, перепускные каналы 23, исходя из циклов работы каждой печи. После загрузки печи включают плазмотроны 18, установленные в плавильной зоне 17 и продувают восстановленный материал восстановительным газом. Под действием восстановительных плазменных струй материал в плавильной зоне интенсивно расплавляется, и далее плазменные струи продувают слой расплава. Образовавшийся в плавильной печи жидкий шлак и металл выводят через летку 28. В результате работы плазмотронов при плавлении восстановленного материала отходящий из плавильных плазменных печей восстановительный газ направляют через циклон 7 очистки газов в верхнюю зону 4 восстановления в реакторе 1.The loading of the melting furnaces 2 with the reduced metallized material is carried out alternately through the assembly 22, the bypass channels 23, based on the operation cycles of each furnace. After loading the furnace include plasmatrons 18 installed in the melting zone 17 and purge the reduced material with reducing gas. Under the action of reducing plasma jets, the material in the melting zone is intensively melted, and then the plasma jets purge the melt layer. The liquid slag and metal formed in the smelting furnace are discharged through a notch 28. As a result of the operation of the plasmatrons during melting of the reduced material, the reducing gas leaving the smelting plasma furnaces is sent through a gas purification cyclone 7 to the upper reduction zone 4 in reactor 1.
В нижней части восстановительного реактора слой восстановленного материала продувают восстановительными газами, которые перепускают из блока 24 охлаждения и доводят температуру материала до 500°С, выпускают материал через узел 25 разгрузки и перепускают каналами 26 в установку 27 брикетирования.In the lower part of the reduction reactor, the layer of reduced material is purged with reducing gases, which are passed from the cooling unit 24 and brought to a temperature of the material up to 500 ° C, the material is discharged through the unloading unit 25, and passed by channels 26 to the briquetting unit 27.
При постоянном перемещении шихты сверху вниз внутри реактора уровень столба шихты поддерживают цикличной ее загрузкой.With the constant movement of the charge from top to bottom inside the reactor, the level of the charge column is maintained by its cyclic loading.
Реализация изобретения позволит приблизить время реакции восстановления к времени химической реакции, достигнуть более высокой степени восстановления железа из оксидов, обеспечить высокоскоростное протекание химических реакций восстановления при сочетании высоких температур, осуществить равномерную и постоянную степень металлизации, непрерывность технологического процесса за счет совмещения во времени всех его операций от подачи в реактор шихты и восстановителя, до выпуска металла и брикетов, улучшить утилизацию отходящего газа, повысить экономичность выплавки металла. Дополнительным результатом является также экологический аспект решения задачи.The implementation of the invention will bring the recovery reaction time closer to the time of the chemical reaction, achieve a higher degree of reduction of iron from oxides, provide high-speed chemical reduction reactions at a combination of high temperatures, achieve a uniform and constant degree of metallization, and the continuity of the process by combining all its operations in time from supplying a charge and a reducing agent to the reactor, to the release of metal and briquettes, to improve the utilization of exhaust gas, increase the efficiency of metal smelting. An additional result is also the environmental aspect of solving the problem.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200500401A UA79476C2 (en) | 2005-01-17 | 2005-01-17 | Method for direct reduction of ferric oxides with obtaining iron melt and unit for realizing the same |
| UAA200500401 | 2005-01-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005116796A RU2005116796A (en) | 2006-12-10 |
| RU2304620C2 true RU2304620C2 (en) | 2007-08-20 |
Family
ID=36677935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005116796/02A RU2304620C2 (en) | 2005-01-17 | 2005-06-01 | Method of the direct reduction of the ferric oxides and production of the iron melt and the installation for the method realization |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2304620C2 (en) |
| UA (1) | UA79476C2 (en) |
| WO (1) | WO2006075977A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490333C2 (en) * | 2008-06-06 | 2013-08-20 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Method and device for obtaining cast iron or liquid steel half-finished products |
| RU2530180C2 (en) * | 2010-01-15 | 2014-10-10 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Method and device for reduction of iron-bearing charge material for production of cast iron or liquid steel semis |
| WO2021221529A1 (en) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Vigdorchikov Oleg Valentinovich | Method for directly reducing iron ore concentrate and producing a melt of soft magnetic iron (armco) and apparatus for the implementation thereof |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT507823B1 (en) * | 2009-01-30 | 2011-01-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING RAW IRONS OR LIQUID STEEL PREPARED PRODUCTS |
| AT507955B1 (en) | 2009-02-20 | 2011-02-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SUBSTITUTE GAS |
| EA201600321A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-10-31 | Сулейман Мустафьевич ТЛЕУГАБУЛОВ | METHOD OF RESTORING MELTING STEEL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
| CN115216574B (en) * | 2022-01-25 | 2023-10-03 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | Direct reduction process and direct reduction device for iron-containing composite pellets |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE8004313L (en) * | 1980-06-10 | 1981-12-11 | Skf Steel Eng Ab | SET OF MATERIAL METAL OXIDE-CONTAINING MATERIALS RECOVERED SOLAR METALS |
| SE446743B (en) * | 1980-09-29 | 1986-10-06 | Skf Steel Eng Ab | Method and device for production of sponge iron in a shaft furnace with the help of a plasma generator |
| GB2092617B (en) * | 1981-02-11 | 1984-11-07 | Skf Steel Eng Ab | Manufacturing sponge iron |
| US5139568A (en) * | 1991-10-03 | 1992-08-18 | Cargill, Incorporated | Continuous production of iron-carbon alloy using iron carbide |
-
2005
- 2005-01-17 UA UAA200500401A patent/UA79476C2/en unknown
- 2005-06-01 RU RU2005116796/02A patent/RU2304620C2/en not_active IP Right Cessation
- 2005-07-21 WO PCT/UA2005/000031 patent/WO2006075977A1/en active Application Filing
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490333C2 (en) * | 2008-06-06 | 2013-08-20 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Method and device for obtaining cast iron or liquid steel half-finished products |
| RU2530180C2 (en) * | 2010-01-15 | 2014-10-10 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Method and device for reduction of iron-bearing charge material for production of cast iron or liquid steel semis |
| US8945273B2 (en) | 2010-01-15 | 2015-02-03 | Siemens Vai Metals Technologies Gmbh | Process and apparatus for reducing charge materials containing iron ore or for producing pig iron or liquid primary steel products |
| WO2021221529A1 (en) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Vigdorchikov Oleg Valentinovich | Method for directly reducing iron ore concentrate and producing a melt of soft magnetic iron (armco) and apparatus for the implementation thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005116796A (en) | 2006-12-10 |
| WO2006075977A1 (en) | 2006-07-20 |
| UA79476C2 (en) | 2007-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2009302946B2 (en) | Process for production of direct reduced iron | |
| CN103261446B (en) | Method and apparatus for producing direct reduced iron utilizing a source of reducing gas comprising hydrogen and carbon monoxide | |
| RU2304620C2 (en) | Method of the direct reduction of the ferric oxides and production of the iron melt and the installation for the method realization | |
| US9273368B2 (en) | Process for direct reduction of iron oxide | |
| RU2650371C2 (en) | Direct reduction process with improved product quality and process gas efficiency | |
| CA2014308C (en) | Method and apparatus for the direct reduction of iron | |
| KR20010041141A (en) | Method and apparatus for producing direct reduced iron with improved reducing gas utilization | |
| US4380469A (en) | Process and apparatus for continuously reducing and melting metal oxides and/or pre-reduced metallic materials | |
| US9499872B2 (en) | Iron reduction process and equipment | |
| CA1240520A (en) | Apparatus and process for reduction of metal oxides | |
| US5069716A (en) | Process for the production of liquid steel from iron containing metal oxides | |
| JP3342670B2 (en) | Manufacturing method of iron carbide | |
| JP4967191B2 (en) | Method and apparatus for controlling carburization of DRI | |
| WO2004055832A1 (en) | Method and apparatus for controling temperature uniformity of the burden in a direct reduction shaft furnace | |
| RU2319749C2 (en) | Method of the direct production of iron, in particular steels, and installation for its implementation | |
| RU2285047C1 (en) | Method of production of iron by direct reduction and device for realization of this method | |
| RU2217505C1 (en) | Method of processing nickel-bearing iron ore raw material | |
| KR20240041974A (en) | How to make iron melt | |
| RU2166555C1 (en) | Method of processing cinder of roasting of nickel concentrate from flotation separation of copper-nickel converter matte | |
| EP1604373B1 (en) | Method and apparatus for controling temperature uniformity of the burden in a direct reduction shaft furnace | |
| CN117413075A (en) | Method for directly reducing iron ore | |
| CN115298332A (en) | Method and system for increasing carbon content of direct reduced iron in a reduction furnace | |
| MXPA00003505A (en) | Method and apparatus for controlling dri carburization | |
| MXPA01005883A (en) | Method and apparatus for the direct reduction of iron oxides | |
| WO1996041895A1 (en) | Method for producing molten iron |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100602 |