RU2463356C2 - Device to produce molten metal and synthesis gas and method to produce molten metal and synthesis gas in this device - Google Patents
Device to produce molten metal and synthesis gas and method to produce molten metal and synthesis gas in this device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463356C2 RU2463356C2 RU2010136354/02A RU2010136354A RU2463356C2 RU 2463356 C2 RU2463356 C2 RU 2463356C2 RU 2010136354/02 A RU2010136354/02 A RU 2010136354/02A RU 2010136354 A RU2010136354 A RU 2010136354A RU 2463356 C2 RU2463356 C2 RU 2463356C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- synthesis gas
- lower chamber
- coal
- upper chamber
- 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
- C21B13/004—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in a continuous way by reduction from ores
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/06—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in multi-storied furnaces
-
- 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
- F27B1/02—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces with two or more shafts or chambers, e.g. multi-storey
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C2100/00—Exhaust gas
- C21C2100/06—Energy from waste gas used in other processes
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 Of Iron (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к получению расплавленных железосодержащих материалов из руд, гранулированных концентратов, «хвостов» от обогащения руд и других подобных материалов с использованием синтеза-газа.The invention relates to the production of molten iron-containing materials from ores, granular concentrates, “tailings” from ore dressing and other similar materials using synthesis gas.
Синтез-газ - это смесь газов, содержащая газы с восстановительными свойствами (СО+Н2) и газы с окислительными свойствами (CO2+Н2О). Качество синтез-газа определяется отношением (СО+Н2)/(CO2+Н2О) и может колебаться от 1 до 16 и больше.Synthesis gas is a mixture of gases containing gases with reducing properties (CO + H 2 ) and gases with oxidizing properties (CO 2 + H 2 O). The quality of the synthesis gas is determined by the ratio (CO + H 2 ) / (CO 2 + H 2 O) and can range from 1 to 16 or more.
Известен способ получения расплавленных железосодержащих материалов из тонкоразмолотых руд (патент SU 1674694). Способ по этому патенту включает стадию смешивания тонкоизмельченной окиси железа или железной руды с мелко тонкоизмельченным углем и связкой для получения смеси, компактирование полученной смеси окатыванием, подачу окатышей в печь с вращающимся подом для предварительного восстановления железа, подачу предварительно восстановленных окатышей в плавильную печь с восстановительной атмосферой, подачу размолотого углеродсодержащего топлива и кислорода в плавильную печь с восстановительной атмосферой через нижнюю часть печи для реакции с расплавом, восстановление окислов железа до элементарного железа и выделение газов, имеющих в своем составе СО и Н2, подачу этих газов в печь с вращающимся подом в качестве технологического газа для предварительного восстановления в ней окатышей и последующую выгрузку жидкого металла из плавильной печи с восстановительной атмосферой. Предварительно восстановленные окатыши загружают из печи с вращающимся подом в плавильную печь с восстановительной атмосферой при температуре по крайней мере 1000°С для получения продукции - расплава чугуна.A known method of producing molten iron-containing materials from finely ground ores (patent SU 1674694). The method of this patent includes the step of mixing finely divided iron oxide or iron ore with finely divided coal and a binder to form a mixture, compacting the resulting mixture by rolling, feeding pellets into a rotary hearth furnace for preliminary reduction of iron, feeding previously reduced pellets to a reducing atmosphere melting furnace , supplying ground carbon-containing fuel and oxygen to a reducing atmosphere melting furnace through the bottom of the reaction furnace and with a melt, reduction of iron oxides to elemental iron and evolution of gases having CO and H 2 in their composition, supplying these gases to a rotary hearth furnace as a process gas for preliminary reduction of pellets therein and subsequent unloading of liquid metal from the melting furnace with restorative atmosphere. Pre-reduced pellets are loaded from a rotary hearth furnace into a smelting furnace with a reducing atmosphere at a temperature of at least 1000 ° C to produce cast iron melt products.
Этот способ довольно сложный, требует построения нескольких металлургических агрегатов с разными технологическими процессами и соединительного оборудования, которое приводит к значительным потерям тепла и снижает эффективность способа.This method is quite complex, it requires the construction of several metallurgical units with different technological processes and connecting equipment, which leads to significant heat loss and reduces the efficiency of the method.
Известен способ получения расплавленного металла в устройстве, содержащем верхнюю и нижнюю камеры и средства, которые их разделяют (патент SU 938747). Способ включает подачу в верхнюю камеру устройства окатышей или брикетов, содержащих окислы металлов, и вместе с ними угля и извести, подачу в нижнюю камеру в потоке газа-носителя размолотого угля, подачу в нижнюю камеру кислорода, разжигание угля и разогрев камеры для газификации угля с образованием синтез-газа, подачу в нижнюю камеру воды, направление синтез-газа в верхнюю камеру для восстановления металлов из окислов металлов, расплавление окатышей или брикетов, сбор образовавшихся расплавленного металла и шлака в нижней части нижней камеры, выгрузку их по мере накопления и отвод синтез-газа из верхней части верхней камеры.A known method of producing molten metal in a device containing the upper and lower chambers and means that separate them (patent SU 938747). The method includes feeding pellets or briquettes containing metal oxides into the upper chamber of the device, and together with them coal and lime, feeding ground coal into the lower carrier gas stream, supplying oxygen to the lower chamber, kindling coal and heating the chamber for coal gasification with the formation of synthesis gas, the supply of water to the lower chamber, the direction of the synthesis gas to the upper chamber to recover metals from metal oxides, the melting of pellets or briquettes, the collection of molten metal and slag formed in the lower part of the lower amers, unloading them as accumulation and withdrawing a synthesis gas from the top of the upper chamber.
Способ предусматривает введение в нижнюю камеру воды для охлаждения образующегося в этой камере синтез-газа до 1200°С. Способ предусматривает также подачу синтез-газа из нижней камеры в верхнюю через специальный трубопровод, находящийся вне границ устройства, и охлаждение синтез-газа до 815°С.The method involves introducing water into the lower chamber to cool the synthesis gas generated in this chamber to 1200 ° C. The method also provides for the supply of synthesis gas from the lower chamber to the upper through a special pipe located outside the boundaries of the device, and the cooling of the synthesis gas to 815 ° C.
Для осуществления этого способа служит устройство, включающее верхнюю и нижнюю камеры, средства, разделяющие верхнюю и нижнюю камеры, средства для подачи в верхнюю камеру окатышей или брикетов, содержащих окислы металлов, а также угля и извести, средства для подачи в нижнюю камеру в потоке газа-носителя размолотого угля, средства для подачи в нижнюю камеру кислорода, средства для сбора и выгрузки из нижней части нижней камеры расплавленного металла и шлаков и средства для отвода с верхней части верхней камеры синтез-газа.To implement this method, a device comprising the upper and lower chambers, means separating the upper and lower chambers, means for supplying pellets or briquettes containing metal oxides, as well as coal and lime to the upper chamber, means for supplying the lower chamber in a gas stream - a carrier of ground coal, means for supplying oxygen to the lower chamber, means for collecting and unloading molten metal and slags from the lower part of the lower chamber, and means for withdrawing synthesis gas from the upper part of the upper chamber.
В одном варианте средства, которые разделяют верхнюю и нижнюю камеры, выполнены в виде уплотнительной камеры и камеры с ленточным транспортером, в другом варианте эти средства выполнены в виде разгрузочного фидера. Нижняя камера содержит форсунки для впрыскивания воды. Нижняя и верхняя камеры соединены трубопроводом для подачи из нижней камеры в верхнюю синтеза-газа.In one embodiment, the means that separate the upper and lower chambers are made in the form of a sealing chamber and a chamber with a conveyor belt, in another embodiment, these means are made in the form of a discharge feeder. The lower chamber contains nozzles for injecting water. The lower and upper chambers are connected by a pipeline for supplying from the lower chamber to the upper synthesis gas.
Основной задачей описанных способов и устройств является получение расплавленного металла. Синтез-газ, который отслужил как восстановитель для получения расплавленного металла и отбирается из верхней камеры, также используется, но он имеет низкое качество: в таблице 1 патента SU 938747 указано качество синтез-газа, равное 1,4.The main objective of the described methods and devices is to obtain molten metal. Synthesis gas, which has served as a reducing agent to produce molten metal and is taken from the upper chamber, is also used, but it is of poor quality: Table 1 of patent SU 938747 indicates the quality of synthesis gas equal to 1.4.
В основу изобретения поставлена задача разработать устройство для получения расплавленного металла и синтез-газа и способ получения расплавленного металла и синтез-газа в этом устройстве, которые обеспечивают получение синтез-газа высокого качества из недорогого сырья.The basis of the invention is the task to develop a device for producing molten metal and synthesis gas and a method for producing molten metal and synthesis gas in this device, which provide high-quality synthesis gas from inexpensive raw materials.
В устройстве для осуществления способа, включающем верхнюю и нижнюю камеры, средства, разделяющие верхнюю и нижнюю камеры, средства для подачи в верхнюю камеру окатышей или брикетов, содержащих, окислы металлов, а также угля и извести, средства для подачи в нижнюю камеру в потоке газа-носителя размолотого угля, средства для подачи в нижнюю камеру кислорода, средства для сбора и выгрузки из нижней части нижней камеры расплавленного металла и шлака и средства для отвода с верхней части верхней камеры синтез-газа, согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что средство, разделяющее верхнюю и нижнюю камеры, представляет собой размещенную в нижней части верхней камеры колосниковую решетку, в центре которой установлен грибовидный элемент, головка которого расположена над колосниковой решеткой, а ее края не доходят до боковых стенок верхней камеры, в боковых стенках верхней камеры расположена система испарительного охлаждения, соединенная со средствами для подачи в нее воды и со средствами для подачи из нее пара в верхнюю и нижнюю камеры, а средства для отвода из верхней части верхней камеры синтез-газа соединены трубопроводом с нижней камерой для подачи в нее части синтез-газа, который отводится вместе с выносом в виде твердых частичек угля.In the device for implementing the method, comprising the upper and lower chambers, means separating the upper and lower chambers, means for supplying pellets or briquettes containing, metal oxides, coal and lime, means for supplying the lower chamber in a gas stream to the upper chamber -carrier of ground coal, means for supplying oxygen to the lower chamber, means for collecting and unloading molten metal and slag from the lower part of the lower chamber, and means for withdrawing synthesis gas from the upper part of the upper chamber, according to the invention This goal is achieved in that the tool separating the upper and lower chambers is a grate-shaped grate located in the lower part of the upper chamber, in the center of which there is a mushroom-shaped element, the head of which is located above the grate-grate, and its edges do not reach the side walls of the upper chamber, in the side walls of the upper chamber there is an evaporative cooling system connected to means for supplying water to it and with means for supplying steam from it to the upper and lower chambers, and means for draining from hney portion of the upper chamber of the synthesis gas conduit connected to the lower chamber for feeding in it portion of the syngas, which is recovered together with the removal of coal in the form of solid particles.
Предпочтительно, чтобы средства для подачи в потоке газа-носителя размолотого угля и средства для подачи кислорода были выполнены в виде фурм первого яруса нижней камеры.Preferably, the means for supplying ground coal to the carrier gas stream and the oxygen supply means are in the form of tuyeres of the first tier of the lower chamber.
Предпочтительно, чтобы трубопровод для подачи в нижнюю камеру части синтез-газа, который отводится вместе с выносом в виде твердых частичек угля, был соединен с расположенными над фурмами первого яруса фурмами второго яруса.Preferably, the pipeline for supplying to the lower chamber part of the synthesis gas, which is discharged together with the removal in the form of solid particles of coal, is connected to the tuyeres of the second tier located above the tuyeres of the first tier.
Предпочтительно, чтобы средства для подачи пара в нижнюю камеру были расположены над фурмами второго яруса и представляли собой форсунки, расположенные по касательной к стенкам нижней камеры, и были направлены в сторону колосниковой решетки для обеспечения турбулизации восходящего потока газов.Preferably, the means for supplying steam to the lower chamber are located above the tuyeres of the second tier and are nozzles that are tangential to the walls of the lower chamber and are directed towards the grate to allow turbulence of the upward flow of gases.
В зависимости от назначения синтез-газа средства для отвода синтез-газа могут иметь систему очистки от твердых частичек, систему очистки от серы и систему очистки от других вредных примесей.Depending on the purpose of the synthesis gas, the means for removing the synthesis gas may have a system for purification from solid particles, a system for purification from sulfur and a system for purification from other harmful impurities.
Для удобства эксплуатации устройства верхняя камера может быть установлена на опорном кольце, которое опирается на колоны, а нижняя камера - на катках с возможностью вывода ее из-под опорного кольца.For ease of operation of the device, the upper chamber can be mounted on a support ring, which is supported by columns, and the lower chamber, on rollers, with the possibility of withdrawing it from under the support ring.
В способе получения расплавленного металла и синтез-газа, реализуемом в указанном устройстве, включающем подачу в верхнюю камеру устройства окатышей или брикетов, содержащих окислы металлов, и вместе с ними угля и извести, подачу в нижнюю камеру в потоке газа-носителя размолотого угля, подачу в нижнюю камеру кислорода, разжигание угля и разогрев камеры для газификации угля с образованием синтез-газа, подачу в нижнюю камеру воды, направление синтез-газа в верхнюю камеру для восстановления металлов из окислов металлов, расплавление окатышей или брикетов, сбор образовавшихся расплавленного металла и шлака в нижней части нижней камеры, выгрузку их по мере накопления и отвод синтез-газа из верхней части верхней камеры, согласно изобретению поставленная задача решается тем, что в окатышах или брикетах используют окислы металлов с высокой химической активностью относительно углерода, синтез-газ направляют из нижней в верхнюю камеру через средства, которые их разделяют, воду подают в нижнюю камеру в виде пара, пар подают также в верхнюю камеру, часть синтез-газа, который отводят из верхней части верхней камеры, направляют в нижнюю камеру, а часть подают на очистку.In the method for producing molten metal and synthesis gas, which is implemented in the specified device, which includes feeding pellets or briquettes containing metal oxides into the upper chamber of the device and coal and lime together with them, supplying ground coal to the lower chamber in a carrier gas stream, feeding into the lower oxygen chamber, kindling coal and heating the chamber for coal gasification with the formation of synthesis gas, supplying water to the lower chamber, directing the synthesis gas to the upper chamber to recover metals from metal oxides, and melting the pellet or briquettes, collecting the formed molten metal and slag in the lower part of the lower chamber, unloading them as they accumulate and removing syngas from the upper part of the upper chamber, according to the invention, the problem is solved in that metal oxides with a high chemical content are used in pellets or briquettes activity with respect to carbon, the synthesis gas is sent from the lower to the upper chamber through the means that separate them, water is supplied to the lower chamber in the form of steam, steam is also supplied to the upper chamber, part of the synthesis gas that is removed from the upper part of the upper chamber, sent to the lower chamber, and part is served for cleaning.
Предпочтительно в окатышах или брикетах использовать окислы металлов, выбранные из группы, включающей Fe2O3, FeO, Fe3O4, SiO2, NiO; Cr2O3, MgO, а в качестве топлива использовать в брикетах бурый уголь.It is preferable to use metal oxides in pellets or briquettes selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , SiO 2 , NiO; Cr 2 O 3 , MgO, and as fuel use brown coal in briquettes.
Отличие заявленного устройства и, соответственно, способа от известных заключается в том, что синтез-газ, образующийся в нижней камере, поступает в верхнюю камеру не через трубопровод, который находится вне границ устройства, а через средства, которые разделяют нижнюю и верхнюю камеры. Этот синтез-газ не охлаждают, что обеспечивает расплавление брикетов уже в верхней камере и образование в ней шлака. В известных способах воду подают в нижнюю камеру для охлаждения синтеза-газа. В заявляемом способе используют не воду, а пар, который подается в обе камеры. Пар не охлаждает газ, а принимает участие в химических реакциях, которые происходят в камерах. Использование в окатышах или брикетах окислов металлов с высокой химической активностью относительно углерода обеспечивает каталитическую безостаточную газификацию твердого топлива. При этом в способе может использоваться недорогое топливо - бурый уголь. В качестве источника окислов металлов с высокой химической активностью могут использоваться хромитовые руды, являющиеся также недорогим сырьем, а дополнительным источником железа и кремния могут быть примеси, практически всегда присутствующие в буром угле. Объединение всех этих факторов позволяет получать из недорогого сырья синтез-газ с качеством 15 единиц и даже больше, а в качестве побочного продукта ферросплавы и шлаки.The difference between the claimed device and, accordingly, the method from the known ones is that the synthesis gas generated in the lower chamber does not enter the upper chamber through a pipeline that is outside the boundaries of the device, but through means that separate the lower and upper chambers. This synthesis gas is not cooled, which ensures the melting of the briquettes already in the upper chamber and the formation of slag in it. In known methods, water is fed into the lower chamber to cool the synthesis gas. In the inventive method, water is not used, but steam, which is supplied to both chambers. Steam does not cool the gas, but takes part in chemical reactions that take place in the chambers. The use of metal oxides with high chemical activity with respect to carbon in pellets or briquettes provides catalytic residual gasification of solid fuel. In this case, the method can use inexpensive fuel - brown coal. Chromite ores, which are also an inexpensive raw material, can be used as a source of metal oxides with high chemical activity, and impurities that are almost always present in brown coal can be an additional source of iron and silicon. The combination of all these factors makes it possible to obtain synthesis gas from an inexpensive raw material with a quality of 15 units and even more, and ferroalloys and slags as a by-product.
Далее заявленное изобретение описано со ссылками на чертеж, на котором показано устройство для осуществления способа.Further, the claimed invention is described with reference to the drawing, which shows a device for implementing the method.
Устройство для получения расплавленного металла и синтез-газа содержит вертикально направленную шахту, выложенную огнеупорным кирпичом и размещенную в металлическом кожухе. Шахта имеет нижнюю камеру 1 и верхнюю камеру 2. Верхняя камера 2 установлена на опорном кольце 3, которое опирается на колоны 4. Нижняя камера 1 расположена под опорным кольцом 3 и установлена на катках 5, что при необходимости позволяет выводить ее из-под опорного кольца 3 для ремонта и даже замены. Нижняя камера 1 имеет фурмы 6 первого яруса, с помощью которых в камеру 1 в среде несущего газа вдувается измельченный уголь. Фурмы 6 имеют трубки (не показаны) для подачи кислорода.A device for producing molten metal and synthesis gas contains a vertically directed shaft lined with refractory bricks and placed in a metal casing. The shaft has a lower chamber 1 and an upper chamber 2. The upper chamber 2 is mounted on a support ring 3, which is supported by columns 4. The lower chamber 1 is located under the support ring 3 and mounted on the rollers 5, which, if necessary, allows it to be removed from under the support ring 3 for repair and even replacement. The lower chamber 1 has tuyeres 6 of the first tier, with which crushed coal is blown into the chamber 1 in the medium of the carrier gas. The lances 6 have tubes (not shown) for supplying oxygen.
Над верхней камерой 2 размещен засыпной аппарат 7, из которого в верхнюю камеру загружают окатыши или топливные брикеты. Нижнюю камеру 1 и верхнюю камеру 2 разделяет колосниковая решетка 8, выполненная в нижней части верхней камеры. В центре колосниковой решетки установлен грибовидный элемент 9, головка которого расположена над колосниковой решеткой, а ее края не доходят до боковых стенок верхней камеры.Above the upper chamber 2, a filling apparatus 7 is placed, from which pellets or fuel briquettes are loaded into the upper chamber. The lower chamber 1 and the upper chamber 2 are separated by a grate 8, made in the lower part of the upper chamber. In the center of the grate, there is a mushroom-shaped element 9, the head of which is located above the grate, and its edges do not reach the side walls of the upper chamber.
В верхней части верхней камеры 2 расположены средства для отвода синтез-газа в виде газосборника 10 и соединенного с ним трубопровода 11. От трубопровода 11 отходит трубопровод 12, соединенный с расположенными над фурмами 6 первого яруса фурмами 13 второго яруса. Трубопровод 12 служит для подачи в нижнюю камеру 1 части синтез-газа, который отводится из верхней части верхней камеры 2 вместе с выносом в виде твердых частичек угля. Фурмы 13 второго яруса, как и фурмы 6 первого яруса, имеют трубки (не показаны) для подачи кислорода. При необходимости фурмы 13 могут служить для поддержания необходимой температуры в случае перерыва в подаче размолотого угля.In the upper part of the upper chamber 2, there are means for removing syngas in the form of a gas collector 10 and a pipe 11 connected to it. A pipe 12 departs from the pipe 11 and connected to the tuyeres 13 of the second layer located above the tuyeres 6 of the first tier. The pipeline 12 serves to supply to the lower chamber 1 a portion of the synthesis gas, which is discharged from the upper part of the upper chamber 2 together with the removal in the form of solid particles of coal. The tuyeres 13 of the second tier, like the tuyeres 6 of the first tier, have tubes (not shown) for supplying oxygen. If necessary, the lances 13 can serve to maintain the required temperature in case of a break in the supply of ground coal.
В боковых стенках верхней камеры 2 находится система испарительного охлаждения 14, соединенная со средствами 15 для подачи в нее воды. Она выполняет не только обычную функцию - охлаждение стенок верхней камеры, но и соединена с форсунками 16 для подачи из нее пары в нижнюю камеру 1 и с форсунками 17 для подачи из нее пара в верхнюю камеру 2. Форсунки 16 для подачи пара в нижнюю камеру 1 расположены над фурмами 13 второго яруса по касательной к стенкам нижней камеры и направлены в сторону колосниковой решетки 8 для обеспечения турбулизации восходящего потока газов.In the side walls of the upper chamber 2 there is an evaporative cooling system 14 connected to means 15 for supplying water to it. It performs not only the usual function of cooling the walls of the upper chamber, but is also connected to nozzles 16 for supplying steam from it to the lower chamber 1 and to nozzles 17 for supplying steam from it to the upper chamber 2. Nozzles 16 for supplying steam to the lower chamber 1 located above the tuyeres 13 of the second tier tangentially to the walls of the lower chamber and directed towards the grate 8 to ensure turbulence of the upward flow of gases.
В трубопроводе 11 отбора синтез-газа в направлении движения синтез-газа размещена система очистки от твердых частичек 18, соединенная с трубопроводом 12, за ней - система очистки от серы 19 и система очистки от других вредных примесей 20.In the synthesis gas withdrawal pipe 11 in the direction of the synthesis gas movement, a solid particle cleaning system 18 is connected to the pipe 12, followed by a sulfur removal system 19 and a system for cleaning other harmful impurities 20.
В нижней части нижней камеры 1 расположены средства 21 для выгрузки из нижней камеры 1 расплавленного шлака и средства 22 для выгрузки жидкого металла (ферросплава).In the lower part of the lower chamber 1 there are means 21 for unloading molten slag from the lower chamber 1 and means 22 for unloading liquid metal (ferroalloy).
Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.
В верхнюю камеру 2 подают, например, брикеты, содержащие, мас.%:In the upper chamber 2 serves, for example, briquettes containing, wt.%:
(заявка UA № u 201002584 на полезную модель).(application UA No. u 201002584 for a utility model).
В нижнюю камеру 1 через фурмы первого яруса 6 подают молотый уголь в среде газа-носителя (которым может служить, например, углекислый газ, азот, или другой газ), смешивают их с кислородом и разжигают. Спустя некоторое время уменьшают давление кислорода или совсем его перекрывают. Раскаленные газы из нижней камеры 1 попадают в верхнюю камеру 2, где разжигают брикеты. Нагретый газ нагревает систему испарительного охлаждения 14, в которую вода поступает через средства 15. Получаемый в системе испарительного охлаждения 14 пар поступает в нижнюю камеру 1 через форсунки 16, а в верхнюю камеру 2 через форсунки 17. В верхней камере 2 начинается процесс пиролиза. Продукты пиролиза высасываются дымососом (не показан) в газосборник 10 и дальше в трубопровод 11. Через трубопровод 12 часть синтез-газа вместе с выносом в виде твердых частичек угля подается на фурмы второго яруса 13 и разогревает нижнюю камеру 1 до технологически необходимой температуры (между 1200-1600°С). Из верхней камеры по каналам в колосниковой решетке 8 начинает стекать в нижнюю камеру 1 шлак. Основная часть шлака стекает в нижнюю камеру 1 через каналы, расположенные ближе к боковой стенке верхней камеры 2, потому что его направляет туда головка грибовидного элемента 9. В то же время к части каналов колосниковой решетки, которые находятся под головкой грибовидного элемента 9 ближе к ножке грибовидного элемента, шлак не дотекает и через них в верхнюю камеру 2 продолжает поступать горячий газ из нижней камеры 1.In the lower chamber 1, through the tuyeres of the first tier 6, ground coal is fed in the medium of the carrier gas (which can be, for example, carbon dioxide, nitrogen, or another gas), they are mixed with oxygen and ignited. After some time, the oxygen pressure is reduced or completely shut off. The hot gases from the lower chamber 1 enter the upper chamber 2, where they kindle briquettes. The heated gas heats the evaporative cooling system 14, into which water enters through means 15. The steam produced in the evaporative cooling system 14 enters the lower chamber 1 through nozzles 16, and into the upper chamber 2 through nozzles 17. In the upper chamber 2, the pyrolysis process begins. The pyrolysis products are sucked out by a smoke exhauster (not shown) into the gas collector 10 and further into the pipe 11. Through the pipe 12, part of the synthesis gas together with the removal in the form of solid particles of coal is fed to the tuyeres of the second tier 13 and heats the lower chamber 1 to the technologically necessary temperature (between 1200 -1600 ° C). From the upper chamber through the channels in the grate 8, slag begins to flow into the lower chamber 1. The main part of the slag flows into the lower chamber 1 through channels located closer to the side wall of the upper chamber 2, because the head of the mushroom element 9 directs it there. At the same time, to the part of the channels of the grate, which are under the head of the mushroom element 9 closer to the leg mushroom element, the slag does not flow and through them hot gas from the lower chamber 1 continues to flow into the upper chamber 2.
Шлак, который прошел через каналы колосниковой решетки 9 в нижнюю камеру 1, раздувается потоком пара из форсунок 16 и прижимается к своду и стенкам, образовывая гарнисаж. Тем временем, устройство достигает оптимального режима по температуре газа, который поступает из нижней камеры 1 в верхнюю камеру 2, стабилизируется отток шлака из верхней камеры 2 в нижнюю камеру 1. Измельченный потоками газа и пара шлак внутри нижней камеры 1 начинает взаимодействовать с мелкими частицами угля, которые находятся во взвешенном состоянии и постоянно двигаются благодаря действию центробежной силы и действию восходящего газового потока. Шлак вытесняется на стенки нижней камеры 1 и стекает на дно нижней камеры 1, а ему на смену стекает шлак из верхней камеры 2.Slag, which passed through the channels of the grate 9 into the lower chamber 1, is blown up by a stream of steam from nozzles 16 and pressed against the roof and walls, forming a skull. In the meantime, the device reaches the optimum mode in terms of gas temperature, which flows from the lower chamber 1 to the upper chamber 2, slag outflow from the upper chamber 2 to the lower chamber 1 is stabilized. Slag crushed by the gas flows and steam inside the lower chamber 1 begins to interact with small particles of coal which are in suspension and are constantly moving due to the action of centrifugal force and the action of the upward gas flow. Slag is displaced onto the walls of the lower chamber 1 and flows to the bottom of the lower chamber 1, and slag from the upper chamber 2 flows to replace it.
На шлак, который собирается на дне первой камеры, действуют образованные фурмами 6 первого яруса потоки, состоящие из газоугольной смеси. Потоки сталкиваются с перегретым шлаком, при этом уголь разлагается с высокой скоростью, образовывая СО и другие газы, которые вспенивают шлаки. Частицы угля, которые запутались среди шлака, вступают в реакции с окислами шлака, восстанавливая металлы согласно ряду активности по отношению к углероду с образованием капель металлов. Капли металлов собираются в нижней части первой камеры и скапливаются там.The slag, which collects at the bottom of the first chamber, is affected by flows formed by tuyeres 6 of the first tier, consisting of a gas-coal mixture. The streams collide with superheated slag, while coal decomposes at a high speed, forming CO and other gases, which foam the slags. The particles of coal, which are entangled among the slag, react with the oxides of the slag, reducing metals according to a series of activities with respect to carbon with the formation of droplets of metals. Drops of metals collect at the bottom of the first chamber and accumulate there.
Благодаря тому, что форсунки 16 для впрыскивания пара размещены в верхней части нижней камеры одна против одной и по касательной к восходящему потоку раскаленных газов, в устройстве образуется турбулентный столб встречных перекрещенных потоков раскаленных газов, которые содержат остатки твердого топлива. В этом турбулентном столбе при температуре 1400-1600°С и в присутствии частиц шлака и металлов и происходит каталитическая безостаточная газификация топлива (углеродсодержащего вещества). Синтез-газ постоянно поступает в верхнюю камеру 2 и далее в газосборник 10 и в трубопровод 11. Та часть синтез-газа, которая не отобрана в трубопровод 12, дальше проходит обработку в зависимости от его назначения. Если синтез-газ предназначен для сжигания, его очищают от серы. Если синтез-газ предназначен для химического синтеза, его очищают дополнительно. Синтез-газ, предназначенный для бытовых нужд, дополнительно одорируют (придают ему определенный запах). Синтез-газ, предназначенный для прямого восстановления железа, например по Мидрекс-процессу, в дополнительной очистки не нуждается.Due to the fact that the nozzles 16 for injecting steam are placed in the upper part of the lower chamber one against one and tangentially to the upward flow of hot gases, a turbulent column of counter crossed cross-flows of hot gases that contain solid fuel residues is formed in the device. In this turbulent column at a temperature of 1400-1600 ° C and in the presence of particles of slag and metals, there is a catalytic residual gasification of fuel (carbon-containing substance). The synthesis gas constantly flows into the upper chamber 2 and then into the gas collector 10 and into the pipeline 11. That part of the synthesis gas that is not taken into the pipeline 12 is further processed depending on its purpose. If the synthesis gas is intended for combustion, it is purified from sulfur. If the synthesis gas is intended for chemical synthesis, it is further purified. The synthesis gas intended for domestic use is additionally odorized (it gives it a certain smell). Synthesis gas intended for direct reduction of iron, for example by the Midrex process, does not need additional purification.
Шлак, который скапливается в нижней части нижней камеры, периодически выгружают через средства 21 и гранулируют известными методами. Жидкий металл, который находится под шлаками, также удаляется по мере накопления через средства 22, после чего разливается на чушку. Чушковые ферросплавы и гранулированные шлаки представляют собой товарную продукцию и могут реализовываться покупателям.Slag that accumulates in the lower part of the lower chamber is periodically discharged through means 21 and granulated by known methods. The liquid metal, which is located under the slag, is also removed as it accumulates through the means 22, after which it is poured onto the ingot. Pig ferroalloys and granular slags are marketable products and can be sold to customers.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201006196A UA92127C2 (en) | 2010-05-21 | 2010-05-21 | Method for producing of molten metal and synthesis-gas and device for implementation thereof |
| UAA201006196 | 2010-05-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010136354A RU2010136354A (en) | 2012-03-10 |
| RU2463356C2 true RU2463356C2 (en) | 2012-10-10 |
Family
ID=43383089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010136354/02A RU2463356C2 (en) | 2010-05-21 | 2010-08-30 | Device to produce molten metal and synthesis gas and method to produce molten metal and synthesis gas in this device |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202010008866U1 (en) |
| RU (1) | RU2463356C2 (en) |
| UA (1) | UA92127C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517505C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-05-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Method of converting methane |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT511738B1 (en) | 2011-07-21 | 2013-04-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | MELT REDUCTION AGGREGATE AND METHOD FOR OPERATING A MELT REDUCTION AGGREGATE |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU938747A3 (en) * | 1979-07-16 | 1982-06-23 | Мидрекс Корпорейшн(Фирма) | Process and apparatus for reducing iron oxide and producing molten crude iron |
| SU1674694A3 (en) * | 1986-04-30 | 1991-08-30 | Мидрекс Интернациональ Б.В.Роттердам, Цюрих, Бранш (Фирма) | Method and apparatus for preparing molten iron-containing materials from finely divided ore |
| RU2296165C2 (en) * | 2005-05-04 | 2007-03-27 | Ооо "Твинн" | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material and apparatus for performing the same |
-
2010
- 2010-05-21 UA UAA201006196A patent/UA92127C2/en unknown
- 2010-08-30 RU RU2010136354/02A patent/RU2463356C2/en not_active IP Right Cessation
- 2010-10-22 DE DE202010008866U patent/DE202010008866U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU938747A3 (en) * | 1979-07-16 | 1982-06-23 | Мидрекс Корпорейшн(Фирма) | Process and apparatus for reducing iron oxide and producing molten crude iron |
| SU1674694A3 (en) * | 1986-04-30 | 1991-08-30 | Мидрекс Интернациональ Б.В.Роттердам, Цюрих, Бранш (Фирма) | Method and apparatus for preparing molten iron-containing materials from finely divided ore |
| RU2296165C2 (en) * | 2005-05-04 | 2007-03-27 | Ооо "Твинн" | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material and apparatus for performing the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517505C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-05-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Method of converting methane |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010136354A (en) | 2012-03-10 |
| DE202010008866U1 (en) | 2010-12-16 |
| UA92127C2 (en) | 2010-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8632622B2 (en) | Process and device for producing pig iron or liquid steel precursors | |
| AU2009306565B2 (en) | Method and device for operating a smelting reduction process | |
| US6270553B1 (en) | Direct reduction of metal oxide agglomerates | |
| CN101386897B (en) | Iron-smelting technology of SDRF furnace | |
| CN102994678A (en) | Method and system for pulverized coal gasification for gas generation and direct reduction metallurgy of gas-based shaft furnace | |
| AU2019201093B2 (en) | Smelting Process and Apparatus | |
| US20150135899A1 (en) | Method and device for introducing fine particle-shaped material into the fluidised bed of a fluidised bed reduction unit | |
| CZ113194A3 (en) | Method of utilizing waste or residual substances containing iron | |
| WO2014125057A1 (en) | Process for charging a burden with high zinc content in a blast furnace installation | |
| RU2463356C2 (en) | Device to produce molten metal and synthesis gas and method to produce molten metal and synthesis gas in this device | |
| JP2012516389A (en) | Method and plant for producing pig iron or liquid steel semi-finished products | |
| AU698669B2 (en) | A process for the production of molten pig iron or steel pre-products and a plant for carrying out the process | |
| CN102181776B (en) | Technique and device for producing high-grade nickel and stainless steel by reduction pelletization | |
| KR101607254B1 (en) | Combiner Ironmaking facilities | |
| CN103937922B (en) | A kind of mixing reduction iron production equipment and iron smelting method | |
| CA2809121A1 (en) | Rotary hearth furnace exhaust gas duct apparatus and method for operating same | |
| CN207130291U (en) | A kind of system of fluid bed gas, gas-based reduction and electric furnace steel making coupling | |
| JP2011006745A (en) | Smelting-reduction method | |
| US5286273A (en) | Method for steel making in high temperature reactor | |
| US5402990A (en) | Steel making plant | |
| CA2019050C (en) | Method and apparatus for steel making | |
| JP5540923B2 (en) | Operation method of smelting reduction furnace | |
| JP3881805B2 (en) | Hot metal production method | |
| JP2016502598A (en) | Two-stage smelting method and apparatus | |
| CN116904753A (en) | Classification recovery device and method for iron-zinc-containing dust mud |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130831 |