RU2618030C1 - Способ управления процессом жидкофазного восстановления Ромелт для переработки железосодержащих материалов высокой степени окисленности - Google Patents
Способ управления процессом жидкофазного восстановления Ромелт для переработки железосодержащих материалов высокой степени окисленности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618030C1 RU2618030C1 RU2015149045A RU2015149045A RU2618030C1 RU 2618030 C1 RU2618030 C1 RU 2618030C1 RU 2015149045 A RU2015149045 A RU 2015149045A RU 2015149045 A RU2015149045 A RU 2015149045A RU 2618030 C1 RU2618030 C1 RU 2618030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- slag
- iron
- romelt
- feo
- Prior art date
Links
Images
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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/008—Use of special additives or fluxing agents
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к производству жидкого чугуна процессом жидкофазного восстановления Ромелт при переработке железосодержащих материалов высокой степени окисленности. В шлаковую ванну печи Ромелт подают предварительно подготовленный в дополнительной печи расплав железосодержащих материалов с температурой 1300-1500°C, содержанием FeO в пределах 35-80% от суммарного содержания оксидов железа в шлаке, отношением CaO/SiO2 0,8-1,4 и вязкостью 0,2-1 Па⋅с. Также подают угольный материал в количестве, обеспечивающем остаточное содержание FeO в шлаке на уровне 1,5-6,0%, энергоносители для барботажа шлака и кислород над шлаковой ванной для дожигания. Дополнительная печь является печью барботажного типа с жидкой шлаковой ванной или электропечью. Печь Ромелт и дополнительная печь соединены между собой желобом. Изобретение позволяет утилизировать железосодержащие отходы без предварительной подготовки, увеличить скорость восстановления оксидов железа, уменьшить потери железа со шлаком и исключить возможность неконтролируемого вскипания шлаковой ванны. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству жидкого углеродистого полупродукта и чугуна, но может найти применение и в других отраслях промышленности, например в цветной металлургии, производстве стройматериалов и т.д.
Известен способ управления процессом жидкофазного восстановления (например, классический Ромелт), включающий непрерывную загрузку в одну шлаковую ванну железосодержащих материалов различного минералогического состава, угля, извести, подачу кислорода и кислородсодержащего дутья в зоны выше и ниже уровня шлака, вывод образующегося металла, шлака и газов (Процесс Ромелт / В.А. Роменец [и др.] - М.: МИСиС, Издательский дом «Руда и металлы», 2005. с. 8).
Недостатком этого способа является управление процессом только на основании расчета расхода угля и кислорода по уравнениям материального баланса; при этом плавка осуществляется вне зависимости от вида и минералогического состава перерабатываемых железосодержащих материалов, включающих оксиды железа различного вида (FeO, Fe2O3, Fe3O4). Также не осуществляется контроль и учет соотношения оксидов железа в поступающем в печь материале, что приводит к уменьшению производительности процесса и возможному неконтролируемому вскипанию шлаковой ванны.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Способ управления процессом Ромелт» (RU 2182603, опубл. 20.05.2000 г.), согласно которому в ходе плавки поддерживают и регулируют содержание оксидов железа в шлаке на заданном уровне в зависимости от температуры шлака и состава газа за счет увеличения/уменьшения количества загружаемого угля и увеличения/уменьшения количества кислорода, подаваемого выше уровня фурм.
По этому способу управление процессом осуществляется также вне зависимости от минералогических характеристик загружаемого железосодержащего материала и соотношения в нем FeO/Fe2O3 в одной шлаковой ванне, куда подается весь уголь и известь, необходимые для полного восстановления оксидов и получения углеродистого полупродукта или чугуна.
Недостатком этого способа управления процессом является то, что при загрузке в печь железосодержащих материалов, имеющих различное отношение в них FeO/Fe2O3, не учитываются особенности и различия в механизме поведения при восстановлении в шлаковой ванне оксидов FeO и Fe2O3, а также не учитывается, что в зависимости от вида загружаемого оксида в шлаке будет содержаться различное конечное количество FeO.
Это приводит к тому, что при загрузке по упомянутому выше способу железосодержащих материалов, содержащих железо преимущественно в виде Fe2O3 (гематитовые, лимонитовые, гидрогематитовые руды, бурые железняки и др.), и отношении в них FeO/Fe2O3 меньше 0,8 снижается производительность печи Ромелт, увеличивается расход кислорода и угля, повышается содержание FeO в шлаке и увеличиваются потери железа, затрудняется управление процессом, повышаются риски неконтролируемого вскипания шлаковой ванны.
В изобретении достигается технический результат, заключающийся в
- возможности осуществления непрерывности технологического процесса переработки железосодержащих материалов с FeO/Fe2O3 менее 0,8, включая железосодержащие отходы и бедные железные руды, с выпуском продуктов плавки;
- возможности утилизации железосодержащих отходов крупностью 3-20 мм без применения предварительной подготовки железосодержащего сырья, в том числе окускования, грохочения, осушки и других подготовительных операций;
- увеличении скорости восстановления оксидов железа по заявляемому способу, что позволит уменьшить потери железа со шлаком до величины менее 5% по сравнению с плавкой высокоокисленных материалов классической технологией Ромелт;
- исключении возможности неконтролируемого вскипания шлаковой ванны.
Технический результат достигается следующим образом.
В шлаковую ванну печи Ромелт подают предварительно подготовленный в дополнительной печи расплав железосодержащих материалов с температурой 1300-1500°C, содержанием в нем FeO в пределах 35-80% от суммарного содержания оксидов железа в шлаке, отношением CaO/SiO2 0,8-1,4 и вязкостью 0,2-1 Па⋅с, угольный материал на шлаковую ванну печи Ромелт в количестве, обеспечивающем остаточное содержание FeO в шлаке на уровне 1,5-6,0%, энергоносители в шлаковую ванну для барботажа шлака и кислород над шлаковой ванной для дожигания, отводят чугун и шлак в жидком виде и отводят охлажденные газообразные продукты.
Указанный расплав железосодержащих материалов получают в дополнительной печи барботажного типа с жидкой шлаковой ванной, продуваемой дутьем, содержащим кислород, воздух и природный газ, в которую загружают исходный железосодержащий материал с соотношением FeO/Fe2O3 менее 0,8, флюсы, добавки и угольный материал в количестве, обеспечивающим на выходе из печи содержание FeO в шлаке в пределах 35-80% от суммарного содержания оксидов железа в шлаке.
В качестве энергоносителей используют кислород, воздух, природный газ.
В качестве флюса используются известь или известняк, и/или доломит.
В качестве добавок - кварцевый песок и глинозем.
Расплав железосодержащих материалов может быть получен также в электропечи.
Печь Ромелт и дополнительная печь соединены между собой желобом, а подача расплава железосодержащих материалов из шлакового отстойника дополнительной печи в печь Ромелт осуществляется сверху через свод печи или через ее торцевую стенку на уровне не ниже 0,5-1,0 м от горизонтальной оси амбразур фурм для дожигания.
Печь Ромелт и дополнительная печь разделены перегородкой с возможностью перетекания расплава железосодержащих материалов из дополнительной печи в печь Ромелт.
Изобретение поясняется чертежом, где приведена схема реализации предлагаемого технического решения с использованием печи барботажного типа. На чертеже показаны печь 1 Ромелт, дополнительная печь 2 барботажного типа, шлаковый отстойник 3 печи Ромелт, отстойник 4 чугуна печи Ромелт, барботажные фурмы 5 печи Ромелт, фурмы 6 для дожигания печи Ромелт, отверстие 7 для загрузки угля в печь Ромелт, шлаковый отстойник 8 дополнительной печи, барботажные фурмы 9 дополнительной печи, отверстия 10 для загрузки шихтовых материалов, желоб 11 для расплава, соединяющий печь Ромелт и дополнительную печь, котел-утилизатор 12 отходящих газов.
При работе печи жидкофазного восстановления Ромелт попадающий в жидкий шлак оксид трехвалентного железа (Fe2O3) частично диссоциирует (максимум на 20-30%), однако в шлаке остается его значительное количество. При этом установлено, что скорость жидкофазного восстановления оксидов Fe2O3 и FeO значительно отличаются. Так при восстановлении в лабораторной печи образцов шлаков на основе Fe2O3 (FeO/Fe2O3=0,13) скорость восстановления на начальном этапе была в два раза ниже, чем из шлаков с FeO/Fe2O3=3,18.
Это связано с тем, что при использовании железорудных материалов, в которых присутствует в значительном количестве железо в виде Fe2O3, процесс жидкофазного восстановления протекает последовательно:
а затем:
Однако в условиях классического процесса жидкофазного восстановления Ромелт, протекающего в одной ванне, образующееся жидкое железо будет окисляться поступающими с шихтой новыми порциями Fe2O3 по реакции:
Вторичное окисление железа оксидами трехвалентного железа при работе на рудах с высокой степенью окисленности резко тормозит скорость реакции жидкофазного восстановления, а следовательно, и производительность агрегата, повышает конечное содержание FeO в шлаке, увеличивая тем самым потери железа со шлаком и риски неконтролируемого вскипания шлака.
Температура расплава должна находиться в интервале температур 1300-1500°C, так как при этом обеспечивается оптимальная вязкость шлака в пределах 0,2-1 Па⋅с. Снижение температуры ниже 1300°C увеличит вязкость шлака, затруднит барботаж и увеличит потери железа; разогрев шлака выше 1500°C увеличит энергозатраты, приведет к чрезмерной подвижности шлака и уменьшению толщины гарнисажа на кессонах.
Содержание FeO в шлаке в пределах 35-80% от общего содержания оксидов железа в шлаке связано с кинетическими и термодинамическими особенностями восстановления и поведения высших оксидов железа в шлаковом расплаве. При температурах 1300-1500°C Fe2O3 диссоциирует на 30-35%, т.е. начинать восстановление гематита нужно выше этой величины; восстановление свыше 80%-ного содержания FeO от общего количества оксидов железа в шлаке не следует допускать из-за возможности локального образования металлического железа, которое будет окисляться гематитом руды.
Конечное содержание FeO в шлаке в пределах 1,5-6,0% связано с тем, что 1,5% этого оксида является кинетическим порогом для плавки при данных параметрах. Его снижение возможно только при перерасходе энергоносителей и потере производительности. При концентрации FeO в шлаке выше 6,0% увеличиваются риски неконтролируемого вскипания шлака и потери железа.
По предлагаемому способу железосодержащий материал с содержанием FeO/Fe2O3 меньше 0,8, уголь, флюс и добавки через отверстия 10 в своде загружают в дополнительную печь 2, в которую через барботажные фурмы 9 подают дутье, содержащее кислород, воздух и природный газ. Образующийся шлаковый расплав с температурой 1300-1500°C, содержанием в FeO в пределах 35-80% от суммарного содержания оксидов железа в шлаке, отношением CaO/SiO2 0,8-1,4 и вязкостью 0,2-1 Па⋅с через шлаковый отстойник 8 по желобу 11 перетекает в печь 1 Ромелт. В печь 1 Ромелт через отверстие 7 в своде подают уголь, энергоносители на барботажные фурмы 5 и кислород на фурмы 6 для дожигания. Образующийся при восстановлении чугун через переток попадает в сифонный отстойник 4 чугуна, а шлак с остаточным содержанием FeO 1,5-6,0% - в отстойник 3 шлака. Дымовые газы от печи 1 Ромелт и дополнительной печи 2 отводят через котел-утилизатор 12 отходящих газов.
Возможна также реализация предлагаемого способа, при котором дополнительная печь, в которой выплавляется расплав железосодержащих материалов, и печь Ромелт, в которой происходит восстановление оксидов железа и получение жидкого чугуна или углеродистого полупродукта, разделены перегородкой, через которую перетекает расплав железосодержащих материалов из дополнительной печи в печь Ромелт.
Пример осуществления способа.
В качестве примера для переработки железосодержащего материала используют фракции железной лимонитовой руды крупностью 3-20 мм без их предварительного окускования. Содержание Feобщ в данной руде составляет 38,5%, а отношение FeO/Fe2O3 составляет 0,13.
Исходный железосодержащий материал в виде железной лимонитовой руды, уголь, флюс и добавки загружают в дополнительную печь 2. Далее подают дутье, содержащее кислород, воздух и природный газ.
Образующийся шлаковый расплав с температурой 1300-1500°С, содержанием FeO в пределах 35-80% от суммарного содержания оксидов железа в шлаке, отношением CaO/SiO2 0,8-1,4 и вязкостью 0,2-1 Па⋅с перетекает в печь 1 Ромелт. В печь 1 Ромелт подают уголь, энергоносители и кислород для дожигания.
Образующийся при восстановлении чугун через переток попадает в сифонный отстойник 4 чугуна, а шлак с остаточным содержанием FeO 1,5-6,0% - в отстойник 3 шлака.
При этом удельные расходы угля и кислорода на тонну чугуна по данному способу составили 1090 кг/т и 1061 м3/т.
При сравнительном анализе с классическим способом Ромелт было рассчитано, что удельные расходы угля и кислорода на тонну чугуна составляют 1539 кг/т и 1356 м3/т.
Таким образом, предлагаемый способ устраняет не только возможность неконтролируемого вскипания шлаковой ванны, но и обеспечивает экономию расхода угля и кислорода по сравнению с классической технологией Ромелт.
Claims (9)
1. Способ управления процессом жидкофазного восстановления Ромелт для переработки железосодержащих материалов высокой степени окисленности, заключающийся в том, что в шлаковую ванну печи в Ромелт подают предварительно подготовленный в дополнительной печи расплав железосодержащих материалов с температурой 1300-1500°C, содержанием FeO в пределах 35-80% от суммарного содержания оксидов железа в шлаке, отношением CaO/SiO2 0,8-1,4 и вязкостью 0,2-1 Па⋅с, на шлаковую ванну печи в Ромелт подают угольный материал в количестве, обеспечивающем остаточное содержание FeO в шлаке на уровне 1,5-6,0%, в шлаковую ванну для барботажа шлака подают энергоносители, а над шлаковой ванной для дожигания подают кислород, отводят чугун и шлак в жидком виде и отводят охлажденные газообразные продукты.
2. Способ по п. 1, в котором в качестве энергоносителей используют кислород, воздух и природный газ.
3. Способ по п. 1, в котором расплав железосодержащих материалов с температурой 1300-1500°C, отношением СаО/SiO2 0,8-1,4 и вязкостью 0,2-1 Па⋅с предварительно подготавливают в дополнительной печи барботажного типа с жидкой шлаковой ванной, продуваемой дутьем, содержащим кислород, воздух и природный газ, в которую загружают исходный железосодержащий материал с соотношением FeO/Fe2O3 менее 0,8, флюсы, добавки и угольный материал в количестве, обеспечивающем на выходе из печи содержание FeO в шлаке в пределах 35-80% от суммарного содержания оксидов железа в шлаке.
4. Способ по п. 3, в котором в качестве флюса используют известь или известняк и/или доломит.
5. Способ по п. 3, в котором в качестве добавок используют кварцевый песок и глинозем.
6. Способ по п. 1, в котором расплав железосодержащих материалов с температурой 1300-1500°C, отношением CaO/SiO2 0,8-1,4 и вязкостью 0,2-1 Па⋅с предварительно подготавливают в электропечи.
7. Способ по п. 1, в котором печь Ромелт и дополнительная печь соединены между собой желобом, а подачу расплава железосодержащих материалов из шлакового отстойника дополнительной печи в печь Ромелт осуществляют сверху через свод печи или через ее торцевую стенку.
8. Способ по п. 7, в котором подачу расплава железосодержащих материалов осуществляют через торцевую стенку на уровне не ниже 0,5-1,0 м от горизонтальной оси амбразур фурм для дожигания.
9. Способ по п. 1, в котором печь Ромелт и дополнительная печь разделены перегородкой с возможностью перетекания расплава железосодержащих материалов из дополнительной печи в печь Ромелт.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149045A RU2618030C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Способ управления процессом жидкофазного восстановления Ромелт для переработки железосодержащих материалов высокой степени окисленности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149045A RU2618030C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Способ управления процессом жидкофазного восстановления Ромелт для переработки железосодержащих материалов высокой степени окисленности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2618030C1 true RU2618030C1 (ru) | 2017-05-02 |
Family
ID=58697718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015149045A RU2618030C1 (ru) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | Способ управления процессом жидкофазного восстановления Ромелт для переработки железосодержащих материалов высокой степени окисленности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2618030C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5480474A (en) * | 1993-06-15 | 1996-01-02 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Process and apparatus for smelting reduction of ores or pre-reduced metal carriers |
| RU2182603C2 (ru) * | 2000-05-18 | 2002-05-20 | ЗАО Научно-производственное объединение "АЛГОН" | Способ управления процессом "ромелт" |
| RU2191831C1 (ru) * | 2001-02-08 | 2002-10-27 | МГИСиС (технологический университет) | Способ переработки железомарганцевого сырья |
-
2015
- 2015-11-17 RU RU2015149045A patent/RU2618030C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5480474A (en) * | 1993-06-15 | 1996-01-02 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Process and apparatus for smelting reduction of ores or pre-reduced metal carriers |
| RU2182603C2 (ru) * | 2000-05-18 | 2002-05-20 | ЗАО Научно-производственное объединение "АЛГОН" | Способ управления процессом "ромелт" |
| RU2191831C1 (ru) * | 2001-02-08 | 2002-10-27 | МГИСиС (технологический университет) | Способ переработки железомарганцевого сырья |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУРУНОВ И.Ф. и др. Состояние и перспективы бездоменной металлургии железа. М.: Черметинформация, 2002, с.129-138. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2510419C1 (ru) | Способ получения черновой меди непосредственно из медного концентрата | |
| CN103484590B (zh) | 一种含钒钢渣冶炼富钒生铁的方法 | |
| CN106755654A (zh) | 一种熔渣冶金熔融还原生产的方法 | |
| Steinberg et al. | The history and development of the pyrometallurgical processes at Evraz Highveld Steel & Vanadium | |
| WO2019071788A1 (zh) | 一种由含铜与铁的混合熔渣生产的方法 | |
| WO2019071794A1 (zh) | 一种由含铜与铁的混合熔渣回收有价组分的方法 | |
| Bakker et al. | ISASMELT™ TSL–Applications for nickel | |
| Holtzer et al. | The recycling of materials containing iron and zinc in the OxyCup process | |
| CN101760631A (zh) | 一种用因分特炉炼铜的工艺 | |
| CN103643051A (zh) | 采用底吹熔池熔炼技术处理铜铅冶炼混合渣的工艺及其装置 | |
| RU2479648C1 (ru) | Способ пирометаллургической переработки красных шламов | |
| CN105132611B (zh) | 一种转炉单渣生产超低磷钢的方法 | |
| JP5428534B2 (ja) | 高亜鉛含有鉄鉱石を用いた銑鉄製造方法 | |
| Errington et al. | The ISA-YMG lead smelting process | |
| CN103667738B (zh) | 富氧侧吹双区熔池熔炼炉及其含铜复杂物料炼冰铜方法 | |
| US5980606A (en) | Method for reducing sulfuric content in the offgas of an iron smelting process | |
| US3473918A (en) | Production of copper | |
| CN103937992A (zh) | 顶吹炉熔炼铅精炼的铜浮渣的方法 | |
| CN114317873B (zh) | 一种炼钢造渣工艺 | |
| Matinde et al. | Metallurgical overview and production of slags | |
| CN110724821A (zh) | 低品位多金属危险废物综合回收有价金属的方法 | |
| RU2618030C1 (ru) | Способ управления процессом жидкофазного восстановления Ромелт для переработки железосодержащих материалов высокой степени окисленности | |
| RU2542042C2 (ru) | Способ обеднения медьсодержащих шлаков | |
| KR102628195B1 (ko) | 용강의 제조 방법 | |
| CN104046882A (zh) | 一种利用aod转炉废弃镁钙砖冶炼奥氏不锈钢的方法 |