WO2021221529A1 - Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (armco) и установка для его осуществления - Google Patents

Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (armco) и установка для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2021221529A1
WO2021221529A1 PCT/RU2020/000230 RU2020000230W WO2021221529A1 WO 2021221529 A1 WO2021221529 A1 WO 2021221529A1 RU 2020000230 W RU2020000230 W RU 2020000230W WO 2021221529 A1 WO2021221529 A1 WO 2021221529A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
plasma
iron
reduction
granules
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000230
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Олег Валентинович ВИГДОРЧИКОВ
Анатолий Тимофеевич НЕКЛЕСА
Сергей Викторович СТАРОСТИН
Олег Влдимирович ШАБАЛОВ
Original Assignee
Vigdorchikov Oleg Valentinovich
Neklesa Anatolij Timofeevich
Starostin Sergej Viktorovich
Shabalov Oleg Vladimirovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vigdorchikov Oleg Valentinovich, Neklesa Anatolij Timofeevich, Starostin Sergej Viktorovich, Shabalov Oleg Vladimirovich filed Critical Vigdorchikov Oleg Valentinovich
Priority to PCT/RU2020/000230 priority Critical patent/WO2021221529A1/ru
Publication of WO2021221529A1 publication Critical patent/WO2021221529A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • 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]

Definitions

  • a related group of inventions relates to the processing of iron ore concentrates by reduction to iron using plasma technology.
  • a known method of direct production of iron-carbon alloys and installation for its implementation in which lump material is introduced into the upper zone of the melting furnace in the amount of 85-90% of the total volume of the working space of the furnace and the material is blown with reducing plasma jets of indirect plasmatrons.
  • a predetermined volume of iron-containing concentrate is fed through the channel to the plasma reduction jet of the additional plasmatron and is blown into the melt in such a way that the concentrate feed vector crosses the axis of the jet.
  • the concentrate in the transportation channel is cooled to a temperature not exceeding 900 ° C. After the end of the supply of a given volume of concentrate, the thermal effect on the melt with reducing plasma jets is continued.
  • Partial reduction of lumpy material is carried out in the upper part, and additional reduction and melting in the liquid phase.
  • the recovery process in the solid phase is diffuse, which means it is slow, while in the liquid phase a liquid acidic slag is formed, which, when the melt is processed by plasma jets, comes into intensive motion relative to the lined walls of the furnace, which leads to increased wear of the lining and shortens the service life of the furnace and installation in the whole.
  • the plasma jets do not affect the entire volume of the iron-containing material; therefore, the productivity of the metal melt production process decreases.
  • the technological parameters of the process are poorly adjustable, because there are no systems for monitoring and adjusting the recovery process. The lack of a device for the disposal and recovery of waste gas has a negative impact on the environment.
  • a known method of metal production and installation for its implementation in which iron oxide materials are partially reduced and preheating is carried out by blowing reducing gases from the melting zone with a temperature of 800-1000 ° C. Partially rebuilt the material is fed to the smelting zone for melting at high temperature heating and final reduction.
  • the final reduction of iron oxide materials is carried out by plasma jets, into which carbon-containing fuel and oxygen-containing gas are introduced.
  • Plasma sources are installed in the form of plasmatrons located oppositely located along the perimeter of the reactor, installed at an angle of 30-50 ° to the horizon in the direction of the reactor bottom.
  • the longitudinal axes of symmetrically located plasmatrons intersect on the axis of the reactor and are in the same plane with the apex of the angle of the axes of the plasmatrons located above the predetermined height of the metal mirror (USDn patent K22295574, C 21 B 13/02, F 27 B 1/10, app. 31.01. 2005, publ. 20.03.2007, bul. N ° 8).
  • the closest in technical essence and the achieved result adopted a method for the direct reduction of iron oxides and obtaining a melt of iron and an installation for its implementation, in which the iron ore charge is preliminarily reduced in a solid state in a reduction reactor with two reduction zones, after which it is re-reduced and melted in smelting ovens.
  • One of the reduction zones is formed in the middle part of the reactor with exhaust gases from its upper part, which, after dry cleaning, are converted in a plasma-chemical gas generator and fed to plasmatrons for conversion with natural gas and water and obtaining CO and a given concentration.
  • the second reduction zone is formed with purified gases from the plasma melting furnaces. Release of recovered material from the reduction reactor is carried out in two streams.
  • the first of the group of inventions is based on the task of creating a method for the direct reduction of iron ore concentrate and obtaining a melt of soft magnetic iron (ARMCO) with an impurity content of not more than 0.1% from iron ore concentrate by reducing the concentrate granules in the solid phase with a 100% degree of metallization, with recirculation of exhaust gas in the form of carbon dioxide through plasma-chemical gas generators (UGS) for the formation of reducing gas and its injection into the reduction reactor, subsequent melting of high-temperature reduced iron granules in smelting furnaces and, if necessary, adjusting the composition of the iron melt in the mixer with plasma jets, and the processes recovery, loading, reloading, melting and overflowing are carried out without access to atmospheric air, and due to these techniques, energy consumption is reduced, productivity increases, air emissions are reduced and the amount of solid waste is significantly reduced.
  • ARMCO soft magnetic iron
  • the second of the group of inventions is based on the task of improving the installation for the recovery of solid starting material and the production of molten iron, in which, by arranging the structure and additional equipment, including a reduction reactor, the reduction zone of which is equipped with UGS facilities installed directly on the reactor vessel, systems for monitoring and controlling the quality of reducing gas, systems for monitoring and managing the quality of recovered granules and equipment for processing off-gas, and thereby increasing labor productivity, efficiency of the production process soft magnetic iron and a significant reduction in harmful emissions.
  • the first task is solved by the fact that in the method of direct reduction of iron ore concentrate and production of a soft magnetic iron melt (ARMCO), including preheating and reduction of iron-containing material in a solid state in a reduction reactor, subsequent charging of the reduced iron-containing material into the smelting zone, the use of effluents from the melting zone of gases to obtain a reducing gas mixture, the formation of a reduction zone in the reduction reactor, melting is carried out in several melting furnaces, the gas leaving the upper part of the reduction reactor after dry cleaning is converted in plasmatrons of the plasma-chemical gas generator with natural gas to form a mixture of CO and hydrogen in the plasma-chemical gas generator of a given concentration and blown into the reduction reactor to form a reduction zone, discharge of high-temperature reduced material from the reduction reactor carried out as a stream for loading and melting in smelting furnaces, while the productivity of the reduction reactor is selected based on the planned volume of the finished liquid metal, according to the invention, iron ore concentrate with an iron content of 70-72% is used as an iron
  • the claimed method provides 100% degree of metallization of granules of iron ore concentrate, bypassing the process of obtaining roasted iron ore pellets from iron ore concentrate, which generates a large amount of harmful emissions into the atmosphere.
  • Emissions according to the declared technology are more than 12 times less than the existing methods for producing metal-containing melts, because the process is carried out in a sequentially continuous technological cycle in closed conditions without access to atmospheric air.
  • the off-gas from the reduction reactor and smelting furnaces is recycled to generate a reducing gas that is used in processes of recovery of granules and their subsequent melting. Drying of granules of iron ore concentrate is carried out using the heat of waste gases.
  • pellets of the starting material with a 100% degree of metallization makes it possible to reduce the costs of repairing the furnace lining due to the absence of underreduced metal in the granules in the form of oxidized slags, the interaction of which with the lining leads to a high degree of its destruction, which entails a decrease in the quality of the metal and increases the material consumption of the process ...
  • Obtaining a metal melt does not require energy-intensive, labor-intensive and material-intensive operations for deoxidizing the melt with ferroalloys, which reduces the cost and increases the productivity of the process.
  • induction heating and plasma action on high-temperature reduced metal granules increases the efficiency of melting, i.e. plasma jets, melting the well in the charge, form electrically conductive bridges, along which electromagnetic eddy currents generated by the furnace inductor are closed, which increases the productivity of the process, reduces the specific energy consumption for melting metal.
  • ARMCO soft magnetic iron melt
  • a reduction zone is located in the reduction reactor, which includes a plasma-chemical gas generator connected through a cyclone to a gas pipeline leaving the reduction reactor, plasmatrons of the plasma-chemical gas generator are equipped with power supply systems and gas-water consoles, the unit for unloading the recovered material from the reduction reactor is connected by closed bypass channels with melting furnaces, the plasma-chemical gas generator contains a chamber in the body of which indirect plasmatrons are installed, while the chamber is connected through a cleaning cyclone and a smoke exhauster to pipelines of the exhaust gas from the reactor, according to the invention, the internally lined reduction reactor is equipped with a sealed system for producing granules, including a unit for mixing the initial material in the form
  • the installation contains induction melting furnaces, in the upper part of which units for loading reduced granules and submersible plasmatrons of indirect action are installed, and a cyclone for cleaning and cooling gases leaving plasma induction furnaces is connected with control panels for nozzles of plasma-chemical gas generators.
  • the specified dimensions of the UGS chamber provide a high quality of reducing gas, without carbon and undecomposed natural gas, which ensures high gas permeability of the pellet bed in the reduction reactor, since undecomposed natural gas reduces the metallization degree and reduction efficiency, which leads to additional waste and an increase in the cost of finished products.
  • the claimed method is carried out as follows.
  • granules are obtained by mixing the concentrate with a binder in hermetically sealed conditions, the granules are dried with gas from the reduction reactor.
  • the dried granules of iron ore concentrate are loaded into a sealed reduction reactor.
  • the recovery of the downloaded material occurs by passing through it reducing gas that is generated in UGS facilities.
  • the reducing gas is obtained by using a mixture of natural gas and air as the plasma-forming gas of plasmatrons. Then, the air is gradually replaced with carbon dioxide as it is formed in the exhaust gas from the reduction reactor.
  • the waste gas Before being fed to the UGS facility, the waste gas is cleaned, utilized, carbon dioxide is emitted from the utilized gas, cooled and compressed to preset temperature and pressure values.
  • the prepared carbon dioxide is also supplied to the injector control panels.
  • the temperature and composition of the reducing gas is monitored and regulated by changing the operating parameters of the plasma torches and the supply of gases through the nozzles of the UGS facility.
  • the composition of the high-temperature recovered granules is monitored and controlled by changing the operating modes of plasmatrons and UGS nozzles. In the automatic mode, a given speed of passage of the granules through the reduction reactor and a uniform supply of high-temperature reduced granules in hermetically sealed conditions to the receiving hopper are provided.
  • the granules are fed in separate streams to the melting furnaces by a pendulum feeder to obtain iron melt.
  • the resulting melt from each melting furnace is poured into a common heated mixer, in which, if necessary, the composition and temperature of the melt are adjusted by acting on it with plasma jets with appropriate characteristics. After settling of the melt, the slag is poured, and the finished melt of soft magnetic iron is poured into a casting ladle to perform subsequent specified operations.
  • the method provides for the option of melting high-temperature reduced granules in plasma induction furnaces and supplying purified and cooled waste gas from these furnaces to the control panels of the UGS nozzles. The method provides for carrying out all the main stages of the process without access to atmospheric air.
  • High-temperature reduced iron granules in sealed conditions were fed through the receiving hopper to the melting furnaces, the mass loading of each furnace was 2 tons.
  • the melting of the high temperature recovered charge material was carried out for 20 hours.
  • the melt obtained in two furnaces was poured into a mixer. After settling, slag was poured in an amount of 2.5 tons, and the finished melt of soft magnetic iron in an amount of 80 tons was poured into a casting ladle, and the impurities in the melt did not exceed 0.1%
  • An installation for direct reduction of iron ore concentrate and production of a soft magnetic iron melt contains an internally lined reduction reactor 1, equipped with a sealed system for producing granules, including a unit 2 for mixing the initial material in the form of iron ore concentrate with a binder, unit 3 for obtaining granules of iron ore concentrate and a unit 4 drying them, connected to the loading device of the reduction reactor 1.
  • the reduction zone of the reactor 1 is formed by plasma-chemical gas generators 5 connected to the casing of the reduction reactor 1 and evenly distributed along its outer surface and connected by channels 6 with the inner cavity of the reactor 1 (the figure conventionally shows one UGS with equipment for the operation of plasma torches and nozzles).
  • nozzles 8 for supplying additional gases are installed, equipped with control panels 9.
  • plasmatrons 10 of indirect action each of which is equipped equipment to ensure its operation in specified modes, including a power transformer 11, electrical cabinets 12, a compressor 13, a pump 14, a control panel 15 and a gas-water panel 16, as well as an off-gas treatment unit, including a series-connected pipelines system 17 for cleaning gas from reduction reactor 1, a system 18 for utilization of the purified waste gas, a system 19 for extracting COg, a system for cooling COg 20 and a system for compressing 21 cooled COg, connected by a pipeline to the gas-water console 16 of each plasmatron and the control panels 9 of the nozzles.
  • I ⁇ CG 5 at the outlet are equipped with systems 22 for controlling the temperature and composition of the reducing gas, which are connected to control panels 15, gas-water consoles 16 plasmatrons 10 and control panels 9 for injectors 8.
  • Unloading unit 23 is equipped with a system 24 for selection and control of the composition of reduced iron ore concentrate granules associated with control panels 15 and gas-water consoles 16 plasmatrons and control panels 9 for injectors 8 UGS.
  • the unloading unit 23 of the reduction reactor 1 is connected by a closed inclined bypass channel 25 with the hopper 26 for receiving reduced iron ore concentrate granules, equipped with a pendulum feeder 27.
  • the granules are distributed and fed into the charging devices of the melting furnaces 29, which are equipped with closed channels 30 for draining the melt metal into a common heated hermetic mixer 31, with installed on it plasmatrons 32 of indirect action, a slag discharge unit and a melt discharge unit (not shown) of soft magnetic iron into a casting ladle 33.
  • the method provides for melting of high-temperature reduced granules in plasma induction furnaces 29, in the upper part of which is installed submersible plasmatrons 34 of indirect action.
  • the starting material in the form of iron ore concentrate with an iron content of 70-72% is mixed with a binder in the mixing unit 2, from the resulting mixture in the unit 3 granules of iron ore concentrate are obtained, which are dried in the drying unit 4.
  • the dried granules are loaded through the loading device into the reduction reactor 1.
  • the reduction zone in the reactor 1 is formed by uniformly feeding the reducing gas generated in the UGS 5 into its cavity through the channels 6. which as a plasma-forming gas is used the exhaust gas from the reduction reactor 1, which has previously passed through the cleaning system 17, the utilization system 18, the carbon dioxide emission system 19, the cooling system 20 and the carbon dioxide compression system connected to the gas-water consoles 16 plasmatrons 10.
  • Each plasmatron 10 equipped with equipment to ensure its operation in specified modes, including a power transformer I, electrical cabinets 12, compressor 13, pump 14, control panel control unit 15 and gas-water panel 16. Cooled and compressed carbon dioxide is also supplied to the control panels 9 for injectors 8.
  • the installation provides systems 22 for controlling the temperature and composition of the reducing gas connected to control panels 15, gas-water panels 16 plasmatrons 10, as well as to panels 9 control of nozzles 8.
  • recovered granules are selected and their composition and temperature are monitored, on the basis of these data, if necessary, in the control panels 9 of the nozzles 8, in the control panels 15 and gas-water panels 16 of the plasmatrons 10, the temperature and composition are adjusted reducing gas.
  • the high-temperature reduced iron granules through a closed inclined bypass channel 25 enter the granule receiving hopper 26.
  • the pendulum feeder 27 through the closed inclined bypass channels 28, the granules are distributed and fed through the loading devices into the melting furnaces 29.
  • the granules are melted with the formation of an iron melt, which is poured through closed channels 30 into a common heated hermetic mixer 31.
  • the composition and temperature of the melt are adjusted by plasma jets of plasmatrons 32 indirect action. After settling the melt and draining the slag, the finished melt of soft magnetic iron is poured into the casting ladle 33.
  • An embodiment of the installation provides for the use of plasma induction furnaces 29 as melting furnaces, in the upper part of which there are submersible plasmatrons 34 of indirect action.
  • a reducing gas is formed, which is cleaned and cooled in a cleaning cyclone 35 and fed to control panels 9 of nozzles 8.
  • the proposed method and installation for its implementation make it possible to achieve 100% degree of metallization of the iron ore concentrate formed into granules, which significantly reduces the process of obtaining a melt of soft magnetic iron and ensures its high quality.
  • the method provides good energy utilization, because the plasma used in the process preferably consists of re-effluent gas from the reactor and smelting furnaces, which reduces the harmful effect on the environment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

Объект изобретения. Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (ARMCO) и установка для его осуществления. Область применения. Группа изобретений относится к металлургии, а именно к плазменным технологиям прямого твердофазного восстановления окислов железа и получению на их основе расплава железа. Сущность изобретения. Источником нагрева восстановительным газом гранул железорудного концентрата служат плазмохимические газогенераторы, равномерно установленные по периметру восстановительного реактора. В плазмотронах и форсунках газогенераторов используется подготовленный газ, отходящий из восстановительного реактора. Выпуск восстановленных гранул через бункер приема осуществляют отдельными потоками в каждую плавильную печь. Состав и температура восстановительного газа на выходе из плазмохимических газогенераторов и состав и температура восстановленных гранул на выходе из реактора контролируются на протяжении всего процесса и регулируются путем изменения режимов работы плазмотронов и форсунок. Состав и температуру готового расплава железа корректируют в общем подогреваемом миксере под воздействием плазменных струй. Все основные процессы способа осуществляются без доступа атмосферного воздуха. Технический результат. Способ и устройство обеспечивают получение высококачественного магнито-мягкого железа (ARMCO) за счет полной металлизации гранул железосодержащего концентрата с последующим их плавлением. Технология обладает высокими производственными показателями материального и энергетического характера. Снижаются твердые отходы и вредные выбросы в атмосферу, улучшая экологию.

Description

Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (ARMCO) и установка для его осуществления
Взаимосвязанная группа изобретений относится к переработке железорудных концентратов восстановлением до железа с помощью плазменной технологии.
Известен способ прямого получения железоуглеродистых сплавов и установка для его осуществления, в котором кусковой материал вводят в верхнюю зону плавильной печи в количестве 85-90% от общего объема рабочего пространства печи и продувают материал восстановительными плазменными струями плазмотронов косвенного действия. При образовании расплава подают заданный объем железосодержащего концентрата по каналу на плазменную восстановительную струю дополнительного плазмотрона и вдувают в расплав таким образом, что вектор подачи концентрата пересекает ось струи. Концентрат в канале транспортирования охлаждают до температуры не более 900°С. После окончания подачи заданного объема концентрата продолжают термическое воздействие на расплав восстановительными плазменными струями. Дополнительный плазмотрон установлен в боковой стенке печи, а срез сопла примыкает в канале футеровки к выпускному отверстию трубопровода подачи концентрата (патент России N°2342441, кл. С 21 В 13/12, заявл. 10.01.2007, опубл. 27.12.2008).
Частичное восстановление кускового материала осуществляют в верхней части, а довосстановление и плавление в жидкой фазе. Процесс восстановления в твердой фазе диффузный, а значит медленный, при этом в жидкой фазе образуется жидкий кислый шлак, который при обработке расплава плазменными струями приходит в интенсивное движение относительно футерованных стен печи, что приводит к повышенному износу футеровки и сокращает срок эксплуатации печи и установки в целом. Кроме того, плазменные струи воздействуют не на весь объем железосодержащего материала, поэтому производительность процесса получения расплава металла снижается. Технологические параметры процесса слабо поддаются регулировке, т.к. отсутствуют системы контроля и корректировки процесса восстановления. Отсутствие устройства для утилизации и рекуперации отходящего газа оказывает негативное влияние на окружающую среду.
Известен способ получения металла и установка для его осуществления, в котором железоокисные материалы частично восстанавливают и осуществляют предварительный нагрев продувкой отходящими из плавильной зоны восстановительными газами с температурой 800-1000°С. Частично восстановленный материал подают в плавильную зону для его плавления при высокотемпературном нагреве и окончательного восстановления. Окончательное восстановление железоокисных материалов осуществляют плазменными струями, в которые вводят углеродсодержащее топливо и кислородсодержащий газ. Источники плазмы установлены в виде противоположно расположенных по периметру реактора плазмотронов, установленных под углом 30-50° к горизонту в направлении пода реактора. Продольные оси симметрично расположенных плазмотронов пересекаются на оси реактора и находятся в одной плоскости с вершиной угла осей плазмотронов, расположенной выше предварительно заданной высоты зеркала металла (патент России К22295574, С 21 В 13/02, F 27 В 1/10, заявл. 31.01.2005, опубл. 20.03.2007, бюл. ·N°8).
Т.к. частичное восстановление осуществляют в твердой фазе, то кислые шлаки, содержащиеся в железоокисных материалах, при плавлении переходят в расплав, что приводит к интенсивной эрозии футеровки печи, а это сокращает срок эксплуатации агрегата и производительность процесса. Перфорированный бункер забивается мелкодисперсной пылью, содержащейся в исходном материале, снижая его газопроницаемость, что может послужить причиной возникновения аварийных ситуаций. Наличие в высокотемпературной зоне подвижных механизмов приводит к снижению надежности агрегата в целом. В одном агрегате невозможно эффективно объединить процессы восстановления и плавления, т.к. отходящий из плавильной зоны газ имеет высокую температуру и насыщен каплями расплава металла, что приводит к образованию спеков в слое невосстановленного материала и в итоге снижает его газопроницаемость и понижает производительность процесса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) принят способ прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа и установка для его осуществления, в котором железорудную шихту предварительно восстанавливают в твердом состоянии в восстановительном реакторе двумя восстановительными зонами, после чего довосстанавливают и расплавляют в плавильных печах. Одну из восстановительных зон формируют в средней части реактора отходящими из его верхней части газами, которые после сухой очистки конвертируют в плазмохимическом газогенераторе и подают в плазмотроны для конверсии природным газом и водой и получения СО и заданной концентрации. Вторую восстановительную зону формируют очищенными отходящими из плавильных плазменных печей газами. Выпуск восстановленного материала из восстановительного реактора осуществляют двумя потоками. Один поток охлаждают и через разгрузочный узел и перепускные каналы направляют на установку брикетирования, а второй высокотемпературный поток непосредственно направляют для последующего плавления в плавильные плазменные печи (патент России N°2304620, С 21 В 13/14, заявл. 01.06.2005, опубл. 20.08.2007, бюл. Х°23).
Довосстановление в расплаве предварительно восстановленной шихты приводит к эрозии футеровки, повышает материалозатраты, снижает время эксплуатации печей и производительность процесса. Для получения восстановительного газа в плазмохимическом газогенераторе используют воду, а вода при разложении на кислород и водород имеет высокую теплоемкость, что снижает производительность процесса и увеличивает себестоимость конечного продукта. Отсутствие необходимого оборудования делает труднорегулируемым процесс восстановления материала без образования примесей. Для плавления используют недовосстановленный материал, что приводит к повышению удельных энергозатрат. Применяя известный способ и устройство невозможно получить чистое железо без углерода, т.к. плавление частично восстановленной железорудной шихты не позволяет одновременно совместить два процесса - полное восстановление окислов в расплаве и удаление углерода.
В основу первого из группы изобретений поставлена задача создания способа прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито- мягкого железа (ARMCO) с содержанием примесей не более 0,1% из железорудного концентрата, путем восстановления гранул концентрата в твердой фазе с 100% степенью металлизации, с рециркуляцией отходящего газа в виде углекислого газа через плазмохимические газогенераторы (ПХГ) для образования восстановительного газа и вдувания его в восстановительный реактор, последующее плавление высокотемпературных восстановленных гранул железа в плавильных печах и, при необходимости, корректировки состава расплава железа в миксере плазменными струями, причем процессы восстановления, загрузки, перегрузки, плавления и перелива осуществляются без доступа атмосферного воздуха, и за счет этих приемов сокращается энергопотребление, повышается производительность, снижаются выбросы в атмосферу и значительно сокращается количество твердых отходов.
В основу второго из группы изобретений поставлена задача усовершенствования установки для восстановления твердого исходного материала и получения расплава железа, в которой путем компоновки конструкции и дополнительного оборудования, включающей восстановительный реактор, восстановительная зона которого снабжена ПХГ, установленными непосредственно на корпусе реактора, системы контроля и управления качеством восстановительного газа, системы контроля и управления качеством восстановленных гранул и оборудование для переработки отходящего газа, и за счет этого обеспечивается повышение производительности труда, эффективности процесса производства магнито-мягкого железа и значительное снижение вредных выбросов.
Первая поставленная задача решается тем, что в способе прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (ARMCO), включающем предварительный нагрев и восстановление железосодержащего материала в твердом состоянии в восстановительном реакторе, последующую загрузку в плавильную зону восстановленного железосодержащего материала, использование отходящих из плавильной зоны газов для получения восстановительной газовой смеси, формирование в восстановительном реакторе зоны восстановления, расплавление осуществляют в нескольких плавильных печах, отходящий из верхней части восстановительного реактора газ после сухой очистки конвертируют в плазмотронах плазмохимического газогенератора природным газом с образованием в плазмохимическом газогенераторе смеси СО и водорода заданной концентрации и вдувают ее в восстановительный реактор для образования восстановительной зоны, выпуск высокотемпературного восстановленного материала из восстановительного реактора осуществляют потоком для загрузки и плавления в плавильных печах, при этом производительность восстановительного реактора подбирают, исходя из планируемого объема готового жидкого металла, согласно изобретению, в качестве железосодержащего материала используют железорудный концентрат с содержанием железа 70-72%, который предварительно смешивают со связующим с образованием гранул, гранулы подсушивают в герметичных условиях и через загрузочное устройство загружают в герметичный вертикальный восстановительный реактор, при этом над узлом разгрузки восстановленного материала образуют восстановительную зону реактора, в которой в качестве восстановительного газа используют газ, полученный в плазмохимических газогенераторах из газа, отходящего из верхней части восстановительного реактора, который очищают, утилизируют, из утилизированного газа выделяют СОг, охлаждают и компримируют его до заданных значений температуры и давления и подают в плазмотроны и форсунки плазмохимических газогенераторов для образования восстановительного газа, температуру и состав которого контролируют и регулируют за счет изменения режимов работы плазмотронов и подачи газа через форсунки, а газ, оставшийся после выделения СО2, направляют для использования в заданных целях, причем в начальный момент работы в качестве плазмообразующего газа в плазмотронах плазмохимических газогенераторов используют смесь природного газа и воздуха с постепенным замещением в дальнейшем воздуха на СОг по мере его образования в отходящем газе, при этом на входе в узел разгрузки восстановительного реактора осуществляют контроль состава высокотемпературных восстановленных гранул, а узел разгрузки восстановительного реактора в автоматическом режиме задает процесс перемещения гранул через восстановительный реактор с заданной скоростью и равномерную подачу высокотемпературных восстановленных гранул в герметичный бункер их приема, из которого маятниковым питателем гранулы отдельными потоками в герметичных условиях направляются в плавильные печи для их плавления, полученный расплав железа из каждой печи сливают в общий подогреваемый миксер, в котором при необходимости корректируют состав и температуру расплава путем рафинирования или легирования под воздействием плазменных струй, в миксере расплав отстаивают, сливают шлак и готовый расплав магнито-мягкого железа сливают в разливочный ковш с последующими операциями в соответствии с заданной технологией, при этом процессы плавления, слива расплава в миксер и его обработку плазменными струями также осуществляют в герметичных условиях. Плавление восстановленных гранул осуществляют в индукционных плазменных печах с использованием плазменных струй, генерируемых в плазмотронах косвенного действия, а отходящий из печей газ после очистки и охлаждения направляют в пульты управления форсунок плазмохимических газогенераторов.
Заявленный способ обеспечивает 100% степень металлизации гранул железорудного концентрата, минуя процесс получения обожженных железорудных окатышей из железорудного концентрата, при котором образуется большое количество вредных выбросов в атмосферу.
Выбросы по заявленной технологии более чем в 12 раз меньше существующих способов получения металлосодержащих расплавов, т.к. процесс осуществляется в последовательно непрерывном технологическом цикле в закрытых условиях без доступа атмосферного воздуха.
Газ, отходящий из восстановительного реактора и плавильных печей, рециркулирует для генерирования восстановительного газа, который используется в процессах восстановления гранул и их последующего плавления. Сушка гранул железорудного концентрата осуществляется за счет использования тепла отходящих газов.
Объединение в едином технологическом цикле процессов подготовки сырья, его восстановления и плавления позволяет эффективно автоматизировать весь технологический цикл с многократным сокращением газообразных выбросов и твердых отходов.
Получение гранул исходного материала со 100% степенью металлизации позволяет сократить расходы на ремонт футеровки печей за счет отсутствия в гранулах недовосстановленного металла в виде окисленных шлаков, взаимодействие которых с футеровкой приводит к высокой степени ее разрушения, что влечет за собой снижение качества металла и повышает материалоемкость процесса.
Плавление полностью восстановленных высокотемпературных гранул металла значительно сокращает время плавления, снижает энергопотребление и существенно сокращает количество твердых отходов.
Получение расплава металла не требует энергоемких, трудоемких и материалоемких операций раскисления расплава ферросплавами, что снижает себестоимость и повышает производительность процесса.
Совмещение индукционного нагрева и плазменного воздействия на высокотемпературные восстановленные гранулы металла повышает эффективность плавления, т. плазменные струи , проплавляя колодец в шихте, образуют электропроводящие мосты, по которым замыкаются электромагнитные вихревые токи, генерируемые индуктором печи, что повышает производительность процесса, снижает удельные энергозатраты на плавку металла.
Вторая поставленная задача решается тем, что в установке прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (ARMCO), содержащей восстановительный реактор для восстановления железосодержащего материала и соединенные с ним печи для получения железосодержащего расплава, выполненные с возможностью ограничения впуска в них атмосферных газов и отвода газообразных продуктов реакции, в восстановительном реакторе расположена восстановительная зона, которая включает плазмохимический газогенератор, подключенный через циклон к трубопроводу газа, отходящего из восстановительного реактора, плазмотроны плазмохимического газогенератора снабжены системами электропитания и газоводяными пультами, узел разгрузки восстановленного материала из восстановительного реактора соединен закрытыми перепускными каналами с плавильными печами, плазмохимический газогенератор содержит камеру, в корпусе которой установлены плазмотроны косвенного действия, при этом камера связана через циклон очистки и дымосос с трубопроводами отходящего газа из реактора, согласно изобретению, футерованный изнутри восстановительный реактор оснащен герметичной системой получения гранул, включающей узел смешения исходного материала в виде железорудного концентрата со связующим, узел получения гранул железорудного концентрата и узел их сушки, соединенный с загрузочным устройством восстановительного реактора, при этом восстановительная зона реактора образована плазмохимическими газогенераторами, присоединенными к корпусу восстановительного реактора и равномерно распределенными по его наружной поверхности и соединенными каналами с внутренней полостью реактора, в торце футерованной изнутри камеры каждого плазмохимического газогенератора, с заданным соотношением размера ее длины и характерного размера ее поперечного сечения, установлены форсунки подачи дополнительных газов, оснащённые пультами управления, и плазмотроны косвенного действия,, каждый из которых снабжен оборудованием для обеспечения его эксплуатации в заданных режимах, включающем силовой трансформатор, электрические шкафы, компрессор, насос, пульт управления и газоводяной пульт, а также блоком подготовки отходящих газов, включающем последовательно соединенные трубопроводами систему очистки газа, отходящего из восстановительного реактора, систему утилизации очищенного отходящего газа, систему выделения СОг, систему охлаждения СО2 и систему компримирования охлажденного СО2, подключенную трубопроводом к газоводяному пульту каждого плазмотрона и пультам управления форсунок, при этом плазмохимические газогенераторы на выходе снабжены системами контроля температуры и состава восстановительного газа, которые подсоединены к пультам управления, газоводяным пультам плазмотронов и пультам управления форсунок, узел разгрузки снабжен системой отбора и контроля состава восстановленных гранул железорудного концентрата, связанной с пультами управления и газоводяными пультами плазмотронов плазмохимических газогенераторов и пультами управления форсунок, при этом узел разгрузки восстановительного реактора связан закрытым наклонным перепускным каналом с бункером приема восстановленных гранул железорудного концентрата, снабженным маятниковым питателем для распределения и подачи гранул по закрытым наклонным перепускным каналам в загрузочные устройства плавильных печей, которые снабжены закрытыми каналами слива расплава металла в общий подогреваемый герметичный миксер, с установленными на нем плазмотронами косвенного действия, узлом слива шлака и узлом слива магнито-мягкого железа в разливочный ковш. Установка содержит индукционные плавильные печи, в верхней части которых установлены узлы загрузки восстановленных гранул и погружные плазмотроны косвенного действия, а циклон очистки и охлаждения газов, отходящих из плазменных индукционных печей, связан с пультами управления форсунок плазмохимических газогенераторов.
В соответствии с настоящим изобретением, объединение в одном агрегате устройств подготовки железорудного концентрата, его восстановления и подачу в плавильную печь в одной технологической цепочке с использованием единой системы контроля и управления процессами восстановления и плавления, что позволяет повысить производительность, снизить себестоимость конечного продукта, уменьшить выбросы.
Наличие системы отбора, рециркуляции и подготовки отходящих газов позволяет сократить расход материалов, энергии, уменьшить выбросы в окружающую среду.
Заданные размеры камеры ПХГ обеспечивают высокое качество восстановительного газа, без углерода и неразложившегося природного газа, что обеспечивает высокую газопроницаемость слоя гранул в восстановительном реакторе, поскольку неразложившийся природный газ снижает степень металлизации и эффективность восстановления, что приводит к дополнительным отходам и повышению себестоимости готовой продукции.
Применение плазменных индукционных печей ускоряет процесс плавления материала, обеспечивает повышение производительности оборудования и снижает энергозатраты.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема установки прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (ARMCO).
Заявленный способ осуществляется следующим образом.
Из железорудного концентрата с содержанием в нем железа 70-72% получают гранулы путем смешивания концентрата со связующим в герметичных условиях, гранулы подсушивают газом, отходящим из восстановительного реактора. Подсушенные гранулы железорудного концентрата загружают в герметичный восстановительный реактор. Восстановление загруженного материала происходит за счет прохождения через него восстановительного газа, который генерируют в ПХГ. На начальном этапе процесса восстановительный газ получают в результате использования в качестве плазмообразующего газа плазмотронов смесь природного газа и воздуха. Далее постепенно замещают воздух на углекислый газ по мере его образования в газе, отходящем из восстановительного реактора. Перед подачей в ПХГ отходящий газ очищают, утилизируют, из утилизированного газа выделяют углекислый газ, охлаждают и компримируют его да заданных значений температуры и давления. Подготовленный углекислый газ также подают в пульты управления форсунок. Температуру и состав восстановительного газа контролируют и регулируют за счет изменения параметров работы плазмотронов и подачи газов через форсунки ПХГ. На протяжении процесса восстановления осуществляют контроль состава высокотемпературных восстановленных гранул и регулируют его путем изменения режимов работы плазмотронов и форсунок ПХГ. В автоматическом режиме обеспечивается заданная скорость прохождения гранул через восстановительный реактор и равномерная подача высокотемпературных восстановленных гранул в герметичных условиях в бункер приема. Из бункера приема в герметичных условиях маятниковым питателем гранулы отдельными потоками подаются в плавильные печи для получения расплава железа. Полученный расплав из каждой плавильной печи сливают в общий подогреваемый миксер, в котором, при необходимости, корректируют состав и температуру расплава, воздействуя на него плазменными струями с соответствующими характеристиками. После отстаивания расплава сливают шлак, а готовый расплав магнито-мягкого железа сливают в разливочный ковш для выполнения последующих заданных операций. Способ предусматривает вариант плавления высокотемпературных восстановленных гранул в плазменных индукционных печах и подачу очищенного и охлажденного отходящего газа из этих печей в пульты управления форсунок ПХГ. Способ предусматривает проведение всех основных этапов процесса без доступа атмосферного воздуха.
Пример конкретного выполнения способа.
Из железорудного концентрата с содержанием железа 70 % в количестве 120т получают гранулы размером 20Х25мм. Гранулы подсушивают в герметичных условиях при прохождении сушильной зоны в течение 30 мин отходящим газом из восстановительного реактора при температуре 200 -300 С. Подсушенные гранулы загружают в восстановительный реактор и продувают равномерно по сечению реактора восстановительным газом, полученным в ПХГ, в которых установлено по 1 плазмотрону. Отбирали отходящий газ из восстановительного реактора и после подготовки подавали его в плазмотроны и форсунки ПХГ. Параметры работы плазмотронов для получения восстановительного газа следующие: U=1100B, 1=430А. При этом температура восстановительного газа на выходе из ПХГ составила 1050С. Состав гранул на выходе из реактора следующий: Fe=99,5%. Высокотемпературные гранулы восстановленного железа в герметичных условиях через бункер приема подавали в плавильные печи, массовая загрузка каждой печи 2т. Плавление высокотемпературного восстановленного загруженного материала осуществляли в течение 20 часов. Полученный в двух печах расплав сливали в миксер. После отстаивания слили шлак в количестве 2,5т, а готовый расплав магнито-мягкого железа в количестве 80 т перелили в разливочный ковш, причем примеси в расплаве не превышают 0,1%
Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (ARMCO) реализуется на установке, схематически изображенной на чертеже.
Установка для прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (ARMCO) содержит футерованный изнутри восстановительный реактор 1, оснащенпый герметичной системой получения гранул, включающей узел 2 смешения исходного материала в виде железорудного концентрата со связующим, узел 3 получения гранул железорудного концентрата и узел 4 их сушки, соединенный с загрузочным устройством восстановительного реактора 1. Восстановительная зона реактора 1 образована плазмохимическими газогенераторами 5, присоединенными к корпусу восстановительного реактора 1 и равномерно распределенными по его наружной поверхности и соединены каналами 6 с внутренней полостью реактора 1 (на рисунке условно показан один ПХГ с оборудованием, обеспечивающим работу плазмотронов и форсунок). В торце футерованной изнутри камеры 7 каждого ПХГ 5, с заданным соотношением размера ее длины и характерного размера ее поперечного сечения, установлены форсунки 8 подачи дополнительных газов, оснащённые пультами управления 9. В торце камеры 7 также установлены плазмотроны 10 косвенного действия, каждый из которых снабжен оборудованием для обеспечения его эксплуатации в заданных режимах, включающем силовой трансформатор 11, электрические шкафы 12, компрессор 13, насос 14, пульт управления 15 и газоводяной пульт 16, а также блоком подготовки отходящих газов, включающем последовательно соединенные трубопроводами систему 17 очистки газа, отходящего из восстановительного реактора 1, систему 18 утилизации очищенного отходящего газа, систему 19 выделения СОг, систему 20 охлаждения СОг и систему 21 компримирования охлажденного СОг, подключенную трубопроводом к газоводяному пульту 16 каждого плазмотрона и пультам 9 управления форсунок. IΊCG 5 на выходе снабжены системами 22 контроля температуры и состава восстановительного газа, которые подсоединены к пультам 15 управления, газоводяным пультам 16 плазмотронов 10 и пультам 9 управления форсунок 8. Узел разгрузки 23 снабжен системой 24 отбора и контроля состава восстановленных гранул железорудного концентрата, связанной с пультами 15 управления и газоводяными пультами 16 плазмотронов и пультами 9 управления форсунок 8 ПХГ. Узел разгрузки 23 восстановительного реактора 1 связан закрытым наклонным перепускным каналом 25 с бункером 26 приема восстановленных гранул железорудного концентрата, снабженным маятниковым питателем 27. По закрытым наклонным перепускным каналам 28 гранулы распределяются и подаются в загрузочные устройства плавильных печей 29, которые снабжены закрытыми каналами 30 слива расплава металла в общий подогреваемый герметичный миксер 31, с установленными на нем плазмотронами 32 косвенного действия, узлом слива шлака и узлом слива расплава (не показаны) магнито-мягкого железа в разливочный ковш 33. Способом предусмотрено плавление высокотемпературных восстановленных гранул в плазменных индукционных печах 29, в верхней части которых установлены погружные плазмотроны 34 косвенного действия. Газы, отходящие из плазменных индукционных печей 29, через циклон очистки и охлаждения 35 поступают в пульты управления 9 форсунок 8 ПХГ 5.
Установка работает следующим образом.
Исходный материал в виде железорудного концентрата с содержанием железа 70- 72% смешивают со связующим в узле 2 смешивания, из полученной смеси в узле 3 получают гранулы железорудного концентрата, которые сушат в узле 4 сушки. Подсушенные гранулы через загрузочное устройство загружают в восстановительный реактор 1. Восстановительную зону в реакторе 1 образуют путем равномерной подачи в его полость через каналы 6 восстановительного газа, генерируемого в ПХГ 5. Образование восстановительного газа в ПХГ 5 происходит в результате работы плазмотронов 10 косвенного действия, в которых в качестве плазмообразующего газа используют отходящий из восстановительного реактора 1 газ, предварительно прошедший через систему 17 очистки, систему 18 утилизации, систему 19 выделения углекислого газа, систему 20 охлаждения и систему компримирования углекислого газа, подключенную к газоводяным пультам 16 плазмотронов 10. Каждый плазмотрон 10 снабжен оборудованием для обеспечения его эксплуатации в заданных режимах, включающем силовой трансформатор И, электрические шкафы 12, компрессор 13, насос 14, пульт управления 15 и газоводяной пульт 16. Охлажденный и компримированный углекислый газ также подается в пульты 9 управления форсунками 8. В установке предусмотрены системы 22 контроля температуры и состава восстановительного газа, подсоединенные к пультам 15 управления, газоводяным пультам 16 плазмотронов 10, а также к пультам 9 управления форсунок 8. В системе 24 узла разгрузки 23 отбирают восстановленные гранулы и контролируют их состав и температуру, на основании этих данных, при необходимости, в пультах 9 управления форсунок 8, в пультах управления 15 и газоводяных пультах 16 плазмотронов 10 осуществляют корректировку температуры и состава восстановительного газа. Через узел разгрузки 23 высокотемпературные восстановленные гранулы железа по закрытому наклонному перепускному каналу 25 поступают в бункер 26 приема гранул. Маятниковым питателем 27 по закрытым наклонным перепускным каналам 28 гранулы распределяются и подаются через загрузочные устройства в плавильные печи 29. Гранулы плавят с образованием расплава железа, который по закрытым каналам 30 сливают в общий подогреваемый герметичный миксер 31. Состав и температуру расплава корректируют плазменными струями плазмотронов 32 косвенного действия. После отстаивания расплава и слива шлака, готовый расплав магнито-мягкого железа сливают в разливочный ковш 33. Вариантом выполнения установки предусмотрено в качестве плавильных печей использование плазменных индукционных печей 29, в верхней части которых установлены погружные плазмотроны 34 косвенного действия. В процессе плавления гранул восстановленного металла электромагнитными вихревыми токами и плазменными струями образуется восстановительный газ, который очищают и охлаждают в циклоне очистки 35 и подают в пульты управления 9 форсунок 8.
Предложенный способ и установка для его осуществления позволяют достигнуть 100% степени металлизации сформированного в гранулы железорудного концентрата, что в значительной мере сокращает процесс получения расплава магнито-мягкого железа и обеспечивает его высокое качество. Способ обеспечивает хорошую утилизацию энергии, т.к. используемая в процессе плазма состоит предпочтительно из газа, повторно отходящего из реактора и плавильных печей, что сокращает вредное воздействие на окружающую среду.

Claims

Формула изобретения
1. Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (ARMCO), включающий предварительный нагрев и восстановление железосодержащего материала в твердом состоянии в восстановительном реакторе, последующую загрузку в плавильную зону восстановленного железосодержащего материала, использование отходящих из плавильной зоны газов для получения восстановительной газовой смеси, формирование в восстановительном реакторе зоны восстановления, расплавление осуществляют в плавильных печах, отходящий из верхней части восстановительного реактора газ после сухой очистки конвертируют в плазмотронах плазмохимического газогенератора природным газом с образованием в плазмохимическом газогенераторе смеси СО и водорода заданной концентрации и вдувают ее в восстановительный реактор для образования восстановительной зоны, выпуск высокотемпературного восстановленного материала из восстановительного реактора осуществляют потоком для загрузки и плавления в плавильных печах, при этом производительность восстановительного реактора подбирают, исходя из планируемого объема готового жидкого металла, отличающийся тем, что в качестве железосодержащего материала используют железорудный концентрат с содержанием железа 70-72%, который предварительно смешивают со связующим с образованием гранул, гранулы подсушивают в герметичных условиях и через загрузочное устройство загружают в герметичный вертикальный восстановительный реактор, при этом над узлом разгрузки восстановленного материала образуют восстановительную зону реактора, в которой в качестве восстановительного газа используют газ, полученный в плазмохимических газогенераторах из газа, отходящего из верхней части восстановительного реактора, который очищают, утилизируют, из утилизированного газа выделяют СОг, охлаждают и компримируют его до заданных значений температуры и давления и подают в плазмотроны и форсунки плазмохимических газогенераторов для образования восстановительного газа, температуру и состав которого контролируют и регулируют за счет изменения режимов работы плазмотронов и подачи газа через форсунки, а газ, оставшийся после выделения СОг, направляют для использования в заданных целях, причем в начальный момент работы в качестве плазмообразующего газа в плазмотронах плазмохимических газогенераторов используют смесь природного газа и воздуха с постепенным замещением в дальнейшем воздуха на СОг по мере его образования в отходящем газе, при этом на входе в узел разгрузки восстановительного реактора осуществляют контроль состава высокотемпературных восстановленных гранул, а узел разгрузки восстановительного реактора в автоматическом режиме задает процесс перемещения гранул через восстановительный реактор с заданной скоростью и равномерную подачу высокотемпературных восстановленных гранул в герметичный бункер их приема, из которого маятниковым питателем гранулы отдельными потоками в герметичных условиях направляются в плавильные печи для их плавления, полученный расплав железа из каждой печи сливают в общий подогреваемый миксер, в котором при необходимости корректируют состав и температуру расплава путем рафинирования или легирования под воздействием плазменных струй, в миксере расплав отстаивают, сливают шлак и готовый расплав магнито-мягкого железа сливают в разливочный ковш с последующими операциями в соответствии с заданной технологией, при этом процессы плавления, слива расплава в миксер и его обработку плазменными струями также осуществляют в герметичных условиях.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавление восстановленных гранул осуществляют в индукционных плазменных печах с использованием плазменных струй, генерируемых в плазмотронах косвенного действия, а отходящий из печей газ после очистки и охлаждения направляют в пульты управления форсунок плазмохимических газогенераторов.
3. Установка прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (ARMCO), содержащая восстановительный реактор для восстановления железосодержащего материала и соединенные с ним печи для получения железосодержащего расплава, выполненные с возможностью ограничения впуска в них атмосферных газов и отвода газообразных продуктов реакции, в восстановительном реакторе расположена восстановительная зона, которая включает плазмохимический газогенератор, подключенный через циклон к трубопроводу газа, отходящего из восстановительного реактора, плазмотроны плазмохимического газогенератора снабжены системами электропитания и газоводяными пультами, узел разгрузки восстановленного материала из восстановительного реактора соединен закрытыми перепускными каналами с плавильными печами, плазмохимический газогенератор содержит камеру, в корпусе которой установлены плазмотроны косвенного действия, при этом камера связана через циклон очистки и дымосос с трубопроводами отходящего газа из реактора, отличающаяся тем, что футерованный изнутри восстановительный реактор оснащен герметичной системой получения гранул, включающей узел смешения исходного материала в виде железорудного концентрата со связующим, узел получения гранул железорудного концентрата и узел их сушки, соединенный с загрузочным устройством восстановительного реактора, при этом восстановительная зона реактора образована плазмохимическими газогенераторами присоединенными к стенке реактора и равномерно распределенными по его наружной поверхности и соединенными каналами с внутренней полостью реактора, в торце футерованной изнутри камеры каждого плазмохимического газогенератора, с заданным соотношением ее длины и характерных размеров ее поперечного сечения, установлены форсунки подачи дополнительных газов, оснащённые пультами управления, и плазмотроны косвенного действия, каждый из которых снабжен оборудованием для обеспечения его эксплуатации в заданных режимах, включающем силовой трансформатор, электрические шкафы, компрессор, насос, пульт управления и газоводяной пульт, а также блоком подготовки отходящих газов, с последовательно соединенные трубопроводами системами очистки газа, отходящего из восстановительного реактора, систему утилизации очищенного отходящего газа, систему выделения СОг, систему охлаждения СО2 и систему компримирования охлажденного СО2, подключенную трубопроводом к газоводяному пульту каждого плазмотрона и пультам управления форсунок, при этом плазмохимические газогенераторы на выходе снабжены системами контроля температуры и состава восстановительного газа, которые подсоединены к пультам управления, газоводяным пультам плазмотронов и пультам управления форсунок, узел разгрузки снабжен системой отбора и контроля восстановленных гранул железорудного концентрата, связанной с пультами управления и газоводяными пультами плазмотронов плазмохимических газогенераторов и пультами управления форсунок, при этом узел разгрузки восстановительного реактора связан закрытым наклонным перепускным каналом с бункером приема восстановленных гранул железорудного концентрата, снабженным маятниковым питателем для распределения и подачи гранул по закрытым наклонным перепускным каналам в загрузочные устройства плавильных печей, которые снабжены закрытыми каналами слива расплава металла в общий подогреваемый герметичный миксер, с установленными на нем плазмотронами косвенного действия, узлом слива шлака и узлом слива магнито-мягкого железа в разливочный ковш.
4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что установка содержит индукционные плавильные печи, в верхней части которых установлены узлы загрузки восстановленных гранул и погружные плазмотроны косвенного действия, а циклон очистки и охлаждения газов, отходящих из плазменных индукционных печей, связан с пультами управления форсунок плазмохимических газогенераторов.
PCT/RU2020/000230 2020-04-29 2020-04-29 Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (armco) и установка для его осуществления WO2021221529A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000230 WO2021221529A1 (ru) 2020-04-29 2020-04-29 Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (armco) и установка для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000230 WO2021221529A1 (ru) 2020-04-29 2020-04-29 Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (armco) и установка для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021221529A1 true WO2021221529A1 (ru) 2021-11-04

Family

ID=78373746

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000230 WO2021221529A1 (ru) 2020-04-29 2020-04-29 Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (armco) и установка для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021221529A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023142481A1 (zh) * 2022-01-25 2023-08-03 中冶长天国际工程有限责任公司 一种含铁复合球团的直接还原工艺和直接还原装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2092617A (en) * 1981-02-11 1982-08-18 Skf Steel Eng Ab Manufacturing sponge iron
US5618032A (en) * 1994-05-04 1997-04-08 Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch Shaft furnace for production of iron carbide
RU2304620C2 (ru) * 2005-01-17 2007-08-20 Анатолий Тимофеевич Неклеса Способ прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа и установка для его осуществления

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2092617A (en) * 1981-02-11 1982-08-18 Skf Steel Eng Ab Manufacturing sponge iron
US5618032A (en) * 1994-05-04 1997-04-08 Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch Shaft furnace for production of iron carbide
RU2304620C2 (ru) * 2005-01-17 2007-08-20 Анатолий Тимофеевич Неклеса Способ прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа и установка для его осуществления

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023142481A1 (zh) * 2022-01-25 2023-08-03 中冶长天国际工程有限责任公司 一种含铁复合球团的直接还原工艺和直接还原装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100210695B1 (ko) 용융선철 및 용융강 예비생성물을 생산하기 위한 방법 및 장치
SU1528324A3 (ru) Способ получени чугуна в горизонтальном реакторе
CN113874486A (zh) 利用氢气的直接还原工艺
CA2745813C (en) System and method for the thermal processing of ore bodies
CN111321272A (zh) 一种连续预热废钢的炼钢装置及工艺
ES2971973T3 (es) Sistema de reducción directa y proceso relacionado
CN115011746B (zh) 一种基于co2循环的全氧/高富氧炼铁造气***及运行方法
RU2304620C2 (ru) Способ прямого восстановления оксидов железа и получения расплава железа и установка для его осуществления
WO2021221529A1 (ru) Способ прямого восстановления железорудного концентрата и получения расплава магнито-мягкого железа (armco) и установка для его осуществления
RU2518820C2 (ru) Способ и устройство для получения чугуна или расплавленных стальных полуфабрикатов
RU2296166C2 (ru) Способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья и устройство для его осуществления
RU2282664C2 (ru) Способ и установка для проведения металлургических процессов с использованием углеродсодержащих материалов
CN100580098C (zh) 直接还原方法
KR101220554B1 (ko) 용선제조장치 및 이를 이용한 용선제조방법
KR100498100B1 (ko) 일반탄을 이용한 용철 제조 공정에서 분환원철 및 분소성부원료의 괴성체를 이용한 용철제조방법
US6214085B1 (en) Method for direct steelmaking
RU2285048C2 (ru) Способ получения железо-никелевых сплавов и никеля из окисных материалов и установка для его осуществления
CN1087951A (zh) 用矿石直接炼钢的方法及设备
CN103392013B (zh) 制造铁水和钢的方法和设备
RU2285047C1 (ru) Способ получения железа прямым восстановлением и устройство для его осуществления
CN220432873U (zh) 一种熔融还原炼钢除尘灰处理装置
US3689251A (en) Reduction of solid iron ore to hot metallic iron in a rotary kiln-flash heater-rotary reactor complex
CN105036133B (zh) 电石炉和竖炉联用的工艺和***
CN113174457B (zh) 一种处理高铁赤泥的侧顶复合喷吹熔炼还原炉的使用方法
KR850001505B1 (ko) 회전로에서의 산화철함유물질의 직접 환원법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20933248

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC - FORM 1205A (15.03.2023)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20933248

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1