Способ производства железа из руд

Способ производства железа из руд

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К !1 Л Т Е Н У (6I } Дополнительный к патенту (22) Заявлено 26.0269 {2!) 1311268/02 (23) Приоритет (32) 28.02.68

Союз Советских

Сецнаттнстнческнк

Ресттублнк (й!) (т1. !(л.

С 21 В 13/00 (S(} 708872 (88) СцА

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений . и открыти Й (кЦ УЖ 622.788 ° .5(088.8) Опубликовано 25,0379. Бюллетень № 11 Дата опубликования описания 250379 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Роберт Теодор Джозеф, Джек Тречок, Зрик Заллер и Джоэиа уорк (CllJA) Иностранная Фирма ФМК Корпорейшн (CIIIA) (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗА ИЗ РУД

Изобретение касается способа про изводства железа путем восстановления железных руд при помощи твердых углеродсодержащих восстановителей при температурах несколько ниже температуры плавления.

Известны способы производства железа из окисных руд путем восстановления окиси с использованием угля в ® качестве восстанавливающего реагента, взятого в количестве, большем стехиометрически необходимого (lj.

Однако этим способом невозможно получать восстановленное железо в

1б порошкообразной форме. Там, где в качестве конечного продукта необходим железный порошок, используются способы, проводимые в промышленных масштабах в определенные экономически выгодные циклы времени, с применением относительно дорогостоящих газообразных восстанавливающих реагентов, например водорода, который реагирует при относительно низких температурах (порядка 1400-1600 С).

Необходимо отметить, что кокс является наилучшим восстановителем при ниэкотемпературном восстановлении же-леза. Кроме того, -необходимо отметить, что в таких способах необходим контроль над абсолютной температурой.

Целью изобретения является получение восстановленного железа с размером частиц, равным размеру частиц исходной руды.

Для достижения поставленной цели руду нагревают в смеси с восстановителем, взятым в количестве на 50 †50 большем стехиометрически необходимого, в течение 0,5-5 ч при 9681024 С.

Предлагаемым способом можно иэгс. товлять железо в форме порошка или мягких легко раэмалываемых агломератов в больших количествах с большой производительностью иэ окиси железа в таком же самом виде, как железо, которое изготовляется, путем восстановления твердыми углеродсодержащими восстановителями. Окись подается в . процесс или как порошок (крупностью порядка — 6 меш и, что предпочтительно, более мелкий), или как рыхлый, пористый, легко измельчаемый агломерат из такого порошка; восстановитель имеет порошкообразную форму, предпочтительно несколько другого размера чека руда для того, чтобы обеспечить успешное отделение при грохоче654181

Д нии. Восстановитель представляет собой специально приготовленный коксованием уголь (антрацит низкого качества). Условия приготовления таковы, что полукокс реагирует при температуре восстановления со скоростью, превышающей 10% израсходованного вещества в 1 ч, восстановитель использу ется в избытке по отношению к стехиометрическому количеству по сравнению с окисью железа, по крайней мере, 25%, а предпочтительно 50-500%; )0 и руда и восстановитель находятся в смешанном виде, температура восстановителя составляет порядка 968-1024 С.

Температура не должна превышать 1024 С, в противном случае будет наблюдаться )5 спекание.

Окись, предназначенная для использования в данном процессе, должна быть в виде тонкоразмолотого порошка крупностью 6 меш (стандарт США), а наиболее предпочтительно, чтобы размол позволял проходить массе через грохот в 60 меш. Однако такая порошкообразная руда может быть также агломерирована. Например, можно взять

2 вес.ч. крахмала любого вида, например кукурузного, и 98 вес.ч. отобранной и подготовленной железнои руды, перемешать тщательно в смесителе и добавить 10-15% от веса сухой смеси воды и смешивать непрерывно до 30 тех пор, пока не будет получена тестообразная масса.

Существует некоторый ряд руд с таким содержанием естественной глины, что может потребоваться большее коли- 35 чество воды. Избыточное количество воды можно определять экспериментально.

Тесто подается на грохот, который совершает вращательное движение. Ис- 40 пользуются два размера грохота. Шарики или окатыши могут быть образованы, например, на грохоте крупностью 8 меш.

Ожидаемыи продукт собирается íà грохоте крупностью 14 меш. Материалы,. проходящие через этот грохот, собираются и заново замешиваются. Таким образом, выхоц окомкованной железной руды составляет 100%.

Полученные агломераты крупностью

-8 — -14 меш высушиваются при 92,5)2)îC

Полученный таким образом продукт имеет одинаковый размер и представляет собой пористый агломерат, содер- 55 жащий 50Ъ и более (относительно объема) крупной связанной пористой структуры. Эта рыхлая, пористая структура позволяет восстанавливающим газам проникать с такой высокой 60 скоростью, что внутренность окатыша нагревается и восстанавливается во всех случаях практически в одно и то r.:е время, что и его поверхность.

Восстановитель должен быть подан в процесс в порошкообразнои форме.

65 для улучшения отделения от готового железа и других добавлений при помощи простого грохочения восстановитель должен иметь размер, отличающийся от размера окиси. Кроме того, необходимо выбрать уголь, который при коксовании дает требуемую реакционную способность. Из антрацита получают полукокс со слишком низкой реакционной способностью СО, в то время как битуминозный и бурый уголь обладают значительно более высокой реакционной способностью.

Реакционная способность СО полученного кокса может возрасти при добавлении к восстановителю на любой иэ стадий процесса приготовления кокса незначительного процента соли металла, например углекислого натрия.

Хотя реакционная способность СО антрацитного полукокса может возрасти несколько выше 10% при добавлении активатора, полученный восстановитель все еще непригоден для промышленных целей. Все низкие сорта угля, от низколетучего битуминозного угля до бурого, могут образовывать кокс с необходимой реакционной способностью

СО и восстанавливающей способностью.

Содержание водорода в восстановителе, смешанном с окисью железа при температуре восстановления, должно быть минимум 1Ъ для того, чтобы обеспечить необходимую реакционную способность СО . Для того, чтобы поддержать такое содержание водорода, конечную стадию коксования необходимо производить при температуре, не превышающей 982 С.

Изготовление восстановителя происходит, как правило, в ряде псевдоожиженных слоев.

При практическом осуществлении процесса важно, чтобы восстановитель использовали в избытке от стехиометрического количества по отношению к окиси железа, для того, чтобы исключить возможность случайного вторичного окисления той части железа, которая находится на поверхности смеси. Теоретически избыток должен составлять 25Ъ, практически обычно этот избыток составляет 300-400 Ъ.

При указанных температурах восстановления избыточный восстановитель преобразуется во время реакции в порошкообразный активный уголь эа счет реакции СО с углем до образования

СО, последний является активным агентом для восстановления окиси железа.

Избыток восстановителя не должен превышать 500% сверх стехиометрического количества для того, чтобы предохранить от какого-либо ослабления активации общей массы восстановителя.

При нижних пределах температуры и реакционной способности восстанов«ление может иногда требовать остаточного времени порядка 5 час для того, 81

Формула изобретения

Составитель A. Харитонов

Редактор О. Кузнецова Техред М.Петко

Корректор Е. Дичинская

1334/47 Тираж 652 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ilIIH .Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 6541 чтобы достичь требуемой степени восстановления. При верхних пределах температуры и реакционной способности время в 30 мин даст полное восстановление при использовании некоторых руд и высокореактивных восстановителей.

Это время изменяется в некоторой сте- 5 пени в зависимости от характера подачи, а именно от ее химического состава, размера и структуры частиц окиси.

1 t

Способ производства железа из руд, включающий ее смешивание с порошкообраэным обожженным восстановителем— углем класса ниже антрацита, взятом в количестве, большем стехиометрически необходимого для восстановления окислов железа, реакционная способность которого по двуокиси углерода при температуре восстановления составляет 10 вес.Ъ в 1 ч, и последующий нагрев смеси до температуры ниже температуры плавления железа, отличающийся тем« с целью получения восстановленного железа с размером частиц, равным размеру частиц исходной руды, ее нагревают s смеси с восстановителем, взятом в количестве, на 50-5003 большем стехиометрически необходимого, в течение 0,5-5 час при 9681024о С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 86948, М. КлР С 21 В 13/06, 1964