Способ восстановления окислов металлов

Способ восстановления окислов металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Социалистических

Республик

ОП ИСАККЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СИИДИТИИвСТВУ

< 376724 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.11. 79 (21) 2842522/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 30. 1.0. 81 ° Втоллетень М40

Дата опубликования опмсания 30. 10.81 (5l) N. Кл.

С 21 В 13/00

Государствошый квмктвт

СССР

II0 делам изебретеннй и открытий (53) УД К 669. ) 88 (088.8) Л .А.Петров, Г.А.Соколов и А.А.Харитонов

Институт металлургии им. А.А.Байкова AH СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ

МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к металлур- гии, в частности к прямому получению металлов из их окислов, и может быть использовано для производства губчатого железа, металлизованных окатышей или железного порошка.

Известен способ восстановления окислов металлов в реакторах с кипящим слоем, в котором необходимую тепловую энергию получают от индукционного нагрева. Способ предусматривает поддержание удельного сопротивления слоя в пределах 10 -10 см/м.

Частоту тока подбирают в зависимости от минимального диаметра слоя и его удельного сопротивления таким образом, чтобы отношение между диаметром слоя и глубиной проникания электромагнитного поля было в пределах 0,21,5. Часть необходимого тепла получа- ют от сжигания в реакторе топлива.

Исходным материалом служит руда фракции меньше 10 мм или пиритные огарки;

Восстановительный газ, состоящий из

СО и Н подбирают так, чтобы отношения СО/СО и Н /Н О были достаточны для восстановления железа при 8001000 С (1).

Основным недостатком способа является низкое удельное сопротивление слоя, сложность в подаче восстановительного газа, связанная с поддержанием частиц материала во взвешенном состоянии в процессе их восстановления и слипания между собой и, кроме этого, большой расход электроэнергии и низкий КПД ее использования непосредственно для процесса восстановления окислов металла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату.к предлагаемому является способ восстановления окислов металлов с использованием индукционного нагрева, включающий окомкование руДного сырья с углеродсодержащим и связующим материалами, сушку гранул, непрерывную загрузку, восстановление, выгрузку в

30

3 8767 герметичный охлаждающий объем. Причем полученные брикеты сначала нагревают в печи до 180-300 С для удаления влаги и летучих и обжигают в следующей печи при 1000 С. При этом углерод

5 связки взаимодействует с окислами концентрата и восстанавливает их до металла в виде измельченного продукта, который спекается с уменьшением объема брикетов до 50% их прежнего

l0 объема. Обожженные брикеты загружают в следующую, третью по счету. печь, обогреваемую с помощью индукторов в форме колец, где брикеты нагрева. ют до 1200-lб00 С (2J.

Недостаток такого способа заключа ется в том, что в индукционную печь загружают предвосстановленные брикеты с уменьшенным объемом, т.е. процесс восстановления окислов металла разделен на два этапа. Это значительно снижает производительность установок, удорожает их обслуживание.

Цель изобретения — интенсификация .процесса восстановления и получение

25 однородного продукта по сечению слоя.

Поставленная цель достигается тем, что в .способе восстановления окислов металлов с использованием индукционного нагрева, включающего окомкова-! ние рудного сырья с углеродсодержащим и связующим веществами сушку гранул, загрузку, восстановление, выгрузку в герметичный охлаждающий объем, заключается в том, что отношение объема восстановленного материала и зоны 35 восстановления составляет (0,15-0,50):l, а восстановление ведут с перепадом температур от центра к периферии в верхнем горизонте зоны восстановления в пределах 900-1200 C.

Сущность предлагаемого способа заключается,в том, что поддержачие восстановленного материала к .объему зоны восстановления в отмеченных соотношениях дает возможность повысить 45 степень использования электрической энергии как за счет теплоотдачи от восстановленных гранул к восстанавливаемым, так и за счет повьппения удельного сопротивления восстановленных 50 гранул, и следововательно, их температуры, величина которой определяет и передачу тепла на стенки реактора.

Таким образом, вновь -загружаемые гранулы подвергаются интенсивному нагре- 55 ву теплом отходящих газов, восстановленного материала и по периферии— теплом от стен реактора.

24 Д

Вследствие этого при указанном соотношении ниже 0,15 приводит процесс к тому, что восстанавливаемый объем материала получает тепла значительно меньше для интенсивного восстановления окислов. Процесс восстановления в этом случае замедлен, так как температура гранул составляет 400-550оС в течение 25-35% времени нахождения их в зоне восстановления вместо 1020% К

0%. Кроме того, незначительный объем в остановленного материала резко снижает и скорость теплопередачи, а значит количество тепла передаваемого восстанавливаемым"гранулам. Аналогичное происходит и в получении тепла от стен реактора, таким образом замедляется диссоциация окислов железа и процесс восстановления в целом.

Повышение отношения объема восстановленного материала к объему зоны восстановления более 0,50 предусматривает резкое увеличение степени теплопередачи восстанавливаемым гранулам по отмеченным статьям„ а это способствует значительным температурным изменениям по сечению слоя, вызванным переоплавлением как восстановленного материала так и восстанавливаемых гранул и, следовательно, получению неоднородного продукта по сечению слоя, перерасходу электрической энергии и снижению производительности агрегата. Регулировка отношений объема восстановленного материала к объему зоны восстановления в пределах 0,15-0,50):1 должна соответствовать температурам восстанавливаемых гранул в реакторе в пределах 900-1200 С.

Снижение температуры свидетельствует о том, что скорость выгрузки готового материала превышает скорость теплопередачи и нагрева и приводит к нарушению установленного теплообмена между твердыми и газообразными компонентами. Превышение ее за указанный предел не дает возможности получить равномерный по сечению слоя состав материала при соотношении объема восстановленного материала к объему зоны восстановления 0,5, а по нижнему их соотношению " интенсифицировать процесс восстановления.

Примеры осуществления предлагаемога способа восстановления окислов металлов представлены в таблице.

Восстайовлению подвергаются рудноугольные окатьппи диаметром 10-20 мм из,магиетитового концентрата (70,5%

876724 6 зоны восстановления. В таблице при- .ведены величины объема восстановленных материалов по отношению к зоне восстановления до опускания столба материалов — максимальное значение, и после опускания столба — минимальное. Температура восстанавливаемых материалов измеряется снаружи оптическим пирометром.

0,32:1 0,19:} i

1000 1100

1!00

1070 900 !

100 970

0,25: l О,!5:1

0,34:1 0,15:1

0,34:1 0,16:1

0,42:1 О,!9:1

i l 40

0 ° 51:1 0,15:1

0,38:1 0,2ltl

1070 lll0!

140

Из таблицы видно, что при стабильном режиме процесса колебания величины объема восстановленного материала к объему. зоны восстановления составляют о г 0,15-:l до 0 51:1 при этом температура восстанавливаемого зЗ материала на периферии колеблется от 900 до 1140 . Полученный металлизованный продукт отличается одно11 одностью по всей высоте и по поперечному сечению со следами начинающегося щ оплавления по оси цилиндрического спека наружным диаметром 48 мм и длиной 370 мм.

Степень металлизации продукта составляет более 95Х.

43

Формула изобретения

Способ восстановления окислов ме-, таллов с использованием индукционно-. го нагрева, включающий окомкование

Составитель А.Савельев

Редактор Н.Безродная Техред Л.Пекарь Корректор Г.Назарова

Заказ 9517 33 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент вЂ, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Fe06 ) и антрацита (золы 6,8Х, летучих 2,8, серы 1,86X ) крупностью менее 0,1 мм. Связкой служит раствор сульфитно-спиртовой барды. Высушенные окатыши загружают в зону восстановления, причем одновременно столб материалов опускают так, чтобы.полностью восстановленный продукт (железная губка) частично уходил из рудного сырья с углеродсодержащнм и связующим веществами, сушку, гранул, непрерывную загрузку, Восстановление, выгрузку в герметичный охлаждающий объем, отличающийся тем, что с целью интенсификации процесса н получения однородного продукта, отношение объема восстановленного материала к объему зоны восстановления составляет (0,15-0,50):1, а восстановление ведут с перепадом температур от центра к периферии, в верхнем горизонте зоны восстановления в пределах 900-!200 С.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе !. Патент П1веции У 396090 ° кл. С 21 В 13/00, 1973.

2. Патент США 1 3844765, кл. С 22 D 7/04, 1973.