Новые процессы получения металла (металлургия железа)

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Новые процессы получения металла (металлургия железа)

воК (сварочный шлак, известь, оплавикованный известняк, доломит, оливины, глиноземистые руды, нонтронитовые глины и ДР-)> способствующие образованию необходимого количества расплава с заданными физико-химическими свойствами.
...
Условия получения окатышей, одновременно обладающих высокими холодной и горячей прочностью и восстанови-мостью, не совпадают, поэтому следует экспериментально выявить лучший режим получения окисленных материалов, обеспечивающий эффективность проведения процесса металлизации.
...
До настоящего времени нет стандартных методов оценки металлургических свойств материалов, используемых для металлизации. Однако несколько методов, разработанных для оценки доменных шихтовых материалов, модифицированы к применяются для испытаний железорудного сырья, перерабатываемого на установках металлизации. Ряд методов был специально разработан для определения металлургических свойств железорудного сырья, предназначенного для конкретных процессов производства губчатого железа. Как правило, используемые методы испытаний предусматривают исследование образцов в условиях, имитирующих условия в различных зонах шахтной печи, и включают испытания на стойкость материалов при 500—600 °С (низкотемпературная прочность), восстановимость, склонность к разрушению, разбуханию, спекообразованию при температурах до 750-1000 °С. В табл. 10 приведены характеристики методов испытаний, применяемых для определения склонности исходных материалов к низкотемпературному разрушению.
...
Ряд методов предусматривает испытания материалов на восстановимость при одновременном определении их склонности к спекообразованию, при этом восстановление проводится под нагрузкой. Лабораторные исследования показали, ЧТо наиболее сильно окатыши слипаются на стадии восстановления вюстита до металлического железа при достижении стВДени восстановления 75-80%.
...
Склонность к спекообразованию, которое происходит вследствие диффузионного спекания (сваривания) образующихся при восстановлении частиц металлического железа, °пределяется природой шихтовых материалов и усиливается с "°йышением температуры восстановления и увеличением на-ТУзки на шихту для проведения процесса восстановления
...
воК (сварочный шлак, известь, оплавикованный известняк, доломит, оливины, глиноземистые руды, нонтронитовые глины и ДР-)> способствующие образованию необходимого количества расплава с заданными физико-химическими свойствами.
...
Условия получения окатышей, одновременно обладающих высокими холодной и горячей прочностью и восстанови-мостью, не совпадают, поэтому следует экспериментально выявить лучший режим получения окисленных материалов, обеспечивающий эффективность проведения процесса металлизации.
...
До настоящего времени нет стандартных методов оценки металлургических свойств материалов, используемых для металлизации. Однако несколько методов, разработанных для оценки доменных шихтовых материалов, модифицированы к применяются для испытаний железорудного сырья, перерабатываемого на установках металлизации. Ряд методов был специально разработан для определения металлургических свойств железорудного сырья, предназначенного для конкретных процессов производства губчатого железа. Как правило, используемые методы испытаний предусматривают исследование образцов в условиях, имитирующих условия в различных зонах шахтной печи, и включают испытания на стойкость материалов при 500—600 °С (низкотемпературная прочность), восстановимость, склонность к разрушению, разбуханию, спекообразованию при температурах до 750-1000 °С. В табл. 10 приведены характеристики методов испытаний, применяемых для определения склонности исходных материалов к низкотемпературному разрушению.
...
Ряд методов предусматривает испытания материалов на восстановимость при одновременном определении их склонности к спекообразованию, при этом восстановление проводится под нагрузкой. Лабораторные исследования показали, ЧТо наиболее сильно окатыши слипаются на стадии восстановления вюстита до металлического железа при достижении стВДени восстановления 75-80%.
...
Склонность к спекообразованию, которое происходит вследствие диффузионного спекания (сваривания) образующихся при восстановлении частиц металлического железа, °пределяется природой шихтовых материалов и усиливается с "°йышением температуры восстановления и увеличением на-ТУзки на шихту для проведения процесса восстановления
...
при повышенных температурах необходимо уменьшить склонность шихтовых материалов к слипанию и спекообразованию. Первый путь— это введение в шихту окатышей оксида кальция или магния, в результате чего можно поднять темпера-Туру восстановления с 700—760 до 900—1000 °С. Оптимальная величина добавки зависит от качества исходного железорудного сырья и определяется исходя из условий получения окатышей с максимальной восстановимостью.
...
Второй путь— нанесение на поверхность окатышей покрытий, препятствующих возникновению контакта между частицами металлического железа. К ним относятся покрытия мелом, известью, графитом и др. Уменьшает склонность к слипанию также добавление к окатышам некоторого количества отсортированной железорудной мелочи (10-20%), благодаря наличию которой между окатышами и в пустотах между ними нагрузки в слое перераспределяются и давление, оказываемое на окатыши в местах контакта, снижается. Крупность вводимой мелочи должна выбираться с учетом сохранения хорошей газопроницаемости столба шихты.
...
В процессах металлизации в качестве технологического топлива возможно применение различных видов топлива — газообразного (природный и попутный газ), жидкого (продуктов нефтепереработки) и твердого (некоксующиеся угли различных видов). Использование этих видов топлива в качестве восстановителя без специальной подготовки в большинстве случаев невозможно.
...
Выбор способа производства восстановительного газа определяется экономическими факторами (наличие и стоимость того или иного вида сырья, капитальные затраты на строительство установки, эксплуатационные расходы и др.), а также требованиями к его химическому составу, главными Из_ которых являются максимальная доля в нем восстановители
...
при повышенных температурах необходимо уменьшить склонность шихтовых материалов к слипанию и спекообразованию. Первый путь— это введение в шихту окатышей оксида кальция или магния, в результате чего можно поднять темпера-Туру восстановления с 700—760 до 900—1000 °С. Оптимальная величина добавки зависит от качества исходного железорудного сырья и определяется исходя из условий получения окатышей с максимальной восстановимостью.
...
Второй путь— нанесение на поверхность окатышей покрытий, препятствующих возникновению контакта между частицами металлического железа. К ним относятся покрытия мелом, известью, графитом и др. Уменьшает склонность к слипанию также добавление к окатышам некоторого количества отсортированной железорудной мелочи (10-20%), благодаря наличию которой между окатышами и в пустотах между ними нагрузки в слое перераспределяются и давление, оказываемое на окатыши в местах контакта, снижается. Крупность вводимой мелочи должна выбираться с учетом сохранения хорошей газопроницаемости столба шихты.
...
Если кислородная и воздушная конверсия природного газа- экзотермические процессы, то для протекания паровой и углекислотной требуются затраты тепла.
...
Низкой степени окисленности восстановительного газа можно достичь поддержанием близкого к стехиометрическому соотношению окислителя и конвертируемых углеводородов, а также применением никельсодержащих катализаторов, требующих для предотвращения их отравления содержания серы в природном газе «0,0001-0,00015% для рекуперативных аппаратов и « 0,05 % для регенеративных.
...
Кислородная конверсия осуществляется в специальных горелках или конвертерах непрерывного действия. Для воздушной конверсии используют регенеративные аппараты типа Каупера, в которых нижняя часть насадки служит для подогрева газовоздушной смеси, а верхняя — для конверсии природного газа и нагрева получаемого восстановительного газа.
...
Основной характеристикой кислородной конверсии является коэффициент а, определяемый — как отношение содержания кислорода (в молях) к сумме атомов углерода в смеси, подвергаемой конверсии: а = 02/ZC.
...
Процесс идет устойчиво при а > 0,3, при этом температура конвертированного газа обычно составляет 1400—1450 °С, остаточное содержание метана не превышает 1 %. При а < 0,3 температура снижается до 1300—1350 °С, содержание метана возрастает до 2—2,5 % и существенно увеличивается выделение сажи.
...
Для процесса конверсии, обеспечивающей максимальную долю восстановителей без примеси сажи, необходимо природный газ и кислород подогревать до значительных температур (> 1000 °С). Процесс может идти при более низких температурах, если вместо стехиометрически необходимого количества кислорода (0,5 м3 02/1 м3 СН4) подавать избыЮ4' ное, однако при этом в газе растет доля окислителей.
...
Достоинством кислородной конверсии газа является возможность -ее проведения в широком интервале давлений, ч1° не влияет на качество получаемого газа. Все оборудование
...
систем полвода газа может быть рассчитано на стандартный, наиболее низкий уровень давлений и выполнено из обычных материалов. Другое преимущество процесса — возможность использования газа с высоким содержанием серы без какой-либо предварительной его обработки, которая для других процессов, особенно при использовании катализаторов, обязательна.
...
Недостатком процесса является высокая стоимость технологического кислорода и высокое содержание окислителей в конвертированном газе. Применение вместо кислорода воздуха снижает восстановительный потенциал газа из-за увели-:
...
Ниже приведен расчет состава конвертированного газа. основанный на составлении балансовых уравнений по элементам С, Н, О и теплового баланса процесса конверсии в аппарате ГИАП кислородной конверсии природного газа. Ниже приведены исходные данные.
...
Состав природного газа, %: СН4 95,5; С2Н6 3,2; С3Н8 0,5; С4Н10 0,5; С02 0,24; N2 0,06. Состав технического кислорода, %: 02 95; N2 5. Температуры: природного газа 25, кислорода 100, реакции 1400°С.Число молей непро-реагировавшего метана п 0,014. Тепловые потери природ-
...
реформеры рекуперативного типа (процессы ХиЛ, Мидрекс Армко), что объясняется непрерывностью процесса и по. стоянством характеристик производимого газа (состав, тем. пература), а также меньшим количеством газовой арматуры вследствие стабильного, а не циклического (как в случае регенеративных реформеров) характера процесса. Недостат. ком конверсии в рекуперативных реформерах является относительно низкая температура конвертированного газа, ограничиваемая стойкостью реакционных труб.
...
Процессы получения восстановительного газа из жидкого топлива не отличаются от аналогичных процессов с применением газообразного топлива, однако имеют свои особенности. Так, если для метана отношение углерода и водорода (по массе) составляет 3:1,
...
кислородная конверсия жидкого топлива (газификация мазута), имеющая много общего с процессом неполного сгорания природного газа при 1400—1450 °С. Соотношение между окислителями и безводным мазутом составляет 0,7—0,85 м3/кг и для пара 0,4-0,5 кг/кг мазута. На 1000 м3 конвертированного газа расходуется 300-330 кг мазута, 120-140 кг пара 210-240 м3 кислорода. Получаемый при 1450-1550 °С газ содержит 45-46 %Н2; 45—46 % СО, 4-7% С02; до 0,5%СН4 и 6—10 % Н20. Тепловое напряжение газогенератора составляет 5,8-9,28 МВт/м3.
...
Во многих регионах мира имеются значительные запасы низкосортных некоксующихся углей, пригодных для прямого восстановления. По этой причине (а также по причине роста цен и дефицита на природный газ) процессы металлизации с использованием твердого топлива оцениваются как наиболее перспективные. Они могут базироваться как на непосредственном использовании угля в качестве восстановителя, так и на восстановительном газе, полученном из угля.
...
В отличие от газообразного и жидкого топлива твердое топливо можно использовать в процессах металлизации без особой предварительной подготовки. Например, при металлизации железорудных материалов во вращающихся печах и на конвейерных обжиговых машинах твердое топливо в качестве восстановителя подвергается подготовке по фракции (spnfi-лению и измельчению). Вместе с тем некоторые виды твердого топлива (бурые угли, лигниты и др.) в связи с высоким содержанием в них влаги и летучих требуют для своего использования подготовки, заключающейся в термическом разложении без доступа воздуха. В настоящее время разработаны способы подготовки бурых углей и лигнитов, но промышленного применения они в большинстве случаев не получили.
...
Несмотря на простоту подготовки, при выборе твердого восстановителя необходимо учитывать ряд требований. В первую очередь к ним необходимо отнести реакционную способность твердого топлива. Угли с высокой реакционной способностью (бурые угли, лигниты), с одной стороны, приводят к повышению скорости процесса восстановления и сте-
...
кислородная конверсия жидкого топлива (газификация мазута), имеющая много общего с процессом неполного сгорания природного газа при 1400—1450 °С. Соотношение между окислителями и безводным мазутом составляет 0,7—0,85 м3/кг и для пара 0,4-0,5 кг/кг мазута. На 1000 м3 конвертированного газа расходуется 300-330 кг мазута, 120-140 кг пара 210-240 м3 кислорода. Получаемый при 1450-1550 °С газ содержит 45-46 %Н2; 45—46 % СО, 4-7% С02; до 0,5%СН4 и 6—10 % Н20. Тепловое напряжение газогенератора составляет 5,8-9,28 МВт/м3.
...
Во многих регионах мира имеются значительные запасы низкосортных некоксующихся углей, пригодных для прямого восстановления. По этой причине (а также по причине роста цен и дефицита на природный газ) процессы металлизации с использованием твердого топлива оцениваются как наиболее перспективные. Они могут базироваться как на непосредственном использовании угля в качестве восстановителя, так и на восстановительном газе, полученном из угля.
...
В отличие от газообразного и жидкого топлива твердое топливо можно использовать в процессах металлизации без особой предварительной подготовки. Например, при металлизации железорудных материалов во вращающихся печах и на конвейерных обжиговых машинах твердое топливо в качестве восстановителя подвергается подготовке по фракции (spnfi-лению и измельчению). Вместе с тем некоторые виды твердого топлива (бурые угли, лигниты и др.) в связи с высоким содержанием в них влаги и летучих требуют для своего использования подготовки, заключающейся в термическом разложении без доступа воздуха. В настоящее время разработаны способы подготовки бурых углей и лигнитов, но промышленного применения они в большинстве случаев не получили.
...
Несмотря на простоту подготовки, при выборе твердого восстановителя необходимо учитывать ряд требований. В первую очередь к ним необходимо отнести реакционную способность твердого топлива. Угли с высокой реакционной способностью (бурые угли, лигниты), с одной стороны, приводят к повышению скорости процесса восстановления и сте-
...
кислородная конверсия жидкого топлива (газификация мазута), имеющая много общего с процессом неполного сгорания природного газа при 1400—1450 °С. Соотношение между окислителями и безводным мазутом составляет 0,7—0,85 м3/кг и для пара 0,4-0,5 кг/кг мазута. На 1000 м3 конвертированного газа расходуется 300-330 кг мазута, 120-140 кг пара 210-240 м3 кислорода. Получаемый при 1450-1550 °С газ содержит 45-46 %Н2; 45—46 % СО, 4-7% С02; до 0,5%СН4 и 6—10 % Н20. Тепловое напряжение газогенератора составляет 5,8-9,28 МВт/м3.
...
пени металлизации, а также способствуют снижению темпера, туры в печи, с другой стороны, требуется их повышенный расход на процесс в связи с их интенсивным выгоранием. Угли с низкой реакционной способностью (например, антра. цит) действуют в обратном направлении, поэтому наиболее эффективным использованием твердого топлива в процессах металлизации железорудного сырья может быть применение смеси из низкореакционных и высокореакционных углей.
...
Большое значение для металлизации имеют также содержание в топливе золы, ее основность и температура размягчения, фракционный состав топлива и содержание серы в углях. Содержание золы не должно превышать 20%, при этом предпочтительными являются угли с основной породой. Температура размягчения золы, как правило, должна быть на 100—150 °С выше температуры слоя шихтовых материалов. Требования к содержанию серы в углях определяются конкретными условиями технологического процесса металлизации, но желательно, чтобы оно было как можно меньше, так как сера активно поглощается свежевосстановленным металлическим железом. Крупность угля для изготовления рудоугольных окатышей должна быть < 0,1 мм, для металлизации во вращающейся печи — примерно вдвое меньше крупности восстанавливаемой руды (окатышей), что связано, главным образом, с массообменом в печи и необходимостью последующего отделения топлива от металлизованного продукта.
...
Газификация твердого топлива для получения восстановительного газа может идти с участием в качестве окислителей технологического кислорода, водяного пара, углекислого газа по реакциям:
...
пени металлизации, а также способствуют снижению темпера, туры в печи, с другой стороны, требуется их повышенный расход на процесс в связи с их интенсивным выгоранием. Угли с низкой реакционной способностью (например, антра. цит) действуют в обратном направлении, поэтому наиболее эффективным использованием твердого топлива в процессах металлизации железорудного сырья может быть применение смеси из низкореакционных и высокореакционных углей.
...
Большое значение для металлизации имеют также содержание в топливе золы, ее основность и температура размягчения, фракционный состав топлива и содержание серы в углях. Содержание золы не должно превышать 20%, при этом предпочтительными являются угли с основной породой. Температура размягчения золы, как правило, должна быть на 100—150 °С выше температуры слоя шихтовых материалов. Требования к содержанию серы в углях определяются конкретными условиями технологического процесса металлизации, но желательно, чтобы оно было как можно меньше, так как сера активно поглощается свежевосстановленным металлическим железом. Крупность угля для изготовления рудоугольных окатышей должна быть < 0,1 мм, для металлизации во вращающейся печи — примерно вдвое меньше крупности восстанавливаемой руды (окатышей), что связано, главным образом, с массообменом в печи и необходимостью последующего отделения топлива от металлизованного продукта.
...
Газификация твердого топлива для получения восстановительного газа может идти с участием в качестве окислителей технологического кислорода, водяного пара, углекислого газа по реакциям:
...
Классическим примером использования газифицированного твердого топлива для восстановления железных руд является процесс Виберга (Швеция), в котором восстановительный газ, состоящий из 74 % СО; 21 % Н2; 3 % С02; 1 % Н20 при 950 °С получают в электрическом газогенераторе в результате газификации кокса при помощи пара и углекислого газа, содержащегося в колошниковом газе шахтной печи. В настоящее время в промышленном масштабе применяются три способа газификации угля: в компактном слое при высоком давлении (способ Лурги), в вихревом потоке (способ Копперс—Тотцек) и в кипящем слое (способ Винклера). В последних двух способах используют газификацию углей при атмосферном давлении, что создает трудности по их совместимости с шахтными печами (по давлению с агрегатной производительностью).
...
Газификация угля осуществляется под давлением 2-3 МПа в слое шихты, движущейся противотоком к подаваемым в реактор снизу пару и кислороду и образующемуся газу. Реактор может работать в режиме без расплавления и с Расплавлением золы. При работе с расплавлением золы производительность реактора увеличивается в три раза, значительно сокращается расход пара, появляется возмож-н°сть газификации углей с низкой реакционной способностью Или с низкой температурой плавления золы, обеспечивается возможность варьирования в широких пределах соотношения Удержаний водорода и оксида углерода в газе. Получаемый в газогенераторе газ имеет состав: 60,6% СО; 27,8 %Hj; 2>6%С02; 7,6%СН4; 0,4%C„Hm; 1%N2. Степень газификации углерода составляет 68,3 %.
...
Классическим примером использования газифицированного твердого топлива для восстановления железных руд является процесс Виберга (Швеция), в котором восстановительный газ, состоящий из 74 % СО; 21 % Н2; 3 % С02; 1 % Н20 при 950 °С получают в электрическом газогенераторе в результате газификации кокса при помощи пара и углекислого газа, содержащегося в колошниковом газе шахтной печи. В настоящее время в промышленном масштабе применяются три способа газификации угля: в компактном слое при высоком давлении (способ Лурги), в вихревом потоке (способ Копперс—Тотцек) и в кипящем слое (способ Винклера). В последних двух способах используют газификацию углей при атмосферном давлении, что создает трудности по их совместимости с шахтными печами (по давлению с агрегатной производительностью).
...
Газификация угля осуществляется под давлением 2-3 МПа в слое шихты, движущейся противотоком к подаваемым в реактор снизу пару и кислороду и образующемуся газу. Реактор может работать в режиме без расплавления и с Расплавлением золы. При работе с расплавлением золы производительность реактора увеличивается в три раза, значительно сокращается расход пара, появляется возмож-н°сть газификации углей с низкой реакционной способностью Или с низкой температурой плавления золы, обеспечивается возможность варьирования в широких пределах соотношения Удержаний водорода и оксида углерода в газе. Получаемый в газогенераторе газ имеет состав: 60,6% СО; 27,8 %Hj; 2>6%С02; 7,6%СН4; 0,4%C„Hm; 1%N2. Степень газификации углерода составляет 68,3 %.
...
Классическим примером использования газифицированного твердого топлива для восстановления железных руд является процесс Виберга (Швеция), в котором восстановительный газ, состоящий из 74 % СО; 21 % Н2; 3 % С02; 1 % Н20 при 950 °С получают в электрическом газогенераторе в результате газификации кокса при помощи пара и углекислого газа, содержащегося в колошниковом газе шахтной печи. В настоящее время в промышленном масштабе применяются три способа газификации угля: в компактном слое при высоком давлении (способ Лурги), в вихревом потоке (способ Копперс—Тотцек) и в кипящем слое (способ Винклера). В последних двух способах используют газификацию углей при атмосферном давлении, что создает трудности по их совместимости с шахтными печами (по давлению с агрегатной производительностью).
...
Процессы газификации угля в вихревом потоке осуществ. ляются при высоких давлениях (до ЗМПа) и температур^ (1500—2400 °С) в прямоточных реакторах при совместной по-
...
даче угля с паром и кислородом. Преимуществами процессов в вихревом потоке по сравнению с процессами в компактном слое является возможность использования различных сортов углей, высокая температура получаемого газа в отсутствие в нем смолы и фенола. Однако требуется подготовка угля по крупности— его измельчения. Для обеспечения оптимальных рабочих параметров процесса и высокого содержания СО + Н, в газе содержание влаги в угле не должно превышать 5%. Получаемый газ содержит до 95 % (СО + Н2).
...
На установках по газификации угля в кипящем слое ведутся работы по усовершенствованию процесса в направлении повышения степени газификации углерода путем вторичного использования осажденной пыли, повышения температуры газификации, газификации под давлением и др. Получают развитие процессы газификации и производства чугуна в одном агрегате, а также процессы газификации с применением плазмы.
...
Процессы получения губчатого железа осуществляются при умеренных температурах с использованием газообразного или твердого восстановителя в различных агрегатах: шахтных, трубчатых, туннельных, муфельных, отражательных, электронагревательных печах, ретортах периодического действия, конвейерных машинах, реакторах с кипящим слоем и др. Иногда эти агрегаты соединены в комплексы, в которых наиболее часто сочетаются с электропечью (электродоменной или дуговой) для получения жидкого металла (чугуна и стали).
...
Чаще всего губчатое железо применяют как высокочистую добавку к стальному лому, а также для замены лома в случае его дефицита или высоких цен. Однако повышение цен иа лом не является главной причиной возросшего интереса к губчатому железу. Наиболее стабильный спрос на него отме-178
...
Процессы газификации угля в вихревом потоке осуществ. ляются при высоких давлениях (до ЗМПа) и температур^ (1500—2400 °С) в прямоточных реакторах при совместной по-
...
даче угля с паром и кислородом. Преимуществами процессов в вихревом потоке по сравнению с процессами в компактном слое является возможность использования различных сортов углей, высокая температура получаемого газа в отсутствие в нем смолы и фенола. Однако требуется подготовка угля по крупности— его измельчения. Для обеспечения оптимальных рабочих параметров процесса и высокого содержания СО + Н, в газе содержание влаги в угле не должно превышать 5%. Получаемый газ содержит до 95 % (СО + Н2).
...
На установках по газификации угля в кипящем слое ведутся работы по усовершенствованию процесса в направлении повышения степени газификации углерода путем вторичного использования осажденной пыли, повышения температуры газификации, газификации под давлением и др. Получают развитие процессы газификации и производства чугуна в одном агрегате, а также процессы газификации с применением плазмы.
...
чается в странах с недостаточными мощностями доменного производства и поставками стального лома. Меньшую роль £ производстве металла губчатое железо играет в промышленно развитых странах Европы, в Японии и США, где железная ру. да, стальной лом и твердое топливо продолжают оставаться достаточно дешевыми, что обеспечивает производство чугуна при более низких затратах, чем производство губчатого железа.
...
Основными процессами, используемыми на работающих, строящихся и проектных установках для производства губчатого железа, являются процессы с применением шахтных печей (главным образом процесс "Мидрекс", ХиЛ-Ш) и реторт периодического действия (процесс ХиЛ-I, ХиЛ-И). Процессы с использованием вращающихся печей и твердого восстановителя (процессы СЛ-РН, Крупп-Айзеншвам, Кавасаки и др.) в последние годы находят промышленное применение, главным образом, при переработке металлургических отходов— пылей и шламов, которые содержат примеси цинка, свинца и др., а также комплексных железных руд (богатых титаном, хромом, никелем, марганцем и др.), не пригодных для использования в доменных печах.
...
Процессы в кипящем слое получили меньшее распространение в связи с целым рядом специфических особенностей (жесткие требования к гранулометрическому составу, газодинамические ограничения существования кипящего слоя, температурные условия и др.). Преимущественное развитие в мировой практике прямого восстановления процессов Мидрекс и ХиЛ обусловлено их лучшими технико-экономическими показателями (табл. 12). Ниже будут рассмотрены основы технологии, оборудование, технологические схемы и некоторые расчеты процессов металлизации в различных агрегатах.
...
Процессы металлизации в шахтных печах во многом похожи на процессы, протекающие в шахте доменных печей в области умеренных температур. Однако имеются и значительные отличия: в шахтной печи отсутствует кокс; важную роль в процессах восстановления оксидов железа играет водород; вос-
...
чается в странах с недостаточными мощностями доменного производства и поставками стального лома. Меньшую роль £ производстве металла губчатое железо играет в промышленно развитых странах Европы, в Японии и США, где железная ру. да, стальной лом и твердое топливо продолжают оставаться достаточно дешевыми, что обеспечивает производство чугуна при более низких затратах, чем производство губчатого железа.
...
Основными процессами, используемыми на работающих, строящихся и проектных установках для производства губчатого железа, являются процессы с применением шахтных печей (главным образом процесс "Мидрекс", ХиЛ-Ш) и реторт периодического действия (процесс ХиЛ-I, ХиЛ-И). Процессы с использованием вращающихся печей и твердого восстановителя (процессы СЛ-РН, Крупп-Айзеншвам, Кавасаки и др.) в последние годы находят промышленное применение, главным образом, при переработке металлургических отходов— пылей и шламов, которые содержат примеси цинка, свинца и др., а также комплексных железных руд (богатых титаном, хромом, никелем, марганцем и др.), не пригодных для использования в доменных печах.
...
Процессы в кипящем слое получили меньшее распространение в связи с целым рядом специфических особенностей (жесткие требования к гранулометрическому составу, газодинамические ограничения существования кипящего слоя, температурные условия и др.). Преимущественное развитие в мировой практике прямого восстановления процессов Мидрекс и ХиЛ обусловлено их лучшими технико-экономическими показателями (табл. 12). Ниже будут рассмотрены основы технологии, оборудование, технологические схемы и некоторые расчеты процессов металлизации в различных агрегатах.
...
Процессы металлизации в шахтных печах во многом похожи на процессы, протекающие в шахте доменных печей в области умеренных температур. Однако имеются и значительные отличия: в шахтной печи отсутствует кокс; важную роль в процессах восстановления оксидов железа играет водород; вос-
...
Основными процессами, протекающими в шахтной печи, являются теплообмен между газом-теплоносителем и восстанавливаемым материалом, восстановление оксидов железа и динамическое взаимодействие между опускающейся шихтой и поднимающимся газом. Кроме этого, на показатели работы шахтной печи оказывают влияние разрушение железорудных материалов в процессе нагрева и восстановления, науглероживание и спекание губчатого железа.
...
Наиболее известными процессами металлизации в шахтных печах являются способы Мидрекс (США), Армко (США), Пурофер (ФРГ), ХиЛ-Ш (Мексика). В нашей стране разработаны два способа получения металлизованного сырья в шахтных печах, которые отработаны на опытно-промышленных установках Белорецкого металлургического комбината и комбинате "Запорожсталь".
...
Наиболее отработанным и широко распространенным процессом является процесс Мидрекс. С 1983 г. на Оскольском электрометаллургическом комбинате (ОЭМК) работают четыре модуля процесса металлизации Мидрекс общей мощностью ПООтыс.т металлизованных окатышей в год. Приводимое ниже описание процесса дается применительно к условиям ОЭМК.
...
В состав каждого модуля входят: шахтная печь металлизации, реформер (реактор конверсии природного газа); система производства инертного газа; система аспирации. Система водного хозяйства, свеча, помещение пульта управления и электроснабжение являются общими для каждой пары модулей. Принципиальная схема модуля металлизации Мидрекс показана на рис. 40.
...
Шахтная печь для металлизации (рис. 41) состоит из загрузочного (промежуточного) бункера; верхнего динамического затвора с загрузочным распределителем и загрузочными трубами; зоны восстановления; промежуточной зоны; зоны охлаждения; огнеупорной футеровки; постоянно действующих питателей; нижнего динамического затвора и маятникового питателя (для выгрузки готового продукта).
...
Цилиндрический загрузочный бункер емкостью ~60м3 с Конической нижней частью, к фланцам которого прикреплен Щибер, обеспечивает прием и непрерывное течение материала
...
Основными процессами, протекающими в шахтной печи, являются теплообмен между газом-теплоносителем и восстанавливаемым материалом, восстановление оксидов железа и динамическое взаимодействие между опускающейся шихтой и поднимающимся газом. Кроме этого, на показатели работы шахтной печи оказывают влияние разрушение железорудных материалов в процессе нагрева и восстановления, науглероживание и спекание губчатого железа.
...
Наиболее известными процессами металлизации в шахтных печах являются способы Мидрекс (США), Армко (США), Пурофер (ФРГ), ХиЛ-Ш (Мексика). В нашей стране разработаны два способа получения металлизованного сырья в шахтных печах, которые отработаны на опытно-промышленных установках Белорецкого металлургического комбината и комбинате "Запорожсталь".
...
Наиболее отработанным и широко распространенным процессом является процесс Мидрекс. С 1983 г. на Оскольском электрометаллургическом комбинате (ОЭМК) работают четыре модуля процесса металлизации Мидрекс общей мощностью ПООтыс.т металлизованных окатышей в год. Приводимое ниже описание процесса дается применительно к условиям ОЭМК.
...
В состав каждого модуля входят: шахтная печь металлизации, реформер (реактор конверсии природного газа); система производства инертного газа; система аспирации. Система водного хозяйства, свеча, помещение пульта управления и электроснабжение являются общими для каждой пары модулей. Принципиальная схема модуля металлизации Мидрекс показана на рис. 40.
...
Шахтная печь для металлизации (рис. 41) состоит из загрузочного (промежуточного) бункера; верхнего динамического затвора с загрузочным распределителем и загрузочными трубами; зоны восстановления; промежуточной зоны; зоны охлаждения; огнеупорной футеровки; постоянно действующих питателей; нижнего динамического затвора и маятникового питателя (для выгрузки готового продукта).
...
Рже. 40. Принципиальная схема модуля металлизации "Мидрекс": 1 — шахтная печь; 2 — инертный затворный газ; 3 — скруббер охлаждающего газа; 4 — компрессор охлаждающего газа; 5 — охладитель конвертированного газа; 6 — скруббер колошникового газа; 7 — каплеуловитель; 8 — скруббер для улавливания пыли на выгрузке из шахтной печн; 9 — концевой холодильник технологического газа; 10 — реформер; 11 — вентилятор подачи вспомогательного воздуха; 12 — вспомогательные горелки реформера; 13 — главные горелки ре-формера; 14 — инертный газ на осушку; 15 — вентилятор подачи основного воздуха; 16 — рекуператор; 17 — эксгаустер; 18 — природный газ
...
в верхний динамический затвор. Система загрузки окисленных окатышей имеет следующие узлы: верхний плоский шибер (с гидравлическим приводом); загрузочную трубу; распределитель подвода затворного газа и загружаемого материала; труботечки. В загрузочной трубе создается динамический затвор между шибером и распределителем загружаемого материала благодаря потоку затворного газа, подаваемого в распределитель. Из распределителя материал поступает по 12 трубам через свод в печь.
...
Зона восстановления объемом ~ 200 м3 занимает пространство от уровня фурм, через которые вдувается восстановительный газ, до уровня засыпи под сводом печи. Восстановительный газ поступает в зону восстановления по кольцевому каналу через фурменные блоки, расположенные равномерно по всей окружности печи и направляющие восстановительный газ наклонно вниз в слой материала.
...
Рже. 40. Принципиальная схема модуля металлизации "Мидрекс": 1 — шахтная печь; 2 — инертный затворный газ; 3 — скруббер охлаждающего газа; 4 — компрессор охлаждающего газа; 5 — охладитель конвертированного газа; 6 — скруббер колошникового газа; 7 — каплеуловитель; 8 — скруббер для улавливания пыли на выгрузке из шахтной печн; 9 — концевой холодильник технологического газа; 10 — реформер; 11 — вентилятор подачи вспомогательного воздуха; 12 — вспомогательные горелки реформера; 13 — главные горелки ре-формера; 14 — инертный газ на осушку; 15 — вентилятор подачи основного воздуха; 16 — рекуператор; 17 — эксгаустер; 18 — природный газ
...
в верхний динамический затвор. Система загрузки окисленных окатышей имеет следующие узлы: верхний плоский шибер (с гидравлическим приводом); загрузочную трубу; распределитель подвода затворного газа и загружаемого материала; труботечки. В загрузочной трубе создается динамический затвор между шибером и распределителем загружаемого материала благодаря потоку затворного газа, подаваемого в распределитель. Из распределителя материал поступает по 12 трубам через свод в печь.
...
Зона восстановления объемом ~ 200 м3 занимает пространство от уровня фурм, через которые вдувается восстановительный газ, до уровня засыпи под сводом печи. Восстановительный газ поступает в зону восстановления по кольцевому каналу через фурменные блоки, расположенные равномерно по всей окружности печи и направляющие восстановительный газ наклонно вниз в слой материала.
...
Рже. 40. Принципиальная схема модуля металлизации "Мидрекс": 1 — шахтная печь; 2 — инертный затворный газ; 3 — скруббер охлаждающего газа; 4 — компрессор охлаждающего газа; 5 — охладитель конвертированного газа; 6 — скруббер колошникового газа; 7 — каплеуловитель; 8 — скруббер для улавливания пыли на выгрузке из шахтной печн; 9 — концевой холодильник технологического газа; 10 — реформер; 11 — вентилятор подачи вспомогательного воздуха; 12 — вспомогательные горелки реформера; 13 — главные горелки ре-формера; 14 — инертный газ на осушку; 15 — вентилятор подачи основного воздуха; 16 — рекуператор; 17 — эксгаустер; 18 — природный газ
...
в верхний динамический затвор. Система загрузки окисленных окатышей имеет следующие узлы: верхний плоский шибер (с гидравлическим приводом); загрузочную трубу; распределитель подвода затворного газа и загружаемого материала; труботечки. В загрузочной трубе создается динамический затвор между шибером и распределителем загружаемого материала благодаря потоку затворного газа, подаваемого в распределитель. Из распределителя материал поступает по 12 трубам через свод в печь.
...
Зона восстановления объемом ~ 200 м3 занимает пространство от уровня фурм, через которые вдувается восстановительный газ, до уровня засыпи под сводом печи. Восстановительный газ поступает в зону восстановления по кольцевому каналу через фурменные блоки, расположенные равномерно по всей окружности печи и направляющие восстановительный газ наклонно вниз в слой материала.
...
Рже. 40. Принципиальная схема модуля металлизации "Мидрекс":
...
как и зона восстановления, а высота ее составляет примерно 0,50. Внизу промежуточной зоны, непосредственно над каналами для отвода охлаждающего газа, расположены верхние постоянно действующие питатели, представляющие собой три водоохлаж-даемых пустотелых вала, на которых закреплены сегментные диски из жаропрочной и износостойкой стали.
...
Pic. 41. Шахтная печь металлизации: 1 — бункер загрузки печи; 2 — верхний динамический затвор; 3 — распределитель окисленных окатышей; 4 — выход колошникового газа; 5 — зона восстановления; б — коллектор восстановительного газа; 7 — верхний постоянно действующий питатель; 8 — выход охлаждающего газа; 9,10 — средний и нижний постоянно действующие питатели; 11 — нижний динамический затвор печи; 12 — устройство для выгрузки окатышей из печи; 13 — вход восстановительного газа; 14 — зона охлаждения; 15 — вход охлаждающего газа; 16 — распределитель охлаждающего газа
...
Зона охлаждения занимает объем (~ 120 м3) между уровнем каналов отвода охлаждающего газа и нижним динамйчас-ким затвором и состоит из верхней цилиндрической (футерованной) и конической (нефутерованной) частей. Охлаждающий газ поступает в зону охлаждения через соответствующий распределитель, который разделяет общий поток охлаждающего газа на отдельные кольцевые потоки, направленные вниз. и зоне охлаждения расположены также средние и нижние Постоянно действующие питатели, которые благодаря их "озвратно-вращательному движению обеспечивают равномерный сход столба шихтовых материалов.
...
Система динамического затвора на выгрузке металлизо-"анного продукта из печи имеет следующие элементы: камеру подвода затворного газа, трубу выдачи металлизованного "Родукта, нижний плоский шибер с гидроприводом и погружную
...
как и зона восстановления, а высота ее составляет примерно 0,50. Внизу промежуточной зоны, непосредственно над каналами для отвода охлаждающего газа, расположены верхние постоянно действующие питатели, представляющие собой три водоохлаж-даемых пустотелых вала, на которых закреплены сегментные диски из жаропрочной и износостойкой стали.
...
Pic. 41. Шахтная печь металлизации: 1 — бункер загрузки печи; 2 — верхний динамический затвор; 3 — распределитель окисленных окатышей; 4 — выход колошникового газа; 5 — зона восстановления; б — коллектор восстановительного газа; 7 — верхний постоянно действующий питатель; 8 — выход охлаждающего газа; 9,10 — средний и нижний постоянно действующие питатели; 11 — нижний динамический затвор печи; 12 — устройство для выгрузки окатышей из печи; 13 — вход восстановительного газа; 14 — зона охлаждения; 15 — вход охлаждающего газа; 16 — распределитель охлаждающего газа
...
Зона охлаждения занимает объем (~ 120 м3) между уровнем каналов отвода охлаждающего газа и нижним динамйчас-ким затвором и состоит из верхней цилиндрической (футерованной) и конической (нефутерованной) частей. Охлаждающий газ поступает в зону охлаждения через соответствующий распределитель, который разделяет общий поток охлаждающего газа на отдельные кольцевые потоки, направленные вниз. и зоне охлаждения расположены также средние и нижние Постоянно действующие питатели, которые благодаря их "озвратно-вращательному движению обеспечивают равномерный сход столба шихтовых материалов.
...
Система динамического затвора на выгрузке металлизо-"анного продукта из печи имеет следующие элементы: камеру подвода затворного газа, трубу выдачи металлизованного "Родукта, нижний плоский шибер с гидроприводом и погружную
...
Через эту систему металлизованный продукт из зоны охла*. дения подается на маятниковый питатель, который выдает этот продукт на конвейер.
...
Цилиндрическая часть шахтной печи футерована радиальными кирпичами из плотного шамота с минимальным содержанием оксидов железа и щелочных металлов. Между шамотом и кожухом печи расположен теплоизоляционный слой из огнеупорного легковесного бетона. Фурменные блоки выполнены из высокочистого спеченного муллита, имеющего высокую термостойкость. Свод печи футерован легковесным огнеупорным бетоном и жаропрочным стальным листом.
...
В шахтной печи окисленные окатыши под действием силы тяжести проходят зоны восстановления и охлаждения и выгружаются из печи в виде металлизованного продукта маятниковым питателем, с помошью которого можно регулировать скорость опускания столба шихты, а следовательно, время пребывания материалов в печи, степень металлизации и производительность установки. Металлизованные окатыши, охлажденные до 40-50 °С и выгруженные из печи, подвергаются грохочению с отсевом мелочи < 3 мм и спеков крупнее 40 мм.
...
Одновременно горячий восстановительный газ, вдуваемый через фурмы примерно на середине высоты шахтной печи при температуре ~ 760 °С (по проекту) и абсолютном давлении ~0,2МПа, движется навстречу потоку окатышей в верх печи, откуда выходит в виде колошникового газа с температурой 350-450 °С при абсолютном давлении ~0,13МПа. Выход горючих газов из печи предотвращается с помощью газовых динамических затворов, уплотняющих загрузочное и выгрузочное устройство, в которые вдувается инертный (затворный) газ под таким давлением, которое обеспечивает движение этого газа только вниз в труботечках при загрузке окисленных окатышей и только вверх— при разгрузке металлизованных окатышей. Инертный газ представляет собой отходящие из реформера осушенные дымовые газы, содержание кислорода в которых поддерживают в пределах 0,5—1 %.
...
Колошниковый газ с температурой 350—450 °С охлаждается, очищается от пыли в скруббере и разделяется на Два
...
Через эту систему металлизованный продукт из зоны охла*. дения подается на маятниковый питатель, который выдает этот продукт на конвейер.
...
Цилиндрическая часть шахтной печи футерована радиальными кирпичами из плотного шамота с минимальным содержанием оксидов железа и щелочных металлов. Между шамотом и кожухом печи расположен теплоизоляционный слой из огнеупорного легковесного бетона. Фурменные блоки выполнены из высокочистого спеченного муллита, имеющего высокую термостойкость. Свод печи футерован легковесным огнеупорным бетоном и жаропрочным стальным листом.
...
В шахтной печи окисленные окатыши под действием силы тяжести проходят зоны восстановления и охлаждения и выгружаются из печи в виде металлизованного продукта маятниковым питателем, с помошью которого можно регулировать скорость опускания столба шихты, а следовательно, время пребывания материалов в печи, степень металлизации и производительность установки. Металлизованные окатыши, охлажденные до 40-50 °С и выгруженные из печи, подвергаются грохочению с отсевом мелочи < 3 мм и спеков крупнее 40 мм.
...
Одновременно горячий восстановительный газ, вдуваемый через фурмы примерно на середине высоты шахтной печи при температуре ~ 760 °С (по проекту) и абсолютном давлении ~0,2МПа, движется навстречу потоку окатышей в верх печи, откуда выходит в виде колошникового газа с температурой 350-450 °С при абсолютном давлении ~0,13МПа. Выход горючих газов из печи предотвращается с помощью газовых динамических затворов, уплотняющих загрузочное и выгрузочное устройство, в которые вдувается инертный (затворный) газ под таким давлением, которое обеспечивает движение этого газа только вниз в труботечках при загрузке окисленных окатышей и только вверх— при разгрузке металлизованных окатышей. Инертный газ представляет собой отходящие из реформера осушенные дымовые газы, содержание кислорода в которых поддерживают в пределах 0,5—1 %.
...
Колошниковый газ с температурой 350—450 °С охлаждается, очищается от пыли в скруббере и разделяется на Два
...
Смесь технологического и природного газа предварительно нагревается в рекуператоре до 400 °С и направляется на конверсию в реформер, состоящий из 288 реакционных труб с никелевым катализатором и отапливаемый смесью топливного (избыточного колошникового газа) и природного газов. При конверсии происходит увеличение объема газов примерно на 30%. Термокаталитическая конверсия природного газа протекает с участием в реакциях углекислоты и водяных паров технологического газа, при этом на катализаторе устанавливается равновесие реакции водяного газа.
...
Температура в межтрубном пространстве реформера составляет 1000—1100 °С, а выходящего из него конвертированного газа ~ 900 °С. Для регулирования температуры восстановительного газа предусмотрена возможность отвода части его в специальный холодильник, после чего холодный газ подмешивается к конвертированному.
...
Охлаждение металлизованных окатышей осуществляется газом, состоящим из смеси восстановительного и дымовых газов и циркулирующим по самостоятельному газовому контуру. Давление охлаждающего газа несколько меньше, чем восстановительного, что препятствует его проникновению в зону восстановления. Однако, как показала практика, между зонами восстановления и охлаждения всегда происходит небольшой газообмен, определяемый по расходу затворного газа и устанавливающемуся соотношению давлений в циклах технологического и охлаждающего газов. Горячий запыленный охлаждающий газ выходит из печи с температурой 400-450 °С через отводящие каналы и поступает в скруббер, а затем компрессором подается после каплеотделения через распределитель снова в зону охлаждения, с температурой ~ 40 °С, Технологические параметры газовых потоков на установке ОЭМК (за первые шесть месяцев работы после пуска) представлены в табл.13.
...
Для предотвращения отравления никелевых катализаторов Реформера предусмотрена двухступенчатая очистка природно-Го газа от серы: первая ступень- очистка фильтрацией че-Рез молекулярные сита до остаточного содержания серы ~ 0.0011 %; вторая ступень - тонкая очистка оксидом цинка До остаточного содержания серы в газе ~ 10~4 %.
...
Смесь технологического и природного газа предварительно нагревается в рекуператоре до 400 °С и направляется на конверсию в реформер, состоящий из 288 реакционных труб с никелевым катализатором и отапливаемый смесью топливного (избыточного колошникового газа) и природного газов. При конверсии происходит увеличение объема газов примерно на 30%. Термокаталитическая конверсия природного газа протекает с участием в реакциях углекислоты и водяных паров технологического газа, при этом на катализаторе устанавливается равновесие реакции водяного газа.
...
Температура в межтрубном пространстве реформера составляет 1000—1100 °С, а выходящего из него конвертированного газа ~ 900 °С. Для регулирования температуры восстановительного газа предусмотрена возможность отвода части его в специальный холодильник, после чего холодный газ подмешивается к конвертированному.
...
Охлаждение металлизованных окатышей осуществляется газом, состоящим из смеси восстановительного и дымовых газов и циркулирующим по самостоятельному газовому контуру. Давление охлаждающего газа несколько меньше, чем восстановительного, что препятствует его проникновению в зону восстановления. Однако, как показала практика, между зонами восстановления и охлаждения всегда происходит небольшой газообмен, определяемый по расходу затворного газа и устанавливающемуся соотношению давлений в циклах технологического и охлаждающего газов. Горячий запыленный охлаждающий газ выходит из печи с температурой 400-450 °С через отводящие каналы и поступает в скруббер, а затем компрессором подается после каплеотделения через распределитель снова в зону охлаждения, с температурой ~ 40 °С, Технологические параметры газовых потоков на установке ОЭМК (за первые шесть месяцев работы после пуска) представлены в табл.13.
...
Для предотвращения отравления никелевых катализаторов Реформера предусмотрена двухступенчатая очистка природно-Го газа от серы: первая ступень- очистка фильтрацией че-Рез молекулярные сита до остаточного содержания серы ~ 0.0011 %; вторая ступень - тонкая очистка оксидом цинка До остаточного содержания серы в газе ~ 10~4 %.
...
Основными реакциями процесса металлизации в шахтной печи являются восстановление гематита до железа с помощью водорода и монооксида углерода и науглероживание губчатого железа в процессе восстановления. Развитие их зависит в основном от температуры восстановительного газа, его состава, времени пребывания газа и шихты в печи. Как уже отмечалось, на кинетику восстановительных процессов значительно влияет химический состав железорудных материалов, в частности, содержание Fe2+ в окисленных окатышах.
...
Время пребывания материалов в печи регулируется маятниковым питателем. По данным ОЭМК, при средней производительности печи 57 т/ч оно составило 14 ч±20 мин, в том числе в зоне восстановления 7—8 ч. По другим данным (шахтная металлизация на заводе в Гамбурге, ФРГ), оъщая длительность пребывания материалов в печи составляла 8-12 ч, в том числе в зоне восстановления 4—6 ч. Такая разница, по-видимому, обусловлена условиями работы печей и, в первую очередь, температурой процесса, являющейся ключевым фактором, влияющим на показатели работы установки.
...
Однако повышение температуры процесса металлизации в шахтной печи ограничивается развитием такого процесса как спекание губчатого железа. В связи с этим на ОЭМК для предотвращения интенсивного образования спеков вынуждены были снизить температуры восстановительного газа с 760 (по проекту) до 700-710 °С, что сказалось на показателях работы установки. Кроме этого, отрицательное влияние -яз.
...
Основными реакциями процесса металлизации в шахтной печи являются восстановление гематита до железа с помощью водорода и монооксида углерода и науглероживание губчатого железа в процессе восстановления. Развитие их зависит в основном от температуры восстановительного газа, его состава, времени пребывания газа и шихты в печи. Как уже отмечалось, на кинетику восстановительных процессов значительно влияет химический состав железорудных материалов, в частности, содержание Fe2+ в окисленных окатышах.
...
Время пребывания материалов в печи регулируется маятниковым питателем. По данным ОЭМК, при средней производительности печи 57 т/ч оно составило 14 ч±20 мин, в том числе в зоне восстановления 7—8 ч. По другим данным (шахтная металлизация на заводе в Гамбурге, ФРГ), оъщая длительность пребывания материалов в печи составляла 8-12 ч, в том числе в зоне восстановления 4—6 ч. Такая разница, по-видимому, обусловлена условиями работы печей и, в первую очередь, температурой процесса, являющейся ключевым фактором, влияющим на показатели работы установки.
...
Однако повышение температуры процесса металлизации в шахтной печи ограничивается развитием такого процесса как спекание губчатого железа. В связи с этим на ОЭМК для предотвращения интенсивного образования спеков вынуждены были снизить температуры восстановительного газа с 760 (по проекту) до 700-710 °С, что сказалось на показателях работы установки. Кроме этого, отрицательное влияние -яз.
...
Рже 42. Изменение состава газа по высоте и сечению печи:
...
Для сравнения в табл. 14 приведены параметры процессов металлизации в шахтных печах по основным способам. Повышение температуры процесса металлизации является мощным резервом увеличения производительности печей незавккмс от способа металлизации.
...
Повышение температуры восстановления имеет большое значение для экономии природного газа и повышения устойчивости металлизованного продукта к вторичному окислению. По данным работы установки ХиЛ-Ш, при повышении температуры восстановления с 850 до 960 °С расход газа снижался на 0,625 ГДж, а производительность печи возрастала на 17 % (при степени металлизации продукта 90 % и содержании углерода 1,7%).
...
Одним из эффективных (можно считать универсальныхй способов повышения температуры процесса металлизации является офлюсование окатышей (известняком, известью, доломитом, оливином и т.д.), которое положительно действует сразу в нескольких направлениях: повышает восстановимость и прочностные свойства окатышей при восстановлении, способствует снижению спекаемости и вторичного окисления металлизованных окатышей, науглероживанию губчатого железа; Кроме этого, офлюсование окатышей способствует улучшению Шлакообразования и выводу кусковой извести из процесса ПРИ плавке их в электропечи.
...
Другим эффективным способом повышения температуры металлизации является работа шахтной печи на смешанной ших-1е с добавкой к окатышам высококачественных кусковых руд 8 количестве 10—30 %. Это позволяет не только снизить затраты на сырье (руда дешевле, чем окатыши), но и улучшить показатели работы установки, повысить ее производи-*ельность без ухудшения качества продукции. Однако приме-
...
Для сравнения в табл. 14 приведены параметры процессов металлизации в шахтных печах по основным способам. Повышение температуры процесса металлизации является мощным резервом увеличения производительности печей незавккмс от способа металлизации.
...
Повышение температуры восстановления имеет большое значение для экономии природного газа и повышения устойчивости металлизованного продукта к вторичному окислению. По данным работы установки ХиЛ-Ш, при повышении температуры восстановления с 850 до 960 °С расход газа снижался на 0,625 ГДж, а производительность печи возрастала на 17 % (при степени металлизации продукта 90 % и содержании углерода 1,7%).
...
Одним из эффективных (можно считать универсальныхй способов повышения температуры процесса металлизации является офлюсование окатышей (известняком, известью, доломитом, оливином и т.д.), которое положительно действует сразу в нескольких направлениях: повышает восстановимость и прочностные свойства окатышей при восстановлении, способствует снижению спекаемости и вторичного окисления металлизованных окатышей, науглероживанию губчатого железа; Кроме этого, офлюсование окатышей способствует улучшению Шлакообразования и выводу кусковой извести из процесса ПРИ плавке их в электропечи.
...
Другим эффективным способом повышения температуры металлизации является работа шахтной печи на смешанной ших-1е с добавкой к окатышам высококачественных кусковых руд 8 количестве 10—30 %. Это позволяет не только снизить затраты на сырье (руда дешевле, чем окатыши), но и улучшить показатели работы установки, повысить ее производи-*ельность без ухудшения качества продукции. Однако приме-
...
нение кусковой руды связано с некоторыми недостатками: во-первых, кусковая руда имеет ббльшую склонность, чем окатыши, к разрушению, что может привести к ухудшению газопроницаемости столба шихтовых материалов; во-вторых, руда может содержать определенное количество серы, часть которой будет переходить в газ, что ухудшает показатели процесса конверсии природного газа. В связи с этим целесообразно использовать руду, чистую по сере.
...
Особенно эффективным способом интенсификации процесса производства губчатого железа в шахтных печах является также повышение давления восстановительного газа на колошнике до 0,4—0,6 МПа. В этом случае в результате вдувания большего количества восстановительного газа продолжительность восстановления железорудных материалов значительно сокращается и возрастает производительность печи. Другое преимущество заключается в том, что печь может работать без снижения ее производительности на сырье с более высоким содержанием мелочи и при более высокой температуре. Как показал опыт работы шахтных печей в Японии и Мексике, рабочая температура в печи достигала 900—1000 °С. Возможность работы при таких высоких температурах без спекообразования обусловлена в первом случае наличием в восстановительном газе сажи, которая оседала на поверхности окатышей (в массовом количестве 0,3—0,5 %), предотвращая их слипание в процессе восстановления, во втором случае - применением в шихте 5-10 % кусковой руды.
...
Повышения производительности шахтных печей можно достичь за счет увеличения их размера. Максимальный диаметр шахтной печи на установках "Мидрекс" составляет 5,5 м, достигаемая при этом производительность равна ~2500т/сут, или 800 тыс.т/год. При увеличении диаметра, печи до 6 м можно достичь годовой производительности 1—1,2 млн.т, но при этом возникают затруднения с равномерным распределением газов по сечению печи. Этот недостаток, по-видимому, можно устранить применением повышенного давления газа на колошнике или с помощью управляемого потока восстановительного газа через столб шихтовых материалов (пульсирующего вдувания газа).
...
нение кусковой руды связано с некоторыми недостатками: во-первых, кусковая руда имеет ббльшую склонность, чем окатыши, к разрушению, что может привести к ухудшению газопроницаемости столба шихтовых материалов; во-вторых, руда может содержать определенное количество серы, часть которой будет переходить в газ, что ухудшает показатели процесса конверсии природного газа. В связи с этим целесообразно использовать руду, чистую по сере.
...
Особенно эффективным способом интенсификации процесса производства губчатого железа в шахтных печах является также повышение давления восстановительного газа на колошнике до 0,4—0,6 МПа. В этом случае в результате вдувания большего количества восстановительного газа продолжительность восстановления железорудных материалов значительно сокращается и возрастает производительность печи. Другое преимущество заключается в том, что печь может работать без снижения ее производительности на сырье с более высоким содержанием мелочи и при более высокой температуре. Как показал опыт работы шахтных печей в Японии и Мексике, рабочая температура в печи достигала 900—1000 °С. Возможность работы при таких высоких температурах без спекообразования обусловлена в первом случае наличием в восстановительном газе сажи, которая оседала на поверхности окатышей (в массовом количестве 0,3—0,5 %), предотвращая их слипание в процессе восстановления, во втором случае - применением в шихте 5-10 % кусковой руды.
...
Повышения производительности шахтных печей можно достичь за счет увеличения их размера. Максимальный диаметр шахтной печи на установках "Мидрекс" составляет 5,5 м, достигаемая при этом производительность равна ~2500т/сут, или 800 тыс.т/год. При увеличении диаметра, печи до 6 м можно достичь годовой производительности 1—1,2 млн.т, но при этом возникают затруднения с равномерным распределением газов по сечению печи. Этот недостаток, по-видимому, можно устранить применением повышенного давления газа на колошнике или с помощью управляемого потока восстановительного газа через столб шихтовых материалов (пульсирующего вдувания газа).
...
нение кусковой руды связано с некоторыми недостатками: во-первых, кусковая руда имеет ббльшую склонность, чем окатыши, к разрушению, что может привести к ухудшению газопроницаемости столба шихтовых материалов; во-вторых, руда может содержать определенное количество серы, часть которой будет переходить в газ, что ухудшает показатели процесса конверсии природного газа. В связи с этим целесообразно использовать руду, чистую по сере.
...
Особенно эффективным способом интенсификации процесса производства губчатого железа в шахтных печах является также повышение давления восстановительного газа на колошнике до 0,4—0,6 МПа. В этом случае в результате вдувания большего количества восстановительного газа продолжительность восстановления железорудных материалов значительно сокращается и возрастает производительность печи. Другое преимущество заключается в том, что печь может работать без снижения ее производительности на сырье с более высоким содержанием мелочи и при более высокой температуре. Как показал опыт работы шахтных печей в Японии и Мексике, рабочая температура в печи достигала 900—1000 °С. Возможность работы при таких высоких температурах без спекообразования обусловлена в первом случае наличием в восстановительном газе сажи, которая оседала на поверхности окатышей (в массовом количестве 0,3—0,5 %), предотвращая их слипание в процессе восстановления, во втором случае - применением в шихте 5-10 % кусковой руды.
...
Повышения производительности шахтных печей можно достичь за счет увеличения их размера. Максимальный диаметр шахтной печи на установках "Мидрекс" составляет 5,5 м, достигаемая при этом производительность равна ~2500т/сут, или 800 тыс.т/год. При увеличении диаметра, печи до 6 м можно достичь годовой производительности 1—1,2 млн.т, но при этом возникают затруднения с равномерным распределением газов по сечению печи. Этот недостаток, по-видимому, можно устранить применением повышенного давления газа на колошнике или с помощью управляемого потока восстановительного газа через столб шихтовых материалов (пульсирующего вдувания газа).
...
углерода, поскольку от этого в значительной степени зависят результаты плавки продукта в электропечах. Наличие в металлизованных окатышах невосстановленных оксидов железа и необходимость получения в электропечах металла заданного сортамента предопределяет требования к окатышам по содержанию в них углерода. Чем выше содержание углерода в металле и ниже степень металлизации, тем больше углерода должно быть в металлизованном продукте. Обычно содержание углерода в металлизованных окатышах колеблется в достаточно широких пределах: от 0,8
...
4S. Влияние температуры восстановн-^"ьного газа и других факторов на со-т^№ание углерода н металлизованных ока-
...
углерода, поскольку от этого в значительной степени зависят результаты плавки продукта в электропечах. Наличие в металлизованных окатышах невосстановленных оксидов железа и необходимость получения в электропечах металла заданного сортамента предопределяет требования к окатышам по содержанию в них углерода. Чем выше содержание углерода в металле и ниже степень металлизации, тем больше углерода должно быть в металлизованном продукте. Обычно содержание углерода в металлизованных окатышах колеблется в достаточно широких пределах: от 0,8
...
Исходные данные. Состав конвертированного газа (см, раздел 111.21), %: С02- 2,1; СО- 31,2; Н2- 53,2; СН<-0,4; N2- 1,5; Н20- 11,6.
...
углерода в металлизованных окатышах 1,2 %. Производительность шахтной печи 50,5 т/ч. Температура металлизованных окатышей после охлаждения 60 °С. Температура смешанного
...
Характеристика оборотного газа после мокрой и МЭА-очистки (по данным ГИАП): температура — 40 °С; состав, С02- 1,5; Н20- 1,6; СН4- 1,0; N2- 4,5; СО- 32,0; Н2- 59,4.
...
Температура охлаждающего газа на выходе из зоны охла*' дения 750 °С. Потери газа при МЭА= очистке и компресси" (по данным ГИАП)- 7 нм3/т или 0,4-0,5%. 194
...
Потери газов при загрузке окисленных окатышей в шахт-,jyjo лечь и выгрузке из нее металлизованных окатышей (на основе опытных данных): колошникового газа— 5м3/т; оборотного охлаждающего газа - 3 м3/т; температурный перепад между газом и окатышами принят: в печи на уровне фурм — Ю-20°С; на выходе из печи— не менее 20°С.
...
Степень использования восстановительной способности газа за один проход 32%. Температура металлизованных окатышей на входе в зону охлаждения 835 °С. Вынос выли принят 1 % (может колебаться в пределах 1—3 %). Влажность окисленных окатышей 2 % (колебания 1—3 %). Температура загружаемых окисленных окатышей в шахтную печь 20 °С.
...
Добавка природного газа в газопроводе конвертированного газа (или смешанного) производится из расчета получения в газе сажистого углерода ~5г/нм3. В окатыши переходит ~ 45 % этого углерода, остальной углерод поступает от разложения СН4 природного газа, вводимого в фурмы. Общий расход природного газа для науглероживания составляет до 28 нм3/т.
...
Тепловые потери (по данным Гипромеза), тыс.ккал/ч (кДж/ч): зона восстановления 90 (376,2); зона охлаждения 40 (167,2); всего по шахтной печи- 130 (543,40). Кольцевой газопровод фурменного газа 165 (689,7); газопровод грязного колошникового газа- 1770 (7398,6); газопровод от конвертера ВТКМ до кольцевого газопровода 50 (209); с охлаждающей водой на фурмах 1000 (4180); с охлаждающей водой на комколомателях - 195 (815,1).
...
где 0,167— теплоемкость металлизованных окатышей в интервале 0-900 °С, ккал/кг • °С (0,698 кДж/кг • °С); 835 - температура металлизованных окатышей на входе в зону охлаждения, °С;
...
Таким образом, в смешанный газ вдувается 28 • 0,45* = 12,6нм3/т природного газа. При разложении этого коли-чества природного газа образуется по реакции СН4 —-*с +
...
итого: 13300 + 475Гфг ккал (55594 + 1985,2Гфг кДж); 455453 = 13300 + 475гфг (1903794 = 55594 + + 1985,2гф.г); гф.г = 442153/475 = 930 °С.
...
Принимаем, что содержащийся в фурменном газе сажистый углерод переходит в окатыши на 45 % (изменяется в пределах 0,2—0,7 %), а остальное уходит с колошниковым газом, т.е. 6,73 • 0,45 = 3,03 кг/т. Остальное количество углерода переходит из СН4 восстановительного газа, разлагающегося в печи (непосредственно на окатышах), т.е. 16,5 • 12/22,4 = 8,84 кг/т. Тогда общее количество углерода в окатышах составит: 3,03 + 8,84 = 11,87 кг/т, или 11,87 • 100/1006,3 = 1,18 * 1,2 %.
...
Расходуется СО на восстановление и образуется С02: 534,4 • 0,347 = 185,4 нм3/т, где 534,4 - расход (СО + Hj) на восстановление, нм3/т.
...

Технология термической обработки металлов
Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т. 1. Свариваемость материалов. Справ. изд.
Двойные и тройные карбидные и нитридные системы переходных металлов: Справ, изд.
Новые процессы получения металла (металлургия железа)
Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 1
Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Книга 2
Сплавы с эффектом памяти формы

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Новые процессы получения металла (металлургия железа)