Новые процессы получения металла (металлургия железа)

Листать книгу

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

скачать книгу Новые процессы получения металла (металлургия железа)

е)с пылевыносом: 14^ * 0Д95 = 2,73fK.r (11,4ГКГ, кДж); 3,67^ ' 0,24 = 0,88ГКТ (3,7гк.г, кДж);
...
Химический состав железорудного материала. В качестве сырья выбраны окатыши следующего состава. Химический состав окисленных железорудных окатышей (% по массе): Fe 68,00; Fe203 96,59; FeO 0,50; SiOz 2,49; А12Оэ 0,08; СаО 0,20; MgO 0,06; MnO 0,04; P2Os 0,02; S03 0,02; E 100,0.
...
Задаемся составом восстановительного газа (определяет-ся расчетом конверсии природного газа или исходя из производственных данных, в данном расчете принят состав газа углекислотной конверсии).
...
Степень использования восстановительной способности газа т/г. Принимаем rj_ =ti
...
При проведении процесса металлизации в шахтной печи в газовую фазу переходит кислород оксидов железа. Ввиду крайне незначительного количества примесей восстановлением других элементов пренебрегаем.
...
где Fej0olc'OK> FeO°KOK- содержание соответствующих оксидов в окисленных окатышах, %; FeOMO — содержание FeO в металлизованных окатышах, %.
...
Тепловые эффекты реакций восстановления: Fe203 + СО = 2FeO + Ш2 - 370 ккал (1547 кДж) или 23 ккал/кг 02 (97 кДж/кг 02);
...
Количество кислорода, отнимаемого от шихты при восста новлении Fe203 до FeO, равно одной трети всего поступаю щего кислорода, связанного с трехвалентным железом, т.е.
...
Н2 при восстановлении Fe203 до FeO (принято допущение о том, что количество отнимаемого кислорода пропорционально доле данного восстановителя):
...
что находится в пределах допустимого (4 —10 %). В случае завышения величины потерь следует повысить температуру колошникового газа. Если потери меньше допустимых или составляют отрицательную величину, следует снизить температуру колошникового газа (в пределах 200—400 °С) или увеличить количество восстановительного газа. В этом случае степень использования восстановительного газа понизится.
...
Расчет ведется на основании данных о составе железорудного материала и готового продукта, а также восстановительной работы газа. При восстановлении 1 кг Fe из Fe203 отнимается кислорода (Fe203 = 2Fe + 3/202):
...
Из полученных выражений видно, что как удельный расход газа, так и часовая (суточная) производительность шахтной печи зависят от качества исходного и металлизованного продукта и степени использования газа. Это подтвердили исследования, проведенные на установке Белореикого металлургического комбината, которые показали, что в данных условиях изменение производительности прямо связано со степенью использования водорода, в то время как степень использования СО остается практически постоянной.
...
Пример расчета (для условий БМК). Шихта состоит из окатышей с содержанием 92%Fe2Om и 2% FeO"1. Металлизо-ванный продукт содержит 90%Fe"6ui и 4%FeOM. Восстановительный газ содержит 69,4 % Н2; 22,1 % СО. Степень
...
Расстояние между фурмами составит: 14,4:10 = = 1,44 м. На опытной шахтной печи комбината "Запорож-сталь" (d = l,5w,
...
По данным А.Д.Готлиба, для доменных печей с диаметром горна до 5 м кинетическая энергия вдуваемого газа может быть определена по формуле:
...
Количество подаваемого в фурмы восстановительного газа Vr для данного случая 1894 м3/т или 1894 • 75/3600 = = 39,5 м7с.
...
Рас. 48. Схема установки для производства губчатого железа процессом ХиЛ-1: 1 — кусковая руда; 2 — рудная мелочь на агломерацию; 3 - сортированная кусковая руда; 4 — природный газ; 5 — очистка природного газа от серы; б - ре-формер; 7 — паровой барабан; 8 — питательная вода котла; Р — водяной пар; 10 - воздушный охладитель и водоотделитель; 11 — градирня; 12 - реторты
...
13 — колошниковый газ; 14 — водоотделитель; 15 — подогреватель; 16 — кусковая руда; 17 — губчатое железо; 18 — брикетирование мелочи губчатого железа; 19 — немагнитная фракция
...
Восстановительный газ получают паровой каталитической конверсией. Конвертированный газ проходит через котел-утилизатор и скруббер. Полученный в котле-утилизаторе пар используется для конверсии природного газа и производства электроэнергии, которая питает все насосы и компрессоры установки. Охлажденный и осушенный восстановительный газ поступает • в реторту, где происходит охлаждение, окончательное восстановление и науглероживание (до 2%
...
Выходящий из реторты для охлаждения губки газ охлаждается с целью удаления водяных паров, образовавшихся при . окончательном восстановлении материала, подогревается в рекуператоре до 710-820 °С, а затем до 980-1240 °С в специальных устройствах путем сжигания части газа воздухом, предварительно нагретым в таком же рекуператоре, и до тех температур, что и газ. Горячий восстановительный газ подается в реторту, где происходит нагрев и предварительное (первичное) восстановление материала.
...
Рас. 48. Схема установки для производства губчатого железа процессом ХиЛ-1: 1 — кусковая руда; 2 — рудная мелочь на агломерацию; 3 - сортированная кусковая руда; 4 — природный газ; 5 — очистка природного газа от серы; б - ре-формер; 7 — паровой барабан; 8 — питательная вода котла; Р — водяной пар; 10 - воздушный охладитель и водоотделитель; 11 — градирня; 12 - реторты
...
13 — колошниковый газ; 14 — водоотделитель; 15 — подогреватель; 16 — кусковая руда; 17 — губчатое железо; 18 — брикетирование мелочи губчатого железа; 19 — немагнитная фракция
...
Восстановительный газ получают паровой каталитической конверсией. Конвертированный газ проходит через котел-утилизатор и скруббер. Полученный в котле-утилизаторе пар используется для конверсии природного газа и производства электроэнергии, которая питает все насосы и компрессоры установки. Охлажденный и осушенный восстановительный газ поступает • в реторту, где происходит охлаждение, окончательное восстановление и науглероживание (до 2%
...
ления газ охлаждается с целью удаления образовавшихся водяных паров, повторно нагревается и подается в следующую реторту, в которой происходит вторичное (окончательное) восстановление материала. Отходящий газ из этой реторты используется в качестве топлива в смеси с природным газом для покрытия тепловых потребностей процесса (отопление газо- и воздухонагревателей, установки конверсии и др.).
...
Загрузка реторты проводится через бункер, установленный над каждой ретортой и равный ее емкости. По окончании цикла губка выгружается через днище реторты на сборный конвейер, затем проходит магнитный сепаратор и подается в смесительные буккера (для усреднения химического состава), откуда в контейнерах транспортируется к электропечам. Таким образом, при работе установки каждая из четырех реторт находится на одной из описанных четырех стадий технологического цикла.
...
Отличительной чертой процесса ХиЛ является невысокая степень использования газа и неравномерность степени металлизации по высоте слоя (от 80—82 до 92—94 %). Считают, что неполная металлизация сырья (в нижней части слоя) может быть компенсирована повышенным содержанием в кем углерода (1 % С эквивалентен степени металлизации 5 %).
...
устройства. Для равномерного распределения газа по сече, нию реактора применяют решетки и диафрагмы, причем решет, ки обеспечивают лучшее распределение газа и изготавливаются металлическими, керамическими и из жаростойкого бетона.
...
Переточное устройство, обеспечивая непрерывные перемещения материалов в многокамерных реакторах, выполняется в виде переливных труб (цилиндрические, конические, с внутренним и внешним расположением). При высокотемпературном восстановлении в кипящем слое лучше всего служат электронные переточные устройства принудительного действия, которые обеспечивают точную дозировку транспортируемой шихты.
...
Как правило, в процессах кипящего слоя исходная руда подвергается сушке, измельчению, восстановлению и горячему брикетированию восстановленного материала. Восстановление осуществляется при «700—760 °С, так как выше этой температуры начинается слипание частиц губчатого железа. Крупность руды обычно находится в пределах 5-0 мм. Степень металлизации материала регулируют в пределах от 70 до 95—98 %. В качестве восстановительного газа применяют газ, получаемый обычно паровой конверсией природного газа и содержащий от 74 до 95—98% водорода.
...
Наряду с рядом преимуществ (интенсивное перемешивание твердой фазы, выравнивание температур и концентраций в слое, высокие значения коэффициентов теплопередачи) процессы с кипящим слоем имеют ограниченные возможности интенсификации вследствие того, что расход газа зависит от гидродинамических характеристик слоя, и его увеличение при сохранении фракционного состава и прочих равных условий приводит к нарушению однородности кипящего слоя и значительному пылевыносу.
...
Неприятным недостатком процессов восстановления в кипящем слое является слипание частиц, нарушающее стабильность кипящего слоя. Склонность частиц к слипанию начинается при достижении степени металлизации 25—30% и заметно развивается при 50-60%. Чем выше температура восстановления, тем выше склонность к слипанию. Слипание уменьшаете при наличии на контактной поверхности оксидо» железа, пустой породы, при использовании крупнозернистой руды или окатышей, увеличении скоростей газа, восстано»' 226
...
устройства. Для равномерного распределения газа по сече, нию реактора применяют решетки и диафрагмы, причем решет, ки обеспечивают лучшее распределение газа и изготавливаются металлическими, керамическими и из жаростойкого бетона.
...
Переточное устройство, обеспечивая непрерывные перемещения материалов в многокамерных реакторах, выполняется в виде переливных труб (цилиндрические, конические, с внутренним и внешним расположением). При высокотемпературном восстановлении в кипящем слое лучше всего служат электронные переточные устройства принудительного действия, которые обеспечивают точную дозировку транспортируемой шихты.
...
Как правило, в процессах кипящего слоя исходная руда подвергается сушке, измельчению, восстановлению и горячему брикетированию восстановленного материала. Восстановление осуществляется при «700—760 °С, так как выше этой температуры начинается слипание частиц губчатого железа. Крупность руды обычно находится в пределах 5-0 мм. Степень металлизации материала регулируют в пределах от 70 до 95—98 %. В качестве восстановительного газа применяют газ, получаемый обычно паровой конверсией природного газа и содержащий от 74 до 95—98% водорода.
...
Наряду с рядом преимуществ (интенсивное перемешивание твердой фазы, выравнивание температур и концентраций в слое, высокие значения коэффициентов теплопередачи) процессы с кипящим слоем имеют ограниченные возможности интенсификации вследствие того, что расход газа зависит от гидродинамических характеристик слоя, и его увеличение при сохранении фракционного состава и прочих равных условий приводит к нарушению однородности кипящего слоя и значительному пылевыносу.
...
Неприятным недостатком процессов восстановления в кипящем слое является слипание частиц, нарушающее стабильность кипящего слоя. Склонность частиц к слипанию начинается при достижении степени металлизации 25—30% и заметно развивается при 50-60%. Чем выше температура восстановления, тем выше склонность к слипанию. Слипание уменьшаете при наличии на контактной поверхности оксидо» железа, пустой породы, при использовании крупнозернистой руды или окатышей, увеличении скоростей газа, восстано»' 226
...
устройства. Для равномерного распределения газа по сече, нию реактора применяют решетки и диафрагмы, причем решет, ки обеспечивают лучшее распределение газа и изготавливаются металлическими, керамическими и из жаростойкого бетона.
...
Переточное устройство, обеспечивая непрерывные перемещения материалов в многокамерных реакторах, выполняется в виде переливных труб (цилиндрические, конические, с внутренним и внешним расположением). При высокотемпературном восстановлении в кипящем слое лучше всего служат электронные переточные устройства принудительного действия, которые обеспечивают точную дозировку транспортируемой шихты.
...
Как правило, в процессах кипящего слоя исходная руда подвергается сушке, измельчению, восстановлению и горячему брикетированию восстановленного материала. Восстановление осуществляется при «700—760 °С, так как выше этой температуры начинается слипание частиц губчатого железа. Крупность руды обычно находится в пределах 5-0 мм. Степень металлизации материала регулируют в пределах от 70 до 95—98 %. В качестве восстановительного газа применяют газ, получаемый обычно паровой конверсией природного газа и содержащий от 74 до 95—98% водорода.
...
лении руды в смеси с кеспекающимися материалами, создании на поверхности частиц предохранительной пленки в виде карбидов железа или сажистого углерода. Наиболее эффективным способом борьбы со слипанием является применение крупнозернистых материалов: использование сырья фракцией >4мм
...
Однако это связано • с повышением расхода газа и пониженной степенью его использования, что является само по себе недостатком процессов кипящего слоя вследствие низкой температуры восстановления и невозможности организации противотока. При восстановлении водородом степень использования его не превышает 5—10% (температура восстановления 480—540 °С), поэтому восстановление целесообразно проводить в двух- или трехподовых реакторах с использованием рециркуляции газа.
...
Вращающиеся печи получили применение в промышленном масштабе для металлизации железорудных материалов, глав-I
...
Вместе с железорудным сырьем в печь загружают уголь в качестве восстановителя, известняк или доломит в качестве Десульфуратора. Восстановитель загружают в печь в количестве, превышающем теоретически необходимое для удаления кислорода руды (часть избыточного восстановителя используется как топливо и для защиты металлического железа от вторичного окисления).
...
Поскольку процесс восстановления оксидов железа твердым углеродом эндотермичен, вращающиеся печи отапливаются иутем сжигания над слоем шихты газообразного, жидкого или 'вердого топлива в горелке, расположенной в разгрузочном ТоРЦе печи, или в горелках, расположенных на корпусе по йяине
...
проводится с недостатком воздуха с получением мягкого длинного факела. Остальной воздух, необходимый для сгора-ния топлива и дожигания оксида углерода, выделяющегося из шихты при восстановлении, вдувается через фурмы, расположенные на корпусе печи, что позволяет регулировать температуру по ее длине. В зависимости от свойств железорудных материалов и золы топлива-восстановителя (опасность настылеобразования) температуры нагрева шихты составляет 1000-1100 °С.
...
По длине вращающуюся печь можно разделить на зоны нагрева и восстановления. Степень восстановления наиболее быстро растет в середине и замедленно в конце печи. К концу процесса восстановления, когда образование оксида углерода уменьшается, создаются условия, способствующие проникновению в шихту окислительных газов. В связи с этим напыляемый на поверхность шихты в конце печи избыточный восстановитель предохраняет металлизованный продукт от окисления этими газами. Степень заполнения шихтой печи (сегмент) составляет обычно 10-20 %.
...
Для достижения высокой производительности вращающейся печи необходимо применять топливо, отличающееся хорошей реакционной способностью, так как реакция газификации углерода С + С02 = 2СО является определяющей в процессе восстановления оксидов железа твердым углеродом. Расход углерода можно определить по формуле:
...
Практика показала, что потребность углерода на восстановление составляет ~ 40-45 % от общего расхода углерода в печи, 25-30% углерода сгорает, а оставшийся выгружается из печи вместе с металлизованным продуктом, защищая его от окисления. Общий расход восстановителя составляет 50—60% массы железорудного материала.
...
Большую роль на производительность печи оказывает теплопередача от газов к слою шихты. Тепло от газового потока передается шихте и футеровке. Тепло, полученное фу16' 228
...
проводится с недостатком воздуха с получением мягкого длинного факела. Остальной воздух, необходимый для сгора-ния топлива и дожигания оксида углерода, выделяющегося из шихты при восстановлении, вдувается через фурмы, расположенные на корпусе печи, что позволяет регулировать температуру по ее длине. В зависимости от свойств железорудных материалов и золы топлива-восстановителя (опасность настылеобразования) температуры нагрева шихты составляет 1000-1100 °С.
...
По длине вращающуюся печь можно разделить на зоны нагрева и восстановления. Степень восстановления наиболее быстро растет в середине и замедленно в конце печи. К концу процесса восстановления, когда образование оксида углерода уменьшается, создаются условия, способствующие проникновению в шихту окислительных газов. В связи с этим напыляемый на поверхность шихты в конце печи избыточный восстановитель предохраняет металлизованный продукт от окисления этими газами. Степень заполнения шихтой печи (сегмент) составляет обычно 10-20 %.
...
Для достижения высокой производительности вращающейся печи необходимо применять топливо, отличающееся хорошей реакционной способностью, так как реакция газификации углерода С + С02 = 2СО является определяющей в процессе восстановления оксидов железа твердым углеродом. Расход углерода можно определить по формуле:
...
железа металлического получено: 67,83 • 0,95 = = 64,44 кг; железа двухвалентного осталось: .67,83-- 64,44 = 3,39 кг; количество FeO: 3,39 (72/56) = = 4,36 кг.
...
Feoeu. - 93,97 • 0,9815 = 92,23; FeO = 6,04 • 0,9815 = 5,93; FeMeT = 89,28 • 0,9815 = 87,63; Si02 = 2,48 ■ 0,9815 = 2,43; Al203 = 1,00 • 0,9815 = 0,98; СаО = 0,43 ■ 0,9815 = 0,42; MgO = 0,17 • 0,9815 = 0,17; Ti02 = 0,43 • 0,9815 = 0,42; MnO = 0,15 • 0,9815 = 0,15; P = 0,006 • 0,9815 = 0,006; S = 0,004 • 0,9815 = 0,004; С = 1,85.
...
При коэффициенте избытка воздуха а = 1,2, необходимом для реализации процесса горения, 27,82 • 1,2 = 33,38 кг 02 или 33,38 (22,4/32) = 23,37 м3.
...
4. В дымовые газы перейдет азота: 19,47 (47/21) = = 73,28 м3 или 73,28 (28/22,4) = 91,60 кг. При а = 1,2 соответственно 73,28 • 1,2 = 87,94 м3 или 91,60 • 1,2 = = 109,92 кг.
...
Feoeu. - 93,97 • 0,9815 = 92,23; FeO = 6,04 • 0,9815 = 5,93; FeMeT = 89,28 • 0,9815 = 87,63; Si02 = 2,48 ■ 0,9815 = 2,43; Al203 = 1,00 • 0,9815 = 0,98; СаО = 0,43 ■ 0,9815 = 0,42; MgO = 0,17 • 0,9815 = 0,17; Ti02 = 0,43 • 0,9815 = 0,42; MnO = 0,15 • 0,9815 = 0,15; P = 0,006 • 0,9815 = 0,006; S = 0,004 • 0,9815 = 0,004; С = 1,85.
...
5. Всего потребуется на дожигание воздуха: при a = j 27,82 + 91,60 = 119,42 кг или 92,75 м3; при a = i>2 33,38 + 109,92 = 143,30 кг или 111,31м3.
...
Количество воздуха при а = 1,0, необходимое для сгорания летучих, составит 46,985 кг; при а = 1,2 соответственно 56,382 кг или 43,605 м3.
...
В качестве топлива в трубчатой печи используется сухой иршабородинский бурый уголь с влажностью 1%. На рабочую массу W*
...

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)