Получение губчатого железа или жидкой стали прямым способом: .в шахтных печах – C21B 13/02

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в процессе восстановления металлов из их окислов восстановительным газом в шахтной печи. Способ включает стабилизацию и поддержание температурного режима в зонах карбюризации, внутрислоевой конверсии и восстановления шахтной печи автономно путем нагрева индукторами, при этом в зону внутрислоевой конверсии подают холодную газовую смесь, предназначенную для конверсии. Изобретение позволяет улучшить качество металла, уменьшить загрязнение окружающей среды и попутно получать товарный горючий газ.

Изобретение относится к способу и устройству для получения губчатого железа из содержащего оксид железа кускового материала путем прямого восстановления в восстановительной шахте с использованием восстановительного газа. Весь восстановительный газ вводят равномерно по всему сечению восстановительной шахты через несколько расположенных в виде звезды или параллельно друг другу распределительных каналов восстановительного газа, предпочтительно в нижней четверти восстановительной шахты. Причем упомянутые каналы расположены на одном уровне или, при расположении в виде звезды, соответственно более длинный канал располагают рядом с более коротким каналом. При этом более короткие каналы располагают прямо над более длинными каналами для исключения разницы в давлении при введении восстановительного газа. Способ и устройство согласно изобретению обеспечивают осуществление равномерного распределения восстановительного газа и тем самым однородной металлизации без применения кольцевого воздухопровода и связанной с ним дорогостоящей и подверженной износу футеровки восстановительной шахты. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к прямому восстановлению частиц оксида железа, чтобы получить железо, восстановленное прямым способом (ЖВПС). Восстановление осуществляют в реакторе восстановления, имеющем зону восстановления и зону охлаждения, контур повторного цикла восстанавливающего газа, включающий зону восстановления, и контур повторного цикла охлаждающего газа, включающий зону охлаждения. Частицы, содержащие оксид железа, подают в зону восстановления, восстанавливают их до ЖВПС, содержащего металлическое железо, горячее ЖВПС подают в зону охлаждения, через которую в контуре повторного цикла охлаждающего газа циркулирует охлаждающий газ для охлаждения ЖВПС, и, по меньшей мере, часть охлаждающего газа выводят из зоны охлаждения, охлаждают и очищают, смешивают с потоком сжатого свежего газа, совместимого со способом прямого восстановления, и рециркулируют по контуру повторного цикла охлаждающего газа обратно в зону охлаждения. Охлажденное ЖВПС выгружают из зоны охлаждения. Рециркуляцию охлаждающего газа в контур повторного цикла охлаждающего газа осуществляют, по меньшей мере, одним эжектором, приводимым в действие потоком высокого давления свежего газа в качестве движущей силы указанного эжектора. Применение эжектора для рециркуляции охлаждающего газа обеспечивает значительную экономию электричества и капитальных, эксплуатационных затрат и затрат на обслуживание. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится способу получения железа, восстановленного прямым способом (DRI), посредством восстановления частиц, содержащих оксиды железа, в частицы, содержащие металлическое железо (DRI). Способ осуществляют в реакторе восстановления, включающем зону восстановления и нижнюю зону разгрузки. Указанные частицы, содержащие оксиды железа, взаимодействуют с потоком высокотемпературного восстанавливающего газа, содержащего водород и монооксид углерода в зоне восстановления, в которой восстановленные частицы (DRI) стекают из зоны восстановления через нижнюю зону разгрузки. Способ включает введение метансодержащего технологического газа и его циркуляцию через нижнюю зону, включая содержащееся в ней DRI. Из реактора удаляют часть газа, протекающего в нижней зоне, передают внешним образом из реактора первую часть газа, отобранного из нижней зоны, в поток частично регенерированного исходящего восстанавливающего газа, который возвращают в зону восстановления. Объединенные газы совместно подают в зону восстановления реактора и управляют расходом метансодержащего технологического газа таким образом, чтобы он был больше, чем расход переданной части отобранного газа примерно на 50 нм³-300 нм³ на тонну DRI, полученного в реакторе восстановления. Изобретение направлено на более эффективное использование газа коксовых печей при восстановлении железных руд до DRI в реакторе восстановления. 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к шахтным плазменным печам для восстановления металлов из руд, рудных концентратов и отходов промышленности. Устройство содержит плавильную печь, состоящую из плавильной емкости с дуговыми нагревательными узлами и шахты с механизмом загрузки шихтовых материалов, и газовую систему для подачи и забора газа. Устройство снабжено расположенным в шахтной части печи, по меньшей мере, одним приспособлением для сжигания газа в слое шихты с использованием воздуха и/или кислорода, верхними и нижними патрубками отбора газа из шахтной части печи и патрубком подачи газа в своде плавильной емкости. Патрубки отбора газа из шахтной части печи соединены газовыми трактами, выполненными с устройствами регулирования расхода газа, с приспособлением для сжигания газа в слое шихты в шахтной части печи, с нагревательными узлами и с патрубком подачи газа в своде плавильной емкости. Устройство также снабжено устройством контроля химического состава газов по трактам. Изобретение позволяет в каждой зоне печи поддерживать необходимую концентрацию восстановительного газа, извлекать из исходной руды максимальный процент ценных материалов, увеличить КПД и производительность печи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к прогнозированию величины полости в системах уплотненного слоя. Технический результат - повышение качества прогнозирования. Способ осуществляют с помощью корреляции или математической модели, выполненных в компьютерной системе. Осуществляют получение данных, относящихся к свойствам материала системы уплотненного слоя частиц, и вычисляют радиус полости при возрастающей и убывающей скорости газа с использованием математической модели, которая включают в себя напряжение/фрикционные силы, или вычисляют радиус полости при возрастающей и убывающей скорости газа с использованием математических уравнений на основе корреляции с учетом радиуса печи, скорости продувки, диаметра отверстия фурмы, порозности слоя, вязкости газа, размера частиц, фактора формы, плотности подаваемого газа, плотности твердого вещества, эффективной высоты слоя, коэффициента трения стенки, ускорения силы тяжести. При этом определяют и учитывают эффективный диаметр частиц. 6 з.п. ф-лы, 24 ил., 2 табл.

Изобретение относится к восстановлению окислов металла в шахтной печи, имеющей верхнюю и нижнюю шахты. При осуществлении реакции сжигания твердого топлива с воздухом в нижней шахте получают горячий газ, который направляют вверх. Шихта, содержащая окисел металла, например железную руду или агломераты, и углеродсодержащий восстановитель, реагирует в печи с получением основного расплавленного металла, вторичного металла и вторичного окисла металла, газа, содержащего моноокись углерода и обеспечивающего подвод тепла к шихте в результате реакции горения в верхней шахте. Температуру полученного в результате реакции отходящего газа регулируют для предотвращения конденсации вторичного металла и вторичного окисла металла так, чтобы он оставался в отходящем газе в виде пара для его последующего отделения от газа. Для увеличения концентрации извлекаемых металлов и окислов металлов осуществляют рециркуляцию отделенного вторичного металла и вторичного окисла металла для использования в реакционном процессе в последующей загрузке шихты. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к печам для обжига и металлизации железорудного сырья. Верхняя часть печи выполнена в виде усеченного конуса с внутренней ступенчатой футеровкой и с верхним загрузочным узлом. Разгрузочный узел расположен в суженном днище нижней части печи. В плоскости большего основания конуса расположено газораспределительное устройство, состоящее из радиально расположенных в одной плоскости труб, соединенных между собой, открытые торцевые участки которых расположены по наружному периметру корпуса печи в полости кольцевого газового коллектора, связанного с плазмохимическим газогенератором. Каждая радиальная труба со стороны разгрузочного узла снабжена соплами. Выше и ниже плоскости газораспределительного устройства расположены патрубки, направленные к центру печи под углом к ее продольной оси в сторону разгрузочного узла. Конструкция печи по второму варианту отличается наличием футерованного патрубка с закрытым верхним торцом, установленным соосно вертикальной оси печи в месте соединения между собой радиальных труб. Внутренние полости радиальных труб и патрубка связаны между собой. На вертикальном патрубке установлены сопла, разнесенные как по его периметру, так и по высоте. Изобретение позволяет увеличить поверхность взаимодействия восстановительного газа с шихтой при высокой интегральной тепловой нагрузке и могут эффективно использоваться на новых печах со значительным поперечным сечением шахты. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Модульная установка для получения расплавленного металла путем самовосстановления агломератов из окисла металла или предварительно восстановленного металла, например железа. Установка содержит множество объединенных секций одинакового размера и конструкции, подсоединенных к источнику топлива и к средствам подачи в камеру каждой секции металлической шихты, включающей самовосстанавливающиеся агломераты и/или предварительно восстановленный металл. Секции выполнены с возможностью объединения для образования печи, и каждая из них имеет верхнюю шахту с расположенными в своей верхней части, по меньшей мере, одним устройством для подачи газа и, по меньшей мере, одним газоотводящим устройством, и нижнюю шахту. Верхняя и нижняя шахты выполнены с прямоугольным сечением, стороны которого в верхней части нижней шахты больше, чем стороны верхней шахты. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области металлургии, и может быть использовано в процессах модифицирования, рафинирования и легирования черных металлов. Железоокисные материалы частично восстанавливают и осуществляют предварительный нагрев продувкой отходящими из плавильной зоны восстановительными газами с температурой 800-1000°С. Частично восстановленный материал подают в плавильную зону для его плавления при высокотемпературном нагреве и окончательного восстановления. Окончательное восстановление железоокисных материалов осуществляют плазменными струями, в которые вводят углеродсодержащее топливо и кислородсодержащий газ. Источники плазмы установлены в виде противоположно расположенных по периметру реактора плазмотронов, установленных под углом 30-50° к горизонту в направлении пода реактора. Продольные оси симметрично расположенных плазмотронов пересекаются на оси реактора и находятся в одной плоскости с вершиной угла осей плазмотронов, расположенной выше предварительно заданной высоты зеркала металла. Изобретение позволит получить высококачественный металл с низким уровнем примесей, пониженными энергозатратами и минимальным воздействием на окружающую среду. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии переработки металлургического сырья, содержащего оксиды железа, восстановлением до железа. Встречно циркулирующий восстановительный газ температурой 850-1000°С, состоящий из водорода и монооксида углерода, превращают углеводороды окислителями, отводят из зоны восстановления отработанный восстановительный газ, смешивают его с природным газом и с водой. Нагрев и превращение углеводородов окислителями производят в объеме газогенератора плазменными струями. Формируют основной замкнутый циркуляционный поток отходящих из реактора газов в нижнюю часть - зону конвертирования. Отбирают часть потока из замкнутого контура, и после очистки используют его для работы газогенератора. Основной поток отработанных газов пропускают через газогенератор, нагревают их до температуры 3000°С и впрыскивают в поток природный газ и воду и охлаждают газ до 900-1000°С на входе в реактор. Генератор расположен в контуре отходящего газа в зоне восстановления реактора. Изобретение позволит повысить скорость реакции восстановления, исключить выбросы вредных газов в атмосферу, использовать отходящие газы для работы газогенератора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к процессам прямого получения железоуглеродистых сплавов с помощью плазменной технологии. Агрегат содержит реактор, выполненный в виде герметичного сосуда, выполненный разъемным. Верхняя стационарная часть реактора закреплена на опорной плите, а нижняя - через систему уплотнений связана с опорной плитой при помощи механизмов фиксации. Опорная плита установлена в горизонтальной плоскости выше уровня расчетной высоты столба шихты. На уровне столба шихты, в районе углов внутреннего периметра поперечного сечения реактора, установлены вспомогательные плазмотроны таким образом, что оси симметрично установленных плазмотронов находятся под углом друг к другу в плоскости, параллельной стенке реактора, с вершиной угла, направленной вниз, с возможностью последовательного включения каждой пары плазмотронов. Основные плазмотроны установлены на двух противоположных сторонах копильника, продольные оси каждой пары противоположных плазмотронов расположены в одной плоскости с углом, направленным в сторону поверхности расплава. Изобретение позволяет защитить внутреннюю поверхность реактора от "наслоений", улучшить условия эксплуатации реактора за счет возможности замены части реактора с разрушенной футеровкой на резервную. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к прямому восстановлению железа, восстанавливая оксид железа до металлизованного железа путем контактирования с горячим восстановительным газом. Способ включает обеспечение первого горячего восстановительного газа, содержащего СО и Н ₂, обеспечение дополнительного восстановительного газа за счет реакции газообразного или жидкого углеводородного топлива с кислородом, смешивание первого горячего восстановительного газа с дополнительным восстановительным газом с образованием восстановительной газовой смеси, обогащение смеси восстановительного газа путем добавления газообразного или жидкого углеводорода с образованием обогащенной газовой смеси, инжектирование кислорода или обогащенного кислородом воздуха в обогащенную газовую смесь и введение обогащенной газовой смеси в присоединенную шахтную печь прямого восстановления в качестве горячего восстановительного газа. Изобретение позволит увеличить количество восстановителя в газе, подаваемом в кольцевой распределитель печи, с одновременным регулированием оптимальной температуры подаваемого в кольцевой распределитель газа. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к черной металлургии и касается получения губчатого железа в шахтных печах с применением конвертированного природного газа. Способ включает восстановление опускающихся железорудных материалов в противотоке с восстановительным газом, имеющим температуру 800-1050°С, с рециркуляцией и нагревом колошникового технологического газа, каталитическим реформингом природного газа во внешнем оборотном цикле с добавкой окислителя. В качестве окислителя в реформер вводят парокислородную смесь с расходом кислорода до 30 м³/т. Пар перед смешением с кислородом перегревают до температуры не менее 110°С, а содержание кислорода, вводимого в пар, не превышает 40%. Колошниковый технологический газ перед компремированием подвергают осушке до содержания влаги, компенсирующего последующую подачу парокислородной смеси в реформер, после чего компремируют. Изобретение позволит повысить производительность шахтной печи и снизить расход энергии на тонну губчатого железа. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии. Фурма для вдувания предварительно нагретого кислородсодержащего газа в конвертер с ванной расплавленного металла и шлака содержит удлиненный, образованный внутренней и внешней концентрическими трубами из углеродистой стали, являющимися основной несущей конструкцией, канал для потока газа, вводимого в его задний конец и выпускаемого через передний конец, расположенное в канале средство для завихрения газа, протекающего через передний конец канала, вход для введения горячего газа в задний конец канала, оконечное средство, соединенное с концентрическими трубами на переднем конце канала. Подающие и возвратные средства, проходящие от заднего конца к переднему концу канала, выполнены в стенке канала и предназначены для подачи охлаждающей воды к переднему концу канала и возврата от него. На наружной поверхности внешней концентрической трубы канала выполнено механическое средство, приспособленное для удерживания слоя застывшего шлака на канале. Канал для защиты от воздействия протекающего через него при температуре 800-1400⁰С потока газа имеет футеровку из огнеупорного или другого неметаллического материала, обладающего по сравнению со стальными трубами теплоизоляционными свойствами. Раскрыто также устройство для производства черного металла из железосодержащего исходного материала способом прямой плавки, в котором использована описанная фурма. Технический результат - создание фурмы с использованием углеродистой стали в качестве ее основного конструкционного компонента, способной вдувать предварительно нагретый воздух или обогащенный кислородом воздух в конвертер прямой плавки в ходе длительной рабочей компании. 2 н. и 33 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к получению карбида железа с высоким содержанием углерода прямым восстановлением из окиси железа. Устройство содержит реактор для восстановления окиси железа в металлическое железо с последующим науглероживанием и превращением в карбид железа в любой из его форм FeC, Fe₂C, Fe ₃C или в их смесь. Под реактором расположен контейнер для охлаждения и пассивирования карбида железа, а между реактором и контейнером расположено соединительное устройство для регулирования прохода горячего карбида железа из реактора в контейнер, содержащее клапан для твердых частиц. С нижней частью контейнера соединено устройство для выгрузки холодного продукта, синхронизированное с соединительным устройством. Контейнер для охлаждения и пассивирования содержит цилиндрическую зону и диффузионное устройство, расположенное под цилиндрической зоной и приспособленное для диффузии охлаждающего газа для охлаждения продукта посредством прямого контакта на участке между цилиндрической зоной и диффузионным устройством от 550-650°С до 90°С. Охлаждающий газ содержит примерно 1-3% водяного пара и/или 1-2% кислорода для создания тонкого покрытия из окиси материала, полностью пассивируя его. Изобретение позволит контролировать оптимальный температурный уровень, при котором углерод диффундирует и вступает в соединения, а также избежать разрушения материала и получения тонких частиц. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к производству металлического железа посредством прямого восстановления железной руды. Устройство относится по типу к устройствам с загрузкой под действием силы тяжести и содержит реактор, имеющий в верхней части, по меньшей мере, зону восстановления, внутри которой происходит реакция восстановления, средства для ввода загружаемого материала через горловину реактора, средства для ввода потока газа в, по меньшей мере, одну секцию реактора с учетом расположения зоны восстановления, средство для выпуска восстановленного материала из нижней части реактора и средство для выпуска отходящих газов. Реактор включает, по меньшей мере, первую, верхнюю зону нагрева, предварительного восстановления и окончательного восстановления, имеющую конусное расхождение вниз, и вторую, нижнюю зону карбонизации и охлаждения, имеющую конусное схождение вниз. Конусность начинается сразу за горловиной упомянутого реактора. Протяженность по высоте упомянутой первой, верхней зоны составляет от до высоты реактора, и первая, верхняя зона сразу же за горловиной имеет форму, определяемую, по меньшей мере, двумя последовательными сегментами, имеющими различный соответственный угол расхождения относительно вертикали. Изобретение позволит повысить эффективность процесса и качество получаемого процесса. 14 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к печи для производства металлического железа посредством прямого восстановления железной руды. Печь относится к гравитационному типу и содержит вертикальную емкость, имеющую свод, верхние загрузочные средства, серединную зону реакции, первые средства распределения газа, расположенные по периферии вертикальной емкости для ввода восстановительного газа в серединную зону реакции, нижнюю зону выгрузки металлического железа и верхнюю зону предварительного нагрева и предварительного восстановления, расположенную над серединной зоной реакции, второе средство распределения газа для ввода дополнительного восстановительного газа в верхнюю зону. Второе средство распределения газа содержит вертикальный наконечник, размещенный по центру верхней зоны и снабженный радиальными соплами. Вертикальный наконечник поддерживается сводом и в вертикальном направлении проходит в верхнюю зону по существу из центра свода. Изобретение позволит обеспечить стабильное и равномерное распределение восстановительного газа по объему печи для увеличения поверхности взаимодействия и интенсификации теплообмена. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.