способ плавки в печи с пневматически перемешиваемым шлаковым расплавом

Формула изобретения

Способ плавки в печи с пневматически перемешиваемым шлаковым расплавом, включающий подачу в шлаковый расплав дутья, выделение горючих технологических газов из шлакового расплава, подачу кислородсодержащего дутья над ним, подачу твердых частиц шихтовых материалов, отвод дымовых газов, образование непрерывно стекающей по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленки жидкого шлака, отличающийся тем, что твердые частицы шихтовых материалов подают на стекающую по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам плавки в печи с пневматически перемешиваемым шлаковым расплавом.

Изобретение может быть использовано при плавке оксидного, сульфидного сырья, при сжигании различных видов топлива и переработке отходов.

Известен способ плавки в расплаве, включающий подачу дутья ниже уровня расплава, выделение горючих технологических газов из шлакового расплава, подачу кислородсодержащего дутья над ним, подачу шихтовых материалов, отвод дымовых газов, образование непрерывно стекающей по поверхности стен печи выше уровня расплава пленки жидкого металла и шлака (патент RU 2102493, С 21 В 11/00).

Этот способ позволяет осуществить процесс плавки металлургического сырья.

В то же время этот способ имеет относительно низкую производительность из-за вторичного окисления металла, находящегося в пленке на стенах печи выше уровня расплава, за счет его окисления образовавшимися после дожигания технологическими газами. Кроме того, наличие металла, имеющего более высокую теплопроводность, чем шлак, в непрерывно стекающей по поверхности стен печи жидкой пленке, приводит к большим теплопотерям через стены.

Технической задачей изобретения является уменьшение расхода кислородсодержащего дутья, подаваемого выше уровня шлакового расплава, за счет увеличения интенсивности теплообмена между зоной, лежащей выше уровня расплава, и стекающей по стенам печи пленкой жидкого шлака.

Для решения этой задачи в известном способе плавки в печи с пневматически перемешиваемым шлаковым расплавом, включающем подачу в шлаковый расплав дутья, выделение горючих технологических газов из шлакового расплава, подачу кислородсодержащего дутья над ним, подачу твердых частиц шихтовых материалов, отвод дымовых газов, образование непрерывно стекающей по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленки жидкого шлака, согласно предлагаемому изобретению твердые частицы шихтовых материалов подают на стекающую по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака.

Под твердыми частицами шихтовых материалов понимают частицы сырья, твердого топлива, флюса и других добавок.

Если согласно предлагаемому изобретению на стекающую по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака подавать твердые частицы шихтовых материалов, температура шлаковой пленки понизится за счет наличия в ней нагревающихся, плавящихся или растворяющихся твердых частиц. При этом улучшится теплообмен между зоной, лежащей над шлаковым расплавом, и шлаковой пленкой на стенах печи. За счет этого улучшится теплопередача шлаковому расплаву из зоны, лежащей над ним. Это позволяет снизить расход кислородсодержащего дутья, подаваемого выше уровня шлакового расплава, по сравнению с известным способом.

Указанный положительный эффект будет достигнут при различных сочетаниях и пропорциях твердых частиц шихтовых материалов, подаваемых на стекающую по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака.

При подаче твердых частиц шихтовых материалов на стекающую по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака в определенных сочетаниях, можно добиться и дополнительных положительных эффектов.

Так, при получении металла из окисленного сырья, когда в печь подается железная руда, уголь и флюс (известь), подача на стекающую по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака только флюса приведет, кроме снижения температуры пленки, к увеличению ее вязкости. При этом увеличится время стекания этой пленки (т.е. увеличится время ее пребывания и нагрева выше уровня шлакового расплава) и улучшится передача тепла шлаковому расплаву, снизится расход кислородсодержащего дутья.

При подаче только железной руды на стекающую по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака концентрация оксидов железа в ней увеличится по сравнению с их концентрацией в шлаковом расплаве и возможно частичное восстановление оксидов железа горючими технологическими газами, выделяющимися из шлакового расплава, что приведет к увеличению производительности процесса. Дополнительное потребление тепла в пленке на частичное восстановление оксидов железа еще более снизит ее температуру, увеличит теплопередачу шлаковому расплаву, уменьшит расход кислородсодержащего дутья.

Подача угля и руды на стекающую по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака обеспечит более высокую скорость восстановления железа в этой пленке за счет более высокого содержания в ней оксидов железа по сравнению с шлаковым расплавом и частичного восстановления их как горючими технологическими газами, выделяющимися из шлакового расплава, так и частицами угля, что также увеличит производительность процесса. Дополнительное потребление тепла в пленке на восстановление оксидов железа снизит ее температуру, увеличит теплопередачу шлаковому расплаву, уменьшит расход кислородсодержащего дутья.

Регулирование соотношения между углем и рудой, подаваемыми на стекающую по поверхности стен печи выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака, позволит регулировать содержание углерода в образующемся при восстановлении в пленке жидкого шлака металле.

Подача твердых частиц шихтовых материалов на стекающую по поверхности стен выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака может осуществляться различными способами.

Так, возможно подавать твердые частицы шихтовых материалов на стекающую по поверхности стен выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака путем пневматического воздействия на твердые частицы шихтовых материалов.

Также целесообразно использовать для этих целей механические устройства, придающие такое направление движению твердых частиц шихтовых материалов, чтобы они попадали на стекающую по поверхности стен выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака.

Кроме этого, возможно воздействие на твердые частицы шихтовых материалов пневматически перемешиваемым шлаковым расплавом так, чтобы они попадали на стекающую по поверхности стен выше уровня шлакового расплава пленку жидкого шлака.

Ниже приведен пример реализации способа.

В шлаковый расплав подается дутье в количестве 2000 нм³/час.

Состав дутья: кислород 50%, азот 50%. Выше шлакового расплава подается кислородсодержащее дутье (95% кислорода, 5% азота), образующиеся дымовые газы отводятся. За счет пневматического перемешивания расплава на поверхность стен печи выше уровня шлакового расплава непрерывно попадают брызги и наплески шлака, образуя непрерывно стекающую по поверхности стен пленку жидкого шлака. В шлаковый расплав подается железная руда (65% железа) в количестве 10 т/час, уголь (зольность 10%) в количестве 4,0 т/ч и известь в количестве 700 кг/ч. В таблице приведены показатели предлагаемого способа в сравнении с известным способом плавки в печи с пневматически перемешиваемым шлаковым расплавом.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет снизить расход кислородсодержащего дутья на 10%.