Технологическая линия для производства чугуна передельного высококачественного гранулированного

Техническое решение относится к технологии восстановления металла посредством нагрева слоя материала, содержащего оксид металла и углеродистый восстановитель, и может быть использовано в производстве: металлизированного продукта, например железа прямого восстановления в виде гранулированного чугуна, в печи с подвижным подом.

Техническим результатом является получение однородной шихтовой смеси в скомпонованном виде, повышение срока службы оборудования.

Технологическая линия включает (Фиг.1) склад железорудного концентрата 1, с силосом 2, который соединен линией транспортировки 3, снабженной вертикальным винтовым транспортером 4, с раздаточным бункером 5 участка получения скомпонованной шихты, склад угля 6, соединенный линией транспортировки 7 с участком дробления угля, оснащенном дробилкой 8, соединенной линией транспортировки 9 с устройством для разделения дробленного угля 10, выполненным в виде грохота, соединенным линией транспортировки 11 крупных фракций угля с участком получения топливного газа, который включает раздаточный бункер 12, делитель 13 и снабжен не менее чем двумя угольными газификаторами 14 и линией транспортировки 15 с вертикальным винтовым транспортером 16 для подачи угля в бункер 17 с последующей подачей в устройство для тонкого измельчения 18, которое соединено с устройством для разделения полученного материала 19, соединенным линией транспортировки 20 с раздаточным бункером 21 участка получения скомпонованной шихты и линией возврата 22 более крупных фракций измельченного угля в бункер 17. Раздаточные бункера шихтовых материалов 5 и 21 соединены линией подачи 23 со шнековым смесителем 24, подающим материал на установку для получения скомпонованной шихты 25, выполненную в виде штемпельного пресса, соединенного с сушильной установкой 26, которая снабжена линией подачи горячего воздуха 27 и линией подачи 28 скомпонованного высушенного материала к загрузочному устройству 29 печи металлизации 30, снабженной узлом загрузки сыпучего материала 31 на под печи, линией подачи газообразного топлива 32 от угольных газификаторов 14 на форсунки печи 30, разгрузочным устройством 33, полученных в процессе материалов, газоотводящим устройством 34, которое соединено через рекуператор тепла 35 с газоочистной установкой 36, при этом печь 30 также снабжена узлом оборотного водоснабжения, включающим линию подачи охладителя 37, линию отвода нагретого охладителя 38 и градирню 39.

1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Техническое решение относится к технологии восстановления металла посредством нагрева слоя материала, содержащего оксид металла и углеродистый восстановитель, и может быть использовано в производстве металлизированного продукта, например железа прямого восстановления в виде гранулированного чугуна, в печи с подвижным подом.

В технологии прямого восстановления металла из железо-углеродсодержащего материала, содержащего оксид металла и восстановитель, важное значение имеет вид углеродистого восстановителя, состав и вид шихтового материала, загружаемого в печь. Восстановитель должен обеспечивать эффективное взаимодействие с оксидом металла в течение всего времени обработки и по всему объему загруженного на под печи материала. В то же время углеродистый материал должен быть недефицитным и недорогим. Подаваемый через форсунки в печь топливный реагент должен обеспечивать эффективное взаимодействие реакционных компонентов и необходимые условия для получения качественного продукта.

Предпочтительно применение менее дорогостоящих видов сырья и энергоносителей, применение технологий подготовки сырьевых материалов к использованию в процессе, не требующих значительных энергетических затрат и специального дорогостоящего оборудования, максимально эффективное использование энергетической составляющей процесса.

Известен «Способ получения расплавленного железа» (патент РФ 2293121, С21 В13/14, 2007 г.[1]), на первой стадии которого реализуется технология прямого восстановления металла посредством нагрева слоя материала, содержащего оксид металла и углеродистый восстановитель в печи с подвижным подом. Способ на первой стадии включает введение смеси исходных материалов, содержащих материал на основе оксида железа и углеродсодержащий восстановитель в нагревательную восстановительную печь с целью восстановления оксида железа в смеси исходных материалов с помощью углеродсодержащего восстановителя до твердого восстановленного железа.

Процесс реализуется на приведенной в описании технологической линии, включающей участок подготовки железосодержащего материала, снабженный сушилкой, мельницей и линиями транспортировки материала, участок подготовки углеродсодержащего материала, снабженный дробилкой и линиями транспортировки материала, участок подготовки железо-углеродсодержащих агломератов, снабженный смесителем сырьевых железо-углеродсодержащих компонентов, связующего и вспомогательных материалов, агломерационной установкой, сушильной установкой и линиями транспортировки, связывающими его с участками подготовки сырьевых материалов и с печью с вращающимся подом, снабженной устройствами загрузки и выгрузки, форсунками для подачи топлива, соединенной линией подачи топлива с участком подготовки и подачи теплоносителя и через устройство для отвода отработанных газов с газоочистной установкой. В линии отвода отработанных газов печи перед газоочистной установкой установлены бойлер для извлечения тепла отходящих газов и рекуператор тепла, в виде воздушного теплообменника, соединенный линией подачи горячего воздуха с сушильной установкой.

Для осуществления процесса во вращающуюся печь подают очищенный от пыли отработанный горячий газ из плавильной печи со второй стадии данной технологии - получения расплавленного железа и топливо в виде природного газа или порошкообразного угля.

Основные недостатки известного решения заключаются в следующем.

Подача во вращающуюся печь отработанного горячего газа из плавильной печи со второй стадии процесса требует дополнительных затрат на обеспылевание газа, а учитывая, что очищаемый газ имеет высокую температуру такая очистка весьма затратна и малоэффективна, как технологически, так и в плане срока службы очистного оборудования. При недостаточно высокой степени очистки от пыли возможно ее накопление во вращающейся печи, что приведет к нарушениям стабильной непрерывной работы оборудования.

Подача во вращающуюся печь топлива в виде природного газа или порошкообразного угля повышает затраты на реализацию технологии, как по стоимости реагентов, так и по оборудованию.

Известна технологическая линия по производству металлизированного продукта, включающая участок дробления угля, участок подготовки железо-углеродсодержащих агломератов, снабженный смесителем сырьевых железо-углеродсодержащих компонентов, агломерационной установкой, сушильной установкой, участок подготовки и подачи топлива, печь металлизации с вращающимся подом, снабженная устройствами загрузки и выгрузки, форсунками для подачи топлива, соединенная линиями транспортировки с участком подготовки железо-углеродсодержащих агломератов, участком подготовки и подачи теплоносителя и через устройство для отвода отработанных газов с газоочистной установкой, причем, в линии отвода отработанных газов перед газоочистной установкой установлен рекуператор тепла, в виде воздушного теплообменника, соединенный линией подачи горячего воздуха с сушильной установкой, в которой участок подготовки и подачи топлива снабжен не менее чем двумя угольными газификаторами, каждый из которых соединен линиями транспортировки с участком дробления угля и линией подачи газообразного топлива с форсунками печи металлизации, с которой также соединен рекуператор тепла линией подачи горячего воздуха. Кроме того, участок дробления угля может быть снабжен не менее чем двумя дробилками, сушильная установка может быть снабжена газоотводящим устройством, соединенным с газоочистной установкой, а участок подготовки железо-углеродсодержащих окатышей может быть снабжен роликовым грохотом (патент РФ на полезную модель 87166, С21В 13/08, 2009 г.[2]).

По назначению, по технической сущности, наличию сходных признаков данная технологическая линия выбрана в качестве ближайшего аналога.

Основные недостатки известного решения - недостаточно высокая реакционная способность шихты, значительные энергетические затраты на процесс прямого восстановления железа в печи с подвижным подом, затруднена выгрузка продуктов реакции с пода печи.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение технико-экономических показателей процесса восстановления металла из железо-углеродсодержащего материала, содержащего оксид металла и восстановитель оксида в печи с подвижным подом.

Техническими результатами являются получение однородной шихтовой смеси в скомпонованном виде, обеспечивающее повышение реакционной способности шихты, повышение эффективности разгрузки и разделения продуктов реакции, повышение срока эффективной эксплуатации оборудования.

Технические результаты достигаются тем, что в технологической линии для производства чугуна передельного высококачественного гранулированного, включающей участок дробления угля, участок подготовки железо-углеродсодержащей скомпонованной шихты, снабженный смесителем сырьевых железо-углеродсодержащих компонентов, установкой для получения скомпонованной шихты, сушильной установкой, участок подготовки и подачи теплоносителя, печь металлизации с вращающимся подом, снабженная устройствами загрузки и выгрузки, форсунками для подачи топлива, соединенная линиями транспортировки с участком подготовки скомпонованной шихты, с участком подготовки и подачи теплоносителя, снабженным не менее чем двумя угольными газификаторами, соединенными с участком дробления угля и линией подачи газообразного топлива с форсунками печи металлизации, при этом печь металлизации через устройство для отвода отработанных газов соединена с газоочистной установкой, причем в линии отвода отработанных газов перед газоочистной установкой установлен рекуператор тепла в виде воздушного теплообменника, соединенный линией подачи горячего воздуха с сушильной установкой и с линией подачи газообразного топлива в печь металлизации, участок дробления угля дополнительно снабжен устройством для тонкого измельчения, соединенным с участком подготовки железо-углеродсодержащей скомпонованной шихты, а печь металлизации снабжена узлом загрузки сыпучего материала на под и узлом оборотного водоснабжения.

При этом линии транспортировки шихтовых материалов могут быть снабжены вертикальными винтовыми транспортерами.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, показывает следующее.

Предлагаемое решение и решение по ближайшему аналогу характеризуются сходными признаками.

Технологические линии по известному решению и по предлагаемому включают:

- участок дробления угля, снабженный дробильным оборудованием;

- участок подготовки железо-углеродсодержащих агломератов, снабженный смесителем сырьевых компонентов, установкой для получения скомпонованной шихты, сушильной установкой;

- участок подготовки и подачи топлива;

- печь металлизации с вращающимся подом, снабженная устройством загрузки, устройством разгрузки, форсунками для подачи топлива, устройством для отвода отработанных газов;

- газоочистную установку;

- рекуператор тепла, в виде воздушного теплообменника, установленный в линии отвода отработанных газов перед газоочистной установкой;

- рекуператор тепла, в виде воздушного теплообменника, соединен линией подачи горячего воздуха с сушильной установкой и с линией подачи газообразного топлива в печь металлизации.

Предлагаемая технологическая линия также характеризуется признаками, отличными от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу:

- участок дробления угля дополнительно снабжен устройством тонкого измельчения;

- печь снабжена узлом загрузки сыпучего материала на под;

- печь снабжена узлом оборотного водоснабжения.

Кроме того, линии транспортировки шихтовых материалов могут быть снабжены вертикальными винтовыми транспортерами.

Наличие в предлагаемом решении признаков, отличных от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения условию патентоспособности полезной модели «новизна».

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.

В технологии прямого восстановления металла из железо-углеродсодержащего материала, содержащего оксид металла и восстановитель, важное значение имеет вид углеродистого восстановителя, состав и вид шихтового материала, загружаемого в печь. Восстановитель должен обеспечивать эффективное взаимодействие с оксидом металла в течение всего времени обработки и по всему объему загруженного на под печи материала. Существенным моментом, также влияющим и на процесс восстановления и на снижение непроизводительных потерь шихтовых материалов, является вид скомпонованного шихтового материала и прочностные характеристики.

В предлагаемом решении участок дробления угля дополнительно снабжен устройством для тонкого измельчения угля, используемого в качестве углеродистого компонента шихты. Таким образом, шихтовые материалы представлены частицами одинакового размера: измельченный уголь - до 1 мм, железорудный концентрат - (-1+0,074 мм), что позволяет на смешении получить однородную шихтовую смесь, а при компоновании обеспечивает получение плотных брикетов, имеющих достаточно высокую прочность (и в сыром виде и после термообработки-сушки). Полученные брикеты обладают необходимой прочностью, что снижает непроизводительные потери шихтовых материалов при транспортировке и загрузке, однородны по компоновке шихтовых материалов в самом брикете, что обеспечивает эффективное взаимодействие углерода с оксидом металла в течение всего времени обработки и по всему объему.

Печь металлизации снабжена узлом загрузки сыпучего материала на под печи, через который на перед загрузкой скомпонованного высушенного материала под печи подают защитную подсыпку в виде сыпучего инертного материала для защиты пода печь от агрессивного воздействия продуктов реакции и облегчения выгрузки продуктов.

Печь металлизации снабжена узлом оборотного водоснабжения, включающим линию подачи охладителя, линию отвода нагретого охладителя и градирню для снижения температуры нагретого охладителя. Охлаждение конструктивных элементов печи, а также выгружаемых из печи материалов производится жидким охладителем через узел оборотного водоснабжения. Узел оборотного водоснабжения с минимальными затратами обеспечивает регулирование теплофизических параметров печи и эффективное разделение продуктов реакции. Оснащение линий транспортировки шихтовых материалов вертикальными винтовыми транспортерами обеспечивает транспортировку и необходимую загрузку материалов в различные устройства технологической линии.

Предлагаемая технологическая линия для производства чугуна передельного высококачественного гранулированного, включает (Фиг.1) склад железорудного концентрата 1, с силосом 2, который соединен линией транспортировки 3, снабженной вертикальным винтовым транспортером 4, с раздаточным бункером 5 участка получения скомпонованной шихты, склад угля 6, соединенный линией транспортировки 7 с участком дробления угля, оснащенном дробилкой 8, соединенной линией транспортировки 9 с устройством для разделения дробленного угля 10, выполненным в виде грохота, соединенным линией транспортировки 11 крупных фракций угля с участком получения топливного газа, который включает раздаточный бункер 12, делитель 13 и снабжен не менее чем двумя угольными газификаторами 14 и линией транспортировки 15 с вертикальным винтовым транспортером 16 для подачи угля в бункер 17 с последующей подачей в устройство для тонкого измельчения 18, которое соединено с устройством для разделения полученного материала 19, соединенным линией транспортировки 20 с раздаточным бункером 21 участка получения скомпонованной шихты и линией возврата 22 более крупных фракций измельченного угля в бункер 17. Раздаточные бункера шихтовых материалов 5 и 21 соединены линией подачи 23 со шнековым смесителем 24, подающим материал на установку для получения скомпонованной шихты 25, выполненную в виде штемпельного пресса, соединенного с сушильной установкой 26, которая снабжена линией подачи горячего воздуха 27 и линией подачи 28 скомпонованного высушенного материала к загрузочному устройству 29 печи металлизации 30, снабженной узлом загрузки сыпучего материала 31 на под печи, линией подачи газообразного топлива 32 от угольных газификаторов 14 на форсунки печи 30, разгрузочным устройством 33, полученных в процессе материалов, газоотводящим устройством 34, которое соединено через рекуператор тепла 35 с газоочистной установкой 36, при этом печь 30 также снабжена узлом оборотного водоснабжения, включающим линию подачи охладителя 37, линию отвода нагретого охладителя 38 и градирню 39.

Технология на предлагаемой технологической линии реализуется следующим образом.

Железорудный концентрат (-1+0,074 мм) со склада 1 поступает в силос 2 и по линии транспортировки 3 в вертикальный винтовой транспортер 4, а затем в раздаточный бункер 5, участка получения скомпонованной шихты,

Уголь со склада 6 по линии транспортировки 7 поступает на дробилку 8, а затем по линии транспортировки 9 на устройство для разделения 10 дробленого угля на фракции. Крупные фракции угля (предпочтительно 12-50 мм) по линии транспортировки 11 поступают в раздаточный бункер 12, а затем через делитель 13 на угольные газификаторы 14. Фракции дробленого угля (предпочтительно менее 12 мм) по линии транспортировки 15 поступают на вертикальный винтовой транспортер 16 для подачи угля в бункер 17 с последующей подачей в устройство для тонкого измельчения 18. После обработки материал поступает на устройство для разделения полученного материала 19, а затем измельченный уголь (до 1 мм) по линии транспортировки 20 поступает в раздаточный бункер 21 участка получения скомпонованной шихты. Уголь крупнее 1 мм по линии возврата 22 поступает в бункер 17 и снова поступает на устройство 18 для доизмельчения.

Из раздаточных бункеров шихтовых материалов 5 и 21 по линии подачи 23 компоненты шихты поступают на шнековый смеситель 24 с последующей подачей материала на установку для получения скомпонованной шихты 25, выполненную в виде штемпельного пресса.

Полученный скомпонованный материал поступает в сушильную установку 26, которая снабжена линией подачи горячего воздуха 27 от рекуператора тепла 35 устройства отвода отходящих газов и линией подачи скомпонованного высушенного материала 28 на загрузочное устройство 29 печи металлизации 30. Печь металлизации 30 снабжена узлом загрузки сыпучего материала 31 на под печи через который на под печи перед загрузкой скомпонованного высушенного материала подают защитную подсыпку в виде сыпучего инертного материала для защиты пода печь от агрессивного воздействия продуктов реакции и облегчения выгрузки продуктов реакции. По линии подачи газообразного топлива 32 от угольных газификаторов 14 на форсунки печи 30 подают газообразное топливо для обеспечения течения реакции восстановления. Полученные продукты реакции разгрузочным устройством 33 извлекаются с вращающегося пода печи 30, а образующиеся в процессе газы отводятся газоотводящим устройством 34, которое соединено через рекуператор тепла 35 с газоочистной установкой 36 с последующим выбросом в атмосферу. Охлаждение конструктивных элементов печи 30, а также выгружаемых из печи 30 материалов, производится жидким охладителем через узел оборотного водоснабжения, включающий линию подачи охладителя 37, линию отвода нагретого охладителя 38 и градирню 39 для снижения температуры нагретого охладителя.

Использование предлагаемой технологической линии для получения чугуна передельного высококачественного гранулированного в печи с вращающимся подом позволяет расширить технологические возможности процесса, расширить использование нетрадиционных видов сырья и топлива, повысить эффективность процесса восстановления, снизить непроизводительные потери шихтовых материалов и повысить технико-экономические показатели технологии прямого восстановления металла из железо-углеродсодержащего материала.

ИНФОРМАЦИЯ

1. Патент РФ 2293121, С21В 13/14, 2007 г.

2. Патент РФ на полезную модель 87166, С21В 13/08, 2009 г.

1. Технологическая линия для производства чугуна передельного высококачественного гранулированного, включающая участок дробления угля, участок подготовки железо-углеродсодержащей скомпонованной шихты, снабженный смесителем сырьевых железо-углеродсодержащих компонентов, установкой для получения скомпонованной шихты, сушильной установкой, участок подготовки и подачи теплоносителя, печь металлизации с вращающимся подом, снабженная устройствами загрузки и выгрузки, форсунками для подачи топлива, соединенная линиями транспортировки с участком подготовки скомпонованной шихты, с участком подготовки и подачи теплоносителя, снабженным не менее чем двумя угольными газификаторами, соединенными с участком дробления угля и линией подачи газообразного топлива с форсунками печи металлизации, при этом печь металлизации через устройство для отвода отработанных газов соединена с газоочистной установкой, причем в линии отвода отработанных газов перед газоочистной установкой установлен рекуператор тепла в виде воздушного теплообменника, соединенный линией подачи горячего воздуха с сушильной установкой и с линией подачи газообразного топлива в печь металлизации, отличающаяся тем, что участок дробления угля дополнительно снабжен устройством для тонкого измельчения, соединенным с участком подготовки железо-углеродсодержащей скомпонованной шихты, установка для получения скомпонованной шихты выполнена в виде пресса штемпельного, угольные газификаторы соединены с участком дробления угля линией транспортировки, снабженной раздаточным бункером и делителем, при этом печь металлизации снабжена узлом загрузки сыпучего материала на под и узлом оборотного водоснабжения.

2. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что линии транспортировки шихтовых материалов снабжены вертикальными винтовыми транспортерами.