Способ получения металлов и сплавов и установка для его осуществления

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Эрих Оттеншлегер н Вернер Леопольд Кепппингер (АТ)(514) СПОСОБ ПОШЧЕНИЯ ЪЕЕТМШОВТ Н СПЛАВОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ(57) Изобретение относится к неталлуригни, конкретно к получают металлов или металлических сплавов, преимущественно ферроставов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей. Чтобы получить металлы,имеющие высокое сродство к шшороду,спой угля образуется на трех стащаНЗРНЫК слоев А, В, С. Слой А состоит из дегазнрованного угля и располагается над жидким слоем восстановленно 1 го металла 3 и шлака 4. Далее в средний слой В вводится кислород или содержащнй кислород газ через трубы 8,Гчтобы получить горячий восстановительньй газ, а на некотором расстоянии над этим в средний слой В вводится челкозернистый оксидный исходный магернал через сопла 9. В самой верхний спой С через горелки 10 вводятся горючие газы из частичек угля н кислорода ИЛИ СОДВРЖЗЩЕГО КНСЛОРОД 178.38. ОТХО, дящме газы из реактора 1 через газо отвод 11 поступают в Циклон 12 дляИзобретение относится к области металлургии, конкретно к полученю металлов или металлических сплавов,преимущественно ферросплавов.Изобретение дает возможность получить в реакторе металлы и металлические сплавы, в частности ферросплавы,как ферромарганец, феррокром н ферро снлицй, из кускового окисного ископного материала, причем металл имееттакое высокое сродство к кислор 0 дУ что он реагирует с элементарным угле. родом только выше 1000 С.Угольная постель (слой) образуется из Грек стационарных -слоев (А,В, С), причем нижний слой-(А) из дегавированного угля, покрышающй НЕД кий (отстой из восстановленного металла и шлака) в средний слой (В) вводится кислород или содержащий кислорцдгав,чтобыполучитъгорячий восстановительный газ, состоящий, в основном, из СО, а на некотором расстоянии выше от места ввода газа в средн слой вводится мелкозернистый окнсный исходный материал в верхний слой (С) вводятся горючие газы из частиц угля н кислорода или содержащего кислород газа.применяется преимущественно мелкозернстый исходный материал с величиной верен до 6 им.Целесообразно для образованияСТ 8 ционарнык слоев применять уголь с величиной кусков 5-100 мм, в особенно стн 5-30 м.очистки от пьшевнднык частиц угля. Последние из циклона 12 через дозиру ющее устройство 13 подводятся к горел кам 10. из циклона 12 магистраль 16 ведет к другому цнклону 17 для очистки горячих газов. С магистралью 16через магистраль 18 соединен загрузоч ный бункер 19, содержащий мелкозернистый оксидный материал. Газ из маги страли 16 служит транспортнрующей сре дой. Оксидный материал 20 и из нее по магистрали 21 подводится к соплан 9. 3 С. и 5 в.п. Ф-лы. 2 ил.По преимущественному варианту топщина среднего и верхнего стационарного слоя 1-4 мНа отходящего газа, проходящего через восстановительную зону, выделяются пылевидные частицы угля преимущественно в горячем состоянии, вместе с кислородом или содержащн кислород газом подводятся к горелкам, направленным в верхний стационарный слой.Освобожденный от частичек угля откодящй газ может применяться в качестве транспортнруюшей среды для мелкозернистого окнсного материала, В качестве угля применяется такой уголь, который после дегазаци сокраняет кусковой характер, так что приприменени кусков 5-100 мм, пренму щественно 5-30 мм, после дегазаци еще по меньшей мере 502 полученного дегдзкрованного угля имеет прежнюю величину кусков (5-100 мм идти 5-30 ми)а остаток в виде кусков более мелкой фракции.Способ сохраняет известные преимущества процесса восстановления в шактнык печах, где используется энергия нскопаеныи веществ - теплообмен в противотоке, металлургическая реакции в стационарном слое с элементарны углеродом, которая нужна для восстаиовленя окислов неблагородных металлов, а такве хорошее разделение металла и пака. Коксование или дегазаця угля может осуществляться безобразования смолы или других конденсируеыи соединений. Образовании придегавацм угля газ действует как дополнтельное восстановительное средст во к восстановнтепьньм газам, образованны нз угля.Окнсный материал может предварнт тепьно восстанавливаться в предвосг становнтельной ступени, что рационально при получении ферросплавов, где ЧЕСТЬ НСКОДНОГО МЗТЕРНЕЛЗ ИЗ ЧКНСЛОН железа.доступна для восстановления.Преимущество способа заключается также в том, что восстановление таких окислов, как кремний, хром, марганец, может осуществляться без применення электрической энергии.На фиг. 1 представлена установка для осуществления способа на фиг. 2 профнль температур в реакторе.Установка содержит реактор 1 шахтного типа, снабженньй огнеупорной футеровкой 2. Зона днища реактора служит для приема расплавленного жидкое го металла 3 и расплавленного жидкого шлака д. Реактор имеет выускное отверстие 5 для металла н 6 для шлака. В верхней части реактора предусмотрено загрузочное отверстие 7 для подачи нускового угля. Выше отстойнике для жидких металла и шлака образован стационарный слой угля, состоящий из трех слоев А на дсгазнрованного угля, через который не пропускаются газы, находящийся над ним слой В из дегазированного угля, пронизываемьт газами н находящийся над ним, слой С,проннзываемый газами.В боковьш стенках реактора 1 вьг полцены отверстия для вдувания через трубы 8 кислорода или содержащего кнслород газа. Эти трубы находятся в пограничной зоне между непроницаемым газам стационарным слоем А н стационарным слоем В. На некотором расстоянии выше них, а именно в зоне от средней до верхней части стацонарного слоя В, выолнены отверстия для сопел,через которые н средний слой В вдуваетсн мелкозернистый окнсны нсходны материал. В пограничной зоне между споем В н споем С выполнены отверстия для горелок 10, в которые вводится СНВСЬ Н 3 лыпеаипныщ ЧСТНЦ УГЛЯ Н КН слорода ИЛИ СОДВЖВЩЕЕО кнслорсд Га за. От верхней части-реактора 1 откоднт гдаоотнод 11, подводялй отходят щие газы к шинному 12 для очистки горячих газов. пылевидные частички угля, взвешенные в виде суспензи п оте кодяцен газе, сепарнруютсп в цкпоне 12 н от разгрузочного конца циклона.в котором предусмотрено Дозирующее устройство 13, подводятся магистралью 1 д к горелкам 10. Через магистраль 15 ведущую к горелкам 10, подают газ,содержащй кислород. Дознрующм устройством 13 может регулироваться уровень наполнения циклона 12 н учитываться его сепарирующее действие.От верхней частн цклонн 12 магнстралъ 16 ведет к другому цнклону 17 для очистки горячих газов. С магнст ралью 16 через магистраль 18 соединен бункер 19, содержащий мелкоэернстый окснднъй искодны материал. Газ из магистрали 16 служит транспортнрующей средой. Из циклона 17 мелкозерннсты оксидный нскодньй материал выносится в подающую магистраль 20 н из нее по магистрали 21 подводится к соплям 9 для вдувания.От верхнего конца циклона 17 отходнт магистраль 22, через которую отводится излишний отходящий газ. Он может оплаждатьсн и сжиматься и через магистраль 23 вдуваться в магистраль 21 в качестве транспортирующего средства.Способ осуществляется следУющнм образом.Загруженный в верхнюю часть реактора 1 уголь дегазируетсн н стацо нарном слое С. Необходимое для дегазацнн тепло, с одной стороны, доставляется горячим восстановнтельиынм газами, поднимающимся из стационарного слоя В, с другой стороны, это тепло получается за счет теплоты сгорания твердьш частичек, сжигаемых в горелках-10 с помощью содержащего кислород газа. Вертикальная протяженность слоя С выбирается таким образом, что- вьосодянй из слоя С газ имеет минимальную темературу 950 С в результате гарантируется то, что смола н другие конДЕНСНРУЕНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ КРВКНРУЮТСП,и-исключается забивание стационарного слоя С В практике оказалась рациональной топщна слоя С 1 д м. Верти кальная протяженность 1-4 м оказалась также рацональной н для стацонврного слоя В. дегазнреванннй 1 слое 0. УГФПЬ ПРИ ОПУСКНКН образует пика стдшдонсркьй слон В.Нелкозерннстъй опасный исходит натерндд ПРедВарительно восстанввпи дается горячим восстановительным газом и летучей пылью в дополнительном циклоне 17 и вновь сепарируется нагазд ндсьщение горячего восстановительного газа мелкозернистой содержащей уголь пылью может оказаться рациональным, так как уголь реагирует с со, образованным при восстановлении,при образовании СО, благодаря чему сохраняется интенсивно восстанавлива ющй характер горячего гааа (вышодящего) на реактора 1. Мелкозернистый окнсный исходны материал, отсепарит рованный после проведенного предварив тельного восстановления вместе с летучей пылью, расплавляется в слое Вн восстанавливается с помощью элемен тарного углерода. Тепло, необходимое для расплавления Н восстановления,обеспечивается за счет газификации ГОРЯЧЕГО ДЕГЕЗНФИЦНВОВЗННОГО УГЛЯ С ПОМОЩЬЮ СОДЕРЖБЩНХ КИСЛОРОД ГНЗОВ,подаваемых в реактор по трубам 8 длявдувания. Возникаюшй В стационарном слое В расплавленны жидкий металл и расплавленны жидкий шлак стекают. вниз и ние слоя А-собираются и выд пускаются из реактора.На фиг. 2 показан профиль темпет ратур по высоте реактора 1, причем на ординате нанесены параметры высоты, а на абсцссе температуры. Сплошная линия соответствует температурной кривой введенного угля, а штриховая линя температурной кривой обращающен гося газа. Отмеченная высота В представляет собой обвод из труб В для вдуваня, высота 9 представляет уро лень сопел 9 для вдувания мелкозернистого окисного исходного материала(руды), высота 10 представляет возврат частичек угля с помощью горелок 10, высота 24 представляет верхнюю границу 24 стационарного слоя, а выч сота 11 представляет газоотвод 11 и загрузочное отверстие 7 для угля.1. Способ получения металлов и сплавов, преиущественно Фегросплавов,включающий восстановление измельченного оксидного материала в восстановительной зоне, содержащей уголь, вдуванне в угольный слой югслорода шт дИ 0 д 090 дспдержацего газа, сепараию частиц угля из отходящих газов н.подачу и с кислородом ил кислородсодевками газом в горелки, о т л н Ч а ю Ц п й с я тем, что, с целью Расширена технологических возможно 2501стей, восстановительная зона по высоте состоит ив трех стационарных слоев угля А, В, С, при этом кислород или иислородсодержащий газ вдувают на границе между нижним слоем А, состоящим из дегавнрованиого угля, и средним слоем В, в который выше вдувают мелкозернистый оксидный материал, а в верхний слой угля (С) вводят горюг чую смесь из частиц угля и кислорода или кислородсодержащего газа.2. Способ по п. 1, О т л н ч в ю Щ и й с я тем, что мелкозернистый оксидный материал имеет фракцию до 6 мм.СТЗЦОНЗРНЬШ слоев А, В, С используют уголь фракции 510 б мм, предпочтитель но 530.мм.4. Способ по пл. 1-3, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что толщину среднего и верхнего слоев В и С поддерживают от 1 до 4 ми.5. Способ по пп. 1-11, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что отходящий из реактора газ, очищенньй от частиц угля, используют в качестве транспортирующей среды для мелкозернистого оксидного материала.6. Установка для получения металлов и сплавов, преимущественно феррог СПЛаВ 0 В содержащая реактор ШЗХТНОГО типа с огнеупорной футеровкой, в верхней части которого выполнены отверстия для загрузки угля и для гаЗООТВОДЗ, 5 ОКОВЫВ СТЕНКИ реактора В зоне восстановления снабжены трубопроводами для вдувания кислорода или кислородсодерващего газа, а в нижней части реактора ВЫПОПНЕНЫ ВЬШУСКНЫЗ ОТВеСТНЯ ДЛЯ металла И шлака, циклон для сепарации частиц угля из отходящх газов, выходной конец которогосоединен трубопроводом с горелками, О Т Л Н Ч 8 Ю Ц Е Я С Я ТЕМ, ЧТО, С ЦЕЛЬЮ РЯСШНРЕННЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗможностей, в боковой стенке реактора ДОПОЛННТВЛЪНО ВЬПОЛНЕНЫ ОТВЕРСТИЯ,соединенные с трубопроводами для-вду вания мелкоэернстого оксидного материала, расположенные в зоне восстановления выше трубопроводов, подающих кислород или кислородсодержашмй газ,а горелки расположены в боковой стенке реакторе выше трубопроводов для вдувания оксидного материала.