Способ получения металлов и сплавов и устройство для его осуществления

и вернер Леопольд Кепплингер (АТ)(5 д) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИСПЛАВОВ И УСТР 0 ЙСТВ 0 дЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТ влвния 1(57) Изобретение относится к металлур ГИИ КОННРЗТНО К ПОЛУЧЕНИЮ МЕТЭЛПОВ или сплавов, преимущественно Ферросплавов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей. По способу получают металлы или металлическиесплавы в особенности ФеРР 0металлов в восстановительной зоне,образованной споем угля, через КОТО рый проходит восстановительный газ. Чтобы получить металлы, имеющие ВЧСО кое сродство к кислороду. КУСКОВО оксидный исходный материал П 0 д деИ СТВИЕМ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ НЭПРЭВЛЯВТСЯ Ч 6рез слой угля, состоящий из трех ста ционарных слоев д, В. Си РЧе ЙРе дусмотрен самый нижний слой А из дегазированного угля, закрывающего жидкий отстойник из восстановленного ме талпа 3 и шлака Ч. В средний слой В вводится кислород или содержащий кислород газ для получения горячего восстановительногогаза, состоящий, в ос основном, из СО, а в самый верхний слой С вводятся горячие газы из час тичек угля И кислорода или кислородсодержащего газа. Устройство для осуществления способа содержит реактор 1 шахтного типа, снабженный огнеупорнойреактора, служит для приема жидкого металла и шлака. В верхней части реактора имеется загрузочное отверстие 7 для подачи кускового угля и отверстие 8 для кускового оксидного материала. В боковые стенки реактора встроены трубы 9 для вдувания кисло- рода или кислородсодержащего газа. Эти трубы расположены в пограничной Е зонемежду слоем А и слоем В. Между10, в которые вводится смесь из пылевидньш частиц угля и кислорода. От верхней части реактора 1 отходит от-,водящая магистраль 11, через которую горячие отходящие газы попадаюте циклон 12. Из циклона 12 сепарированНЫЕ частицы УГЛЯ через разгрузочное устройство 13 подводятся по трубопроводу 1 д к горелкам 10. 2 с. и 3 3-ПФ-лы, 1 ил.Цель изобретения - расширение технологических возможностей. Предлагаемый способ позволяет получить в реакторе для взаимодействия газов и расплава металлов металлы и металлические сплавы, в частности Ферросплавы, такие как фердбмарганец, Феррохром и ферросилиций, из кускового окисного исходного.материала, при-до чем металлсг имеет такое высокое сродство к кислороду, что он реагирует с элементарным углеродом только выше 1 ООП 9 С. Согласнсдлредлагаемому способу кусковой окисный исходный материал под действием силы тяжести направляется через стационарный слой угля,состоящий из трех слоев (А, В, С),причем нижний слой А состоит из дега-гд зированного угля и покрывает жидкий отстойник (отстой) из восстановленного металла и шлака, в средний слой В вводится кислород или газ, содержащий кислород,для получения горячего 25 восстановительного газа, состоящего,5 основнон, из СО, ив верхний слой вводятся горючие газы из частичек угля н кислорода или содержащего кислород газа, . Применяется Преимущественно кусковой кислый исходный материал с.величиной кусков 6-50 мн,-преимущественно 30-38 мм Целесообразно для образования стационарных слоев применять уголь с ее-35 личиной кусков БШЧОО мм, в частности 5-30 мм По преимущественному варианту исполнениятолщины среднего и верхнего стационарных слоев составляет 1 д м. Из отходящего газа, проходящего,через стационарные слои угля (восстановительные зоны),вьщеляются пыле- видные частички угля, которые преимущественно в.горячем состоянии вместе С КИЛОРОДОМ ИЛИ КМСЛОПОДСОДЭВЖЭЩИМ газом подводятся к горелкам, направ ленным в верхний стационарный слой.ш 50 В качестве угля применяется преимущественно такой уголь, который после-дегазации СОХРЭНЯЕТ СВОЙ КУСКОВОЙ ха рактер (вид) так что при величине кусков 5-100 мм, преимущественно 55 3-30 мм, после дегазации еще по меньг шей мере 5 О.полученного дегазированного угля имеет прежнюю величину зерен (5-ТОП мм или 5-30 мм), а остатокСУЩЕСТВУЕТ В БИДВ кусков более мелкой, Фракции .Способ обеспечивает при сохранении всех преимуществ процесса восстановления в шахтных печах, где используется энергия ископаемых веществ, металлургическую реакцию в стационарном слое с элементарнымуглеродом, которая нужна для восстановления окислов неблагородных металлов, а также хорошее разделение металла И шлака.Коксование или дегазация углей можетосуществляться без образования смолы или других конденсированных соедине ний. Образованный при дегазации углягаз действует как дополнительное восстановительное средство к восстановительным газам, образованным из дега зируемого угля.Кроме того, восстановление окислов неблагородных элементов, например кремния хрома, марганца, может осуществляться без применения электрической энергии. Согласно предлагаемому способу энергия, необходимая для дегазации (коксования) угля, управляется простым образом, так как мелкие куски (меньше 5 мм) выносятся с горячими отходящими газами из реактора для взаимодействия газов с расплавом металлов, сепарируются, возвращаются В Верхнюю зону, где происходит вдувание, в кислородсодержащий газ и с помощью кислородсодержащего газаОКИСЛЯЮТСЯ, ПРИ ЭТОМ освобождается тепло.Характер разрушения зерен проверя ЭТСЯ ТЕМ, ЧТО ФРЭКЦИН ИЗ ЧЭСТИЦ ОТ72 дМ 3. После охлаждения путем промывки холодным инертным газом опредеЛЯЕТСЯ РЭСПРЭДВЛЭНИЭ КУСКОВ (ПО ФРЭК циям).Начертеже представлена схема реактора для взаимодействия газов с расплавом металла с присоединнемыми к нему дополнительными устройствами.Устройство содержит реактор 1 шахтного типа, снабженный огнеупорной футеровкой 2. Зона, близкая к днищу реактора, служит для приема расплавленного жидкого металла 3 и расплавленного жидкого шлака д. Реактор имеет выпускное отверстие 5 для металла и отверстие 6 для выпуска шлака. В ВРХНЙ ЧЭСТИ РВЭКТОБЭ ПРЕДУСМОТРЕНОзагрузочное отверстие 1 для подачи кускового угля и загрузочное отверстие 8 для куркового окисного исходного материала. Выше отстойнике для жидких продуктов образован стационар-5 ный слой угля, состоящий из трех слоее нижний слой А из дегазированного угля, над ним средний спой В, пронизываемый газом из дегазированного угля, а над ним слой С из кускового угля, пронизываемый газом.В боковые стенки реактора 1 встроены трубы 9 для вдувания кислорода или кислородсодержащих газов. Эти трубы расположены в пограничной зоне между стационарными слоями А и В.В ПОГРЭНИЧНОЙ ЗОНЕ МВЖДУ СЛОЯМИ В и С встроены горелки 10, в которые вводится смесь из пылевидньт частиц УГЛЯ И КИСЛОРОДЕ ИЛИ кислородсодержащих газов, От верхней части реактора 1 отходит отводящая магистраль 11,подводящая отходящие газы в циклон 12-ДЛЯ ОЧИСТКИ ГОРЯЧИХ ЗЭПЫЛЗННЫХ ГЭЗОБ-.25Пьтееидные частички угля, взвешенные в отходящем газе а виде суспензии,сепарируются в циклоне 12 и от разгрузочного конца циклона 12, в котоРОМ ПРЭДУСМОТРЭНО ДРЗИРУЮЩВВ устройство 13, подводятся по трубопроводу 1 д к расположенным по ободу горелкам 10. К горелкам 10 ведет маги-с страль 15 для кислородсодержащих га зов. С помощью дозирующего устрой-ства 13 может регулироваться уровень 35 заполнения циклона 12 и учитываться его сепарирующее действие. От верхней части циклона 12 отходящий газ отводится по магистрали 16. Способ реализуется следующим об разом.Через загрузочные отверстия в верхнейдчасти реактора совместно вво- д 5 дятся уголь и кусковой окисный исходный материал. Уголь в стационарном слое С дегазируется (кокоуется). НеОБХОДИМОЕ ДЛЯ ДЕГЭЗЭЦИИ ТЭППО ПОСТУ лает от горячих восстановительных га- 50 ЗОВ, ПОДНИМЕЮЩИХСЯ ИЗ СТЭЦИОНЭРНОО слоя В, а таким образуется при сгорач нии частичек угля, сжигаемых с помоЩЬЮ КИСЛОРОДСОДВРЖЗЩИХ ГЭЗОВ В горелках 10. Толщина слоя С выбирается такой, что вьщодящий из слоя С газ имеет минимальную температуру (950 С) В результате смола И другие конденси- руемые соединения крекируются, темСЭМЫМ ИСКЛЮЧЭЕТСЯ ЗЭБИБЭНИЭ БЕВХНЕГО стационарного слоя С. Как показала,практика, наиболее рациональная толщина слоя С 1 д м. Толщина стационарного слоя В составляет таким 1-д м. .Легазированный в стационарном слое С уголь при падении вниз образует стационарный слой В.Кусковой окисный исходный материал расплавляется в стационарном СЛОЗ В И ВОССТЭНЗВЛИВЭЕТСЯ элементарным углеродом. Тепло, необходимое для расплавления и восстановления,получается в результате газификации горячих дегааированных углей с помощью содержащих кислород газов, вводимых в реактор через вдувные трубки 9. Возникающий в стационарном слое В расплавленный жидкий металл(и расплавленные Флюсы стекают вниз и собираются ниже стационарного слоя А и затем выпускаются из реактора.7 1. Способ получения металлов или сплавов, преимущественно Ферросппаг вов, включающий восстановление окислов металлов фракцией 6-50 мм в восстановительной зоне, образуемой слоем угля, расположенным над жидким расПЛЭВОМ МЭТЭПЛЕ И ЩПЭКЭ, И ВДУБЗНИЕ ОССТЭНОВИТЕЛЬНОГО газа через ЭТОТ слой угля, о т л и ч аю щ и й с я ТЕМ, ЧТО, С ЦЗЛЬЮ РВСШИРЗНИЯ технологических возможностей, кусковой окСИДНЫЙ материал ПОДЭЮТ СВЕРХУ В ВОС становитеяьную зону, состоящую из трех-слоев угля (А, В, С)при этом нижний слой (А), покрывающий жидкий расплав металла и шлака, состоит из дегазированного угля, в средний слой(В) вдувают кислород или кислородсодержащий газ, а в верхний слой (С) вдувают горючую смесь из частиц угля и кислорода или кислородсодержащего газа.2. Способ по п. о т л и Ч а ю Щ и й с я тем,что для образования стационарных слоев угля (А, В, С) используют уголь фракцией 5-1 О 0 мм,преимущественно 5-30 мм.3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что толщины с среднего (В) и верхнего (С) слоев угля составляет 1 д м.д. Способ по пп.1-3, о т л и ч а- ходящих газов. соединенную с циклою щ и й,ос я тем цто из отходящего НОМ, разгрузочный КОНЕЦ КОТОРОГО СОЕ газа сепарируют частички угля и ис дине С М 3 ГТадд для даЧ УГ пользуют их в горючей смеси, вдувае- 5 И КИСЛОПОДВ ИЛИ кислородсодержощего мой В дерхний едой (с) газа в горелки, и расположенныи внизу сборник для жидкого металла и шлака, 5 Устройство для получения метал- о т л и ч а ю щ е ес я тем, что,лов и сплавов, преимущественно ФеРР 0 С Ч 5 ЬЮ.дЙР еНГек спддводр содержащее реактор шахтного 10 возможностеи, магистраль для подачи типа с огнеупорной футеровкой, загРУ КРдд л 9 дЕдржащеГ Га аочные-тверся В верхней части ддд - за расположена в нижнеи части средневвода угля И оксидного Кускового д- го слоя(В), а горелки расположены теьиьла, отводящую магистраль для от- л в нижнеи части верннего слоя (С).ЧЙЧ т ННЧ 99 оооос 0 оооооо ооооооооодддд ЧйййЙйфдрц Чффцыйдддр Аеэоооооофо 2 9990ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. д/5