RU2296166C2 - Metal direct reduction method from dispersed raw ore material method and apparatus for performing the same - Google Patents
Metal direct reduction method from dispersed raw ore material method and apparatus for performing the same Download PDFInfo
- Publication number
- RU2296166C2 RU2296166C2 RU2005114283/02A RU2005114283A RU2296166C2 RU 2296166 C2 RU2296166 C2 RU 2296166C2 RU 2005114283/02 A RU2005114283/02 A RU 2005114283/02A RU 2005114283 A RU2005114283 A RU 2005114283A RU 2296166 C2 RU2296166 C2 RU 2296166C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- working electrode
- arc
- charge
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Область техники.The field of technology.
Изобретение относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству непрерывно литой заготовки посредством восстановления металлов, не обязательно только железа, из металлсодержащего оксидного сырья, такого как дисперсные руды, частично восстановленные руды, рудные концентраты и металлсодержащие оксидные отходы, газообразными и дисперсными восстановителями в плазмохимических реакторах, основная доля энергии в которые вводится с помощью дугового разряда.The invention relates to non-coke metallurgy, in particular to the production of continuously cast billets by reducing metals, not only iron, from metal-containing oxide raw materials such as dispersed ores, partially reduced ores, ore concentrates and metal-containing oxide wastes, gaseous and dispersed reducing agents in plasma-chemical reactors , the main fraction of the energy into which is introduced using an arc discharge.
Уровень техники.The level of technology.
Как известно, способ, в котором железо производится путем восстановления железосодержащей руды, минуя доменное производство, классифицируется как "способ прямого восстановления". Способы прямого восстановления металлов и соответствующие устройства на основе дуговых разрядов описаны в известной технической литературе («Электрические промышленные печи. Дуговые печи и установки специального нагрева». Под ред. Свенчанского А.Д., М.: Энергоиздат, 1981 г., с.251, 247). Обычно устройство содержит ванну расплава со средствами сбора металла и шлака, средства подачи исходного сырья и плазмообразующего газа, соленоид и расположенный на центральной оси рабочий электрод, выполненный из графита или вольфрама. В ряде случаев через рабочий электрод, установленный обычно в верхней части устройства, подают исходный материал и плазмообразующий газ и он является катодом дугового плазмотрона, роль анода выполняет ванна расплава металла, находящаяся на поде печи.As is known, a method in which iron is produced by reducing iron ore bypassing blast furnace production is classified as a “direct reduction method”. Methods of direct reduction of metals and corresponding devices based on arc discharges are described in the well-known technical literature ("Industrial Electric Furnaces. Arc Furnaces and Special Heating Units." Edited by AD Svenchansky, Moscow: Energoizdat, 1981, p. 251, 247). Typically, the device comprises a molten bath with metal and slag collection means, feed means for supplying raw materials and a plasma-forming gas, a solenoid and a working electrode located on the central axis made of graphite or tungsten. In some cases, the source material and plasma-forming gas are supplied through a working electrode, usually located in the upper part of the device, and it is the cathode of the arc plasmatron; the role of the anode is played by the molten metal bath located on the bottom of the furnace.
Общим недостатком этих устройств и способов является наличие расходуемого электрода - катода и ограниченность объема плавильной камеры, что требует остановки процесса для замены катода и выпуска металла, а стенки плавильной камеры реактора-тигля необходимо защищать графитовой или керамической футеровкой (напр., патенты России №№2022491, 2072639, №2009230), которая интенсивно разрушается при контакте с оксидными расплавами. Даже в том случае, когда электрод не заменяют, а перемещают в рабочую зону посредством предусмотренных для этого устройств (патенты РФ №№1781306 и 2007463), технологический процесс остается прерывистым из-за ограниченной емкости печи и необходимости отсоединения от катода средств подачи рудного сырья на время установки резервного электрода, а конечный материал загрязняется продуктами эрозии катода и футеровки печи.A common drawback of these devices and methods is the presence of a consumable electrode - the cathode and the limited volume of the melting chamber, which requires stopping the process to replace the cathode and releasing the metal, and the walls of the melting chamber of the crucible reactor must be protected with graphite or ceramic lining (e.g., Russian patents No. 2022491, 2072639, No.2009230), which is intensively destroyed upon contact with oxide melts. Even in the case when the electrode is not replaced, but moved to the working area by means of the devices provided for this (RF patents Nos. 1781306 and 2007463), the process remains intermittent due to the limited capacity of the furnace and the need to disconnect the ore feed material from the cathode to the installation time of the backup electrode, and the final material is contaminated by the products of cathode erosion and furnace lining.
Кроме того, практически невозможно обеспечить стабильное равномерное пребывание обрабатываемого материала в дуговой области из-за значительного размера зеркала ванны расплава и хаотического перемещения по рабочей поверхности электрода контрагированного дугового пятна вследствие относительно низкой температуры торца катода. При этом велики затраты энергии на нагрев газовой среды, значительная часть энергии которой безвозвратно теряется, несмотря на попытки ее повторного использования («Развитие бескоксовой металлургии», под. ред. Тулина Н.А., Майера К., М. Металлургия, 1987 г., пат России №2037524).In addition, it is almost impossible to ensure a stable uniform stay of the processed material in the arc region due to the significant size of the molten bath mirror and random movement along the working surface of the electrode of the contracted arc spot due to the relatively low temperature of the end of the cathode. At the same time, energy costs are high for heating the gaseous medium, a significant part of the energy of which is irretrievably lost, despite attempts to reuse it (Development of Coxless Metallurgy, edited by N. Tulin, Mayer K., M. Metallurgy, 1987 ., Pat. of Russia No. 2037524).
В ряде случаев удается понизить затраты энергии и реагентов за счет точного выдерживания соотношения между количеством исходного сырья и реагентов, но тогда процесс становится многостадийным с соответствующим увеличением числа переделов, расхода энергии и в конечном итоге удорожанием продукта (патенты России №№2037524, 2213787, пат. СССР №1811539).In some cases, it is possible to reduce the energy and reagent costs by accurately maintaining the ratio between the amount of feedstock and reagents, but then the process becomes multi-stage with a corresponding increase in the number of redistributions, energy consumption and ultimately the cost of the product (Russian patents Nos. 2037524, 2213787, US Pat. USSR No. 1811539).
Все это не позволяет разработать дуговой непрерывно действующий экономичный восстановительный плазмохимический реактор на уровень мощности, соответствующий требуемой производительности в металлургической промышленности.All this does not allow to develop an arc continuously operating economical recovery plasma-chemical reactor at a power level corresponding to the required performance in the metallurgical industry.
Ближайшим прототипом предлагаемого изобретения является способ прямого восстановления металлов из дисперсного рудного сырья, включающий предварительное восстановление исходного материала - шихты, подачу частично восстановленной шихты вместе с легирующими присадками и восстановителем в дуговую электропечь, возбуждение электрической дуги, плавление и финишное восстановление частично восстановленной шихты, вывод готового продукта из устройства и его сбор, охлаждение термически нагруженных частей устройства («Развитие бескоксовой металлургии». Под ред. Тулина Н.А., Майера К. М.: Металлургия, 1987 г., с.77). Согласно этому способу рудное сырье и восстановитель (углерод) подают в рабочее пространство через внутреннюю полость рабочего электрода, находящегося при температуре 1500-3000°С. При этой температуре углерод электрода из-за высокого сродства к кислороду интенсивно взаимодействует с оксидом металла, что приводит к его эрозии и высокому расходу материала электрода, а при использовании в качестве восстановителя природного газа - еще и к пиролизу последнего с перекрытием полости рабочего электрода продуктами пиролиза.The closest prototype of the present invention is a method of direct reduction of metals from dispersed ore raw materials, including preliminary reduction of the starting material — a charge, supply of a partially reduced charge together with alloying additives and a reducing agent to an electric arc furnace, electric arc excitation, melting and finishing restoration of a partially restored charge, product from the device and its collection, cooling of thermally loaded parts of the device (“Development of coke-free m metallurgy. ”Under the editorship of Tulin N.A., Mayer K.M .: Metallurgy, 1987, p.77). According to this method, ore raw materials and a reducing agent (carbon) are fed into the working space through the internal cavity of the working electrode at a temperature of 1500-3000 ° C. Due to its high affinity for oxygen, the carbon of the electrode intensively interacts with metal oxide, which leads to erosion and high consumption of electrode material, and when used as a natural gas reducing agent, it also pyrolyzes the latter with the pyrolysis products overlapping the working electrode cavity .
Кроме того, ввод реагентов под полость электрода, т.е. в основном в центральную часть ванны, имеющей большие поперечные размеры, обуславливает неравномерное их распределение по объему ванны. Вследствие этого снижается эффективность массообменных процессов в ванне расплава, что снижает скорость восстановления металла и, следовательно, увеличивает энергетические затраты на его производство. Высокую эрозию рабочего электрода вызывает также наличие малоподвижных контрагированных пятен, возникающих в результате недостаточно высокой температуры его торца. Отсутствие аксиального магнитного поля в зоне горения дуги приводит к отклонению дуги от оси электрода и к проскоку реагентов мимо разряда. При этом увеличивается вынос рудного сырья из рабочего объема печи, т.е. потеря металла.In addition, the introduction of reagents under the electrode cavity, i.e. mainly in the central part of the bath, which has large transverse dimensions, determines their uneven distribution over the volume of the bath. As a result, the efficiency of mass transfer processes in the molten bath decreases, which reduces the rate of metal reduction and, consequently, increases the energy costs of its production. The high erosion of the working electrode is also caused by the presence of sedentary contracted spots resulting from the insufficiently high temperature of its end. The absence of an axial magnetic field in the combustion zone of the arc leads to a deflection of the arc from the axis of the electrode and to the reagent slip past the discharge. This increases the removal of ore from the working volume of the furnace, i.e. metal loss.
Ближайшим прототипом предлагаемого изобретения является также описанное в том же источнике устройство для прямого восстановления рудного сырья, содержащее питатель исходного материала - шихты, твердофазный реактор предварительного восстановления шихты, средства подачи частично восстановленной шихты и восстановительных реагентов в электропечь, включающую смеситель, расположенный на центральной оси рабочий электрод с внутренней полостью, жидкофазный реактор с цилиндрическим корпусом, устройство сбора готового продукта с ванной расплава и средства охлаждения термически нагруженных частей, причем рабочий электрод и устройство сбора подключены к полюсам источника питания. В этом устройстве рабочий электрод является катодом, а устройство сбора готового продукта - анодом дугового плазмотрона, подключенного к источнику постоянного тока. К недостаткам известного устройства, помимо эрозии катода, использования разрушающейся керамической футеровки и других отмеченных выше недостатков подобных устройств, следует также отнести отсутствие кристаллизатора, что увеличивает количество переделов для получения слябов требуемой формы.The closest prototype of the present invention is also described in the same source, a device for direct reduction of ore raw materials containing a feeder of the source material - the mixture, a solid-phase reactor for preliminary reduction of the charge, means for supplying partially restored charge and reducing reagents to the electric furnace, including a mixer located on the central axis of the working electrode with an internal cavity, a liquid-phase reactor with a cylindrical body, a device for collecting the finished product with a bath melt and cooling means for thermally loaded parts, with the working electrode and the collection device connected to the poles of the power source. In this device, the working electrode is the cathode, and the device for collecting the finished product is the anode of the arc plasma torch connected to a constant current source. The disadvantages of the known device, in addition to erosion of the cathode, the use of collapsing ceramic lining and other disadvantages of such devices noted above, also include the absence of a mold, which increases the number of redistributions to obtain slabs of the required shape.
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
Предлагаемым изобретением решается техническая задача снижения материалоемкости и повышения экономичности процесса, осуществления практически непрерывной работы и повышения чистоты металла.The present invention solves the technical problem of reducing material consumption and increasing the efficiency of the process, the implementation of almost continuous operation and increasing the purity of the metal.
Основной технический результат использования предлагаемого изобретения заключается в снижении удельного расхода материала рабочего электрода, в возможности использования любого газообразного восстановителя без опасности закоксовывания канала его ввода, в уменьшении расхода восстановителя.The main technical result of the use of the present invention is to reduce the specific consumption of the working electrode material, the possibility of using any gaseous reducing agent without the risk of coking of its input channel, and reducing the consumption of reducing agent.
Дополнительно решается задача упрощения технологической схемы производства непрерывно литой заготовки из дисперсного рудного или иного металлсодержащего оксидного сырья и обеспечения взрывобезопасности.Additionally, the task of simplifying the technological scheme for the production of continuously cast billets from dispersed ore or other metal-containing oxide raw materials and ensuring explosion safety is solved.
Указанный результат достигается в настоящем изобретении, один аспект которого является способом прямого восстановления рудного сырья. Согласно предлагаемому способу подачу в электропечь смеси предварительно частично восстановленной шихты и газообразного восстановителя производят на зеркало ванны рудного расплава через полость, расположенную снаружи рабочего электрода, после возбуждения дуги, плавления и восстановления рудного сырья газообразные продукты реакции восстановления отводят через внутреннюю полость рабочего электрода и используют их для предварительного восстановления, а расход рабочего электрода компенсируют. Кроме того, в зоне горения дуги и ванны расплава создают аксиальное магнитное поле, а в процессе сбора готового продукта проводят кристаллизацию полученного металла и выводят его в виде пригодной к дальнейшей переработке заготовки.The specified result is achieved in the present invention, one aspect of which is a method of direct reduction of ore raw materials. According to the proposed method, the mixture of a pre-partially reduced charge and a gaseous reducing agent is supplied to the electric furnace through a cavity located outside the working electrode to the ore bath mirror, after arc excitation, melting and reduction of ore raw materials, the gaseous products of the reduction reaction are removed through the internal cavity of the working electrode and used for preliminary recovery, and the consumption of the working electrode is compensated. In addition, in the combustion zone of the arc and the molten bath, an axial magnetic field is created, and in the process of collecting the finished product, the resulting metal is crystallized and output as a workpiece suitable for further processing.
Поставленная задача решается также и тем, что в электропечи устройства для прямого восстановления рудного сырья между смесителем и жидкофазным реактором помещено первое зажимное устройство с отверстиями для прохода смеси и размещенными на его внутренней поверхности электропроводными прижимными контактными роликами или пластинами, снизу к этому устройству прикреплен охлаждаемый металлический стакан, на оси которого помещен рабочий электрод, твердофазный реактор состоит из цилиндрической части с наклонно укрепленными на ее внутренней поверхности ребрами, крышки и конусной части, обращенной сужением вниз, с днищем, снабженным отверстиями, и содержит на центральной оси перфорированный цилиндр, в полости которого установлены резервный электрод и полый металлический шток, при этом рабочий, резервный электроды и шток расположены последовательно снизу вверх и соединены, а шток в нижней части снабжен перфорацией, на крышке твердофазного реактора размещены второе зажимное устройство, кожух с закрепленным на нем приводным устройством реверсивного перемещения и вращения штока и патрубок питателя шихты, средство подачи частично восстановленной шихты помещено между днищем твердофазного реактора и смесителем, при этом устройство сбора, корпус жидкофазного реактора, первое зажимное устройство и смеситель разделены электроизоляционными прокладками, средство подвода восстановительного газа содержит первый вентиль, после которого газовая магистраль разделена на две ветви, одна из которых со вторым вентилем подведена к твердофазному реактору, другая с третьим вентилем - к смесителю, и к внутреннему отверстию второго зажимного устройства подведена магистраль нейтрального газа с четвертым вентилем.The problem is also solved by the fact that in the furnace of the device for direct reduction of ore raw materials between the mixer and the liquid-phase reactor, the first clamping device is placed with holes for the passage of the mixture and placed on its inner surface by electrically conductive pressure contact rollers or plates, a cooled metal is attached to the bottom of this device a glass, on the axis of which a working electrode is placed, the solid-phase reactor consists of a cylindrical part with an inclined mount on its inner its surface with ribs, a cover and a conical part facing downwardly narrowing, with a bottom provided with holes, and contains a perforated cylinder on the central axis, in the cavity of which a backup electrode and a hollow metal rod are installed, while the working, backup electrodes and rod are sequentially from bottom to top and connected, and the rod in the lower part is provided with perforation, on the cover of the solid-phase reactor there is a second clamping device, a casing with a drive device for reversing movement and rotation mounted on it the current and the pipe of the charge feeder, a partially restored charge supply means is placed between the bottom of the solid-phase reactor and the mixer, the collecting device, the liquid-phase reactor body, the first clamping device and the mixer are separated by insulating gaskets, the reducing gas supply means contains a first valve, after which the gas line is divided into two branches, one with the second valve connected to the solid-phase reactor, the other with the third valve - to the mixer, and to the inner hole The second clamping device has a neutral gas line with a fourth valve.
Кроме того, вокруг ванны расплава и корпуса жидкофазного реактора установлен соленоид, устройство сбора выполнено в виде охлаждаемого кристаллизатора, изготовленного из электро- и теплопроводного химически стойкого по отношению к оксидным расплавам материала, форма и размеры которого соответствует форме литой заготовки, а средство подачи частично восстановленной шихты выполнено в виде секции подачи со шнековым питателем. При использовании в качестве исходного сырья бедных руд кристаллизатор содержит отверстие для выпуска шлака.In addition, a solenoid is installed around the molten bath and the body of the liquid-phase reactor, the collecting device is made in the form of a cooled crystallizer made of material that is electrically and thermally conductive and resistant to oxide melts, the shape and dimensions of which correspond to the shape of the cast billet, and the supply means is partially restored the charge is made in the form of a feed section with a screw feeder. When using poor ores as a feedstock, the mold contains a slag outlet.
Используемые термины и определения.Terms and definitions used.
Дуговой плазмотрон - устройство, содержащее два или более электродов, между которыми в среде плазмообразующего газа возбуждают электрический разряд, управляемый газо- или магнитодинамическими методами, плазму которого используют для нагрева газа, плавления и восстановления рудного сырья.An arc plasmatron is a device containing two or more electrodes between which an electric discharge is excited in a plasma-forming gas medium, controlled by gas or magnetodynamic methods, the plasma of which is used to heat the gas, melt and recover ore materials.
Твердофазный реактор - контейнер, в котором восстановление газообразным восстановителем оксидного сырья производят без его плавления и из которого частично восстановленное сырье подают в смеситель.A solid-phase reactor is a container in which the reduction of oxide feedstock with a gaseous reducing agent is carried out without melting it and from which the partially reduced feedstock is fed to the mixer.
Жидкофазный реактор - емкость, в которой восстановление оксидного сырья производят в жидком расплавленном состоянии. Реактор содержит охлаждаемый корпус, на котором установлены один или несколько плазмотронов и к которому снизу пристыковано устройство сбора продукта.A liquid-phase reactor is a vessel in which the reduction of oxide raw materials is carried out in a molten liquid state. The reactor contains a cooled housing on which one or more plasmatrons are mounted and to which a product collection device is docked at the bottom.
Кристаллизатор - устройство восстановления рудного сырья и сбора продукта-металла, в котором расплавленный металл охлаждают до твердого состояния. В случае образования шлака кристаллизатор снабжают отверстием для его вывода.A crystallizer is a device for recovering ore raw materials and collecting a metal product, in which the molten metal is cooled to a solid state. In the case of slag formation, the mold is provided with an opening for its output.
Питатель - устройство, обычно содержащее бункер с исходным рудным сырьем и средство его подачи с заданной скоростью.Feeder - a device, usually containing a bunker with the original ore raw materials and means for feeding it at a given speed.
Соленоид - катушка, образованная проводящим или сверхпроводящим материалом.A solenoid is a coil formed by a conductive or superconducting material.
Сляб - полуфабрикат, представляющий собой металлическую заготовку прямоугольного поперечного сечения с большим отношением ширины к высоте, подготовленную для дальнейшей переработки, например прокатки, ковки и т.д.A slab is a semi-finished product, which is a metal billet of rectangular cross section with a large ratio of width to height, prepared for further processing, for example, rolling, forging, etc.
Синтез-газ - газовая смесь, главными компонентами которой являются монооксид углерода и водород.Synthesis gas is a gas mixture whose main components are carbon monoxide and hydrogen.
Железорудное сырье - минеральное сырье, содержащее один или более окислов железа различной валентности.Iron ore raw materials - mineral raw materials containing one or more iron oxides of various valencies.
Бедное рудное сырье - сырье с содержанием металла 60% и менее.Poor ore raw materials - raw materials with a metal content of 60% or less.
Богатое рудное сырье - сырье с содержанием металла около 70%.Rich ore raw materials - raw materials with a metal content of about 70%.
Зажимное устройство - исполнительный механизм, состоящий, например, из двух охватывающих зажимаемый элемент частей и приводимый в действие электрическим, пневматическим или гидравлическим способом. Для пропускания смеси зажимное устройство снабжено осевыми отверстиями, а для пропуска газа - радиальными каналами.Clamping device is an actuator, consisting, for example, of two parts enclosing the clamped element and driven by electric, pneumatic or hydraulic means. To pass the mixture, the clamping device is provided with axial holes, and for gas passage - radial channels.
Описание чертежей.Description of the drawings.
На фиг.1 схематически дано устройство в продольном сечении.Figure 1 schematically shows a device in longitudinal section.
На фиг.2 дано поперечное сечение устройства в плоскости А-А.Figure 2 shows the cross section of the device in the plane aa.
Устройство содержит твердофазный реактор предварительного восстановления 1, включающий цилиндрический корпус 2, переходящий в конусную часть 3, крышку 4, днище 5, патрубок канала вывода отработанных газов 6, установленный на оси устройства перфорированный цилиндр 7.The device contains a solid-phase pre-reduction reactor 1, including a
Под днищем 5 размещена секция подачи 8 частично восстановленной шихты с устройством подачи 9, например, в виде шнека с приводом 10, и смеситель 11, под которым расположено первое зажимное устройство 12 и жидкофазный восстановительный реактор 13 с корпусом 14.Under the bottom 5 there is a feeding section 8 of a partially restored charge with a feeding device 9, for example, in the form of a screw with a drive 10, and a mixer 11, under which there is a first clamping device 12 and a liquid-phase reduction reactor 13 with a housing 14.
К корпусу 14 реактора 13 снизу примыкает кристаллизатор 15, в котором находится оксидный расплав 16, под ним металлический расплав 17 и охлажденная часть 18 металлического расплава - твердый металл, находящийся на платформе 19 механизма вытяжки и резки 20 слитка. Вокруг реактора 13 расположен соленоид 21.A crystallizer 15, in which the oxide melt 16 is located, is adjacent to the housing 14 of the reactor 13 from below, below it is the metal melt 17 and the cooled portion 18 of the metal melt — solid metal located on the platform 19 of the ingot drawing and cutting mechanism 20. Around the reactor 13 is a solenoid 21.
На оси устройства установлены рабочий полый электрод 22, заключенный в охлаждаемый уплотняющий стакан 23, и резервный электрод 24, подсоединенный верхним концом к штоку 25.A working hollow electrode 22, enclosed in a cooled sealing cup 23, and a
Система подвода восстановительного газа содержит источник газа 26, магистраль с вентилем 27, разделенную после него на две ветви. Ветвь с вентилем 28 подключена к реактору 1 над конической его частью 3, а ветвь с вентилем 29 подключена к смесителю 11. Магистраль нейтрального газа с вентилем 30 подведена ко второму зажимному устройству 31, установленному на крышке 4 реактора 1.The reducing gas supply system contains a gas source 26, a line with a valve 27, divided after it into two branches. The branch with valve 28 is connected to the reactor 1 above its conical part 3, and the branch with valve 29 is connected to the mixer 11. The neutral gas line with valve 30 is connected to the second clamping device 31 mounted on the cover 4 of the reactor 1.
Устройство 32 реверсивного привода штока 25 размещено на кожухе 33, в котором размещены механизмы осевого перемещения и вращения штока 25 с электродами 22 и 24. В качестве примера механизм осевого перемещения выполнен в виде винта 34, а механизм вращения - в виде стержня 35 прямоугольного сечения, проходящего через прямоугольное отверстие заглушки штока 25. Кожух 33 установлен на втором зажимном устройстве 31.The device 32 of the reverse drive of the rod 25 is placed on the casing 33, which houses the mechanisms of axial movement and rotation of the rod 25 with
Полюса источника питания 36 соединены проводниками 37 и 38 с первым зажимным устройством 12 и кристаллизатором 15 соответственно. Находящиеся под различными потенциалами части устройства отделены с помощью электроизоляционных прокладок 39-40 от нейтральных частей устройства.The poles of the power source 36 are connected by conductors 37 and 38 to the first clamping device 12 and the mold 15, respectively. The parts of the device under various potentials are separated by means of electrical insulating gaskets 39-40 from the neutral parts of the device.
На цилиндре установлены сопла 41, на крышке 4 установлен выходной патрубок 42 питателя рудного сырья (не показан), цилиндрический корпус 2 реактора 1 снабжен наклонно расположенными ребрами 43.Nozzles 41 are installed on the cylinder, an outlet pipe 42 of an ore feed feeder (not shown) is mounted on the lid 4, the
Дуговой разряд 44 горит между электродом 22 и расплавом 16.Arc discharge 44 burns between the electrode 22 and the melt 16.
Вылет электрода 22 из стакана 23 составляет 0,5-1 внешнего диаметра электрода 22. Меньшая величина вылета приводит к возбуждению дуги на стакане 23, большая - к эрозии электрода 22 от попадания на него оксида. Диаметр внутренней полости электрода 22 равен 1/3-1/4 его внешнего диаметра. Увеличение диаметра канала приводит к возрастанию скорости расхода электрода 22; уменьшение - к чрезмерному повышению давления газа в объеме установки.Departure of the electrode 22 from the cup 23 is 0.5-1 of the outer diameter of the electrode 22. A smaller value of the lead leads to the excitation of the arc on the cup 23, a large one leads to erosion of the electrode 22 from the ingress of oxide on it. The diameter of the inner cavity of the electrode 22 is equal to 1 / 3-1 / 4 of its outer diameter. An increase in the diameter of the channel leads to an increase in the flow rate of the electrode 22; decrease - to an excessive increase in gas pressure in the installation volume.
Охлаждаемый кристаллизатор 15 выполнен из электропроводного и теплопроводного стойкого к оксидному расплаву материала, например из меди, и снабжен механизмом 20 вытяжки и мерной резки получаемого слитка.The cooled mold 15 is made of an electrically conductive and thermally conductive material resistant to oxide melt, for example, of copper, and is equipped with a mechanism 20 for drawing and dimensional cutting of the obtained ingot.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Установка предназначена для использования рудного сырья двух типов: с содержанием железа около 70% и бедного рудного сырья, содержание железа в котором находится на уровне 60% и менее. При восстановлении бедных руд необходимо предусмотреть устройство для отвода из рабочего объема шлака.The installation is designed to use two types of ore raw materials: with an iron content of about 70% and poor ore raw materials, the iron content of which is at the level of 60% or less. When restoring poor ores, it is necessary to provide a device for removing slag from the working volume.
Размер частиц дисперсного рудного сырья должен составлять 0,1-3 мм. Использование более мелких частиц приводит к возрастанию пылевыноса, при более крупных частицах замедляются скорости тепломассообменых процессов, поэтому такое сырье необходимо измельчать.The particle size of the dispersed ore should be 0.1-3 mm. The use of smaller particles leads to an increase in dust removal, with larger particles, the rates of heat and mass transfer processes slow down, therefore, such raw materials must be crushed.
Предлагаемые способ и устройство могут функционировать на переменном и постоянном токе прямой и обратной полярности. Описанные ниже способ и устройство, представленное на фиг.1, в качестве примера демонстрируют работу на постоянном токе при прямой полярности, когда электрод 22 является катодом.The proposed method and device can operate on alternating and direct current direct and reverse polarity. The method and device described in FIG. 1 described below, by way of example, demonstrate direct current operation with direct polarity when the electrode 22 is a cathode.
Устройство функционирует следующим образом. Вначале на платформу 19 ("ласточкин хвост" механизма вытяжки 20) загружают металлическую "затравку". Между «затравкой» и электродом 22 возбуждают дуговой разряд 44. Устанавливают рабочие параметры установки: индукцию магнитного поля соленоида 21, величину тока дуги, величину дугового промежутка, расход восстановительного газа через реакторы: жидкофазного восстановления 13 - посредством вентиля 29 и твердофазного восстановления 1 - посредством вентиля 28.The device operates as follows. Initially, a metal “seed” is loaded onto the platform 19 (dovetail of the extraction mechanism 20). An arc discharge 44 is excited between the “seed” and the electrode 22. The operating parameters of the installation are established: the magnetic field induction of the solenoid 21, the magnitude of the arc current, the magnitude of the arc gap, the flow rate of the reducing gas through the reactors: liquid-phase reduction 13 through valve 29 and solid-phase reduction 1 through valve 28.
После наведения ванны расплава 16 в твердофазный реактор 1 через выходной патрубок 42 питателя подают исходное рудное сырье, которое вихревым движением газа распределяется по объему реактора 1. Сопла 41 придают газу вращательное движение. В нижний отдел цилиндрического корпуса 2 реактора 1 по магистрали 28 подают восстановительный газ, частично восстановленная шихта, взаимодействуя с ребрами 43, опадает в конусную часть 3 реактора 1 и камеру подачи 8. Шнек 9 непрерывно подает частично восстановленную шихту в смеситель 11, где в вихре восстановительного газа, подведенного по магистрали 29, происходит их смешение. Полученная смесь потоком восстановительного газа переносится через направляющий зазор, образованный уплотняющим стаканом 23 и корпусом реактора 13, и практически равномерно распределяется по всей поверхности зеркала вращающейся ванны оксидного расплава 16. Образующиеся газообразные продукты реакции восстановления проходят через плазменную дугу 44 в центральную полость электрода 22.After the melt bath 16 is guided into the solid-state reactor 1, the feed ore is fed through the outlet pipe 42 of the feeder, which is distributed by the swirling movement of gas throughout the volume of the reactor 1. The nozzles 41 impart a rotational motion to the gas. Reducing gas is supplied to the lower section of the
Восстановленный металл как более тяжелая фракция расплава скапливается в нижней части кристаллизатора 15 в виде металлического расплава 17 и, постепенно охлаждаясь, кристаллизуется в твердый металл 18. Восстановленный металл 18 устройством 20 вытяжки и резки металла непрерывно извлекают из кристаллизатора 15 и разрезают на слябы с размерами, позволяющими дальнейшее их использование в качестве заготовок при последующей обработке.The reduced metal as a heavier fraction of the melt accumulates in the lower part of the crystallizer 15 in the form of a metal melt 17 and, gradually cooling, crystallizes into a solid metal 18. The reduced metal 18 is continuously extracted from the mold 15 by the metal extraction and cutting device 20 and cut into slabs with dimensions allowing their further use as blanks during subsequent processing.
Газ из рабочего объема жидкофазного реактора 13 через полые электроды 22 и 24 поступает в полый шток 25, через отверстия которого и сопла цилиндра 7 попадает в твердофазный реактор 1. Из реактора 1 отработанный восстановительный газ через патрубок 6 поступает на дальнейшее технологическое использование.Gas from the working volume of the liquid-phase reactor 13 through the
Соленоид 21 создает в области дуги и кристаллизатора 15 аксиальное магнитное поле, которое приводит во вращение дугу и расплав. Индукция магнитного поля зависит от величины тока дуги и обрабатываемого рудного сырья и, например, при токе дуги около 1200 А и диаметре кристаллизатора 15 около 100 мм должна составлять величину около 0,1 Тл. Более высокая магнитная индукция приводит к чрезмерному выбросу расплава на стенки кристаллизатора 15, более низкая - к слишком медленному вращению как дуги, так и расплава, что снижает интенсивность восстановительного процесса.The solenoid 21 creates an axial magnetic field in the region of the arc and mold 15, which drives the arc and the melt. Magnetic field induction depends on the magnitude of the arc current and the ore being processed and, for example, at an arc current of about 1200 A and a mold diameter of 15 about 100 mm, it should be about 0.1 T. A higher magnetic induction leads to excessive ejection of the melt onto the walls of the mold 15, a lower one leads to too slow rotation of both the arc and the melt, which reduces the intensity of the recovery process.
Величину дугового промежутка устанавливают и поддерживают в процессе восстановления порядка 0,5-1 диаметра электрода 22. При меньших значениях длины дуги возрастает эрозия электрода 22 за счет попадания на него брызг оксидного расплава. При больших значениях длины дуги возрастают тепловые потери вследствие энергообмена между столбом дуги и корпусом 14 реактора 13.The magnitude of the arc gap is established and maintained in the recovery process on the order of 0.5-1 of the diameter of the electrode 22. With smaller values of the length of the arc, erosion of the electrode 22 increases due to the ingress of oxide melt onto it. At large values of the length of the arc increase heat loss due to energy exchange between the column of the arc and the housing 14 of the reactor 13.
Расход восстановительного газа через жидкофазный реактор 13 устанавливают равным 1-1,5 от величины термодинамически необходимого расхода. Расход газа через твердофазный реактор 1 предварительного восстановления устанавливают таким, чтобы усредненная температура газа и шихты в этом реакторе в результате смешения газов - подаваемого через вентиль 28 и выходящего через сопла цилиндра 7 в реактор 1 была в пределах 700-1000°С. При более низкой температуре скорость процесса восстановления уменьшается. При более высокой температуре частицы оксида железа слипаются.The flow rate of the reducing gas through the liquid phase reactor 13 is set equal to 1-1.5 of the value of the thermodynamically necessary flow rate. The gas flow rate through the solid-state preliminary reduction reactor 1 is set such that the average temperature of the gas and the charges in this reactor as a result of gas mixing supplied through the valve 28 and exiting through the nozzles of the
Величину тока плазменной дуги устанавливают такой, чтобы обеспечивались термодинамически необходимые тепловые условия в реакционном объеме. Например, при восстановлении железорудного концентрата в медном кристаллизаторе 15 удельный тепловой поток на зеркало ванны расплава должен составлять около 5 МВт/м2, что для медного кристаллизатора 15 диаметром 100 мм соответствует величине тока 1200 А. При меньшем тепловом потоке железо не восстанавливается, при большем - происходит чрезмерное испарение металла.The plasma arc current is set such that the thermodynamically necessary thermal conditions in the reaction volume are provided. For example, when reducing iron ore concentrate in a copper crystallizer 15, the specific heat flux to the mirror of the melt bath should be about 5 MW / m 2 , which for a copper crystallizer 15 with a diameter of 100 mm corresponds to a current value of 1200 A. With a lower heat flux, iron does not recover, with a larger - excessive evaporation of the metal occurs.
В режиме обратной полярности (рабочий электрод 22 подключен к положительному, кристаллизатор 15 - к отрицательному полюсам источника питания постоянного тока) и при переменном электрическом токе дуги 44 набор и последовательность этапов процесса остаются такими же, как в режиме прямой полярности, но меняются процессы взаимодействия восстановителя с частично восстановленным рудным сырьем. В режиме обратной полярности образовавшиеся в дуговом разряде положительные ионы восстановительного газа увлекаются в направлении расплава 16 не только потоком газа, но и под действием сил притяжения к отрицательно заряженному расплаву 16. При этом восстановление металла в ванне расплава происходит более интенсивно.In the reverse polarity mode (the working electrode 22 is connected to the positive one, the crystallizer 15 is connected to the negative poles of the DC power source) and with alternating electric arc current 44, the set and sequence of process steps remain the same as in the direct polarity mode, but the processes of the reducing agent interact with partially reduced ore raw materials. In the reverse polarity mode, the positive ions of the reducing gas formed in the arc discharge are entrained in the direction of the melt 16 not only by the gas flow, but also under the action of attractive forces to the negatively charged melt 16. In this case, the metal recovery in the melt pool is more intense.
При использовании переменного электрического поля протекают реакции восстановления, свойственные двум первым режимам, и при этом появляется возможность отказаться от выпрямителя, стоимость которого при потребляемых мощностях составляет значительную долю стоимости устройства.When using an alternating electric field, recovery reactions characteristic of the first two modes occur, and at the same time it becomes possible to abandon the rectifier, the cost of which at power consumption is a significant fraction of the cost of the device.
Несмотря на значительное снижение расхода электрода 22 (по меньшей мере в 2 раза), для обеспечения непрерывного производства литой заготовки предусмотрено наращивание рабочего электрода 22 резервным электродом 24 без отключения дуги, прекращения процесса восстановления и замораживания ванны расплава. Устройство 32, кожух 33, винт 34, стержень 35 и шток 25 образуют электродный блок, который обеспечивает подачу рабочего электрода 22 и его наращивание резервным электродом 24. Шток 25 выполнен в виде металлической трубы с заглушкой в верхней части, содержащей прямоугольное отверстие для стержня 35. В нижней части штока 25 имеются резьба для соединения с электродом 24 и перфорация для выхода газа, поступающего через полости электродов 22 и 24 из рабочего объема жидкофазного реактора 13.Despite a significant reduction in the consumption of the electrode 22 (at least 2 times), to ensure continuous production of cast billets, it is envisaged to build up the working electrode 22 with a
Электрод 22 по мере расходования подается в зону дуги приводным устройством 32 посредством перемещения штока 25 винтом 34. Постепенно электрод 22 расходуется до конца и его роль начинает выполнять электрод 24, бывший до этого резервным. При расходе этого электрода, ставшего теперь рабочим электродом 22, примерно до половины длины его фиксируют первым зажимным устройством 12, через которое к электроду 22 подведено электропитание. Шток 25 с помощью стержня 35 отвинчивают от электрода 22 и поднимают вверх винтом 34. Затем перекрывают подачу восстановительного газа вентилем 28 и по магистрали с вентилем 30 подают во второе зажимное устройство 31 нейтральный газ. Электродный блок отводят в сторону от второго зажимного устройства 31, через его центральное отверстие в цилиндр 7 вводят новый резервный электрод 24 и фиксируют вторым зажимным устройством 31. После этого электродный блок возвращают в рабочее положение и закрепляют. Шток 25 навинчивают на закрепленный электрод 24, зажимное устройство 31 отпускает фиксацию электрода 24, после чего шток 25 вместе с резервным электродом 24 перемещают вниз и привинчивают к зафиксированному рабочему электроду 22. Прекращают подачу инертного газа, возобновляют подачу вентилем 28 восстановительного газа, разжимают первое зажимное устройство 12 и процесс продолжают в штатном режиме.The electrode 22 as it is consumed is supplied to the arc zone by the drive device 32 by moving the rod 25 by the screw 34. Gradually, the electrode 22 is consumed to the end and the
Вынос тракта подачи шихты и восстановительного газа за пределы рабочего электрода и отвод отработанных газов через его полость позволили решить несколько технических проблем. А именно предлагаемое изобретение обеспечивает снижение расхода рабочего электрода за счет по крайней мере четырех факторов:The removal of the feed path of the charge and the reducing gas beyond the working electrode and the removal of exhaust gases through its cavity made it possible to solve several technical problems. Namely, the present invention provides a reduction in the consumption of the working electrode due to at least four factors:
- исключение контакта оксидного рудного сырья с графитовым рабочим электродом 22 и его окисление;- the exclusion of contact of the oxide ore material with a graphite working electrode 22 and its oxidation;
- освобождение полости электрода 22 от подачи через нее рудного сырья позволяет уменьшить диаметр этой полости, тем самым увеличить рабочую массу электрода 22 и уменьшить в нем плотность тока;- the release of the cavity of the electrode 22 from the feed through it of ore raw materials can reduce the diameter of this cavity, thereby increasing the working mass of the electrode 22 and reduce the current density in it;
- проведение продуктов реакции через дуговой разряд 44 и отведение их из реакционного объема через полости электродов 22 и 24 обеспечивает взаимодействие с материалом электрода 22 (обычно - углеродом) не восстановительного газа, например неконвертированного природного газа, а смеси газов, состоящей главным образом из СО, СО2, Н2 и Н2О. Общее содержание углерода в этой смеси избыточно по отношению к кислороду, что препятствует эрозии электрода 22 из-за окисления графита и закупорке его полости;- the passage of the reaction products through the arc discharge 44 and their removal from the reaction volume through the cavity of the
- разогрев рабочего торца электрода 22 горячими отходящими газами (3000-6000°С) способствует образованию диффузной (распределенной) привязки дуги к электроду 22 и устраняет контрагированные пятна дуги, которое в известных устройствах является основной причиной эрозии электрода 22.- heating the working end of the electrode 22 with hot exhaust gases (3000-6000 ° C) contributes to the formation of diffuse (distributed) binding of the arc to the electrode 22 and eliminates the contracted spots of the arc, which in the known devices is the main cause of erosion of the electrode 22.
Кроме того:Besides:
- оказалось возможным финишную стадию производства металла проводить в ванне расплава, так как металл не загрязняется продуктами эрозии кристаллизатора 15 и рабочего электрода 22;- it turned out to be possible to carry out the final stage of metal production in the molten bath, since the metal is not contaminated by the erosion products of the crystallizer 15 and the working electrode 22;
- введение восстановительного газа в жидкофазный реактор 13 через смеситель и устройство 12, расположенные над охлаждаемым стаканом 23, и далее через зазор между этим стаканом 23 и корпусом реактора 13 при использовании природного газа в качестве восстановителя снимает проблему закоксовывания соответствующих трактов, так как температура газа в этих условиях заведомо ниже температуры его пиролиза;- introducing reducing gas into the liquid-phase reactor 13 through a mixer and device 12 located above the cooled glass 23, and then through the gap between this glass 23 and the reactor vessel 13 when using natural gas as a reducing agent, eliminates the problem of coking of the corresponding paths, since the gas temperature in These conditions are obviously lower than the temperature of its pyrolysis;
- для наращивания рабочего электрода 22 не требуется разбирать тракт подачи сырья и оборудование полностью останавливают только для профилактического обслуживания и ремонта, что повышает производительность процесса в целом;- to build up the working electrode 22, it is not necessary to disassemble the feed path and the equipment is completely stopped only for preventive maintenance and repair, which increases the productivity of the process as a whole;
- частично восстановленная шихта и реагенты распределяются практически равномерно по всей поверхности зеркала ванны, что обеспечивает эффективное протекание процессов массообмена, экономию сырья и энергоресурсов.- partially restored mixture and reagents are distributed almost evenly over the entire surface of the bath mirror, which ensures the effective flow of mass transfer processes, saving raw materials and energy resources.
Прохождение через плазму дуги газообразных продуктов реакции, в том числе не полностью прореагировавшего восстановителя и мелкодисперсных частиц оксида, вследствие высокой температуры плазмы и интенсивного массообмена при ее вращении способствует ускорению химических процессов и их протеканию с наибольшим использованием восстановительных свойств реагентов.The passage through the plasma arc of the gaseous reaction products, including the incompletely reacted reducing agent and fine oxide particles, due to the high temperature of the plasma and intense mass transfer during its rotation, accelerates chemical processes and their course with the maximum use of the reducing properties of the reagents.
Выполнение кристаллизатора 15 из электро- и теплопроводного химически стойкого по отношению к оксидным расплавам материала с использованием вращения плазмы дуги 14 и расплава в аксиальном магнитном поле соленоида 21 гарантирует равномерный нагрев и взаимодействие с восстановительным газом всей массы поступающей шихты и получение однородного металла. При этом благодаря возможности применения эффективного охлаждения кристаллизатора 15 и наличия осевого магнитного поля удается предотвратить аварийный его прожог дуговым разрядом, отказаться от футеровки и в конечном итоге получать металл требуемого состава с малым содержанием вредных примесей.The implementation of the mold 15 from an electric and heat-conducting material chemically resistant to oxide melts using the rotation of the plasma of the arc 14 and the melt in the axial magnetic field of the solenoid 21 guarantees uniform heating and interaction with the reducing gas of the entire mass of the incoming charge and the formation of a homogeneous metal. Moreover, due to the possibility of using effective cooling of the mold 15 and the presence of an axial magnetic field, it is possible to prevent an emergency burn-through by an arc discharge, to abandon the lining, and ultimately to obtain a metal of the required composition with a low content of harmful impurities.
Плазма дуги в осевом магнитном поле соленоида 21 препятствует выносу конденсированной фазы (мелких частиц) благодаря центробежным силам, возникающим при вращении частиц во вращающейся плазме и сокращает потери сырья.Arc plasma in the axial magnetic field of the solenoid 21 prevents the removal of the condensed phase (small particles) due to centrifugal forces arising from the rotation of particles in a rotating plasma and reduces the loss of raw materials.
Кристаллизатор 15 может быть выполнен в различной по его поперечному сечению форме. Для формирования слитка-сляба может потребоваться несколько плазмотронов.The mold 15 may be made in a different cross-sectional shape. Several plasmatrons may be required to form a slab.
Восстановительный газ, подмешиваемый к поступающим в реактор 1 газообразным продуктам реакции, охлаждая последние до температуры 700-1000°С, не только предотвращает слипание частиц сырья, но и использует для восстановления сырья часть затраченной на их нагрев в реакторе 13 энергии дуги.The reducing gas mixed with the gaseous reaction products entering reactor 1, cooling the latter to a temperature of 700-1000 ° C, not only prevents the particles from sticking together, but also uses part of the arc energy expended to heat them in the reactor 13.
Использование в комплексе предложенных технологических процессов и элементов конструкции позволяет сократить число переделов, а именно, загружая в устройство исходное сырье, непрерывно получать на выходе заготовку требуемого состава и конфигурации, в частности, при использовании железосодержащего рудного сырья получить стальные слябы, пригодные для прокатки, штамповки и т.д.The use of the proposed technological processes and structural elements in the complex allows to reduce the number of redistributions, namely, by loading raw materials into the device, to continuously obtain the desired composition and configuration at the output, in particular, using iron-containing ore raw materials, to obtain steel slabs suitable for rolling, stamping etc.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет:Thus, the present invention allows:
- получить однородный металл с малым содержанием примесей (например, углерода),- get a homogeneous metal with a low content of impurities (e.g. carbon),
- снизить расход графитового рабочего электрода,- reduce the consumption of graphite working electrode,
- использовать любые восстановители, в том числе неконвертированный природный газ и водород,- use any reducing agents, including unconverted natural gas and hydrogen,
- снизить потери рудного сырья,- reduce the loss of ore raw materials,
- обеспечить практически непрерывный режим работы,- provide almost continuous operation
- отказаться от применения подового электрода при одновременном обеспечении взрывобезопасности технологического процесса,- abandon the use of the hearth electrode while ensuring the explosion safety of the process,
- упростить технологическую схему производства из дисперсного рудного сырья непрерывно литой металлической заготовки.- to simplify the technological scheme of production of continuously dispersed metal billets from dispersed ore raw materials.
Как следует из описания работы устройства, основной технический результат достигается и в случае использования устройства сбора продукта, описанного в прототипе, или аналогичного, т.к. отличие предложенного устройства сбора от прототипа заключается в отсутствии специального подового электрода, в качестве которого используется кристаллизатор и платформа для размещения «затравки». Это отличие влияет на эффективность, но не на саму возможность реализации основного процесса. Конструкция устройства, включающая кристаллизатор и первый соленоид, является наиболее эффективной, т.к. позволяет в полном объеме использовать предложенные особенности ввода сырья и газа и вывода отработанных газов, в частности, создает возможность проведения реакции финишного восстановления при более высокой температуре в реакционном объеме с достижением вышеназванных преимуществ.As follows from the description of the operation of the device, the main technical result is achieved in the case of using the product collection device described in the prototype, or similar, because The difference between the proposed collection device and the prototype is the absence of a special hearth electrode, which is used as a mold and a platform for placing a "seed". This difference affects the efficiency, but not the very possibility of implementing the main process. The design of the device, including the mold and the first solenoid, is the most effective, because allows you to fully use the proposed features of the input of raw materials and gas and exhaust gas, in particular, creates the possibility of the reaction of the final reduction at a higher temperature in the reaction volume with the achievement of the above advantages.
Изобретение может быть использовано на предприятиях металлургии и машиностроения для прямого получения литой металлической заготовки из дисперсного рудного сырья с использованием газообразных и дисперсных восстановителей, в том числе неконвертированного природного газа и водорода.The invention can be used at the enterprises of metallurgy and engineering for the direct production of cast metal billets from dispersed ore materials using gaseous and dispersed reducing agents, including unconverted natural gas and hydrogen.
Экологические показатели предложенных способа и устройства существенно выше, чем у аналогов: не потребляется кокс, не требуется агломерация и окомкование рудного сырья, возможна работа на водороде. Применение водорода радикально решает проблему выброса в окружающую среду парниковых газов.The environmental indicators of the proposed method and device are significantly higher than that of analogues: no coke is consumed, agglomeration and pelletizing of ore raw materials are not required, work on hydrogen is possible. The use of hydrogen radically solves the problem of greenhouse gas emissions into the environment.
Пробная плавка с восстановлением дисперсной руды и рудного концентрата была проведена на экспериментальной плазменно-дуговой установке прямой полярности с графитовым электродом и использованием в качестве восстановителя метана (аналога природного газа). При мощности плазменной дуги 70 кВт был осуществлен процесс прямого восстановления с получением железа в виде слитка диаметром 100 мм с суммарным содержанием примесей не более 1,5%.Test melting with the reduction of dispersed ore and ore concentrate was carried out on an experimental plasma-arc installation of direct polarity with a graphite electrode and using methane (an analogue of natural gas) as a reducing agent. With a plasma arc power of 70 kW, a direct reduction process was carried out to obtain iron in the form of an ingot with a diameter of 100 mm with a total impurity content of not more than 1.5%.
Промышленная применимость изобретения определяется также широким использованием в промышленности отдельных элементов изобретения, как это следует из описания приведенных аналогов, но в других сочетаниях и с другими техническими результатами.Industrial applicability of the invention is also determined by the widespread use in industry of individual elements of the invention, as follows from the description of the above analogues, but in other combinations and with other technical results.
Возможность реализации всех эффектов, сопровождающих предложенный в настоящем изобретении перенос ввода шихты за пределы рабочего электрода 22, а вынос продуктов реакции через полость электрода 22, установлена нами впервые и нигде не опубликована.The possibility of realizing all the effects accompanying the transfer of the charge input outside the working electrode 22 proposed in the present invention, and the removal of reaction products through the cavity of the electrode 22, was established by us for the first time and has not been published anywhere.
Подготовлено техническое задание и заключен договор с предприятием металлургического комплекса на разработку и изготовление промышленной установки в соответствии с изобретением.The terms of reference have been prepared and an agreement has been concluded with a metallurgical complex enterprise for the development and manufacture of an industrial plant in accordance with the invention.
Ниже приведена сравнительная таблица показателей прототипа и предлагаемого устройства при восстановлении железорудного концентрата метаном (модельный газ природного газа).The following is a comparative table of indicators of the prototype and the proposed device for the recovery of iron ore concentrate with methane (model gas of natural gas).
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005114283/02A RU2296166C2 (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material method and apparatus for performing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005114283/02A RU2296166C2 (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material method and apparatus for performing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005114283A RU2005114283A (en) | 2006-11-20 |
| RU2296166C2 true RU2296166C2 (en) | 2007-03-27 |
Family
ID=37501744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005114283/02A RU2296166C2 (en) | 2005-05-13 | 2005-05-13 | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material method and apparatus for performing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2296166C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110819A1 (en) * | 2008-02-26 | 2009-09-11 | Volkov Anatoly Evgenievich | Method for producing chemically active metals and a device for carrying out said method |
| WO2009120108A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Volkov Anatoly Evgenievich | Method for producing chemically active metals and slag recovery and a device for carrying out said method |
| WO2010077179A2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-08 | Maksimov Lev Nikolaevich | Method for plasmochemical processing of substances and device for implementing same |
| RU2476599C2 (en) * | 2011-03-16 | 2013-02-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method for electric-arc liquid-phase carbon thermal reduction of iron from oxide raw material, and device for its implementation |
| RU2486259C1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method for crucibleless electric-arc liquid-phase recovery of iron from oxide raw materials and device for its realisation |
| RU2612330C2 (en) * | 2014-12-30 | 2017-03-07 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") | Method of direct reduction of materials containing metal oxides to produce melt metal and device for carrying out method |
-
2005
- 2005-05-13 RU RU2005114283/02A patent/RU2296166C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009110819A1 (en) * | 2008-02-26 | 2009-09-11 | Volkov Anatoly Evgenievich | Method for producing chemically active metals and a device for carrying out said method |
| WO2009120108A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Volkov Anatoly Evgenievich | Method for producing chemically active metals and slag recovery and a device for carrying out said method |
| WO2010077179A2 (en) * | 2008-12-23 | 2010-07-08 | Maksimov Lev Nikolaevich | Method for plasmochemical processing of substances and device for implementing same |
| WO2010077179A3 (en) * | 2008-12-23 | 2010-10-21 | Maksimov Lev Nikolaevich | Method and device for the plasma chemical processing of substances |
| RU2476599C2 (en) * | 2011-03-16 | 2013-02-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method for electric-arc liquid-phase carbon thermal reduction of iron from oxide raw material, and device for its implementation |
| RU2486259C1 (en) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method for crucibleless electric-arc liquid-phase recovery of iron from oxide raw materials and device for its realisation |
| RU2612330C2 (en) * | 2014-12-30 | 2017-03-07 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") | Method of direct reduction of materials containing metal oxides to produce melt metal and device for carrying out method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005114283A (en) | 2006-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106609325B (en) | Oxygen-rich coal dust melting and reducing lateritic nickel ore technique and fusion reducing furnace | |
| US4519835A (en) | Transferred-arc plasma reactor for chemical and metallurgical applications | |
| US3783167A (en) | High temperature treatment of materials | |
| EA004622B1 (en) | Treatment of metal sulphide concentrates | |
| CA2745813C (en) | System and method for the thermal processing of ore bodies | |
| CA1240520A (en) | Apparatus and process for reduction of metal oxides | |
| RU2296166C2 (en) | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material method and apparatus for performing the same | |
| RU2296165C2 (en) | Metal direct reduction method from dispersed raw ore material and apparatus for performing the same | |
| SE450898B (en) | SET FOR USING A PLASM MAGAZINE FOR SUPPLY OF HEAT ENERGY, AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION OF THE SET | |
| JP3817969B2 (en) | Method for producing reduced metal | |
| RU2318876C1 (en) | Apparatus for direct reduction of metals | |
| RU2335549C2 (en) | Method of plasma arc furnace charging and device for implementation of method | |
| RU60936U1 (en) | DEVICE FOR DIRECT METAL RECOVERY | |
| RU2170278C2 (en) | Method of production of primary aluminum and device for realization of this method | |
| RU2476599C2 (en) | Method for electric-arc liquid-phase carbon thermal reduction of iron from oxide raw material, and device for its implementation | |
| US3689251A (en) | Reduction of solid iron ore to hot metallic iron in a rotary kiln-flash heater-rotary reactor complex | |
| CN103392013B (en) | Manufacture molten iron and the method and apparatus of steel | |
| RU61283U1 (en) | PLASMA ARC FURNACE | |
| RU2476601C1 (en) | Method for electric-arc carbon-thermal reduction of iron from titanomagnetite so that metal product is obtained in form of powder and granules, and device for its implementation | |
| Bhat | Potential, problems and innovations of plasma heat applications in the metallurgical industry | |
| RU2058407C1 (en) | Method for processing of secondary copper-zinc raw materials | |
| RU2196843C2 (en) | Method for furnace melting of ferrotitanium from titanium oxides | |
| RU2410446C1 (en) | Method of mineral ore processing | |
| CN115522009B (en) | Pure hydrogen plasma smelting reduction iron-making method | |
| RU2486259C1 (en) | Method for crucibleless electric-arc liquid-phase recovery of iron from oxide raw materials and device for its realisation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100514 |