Процессы в кипящем слое получили меньшее распространение в связи с целым рядом специфических особенностей (жесткие требования к гранулометрическому составу, газодинамические ограничения существования кипящего слоя, температурные условия и др.). Преимущественное развитие в мировой практике прямого восстановления процессов Мидрекс и ХиЛ обусловлено их лучшими технико-экономическими показателями (табл. 12). Ниже будут рассмотрены основы технологии, оборудование, технологические схемы и некоторые расчеты процессов металлизации в различных агрегатах.
& 12. ПОЛУЧЕНИЕ ГУБЧАТОГО ЖЕЛЕЗА В ШАХТНЫХ ПЕЧАХ
Процессы металлизации в шахтных печах во многом похожи на процессы, протекающие в шахте доменных печей в области умеренных температур. Однако имеются и значительные отличия: в шахтной печи отсутствует кокс; важную роль в процессах восстановления оксидов железа играет водород; восстановительный газ является единственным источником тепла, обеспечивающим все тепловые потребности процесса.
Основными процессами, протекающими в шахтной печи, являются теплообмен между газом-теплоносителем и восстанавливаемым материалом, восстановление оксидов железа и динамическое взаимодействие между опускающейся шихтой и поднимающимся газом. Кроме этого, на показатели работы шахтной печи оказывают влияние разрушение железорудных материалов в процессе нагрева и восстановления, науглероживание и спекание губчатого железа.
Наиболее известными процессами металлизации в шахтных печах являются способы Мидрекс (США), Армко (США), Пурофер (ФРГ), ХиЛ-III (Мексика). В нашей стране разработаны два способа получения металлизованного сырья в шахтных печах, которые отработаны на опытно-промышленных установках Белорецкого металлургического комбината и комбинате «Запорожсталь».
Наиболее отработанным и широко распространенным процессом является процесс Мидрекс. С 1983 г. на Оскольском электрометаллургическом комбинате (ОЭМК) работают четыре модуля процесса металлизации Мидрекс общей мощностью ПООтыс. т металлизованных окатышей в год. Приводимое ниже описание процесса дается применительно к условиям ОЭМК.
В состав каждого модуля входят: шахтная печь металлизации, реформер (реактор конверсии природного газа); система производства инертного газа; система аспирации. Система водного хозяйства, свеча, помещение пульта управления и электроснабжение являются общими для каждой пары Модулей. Принципиальная схема модуля металлизации Мидрекс показана на рис. 40.
Шахтная печь для металлизации (рис. 41) состоит из загрузочного (промежуточного) бункера; верхнего динамического затвора с загрузочным распределителем и загрузочными трубами; зоны восстановления; промежуточной зоны; зоны охлаждения; огнеупорной футеровки; постоянно действующих питателей; нижнего динамического затвора и маятникового питателя (для выгрузки готового продукта).
Цилиндрический загрузочный бункер емкостью ~ 60 м3 с Конической нижней частью, к фланцам которого прикреплен ^ибер, обеспечивает прием и непрерывное течение материала
181
За; 4 — компрессор охлаждающего газа; S — охладитель конвертированного газа; 6 — скруббер колошникового газа; 7 — каплеуловитель; S — скруббер для улавливания пыли на выгрузке из шахтной печн; 9 — концевой холодильник технологического газа; 10 — реформер; 11 — вентилятор подачи вспомогательного воздуха; 12 — вспомогательные горелки реформера; 13 — главные горелки ре – формера; 14 — инертный газ на осушку; 15 — вентилятор подачи основного воздуха; 16 — рекуператор; 17 — эксгаустер; 18 — природный газ
В верхний динамический затвор. Система загрузки окисленных окатышей имеет следующие узлы: верхний плоский шибер (с гидравлическим приводом); загрузочную трубу; распределитель подвода затворного газа и загружаемого материала; труботечки. В загрузочной трубе создается динамический затвор между шибером и распределителем загружаемого материала благодаря потоку затворного газа, подаваемого в распределитель. Из распределителя материал поступает по 12 трубам через свод в печь.
Зона восстановления объемом ~ 200 м3 занимает пространство от уровня фурм, через которые вдувается восстановительный газ, до уровня засыпи под сводом печи. Восстановительный газ поступает в зону восстановления по кольцевому каналу через фурменные блоки, расположенные равномерно по всей окружности печи и направляющие восстановительный газ наклонно вниз в слой материала.