МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 105

Однако это связано • с повышением расхода газа и пони­женной степенью его использования, что является само по себе недостатком процессов кипящего слоя вследствие низ­кой температуры восстановления и невозможности организа­ции противотока. При восстановлении водородом степень использования его не превышает 5—10 % (температура вос­становления 480—540 0C), поэтому восстановление целесооб­разно проводить в двух – или трехподовых реакторах с использованием рециркуляции газа.

S15. ПОЛУЧЕНИЕ ГУБЧАТОГО ЖЕЛЕЗА ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧАХ

Вращающиеся печи получили применение в промышленном масштабе для металлизации железорудных материалов, глав­ным образом, потому, что позволяют перерабатывать различ­ные руды по химическому и фракционному составу (руды, окатыши, концентраты, пыли и шламы и др.), а в качестве топлива и восстановителя применять коксовую мелочь и уголь всех марок, вплоть до лигнита.

Вместе с железорудным сырьем в печь загружают уголь в качестве восстановителя, известняк или доломит в качестве Десульфуратора. Восстановитель загружают в печь в коли­честве, превышающем теоретически необходимое для удаления кислорода руды (часть избыточного восстановителя исполь­зуется как топливо и для защиты металлического железа от вторичного окисления).

Поскольку процесс восстановления оксидов железа твер­Дым углеродом эндотермичен, вращающиеся печи отапливаются путем сжигания над слоем шихты газообразного, жидкого или 1Bepfloro топлива в горелке, расположенной в разгрузочном ТоРЦе печи, или в горелках, расположенных на корпусе по LwnBte печи. При этом сжигание топлива в обоих случаях а 227

F

Ih Проводится с недостатком воздуха с получением мягкого длинного факела. Остальной воздух, необходимый для сгора – ния топлива и дожигания оксида углерода, выделяющегося из шихты при восстановлении, вдувается через фурмы, располо­женные на корпусе печи, что позволяет регулировать темпе­ратуру по ее длине. В зависимости от свойств железорудных материалов и золы топлива-восстановителя (опасность настылеобразования) температуры нагрева шихты составляет 1000-1100°С.

По длине вращающуюся печь можно разделить на зоны на­грева и восстановления. Степень восстановления наиболее быстро растет в середине и замедленно в конце печи. К концу процесса восстановления, когда образование оксида углерода уменьшается, создаются условия, способствующие проникновению в шихту окислительных газов. В связи с этим напыляемый на поверхность шихты в конце печи избыточный восстановитель предохраняет металлизованный продукт от окисления этими газами. Степень заполнения шихтой печи (сегмент) составляет обычно 10-20 %.

Для достижения высокой производительности вращающейся печи необходимо применять топливо, отличающееся хорошей реакционной способностью, так как реакция газификации углерода С + CO2 = 2СО является определяющей в процессе восстановления оксидов железа твердым углеродом. Расход углерода можно определить по формуле:

C2 = 0,37500р(€ + 1), (240)

Где ? — степень прямого восстановления (обычно 0,8-0,85); Op количество кислорода, отнимаемого от руды, кг/кг.

Практика показала, что потребность углерода на восста­Новление составляет ~ 40-45 % от общего расхода углерода В печи, 25-30 % углерода сгорает, а оставшийся выгру­жается из печи вместе с металлизованным продуктом, защи­Щая его от окисления. Общий расход восстановителя состав­Ляет 50—60% массы железорудного материала.

Большую роль на производительность печи оказывает теп­лопередача от газов к слою шихты. Тепло от газового пото­ка передается шихте и футеровке. Тепло, полученное фут®’ 228 Ровкой, передается шихте и теряется в окружающую среду. Количество тепла, получаемое шихтой,

Qm = Q луч + Gkohb + Qn

Где СЛуч и GKohb ~ количество тепла, передаваемого излу­чением и конвекцией на открытую поверхность шихты, Вт/м2; СЛуч ~ количество тепла, передаваемого излучением от фу­теровки на закрытую поверхность шихты, Вт/м2.

(241)

По мере повышения температуры к концу печи (зона вос­становления) решающую роль в теплообмене начинает играть излучение, с помощью которого передается максимальное ко­личество тепла (> 90 %). В интенсивно работающих печах теплоотдача в зонах с высокой температурой достигает 175-230 тыс. Вт/(м2 • К). В этом случае возрастает темпе­ратура отходящих газов (до 800-1000 0C), и для утилизации их тепла используют предварительный нагрев железорудной части сырья (обычно на конвейерных машинах, или в шахтных подогревателях). В результате этого повышается тепловой к. п.д. всей установки, значительно снижается расход топ­лива, и одновременно возрастает удельная производитель­ность печи.