3. Процесс ccf

Процесс CCF (Cyclon Converter Furnace — европейский проект при участии Голландии, Англии, Италии) был разработан в 1990-х годах.

В этом процессе предварительное восстановление руды осуществ­ляется в циклоне, который примыкает к верхней части плавильной печи-газификатора, являясь ее продолжением (рис. 6.19). Восстанови­тельные газы, образующиеся в плавильной печи-газификаторе, на вы­ходе из нее закручиваются (в циклоне) струями подаваемого тангенци­ально кислорода и одновременно дожигаются до С0₂ и Н₂0. Вдувае­мая в циклон вместе с кислородом мелкая руда благодаря высокой температуре образующихся газов и хорошему контакту с ними быстро нагревается, частично восстанавливается и расплавляется. Под дейст­вием центробежной силы частицы руды отбрасываются к стенкам ци­клона. Небольшая часть рудной мелочи выносится отходящим га­зом, улавливается в системе газоочистки и возвращается в процесс. Расплавленная руда стекает по стенкам циклона, которые являются водоохлаждаемыми, а затем свободно падает в нижнюю часть печи-га­зификатора, где происходит ее окончательное восстановление угле­родом вдуваемого сюда угля. Приход в плавильную печь-газифика­тор частично восстановленной (степень восстановления 20—25%) и расплавленной руды повышает эффективность использования энер­гии в агрегате по сравнению с другими концепциями аналогичных процессов. Мелкий уголь вдувается в плавильную печь-газификатор через вертикальную водоохлаждаемую фурму вместе с кислородом. Кусковой уголь подается в плавильную печь через ее купол. Плавиль­но-восстановительная печь-газификатор работает под давлением, от которого зависит удельная производительность печи.

Рис. 6.19. Схема процесса и агрегата CCF:

1 — шлак и чугун; 2 — кислород (95%) + воздух; 3 — кислород (95%); 4 — мелкая руда и кислород (95%); 5 — плавильно-восстановительный циклон; 6 — зона дожигания газа; 7 — восстановление железа из жидкого шлака; 8 — зона первичного сжигания топлива; 9 — шлак; 10 — ванна жидкого металла; 11 — таз СО; 12 — восстановитель (уголь) + ру­да; Л? — уголь

Процесс CCF отрабатывался фирмой «Corous» в течение несколь­ких лет на пилотных установках.

По расчетам плавильная печь-газификатор производительностью 500000 т/год будет иметь высоту 16 м и диаметр 6,5 м. При избыточном да­влении 3,0 атм удельная производительность печи составляет 2,6 т/м² ч.

Тепло отходящих газов (температура 1800 °С) агрегата CCF преду­сматривается использовать для производства энергетического пара в котле-утилизаторе и для подсушки руды. Расчетные величины расхода материалов и энергии на 1 тонну чугуна, получаемого в процессе CCF, следующие:

Уголь (20% летучих), кг 775 кг

Руда, кг 1440 кг

Мзвестняк, кг 150 кг

Выход шлака, кг 253 кг

Выход шлама, кг 2 кг

Отходящий газ, ГДж 7,2

Фирма разработала проект модуля CCF производительностью от 800000 до 1 млн т в год.

3. Процесс sr Smelter

Процесс SR Smelter (Suspension Redution Smelter) разрабо­тан и опробован в лабораторных условиях в Техническом университе­те в Ахене (Германия). Технологическая схема процесса показана на рис. 6.20.

Процесс включает три стадии. На первой стадии мелкая руда или железорудный концентрат (крупность менее 0,2 мм) подогреваются в серии циклонов до 900 °С газом, поступающим из пламенного газифи­катора, в котором кислородом окисляется полукокс, образовавшийся из угля (крупность менее 0,2 мм) при его нагреве в верхнем циклоне агрегата. В пламенной плавильной печи, расположенной под газифи­катором, плавится поступающее сюда из серии циклонов ГЖ и окис­ляется полукокс, образовавшийся из угля, проходящего через цикло­ны вместе с рудой. Отходящий из верхнего циклона газ после очистки от пыли отмывается от С0₂ и рециркулируется путем подачи его в га­зификатор. За счет рециркуляции газа расход угля (с содержанием летучих до 40%) на процесс может достигать 600 кг/т при выходе шлака 300 кг/т.

Рис. 6.20. Технологическая схема процесса SR Smelter:

1— чугун и шлак; 2—пламенная пла­вильная печь; 3 — пламенный гази­фикатор; 4 — кислород; 5 — ГЖ; 6 — частично металлизованная руда; 7 — горячий циклон; 8 — подогреватели со взвешенным слоем; 9 — мелкая ру­да; 10— мелкий уголь; 11— удаление летучих угля; 12 — уголь с частично удаленными летучими веществами

По оценке разработчика, модуль SR Smelter может иметь произво­дительность как небольшую — до 500 т/сут, так и высокую — до 5000 т/сут. Капитальные затраты на строительство модуля на 23% ниже капзатрат на строительство доменной печи соответствующей производительности, а себестоимость получаемого чугуна на 42% ниже себестоимости доменного чугуна (табл. 6.10).

В течение 90-х годов прошлого века были разработаны несколько процессов с использованием известных металлургических агрегатов, таких как печь с вращающимся подом (ПВП), рудно-термическая электропечь (РЭП), элекгрочугуноплавильная печь (ЭЧП), сочетание