Исследование и разработка технологии прямого получения железа в шахтных печах при повышенном содержании серы в шихте

• Автор: Сушков, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СЕРА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ КАК НЕБЛАГОПРИЯТНЫЙ ФАКТОР ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МЕТАЛЛИЗОВАННОГО ПРОДУКТА

1.1 Анализ предшествующих работ.

1.1.1 Условия, механизм и кинетика удаления серы при производстве окисленных окатышей.

1.1.1.1 Диссоциация и окисление сульфидов железа

1.1.1.2 Кинетика и механизм окисления сульфидов железа

1.1.1.3 Поведение пирита при обжиге железорудного концентрата

1.1.1.4 Реакционная диффузия серы, железа, и кислорода при обжиге.

1.1.1.5 Процессы сульфатизации и разложения сульфатов кальция и магния при обжиге железных руд и офлюсованных шихт

1.1.2 Поведение серы при производстве металлизованного продукта.

1.1.3 Способы очистки газов от сероводорода.
1.1.3.1 Жидкофазные методы очистки
1.1.1.4 Физическая адсорбция сероводорода.
1.1.1.5 Химическое взаимодействие сероводорода с
твердыми поглотителями
1.2 Обоснование программы исследований
2 ШАХТНАЯ ПЕЧЬ МЕТАЛЛИЗАЦИИ КАК ОБЪЕКТ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1 Схема процесса металлизации.
2.1.1 Краткое описание технологии Мидрекс
2.1.2 Цикл восстановительного газа.
2.2 Исследование газораспределения и температурного
поля в слое окатышей в шахтной печи.
2.2.1 Горизонтальное зондирование.
2.2.1.1 Методы
2.2.1.2 Результаты
2.2.2 Распределение температур по высоте печи
2.3 Влияние серы смешенного газа на работу реформера
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ СЕРЫ ПРИ ОБЖИГЕ И МЕТАЛЛИЗАЦИИ ОКАТЫШЕЙ.
3.1 Термодинамические расчеты процессов образования
0 сероводорода в шахтной печи и взаимодействия его с шихтовыми
материалами.
3.2 Изучение влияния связующих и флюсующих добавок
3.2.1 Методы
3.2.2 Результаты
3.3 Влияние температуры окислительного обжига на степень удаления серы в шахтной печи.
3.4 Влияние температуры восстановительного газа на степень удаления серы в шахтной печи.
3.5 Количественная оценка поглощения серы металлизованными окатышами из газа в равновесных условиях.
3.6 Выбор материала и способа нанесения защитного покрытия
3.6.1 Выбор способа нанесения защитного покрытия
3.6.2 Выбор материала защитного покрытия.
3.5.3 Требования к воде защитного покрытия.
3.7 Описание поведения серы в печи металлизации
4 РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ УДАЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА ИЗ ГАЗОВ УСТАНОВКИ ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ.
4.1 Исследование поглощения сероводорода водным раствором иона трехвалентного железа
4.1.1 Методы.
4.1.2 Результаты.
4.1.3 Конструктивные особенности способа отмывки газа от сероводорода раствором иона трехвалентного железа.
4.2 Изучение поглощения сероводорода металлизованными окатышами.
4.2.1 Корзиночные испытания.
4.2.1.1 Методы
4.2.1.2 Результаты
4.2.2 Лабораторные исследования.
4.2.2.1 МетодыИЗ
4.2.2.2 Результаты
4.2.3 Химические реакции в адсорбере
4.2.4 Расчет адсорбера
4.3 Анализ капитальных и эксплуатационных затрат изученных способов очистки газа от сероводорода.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Анализ капитальных и эксплуатационных затрат изученных способов очистки газа от сероводорода. Приложение Б Изменение к технологической инструкции. Приложение В Результаты химического анализа мелкой фракции катализатора ей)гтех через лет работы. Повышение стоимости кокса, его перевозок, затрат в защиту окружающей среды, загрязнение скрапа примесями при повышении требований к качеству стали с одной стороны и появление • более доступных, дешевых и транспортабельных видов энергии - с другой, вызвали появление бескоксовых способов производства стали на базе процессов прямого получения железа «Армко», «ХиЛ-1», «ХиЛ-3», «ИСК» («Нихон стил корп. Япония), «Пурофер», «Мидрекс» и др [1-6]. Природный газ для конверсии перед подачей в реформер очищают от сернистых соединений (H2S, COS, меркаптанов, тиофенов и др. Такое содержание серы, по мнению фирм «Хальдор Топсе», «Лурги» и др. Сера является наиболее серьезным каталитическим ядом из тех, которые обычно присутствуют в углеводородном сырье. Сильная дезактивация катализатора служит причиной повышения температуры стенок труб реформера, из-за чего продолжительность их работы резко сокращается []. Кроме того, дезактивация может вызвать закоксовывание катализатора. Закоксовывание служит причиной серьезных осложнений технологического процесса, поскольку приводит к закупориванию и разрушению катализатора. При критическом насыщении катализатора серой происходит его «отравление» и полная потеря каталитических свойств. В этом случае требуется длительная остановка ( - суток) для замены катализатора, а потери исчисляются несколькими миллионами долларов. Газ, использованный в восстановительной печи в процессах «Армко», «ХиЛ-1» и «ХиЛ-3» не возвращается в оборотный цикл (по способу «ХиЛ-3» в оборотный цикл вводится лишь небольшая его часть), но используется для обогрева реформера. При этом сера, сгорая, поступает в виде 2 в воздушный бассейн, что неблагоприятно сказывается на экологии. Ю.С. Юсфин, В. В. Даньшин, Н. Ф. Пашков и В. А. Питателев еще в году отмечали отсутствие в литературе экспериментального материала, конкретизирующего теоретические положения для процессов, протекающих при получении металлизованного сырья [9]. Настоящая работа посвящена рассмотрению этих вопросов, а также анализу поведения серы при производстве частично офлюсованных окатышей (СаО/вЮг“ 0,5. Целью настоящей работы является разработка технологии прямого получения железа в шахтных печах при повышенном содержании серы в шихте. В данной работе рассмотрена металлургическая цепочка производства окисленных и металлизованных окатышей, в состав которой входят фабрика окомкования и установка металлизации. В работе исследовано поведение серы при производстве окисленных окатышей в обжиговой машине OK - 0 и металлизации окатышей в установке «Мидрекс» на Оскольском электрометаллургическом комбинате. К. Вагнера и Г. Г.Таммана, В. Яндера, А. М. Гинстлинга, Б. И. Бронштейна, Р. Я.И. Френкеля и Б. A.A. Ю.С. Юсфина, В. В. Даныыина, Н. Ф. Пашкова, B. C. Кудрявцева, Г. А. Зинягина, К. К. Шкодина, С. Т. Растовцева, Ш. Маерчака, Ю. М. Борца и др. В работе использовались методы системного анализа, математические, статистические методы, метод сравнений и аналогий, метод обобщений, метод натурного моделирования и другие методы исследования. Исследование проведено под руководством проф. В.С. Кудрявцева. Зинягин Г. А., Сушков П. Н. Разработка технологии прямого получения железа в шахтных печах при повышенном содержании серы в шихте // Черные металлы. С.-. Зинягин Г. А., Сушков П. Н. Разработка способа очистки технологических газов от сероводорода металлизованными окатышами -Экология и развитие общества: VIII Международная конференция, тезисы научных докладов. Санкт-Петербург. С. -. Зинягин Г. А., Сушков П. Н. Исследование возможности отмывки технологического газа установки металлизации "Мидрекс" от сероводорода раствором, содержащим ионы трехвалентного железа -Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах:1У Международная научно-практическая конференция. Пенза. С. 3-5. Сушков П. Н., Шевченко A.