Método y aparato para producir un metal reducido.

Un método para producir hierro reducido, que comprende una etapa de alimentación de una materia prima,

para alimentar una materia prima que contiene un reductor carbonoso y un material que contiene óxido de hierro en un horno de núcleo rotatorio, una etapa de calentamiento/reducción, para calentar la materia prima para reducir el óxido de hierro contenido en la materia prima a hierro reducido, una etapa de fusión, para fundir el hierro reducido, una etapa de enfriamiento, para enfriar el hierro reducido fundido y una etapa de descarga, para descargar el hierro reducido enfriado, realizándose estas etapas en ese orden en la dirección en la que se mueve un núcleo (1), incluyendo el horno divisiones para controlar el caudal (K) dispuestas en su interior, para controlar el flujo del gas del horno y se permite que el gas del horno en la etapa de enfriamiento fluya en la dirección del movimiento del núcleo (1) usando las divisiones para controlar el caudal.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2004/003216.

Solicitante: KABUSHIKI KAISHA KOBE SEIKO SHO.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 10-26, WAKINOHAMACHO 2-CHOME, CHUO-KU KOBE-SHI, HYOGO 651-8585 JAPON.

Inventor/es: TSUGE,Osamu, TOKUDA,Koji, KIKUCHI,Shoichi.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C21B13/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C21 METALURGIA DEL HIERRO.C21B FABRICACION DEL HIERRO O DEL ACERO (tratamiento preliminar de mineral de hierro o de chatarra C22B 1/00). › Fabricación de hierro esponjoso o acero líquido, por procesos directos.
  • C21B13/10 C21B […] › C21B 13/00 Fabricación de hierro esponjoso o acero líquido, por procesos directos. › en hornos de reverbero.
  • C22B1/16 C […] › C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22B PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de polvos metálicos o sus suspensiones B22F 9/00; producción de metales por electrólisis o electroforesis  C25 ); PRETRATAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS. › C22B 1/00 Tratamiento preliminar de minerales o residuos metálicos. › Sinterización; Aglomeración.
  • C22B1/245 C22B 1/00 […] › con materia carbonosa para la producción de aglomerados coquificados.
  • C22B5/10 C22B […] › C22B 5/00 Procesos generales de reducción aplicados a los metales. › por agentes reductores carbonosos sólidos.
  • F27B9/16 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F27 ILUMINACION; CALENTAMIENTO; HORNOS; ESTUFAS.F27B HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION, EN GENERAL; APARATOS DE SINTERIZACION A CIELO ABIERTO O APARATOS SIMILARES (aparatos de combustión F23; calefacción eléctrica H05B). › F27B 9/00 Hornos en los cuales la carga se desplaza mecánicamente, p. ej. de tipo túnel (F27B 7/14 tiene prioridad ); Hornos similares en los cuales la carga se desplaza por gravedad. › desplazándose la carga según una trayectoria circular o curva.
  • F27D7/06 F27 […] › F27D PARTES CONSTITUTIVAS O ACCESORIOS DE LOS HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION, EN LA MEDIDA EN QUE SON COMUNES A MAS DE UN TIPO DE HORNO (aparatos de combustión F23; calefacción eléctrica H05B). › F27D 7/00 Producción, mantenimiento o circulación de una atmósfera en las cámaras de calentamiento. › Producción o mantenimiento de una atmósfera particular o de vacío en las cámaras de calentamiento (F27D 7/02 tiene prioridad).

PDF original: ES-2378541_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método y aparato para producir un metal reducido La presente invención se refiere a mejoras en métodos para producir hierro reducido, reduciendo directamente fuentes de óxido de hierro, tales como mena de hierro y óxido de hierro, usando reductores carbonosos y/o un gas reductor. La presente invención particularmente se refiere a una técnica para controlar apropiadamente el flujo de gas en un horno de núcleo rotatorio.

En los procesos directos de fabricación de hierro, las fuentes de óxido de hierro, tales como mena de hierro y óxido de hierro, se reducen directamente a hierro reducido con reductores carbonosos (en lo sucesivo en este documento denominados materiales carbonosos en algunos casos) o gas reductor. En los procesos directos de fabricación de hierro conocidos, una materia prima que contiene óxido de hierro, tal como mena de hierro y material carbonoso, tal como carbón vegetal, se alimenta sobre un lecho móvil incluido en un horno de núcleo rotatorio; el óxido de hierro se reduce a hierro, calentando el material carbonoso la materia prima con quemadores y calor radiante; el hierro reducido se carburiza, funde y después se deja que alcance la coalescencia; el hierro reducido resultante se separa de la escoria fundida; y el hierro reducido resultante se solidifica en gránulos por enfriamiento.

Para producir eficazmente hierro reducido con un alto grado de reducción, los inventores han propuesto una técnica para controlar por separado el flujo de gas atmosférico y la temperatura en dicho horno de núcleo rotatorio, incluyendo una zona de calentamiento/reducción previa y una zona de carburización/fusión/coalescencia posterior, proporcionando al menos una división entre estas zonas.

Para conseguir mejoras adicionales, los inventores han continuado realizando investigaciones. En particular, los inventores han estudiado resolver el problema de que el grado de reducción no puede aumentarse suficientemente debido al gas oxidante. El documento US 6.413.471 describe un aparato y un proceso en el que el la mena de hierro se carga en un horno, se reduce y descarga, estando controlado el flujo en el horno por un número de divisiones móviles, con el objetivo de aislar el horno del exterior, para evitar la reoxidación y reducción directa.

En los procesos conocidos, los hornos tienen salidas de gas del horno, situadas en secciones apropiadas de los hornos, para descargar el gas de combustión, porque un aumento en el contenido de gases oxidantes, tales como dióxido de carbono y agua, evita un aumento del grado de reducción, generándose los gases oxidantes a partir de los quemadores durante la combustión para el calentamiento. Puesto que el gas de combustión se descarga, el aire se introduce en los hornos a través de espacios alrededor de las unidades de alimentación de materia prima y/o unidades de descarga de hierro reducido en algunos casos. Los inventores han descubierto que el aire inhibe la reducción del óxido de hierro.

La presente invención se ha realizado para resolver el problema. Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para controlar apropiadamente el flujo de gas en un horno y también proporcionar un aparato para controlar apropiadamente el flujo de gas. El método y el aparato son útiles para evitar que la reducción sea inhibida por el gas oxidante.

La presente invención proporciona un método, capaz de resolver el problema anterior, para controlar el flujo de gas, es decir, un método para producir hierro reducido. El método incluye una etapa de alimentación de una materia 45 prima, que contiene un reductor carbonoso, y un material, que contiene óxido de hierro, en un horno de núcleo rotatorio, una etapa de calentamiento para reducir el calentamiento de la materia prima, para reducir el óxido de hierro contenido en la materia prima a hierro reducido, una etapa de fusión para fundir el hierro reducido, una etapa de enfriamiento para enfriar el hierro reducido fundido y una etapa de descarga para descargar el hierro reducido enfriado, realizándose estas etapas en ese orden en la dirección en la que se mueve el núcleo. El horno incluye divisiones para controlar el caudal, dispuestas en su interior, para controlar el flujo del gas del horno, y se permite que el gas del horno en la etapa de enfriamiento fluya en la dirección del movimiento del núcleo, usando las divisiones para controlar el caudal.

La presente invención proporciona un método adicional para producir hierro reducido. Este método incluye una 55 etapa de alimentación de una materia prima, para alimentar una materia prima que contiene un reductor carbonoso, y un material que contiene óxido de hierro en un horno de núcleo rotatorio, una etapa de calentamiento/reducción para calentar la materia prima, para reducir el óxido de hierro contenido en la materia prima a hierro reducido, una etapa de fusión, para fundir el hierro reducido, una etapa de enfriamiento para enfriar el hierro reducido fundido, y una etapa de descarga, para descargar el hierro reducido enfriado, realizándose estas etapas en ese orden en la dirección en la que se mueve el núcleo. El horno incluye divisiones para controlar el caudal, dispuestas en su interior, para controlar el flujo del gas del horno y la presión del gas del horno en la etapa de fusión se mantiene mayor que la del gas del horno en otras etapas, usando las divisiones para controlar el caudal.

En la presente invención, es preferible que la etapa de calentamiento/reducción se divida en al menos dos zonas 65 con una de las divisiones de control de caudal, una de las zonas que está localizada aguas arriba de la otra en la dirección del movimiento del núcleo tiene una salida para el gas del horno, y el flujo del gas del horno se controla descargando el gas del horno desde la salida de gas del horno.

Adicionalmente, el flujo del gas del horno preferentemente está controlado de tal manera que la etapa de calentamiento/reducción está dividida en al menos tres zonas, proporcionando una de las divisiones de control de 5 caudal en una posición que está localizada aguas arriba de la salida del gas del horno en la dirección del movimiento del núcleo.

Al menos una de las divisiones, preferentemente, tiene una o más perforaciones y/o puede moverse verticalmente.

En la presente invención, el flujo del gas del horno preferentemente se controla variando la abertura de la una o más perforaciones.

La presente invención proporciona un aparato para producir hierro reducido como se define en la reivindicación 11. El aparato incluye un horno de núcleo rotatorio, en el que se alimenta una materia prima que contiene un reductor carbonoso y un material que contiene óxido de hierro, una zona de calentamiento/reducción para calentar la materia prima para reducir el óxido de hierro contenido en la materia prima a hierro reducido, una zona de fusión para fundir el hierro reducido, una zona de enfriamiento para enfriar el hierro reducido fundido, y una zona de descarga para descargar el hierro reducido enfriado, estando dispuestas estas zonas en ese orden en la dirección en la que se mueve el núcleo. El horno de núcleo rotatorio incluye una división para controlar el caudal, que puede moverse verticalmente, para controlar el flujo del gas del horno, y/o una división para controlar el caudal, que tiene una o más perforaciones para controlar el caudal del gas del horno, estando dispuestas estas divisiones en el horno de núcleo rotatorio para dirigir dicho flujo del gas del horno a dicha zona de enfriamiento en la dirección de movimiento del núcleo, en el que la división para controlar el caudal que tiene la una o más perforaciones tiene un ajustador, ajustando dicho ajustador la abertura de la una o más perforaciones.

En la presente invención, es preferible que la etapa de calentamiento/reducción esté dividida en al menos dos zonas con una de las divisiones para controlar el caudal, y una de las zonas, que está localizada aguas arriba de la otra en la dirección del movimiento del núcleo, tiene una salida para el gas del horno.

Adicionalmente, la etapa de calentamiento/reducción, preferentemente, está dividida en al menos tres zonas, proporcionando una de las divisiones un control del caudal en una posición que está localizada aguas arriba de la salida del gas del horno en la dirección del movimiento del núcleo.

La Figura 1 es una vista en planta esquemática que muestra una configuración de un horno de núcleo rotatorio.

La Figura 2 es una vista en planta esquemática que muestra una configuración... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para producir hierro reducido, que comprende una etapa de alimentación de una materia prima, para alimentar una materia prima que contiene un reductor carbonoso y un material que contiene óxido de hierro en un horno de núcleo rotatorio, una etapa de calentamiento/reducción, para calentar la materia prima para reducir el óxido de hierro contenido en la materia prima a hierro reducido, una etapa de fusión, para fundir el hierro reducido, una etapa de enfriamiento, para enfriar el hierro reducido fundido y una etapa de descarga, para descargar el hierro reducido enfriado, realizándose estas etapas en ese orden en la dirección en la que se mueve un núcleo (1) , incluyendo el horno divisiones para controlar el caudal (K) dispuestas en su interior, para controlar el flujo del gas del horno y se permite que el gas del horno en la etapa de enfriamiento fluya en la dirección del movimiento del núcleo (1) usando las divisiones para controlar el caudal.

2. Un método para producir hierro reducido como se ha definido en la reivindicación 1, que comprende una etapa de alimentación de materia prima, para alimentar una materia prima que contiene un reductor carbonoso y un material que contiene óxido de hierro en un horno de núcleo rotatorio, una etapa de calentamiento/reducción para calentar la materia prima, para reducir el óxido de hierro contenido en la materia prima a hierro reducido, una etapa de fusión para fundir el hierro reducido, una etapa de enfriamiento para enfriar el hierro reducido fundido enfriado, y una etapa de descarga, para descargar el hierro reducido enfriado, realizándose estas etapas en ese orden en la dirección en la que se mueve el núcleo, incluyendo el horno divisiones para controlar el caudal (K) dispuestas en su interior, para controlar el flujo de gas del horno, y la presión de gas del horno en la etapa de fusión se mantiene mayor que la del gas del horno en otras etapas usando las divisiones para controlar el flujo.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la etapa de calentamiento/reducción está dividida en al menos dos zonas con una de las divisiones para controlar el flujo (K) ; una de las zonas, que está aguas arriba de la otra en la dirección de movimiento del núcleo (1) , tiene una salida para el gas del horno, y el flujo del gas del horno se controla descargando el gas del horno desde la salida del gas del horno (9) .

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el flujo del gas del horno está controlado de tal manera que la etapa de calentamiento/reducción está dividida en al menos tres zonas, proporcionando una de las divisiones para controlar el caudal (K) en una posición que está localizada aguas arriba de la salida del gas del horno (9) en la dirección del movimiento del núcleo (1) .

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que al menos una de las divisiones (K) tiene una o más

perforaciones (8) y/o puede moverse verticalmente. 35

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el flujo del gas del horno se controla variando la abertura de la una o más perforaciones (8) .

7. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que al menos una de las divisiones (K) tiene una o más perforaciones (8) y/o puede moverse verticalmente.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el flujo del gas del horno se controla variando la abertura de la una o más perforaciones (8) .

45 9. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que al menos una de las divisiones (K) es una o más perforaciones (8) y/o puede moverse verticalmente.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el flujo del gas del horno se controla variando la abertura de la una o más perforaciones (8) .

11. Un aparato para producir hierro reducido, que comprende un horno de núcleo rotatorio en el que se alimenta una materia prima que contiene un reductor carbonoso y un material que contiene óxido de hierro, una zona de calentamiento/reducción (Z2) para calentar la materia prima para reducir el óxido de hierro contenido en la materia prima a hierro reducido, una zona de fusión (Z3) para fundir el hierro reducido, una zona de enfriamiento (Z4) para

55 enfriar el hierro reducido fundido, y una zona de descarga para descargar el hierro reducido enfriado, estando dispuestas estas zonas en ese orden en la dirección en la que se mueve un núcleo (1) , incluyendo el horno de núcleo rotatorio una división para controlar el caudal que se mueve verticalmente (K) , para controlar el flujo del gas del horno y/o una división para controlar el caudal (K) que tiene una o más perforaciones (8) , para controlar el caudal del gas del horno, estando dispuestas estas divisiones en el horno de núcleo rotatorio para dirigir dicho flujo de gas del horno hacia dicha zona de enfriamiento en la dirección del movimiento del núcleo, en la que la división para controlar el caudal (K) que tiene la una o más perforaciones (8) tiene un ajustador, ajustando dicho ajustador la abertura de la una o más perforaciones (8) .

12. El aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la etapa de calentamiento/reducción está dividida en al 65 menos dos zonas (Z2A, Z2B) con una de las divisiones para controlar el caudal (K) y una de las zonas, que está localizada aguas arriba de la otra en una dirección del movimiento del núcleo (1) , tiene una salida del gas del horno.

13. El aparato de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la etapa de calentamiento/reducción está dividida en al menos tres zonas, proporcionando una de las divisiones para controlar el caudal (K) en una posición que está localizada aguas arriba de la salida del gas del horno, en la dirección del movimiento del núcleo (1) .


 

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