СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗА ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ И (ИЛИ) ПЕРЕДЕЛЬНОГО ЧУГУНА ИЗ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ФОСФОРА

1. Способ рафинирования железа из железных руд с высоким содержанием фосфора, в котором:
смешивают руду, содержащую высокофосфористый оксид железа, и щелочной раствор со значением рН, лежащим приблизительно между 12,5 и 13,5, получая смесь из щелочного раствора с высоким содержанием фосфора и твердой фракции низкофосфористой железной руды;
сортируют смесь за счет гравитации для отделения щелочного раствора с высоким содержанием фосфора от низкофосфористой железной руды;
разбавляют щелочной раствор с высоким содержанием фосфора до значения рН, лежащего приблизительно между 11,5 и 12,5, с выпадением при этом в осадок твердой фракции с высоким содержанием фосфора из первого разбавленного щелочного раствора; и
обрабатывают низкофосфористую железную руду природным газом.
2. Способ по п.1, в котором на стадии разбавления:
добавляют воду к щелочному раствору с высоким содержанием фосфора;
фильтруют разбавленный раствор с высоким содержанием фосфора для отделения выпавшей в осадок твердой высокофосфористой фракции от первого разбавленного щелочного раствора;
выпаривают первый разбавленный щелочной раствор, повышая при этом его концентрацию;
добавляют свежую щелочь к концентрированному первому разбавленному щелочному раствору до достижения значения рН, лежащего приблизительно между 12,5 и 13,5; и
возвращают щелочной раствор со значением рН, лежащим приблизительно между 12,5 и 13,5, на стадию смешивания по п.1.
3. Способ по п.1, в котором на стадии сортировки смеси:
просеивают низкофосфористую железную руду, промывая ее водой, для получения второго разбавленного щелочного раствора, содержащего мелкие частицы низкофосфористой железной руды и твердую фракцию низкофосфористой железной руды;
фильтруют второй разбавленный раствор для отделения мелких низкофосфористых частиц от второго разбавленного щелочного раствора;
выпаривают второй разбавленный щелочной раствор, повышая при этом его концентрацию;
добавляют свежую щелочь к концентрированному второму разбавленному щелочному раствору до достижения значения рН, лежащего приблизительно между 12,5 и 13,5; и
возвращают щелочной раствор со значением рН, лежащим приблизительно между 12,5 и 13,5, на стадию смешивания по п.1.
4. Способ по п.1, в котором щелочной раствор присутствует в соотношении от одной тонны руды, содержащей высокофосфористый оксид железа, на кубический метр щелочного раствора до трех тонн руды, содержащей высокофосфористый оксид железа, на кубический метр щелочного раствора.
5. Способ по п.1, в котором щелочной раствор присутствует в соотношении две тонны руды, содержащей высокофосфористый оксид железа, на кубический метр щелочного раствора.
6. Способ по п.1, в котором содержание фосфора в руде, содержащей высокофосфористый оксид железа, больше 0,05%.
7. Способ по п.1, в котором щелочной раствор имеет значение рН, лежащее в диапазоне приблизительно между 12,5 и 13.
8. Способ по п.1, в котором щелочной раствор выбирают из группы, включающей гидрооксид натрия, гидрооксид аммония, гидрооксид калия, амин и их смеси.
2
9. Способ по п.1, в котором смешивание выполняют при скорости смешивания, обеспечивающей расход приблизительно от 0,8 до 2,0 килограмм железной руды/мс.
10. Способ по п.1, в котором смешивание выполняют в течение от 10 до 20 минут.
11. Способ по п.1, в котором смешивание выполняют в течение приблизительно от 12 до 16 минут.
12. Способ по п.1, в котором содержание фосфора в низкофосфористой железной руде составляет приблизительно от 0,03 до 0,06%.
13. Способ по п.1, в котором выполняют несколько стадий сортировки и разбавления.
14. Способ по п.1, в котором на стадии восстановления:
подают низкофосфористую железную руду в реактор предварительного восстановления, где она высушивается и предварительно нагревается;
приводят в контакт высушенную и предварительно нагретую низкофосфористую железную руду с природным газом, удаляя при этом приблизительно до 30-50% кислорода;
подают прошедшую предварительное восстановление низкофосфористую железную руду в реактор восстановления; и
приводят в контакт прошедшую предварительное восстановление низкофосфористую железную руду с природным газом для получения восстановленной железной руды, из которой удалено приблизительно до 90-97% кислорода.
15. Способ по п.14, в котором на стадии обработки дополнительно пропускают восстановленную железную руду сквозь магнитное поле.
16. Способ по п.15, в котором величина магнитного поля составляет приблизительно от 100 до 200 гаусс.
17. Способ по п.14, в котором восстановленное железо выходит из реактора при температуре приблизительно от 500 до 700°С.
18. Способ по п.1, в котором шаг восстановления выполняют при температуре приблизительно от 900 до 1150°С.
19. Способ по п.1, в котором природный газ имеет высокое содержание метана.
20. Способ по п.1, в котором восстанавливающий газ получают из преобразованного природного газа.
21. Способ рафинирования железа из железных руд с высоким содержанием фосфора, в котором:
смешивают руду, содержащую высокофосфористый оксид железа, и щелочной раствор со значением рН, лежащим приблизительно между 12,5 и 13,5, получая смесь из щелочного раствора с высоким содержанием фосфора и твердой фракции низкофосфористой железной руды;
сортируют за счет гравитации смесь для отделения щелочного раствора с высоким содержанием фосфора от низкофосфористой железной руды.
разбавляют щелочной раствор с высоким содержанием фосфора до значения рН, лежащего приблизительно между 11,5 и 12,5, с выпадением при этом в осадок твердой фракции с высоким содержанием фосфора из первого разбавленного щелочного раствора;
добавляют материал, выбираемый из группы, содержащей негашеную известь, гидратированную известь, карбонат кальция и их смеси, к низкофосфористой железной руде;
подают смешанную с известью низкофосфористую железную руду в реактор восстановления; и
приводят в контакт смешанную с известью низкофосфористую железную руду с природным газом для получения восстановленной железной руды.
22. Устройство для рафинирования железа из железных руд с высоким содержанием фосфора, содержащее:
вращающийся реактор для смешивания высокофосфористой железной руды с щелочным раствором, значение рН которого лежит приблизительно между 12,5 и 13,5.
ситовый отстойник для гравитационного разделения твердой фракции низкофосфористой железной руды и щелочного раствора с высоким содержанием фосфора;
станцию разбавления, на которой к щелочному раствору с высоким содержанием фосфора добавляется воду для выпадения в осадок твердой фракции с высоким содержанием фосфора из первого разбавленного щелочного раствора;
фильтр для отделения твердой фракции с высоким содержанием фосфора от первого разбавленного щелочного раствора;
разделительную станцию для промывки низкофосфористой железной руды водой, где твердая фракция низкофосфористой железной руды отделяется от второго разбавленного щелочного раствора, содержащего малые частицы твердой фракции низкофосфористой железной руды;
фильтр для отделения малых частичек твердой фракции низкофосфористой железной руды от второго разбавленного щелочного раствора;
испаритель для снижения содержания воды в первом и втором разбавленных щелочных растворах с образованием выпаренного щелочного раствора;
станцию смешивания для повышения концентрации выпаренного щелочного раствора до значений рН, лежащих приблизительно между 12,5 и 13;
возвратный питатель для возврата во вращающийся реактор щелочного раствора со значением рН, лежащим приблизительно между 12,5 и 13.
23. Устройство по п.22, содержащее:
ленту транспортера;
реактор предварительного восстановления, содержащий станцию высушивания;
станцию нагрева и питатель природного газа, где по конвейерной ленте низкофосфористая железная руда подается в реактор предварительного восстановления;
реактор восстановления, содержащий питатель природного газа и нагреватель;
магнитное поле, величина которого приблизительно составляет от 100 до 200 гаусс.
24. Устройство по п.23, содержащее станцию обработки известью, где к низкофосфористой железной руде добавляют негашеную известь, гидратированную известь, карбонат кальция или их смеси.