Восстановление в аппаратах кипящего слоя

Восстановление происходит в реакторе, представляющем собой футерованный цилиндр, разделенный на несколько камер с помощью горизонтальных подин. Обычно верхняя камера используется для сушки и нагрева материала, а последующие камеры являются реакционными. Основной элемент реактора – газораспределительные и переточные устройства. Для равномерного распределения газа по сечению реактора применяют решетки и диафрагмы, причем решетки обеспечивают лучшее распределение и изготавливаются металлическими, керамическими и из жаростойкого бетона.

Переточное устройство обеспечивая непрерывное перемешивание материалов в многокамерных реакторах, выполняются в виде переливных труб.

В процессах кипящего слоя, исходная руда подвергается сушке, измельчению , восстановлению и горячему брикетированию восстановленного материала. Восстановление осуществляется при Т<700-760 С, так как выше этой температуры начинается слипание частиц губчатого железа. Крупность руды – в пределах 5-10 мм. Степень металлизации материала 70 – 98%. Восстановительный газ – газ, получаемый при паровой конверсии природного газа и содержащий от 74 до 98% водорода.

Преимущества метода – интенсивное перемешивание твердой фазы, выравнивание температур и концентраций в слое, высокие значения коэффициентов теплопередачи.

Недостатки – ограниченные возможности интенсификации, вследствие того, что расход газа зависит от гидродинамических характеристик слоя, и его увеличение при неизменном фрикционном составе приводит к нарушению однородности кипящего слоя и значительному пылевыносу. Слипание частиц – еще один недостаток, нарушающий стабильность кипящего слоя, с увеличением степени металлизации и температуры склонность к слипанию увеличивается. Слипание уменьшается при наличии на контактной поверхности оксидов железа, пустой породы, при использовании крупнозернистой руды или окатышей, увеличении скоростей газа, восстановлении в смеси с неспекающимися материалами, создании на поверхности частиц предохранительной пленки в виде карбидов железа или сажистого углерода.

Однако все 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 его использования не превышает 5-10 %(Т восстановления 480-540С), поэтому восстановление проводится в двух или трехподовых реакторах с использованием рециркуляции газа.