CZ130497A3 - ) Název přihlášky vynálezu: Způsob redukčního tavení a termického rozkladu látek a šachtová pec k provádění tohoto způsobu - Google Patents
) Název přihlášky vynálezu: Způsob redukčního tavení a termického rozkladu látek a šachtová pec k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ130497A3 CZ130497A3 CZ971304A CZ130497A CZ130497A3 CZ 130497 A3 CZ130497 A3 CZ 130497A3 CZ 971304 A CZ971304 A CZ 971304A CZ 130497 A CZ130497 A CZ 130497A CZ 130497 A3 CZ130497 A3 CZ 130497A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- furnace
- substances
- shaft
- gas
- thermal decomposition
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 title 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 54
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 claims description 14
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 8
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 steam Chemical compound 0.000 claims description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 239000010849 combustible waste Substances 0.000 abstract 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 18
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 9
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N lead zinc Chemical compound [Zn].[Pb] JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Způsob redukčního tavení a termického rozkladu
látek se provádí vnášením látek, určených
k termickému rozkladu, a nezkusovělých
látek, určených k redukci, do horní části
šachtové pece při současném vnášení kusového
paliva, spalitelných odpadů, kovonosných
odpadů, struskotvorných přísad a ostatních
zkusovělých látek, určených k redukci, přes
plynotěsnou sazebmu /1/ šachtové pece a
vnášením kyslíku, obsaženého v plynném
médiu jak do horní části šachty /6/, tak do
nístěje /8/ šachtové pece.
Description
Způsob redukčního tavení a termického rozkladu látek a šachtová pec k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu redukčního tavení a termického rozkladu plynných, kapalných a pevných látek, který je využitelný v oblasti energetiky, chemie, černé a barevné metalurgie a v odpadovém hospodářství, jakož i při termické likvidaci nebezpečných a zvlášť nebezpečných odpadů, a šachtové pece k provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
V energetice je spalování fosilních paliv rutinní záležitostí. Méně často je využíváno technologie zplynění uhlíku a uhlovodíků, obsažených v různých palivech, přičemž obecně platí, že čím je vyšší obsah oxidu uhelnatého a vodíku v produktu zplynění, tím vyššího tlaku a vyššího obsahu kyslíku je nutno při zplyňování použít. V současných zařízeních lze vyrobit plyn s celkovým obsahem oxidu uhelnatého a vodíku vyšším než 96 %. Takovýto plyn je použitelný při výrobě elektrické energie, pro redukci kovů v černé a barevné metalurgii a i v chemii, například pro výrobu amoniaku, metanolu a podobně.
V černé a barevné metalurgii jsou pro redukci a tavení kovů běžně používány šachtové pece různých velikostí, tvarů a typů, jejichž základními částmi je šachta s nístějí v její spodní části a sazebna v její horní části. Všechny tyto agregáty přitom pracují na principu protiproudého pohybu vsázky a procesních plynů, kdy vsázka klesá dolů a procesní plyny stoupají z reakčního prostoru v oblasti nístěje směrem vzhůru. Kovonosná vsázka, která je tvořena převážně oxidy kovů ve formě aglomerátu, briket, pelet nebo kusů rudy, a palivo ve formě koksu jsou sázeny shora. Plynné médium, obsahující kyslík nutný pro hoření koksu, je části pece resp. nístěje. odpad vhodného chemického případech nahrazována méně který je ve a převeden do foukáno přes výfučny do spodní Součástí vsázky bývá i kovový složení. Část koksu je v mnoha ušlechtilými palivy, jako je uhlí, těžký olej a granulované vyřazené plasty. Tyto jsou injektovány přes výfučny šachtových pecí a jsou spolu s koksem zdrojem uhlíku a uhlovodíků, které jsou termicky rozloženy a spáleny při teplotě spalovacího pásma kolem 2 000 °C na CO? a H^O. Vzniklé plyny jsou po opuštění oxidačního pásma bezprostředně redukovány uhlíkem koksu na CO a H2, které se dále podílejí na pochodech přímé a nepřímé redukce oxidů kovů. V černé metalurgii je možno injektovat 200 až 250 kg mletého uhlí na tunu surového železa při jeho výrobě v moderních vysokých pecích. Při této technologii se ale také vyskytuje nežádoucí usazování zinku, což je dáno nízkým bodem varu kovového zinku (906 °C), spodní části pece prakticky úplně redukován par. Část zinku opustí pecní prostor s kychtovým plynem, struskou a surovým železem a část zinku se usadí na vsázce a stěnách ve středních a horních partiích pece. Při překročení kritického obsahu zinku ve vsázce pak dochází k uvolňování těchto usazenin s následným nepravidelným a studeným Chodem vysoké pece. Toto je důvod, proč i přes vysoký obsah železa v odprašcích a kalech z plynočistíren vysokých pecí a konvertorů není beze zbytku vyřešeno zpracování těchto druhotných surovin, obsahujících železo, zinek, olovo a jiné těžké kovy. Kromě omezené recyklace přes vysoké pece je znám způsob recyklace briketovaných kalů a odprašků přes konvertory. Tato technologie je velmi jednoduchá, je ale provázena vysokou spotřebou energie. Je to dáno přímou redukcí oxidu železa uhlíkem obsaženým v tekutém surovém železe, zkujňovaném v konvertoru. Případné použití odkuřování v rotačních pecích je vzhledem k obsahu zinku podkračujícím 20 % hmotnostních neekonomické.
V odpadovém hospodářství je pro spalování a likvidaci hořlavých a případně i nebezpečných odpadů používáno spalovacích pecí různých konstrukcí. Vzniklé spaliny jsou čištěny v několika stupních jdoucích za sebou. Nejčastěji jako první stupeň je používán tkaninový filtr, kde se zachycuje prach. Pak následuje praní v jedné anebo ve dvou pračkách. Chemické složení a kyselost pracího roztoku se volí podle obsahu kyselých látek ve spalinách. Přípustné obsahy škodlivin ve vyčištěných spalinách stanovuje příslušná norma pro dané zařízení a druh spalované látky. Nevýhodami současných spaloven je však nízký výkon, nízké využití energie a vysoké investiční náklady.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody dosavadního stavu techniky jsou do značné míry odstraněny způsobem redukčního tavení a termického rozkladu látek v šachtové peci současným vnášením jednak látek určených k termickému rozkladu a nezkusovělých látek určených k redukci do horní části šachty šachtové pece, jednak kusového paliva, kovových a nekovových odpadů, struskotvorných přísad a zkusovělých látek určených k redukci přes sazebnu šachtové pece a jednak plynného média obsahujícího kyslík do spodní části šachtové pece s průběžným spalováním paliva, termickým rozkladem, zplyňováním a tavením vsázky působením teploty až 2 000 °C a s plynulým odváděním vznikajících procesních plynů a kontinuálním nebo diskontinuálním odváděním vzniklé taveniny kovu a tekuté strusky, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že současně s vnášením plynného média do spodní části pece se plynné médium obsahující kyslík potřebný pro termický rozklad a hoření látek přivádí i do horní části pece, načež plynné produkty termického rozkladu z horní části pece postupují souproudně s klesající kusovou vsázkou do spodní poloviny pece, odkud se po vykonání redukční práce a předehřátí vsázky odvádějí společně s plynnými produkty spalování a přímé a nepřímé redukce, probíhající ve spodní části pece odvádějí z reakčního prostoru.
Oproti stávajícím způsobům redukčního tavení a termického rozkladu látek se při způsobu podle vynálezu reakční prostor s teplotami až 2 000 °C vytváří ve dvou rovinách, a to nejen v oblasti spodního dmýchání kyslíku, ale i v oblasti horního dmýchání kyslíku. V důsledku toho je odlišný i průběh a rozdělení teplot ve vsázce, přičemž izotermy jsou na rozdíl od stávajícího způsobu orientovány při provádění způsobu podle vynálezu v podstatě svisle. Přímo do reakčního prostoru v horní části pece jsou přitom vnášeny látky, které jsou vlivem lidské činnosti kontaminovány různými škodlivinami, jako například chlórem a jeho sloučeninami, těžkými kovy a ropnými deriváty, a dále látky které slouží jako palivo a zdroj reakčních reagentů, jako například koks, kusové a prachové uhlí, vyřazené pneumatiky a plasty, topný olej a zemní plyn, kde v prostředí rozžhaveného uhlíku pevného paliva se spálí a termicky rozloží při teplotě vyšší než 1 500 °C. Vzniklý plyn je okamžitě redukován uhlíkem za vzniku CO, H2, H2S a HCl a při souproudém průchodu vsázkou směrem dolů se podílí na redukci oxidů kovů, předehřevu kusové vsázky a pyrolýze uhlovodíků a po ochlazení je společně s plynem vznikajícím ve spodní části pece odváděn. Klesající vsázka je dále redukována, ohřívána a postupně tavena žhyvým redukčním plynem, stoupajícím z koksového lože vytvořeného v nístěji šachtové pece. Koks je zde postupně zplyňován kyslíkem přivedeným plynným médiem výfučnami, umístěnými po obvodu nístěji. Kovy s nízkým bodem varu, jako například zinek, olovo a kadmium jsou vyredukovány, odpařeny a případně následně okysličeny a z pecního prostoru odváděny společně s procesním plynem. Vyredukované kovy jsou společně se vzniklou více otvory kontinuálně anebo z pecního prostoru k dalšímu neodpařené a roztavené struskou jedním anebo diskontinuálně odváděny zpracování známými hutními pochody. Procesní plyn je pak dále využíván v navazujících agregátech pro metalurgické anebo energetické účely, kde je s výhodou vyčištěn některým ze známých způsobů čištění a odpařené kovy jsou získány ve formě oxidů.
Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že teplota odcházejícího procesního plynu se řídí změnou vzájemného poměru množství kyslíku, který se přivádí do horní a spodní části pece a/nebo změnou výšky jeho odtahu. Podíl kyslíku přiváděného shora k celkovému množství plynného kyslíku, vnášeného do pecního prostoru se přitom pohybuje v rozmezí 5 až 95 %, přičemž platí, že čím méně kyslíku je přiváděno shora a čím je odvod procesních plynů níže, tím je dosahována vyšší teplota procesního plynu, respektive že s vyšší výškou odvodu procesních plynů je pro dosažení jejich stejné teploty nutno zvýšit množství shora přiváděného kyslíku. Přitom při teplotě odcházejících plynů vyšší než 906 °C je zinek odváděn z pecního prostoru, aniž by se na stěnách pecního prostoru vytvářely jeho usazeniny, při teplotě odcházejících procesních plynů vyšší než 1 100 °C jsou rozloženy uhlovodíky obsahující halogenové prvky a opouštějí pecní prostor ve formě CO, C02, H , H20, chlorovodíku a fluorovodíku.
Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že plynný kyslík se vnáší do pecního prostoru ve směsi s dusíkem, vodní párou, oxidem uhličitým, argonem a héliem a je obsažen v této směsi nejméně v 10 % a nejvíce 99,999 % objemových. Zároveň s výhodou se zkusovělé látky do horního prostoru pece vnášejí do obráceného násypného kužele, orientovaného svým vrcholem k dolní části pece s rostoucím podílem kusové vsázky s větším rozměrem zrna směrem k ose pece, přičemž do osy pece se vnášejí nezkusovělé oxidy kovů a nekovů, jakož i látky určené k termickému rozkladu. Obráceného násypného kužele je docíleno volbou vhodného granulometrického složení vsázky a úhlu, pod kterým je vsázka do pece vnášena. Soustředěním většího podílu kusové vsázky s větším rozměrem zrna v ose pece než u stěny pece se zlepšuje proudění plynu v osové části pece, kam jsou kontaminované ropné deriváty, vyčištěný procesní plyn a kyslík přiváděny.
Podstata šachtové pece k provádění způsobu redukčního tavení a termického rozkladu látek podle vynálezu spočívá v tom, že sestává ze šachty s nístějí ve spodní části pece, opatřenou alespoň jedním odpichovým otvorem a nejméně jednou dmyšnou pro spodní vhánění kyslíku, a s plynotěsnou sazebnou v horní části pece, v níž je uspořádán nejméně jeden horní přívodní otvor pro horní vhánění kyslíku, přičemž mezi dmyšnou a horním přívodním otvorem pro vhánění kyslíku je v šachtě umístěn nejméně jeden výstupní otvor pro odvod procesních plynů.
Podstata vynálezu spočívá dále v tom, že v plynotěsné sazebně je umístěn nejméně jeden vstupní přívod pro vnášení kontaminovaných ropných derivátů a nejméně jeden vstupní otvor pro zpětný přívod vyčištěného a předehřátého procesního plynu do horní části šachty.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn pomocí výkresů, kde na obr. 1 je v nárysu a osovém řezu schematicky zobrazena šachtová pec podle vynálezu v prvním příkladném provedení a na obr. 2 je v nárysu a osovém řezu rovněž schematicky zobrazena šachtová pec podle vynálezu v druhém příkladném provedení.
Příklady provedeni vynálezu
Příklad 1
Tímto konkrétním příkladem provedení způsobu redukčního tavení a termického rozkladu látek podle vynálezu je způsob termického rozkladu kontaminovaných ropných derivátů a redukční tavení zkusověných hutních
Vlivem gravitace se podíl kusové vsázky odpraěků a kalů, obsahujících kromě železa také zinek, olovo a jiné těžké kovy. Při tomto konkrétním provedení je kusová vsázka, tvořená peletami a briketami, vyrobenými z vysokopecních a konvertorových kalů a odprašků, koksem, železným šrotem a struskotvornými přísadami, vnášena do šachtové pece přes plynotěsnou sazebnu tak, aby v ose pece byl vytvořen obrácený násypný kužel.
v osové části pece soustředí větší s větším rozměrem zrna než u stěny pece. Tento jev zlepšuje proudění plynu v osové části pece, do které jsou tryskami, umístěnými v horní části sazebny, přiváděny kontaminované ropné deriváty, vyčištěný procesní plyn a technicky čistý kyslík o tlaku 25 000 Pa. Vzniklý plyn je při teplotách kolem 2 000 °C okamžitě redukován přítomným uhlíkem za vzniku CO, H , H^S a HC1. Prostupuje vsázkou směrem dolů, zúčastňuje se redukce oxidů kovů a předehřívá klesající vsázku. Pecní prostor opouští ve spodní části pece otvory pro odvod procesního plynu společně s plynem, vzniklým v koksovém loži zplyňováním uhlíku koksu vzdušným kyslíkem, dmýchaným dmyšnami umístěnými v horní části nístěje pod tlakem 20 000 Pa. Vyredukovaný a odpařený zinek je z pecního prostoru unášen procesním plynem aniž by vytvářel usazeniny na stěnách pece. Toto je docíleno teplotou odcházejícícho procesního plynu 950 °C, t.j. vyšší než 906 °C, což je teplota varu zinku. Klesající vsázka je dále redukována, ohřívána a postupně tavena žhavým redukčním plynem vystupujícím z nástěje pece za vzniku strusky a surového železa. Roztavené kapky kovu a strusky stékají koksovým ložem, kde dochází k nauhličení železa uhlíkem koksu. Odpichovým otvorem je surové železo společně se struskou plynule odváděno do tlakového sifonu, kde v důsledku rozdílných měrných hmotností dojde k oddělení kovu a strusky. Struska je pak plynule granulována a surové železo je dál zpracováno v ocelárně anebo odlito na licím stroji. Procesní plyn je dál využit pro energetické účely. Zinek je zde převeden na ZnO a společně s jinými oxidy kovů zachycen v plynočistírně. Získaný koncentrát zinku a olova slouží jako suroviny při pyrometalurgické anebo hydrometalurgické výrobě kovového zinku.
Zařízení k provádění způsobu termického rozkladu kontaminovaných ropných derivátů a redukčního tavení železa obsažených ve vysokopecních a konvertorových kalech a konvertorových odprašcích podle příkladného provedení vynálezu zobrazeného na obr. 1 je šachtová pec, která sestává z plynotěsné sazebny X, šachty & a nístěje £ a je opatřena sázecím přívodem 2 kusové vsázky 12., plynotěsným uzávěrem 13., vstupním otvorem 1 pro přívod vyčištěného a předehřátého procesního plynu, vstupním přívodem 2 kontaminovaných ropných derivátů, dvěma horními přívodními otvory 5 plynného kyslíku. Dále je opatřena šesti výstupními otvory 2 pro odvod procesního plynu, napojenými na okružní plynovod 14 a spojovací potrubí 15. šesti spodními dmyšnami 2 pro vhánění kyslíku do koksového lože 10. odpichovým otvorem 11 surového železa 18 a strusky 17 a tlakovým sifonem 16.
Kusová vsázka 12 je vnášena do šachtové pece sázecím přívodem 2 přes plynotěsný uzávěr 13 a postupně klesá dolů. Plyn, vzniklý smícháním vyčištěného a předehřátého procesního plynu, přivedeného vstupním otvorem 1, a plynu, vytvořeného termickým rozkladem kontaminovaných ropných derivátů, přivedených vstupním přívodem 2, prostupuje kusovou vsázku 12 směrem dolů rychlostí vyšší než je rychlost klesání kusové vsázky 12· Předává jí své teplo a zúčastňuje se pochodů přímé a nepřímé redukce přítomných oxidů kovů. Šachtovou pec opuští po dosažení výstupních míchá s plynem vzniklým zplyněním přiváděným dmyšnami 9 do koksového v koksovém loži 10 prostupuje otvorů 7, v nichž se uhlíku koksu kyslíkem lože 10. Plyn vzniklý klesající kusovou vsázku 12 až do úrovně výstupních otvorů 7 pro odvod procesních plynů. Společně s klesajícím koksem redukuje oxidy železa, zinku a jiných přítomných kovů až na kovy a na rozhraní klesající kusové vsázky 12 a koksového lože XQ taví zbytky kovonosné vsázky a struskotvorných přísad. Nezplyněný koks plynule doplňuje koksové lože 10, kde dochází k nauhličení železa. Vzniklé surové železo a struska jsou plynule odváděny odpichovým otvorem XI surového železa a strusky do tlakového sifonu 16.. Zde se na podkladě rozdílných měrných hmotností oddělí surové železo 18 od strusky 17. Oddělené surové železo 18 je pak zpracováno v ocelárně anebo je odlito na licím stroji při použití známých technologií. Oddělená a odtékající struska 17 je plynule granulována proudem vody. Procesní plyn je z okružního plynovodu 14 odváděn potrubím 15 k dalšímu energetickému využití a vyčištění. Zinek je společně s jinými odpařenými kovy zachycen v plynočistírně ve formě oxidů kovů.
Příklad 2
Druhým konkrétním příkladem provedení způsobu redukčního tavení a termického rozkladu látek podle vynálezu je způsob termického rozkladu kontaminovaných ropných derivátů, spalitelných domovních odpadů jako jsou plasty, dřevo, vyřazené pneumatiky, papírové obaly a redukčního tavení zaolejovaného šrotu. Při tomto konkrétním provedení jsou zaolejovaný šrot, struskotvorné přísady, koks, rozdrcené domovní odpady jako dřevo a vyřazené pneumatiky vnášeny do šachtové pece přes plynotěsnou sazebnu tak, aby v horní části pece byl vytvořen obrácený násypný kužel. Rozdrcené plasty a papírové obaly jsou ropnými deriváty vnášeny jedním části pece, kde jsou přivedeným plynným kyslíkem spáleny a termicky rozloženy při teplotách kolem 2 000 °C. Vzniklý plyn je okamžité redukován přítomným uhlíkem za vzniku CO, H_., H2S a HC1. Prostupuje kusovou vsázku směrem dolů a předehřívá ji. Taktéž se zúčastňuje pyrolýzy uhlovodíků obsažených v odpadech a redukce oxidů kovů vnášených do šachtové pece společně s odpady a železným šrotem. Pecní prostor opouští ve spodní části pece otvory pro odvod procesního plynu společně společně s kontaminovanými anebo více otvory do horní s plynem vzniklým v nístěji zplyňováním uhlíku koksu plynným kyslíkem dmýchaným dmyšnami umístěnými v nístěji šachtové pece. Teplota odváděného procesního plynu je vyšší než 1 100 °C, což je postačující pro rozklad uhlovodíků obsahujících halogenové prvky. Klesající vsázka je dál zplyňována, redukována, ohřívána a postupně tavena žhavým redukčním plynem vystupujícím z nístěje pece za vzniku strusky a slitiny železa, uhlíku a křemíku. Roztavené kapky kovu a strusky stékají koksovým ložem a odpichovým otvorem jsou plynule odváděny do tlakového sifonu, kde vlivem rozdílných měrných hmotností je oddělen kov od strusky. Slitina železa, uhlíku a křemíku je odlita na odlévárně a struska je plynule granulována proudem vody. Procesní plyn je dál využit pro energetické účely, kde je také vyčištěn od nežádoucích škodlivin.
Zařízení k provádění termického rozkladu kontaminovaných ropných derivátů, domovních odpadů a redukčního tavení šrotu podle příkladného provedení vynálezu zobrazeného na obr. 2 je šachtová pec, která sestává z plynotěsné sazebny 1, šachty 6 a nístěje £ a je opatřena sázecím přívodem 2, plynotěsným uzávěrem 13. vstupním přívodem 2 kontaminovaných ropných derivátů, rozdrcených plastů a papírových obalů, šesti horními přívodními otvory £ plynného média obsahující kyslík, jedním výstupním otvorem 7 pro odvod procesního plynu, čtyřmi spodními dmyšnami 2 pro vhánění kyslíku do nístěje 8, odpichovým otvorem 11 a tlakovým sifonem 16.
Průmyslová využitelnost
Způsob a zařízení podle vynálezu lze široce uplatnit při zplyňování paliv a termické likvidaci problémových odpadů obsahujících uhlík, uhlovodíky a velice často chlór a jeho sloučeniny jako například plasty, pneumatiky, lehké frakce ze šrédrování automobilů, kontaminované ropné deriváty, jakož i k tavení kovů a redukci oxidů kovů i nekovů v černé a barevné matalurgii.
Claims (7)
- PATENTOVÉ < C r- 73 > CD <S>CO o—I ro <x>.<O·NÁROKYOO c/x □cQ<termického rozkladu látek1. Způsob redukčního tavení a v šachtové peci současným vnášením jednak látek určených k termickému rozkladu a nezkusovělých látek určených k redukci do horní části šachty šachtové pece, jednak kusového paliva, kovových a nekovových odpadů, struskotvorných přísad a zkusovělých látek určených k redukci přes sazebnu šachtové pece a jednak plynného media obsahující kyslík do spodní části šachtové pece, s průběžným spalováním paliva, termickým rozkladem, zplyňováním a tavením vsázky působením teploty až 2000 °C a s plynulým odváděním vznikajících procecních plynů a s odváděním vzniklé taveniny kovu a tekuté strusky, vyznačující se tím , že současně s vnášením plynného media do spodní části pece se plynné médium obsahující kyslík potřebný pro termický rozklad a hoření látek přivádí i do horní části pece, načež plynné produkty termického rozkladu z horní části postupují souproudně s klesající kusovou vsázkou do spodní poloviny pece, odkud se po vykonání redukční práce a předehřátí vsázky odvádějí společně s plynnými produkty spalování a přímé a nepřímé redukce, probíhající ve spodní části, odvádějí z reakčního prostoru.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zkusovělé látky se do horního prostoru pece vnášejí do k dolní části pece orientovaného obráceného násypného kužele s rostoucím podílem kusové vsázky s větším rozměrem zrna směrem k ose pece, přičemž do osy pece se vnášejí nezkusovělé kysličníky oxidy kovů a nekovů jakož i látky určené k termickému rozkladu.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplota odcházejícího procesního plynu se řídí změnou vzájemného poměru množství kyslíku, který se přivádí do horní a spodní části pece a/nebo změnou výšky jeho odtahu.
- 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plynný kyslík se vnáší do pecního prostoru ve směsi s dusíkem, vodní párou, oxidem uhličitým, argonem a heliem v objemovém množství 10 až 99,999 %.
- 5. Způsob podle nároku la3, vyznačující se tím, že procesní plyn se z pecního prostoru odvádí při jeho teplotě nejméně 906 až 1 300 °C,
- 6. Šachtová pec k provádění způsobu podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává ze šachty (6) s nístějí (8) ve spodní části pece, opatřenou alespoň jedním odpichovým otvorem (11) a nejméně jednou dmyšnou (9) pro spodní vhánění plynného média, obsahující kyslík, a s plynotěsnou sazebnou (1) v horní části pece, v níž je uspořádán nejméně jeden horní přívodní otvor (5) pro horní vhánění plynného média, obsahující kyslík, přičemž mezi dmyšnou (9) a horním přívodním otvorem (5) je v šachtě (6) umístěn nejméně jeden výstupní otvor (7) pro odvod procesních plynů.
- 7. Šachtová pec podle nároku 6,vyznačující se tím, že v plynotěsné sazebně (1) je umístěn nejméně jeden vstupní přívod (3) pro vnášení kontaminovaných ropných derivátů a nejméně jeden vstupní otvor (4) pro zpětný přívod vyčištěného a předehřátého procesního plynu do horní části šachty (6).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ971304A CZ130497A3 (cs) | 1997-04-29 | 1997-04-29 | ) Název přihlášky vynálezu: Způsob redukčního tavení a termického rozkladu látek a šachtová pec k provádění tohoto způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ971304A CZ130497A3 (cs) | 1997-04-29 | 1997-04-29 | ) Název přihlášky vynálezu: Způsob redukčního tavení a termického rozkladu látek a šachtová pec k provádění tohoto způsobu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ130497A3 true CZ130497A3 (cs) | 1998-11-11 |
Family
ID=5463084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ971304A CZ130497A3 (cs) | 1997-04-29 | 1997-04-29 | ) Název přihlášky vynálezu: Způsob redukčního tavení a termického rozkladu látek a šachtová pec k provádění tohoto způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ130497A3 (cs) |
-
1997
- 1997-04-29 CZ CZ971304A patent/CZ130497A3/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101203619B (zh) | 用于节能、挥发性金属去除和炉渣控制的氧化铁回收炉的操作方法 | |
| PL195032B1 (pl) | Urządzenie do pirolizy plazmowej i zeszklenia materiału, urządzenie do produkcji energii elektrycznej, sposób przemiany materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel, sposób produkcji energii elektrycznej z odpadów | |
| WO2000005421A1 (en) | Blast furnace with narrowed top section and method of using | |
| US6391088B1 (en) | Method for heat-treating recyclings containing oil and iron oxide | |
| AU777849B2 (en) | Method and device for disposing of waste products | |
| US5605104A (en) | Method and device for melting down solid combustion residues | |
| JPH09235559A (ja) | 直立炉中で残留物および廃棄物を物質的およびエネルギー的に利用する方法 | |
| US20170198371A1 (en) | Method for recovering metals from secondary materials and other materials comprising organic constituents | |
| US6186081B1 (en) | Process and apparatus for treating waste and sewage sludge | |
| US11725256B2 (en) | Method for recovering metals from secondary materials and other materials comprising organic constituents | |
| KR100259970B1 (ko) | 스크랩 용해법 | |
| EP1373581B1 (en) | Reduction smelting method in a shaft furnace with recovery of volatile secondary metals | |
| CZ130497A3 (cs) | ) Název přihlášky vynálezu: Způsob redukčního tavení a termického rozkladu látek a šachtová pec k provádění tohoto způsobu | |
| JP2001208318A (ja) | 廃棄物のガス化溶融炉およびガス化溶融方法 | |
| SU1740425A1 (ru) | Шахтна плазменна печь дл восстановлени металлов | |
| JPH10148317A (ja) | 廃棄物のガス化溶融炉およびガス化溶融方法 | |
| AU758195B2 (en) | Process for pyrometallurgical processing, in a furnace chamber, of metal-containing waste | |
| RU2151197C1 (ru) | Способ выплавки чугуна и агрегат для его осуществления | |
| CN216693555U (zh) | 一种废旧电路板气化炉 | |
| RU2109215C1 (ru) | Способ переработки отходов | |
| JPH11257626A (ja) | 廃棄物のガス化溶融炉およびガス化溶融方法 | |
| RU2215239C1 (ru) | Способ переработки шлакообразующих материалов | |
| JP3293431B2 (ja) | スクラップ溶解法 | |
| US20050188787A1 (en) | Pyrometallurgic process for the treatment of steelwork residues | |
| KR20230010696A (ko) | 폐기물을 분리하기 위한 산업 플랜트 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |