CZ294884B6 - Způsob zpracování, zejména redukce, částicového, oxid obsahujícího materiálu procesem ve fluidní vrstvě, způsob výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru, použití nádoby a zařízení k těmto způsobům - Google Patents

Způsob zpracování, zejména redukce, částicového, oxid obsahujícího materiálu procesem ve fluidní vrstvě, způsob výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru, použití nádoby a zařízení k těmto způsobům Download PDF

Info

Publication number
CZ294884B6
CZ294884B6 CZ19983729A CZ372998A CZ294884B6 CZ 294884 B6 CZ294884 B6 CZ 294884B6 CZ 19983729 A CZ19983729 A CZ 19983729A CZ 372998 A CZ372998 A CZ 372998A CZ 294884 B6 CZ294884 B6 CZ 294884B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gas
fluidized bed
reducing
particulate material
reactor
Prior art date
Application number
CZ19983729A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ372998A3 (cs
Inventor
Leopold KEPPLINGER
Felix Wallner
Johannes-Leopold Schenk
Franz Hauzenberger
Il-Ock Lee
Original Assignee
Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh
Pohang Iron & Steel Co., Ltd.
Research Institute Of Industrial Science & Technol
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh, Pohang Iron & Steel Co., Ltd., Research Institute Of Industrial Science & Technol filed Critical Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh
Publication of CZ372998A3 publication Critical patent/CZ372998A3/cs
Publication of CZ294884B6 publication Critical patent/CZ294884B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C21B13/002Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0033In fluidised bed furnaces or apparatus containing a dispersion of the material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/12Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
    • C22B5/14Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases fluidised material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/40Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
    • C21B2100/44Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/66Heat exchange
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Při způsobu zpracování částicového materiálu procesem ve fluidní vrstvě se částicový materiál udržuje ve vznosu a zpracovává v reaktoru /1, 1', 1''/ s fluidním ložem prostřednictvím procesního plynu, proudícího zdola nahoru. Pro minimalizaci spotřeby procesního plynu a pro omezení strhávání práškových částic procesním plynem se ke zpracování přivádí částicový materiál s širokou distribucí velikosti a s poměrně vysokým podílem práškových částic, přičemž se rychlost naprázdno procesního plynu ve fluidní vrstvě /2/ udržuje menší než rychlost plynu, potřebná pro fluidizaci větších částí částicového materiálu. Vyredukovaný materiál se vede prostřednictvím dopravního vedení /6/ do tavicího generátoru /25/, kde se v tavicí zplyňovací zóně /26/ z uhlí a plynu obsahujícího kyslík vyrábí redukční plyn, obsahující CO a H.sub.2.n., který se prostřednictvím přívodu /27/ zavádí do reaktoru /1''/ s fluidní vrstvou.ŕ

Description

Při způsobu zpracování částicového materiálu procesem ve fluidní vrstvě se částicový materiál udržuje ve vznosu a zpracovává v reaktoru /1, Γ, 1'7 s fluidnim ložem prostřednictvím procesního plynu, proudícího zdola nahoru. Pro minimalizaci spotřeby procesního plynu a pro omezení strhávání práškových částic procesním plynem se ke zpracování přivádí částicový materiál s širokou distribucí velikosti a s poměrně vysokým podílem práškových částic, přičemž se rychlost naprázdno procesního plynu ve fluidní vrstvě /2/ udržuje menší než rychlost plynu, potřebná pro fluidizaci větších částí částicovdto materiálu. Vyredukovaný materiál se vede prostřednictvím dopravního vedení /6/ do tavícího generátoru /25/, kde se v taviči zplyňovací zóně /26/ z uhlí a plynu obsahujícího kyslík vyrábí redukční plyn, obsahující CO a H2, který se prostřednictvím přívodu/27/ zavádí do reaktoru /1'7 s fluidní vrstvou.
Způsob zpracování, zejména redukce, částicového, oxid obsahujícího materiálu procesem ve fluidní vrstvě, způsob výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru, použití nádoby a zařízení k těmto způsobům
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu zpracování, zejména redukce, částicového, oxid obsahujícího materiálu procesem ve fluidní vrstvě, zvláště redukce práškové rudy, při kterém se částicový materiál udrjo žuje zdola nahoru proudícím procesním plynem, zejména redukčním plynem, ve fluidní vrstvě a přitom se zpracovává, zejména redukuje. Dále se vynález týká způsobu výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru ze vsázkového materiálu, tvořeného železnou rudou a přísadami, alespoň částečně obsahujícího prachový podíl. Dále se pak vynález týká i použití nádoby a zařízení k provádění těchto způsobů.
Dosavadní stav techniky
Způsob tohoto druhuje znám například z US A 2 909 423, WO 92/02458, a EP A 0 571 358. Při 20 tomto způsobu se materiál s obsahem oxidů, např. prášková ruda, redukuje ve fluidní vrstvě, udržované v redukčním reaktoru redukčním plynem, přičemž redukční plyn, který se prostřednictvím tryskového roštu zavádí do redukčního reaktoru s fluidní vrstvou, proudí redukčním reaktorem zdola nahoru, přičemž materiál s obsahem oxidů prochází redukčním reaktorem přibližně v příčném směru k proudu redukčního plynu. Pro udržení fluidní vrstvy je nezbytná 25 určitá rychlost redukčního plynu v oblasti fluidní vrstvy, která závisí na velikosti částic vsazovaného materiálu.
Na základě poměrně velkých rychlostí redukčního plynu, nezbytných při známých způsobech, dochází k silnému vynášení práškových částic materiálu, obsahujícího oxidy, jakož i při pokraču30 jící redukci k vynášení již zredukovaného materiálu, obsahujícího oxidy, z vibrační vrstvy, přičemž nejjemnější podíly jsou pak obsaženy v redukčním plynu. Pro odstranění těchto práškových částic z redukčního plynu - jednak pro další využití částečně oxidovaného redukčního plynu, například v předřazených redukčních reaktorech, jednak pro zpětné získání jinak již do ztrát počítaného materiálu, obsahujícího oxidy nebo již zredukovaného materiálu - se redukční 35 plyn, obsahující práškové podíly, vede přes odlučovače prachu, jako například cyklony, a odloučený prach se znovu zavádí zpět do fluidní vrstvy. Odlučovače prachu, popř. cyklony, jsou uspořádány s výhodou uvnitř reaktorů (srov. US-A-2 209 423), mohou být však instalovány také vně reaktorů.
V praxi se ukázalo, že částečně redukované, popř. zredukované, jemnozmné částice materiálu s obsahem oxidu mají sklon k přilepování popř. připékání k sobě navzájem a/nebo na stěny reaktorů, popř. cyklonů, popř. na spojovací vedení, popř. dopravní vedení. Tento jev se označuje jako sticking (zalepování, uváznutí) popř. fouling (zanášení). Sticking respektive fouling je závislé na teplotě a nebo stupni redukce materiálu s obsahem oxidu. V důsledku nalepování, 45 popř. usazováni, částečně redukovaného nebo zredukovaného materiálu s obsahem oxidu na stěnách redukčních reaktorů, popř. jiných součástí zařízení, může docházet k poruchám, takže není možné provozovat zařízení po delší dobu kontinuálně bez odstávky. Ukázalo se, že je sotva možný kontinuální provoz po dobu přes jeden rok.
Odstranění usazenin, popř. připečení, je velmi pracovně náročné a způsobuje vysoké náklady, a to pracovní náklady jakož i náklady, způsobené výpadkem produkce zařízení. Často dochází k samovolnému uvolňování usazenin, které pak buď padají do fluidní vrstvy a tak vedou k narušení redukčního procesu, nebo - když se usazeniny uvolňují z cyklonu - k zatarasení kanálů
- 1 CZ 294884 B6 pro vedení prachu zpět do fluidní vrstvy, takže další odlučování prachu z redukčního plynu je zcela nemožné.
Nevýhoda známých procesů ve fluidní vrstvě spočívá v praxi v jejich nepružnosti a v obtížích při dodávání a rozdělování proudu procesního plynu, tj. u výše popsaného způsobu podle stavu techniky při dodávání a rozdělování proudu redukčního plynu. Podle stavu techniky je dále nevýhodné, že při každém procesním stupni, tedy při předehřevu, předredukci a konečné redukci, se musí z aparátů přiřazených procesnímu stupni vypouštět většinou dva nebo více proudů produktu, což znamená značné náklady na přiváděči a odváděči zařízení. Kromě toho se musí v každém procesním stupni řídit dva rozvodné systémy plynu, což u horkých plynů s obsahem prachu v praxi přináší velké těžkosti.
K tomu přistupuje skutečnost, že v důsledku poměrně vysoké rychlosti redukčního plynuje velká spotřeba redukčního plynu. Je potřeba podstatně více redukčního plynu, než by bylo nezbytné pro vlastní redukční proces, přičemž nadspotřeba slouží pouze k tomu, aby byla udržena fluidní vrstva.
Způsob redukce kovových rud prostřednictvím procesu ve fluidní vrstvě je znám také z GB-A-1 101 199. Při tomto způsobu se provozní podmínky volí tak, že při redukci dochází ke spékání materiálu, čímž se tvoří aglomeráty, které se v důsledku jejich velikosti nefluidizují. Tím dochází k oddělení zredukovaného materiálu, který je vespod vynášen z reaktoru s fluidní vrstvou, od dosud nezredukovaného materiálu, který zůstává fluidizován. Menší částice produktu se odtahují na horním konci fluidní vrstvy. Při tomto způsobu se vyskytují dva proudy produktu, což je spojeno s odpovídající aparátovou náročností.
Podstata vynálezu
Vynález, jehož cílem je odstranit tyto nevýhody a obtíže, má za úkol poskytnout způsob úvodem popsaného druhu, jakož i nádobu k provádění způsobu, pro umožnění zpracování částicového materiálu s obsahem oxidu při minimální spotřebě procesního plynu po velmi dlouhý časový úsek bez nebezpečí provozních poruch, zapříčiněných sticking, popř. fouling. Zejména má být silně sníženo množství procesního plynu, potřebné pro udržení fluidní vrstvy, aby nastalo jen minimální vynášení práškových částic.
Tento úkol je podle vynálezu řešen tím, že se ke zpracování vsazuje částicový materiál s širokou distribucí velikosti zrna, s poměrně vysokým prachovým podílem a s podílem větších částic, přičemž střední průměr zrna přípustné oblasti podílu zrn činí 0,02 až 0,15 největšího průměru zrna částicového materiálu, a že rychlost naprázdno procesního plynu ve fluidní vrstvě se udržuje menší, než je rychlost plynu potřebná pro fluidizaci největších částic částicového materiálu, přičemž veškeré větší částice se spolu s práškovým podílem pohybují vzhůru a vynáší se z horní oblasti fluidní vrstvy.
Ukázalo se, že při širokém rovnoměrném rozdělení velikosti zrna se může rychlost naprázdno procesního plynu ve fluidní vrstvě udržovat v rozmezí 0,25 až 0,75 rychlosti, potřebné pro fluidizaci největších částic částicového materiálu.
S výhodou se vsazuje částicový materiál se zrnem, v jehož rozsahu zrnitosti činí střední průměr zrna 0,05 až 0,10 největšího průměru zrna částicového materiálu.
Přitom se pro procesní plyn nad fluidní vrstvou nastavuje s výhodou rychlost naprázdno, vztažená na největší průřez nádoby, v níž je umístěna fluidní vrstva, pro teoretické mezní zrno 50 až
150 μηι, s výhodou 60 až 100 pm, přičemž pro redukci Run of mine (těžných) práškových rud se nastavuje rychlost naprázdno ve fluidní vrstvě mezi 0,3 m/s a 2,0 m/s.
Způsob výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru ze vsázkového materiálu, tvořeného železnou rudou a přísadami, alespoň částečně obsahujícího prachový podíl, za využití způsobu zpracování podle vynálezu, se vyznačuje tím, že vsázkové látky se přímo redukují v alespoň jedné redukční zóně procesem ve fluidní vrstvě na železnou houbu, železná houba se taví v alespoň jedné taviči zplyňovací zóně za přívodu nosičů uhlíku a plynu obsahujícího oxid, přičemž se vyrábí redukční plyn, obsahující CO a H2, který se zavádí do redukční zóny, tam reaguje, odtahuje se jako exportní plyn a přivádí se spotřebiteli.
Úkol vynálezu je dále řešen použitím nádoby, která se vyznačuje kombinací následujících znaků • válcovitou spodní částí s rozdělovačem plynu, obsahující fluidní vrstvu, přívod pro procesní plyn a přívod a odvod částicového materiálu nad rozdělovačem plynu, • směrem vzhůru se kuželovité rozšiřující kuželovitou částí, uspořádanou nad částí s fluidní vrstvou a na ni navazující, přičemž sklon stěny kuželovité části ke středové ose reaktoru je 6 až 15°, s výhodou 8 až 10°, • na kuželovitou část navazující, alespoň částečně válcovitou uklidňovací částí, která je nahoře uzavřená, a ze které vychází odvod procesního plynu, přičemž • poměr plochy průřezu uklidňovací části ve válcovité oblasti k ploše průřezu části s fluidní vrstvou > 2, k provádění některého z výše uvedených způsobů.
Nádoba k provádění způsobu redukce rudy ve fluidní vrstvě, která má dvě válcovité části různého průměru a jednu velmi krátkou a silně kuželovitou část mezi válcovitými částmi, je známa například z EP-A-0 022 098. U této nádoby jsou však uspořádány dva přívody plynu, a sice jeden pod spodní kuželovitou části, a jeden v kuželovité části. Zredukovaná ruda se z tohoto reaktoru s fluidní vrstvou vynáší zdola.
S výhodou je podle vynálezu plocha průřezu uklidňovacího prostoru ve válcovité oblasti tak velká, aby se v této oblasti nastavila rychlost naprázdno, dostatečná pro odloučení zrna o větší velikosti než 50 pm z plynu.
Úkol vynálezu je dále řešen použitím zařízení pro výrobu kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru ze vsázkového materiálu, tvořeného železnou rudou a přísadami, alespoň částečně obsahujícího prachový podíl, které se vyznačuje alespoň jednou nádobou podle vynálezu, která je vytvořena jako redukční reaktor, a do které ústí dopravní vedení pro vsázkový materiál, obsahující železnou rudu a přísady, plynové vedení pro redukční plyn, dopravní vedení pro vytvořený redukční produkt a plynové vedení pro odplyn, a má tavící generátor, do kterého ústí dopravní vedení redukčního produktu z redukčního reaktoru, a který má přívody pro plyn s obsahem oxidu a nosič uhlíku, jakož i odpich surového železa, popř. ocelového polotovaru a strusky, přičemž z tavícího generátoru vychází do redukčního reaktoru ústící plynové vedení pro redukční plyn, vytvářený v tavícím generátoru, a redukční generátor je vytvořen jako redukční reaktor s fluidní vrstvou, k provádění výše uvedeného způsobu výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru.
- 3 CZ 294884 B6
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím výkresů, na kterých představuje obr. 1 nádobu k použití podle vynálezu v řezu, obr. 2 technologické schéma redukce železné rudy, při kterém se využívá nádoby podle vynálezu, a obr. 3 diagram rozdělení velikosti zrna zpracovávané železné rudy podle vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Nádoba 1, znázorněná na obr. 1, která představuje reaktor s fluidní vrstvou, zejména redukční reaktor, má válcovitou spodní část 3, ve které je umístěna fluidní vrstva 2, a která je v určité výšce pro přivádění a rovnoměrné rozdělování redukčního plynu opatřena rozdělovačem plynu, vytvořeným jako tryskový rošt 4. Redukční plyn proudí redukčním reaktorem, vycházeje z tryskového roštu 4 zdola nahoru. Nad tryskovým roštem 4, ale ještě uvnitř válcovité části 3 s fluidní vrstvou, ústí dopravní vedení 5, 6, a sice přívod a odvod práškové rudy. Fluidní vrstva 2 má výšku 7 vrstvy od tryskového roštu 4 až k výšce odvodu 6 práškové rudy, tzn. k jeho otvoru 8.
Na válcovitou část 3 s fluidní vrstvou navazuje směrem vzhůru kuželovité se rozšiřující kuželovitá část 9, přičemž sklon stěny 10 této kuželovité části 9 ke středové ose 11 reaktoru je maximálně 6 až 15°, s výhodou 8 až 10°. V této oblasti dochází prostřednictvím kontinuálního zvětšování průřezu 12 kuželovité části 9 ke stálému kontinuálně přibývajícímu zmenšování rychlosti naprázdno redukčního plynu.
V důsledku jen nepatrného sklonu stěny 10 kuželovité části 9 se podařilo, navzdory rozšíření průřezu 12 v této kuželovité části 9, docílit proudění bez tvoření vírů a odtrhávání od stěny 10. Tím je zamezeno vzniku víření, které by vyvolalo místní zvýšení rychloli redukčního plynu.
Tím je zajištěno rovnoměrné a kontinuální snížení rychlosti naprázdno redukčního plynu přes průřez 12 přes celou výšku kuželovité části 9, tzn. v každé jeho výšce.
Na horní konec 13 kuželovité části 9 navazuje uklidňovací část 15, opatřená válcovitou stěnou 14, která je uzavřena víkem 16 reaktoru, vytvořeným v částečně kulovém, např. půlkulovém, tvaru. Ve víku 16 reaktoru je centrálně uspořádáno vedení 17 pro odvod redukčního plynu. Zvětšení průřezu kuželovité části 9 je realizováno tak, že poměr plochy 18 průřezu uklidňovací části 15 k ploše 19 průřezu části 3 s fluidní vrstvou je > 2.
Vedení 17 plynu vede k cyklonu 20, sloužícímu k odlučování prachu z redukčního plynu. Zpětné vedení 21 prachu, vycházející z cyklonu 20, směřuje dolů a ústí do fluidní vrstvy 2. Odvod plynu z cyklonu 20 je označen 22.
Podle vynálezu se v redukčním reaktoru 1 zpracovává prášková ruda s širokým rovnoměrným rozdělením zrna s poměrně vysokým práškovým podílem. Rozdělení zrna tohoto druhu může být zhruba následující:
-4 CZ 294884 B6
Hmotnostní díly až 4 mm 100% až 1 mm 72 % až 0,5 mm 55 % až 0,125 mm 33%
Bylo zjištěno, že prášková ruda s přibližně tímto rozdělením zrna je fluidizovatelná, aniž by nastávala segregace ve fluidní vrstvě 2, přičemž, a to je pro vynález podstatné, je rychlost naprázdno V|eer stále menší než minimální fluidizační rychlost pro největší částice práškové rudy.
Jako optimální pracovní oblast pro V|eer byl nalezen následující vztah:
Vieer ~ 0,25 az 0,75 Vmin (dmax), kde
Vieer je rychlost naprázdno ve fluidní vrstvě 2 nad rozdělovačem 4,
Vmin (dmílx) je minimální fluidizační rychlost největších částic použité frakce.
Pro vynález je, jak již bylo výše zmíněno, podstatné široké rozdělení velikosti zrna práškové rudy. Takovéto rozdělení velikosti zrna mají Run of mine (těžné) práškové rudy, tedy práškové rudy, které nebyly po rozdrcení podrobeny žádnému třídění. Několik příkladů rozdělení velikosti zrna Run of mine (těžných) železných rud je obsaženo na obr. 3. Při těchto distribucích velikosti zrna Run of mine (těžných) železných rud je stále k dispozici větší podíl prachové frakce, která je tak malá, že nezůstává ve fluidním loži, nýbrž je vynášena plynem a prostřednictvím cyklonu opět vedena zpět. Prachová frakce je nezbytná pro zajištění fluidizace velkých částic při poměrně malé rychlosti naprázdno zpracovacího plynu.
Podle vynálezu se využívá toho efektu, že při širokém rozdělení velikosti zrna dochází k přenosu impulzů malých částic na větší částice. Tím nastává fluidizace velkých částic i při rychlosti naprázdno redukčního plynu menší, než je rychlost naprázdno, potřebná pro velké částice. Podle vynálezu je možno použít práškové rudy s přírodním rozdělením velikosti zrna (Run of mine) bez předchozího třídění s dmax s výhodou až 12 mm, maximálně až 16 mm.
Zavedení vsázky do redukčního reaktoru, který vyhovuje výše uvedeným kritériím, a vsázka práškové rudy s poměrně velkým práškovým podílem, poskytuje následující výhody pro fluidní chování:
• flexibilitu systému s ohledem na změny hustoty pevné látky a rozdělení velikosti zrna při proměnlivé vsázce surovin, a • necitlivost na rozpad zrn a tím vyvolané změny práškového podílu mezi vsázkou a produktem.
Nádoba 1 může být se stejnými výhodami nasazena také jako předehřívací nádoba, jakož i jako předredukční a doredukovávací nádoba.
Zařízení, v němž je výhodně použito výše popsané nádoby 1, vytvořené podle vynálezu, je následovně blíže popsáno za pomoci schematického obr. 2.
Zařízení pro výrobu surového železa nebo ocelového polotovaru má tři v sérii za sebou zařazené reaktory 1, Γ, Γ' s fluidní vrstvou výše popsané konstrukce, přičemž materiál s obsahem oxidu
-5CZ 294884 B6 železa, jako například Run of mine prášková ruda, se prostřednictvím přívodu 5 rudy přivádí do prvního reaktoru 1 s fluidní vrstvou, ve kterém se v předehřívacím stupni provádí předehřev práškové rudy a eventuálně předredukce, načež se vede z reaktoru 1 s fluidní vrstvou k reaktoru 1' s fluidní vrstvou, popř. z reaktoru Γ s fluidní vrstvou k následujícímu reaktoru Γ' s fluidní vrstvou, prostřednictvím dopravního vedení 5, 6. Ve druhém reaktoru Γ s fluidní vrstvou dochází v předredukčním stupni k předredukování a v následujícím reaktoru 1 s fluidní vrstvou ve stupni konečné redukce k doredukování práškové rudy na železnou houbu.
Vyredukovaný materiál, tedy železná houba, se vede prostřednictvím dopravního vedení 6 do tavícího generátoru 25. V tavícím generátoru 25 se v tavící zplyňovací zóně 26 z uhlí a plynu, obsahujícího oxid, vyrábí redukční plyn s obsahem CO a H2, který se prostřednictvím přívodu 27 redukčního plynu zavádí do reaktoru 1 s fluidní vrstvou, zařazeného ve směru toku práškové rudy jako poslední. Redukční plyn se pak vede v protiproudu k průtoku rudy od reaktoru Γ s fluidní vrstvou k reaktoru Γ, popř. od reaktoru Γ k 1, a to přes spojovací vedení 28, 29, a z reaktoru 1 s fluidní vrstvou se odvádí jako odplyn prostřednictvím odvodu 30 odplynu, a následně se chladí a pere v mokré pračce 31.
Taviči generátor 25 má přívod 32 pro pevný nosič uhlíku, přívod 33 pro plyny obsahující oxid, jakož i přívody pro nosiče uhlíku, při teplotě okolí kapalné nebo plynné, například uhlovodíky, a pro spalované přísady. V tavícím generátoru 25 se pod taviči zplyňovací zónou 26 shromažďuje tekuté surové železo, popř. tekutý ocelový polotovar, a tekutá struska, které se odpichují odpichem 34.
V přívodu 27 redukčního plynu, který vychází z tavícího generátoru 25 a ústící do reaktoru s fluidní vrstvou, je uspořádáno odprašovací zařízení, například cyklon 35 na horký plyn, přičemž prachové podíly, odloučené v tomto cyklonu 35 na horký plyn, se přivádějí do tavícího generátoru 25 zpětným vedením 36 s dusíkem jako nosným médiem a prostřednictvím hořáku za přivádění oxidu.
Nastavení teploty redukčního plynuje možné prostřednictvím s výhodou uspořádaného zpětného vedení 37 plynu, které vychází od přívodu 27 redukčního plynu, a přes pračku 38 a kompresor 39 přivádí část redukčního plynu opět zpět do tohoto přívodu 27 redukčního plynu, a před cyklon35 pro horký plyn.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (9)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Způsob zpracování, zejména redukce, částicového, oxid obsahujícího materiálu procesem ve fluidní vrstvě, zvláště redukce práškové rudy, při kterém se částicový materiál udržuje zdola nahoru proudícím procesním plynem, zejména redukčním plynem, ve fluidní vrstvě (2) a přitom se zpracovává, zejména redukuje, vyznačující se tím, že se ke zpracování vsazuje částicový materiál s širokou distribucí velikosti zrna, s poměrně vysokým prachovým podílem a s podílem větších částic, přičemž střední průměr zrna přípustné oblasti podílu zrn činí 0,02 až 0,15 největšího průměru zrna částicového materiálu, a že rychlost naprázdno procesního plynu ve fluidní vrstvě (2) se udržuje menší, než je rychlost plynu, potřebná pro fluidizaci největších částic částicového materiálu, přičemž veškeré větší částice se spolu s práškovým podílem pohybují vzhůru a vynáší se z horní oblasti fluidní vrstvy.
-6CZ 294884 B6
2. Způsob podle nároku 1, vy z n a č u j í c í se tím, že rychlost naprázdno ve fluidní vrstvě (2) se udržuje v rozmezí 0,25 až 0,75 rychlosti, potřebné pro fluidizaci největších částic částicového materiálu.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se vsazuje částicový materiál se zrnem, jehož střední průměr zrna přípustné oblasti podílu zrn činí 0,05 až 0,10 největšího průměru zrna částicového materiálu.
4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3,vyznačující se tím, že se pro procesní plyn nad fluidní vrstvou (2) nastavuje s výhodou rychlost naprázdno, vztažená na největší průřez nádoby, v níž je umístěna fluidní vrstva (2), pro teoretické mezní zrno 50 až 150 pm, s výhodou 60 až 100 pm.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že pro redukci surových práškových rud se nastavuje rychlost naprázdno ve fluidní vrstvě (2) mezi 0,3 m/s a 2,0 m/s.
6. Způsob výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru ze vsázkového materiálu, tvořeného železnou rudou a přísadami, alespoň částečně obsahujícího prachový podíl, při kterém se vsázkové materiály přímo redukují v alespoň jedné redukční zóně procesem ve fluidní vrstvě podle jednoho nebo více nároků 1 až 5 na železnou houbu, železná houba se taví v alespoň jedné taviči zplyňovací zóně (I až IV) za přívodu nosičů uhlíku a plynu obsahujícího oxid a vyrábí se redukční plyn, obsahující CO a H2, který se zavádí do redukční zóny, tam reaguje, a jako exportní plyn se odtahuje a přivádí spotřebiteli.
- 7 CZ 294884 B6
7. Použití nádoby, která se vyznačuje kombinací následujících znaků • válcovitou spodní částí (3) s rozdělovačem (4) plynu, obsahující fluidní vrstvu (2), přívod (27, 28) pro procesní plyn a přívod a odvod částicového materiálu nad rozdělovačem (4) plynu, • směrem vzhůru se kuželovité rozšiřující kuželovitou částí (9), uspořádanou nad částí (3) s fluidní vrstvou a na ni navazující, přičemž sklon stěny (10) kuželovité části (9) ke středové ose (11) reaktoru je 6 až 15°, s výhodou 8 až 10°, • na kuželovitou část (9) navazující, alespoň částečně válcovitou uklidňovací částí (15), která je nahoře uzavřená, a ze které vychází odvod (28, 29, 30) procesního plynu, přičemž • poměr plochy (18) průřezu uklidňovací části (15) ve válcovité oblasti k ploše (19) průřezu části (3) s fluidní vrstvou > 2, k provádění způsobu podle jednoho nebo více z nároků 1 až 6.
8. Použití podle nároku 7, vy z n a č u j í c í se t í m , že plocha (18) průřezu uklidňovacího prostoru (15) ve válcovité oblasti je tak velká, aby se v této oblasti nastavila rychlost naprázdno, dostatečná pro odloučení zrna o větší velikosti než 50 μιη z plynu.
9. Použití zařízení pro výrobu kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru, s alespoň jednou nádobou, vytvořenou jako redukční reaktor (1, Γ, 1), do které ústí dopravní vedení (5) pro vsázkový materiál, obsahující železnou rudu a přísady, plynové vedení (27, 28) 5 pro redukční plyn, dopravní vedení (6) pro vytvořený redukční produkt a plynové vedení (30) pro odplyn, a má taviči generátor (25), do kterého ústí dopravní vedení (6), dopravující redukční produkt z redukčního reaktoru (1, Γ, 1), a který má přívody (32, 33) pro plyn s obsahem oxidu a nosič uhlíku, jakož i odpich (34) surového železa, popř. ocelového polotovaru a strusky, přičemž z tavícího generátoru (25) vychází do redukčního reaktoru (1, Γ, 1) ústící plynové vedení 10 (27) pro redukční plyn, vytvářený v tavícím generátoru (25), a redukční generátor je vytvořen jako redukční reaktor (1, Γ, 1) s fluidní vrstvou, k provádění způsobu podle nároku 6.
CZ19983729A 1996-05-17 1997-05-15 Způsob zpracování, zejména redukce, částicového, oxid obsahujícího materiálu procesem ve fluidní vrstvě, způsob výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru, použití nádoby a zařízení k těmto způsobům CZ294884B6 (cs)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0087596A AT405521B (de) 1996-05-17 1996-05-17 Verfahren zum behandeln teilchenförmigen materials im wirbelschichtverfahren sowie gefäss und anlage zur durchführung des verfahrens
PCT/AT1997/000098 WO1997044496A1 (de) 1996-05-17 1997-05-15 Verfahren zum behandeln teilchenförmigen materials im wirbelschichtverfahren sowie gefäss und anlage zur durchführung des verfahrens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ372998A3 CZ372998A3 (cs) 1999-08-11
CZ294884B6 true CZ294884B6 (cs) 2005-04-13

Family

ID=3501834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19983729A CZ294884B6 (cs) 1996-05-17 1997-05-15 Způsob zpracování, zejména redukce, částicového, oxid obsahujícího materiálu procesem ve fluidní vrstvě, způsob výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru, použití nádoby a zařízení k těmto způsobům

Country Status (17)

Country Link
US (1) US6241801B1 (cs)
EP (1) EP0958386B1 (cs)
JP (1) JP4316673B2 (cs)
KR (1) KR100458553B1 (cs)
CN (1) CN1059930C (cs)
AT (1) AT405521B (cs)
AU (1) AU729127B2 (cs)
BR (1) BR9709591A (cs)
CA (1) CA2255811C (cs)
CZ (1) CZ294884B6 (cs)
DE (1) DE59710586D1 (cs)
RU (1) RU2178001C2 (cs)
SK (1) SK284964B6 (cs)
TW (1) TW426745B (cs)
UA (1) UA62929C2 (cs)
WO (1) WO1997044496A1 (cs)
ZA (1) ZA974252B (cs)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100877007B1 (ko) 2001-06-19 2009-01-07 지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하 앤드 컴퍼니 입자상 물질을 처리하는 방법 및 장치와 분리 챔버로부터 유동하는 가스의 양을 감소시키는 방법
AT410323B (de) * 2001-06-19 2003-03-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und vorrichtung zum behandeln von teilchenförmigem material
AT410802B (de) * 2001-11-09 2003-08-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und vorrichtung zur behandlung eines feinteilchenförmigen, insbesondere metallhaltigen, einsatzmateriales
KR100413323B1 (ko) * 2001-12-01 2004-01-03 고려아연 주식회사 유동층이 안정화된 아연정광 유동배소로
FR2873795B1 (fr) * 2004-07-30 2007-08-10 F M I Process Sa Sa Cuve pour le traitement thermique de produits divers en lit fluidise
KR100732461B1 (ko) * 2005-12-26 2007-06-27 주식회사 포스코 분철광석의 장입 및 배출을 개선한 용철제조방법 및 이를이용한 용철제조장치
AT507823B1 (de) 2009-01-30 2011-01-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
WO2011001282A2 (en) 2009-06-29 2011-01-06 Bairong Li Metal reduction processes, metallurgical processes and products and apparatus
KR101428382B1 (ko) 2013-04-25 2014-09-23 주식회사 포스코 용선제조장치 및 용선제조방법
MX375089B (es) * 2013-06-17 2025-03-06 Hatch Ltd Acondicionador de flujo de alimentación para materiales de alimentación particulados.
ES2914337T3 (es) * 2019-03-15 2022-06-09 Primetals Technologies Austria GmbH Procedimiento de reducción directa en un lecho fluidizado
KR102265696B1 (ko) * 2019-04-11 2021-06-15 주식회사 포스코 분환원철 저장장치
KR20220127527A (ko) * 2021-03-11 2022-09-20 에스케이이노베이션 주식회사 유동층 반응기 및 이를 이용한 리튬 전구체의 재생 방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2909423A (en) 1957-06-04 1959-10-20 United States Steel Corp Method and apparatus for handling fluidized solids
GB1101199A (en) * 1966-11-01 1968-01-31 Texaco Development Corp Ore reduction
SE419129B (sv) * 1979-05-29 1981-07-13 Stora Kopparbergs Bergslags Ab Anordning for reduktion av finfordelat jernoxidhaltigt material i en cirkulerande flytbedd
US5118479A (en) 1990-08-01 1992-06-02 Iron Carbide Holdings, Limited Process for using fluidized bed reactor
DE4131962C2 (de) * 1991-09-25 1998-03-26 Hismelt Corp Pty Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von heissen Gasen mit Feststoffen in einem Wirbelbett
AT402937B (de) 1992-05-22 1997-09-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und anlage zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigem material
US5407179A (en) * 1992-05-26 1995-04-18 Fior De Venezuela Fluidized bed direct steelmaking plant
US5338336A (en) * 1993-06-30 1994-08-16 Bechtel Group, Inc. Method of processing electric arc furnace dust and providing fuel for an iron making process
AT405057B (de) * 1994-09-27 1999-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zum reduzieren von oxidhältigem material und anlage zur durchführung des verfahrens
AT406485B (de) * 1995-10-10 2000-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten und anlage zur durchführung des verfahrens

Also Published As

Publication number Publication date
SK156898A3 (en) 1999-07-12
KR20000011108A (ko) 2000-02-25
JP4316673B2 (ja) 2009-08-19
EP0958386B1 (de) 2003-08-13
SK284964B6 (sk) 2006-03-02
AU729127B2 (en) 2001-01-25
TW426745B (en) 2001-03-21
WO1997044496A1 (de) 1997-11-27
UA62929C2 (en) 2004-01-15
ZA974252B (en) 1997-12-11
CN1219205A (zh) 1999-06-09
CZ372998A3 (cs) 1999-08-11
AT405521B (de) 1999-09-27
AU2756297A (en) 1997-12-09
ATA87596A (de) 1999-01-15
CA2255811C (en) 2006-07-18
DE59710586D1 (de) 2003-09-18
EP0958386A1 (de) 1999-11-24
BR9709591A (pt) 2000-04-25
JP2000510908A (ja) 2000-08-22
US6241801B1 (en) 2001-06-05
CA2255811A1 (en) 1997-11-27
KR100458553B1 (ko) 2005-04-21
RU2178001C2 (ru) 2002-01-10
CN1059930C (zh) 2000-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ282597B6 (cs) Způsob výroby kapalného surového železa nebo kapalných předproduktů oceli a zařízení k provádění tohoto způsobu
CZ294884B6 (cs) Způsob zpracování, zejména redukce, částicového, oxid obsahujícího materiálu procesem ve fluidní vrstvě, způsob výroby kapalného surového železa nebo kapalného ocelového polotovaru, použití nádoby a zařízení k těmto způsobům
RU2122586C1 (ru) Способ получения жидкого чугуна или жидких стальных полупродуктов и установка для его осуществления
RU2128713C1 (ru) Устройство типа трехступенчатой печи с псевдоожиженным слоем, предназначенное для восстановления тонкоизмельченной железной руды (варианты)
US6224649B1 (en) Method and apparatus for reducing iron-oxides-particles having a broad range of sizes
RU2175675C2 (ru) Способ получения жидкого чушкового чугуна или жидких полуфабрикатов стали
RU98122337A (ru) Способ обработки измельченного материала в псевдоожиженном слое, емкость и установка для осуществления способа
RU2135598C1 (ru) Способ получения расплавленного чушкового чугуна или полупродуктов стали и установка для осуществления этого способа
AU717927B2 (en) Two step twin-single fluidized bed type pre-reduction apparatus for pre-reducing fine iron ore, and method therefor
AU728390B2 (en) Method for treating particulate material in the fluidized bed method and vessel and plant for carrying out the method
KR100466634B1 (ko) 용융선철또는용강중간제품을생산하는방법및그설비
KR101153352B1 (ko) 용철 제조 장치
KR100213342B1 (ko) 분철광석의 복합형 유동층 환원장치
AU1693499A (en) Complex fluidized bed type fine iron ore reducing apparatus, and method therefor
JPH01247988A (ja) 外部循環式流動層炉
JP2000503353A (ja) 鉄含有材料から液状銑鉄または鋼予備製造物を製造する方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20100515