DD247025A5 - Verfahren zur herstellung von fluessigem roheisen oder stahlvorprodukten - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von fluessigem Roheisen oder Stahlvorprodukten aus teilchenfoermigem eisenhaltigem Material, insbesondere aus vorreduziertem Eisenschwamm, sowie zur Erzeugung von Reduktionsgas in einem Einschmelzvergaser. Das erfindungsgemaesse Verfahren besteht darin, dass in einem Einschmelzvergaser (1) durch Zugabe von Kohle und durch Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas mittels die Wand des Einschmelzvergasers durchsetzender Duesenrohre (2), wobei ein von dem sauerstoffhaltigem Gas durchstroemtes Festbett aus Kokspartikeln und darueber ein Fliessbett (Wirbelbett) aus Kokspartikeln gebildet werden und das eisenhaltige Material dem Fliessbett aufgegeben wird, werden Reoxidationsvorgaenge der fluessigen eisenhaltigen Produkte vermieden und der Bedarf an Primaerenergie verringert, indem unterhalb des von sauerstoffhaltigem Gas durchstroemten Festbettes (II) ein nicht durchgastes Festbett (I) aus Kokspartikeln vorgesehen wird und das Fliessbett (III) ueber dem von sauerstoffhaltigem Gas durchstoermten Festbett (II) von sauerstofffreiem bzw. sauerstoffarmen Gas durchstroemt wird. Figur
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten aus teilchenförmigem eisenhaltigem Material, insbesondere aus vorreduziertem Eisenschwamm, sowie zur Erzeugung von Reduktionsgas in einem Einschmelzvergaser und wird in der Hüttentechnik angewendet.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen · . ' ·
In der EP-A1-0114040 ist ein Verfahren zur Hersteilung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten aus teilchenförmigem eisenhaltigem Material, insbesondere aus vorreduziertem Eisenschwamm, sowie zur Erzeugung von Reduktionsgas in einem Einschmelzvergaser durch Zugabe von Kohle und durch .Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas mittels die Wand des Einschmelzvergasers durchsetzender Düsenrohre, wobei ein von dem sauerstoffhaltigen Gas durchströmtes Festbett aus Kokspartikeln und darüber ein Fließbett (Wirbelbett) aus Kokspartikeln gebildet werden und das eisenhaltige Material dem Fließbett aufgegeben wird, beschrieben. Das sauerstoffhaltige Gas wird dabei in zwei verschiedenen Ebenen eingeleitet, und zwar in das Festbett und in das darüber liegende Fließbett aus Kokspartikeln.
• Die beschriebene Kombination einer Festbettzone mit einer darüber liegenden Fließbettzone ermöglicht eine Erhöhung der Schmelzleistung und eine Erhöhung der Temperatur des schmelzflüssigen Metalls, wodurch bestimmte metallurgische Reaktionen erleichtert werden. Größere Partikel des in den Einschmelzvergaser eingebrachten Materials, die im Fließbett nicht aufgeschmolzen werden, werden vom Festbett zurückgehalten und gelangen nicht unmittelbar in das im unteren Teil des Einschmelzvergasers sich ansammelnde Schmelzbad, welches eine Temperatur von 1400 bis 15000C aufweist; in diesem trennen sich sodann Metall -und Schlacke aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte.
' Obgleich die Kombination einer Festbettzone mit einer Fließbettzone in der aus der EP-A1-0114040 bekannten Weise Vorteile aufweist, liegen wesentliche Nachteile doch darin, daß die in der mit sauerstoffhaltigem Gas beaufschlagten Fließbettzone (Wirbelschicht) zwangsläufig stattfindende teilweise Reoxidation der aufzuschmelzenden, vorreduzierten eisenhaltigen Partikel in der darunterliegen, ebenfalls mit sauerstoffhaltigem Gas beaufschlagten Festbettzone nur zum Teil'wieder rückgängig gemacht werden kann und daß die Verweilzeit der Partikel und die Temperatur im Festbett nicht ausreichen, um eine wesentliche Aufkohlung zu erzielen. Es fällt ein Roheisen mit zwar ausreichender Badtemperatur, jedoch noch geringem Anteil an chemischen Wärmeträgern, wie Kohlenstoff, Silizium und Mangan an.
Ziel der Erfindung ist es, den Primäre'nenergiebedarf sowie den Montage- bzw. Instrunientierungsaufwand zu verringern.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten aus teilchenförmigem eisenhaltigem Material, insbesondere aus vorreduziertem Eisenschwamm, sowie zur Erzeugung von Reduktionsgas in einem Einschmelzvergaser durch Zugabe von Kohle und durch Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas mittels die Wand des Einschmelzvergasers durchsetzender Düsenrohre, wobei ein von dem sauerstoffhaltigen gasdurchströmten Festbett aus Kokspartikeln und darüber ein Fließbett (Wirbelbett) aus Kokspartikeln gebildet werden und das eisenhaltige Material dem Fließbett aufgegeben wird, zu schaffen, das eine Reoxidation der schmelzflüssigen Produkte im Einschmelzvergaser vermeidet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unterhalb des von sauerstoffhaltigem Gas durchströmten Festbettes ein nicht durchgastes Festbett aus Kokspartikeln vorgesehen wird und daß das Fließbett über dem von sauerstoffhaltigem Gas durchströmten Festbett von sauerstofffreiem bzw. sauerstoffarmen Gas durchströmt wifd.
Die größeren Teilchen der dem Einschmelzvergaser von oben zugegebenen Kohle oder der anderen kohlenstoffhaltigen Brennstoffe setzen sich aus dem Fließbett (Wirbelbett) in das Festbett ab.
Die beiden Festbettzonen werden durch Koksteilchen mit einer Korngröße von 20 bis 60mm, im wesentlichen durch Teilchen in der Größe zwischen 30 und 40mm aufgebaut, während sich die kleineren Teilchen in der Fließbettzone befinden.
Zweckmäßig wird die Höhe von sauerstoffhaltigem Gas'durchströmten Festbettes über die Korngrößenverteilung der in den Einschmelzvergaser eingebrachten Kohle eingestellt und aufrechterhalten.
Besonders ausgeprägt kann das Festbett ausgebildet werden, wenn die Kornklassierung des Grobanteiles der eingebrachten Kohle in engen Grenzen liegt.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen Einschmelzvergaser. ' -
Derfeuerfest ausgekleidete Einschmelzvergaser 1 besitzt einen unteren Abschnitt Y, einen mittleren Abschnitt 1" und einen erweiterten oberen Abschnitt Y". Der untere Abschnitt Y ist zur Aufnahme des schmelzflüssigen Bades bestimmt. Im mittleren Abschnitt Y" münden Zuführungsleitungen (Düsenrohre) 2 für sauerstoffhaltiges Gas und im oberen erweiterten Abschnitt Y" Zuführungen 3 für stückige Kohle bzw. Koks und Zuführungen 4 für vorreduzierte Eisenteilchen, wie Eisenschwamm. Weiter ist im oberen Abschnitt wenigstens eine Abführung 5 für das gebildete Reduktionsgas vorgesehen. Im mittleren Abschnitt 1" werden aus gröberen Koksteilchen die mit I und !! bezeichneten Festbetten (Festbettzonen) gebildet. Das sich darunter ansammelnde Schmelzbad besteht aus dem schmelzflüssigen Metall 6 und der Schlacke 7, wobei für beide Komponenten jeweils ein Abstrich vorgesehen sein kann. Das Festbett I weist keine Gaszuführung auf; es ist ajso nicht durchgast. Darüber wird das Festbett Il gebildet, in welchem Kokspartikel von dem aus den Zuführungsleitungen 2 einströmenden sauerstoffhaltigen Gas unter Bildung von Kohlenmonoxid durchströmt werden. Oberhalb des Festbettes Il wird ein Fließbett N! gebildet, welches ebenfalls mit keinen Gaszuführungsleitungen ausgestattet ist. Es wird ausschließlich durch die im Festbett Il entstehenden, kohlenmonoxidhaltigen Reaktionsgase in Bewegung gehalten. Kleine Kohle- bzw. Kokspartikel bleiben in der Fließbettzone 111. Größere Kohle- bzw. Kokspartikel, für die die Leerrohrgeschwindigkeit des Gasstromes unter dem Lockerungspunkt für ein entsprechendes Partikelbett liegt, werden nur abgebremst, fallen durch das Fließbett III und setzen sich unter Bildung des Festbettes Il bzw. des Festbettes I ab.
Infolge der Tatsache, daß die Zone III nicht mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas beaufschlagt wird, befindet sich in dieser Zone eine reduzierende Gasatmosphäre, wodurch der Kohlenstoffgehalt der von oben eingebrachten vorreduzierten, eisenhaltigen Teilchen, wie Eisenschwamm, erhalten bleibt..
Im'Festbett Il wird in bekannter Weise durch Vergasen von Kohle die für den Prozeß erforderliche Wärme erzeugt, dem zu schmelzenden Eisenschwamm im Gegenstrom mitgeteilt und die entstandene, aus Schlacke und Metall bestehende Schmelze überhitzt. Die Überhitzung muß so stark sein (ca. auf 1 600°C), daß dadurch der Wärmebedarf für die in den Festbettzonen 1 und Il ablaufenden endothermen Reaktionen gedeckt wird und die im unteren Teil des Einschmelzvergasers gesammelte Schmelze noch eine für die weitere Behandlung ausreichende Temperatur aufweist.
In den Festbettzonen I und II, in- denen mit Ausnahme des unmittelbaren Bereiches vor den Düsenrohren 2 keine oxidierenden Bedingungen mehr herrschen, erfolgt eine direkte Reaktion zwischen dem festen Kohlenstoff und Silizium und Mangan. Es ist auch eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes des Eisenbades möglich, wodurch geringere Kohlenstoffgehalte im eingesetzten Eisenschwamm erforderlich sind; d. h. es werden geringere Anforderungen an den Betrieb im vorgeschalteten Direktreduktionsschachtofen gestellt. Die Einstellung geringerer Kohlenstoffgehajte im Eisenschwamm ist mit einem geringeren Gasverbrauch im Schachtofen verbunden. Geringere Mengen an Reduktionsgas haben weiter geringere Kohlemengen für die ' Gaserzeugung im Einschmelzvergaser und geringere Mengen ari Topgas aus dem Direktreduktionsschachtofen zur Folge, was einem geringeren Primärenergiebedarf entspricht.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch darin, daß der Montage- bzw. Instrumentierungsaufwand geringer ist, weil gegenüber der eingangs erwähnten Arbeitsweise eine Düsenebene wegfällt. Als Beispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird angegeben:
Zur Gewinnung von 1 000kg Roheisen wurden 1 060kg Eisenschwamm mit einem Metallisierungsgrad von 80%, einem Kohlenstoffgehalt von 1 %und einer Temperatur von 8000C aus einem Direktreduktionsschachtofen in den oberen Teil des Einschmelzvergasers eingesetzt. Gleichzeitig wurden 700kg Anthrazit/t Roheisen zugeführt. 500cm3 (unter Normalbedingungen) Sauerstoff/t Roheisen wurden durch die Zuführungsleitungen 2 eingebracht, wobei sich nach der Düsenebene bis etwa zur Mitte des Festbettes Il eine Gastemperatur von über2000°C, an der Grenze zwischen dem Festbett Il und dem Fließbett III eine Gasternperatur von 1 800°C bzw. eine Temperatur der eisenhaltigen Partikel von 1 2000C bis 1 3000C und beim Übergang von der Zone Il in die Zone I eine Temperatur der Eisenträger von 16000C einstellte. Das Schlacken- bzw. Metallbad hatte eine Temperatur von 1 400 bis 1 500°C; im erweiterten oberen Abschnitt Y" des Einschmelzvergasers wurde an der Obergrenze des Fließbettes III eine Gastemperatur von 1 500 0C, in der darüberliegenden sogenannten Beruhigungszone eine Gastemperatur von 11000C gemessen. Das Reduktionsgas wurde über Abführungen 5 in einer Menge von 1 330m3 (unter Normalbedingungen)/t Roheisen abgezogen, das gebildete Roheisen hatte einen C-Gehalt von 3,5%, einen Si-Gehalt von 0,3% und einen S-Gehalt von 0,1 %.
Claims (2)
- • — I — Lt/Patentansprüche:1. Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten austeilchenförmigem eisenhaltigem Material, insbesondere aus vorreduziertem Eisenschwamm, sowie zur Erzeugung von Reduktionsgas in einem Einschmelzvergaser durch Zugabe von Kohle und durch Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas mittels die Wand des Einschmelzvergasers durchsetzender Düsenrohre, wobei ein von dem sauerstoffhaltigen Gas durchströmtes Festbett aus Kokspartikeln und darüber ein Fließbett (Wirbelbett) aus Kokspartikeln gebildet werden und das eisenhaltige Material dem Fließbett aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des von sauerstoffhaltigem Gas durchströmten Festbettes (II) ein nicht durchgastes Festbett (I) aus Kokspartikeln vorgesehen wird und daß das Fließbett (III) über dem von sauerstoffhaltigem Gas durchströmten Festbett (II) von sauerstofffreiem bzw. sauerstoffarmem Gas durchströmt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des von sauerstoffhaltigem Gas durchströmten Festbettes (II) über die Korngrößenverteilung der in den Einschmelzvergaser (1) eingebrachten Kohle eingestellt und. aufrechterhalten wird.
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