AT404020B - Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder stahlvorprodukten aus stückerz - Google Patents

Description

AT 404 020 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten aus Stückerz, das in mindestens einer Reduktionszone in einem Schachtofen zu teil- und/oder fertigreduziertem Eisenschwamm reduziert wird, der in einer Einschmelzvergasungszone eines Einschmelzvergasers unter Zuführung von kohienstoffhältigem Material und Sauerstoff bei gleichzeitiger Bildung eines Reduktionsgases in einem aus festen Kohlenstoffträgern gebildeten Bett eingeschmolzen wird, gegebenenfalls nach vorheriger Fertigreduktion.

Ein Verfahren dieser Art ist beispielsweise aus der EP 0 576 414 A1 bekannt. Hierbei gelangt der teil-bzw. fertigreduzierte Eisenschwamm über Austragschnecken vom Schachtofen in das im Einschmelzvergaser aus festen Kohlenstoffträgern gebildete Bett, u.zw. in etwa gleichförmiger Verteilung. Das in der Einschmelzvergasungszone gebildete Reduktionsgas strömt durch das ein bestimmtes Lückenvolumen aufweisende Bett aus festen Kohlenstoffträgern nach oben und schmilzt den in das Bett eingebrachten Eisenschwamm auf. Für die Effektivität dieses Verfahrens ist ein bestimmtes Mindest-Lückenvolumen des Bettes aus festen Kohlenstoffträgern erforderlich.

Bei der Verwendung von festen Kohlenstoffträgern mit einem breiten Kornspektrum oder mit einem Feinanteil ist das Lückenvolumen des Bettes, das für eine gleichmäßige Durchgasung erforderlich ist, von Haus aus beschränkt. Wird Eisenschwamm ih einem solchen Bett aus festen Kohlenstoffträgern gleichmäßig verteilt eingebracht und ist der Eisenschwamm noch dazu zum Teil eher feinkörnig, d.h. mit einem Feinanteil versehen, wird das Lückenvolumen des Bettes aus festen Kohlenstoffträgern verringert und es ist eine einwandfreie Durchgasung des Bettes nicht mehr sichergestellt. Es kann dann zur Bildung eines örtlichen Durchzugskanals im Bett kommen, durch den das im Bett entstehende Reduktionsgas nach oben strömt, wobei jedoch weite Bereiche des Bettes nicht mehr bzw. nicht mehr hinreichend durchgast werden.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem eine effektive Reduktionsgasbildung durch eine einwandfreie Durchgasung des gesamten Bettes auch bei geringem Lückenvolumen des Bettes aus festen Kohlenstoffträgern sichergestellt ist und gleichzeitig ein effizientes Aufschmelzen des eingebrachten Eisenschwamms stattfindet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest der Eisenschwamm im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr gleichmäßig verteilt in das Bett aus festen Kohlenstoffträgern eingebracht wird, sondern diskontinuierlich unter Ausbildung von im Bett aus Kohlenstoffträgern eingebetteten, übereinanderliegenden und durch feste Kohlenstoffträger getrennten Eisenschwamm-Schichtbereichen in die Einschmelzvergasungszone eingebracht wird, wobei sich die Eisenschwamm-Schichtbereiche jeweils unter Freilassung eines Querschnittsbereiches der Einschmelzvergasungszone über den Querschnitt derselben erstrecken und wobei in der Einschmelzvergasungszone entstehendes Reduktionsgas an den Eisenschwamm-Schichtbereichen unter Aufschmelzen derselben vorbei durch die vom Eisenschwamm freien und von Kohlenstoffträgem gebildeten Querschnittsbereiche nach oben strömt und diese durchgast.

Hierdurch kommt es zu keiner Verkleinerung des Lückenvolumens durch den eingebrachten Eisenschwamm, sodaß das Bett aus festen Kohlenstoffträgern selbst bei einem geringen Lückenvolumen und trotz Chargieren von staubförmigem Eisenschwamm stets gut durchgast werden kann. Es verbleiben somit zwischen den Eisenschwamm-Schichtbereichen gut durchgasbare Bereiche des Bettes aus festen Kohlenstoffträgern, so daß eine ausreichende Reduktionsgasbildung durch Vergasung der Kohlenstoffträger in jedem Fall sichergestellt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante wird der Eisenschwamm unter Ausbildung kreisförmiger Eisenschwamm-Schichtbereiche in die Einschmelzvergasungszone eingebracht, wobei vorteilhaft der Eisenschwamm unter Ausbildung eines je Querschnittsebene einzigen Eisenschwamm-Schichtbereiches in die Einschmelzvergasungszone eingebracht wird, und wobei sich der Eisenschwamm-Schichtbereich zentral über den Querschnitt erstreckt und einen kreisringförmigen vom Eisenschwamm freien Querschnittsbereich bildet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante wird der Eisenschwamm in die Einschmelzvergasungszone unter Ausbildung mehrerer in einer Ebene liegender Eisenschwamm-Schichtbereiche eingebracht, die jeweils in Distanz zueinander angeordnet sind und so zwischen den Eisenschwamm-Schichtbereichen vom Eisenschwamm freie Querschnittsbereiche ergeben.

Es ist weiters auch möglich, daß der Eisenschwamm unter Ausbildung eines in einer Ebene liegenden kreisringförmigen Eisenschwamm Schichtbereiches in die Einschmelzvergasungszone eingebracht wird, wobei vorteilhaft der Eisenschwamm unter Ausbildung von vom Eisenschwamm freien und außerhalb und innerhalb des kreisringförmigen Eisenschwamm-Schichtbereiches liegenden Querschnittsbereichen in die Einschmelzvergasungszone eingebracht wird.

Vorzugsweise werden zusätzlich auch die festen Kohlenstoffträger diskontinuierlich in die Einschmelzvergasungszone eingebracht, u.zw. unter Verminderung der Menge oder Unterbrechung des Einbringens 2

AT 404 020 B während des Einbringens des Eisenschwammes.

Zweckmäßig wird während des Einbringens des Eisenschwamms das Einbringen von festen Kohlenstoffträgem gestoppt, anschließend über einen bestimmten Zeitraum das Einbringen des Eisenschwamms gestoppt und über einen bestimmten Zeitraum allein feste Kohlenstoffträger eingebracht, worauf wiederum alleine Eisenschwamm über einen bestimmten Zeitraum eingebracht wird, u.s.f.

Zur Sicherstellung einer ausreichenden Durchgasung des Bettes aus festen Kohlenstoffträgem im unteren Bereich der Einschmelzvergasungszone werden vorteilhaft die Eisenschwamm-Schichtbereiche zu ihren Rändern hin flach abfallend ausgebildet.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispieie näher erläutert, wobei die Figuren 1 und 2 jeweils einen Vertikalschnitt durch einen Einschmelzvergaser in schematischer Weise veranschaulichen.

In einem Einschmelzvergaser 1 wird aus festen Kohlenstoffträgern 2, wie Kohle, und sauerstoffhältigem Gas durch Vergasung der Kohle ein Reduktionsgas erzeugt, das über eine Ableitung 3 einem nicht näher dargestellten Schachtofen zugeführt wird, in dem stückiges Eisenerz zu Eisenschwamm 4 reduziert wird, z.B. gemäß Ep 0 576 414 A1.

Der Einschmelzvergaser 1 weist eine Zuführung 5 für die festen Kohlenstoffträger 2, eine Zuführung 6 für sauerstoffhältige Gase, eine Zuführung 7 für Eisenschwamm sowie gegebenenfalls Zuführungen für bei Raumtemperatur flüssige oder gasförmige Kohlenstoffträger, wie Kohlenwasserstoffe, sowie für gebrannte Zuschläge auf. In dem Einschmelzvergaser 1 sammeln sich unterhalb der Einschmelzvergasungszone 8 schmelzflüssiges Roheisen 9 und schmelzflüssige Schlacke 10, die über einen Abstich 11 abgestochen werden.

Das im Schachtofen zu Eisenschwamm 4 reduzierte Eisenerz wird, gegebenenfalls zusammen mit gebrannten Zuschlägen, über eine Fördereinrichtung dem Einschmelzvergaser zugeführt, beispielsweise mittels Austragsschnecken. Sowohl die Zuführung 6 für die festen Kohlenstoffträger 2 als auch die Zuführung 7 für den Eisenschwamm 4 und die Ableitung 3 für das Reduktionsgas sind im Dombereich 12 des Einschmelzvergasers 1 jeweils zu mehreren und in etwa radialsymmetrischer Anordnung angeordnet.

Erfindungsgemäß erfolgt die Chargierung des Eisenschwamms 4 diskontinuierlich, wobei in einem Bett 13, gebildet aus den festen Kohlenstoffträgem 2, eingebettete Eisenschwamm-Schichtbereiche 14 gebildet werden, sodaß der Eisenschwamm im Bett 13 aus festen Kohlenstoffträgem 2 nicht mehr gleichmäßig verteilt ist, sondern Zwischenlagen bildet. Diese Eisenschwamm-Schichtbereiche 14, die im Bett 13 mit fortschreitendem Vergasungsprozeß der festen Kohlenstoffträger 2 kontinuierlich nach unten wandern, können, wie in Fig. 1 dargestellt, kreisringförmig im Bett 13 aus festen Kohlenstoffträgern 2 zu liegen kommen. Hierbei bilden die Eisenschwamm-Schichtbereiche 14 sowohl außerhalb als auch innerhalb dieser kreisringförmigen Bereiche je Querschnittsebene vom Eisenschwamm freie Querschnittsbereiche 15. Das bei der Kohlevergasung entstehende Reduktionsgas kann somit das poröse, von festen Kohlenstoffträgern 2 gebildete Bett 13 gut durchströmen und strömt an den Eisenschwamm-Schichtbereichen 14 unter Aufschmelzung derselben, wie durch die Pfeile 16 veranschaulicht, vorbei. Die von Eisenschwamm 4 freien Querschnittsbereiche 15 bilden somit gut durchgasbare Fenster, sodaß eine effektive Kohlevergasung, und damit eine ausreichende Reduktionsgasbildung sichergestellt ist. Durch die starke Reduktionsgasbildung erfolgt auch ein schnelles Aufheizen und Schmelzen des Eisenschwamms 4.

Die Eisenschwamm-Schichtbereiche 14 sind vorzugsweise zu ihren Rändern 17 flach abfallend geschichtet, so daß während des Nach-unten-Wanderns der Schichtbereiche 14 der Durchmesser der Schichtbereiche 14 durch den Aufschmelzvorgang verkleinert wird und auch im unteren engeren Bereich des Einschmelzvergasers 1 eine ausreichende Durchgasung des Bettes 13 aus festen Kohlenstoffträgern 2 gewährleistet ist bzw. eine gegebenenfalls gewünschte Vergrößerung der freien Querschnittsbereiche 15 zwecks besserer Durchgasung gegeben ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, können die Eisenschwamm-Schichtbereiche 14 auch in Draufsicht kreisförmig gestaltet werden, was im oberen Teil der Einschmelzvergasungszone 8 eine stärkere Randvergasung des Bettes 13 sicherstellt. Hierdurch erfolgt ein schnelleres Aufheizen und Entgasen des Bettes 13 aus festen Kohlenstoffträgern 2.

Je nach Bedarf können kreisförmig und kreisringförmig eingebrachte Eisenschwamm-Schichtbereiche 14 gebildet werden, sodaß ein optimaler Vergasungs- und Aufschmelzungsbetrieb sichergestellt ist. Gemäß Fig. 2 sind im unteren Bereich der Einschmelzvergasungszone 8 kreisringförmige Schichtbereiche 14 vorgesehen.

Zum diskontinuierlichen Einbringen des Eisenschwamms 4 und der festen Kohlenstoffträger 2 sind verschiedene Vorrichtungen denkbar, beispielsweise ein im Dombereich 12 des Einschmelzvergasers 1 angeordneter Verteilschirm mit von außen zu betätigender Drehklappe oder ein Glockenverschluß mit verstellbarem Schlagpanzer oder eine Drehschurre. 3

Claims (8)

1. AT 404 020 B Einrichtungen dieser Art sind beispielsweise von der Hochofentechnik (vgl. Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Band 10/Eisen Abb. 62A, 62D und 63) bekannt, wobei jedoch bei Hochofenchargiereinrichtungen, mit denen ein schichtweiser Aufbau innerhalb des Hochofens erzielbar ist, stets über den ganzen Querschnitt sich durchgehend erstreckende Schichten der unterschiedlichen Materialien, d.h. Zuschlagstoffe, und des Eisenerzes gebildet werden, wogegen erfindungsgemäß die Eisenschwamm-Schichtbereiche 14 sich nicht über den gesamten Querschnitt erstrecken dürfen. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen (9) oder Stahlvorprodukten aus Stückerz, das in mindestens einer Reduktionszone in einem Schachtofen zu teil- und/oder fertigreduziertem Eisenschwamm (4) reduziert wird, der in einer Einschmelzvergasungszone (8) eines Einschmelzvergasers (1) unter Zuführung von kohlenstoffhältigem Material und Sauerstoff bei gleichzeitiger Bildung eines Reduktionsgases in einem aus festen Kohlenstoffträgem (2) gebildeten Bett (13) eingeschmolzen wird, gegebenenfalls nach vorheriger Fertigreduktion, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Eisenschwamm (4) diskontinuierlich unter Ausbildung von im Bett (13) aus Kohlenstoffträgem (2) eingebetteten, übereinanderliegenden und durch feste Kohlenstoffträger (2) getrennten Eisenschwamm-Schichtbereichen (14) in die Einschmelzvergasungszone (8) eingebracht wird, wobei sich die Eisenschwamm-Schichtbereiche (14) jeweils unter Freilassung eines Querschnittsbereiches (15) der Einschmelzvergasungszone (8) über den Querschnitt derselben erstrecken und wobei in der Einschmelzvergasungszone (8) entstehendes Reduktionsgas an den Eisenschwamm-Schichtbereichen (14) unter Aufschmelzen derselben vorbei durch die vom Eisenschwamm freien und von Kohlenstoffträgern (2) gebildeten Querschnittsbereiche (15) nach oben strömt und diese durchgast.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenschwamm (4) unter Ausbildung kreisförmiger Eisenschwamm-Schichtbereiche (14) in die Einschmeizvergasungszone (8) eingebracht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Eisenschwamm unter Ausbildung eines je Querschnittsebene einzigen Eisenschwamm-Schichtbereiches (14) in die Einschmeizvergasungszone (8) eingebracht wird, wobei sich der Eisenschwamm-Schichtbereich (14) zentral über den Querschnitt erstreckt und einen kreisringförmigen vom Eisenschwamm (4) freien Querschnittsbereich (15) bildet.
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Eisenschwamm (4) in die Einschmeizvergasungszone (8) unter Ausbildung mehrerer in einer Ebene liegender Eisenschwamm-Schichtbereiche-(14) eingebracht wird, die jeweils in Distanz zueinander angeordnet sind und so zwischen den Eisenschwamm-Schichtbereichen (14) vom Eisenschwamm (4) freie Querschnittsbereiche (15) ergeben.
5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Eisenschwamm (4) unter Ausbildung eines in einer Ebene liegenden kreisringförmigen Eisenschwamm-Schichtbereiches (14) in die Einschmeizvergasungszone (8) eingebracht wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Esenschwamm (4) unter Ausbildung von vom Eisenschwamm (4) freien und außerhalb und innerhalb des kreisringförmigen Eisenschwamm-Schichtbereiches (14) liegenden Querschnittsbereichen (15) in die Einschmeizvergasungszone (8) eingebracht wird.
7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß zusätzlich auch die festen Kohlenstoffträger (2) diskontinuierlich in die Einschmeizvergasungszone (8) eingebracht werden, u.zw. unter Verminderung der Menge oder Unterbrechung des Einbringens während des Einbringens des Eisenschwammes.
8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß während des Einbringens des Eisenschwamms (4) das Einbringen von festen Kohlenstoffträgern gestoppt wird, anschließend über einen bestimmten Zeitraum das Einbringen des Eisenschwamms gestoppt und über einen bestimmten Zeitraum allein feste Kohlenstoffträger (2) eingebracht werden, worauf wiederum 4 AT 404 020 B alleine Eisenschwamm (4) über einen bestimmten Zeitraum eingebracht wird, u.s.f. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenschwamm-Schichtbereiche (14) zu ihren Rändern (17) hin flach abfallend ausgebildet werden. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5