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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufarbeiten von Stahischlacken und Eisenträgern, wie z. B. Elektroofen-, Konverter-Schlacken, Feinerzen, Stäuben aus der Stahlherstellung, Walzwerkzunder zur Gewinnung von Roheisen und umweltverträglichen Schlacken.
Aus der PCT/AT 96/00019 Ist ein Verfahren zur Herstellung von Roheisen oder Stahl und Zementklinker aus Schlacken bekanntgeworden, bei welchem eisenoxidhältlge flüssige Schlacken, wie beispielsweise Stahlwerksschlacke, mit Eisenoxidträger und Kalk vermischt wurde, worauf eine Ferntschlacke gebildet wurde Diese Ferritschlacke wurde anschliessend in einem Reduktionsreaktor unter Ausbildung eines Eisenbades und einer Sinterphase unter Verbrennung von Kohlenstoff reduziert, worauf die Sinterphase als Klinker ausgebracht wurde.
Schlacken weisen eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit und eine gegenüber Eisen etwa 1, 5 bis 2fache Wärmekapazität auf. Wesentlich für die Wirtschaftlichkeit eines derartigen Verfahrens ist die
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definiert-Hg Enthalpie des Gases (bei Gastemperatur)
Hb Enthalpie des Gases (bel Schmelz-Temperatur)
Hpc Verbrennungs-Enthalpie (bei Schmelz-Temperatur) ist bei den bekannten Verfahrensweisen für eine wirtschaftliche Verfahrensweise nicht ausreichend.
Thermische Wirkungsgrade von weit über 70 % werden weder bei konventionellen Hochofentechnologien, noch bei anderen Verfahren, wie beispielsweise Wirbelschichtverfahren erzielt. So ist es bereits bekannt, vorreduzierte und zumindest teilweise vorgewärmte Chargen gemeinsam mit Kohle in einer Wirbelschicht einzublasen, wobei unter Reduktion der Charge Kohle in einer Wirbelschicht vergast wird und Schwammeisen eingeschmolzen und abgezogen wird. Derartige Einschmelzvergasungsreaktionen sind zu allem Überfluss in der Regel auf das gewünschte Roheisenausbringen optimiert, sodass eine umweltverträgliche Schlacke nicht gebildet wird.
Die vorliegende Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die Wärmeausbeute und damit der Wirkungsgrad wesentlich gegenüber bekannten Verfahren erhöht werden. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin, dass das Volumen-Verhältnis geschmolzene Schlacke zu Eisenbad grösser als 0, 5 zu 1, vorzugsweise 0, 8 : 1 bis 1, 5 : 1 gewählt wird und dass den Schlacken Si02 Träger, wie z. B.
Giessereisande. Hüttensande und/oder
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01, 2 und 1, 8 bei einem Al203-Gehalt zwischen 10 und 25 Gew. %, bezogen auf die Schlacke, zugesetzt wird, wobei Heisswind aufgeblasen und Kohle gegebenenfalls mit Inertgas, insbesondere mit Stickstoff und weiters gegebenenfalls Sauerstoff oder Heissluft durch das Eisenbad hindurchgeblasen wird. Dadurch, dass eine überaus hohe und gegenüber bekannten Verfahren wesentlich erhöhte spezifische Schlackenmenge eingesetzt wird, kann Schlacke die Funktion eines Wärmeübertragungsmediums vom Gasraum auf das Schlackeneisenschmelzgemisch übernehmen.
Die 1, 5 bis 2fache Wärmekapazität der Schlacke gegenüber Eisen erlaubt hiebei eine hohe Wärmeübertragung, wobei durch entsprechend hohen Eisenbadanteil ein Durchblasen von Kohlen und damit eine zu geringe Austauschfläche zwischen dem Reduktionsmittelträger Eisenbad und dem Oxidträger Schlacke vermieden wird.
Dadurch, dass erfindungsgemäss den Schlacken Si02-Träger zur Einstellung einer definierten Schlackenbasizität von 1 bis 1, 8 und besonders bevorzugt zwischen 1, 3 und 1, 6 zugesetzt wird, gelingt es unmittelbar umweltverträgliche Schlacken herzustellen, wobei die unmittelbare Verwendbarkeit derartiger umweltverträglicher Schlacken noch dadurch verbessert werden
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kann, dass der Al203-Gehalt auf Werte zwischen 10 und 25 Gew. %, bezogen auf die Schlacke, eingestellt wird.
Dadurch, dass Heisswind aufgeblasen wird, wird die Wärmeübertragung weiter erhöht, wobei das Aufblasen des Heisswindes gemeinsam mit dem Hineinblasen von Kohle und N2 und getrennt Sauerstoff in das Eisenbad eine intensive Durchmischung der Schlacke und des Elsenbades und damit einen erhöhten Wärmeübergang in der durch intensive Durchmischung gebildeten Suspension von Schlacke und Eisenbad ermöglicht.
Um die Gefahr von Durchbläsern definitiv zu verhindern, wird mit Vorteil so vorgegangen, dass die Schmelzbadhöhe wenigstens dem 20fachen, vorzugsweise dem 30 bis 60fachen, der Unterbaddüsendurchmesser entspricht. Auf diese Weise wird gleichzeitig eine entsprechende Durchwirbelung um die Ausbildung einer Schlacke-Eisenbadsuspension begünstigt, wodurch der Wärmeübergang in der flüssigen Phase verbessert wird.
Die Wärmeübertragung kann durch den Aufprallimpuls des Heisswindstrahles weiter verbessert werden, wobei ein derartiger Aufprallimpuls die intensive Durchmischung von Schlackenbad und Eisenbad weiter verbessert. Mit Vorteil wird hiebei so vorgegangen, dass die Heisswindgeschwindigkeit zwischen 0, 4 und 0, 8 Mach gewählt wird.
Ein besonders gut verwertbares umweltverträgliches Schlackenprodukt kann im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens dadurch hergestellt werden, dass die Schlacken unter Ausbildung eines Glasgehaltes von mehr als 90 %, vorzugsweise mehr als 93 % granuliert werden.
Zusätzlich zur Wahl einer optimalen Heisswindgeschwindigkeit kann die Wärmeübertragung noch dadurch verbessert werden, dass die spezifische Badoberfläche vergrössert wird. Eine derartige Vergrösserung der spezifischen Badoberfläche kann beispielsweise durch Tröpfchenflug In den Gasraum des Konverters unter Einsatz von Hochdruckunterbaddüsen bewirkt werden, wodurch eine Badoberflächenvergrösserung um einen Faktor 20 gegenüber einer ruhigen Schlackenschmelze erzielt werden kann. Eben dies gelingt durch die Dimensionierung der Schmelzbadhöhe relativ zum Unterbaddüsendurchmesser.
Im Gegensatz zu üblichen Hochofenprozessen und konventionellen Stahl- oder Rohelsengewinnungs- prozessen, welche auf möglichst geringe spezifische Schlackenmengen abstellen, lassen sich mit dem erfindungsgemässen Verfahren in besonders vorteilhafter Weise auch eine Reihe von bisher schwer verwertbaren Eisenträgern in besonders energetisch günstiger Weise und damit wirtschaftlicher Weise zu Roheisen umsetzen. Dies gilt in hohem MaBe für Feinerze, deren wirtschaftliche Aufarbeitung bisher kaum gelingt. Auch Stäube aus der Stahlherstellung. welche neben hohen Eisengehalten auch relativ hohe Schwermetallgehalte aufweisen, lassen sich im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens ohne weiteres verwerten.
Dies gilt naturgemäss auch für Walzwerkzunder, wobei bei konventioneller Verwertung teilweise grössere Probleme aufgrund von anhaftenden Ölen aufweisen, welche im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens keine Schwierigkeiten machen. (Zugabe durch Zentralrohr der Heisswind-Lanze)
Das erfindungsgemässe Verfahren ist in erster Linie für Elektrostahlwerke von besonders hoher Bedeutung, da diese über keine Roheisentechnologie und insbesondere keine Hochofentechnologie verfügen. Elektrostahlwerke müssen in der Regel Roheisen relativ teuer zukaufen, wenn höherwertige Produkte hergestellt werden sollen. Dies gilt vor allen Dingen dann, wenn durch Verdünnung der Kupfer- und
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Neben der günstigen Verwertung und Entsorgung von Hüttenreststoffen, wie Elektroofenschlacke und Stäuben, Zunder sowie gegebenenfalls Giessereisand, lassen sich auch aluminium (oxid) haltige Schleifstäube sowie getrocknete Rotschlämme, welche bei der Bauxitgewinnung des Bayer-Verfahrens anfallen, und andere schwierig zu entsorgende Reststoffquellen in besonders vorteilhafter Weise Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens einsetzen.
Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass Kohle in einer Menge von 60 bis 350 kg/t Schlacke gemeinsam mit 6 bis 9 Nm31t Schlacke Stickstoff als Trägergas sowie 25 bis 100 Nm3ft Schlacke Sauerstoff gegebenenfalls gemeinsam mit Kohlenwasserstoffen zum Schutz der Düsen durch das Bad hindurchgeleitet werden, wodurch eine besonders gute Wirtschaftlichkeit erreicht wird.
Zur Erzielung einer möglichst intensiven Durchmischung von Schlacke und Eisenbad, beispielsweise in Form einer Schlacke-und Eisenbadsuspension, wird das erfindungsgemässe Verfahren mit Vorteil so durchgeführt, dass die Gase unter einem Druck von 5 bis 10 bar zugeführt werden, wobei N2 mit höherem Druck, insbesondere 7 bis 10 bar ales 02 und Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Erdgas, eingesetzt wird. Eine besonders hohe Energieausbeute durch die Verwendung von Heisswind lässt sich dadurch erzielen, dass Heisswind unter einem Druck von 0, 8 bis 1, 2 bar in Mengen von 400 bis 1200 Nm3ft Schlacke über Lanzen aufgeblasen wird.
Mit Vorteil wird das Verfahren so geführt, dass die Konverterabgastemperatur auf 1600 bis 1800. C, vorzugsweise 1650. bis 1750. C. geregelt wird.
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von grösser als 93 % herstellen, welche In Form von Mischzement oder als klinkerfreier Sulfathüttenzement eingesetzt werden können. Das mit dem erfindungsgemässen Verfahren herstellbare Roheisen entspricht in der Spezifikation konventionellen Hochofenroheisen mit tendentiell etwas geringeren Siliziumgehalten. Mit Vorteil werden Feinerze In Mengen von 200 bis 1500 kg/t Stahlschlacke aufgegeben, wodurch eine entsprechende Cu und Sn Verdünnung bei entsprechend begrenztem Abgasvolumen erzielt wird und eine wirtschaftliche Verwertung von Feinerzen ermöglicht wird.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind einige Parameter besonders bedeutungsvoll, welche für die Verarbeitbarkeit bzw. das Handling der Schlacken zu berücksichtigen sind. insbesondere gilt, dass dann, wenn in einem Konverter, in welchem ein Metallbad vorgelegt ist, Schlacken eingebracht werden, welche im Falle von Stahlschlacken In der Regel eine Basizität von etwa 3 aufweisen,
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! etgrösseeingestellt werden soll. Eine derartige Veränderung der Schlackenbasizität muss naturgemäss von der Auskleidung des Konverters ohne drastische Verringerung der Standzeit beherrscht werden, wobei gleichzeitig zu berücksichtigen ist, dass durch die Absenkung der Schlackenbasizität die Schlackenviskosität wesentlich verändert werden kann.
Durch sinkende Basizität wird die Schlacke bei tieferen Temperaturen schmelzflüssig, was sich wiederum auf das Handling der Schlacken auswirkt, sodass es insbesondere vorteilhaft erscheinen kann, die Schtackenbas ! Z) tät entweder stufenweise oder bereits vor dem Einbringen in den Konverter In dem gewünschten Masse abzusenken Während somit das Einblasen von Feinerzen prinzipiell auch über Bodendüsen und durch das Metallbad hindurch erfolgen könnte, ist es unter Berücksichtigung der obigen Überlegungen vorteilhafter, saure Bestandteile, wie beispielsweise Feinerze, Hüttensande oder Giessereisande, bereits zuvor aufzuschmelzen und in einer gesonderten Pfanne mit der Stahlschlacke zu vermischen.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemässen Verfahrens wird dieses daher so durchgeführt, dass die Schlackenbasizität der Stahlschlacke in einer dem Konverter mit dem Metallbad vorgeschalteten Pfanne abgesenkt wird.
Um die Vermischung von sauren Zusätzen und insbesondere SiOz-Trägern mit den Stahischlacken besonders effizient durchführen zu können, ist es vorteilhaft, diese Produkte weitestgehend vorzuwärmen oder sogar zu schmelzen. Zwar erfolgt beim Vermischen aufgrund der Neutralisationsreaktion eine weitere Erwärmung, wobei diese Erwärmung aber insbesondere dazu genützt werden kann, in der vorgeschalteten Pfanne auf eine zusätzliche Beheizung, insbesondere eine elektrische Beheizung, zu verzichten. Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren daher so durchgeführt, dass die für die Absenkung der Basizität erforderlichen SiO2-Träger, wie z. B. Glessereisanede, Hüttensande und/oder Feinerze, in einem Schmeizzyklon mit den Konverterabgasen unter gleichzeitiger Reinigung der Konverterabgase erhitzt werden.
Die Verwendung eines Schmelzzyklones hat hiebei nicht nur den Vorteil, dass die fühlbare Wärme der Konverterabgase effizient genutzt werden kann, sondern gleichzeitig den Vorteil, dass die Konverterabgase einer wirkungsvollen Reinigung unterworfen werden können, wodurch die den Schmelzzyklon verlassenden gereinigten Abgase unmittelbar über Wärmetauscher oder Regenerativwärmetauscher geführt werden können. In einem derartigen Schmeizzyklon kann aber auch, wie es einer weiteren bevorzugten Ausbildung entspricht, der CO- und ggf. H2-Gehalt der Konverterabgase zusätzlich verbrannt werden, wodurch auch die chemische Wärme restlos genutzt werden kann.
Um nun sicherzustellen, dass die eingebrachten Si02-Träger und insbesondere Giessereisande oder Hüttensande bei den im Schmelzzyklon erzielbaren Temperaturen aufschmelzen, können mit Vorteil Eisenoxidträger, wie beispielsweise Feinerze zugesetzt werden. Insgesamt können aber auch Feinerze bei entsprechender chemischer Zusammensetzung als alleinige SiO2-Träger zum Einsatz gelangen. Mit Vorteil wird das erfindungsgemässe Verfahren so durchgeführt, dass dem Schmeizzyklon mit den Si02-Trägern Feinerze bzw. FexOy-Träger zur Ausbildung fayalitischer Schlacken zugesetzt werden und die gebildete Schmelze mit der Schlackenschmelze vor Aufgabe in den Konverter vermischt wird. Fayalitische Schlacken weisen zum Unterschied von Quarzsanden, welche Schmelztemperaturen von etwa 2000.
C aufweisen, Schmelztemperaturen von lediglich 1200. bis 1250. C auf, wodurch sichergestellt wird, dass mit der Konverterabgastemperatur eine Schmelze erzielt wird. Eine derartige Schmelze, welche gleichzeitig die Stäube der Konverterabgase effizient einbindet, lässt sich in der Folge in einer Pfanne rasch mit der Stah ! schtackenschmetze vermischen, sodass die Verweilzeit in der Pfanne und damit die Belastung der Pfanne gering gehalten werden kann.
Einem derartigen Schmelzzyklon können mit Vorteil auch Al2O3-Träger. wie Bauxit, und/oder Hüttenstäube aufgegeben werden. Prinzipiell lassen sich AtC-Träger allerdings auch ohne nennenswerte Belastung der Auskleidung des nachgeschalteten Konverters unmittelbar in den Konverter einblasen, sofern sie in einer entsprechend pneumatisch förderbaren Form vorliegen.
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Wenn im Rahmen des Einsatzes von Stahlschlacken Edelstahlschlacken zum Einsatz gelangen, ist in der Regel auch ein entsprechender Chromgehalt zu berücksichtigen. Um unmittelbar einsetzbare Schlacken zu erzielen, muss sichergestellt werden, dass ein derartiger Chromgehalt im Metallbad verbleibt und es muss daher eine Entphosphorung des Metallbades bevorzugt unter reduzierenden Bedingungen geführt werden.
Mit Vorteil wird zu diesem Zwecke so vorgegangen, dass das Metallbad des Konverters abgezogen und gesondert unter reduzierenden Bedingungen mittels CaO, CaC2, metallischem Magnesium, metallischem Kalzium und/oder CaF2 entphosphort wird.
Für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden mit Vorteil die nachfolgenden technischen Parameter eingehalten.
Technische Parameter Unterbad-Düsen (Regelbereich) :
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<tb>
<tb> Kohle <SEP> 60-350 <SEP> kg/tschlacke <SEP>
<tb> Sauerstoff <SEP> 25-100 <SEP> Nm3/tschlacke <SEP>
<tb> Stickstoff <SEP> (Trägergas <SEP> für <SEP> Kohle) <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 9 <SEP> Nm3/tschlacke <SEP>
<tb> Erdgas <SEP> (Düsenschutzgas <SEP> für <SEP> Sauerstoff-Eintrag) <SEP> 7 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> Nm3/tschlacke <SEP>
<tb> Sauerstoff <SEP> und <SEP> Erdgas <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 8 <SEP> bar
<tb> Stickstoff <SEP> 7-10 <SEP> bar
<tb>
Heisswind-Lanze (Regelbereich) :
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<tb>
<tb> Vordruck <SEP> Heisswind-Lanze <SEP> 0,8 <SEP> - <SEP> 1,2 <SEP> bar
<tb> Heisswind <SEP> 400 <SEP> - <SEP> 1200 <SEP> Nm3/tSchlacke
<tb>
Konverter-Abgas :
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<tb>
<tb> Temperatur <SEP> 1650-1750'C
<tb> Zusammensetzung <SEP> 50 <SEP> - <SEP> 55 <SEP> % <SEP> N2
<tb> 7 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> % <SEP> CO
<tb> 18 <SEP> - <SEP> 25 <SEP> % <SEP> C02
<tb> 0, <SEP> 5-5 <SEP> % <SEP> Hz
<tb> 7-12 <SEP> % <SEP> HzO
<tb> Menge <SEP> 400-1200 <SEP> Nm3/tSchlacke <SEP>
<tb>
Als Einsatzstoff für das erfindungsgemässe Verfahren wurden im Rahmen eines Ausführungsbeispieles folgende Materialien eingesetzt :
Einsatzstoffe
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<tb>
<tb> Kohle <SEP> (z. <SEP> B. <SEP> Zentralkokerei <SEP> Saar, <SEP> DIN <SEP> 23003) <SEP>
<tb> LOI <SEP> 19 <SEP> (%)
<tb> Asche <SEP> 8 <SEP> (%)
<tb>
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<tb>
<tb> Kohle-Ascheanalyse <SEP> (%)
<tb> Si02 <SEP> 52
<tb> Al203 <SEP> 25
<tb> Ti02 <SEP> 1
<tb> Fe203 <SEP> 10
<tb> CaO <SEP> 8
<tb> OBM-Schlacke <SEP> (NMH) <SEP> (%) <SEP>
<tb> P2O5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> CaO <SEP> 48
<tb> MnO <SEP> 3
<tb> Al2O3 <SEP> 4
<tb> Fe <SEP> (FeO) <SEP> 15 <SEP> (22)
<tb> Fe, <SEP> met <SEP> 8
<tb> Cr2O3 <SEP> 1
<tb> MgO <SEP> 3
<tb> SiO2 <SEP> 15, <SEP> 4 <SEP>
<tb> T.
<SEP> Os <SEP> 1 <SEP>
<tb> Eisenerz <SEP> (%)
<tb> LOI <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Al2O3 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> P205 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> CaO <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> FOg <SEP> 92
<tb> MgO <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP>
<tb> S03 <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP>
<tb> Bauxit <SEP> (%)
<tb> Al2O3 <SEP> 95
<tb> Sand <SEP> (%)
<tb> Si02 <SEP> 98
<tb>
Stahischlacken, welche in bodenblasenden Konvertern hergestellt wurden, weisen in der Regel geringere FeO und metallisierte Eisenanteile auf als beispielsweise LD- oder Elektroofenschlacken. Die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemässen Verfahrens konnte durch Zugaben von SiO2- und Al2O3-Additiven, wie Giessereisanden, Schleifstäuben aus der Automobilindustrie bzw.
Motorenfertigung od. dgl. und Zugabe von Eisenträgern, wie Feinerze, Konverterstäuben, Walzwerkzunder sowie unter Verwendung von gegebenenfalls dioxinhelastetem Aktivkoks über die Unterbaddüsen erhöht werden. Dem Konverter wurden 580 kg Stahlwerksschlacke, 280 kg Eisenerz, 60 kg Bauxit und 80 kg Sand aufgegeben, wobei der Konverter mit 185 kg Kohle, 48 Nm3 Sauerstoff und 670 Nm3 Heisswind betrieben wurde. Es konnte eine Ausbeute von
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SchlackeFeinerz wurde mittels Sauerstoffunterbaddüsen eingeblasen, wodurch das eingeblasene Eisenerz unmittelbar mit dem reduzierenden Eisenbad in Berührung kam und damit metallisiert wurde. Ein derartiges Eintragen von Eisenerz über Bodendüsen hat gegenüber einer Aufgabe des Feinerzes von oben unter Verwendung von Blaslanzen den Vorteil, dass die Staubentwicklung wesentlich verringert wird und damit der entsprechende Austrag bzw. Auswurf aus dem Konverter verringert wird.
Feinerz lässt sich mit der erfindungsgemässen Einblasung in das Bad sofort metallisieren, ohne dass es sich zuvor in der Schlacke aufgelöst hat. Auf diese Weise wird die Standzeit der Feuerfestzustellung wesentlich verbessert.
Das Einblasen von Sauerstoff und Kohlenstoff oder anderen Zusätzen über gesonderte Unterbaddüsensysteme in das Bad hat sich als unproblematisch erwiesen, da allenfalls zweiwertiges Eisen Im Eisenerz nicht aufoxidiert wurde. Bauxit, Sande und Feinerze können hiebei gemeinsam mit Sauerstoff ein-oder aufgeblasen werden. Kohle, insbesondere Gemische aus gleichen Teilen Flammkohle und Anthrazit, kann mit Inertgas, wie z. B. Stickstoff, durch das Bad eingeblasen werden.
Im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens konnten bis zu 15 bis 30 kg Eisenerz mit einer Körnung von kleiner 5 mm/Nm3 Sauerstoff gefördert werden. Insgesamt lassen sich im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens mittels Sauerstoff sowohl die erforderliche Menge Erz als auch die erforderliche Menge Bauxit und Sand sowie Additive über die Baddüsen In den Konverter einbringen. Wenn zusätzlich schlecht pneumatisch förderbares Aufgabegut, wie beispielsweise Additive oder Erz, zugegeben werden sollen, kann dies über das Zentralrohr der Heissluftlanze bzw. über eine Schurre direkt in den Konvertermund geschehen.
Eine für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besonders bevorzugte Vorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt, Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Einrichtung zur Aufgabe von SiCz-Trägern.
In Fig. 1 ist mit 1 ein kippbarer Konverter bezeichnet. Eine Heisswindlanze 2 durchsetzt einen in vertikaler Richtung im Sinne des Doppelpfeiles 3 verstellbaren Stellring 4, sodass die geeignete Lanzenposition erzielt werden kann. Über die Heisswindlanze kann relativ kostengünstige thermische Kohle über eine Zellradschleuse 5 aufgegeben werden, wobei der Heisswind an den Anschluss 6 der Lanze angeschlossen ist.
Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens kann durch Verwendung geeigneter Wärmetausch- und Wärmeregenerationsverfahren verbessert werden. So kann beispielsweise über eine Leitung 7 Abgas abgezogen werden und mit abgezweigtem Heisswind, welcher über eine Leitung 8 gemeinsam mit dem Abgas einer Brennkammer 9 zugeführt wird, kann das Abgas einer Nachverbrennung unterzogen werden. Die auf die Art und Weise gewonnene Energie kann zur weiteren Erhitzung des Heisswindes herangezogen werden. Mit 10 ist ein konventioneller wechselweise zum Einsatz gelangender Wärmetauscher bezeichnet.
Das aus den Wärmetauscher 11 abgezogene mit Kaltluft für die Erzielung von Heisswind abgekühlte verbrannte Abgas der Brennkammer 9 kann bei Temperaturen von unter 200. C über eine Leitung 12 einer konventionellen Gasaufbereitung zugeführt werden, welche schematisch mit 13 bezeichnet ist.
Im Inneren des Konverters 1 wird eine Schlacken-Eisenbadsuspension 14 hergestellt, wobei über Bodendüsen 15 metallurgische Kohle und Stickstoff und über gegebenenfalls mit Schutzgas ummantelte Sauerstoff-Bodendüsen 16 Additive zugeführt werden. Die Additive setzen sich aus SiO-Trägern 17, A1203Trägern 18 und Feinerz 19 zusammen, welche jeweils über Zellradschleusen 20 und einen Streckenförderer 21 sowie eine weitere Zellradschleuse 22 in einen Drucksauerstoffstrom eingespeist werden können, wobei die entsprechende Speiseleitung mit 23 bezeichnet ist.
Oberhalb der Schlacken-Eisenbadsuspension 14 wird durch Aufblasen des Heisswindes im Heisswindstrahl eine inverse Flamme erzeugt, wobei zusätzlich auch über die Zellradschleuse 5 Si02-, Al203- oder FeO-Träger dann aufgegeben werden können, wenn diese mit dem Drucksauerstoffstrahl über die Bodendüsen nicht ohne weiteres pneumatisch förderbar sind.
In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausbildung der Aufgabe für saure Zuschläge zur Absenkung der Basizität dargestellt. Mit 24 ist ein Schmeizzyklon bezeichnet, welchem über eine Leitung 25, welche an die Leitung 7 in Fig. 1 anschliesst, die heissen Konverterabgase zugeführt werden. Die heissen Konverterabgase münden hiebei im wesentlichen tangential in den Schmeizzyklon 24, wobei zusätzlich gemeinsam mit den heissen Abgasen, beispielsweise koaxial, Sande und/oder Feinerze sowie ggf. Bauxit in den Schmelzzyklon 24 eingeblasen werden. Über eine Leitung 26 kann Sauerstoff für die Nutzung der chemischen Wärme der heissen Konverterabgase zur Verbrennung der verbleibenden brennbaren Bestandteile der heissen Konverterabgase eingeblasen werden.
Im Schmelzzyklon 24 werden die Si02-Träger entsprechend erwärmt, wobei dann, wenn die Si02Träger aus Feinerzen bestehen oder Eisenoxidträger gemeinsam mit Hütten- oder Giessereisanden zum Einsatz gelangen, unmittelbar eine Schmelze ausgebildet werden kann. Das gereinigte heisse Konverterabgas wird über eine im wesentlichen axiale Leitung 27 aus dem Schmelzzyklon 24 abgezogen. Da diese Abgase nunmehr entstaubt sind, können sie unmittelbar einem Wärmetauscher zugeführt werden.
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Die im Schmelzzyklon 24 gebildete Schmelze kann über ein Rohr 28, welches, beispielsweise als barometrisches Tauchrohr ausgebildet sein kann, in eine Schlackenpfanne 29 verbracht werden, in welcher sich flüssige Stahlwerksschlacke befindet. Bei der Umsetzung der sauren Schmelze mit der basischen Stahlschlacke wird zusätzliche Neutralisationswärme frei, wobei gleichzeitig der Schmelzpunkt abgesenkt wird, sodass eine dünnflüssige und leicht in den nachfolgenden Konverter aufzugebende Schlacken gebildet wird.
Im Rahmen eines Ausführungsbeispieles wurde eine Schlacke mit nachfolgender Schlackenanalyse hergestellt :
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<tb>
<tb> Schlackenanalyse
<tb> Komponente <SEP> Anteil <SEP> (%)
<tb> FeO <SEP> 0, <SEP> 576 <SEP>
<tb> MnO <SEP> 0, <SEP> 019 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 33, <SEP> 173 <SEP>
<tb> AI203 <SEP> 14, <SEP> 943 <SEP>
<tb> Ti02 <SEP> 1
<tb> CaO <SEP> 43, <SEP> 317
<tb> Na20 <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP>
<tb> K20 <SEP> 0, <SEP> 042 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 3, <SEP> 14 <SEP>
<tb> S02 <SEP> 0, <SEP> 418
<tb>
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Wie aus der in Fig. 1 dargestellten schematischen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ersichtlich, lässt sich die Nettowärmeausbeute durch den Bypass 8 Heissluftstrom zwischen heissem und kaltem Wärmetauscher 10 bzw. 11 bzw. Regenerator noch weiter steigern. Etwa 15 % des Heisswindstromes kann dabei dem jeweils kalten Wärmetauscher zugeführt werden, wobei das aus dem Konverter kommende Abgas, welches Restmengen an CO und H2 enthält, nachverbrannt wird. Die zusätzliche fühlbare Wärme wird über die Wärmetauscher dem Heisswind rückgeführt, wobei die Nach-Nachverbrennung vorteilhafterweise gestuft stattfinden kann. Es können somit Brennkammern periodisch mit Wärmespeichern entlang des Abgasstromes abwechseln. Auf diese Welse können hohe Temperaturspitzen bzw. Wärmestromdichten im Wärmetauscher vermieden werden.
In einem weiteren AusführungsbeispIel wurden Einsatzstoffe mit nachfolgender Zusammensetzung verwendet :
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<tb>
<tb> Stahischlacke
<tb> Komponente <SEP> Anteil <SEP> (%)
<tb> Fe <SEP> 8
<tb> FeO <SEP> 17, <SEP> 6 <SEP>
<tb> FezOs <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 14, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Cr203 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Al203 <SEP> 3,2 <SEP>
<tb> P20S <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Ti02 <SEP> 1 <SEP>
<tb> CaO <SEP> 44, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Na20 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> K20 <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> Schwacherz
<tb> Komponente <SEP> Anteil <SEP> (%)
<tb> S03 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb> H20 <SEP> 3.
<SEP> 3 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Al2O3 <SEP> 3
<tb> P2O5 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Fe203 <SEP> 82, <SEP> 8 <SEP>
<tb> MnO <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> CaO <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
Als Zielschlacke wurde unter Verwendung des oben beschnebenen Schwacherzes eine Schlacke mit nachfolgender Zusammensetzung
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<tb>
<tb> Schlacke <SEP> (1500.
<SEP> C) <SEP>
<tb> Komponente <SEP> Anteil <SEP> (%)
<tb> FeO <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP>
<tb> MnO <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Si02 <SEP> 32, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Cr203 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP>
<tb> AI303 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP>
<tb> P205 <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP>
<tb> Ti02 <SEP> 0, <SEP> 74 <SEP>
<tb> CaO <SEP> 32, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Na20 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP>
<tb> K20 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP>
<tb> S03 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP>
<tb> CaO <SEP> I <SEP> SiÛ2 <SEP> 1 <SEP>
<tb>
mit einer Basizität CaO / SiO2 von etwa 1 hergestellt.
Gleichzeitig wurde ein Roheisen mit der nachfolgenden Richtanalyse
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<tb>
<tb> Eisen <SEP> (1500# <SEP> C)
<tb> Komponente <SEP> Anteil <SEP> (%)
<tb> C <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Mn <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Cr <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP>
<tb> p <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP>
<tb> S <SEP> 0, <SEP> 08 <SEP>
<tb> Fe <SEP> Rest
<tb>
gebildet. Zur Erzielung der geforderten Basizität wurde ein Teil Stahischlacke mit etwa 4 Teilen des genannten Schwacherzes vermischt, wobei das Schwacherz zuvor in einem Schmelzzyklon geschmolzen wurde. Der gewünschte AOa-Gehalt wurde durch Einblasen von Bauxit in den Konverter eingestellt.
Wie oben erwähnt, kann die Menge an Schwacherzen durch Einsatz weiterer SiO2-Träger, wie beispielsweise von Sand, verringert werden, wobei die Zugabe von Feinerzen zu Si02-Sanden den Schmelzbereich drastisch durch die Fayalitbildung absenken. Für die Absenkung des Schmelzpuntes von etwa 2000. C von Si02-Sanden auf etwa 1200 C durch Ausbildung einer Fayalitschlacke genügt prinzipiell eine Zugabe von etwa 20 Gew. % Eisenoxid auf reinen Sand (Sie2).
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Die benötigte Schmelzwärme Im Schmelzzyklon fällt aufgrund der relativ hohen fühlbaren Wärmemenge der Konverterabgase bel 1700. C sowie aufgrund des Umstandes, dass noch eine relativ hohe chemische Wärmemenge (ca. 20 % CO und H2) In den Konverterabgasen enthalten ist, an. Einbringen und Verbrennen dieser Konverterabgase führt zur Ausbildung Fayalitschlacke im Schmelzzyklon, wobei weitere Wärme durch die Neutralisation in der nachfolgenden Stahlpfanne freigesetzt wird. Diese nicht unerhebliche Wärmemenge führt zu einer optimalen Verflüssigung und Homogenisierung der gebildeten Mischschlacke.
Gleichzeitig wird der Staubanteil des sehr staubhaitigen Konverterabgases in die Schmelze eingebunden und somit das Konverterabgas entstaubt. Mit der Restwärme kann über einen entsprechenden Wärmeaustauscher beispielsweise Heisswind für den Konverter vorgewärmt werden.