CS219317B2 - Method of making the liquid raw iron - Google Patents

Description

Vynález se týká Způsobu výroby tekutého suro|vého želeža za součásného získávání plynné směsi pro předredukování použité rudy.

Ve snaze nahradit vysokopecní způsob a jí|m podmíněné koksoýací a zplyňovací postulpy pro úpravu rud jinými přímějšími způsoby .byly z velkého počtu navržených způsobů uskutečněny až dosud pouze různé způsoby přímé .redukce. Návrhy, vyrábět tekutou ocet požadovaného složení jediným pracovním pochodem z železné rudy tak zvaným pochodem tavné «redukce, nevedly až dosud к žádnému uspokojivému a průmyslově použitelnému výsledku.

Podle známého návrhu, získávat tekutou ocel jediným pochodem, se železná ruda nechá reagolvalt v redukční zóně s redukujícím plynem a produkt redukce se taví v následné kombinované zóně pro tavení a výrobu plynu, která navazuje na redukční zónu. Přitom se redukční plyn vyrábí v zóně pro získávání plynu tím, že se vhodnou tryskou přivádí libolvolné palivo, například uhlí nebo .kapalný nebo plynný uhlovodík a technicky čistý kyslík. Regulováním množství paliva a kyslíku, přiváděného tryskou, se složení redukčního plynu ovládá tak, že půlsobí na železnou rudu redukčně. Teplo, potřebné pro tavení předběžně zredukovaného produktu, se dodává převážně avláštním topením, upraveným v reakční nádobě.

Nauhličoivací látka, přiváděná do hořáku, se tedy ivyužije v podstatě pro tvorbu redukčního plynu neúplnou oxidací kyslíkem. Složení lá:zně, netavené z předběžně redukovaného materiálu, nelze — se zřetelem к požadované přímé výrobě oceli — ovlivnit v potřebné míře, zejména se nenedostiatečně využívá možností působení použitého paliva na složení taveniny.

Úkolem vynáležu je, při tavení předredukovaného materiálu, ovládat za současného zífekávání redukčního plynu z levných paliv, vhodného к předredukování použité železné rudy, reakční postupy v lázni tak, že se vyrobí tavenina surového železa s požadovaným obsahem uhlíku.

Uvedené nedostatky se odstraňují způsobem výroby tekutého surového železa za součafeného získávání plynné směsi pro předredukování použité rudy, podle vynálelzu, jehož podstata spočívá .v tom, že se nauhličující látka spolu s reaktivním nosným médiem zavádí pod hladinu lázně tekutého· surového železa, přičemž se lázeň přesytí uhlíkem, a současně se do sousední oblasti neustále promíchávané lázně dmýchá kyslík, nadbytek uhlíku se spaluje vháněným kýslíkem na kysličník uhelnatý, zatímco ruda, Vzniklými redukčními plyny alespoň zčásti predredukovaná v následném reakčním prostoru, se přivádí do nejbiižšího okolí exotermní redukční zóny, kde se taiví.

Při zipůšobu podle vynálezu dochází к přeměně tuhého· uhlíku na plyn v horkém prostředí, ťj. v tekutém kovu. Přeměna v plyn je endotermní reakcí (energie -j- C .+ + CO2 = 2CO). Vznikající plyny jsou veísiměs redukční činidla a používá se jich Дс předredukování železné rudy. Předredukbvaná ruda se vnáší do taveniny. Současně se při způsobu podle vynálezu vnáší do lázně tekutého kolvu dostatečné množství tuhého uhlíku, čímž se dosáhne, že koncentrace uhlíku rozpuštěného v kovu zůstává vysoká, takže se neustále získává tavenina, kterou je možno dmýcháním kyslíku zkujňovát, přičemž se uvolňuje energie, potřebná pbo přeměnu uhlíku v plyny, jakož i к tavení předrédukované rudy.

Jako nauhličující látky může být použito· zásadně jakéhokoliv fosilního paliva. Zejména se však použíivá tuhých paliiv, jako jsou kamenné uhlí nevhodné pro koksování, antracity a lignity, bez nákladné úpravy v nezušlechtěném a netvarovaném stavu. Podle výhodného provedení se tuhá nauhličující látka v jemně práškovém stavu, suspendovaná v plynu, obsahujícím převážně kysličník uhličitý, přivádí společně s tímto médiem do nitra lázně soustavou soustřeďných trubek. Tímto médiem může být i vodní párá, popřípadě odpadní plyn se značným obsahem kysličníku uhličitého· nebo uhlovodík. Přitom ulh'lík vstupuje do lázně, přičemž se ho váže na železo tolik, že obsah uhlí ku v že tóze činí alespoň 3 %, zatímco těikalvé složky uhlík štěpí a spolu se štěpnými a reakčními produkty reaktivního prostředí přecházejí do· odpadního plynu.

V zóně pro spalování uhlíku, která sousedí s nauhličovací zónou, se na lázeň dmýchá technický kyslík v objemovém množství, vypočteném podle nadbytku uhlíku v lázni. Přitom se část uihlíku vázaného na železo, jejíž velikost závisí na množství .přiváděného· kyslíku, přemění v kýsličník uhelnatý. Regúlolváním přívodu uhlíku a kyslíku je možno upravit obsah uhlíku v utaveném železe na požadovanou hodnotu, obvyklou u surového železa.

Plyny, Jtfvořící se v reakčním prostoru, které sestávají převážně z vodíku, vzniklého <v nauhličovací zóně a z kysličníku uhelnatého vzniklého v zóně, v níž se přivádí kyslík, v množstvích .nutných pro redukci rudy, se přivádějí co nejkratší cestou do zařízení pro přímou redukci rudy. Objemová množství plynů, Vzniklých v obou reákčních zónách, jakož i poměr objemového množství kysličníku uhelnatého- к objemovému množství vodíku se ovládají množstvím přiváděné nauhličující látky a reaktivního prostředí, v rozmezí hodnot poměru CO/H2 = 1 až 3.

Ruda, předredúkoivianá působením teplé Směsi CO/H2, se pak přivádí do reaktoru pro tavení a výrobu plynu. Ruda se přivádí přímo do zóny, kam se dmýchá kyslík, nebo do bezprostřední blízkosti této zóny, v níž je nadbytek tepla к dispozici pro tavení. Ruda se do lázně může přivádět například střední trubkou chlazené soustavy trubek, sestávající z několika do sebe zasunutých soustředných trubek, kteroužto soustavou se do lázně také dmýchá kyslík.

Kysličník železa, jednak ještě obsažený v předredukované železné rudě, jednak dodatečně vzniklý při dmýchání kyslíku, se v rozvířené lázni dalekosáhle redukuje uhlíkem, rozpuštěným v lázni. Dostatečného promíchání taíveniny je možno· v mnoha případech dosáhnout již kinetickou energií látek, vháněných soustavami trubek o vhodném sklonu.

Další možnolsti promíchání, jako například indukční cívka upravená na nádobě pro távení a výrobu plynu, se doporučují zejména tehdy, jsou-ili к přivádění plynných prostředí upraveny trysky, zapuštěné do zdivá.

Poněvadž obsah uhlíku v netaveném produktu se upraví regulací množství přiváděného paliva a kyslíku na hodnotu obvyklou pro surové železo·, zůstává teplota v tavícím prostoru na poměrně nízké hodnotě, takže nevznikají žádné problémy s životností žárovzdorné vyzdívky reákčního prostoru, jak je tomu u všech způsobů pro přímou výrobu oceli z rudy nebo z předem redukovaných produktů.

Natalvené surové železo· obsahující uhlík, které zůstává následkem intenzivního promíchávání v reaktoru smíšeno se struskou, •se vypouští ze špodní části lázně do dělicí nádoby, kterou může být například separátor pro olddělení sťrušky od taveniny s předem nastalviltelným dělicím objemem. Odtud se surové žélezo· pak odvádí к dalšímu zpracování na ocel. V reaktoru zůstávající surové železo slouží současně jako zásobník tepla a zprostředkovatel reakce.

Další výhodou způsobu podíle vynálezu je, že obsah síry v lázni je i při použití méněcenného kamenného uhlí s vysokým obsahem síry možno přídavkem jemně mletých šťruškotvorných přísad vázajících síru snížit natolik, že se surové železo obvykle dá dále zpracovat na ocel bez dodatečného odsíření. Při použití paliv s vysokým obsahem popela se však doporučuje, provést se zřetelem к objemu stirusky uvnitř reaktoru částečné dodatečné odsíření v dělicí nádobě.

Způsob podle vynálezu je vhodný zejména pro nepřetržitý provolz. Přivádění výchozích materiálů, jakož i vypouštění taveniny a sltrusky, popřípadě jejich emulze se tedy provádějí s výhodou belz přerušení.

Při způsobu poldle vynálezu se tedy upravením jednotlivých reakčních zón a přechodným vnášením nadbytku uhlíku do lázně vytvářejí optimální reakční podmínky, takže na jedné straně se použitím levných a méněcenných paliv a plynotvorných materiálů získá hodnotný -redukční plyn a na druhé straně se přímým dalším zpracováním produktu, získaného .redukcí rudy re akčním plynem, vyrobí tavenina železa s volitelným obsahem uihlíku. Poněvadž je možno pracovat při nízké teplotě ve srovnání s tavněredulkčmmi polstupy, zůstává opotřebeiní žáruvzdorných vyzdívkolvých materiálů v přijatelných mezích.

Jedna z možností provedení způsobu podíle vynálezu je v dalším blíže objasněna s přihlédnutím к výkresu:

Kombino|vianý způsob, zahrnující tavení, výrobu plynu, jakož i přímou redukci, se provádí v zařízení, jehož podstatnými složkami jsou táv'ná pec 1 a zařízení pro přímou redukci, pracující podle známých principů.

Talvná pec 1, opatřená žárovždoirnou vyzdívkou 2, zahrnuje nístěj 3 к zachycení roztaveného produktu, jakož i víko 4 spojené s odtahem 5 plynu.

Výchozí suroviny se do reákčního· prostoru přivádějí například přívodním zařízením, tvořeným soustavou soustředných trubek.

První vodou chlazená soustava 70 soustředných trubek prochází zadní postranní stěnou nístěje 2 a sahá až bezprostředně к povrchu lázně. Tato soustava, trubek .je upravena šikmo, takže vháněné produkty udělují lálzni pohýbóvou složku, směřující к odpichovému olťvotu 6. Vzdálenost dolního koňce této soustavy soustředných trubek od poVrchu lázně je možno přizpůsobit kolísání hladiny lálzně změnou hloubky zasunutí do stěny.

Kromě chladicí vody, proudící ve vnějším prstencovém potrubí 71, se do této soustavy 70 soustředných trubek přivádějí ještě materiál obsahující uhlík a nosné médium, .tvořené zde směsí odpadajících plynů CO/CO2/H2. Použité jemně mleté uhlí se přijvádí ze zásobníku 73 přes komůrkové kolo 74, jehož dcjpriaVní výkion je možno· plynule regulovat, do střední trubky 72 sou'stavy soustředných trubek. Odpadní plyn, přiváděný prodlouženým hrdlem 75 střední trubky rovněž v regulovatelném množství, strhuje s sebou částečky uhlí, takže jak plyn, talk částice zasahují dostatečně hluboko do lázně.

Druhá vodou chlazená soustava 80 soustředných trubek prochází víkem 4 tavné pece 1 kolmo a sáhá v oblasti, ležící mezi soustavou 70 soůstředných trubek a odpichovým otvorem 6, až do oblašti lázně.

Předběžně redukovaný materiál se zde přivádí .spádovou trubkou 83, tvořící střední trubku soustavy 80 soustředných trubek a přizpůsobenou zrnění předem redukovaného materiálu (Fe/FeO), do níž se přivádí předehřátý materiál buď přímo, nebo ze zásobníku. MeZi střední trubkou 83 a vnější prstencovou trubkou 81, jíž proudí chladicí voda, je upravena střední prstencová trubka 82, jíž se přivádí s velkou energií kyslík na lázeň. Dále je možno přidávat například vápno· к vázání popela z uhlí a síry, jakož i popřípadě rudný koncentrát pro re gulaci tepldty, a to jak nepřetržitě, ta'k popřípadě v oddělených dávkách.

O)bě soúsitávy 70, 80 soustředných trubek jsou výškově přestavitelné, a jsou proto účelně pomocí těisnění nepropustných .pro plyny, utěsněny vůči stěně tavné pece 1.

• Taívenlina, přicházející z oblašti nauhličení do oblasti dmýchání kyslíku je zde vystavena působení kyslíku, přičemž se nadbytek rozpušitěného uhlíku převede v kysličník uhelnatý, klterý unikne v plynném stavu.

Přiváděný předběžně redukovaný materiál se taví v oblasti dmýchání kyslíku, obsahující nadbytečné teplo, a mísí s olstatní lázní.

Nezredukolvaný kysličník železa, obsažený ještě v přiváděném materiálu, přechází do taveniny a je přímé redukován při sltyku s uhlíkem rozpuštěným v lázni.

Železo obsahující uhlík, odchází odpicho vým oltjvOrem 6 z dolní oblasti taveniny v té míře, jak se tavenina nově tvoří, takže objem taveniny zůstává konlsitantní. V nádobě, podobné prédpecí nebo mílsiči, se železo na základě ainálýlzy použitého paliva a průběhu reakce popřípadě ješltě odsíří a dokonale oddělí od sltrusky. Sitrulsku je možno ihned granulovat, zatímco surové železto se nepřetržitě nebo periodicky odvádí к dalšímu zpracování.

Plyn, vlzniklý v reakčním prostoru a sestávající přelvážně ze směsi kylsličníku uhelnatého a Vodíku, se odvádí odtahem 5 plynu a přels případné následné zařízení pro míšení plynu a pro vyrovnávání teplot přímo do známého zařízení pro přímou redukci. Odpadní plyn, pocházející z přímé redukce, nebb z některého jiného výrobního Způsobu, se může přivádět zpět do reaktoru píro tavení a výrobu plynu.

Claims (11)

1. Způsob výroby tekutého surového železa za současného získálváňí plynné směsi pro předredukoivání použité železné rudy, vyznačující se tím, že se nauhličující látka spolu s reaktivním nosným médiem zavádí pod hladinu lázně tekutého suťového železa, přičemž se lážeň pře*sytí uhlíkem, a současně se do sousední Oblasti neustále promíchávané lázně dmýchá kyslík, nadbytek uhlíku se spaluje vháněným kyslíkem v kysličník uhelnatý, zatímco ruda, vzniklými redukčními plyny v následném reakčním prostoru alespoň zlčáisti předredukovaná, se přivádí do nejbližšího okolí exotermní redukční zóny, kde se taví.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se tuhá nauhličující látka v jemně práškovém stalviu, suspendovaná v plynu obsahujícím přelvážně kysličník uhličitý, přivádí společně s tímto médiem soustavou soustředných trubek do nitra lázně.

3. Způsob podle bodů 1 a 2 vyznačující se tím, že se nauhličující látka a reaktivní prostředí přivádějí šikmo vzhledem к povrchu lázně a tím uvádějí taveninu do pohybu směrem od mílata přivádění.

4. ZípůsOb podle bodů 1 až 3 vyznačující se tím, že v oblasti spalování uhlíku se přivádí kylslík do lázně v objemovém množsitjví, vypočteném podle nadbytku uhlíku v lálzni.

vynalezu

5. Způisob podle bodů 1 až 4 vyznačujíc se tím, že objemiolvá množství plynů, vznik lých v obou reakčních zónách, jakož i po měr objemolvého- množství kysličníku uhel natého к objemovému množství vodíku se Ovládají množstivím přiváděné nauhličující látky a reaktivního prostředí, v rozmezí hodnoty poměru СО/Нг = 1 až 3.

6. Způsob p-odle bodů 1 až 5 vyznačující se tím, že se reakční plyny přivádějí do redukčního procesu v zahřátém stavu.

7. ZpůSob podle bodů 1 až 6 vyznačující se tím, že se předredukoivaná železná ruda, která se má talviit, přivádí do středu oblasti dmýchání kyslíku.

8. ZpůSolb podle bodu 7 vyznačující se tím, že se kylslík a předlredukoivaná železná ruda přivádějí do taveniny soustavou několika soustředných Itrubek.

9. Způsob poidle bodů 1 až 8 vyznačující se tím, že se do taveniny přivádějí struskotvonné látky absorbující síru.

10. ZpůSob podle bodů 1 až 9 vyznačující se tím, že se ze spodní čálslti lázně nepřetržitě odvádí část taveniny.

11. Způsob podle bodů 1 až 10 vyznačující se tím, že se úplné oddělení strulsky od taveniny prolvádí mimo reaktor pro tavení a výrobu plynu.