CS244826B2 - Method and apparatus for production of liquid pig iron or steel pre-products - Google Patents

Description

C 21 В 11/00//

C 21 В 13/00

(72) Autor vynálezu	KEPPLINGER WERNER dipl. ing., LINZ /Rakousko/
(73) Majitel patentu	VOEST-ALPINE, Aktiengessellschaft, LINZ /Rakousko/, KORF ENGINEERING GmbH., DÚSSELDORF /NSR/

(54) Způsob výroby tekutého surového železa nebo ocelových předběžných produktů a zařízení к provádění tohoto způsobu

U způsobu se vychází z materiálu, obsahujícího železo, nalézající se ve tvaru částeček, zejména předredukované železné houby a současně se vyrábí redukční plyn v tavícím reduktoru, přičemž v důsledku přidávání uhlí a foukání plynu s obsahem kyslíku tryskovými trubkami /18/, procházejícími stěnou tavícího reduktoru /1/ se vytváří oblast fluidního lože /26/ z částic koksu, do které se zavádí železoobsahující materiál, který se má redukovat.

Aby bylo možno vyrábět tekuté surové železo případně ocelové předběžné produkty podle tohoto přímého redukčního postupu s nižším obsahem síry než tomu bylo dosud možné, aniž by bylo nutno klásti na obsah síry přidávaného uhlí zvláštní požadavky, přivádí se železo obsahující materiál, který je nutno redukovat, těsně nad rovinu trysek vefukovaného plynu, vytvářející fluidní lože /26/.

Zařízení sestává z tavícího reduktoru /1/, u něhož těsně nad rovinou, vytvořenou tryskovými trubkami /18/, sloužícími к vytvoření fluidního lože /26/, jsou v rozsahu středního úseku /В/ upraveny první a druhá dávkovači trubka /16, 17/, procházející stěnou tavícího reduktoru /1/ pro zavádění železoobsahujícího materiálu pro redukování, jakož i zavádění prachu, odloučeného z redukčního plynu a v daném případě přísad, obsahujících kysličník vápenatý příp. hořečnatý nebo uhličitany.

Vynález se týká způsobu výroby tekutého surového železa nebo ocelových předběžných produktů z kusového materiálu obsahujícího železo, zejména předredukované železné houby, jakož se týká výroby redukčního plynu v tavícím reduktoru, přičemž v důsledku přidávání uhlí a foukání plynu, obsahujícího kyslík, tryskovými trubkami, prostupujícími stěnu tavícího reduktoru se vytváří fluidní lože z Částic koksu, do kterého se přivádí železo obsahující materiál, který se má redukovat. Týká se i zařízení к provádění tohoto způsobu.

Způsob výroby tohoto druhu je popsán v německém spisu DE-OS 23 43 303, přičemž plyn s obsahem kyslíku, případně čistý kyslík se fouká nad vytvořený výtokový důlek kovu, případně nad vrstvu strusky, která tento překrývá skrze věnec tryskových trubek, které prostupují stěnu tavícího reduktoru.

Tímto způsobem se vytváří fluidní lože z částeček koksu s oblastí vysoké teploty ve spodním rozsahu, železo obsahující materiál tvaru částic, zejména předběžně redukovaná železná houba a kusové uhlí se přivádí dávkovacími otvory v krytu tavícího reduktoru se shora, padající částice se ve vířivém loži přibrzdí a částice s obsahem železa se v průběhu propadávání koksovým vířivým ložem redukují a roztavují.

Roztavený kov, přikrytý struskou se shromažďuje na dně tavícího reduktoru. Kov a etruská se odvádějí oddělenými odpichovými otvory.

U známého způsobu může docházet к potížím, používá-li se uhlí se zvýšeným obsahem síry. Hmotnostní podíl síry u metalurgicky používaného uhlí Činí obvykle 0,7 až 1,2 %, ale někdy může obsah síry činit až 2 %.

Proto se musí při způsobech, ve kterých se zplynováním tohoto uhlí vyrábí redukční plyn, jehož se používá к předběžné redukci v kombinovaném zařízení к předredukčnímu tavení redukcí, počítat s tím, že redukční plyn má značný obsah síry.

Přibližně třetina síry, která je obsažena v uhlí se nalézá v redukčním plynu a při předredukci v redukční šachtě se váže na železo s velkým podílem jako FeS.

ϋ obvyklé hutní metalurgie má hutní koks hmotnostní podíl síry od 0,7 do 0,6 %. Při vysokopečním procesu však tato síra zůstává zejména ve strusce a nevede к silnému nasíření surového železa. Jestliže se však, jako je tomu u způsobu,- označeném v úvodu, Surové železo vyrábí na bázi způsobu přímé redukce uhlí, pak je třeba počítat se značně vyšším obsahem síry než je tomu u vysokopecní metalurgie.

Vynález má za účel zabránit uvedeným nevýhodám a klade si za úkol možnost výroby tekutého durového Železa, příp. ocelových předběžných produktů postupem přímé redukce s nižším obsahem síry, než tomu bylo doposud; postup je určen obzvláště výhodně pro kombinovaná zařízení к předredukčnímu tavení, v nichž spolupracují jedna nebo více redukčních šachet s jedním tavícím reduktorem, s pravidlem, že nebude nutno na obsah Síry v používaném uhlí klást žádné zvláštní požadavky.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob výroby tekutého surového Železa podle vynálezu, jehož podstatou je, že materiál, obsahující železo a který se má redukovat, se přivádí těsně nad rovinou trysek pro vefukovaný plyn, vytvářejících fluidní lože.

Podle výhodného provedení vynálezu se železoobsahující materiál tvaru částic přivádí · dávkovacími trubkami, prostupujícími stěnu tavícího reduktoru, a ústícími do fluidního lože.

Toto opatření spočívá na poznatku, že ve fluidním loži je podstatně menší obsah síry než v redukčním plynu v horní části tavícího reduktoru, v takzvané uklldňovací oblasti. Jestliže materiál s obsahem železa, který se dávkuje, nepřijde do styku a plynem, bohatým na síru v uklidňovací oblasti, tak je roztavené železo značně chudší na obsah síry než takové, které - jak známo - propadává uklidňovací oblastí, přicházejíc z dávkovačích otvorů v krytu.

Další výhodné provedení spočívá v tom, Že redukční plyn, vytvořený při reakci, se vede к Odloučení prachových součástí jedním nebo více cyklony a částice prachu, které se přitom odloučily, se vedou zpšt do tavícího reduktóru dávkovacími trubkami, procházejícími stěnu tavícího reduktóru, ústícími ve výši fluidního lože·

Toto opatření spočívá na poznatku, že síra je obsažena zejména v prachu, unášeném redukčním plynem, a sice převážně jako CaS. Vedou-li se prachy s obsahem síry společně • redukčním plynem pro předredukci do předřazené předredukční šachty, vytváří materiál, který je obsažen v redukční šachtě ve formě pelet, kusovité rudy atd., filtrační účinek natolik, že prach s obsahem síry je zadržen a kvantitativně od násypu zachycován.

Jde potom do tavícího reduktóru s předredukovaným materiálem zpět. Přitom se nastaví rovnováha síry s tím důsledkem, že větší podíl síry se dostane do roztaveného kovu. Jestliže Však, jak je podle vynálezu navrženo, se prach oddělí a přímo přivádí do fluidního lože, nenastane vůbec tento dříve nevýhodný důsledek.

Podle jiného provedení vynálezu je možno odsiřovacího účinku též dosáhnouti tak, že redukční plyn, vytvořený při reakci, je podroben desulfuraci, dříve než je použit jako redukční prostředek při předredukčním způsobu, předcházejícím taviči redukci.

Takovéto odsíření může nastat prováděním redukčního plynu odsiřovací věží s kusovitými odsiřovacími prostředky, jako je kusové vápno.

Další výhodné provedení spočívá v tom, že dávkovacími trubkami dalšími, ústícími v rozsahu fluidního lože, se vefukují přísady, obsahující vápno a/nebo hořčík, jako je např. dolomit, magnezit, kysličník vápenatý, kysličník hořečnatý nebo jejich směsi v jemnozrnném tvaru.

Toto provedení, které má za Cíl rovněž snížení obsahu síry v roztaveném železe spočívá V tom, že při současné přítomnosti vápna a přímo redukovaného železa se síra v teplotním rozsahu přes 900 °c výhodně spojuje s vápnem.

Vápenný, případně dolomitický nebo magnesitový prach může být vefukován bud současně 8 nosným plynem obsahujícím kyslík;nebo separátními dávkovacími trubkami. Výhodně se těchto přísad používá ve.formě jejich kysličníků, neboř přitom není třeba vynákladat práci, odstrašující kyselost.

Podle dalšího provedení vynálezu je pod fluidním ložem upraveno nepohyblivé lože, které 8® výhodně udržuje na vyšší teplotě než je taviči teplota materiálu 8 obsahem železa. Toto provedení má tu výhodu, že působí proti reoxidaci redukovaného a roztaveného.materiálu.

Vynález dále obsahuje zařízení, sestávající z ohnivzdorně vyloženého tavícího reduktóru a otvory pro přidávání uhlí nebo jiného pálivá, obsahujícího uhlík, pro materiál s obsahem železa a pro odtah vyráběného redukčního plynu, dále s otvory pro odpich etrusky a taveniny, přičemž je upraven spodní úsek к zachycování roztaveného kovu a tekuté strusky, střední Úsek pro uložení koksového fluidního lože a na poslední navazující horní úsek jakožto uklidňovací prostor, jakož ve spodním rozsahu středního úseku tryskové trubky, prostupující Stěnu tavícího reduktóru pro zavádění nosného plynu s obsahem kyslíku a v daném případě paliva pro vytváření vířivého lože.

Podstatou zařízení podle vynálesu je, že těsně nad rovinou, vytvořenou tryskovými trubkami v rozsahu fluidního lože, jsou uspořádány dávkovači trubky, prostupující stěnu tavícího reduktóru pro zavádění materiálu в obsahem železa, který je třeba tavit, jakož pro žavádění prachu, odloučeného z redukčního plynu a v daném případě přísad, obsahujících kysličník vápenatý, případně kysličník hořečnatý nebo uhličitany.

Postup a zařízení podle vynálezu jsou schematicky znázorněny na výkresu.

Taviči reduktor £ s ohnivzdornou vyzdívkou, má spodní úsek A, střední úsek В a horní, v průměru rozšířený úsek C. Spodní úsek A je určen к zachycování roztaveného kovu, strusky a nad tím se nalézajícího nepohyblivého lože z částeček koksu, istřední úsek В je určen pro Vytvoření fluidního lože z částeček koksu a nosného plynu s obsahem kyslíku a horní úsek C 8louží jako uklidňovací prostor pro vytvářející se redukční plyn.

V krytu 2 tavícího reduktoru £ je upraven první otvor £ pro zavádění částeček uhlí. Dále jsou na krytu 2 upraveny druhý otvor £ a třetí otvor £ pro odvádění vznikajícího redukčního plynu. Tavící reduktor £, který je znázorněn na schématu pracuje s první a druhou předredukční šachtou 6 a 7 společně a je 8 těmito spojen prvním a druhým spojovacím potrubím 8, 9.

V prvním a druhém spojovacím potrubí £, £ je zapojen první a druhý cyklon 10, 11 к odlučování prachu, přičemž plyn zbavený prachu je prvním a druhým potrubím 12, 13 zaváděn do předredukčních šachet, do jejich spodní části.

Ode dna první a druhé předredukční šachty £, £ vede třetí a čtvrté potrubí 14, 15 ke střednímu úseku в tavícího reduktoru £, prostupují stěnu tavícího reduktoru £ na tomto místě a ústí jakožto první a druhá dávkovači trubka 16, 17 pro předredukovaný, železo obsahující materiál ve vnitřním prostoru tavicího reduktoru £.

Těsně pod těmito dávkovačími trubkami je upraven věnec tryskových trubek £8, prostupujících stěnu tavicího reduktoru £ к vefukování nosného plynu s obsahem kyslíku. V rozsahu středního úseku В mohou býti dále upraveny ještě přídavné dávkovači trubky 19 pro přísady s obsahem vápna.

První a druhá předredukční šachta £, £ mají v horní části první a druhý dávkovači otvor 20, 21 к přivádění železné rudy a první a druhý odvod 22, 23 plynu. Z části dna prvního a druhého cyklonu 10, 11 vede páté a šesté potrubí 24, 2£ zpět к tavícímu reduktoru £.

Jsou zaústěna nátrubky, prostupujícími stěnu tavicího réduktoru £ do středního úseku В tavicího reduktoru £.

Zařízení funguje takto:

Do tavicího reduktoru £ se prvním otvorem 3 plynule přivádějí Částečky uhlí nebo koksu, které propadávají dolů, zaváděným plynem s obsahem kyslíku do věnce, z tryskových trubek £8 se v závislosti na použitém tlaku plynu a velikosti dávkovaných částeček ve středním úseku В vytváří fluidní lože 26 příp. oblast fluidního lože z částeček koksu a ve spodním úseku A nepohyblivé lože 27 z částeček koksu.

Do první a druhé předredukční šachty £, £ se plynule prvním a druhým dávkovacím otvorem 20, 21 se shora přivádí železná ruda v kusové formě a předredukovaný materiál za působení redukčního plynu v první a druhé předredukční šachtě £, £, zejména železná houba se přímo zavádí třetím a čtvrtým potrubím £4, 15 a první a druhou dávkovači trubkou 16, 17 do oblasti fluidního lože 26.

Redukční plyn, vznikající při redukci se po průchodu horním úsekem C, /uklidňovacím prostorem/ a výstupu druhým a třetím otvorem £, £ zbavuje prachu v prvním a druhém cyklonu 11· Plyn, který byl zbaven prachu, jak bylo vzpomenuto, se zavádí do první a druhé předredukční Šachty 6, £.

Odloučený prach se ze dna prvního a druhého cyklonu 10, 11 vede zpět pátým a šestým potrubím 24, 25 dó oblasti fluidního lože 26. Tekuté železo, vytvořené při redukci/ se sbírá v části dna tavicího reduktoru 2, * tvoří jímku 28, která je pokryta vrstvou 29 strusky. Kov a struska jsou odváděny prvním a druhým odpichovým otvorem 30, 31.

Claims (7)

1. Způsob výroby tekutého surového železa nebo ocelových předběžných produktů z materiálu, obsahujícího železo ve tvaru částic, zejména předredukované železné houby, jakož Výroby redukčního plynu v tavičím reduktoru, přičemž přidáváním uhlí a foukáním plynu s obsahem kyslíku tryskovými trubkami, prostupujícími stěnou tavicího redukotru se vytváří fluidního lože z částic koksu, do kterého se přivádí železo obsahující materiál, který má být redukován, vyznačující se tím, že se přivádí materiál obsahující železo, který se má redukovat, těsně nad rovinu trysek, foukajících plyn, vytvářejících fluidní lože.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že materiál obsahující železo ve tvaru částeček se přivádí první a druhou dávkovači trubkou, ústící ve fluidním loži a procházející stěnou tavicího reduktoru.

3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že při reakci vytvářený redukční plyn se pro odloučení prachových součástí vede jedním nebo více cyklony a přitom odloučené prachovíté částice se vedou zpět do tavicího reduktoru první a druhou dávkovači trubkou, zaústěnou ve výši fluidního lože a prostupující stěnu tavicího reduktoru.

4. Způsob podle bodu 1 až 3, vyznačující se tím, že při reakci se vytvářející redukční plyn se podrobuje desulfuraci dříve něž se jako redukční prostředek používá v jednom z předredukčňích způsobů, předcházejícím taviči redukci.

5. Způsob podle bo$ů 1 až 4, vyznačující se tím, že se dalšími dávkovacími trubkami, ústícími v rozsahu fluidního lože, foukají v jemnozrnné formě přísady, obsahující vápno a/nebo hořčík, jako je dolomit, magnesit, kysličník vápenatý, kysličník hořečnatý nebo jejich směsi.

6. Způsob podle bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že pod fluidním ložem se upraví., nepohyblivé lože, které se výhodně udržuje na. vyšší teplotě, než je teplota tavení materiálu, obsahujícího železo.

7. Zařízení к provádění způsobu podle jednoho z bodů 1 až 6, sestávající z ohnivzdorně vyzděného tavicího reduktoru s otvory pro přidávání uhlí nebo jiného pevného paliva, obsahujícího uhlík, pro přidávání materiálu s obsahem železa a pro odtah vyrobeného redukčního plynu, dále s otvory pro odpich strusky a taveniny, přičemž je upraven spodní úsek к zachycování roztaveného kovu a tekuté strusky, střední úsek pro zachycení koksového fluidního lože a na to navazující horní úsek jakožto uklidňovací prostor, jakož ve spodním rozsahu středního úseku jsou upraveny tryskové trubky, prostupující stěnou tavicího reduktoru pro zavádění nosného plynu, obsahujícího kyslík a v daném případě paliva pro vytváření fluidního lože, vyznačující se tím, že těsně nad rovinou, vytvořenou z tryskových trubek /18/ v rozsahu oblasti fluidního lože /26/ jsou upraveny první a druhá dávkovači trubka /16, 17/, prostupující stěnu tavicího reduktoru /1/, pro zavádění železoobsahujícího materiálu, který se má redukovat, jakož pro zavádění prachu, odloučeného z redukčního plynu pátým