CS250664B2

CS250664B2 - Method of liquid pig iron or steel preliminary products production and smelting reduction gear unit for realization of this method

Info

Publication number: CS250664B2
Application number: CS441484A
Authority: CS
Inventors: Werner Kepplinger; Rolf Hauk
Original assignee: Voest Alpine Ag; Korf Engineering Gmbh
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1984-06-12
Publication date: 1987-05-14

Description

Vynález se týká způsobu výroby tekutého surového železa nebo ocelových předběžných produktů a redukčního plynu v natavovacím reduktoru, ve kterém se vytvoří přidáním uhlí a foukáním plynu s obsahem kyslíku první oblast fluiduího lože z částic koksu se silným pohybem částic nad dmýchací rovinou (první dmýchací rovina) a přidávají se do první oblasti fluidního lože se shora částice železné houby a nebo předběžně redukované částice železné rudy s podstatným podílem velikosti částic nad 3 mm, jakož se týká natavovacího reduktoru k provádění způsobu, sestávajícího z nádoby, která je opatřena ohnivzdornou vyzdívkou, s otvory pro přidávání uhlí, materiálu, který obsahuje železo a pro výstup vyráběného redukčního plynu, dále s otvory pro odpich kovové tavby a strusky, jakož s trubkami, případně tryskami, které vyúsťují do natavovacího reduktoru nad hladinou strusky v nejméně dvou rozdílných výškách.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the production of liquid pig iron or steel precursors and a reducing gas in a melting reducer in which the first fluidized bed region is formed from coke particles by strong particle movement above the blowing plane (first blowing plane). and adding to the first fluidized bed region from above the sponge iron particles or pre-reduced iron ore particles with a substantial fraction of particle size above 3 mm, as well as relating to a flux reducer for carrying out a process consisting of a vessel equipped with a refractory lining for the addition of coal, iron-containing material and for the output of the reducing gas to be produced, further with tapping holes for metal melting and slag, as well as pipes or nozzles which exit into the melting reducer above the slag level in at least two heights.

Způsob tohoto druhu je znám z evropského patentu EP—Bl—0010627.A method of this kind is known from the European patent EP-B1-0010627.

Podle něho se v natavovacím reduktoru vytváří uhelné fluidní lože s oblastí vysoké teploty ve spodní oblasti, do které se ze shora přidávají částice železné houby. V důsledku dynamického tlaku a vztlaku v u2 helném fluidním loži se také částice železné houby s velikostí nad 3 mm znatelně přibrzdí a při výměně tepla s fluidním ložem se ve své teplotě zvýší o podstatnou hodnotu. Dopadají se sníženou rychlostí na vrstvu strusky, tvořící se bezprostředně pod oblastí vysoké teploty a jsou na ní, nebo v ní roztaveny. Maximální taviči výkon natavovacího reduktoru a tím množství a teplota vyráběného tekutého surového železa závisí nejen na geometrických rozměrech natavovacího reduktoru, ale je dalekosáhle stanoven jakostí použivatelného uhlí a podílem větších částic v přidávané železné houbě. Při používání méněhodnotného uhlí se zmenšuje odpovídajícím způsobem možný přívod tepla do struskové lázně a tím natavovací výkon pro částice železné houby. Zejména při větším podílu částic železné houby s velikostí zrna nad 3 mm, které při zpomalovaném pádu uhelným fluidním ložem nemohou se stejnou měrou zahřívat jako menší částice, a které proto vyžadují vyšší natavovací výkon v oblasti vrstvy strusky. Proto je snížený tavící výkon při používání méněhodnotného uhlí nevýhodný.According to this, a coal fluidized bed is formed in the melting reducer with a high temperature region in the lower region to which iron sponge particles are added from above. Due to the dynamic pressure and buoyancy in the fluidized bed, the sponge particles over 3 mm in size are also noticeably braked and increase by a substantial value in the fluidized bed heat exchange. They fall at a reduced velocity on the slag layer formed immediately below the high temperature region and are melted or melted thereon. The maximum melting capacity of the melting reducer and thus the amount and temperature of the molten pig iron produced depends not only on the geometrical dimensions of the melting reducer, but is largely determined by the quality of the usable coal and the proportion of larger particles in the added sponge iron. When using low-grade coal, the possible heat input to the slag bath and the melting capacity for the sponge iron particles are reduced accordingly. Especially with a larger proportion of iron sponge particles with a grain size above 3 mm, which cannot be heated to the same extent as smaller particles in a slowed-down fall by the coal fluid bed, and which therefore require a higher melting performance in the slag layer region. Therefore, a reduced melting capacity when using low-grade coal is disadvantageous.

Německým spisem DE—C2—1 017 314 je zveřejněn způsob výroby hořlavých plynů z prachového až hrubozrnného paliva, u ně250664 hož jsou vytvořeny v jednom výrobníku plynu dvě oblasti fluidního lože z koksových částic, z nichž horní oblast, do které se přivádí endotermicky reagující zplyňovací látka, se udržuje v silně vířícím pohybu a spodní oblast, do které se přivádí exotermicky reagující zplyňovaci látka se udržuje v nepozorovatelném až slabém pohybu koksových částic. Tímto způsobem je možné, na místě exotermicky přiváděné zplyňovaci látky podstatně zmenšit odvod tepla vířicím palivem a zplyňovaci zbytky, které klesají z horních vrstev paliva odvádět jakožto roztavenou strusku. V „horké oblasti“ výrobníku plynu je možno dosáhnout teplot 1 500 °C a více. V tiskovině se prohlašuje jako možné zavádět do výrobníku plynu s palivem také rudy a roztavený kov, který se shromažďuje na dně výrobníku plynu pod roztavenou struskou odpichovat jakožto tekutý. V praxi není známo použití rud u postupu tohoto druhu k výrobě hořlavých plynů. V každém případě je ale myslitelné v malém množství takto redukovat a natavovat ryzí kovy.DE-C2-1 017 314 discloses a process for the production of combustible gases from pulverized to coarse-grained fuel, in which 250664 are formed in one gas generator two fluidized bed regions of coke particles, of which the upper region to which the endothermic reactive gasification is introduced and the lower region to which the exothermic reactive gasifier is fed is maintained in an unobservable to weak movement of the coke particles. In this way, it is possible to substantially reduce the heat dissipation of the swirling fuel in place of the exothermic gasifier, and the gasification residues which fall from the upper layers of the fuel as molten slag. In the "hot zone" of the gas generator, temperatures of 1,500 ° C or more can be achieved. In the printed matter, it is claimed that it is also possible to introduce ores and molten metal, which collects at the bottom of the gas generator under the molten slag, as a liquid, into the gas-fuel generator. In practice, the use of ores in a process of this type for the production of flammable gases is not known. In any case, however, it is conceivable to reduce and melt the pure metals in a small amount.

Německým spisem DE—Bl—1 086 256 je znám způsob k získávání železa z prachových, případně jemnozrnných železných rud, při kterém je v tavicím vědru přidáním koksu vytvořeno koksové pevné lože, do jehož spodní oblasti je bezprostředně nad hladinu struskové lázně zaváděno spalovací médium, jako např. vzduch, který je obohacen kyslíkem. Do tavící komory se nad koksové pevné lože přivádí prachové uhlí, předběžně redukovaná ruda a kyslíkem nasycený vzduch a přitom je vytvořeno tekuté železo a tekutá struska, které z největší části padají ve tvaru kapek směrem dolů a přitom dopadají na koksové pevné lože. V tomto se struska zcela vyredukuje, železo desoxiduje a nauhličuje, odsiřuje a v daném případě obohacuje určitými legujícími složkami. Hořlavé plyny, které vznikají nad koksovým pevným ložem, proudí směrem nahoru a strhávají sebou studenou prachovou rudu, zaváděnou do tavící komory horními vstupními otvory, aby tuto předběžně redukovaly ve zvláštní předredukční komoře, odkud je tato pak odebírána do tavící komory k vefukování. Také tento způsob se hodí pouze pro získávání železa z prachových nebo případně jemnozrnných železných rud, nikoliv však pro použití částic železné houby s podstatným podílem velikosti částic nad 3 mm.DE-B1-1 086 256 discloses a method for obtaining iron from pulverized or fine-grained iron ores, in which a coke solid bed is formed in the melting bucket by adding coke, into whose lower region the combustion medium is introduced immediately above the slag bath level. such as oxygen-enriched air. Powder coal, pre-reduced ore and oxygen-saturated air are fed into the melting chamber above the coke fixed bed, whereby liquid iron and liquid slag are formed, which fall largely in the form of drops downward and fall on the coke fixed bed. In this case, the slag is completely reduced, the iron is deoxidized and carburized, desulfurized and in this case enriched with certain alloying components. The combustible gases generated above the coke fixed bed flow upward and entrain cold powder ore introduced into the melting chamber through the upper inlet openings to pre-reduce it in a separate pre-reduction chamber, from where it is taken into the melting chamber for injection. This method is also suitable only for obtaining iron from powdered or possibly fine-grained iron ores, but not for the use of sponge iron particles with a significant particle size above 3 mm.

Vynález si klade za úkol zvýšit tavící výkon u způsobu v úvodu jmenovaného druhu. Při použití většího podílu materiálu, který obsahuje železo o velikosti částic nad 3 mm a/nebo při použití uhlí horší jakosti má být stupňován odpichový výkon tekutého surového železa nebo ocelových předproduktů.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to increase the melting capacity of the method of the type mentioned at the outset. When using a larger proportion of iron-containing material with a particle size above 3 mm and / or using inferior quality coal, the tapping performance of liquid pig iron or steel precursors should be increased.

Vynález je kromě toho zaměřen také na zařízení k provádění postupu podle vynálezu.The invention is also directed to an apparatus for carrying out the process according to the invention.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob podle vynálezu, který se vyznačuje tím, že pod první dmýchací rovinou a nad hladinou struskové lázně leží druhá dmýchací rovina pro plyn, obsahující kyslík a zde se přívod plynu reguluje tak, aby se mezi oběma dmýchacími rovinami vytvořila druhá oblast fluidního lože z koksových částic se slabým nebo nepozorovatelným pohybem částic, nebo pevné lože, prostupitelné plyny a z částic koksu a teplota ve druhé oblasti se udržovala nad tavící teplotou materiálu, obsahujícího železo. U postupu podle vynálezu, vycházl-li se z postupu, který je popisován v EP—Al—0 010 627, se vytváří pod prvním fluidním ložem z koksových částic se slabým nebo nepozorovatelným pohybem částic nebo z pevného lože z koksových částic, skrze které mohou proudit plyny. To se stává proto, že pod první dmýchací rovinou pro první oblast fluidního lože je upravena druhá, další dmýchací rovina pro druhou oblast, a přívod plynu ve druhé dmýchací rovině se reguluje tak, aby se částice koksu ve druhé oblasti jen slabě nebo prakticky vůbec nepohybovaly. Tato druhá oblast v každém případě však musí být průchozí pro plyny aby bylo možno odvádět nahoru hořlavé plyny, vyráběné ve druhé dmýchací rovině.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method according to the invention, characterized in that a second oxygen-containing gas-blowing plane lies below the first blowing plane and above the slag bath level, and here the gas supply is controlled so as to form a second fluidized bed region between the two blowing planes. from coke particles with weak or unobservable movement of particles, or a fixed bed, permeable gases, and from coke particles, and the temperature in the second region was maintained above the melting temperature of the iron-containing material. In the process according to the invention, starting from the process described in EP-A1-0 010 627, it is formed under the first fluidized bed of coke particles with weak or unobservable movement of particles or of a fixed bed of coke particles through which flow gases. This is because below the first blowing plane for the first fluidized bed region there is a second, further blowing plane for the second region, and the gas supply in the second blowing plane is controlled so that the coke particles do not move only slightly or practically at all in the second region. . However, this second region must in any case be gas-permeable in order to be able to drain up the flammable gases produced in the second blowing plane.

Druhá oblast je účelně postavena z poměrně velkých koksových částic. Výhodným způsobem se druhá oblast vytváří v podstatě z koksových částic o velikosti zrna 2 milimetry až 72 mm, zejmén velikosti zrna od 10 mm do 30 mm. K tomuto účelu se do natavovacího reduktoru přidává ze shora uhlí v hrubých kusech, které při průchodu první oblastí fluidního lože zcela nezplynuje a shromažďuje se ve tvaru větších koksových částic ve druhé oblasti. Alternativně nebo dodatečně je též možno použít jakožto nosičů uhlíku pro vytvoření druhé oblasti také koksu nebo vysokotepelného kusového koksu z hnědého uhlí.The second region is expediently constructed of relatively large coke particles. Preferably, the second region is formed essentially of coke particles having a grain size of 2 millimeters to 72 mm, in particular a grain size of 10 mm to 30 mm. For this purpose, coarse pieces of coal are added to the melting reducer from above, which do not completely gasify as they pass through the first region of the fluidized bed and accumulate in the form of larger coke particles in the second region. Alternatively or additionally, it is also possible to use coke or high-temperature lump coke of brown coal as carbon carriers to form the second region.

U způsobu podle vynálezu se přivádějí jak do první, tak také do druhé dmýchací roviny kyslík obsahující plyny, jako je vzduch, technicky čistý kyslík nebo jeho směsi, které v těchto rovinách exotermickou reakcí pečují o vysoký přívod tepla. Druhá oblast z klidových částic koksu nebo koksových částic s nepatrným pohybem se tím nalézá mezi dvěma oblastmi s vysokou teplotou, totiž oběma dmýchacími rovinami pro kyslík obsahující plyn, a lze ji, neboť je procházena horkými hořlavými plyny spodní druhé dmýchací roviny, samotnou při špatné jakosti uhlí vyhřát na vysokou teplotu, v každém případě na teplotu, nacházející se nad tavící teplotou materiálu, který obsahuje železo. Teplota ve druhé oblasti se výhodně udržuje na 100 až 300 °C nad tavící teplotou tekutého kovu a strusky. Tímto relativně kompaktním ložem z koksových částic ve druhé oblasti se překládá natavovací proces, v každém případě větších částic železné houby, ze struskové lázně směrem nahoru, neboť větší částice železné houby, přibrzděné a zahřáté v první oblasti fluidního lože nicméně nemohou se dostat bezprostředně až do struskové lázně, ale zůstávají na, nebo v nejhořejších vrstvách druhé oblasti ležet a natavují se v oblasti první dmýchací roviny.In the process according to the invention, oxygen-containing gases, such as air, technically pure oxygen or mixtures thereof, are supplied to both the first and second blowing planes, which provide a high heat input in these planes by means of an exothermic reaction. The second region of the coke quiescent or coke particles with a slight movement is thus located between the two high temperature regions, namely the two oxygen-containing blowing planes, and can be passed through the low-blown hot flammable gases alone in poor quality. to heat the coal to a high temperature, in any case to a temperature above the melting temperature of the iron-containing material. The temperature in the second region is preferably maintained at 100 to 300 ° C above the melting temperature of the liquid metal and slag. This relatively compact coke bed in the second region translates the melting process, in any case of larger iron sponge particles, from the slag bath upwards, since larger iron sponge particles braked and heated in the first region of the fluidized bed, however, cannot get immediately up to but the slag baths remain on or in the uppermost layers of the second region and fuse in the region of the first blowing plane.

Natavený materiál prosakuje skrze spodní, druhou oblast a přitom dosahuje teploty přibližně od 1 400 do 1 500 °C. V tomto teplotním rozsahu vzniká při reakci uhlíku s kyslíkem přes CO₂ téměř výlučně kysličník uhelnatý; vzniklé surové železo nemůže být v této redukující atmosféře reoxidováno. Ve druhé oblasti jsou přesto možné metalurgické reakce, jako nauhlíčení, redukce křemíková a manganová. Toto se zejména týká také odsíření a redukce obsahu FeO u strusky. Jakost kovového produktu lze ovlivňovat zaváděním nosičů uhlíku a/nebo struskotvorných přísad do druhé oblasti.The molten material leaks through the lower, second region, while reaching a temperature of about 1,400 to 1,500 ° C. Within this temperature range carbon monoxide is almost exclusively produced by the reaction of carbon with oxygen via CO ₂ ; the resulting pig iron cannot be re-oxidized in this reducing atmosphere. Nevertheless, metallurgical reactions such as carburization, silicon and manganese reduction are possible in the second region. This also applies in particular to the desulphurisation and reduction of the FeO content of the slag. The quality of the metal product can be influenced by introducing carbon carriers and / or slag additives into the second region.

Protože při způsobu podle vynálezu je natavovací rovina pro větší částice železné houby přeložena ze struskové lázně do horního rozsahu druhé oblasti a do struskové lázně se dostává pouze natavený materiál s odpovídajícím způsobem vyšší teplotou, je při samotném použití méněhodnotného uhlí možné dosáhnouti dostatečně vysokých teplot ve struskové lázni a v tavbě, takže také po odpichu surového železa nebo ocelového předmateriálu má tato dostatečně vysokou teplotu, aby bylo možno potom provádět požadované metalurgické reakce.Since in the process according to the invention the melting plane for the larger iron sponge particles is transferred from the slag bath to the upper region of the second region and only the molten material with a correspondingly higher temperature enters the slag bath, it is possible to achieve sufficiently high temperatures in the slag so that, even after the tapping of the pig iron or steel pre-material, it has a sufficiently high temperature to carry out the desired metallurgical reactions.

Je nutným předpokladem, abv větší částice železné houby, které zůstávají ležet na druhé oblasti, mohly být zde skutečně roztaveny, tzn. aby se první dmýchací rovině mezi první oblastí fluidního lože a druhou oblastí přiváděl plyn s obsahem kyslíku a aby se v této oblasti dosahovalo exotermické reakce. Kdyby se, jako je tomu u způsobu podle DE—C2—1 017 314, přiváděl první dmýchací oblasti eudotermně reagující zplyňovací prostředek, potom by se zde nemohly roztavit částice železné houby, větší částice by se hromadily na druhé oblasti a vynutily by přerušení procesu.It is a prerequisite that the larger iron sponge particles that remain on the other region could actually be melted there; for supplying an oxygen-containing gas to the first blowing plane between the first fluidized bed region and the second region and to achieve an exothermic reaction in this region. If, as in the process of DE-C2-1017 314, the first blowing regions were fed with an eudothermally reactive gasifier, then the sponge particles of the iron would not be melted there, larger particles would accumulate in the second regions and force the process to be interrupted.

Stav lože ze zrnitých pevných látek, skrze které mohou procházet plyny závisí zásadně na velikosti zrna a hustotě pevné látky, jakož na rychlosti proudícího plynu. Tlaková ztráta plynu v závislosti na výšce lože stoupá s rostoucí rychlostí plynu, až se dosáhne takzvaného „bodu uvolnění“ lože z pevných látek, při kterém lože přechází do fluidního stavu.The condition of the bed of granular solids through which gases can pass depends essentially on the grain size and density of the solid, as well as on the velocity of the gas flow. Depending on the bed height, the pressure drop of the gas increases with increasing gas velocity until the so-called " release point " of the bed of solids is reached, at which the bed becomes fluidized.

Jestliže je druhá oblast vybudována z hrubých kusů koksové vrstvy, pak tato oblast může být prostupována plynem s relativně vysokými rychlostmi, aniž nastává uvolnění této vrstvy.If the second region is constructed of coarse pieces of the coke layer, this region can be permeated with gas at relatively high velocities without releasing the layer.

Jestliže je druhá oblast vytvořena částicemi koksu s přibližně stejným rozdělením velikosti zrn jako v první oblasti fluidního lože, tzn. částicemi o průměru 0,5 až 10 mm, výhodně 1 až 3 mm, je nutno přivádět plyny do druhé oblasti s odpovídající nižší rychlostí než do první oblasti fluidního lože.If the second region is formed by coke particles with approximately the same grain size distribution as in the first fluidized bed region, i. With particles having a diameter of 0.5 to 10 mm, preferably 1 to 3 mm, it is necessary to supply gases to the second region at a correspondingly lower velocity than to the first region of the fluidized bed.

Výška druhé oblasti činí výhodně 1,0 až 3,0 m, výhodně asi 2 m.The height of the second region is preferably 1.0 to 3.0 m, preferably about 2 m.

Dodávka energie do druhé oblasti se provádí spalováním částic koksu s přiváděným kyslíkem. Pro další nastavení teploty, případně aby bylo možno zmenšit rychlost propalu koksu ve druhé oblasti, zavádějí se do této část vzniklých redukčních plynů, tekuté uhlovodíky a/nebo jemně dělené uhlí dodatečně jakožto nosič uhlíku.Energy is supplied to the second region by combustion of the coke particles with oxygen supplied. In order to further adjust the temperature, or to reduce the coke burn rate in the second region, liquid hydrocarbons and / or finely divided coal are additionally introduced into this portion of the reducing gases formed as a carbon carrier.

Plyn, který obsahuje kyslík a v daném případě nosiče uhlíku a/nebo struskotvorné přísady je možno do druhé oblasti přivádět na libovolném místě. Výhodně jsou přiváděny do spodního rozsahu této oblasti.The oxygen-containing gas and, in the present case, carbon carriers and / or slag-forming additives can be fed to the second region at any location. Preferably they are fed to the lower range of this region.

Podle dalšího výhodného provedení se plyn s obsahem kyslíku a/nebo nosiče uhlíku a/nebo struskotvorné přísady zavádějí do druhé oblasti z částic koksu v různých rovinách.According to a further preferred embodiment, the oxygen-containing gas and / or the carbon carrier and / or the slag additive are introduced into the second region from the coke particles in different planes.

Účelným způsobem se plyn, obsahující kyslík a/nebo nosiče uhlíku zavádějí do druhé oblasti z kokosových částic předehřáté.Conveniently, the oxygen-containing gas and / or the carbon carriers are introduced into the second region of the coconut particles preheated.

Pro regulaci teploty druhé oblasti je možno plyn obsahující CO₂, např. kychtový plyn z redukční šachty, která je integrována způsobu, přivádět zpět do horké druhé oblasti. Přitom v endotermické redukci reaguje CO₂ na CO. Tím vzniká opět hodnotný redukční plyn, který je dodatečně procesu k dispozici. Je také myslitelné, aby se na místo kychtového plynu použily uhlovodíky v tekutém nebo plynném stavu.To regulate the temperature of the second region, the CO ₂ -containing gas, eg the top gas from the reduction shaft, which is integrated in the process, can be returned to the hot second region. In the endothermic reduction, CO ₂ reacts to CO. This again results in a valuable reducing gas, which is additionally available to the process. It is also conceivable for hydrocarbons in liquid or gaseous state to be used in place of the off gas.

Aby se dosáhlo stejnoměrného profukování plynem a co možno největšího ohřevu druhé oblasti, foukají se plyny ve druhé dmýchací rovině s rychlostí, která leží pod rychlostí uvolnění pro lože z pevných látek.In order to achieve a uniform gas purge and to heat the second region as much as possible, the gases are blown in the second blowing plane at a rate which is below the speed of release for the solid bed.

Vzdálenost rovin trysek ode dna natavovacího reduktoru v m lze spočítat podle následujících, vzorců.The distance of the nozzle planes from the bottom of the melter reducer in m can be calculated according to the following formulas.

= ^c> ⁺ ' lb = výška spodní (druhé) dmýchací roviny (m),= ^c > ⁺ 'lb = height of the lower (second) blowing plane (m),

C₁ = konstanta : 0,20 až 0,30 m (bezpečnostní hodnota, aby se zabránilo, aby tekutá struska se dostala do trysek),C ₁ = constant: 0.20 to 0.30 m (safety value to prevent liquid slag from entering the nozzles),

C = konstanta : 2,98 ——· m^J (za předpokladu hustoty tavby 7,6 G—C = constant: 2.98 —— · m ^J (assuming a melting density of 7.6 G—

P_v = tavící výkon (t. h'¹),P _v = melting capacity (t. H ' ¹ ),

T_A = odpichov interval (hj,T _A = tapping interval (hj,

D_v = průměr natavovacího reduktoru (m) h₂ - hj + 0,5 C₂ (2) lb . výška horní (první) dmýchací roviny (mj,D _v = diameter of melting reducer (m) h ₂ - hj + 0,5 C ₂ (2) lb. height of upper (first) blowing plane (mj,

C. = materiálová konstanta paliva (m).C. = material fuel constant (m).

Výška spodní dmýchací roviny nade dnem natavovacího reduktoru vyplývá z odpichového výkonu a průřezu paty natavovacího reduktoru. Výška spodní dmýchací roviny činí příkladně u tavícího výkonu 40 t.h“¹, odpichového intervalu 2 h a světlého průměru v patě natavovacího reduktoru 3 m 3,18 až 3,28 m. Hodnota pro C₂ kolísá od 1 m do 5 m, vždy podle jakosti použitého paliva. Použije-li se paliva s malými kusy a vysokou kalorickou hodnotou a dobrou reaktivitou, tak hodnota pro C₂ leží blízko 1 m, což odpovídá vzdálenosti dmýchacích rovin mezi sebou přibližně 0,5 m. Jestliže se zplynuje materiál s hrubými kusy s nízkou kalorickou hodnotou a/nebo nízkou reaktivitou, zvyšuje se hodnota C₂ na 5 m a vyplývá z toho vzdálenost obou dmýchacích rovin asi 2,5 m.The height of the lower blowing plane above the bottom of the melting reducer results from the tapping power and the cross section of the base of the melting reducer. The height of the lower blower plane lies, e.g., by melting output 40 th ^"one, the tap interval of 2 ha average light heel reflow reducer 3 m from 3.18 to 3.28 m. The value for C ₂ varies from 1 m to 5 m, depending on the quality of used fuel. If fuels with small pieces with high calorific value and good reactivity are used, the value for C ₂ is close to 1 m, which corresponds to a distance of the blowing planes of approximately 0.5 m between each other. and / or low reactivity, the C ₂ value is increased to 5 m and, consequently, the distance of the two blowing planes is about 2.5 m.

Podle výhodného rozvedení vynálezu se plyny ve druhé dmýchací rovině foukají s periodicky se měnící rychlostí (pulsačně). Tímto způsobem lze bezpečně zabránit rozvíření v této oblasti, případně je možno v pevném koksovém loži odbourat vznikající maxima tlaku, tzn. že místní přebytky plynu, obsahujícího kyslík, příp. redukční plyn se lépe v pevném loži rozdělují.According to a preferred embodiment of the invention, the gases in the second blowing plane are blown at a periodically varying rate (pulsating). In this way, it is possible to safely prevent the turbulence in this area, or to eliminate the pressure peaks formed in the fixed coke bed, i. that local excesses of the oxygen-containing gas or the the reducing gas is better distributed in the fixed bed.

Výhodným způsobem se plyny ve druhé dmýchací rovině foukají s trváním periody lOs až 2 min, pulsačně, přičemž maxima hodnot rychlosti plynu, která se periodicky mění, v daném případě krátkodobě leží nad rychlostí v trubkové trysce, odpovídající prahové rychlosti fluidace pro pevné lože.Advantageously, the gases in the second blowing plane are blown with a duration of 10 s to 2 min, pulsating, wherein the maximum gas velocity values which periodically vary, in the present case, shortly exceed the velocity in the lance corresponding to the fixed bed fluidization threshold.

Jestliže jsou pro zavedení plynů do druhé oblasti předpokládány trysky ve větším počtu, mohou být tyto uváděny do činnosti střídavě s více nebo menším množstvím plynu, přičemž trvání periody — závisející zejména na průměru a na výšce druhé oblasti — se právě tak účelně nastaví mezi 10 s až 2 minutami. Protože tlaková ztráta plynu v koksovém loži při překročení prahové rychlosti fluidace nabývá maxima, je možno u popisovaného pulsačního přívodu plynů přivádět do druhé oblasti větší množství plynu [srovnej Uullmanova encyklopedie technické chemie, svazek 3, nakladatelství chemie, 4. vydání, 1973, strana 439).If a plurality of nozzles are envisaged for introducing gases into the second region, they may be actuated alternately with more or less gas, the duration of the period - depending in particular on the diameter and height of the second region - being equally expediently set between 10 s up to 2 minutes. Since the pressure loss of gas in the coke bed exceeds the maximum fluidization threshold, a larger amount of gas can be fed to the second region in the described pulse gas feed [cf. Uullman Encyclopedia of Technical Chemistry, Volume 3, Chemistry Publishing, 4th edition, 1973, page 439 ).

Výška předběžného tlaku, který se má nastavit na vyústění zařízení pro přívod plynu, vyplývá v podstatě aditivně z tlakové ztráty v první oblasti koksového fluiduího lože a tlakové ztráty ve druhé oblasti.The height of the pre-pressure to be adjusted at the outlet of the gas supply device results essentially additively from the pressure loss in the first region of the coke fluidized bed and the pressure loss in the second region.

Jako zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je vhodný natavovací reduktor dříve definovaného druhu, jak je principiálně popsán v EP—Bl—0 010 627, pokud jsou upraveny nejméně dvě dmýchací roviny. Trubky, případně trysky, musí být samozřejmě přizpůsobeny médiím, která mají být vefukována. Je třeba, aby ústí trysek ležela 20 až 30 cm nad nejvýše očekávanou hladinou struskové lázně, aby se zabránilo tomu, aby se tyto naplnily struskou. S ohledem na měniči se výšku hladiny strusky jsou u natavovacího reduktoru podle vynálezu vyústění nejméně spodních trubek, případně trysek výškově přestavitelné, přičemž toto může být u šikmo dolů směřujících trysek dosaženo osovým posunutím nebo u svisle výkyvných trysek tím, že osa výkyvu leží ve vzdálenosti od ústí trysek, vhodné trysky, které byly popsány ve spisu DE—C2—-3 034 520.A melting reducer of the type defined above, as described in principle in EP-B1-0 010 627, is suitable as a device for carrying out the process according to the invention, if at least two blowing planes are provided. The tubes or nozzles must of course be adapted to the media to be injected. The nozzle orifice should lie 20 to 30 cm above the highest expected slag bath level to prevent these from being filled with slag. With respect to the slag level converter, at least the lower tubes or nozzles of the melting reducer according to the invention are vertically adjustable and this can be achieved by axial displacement in the case of obliquely downwardly directed nozzles or by vertically swiveling nozzles by the pivot axis nozzle orifices, suitable nozzles as described in DE-C2-3 034 520.

Nejméně spodní trubky, případně trysky jsou účine v oblasti ústí chlazeny.At least the lower tubes or nozzles are cooled in the orifice region.

Vynález umožňuje zvyšovat teplotu kovové tavby tak vysoko, aby se získaným tekutým surovým železem nebo ocelovým předběžným materiálem usnadňovaly metalurgické reakce. Také je ulehčován průběh požadovaných metalurgických reakcí uvnitř natavovacího reduktoru. Řešením podle vynálezu je umožněna redukce výšky natavovacího reduktoru.The invention makes it possible to raise the temperature of the metal melting so high that the obtained pig iron or steel precursor material facilitates metallurgical reactions. The course of the desired metallurgical reactions within the melting reducer is also facilitated. The solution according to the invention makes it possible to reduce the height of the melting reducer.

Vynález se blížeji vysvětluje na základě výkresu, kde je předmět vynálezu schématicky znázorněn ve svislém řezu.The invention is explained in more detail on the basis of a drawing, in which the object of the invention is schematically shown in vertical section.

Je tam znázorněn natavovací reduktor 1, jehož stěny 2 jsou na vnitřní straně vyloženy ohnivzdorně. Kryt 3 natavovacího reduktoru 1 je prostoupen prvním, druhým a třetím otvorem 4, 5, 6. První otvor 4 je určen pro dávkování uhlí nebo koksu 7 různého zrnění.There is shown a melting reducer 1, the walls 2 of which are lined in a fireproof manner on the inside. The cover 3 of the melting reducer 1 is permeated by a first, a second and a third aperture 4, 5, 6. The first aperture 4 is intended for metering coal or coke 7 of different grain size.

Druhým otvorem 5 se přidává materiál 8, tvaru malých částeček a obsahující železo, výhodně železnou houbu s podstatným podílem velikosti částic nad 3 mm. Je účelné, aby se železná houba přiváděla s teplotou asi 700 °C. Pro odvod vznikajícího redukčního plynu je upraveno potrubí 9, umístěné do třetího otvoru 6. Odváděný redukční plyn se používá zejména k předběžné redukci, nebo redukci oxidické železné rudy.A small particle-shaped material 8 containing iron, preferably an iron sponge with a substantial proportion of the particle size above 3 mm, is added through the second opening 5. It is expedient for the iron sponge to be fed at a temperature of about 700 ° C. For the evacuation of the resulting reducing gas, a conduit 9 is provided, located in the third opening 6. The removed reducing gas is used, in particular, for the preliminary reduction or reduction of the oxidic iron ore.

Natavovací reduktor 1 má spodní úsek A, prostřední úsek B a mezi těmito oběma úseky meziúsek C, dále nad prostředním úsekem 8 horní úsek D, jehož průměr je rozšířen a který slouží jakožto uklidňovací prostor.The melting reducer 1 has a lower section A, an intermediate section B and between these two sections an intermediate section C, further above an intermediate section 8 an upper section D, whose diameter is widened and which serves as a calming space.

V rozsahu dna spodního úseku A natavovacího reduktoru 1, který slouží k zachycování roztaveného kovu a tekuté strusky je ve stěně 2 upraven odpichový otvor 10 pro taveninu 11. Něco výše ve spodním úseku A se nalézá čtvrtý otvor 12 pro odpich strusky.A tap hole 10 for the melt 11 is provided in the wall 2 in the bottom section A of the melter reducer 1, which serves to trap the molten metal and the liquid slag. A higher slag tap hole 12 is located somewhat higher in the bottom section A.

Ve spodním rozsahu prostředního úseku B natavovacího reduktoru 1 je v pátém otvoru 13 ve stěně 2 vedena první trubková tryska 14, kterou je do natavovacího reduktoru 1 veden nosný plyn s obsahem kyslíku a v daném případě nosiče uhlíku v první vodorovné dmýchací rovině 15,In the lower range of the middle section B of the melter reducer 1, a first tube nozzle 14 is guided in the fifth opening 13 in the wall 2, through which the oxygen-containing carrier gas and in this case the carbon carrier in the first horizontal blowing plane 15 are led into the melter reducer.

Výhodné je množství pátých otvorů 13 s prvními trubkovými tryskami 14 v této rovině natavovacího reduktoru 1 k dispozici. V prostředním úseku B je vytvořena první oblast 16 fluidního lože z částic koksu se značným pohybem částic. Meziúsek C, který u znázorněného příkladu provedení má tvar válce, jo upraven pro uložení druhé oblasti 1,7 fluidního lože z koksových částic se slabým nebo neznatelným pohybem částic nebo nepohyblivého lože z koksových částic.Advantageously, a plurality of fifth openings 13 with first tube nozzles 14 are provided in this plane of the melter reducer 1. In the middle section B, a first fluidized bed region 16 is formed of coke particles with a considerable particle movement. The intermediate section C, which in the illustrated embodiment is cylindrical, is adapted to receive the second region of the fluidized bed of coke particles with a weak or imperceptible movement of particles or a stationary coke bed.

Stěnou meziúseku C jsou vedena přiváděči ústrojí, nasměrovaná na středovou osu 18 natavovacího reduktoru 1, v tomto případě druhé trubkové trysky 19 pro plyn, obsahující kyslík a pro nosiče uhlíku, které vyčnívají do druhé oblasti 17 z částic koksu a jejichž ústí jsou uspořádána těsně nad vrstvou 25Ϊ strusky. Na výkresu je pouze znázorněna jedna druhá trubková tryska 19. Vždy podle velikosti natavovacího reduktoru l je možno upravit 10 až 40, výhodně 20 až 30 druhých trubkových trysek 19, jejichž ústí leží v podstatě ve druhé vodorovné dmýchací rovině 21. Druhé trubkové trysky 19 jsou uspořádány vertikálně výkyvně ve směru zdvojené šipky 22. Také první trubkové trysky 14, jimiž do první oblasti 16 fluidního lože proudí nosný plyn, příp. přídavné palivo, jsou u znázorněné10 ho provedení vynálezu provedeny svisle výkyvné.Through the wall of the intermediate section C there are guided feeders directed towards the central axis 18 of the melting reducer 1, in this case the second oxygen-containing gas nozzles 19 and for the carbon carriers which protrude into the second region 17 from coke particles and layer of 25Ϊ slag. Only one second pipe nozzle 19 is shown in the drawing. Depending on the size of the melting reducer 1, 10 to 40, preferably 20 to 30, second pipe nozzles 19 can be provided whose mouths lie substantially in the second horizontal blowing plane 21. The second pipe nozzles 19 are The first tubular nozzles 14, through which the carrier gas or gas flows into the first region 16 of the fluidized bed, are also vertically pivotable. in the illustrated embodiment of the invention, the fuel is vertically pivotable.

Materiál 8 obsahující železo, přivedený prvním otvorem 5 se nejprve dostává, potom když propadl horním úsekem D natavovacího reduktoru 1, sloužícím jako uklidňovací prostor, do první oblasti 18 fluidního lože, ve které je zabrzděn a zahřát. Menší částice se roztaví, prosakují druhou oblastí 17 z koksových částic a dospívají do spodního úseku A. Větší částečky zůstávají nejprve ležet na druhé oblasti 17 nebo jsou pevně drženy v nejhořejší vrstvě této oblasti tak dlouho, až se rovněž za působení vysoké teploty roztaví v oblasti první dmýchací roviny 15. Ve druhé oblasti pak se dolů prosakující kovová tavba přehřívá a může být v daném případě reakcí s jemnozrnnými struskotvornými přísadami, které se přivádějí druhými trubkovými tryskami 19, dále upravována. Kovová tavenina 11, odpíchnutá z odpichového otvoru 10 je dostatečně horká, aby mohla býti podrobena dalším metalurgickým dodatečným úpravám. Nad taveninou 11 se shromažďuje vrstva tekuté strusky 20, která je odváděna odpichovým otvorem 12.The iron-containing material 8 fed through the first aperture 5 first enters, after having passed through the upper section D of the melting reducer 1 serving as a calming space, into the first fluidized bed region 18 in which it is braked and heated. The smaller particles melt, seep through the second region of coke particles and reach the lower region A. Larger particles initially lie on the second region 17 or are held firmly in the uppermost layer of this region until they also melt in the region In the second region, the downward leakage metal melt is overheated and can be further treated in this case by reaction with the fine-grained slag additives which are fed through the second tube nozzles 19. The metal melt 11 tapped from the tap hole 10 is hot enough to be subjected to further metallurgical post-treatments. Above the melt 11 a layer of liquid slag 20 is collected which is discharged through a tap hole 12.

Částice uhlí je nutno během provozu natavovacího reduktoru 1 průběžně doplňovat prvním otvorem 4, přičemž větší kusy, jichž se výhodně používá k vytvoření druhé oblasti 17 padají skrze první oblast 16.During operation of the melting reducer 1, the coal particles need to be continuously replenished through the first opening 4, the larger pieces which are preferably used to form the second region 17 fall through the first region 16.

Claims

SUBJECT

A process for the production of molten pig iron or steel precursors and a reducing gas in a melting reducer in which, by adding coal and blowing an oxygen-containing gas, a first fluidized bed region is formed from coke particles with considerable particle movement above the first blow plane; Iron sponge particles and / or pre-reduced iron ore particles having a significant particle size above 3 mm are added from the first fluidized bed region, characterized in that a gas containing a second stream is crushed below the first blow plane and above the slag bath level. and here the gas supply is controlled such that a second coke particle fluidized bed region is formed between the two blowing planes with weak or unobservable particle movement, or a gas permeable solid coke particle bed, the temperature in the second region 1 is maintained above the melting temperature of the iron-containing material.

2. The method of claim 1 wherein the second region is formed essentially of coconut particles having a grain size of from about 2 millimeters to about 70 millimeters.

3. The method according to claim 2, characterized by

OF THE INVENTION in that the second region is essentially formed from coke particles of a grain size of 10 mm to 30 mm.

4. The method according to claims 1 to 3, wherein the height of the second region is 1 m to 3 m.

Method according to claim 4, characterized in that the height of the second region is 2 m.

6. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the gas supply in the second blowing plane is controlled such that the velocity in the tube nozzle is maintained below the fluldation threshold for the stationary bed.

7. A method according to claims 1 to 6, characterized in that the gases in the second blowing plane are blown at a periodically varying rate.

8. The method of claim 7, wherein the gases in the second blowing plane are pulsated with a duration of from 10 seconds to 2 minutes.

9. A method according to claim 7 or 8, characterized in that the maxima of the periodically varying velocities exceed the velocities in the nozzle corresponding to the fluidization threshold for the fixed bed for a short time.

10. A method according to any one of claims 1 to 9, wherein carbon carriers in a gaseous, liquid or finely divided solid form are blown into the second region of the coke particles.

11. Method according to claim 1, characterized in that slag-forming additives are fed into the second region of coke particles.

Method according to claim 10 or 11, characterized in that an oxygen-containing gas and / or carbon carriers and / or slag additives are fed to the lower range of the second coke particle region.

Method according to one of Claims 10 to 12, characterized in that, in different planes, oxygen-containing gas and / or carbon carriers and / or slag-forming additives are fed to the second region from the coke particles.

Method according to one of Claims 1 to 13, characterized in that a preheated gas containing oxygen and / or carbon carriers is supplied to the second region of the coke particles.

15. A melting reducer for carrying out the method according to items 1 to 14, comprising a vessel provided with a fire resistant lining with first, second and third apertures for adding coal, iron-containing material, as well as for output of the reducing gas to be produced, and a slag tap hole as well as first and second pipe nozzles or pipes which open above the level of the slag at at least two different heights to a melting reducer, characterized in that the mouths of at least the lower nozzles or pipe nozzles [19] are provided with a height by adjustability.

A melting reducer according to claim 15, characterized in that at least the lower nozzles or the tube nozzles (19) are provided with vertical tilting.

A melting reducer according to claim 15 or 16, characterized in that at least the lower nozzles or the tube nozzles (19) are arranged in an inclined downwardly inclined position with axial displaceability.

Fusing reducer according to one of Claims 15 to 17, characterized in that at least the lower nozzles or the tube nozzles (19) are provided with cooling in the region of the mouth.