CZ196999A3 - Způsob zpracování ocelových strusek a odpadů z metalurgie s obsahem železa pro získání surového železa a strusek šetrných k životnímu prostředí - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zpracování ocelových strusek a odpadů z metalurgie s obsahem železa pro získání surového železa a strusek šetrných k životnímu prostředí.

Dosavadní stav techniky

Ze spisu PCT/AT96/00019 je znám způsob výroby surového železa a cementových slinků ze strusek, kdy jsou tekuté strusky obsahující oxidy železa, jako jsou např. ocelářské strusky, smíchány s odpady z metalurgie s obsahem oxidů železa, tedy nosiči oxidů železa a vápníkem, načež se vytvoří feritová struska. Tato feritová struska se potom zpracuje v redukčním reaktoru za vytvoření ocelové lázně a aglomerované fáze při spalování redukovaného uhlíku, načež se aglomerovaná fáze vytěží jako slinek.

Strusky mají relativně nízkou tepelnou vodivost a vůči železu 1,5 až 2 krát nižší tepelnou kapacitu. Pro hospodárnost takového způsobu je podstatné, jakého se dosáhne přenosu tepla tedy tzv. gradientu dodatečného spalování. Gradient dodatečného spalování je zde definován následovně:

CO2 ⁺ H2O

Gradient dodatečného spalování = ------------------------------------------- plynná fáze

CO + CO2 + H2 + H2O

U známých způsobů bylo zatím zajištěno pouze nedostatečného gradientu dodatečného spalování. Také přenos tepla, který je definován:

H_g - H_b

Přenos tepla = 1................ , kde.

H_pc

H_g je entalpie plynu (při teplotě plynu)

H_b je entalpie plynu (při teplotě tavení)

Hpc je entalpie při spalování (při teplotě tavení) není u známých způsobů pro hospodárný provoz dostatečný.

• · · · • · · «

• · · · • · · · • · · · • · · · · • · · ·· ··

U konvenčních vysokopecních technologií ani u jiných známých způsobů, např. u způsobu s fluidními vrstvami, se nedosahuje termického stupně účinnosti přes 70%. Je tedy znám způsob, kdy se předem částečně redukované a alespoň částečně předehřáté dávky vefukují společně s uhlím do fluidní vrstvy, načež se dávka uhlí za redukce zplyňuje ve fluidní vrstvě a plovoucí železo se roztaví a stáhne. Ovšem tavící reaktory se zplyňováním tohoto druhu jsou zpravidla optimalizovány na žádanou výtěžnost surového železa, takže se netvoří struska šetrná k životnímu prostředí.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry způsob zpracování ocelových strusek a odpadů z metalurgie s obsahem železa pro získání surového železa a strusek šetrných k životnímu prostředí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že objemový poměr roztavené strusky k železné lázni se zvolí větší než 0,5 :1, s výhodou 0,8 :1 až 1,5 :1, a že se ke struskám přidají nosiče SiO₂, jako jsou slévárenské písky, hutní písky a/nebo jemné rudy k dosažení struskové bazicity (CaO/SiO₂) v hodnotě mezi 1,0 a 1,8, s výhodou mezi 1,2 a 1,8 při obsahu AI₂O₃ mezi 10 a 25% hmotnostními vztaženo ke hmotnosti strusky, přičemž je do konvertoru vefukován horký vzduch a uhlí, které je případně v atmosféře inertního plynu, zvláště dusíku a případně ještě zvlášť kyslík nebo je horkým vzduchem profukována železná lázeň. Tím, že použije ve srovnání se známými způsoby podstatně zvýšeného specifického množství strusky, může struska plnit roli média převádějícího teplo z plynového prostoru na směs strusky a taveniny. 1,5 až dvojnásobně větší tepelná kapacita strusky vůči železu zde dovoluje vysoké přenosy tepla, přičemž odpovídajícně velký podíl železné lázně je podroben profoukávání uhlím a tím se vyloučí příliš malá výměnná plocha mezi nosičem redukčních prostředků, což je železná lázeň a nosičem oxidů, kterým je struska. Tím, že se ke struskám přidají nosiče SiO₂, jako jsou slévárenské písky, hutní písky a/nebo jemné rudy v hodnotě mezi 1,0 a 1,8, zvláště s výhodou mezi 1,2 a 1,8 podaří se bezprostředně vyrobit strusky šetrné k životnímu prostředí, přičemž jejich bezprostřední užitečnost se dá zlepšit ještě tím, že se upraví obsah AI₂O₃ mezi 10 a 25% hmotnostními vztaženo ke hmotnosti strusky.

Tím, že je vefoukáván horký vzduch se přenos tepla ještě zvýší, přičemž vefoukávání horkého vzduchu kombinované s profukováním železné lázně uhlím s « · • · · · • · • · * * · · · ···· • · · · ·· · ···· • · ·*·«· » · · ··· · · · • · ···· · · & ·· *· ·· · »· ·« dusíkem a přítomnost odděleného zdroje kyslíku, umožní intenzivní promíchávání strusky a železné lázně a tím zvýšený přenos tepla do mícháním vzniklé suspenze strusky a železné lázně.

Ve výhodném provedení odpovídá výška tavící lázně nejméně 20-ti násobku, s výhodou 30-ti násobku až 60-ti násobku průměru trysek pod železnou lázní. Takto se zajistí současně odpovídající víření, které usnadní vznik suspenze strusky a železné lázně, čímž se zlepší přenos tepla do tekuté fáze.

V jiném výhodném provedení je rychlost horkého vzduchu zvolena na hodnotu mezi 0,4 a 0,8 machu. Tato hodnota je zvolena proto, protože nárazovým impulsem horkého vzduchu lze vylepšit přenos tepla, protože takový impuls zlepší intenzivní víření a promíchání strusky se železnou lázní.

V dalším výhodném provedení je struska granulována při vytvoření podílu skla více než 90%, s výhodou 93%, což zvyšuje její šetrnost k životnímu prostředí.

Ke stanovení optimální rychlosti horkého vzduchu může ještě přenosu tepla prospět, když se zvětší specifická plocha povrchu lázně. Takového zvětšení lze dosáhnout např. poletem kapek v plynovém prostoru konvertoru při nasazení vysokotlakých trysek na dně, čímž lze zvětšit plochá povrchu o faktor 20 v porovnání s klidnou struskovou taveninou. A právě toho se dosáhne správným dimenzováním výšky tavné lázně v relaci k průměru dnových trysek.

Na rozdíl od obvyklých vysokopecních procesů a konvenčních postupů při získávání oceli či surového železa, které jsou nastaveny na co nejmenší specifické množství strusky, dá se při použití způsobu podle vynálezu výhodným způsobem přeměnit na surové železo řada dosud těžko zužitkovatelných nosičů železa a to energeticky výhodným a tím hospodárným způsobem. Toto platí zvláště pro jemné strusky, k jejichž hospodárnému zpracování dochází dnes jen zřídka. Tímto způsobem lze zužitkovat rovněž různé prachy vzniklé při výrobě oceli, které mají kromě vysokého podílu železa i relativně vysoký podíl těžkých kovů. Platí to přirozeně i o okujích vzniklých při válcování, přičemž při konvenčních zpracování vznikají problémy s přilnulými oleji, které však při postupu podle vynálezu nezpůsobují žádné potíže.

Způsob podle vynálezu je vhodný především pro ocelářské provozy používající elektrická zařízení, protože tato nedisponují žádnými technologiemi pro výrobu surového železa a zvláště žádnými vysokopecními technologiemi. Elektroocelárny musí zpravidla poměrně draho kupovat surové železo, pokud chtějí • · · •« · φ φ · φφφφ ·· φ · *··* ·· · · · * · >··· · · · φφφφ ► · · · · * · Φ Φ · · Φ · φ · φ • · · · φ φ φ • · ·· · · Φ ο φφ vyrábět kvalitní výrobky. Το platí především v případech, kdy má díky zředění dojít ke snížení podílu mědi a zinku, které se do elektrické pece dostanou se šrotem. Kromě výhodného zužitkování a likvidace hutnických zbytků, jako jsou strusky z elektrické pece, prachy, okuje a případně i slévárenský písek, se dají způsobem podle vynálezu zpracovat i brusné prachy obsahující kysličníky hliníku, vysušené rzi, které vznikají při zpracování bauxitu podle metody Bayer a další těžko likvidovatelné zbytkové látky.

Ve výhodném provedení je železnou lázní vedeno uhlí v množství 60 až 350kg na tunu strusky společně s 6 až 9 Nm³ dusíku na tunu strusky jako nosného plynu stejně jako 25 až 100 Nm³ kyslíku na tunu strusky případně společně s uhlovodíky, kdy plyny slouží k ochraně trysek.

V dalším výhodném provedení jsou plyny přiváděny pod tlakem o hodnotě 5 až 10 barů, přičemž N2 s vyšším tlakem než O2 a uhlovodíky, a to zvláště 7 až 10 barů. Tím se podpoří intenzivní promíchávání. Jako uhlovodík může být použit např. zemní plyn.

V jiném výhodném provedení je horký vzduch vefoukáván horní kopinovou tryskou pod tlakem 0,8 až 1,2 barů případně i se studeným vzduchem v množství od 400 do 1200 Nm³ na tunu strusky.

V dalším výhodném provedení je teplota konvertorových odpadních plynů regulována na 1600 až 1800 °C s výhodou 1650 až 1750 °C.

V jiném výhodném provedení jsou přidávány jemné rudy v množství od 200 do 1500kg na tunu ocelářské strusky. Tím se zajistí odpovídající snížení podílu Cu a Sn při odpovídajícně omezeném objemu odpadních plynů a umožní se tak hospodárné zpracování jemných rud. Při použití způsobu se vyrobí se životním prostředím kompatibilní strusky obsahující poměr mezi CaO a S1O2 1,3 až 1,6 a s obsahem AI2O3 10 až 20% hmotnostních při obsahu skla větším než 93%, které se pak dají použít ve formě směsného cementu nebo bezeslinkového sulfátového hutního cementu. Způsobem podle vynálezu vyrobitelné surové železo odpovídá specifikaci konvenčního vysokopecního surového železa s tendencemi k nižšímu obsahu Si.

Při provádění způsobu podle vynálezu je velmi důležité nastavit správné parametry pro zpracovávání strusek. Zvláště platí, že když do konvertoru, ve kterém je kovová lázeň mají být přidány strusky, které mají v případě ocelářských strusek bazicitu asi 3, se tato bazicita sníží přidáním kyselých nosičů SiO₂ na cílovou úroveň 1 až 1,8, s výhodou kolem 1,5. Tato změna bazicity musí být samozřejmě snesitelná • · • · · tf • · · · ♦ · · · · · * pro vyzdívku konvertoru, aniž by se drasticky snížila její životnost, přičemž je zároveň třeba dbát na to, aby kvůli snížení bazicity strusky nebyla podstatně změněna viskozita strusky. Snižující se bazicitou přechází struska do tekutého stavu při nižší teplotě, což se znovu projeví ve způsobu zpracování strusky, takže se zdá zvláště výhodné snižovat bazicitu strusky na požadovanou míru buď po krocích nebo již před vsazením do konvertoru. Zatímco vefoukávání jemné rudy může v zádadě probíhat i přes dnové trysky přes ocelovou lázeň, je při zvážení výše uvedeného výhodnější, když jsou kyselé části, jako např. jemné rudy, hutnické písky nebo slévárenské písky smíchány již pře roztavením ve zvláštní pánvi s ocelářskou struskou. Ve výhodném provedení se tedy bazicita strusky u ocelářské strusky sníží v pánvi, která je předřazena před konvertor se železnou lázní.

Aby bylo možno provést efektivně smíchání kyselých přísad a zvláště nosičů S1O2 s ocelářskými struskami je výhodné tyto produkty co nejvíce předehřát nebo dokonce roztavit. I přesto, že při míchání dochází kvůli neutralizační reakci k dalšímu ohřevu, přičemž tento ohřev je ale využíván zvláště k tomu, aby se nemusela dodatečně ohřívat předřazená pánev, zvláště ne elektrickým ohřevem. Toho se dosáhne ve výhodném provedení tak, že pro snížení bazicity nutné nosiče S1O2, jako jsou slévárenské písky, hutní písky a/nebo jemné rudy, jsou ohřátý v tavícím cyklónu konvertorovými odpadními plyny za současného čištění těchto odpadních plynů. Použití tavících cyklónů zde nemá výhodu pouze v tom, že, že se dá efektivně využít teplo z konvertorových odpadních plynů, ale že mohou být zároveň tyto plyny i čištěny, pročež mohou vyčištěné odpadní plyny vycházející z tavícího cyklónu být vedeny bezprostředně do běžného výměníku tepla nebo regeneračního výměníku tepla. V jednom z výhodných provedení se však obsah CO v konvertorových odpadních plynech spálí už v tavicím cyklónu.

Aby se zajistilo, že se vsazené nosiče SiO₂ a zvláště slévárenské písky nebo hutní písky roztaví už při teplotách v tavicím cyklónu mohou být s výhodou přidány nosiče oxidů železa, jako jemné rudy resp. nosiče Fe_xO_y k vytvoření fayalitických strusek a vytvořená tavenina se smíchá před přidáním do konvertoru. Fayalitické strusky mají na rozdíl od křemených písků, které mají teplotu tavení asi 2000 °C, tavící teplotu už při 1200 až 1250 °C, čímž se dosáhne toho, že už při teplotě odpadních plynů dojde k roztavení.Taková tavenina, která zároveň efektivně váže prachy z konvertorových odpadních plynů, se dá následně v pánvi rychle smíchat s roztavenou ocelářskou struskou, takže prodlení v pánvi a tím i zatížení pánve je minimální.

Ve výhodném provedení se do tavícího cyklónu přidávají nosiče AI2O3 jako jsou bauxit a/nebo hutní prachy. V zásadě je možno nosiče AI2O3 nechat bezprostředně vefouknout do konvertoru bez zvláštního zatížení vystélky, pokud je však možno dopravovat je pneumaticky.

Když se v rámci použití ocelářských strusek nasadí struska z ušlechtilé oceli, je třeba brát v úvahu odpovídající přítomnost chrómu. Aby se dosáhlo strusek, které by šly bezprostředně použít musí se zajistit, aby chrom zůstal v ocelové lázni a musí proběhnout odfosforování ocelové lázně s výhodou za redukčních podmínek. Ve výhodném provedení se tedy kovová lázeň v konvertoru stáhne a tříděné zbaví fosforu za redukčních podmínek pomocí CaO, CaC2, metalického magnézia, metalického vápníku a/nebo CaF2.

V následujícím bude provedeno shrnutí technických parametrů, které jsou potřebné k provádění způsobu podle vynálezu:

Technické parametry

Pro dnové trysky:

Uhlí

Kyslík

Dusík (nosič pro uhlí)

Zemní plyn (ochranný plyn pro kyslíkovou trysku) Kyslík a zemní plyn Dusík

Pro kopinatou horní trysku: Přetlak horkého plynu na trysce Horký vzduch

- 350 kg/t strusky 25-100 Nm³/t strusky

6- 9 Nm³/t strusky

7- 10 Nm³/t strusky 5-8 baru

7-10 baru

0,8 - 1,2 baru

400 - 1200 Nm³/t strusky ·· ·· ·♦ ·· 49 *494 44

4 4 4 4 4

9 44444 4 •Π · 4 4 4 <* · 4 4 4 • · · ι « · ·

4 9

449 41

99

Pro odpadní plyny z konvertoru:

Teplota

Složení

Množství

1650-1750 °C 50 - 55% N₂ 7 -20% CO 18 - 25% CO₂ 0,5 - 5% H₂ 7 - 12% H₂O 400 - 1200 Nm³/tstrusky

Při přípravě příkladu provedení s použitím způsobu podle vynálezu byly použity následující materiály:

Uhlí (podle DIN 23003)

LOI 19%

Popel 8%

Analýza uhlí a popela (v %)

SiO₂ 52

AI₂O₃ 25

TiO₂ 1

Fe₂O₃ 10

CaO 8

Struska (složení p₂o₅

CaO

MnO

AI₂O₃

Fe (FeO)

Fe, met.

Cr₂O₃

MgO

SiO₂

TiO₂ v%)

1,5

15(22)

15,4 • ·

0 0·0·

00000 • ·ο · y 10

0· ·· « · 0 0 0

000 000

Železná ruda (složení v %)
LOI	3,2
S1O2	2,5
ai2o3	1,5
p205	0,1
CaO	0,1
Fe2C>3	92
MgO	0,03
SO3	0,03
Bauxit (složení v %)
AI2O3	95
Písek (složení v %)
S1O2	98

Ocelářské strusky, které byly vyrobeny v konvertorech s tryskami na dně vykazují zpravidla nižší FeO a metalizovatelné železné podíly než např. LD strusky nebo strusky z elektrických pecí. Hospodárnost postupu podle vynálezu lze zvýšit přídavky nosičů S1O2 a AI2O3 jako jsou např. slévárenské písky, brusný prach z automobilového průmyslu či z výroby motorů a přídavkem nosiče železa, jako jsou jemné rudy, prach z konvertorů, okuje z válcování a případně i nasazení dioxinem zatíženého aktivního koksu, a to vše přidáním přes dnové trysky. Do konvertoru se vsadilo 580 kg ocelářské strusky, 280 kg železné , 60 kg bauxitu a 80 kg písku, přičemž bylo ještě zavedeno 185 kg uhlí, 48 Nm³ kyslíku a 670 Nm³ horkého vzduchu. Bylo získáno 313kg surového železa a 615 kg strusky šetrné k životnímu prostředí.

Teplota odpichu vyrobené strusky a surového železa byla zvolena na 1500 °C. Vstupní teplota strusky byla 1400 °C.

Jemná ruda byla vefukována pomocí dnových strusek, čímž se vefukovaná železná ruda dostává bezprostředně do kontaktu s redukovanou železnou lázní a tím je metalizována. Podobné vsazování železné rudy přes dnové trysky má oproti vsázce jemné rudy shora přes kopinatou trysku výhodu v tom, že se podstatně sníží tvorba prachu a tím se sníží odpady z konvertoru.

·· ·* ·· ···· ♦· ·· • · · · ·· ' · · · · ···· · · * · » · 9 • · ····« « « · «· · « ·· • V? · 4 · · « · »· ♦· ·· « 19 ··

Jemnou rudu lze s vefukováním do lázně podle vynálezu okamžitě metalizovat, aniž by se předtím rozpouštěla ve strusce. Takto se podstatně zvýší životnost žáropevné vystélky konvertoru.

Vefukování kyslíku a uhlíku nebo jiných přísad tříděným systémem přes dnové trysky do lázně se ukázalo jako zcela bezproblémové, protože nikdy nenaoxidovalo druhotřídní železo v železné rudě. Bauxit písky a jemná ruda zde mohou být společně s kyslíkem vefukovány do lázně či pouze do konvertoru. Uhlí zvláště, zvláště směsi ze stejného podílu hořlavého uhlí a antracitu, může být profukováno lázní pomocí inertního plynu jako je např. dusík.

V rámci způsobu podle vynálezu lze dopravovat kyslíkem 15 až 30 kg železné rudy o zrnitosti menší než 5 mm/Nm³. Celkově lze dopravit v rámci způsobu podle vynálezu pomocí kyslíku jak požadované množství rudy tak i požadované množství bauxitu a písku stejně jako přídavky přes dnové trysky do konvertoru.. Pokud mají být dále vsazeny přídavky se špatnou pneumatickou dopravitelností jako jsou např. aditiva nebo ruda, může se tak dít přes centrální trubici horní kopinaté trysky, nebo je sázet do konvertoru skluzem.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude v dalším objasněn pomocí výkresů, na kterých obr.1 představuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu a obr.2 znázorňuje upravené zařízení k zavádění nosičů SiO₂.

Příklad provedení vynálezu

Na obr.1 je vidět sklopný konvertor 1. Horkovzdušná horní kopinová tryska 2 prochází ve vertikálním směru ve smyslu zdvojené šipky 3 přestavitelným ustavovacím kroužkem 4, takže lze kopinovou trysku 2 ustavit v požadované poloze. Přes horkovzdušnou trysku 4 je možno i poměrně hospodárně dodávat termické uhlí přes horní otočný dávkovač 5, přičemž horký vzduch je do horkovzdušné trysky 4 přiváděn přívodem 6.

Hospodárnost způsobu se dá zlepšit použitím vhodného způsobu pro výměnu tepla a regeneraci tepla. Např. lze přes vedení 7 odvádět odpadní plyny a s odkloněným proudem horkého vzduchu, který je veden přes smyčkové vedení 8 společně s odpadními plyny do spalovací komory 9, se mohou spalovací plyny podrobit dodatečnému spalování. Tímto způsobem získaná energie se může použít • Β · Β • · · • ··« k dalšímu ohřevu horkého vzduchu. Dle potřeby lze vřadit i konvenční první výměník tepla 10.

Z druhého výměníku tepla U odebraný a se studeným vzduchem pro ohřev horkého vzduchu ochlazené odpadní plyny ze spalovací komory 9 může být přiveden za teploty 200 °C přes vedení 12 ke konvenční úpravně plynu 13.

Uvnitř konvertoru 1 se vytvoří suspenze 14 ze strusky a železné lázně, přičemž přes dnovou trysku 15 je přiváděno metalurgické uhlí a dusík a přídavnou tryskou 16 kyslík s aditivy, přičemž tato je případně opatřena obalem z ochranného plynu. Aditiva sestávají z nosičů SiO₂ 17, nosičů ΑΙ₂Ο₃ 18 a jemné rudy 19, které jsou přidávány přes otočné dávkovače 20, podávači zařízení 21 a další směsný otočný dávkovač 22 do proudu tlakového kyslíku, který je veden vedením 23.

Nad suspenzí 14 ze strusky a železné lázně se v důsledku vefukování horkého vzduchu vytvoří inverzní plamen, přičemž dodatečně mohou být přidávány nosiče SiO₂, AI₂O₃ a FeO i z horního otočného podavače 5, pokud tato aditiva lze pneumaticky transportovat s proudem tlakového kyslíku přes dnové trysky.

Na obr.2 je provedení pro kyselé přídavky ke snížení bazicity. Do tavícího cyklónu 24 jsou vedením 25, které navazuje na vedení 7 z obr.1 přiváděny horké odpadní plyny z konvertoru. Horké odpadní plyny z konvertoru zde ústí v zásadě tangenciálně do tavícího cyklónu 24, přičemž ktomu, společně s horkými odpadními plyny, jsou do tavícího cyklónu 24 např. koaxiálně vefoukávány písky a/nebo jemná ruda, případně bauxit. Přes vedení 26 může být přiváděn kyslík pro využití chemického tepla horkých konvertorových plynů ke spálení zbylých spalitelných částí horkých konvertorových odpadních plynů.

V tavícím cyklónu 24 se nosiče SiO₂ odpovídajícím způsobem ohřejí, přičemž poté, když nosiče SiO₂ sestávají z jemných rud nebo je nosič FeO nasazen spolu s hutnickými nebo slévárenskými písky, může být bezprostředně vytvořena tavenina. Očištěný horký konvertorový plyn se odvádí přes v zásadě axiální vedení 27 z tavícího cyklónu 24. Protože tyto odpadní plyny jsou nyní bez prachu, mohou být bezprostředně vedeny do výměníku tepla.

V tavícím cyklónu 24 vytvořená tavenina může být přiváděna trubkou 28, která může být vytvořena např. jako barometrická ponorná trubka, do struskové pánve 29, kde se nachází tekutá ocelářská struska. Při převodu kyselé taveniny s bazickou ocelářskou struskou se uvolní dodatečné neutralizační teplo, přičemž se zároveň • · · · • · · · • ··· · ·

I · · · ··· ··· <1 sníží bod tavení, takže se vytvoří řídká a snadno do následujícího konvertoru převoditelná struska.

V rámci příkladu provedení byla vyrobena struska, přičemž strusková analýza byla následující:

Komponenta	podíl v %
FeO	0,576
MnO	0,019
SiO2	33,173
AI2O3	14,943
TiO2	1
CaO	43,317
Na2O	0,13
K2O	0,042
MgO	3,14
SO2	0,418

Tekutý produkt byl granulován a pomlet.

Jak je vidět ze schematického znázornění zařízení k provádění způsobu podle vynálezu na obr.1, dá se čistý zisk tepla ještě zvýšit smyčkovým vedením 8 pro horký vzduch mezi horkým a studeným výměníkem tepla 10 aH nebo regenerátorem. Asi 15% horkého vzduchu může být vždy přiváděno ke studenému výměníku tepla, přičemž z konvertoru přicházející odpadní plyny, který obsahuje zbytkové množství CO a H_2i dodatečně spálit. Dodatkové teplo se vede zpět přes výměníky tepla k horkému vzduchu přičemž dodatkové spalování může probíhat po stupních. Tak se mohou podél proudu odpadních plynů střídat spalovací komory periodicky se zásobníky tepla. Tímto způsobem lze omezit vznik vysokých teplotních špiček resp. přílišné koncentraci tepla ve výměnících tepla.

• fe ···· • · ···· · · · · · · · • · · · fefe · fefefefe • · fefefefe· · · « fe·· fefe· • fe fefefefe · · • fe fefe fefe · fefe fefe

Jako další příklad provedení byla vyrobena ocelářská struska, přičemž strusková analýza byla následující:

Komponenta	podíl v %
Fe	8
FeO	17,6
Fe2O3	2,2
S1O2	14,1
Cr2O3	0,9
AI2O3	3,2
p2o5	1,3
TiO2	1
CaO	44,3
Na2O	0,1
K2O	0,03
MgO	3,5

Po přidání hrubé rudy s následujícím složením:

Komponenta podíl v %

SO3	0,05
H2O	3,3
S1O2	5,4
AI2O3	3
p205	0,3
Fe2O3	82,8
MnO	0,1
CaO	0,2
MgO	0,1

• · · · * · · · • ··· 4 9 • · a • a • 4 ····

99 · · · • · · · ··· ···

Byla získána cílová struska s následujícím složením:

Komponenta	podíl v %
FeO	.2,6
MnO	0,3
S1O2	32,3
CT2O3	0,05
AI2O3	12,5
p205	0,09
tío2	0,74
CaO	32,3
Na2O	0,14
K2O	0,007
MgO	2,6
SO3	0,9
CaO/ S1O2	1

s bazicitou CaO/SiC>2 asi 1. Zároveň bylo vytvořeno surové železo s následující analýzou:

Železo (1500 °C)

Komponenta podíl v %

C

Mn

Cr

P

S

Fe

4,5

0,2

0,16

0,27

0,08 zbytek φφ φφ • φ φ ’ φ φ · • φ .· φ φ φ • φ φφφ · · · • · φφφ ·· ·· φφ φφ ·φφφ

Φ· φφ ► · · φ » · φ φ ••Φ φφφ φ φ φ φ φ ·

Κ dosažení požadované bazicity byla smíchána část ocelářské strusky s asi čtyřmi díly uvedené hrubé rudy, přičemž tato ruda byla předtím roztavena v tavícím cyklónu. Žádaný obsah AI2O3 byl dosažen vefouknutím bauxitu do konvertoru.

Jak bylo uvedeno výše, množství rudy může být sníženo přidáním dalších nosičů S1O2, jako je např. písek, přičemž přídavek jemných rud ke křemenným pískům drasticky sníží oblast tavení kvůli tvorbě fayalitu. Pro snížení bodu tavení z 2000 °C díkY křemenným pískům na asi 1200 °C vytvořením fayalitové strusky postačuje v zásadě přídavek 20% hmotnostních FeO vzhledem k hmotnosti čistého písku (SiO₂).

Nutné tavící teplo v tavicím cyklónu 24 se získá na základě relativně vysokého tepla z konvertorových odpadních plynů o 1700 °C a zároveň díky té okolnosti, že v konvertorových odpadních plynech je ještě relativně vysoké chemické teplo (asi 20%CO a H2O). Svedení a spálení těchto konvertorových plynů vede k vytvoření fayalitové strusky v tavicím cyklónu 24, přičemž další teplo se uvolní neutralizací v následné ocelářské pánvi. Toto ne nepodstatné množství tepla vede k optimálnímu zkapalnění a homogenizaci vytvořené směsné strusky. Současně se podíl prachu v konvertorových odpadních plynech vyváže do taveniny a tím se prach odejme z odpadních plynů. Zbytkovým teplem lze předehřívat přes odpovídající výměník tepla např. horký vzduch pro konvertor.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zpracování ocelových strusek a odpadů z metalurgie s obsahem železa jako jsou např. strusky z elektrických pecí, konvertorů, jemné rudy, prachy vzniklé při výrobě oceli nebo válcovací okuje, pro získání surového železa a strusek šetrných k životnímu prostředí, vyznačující se tím, že objemový poměr roztavené strusky k železné lázni se zvolí větší než 0,5 :1, s výhodou 0,8 :1 až 1,5 :1 a že se ke struskám přidají nosiče SiO₂, jako jsou slévárenské písky, hutní písky a/nebo jemné rudy k dosažení struskové bazicity (CaO/SiO₂) v hodnotě mezi 1,0 a 1,8, s výhodou mezi 1,2 a 1,8 při obsahu AI₂O₃ mezi 10 a 25% hmotnostními vztaženo ke hmotnosti strusky, přičemž je do konvertoru vefukován horký vzduch a uhlí, které je případně v atmosféře inertního plynu, zvláště dusíku a případně ještě zvlášť kyslík nebo je horkým vzduchem profukována železná lázeň.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že bazicita strusky je nastavena na hodnotu 1,3 až 1,6.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že výška taviči lázně odpovídá nejméně 20-ti násobku, s výhodou 30-ti násobku až 60-ti násobku průměru trysek pod železnou lázní.
4. 4. Způsob podle nároku 1,2 nebo 3, vyznačující se tím, že rychlost horkého vzduchu je zvolena na hodnotu mezi 0,4 a 0,8 machu.
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že struska je granulována při vytvoření podílu skla více než 90%, s výhodou 93%.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že železnou lázní je vedeno uhlí v množství 60 až 350kg na tunu strusky společně s 6 až 9 Nm³ dusíku na tunu strusky jako nosného plynu stejně jako 25 až 100 Nm³ kyslíku na tunu strusky případně společně s uhlovodíky, kdy plyny slouží k ochraně trysek.

   ·* ·· * · · · • · · · » · ··« ι · · ·· ·· *· ····

   fy
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že plyny jsou přiváděny pod tlakem o hodnotě 5 až 10 barů, přičemž N₂ s vyšším tlakem než O₂ a uhlovodíky, a to zvláště 7 až 10 barů.
8. 8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že horký vzduch je vefoukáván horní kopinovou tryskou pod tlakem 0,8 až 1,2 barů případně i se studeným vzduchem v množství od 400 do 1200 Nm³ na tunu strusky.
9. 9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že teplota konvertorových odpadních plynů je regulována na 1600 až 1800 °C s výhodou 1650 až 1750 °C.
10. 10. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že jsou přidávány jemné rudy v množství od 200 do 1500kg na tunu ocelářské strusky.
11. 11. působ podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že bazicita strusky u ocelářské strusky se sníží v pánvi, která je předřazena před konvertor s železnou lázní.
12. 12. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že pro snížení bazicity nutné nosiče SiO₂, jako jsou slévárenské písky, hutní písky a/nebo jemné rudy, jsou ohřátý v tavícím cyklónu konvertorovými odpadními plyny za současného čištění těchto odpadních plynů.
13. 13. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že do tavícího cyklónu s nosiči SiO₂ se přidávají jemné rudy resp. nosiče Fe_xO_y k vytvoření fayalitických strusek a vytvořená tavenina se smíchá před přidáním do konvertoru.
14. 14. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že obsah CO v konvertorových odpadních plynech se spálí v tavícím cyklónu.
15. 15. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že do tavícího cyklónu se přidávají nosiče AI₂O₃ jako jsou bauxit a/nebo hutní prachy.

    ·♦ • » · · · · • A A · · · · * ···♦»» » · * · A · « «

    A · · · · · « ·· ··«· n16.Způsob podle jednoho z nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že se kovová lázeň v konvertoru stáhne a tříděné zbaví fosforu za redukčních podmínek pomocí

    CaO, CaC2, metalického magnézia, metalického vápníku a/nebo CaF2.