CZ20021952A3

CZ20021952A3 - Způsob výroby surového ľeleza

Info

Publication number: CZ20021952A3
Application number: CZ20021952A
Authority: CZ
Inventors: Bogdan Vuletic
Original assignee: Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co.
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2003-01-15
Also published as: PL355718A1; WO2001048251A1; DE50003953D1; TW536554B; CN1413265A; DE19963609C1; AU769901B2; CN1206372C; EP1246947A1; CZ298736B6; EP1246947B1; UA72276C2; RU2246543C2; AU2508901A; ATE251225T1; JP2003518556A; CA2396690A1; US6767383B1; ZA200202715B; SK285716B6

Description

Způsob výroby surového železa

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby surového železa, při kterém se v redukční šachtě redukuje surové železo do železné houby, a tato se následně zavádí do hlavy tavícího zplyňovače a v něm se pomocí rovněž do hlavy tavícího zplyňovače zavedeného zplyňovacího média a kyslík obsahujícího plynu natavuje a taví do tekutého surového železa, přičemž se současně vyrábí redukční plyn, který se odvádí z hlavy tavícího zplyňovače a přivádí do redukční šachty za účelem redukce oxidu železitého.

Dosavadní stav techniky

U zařízení na výrobu surového železa z železné rudy, ve kterém jsou spolu redukční šachta a tavící zplyňovač spojeny, je při zavážení tavícího zplyňovače redukovanými železonosnými složkami a kalcinačními příměsi jen přes redukční šachtu, jakož i nositeli uhlíku přes uhelnou linku, možné v jen několika málo případech a v kratších časových periodách oba agregáty provozovat bez negativního vzájemného ovlivňování. Oba agregáty jsou provozně spoíu spojeny tak, že se normálně provoz celého zařízení střídavě přesouvá po nějakou dobu ve prospěch redukční šachty a potom po nějakou dobu ve prospěch tavícího zplyňovače. Po nějakou dobu se tak v tavícím zplyňovači produkuje dostatečné množství redukčního plynu, čímž se redukční šachta provozuje s vysokým specifickým množstvím redukčního plynu, a železonosná složka a příměsi, které jsou z redukční šachty sázeny do tavícího zplyňovače, mají vysoký stupeň metalizace a kalcinace. V důsledku toho bude potřeba energie v tavícím zplyňovači s menšími teplotami surového železa, strusky a/nebo kopule stoupat, množství kyslíku se odebírá zpět, a množství redukčního plynu, produkovaného v • · ·· · ·· · • · • · ·· tavícím zplyňovači, se zmenšuje. Nepostačující množství redukčního plynu pro redukční šachtu má zase za následek nižší stupeň metalizace a kalcinace vsázky, zaváděné do tavícího zplyňovače, takže potřeba energie v tavícím zplyňovači zase narůstá, teplotní úroveň v tavícím zplyňovači klesá, zvyšuje se specifické množství kyslíku ke zplyňovači, a opět znova začíná nový cyklus s vyšším přívodem energie. Jen volbou vzájemně vůči sobě sladěných surovin a včasným zaváděním protiopatření je možné zabránit vytváření takových cyklů se všemi negativními následky, jako je příliš studené nebo příliš horké surové železo, kolísání obsahu křemíku, uhlíku a síry v surovém železe, a obdobné následky. Aby se vytvářelo plynule použitelné surové železo, tak se zařízení provozuje s daleko vyšší specifickou spotřebou energie a s daleko silnějším kolísáním kvality surového železa, než by to byl případ, kdyby oba agregáty byly provozně od sebe odděleny.

Úkolem vynálezu je oba agregáty od sebe provozně oddělit a provozovat bez vzájemného negativního ovlivňování.

Podstata vynálezu

Tento úkol řeší způsob výroby surového železa, při kterém se v redukční šachtě redukuje surové železo do železné houby, a tato se následně zavádí do hlavy tavícího zplyňovače a v něm se pomocí rovněž do hlavy tavícího zplyňovače zavedeného zplyňovacího média a kyslík obsahujícího plynu natavuje a taví do tekutého surového železa, přičemž se současně vyrábí redukční plyn, který se odvádí z hlavy tavicího zplyňovače a přivádí do redukční šachty za účelem redukce oxidu železitého, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom že železná houba, zavedená do tavicího zplyňovače, má vysoký podíl metalizace přes 90 %, a doplňkově se do tavicího zplyňovače přivádí oxid železitý pro snížení stupně metalizace.

4 94

4 4

4 444

94 » 4 4 1

Kombinovaným a vzájemně vůči sobě sladěným zavážením tavícího zplyňovače s dobře proredukovanou železnou houbou, to znamená železnou houbou z redukční šachty, vykazující vysoký stupeň metalizace, a s oxidem železitým, se výhodně trasou pro zplyňovací médium tavícího zplyňovače přivádějí vesměs železonosné složky s kontrolovanou metalizací, která je relativně sama nezávislá na metalizací železné houby, takže se provoz tavícího zplyňovače optimalizuje. Přímým zaváděním oxidu železitého nad hlavu tavícího zplyňovače se do něho přivádí dodatečný kyslík, který v kopuli tavícího zplyňovače reaguje za využití nadbytečného množství tepla s jemnými částicemi zplyňovacího média. Aby se zabránilo nedostatku uhlíku v kopuli tavícího zplyňovače, a aby se působilo nadbytečným kyslíkem proti oxidaci z CO na CO₂, tak se do tavícího zplyňovače přivádí trasou pro zplyňovací médium vedle oxidu železitého také propad zplyňovacího média. Vlivem energeticky vybalancovaného tavícího zplyňovače a postačujícího množství redukčního plynu k redukční šachtě se tak oba agregáty provozují bez vzájemného ovlivňování.

Vysoká a rovnoměrná metalizace železné houby z redukční šachty poskytuje dost volného prostoru k tomu, aby se tato přidáváním oxidu železitého přizpůsobovala nadbytku energie v horní oblasti tavícího zplyňovače a kvalitě surovin, zejména zplyňovacího média.

Stupeň metalizace železné houby z redukční šachty se má udržet nad 90 %, výhodně nad 92 %, a přidáním oxidu železitého se má snížit na přibližně 88 % nebo na ještě nižší hodnotu, jestliže je nadbytečná produkce plynu hospodárná (kupříkladu pro výrobu železné houby nebo proudu). V tomto případě je zavádění propadu zplyňovacího média a vhánění zvýšených množství kyslíku do kopule tavícího zplyňovače technicky a ekonomicky velmi smyslné.

9 9 9 9» ·· • 9 9 9 9 9

9999 · 9999

9 9 « 9 99 9

9 9 9 9 9 9 • · 99 • · · » • 9 · • · 9 • · · • * · 9 9 ·

Aby se při prosévání železonosné složky mohl použít všechen se vyskytující oxid železitý a část propadu zplyňovacího média, tak se stupeň metalizace železné houby z redukční šachty a množství kyslíku adekvátně přizpůsobují kopuli tavícího zplyňovače.

Zvýšená potřeba energie pro redukci oxidu železitého a zplyňování propadu zplyňovacího média v horní oblasti sázecího lože a v oblasti kopule tavícího zplyňovače se pokrývá vháněním zvýšených množství kyslíku do kopule tavícího zplyňovače.

Do tavícího zplyňovače se trasou pro zplyňovací médium přivádí propad, obsahující uhlík, aby se pokryla zvýšená potřeba nositelů uhlíku v oblasti kopule tavícího zplyňovače, a aby se zamezilo spalování CO na CO₂.

Dodatečným zaváděním kyslíku ve formě oxidu železitého, nestálých složek propadu zplyňovacího média, a plynného kyslíku do horní oblasti tavícího zplyňovače, se v tavicím zplyňovači vyrábí postačující množství redukčního plynu, čímž může být redukční šachta provozována nezávisle na podílu nestálých složek zplyňovacího média s vysokým a rovnoměrným specifickým množstvím redukčního plynu.

Vlivem takovéhoto oddělení provozu redukční šachty od provozu tavícího zplyňovače se dosáhne toho, že se tyto oba hlavní agregáty provozují bez vzájemného ovlivňování.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je dále blíže popsán a objasněn na příkladu jeho provedení podle připojeného výkresu, který znázorňuje na obr. 1 ve schematickém pohledu •fc ···· • · fcfc·· • fc ·· ·· ·· • fcfc ♦ · · · • fc · · fc « · t • · · fcfcfc · · • fc ·· · fc fcfc ·· · · ·· fcfcfcfc zařízení na výrobu surového železa z železné rudy, sestávající v podstatě z redukční šachty a tavícího zplyňovače.

Příklady provedení vynálezu

V redukční šachtě 1 se ze shora přes sázecí zařízení 2 sází kusová železná ruda, popřípadě s nespálenými příměsi. Redukční šachta 1 je spojena s tavícím zplyňovačem 3, ve kterém se ze zplyňovacího média, obsahujícího uhlík, který se zavádí přepravním potrubím 4, a z plynu, obsahujícího kyslík, který se přivádí plynovým potrubím 5, vyrábí redukční plyn. Ten se pomocí potrubí 4 odvádí z hlavy tavícího zplyňovače 3, v cyklónu 7 na horký plyn se zbavuje pevných částí, zejména prachového a jemnozrnného uhlí, a potrubím 8 se potom dostává do redukční šachty 1. V ní protéká redukční plyn sloupy ze železné rudy a příměsí v protiproudu k nim, a přitom redukuje železnou rudu na železnou houbu. Alespoň částečně spotřebovaný redukční plyn se na horním konci redukční šachty

1. odtahuje vrcholovým plynovým potrubím 9.

Nepotřebný redukční plyn se potrubím 10 přivádí k jinému využití.

Uhelný prach, odloučený v cyklónu 7 na horký plyn, se potrubím H pomocí transportního plynu, zejména dusíku, přivádí zpět do tavícího zplyňovače 3, a při vstupu do něho se pomocí hořáku na prach, uspořádaného ve stěně tavícího zplyňovače 3, do kterého se také přivádí plyn obsahující kyslík, zplyňuje.

Pomocí vynášecích šneků 12 a spádových trubek 13 se železná houba, vytvořená v redukční šachtě 1, zavádí do hlavy tavícího zplyňovače 3.

ti ···· * · ♦· • · 9 9 9 9 • · ··· · · ··* • · · · · · · • · · · · · • · ··· · · 9 ·

99

9 9 9

9 9

9999

Na dnu tavícího zplyňovače 3 se shromažďuje tekuté surové železo a nad ním tekutá struska, které se přes odpichy 14, popřípadě 15, diskontinuálně odtahují.

Před zavedením zplyňovacího média přepravním potrubím 4 do kopule tavícího zplyňovače 3 se k němu přimíchává oxid železitý, který výhodně sestává z prosetého propadu železné rudy před jejím sázením do pece redukční šachty. Ten by se jinak pro redukční proces nemohl použít. Při přímém použití propadu v tavícím zplyňovači 3 se však není třeba obávat žádných negativních účinků na proces, jestliže se propad přidává jen v množství, požadovaném pro oddělený provoz redukční šachty i a tavícího zplyňovače 3.

Zplyňovači médium, přiváděné přepravním potrubím 4, zahrnuje propad, obsahující uhlík, aby se pokryla zvýšená potřeba nositelů uhlíku pro výrobu redukčního plynu v oblasti kopule tavícího zplyňovače 3, a aby se zabránilo spalování CO na CO₂.

Zavádění kyslíku ve tvaru oxidu železitého, nestálých složek propadu spalovacího média (uhlí), a popřípadě dodatečného plynného kyslíku do spodní oblasti tavícího zplyňovače 3 probíhá podle pravidla, že se vytváří postačující množství redukčního plynu o konstantním složení, zejména s nízkým obsahem C0₂ a H₂O a maximálním obsahem CO a H₂, jakož i o konstantní teplotě, aby se redukční šachta 1 mohla provozovat nezávisle na podílu nestálých složek zplyňovacího média a tedy odděleně od provozu tavícího zplyňovače 3.

Redukční plyn se přivádí do redukční šachty i v takovém množství, že se dosahuje vysoké metalizace železné houby. Ta by měla při opouštění redukční šachty 1. činit přes 90 %, pokud možno přes 92 %. Nastavení efektivní metalizace, výhodně 88 % nebo méně, se potom provádí adekvátně dávkovaným přidáváním

4·4 · • 4

4·4

4* 4« 44 • 4 4 «444

4444 4 4 4

44 444 4 4

4444 444 «4 44 44 4444 oxidu železitého přepravním potrubím 4. Je také možné oxid železitý mísit s železnou houbou, odváděnou z redukční šachty 1, dříve než se tato směs zavede do hlavy tavícího zplyňovače 3. Úroveň efektivní metalizace se přidáním oxidu železitého sníží oproti stupni metalizace železné houby, vytvářené v redukční šachtě 1, do té míry, kdy musí být možné aktuální energetické deficity v tavícím zplyňovači 3 zachycovat odebíráním přísady oxidu železitého. Pokud energetický deficit v tavícím zplyňovači 3 spočívá na poklesu stupni metalizace železné houby, pocházející z redukční šachty 1, může se alternativně nebo doplňkově k odebírání přísady oxidu železitého zvyšovat specifický poměr zplyňovacího média, popřípadě nositele energie. Tím se redukční šachtě poskytne doplňkový redukční plyn, takže se metalizace zase zvýší.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby surového železa, při kterém se v redukční šachtě (1) redukuje surové železo do železné houby, a tato se následně zavádí do hlavy tavicího zplyňovače (3), a v něm se pomocí rovněž do hlavy tavicího zplyňovače (3) zavedeného zplyňovacího média a kyslík obsahujícího plynu natavuje a taví do tekutého surového železa, přičemž se současně vyrábí redukční plyn, který se odvádí z hlavy tavicího zplyňovače (3) a přivádí do redukční šachty (1) za účelem redukce oxidu železitého, vyznačující se tím, že železná houba, zavedená do tavicího zplyňovače (3), má vysoký podíl metalizace přes 90 %, a doplňkově se do tavicího zplyňovače (3) přivádí oxid železitý pro snížení stupně metalizace.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se používá kusový oxid železitý ve formě železné rudy.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že oxid železitý se přivádí přepravním potrubím (4) pro zavádění zplyňovacího média.
4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že stupeň metalizace železné houby z redukční šachty (1) činí přes 92 %.
5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že přidáním oxidu železitého se stupeň metalizace železonosných složek, zavedených do tavicího zplyňovače (3), sníží na přibližně 88 % nebo na ještě nižší hodnotu.
6. Způsob podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že alespoň část plynu, obsahujícího kyslík, se vhání do oblasti kopule tavicího zplyňovače (3).

«« ··« · • ♦ • · «· • · * « · *··

9 9 9 9 9

9 9 9 9 • 9 99

99 99

9 9 9 9

9 9 9

9 9 9

9 9 9 ·« 9*99
7. Způsob podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se do tavicího zplyňovače (3) v oblasti kopule přivádí přepravním potrubím (4) pro zavádění zplyňovacího média propad, obsahující uhlík.
8. Způsob podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že do tavicího zplyňovače (3) se sází směs z oxidu železitého a železné houby.
9. Způsob podle některého z nároků 2 až 8, vyznačující se tím, že do tavicího zplyňovače se sází jako kusový nositel oxidu železitého propad oxidu železitého.