CZ286899B6 - Process for producing liquid pig iron or liquid half-finished products of steel - Google Patents
Process for producing liquid pig iron or liquid half-finished products of steel Download PDFInfo
- Publication number
- CZ286899B6 CZ286899B6 CZ19984331A CZ433198A CZ286899B6 CZ 286899 B6 CZ286899 B6 CZ 286899B6 CZ 19984331 A CZ19984331 A CZ 19984331A CZ 433198 A CZ433198 A CZ 433198A CZ 286899 B6 CZ286899 B6 CZ 286899B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- reduction
- fraction
- fine
- gas
- reducing gas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby tekutého surového železa nebo tekutých polotovarů oceli ze vsázkových materiálů tvořených železnou rudou a přísadami a vykazujících alespoň z části jeden jemný podíl, při kterém se železná houba redukuje přímo na železnou houbu fluidizací alespoň ve dvou redukčních stupních, železná houba se vytaví v tavné zplynovací zóně za přívodu nosičů uhlíku a plynu obsahujícího kyslík a vyrábí se redukční plyn obsahující oxid uhelnatý CO a vodík H2, který se zavádí do redukčních zón redukčních stupňů, tam se přeměňuje, jako kychtový plyn se odvádí a popřípadě se přivádí do nějakého spotřebiče. Vynález se také týká zařízení k provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Jeden způsob redukování rudy s následným tavením je známý například zEP-A-0 594 557. U tohoto známého způsobu se podle jedné výhodné formy provedení provádí redukce ve dvou místně oddělených redukčních zónách zařazených do série, přičemž redukční plyn, který vystupuje z první redukční zóny se přivádí do druhé redukční zóny předřazené ve smyslu toku jemné rudy zóně první, tedy v protiproudu, a z ní se za zvýšeného tlaku přivádí do předehřívací zóny. Každá z obou redukčních zón vykazuje horní úsek, ve kterém se ve fluidní vrstvě redukují jemné částečky pevného materiálu, a spodní úsek, do kterého klesají větší částečky pevného materiálu a redukují se v prošlém pevném loži.
Tím vznikají oproti jednostupňové přímé redukci, tedy přímé redukci s pouze jednou jedinou redukční zónou výhody, které lze spatřovat především v nízké spotřebě redukčního plynu, a sice z následujícího důvodu. Technické redukční procesy vyžadují redukční teplotu minimálně 750 °C, takže se nutně objevuje na výstupu z redukční zóny minimální teplota redukčního plynu 750 °C.
Protože tento redukční plyn z tavného zplynovače nesmí mít z technických důvodů teploty nad 950 °C, je nyní k dispozici teplotní spád asi 200 °C, což znamená, že se může využít jen asi 1/3 citelného tepla redukčního plynu. Aby se mohla udržovat výše uvedená teplotní hladina, muselo by se používat při jednostupňovém redukčním procesu několikanásobné množství redukčního plynu, než je pro redukci potřeba. Z toho by vyplývalo nepostačující využití redukčního plynu a tím také vyšší spotřeba uhlí v tavném zplynovači.
Přestože se tento známý způsob osvědčil, může při zpracování rud o různých velikostech zrn, to znamená při zpracování rud s poněkud vyšším podílem jemné rudy (například těžné rudy), dojít mezi jemnozmnou frakcí a hrubozmnou frakcí železné rudy k různým stupňům redukce. Odpomoci tomu je obtížné, protože u tohoto známého způsobu není možné nastavit v reaktorových nádobách dobu prodlevy jemnozmné frakce nezávislou na době prodlevy hrubozmné frakce železné rudy.
U tohoto známého způsobu se nahotovo zredukovaný podíl jemné rudy vnáší do tavné zplynovací zóny odděleně od hrubého podílu rudy z redukční zóny bezprostředně předřazené tavné zplynovací zóně, a sice ve výši fluidní vrstvy vytvářející se nad pevným ložem tavné zplynovací zóny. Tím se zabrání vynášení jemnozmné frakce redukčním plynem vytvořeným v tavné zplynovací zóně. Při přetížení fluidní vrstvy vnesenou jemnozmnou frakcí může dojít ke zborcení této fluidní vrstvy a v důsledku toho k hromadění plynu. Důsledkem toho jsou eruptivní výbuchy plynu. Tím je silně narušován proces zplynování nosičů uhlíku i proces tavení redukované železné rudy, to znamená ocelové houby. Může docházet k nekontrolovaným
- 1 CZ 286899 B6 výkyvům tlaku a kolísání množství vyrobeného redukčního plynu a vytváření redukčního plynu s reduktanty o složení, které jsou pro redukční proces škodlivé.
Z patentové přihlášky KR 94-38980 je známý způsob typu popsaného v úvodu, při kterém se předredukovaný jemný podíl rudy vynáší za pomocí redukčního plynu z redukční zóny bezprostředně předřazené tavné zplynovací zóně a přivádí se do oddělené redukční zóny jemné rudy. Z té se nahotovo zredukovaná jemná ruda přivádí, stejně tak jako podle EP-A-0 594 557, do zóny fluidní vrstvy v tavném zplynovači, takže zde již může v tavném zplynovači docházet k výše popsaným poruchám.
Podle patentové přihlášky KR 94-38980 se ruda předredukuje v první redukční zóně, přičemž podíl jemné rudy i podíl hrubé rudy se redukují společně vjedné jediné redukční zóně. Tak vznikají nedostatky popsané u EP-A-0 594 557, totiž nerovnoměrné stupně redukce podílu jemné rudy a podílu hrubé rudy v této redukční zóně.
Podstata vynálezu
Vynález směřuje k odstranění těchto nevýhod a obtíží a klade si za úkol vytvořit způsob typu popsaného v úvodu a také zařízení k provádění tohoto způsobu, kterým by byla proveditelná rovnoměrná redukce jak jemného podílu, tak i hrubého podílu rudy, a sice za účelem dobrého využití redukčního plynu v jednom vícestupňovém, to znamená alespoň dvoustupňovém redukčním procesu. Tím se má také zejména zabránit poruchám tavného procesu a procesu produkce redukčního plynu v tavné zplynovací zóně.
Tento úkol se podle vynálezu řeší pro způsob typu popsaného tím:
- že každý z obou redukčních stupňů vykazuje dvě oddělené fluidní vrstvy, přičemž se v prvním redukčním stupni železná ruda frakcionuje za pomoci redukčního plynu alespoň na dvě frakce s vždy rozdílnými děleními velikostmi zrn, a totiž alespoň na jednu hrubozmnou frakci a alespoň jednu jemnozmnou frakci;
- že se každá frakce redukuje redukčním plynem v jedné jediné fluidní vrstvě, přičemž
- redukční plyn udržuje první fluidní vrstvu obsahující hrubozmnou frakci a odlučuje z ní jemnozmnou frakci,
- a přičemž se dále do další fluidní vrstvy zavádí přímo navíc redukční plyn, a sice v množství, případně s chemickým složením, které zajišťuje redukci jemnozmné frakce v této fluidní vrstvě na předem stanovený stupeň metalizace v předem daném časovém intervalu;
- že se redukovaná železná ruda vynáší jak z první, tak také z druhé fluidní vrstvy; a
- že se jemnozmná i hrubozmná frakce redukovaná v prvním redukčním stupni dále redukuje v dalším redukčním stupni, který pracuje stejným způsobem jako první redukční stupeň, a z posledního redukčního stupně se jemnozmná frakce přivádí za aglomerace dodáním kyslíku, s výhodou prostřednictvím hořáku, do tavné zplynovací zóny a hrubozmná frakce se do tavné zplynovací zóny přivádí přímo gravitací.
Vnášení redukované jemnozmné frakce do tavné nádoby prostřednictvím hořáku je jako takové známé z patentové přihlášky KR 92-27502. Redukce redukčním plynem zde však probíhá jednostupňově a tavení rudy pouze předredukované v jednostupňovém postupu probíhá takzvaným způsobem „v lázni“. Podle tohoto způsobu je v reaktorové nádobě k dispozici jen kovová tavenina pokrytá taveninou strusky bez pevného lože i bez fluidní vrstvy. Vnášené uhlí se
-2CZ 286899 B6 zplynuje ve vrstvě strusky, ve které se také redukuje nahotovo vnesená předredukovaná ruda. Tento způsob redukce však probíhá zcela jinak než u způsobu, který byl popsaný v úvodu, a podle vynálezu, v tom, že totiž při předredukování se z oxidu železitého Fe2O3 redukuje za pomocí oxidu uhelnatého CO a/nebo vodíku H2 jen maximálně do stupně oxidu železnatého FeO a předredukovaná ruda se pak redukuje nahotovo v tavné nádobě za pomoci uhlíku, a sice podle rovnice (A):
(A) FeO + C = Fe + CO
Takové tavné procesy „v lázni“ se tedy zásadně liší od postupu popsaného v úvodu. Provádí se totiž jen redukce s redukčním plynem v malé míře, a sice do stupně redukce přibližně 30 %. Pro redukci nahotovo v tavném reaktoru je ve srovnání se způsobem podle vynálezu nutný vysoký podíl uhlíku, naproti tomu u způsobu toho typu, který byl popsán v úvodu, a podle vynálezu se provádí redukce až do stupně redukce 90 % nebo výše výhradně redukčním plynem. Protože u způsobu „v lázni“ není k dispozici žádné pevné lože ani žádná fluidní vrstva, problematika přetížení fluidní vrstvy, která tvoří základ vynálezu, se zde nevyskytuje.
Podle jedné výhodné formy provedení se podle vynálezu nastavuje dělení velikosti zrna odloučené jemnozmné frakce v obou redukčních stupních v závislosti na celkovém rozdělení velikosti zrn prostřednictvím nastavení množství redukčního plynu přiváděného za časovou jednotku do první fluidní vrstvy a současně se nastavuje stupeň redukce jemnozmné frakce nastavením množství sekundárního redukčního plynu přiváděného dodatečně přímo k této frakci.
Jedna zjednodušená forma provedení způsobu podle vynálezu předpokládá, že se jemnozmná i hrubozmná frakce redukovaná v prvním redukčním stupni redukují dále společně v první fluidní vrstvě dalšího redukčního stupně a že se jemnozmná frakce znovu odděluje a přivádí se k další fluidní vrstvě a tam se dále redukuje.
Účelně se jemnozmná frakce redukovaná v prvním redukčním stupni přivádí přímo do další fluidní vrstvy dalšího redukčního stupně a tam se dále redukuje.
Jedna další zjednodušená varianta způsobu podle vynálezu je vyznačená tím, že se jemnozmná frakce vnáší do zóny tavného zplynování místo přes hořák v bezprostřední blízkosti vnášení kyslíku ústícího do tavné zplynovací zóny.
Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu s alespoň dvěma redukčními jednotkami uspořádanými v sérii, z nichž do první reaktorové nádoby ústí dopravní vedení pro železnou rudu a vsázkové materiály obsahující přísady, plynové potrubí pro redukční plyn a také dopravní vedení pro produkt redukce, kteiý se v něm tvoří, které vede k další redukční jednotce s reaktorovou nádobou, a odvod plynu pro kychtový plyn, přičemž přívod plynu pro redukční plyn tvoří odvod plynu pro redukční plyn z další redukční jednotky a další dopravní vedení pro produkt redukce tvořený v této další redukční jednotce ústí do tavného zplynovače, který vykazuje přívody pro plyny obsahující kyslík a nosiče uhlíku a také odpich pro surové železno, případně polotovar oceli, a strusku, přičemž přívodní potrubí redukčního plynu pro redukční plyn vytvořený v tavném zplynovači, které ústí do další redukční jednotky, vychází z tavného zplynovače, a je vyznačené tím, že redukční jednotky vykazují každá alespoň dvě reaktorové nádoby uspořádané v sériích ve směru toku železné rudy, které vždy obsahují vhodnou fluidní vrstvu, a ke kterým vždy vede v paralelním uspořádání jedno přívodní potrubí plynu pro redukční plyn, přičemž vynášecí zařízení redukčního plynu vede z první reaktorové nádoby ve směru průtoku železné rudy do druhé reaktorové nádoby téže redukční jednotky navržené pro jemnozmnou frakcí redukované železné houby a z každé reaktorové nádoby vychází jedno dopravní vedení pro produkt redukce, a přičemž dále obě dopravní vedení, vedoucí z první redukční jednotky, ústí do další redukční jednotky a dopravní vedení, vycházející z této další redukční jednotky, v případě, že tvoří poslední redukční jednotku, vedou odděleně do tavného
-3 CZ 286899 B6 zplynovače, a sice jedno dopravní vedení vycházející z první reaktorové nádoby poslední redukční jednotky ústí přímo do tavného zplynovače a dopravní potrubí vycházející z druhé reaktorové nádoby poslední redukční jednotky ústí do tavného zplynovače v místě obohacované kyslíkem, s výhodou přes hořák.
Podle jedné výhodné formy provedení ústí obě dopravní vedení, která vedou z první redukční jednotky, do druhé redukční jednotky společně.
Výhodně ústí dopravní vedení vedoucí z další reaktorové nádoby jedné redukční jednotky přímo do další reaktorové nádoby následně uspořádané redukční jednotky.
Jedna další výhodná forma provedení se vyznačuje tím, že před první redukční jednotkou je předřazená předehřívací nádoba pro železnou rudu, do které ústí plynové potrubí vedoucí kychtový plyn z první redukční jednotky.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je následně blíže vysvětlen prostřednictvím několika příkladů provedení, přičemž obrázky 1 až 3 ukazují vždy jednu výhodnou formu provedení zařízení podle vynálezu ve schematickém znázornění. Obrázek 4 se týká příkladu provedení s tavným zplynovačem podle jedné pozměněné formy provedení.
Příklady provedení vynálezu
Zařízení podle vynálezu, znázorněné na obrázku 1, vykazuje dva redukční stupně, respektive redukční jednotky 1 a 2 zapojené za sebou do série, přičemž se do první redukční jednotky 1 přivádí přívodem 3 rudy železná ruda obohacená případně přísadami, která vykazuje alespoň nějaký jemný podíl (dále nazývaný jemnozmná frakce) a nějaký hrubý podíl (dále nazývaný hrubozmná frakce), a která je případně už předehřátá. V této jednotce nastává předredukování a v případě, že železná ruda ještě není předehřátá, také předehřátí. Tato první redukční jednotka 1 je vytvořená následovně.
Redukční jednotka 1 vykazuje první reaktorovou nádobu 4 pro pojmutí první fluidní vrstvy 6 vytvořené z železné rudy 5. Fluidní vrstva 6 se udržuje redukčním plynem, který se přivádí radiálně symetricky přívodem 7 plynu vycházejícím z prstencového potrubí 8 obklopujícího reaktorovou nádobu 4. Přívod 3 rudy ústí do reaktorové nádoby 4 z boku.
Na spodním konci zužující se reaktorové nádoby 4 ve tvaru komolého kužele je navržené vynášecí zařízení 10 pro předredukovanou železnou rudu. Na vrchním konci první reaktorové nádoby 4, vykazující účelně kruhovitý průřez 11, je v odstupu nad fluidní vrstvou 6 navržené přibližně vertikálně orientované vynášecí zařízení 12 redukčního plynu, které vykazuje průřez 13, s výhodou také kruhový průřez 13, který je vzhledem k průřezu 11 reaktoru zúžený. Vynášecí zařízení 12 tak tvoří tryskovité zúžení. Vertikální uspořádání vynášecího zařízení 12 umožňuje zpětnou dopravu větších částeček rudy nebo aglomerátů tvořících se během redukování a strhávaných náhodně redukčním plynem proudícím vzhůru do fluidní vrstvy 6.
Bezprostředně nad první reaktorovou nádobou 4 je uspořádaná další reaktorová nádoba 14 pro pojmutí další fluidní vrstvy 15. Do této další reaktorové nádoby 14, která vykazuje oproti průřezu 11 první reaktorové nádoby 4 větší kruhový průřez j_6, ústí vynášecí zařízení 12 první reaktorové nádoby 4 přes radiálně symetricky, to znamená zde centrálně, uspořádaný přívodní otvor 17 plynu, kterým vstupuje do fluidní vrstvy 15 redukční plyn vycházející z první reaktorové nádoby 4, který strhává část železné rudy 5, totiž tu s velikostí zrna ve spodní oblasti
-4CZ 286899 B6 rozdělení velikostí zrna (jemnozmnou frakci), a udržuje jí. Spodní konec druhé reaktorové nádoby 14 je vytvořený rovněž ve tvaru komolého kužele, přičemž další reaktorová nádoba 14 vyčnívá oproti první reaktorové nádobě 4 radiálně ve tvaru mezikruží, tedy je opatřená rozšířením 18 ve tvaru mezikruží sahajícím směrem ven.
Na tomto rozšíření 18 vykazuje další reaktorová nádoba 14 radiálně symetricky uspořádané rozdělovači dno 19 plynu pro přímý přívod sekundárního redukčního plynu proudícího přívodem 20 plynu, který potom dodatečně slouží spolu s redukčním plynem proudícím z první reaktorové nádoby 4 do reaktorové nádoby 14 nejen pro udržování fluidní vrstvy 15 v další reaktorové nádobě 14, ale také pro dostatečnou redukci jemné rudy 5, která je k dispozici v této fluidní vrstvě 15. Tím se dodatečně využívá redukční potenciál redukčního plynu proudícího z první reaktorové nádoby 4. Rozdělovači dno 19 plynu, které může být vytvořené jako děrované dno, síťové dno, ventilové dno, zvonové dno, nebo podobně, je vzhledem k centrálně uspořádanému přívodnímu otvoru 17 plynu vytvořené jako spádové (přibližně ve formě komolého kužele), takže větší částečky rudy nebo aglomeráty z něj spadávají opět nazpátek do fluidní vrstvy 6 v první reaktorové nádobě 4 a tam se dále redukují. Přívody 7 a 20 plynu jsou pro tok plynu navržené v rovnoběžném uspořádání.
Horní konec další reaktorové nádoby 14 je opatřený rozšířením 21 směřujícím rovněž radiálně ven, to znamená vyčnívajícím ven, čímž se v odstupu nad fluidní vrstvou 15 velmi zpomalí rychlost plynu, například asi na polovinu rychlosti uvnitř fluidní vrstvy 15. což způsobuje drastické snížení vynášení prachu spotřebovaným redukčním plynem odváděným nahoře odvodem 22. Spotřebovaný redukční plyn se čistí v cyklonu 23, ze kterého se jemné částice, které se při tom odloučí, přivádějí eventuálně přes zpětné vedení 24 opět do fluidní vrstvy 15 další reaktorové nádoby 14. Další reaktorová nádoba 14 je opatřená vynášecím zařízením 25 jemné rudy 5, která se v ní zredukovala, které je vytvořené jako dopravní vedení.
V redukční jednotce 1 nastává rozdělování vsázené železné rudy 5, která vykazuje široký rozsah velikostí zrn (například řádově velikosti od 0,01 až do 8 mm), vzdušným tříděním za pomoci redukčního plynu na hrubozmnou frakci a jemnozmnou frakci, tedy na frakce s rozdílným rozdělením velikostí zrn. Tím se daří optimálně přizpůsobit proudové poměry pro fluidizaci a prodlevu železné rudy pro vypálení zrna.
Jemným částečkám, které jsou vynášeny z první spodní reaktorové nádoby 4, se v důsledku tryskovitého zúžení 12 brání zpětnému proudění do této reaktorové nádoby 4, protože jsou strhávány redukčním plynem, proudícím vzhůru zúžením 12 zvýšenou rychlostí, opět vzhůru. Regulačními orgány 26 množství, navrženými v přívodech 8 a 20 redukčního plynu, se daří zajistit pro každou z frakcí, tedy pro každou z fluidních vrstev 6 a 15, optimální proudění plynu a tím i optimální čas prodlevy částeček rudy v redukčním plynu. Tím se daří přesně nastavit předem stanovený stupeň metalizace jemné rudy, a sice jak jemnozmné, tak i hrubozmné frakce, při co možná nejmenší spotřebě redukčního plynu, a sice v předem stanoveném časovém rozpětí.
Redukovaná hrubozmná frakce železné rudy 5 vynášená vynášecím zařízením 10 z první reaktorové nádoby 4 se dopravuje dále vynášecím zařízením 27 pevných látek vytvořeným jako dopravní vedení. Potrubí 28 připojeným na cyklon 23 se provádí odvod vyčištěného plynu spolu se zbytkovým prachem obsaženým v tomto plynu.
Druhá redukční jednotka 2, ve které nastává dalekosáhlá konečná redukce předredukované železné rudy na železnou houbu, vykazuje dvě reaktorové nádoby 29, 30, které jsou však uspořádané samostatně, tedy vzájemně oddělené. Dopravní vedení 27 pro hrubozmnou frakci a dopravní potrubí 25 pro jemnozmnou frakci ústí společně do první reaktorové nádoby 29 z obou nádob uspořádané pro redukovaný materiál v sérii jako první, přes jejíž dno se přívodem 31 plynu přivádí redukční plyn. Také zde nastává pneumatické třídění a jím oddělená předredukovaná jemná ruda, to znamená jemnozmná frakce, se vynášecím zařízením 32 plynu
-5CZ 286899 B6 uspořádaným na horním konci první reaktorové nádoby 29 druhé redukční jednotky 2 přivádí s redukčním plynem do druhé reaktorové nádoby 30 této redukční jednotky 2.
Podle jedné varianty je také možné přivádět jemnozmnou frakci vynášenou vynášecím zařízením 25 přes dopravní potrubí 25’ přímo do druhé reaktorové nádoby 30 druhé redukční jednotky 2, jak je to znázorněné čárkovanými čarami na obrázku 1.
Do této druhé reaktorové nádoby 30 se rovněž přes její dno, přivádí přívodem 33 redukční plyn, který se přivádí v kopuli této reaktorové nádoby 30, která se rozšiřuje vzhůru, společně s redukčním plynem první redukční jednotky 1, převáděným přes vynášecí zařízení 32 plynu z první reaktorové nádoby 29 do druhé redukční jednotky 2. Každý z přívodů 31 a 33 redukčního plynu, uspořádaných pro proud plynu paralelně, je vybavený regulačními orgány 26 množství.
Hrubozmná frakce vystupující dopravním vedením 34 z první reaktorové nádoby 29 druhé redukční jednotky 2 se s pomocí působení gravitační síly přivádí do tavného zplynovače 35. Jemnozmná frakce odváděná vynášecím potrubím 36 z druhé reaktorové nádoby 30 druhé redukční jednotky 2 se přivádí do tavného zplynovače 35 přes hořák 38 uspořádaný v kopuli 37 tavného zplynovače 35. Hořák 38 způsobuje aglomerování částeček jemnozmné frakce, takže ty se dostávají do zóny 39 tavného zplynování gravimetricky.
V tavném zplynovači 35 se v zóně 39 tavného zplynování vyrábí z uhlí a plynu obsahujícího kyslík redukční plyn obsahující oxid uhelnatý CO a vodík H2, který se přivádí přívodem 40 redukčního plynu k oběma reaktorovým nádobám 29, 30 druhé redukční jednotky 2.
Tavný zplynovač 35 vykazuje přívod 41 pro pevné nosiče uhlíku, přívod 42 pro plyny obsahující kyslík a případně přívody pro nosiče uhlíku, které jsou při pokojové teplotě kapalné nebo plynné, jako uhlovodíky, a dále pro spálené přísady. V tavném zplynovači 35 se pod zónou 39 tavného zplynování shromažďuje roztavené tekuté surové železo 43, případně tekutý roztavený polotovar oceli, jakož i roztavená tekutá struska 44, které se odpichují odpichem 45.
Nad struskou 44 dochází k vytváření pevného lože I tvořeného z nosičů uhlíku (koksu) a nad ním k vytváření fluidní vrstvy II z hrubých a nad ním z jemných částeček nosičů uhlíku (částeček koksu).
V přívodu 40 redukčního plynu, který vychází z tavného zplynovače 35 a ústí do obou reaktorových nádob 29, 30, je navržené odprašovací zařízení 46, jako je horkoplynný cyklon, přičemž se částice prachu oddělené v tomto horkoplynném cyklonu 46 přivádějí spolu s dusíkem jako dopravním prostředkem do tavného zplynovače 35 zpětným vedením 47 a přes hořák 48 za dmýchání kyslíku. Hořák 48 může být uspořádaný ve výši fluidní vrstvy II nebo nad touto fluidní vrstvou Π.
Pro nastavení teploty redukčního plynu je s výhodou navržené zpětné vedení 49 plynu, které odbočuje z přívodu 40 redukčního plynu a část redukčního plynu vede přes pračku 50 a kompresor 51 opět zpátky do přívodu 40 redukčního plynu, a sice před horkoplynný cyklon 46.
Podle formy provedení znázorněné na obrázku 2, u které je první redukční jednotce 1 předřazený předehřívací stupeň 52, do kterého se jako předehřívací plyn přivádí část kychtového plynu, vystupujícího z první redukční jednotky 1, a přes přívod 53 vzduchu také vzduch, jsou obě redukční jednotky 1, 2 vytvořené navzájem stejné, a sice tak jako první redukční jednotka 1 ve formě provedení znázorněném na obrázku 1.
Podle obrázku 3 odpovídá první redukční jednotka 1 druhé redukční jednotce 2, jakož i druhá redukční jednotka 2 první redukční jednotce 1 a to ve formě provedení podle obrázku 1.
-6CZ 286899 B6
Obrázek 4 ukazuje detail zařízení podle jedné varianty, podle níž se jemnozmná frakce redukovaná nahotovo nepřivádí do tavného zplynovače 35 přes hořák 38, nýbrž přímo. V blízkosti vyústění vynášecího potrubí 36 do vnitřního prostoru tavného zplynovače 35 ústí přívodní potrubí 42’ kyslíku, takže také podle této varianty může nastat okamžitá aglomerace částeček jemnozmné frakce a zabrání se jejich vynášení redukčním plynem odváděným z tavného zplynovače 35. Vyústění vynášecího potrubí 36 může být navržené také v hlouběji položené části tavného zplynovače 35. jak je znázorněné na obrázku 4 prostřednictvím čárkovaně znázorněného potrubí 36’ a čárkovaně znázorněného přívodního potrubí 42” kyslíku.
Podle vynálezu vznikají procesně technické výhody. Jedna významná výhoda se spatřuje především v relativně přesném a exaktně nastavitelném rozdělení na hrubozmnou a jemnozmnou frakci, čímž se daří dávkovat do tavného zplynovače 35 co možná nejvyšší podíl gravimetricky přímo a přes hořák 38, případně přes místo obohacené kyslíkem jen bezpodmínečně nutný podíl. Takto je nutný jen nepatrný výkon hořáku, což opět vede jen k nepatrnému teplotnímu zatížení v kopuli 37 tavného zplynovače 35, takže je celková spotřeba energie malá a redukční plyn se musí ochlazovat jen relativně málo. Tím klesá také nebezpečí výskytu nalepování. Jemnozmná frakce se při vnášení taví, takže se zabrání prachovému obohacení v tavném zplynovači. Energie pro tavení jemnozmné frakce se uvolňuje následnou chemickou reakcí (B), takže lze hořák provozovat bez dodatečné spotřeby uhlíku:
(B) 2Fe + O2 = 2FeO
Vynález se neomezuje na příklady provedení znázorněné na výkresech, ale může se modifikovat v různých ohledech. S ohledem na počet redukčních stupňů, případně redukčních jednotek má odborník volnou volbu. Může je volit vždy podle požadovaného průběhu procesu a v závislosti na vsázených materiálech.
Claims (9)
1. Způsob výroby tekutého surového železa (43) nebo tekutých polotovarů oceli ze vsázkových materiálů tvořených železnou rudou (5) a přísadami a vykazujících alespoň z části jemný podíl, při kterém se železná ruda redukuje na železnou houbu přímo alespoň ve dvou redukčních stupních (1,2) fluidizačním způsobem, železná houba se taví v zóně (39) tavného zplynování za přívodu nosičů uhlíku a plynu obsahujícího kyslík a vyrábí se redukční plyn obsahující oxid uhelnatý CO a vodík H2, který se zavádí do redukčních zón redukčních stupňů (1, 2), tam se přeměňuje, odvádí se jako kychtový plyn a případně se přivádí nějakému spotřebiči, vyznačující se tím,
- že každý z obou redukčních stupňů (1,2) vykazuje dvě oddělené fluidní vrstvy (6, 15), přičemž se v prvním redukčním stupni (1) frakcionuje železná ruda (5) za pomoci redukčního plynu alespoň na dvě frakce s rozdílným rozdělením velikostí zrn, tedy nejméně na jednu hrubozmnou frakci a nejméně jednu jemnozmnou frakci;
- že se každá frakce redukuje redukčním plynem ve vlastní fluidní vrstvě (6, 15), přičemž
- redukční plyn udržuje první fluidní vrstvu (6) obsahující hrubozmnou frakci a odděluje z ní jemnozmnou frakci,
- a přičemž se dále redukční plyn zavádí dodatečně přímo do další fluidní vrstvy (15), a sice v množství, případně o chemickém složení, které zajišťuje redukci jemnozmné frakce v této fluidní vrstvě (15) na předem stanovený stupeň metalizace v předem dané časové prodlevě;
- že se redukovaná železná ruda (5) vynáší jak z první, tak i z další fluidní vrstvy (6, 15); a
- že se jemnozmná i hrubozmná frakce, redukovaná v prvním redukčním stupni (1), redukuje dále alespoň v jednom dalším redukčním stupni (2) pracujícím stejným způsobem jako první redukční stupeň (1) a z posledního redukčního stupně (2) se jemnozmná frakce přivádí do zóny (39) tavného zplynování za aglomerace přidáním kyslíku, s výhodou prostřednictvím hořáku (38), a hrubozmná frakce se přivádí přímo do zóny (39) tavného zplynování gravitačně.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se v obou redukčních stupních (1, 2) nastavuje rozdělení velikosti zrn odloučené jemnozmné frakce v závislosti na celkovém rozdělení velikosti zrn nastavením množství redukčního plynu přiváděného za jednotku času do první fluidní vrstvy (6) a současně se nastavuje stupeň redukce jemnozmné frakce nastavením množství sekundárního redukčního plynu přiváděného dodatečně přímo k této frakci.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se jemnozmná i hrubozmná frakce redukovaná v prvním redukčním stupni (1) redukují dále společně v první fluidní vrstvě (6) dalšího redukčního stupně (2) a jemnozmná frakce se znovu odděluje, přivádí se do další fluidní vrstvy (15) a tam se dále redukuje.
4. Způsob podle jednoho nebo více z nároků laž3, vyznačující se tím, že se jemnozmná frakce redukovaná v prvním redukčním stupni (1) přivádí přímo do další fluidní vrstvy (15) dalšího redukčního stupně (2) a tam se dále redukuje.
5. Způsob podle jednoho nebo více z nároků laž4, vyznačující se tím, že se jemnozmná frakce vnáší do zóny (39) tavného zplynování místo přes hořák (38) v bezprostřední blízkosti vnášení kyslíku ústícího do zóny tavného zplynování.
6. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho nebo více z nároků 1 až 5, s alespoň dvěma redukčními jednotkami (1, 2) uspořádanými v sérii, z nichž do první reaktorové nádoby (4, 29) ústí dopravní vedení (3) pro železnou rudu (5) a vsázené materiály obsahující přísady, přívod (7) plynu pro redukční plyn a také dopravní vedení (27) pro produkt redukce, který se v ní tvoří, které vede k další redukční jednotce (2) s reaktorovou nádobou (29), a odvod (22) plynu pro kychtový plyn, přičemž přívod (7) plynu pro redukční plyn tvoří odvod plynu pro redukční plyn z další redukční jednotky (2) a další dopravní vedení (34) pro produkt redukce vytvářený v další redukční jednotce (2) ústí do tavného zplynovače (35), který vykazuje přívody (41, 42) pro plyny obsahující kyslík a nosiče uhlíku a také odpich (45) pro surové železo (43), případně polotovar oceli, a strusku (44), přičemž přívod (40) redukčního plynu pro redukční plyn vytvořený v tavném zplynovači (35) ústící do další redukční jednotky (2) vychází z tavného zplynovače (35), vyznačující se tím, že redukční jednotky (1,2) vykazují vždy nejméně dvě reaktorové nádoby (4, 14; 29, 30) uspořádané v sérii ve směru toku železné rudy (5), které obsahují vždy jednu vhodnou fluidní vrstvu (6, 15) a k nimž vede vždy jeden přívod (7, 20; 31, 33) plynu pro redukční plyn v paralelním uspořádání, přičemž vynášecí zařízení (12, 32) redukčního plynu vede z první reaktorové nádoby (4; 29) ve směru toku železné rudy do druhé reaktorové nádoby (14; 30) téže redukční jednotky (1, respektive 2) navržené pro jemnozmnou frakci redukované železné rudy (5) a z každé reaktorové nádoby (4, 14; 29, 30) vychází dopravní vedení (25, 27; 34, 36) pro produkt redukce, a přičemž dále obě dopravní vedení (25, 27), vedoucí z první redukční jednotky (1) ústí do další redukční jednotky (2) a dopravní vedení (34, 36), vycházející z další redukční jednotky (2), vedou v případě, že tvoří poslední redukční
-8CZ 286899 B6 jednotku, odděleně do tavného zplynovače (35), a sice dopravní vedení (34) vycházející z první reaktorové nádoby (4; 29) této poslední redukční jednotky (2) ústí přímo do tavného zplynovače (35) a dopravní vedení (36) vycházející z druhé reaktorové nádoby (14; 30) poslední redukční jednotky (2) ústí v tavném zplynovači (35) v místě obohaceném kyslíkem, s výhodou přes hořák (38).
7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že obě dopravní vedení (25, 27) vedoucí z první redukční jednotky (1) ústí společně do další redukční jednotky (2).
8. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že dopravní vedení (25) vedoucí z další reaktorové nádoby (14, 30) redukční jednotky (1) ústí přímo do další reaktorové nádoby (14, 30) následně uspořádané redukční jednotky (2).
9. Zařízení podle nároků 6, 7 nebo 8, vyznačující se tím, že před první redukční jednotkou (1) je předřazená předehřívací nádoba (52) pro železnou rudu, do které ústí přívod plynu vedoucí kychtový plyn z první redukční jednotky.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0115496A AT405525B (de) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Verfahren und anlage zum herstellen von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten |
| PCT/AT1997/000143 WO1998002586A1 (de) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | Verfahren zum herstellen von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ433198A3 CZ433198A3 (cs) | 1999-08-11 |
| CZ286899B6 true CZ286899B6 (en) | 2000-07-12 |
Family
ID=3507786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19984331A CZ286899B6 (en) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | Process for producing liquid pig iron or liquid half-finished products of steel |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6416566B1 (cs) |
| EP (1) | EP0914475B1 (cs) |
| JP (1) | JP2001505618A (cs) |
| CN (1) | CN1061690C (cs) |
| AT (1) | AT405525B (cs) |
| AU (1) | AU723731B2 (cs) |
| BR (1) | BR9710176A (cs) |
| CA (1) | CA2259681A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ286899B6 (cs) |
| DE (1) | DE59703734D1 (cs) |
| RU (1) | RU2175675C2 (cs) |
| SK (1) | SK282985B6 (cs) |
| TW (1) | TW350878B (cs) |
| UA (1) | UA45459C2 (cs) |
| WO (1) | WO1998002586A1 (cs) |
| ZA (1) | ZA975726B (cs) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE298374T1 (de) * | 2001-05-08 | 2005-07-15 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur verwertung von walzzunderschlämmen und feinkohlen |
| AU2003289517B8 (en) * | 2002-12-23 | 2008-11-20 | Posco | An apparatus for manufacturing molten irons to dry and convey iron ores and additives and manufacturing method using the same |
| KR101121197B1 (ko) | 2004-07-30 | 2012-03-23 | 주식회사 포스코 | 일반탄 및 분철광석을 직접 사용하는 용융가스화로에 미분탄재를 취입하는 용철제조장치 및 그 용철제조방법 |
| AU2005265480B2 (en) * | 2004-07-30 | 2008-06-12 | Posco | Apparatus for manufacturing molten irons by injecting fine coals into a melter-gasifier and the method using the same |
| AT503593B1 (de) * | 2006-04-28 | 2008-03-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten aus feinteilchenförmigem eisenoxidhältigem material |
| US7921633B2 (en) * | 2006-11-21 | 2011-04-12 | Siemens Energy, Inc. | System and method employing direct gasification for power generation |
| CN101910422B (zh) * | 2007-12-28 | 2012-09-26 | Posco公司 | 用于回收在炼铁工艺中产生的过剩气体的装置和方法 |
| AT512017B1 (de) | 2011-09-30 | 2014-02-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur roheisenerzeugung |
| EP2664681A1 (de) | 2012-05-16 | 2013-11-20 | Siemens VAI Metals Technologies GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von feinteilchenförmigem Material in die Wirbelschicht eines Reduktionsaggregates |
| EP3239306A1 (de) * | 2016-04-27 | 2017-11-01 | Primetals Technologies Austria GmbH | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von flüssigem roheisen |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3264096A (en) * | 1963-12-19 | 1966-08-02 | United States Steel Corp | Method of smelting iron ore |
| JPS6311611A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-19 | Nippon Steel Corp | 鉄鉱石の予備還元装置 |
| AU596758B2 (en) * | 1987-11-13 | 1990-05-10 | Jp Steel Plantech Co. | Metal-making apparatus involving the smelting reduction of metallic oxides |
| JPH01184211A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-21 | Nippon Steel Corp | 鉱石の流動層還元装置 |
| AT404735B (de) * | 1992-10-22 | 1999-02-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten |
| DE4240194C1 (de) * | 1992-11-30 | 1994-06-01 | Bogdan Dipl Ing Vuletic | Verfahren zur Herstellung von Roheisen aus Feinerz und Vorrichtung zu seiner Durchführung |
| KR940008449B1 (ko) * | 1992-12-31 | 1994-09-15 | 한국신철강 기술연구조합 | 철광석으로부터 용철을 제조하는 용철 제조장지 |
| JPH0860215A (ja) * | 1994-08-17 | 1996-03-05 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 流動層炉とそれを用いる溶融還元装置 |
| AT406482B (de) * | 1995-07-19 | 2000-05-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder stahlvorprodukten und anlage zur durchführung des verfahrens |
| KR100256341B1 (ko) * | 1995-12-26 | 2000-05-15 | 이구택 | 분철광석의 2단유동층식 예비환원장치 및 그 방법 |
-
1996
- 1996-06-28 AT AT0115496A patent/AT405525B/de not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-06-26 EP EP97928042A patent/EP0914475B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-26 CZ CZ19984331A patent/CZ286899B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1997-06-26 UA UA98126941A patent/UA45459C2/uk unknown
- 1997-06-26 DE DE59703734T patent/DE59703734D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-26 WO PCT/AT1997/000143 patent/WO1998002586A1/de active IP Right Grant
- 1997-06-26 CA CA002259681A patent/CA2259681A1/en not_active Abandoned
- 1997-06-26 BR BR9710176A patent/BR9710176A/pt not_active IP Right Cessation
- 1997-06-26 SK SK1783-98A patent/SK282985B6/sk unknown
- 1997-06-26 JP JP50544898A patent/JP2001505618A/ja not_active Ceased
- 1997-06-26 AU AU32471/97A patent/AU723731B2/en not_active Ceased
- 1997-06-26 RU RU99101054/02A patent/RU2175675C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1997-06-26 CN CN97195933A patent/CN1061690C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-27 ZA ZA9705726A patent/ZA975726B/xx unknown
- 1997-08-06 TW TW086111251A patent/TW350878B/zh active
-
1998
- 1998-12-28 US US09/221,494 patent/US6416566B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6416566B1 (en) | 2002-07-09 |
| UA45459C2 (uk) | 2002-04-15 |
| EP0914475B1 (de) | 2001-06-06 |
| AU3247197A (en) | 1998-02-09 |
| CA2259681A1 (en) | 1998-01-22 |
| WO1998002586A1 (de) | 1998-01-22 |
| ZA975726B (en) | 1998-01-26 |
| CZ433198A3 (cs) | 1999-08-11 |
| CN1061690C (zh) | 2001-02-07 |
| CN1223693A (zh) | 1999-07-21 |
| DE59703734D1 (de) | 2001-07-12 |
| ATA115496A (de) | 1999-01-15 |
| TW350878B (en) | 1999-01-21 |
| AT405525B (de) | 1999-09-27 |
| EP0914475A1 (de) | 1999-05-12 |
| BR9710176A (pt) | 1999-08-10 |
| RU2175675C2 (ru) | 2001-11-10 |
| SK178398A3 (en) | 1999-06-11 |
| JP2001505618A (ja) | 2001-04-24 |
| AU723731B2 (en) | 2000-09-07 |
| SK282985B6 (sk) | 2003-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4045214A (en) | Method for producing steel | |
| CZ222793A3 (en) | Process for producing liquid pig iron or liquid steel pre-products and apparatus for making the same | |
| US9512496B2 (en) | Method and device for introducing fine particle-shaped material into the fluidised bed of a fluidised bed reduction unit | |
| CZ286899B6 (en) | Process for producing liquid pig iron or liquid half-finished products of steel | |
| CZ78297A3 (en) | Process for producing liquid pig iron or a steel half-finished product and apparatus for making the same | |
| CA2255811C (en) | Process for the treatment of particulate matter by fluidisation, and vessel with apparatus to carry out the treatment | |
| KR100240810B1 (ko) | 용융선철 또는 강 시제품의 제조방법 및 이를 수행하기 위한 플랜트 | |
| US6454833B1 (en) | Process for producing liquid pig iron or semifinished steel products from iron-containing materials | |
| US6156262A (en) | Melter gasifier for the production of a metal melt | |
| US7638088B2 (en) | Method and device for producing pig iron and/or pig iron intermediate products | |
| US7780759B2 (en) | Direct reduction process | |
| JP2000514504A (ja) | 溶融ガス化領域に対する金属含有物の供給方法 | |
| KR100466634B1 (ko) | 용융선철또는용강중간제품을생산하는방법및그설비 | |
| RU2165984C2 (ru) | Способ загрузки носителей металла в плавильно-газификационную зону и установка для его осуществления | |
| AU2005248040B9 (en) | A direct reduction process | |
| JPH09222283A (ja) | 流動層還元装置の還元ガス供給ノズル | |
| JP2000503353A (ja) | 鉄含有材料から液状銑鉄または鋼予備製造物を製造する方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20060626 |