CZ293080B6

CZ293080B6 - Způsob redukce a tavení kovu a zařízení k předehřívání vsázky

Info

Publication number: CZ293080B6
Application number: CZ1999241A
Authority: CZ
Inventors: Louis Johannes Fourie
Original assignee: Ipcor N. V.
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2004-02-18
Also published as: JP2000515931A; EG21185A; KR100466227B1; IN192287B; ATE194016T1; DK0914474T3; DE69702347D1; AU3466597A; CN1067108C; GR3034389T3; CA2261140C; PT914474E; PL331354A1; RU2210601C2; AR008786A1; BG103113A; EP0914474B1; SK284053B6; CN1231000A; MY119291A

Abstract

Způsob redukce a tavení kovu zahrnuje zahřívání vsázky, sestávající ze složky obsahující kov a složky obsahující uhlík, v kanálkové indukční peci za účelem redukce této složky obsahující kov, využívající alespoň část plynných produktů tohoto procesu vznikajících v peci pro předehřev vsázky. Vsázka se zaváží do pece v alespoň jedné komoře, opatřené jedním nebo více průchody, rozprostírajícími se kolem nebo protaženými skrze komoru, skrze který nebo které prochází plynné produkty pro předehřátí vsázky v komoře, přičemž komora nebo komory a průchod nebo průchody jsou navzájem utěsněny.ŕ

Description

Způsob redukce a tavení kovu a zařízení k předehřívání vsázky

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu redukce a tavení kovu, zahrnujícího zahřívání vsázky, sestávající ze složky obsahující kov a složky obsahující uhlík, v kanálkové indukční peci za účelem redukce této složky obsahující kov, využívajícího alespoň část plynných produktů tohoto procesu vznikajících v peci pro předehřev vsázky, a zařízení k předehřívání vsázky při způsobu redukce a tavení kovu, zahrnujícím zahřívání vsázky, sestávající ze složky obsahující kov a složky obsahující uhlík v indukční peci kanálkového typu za účelem redukce této složky obsahující kov, a zahrnujícím využití alespoň části plynných produktů takto vytvořených v peci pro předehřev vsázky.

Dosavadní stav techniky

U známého způsobu, např. podle patentu US 5 411570, sestává kov obsahující složka materiálu zaváženého do pece z kovové rudy nebo částečně redukované kovové rudy (například železné houby v případě vsázky obsahující železo), a uhlík obsahující složka z uhlí. Materiál se zaváží v podstatě vertikálně do pece jedním nebo více zavážecími otvory umístěnými po straně pece tak, že vsázka v peci tvoří nepřetržitou podélně protaženou hromadu podél každé strany pece, která plave na lázni tekutého kovu v peci.

V uvedeném uspořádání se vznikající plynné produkty, hlavně CO a těkavé látky doprovázející uhlí, spalují v dutině umístěné v peci nad plovoucí vsázkou pomocí kyslíku, který se zavádí do této oblasti zvnějšku pece.

Je zde také uvedeno, že plyny vznikající tímto spalováním, které zpravidla mají teplotu řádově 1600 °C, se mohou využívat v peci pro ohřev vsázky, nebo když materiál zavážený do pece obsahuje ocelové zlomky nebo studené železo, může se plyn odpovídající spotřebovanému oxidu uhelnatému vypouštět týmž otvorem pece, kterým se do pece zaváží vsázka, za účelem předehřátí těchto ocelových zlomků nebo studeného železa uváděním těchto plynů do přímého styku s těmito materiály.

Podle dalšího procesu tohoto druhu, tj. podle patentu US 1819 238, ruda, uhlíkatý materiál a tavidla, zavážené do indukčně vyhřívané pece zavážecím otvorem na jednom konci pece, tvoří na tomto konci sloup a postupně se rozdělují a taví. Plyny, které se vytvářejí, se odtahují skrze zavážecí otvor, a spalují se tak, že je zajištěn přímý styk mezi plyny a materiály vsázky.

V dalším známém procesu, tj. podle patentu GB 1 572 248, kde taviči jednotkou může být plazmová nebo elektrická oblouková pec, se plyny vytvářené v procesu finální redukce také vedou skrze vstupy vsázky, a nastává tak přímý styk mezi těmito plyny a materiály vsázky.

Totéž platí pro způsob popsaný ve francouzském patentu 1 205 446, kde tavící jednotkou může být kanálková pec sestávající z jedné nebo více nádob. Hlavní redukční reakce podle tohoto vynálezu probíhá mezi uhlíkem rozpuštěným v kovu a oxidem železitým rozpuštěným ve strusce. Plyn takto vytvořený se vede v protiproudu a ve styku s materiálem vsázky za účelem předehřevu a předredukce.

-1 CZ 293080 B6

Podstata vynálezu

Cílem předloženého vynálezu je poskytnout způsob redukce a tavení kovu, při kterém se spaliny lépe využívají.

Daný úkol, resp. nevýhody stávajícího stavu techniky se řeší způsobem redukce a tavení kovu, zahrnujícím zahřívání vsázky, sestávající ze složky obsahující kov a složky obsahující uhlík, v kanálkové indukční peci za účelem redukce této složky obsahující kov, využívajícím alespoň část plynných produktů tohoto procesu vznikajících v peci pro předehřev vsázky. Podle vynálezu 10 se vsázka zaváží do pece v alespoň jedné komoře, opatřené jedním nebo více průchody, rozprostírajícími se kolem nebo protaženými skrze komoru, skrze kteiý nebo které prochází uvedené plynné produkty pro předehřátí vsázky v komoře, přičemž komora nebo komory a průchod nebo průchody jsou navzájem utěsněny tak, že mezi nimi nemohou procházet plynné produkty.

Je zřejmé, že když následkem tohoto předehřevu vzroste teplota vsázky nad předem určenou hodnotu, začne se kov obsahující složka ve vsázce redukovat předtím, než vsázka vstoupí do pece.

To vyvolává vznik alespoň určitého množství redukčních produktů ve vsázce před jejím zavedením do pece.

Konkrétní teplota, při které nastává tato redukce ve vsázce před jejím vstupem do pece, je ovšem dána povahou konkrétní složky obsahující kov ve vsázce.

Dále se v důsledku tohoto předehřevu vsázky alespoň určité množství těkavých látek, doprovázející uhlík obsahující sloučeninu ve vsázce, uvolňuje před vstupem vsázky do pece.

Výše uvedené plynné produkty, které vstupují do pece, mohou tedy obsahovat výše uvedené 30 těkavé látky spolu s CO a CO₂ vznikajícími v uvedeném redukčním procesu.

Je zřejmé, že tento předehřev poskytuje nejen snížení energetické spotřeby celého procesu, ale také zvýšené prosazení pece.

Výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá vtom, že alespoň část těchto plynných produktů sestává z plynů vytvářených spalováním plynů vznikajících při procesu působením vzduchu a/nebo kyslíku v peci.

V takovém případě je výhodně podle vynálezu navrženo, že průchod nebo průchody obsahují 40 prstencový plášť, který se podélně rozprostírá kolem komory nebo komor.

U výše uvedených způsobů, u kterých se vytváří alespoň jedna hromada vsázky, která plave na lázni tekutého kovu v peci, je výhodně spodní konec komory nebo komor protažen do takové vzdálenosti do pece, že zasahuje do hromady vsázky v peci.

Tak je zamezeno volnému padání vsázky v komoře tímto koncem do pece.

Podle jednoho provedení vynálezu se v komoře nebo komorách udržuje pozitivní tlak, takže většina plynných produktů vytvářených v komoře nebo komorách se dostává do pece. Tím se 50 zajišťuje, že většina plynných produktů vznikajících v komoře přechází do pece.

Tento tlak může být vyvolán například zaváděním vsázky do komory pomocí vhodného uzávěrového systému.

-2CZ 293080 B6

Navíc nebo alternativně může být tento tlak udržován zaváděním tlakového inertního plynu, jako například dusíku, do vsázky před jejím vstupem do komory.

Podle jednoho provedení vynálezu se alespoň část výše uvedených plynných produktů, vznikajících ve vsázce, před jejím zavedením do pece ze vsázky odvádí před vstupem vsázky do pece.

Tak se může ze vsázky odvádět například alespoň část oxidačních plynů, jako například CO₂a vodní páry, vznikajících ve vsázce.

Důvod odvádění těchto oxidačních plynů souvisí se skutečností, že jestliže teplota vsázky dosáhne stanovené hodnoty, mohou tyto oxidační plyny reagovat skov a uhlík obsahujícími složkami vsázky, což se projeví ve spotřebě sloučeniny obsahující uhlík.

Podle vynálezu se tyto oxidační plyny mohou odvádět ze vsázky pomocí podlouhlého kanálu s otevřeným koncem, který se táhne podélně skrze uvedenou podlouhlou komoru, takže jeho jeden či spodní konec je umístěn proti spodnímu konci komory, a jeho druhý či horní konec je spojen s vhodným systémem pro odtahování plynu, přičemž kanál zahrnuje po své délce alespoň jeden výstup plynu umístěný v předem stanovené úrovni v komoře.

Při činnosti je kanál tedy obklopen vsázkou a jeho výstup plynuje umístěn ve stanovené úrovni ve vsázce.

Podle vynálezu je také uvedený výstup plynu z kanálu umístěn v té úrovni komory, kde je vsázka na teplotě právě před začátkem reakce plynů s kov a uhlík obsahujícími složkami vsázky.

Tato výhodná úroveň otvorů pro plyn v kanálu se určuje analýzou plynu odtahovaného z kanálu na obsah CO a CO₂.

Navíc nebo alternativně se může teplota na výstupu plynu z kanálu měřit například pomocí termočlánku nebo podobně.

Výhodně je dále podle vynálezu navrženo to, že když je již jednou určena výhodná úroveň otvoru pro plyn v kanálu, zůstává jeho poloha zafixována, a teplota vsázky v uvedené poloze se řídí ovládáním alespoň jednoho z následujících parametrů: rychlosti, se kterou se oxidační plyny odstraňují z kanálu, intenzity předehřevu; rychlosti, s níž se vsázka zaváží skrze komoru.

V případě, že sloučeninou obsahující kov je železo, a složkou obsahující uhlík je uhlí, je výše uvedená teplota řádově 600 °C.

Podle vynálezu je pak dále výhodně navrženo, že se takto odstraněné plynné produkty využívají někde jinde, nebo procházejíce uvedeným průchodem nebo průchody slouží pro předehřev vsázky.

Podle vynálezu se také zavádí do kanálu směrem k jeho spodnímu konci předehřátý kyslík a/nebo vzduch pro spálení všeho CO, přítomného v této části vsázky, na CO₂, který se pak také odtahuje uvedeným výstupem plynu.

Pro zajištění konverze v podstatě všeho CO na CO₂ předtím, než plyn dosáhne uvedeného výstupu plynu, se stěna komoiy bezprostředně pod výstupem plynu udržuje na nižší teplotě vzhledem ke zbytku komory.

Takovéto nižší teploty je možné dosáhnout vhodnou tepelnou izolací, a/nebo zpomalením rychlosti, s jakou se vsázka v komoře pohybuje kolem této části stěny komory. Posledně

-3 ) jmenované opatření může být realizováno například zvětšením průřezu komory v těchto oblastech.

Dále se podle vynálezu výhodně alespoň nějaké množství těkavých látek doprovázejících uhlík 5 obsahující složky vsázky cirkuluje ze vsázky přes alespoň jeden otvor pro plyn z horního konce kanálu a dále směrem ke spodnímu konci kanálu, kde se spaluje současně s přítomným CO pomocí kyslíku a/nebo předehřátého vzduchu.

Dále bude oceněno, že teplo pocházející z této konverze a spalování může napomáhat předehřevu 10 vsázky.

Uvedená cirkulace těkavých látek se podle vynálezu výhodně vyvolává pomocí podlouhlé trubky s otevřeným koncem, jejíž horní konec je umístěn ve stanovené úrovni proti hornímu konci kanálu, takže je propojen se vsázkou, a jejíž spodní konec je umístěn proti uvedenému spodnímu 15 konci kanálu.

Dále se podle vynálezu může uhlík obsahující složka vsázky zavážet do komory takovým způsobem, že je distribuována ke vnější stěně komory, zatímco kov obsahující složka vsázky je distribuována ke vnější stěně uvedeného kanálu.

Tímto způsobem je složka obsahující uhlík (která poskytuje uhlík potřebný pro endotermickou Boudouardovu reakci, která je nutná pro konverzi oxidu uhličitého na oxid uhelnatý, kterého je konečně třeba pro redukci kovu v kov obsahující složce vsázky) blíže zdroji ohřevu, než složka obsahující kov, která v některých případech reaguje exotermicky s oxidem uhelnatým.

Podle vynálezu přednostně železo obsahující složka vsázky obsahuje železnou rudu, a uhlík obsahující složka uhlí.

Daný úkol, resp. nevýhody stávajícího stavu techniky se dále řeší zařízením k předehřívání 30 vsázky při způsobu redukce a tavení kovu, zahrnujícím zahřívání vsázky sestávající ze složky obsahující kov a složky obsahující uhlík v indukční pecí kanálkového typu za účelem redukce této složky obsahující kov, a zahrnujícím využití alespoň části plynných produktů takto vytvořených v peci pro předehřev vsázky. Podle vynálezu zařízení zahrnuje alespoň jednu komoru pro zavážení vsázky do pece a jeden nebo více průchodů, rozprostírajících se kolem 35 nebo protažených skrze komoru, a komora nebo komory a průchod nebo průchody jsou navzájem utěsněny.

Výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že průchod nebo průchody obsahují prstencový plášť, rozprostírající se podélně kolem komory.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že spodní konec komory nebo komor je protažen na takovou vzdálenost do pece, že zasahuje do hromady vsázky plovoucí na lázni tekutého kovu v peci.

Jiné výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že každá komora nebo komory zahrnují uzávěrový systém pro zavážení vsázky do komory při udržování pozitivního tlaku v komoře.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá vtom, že pro udržování pozitivního tlaku v komoře zahrnuje komora nebo komory prostředek pro zavádění tlakového inertního plynu, jako 50 například dusíku, do vsázky před jejím vstupem do komory.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá vtom, že komora nebo komory zahrnují podlouhlý kanál s otevřeným koncem, který se táhne podélně skrze uvedenou komoru, takže jeho spodní konec je umístěn proti spodnímu konci komory, a jeho horní konec je propojen s vhod

-4CZ 293080 B6 ným systémem pro odtahování plynu přičemž kanál zahrnuje po své délce alespoň jeden otvor pro plyn, umístěný v předem stanovené úrovni v komoře.

V takovém případě je výhodně podle vynálezu navrženo, že je uvedený otvor pro plyn v kanálu umístěn v té úrovni komory, kde je vsázka na teplotě právě před začátkem reakce oxidačních plynů ve vsázce s kov a uhlík obsahujícími složkami vsázky.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá vtom, že komora nebo komory obsahují prostředky pro zavádění kyslíku a/nebo předehřátého vzduchu do kanálu k jeho spodnímu konci.

V takovém případě je výhodně podle vynálezu navrženo, že stěně komoiy nebo komor je přiřazen prostředek pro snížení její teploty bezprostředně pod otvorem pro plyn vzhledem ke zbytku komory.

V takovém případě je dále výhodně podle vynálezu navrženo, že prostředek pro snížení teploty je vhodná tepelná izolace aplikovaná na stěnu komory.

Poslední výhodné provedení zařízení podle vynálezu spočívá vtom, že komora nebo komory zahrnují podlouhlou trubku s otevřeným koncem, jejíž homí konec je umístěn ve stanovené úrovni proti hornímu konci kanálu, a jejíž spodní konec je umístěn proti spodnímu konci kanálu, přičemž podlouhlá trubka s otevřeným koncem je upravena pro cirkulaci alespoň části těkavých látek doprovázejících uhlík obsahující složku vsázky ze vsázky přes alespoň jeden otvor pro plyn z uvedeného horního konce kanálu směrem k uvedenému spodnímu konci kanálu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kteiých představuje obr. 1 schematický řez jedním vytvořením pece opatřené předehřívacím zařízením podle vynálezu, a obr. 2 v pohledu obdobném obr. 1 odděleně znázorněné součásti jiného vytvoření uvedeného zařízení.

Příklady provedení vynálezu

V obou provedeních vynálezu je zařízení 10 pro předehřev vsázky 15 podle vynálezu znázorněno za použití s kanálkovou indukční pecí H.

Pec 11 zahrnuje podélnou tubulámí nádobu 12, která má v příčném řezu kruhový tvar, a která zahrnuje alespoň dvě s odstupem paralelní řady zavážecích otvorů 13 vsázky 15. z nichž každý prochází stěnou nádoby 12 podél jejích opačných stran, a z nichž je na obr. podrobně znázorněn jen jeden zavážecí otvor 13.

Nádoba 12 se zahřívá zdola pomocí dvou s odstupem paralelních elektrických indukčních ohřívačů 14.

Za použití se při způsobu výroby oceli nádoba 12 zaveze množstvím tekuté oceli pro vytvoření kázně 1, a vsázka 15. zahrnující směs uhlí a železné rudy, se zavádí do nádoby 12 zavážecími otvory 13. aby plavala na lázni 16 tekuté oceli ve formě dvou vzájemným odstupem oddělených

-5 I hromad 17, které se obě rozprostírají podél podélných stran nádoby 12, a nad nimiž je vytvořen v nádobě 12 prostor 18, tvořící dutinu.

Nádoba 12 je také opatřena množstvím kyslíkových hořáků 19, a alespoň jedním otvorem pro 5 odebírání vyredukované a roztavené oceli z nádoby 12.

Ve vytvoření podle obr. 1 obsahuje zařízení 10 pro předehřev vsázky podlouhlou první komoru

20, jejíž jeden konec je protažen skrze zavážecí otvor 13 do vnitřku pece 11 do takové hloubky, že zasahuje horní část hromady 17.

Vsázka 15 se zaváží do první komory 20 prostřednictvím zavážecího bunkru 21 a série uzávěrových systémů 22.

První komora 20 je obklopena podlouhlým prstencovým kanálem ve formě pláště 23, který má 15 spodní vstup 24 opatřený tryskou 25, která prochází stěnou nádoby 12 k funkčnímu propojení s prostorem 18 pece H.

Plášť 23 také zahrnuje horní výstup 26, který je připojen prostřednictvím první trubky 27 k rouře 28 neznázoměného systému odplynu.

První komora 20 a plášť 23 jsou vhodně utěsněny s ohledem na zabránění procházení plynu mezi nimi.

Při provozu se nádoba 12 zaveze dávkou tekuté oceli a zapnou se indukční ohřívače 14. Vsázka 25 15, obsahující směs uhlí a železné rudy, se zaváží z bunkru 21 prostřednictvím uzávěrových systémů 22 a zavážecích otvorů 13 do nádoby 12, kde vytváří hromady 17. plovoucí navrch lázně 16 tekutého kovu. Do horní části hromady 17 zasahuje spodní konec první komory 20 tak, že vsázka 15 v horní části hromady 17 blokuje otevřený konec první komory 20, čímž zabraňuje volnému padání vsázky 15 z otevřeného konce první komory 20.

Uzávěrové systémy 22 zajišťují, že se v první komoře 20 udržuje pozitivní tlak, takže do první komory 20 z chladného horního povrchu vsázky 15 nemůže unikat žádný plyn.

Plyny, hlavně CO a CO₂ a těkavé látky vznikající ohřevem a následnou redukcí železo obsahující 35 složky vsázky 15 se spalují v prostoru 18 pomocí kyslíku, dodávaného hořáky 19.

Výsledné produkty spalování se odvádějí z prostoru 18 prostřednictvím trysky 25 a vstupu 24 do pláště 23. kde slouží k předehřevu vsázky 15 umístěné v otvoru první komory 20.

V důsledku tohoto předehřevu vsázky 15 prosazení pece 11 významně vzrůstá.

Spotřebované spaliny procházející z pláště 23 prostřednictvím výstupu 26 a první trubky 27 do roury 28 mohou být v procesu použity někde jinde pro využití jejich chemických a/nebo tepelných vlastností.

Zároveň se mohou těkavé látky doprovázející uhlí, nacházející se v první komoře 20, následkem tohoto předehřevu vsázky 15 krakovat na uhlík. CO a H₂, které se mohou přímo podílet na redukci vsázky 15 v první komoře 20. V důsledku toho se v procesu také může významně snížit spotřeba uhlí a kyslíku na tunu produktu.

Ve vytvoření znázorněném na obr. 2, kde součásti odpovídající součástem znázorněným na obr. 1 jsou označeny týmiž vztahovými značkami, se vsázka 15 přivádí ze zavážecího bunkru 21 na horní konec podlouhlé druhé komory 29, jejíž spodní konec je propojen se vstupem, tzn. se zavážecím otvorem 13 vsázky 15 do nádoby 12 pece 11.

-6CZ 293080 B6

Druhá komora 29 ie prstencově obklopena podlouhlým pláštěm 30, jehož spodní konec má vstup 24 propojený prostřednictvím trysky 25 s prostorem 18 nádoby 12.

Horní konec pláště 30 má výstup 26 propojený prostřednictvím první trubky 27 s rourou 28 neznázoměného systému odtahu plynů.

Výstup zavážecího bunkru 21 je opatřen vstupní trubkou plynu, tvořící tak prostředek pro zavádění tlakového inertního plynu 30,1, pomocí níž může být veden do vsázky 15, a tedy do komoiy 29. inertní plyn, jako například dusík, pro vytváření pozitivního tlaku.

Druhá komora 29 je opatřena podlouhlým kanálem 31 s otevřeným koncem, jehož horní konec 32 je propojen prostřednictvím druhé trubky 33 a první trubky 27 s rourou 28, které tvoří vhodný systém pro odtahování spalin.

Spodní konec 34 kanálu 31 je protažen do stanovené hloubky do druhé komory 29. Podrobnosti jsou uvedeny dále.

Vsázka 15 se zaváží skrze druhou komoru 29 do nádoby 12, přičemž vsázka ve druhé komoře 29 prstencově obklopuje kanál 31 a obklopuje jeho otevřený spodní konec 34.

Kanál 31 ie opatřen ve středu své délky sérií otvorů 35 pro plyn, které mají takovou velikost, že skrze ně může procházet plyn, nikoliv však pevná vsázka 15.

Kanál 31 je také opatřen podlouhlou trubkou 36 s otevřeným koncem, jejíž horní konec 37 je umístěn k hornímu konci 32 kanálu 31, ve spojení s vsázkou 15, a spodní konec 38 ke spodnímu konci 34 kanálu 31.

Kanál 31 je na svém otevřeném spodním konci 34 také opatřen vstupem kyslíku nebo předehřátého vzduchu pro neznázoměný hořák, např. prostředkem 39 pro zavádění kyslíku a/nebo předehřátého vzduchu do kanálu 31.

Kanál 31 je umístěn ve druhé komoře 29 tak, že jeho otvory 35 pro plyn jsou umístěny v té části vsázky 15, kde je její teplota řádově 600 °C. Kanál 31 má dále takovou délku, že jeho horní konec 32 je umístěn v té části vsázky 15, kde je její teplota řádově 200 °C, a jeho spodní konec 34 v té části vsázky 15, kde má teplotu více než 800 °C.

Pec 12 se provozuje stejným způsobem, jako bylo popsáno výše v souvislosti s provedením podle obr. 1.

Při tomto provozu způsobuje předehřev spodního konce druhé komory 29 pomocí pláště 30 na teplotu řádově 850 °C, že v této části vsázky 15 nastává Boudoardova reakce, tj. C + CO₂ -+ 2CO.

Část tohoto CO pak reaguje se složkou železa vsázky 15 na CO₂, a způsobuje tak částečnou redukci složky železa, tj. 3 Fe₂O₃ + CO -> 2 Fe₃O₄ + CO₂.

Vytvořený CO₂ proudí vzhůru vsázkou 15 až dosáhne otvorů 35 pro plyn kanálu 31, skrze něž je pak odtahován prostřednictvím kanálu 31 a trubek 33, 27 do roury 28 neznázoměného systému odtahu plynu.

Další část CO proudí vzhůru kanálem 31, kde se spaluje na CO₂ pomocí prostředku 39 pro zavádění kyslíku a/nebo předehřátého vzduchu do kanálu 31, např. hořáku na kyslík nebo

-7CZ 293080 B6 předehřátý vzduch, tj. 2 CO + O₂ -> CO₂, přičemž CO₂ poté spolu s CO₂ procházejícím otvory 35 pro plyn, prochází prostřednictvím trubek 33.27 do roury 28.

Zároveň všechny těkavé látky a vodní pára, přítomné v horních částech vsázky 15 ve druhé 5 komoře 29 prochází z horního konce 37 podlouhlé trubky 36 s otevřeným koncem skrze její spodní konec 38 do kanálu 31, kde se těkavé látky spalují pomocí prostředku 39 pro zavádění kyslíku a/nebo předehřátého vzduchu do kanálu 31, např. hořáku na kyslík nebo předehřátý vzduch.

io Bude oceněno, že teplo vyvinuté při konverzi CO na CO₂ a spalováním těkavé látky napomáhá ohřevu vsázky 15 ve druhé komoře 29.

Dále bude oceněno, že při umístění kanálu 31 v uvedené poloze ve druhé komoře 29, kdy jsou jeho otvory 35 pro plyn umístěny v poloze, kde je teplota vsázky 15 řádově 600 °C, se uvedený 15 CO₂ ze vsázky 15 odstraňuje předtím, než může reagovat s kov a/nebo uhlík obsahující složkou vsázky 15.

Pro úplnější zabránění této reakci se mohou části stěny podlouhlého kanálu 31 s otevřeným koncem, umístěné bezprostředně pod otvory 35 pro plyn, udržovat při nižší teplotě vzhledem ke 20 zbytku stěny. To může být realizováno vhodnou tepelnou izolací stěny a/nebo snížením rychlosti toku vsázky 15 druhou komorou 29 v této oblasti. Posledně jmenované opatření může být realizováno například zvětšením průřezu druhé komory 29 v této oblasti.

Dále bude oceněno, že teplota vsázky 15 ve spodním konci 34 kanálu 31 může být ovládána 25 řízením následuj ících proměnných:

1. rychlost zavážení vsázky 15 druhou komorou 29,

2. povaha spalování v kanálu 31, a

3. rychlost, s níž spaliny procházejí pláštěm 30.

Roztavený kovový produkt z pece 12 se může dále upravovat a shromažďovat obvyklým způsobem.

Budiž zřejmé, že vynález také v rámci svého rozsahu zahrnuje zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu v podstatě tak, jak je zde popsáno. Budiž dále zřejmé, že jsou nepochybně možné 35 četné varianty v detailech způsobu a zařízení podle vynálezu, aniž by byla opuštěna myšlenka vynálezu a/nebo rozsah nároků.

Tak například vsázka 15 se může zavádět do druhé komory 29 takovým způsobem, že se z výše uvedených důvodů její složka obsahující uhlík distribuuje ke stěně druhé komory 29 a její složka 40 obsahující kov ke vnější stěně kanálu 31.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob redukce a tavení kovu, zahrnující zahřívání vsázky (15), sestávající ze složky obsahující kov a složky obsahující uhlík, v kanálkové indukční peci (11) za účelem redukce této složky obsahující kov, využívající alespoň část plynných produktů tohoto procesu vznikajících v peci (11) pro předehřev vsázky (15), vyznačující se tím, že se vsázka (15) zaváží do pece (11) v alespoň jedné komoře (20, 29), opatřené jedním nebo více průchody, rozprostírajícími se kolem nebo protaženými skrze komoru (20, 29), skrze který nebo které prochází uvedené plynné produkty pro předehřátí vsázky (15) v komoře (20, 29), přičemž komora nebo komoiy (20, 29) a průchod nebo průchody jsou navzájem utěsněny tak, že mezi nimi nemohou procházet plynné produkty.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň část těchto plynných produktů sestává z plynů vytvářených spalováním plynů vznikajících při procesu působením vzduchu a/nebo kyslíku v peci (11).

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že průchod nebo průchody obsahují prstencový plášť (23, 30), který se podélně rozprostírá kolem komory nebo komor (20, 29).

4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, při kterém se vytváří alespoň jedna hromada (17) vsázky (15), která plave na lázni (16) tekutého kovu v peci (11), vyznačující se tím, že spodní konec komory nebo komor (20, 29) je protažen do takové vzdálenosti do pece (11), že zasahuje do hromady (17) vsázky (15) v peci (11).

5. Způsob podle některého z nároků laž 4, vyznačující se tím, že se v komoře nebo komorách (20, 29) udržuje pozitivní tlak, takže většina plynných produktů vytvářených v komoře nebo komorách (20, 29) se dostává do pece (11).

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že se pozitivní tlak vytváří zaváděním vsázky (15) do komory (20, 29) pomocí uzávěrového systému (22).

7. Způsob podle nároku 5 nebo 6, vyznaču j í cí se tí m, že se pozitivní tlak udržuje zaváděním stlačeného inertního plynu, jako například dusíku, do vsázky (15) před jejím vstupem do komory nebo komor (20,29).

8. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se alespoň část plynných produktů, vytvářených ve vsázce (15) v komoře nebo komorách (20, 29), před zaváděním vsázky (15) do pece (11) ze vsázky (15) odstraňuje předtím, než vsázka (15) vstoupí do pece (11).

9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že se tak ze vsázky (15) odstraňují oxidační plyny, jako například CO₂ a vodní pára, vytvářené ve vsázce (15).

10. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že se plynné produkty vytvářené ve vsázce (15) odstraňují ze vsázky (15) pomocí podlouhlého kanálu (31) s otevřeným koncem, který se táhne podélně skrze uvedenou komoru (20, 29), takže spodní konec (34) kanálu (31) je umístěn proti spodnímu konci komory (20, 29), a horní konec (32) kanálu (31) je propojen s vhodným systémem pro odtahování spalin, přičemž kanál (31) zahrnuje ve své délce alespoň jeden otvor (35) pro plyn, umístěný v předem stanovené úrovni v komoře (20, 29).

-9CZ 293080 B6

-11 CZ 293080 B6

11. Způsob podle nároku 10, vy z n ač uj ící se t í m , že otvor (35) pro plyn v kanálu (31) je umístěn v té úrovni komory (20, 29), kde je vsázka (15) na teplotě právě před začátkem reakce oxidačních plynů ve vsázce (15) s kov a uhlík obsahujícími složkami vsázky (15).

12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že se tato výhodná úroveň otvorů (35) pro plyn v kanálu (31) určuje analýzou plynu odtahovaného z kanálu (31) na obsah CO aCO₂.

to

13. Způsob podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že teplota v otvoru (35) pro plyn v kanálu (31) se měří pomocí termočlánku nebo podobně.

14. Způsob podle některého z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že když je již jednou určena výhodná úroveň otvoru (35) pro plyn v kanálu (31), zůstává jeho poloha

15. Způsob podle některého z nároků 10 až 14, vyznačující se tím, že se takto 20 odstraněné plynné produkty využívají někde jinde, nebo procházejíce uvedeným průchodem nebo průchody slouží pro předehřev vsázky (15).

15 zafixována, a teplota vsázky (15) v uvedené poloze se řídí ovládáním alespoň jednoho z následujících parametrů: rychlosti, se kterou se oxidační plyny odstraňují z kanálu (31); intenzity předehřevu; rychlosti, s níž se vsázka (15) zaváží skrze komoru (20, 29).

16. Způsob podle některého z nároků lOaž 15, vyznačující se tím, že se do kanálu (31) směrem kjeho spodnímu konci (34) zavádí předehřátý kyslík a/nebo vzduch pro spálení

17. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím, že se stěna komory (20, 29) bezprostředně pod otvorem (35) pro plyn udržuje na nižší teplotě vzhledem ke zbytku komory (20,29), takže se v podstatě všechen CO přemění na CO₂ předtím, než plyn dosáhne otvoru (35)

18. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že se nižší teploty dosahuje vhodnou tepelnou izolací komory (20, 29), a/nebo zpomalením rychlosti, s jakou se vsázka (15) v komoře (20, 29) pohybuje kolem této části stěny komory (20, 29), například zvětšením průřezu

35 komory (20, 29) v této oblasti.

19. Způsob podle některého z nároků lOaž 18, vyznačující se tím, že se alespoň nějaké množství těkavých látek doprovázejících uhlík obsahující složky vsázky (15) cirkuluje ze vsázky (15) přes alespoň jeden otvor (35) pro plyn z horního konce (32) kanálu (31) a dále

40 směrem ke spodnímu konci (34) kanálu (31), kde se spaluje současně s přítomným CO pomocí kyslíku a/nebo předehřátého vzduchu.

20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že uvedená cirkulace těkavých látek se vyvolává pomocí podlouhlé trubky (36) s otevřeným koncem, jejíž horní konec (37) je

45 umístěn ve stanovené úrovni proti hornímu konci (32) kanálu (31), takže je propojen se vsázkou (15), a jejíž spodní konec (38) je umístěn proti uvedenému spodnímu konci (34) kanálu (31).

21. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že uhlík obsahující složka vsázky (15) se zaváží do komory (20, 29) takovým způsobem, že je distribuo-

50 vána ke stěně komory (20,29).

22. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že železo obsahující složka vsázky (15) obsahuje železnou rudu, a uhlík obsahující složka uhlí.

- 10I

23. Zařízení k předehřívání vsázky (15) při způsobu redukce a tavení kovu, zahrnujícím zahřívání vsázky (15) sestávající ze složky obsahující kov a složky obsahující uhlík v indukční peci (11) kanálkového typu za účelem redukce této složky obsahující kov, a zahrnujícím využití alespoň části plynných produktů takto vytvořených v peci (11) pro předehřev vsázky (15), vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jednu komoru (20, 29) pro zavážení vsázky (15) do pece (11) a jeden nebo více průchodů, rozprostírajících se kolem nebo protažených skrze komoru (20, 29), a komora nebo komory (20, 29) a průchod nebo průchody jsou navzájem utěsněny.

24. Zařízení podle nároku 23, vyznačující se t í m , že průchod nebo průchody obsahují prstencový plášť (23, 30), rozprostírající se podélně kolem komory (20,29).

25. Zařízení podle nároku 23 nebo 24, vyznačující se tím, že spodní konec komory nebo komor (20, 29) je protažen na takovou vzdálenost do pece (11), že zasahuje do hromady (17) vsázky (15) plovoucí na lázni (16) tekutého kovu v peci (11).

25 všeho přítomného CO na CO₂.

26. Zařízení podle některého z nároků 23 až 25, vyznačující se tím, že každá komora nebo komory (20, 29) zahrnují uzávěrový systém (22) pro zavážení vsázky (15) do komory (20, 29) při udržování pozitivního tlaku v komoře (20, 29).

27. Zařízení podle některého z nároků 23 až 25, vyznačující se tím, že pro udržování pozitivního tlaku v komoře (20, 29) zahrnuje komora nebo komory (20, 29) prostředek (30, 1) pro zavádění tlakového inertního plynu, jako například dusíku, do vsázky (15) před jejím vstupem do komory (20, 29).

28. Zařízení podle některého z nároků 23 až 27, vyznačující se tím, že komora nebo komory (20, 29) zahrnují podlouhlý kanál (31) s otevřeným koncem, kteiý se táhne podélně skrze uvedenou komoru (20, 29), takže jeho spodní konec (34) je umístěn proti spodnímu konci komory (20, 29), a jeho horní konec (32) je propojen s vhodným systémem pro odtahování plynu, přičemž kanál (31) zahrnuje po své délce alespoň jeden otvor (35) pro plyn, umístěný v předem stanovené úrovni v komoře (20, 29).

29. Zařízení podle nároku 28, v y z n a č u j í c í se tí m , že uvedený otvor (35) pro plyn v kanálu (31) je umístěn - v té úrovni komory (20, 29), kde je vsázka (15) na teplotě právě před začátkem reakce oxidačních plynů ve vsázce (15) s kov a uhlík obsahujícími složkami v-vsázky (15).

30. Zařízení podle některého z nároku 28 nebo 29, vyznačující se tím, že komora nebo komory (20, 29) obsahují prostředky (39) pro zavádění kyslíku a/nebo předehřátého vzduchu do kanálu (31) k jeho spodnímu konci (34).

30 pro plyn.

31. Zařízení podle nároku 30, vy zn ač u j í cí se t í m , že stěně komory nebo komor (20, 29) je přiřazen prostředek pro snížení její teploty bezprostředně pod otvorem (35) pro plyn vzhledem ke zbytku komory (20, 29).

32. Zařízení podle nároku 31,vyznačující se tím, že prostředek pro snížení teploty je vhodná tepelná izolace aplikovaná na stěnu komory (20, 29).

33. Zařízení podle některého z nároků 23 až 32, vyznačující se tím, že komora nebo komory (20, 29) zahrnují podlouhlou trubku (36) s otevřeným koncem, jejíž homí konec (37) je umístěn ve stanovené úrovni proti hornímu konci (32) kanálu (31), a jejíž spodní konec (38) je 5 umístěn proti spodnímu konci (34) kanálu (31), přičemž podlouhlá trubka (36) s otevřeným koncem je upravena pro cirkulaci alespoň části těkavých látek doprovázejících uhlík obsahující složku vsázky (15) ze vsázky (15) přes alespoň jeden otvor (35) pro plyn z uvedeného horního konce (32) kanálu (31) směrem k uvedenému spodnímu konci (34) kanálu (31).