CZ301945B6 - Zpusob prímého tavení - Google Patents
Zpusob prímého tavení Download PDFInfo
- Publication number
- CZ301945B6 CZ301945B6 CZ20004920A CZ20004920A CZ301945B6 CZ 301945 B6 CZ301945 B6 CZ 301945B6 CZ 20004920 A CZ20004920 A CZ 20004920A CZ 20004920 A CZ20004920 A CZ 20004920A CZ 301945 B6 CZ301945 B6 CZ 301945B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- slag
- metal
- molten
- lances
- layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
-
- 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)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Zpusob prímého tavení pro výrobu kovu ze vsázkového materiálu, obsahujícího kov, obsahuje kroky vytvárení roztavené lázne, která má vrstvu (15) kovu a vrstvu (16) strusky, ležící na vrstve (15) kovu, v metalurgické nádobe, privádení vsázkového materiálu, obsahujícího kov, a pevného uhlíkatého materiálu do vrstvy (15) kovu prostrednictvím vetšího poctu prívodních trubek/dmyšných trubic (11) a tavení materiálu, obsahujícího kov, ve vrstve (15) kovu. Zpusob rovnež zahrnuje zajištení pronikání roztaveného materiálu ve forme rozstrikovaných a šplíchajících kapicek a proudu do horního prostoru nad nominálním nehybným povrchem roztavené lázne pro vytvorení prechodové oblasti (23). Zpusob dále rovnež zahrnuje dmýchání plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby jednou nebo více prívodními trubkami/dmyšnými trubicemi (13) pro prídavné spalování reakcních plynu, uvolnujících se z roztavené lázne, pricemž stoupající a poté klesající rozstrikované a šplíchající kapicky a proudy roztaveného materiálu v prechodové oblasti usnadnují prestup tepla do roztavené lázne, a pricemž prechodová oblast minimalizuje tepelné ztráty z nádoby pres bocní steny ve styku s prechodovou oblastí. Navrhované rešení spocívá v regulování zpusobu prostrednictvím udržování vysoké zásoby strusky.
Description
Způsob přímého tavení
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby roztaveného kovu (přičemž tento výraz zahrnuje i slitiny kovů), a to zejména, avšak nikoli výlučně způsob výroby železa z výchozího materiálu, obsahujícího kov, jako jsou například rudy, částečně redukované nebo odkysličené rudy a odpadní materiály, obsahující kov, v metalurgické nádobě, která obsahuje roztavenou lázeň.
Vynález se týká zejména způsobu přímého tavení pro výrobu kovů z kovonosného vsázkového materiálu, využívajícího lázně roztaveného kovu, a určeného k výrobě roztaveného kovu z výchozího materiálu, obsahujícího kov.
Dosavadní stav techniky
Nejrozšířenějším způsobem výroby roztaveného kovu je způsob, který je založen na využívání vysoké pece. Pevný materiál je přiváděn jako vsázka do sazebny nebo kychty vysoké pece, přičemž je roztavené železo odpichováno nístěje této vysoké pece.
Tento pevný materiál obsahuje železnou rudu (v aglomerační, kusové nebo peletové formě), koks a tavidla nebo struskotvomé přísady, a vytváří tak prodyšnou vsázku, která se pohybuje směrem dolů.
Předehřátý vzduch, který může být obohacen kyslíkem, je vháněn dmýcháním do spodní části vysoké pece a proudí směrem vzhůru přes prodyšné lože, přičemž dochází k vytváření oxidu uhelnatého (CO) a k vytváření tepla prostřednictvím spalování koksu. V důsledku těchto reakcí je vytvářeno roztavené železo a struska.
Způsob, kterým je vytvářeno železo prostřednictvím redukce či odkysličováním železné rudy pod teplotou tání vyráběného železa je obecně nazýván jako „přímý redukční proces“, přičemž výsledný produkt se označuje DRI.
Příkladem tohoto přímého redukčního procesu může být takzvaný proces FIOR, což je proces redukce tekuté železné rudy. V tomto procesu je redukována či okysličována železná ruda v jemné frakci, přičemž tato jemná frakce je přiváděna působením gravitační síly do každého reaktoru v sérii reaktorů s fluidním ložem. Jemná frakce železné rudy je redukována prostřednictvím stlačeného redukčního plynu, který vstupuje do spodní Části nejnižšího reaktoru v sérií, a který proudí protiproudým způsobem proti dolů se pohybující jemné železné rudě.
Další přímé redukční procesy zahrnují procesy ve vysoké peci s pohyblivou šachtou, procesy ve vysoké pecise statickou šachtou, procesy s otočnou nístějí, procesy s otočnou pecí a retortové procesy.
S pomocí procesu COREX je možno vyrábět roztavené železo přímo s využitím uhlí bez požadavků na koks, jako u vysoké pece. Tento proces zahrnuje dvě provozní etapy, kde:
(a) přímý redukční proces (DRI) je prováděn v šachtové peci na základě využití propustného lože železné rudy (v kusové nebo peletové formě), uhlí a tavidel či struskotvomých přísad, a (b) produkt z přímého redukčního procesu (DRI) je potom přiváděn bez chlazení do připojeného tavícího procesu zplyňovacího zařízení.
- 1 CZ 301945 B6
Částečné spalování uhlí ve fluidním loži tavícího prostoru splňovacího zařízení vytváří redukční plyn pro šachtovou pec.
Jiná známá skupina způsobů výroby roztaveného železa je založena na cyklónových konverto5 rech, ve kterých je železná ruda tavena prostřednictvím spalování kyslíku a redukčního plynu v horní tavné cyklóně, přičemž taven i na je přiváděna do spodního tavícího prostoru, obsahujícího lázeň roztaveného železa. Tento spodní tavící prostor vytváří redukční plyn pro horní taviči cyklónu.
Způsob, s jehož pomocí je vyráběn roztavený kov přímo z rudy, je obecně nazýván jako „přímý tavící proces“ nebo „způsob přímého tavení“.
Jedna známá skupina přímých tavících procesů je založena na využívání elektrických pecí, jako hlavního zdroje energie pro tavící reakce.
Jiný známý přímý taviči proces, který je obvykle nazýván jako Romelt proces, je založen na využívání velkého objemu vysoce promíchávané struskové lázně jako média pro tavení kychtou přiváděných oxidů kovů na kovy, a pro přídavné spalování plynných reakčních produktů a případné přivádění tepla pro účely pokračování tavení oxidů kovů. Tento Romelt proces zahrnuje dmýchání kyslíkem obohaceného vzduchu nebo kyslíku do strusky prostřednictvím spodní řady dmyšních trubic za účelem dosažení promíchávání strusky, a dmýchání kyslíku do strusky prostřednictvím horní řady dmyšních trubic za účelem podpory přídavného spalování. U tohoto Romelt procesu není vrstva kovu významným reakčním médiem.
Jiná známá skupina přímých tavících procesů, které jsou založeny na využití strusky, je obecně nazývána jako procesy „hluboké strusky“. Takovéto procesy, jako jsou například procesy DIOS a AiSi, jsou založeny na vytváření hluboké vrstvy strusky s využitím třech oblastí, a to zejména:
horní oblasti pro reakční plyny pro přídavné spalování s vháněním kyslíku;
- spodní oblasti pro tavení oxidů kovů na kovy; a
- mezilehlé oblasti, která odděluje horní a spodní oblast.
Stejně jako u Romelt procesu zde vrstva kovu pod vrstvou strusky není významným reakčním médiem.
Jiný známý přímý taviči způsob, který se spoléhá na vrstvu roztaveného kovu jako na reakční médium, a který je obecně nazýván jako taviči proces Hl, je popsán v mezinárodní patentové přihlášce PCT/AU 96/00197 (WO 96/31627) na jméno přihlašovatele.
Tento taviči proces Hl, tak, jak je popsán ve shora uvedené mezinárodní patentové přihlášce, obsahuje:
(a) vytváření lázně roztaveného kovu a strusky v nádobě;
(b) přivádění či vhánění do této lázně:
(i) vstupního materiálu, obsahujícího kov, kterým jsou obvykle oxidy kovů; a (ii) pevného uhlíkatého materiálu, obvykle uhlí, které působí jako redukční činidlo pro oxidy kovů a jako zdroj energie; a (c) tavení vstupního materiálu, obsahujícího kov, na kov v kovové vrstvě.
-2CZ 301945 B6
Tavící proces ΗΪ rovněž zahrnuje reakční plyny pro přídavné spalování, jako jsou například oxidy uhelnatých CO a vodík H2, uvolňované z lázně v prostoru nad lázní prostřednictvím plynu, obsahujícího kyslík, a přivádění tepla, vytvářeného prostřednictvím přídavného spalování, do lázně za účelem zvyšování tepelné energie, požadované pro tavení vstupních materiálů, obsahujících kov.
Taviči proces HI rovněž zahrnuje vytváření přechodové oblasti nad nominálním nehybným povrchem lázně, ve které dochází ke stoupání a klesání rozstřikovaných a šplíchaj ících kapiček nebo proudů roztaveného kovu a/nebo strusky, které vytvářejí účinné médium pro přenášení do lázně tepelné energie, která je vytvářena prostřednictvím přídavného spalování reakčních plynů v prostoru nad lázní.
Tavící proces HI, který je popsán ve shora uvedené mezinárodní patentové přihlášce, je rovněž charakterizován vytvářením přechodové zóny prostřednictvím vhánění nosného plynu a vstupní15 ho materiálu, obsahujícího kov, a/nebo pevného uhlíkatého materiálu a/nebo jiných pevných materiálů do lázně přes úsek na straně nádoby, který je ve styku s lázní, a/nebo do prostoru nad lázní, takže nosný plyn a pevný materiál proniká do lázně a způsobuje, že roztavený kov a/nebo struska zasahuje do prostoru nad povrchem lázně.
Taviči proces HI, tak, jak je popsán ve shora uvedené mezinárodní patentové přihlášce, představuje výrazné zdokonalení vůči dřívějším formám tavícího procesu HI, u kterých je přechodová oblast vytvářena prostřednictvím vhánění plynu a/nebo uhlíkatého materiálu ze spodní části lázně, což způsobuje, že rozstřikované a šplíchaj ící kapičky a proudy roztaveného kovu a strusky jsou vypuzovány z lázně.
Podstata vynálezu
Přihlašovatel provedl rozsáhlé zkušební práce se zkušebním zařízením při provádění tavícího procesu HI, přičemž učinil celou řadu významných zjištění, týkajících se tohoto procesu.
Obecně řečeno je předmětem tohoto vynálezu způsob přímého tavení pro výrobu kovů z kovonosného vsázkového materiálu, který obsahuje následující kroky:
(a) vytváření roztavené lázně, která má vrstvu kovu a vrstvu strusky, ležící na vrstvě kovu, v metalurgické nádobě, (b) přivádění kovonosného vsázkového materiálu a pevného uhlíkatého materiálu do vrstvy kovu prostřednictvím většího počtu přívodních trubek či dmyšních trubic a zajištění pronikání roztaveného materiálu ve formě rozstřikovaných a šplíchaj ících kapiček a proudů do horního prostoru nad nominálním nehybným povrchem roztavené lázně pro vytvoření přechodové oblasti, (c) tavení kovonosného materiálu na kov ve vrstvě kovu, a (d) dmýchání plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby jedno nebo více přívodními trubkami či dmyšnými trubicemi pro přídavné spalování reakčních plynů, uvolňujících se z roztavené lázně, přičemž stoupající a poté klesající rozstřikované a šplíchající kapičky a proudy roztaveného materiálu v přechodové oblasti usnadňují přestup tepla do roztavené lázně, a přičemž přechodová oblast minimalizuje tepelné ztráty z nádoby přes boční stěny ve styku s přechodovou oblastí.
Podstata předmětného způsobu spočívá zejména vtom, že zahrnuje krok regulování způsobu udržováním vysoké zásoby strusky prostřednictvím regulování vrstvy strusky na tloušťku alespoň 1,5 m.
-3CZ 301945 B6
Způsob podle tohoto vynálezu dále s výhodou zahrnuje udržování vysoké zásoby strusky prostřednictví regulování vrstvy strusky na tloušťku 1,5 až 4 m.
Způsob rovněž s výhodou zahrnuje udržování vysoké zásoby strusky prostřednictvím regulování 5 vrstvy strusky na tloušťku 1,5 až 2,5 m.
Způsob může s výhodou zahrnovat regulování hmotnostního poměru kovu ku strusce na hodnotu mezi 4 : 1 a 1 : 2.
io Způsob s výhodou zahrnuje regulování hmotnostního poměru kovu ku strusce na hodnotu mezi 3 : 1 a 1 : 1 za stabilních provozních podmínek způsobu.
Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou zahrnuje udržování vysoké zásoby strusky prostřednictvím regulování hmotnostního poměru kovu ku strusce na hodnotu mezi 3 : 1 a 2 : 1 za stabilních provozních podmínek způsobu.
Krok (c) s výhodou zahrnuje tavení materiálu, obsahujícího kov, na kov alespoň převážně ve vrstvě kovu.
Způsob podle tohoto vynálezu dále s výhodou zahrnuje umístění jedné nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic pro vhánění plynu, obsahujícího kyslík, a vhánění plynu, obsahujícího kyslík v průtokovém množství tak, že:
(a) plyn, obsahující kyslík je vháněn směrem k vrstvě strusky a proniká přechodovou oblastí, (b) proud plynu, obsahující kyslík, ohýbá rozstřikované a šplíchající kapičky a proudy roztaveného materiálu koiem spodního úseku jedné nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic, přičemž se kolem konce jedné nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic vytváří souvislý plynný prostor.
Způsob rovněž s výhodou zahrnuje regulování tepelných ztrát z nádoby smáčením převážně strusky na bočních stěnách nádoby, které jsou ve styku s přechodovou oblastí, a na klenbě nádoby prostřednictvím regulování jednoho nebo více z následujících znaků:
(i) množství strusky v roztavené lázní, (ii) průtokového množství plynu, obsahujícího kyslík, vháněného jednou nebo více přívodními trubkami či dmyšními trubicemi pro vhánění plynu, obsahujícího kyslík, a (iii) přiváděného množství vsázkového materiálu, obsahujícího kov, a uhlíkatého materiálu přiváděných přívodními trubkami či dmyšními trubicemi.
Způsob podle tohoto vynálezu rovně s výhodou zahrnuje přivádění vsázkového materiálu, obsahujícího kov, a pevného uhlíkatého materiálu v nosném plynu.
Způsob rovněž s výhodou využívá umístění většího počtu přívodních trubek či dmyšních trubek nad vrstvou kovu, přičemž tyto přívodní trubky či dmyšní trubice probíhají dolů směrem k vrstvě kovu.
Výraz „tavení“ je zde nutno chápat jako tepelné zpracování, pri kterém dochází k chemickým reakcím, které redukují neboli odkyslíčují vsázkový materiál, obsahující kov, za účelem výroby tekutého kovu.
-4CZ 301945 B6
Výraz „nehybný povrch“ je v souvislosti s roztavenou lázní nutno chápat tak, že představuje povrchovou plochu roztavené lázně za procesních podmínek, kdy nedochází k žádnému přivádění plynu nebo pevných látek, takže nedochází k žádnému promíchávání lázně.
Prostor nad nominálním nehybným povrchem roztavené lázně je zde a v dalším nazýván „horní prostor“.
Výrazným výstupem zkušebního provozu zkušebního zařízení je skutečnost, že je velice důležité udržovat vysokou hladinu strusky v nádobě, a zejména v přechodové oblasti, a to za účelem regu10 Iování tepelných ztrát z nádoby a přestupu tepla do kovové vrstvy. Význam strusky pro tavící proces HI je velice důležitým výstupem, vyplývajícím z předcházejících prací na tomto tavícím procesu Hl. Pri provádění předcházejících prací neboli množství strusky bráno v úvahu jako významný činitel pro daný způsob.
Koncepce „vysoké zásoby strusky“ může být chápána v souvislosti s hloubkou vrstvy strusky v nádobě.
Koncepce „vysoké zásoby strusky“ může být také chápána v souvislosti s množstvím strusky v porovnání s množstvím kovu v nádobě.
Množství strusky v nádobě, tj. zásoba strusky, má přímý vliv na množství strusky, kteráje v přechodové oblasti.
Poměrně nízké charakteristiky přenosu tepla strusky v porovnání s kovem jsou velice důležité z hlediska minimalizace tepelných ztrát z přechodové oblasti do bočních stěn a z nádoby prostřednictvím bočních stěn nádoby.
Vhodnou regulací způsobu může struska v přechodové oblasti vytvářet vrstvu nebo vrstvy na bočních stěnách, které přispívají ke zvýšení odolnosti vůči tepelným ztrátám z bočních stěn.
Proto je tedy prostřednictvím změny zásoby strusky možno zvyšovat nebo snižovat množství strusky v přechodové oblasti a na bočních stěnách, a v důsledku toho regulovat tepelné ztráty přes boční stěny nádoby.
Vrstva strusky může být na bočních stěnách vytvořena jako „mokrá“ vrstva nebo jako „suchá“ vrstva. „Mokrá“ vrstva obsahuje ztuhlou vrstvu, která ulpívá na bočních stěnách, polotuhou vrstvu a vnější tekutý film. „Suchá“ vrstva je taková vrstva, ve které je v podstatě veškerá struska ztuhlá.
Množství strusky v nádobě rovněž zajišťuje míru regulace z hlediska rozsahu přídavného spalování.
Pokud je zásoba strusky příliš nízká, dojde ke zvýšenému vystavení kovu v přechodové zóně a tím i ke zvýšenému okysličování kovu a rozpouštění uhlíku do kovu a potenciálu pro reduková45 ní přídavného spalování a v důsledku toho ke sníženému přídavnému spalování, nezávisle na kladném účinku, který má kov v přechodové oblasti na přestup tepla do kovové vrstvy.
Kromě toho, pokud je zásoba strusky příliš vysoká, bude jedna nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic pro přivádění plynu, obsahujícího kyslík, ponořena do přechodové oblasti, v důsledku Čehož dojde k minimalizaci pohybu reakčních plynů v horním prostoru u konce každé z přívodních trubek Či dmyšních trubic, v důsledku čehož dojde ke snížení potenciálu pro přídavné spalování.
-5CZ 301945 B6
Množství strusky v nádobě, tj. zásobu strusky, měřenou z hlediska tloušťky vrstvy strusky, nebo hmotnostní poměr kovu ku strusce, je možno regulovat prostřednictvím množství odpichovaného kovu a strusky.
Produkce strusky v nádobě může být regulována změnou množství přiváděného materiálu, obsahujícího kov, uhlíkatého materiálu a tavidel či struskotvomých přísad do nádoby, a změnou provozních parametrů, jako je množství vháněného plynu, obsahujícího kyslík.
Způsob podle tohoto vynálezu je charakterizován regulací přestupu tepla přes přechodovou oblast io do vrstvy kovu a regulací tepelných ztrát z nádoby přes přechodovou oblast.
Jak již bylo shora uvedeno, že předmět tohoto vynálezu charakterizován zejména regulováním způsobu prostřednictvím udržování vysoké zásoby strusky.
V případě, že materiálem, obsahujícím kov, je materiál, obsahující železo, je předmět tohoto vynálezu rovněž s výhodou charakterizován regulováním způsobu prostřednictvím regulování hladiny rozpuštěného uhlíku v roztaveném železe tak, aby byla alespoň 3 % hmotnostní, a udržování strusky v silně zredukovaném stavu, což vede k tomu, že množství FeO je menší, než 6 % hmotnostních, a ještě výhodněji menší, než 5 % hmotnostních, ve vrstvě strusky a v přechodové oblasti.
Metalurgická nádoba s výhodou obsahuje:
(a) shora popsanou jednu nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic pro dmýchání plynu, obsahujícího kyslík, a přívodních trubek či dmyšních trubic pro přivádění pevných materiálů, jako je materiál, obsahující kov, uhlíkatý materiál (obvykle uhlí) a tavidla Či struskotvorné přísady, do nádoby, (b) výstupní otvory pro odvádění roztaveného kovu a strusky z nádoby, a (c) jeden nebo více výstupních otvorů pro odvádění odpadních plynů.
Za účelem provozování daného způsobu je podstatné, aby nádoby obsahovala roztavenou lázeň, která má vrstvu kovu a vrstvu strusky na této vrstvě kovu.
Výraz „vrstva kovu“ je nutno chápat tak, že jde o oblast lázně, která obsahuje především kov.
Výraz „vrstva strusky“ je nutno chápat tak, že jde o oblast lázně, která obsahuje především strusku.
Významným znakem způsobu podle tohoto vynálezu je skutečnost, že materiál obsahující kov, je taven na kov alespoň převážně ve vrstvě kovu roztavené lázně.
V praxi bude určitý podíl materiálu, obsahujícího kov, který se bude tavit na kov v jiných oblas45 těch nádoby, jako je například vrstva strusky.
Avšak úkolem způsobu podle tohoto vynálezu a významným rozdílem vůči způsobům, známým z dosavadního stavu techniky, je maximalizovat tavení materiálu, obsahujícího kov, ve vrstvě kovu.
V důsledku shora uvedeného předmětného způsobu zahrnuje přivádění materiálu, obsahujícího kov, a uhlíkatého materiálu, který představuje zdroj redukčních Činidel a zdroj energie, do vrstvy kovu.
-6CZ 301945 B6
Jednou z možností je přivádět materiál, obsahující kov, a uhlíkatý materiál přívodními trubkami či dmyšními trubicemi, umístěnými nad vrstvou kovu a směřujícími dolů směrem k vrstvě kovu. Tyto přívodní trubky či dmyšní trubice obvykle procházejí bočními stěnami nádoby a jsou skloněny pod určitým úhlem dovnitř a dole směrem k povrchu vrstvy kovu.
Jinou možností je přivádět materiál, obsahující kov, a uhlíkatý materiál přívodními trubkami ve spodní části nádoby nebo v bočních stěnách nádoby, které jsou ve styku s vrstvou kovu.
Přivádění materiálu, obsahujícího kov, a uhlíkatého materiálu může být prováděno stejnými nebo 10 odlišnými přívodními trubkami či drny Sním i trubicemi.
Dalším důležitým znakem způsobu podle tohoto vynálezu je skutečnost, že roztavený materiál, který je obvykle ve formě rozstřikovaných a špllehajících kapiček a proudů, zasahuje směrem vzhůru z roztavené lázně do alespoň části horního prostoru nad nehybným povrchem lázně pro účely vytvoření přechodové oblasti.
Tato přechodová oblast je zcela odlišná od vrstvy strusky. Za stabilních provozních podmínek způsobu obsahuje vrstva strusky plynové bublinky v souvislém objemu kapaliny, přičemž přechodová oblast obsahuje rozstřikované a šplíchající kapičky a proudy roztaveného materiálu v souvislém plynovém objemu.
Předmětný způsob s výhodou zahrnuje přivádění roztaveného kovu ve formě rozstřikovaných a šplíchajících kapiček a proudů roztaveného materiálu do horního prostoru nad přechodovou oblastí.
Další významným znakem předmětu tohoto vynálezu je skutečnost, že reakční plyny pro přídavné spalování, jako je například oxid uhelnatý a vodík, jsou vytvářeny v roztavené lázni v horním prostoru (včetně přechodové oblasti) nad nominálním nehybným povrchem lázně, přičemž je teplo, vytvářené prostřednictvím přídavného spalování, převáděno do vrstvy kovu pro účely udržování teploty roztavené lázně, což je podstatné z hlediska endotermických reakcí v této vrstvě.
Plynem, obsahujícím kyslík, je s výhodou vzduch.
Vzduch je s výhodou předehřátý.
Tento vzduch je obvykle předehřátý na teplotu o hodnotě 1200 °C.
Vzduch může být rovněž obohacen kyslíkem.
Množství přídavného spalování je s výhodou alespoň 40 %, přičemž je přídavné spalování definováno jako:
[co2]+[ď2á_ [co2] kde [CO]2 - znamená objem oxidu uhličitého (CO2) v odváděných plynech v procentech;
[H2O] - znamená objem vody (H2O) v odváděných plynech v procentech;
[CO] - znamená objem oxidu uhelnatého (CO) v odváděných plynech v procentech; a
-7CZ 301945 B6 [Λ6] - znamená objem vodíku (H2) v odváděných plynech v procentech.
Přechodová oblast je velice důležitá ze dvou důvodů.
Za prvé stoupající a poté klesající rozstřikované a šplíchající kapičky a proudy roztaveného materiálu jsou účinnými prostředky pro přenášení do roztavené lázně tepla, vytvářeného prostřednictvím přídavného spalování reakčních plynů v horním prostoru nad nominálním nehybným povrchem lázně.
Za druhé pak roztavený materiál, a zejména struska v přechodové oblasti vytváří účinné prostředky pro minimalizaci tepelných ztrát prostřednictvím vyzařování přes boční stěny nádoby.
Základní rozdíl mezi způsobem podle tohoto vynálezu a způsoby, známými z dosavadního stavu techniky, spočívá v tom, že u způsobu podle tohoto vynálezu je hlavní tavící oblastí kovová vrst15 va, přičemž hlavní oblast okysličování plynu (to jest vyvíjení tepla) je oddělena od kovové vrstvy, a zejména leží v přechodové oblasti, a přičemž jsou tyto oblasti prostorově velmi dobře odděleny, a k přenosu tepla dochází v důsledku fyzikálního pohybu roztaveného materiálu mezi těmito dvěma oblastmi.
S výhodou je pohyb směrem vzhůru rozstřikovaných a šplíchaj ících kapiček a proudů roztaveného materiálu, zejména strusky, čímž je vytvářena přechodová oblast, způsobována vháněním vsázkového materiálu, obsahujícího kov, a uhlíkatého materiálu v nosném plynu prostřednictvím jedné nebo více přívodních trubek či dmyŠních trubic, které směřují dolů směrem do kovové vrstvy.
Jak již bylo shora uvedeno, tak s výhodou jedna nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic prochází bočními stěnami nádoby aje skloněna dovnitř a dolů směrem do kovové vrstvy.
Vhánění pevného materiálu směrem ke kovové vrstvě a poté přímo do kovové vrstvy má následující důsledky:
(a) hybnost pevného mateřiálu/nosného plynu způsobuje, že pevný materiál a nosný plyn proniká do kovové vrstvy;
(b) uhlíkatý materiál, obvykle uhlí, ztrácí těkavost, v důsledku čehož je vytvářen plyn v kovové vrstvě;
(c) uhlík se převážně rozpouští do kovu, přičemž částečně zůstává jako pevná látka;
(d) kovonosný materiál, obsahující kov, je taven na kov prostřednictvím uhlíku, odvozeného ze vháněného uhlíku, jak již bylo shora popsáno pod položkou (c), přičemž je při této taviči reakci vytvářen plynný oxid uhelnatý (CO); a (e) plyny, přiváděné do kovové vrstvy a vyvíjené prostřednictvím ztráty těkavosti a tavení vytvářejí výrazné vztlakové zdvihání roztaveného materiálu, zejména roztaveného kovu (který obsahuje rozpuštěný uhlík) a roztavené strusky (která je přiváděna do kovové vrstvy z prostoru nad kovovou vrstvou v důsledku vhánění pevných a plynných látek), a pevného uhlíku z kovové vrstvy, v důsledku čehož dochází k pohybu směrem vzhůru rozstřikovaných a šplíchajících kapiček a proudů roztaveného materiálu, přičemž tyto rozstřikované a šplí50 chající kapičky a proudy roztaveného materiálu dále unášejí strusky při svém pohybu přes struskovou vrstvu.
-8CZ 301945 B6
Dalším významným znakem předmětu tohoto vynálezu jsou umístění a provozní parametry jedné nebo více přívodních trubek ěí dmyšních trubic pro přivádění plynu, obsahujícího kyslík, přičemž provozní parametry pro regulování přechodové oblasti jsou zvoleny z následujících parametrů:
(a) plyn, obsahující kyslík, je vháněn směrem k vrstvě strusky a proniká do přechodové oblasti;
(b) proud plynu, obsahujícího kyslíku, ohýbá rozstřikované a šplíchající kapičky a proudy roztaveného materiálu tak, že způsobuje:
(i) rozšiřování přechodové oblasti směrem vzhůru kolem spodního úseku jedné nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic; a (ii) vytváření plynového souvislého prostoru, popisovaného jako „volný prostor“, kolem konce jedné nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic.
Vytváření volného prostoru je velice důležitým znakem, protože umožňuje, aby byly reakční plyny v horním prostoru nádoby odváděny do oblasti konce jedné nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic pro vhánění plynu, obsahujícího kyslík a aby byty přídavně spalovány v této oblasti.
V této souvislosti je výraz „volný prostor“ nutno chápat tak, že znamená prostor, který neobsahuje prakticky žádný kov ani strusku.
Kromě toho shora popsané ohýbání roztaveného materiálu odstiňuje do určité míry boční stěny nádoby od spalovací oblasti, která je vytvářena na konci každé přívodní trubky či dmyšní trubice. Rovněž je tak zajišťováno navracení většího množství energie z přídavně spalovaných plynů v horním prostoru zpět do lázně.
Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou zahrnuje vhánění plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby vířivým způsobem.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude v dalším podrobněji vysvětlen na příkladu jeho provedení, jehož popis bude podán s přihlédnutím k připojenému obrázku, na kterém je znázorněn pohled ve svislém řezu na metalurgickou nádobu, zobrazující schematickou formou příkladné provedení způsobu přímého tavení podle tohoto vynálezu.
Příklady provedení vynálezu
Následující popis se týká přímého tavení železné rudy za účelem výroby roztaveného železa, přičemž je zcela pochopitelné, že přeměnný vynález není omezen pouze na toto uplatnění, neboť je uplatnitelný i pro jakékoliv vhodné rudy kovů a koncentráty nebo obohacené rudy a další vsázkové materiály, obsahující kov, a to včetně Částečně redukovaných nebo odkysličených rud kovů nebo odpadních materiálů.
Nádoba, vyobrazená na přiloženém obrázku výkresů, má:
nístěj, která obsahuje základnu 3 a stěny 55, vytvářené ze žáruvzdorných cihel;
boční stěny 5, které vytvářejí obecně válcovitý buben, probíhající směrem vzhůru od stěn 55 nístěje, a které zahrnuje horní válcový úsek 5_L a spodní válcový úsek 53;
-9CZ 301945 B6 klenbu 7;
výstup 9 pro odcházející plyny;
předpecí 57 pro kontinuální odvádění roztaveného kovu; a odpichový otvor 61 pro periodické odvádění roztavené strusky.
Při používání uvedená nádoba obsahuje roztavenou lázeň železa a strusky, která sestává z vrstvy ío 15 roztaveného kovu a z vrstvy 16 roztavené strusky, která se nalézá na vrstvě 15 roztaveného kovu. Šipka, která je na obrázku označena vztahovou značkou 17 vyznačuje polohu nominálního nehybného povrchu vrstvy 15 roztaveného kovu, přičemž šipka, označená vztahovou značkou 19, vyznačuje polohu nominálního nehybného povrchu vrstvy J6 roztavené strusky.
Pod výrazem „nehybný povrch“ je třeba rozumět povrch, kdy nedochází k žádnému přivádění plynu nebo pevných látek do nádoby.
Nádoba je rovněž opatřena dvěma pevnými přívodními trubkami Či dmyšními trubicemi 11, které procházejí směrem dolů a směrem dovnitř pod úhlem o velikosti 30 až 60° vzhledem ke svislici přes boční stěny 5 a vedou do vrstvy 16 roztavené strusky. Poloha těchto přívodních trubek či dmyšních trubic lije zvolena tak, že jejich spodní konce leží nad nominálním nehybným povrchem 17 vrstvy 15 roztaveného kovu.
Při používání jsou železná ruda (obvykle v prachové formě), pevný uhlíkatý materiál (obvykle uhlík) a tavidla nebo struskotvomé přísady (obvykle vápno a oxid hořečnatý), obsažené v nosném plynu (obvykle dusík N2), přiváděny do kovové vrstvy 15 prostřednictvím přívodních trubek či dmyšních trubic Γ1. Hybnost pevného materiálu a nosného plynu způsobuje, že tento pevný materiál a nosný plyn pronikají do vrstvy 15 roztaveného kovu. Uhlí ztrácí těkavost a v důsledku toho vytváří plyn ve vrstvě 15 roztaveného kovu. Uhlík se částečně rozpouští do kovu a částečně zde zůstává jako pevný uhlík. Železná ruda se taví na kov, přičemž při této tavné reakci se vyvíjí plynný oxid uhelnatý.
Plyny, přiváděné do vrstvy 15 roztaveného kovu a vytvářené prostřednictvím ztráty těkavosti a prostřednictvím tavení, vytvářejí výrazný vztlakový zdvih, působící na roztavený kov, pevný uhlík a roztavenou strusku (která je do vrstvy J_5 roztaveného kovu přitahována z prostoru nad vrstvou 15 roztaveného kovu v důsledku přivádění pevných látek a nosného plynu) ve vrstvě ]_5 roztaveného kovu, v důsledku čehož dochází k pohybu směrem vzhůru rozstřikovaných částic, kapiček a proudů roztaveného kovu a strusky, přičemž tyto rozstřikované částice kapičky a proudy vstupují do strusky při svém pohybu přes vrstvu 16 roztavené strusky.
Vztlakové zdvihání roztaveného kovu, pevného uhlíku a strusky způsobuje výrazné promíchávání vrstvy J_5 roztaveného kovu a vrstvy 16 roztavené strusky, čehož výsledkem je, že vrstva J_6 roztavené strusky nabývá na objemu a má povrch, který je na obrázku označen šipkou 30. Rozsah tohoto promíchávání je takový, že ve vrstvě 15 roztaveného kovu a ve vrstvě 16 roztavené strusky jsou v každé této oblasti přiměřeně jednotné teploty, které mají obvykle hodnotu 1450 až 1550 °C, přičemž kolísání teploty nepřesahuje 30 °C v každé oblasti.
Kromě toho vzhůru směřující pohyb příslušného rozstřikování nebo šplíchání, kapiček a proudů roztaveného materiálu, které je způsobeno vztlakovým zdviháním roztaveného kovu, pevného uhlíku a roztavené strusky zasahuje do prostoru 31 („horní prostor“) nad roztaveným materiálem v nádobě a:
(a) vytváří tak přechodovou oblast 23; a
-10CZ 301945 B6 (b) vypuzuje určité množství roztaveného materiálu (především strusky) za přechodovou zónu a do části horního válcového úseku 51 bočních stěn 5, tj. nad přechodovou oblast 23 a na klenbu 7.
Obecně řečeno představuje vrstva 16 roztavené strusky kapalný nepřetržitý objemový prostor s plynovými bublinkami, přičemž přechodová oblast 23 představuje plynný nepřetržitý objemový prostor, ve kterém jsou obsaženy rozstřiky, šplíchání, kapičky a proudy roztaveného kovu a strusky.
io Nádoba je dále opatřena přívodní trubkou 13 pro dmýchání plynu, obsahujícího kyslík (obvykle předehřátý kyslíkem obohacený vzduch), která je umístěna ve středu a rozprostírá se svisle směrem dolů do nádoby. Poloha této přívodní trubky 13 a rychlost proudění plynu touto přívodní trubkou 13 jsou zvoleny tak, že plyn, obsahující kyslík, proniká středovou oblastí přechodové oblasti 23, přičemž je zde udržován v podstatě volný prostor 25, který leží kolem konce přívodní trubky 13.
Přívodní trubka lije opatřena ústrojím, které způsobuje, že plyn, obsahující kyslík, je dmýchán do nádoby vířivým pohybem.
Dmýchání plynu s obsahem kyslíku přívodní trubkou 13 způsobuje reakcí přídavného spalování plynného oxidu uhelnatého Co a plynného vodíku H2 v přechodové oblasti 23 a ve volném prostoru 25 kolem konce přívodní trubky 13, v důsledku čehož jsou v plynovém prostoru vytvářeny vysoké teploty o velikostí zhruba 2000 °C nebo vyšší. Teplo je převáděno do stoupajících a klesajících rozšplíchaných kapiček a proudů roztaveného materiálu v oblasti dmýchání plynu, přičemž je toto teplo poté částečně předáváno do vrstvy Γ5 roztaveného kovu, jak se kov a struska navrací do vrstvy 15 roztaveného kovu.
Volný prostor 25 je velice důležitý pro dosahování vysoké úrovně přídavného spalování, neboť umožňuje strhování a unášení plynů v prostoru nad přechodovou oblastí 23 do koncové oblasti přívodní trubky 13, v důsledku čehož je zvyšováno vystavení dostupných reakčních plynů přídavnému spalování.
Kombinovaný účinek polohy přívodní trubky 13, průtokové rychlosti proudění plynů touto přívodní trubkou 13 a pohybu směrem vzhůru rozstřikovaných kapiček a proudů roztaveného materiálu způsobuje tvar přechodové oblasti 23 kolem spodní oblasti přívodní trubky 13, který je obecně označen vztahovou značkou 27. Tato tvarovaná oblasti způsobuje částečnou překážku pro přenos tepla zářením do bočních stěn 5.
Kromě toho stoupající a klesající rozstřikování a šplíchání kapiček proudů roztaveného materiálu představuje velice účinný prostředek pro přenos tepla z přechodové oblasti 23 do roztavené lázně, důsledkem čehož je, že teplota v přechodové oblasti 23 v úseku bočních stěn 5 má velikost zhruba 1450 °C až 1550 °C.
V souladu s výhodným provedením předmětu tohoto vynálezu je nádoba konstruována s ohledem na hladiny vrstvy 15 roztaveného kovu, vrstvy J6 roztavené strusky a přechodové oblasti 23 v nádobě, pokud způsob pracuje za normálních provozních podmínek, a s ohledem na rozstřikování a šplíchání kapiček a proudů roztaveného materiálu (převážně strusky), které jsou vypuzovány do prostoru 31 nad přechodovou oblastí 23. pokud je způsob provozován tak, že:
(a) nístěj a spodní válcový úsek 53 bočních stěn 5, který je ve styku s vrstvou 15 roztaveného kovu a s vrstvou 16 roztavené strusky, jsou vytvořeny z cihel ze žáruvzdorného materiálu (znázorněných čárkovaných šrafováním na obrázcích výkresů), které jsou ve styku přímo s kovem a se struskou v těchto vrstvách;
- 11 CZ 301945 B6 (b) alespoň část spodního válcového úseku 53 bočních stěn 5 je obložena vodou chlazenými panely 8; a (c) část horního válcového úseku 5i bočních stěn, která je ve styku s přechodovou oblastí 23, zbývající část horního válcového úseku 51, která leží nad přechodovou oblastí 21, a klenba 7 jsou vytvořeny z vodou chlazených panelů 57, 59.
Každý vodou chlazený panel 8, 57, 59 v horním úseku 10 bočních stěn 5 má rovnoběžné horní a spodní okraje a rovnoběžné boční okraje, přičemž je zakřiven tak, aby vymezoval úsek válcovéio ho bubnu.
Každý vodou chlazený panel je opatřen vnitřní vodní chladicí trubkou a vnější vodní chladicí trubkou. Tyto vodní chladicí trubky jsou vytvarovány do hadovitého uspořádání, přičemž jsou tvořeny rovnoběžnými vodorovnými úseky, které jsou vzájemně spojeny zakřivenými úseky.
Vodní chladicí trubky jsou dále opatřeny vodními vstupy a vodními výstupy.
Vodní chladicí trubky jsou posunuty ve svislém směru, takže vodorovné úseky vnější trubky neleží bezprostředně za vodorovnými úseky vnitřní trubky při pohledu z exponované strany panelu, to znamená z té strany, která směřuje do vnitřního prostoru nádoby.
Každý panel je dále opatřen pěchovaným nebo pistolí nanášeným žáruvzdorným materiálem, který vyplňuje prostory mezi přiléhajícími vodorovnými úseky každé trubky a mezi trubkami.
Vodní vstupy a vodní výstupy vodních chladicích trubek jsou připojeny k okruhu přívodu vody 25 (na vyobrazení neznázoměno), sjehož pomocí voda cirkuluje vysokou průtokovou rychlostí vodními chladicími trubkami.
Za provozu jsou provozní podmínky regulovány tak, zeje zde dostatečné množství strusky, která je ve styku s vodou chlazenými panely 57, 59, stejně jako dostatečné dovádění tepla z panelů pro účely vytváření a udržování vrstvy strusky na panelech. Vrstva strusky vytváří účinnou tepelnou bariéru vůči tepelným ztrátám přes přechodovou oblast a přes zbytek z horního prostoru nad přechodovou oblastí.
Jak již bylo shora uvedeno, byly přihlašovatelem při zkušebním provozu zkušebního zařízení zjištěny následující procesní znaky, které samostatně nebo v kombinaci zajišťují účinnou regulaci procesu:
(a) Regulování zásoby strusky, tj. hloubky vrstvy strusky a/nebo poměru strusky ke kovu, a to pro vyvažování kladného účinku kovu v přechodové oblasti 23 na přenos tepla se záporným účinkem kovu v přechodové oblasti 23 na přídavné spalování v důsledku zpětných reakcí v přechodové oblasti 23. Pokud je zásoba strusky příliš nízká, je vystavení kovu působení kyslíku příliš vysoké, takže je snížen potenciál pro přídavné spalování. Pokud je na druhé straně zásoba strusky příliš vysoká, bude přívodní trubka 13 ponořena v přechodové oblasti 23, takže bude docházet ke sníženému přívodu plynu do volného prostoru 25, v důsledku čehož bude snížen potenciál pro přídavné spalování.
(b) Regulování hladiny uhlíku, rozpuštěného v kovu, tak, aby byla alespoň 3% hmotnostní, a udržování strusky v silně zredukovaném stavu, který vede ke hladinám FeO nižším, než 6 % hmotnostních ve vrstvě 16 roztavené strusky a v přechodové oblasti 23, (c) Volba polohy přívodní trubky 13 a regulování přiváděného množství plynu, obsahujícího kyslík, a pevných látek touto přívodní trubkou J_3 a přívodními trubkami či dmyšními trubicemi il pro udržování oblasti, která bude v podstatě bez kovu a strusky, kolem konce přívodní trubky 13, a pro vytváření přechodové oblasti 23 kolem spodního úseku přívodní trubky 13.
- 12CZ 301945 B6 (d) Regulování tepelných ztrát z nádoby prostřednictvím smáčení bočních stěn nádoby struskou, která je ve styku s přechodovou oblastí 23 nebo je nad přechodovou oblastí 23, a to regulováním jednoho nebo více z následujících znaků:
(i) zásoby strusky; a (ii) průtokové množství, přiváděné přívodní trubkou 13 a přívodními trubkami či dmyšními trubicemi χΐ.
Shora uvedený provoz zkušebního zařízení byl přihlašovatelem prováděn jako série rozsáhlých kampaní na jeho zkušebních závodech ve městě Kwinana v západní Austrálii.
Zkušební provoz byl prováděn s nádobou, která je znázorněna na obrázcích výkresů a která byla 15 shora popsána, a to v souladu se shora popsanými provozními podmínkami.
Při provádění zkušebního provozu zařízení byla vyhodnocována nádoba a byl prověřován daný způsob za podmínek širokého rozmezí různých:
(a) vstupních materiálů;
(b) množství a rychlostí přiváděných pevných látek a plynů;
(c) poměrů strusky ke kovu;
(d) provozních teplot; a (e) nastavení či seřízení příslušného zařízení.
V následující tabulce 1 jsou uvedeny příslušné údaje, získané v průběhu spouštěcích a stabilních provozních podmínek při zkušebním provozu příslušného zařízení.
-13CZ 301945 B6
Tabulka í
| Spouštění | Stabilní Provoz | ||
| Teplota lázně | Í°C) | 1450 | 1450 |
| Provozní tlak | (kPa) | 1,5 | 1,5 |
| HAB vzduch | (Nm3/h) | 26 000 | 26 000 |
| Kyslík v HAB | (%) | 20,5 | 20,5 |
| HAB teplota | (°C) | 1200 | 1200 |
| DSO ruda | (t/h) | 5,9 | 9,7 |
| Uhlí | (t/h) | 5,4 | 6,1 |
| Pálené tavídlo | (t/h) | 1,0 | 1,4 |
| Teplota přiváděné Rudy | (°c) | 25,0 | 25,0 |
| Horký kov | (t/h) | 3,7 | 6,1 |
| Struska | (t/h) | 2,0 | 2,7 |
| Přídavné spalování | {%) | 60,0 | 60,0 |
| Teplota vypouštěných plynů | Í°C) | 1450 | 1450 |
| Přenos tepla do lázně | (MW) | 11,s | 17,3 |
| Tepelné ztráty do panelů | (MW) | 12,0 | 8,0 |
| Dávka uhlí | (kg/tunu) | 1453 | 1003 |
Železná ruda byla dodávána jako běžná jemná přímo dodávaná ruda, přičemž měla obsah 64,6 % železa, 4,21 % oxidu křemičitého SiO2 a 2,78 % oxidu hlinitého A12O3 v suchém stavu.
Jak jako redukčního neboli odkysličovacího činidla, tak jako zdroje uhlíku a vodíku pro spalování a přívod energie do procesu bylo použito antracitového uhlí. Toto uhlí mělo výhřevnou hodnotu 30,7 MJ/kg, obsah popele zhruba 10 % a těkavou hladinu 9,5 %. Z hlediska dalších charakteristik obsahovalo uhlí celkem 79,82% uhlíku, 1,8 % vody H2O, 1,59 % dusíku N2, 3,09 % kyslíku io a 3,09 % vodíku H2.
Způsob byl provozován tak, aby byla udržována zásaditost strusky na hodnotě 1,3 (poměr CaO/SiO2) s využitím kombinace tavidel Či struskovacích přísad vápna a oxidu horečnatého (MgO). Oxid hořečnatý (MgO) přispívá ke snížení korozivních účinků strusky na žáruvzdorný materiál, takže byla udržována příslušná hladina oxidu hořeČnatého (MgO) ve strusce.
Za spouštěcích podmínek pracovalo zkušební zařízení s následujícími hodnotami: množství vháněného horkého vzduchu 26 000 Nm3/h při teplotě 1200 °C;
- 14CZ 301945 B6 množství přídavného spalování 60 % ((CO2 + H2O)/(CO + H2 + CO2 + H2O));
přiváděné množství železné rudy v prachovém stavu 5,9 t/h; a přiváděné množství tavidla 1,0 t/h, přičemž železná ruda a tavidlo byly přiváděny v pevném stavu s využitím dusíku N2 jako nosného plynu.
V nádobě bylo pouze velmi malé nebo žádné množství strusky, takže nebyla dostatečná možnost vytvářet vrstvu ztuhlé strusky na bočních panelech. V důsledku toho byly tepelné ztráty chladicí vody poměrně vysoké pri 12 MW. Zkušební zařízení pracovalo při produkčním množství 3,7 t/h horkého kovu (4,5% hmotnostních uhlíku) a pri množství uhlí 1450 kg uhlí na jednu tunu vyrobeného horkého kovu.
Za stálých provozních podmínek s regulovaným množstvím strusky a vrstvy ztuhlé strusky na vodu chlazených panelech, tvořících boční stěny, byly zaznamenány pri vodním chlazení poměrně nízké tepelné ztráty o velikosti 8 MW.
Snížení tepelných ztrát vodního chladicího systému, umožňuje zvýšit produktivitu na 6,1 t/h horkého kovu. Této zvýšené produktivity bylo dosaženo při stejném množství vháněného horkého vzduchu a přídavného spalování, jako při spouštění. Množství přiváděných pevných látek bylo 9,7 t/h jemné rudy a 6,1 t/h uhlí společně s 1,4 t/h tavidla nebo struskotvomých přísad. Zvýšená produktivita rovněž přispěla ke zdokonalení množství uhlí na 1000 kg uhlí na jednu tunu vyrobeného horkého kovu.
U shora uvedeného příkladného provedení nádoby podle tohoto vynálezu je možno provádět celou řadu různých modifikací, aniž by došlo k úniku z myšlenky a rozsahu předmětu tohoto vynálezu.
Claims (10)
1. Způsob přímého tavení pro výrobu kovů z kovonosného vsázkového materiálu, který obsahuje následující kroky:
(a) vytváření roztavené lázně, která má vrstvu kovu a vrstvu strusky, ležící na vrstvě kovu, v metalurgické nádobě, (b) přivádění kovonosného vsázkového materiálu a pevného uhlíkatého materiálu do vrstvy kovu prostřednictvím většího počtu přívodních trubek či dmyšních trubic a zajištění pronikání roztaveného materiálu ve formě rozstřikovaných a Šplíchajících kapiček a proudů do horního prostoru nad nominálním nehybným povrchem roztavené lázně pro vytvoření přechodové oblasti, (c) tavení kovonosného materiálu na kov ve vrstvě kovu, a (d) dmýchání plynu, obsahujícího kyslík, do nádoby jedno nebo více přívodními trubkami či dmyšnými trubicemi pro přídavné spalování reakčních plynů, uvolňujících se z roztavené lázně, přičemž stoupající a poté klesající rozstřikované a šplíchající kapičky a proudy roztaveného materiálu v přechodové oblasti usnadňují přestup tepla do roztavené lázně, a přičemž přechodová oblast minimalizuje tepelné ztráty z nádoby přes boční stěny ve styku s přechodovou oblastí,
-15CZ 301945 B6 vyznačující se tím, že způsob zahrnuje krok regulování způsobu udržování vysoké zásoby strusky prostřednictvím regulování vrstvy strusky na tloušťku alespoň 1,5 m.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje udržování vysoké zásoby strusky prostřednictvím regulování vrstvy strusky na tloušťku 1,5 až 4 m.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že zahrnuje udržování vysoké zásoby strusky prostřednictvím regulování vrstvy strusky na tloušťku 1,5 až 2,5 m.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje regulování hmotnostního poměru kovu ku strusce na hodnotu mezi 4:1 a 1:2.
5. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje regulování hmotnostního poměru kovu ku strusce na hodnotu mezi 3:1 a 1:1 za stabilních provozních podmínek způsobu.
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že zahrnuje udržování vysoké zásoby strusky prostřednictvím regulování hmotnostního poměru kovu ku strusce na hodnotu mezi 3:1 a 2:1 za stabilních provozních podmínek způsobu.
7. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že krok (c) zahrnuje tavení materiálu, obsahujícího kov, na kov alespoň převážně ve vrstvě kovu.
8. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje umístění jedné nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic pro vhánění plynu, obsahujícího kyslík, a vhánění plynu, obsahujícího kyslík v průtokovém množství tak, že:
(a) plyn, obsahující kyslík je vháněn směrem k vrstvě strusky a proniká přechodovou oblastí, (b) proud plynu, obsahujícího kyslík, ohýbá rozstřikované a šplíchající kapičky a proudy roztaveného materiálu kolem spodního úseku jedné nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic, přičemž se kolem konce jedné nebo více přívodních trubek či dmyšních trubic vytváří souvislý plynový prostor.
9. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje regulování tepelných ztrát z nádoby smáčením převážně strusky na bočních stěnách nádoby, které jsou ve styku s přechodovou oblastí, a na klenbě nádoby prostřednictvím regulování jednoho nebo více z následujících znaků:
(iv) množství strusky v roztavené lázni, (v) průtokového množství plynu, obsahujícího kyslík, vháněného jednou nebo více přívodními trubkami či dmyšními trubicemi pro vhánění plynu, obsahujícího kyslík, a (vi) přiváděného množství vsázkového materiálu, obsahujícího kov, a uhlíkatého materiálu přiváděných přívodními trubkami či dmyšními trubicemi.
10. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje přivádění vsázkového materiálu, obsahujícího kov, a pevného uhlíkatého materiálu v nosném plynu.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPP4426A AUPP442698A0 (en) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | A direct smelting process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20004920A3 CZ20004920A3 (cs) | 2001-10-17 |
| CZ301945B6 true CZ301945B6 (cs) | 2010-08-11 |
Family
ID=3808668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20004920A CZ301945B6 (cs) | 1998-07-01 | 1999-07-01 | Zpusob prímého tavení |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1098997B1 (cs) |
| JP (1) | JP4342104B2 (cs) |
| KR (1) | KR100707916B1 (cs) |
| CN (1) | CN1208475C (cs) |
| AT (1) | ATE304612T1 (cs) |
| AU (1) | AUPP442698A0 (cs) |
| BR (1) | BR9911633A (cs) |
| CA (1) | CA2335753C (cs) |
| CZ (1) | CZ301945B6 (cs) |
| DE (1) | DE69927273T2 (cs) |
| ES (1) | ES2249014T3 (cs) |
| MY (1) | MY125804A (cs) |
| RU (1) | RU2226219C2 (cs) |
| TW (1) | TW477816B (cs) |
| WO (1) | WO2000001855A1 (cs) |
| ZA (1) | ZA200006972B (cs) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPQ308799A0 (en) * | 1999-09-27 | 1999-10-21 | Technological Resources Pty Limited | A direct smelting process |
| AUPQ599400A0 (en) | 2000-03-03 | 2000-03-23 | Technological Resources Pty Limited | Direct smelting process and apparatus |
| AUPQ695000A0 (en) * | 2000-04-17 | 2000-05-11 | Technological Resources Pty Limited | A direct smelting process and apparatus |
| AUPQ890700A0 (en) | 2000-07-20 | 2000-08-10 | Technological Resources Pty Limited | A direct smelting process and apparatus |
| AUPR023100A0 (en) | 2000-09-19 | 2000-10-12 | Technological Resources Pty Limited | A direct smelting process and apparatus |
| JP4153281B2 (ja) | 2002-10-08 | 2008-09-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸化チタン含有スラグの製造方法 |
| DK176418B1 (da) | 2004-12-22 | 2008-01-21 | Lm Glasfiber As | Fremgangsmåde til fremstilling af en fiberforstærket del til et vindenergianlæg |
| AP2010005222A0 (en) | 2007-09-14 | 2010-04-30 | Barrick Gold Corp | Process for recovering platinum group metals usingreductants |
| US9216905B2 (en) * | 2011-06-03 | 2015-12-22 | Ronald G. Presswood, Jr. | Gasification or liquefaction of coal using a metal reactant alloy composition |
| RU2484157C2 (ru) * | 2011-07-28 | 2013-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный университет" | Способ управления плавкой медно-никелевого сульфидного сырья в печи ванюкова при дискретном запаздывающем контроле качества продуктов плавки |
| EP3084012B1 (en) | 2013-12-20 | 2018-11-21 | Tata Steel Limited | Smelting process and apparatus |
| CN113774227B (zh) * | 2021-08-31 | 2022-12-20 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 焚烧飞灰的熔炼处理方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2647045A (en) * | 1948-12-06 | 1953-07-28 | Rummel Roman | Gasification of combustible materials |
| AU6970787A (en) * | 1986-03-04 | 1987-09-10 | Ausmelt Pty Ltd | Recovery of values from antimony ores and concentrates |
| WO1994019497A1 (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-01 | A. Ahlstrom Corporation | Method and apparatus for producing iron |
| WO1996031627A1 (en) * | 1995-04-07 | 1996-10-10 | Technological Resources Pty. Limited | A method of producing metals and metal alloys |
| EP0827554A1 (en) * | 1996-03-22 | 1998-03-11 | Steel Technology Corporation | Stable operation of a smelter reactor |
| WO1999016911A1 (en) * | 1997-09-26 | 1999-04-08 | Technological Resources Pty. Ltd. | Direct smelting process for producing metals from metal oxides |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62224619A (ja) * | 1986-03-25 | 1987-10-02 | Nippon Steel Corp | 溶融還元炉への炭材供給方法 |
| JPS62280315A (ja) * | 1986-05-29 | 1987-12-05 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 溶融還元法 |
| DE4042176C2 (de) * | 1990-12-29 | 1993-12-09 | Tech Resources Pty Ltd | Verfahren zur Reduktion von Metalloxiden im schmelzflüssigen Zustand |
| PL170853B1 (pl) * | 1991-09-20 | 1997-01-31 | Ausmelt Ltd | Sposób wytwarzania zelaza gabczastego lub surówki PL PL PL PL PL |
| DE4234974C2 (de) * | 1992-10-16 | 1994-12-22 | Tech Resources Pty Ltd | Verfahren zur Verstärkung der Stoffumsätze in metallurgischen Reaktionsgefäßen |
| NL9500264A (nl) * | 1995-02-13 | 1996-09-02 | Hoogovens Staal Bv | Werkwijze voor het produceren van vloeibaar ruwijzer. |
-
1998
- 1998-07-01 AU AUPP4426A patent/AUPP442698A0/en not_active Abandoned
-
1999
- 1999-06-30 MY MYPI99002751A patent/MY125804A/en unknown
- 1999-07-01 JP JP2000558245A patent/JP4342104B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-01 CA CA002335753A patent/CA2335753C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-01 DE DE69927273T patent/DE69927273T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-01 RU RU2001102781/02A patent/RU2226219C2/ru active
- 1999-07-01 WO PCT/AU1999/000538 patent/WO2000001855A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-07-01 KR KR1020007014883A patent/KR100707916B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-07-01 CN CNB998079464A patent/CN1208475C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-01 CZ CZ20004920A patent/CZ301945B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1999-07-01 AT AT99928910T patent/ATE304612T1/de active
- 1999-07-01 ES ES99928910T patent/ES2249014T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-01 EP EP99928910A patent/EP1098997B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-01 BR BR9911633-2A patent/BR9911633A/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-12-24 TW TW088111105A patent/TW477816B/zh not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-11-28 ZA ZA200006972A patent/ZA200006972B/xx unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2647045A (en) * | 1948-12-06 | 1953-07-28 | Rummel Roman | Gasification of combustible materials |
| AU6970787A (en) * | 1986-03-04 | 1987-09-10 | Ausmelt Pty Ltd | Recovery of values from antimony ores and concentrates |
| WO1994019497A1 (en) * | 1993-02-26 | 1994-09-01 | A. Ahlstrom Corporation | Method and apparatus for producing iron |
| WO1996031627A1 (en) * | 1995-04-07 | 1996-10-10 | Technological Resources Pty. Limited | A method of producing metals and metal alloys |
| EP0827554A1 (en) * | 1996-03-22 | 1998-03-11 | Steel Technology Corporation | Stable operation of a smelter reactor |
| WO1999016911A1 (en) * | 1997-09-26 | 1999-04-08 | Technological Resources Pty. Ltd. | Direct smelting process for producing metals from metal oxides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE304612T1 (de) | 2005-09-15 |
| KR100707916B1 (ko) | 2007-04-13 |
| EP1098997A1 (en) | 2001-05-16 |
| WO2000001855A1 (en) | 2000-01-13 |
| DE69927273T2 (de) | 2006-01-12 |
| EP1098997B1 (en) | 2005-09-14 |
| AUPP442698A0 (en) | 1998-07-23 |
| JP2002519517A (ja) | 2002-07-02 |
| ZA200006972B (en) | 2001-06-05 |
| DE69927273D1 (de) | 2005-10-20 |
| ES2249014T3 (es) | 2006-03-16 |
| CZ20004920A3 (cs) | 2001-10-17 |
| RU2226219C2 (ru) | 2004-03-27 |
| EP1098997A4 (en) | 2003-07-02 |
| TW477816B (en) | 2002-03-01 |
| CN1307645A (zh) | 2001-08-08 |
| KR20010071628A (ko) | 2001-07-28 |
| MY125804A (en) | 2006-08-30 |
| JP4342104B2 (ja) | 2009-10-14 |
| CA2335753A1 (en) | 2000-01-13 |
| BR9911633A (pt) | 2001-03-20 |
| CN1208475C (zh) | 2005-06-29 |
| CA2335753C (en) | 2009-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ299875B6 (cs) | Zpusob výroby kovu prímým tavením z oxidu kovu | |
| JP4790109B2 (ja) | 直接製錬法 | |
| CZ20004907A3 (cs) | Nádoba pro přímé tavení a způsob přímého tavení | |
| KR100625921B1 (ko) | 직접 용융 공정 | |
| CZ302435B6 (cs) | Zpusob najíždení procesu prímého tavení | |
| JP2011241472A (ja) | 直接製錬法 | |
| US6423115B1 (en) | Direct smelting process | |
| KR20010007250A (ko) | 직접적인 제련 방법 및 장치 | |
| CZ301945B6 (cs) | Zpusob prímého tavení | |
| EP1320633B1 (en) | A direct smelting process and apparatus | |
| KR100806266B1 (ko) | 직접제련 방법 및 장치 | |
| US5885325A (en) | Process and apparatus for the manufacture of steel | |
| US5733358A (en) | Process and apparatus for the manufacture of steel from iron carbide | |
| AU768628B2 (en) | A direct smelting process | |
| AU742806B2 (en) | Direct smelting process for producing metals from metal oxides | |
| AU780707B2 (en) | A direct smelting process and apparatus | |
| MXPA00012893A (en) | A direct smelting process | |
| MXPA00009410A (en) | A direct smelting process | |
| MXPA00002928A (en) | Direct smelting process for producing metals from metal oxides | |
| KR19980702005A (ko) | 탄화철로 강철을 제조하는 방법 및 장치 | |
| MXPA01000806A (en) | A direct smelting process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20190701 |