DE10323902B4 - Brennstoffgemisch zur Zuführung in Blasformen bei der Roheisenerzeugung im Hochofen und Verfahren zur Herstellung und Zuführung des Brennstoffgemisches - Google Patents
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Abstract
Brennstoffgemisch
zur Zuführung
in Blasformen bei der Roheisenerzeugung im Hochofen, mit wenigstens
einem Kohlenstoffträger,
welcher zusammen mit Heißwind
und/oder Sauerstoff über
die Blasformen zuführbar
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffgemisch aus einem
gemeinsam mit einem Zundermaterial vermahlenen, festen, flüssigen und/oder
gasförmigen
Kohlenstoffträger
(6) besteht.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Brennstoffgemisch zur Zuführung in Blasformen bei der Roheisenerzeugung im Hochofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung und Zuführung des Brennstoffgemisches gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
- Es ist bekannt, bei der Roheisenerzeugung in Hochöfen zur Verringerung des Koksverbrauchs mit dem Heißwind, welcher über die Wind- bzw. Blasformen im unteren Teil der Rast eingeleitet wird, noch weitere Reduktions- und Heizstoffe, beispielsweise Kohlenstaub, Öl oder Erdgas, oder auch Kunststoffagglomerate in fluidisierter Form (
EP 0 622 465 B1 ), einzublasen. - In dem Firmenprospekt "Pulverized Coal Injection Systems" der Paul Wurth S.A. von 05/2002 sind Mahlanlagen zur Erzeugung von Kohlenstaub sowie Verteilungs- und Zuführsysteme zum pneumatischen Zuführen des Kohlenstaubs in Hochofen-Windformen nach dem PCI-(Pulverized Coal Injection)-Verfahren beschrieben.
- In der WO 99/64636 A1 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem mit einem Katalysatorzusatz präparierter Kohlenstaub eingeblasen wird. Als Katalysatorzusatz werden wässrige Lö sungen von Verbindungen der Nebengruppenelemente Zirkonium, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink oder von Aluminium, Zinn oder Blei, insbesondere eine Kupfersulfatlösung, vorgeschlagen.
- In dem Artikel "Blast furnace efficiency enhancer for pulverized coal injection" der Zeitschrift "Steel Technology" Februar 2000, Seite 61 ff., ist das vorgenannte Verfahren weiter beschrieben. Der zum partiellen Ersatz von Koks über die Blasformen zugeführte Kohlenstaub weist eine Korngröße < 1 mm und einen Feuchtegehalt < 3 % auf, und pro Tonne Kohle werden 350 bis 600 ml Katalysatorlösung zugeführt. Die Zuführung erfolgt mit Hilfe einer gesonderten Einrichtung, welche nach einem Rohkohlesilo und vor einer MPS-Mühle angeordnet ist, wobei die Rohkohle durch Aufsprühen mit der Katalysatorlösung präpariert wird. Nachteilig ist, dass die Sprühvorrichtung wegen der korrosiven Eigenschaften der Katalysatorlösung besonderen Anforderungen genügen muss und außerdem zusätzlich ein Reinigungssystem zur regelmäßigen Säuberung der Düsen erforderlich ist.
- Aus der
DE 100 50 332 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Präparierung von Brennstoffen, insbesondere von Kohlenstaub, für die Roheisenerzeugung bekannt, bei welchen ein Katalysator, welcher Cer- und Eisensalze organischer und/oder anorganischer Säuren enthält und eine Herabsetzung der Zündtemperatur und eine Beschleunigung der Verbrennung und damit einen schnelleren Abbrand des Restkokses bewirkt, eingesetzt wird. Die Präparierung des Kohlenstaubs erfolgt mit einer wässrigen Lösung des Katalysators während der Vermahlung der Rohkohle zu Kohlenstaub. Die Kohlenmühle, z.B. eine Luftstrom-Wälzmühle des LOESCHE- Typs, muss zur Präparierung des Kohlenstaubs mit entsprechenden Zuführeinrichtungen und Sprüheinrichtungen ausgerüstet sein. Um eine wirkungsvolle Benetzung der Kohlepartikel zu erreichen, sind außerdem Mess- und Regelungseinrichtungen erforderlich, welche in das Regelungs- und sicherheitstechnische Konzept der gesamten Mahlanlage einbezogen werden müssen und mit zusätzlichen Investitionen und Kosten verbunden sind. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Brennstoffgemisch zur Zuführung über die Blasformen eines Hochofens sowie ein Verfahren zum Herstellen und Zuführen des Brennstoffgemischs anzugeben, welche bei einer außerordentlich effizienten Herstellung und Zuführung des Brennstoffgemisches zu einem verbesserten Abbrandverhalten und optimierten Hochofenprozess führen.
- In Bezug auf das Brennstoffgemisch wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
- Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, ein Brennstoffgemisch aus einem gemeinsam mit einem Zundermaterial vermahlenen festen, flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenstoffträger einzusetzen und z.B. nach dem PCI-Verfahren zusammen mit dem Heißwind und/oder Sauerstoff durch die Wind- bzw. Blasformen dem Hochofen zuzuführen.
- Als Kohlenstoffträger, welche auch als Reduktionsmittel bezeichnet werden können, eignen sich grundsätzlich feste, flüssige und gasförmige Kohlenstoffträger sowie deren Suspensionen. Als feste Kohlenstoffträger können Kohle, bei spielsweise Steinkohle, aber auch Kohlemischungen, Kohle-Koks-Gemische und Kunststoffe, beispielsweise als Kunststoff-Kohle-Mischungen oder Kunststoff-Öl-Suspensionen, als flüssige Kohlenstoffträger Öl und als gasförmige Kohlenstoffträger z.B. Erdgas eingesetzt und zusammen mit dem Zundermaterial in einer vorgebbaren Korngröße in Blasformen dem Hochofen zugeführt werden.
- Bevorzugt wird ein Brennstoffgemisch eingesetzt, welches einen festen Kohlenstoffträger, z.B. Kohle oder ein Gemisch aus Kohle und Petrolkoks, und als Zundermaterial Walzenzunder enthält.
- Erfindungsgemäß wird die Mischung in einer Mühle, insbesondere in einer Wälzmühle mit integriertem Sichter, beispielsweise in einer Luftstrom-Wälzmühle des LOESCHE-Typs, einem gemeinsamen Mahlprozess, zweckmäßigerweise einer Mahl-Trocknung, unterzogen und vorteilhafterweise mit einer vorgebbaren Korngröße als ein einblasfertiges Brennstoff-Zunder-Gemisch den Blasformen zugeführt.
- Besonders rationell und bevorzugt ist ein gemeinsamer Mahl-Sicht-Prozess, z.B. in einer Luftstrom-Wälzmühle.
- Es wurde gefunden, dass ein Kohlenstaub-Zunder-Gemisch, in welchem der Zunderanteil zwischen etwa 0,5 % und 55 %, vorteilhaft zwischen 3 und 15 %, betragen kann und welches außerordentlich rationell und effizient vermahlen werden kann, zu einem signifikant verbesserten Abbrandverhalten im Hochofen führt und auch zu einem reduzierten Anfall von unverbrannter Kohle führen kann.
- Im Vergleich zur normalen Verbrennung der Kohle und den bekannten PCI-Verfahren wurde eine deutliche Abbrandbeschleu nigung des Reduktionsmittels, insbesondere des eingedüsten Kohlenstaubs und zumindest partiell des Kokses, festgestellt. Vorteilhaft ist außerdem, dass aufgrund der Zumischung von Zunder bei der Kohlenstaubinjektion eine geringere Menge an aufzugebendem Erz und Reduktionsmittel pro t Roheisenerzeugung eingesetzt werden muss. Es wurde außerdem festgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Zumischung von Zunder zu Kohlenstaub eine Absenkung der Flammentemperatur erreicht wird, weshalb die Sauerstoffzugabe und dadurch die Gestellflächenleistung erhöht werden kann.
- Des Weiteren besteht ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Brennstoff-Zunder-Mischung in der rationellen und effektiven Verwertung von Zundermaterial, insbesondere des in Walzprozessen und dergleichen in relativ großen Mengen anfallenden Walzenzunders. Im Wesentlichen ist Zunder ein bei der Warmformgebung und Wärmebehandlung auf einer Stahloberfläche gebildetes Eisen-(II, III)-oxid (Fe3O4 = FeO·Fe2O3), welches Beimischungen von Kalziumoxid CaO, Siliciumdioxid SiO2, Aluminiumoxid Al2O3 , Natriumoxid Na2O, Magnesiumoxid MgO, Mangan und Spuren von Schwefel, P2O5, TiO2, Zn, Zr, Cu, Cr, Co, V, Ni und Pb aufweist und beim Walzen und Schmieden abfällt (Walzenzunder bzw: Hammerschlag) bzw. von der Stahloberfläche abgespült, abgesprüht oder auch durch Entzundern oder Walzen entfernt wird.
- Der Eisengehalt im Walzenzunder kann zwischen 30 und 80 betragen, weshalb eine Verwertung unter dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit und auch unter Umweltgesichtspunkten sinnvoll ist. Bisher erfolgt eine Verwertung in Form von pelletiertem oder brikettierten Walzenzunder, welcher zusammen mit dem Hochofenkoks und Möller über die Begichtungsanlage einem Hochofen aufgegeben wird. Nachteilig ist jedoch die Notwendigkeit der Pelletierung bzw. Brikettierung, welche zusätzliche Verfahrensschritte erfordert.
- Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen und Zuführen des erfindungsgemäßen Brennstoffgemisches werden ein Kohlenstoffträger, insbesondere ein fester Kohlenstoffträger, oder auch ein Gemisch aus zwei oder mehr Kohlenstoffträgern und Zundermaterial als ein vorreduziertes eisenhaltiges Material einer Mühle zugeführt und gemeinsam vermahlen sowie mit einer vorgebbaren Korngröße, insbesondere nach dem PCI-Verfahren, über Blasformen einem Hochofen zugeführt.
- Es ist vorteilhaft, als festen Kohlenstoffträger bzw. Brennstoffrohmaterial Steinkohle oder eine Mischung von Steinkohle und Petrolkoks sowie als vorreduziertes Eisenmaterial Zunder, beispielsweise Walzenzunder, welcher einen Metall- bzw. Eisengehalt zwischen 30 und 80 % aufweisen kann, einer Wälzmühle mit integriertem Sichter in einem vorgebbaren Mischungsverhältnis aufzugeben und einem Mahl-Sichtprozess zu unterziehen.
- Es ist zweckmäßig, ein Brennstoffrohmaterial bzw. -gemisch mit einem Heizwert > 3000 kKal/kg, einer Feuchte von etwa 15 % und einer Aufgabekorngröße von < 10 bis etwa 80 mm zu verwenden.
- Der Walzenzunder kann getrennt von dem Brennstoffrohmaterial zur Mühlenaufgabe gefördert und erst in der Mühle dem Brennstoffmaterial bzw. den Brennstoffpartikeln zugemischt werden. Von Vorteil für den Mahl- und Sichtprozess und das gewünschte Mahlprodukt ist es jedoch, eine Mischeinrichtung, beispielsweise ein Mischbett oder eine Mischtrommel, der Kohlenmühle vorzuschalten und das Brennstoffrohmaterial mit dem Zundermaterial als Aufgabemischung zuzuführen, zu vermahlen und die Feingutmischung nach dem Sichter in einem Filter abzuscheiden und als einblasfertiges Brennstoff-Zunder-Gemisch den Blasformen des Hochofens zuzuführen.
- Sicherheitstechnisch vorteilhaft ist eine Vermahlung in inerter Atmosphäre. Durch Verwendung eines Heißgases, z.B. Rauchgas, welches in einem Heißgaserzeuger auf die erforderliche Temperatur gebracht wird, wird der Aufgabemischung die Feuchtigkeit entzogen und eine Mahl-Trocknung durchgeführt. Die Vermahlung kann auch in einer luftbetriebenen Mahlanlage mit Heissluft als Trockengas durchgeführt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Zuführung von Heißgasen für den Mahl-Trocknungsprozess ist die Verwendung von Cowpergas.
- Prinzipiell kann der Walzenzunder bei einer mechanischen Entzunderung mit einem hydraulischen Reinigungsvorgang oder bei Walz- und Transportprozessen durch Abrieb anfallen. In der Regel weist der Zunder eine hohe Feuchte (bis 90 %) auf und ist mit Schmierölen und Fetten aus den Walzprozessen belastet. Nach einer Nachbehandlung, z.B. in Absatzbecken oder durch Pressvorgänge, kann der Wassergehalt im Bereich von 2 bis 15 %, der Ölgehalt zwischen 0 und 5 % und die Korngröße etwa 0,5 mm bis maximal 50 mm betragen.
- Von Vorteil ist eine Aufgabemischung aus ca. 85 % Brennstoffrohmaterial, beispielsweise Steinkohle, und etwa 15 % Walzenzunder. Die Rohkohle in dieser Mischung kann eine Korngröße etwa zwischen 0 und 10 mm (Warndtkohle) oder zwischen 0 und 50 mm aufweisen. Die Korngröße des Zunders kann bis maximal 50 mm betragen. Die Körnung nach der Mühle liegt bei 50 bis 80 % < 90 μm.
- Grundsätzlich kann eine gemeinsame Vermahlung von Rohkohle bzw. Rohkohle und Petrolkoks und Zundermaterial in allen hierfür geeigneten Mahlsystemen und Mühlen, z. B. in Kugelmühlen und vertikalen Wälzmühlen und dergleichen, durchgeführt werden. Eine Aufgabemischung aus Kohle/Petrolkoks und Zundermaterial bewirkt keine negative Beeinflussung des Mahlprozesses.
- Überraschenderweise wurde gefunden, dass die gemeinsame Vermahlung des festen Brennstoffrohmaterials, insbesondere Steinkohle, und des Zunders in einer Wälzmühle des LOESCHE-Typs außerordentlich kostengünstig, rationell und effizient durchgeführt werden kann. Außerdem wurde festgestellt, dass die einen Mahlprozess charakterisierenden Parameter, wie z.B. der spezifische Arbeitsbedarf und der Leistungsfaktor der Mühle, durch eine Zumischung von Walzenzunder zu Steinkohle oder zu einem Gemisch von Steinkohle und Petrolkoks von 5 bis 15 % keine nachteilige Änderung erfahren. Auch die Korngrößenverteilung ist nahezu identisch, d.h. es gibt im Bereich von 50 % R 90 μm bis 0,05 % R 90 μm jeweils nur sehr geringe Unterschiede, z.B. des spezifischen Arbeitsbedarfs zwischen einer reinen Kohlevermahlung und der Vermahlung mit Zunder. Mit steigendem Anteil an Zunder in der Brennstoffmischung wurde sogar eine Reduzierung des Arbeitsbedarfs der Mühle festgestellt.
- Besonders vorteilhaft ist ein verbessertes Zündverhalten des Brennstoff-Zunder-Gemisches in den Blasformen, welches auch auf Synergieeffekte der gemeinsamen Vermahlung von Walzenzunder und einem Brennstoffrohmaterial zurückgehen kann. So wurde festgestellt, dass nach dem gemeinsamen Mahlprozess Zunderpartikel an den Brennstoffpartikeln haften und trotz der Dichteunterschiede zwischen den Brenn stoff- und Zunderpartikeln eine Separation weder beim Mahlen noch beim Sichten und auch nicht während der Zuführung und Injektion nach dem PCI-Verfahren stattfindet. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die innige Verbindung zwischen den Kohlepartikeln und den Zunderbestandteilen die Abbrandbeschleunigung signifikant erhöht.
- Beide Komponenten werden im Rahmen des Mahlprozesses durch die Zerkleinerungsvorgänge unter jeder Walze in innigsten Kontakt gebracht. Es wird davon ausgegangen, dass die im Walzenzunder vorliegenden Metalloxide quasi aufgeschmiert am Kohlekorn bzw. den Kohlepartikeln anhaften. Vorteilhaft hierfür sind mit hoher Wahrscheinlichkeit auch die im Zunder vorhandenen Ölreste, die den Verbindungs- bzw. Verklebungsprozess unterstützen. Diese innige Verbindung zwischen dem zu verbrennenden Kohlekorn und den Zunderbestandteilen, bei denen es sich um Metalloxide mit einem definierten Redox-Potential und einer katalytischen Wirkung handelt, führt zu einem überraschend verbesserten Abbrandverhalten der Kohlestaubpartikel. Das erfindungsgemäße Brennstoffgemisch bzw. das einblasfertige Brennstoff-Zunder-Gemisch bietet somit nicht nur die Möglichkeit, das Beiprodukt Zunder in einer außerordentlich einfachen und ökonomischen Weise der Roheisenerzeugung wieder zuzuführen, sondern ist gleichzeitig mit einer Optimierung des Hochofenprozesses verbunden.
- Vorteilhaft ist des Weiteren, dass aufgrund der Zuführung des Walzenzunders über die Blasformen das Öl des Walzenzunders sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist und die Gefahr der Bildung schädlicher Verbrennungsprodukte sehr gering ist. Maßnahmen zur Verkapselung am Walzenzunder anhaftenden Öls, welche beispielsweise in der
DE 100 38 566 A1 beschrieben sind, sind deshalb nicht erforderlich. - Es ist zweckmäßig, wenn vor der Mühle und getrennt von den Einrichtungen für das Brennstoffrohmaterial zusätzlich eine Fördereinrichtung und/oder eine Dosiereinrichtung für das in einem Vorratsbunker oder -silo gelagerte Zundermaterial, z.B. Walzenzunder, angeordnet sind.
- Alternativ kann für eine Vormischung des Zundermaterials und des Brennstoffrohmaterials eine Vormischeinrichtung vor der Mühle angeordnet sein, so dass eine Aufgabemischung mit einem vorgebbaren Mischungsverhältnis gebildet und der Vermahlung, z.B. über einen Dosierbunker, zugeführt werden kann.
- Außerdem kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn nach einem Filter, in welchem die Kohlenstaub-Zunder-Mischung aus der Mühle abgeschieden wird, und vor einem Silo zur Aufnahme der einblasfertigen Mischung eine weitere Mischeinrichtung vorgesehen ist.
- In der Regel sind nach dem Feingutsilo Sendegefäße bzw. Zuführbehälter und ein Verteilungssilo angeordnet, und über Injektionsleitungen erfolgt die Zuführung der erfindungsgemäßen Brennstoffmischung in die Blasformen des Hochofens.
- Es ist vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße Brennstoffgemisch in gleicher Weise wie Kohlenstaub nach dem PCI-Verfahren über die Blasformen den Hochofen zugeführt werden kann. Es wird beispielhaft auf den Firmenprospekt "Pulverized Coal Injection Systems" der Firma Paul Wurth S.A. verwiesen, in dem die gängigen Zuführsysteme mittels Schwerkraft oder pneumatisch, sowie Verteilungs- und Fördersysteme, einschließlich der Dicht- oder Dünnstromförderung sowie die Mess- und Regelungssysteme und eine mögliche Vorheizung des Kohlenstaubs im Einzelnen beschrieben sind.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in der einzigen Zeichnung ist ein Anlagenschema zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Brennstoffgemisches sowie des Verfahrensablaufs in stark schematisierter Weise dargestellt.
- Der Verfahrensablauf lässt vier wesentliche Verfahrensschritte zur Herstellung und Verwendung der neuen Brennstoffgemisches für Blasformen eines Hochofens erkennen.
- In einer ersten Stufe erfolgt die Vorbereitung der Komponenten für das erfindungsgemäße Brennstoff-Zunder-Gemisch
10 , welches durch eine gemeinsame Vermahlung in einer Mühle2 hergestellt wird. Im vorliegenden Beispiel ist für den Mahlprozess eine Luftstrom-Wälzmühle des LOESCHE-Typs vorgesehen. Es können jedoch auch andere vertikalen Wälzmühlen oder auch Kugelmühlen und dergleichen eingesetzt werden. - Ausgangsstoffe sind wenigstens ein fester Kohlenstoffträger
6 , beispielsweise Steinkohle oder ein Gemisch aus Steinkohle und Petrolkoks, nachfolgend kurz Rohkohle6 genannt. Die Rohkohle6 gelangt von einer Halde8 in einen Rohkohlebunker16 und über eine Fördereinrichtung bzw. Kohlenzuteilung15 auf eine Fördereinrichtung5 , welche der Mühle2 vorgelagert ist. - Als zweite Komponente wird als ein vorreduziertes Eisenmaterial ein Zundermaterial
7 , z.B. Walzenzunder, aus einem Zunderbunker17 bzw. einer Lagereinrichtung mit Hilfe einer Fördereinrichtung bzw. Zunderzuteilung14 der Fördereinrichtung5 zur Herstellung einer Aufgabemischung4 zugeleitet. - Alternativ kann die Aufgabemischung
4 auch in einem Mischbett oder einer Mischtrommel hergestellt werden, indem die Rohkohle und das Zundermaterial miteinander vermischt und über einen Dosierbunker der Mühle aufgegeben werden (nicht dargestellt). Zweckmäßig ist es, die Aufgabemischung4 aus Rohkohle6 und Walzenzunder7 in einem vorgebbaren Mischungsverhältnis der Mühle2 zuzuführen. - In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt die Vermahlung der Aufgabemischung
4 zu einem einblasfertigen Brennstoff-Zunder-Gemisch10 . Dies erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Luftstrom- Wälzmühle2 und im Inertbetrieb. Unter Zuführung eines in einem Heißgaserzeuger11 auf die erforderliche Trocknungstemperatur erhitzten Inert- bzw. Heißgases9 wird die Aufgabemischung4 einer Mahl-Trocknung unterzogen. Das Heißgas9 kann vorteilhaft im Kreislauf gefahren werden (nicht dargestellt), und der Heißgaserzeuger11 kann z.B. mit Gichtgas betrieben werden. - Es ist von besonderem Vorteil, dass die Vermahlung der Brennstoff-Zunder-Aufgabemischung
4 in der Mühle2 in gleicher Weise wie die Vermahlung von Rohkohle zu Kohlenstaub durchgeführt werden kann. Der aufgegebene Walzenzunder7 hat in der Regel eine Vorbehandlung zur Reduzierung des Wasseranteils und des anhaftenden Öls durchlaufen. Durch die Mahl-Trocknung der Aufgabemischung4 in der Mühle2 mit integriertem Sichter3 wird das einblasfertige Brennstoff-Zunder-Gemisch10 hergestellt, welches den Hochofenprozess optimiert. - In einem nachgeschalteten Filter
12 , beispielsweise einem Gewebe- oder Schlauchfilter, wird die staubförmige Brennstoff-Zunder-Mischung10 abgeschieden und gelangt über ein Zellrad18 in einen Silobehälter20 . - Der Silobehälter
20 symbolisiert mit den weiteren Einrichtungen zur pneumatischen Zuführung des einblasfertigen Brennstoff-Zunder-Gemisches10 den dritten Verfahrensschritt. Dieser beinhaltet die Silolagerung, die Regelung der pneumatischen Zuführung des einblasfertigen Brennstoff-Zunder-Gemisches10 mit Hilfe eines Stickstoff-Druckbehälters21 , Sendegefäßen oder Zuführbehältern22 ,23 und eines Verteilungsbehälters24 sowie einer Verbindungsleitung bzw. Förderleitung25 . Von dem Verteilungsbehälter24 gehen entsprechend der Anzahl der Blasformen27 Injektionsleitungen26 für die Blasformen27 ab, über welche das einblasfertige Brennstoff- bzw. Rohkohle-Zunder-Gemisch10 zusammen mit dem Heißwind eingeblasen wird. - Aufgrund der hohen Temperaturen von etwa > 2000 °C im Bereich der Blasformen des Hochofens verbrennt der Kohlenstoff des Brennstoffes zu Kohlenmonoxid, welches das Eisenoxid der Erze unter Bildung von Kohlendioxid zu Eisen reduziert. Da es sich bei den Zunderpartikeln des Brennstoff-Zunder-Gemischs vornehmlich um Eisenoxide handelt, werden diese ebenfalls reduziert.
- Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Brennstoffgemisches, bestehend aus einer einblasfertigen Brennstoff-Zunder-Mischung, ist darin zu sehen, dass die Reduktionsmittelmenge für den Zunder gegenüber einer vergleichbaren Menge aufzugebenden Erzes, bezogen auf den Metallinhalt, geringer ist. Gleichzeitig wird eine Verwertung eines Beiproduktes erreicht. Vorteilhaft ist auch, dass insbesondere ölkontaminiertes Zundermaterial eingesetzt werden kann. Es hat sich außerdem gezeigt, dass die Zuführung des erfindungsgemäßen Brennstoff-Zunder-Gemisches über die Blasformen des Hochofens zu einer Optimierung des Hochofenprozes ses, z.B. durch Erhöhung der Abbrandbeschleunigung des Reduktionsmittels, vornehmlich der eingedüsten Kohle und zumindest partiell auch des Kokses führt. Weitere Vorteile sind die rationelle, effektive Herstellung und Zuführung des erfindungsgemäßen Brennstoffgemisches.
Claims (17)
- Brennstoffgemisch zur Zuführung in Blasformen bei der Roheisenerzeugung im Hochofen, mit wenigstens einem Kohlenstoffträger, welcher zusammen mit Heißwind und/oder Sauerstoff über die Blasformen zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffgemisch aus einem gemeinsam mit einem Zundermaterial vermahlenen, festen, flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenstoffträger (
6 ) besteht. - Brennstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als einblasfertiges Brennstoff-Zunder-Gemisch (
10 ) über die Blasformen (27 ) dem Hochofen (28 ) zuführbar ist. - Brennstoffgemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als fester Kohlenstoffträger (
6 ) Kohle, eine Kohlemischung, Koks oder ein Kohle-Koks-Gemisch und/oder Kunststoffmaterial, als flüssiger Kohlenstoffträger Öl und als gasförmiger Kohlenstoffträger ein Gas, beispielsweise Erdgas, enthalten ist. - Brennstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Vermahlung von Kohle oder einem Gemisch aus Kohle und Petrolkoks als festem Kohlenstoffträger (
6 ) und Walzenzunder als Zundermaterial (7 ) in einer Mühle (2 ), insbesondere in einer vertikalen Wälzmühle mit einem integrierten Sichter (3 ), herstellbar ist. - Brennstoffgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Zunderanteil im Bereich zwischen 0,5 und 55 %, vorzugsweise zwischen 5 und 15 %, aufweist.
- Brennstoffgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Zundermaterial mit einem Eisengehalt im Bereich von 30 bis 80 % enthält.
- Brennstoffgemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial ein Zundermaterial mit einem Wassergehalt von 2 bis 15 % und einem Ölgehalt zwischen 0 und 5 % und einer Korngröße bis maximal 50 mm vorgesehen ist.
- Verfahren zur Herstellung und Zuführung eines Brennstoffgemisches, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem wenigstens ein Kohlenstoffträger (
6 ) in einer Mühle (2 ) vermahlen und über Blasformen (27 ) einem Hochofen (28 ) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kohlenstoffträger (6 ) ein Zundermaterial (7 ) zugemischt und durch die Blasformen (27 ) dem Hochofen (28 ) zugeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kohlenstoffträger (
6 ) Kohle, eine Kohlenmischung, ein Gemisch aus Kohle und Petrolkoks, Kunststoffen oder eine Suspension von Kohle und/oder Kunststoffen und Öl und als Zundermaterial (7 ) Walzenzunder in einer Mühle (2 ) einem gemeinsamen Mahlprozess unterworfen werden und als ein Brennstoff-Zunder-Gemisch (10 ) nach einer Klassierung über eine Förder- und Verteilungseinrichtung (20 bis26 ) über die Blasformen (27 ) in den Hochofen (28 ) eingeblasen wird. - Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Kohlenstoffträger (
6 ) über eine Zuteilung (15 ) und das Zundermaterial (7 ) über eine Zunderzuteilung (14 ) einer Fördereinrichtung (5 ) in einem vorgebbaren Mischungsverhältnis zugeführt und als eine Aufgabemischung (4 ) der Mühle (2 ) zugeführt werden. - Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mühle (
2 ) eine Aufgabemischung (4 ) mit einem Zunderanteil im Bereich zwischen 0,5 und 55 %, insbesondere zwischen 5 und 15 % aufgegeben und einer Mahltrocknung unterworfen wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermahlung in einer inertisierten oder luftbetriebenen Mühle (
2 ) durchgeführt wird und zur Mahltrocknung ein Inertgas (9 ), z.B. Gichtgas oder Cowpergas, oder Heißluft, welche in einem Heißgaserzeuger (11 ) auf die erforderlichen Temperaturen erhitzt wird, zugeführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufgabemischung (
4 ) Zundermaterial (7 ) mit einem Wassergehalt im Bereich von 2 bis 15 %, einem Ölgehalt zwischen 0 und 5 % und einer Korngröße bis maximal 50 mm zugemischt und mit einem Brennstoffrohmaterial oder einer Brennstoffrohmaterial-Mischung als Kohlenstoffträger zu einem einblasfertigen Brennstoff-Zunder-Gemisch (10 ) in einer vertikalen Wälzmühle (2 ) mit Sichter (3 ) vermahlen wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als einblasfertiges Brennstoff-Zunder-Gemisch (
10 ) ein Gemisch aus etwa 85 % Brennstoff, insbesondere Steinkohle, und etwa 15 % Walzenzunder in einem Mahl-Sichtprozess hergestellt und pneumatisch den Blasformen (27 ) zugeführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das einblasfertige Brennstoff-Zunder-Gemisch eine Körnung von 50 bis 80 % < 90μm aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das einblasfertige Brennstoff-Zunder-Gemisch (
10 ) pneumatisch mit Hilfe eines Fördergases oder eines Gasgemisches, insbesondere Stickstoff, aus einem Druckgasbehälter (21 ) zugeführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das einblasfertige Brennstoff-Zunder-Gemisch (
10 ) über Zuführbehälter (22 ,23 ), einen Verteilungsbehälter (24 ) und Injektionsleitungen (26 ) den Blasformen (27 ) zugeführt wird.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: WULFERT, HOLGER, DR.-ING., 40217 DUESSELDORF, DE Inventor name: ZEWE, HORST, 66578 SCHIFFWEILER, DE Inventor name: LIN, RONGSHAN, DR.-ING., 66763 DILLINGEN, DE Inventor name: HARTIGT, WALTER, DR.-ING., 66839 SCHMELZ, DE |
|
| 8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: WULFERT, HOLGER, DR.-ING., 40217 DUESSELDORF, DE Inventor name: ZEWE, HORST, 66578 SCHIFFWEILER, DE Inventor name: HARTIG, WALTER, DR.-ING., 66839 SCHMELZ, DE Inventor name: LIN, RONGSHAN, DR.-ING., 66763 DILLINGEN, DE |
|
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20110331 |