DE2412887A1

DE2412887A1 - Verfahren zur Schmelzreduktion und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2412887A1
Application number: DE19742412887
Authority: DE
Inventors: Bernt Dipl.-Ing.; Widell Björn Dipl.-Ing.; Västeraas Ling (Schweden)
Original assignee: AUmänna Svenska Elektriska AB, Västeraas (Schweden)
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1974-03-18
Publication date: 1974-10-10
Also published as: DE2412887C3; CH598352A5; FR2223459A1; US3940551A; JPS49123415A; JPS5438966B2; SE371651C; FR2223459B1; DE2412887B2; SE371651B; GB1455221A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Heimut Missling 63 Giessen 5.3.1974

Dipl.-Ing. Richard Schlee Bismarckstrasae 43

Dr.-Ing. Joachim Boecker Telefon: CO641) 71019

Boe/K 11.943

Allmänna Svenska Elektriska-Aktiebolaget, Västeras/ Schweden

Verfahren zur Schmelzreduktion und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nebst Durchführungsanordnung zur Schmelzreüuktion von Eisenoxyd und/ oder eisenoxydhaltigem Material.

Eine sich in der Industrie stark entwickelnde Technik ist die Zweistufenreduktion von eisenoxydhaltigem Material, wobei zunächst festes Material in reduzierendem Gas vorreduziert wird und dann das vorreduzierte Material fertig-reduziert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nebst Durchführungsanordnung zu einer effektiven und Ökonomj.schen Endreduktion der eben bezeichneten Art zu entwickeln.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Pulver aus Eisenoxyd oder eisenoxydhaltigem Material einem Ofen oder Behälter über ein feuerfestes Rohr zugeführt wird, das konzentrisch in eine Elektrode

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mündet, die als Kathode des mit Gleichstrom gespeisten Ofens dient, während das Bad und/oder darauf fließendes, kohlenstoffhaltiges, festes Material die Anode bildet.

Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem mit Gleichstrom gespeisten Ofen oder Behälter mit mindestens einer als Kathode dienenden hohlen Elektrode besteht, daß die Schmelze im Ofen als Anode dient und daß ein feuerfestes Speiserohr für pulverförmiges Eisenoxydmaterial und eventuelle Zusatzmittel konzentrisch in die Kathode mündet und mindestens teilweise durch diese hindurchläuft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Zuführungsrohr und der Kathode ein ringförmiger Spalt für die Zufuhr von inertem oder reduzierendem Gas angeordnet.

Der Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß das eisenoxydhaltige Material an derselben Stelle zugeführt wird, wie die für die Schmelzreduktion erforderliche Leistung. Dabei wird selbst sehr feinkörniges Material durch magnetische und elektrische Kräfte in starkem Maße daran gehindert, durch die aus der Schmelze und/oder dem darauf fließenden partikelförmigen Material freigewordenen Gasen fortgetragen zu werden. Diese Wirkung kann durch Zufuhr von Gas erhöht werden, wie weiter unten beschrieben wird. Ferner werden in gewissem Umfange Gas-

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blasen in der Schmelze durch die auf die Schmelze wirkenden elektrischen und magnetischen Kräfte daran gehindert, den Fußpunkt des Lichtbogens und damit das feinkörnige Material in der Schmelze zu erreichen. Diese Verhältnisse werden im folgenden genauer beschrieben.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen mit Gleichstrom gespeisten Ofen gemäß der Erfindung mit Inertgaszufuhr,

Fig. 2 eine Teilansicht des Fußpunktes der Pulverzufuhr in die Schmelze.

In Figur 1 wird das Ofengefäß 13 mit einer im Querschnitt ringförmigen Grafitelektrode 11 gezeigt, die als Kathode wirkt. Die Schmelze im Ofen wirkt über die Bodeneinspeisung 12 als Anode (Pluspol).

Durch die Kathode führt mit einem bestimmten ringförmigen Spalt 14 ein feuerfestes Speiserohr 15 für Pulvermaterial (S_chlich, eisenoxydhaltiges Material), d.as aus Wärmegründen ein Stück oberhalb des Kathodenendes ausläuft. Das Rohr 15 besteht aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise keramischem Material.

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Über den Spalt zwischen dem Rohr 15 und der Kathode 11 kann Gas, wie Argon, Stickstoff, Helium, Kohlenstoffmonoxyd oder Wasserstoff (siehe Pfeile A) zugeführt werden. Das Rohr ist an ein Dosierungsgefäß 16 angeschlossen, in welches das Zuführungsrohr 17 für eisenoxydhaltiges Material sowie für eventuelle Reduktions- und/oder Raffinierungsmittel münden. In das Rohr 17 wird zweckmäßigerweise ein Dosierungsventil 18 eingesetzt. Der Zweck des Dosierungsgefäßes 16 und dem Ventil ist es, Pulsation und eventuelle Ungleichmäßigkeiten in der Pulverzufuhr zum Ofen 13 zu verhindern.

Die Kathode 11 ist auf einem ungefähr konstanten Niveau h über der Oberfläche der Schmelze 19 zu halten, und dies wird am besten durch ein mehr oder weniger kontinuierliches Abzapfen der Schmelze erreicht. Die auf der Schmelze fließende Schicht aus partikelförmigem, kohlenstoffhaltigem Material kann eine Dicke haben, die, verglichen mit dem Niveau h, klein oder groß ist.

Dieses Material kann beispielsweise Koks 20 mit einer Partikelgröße zwischen 3 und 8 mm sein und kann dem Ofengefäß direkt oder über das Rohr 15 zugeführt werden. Der Ofen ist mit einer Absauganordnung für Gase 21 und einer Ablaßöffnung 22 für fertigreduziertes Eisen und Schlacke 22 versehen. Der Ofenboden 24 besteht aus Grafit, und zu diesem werden die Leitungen 23 von der Stromquelle geführt.

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Das Gas wird an der Stelle A zugeführt und übt auf das Pulvermaterial eine Ejektorwirkung aus. Unter Umständen kann man ohne dieses Gas auskommen, es besteht dann jedoch die Gefahr, daß sich Pulver an den Elektroden festsetzt und die Elektroden durch dieses gegenüber Grafit reaktive Pulver unnötig stark abbrennen.

Sauerstoff (Luft) oder andere oxydierende Gase, wie Kohlendioxyd, sollen dem Bad nicht'zugeführt werden.

Das Dosierungsgefäß 16 schafft ein Puffervolumen, von dem man beim Chargieren einen bestimmten, stoßfreien Druck erhalten kann.

Dem Bad werden Schlackenbilder, wie Kalk, zugesetzt, und zwar entweder über das Dosierungsgefäß oder direkt zum Ofen. Der Kohlenstoff wird auf geeignete Weise zugeführt und hat wie üblich die Aufgabe, die Schmelze zu desoxydieren. Der Kohlenstoff reagiert mit dem Sauerstoff im Schlich und bildet CO, das bei 21 entweicht.

Das Ende des Rohres 15, das ein Stück über der Unterkante der Kathode 11 liegt, kann mit einem Mundstück zur kontrollierten Zufuhr des Pulvers zur Schmelze abgeschlossen sein.

Wenn der elektrische Strom fließt, bildet sich infolge elektromagnetischer Kräfte auf der Schmelzenoberfläche ein Meniskus

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(Erhöhung) 25 und - in erster Linie unter dem Einfluß des Lichtbogens - eine Vertiefung 26 in der Mitte des Meniskus, was einen zweckmäßig, begrenzten Fußpunkt für den Lichtbogen 27 gibt.

Die Ofenatmosphäre besteht aus Kohlenstoffmonoxyd und eventuell Wasserstoff oder Inertgas, wie Stickstoff, und man muß mit einem leichten Unterdruck arbeiten, damit die Gase nicht über eine andere Stelle als der Absauganordnung 21 entweichen.

Die Elektroden sind ringförmig ausgebildet und so geformt, daß man einen groben Lichtbogen erhält. Eventuell können die Elektroden mit einer elektronenemittierenden Zone versehen werden (Thorium, Barium oder Stoffe mit gleichen Eigenschaften), wobei man einen Fleck oder eine Zone für Elektronenemission erhält.

Da die Schmelzenoberfläche unter der Elektrode unbedeckt ist (die Schlacke 28 wird zur Seite geschoben), erhält man einen ruhigen Lichtbogen und eine schnelle Desoxydation.

Es wird ein Endprodukt aus Roheisen mit ca. 4 % C angestrebt.

Der Abstand des Rohres 15 zürn unteren Rand der Kathode sollte so gewählt werden, daß Wärme schaden im Rohrmaterial vermieden werden.

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Die Elektrode, die nach und nach verbraucht wird, muß zusammensetzbar sein, beispielsweise mittels Gewinde zum Anschrauben eines neuen Elektrodenteils oder axial geteilt und von einem Ring ο.dgl. zusammengehalten, damit man im Rohr 15 keine abnehmbare Kopplung vorzusehen braucht, um ein Zusammenfügen der Elektrodenteile zu ermöglichen. Bei axialer Teilung kann eine neues Elektrodenteil schnell angesetzt werden.

Der Abstand h wird von den Maßen des Ofens bestimmt, und man muß, um diesen Wert konstant zu halten, die Schmelze sukzessiv abzapfen.

Als Beispiel der Ofenleistung können 30 MW genannt werden; die Pulvereinspeisung kann dann beispielsweise 30 t/h betragen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Schmelzreduktion von üiisenoxyd wad./oder eisenoxydhaltigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß Pulver aus Eisenoxyd oder eisenoxydhaltigem Material einem Ofen oder Behälter über ein feuerfestes Rohr zugeführt wird, das konzentrisch in eine Elektrode mündet, die als Kathode des mit Gleichstrom gespeisten Ofens dient, während das Bad und/oder darauf fließendes, kohlenstoffhaltiges, festes Material die Anode bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bad über dem Spalt zwischen der Kathode und dem feuerfesten Rohr Inertgas zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr sich mindestens durch den größten Teil der Kathode erstreckt.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem mit Gleichstrom gespeisten Ofen oder Behälter (13) mit mindestens einer als Kathode dienenden hohlen Elektrode (11) besteht, daß die Schmelze im Ofen als Anode dient und daß ein feuerfestes Speiserohr für pulverförmiges Eisenoxydmaterial und eventuelle Zusatzmittel konzentrisch in die Kathode mündet

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und mindestens teilweise durch diese hindurchläuft.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ringförmigen Spalt (14) zwischen dem Speiserohr (15) und der Kathode (11) die Inertgaszufuhr angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Schmelze ein Lager aus joartikelförmigem, kohlenstoffhaltigem Material angeordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Speiserohr (15) von einem Dosierungsgefäß (16) ausgeht, zu dem mindestens eine mit Ventil (18) versehene Zufuhrleitung (17) für eisenoxydhaltiges Material und eventuell für Reduzierungs-· und/oder Raffinierungsmittel führt.

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AO

Le e rse i t e