DE3015883A1

DE3015883A1 - Verfahren zum herstellen von roheisen

Info

Publication number: DE3015883A1
Application number: DE19803015883
Authority: DE
Inventors: Jorge Octavio Becerra Nova; Julian Sanchez Ramirez
Original assignee: Hylsa SA de CV
Current assignee: Hylsa SA de CV
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1980-04-24
Publication date: 1980-11-06
Also published as: FR2455085A1; GB2047751A; SE443577B; BE882981A; DE3015883C2; ES490939A0; YU109280A; MX155615A; US4248624A; JPS565904A; AR219240A1; IT8048510A0; FR2455085B1; IT1144084B; ES8104421A1; CA1155665A; JPS5910962B2; SE8003172L; GB2047751B; BR8002502A

Description

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Verfahren zum Herstellen von Roheisen

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zum Betreiber. eines Hochofens und insbesondere ein Verfahren zum Betreiben eines Hochofens, bei welchem ein Teil der normalen Eisenerzzufuhr zu dem Ofen durch vorreduziertes Eisenerz ersetzt wird, welches eine relativ geringe Metallisierung und einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt aufweist. Durch Verwendung des vorreduzierten Eisenerzes wird sowohl ein Herabsetzen des Koksangebotes und eine Zunahme der Gesamtproduktivität des Hochofens erzielt. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Verfahren beispielsweise erläutert, wobei eine Charge eines vorreduzierten Eisenerzes verwendet wird_t das Eisenschwamm ist. Jedoch ist es für den Fachmann verständlich,, daß das erfindangsgemäfs'se Konzept auch auf ein Verfahren anwendbar is^Tt, bei weichem vorreduzierte Eisenerze verwendet, werden., die anders als Eisen-

schwamm sind, das durch direkte Reduktion von Eisenerz erhalten ist.

Im allgemeinen umfaßt die Herstellung von Roheisen in einem Hochofen das Chargieren von Eisenträgermaterial (Eisenerz, Sinter, Pellets, Eisen- oder Stahlschrott u.dgl.), kohlenstoffhaltigem Material als Brennstoff (Koks) und Flußmittel (Kalkstein oder Dolomit) in das Ofenoberteil· Erhitzte Luft wird durch Du sen, die in der Rast angeordnet sind, in den oberen Abschnitt des Ofengestells geblasen. Ein Teil des Brennstoffes wird mittels der Heißluft verbrannt, um die Hitze für die notwendigen chemischen Reaktionen und auch zum Schmelzen des Eisens zu schaffen. Das Gleichgewicht von Brennstoff und einem Teil des Verbrennungsgases wird verwendet, um das sich durch den Hochofen abwärts bewegende Eisenerz zu reduzieren. Normalerweise wird in dem oberen Teil des Hochofens das nichtreduzierte Eisenerz teilweise von Fe₂O₃ (Hämatit) zu FeO (Wüstit) durch die aufwärts strömenden heißen gasförmigen Produkte aus der Verbrennungszone reduziert, die in dem unteren Teil des Hochofens angeordnet ist. Die Koksmenge, die erforder-. lieh ist, um Hitze für den Hochofen zu schaffen und eine Reduktion des nichtreduzierten Eisenerzes zu bewirken, ist eine direkte Funktion der Menge und Zusammensetzung der Beschickung, die in den Hochofen eingegeben wird, und der gewünschten Roheisenprodukt ion.

Ö30O4&./O8&Q

Bei bislang vorgeschlagenen Verfahren wurde die Produktivität von Hochöfen durch Modifikation des dem Hochofen zugeführten Möllers erhöht. Die Verwendung von vorreduziertem Eisenerz als Teil der Charge für einen Hochofen wurde allgemein erläutert. Jedoch wurde bei im wesentlichen allen bislang vorgeschlagenen Verfahren ein hochmetallisiertes vorreduziertes Eisenerz in den Hochofen chargiert. Es wurde angenommen, daß wenn die Metallisierung und demzufolge der metallische Eisengehalt der Charge auf den höchstmöglichen Wert erhöht wird, der in dem Hochofen erforderliche Reduktionsgrad entsprechend herabgesetzt werden konnte. Demzufolge würde ein Erhöhen der Produktivität des Hochofens und eine Herabsetzung des Koskverbrauches eintreten, weil weniger Koks erforderlich würde, um das bereits teilweise vor reduzierte Eisenerz in der Charge zu reduzieren.

Keine der bislang vorgeschlagenen Verbesserungen hat ausreichend den wesentlichen Gesamtenergieverbrauch und die Verfahrenswirksamkeit oerJcksichtigt. Die Notwendigkeit einer höheren Metallisierung des vor reduzierten Eisenerzes muß gegen die größere Schwierigkeit und die Kosten beim Erhalten hochmetalliserten Eisenschwammes im Vergleich zu Eisenschwamm mit einer niedrigeren Metallisierung ausgeglichen werden. Es wurde gefunden, daß der Effekt des Beschickens eines Hochofens mit Eisenschwamm geringer Metallisierung und hoher Kohlenstoffanreicherung auf die Wirtschaftlichkeit und Wirksamkeit des gesamten Hochofenbetriebes nicht adäquat berücksichtigt worden ist.

Es besteht die Forderung nach einem verbesserten Hochofenbe-

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BAD

trieb, bei welchem sowohl die Roheisenproduktion beträchtlich erhöht und der Koksverbrauch herabgesetzt wird, während gleichzeitig die Gesaratwirtschaftlichkeit und die Wirksamkeit bei der Herstellung von vorreduziertem Eisenerz auf ein Maximum gebracht wird, welches als Teil der Beschickung für den Hochofen verwendet wird.

Demzufolge ist ein Gegenstand der Erfindung ein verbessertes Verfahren für die Herstellung von Roheisen in einem herkömmlichen Hochofen, wobei die Roheisenproduktion erhöht wird, während der Koksverbrauch des Verfahrens zu einem größeren Ausmaß als bei bekannten Verfahren herabgesetzt wird.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Roheisen in einem Hochofen, das wirtschaftlicher und wirksamer als bislang bekannte Verfahren ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Hochofens, wobei ein Teil der Charge Eisenschwamm mit einer Zusammensetzung ist, die so ausgewählt ist, daß sie wesentlich zu der Reduktion des Eisenerzes in der Charge beiträgt, während gleichzeitig die Gesamtwirtschaftlichkeit und Wirksamkeit des Hochofenbetriebes auf ein Maximum gebracht wird.

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BAD ORIGINAL

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren für die Roheisenherstellung geschaffen, wobei ein Hochofen mit einem Gemisch aus Koks, Eisenerz und vorreduziertem Eisenerz beschickt wird und ein vorreduziertes Eisenerz verwendet wird, das eine Metallisierung von 75 bis 9o% und einen Kohlenstoffgehalt von 1,4 bis 4,5 Gew.% aufweist.

Das Verhältnis von Eisenkarbid zu freiem Kohlenstoff in dem Eisenschwamm hängt von verschiedenen Parametern wie beispielsweise Erztyp und Reduktionsgas und den Bedingungen des Verfahrens ab. Ein bevorzugtes Verfahren umfaßt das Chargieren von Eisenschwamm, bei welchem wenigstens 8o % und vorzugsweise 9o% des Gesamtkohlenstoffgehaltes Eisenkarbid ist.

Ein Gemisch aus Eisenschwamm mit einer solchen Zusammensetzung und nichtreduziertem Eisenerz wird dem Oberteil des Hochofens zugegeben. Wenn sich der Möller abwärts durch den Hochofen bewegt, wird er auf eine geeignete Temperatur erhitzt, bei welcher das Eisenkarbid (Fe^C) in dem Eisenschwamm das restliche Eisenoxid in dem Eisenschwamm reduzieren kann. Das bei der Reduktion des restlichen Eisenoxids in dem Eisenschwamm erzeugte Kohlenmonoxid kombiniert sich mit dem Kohlenmonoxid, das aus dem Zusetzen von Koks erhalten wird, um die teilweise Reduktion von Hämatit (Fe₂O₃) oder lMagnetit (Fe₃O₄) zu Wüstit (FeO) zu bewirken. Diese Reduktionsreaktionen verlaufen in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen:

O3OQA5/O80O

FeO + Fe₃C 4Fe° + CO Fe₃O₃ + CO 2FeO + CO₂ Fe-,0, + CO 3FeO + CO„

Bei dem herkömmlichen Betrieb des Hochofens muß das gesamte Kohlenmonoxid, das für die Reduktion in der Charge vorhandener Eisenoxide verwendet wird, von dem Koks geliefert werden, der dem Hochofen zugegeben wird. Gemäß der Erfindung wird die Kohlenmonoxidmenge, die von dem Koks geliefert werden muß, um die gewünschte Reduktion zu erzielen, herabgesetzt.

Demzufolge besteht ein wesentlicher Vorteil der Erfindung in der Tatsache, daß durch Chargieren von Eisenschwamm, das sehr _ mit Kohlenstoff angereichert ist, die Koksmenge, die dem Hochofen zugegeben werden muß, um das Eisenerz zu reduzieren, im Verhältnis zu der Menge an vorreduziertem Erz und Eisenkarbid herabgesetzt wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht, wenn Eisenschwamm mit einer geringen Metallisierung in dem Bereich von 75 bis 9o% oder vorzugsweise 75 bis 85% verwendet wird, darin, daß geringere Metallisierungsniveaus wirtschaftlicher und wirksamer bei der Vorreduktion von Eisenerz erhalten werden können. Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, wird eine Zunahme von fast 3o% der Gesamtausbeute von Eisenschwamm in der Eisenschwammproduktionsstätte verwirklicht, wenn bei 75% Metalli-

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ORtGlNSAL INSPECTED

sierung im Vergleich zu 9o% Metallisierung gearbeitet wird. Ein Arbeiten bei einer geringeren Metallisierung gestattet eine größere Produktivität und einen besseren Wärmewirkungsgrad, weil die Verweilzeit des Erzes in einem Direktreduktions-Reaktor geringer ist und die Arbeitstemperaturen geringer sind.

Tabelle 1

1180	1090	1000	6	910
992.5	939.14	883.	1	814.4
744.34	751.34	751.		732.9
53.1	37.06	22	5	12.7
63.48	60.06	56.	57.1

Tagesproduktion (Tonnen) einer Direktreduktions-Anlage

Metallisierung 75% 8o% 85% 9o%

Eisenschwamm

Gesamteisen

Metallisches Eisen

Kohlenstoff

Gangart

Der Kohlenstoffgehalt des Eisenschwammes kann von 1,4 bis 4,5 Gew.% bei einem Metallisierungsbereich von 75% bis 9o% erreichen. Ein besonders bevorzugtes Verfahren der Erfindung umfaßt das Chargieren von Eisenschwamm mit einem Kohlenstoffgehalt von 3 bis 4,5 Gew.%. Der Eisenschwamm, der dem Hochofen zugegeben wird, sollte ebenfalls eine minimale Kohlenstoffanreicherung in der Form von Eisenkarbid (Fe^C) aufweisen. Von dem Gesamtkohlenstoffgehalt des Eisenschwammes sollte wenigstens 8o% und vorzugsweise 9o% in der Form von Eisenkarbid vorliegen. Wenn der Eisenschwamm mit geringer Metallisierung und hoher Kohlenstoffanreicherung im oberen Abschnitt des Hochofens

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zugegeben wird, wird das restliche Eisenoxid von dem· Eisenkarbid reduziert, so daß die gesamte Eisenschwammcharge im wesentlichen metallisch wird. Diese sekundäre Reduktion tritt in dem Hochofen ein und stellt ein direktes Einsparen der Energieanforderungen dar, die notwendig sind, um die Metallisierung von 75% auf einen höheren Metallisierungswert zu erhöhen.Da mehr Eisenschwamm mit einer geringeren Metallisierung in einer gegebenen Zeit produziert werden kann, wird zusätzlich die Produktivität der Reduktionsanlage erhöht.

In Tabelle 2 ist eine Materialzusammensetzung für Eisenschwammmetallisierungsgrade in dem Bereich von 75% bis 9o% wiedergegeben. Der in dem dem Hochofen zugegebenen Eisenschwamm vorhandene Kohlenstoff liegt von 1,4 Gew.% bei 9o% Metallisierung bis 4,5 % bei 75% Metallisierung. Die wiedergegebenen Werte zeigen, daß während die Menge des metallischen Eisens im Eisenschwamm mit einer Metallisierung von 75% beträchtlich geringer als in dem Eisenschwamm mit einer Metallisierung von 9o% ist, das vorhandene Gesamteisen im wesentlichen gleich ist.

Tabelle 2

Zusammensetzung (%) von Eisenschwamm, erzeugt in einer Direkt-

reduktions-Anlage

Metallisierung	Eisenerz	75%	8o%	85%	9o%
Gesamteisen	67	84.11	86.6	88.36	89.49
Kohlenstoff	0	4.5	3.4	2.21	1.40
	030045/	'089G

ORIGINAL INSPECTED

28.	7	6	.01	4	.92	3.	79	2	.56
42.	86	5	.38	5	.51	5.	65	6	.27
O		63	.08	68	.93	75.	Π	80	.54

Metallisierung Eisenerz 75% 8o% 85% 9o%

Sauerstoff
Gangart
Metallisches Eisen

Untersuchungen wurden durchgeführtem zu bestimmen, zu welchem Ausmaß die Produktivität in einem Hochofen erhöht werden kann, während gleichzeitig der Koksverbrauch reduziert wird, wenn Eisenschwamm als Teil der Charge verwendet wird. Im allgemeinen wurde bei bekannten Verfahren Eisenschwamm mit hoher Metallisierung verwendet im Vergleich zu Eisenschwamm mit geringer Metallisierung und hoher Kohlenstoffanreicherung, wie er erfindungsgemäss verwendet wird. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Fig. 1 und 2 wiedergegeben.

In Fig. 1 ist eine Anzahl von Kurven gezeigt, um darzulegen, wie die Produktivität eines Hochofens als Funktion einer Zunahme des metallischen Eisens in dem Möller ansteigt. Der dunkle Bereich zwischen Kurven 1 und 2 repräsentiert die Ergebnisse bekannter Verfahren, wobei ein Teil der Beschickung für den Hochofen vorreduziertes Erz war. Diese Ergebnisse zeigen, daß die Produktivität eines Hochofens von ungefähr 6 bis lo% pro lo% Zunahme des metallischen Eisens in dem Möller erhöht werden kann.

Die Kurve 3 nach Fig. 1 repräsentiert die Zunahme der Produkti-

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INSPECTED

vität des Hochofens, wenn Eisenschwamm mit geringer Metallisierung und hoher Kohlenstoffanreicherung als Teil der Beschickung für den Hochofen verwendet wird. Diese Ergebnisse zeigen an, daß wenn Eisenschwamm gemäss der Erfindung verwendet wird, die durchschnittliche Erhöhung der Produktivität des Hochofens gegenüber bekannten Verfahren ungefähr 9% beträgt.

In Fig. 2 ist eine weitere Anzahl von Kurven dargestellt, die anzeigen, wie sich der Koksverbrauch in einem Hochofen als Funktion der Änderung des metallischen Eisens in dem Möller ändert. Der dunkle Bereich zwischen den Kurven 1 und 2 stellt die Ergebnisse bei bekannten Verfahren dar und läßt annehmen, daß der Koksverbrauch um ungefähr 5 bis 7 % pro lo% Zunahme an metallischem Eisen in dem Möller herabgesetzt werden kann.

Kurve 3 stellt die Ergebnisse dar, wie sie erhalten werden, wenn Eisenschwamm mit geringer Metallisierung und hoher Kohlenstoffanreicherung verwendet wird. Die Ergebnisse zeigen, daß der Koksverbrauch um ungefähr 7% gegenüber bekannten Verfahren herabgesetzt werden kann.

Eine Zusammenfassung einer Reihe von Versuchen, bei denen die Eisenschwammenge, die in der Beschickung für den Hochofen enthalten ist, im Bereich von O bis 35% liegt, ist.in Tabelle 3 und 4 wiedergegeben. Die Versuche wurden durchgeführt, um die Menge an erzeugtem Roheisen und die Koksmenge zu bestimmen,

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die in dem Hochofen verbraucht wurde, wenn unterschiedliche Eisenschwamir.engen mit einer Zusammensetzung gemäß Erfindung zugegeben wurden.

Tabelle 3
Zusammensetzung von Eisenschwamm, zugegeben zu dem Hochofen

	0% Eisen schwamm	15% Eisen schwamm	25% Eisen schwamm	35% Eisen schwamm
Gesamteisen	-	86.9	87.10	86.77
Metallisches Eisen	-	73.2	73.8	72.2
FeO	-	17.7	17.66	18.74
SiO₂	-	1.71	1.66	1.76
Al₂O₃	-	0.80	0.89	0.81
CaO	-	1.84	1.80	1.64
MgO	-	0.98	1.0	0.91
C		2.23	2.36	2-33

Die verwendeten Materialien und die Versuchsbedingungen sind in Tabelle 4 wiedergegeben.

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Betriebsparameter des Hochofens

Chargierte Materialien 0% 15% 25% 35% Eisen- Eisen- Eisen- Eisenschwamm schwamm schwamm schwamm

(Kg/Tonne Roheisen)	1048	1047	957	853
Sinter	675	443	238	74
Stückerz	-	266	400	494
Eisenschwamm	704	604	546	491
Koks	135	81	53	34
Dolomit

Blasluft

Volumen der Blasluft (Nm /min.) Feuchtigkeit (g/M³) Temperatur ( C)

Druck (kg/cm ) 1456

23,5
787
1,47

1511 1478 1467

28,8 29,3 31,1 802 808 809

1.41

1,33

1,30

Roheisenerzeugnis

Tonnen / Tag Temperatur (⁰C) Silizium (%) Schwefel {%)

779	972	17	1065	,98	1165	05
1340	1417	048	1407	,058	1390	07
1,08	If	ο	1,
0-083	ο,	0	ο,

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Schlacke 0% 15% 25% 35%

Eisen- Eisen- Eisen- Eisenschwamm schwamm schwamm schwamm

Eisenmenge Roheisen)	(kg/Tonne	395	7	344	8	332	3	280	2
SiO₂ (%)		35,	0	34,	9	35,	7	35,	7
Al₂O₃ (%)		13,	8	13,	5	13,	3	14,	6
CaO (%)		36,	0	37,	5	38,	0	38,	8
MgO (%)		8,	8,	8,	7,

Temperatur des Gichtgases (°C) 264 222 233 260 C0/C0₂ - Verhältnis 1,39 1,51 1,61 1,70 Gesammelter Staub
(kg/Tonne Roheisen) 38,2 18,2 9,66 6,4

Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen an, daß eine bemerkenswerte Erhöhung der Roheisenproduktion vorliegt, wenn Eisenschwamm als Teil der Beschickung für den Hochofen verwendet wird. Gemäß dieser Versuche, wenn 35% Eisenschwamm zugesetzt werden, erhöht sich die Roheisenproduktion ungefähr 5o% im Vergleich mit dem Fall, daß die Beschickung für den Hochofen o% Eisenschwamm enthält.

Zusätzlich wird eine beträchtliche Verminderung des Koksverbrauches realisiert, wenn Eisenschwamm dem Hochofen zugegeben wird. Die Versuchsergebnisse zeigen an, daß eine Abnahme im Koksverbrauch von ungefähr 3o% realisiert wird,

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wenn 3ä% Eisenschwamm dem Hochofen zugegeben werden.

Die Ausdrücke und Erläuterungen, die verwendet sind, dienen lediglich zur Erläuterung der Erfindung und sollen die Erfindung hierauf nicht beschränken. Es lassen sich zwecklmässige Modifikationen durchführen, ohne sich dabei vom Kern der Erfindung zu entfernen.

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Claims

BERLIN 33 8 MÜNCHENS· Augu»i«-Viktori«-Stme· SS _ Dl ΙΟΛυΐ/Γ: O DAnTklr*D Ptani»n«u«r»ti«6· 2 P«t.-Anw. Dr. Ing. Ruicrike Uf. KUOV^niVt & TAKIlNtK ΡΛ-Aim. OJpl.-lng. PATENTANWÄLTE Han· * *»*% ra24 BERLIN - MÜNCHEN T.tafon: 08BZ987258 Taitgramm-Adrau·: Quadratur Berlin Quadratur München TELEX: 183788 TELEX: 522767 2 4. April unsere Akte H 722/Ro/He HYLSA, S.A., Apdo. Postal 996, Monterrey, N.L. Republic of Mexico Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Roheisen, wobei ein Hochofen mit einen Gemisch aus Koks, Eisenerz and vor reduziertem Eisenerz gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein vor reduziertes Eisenerz mit einer Metallisierung von 75 bis 9o% und einem Kohlenstoffgehalt von 1,4 bis 4,5 Gew.% verwendet wird.

2. Verfahren nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 8o Gew.% des Kohlenstoffgehaltes in der Form von Eisenkarbid vorliegt.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 9o Gew.% des Rohlenstoffgehaltes in der Form von Eisenkarbid vorliegt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das vorreduzierte Eisenerz eine Metallisierung von 75 bis 8o% und einen Kohlenstoffgehalt von 3 bis 4,5 Gew.% aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenerz Eisenschwamm ist und der Hochofen mit einer Charge von im wesentlichen 6o Gew.% Sinter, 5 bis 35% Stückerz und 5 bis 35% Eisenschwamm beschickt wird, daß ein Teil der Charge mit Kohlenmonoxidgas reduziert wird, das in dem Gestell und in der Rast des Hochofens erzeugt wird, und daß restliches Eisenoxid in dem Eisenschwamm durch Eisenkarbid reduziert wird, das in dem Eisenschwamm vorhanden ist.

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