DE3015883C2

DE3015883C2 - Verfahren zum Herstellen von Roheisen

Info

Publication number: DE3015883C2
Application number: DE3015883A
Authority: DE
Inventors: Jorge Octavio Becerra Garza Garcia Novoa; Julian Sanchez Monterrey Ramirez
Original assignee: Hylsa Sa Monterrey Nl Mx
Current assignee: Hylsa Sa Monterrey Nl Mx
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1980-04-24
Publication date: 1986-04-03
Also published as: JPS5910962B2; MX155615A; BE882981A; GB2047751A; YU109280A; DE3015883A1; SE8003172L; ES490939A0; IT8048510A0; JPS565904A; BR8002502A; SE443577B; GB2047751B; FR2455085A1; CA1155665A; ES8104421A1; US4248624A; AR219240A1; IT1144084B; FR2455085B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Roheisen, wobei ein Hochofen mit einem Gemisch aus Koks, Eisenerz und Eisenschwamm beschickt wird.

in »Stahl und Eisen«, 1972, Nr. 13, S. 629 bis 637, sind Überlegungen zur Optimierung des Hochofenverfahrens dargelegt, wobei es bekannt ist, um den Verbrauch von Zusatzreduktionsmitteln zu steigern, wenn letztere außerhalb des Hochofens angewendet werden und das so reduzierte Erz als Eisenschwamm im Hochofen eingesetzt wird.

Aus der DE-OS 20 54 527 ist ein Verfahren zur Herstellung von kohlenstoffarmem Eisenschwamm bekannt der zum Gewinnen von Reineiser*bestimmt ist Dabei wird zunächst erhitztes Oxydationsgas durch-das Eisenerz geblasen und dessen Reduktion bis zu einem Metallisiemngsgrad von 60—80% bei einer Nachreduktion unter Anwendung von erhitztem und einer Abkühlung unter Anwendung von kaltem Wasserstoff durchgeführt.

Bei dem Verfahren zum Herstellen von carburierten Eisenschwamm-Briketts nach der DE-OS 27 35 020 wird so vorgegangen, daß der Carburierungsvorgang hinter dem letzten Reduktionsreaktor durchgeführt wird, wobei feste, flüssige u.id/oder gasförmige Carburierungsmittel eingesetzt werden. Es können auch die heißen Briketts diesen Carburierungsmiueln nachdem Brikettieren von Eisenpulver ausgesetzt werden. Unter diesen Bedingungen erleiden die Carbarierragsmittel eine thermische Zersetzung und bilden eine Schicht von Kohlenstoff-Ablagerungen, die entweder auf der Bn'tettoberfläche verbleiben oder teilweise diffundiert sind. Somit ist es möglich, die Menge an in die Briketts eingeführtem zu ihrer anschließenden Verwendung im Elektroofen benötigtem Kohlenstoff genau zu steuern.

Bei den bislang vorgeschlagenen Verfahren wurde die Produktivität von Hochöfen durch Modifikation des dem Hochofen zugeführten Möllers erhöht Die Verwendung von vorreduziertem Eisenerz,-d. h. Eisenschwamm, als Teil der Charge für einen Hochofen ist zwar bekannt, jedoch wurde bislang ein hochrnetall'isiertes vorreduziertes Eisenerz in den Hochofen chargiert Es wurde nämlich angenommen, daß wenn die Metallisierung und demzufolge der metallische Eisengehalt der Charge auf den höchstmöglichen Wert gebracht wird, der in dem Hochofen erforderliche Reduktionsgrad entsprechend herabgesetzt werden konnte. Demzufolge würde ein Erhöhen der Produktivität des Hochofens und eine Herabsetzung des Koksverbrauches eintreten, weil weniger Koks erforderlich würde, um das bereits teilweise vorreduzierte Eisenerz in der Charge zu reduzieren.

Bei einem der bislang vorgeschlagenen Verfahren wurde der Gesamtenergieverbrauch und die Verfahrenswirksamkeit des Hochofenverfahrens ausreichend berücksichtigt Die Notwendigkeit einer höheren Metallisierung des vorreduzierten Eisenerzes muß gegen die größere Schwierigkeit und die Kosten beim Erhalten hochmetallisierten Eisenschwammes im Vergleich zu Eisenschwamm mit einer niedrigeren Metallisierung ausgeglichen werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von Roheisen anzugeben, bei welchem unter Erhöhung der Roheisenproduktion und Herabsetzen des Koksverbrauches gleichzeitig die Gesamtwirtschaftlichkeit und Wirksamkeit lies Hochofenbetriebes auf ein Maximum gebracht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Verfahren für die Roheisenherstellung der oben umrissenen Art dadurch, daß ein Eisenschwamm mit einer Metallisierung von 75 bis 85% und einem Kohlenstoffgehalt von 1,4 bis 4^ Gew.-% verwendet wird, von welchem wenigstens 80 Gew.-% in der Form von Eisenkarbid vorliegt.

Vorteilhaft weist der Eisenschwamm eine Metallisierung von 75 bis 80% und einen Kohlenstoffgehalt von 3,0 bis4,5Gew.-%auf.
Zweckmäßig liegt wenigstens 90 Gew.-% des Kohlenstoffgehaltes in der Form von Eisenkarbid vor.

Vorteilhaft erfolgt die Yerfahrensführung so, daß der Hochofen mit einer Charge von 60 Gew.-% Sinter, 5 bis 35 Gew.-% Stückerz und 5 bis 35 Gew.-% 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.
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 Gemisch aus Eisenschwamm der erwähnten Zusammensetzung und nicht reduziertem Eisenerz wird dem Oberteil des Hochofens zugegeben. Wenn sich der Möller abwärts durch den Hochofen bewegt, wird er auf eine Temperatur erhitzt, bei welcher das Eisenkarbid (Fe₃C) das restliche Eisenoxid in dem Eisenschwamm reduzic-

ren kann. Das bei der Reduktion des restlichen Eisenoxids in dem Eisenschwamm erzeugte Kohlenmonoxid kombiniert sich mit dem Kohlenmonoxid, das aus dem Zusetzen vpn Koks erhalten wird, um die teilweise Reduktion von Hämatit (Fe₂Oa) oder Magnetit (Fe₃O₄) zu Wüstit (FeO) zu bewirken. Diese Reduktionsreaktionen verlaufen in Obereinstimmung mit den folgenden Gleichungen:

FeO + Fe₃C- 4 Fe + CO Fe₂O₃ + CO-2 FeO + CO₂ Fe₃O₄ + CO — 3 FeO + CO₂

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 za 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 90% oder vorzugsweise 75 bis 85% verwendet wird, darin, daß geringe Metallisierungsniveaus wirtschaftlicher und wirksamer bei der Voireduktion von Eisenerz erhalten werden können. Wie in Tabelle 1 gezeigt is*, wird eine Zunahme von fast 30% der Gesamtausbeute ve·; eisenschwamm bei dessen Herstellung erreicht, wenn bei ^T5% Metallisierung im Vergleich zu 90% MetaIHsierur-g 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 Tagesproduktion (Tonnen) einer Direktreduktions-Anlage

Metallisierung 75%

10

25

30

85%

90%

1180	1090	1000	910
9923	939,14	883,6	814,4
744,34	75134	751,1	732,9
53,1	37,06	22	12,7
63,48	60,06	563	57,1

Eisenschwamm Gesamteisen Metallisches Eisen Kohlenstoff Gangart

Der Kohlenstoffgehalt des Eisenschwammes kann von 1,4 bis 43 Gew.-% bei einem Metallisierungsbereich von 75% bis 90% erreichen. Der Eisenschwamm, der den? Hochofen zugegeben wird, weist ebenfalls eine minimale Kohlenstoffanreicherung in der Form von Eisenkarbid (Fe₃C) auf. Von dem Gesamtkohlenstoffgehalt des Eisenschwammes liegt wenigstens 80% und vorzugsweise 90% in der Form von Eisenkarbid vor. Wenn der Eisenschwamm mit geringer Metallisierung und hoher Kohlenstoffanreicherung im oberen Abschnitt des Hochofens zugegeben wird, wird das restliche Eisenoxid von dem Eisenkarbid reduziert, so daß die gesamte Eisenschwanimcharge im wesentlicheil 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 eiiw Zusammensetzung für Eisenschwammetallisierungsgrade in dem Bereich von 75% bis 90% wiedergegeben. Der im dem Hochofen zugegebene Eisenschwamm vorhandene Kohlenstoff liegt von 1,4 Gew.-<yb bei 90% Metallisierung bis 43 Gew.-% bei 75% Metallisierung. Die wiedergegebenen Werte zeigen, daß während die Menge des metallischen Eisens im Eisenschwamm mit einer Metallisierung von 75% beträchtlich geringer als im Eisenschwamm mit einer Metallisierung von 90% ist, das Gesamteisen im wesentlichen gleich ist

Tabelle 2 Zusammensetzung (%) von Eisenschwamm, erzeugt in einer Direktreduktions-Anlage

Metallisierung Eisenerz

40

45

50

55

60

75%

85%

,90%

Gesamteisen	67	84,11	86,6	8836	89,49
Kohlenstoff	0	43	3.4	2,21	1,40
Sauerstoff	28,7	6,01	4,92	3,79	236
Gangart	43	538	531	5,65	627
Metallisches Eisen	0	63,08	6833	75,11	8034

65

10

15

20

25

30

35

Untersuchungen wurden durchgeführt, um zu bestimmen, bis 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 F i g. 1 und 2 wiedergegeben.

In F i g. 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 10% pro 10% Zunahme des metallischen Eisens in dem Möller erhöht werden kann.

Die Kurve 3 nach F i g. 1 repräsentiert die Zunahme der Produktivität 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 F i g. 2 ist eine weitere Anzahl von Kurven dargestellt, die anzeigen, wie sich der Koksverbrauch im 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 10% 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 Bererich von 0 bis 35% liegt, ist in Tabelle 3 und 4 wiedergegeben. Die Versuche wurden durchgeführt um die Menge an erzeugtem Roheit sn und die Koksmenge zu bestimmen, die in dem Hochofen verbraucht wurde, wenn unterschiedliche Eisenschwammengen mit einer Zusammensetzung gemäß Erfindung zugegeben wurden.

Tabelle 3 Zusammensetzung von Eisenschwamm, zugegeben zu dem Hochofen (%)

0% Eisenschwamm

15% Eisenschwamm

25% Eisenschwamm

35% Eisenschwamm

45

Gesamteisen Metallisches Eisen

FeO SiO₂ Al₂O₃ CaO MgO

863	87,10	86,77
73,2	73,8	72,2
17,7	17,66	18.74
1,71	1,66	1,76
0.80	0.89	0,81
1.84	1,80	1,64
038	1.0	0,91
2,23	Z36	2-33

Die verwendeten Materialien und die Versuchsbedingungen sind in Tabelle 4 wiedergegeben, so Tabelle 4

Betriebsparameter des Hochofens

55

0% Eisenschwamm

15% Eisenschwamm

25% Eisenschwamm

35% Eisenschwamm

Chargierte Materialien (kg/Tonne Roheisen) 60 Sinter Stückerz Eisenschwamm Koks Dolomit

es Blasluft

Volumen der Blasluft (NmVmin)

1048	1047	957	853
675	443	238	74
—	266	400	494
704	604	546	491
135	81	53	34

1456

1511

1478

1467

Fortsetzung

0% Eisenschwamm

15% Eisenschwamm

25% Eisenschwamm

35% Eisenschwamm

23,5 787 1,47

28,8 802

1,41

293 808 133

31,1 809 130

Feuchtigkeit (g/m³) Temperatur C C) Druck (kg/cm²)

Roheisenerzeugnis Tonnen/Tag Temperatur ("C) Silizium (%) Schwefel (Vo)

Schlacke

Schlackenmenge (kg/Tonne Roheisen)

SiO₂(Vo) Al₂O₃ (»/ο) CaO (%) MgO (%)

Temperatur des Gichtgases (° C) CO/COrVerhältnis Gesammelter Staub (kg/Tonne Roheisen)

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 50% im Vergleich mit dem Fall, daß die Beschickung für den Hochofen 0% 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 30% realisiert wird, wenn 35% Eisenschwamm dem Hochofen zugegeben werden.

779	972	1065	1165
1340	1417	1407	1390
1,08	1,17	0,98	1,05
0,083	0,048	0,058	0,071
395	344	332	280
35,7	34,8	353	35,2
13,0	13,9	13,7	14.7
36,8	37,5	383	38,6
8.0	8.5	8,0	7,8
264	222	233	260
139	1,51	1,61	1,70
38,2	18,2	9,66	6,4

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Roheisen, wobei ein Hochofen mit einem Gemisch aus Koks, Eisenerz und Eisenschwamm beschickt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eisenschwamm mit einer Metallisierung von 75 bis 85% und einem Kohlenstoffgehalt von 1,4 bis 4,5 Gew.-% verwendet wird, von welchem wenigstens 80 Gew-% in der Form von Eisenkarbid vorliegt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenschwamm eine Metallisierung von 75 bis 80% und einen Kohlenstoffgehalt von 3,0 bis 4,5 Gew.-% aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 90 Gew.-% des Kohlenstoffgehaltes in der Form von Eisenkarbid vorliegt

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochofen mit einer Charge von 60 Gew.-% Sinter, 5 bis 35 Gew.-% Stückerz und 5 bis 35 Gew.-% 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