DE3245050A1

DE3245050A1 - Verfahren und vorrichtung zum umsetzen von ofenabstichen, insbesondere hochwertiger ofenabstiche

Info

Publication number: DE3245050A1
Application number: DE19823245050
Authority: DE
Inventors: Matti Olavi 02240 Espoo Leiponen
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1982-12-06
Publication date: 1984-06-07
Also published as: BE895277A; AU9088882A; AU553412B2; US4451291A; CA1202185A; DE3245050C2; JPH0380853B2; SE8206656D0; JPS59110716A; SE8206656L; SE451600B

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Umsetzen von Ofenabstichen, insbesondere hochwertiger Ofenabstiche

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umsetzen von Ofenabstichen, insbesondere hochwertiger Ofenabstiche, in zwei parallel verbundenen Konvertern, welche Konverter im wesentlichen gleiche Blasleistungen entsprechend der Maximalkapazität der die Prozeßgase aufnehmenden Schwefelsäureverarbeitungsanlage haben, nach welchem Verfahren zwischen den Blasperioden die Konverter mit Abstich und Zuschlagstoffen wie Flußmitteln und Schrott beschickt und von ihnen Schlacke und geschmolzenes Metall sowie Schwefeldioxid enthaltende Gase, die · während des Blasens gebildet wurden, abgezogen werden, welche Gase dann durch eine Gasbehandlungsanlage wie z.B. durch eine Gaskammer oder einen Abhitzkessel einer Schwefelsäureverarbeitungsanlage zugeführt werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Umsetzen von Ofenabstichen, die Eisen und andere Verunreinigungen enthalten, insbesondere zum Umsetzen hochwertigen Kupferabstichs in Kupfer, Schlacke und in Schwefeldioxid enthaltende Gase.

Im Stand der Technik sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oxidieren hochwertiger Ofenabstiche bekannt, die aus einem Lichtbogen-Schmelzofen erhalten werden und 60 bis 75% Kupfer enthalten und zwar mittels Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft in zwei parallel verbundenen, kippbaren Kesseln, die so betrieben werden, daß Blisterkupfer von dem ersten Konverter abgegossen und neuer Möller bzw. Abstich (matte) einge-

geben wird, während der zweite Konverter die Umsetzung durchführt, d.h. Eisen und Verunreinigungen aus dem Abstich während des Schlackenblasens und Schwefel während des folgenden Kupferblasens entfernt werden. Eine gute Blaszeiteffizienz ist durch'Benutzung von zwei Heißkonvertern anstelle von nur einem erreicht worden, da das Abgießen des geschmolzenen Metalls und das Beschicken mit einer neuen Charge während der Blasperiode des anderen Konverters ausgeführt werden. Durch Benutzung dieser Anordnung ist eine Blaszeiteffizienz von etwa 85 % erreicht worden. Obwohl die Umsetzperiode selbst durch Verwendung hochwertigen Kupferabstichs relativ kurz gemacht worden ist, ist aber die Warteperiode zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umsetzpartien in beiden Konvertern so lang, daß während der Warteperiode Öl-oder andere Brennstoffbeheizung erfolgen muß, um den Konverter heiß zu halten. Während des Umsetzprozesses selbst sind die Reaktionen zwischen dem Sauerstoff und dem Abstich ausreichend, um die erforderliche Temperatur aufrechtzuerhalten.

Außerdem war es bei diesem allgemein bekannten alternierenden Umsetzverfahren nicht möglich, ein kontinuierliches Blasen zu erreichen, da während.des Abziehens von Schlacke und Zugebens von Abstich Blasen in keinem der Konverter erfolgt.

Somit ist das alternierende Umsetzen von Ofenabstichen nicht das bestmögliche Verfahren bezüglich des wirtschaftlichen Einsatzes von Energie. Die Konverter müssen während der relativ langen Warteperioden zwischen den Umsetzpartien mit Öl oder anderem Brennstoff beheizt werden, was eine teure Alternative verglichen zum Heizen mit Sauerstoff angereicherter Luft ist. Der richtige Einsatz von Sauerstoff erzeugt zusätzliche Hitze, die etwa

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50 % billiger ist, da der Wärmebetrag, der mit dem Stickstoff der Abgase aus dem Konverter entweicht, vermindert wird, wie die Menge des Stickstoffs in der Blasluft vermindert und der Sauerstoffgehalt vergrößert wird.

Bei Anwendung des oben beschriebenen, bekannten alternierenden Umsetzverfahrens ist es auch nicht möglich, einen kontinuierlichen und gleichförmigen Gasfluß zu erreichen. Es wäre für eine nachgeordnete Schwefelsäureanlage von Vorteil, wenn der ihr zugeführte Gasfluß kontinuierlich und gleichförmig wäre. Es wäre auch für die nach jedem Konverter angeschlossene Gasbehandlungsanlage sowie für die Blaslufteinrichtung von Vorteil, wenn der aus den Konvertern kommende Gasfluß kontinuierlich und gleichförmig wäre, da ein diskontinuierlicher und , ungleichförmiger Gasfluß bewirkt, daß sich Festsubstanzen innerhalb des Rohrnetzes sammeln und die Gasbehandlungsanlage abkühlt. Aufgrund der Tatsache, daß die Gasbehandlungsanlage zwischen den Blasperioden abkühlt, ist z.B. die Produktion von Dampf sehr klein geblieben trotz verschiedener Schließeinrichtungen in den Rohrleitungen. Es war überhaupt nicht möglich, einen kontinuierlichen und gleichförmigen Gasfluß aus den Konvertern zu erzielen, da das Blasen während des Beschickens und Abgießens unterbrochen werden muß, und beim alternierenden Umsetzen dürfen die Blasperioden der zwei Konverter nicht einander überlappen, da die Blasleistung jedes Konverters entsprechend der vollen Aufnahmekapazität der Schwefelsäureanlage ausgelegt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umsetzen von Ofenabstichen, insbesondere hochwertiger Ofenabstiche, in zwei parallel verbundenen Konvertern mit im wesentlichen gleichen Blasleistungen, je-

der dimensioniert entsprechend der Aufnahmekapazität der Schwefelsäureanlage, welche die Gase aufnimmt, au entwickeln, nach welchem Verfahren ein kontinuierlicher und gleichförmiger Gasfluß erzeugt wird und bei dem die Warteperioden zwischen den Blasperioden so kurz sind, daß keine zusätzliche Beheizung erforderlich ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens, welche Vorrichtung wesentlich einfacher und billiger im Aufbau ist als jene nach dem Stand der Technik bezüglich der Blasluft— und Gasbehandlungseinrichtungen.

Insbesondere die von den Konverterbirnen und dem gemeinsamen Kessel gebildete "Kompaktpackung" erlaubt ihre Anordnung vorteilhaft neben dem Lichtbogenofen, so daß der Konvertergang unnötig wird.

Die gestellten Aufgaben werden mit einem Verfahren bzw. mit einer Vorrichtung gelöst, wie sie in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet sind. Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Gedanken, anstelle des Überlappens der Umsetzperioden der zwei Konverter wie bei bisher bekannten alternierenden Umsetzverfahren nun die Blasperioden der zwei Konverter zu überlappen. Nach der vorliegenden Erfindung sind somit die Blasperioden der zwei Konverter teilweise überlappt, und das Verfahren der Erfindung kann detngemäß als alternierendes Blasverfahren bezeichnet werden, während das oben beschriebene, bisher bekannte alternierende Umsetzverfahren darauf beruht, daß das Umsetzen im Wechsel in den zwei Konvertern vollendet wird. In diesem Fall treten beim Betrieb der Konverter Perioden auf, während der Blasen in keinem der Konverter stattfindet und demgemäß ist der Gasfluß diskontinuierlich, was weitere Probleme verursacht.

Nach der vorliegenden Erfindung überlappen die Um-

setzperioden der zwei Konverter einander teilweise, weswegen die Warteperiode zwischen den aufeinanderfolgenden Umsetzperioden jedes Konverters so kurz wie möglich bleibt, so daß der jeweilige Konverter nicht soweit abkühlen kann, daß zusätzliches Beheizen mit Öl oder anderem Brennstoff notwendig wird. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist somit sehr wirtschaftlich in bezug auf den Einsatz von Energie und die Prozeßgasmengen bleiben merklich kleiner als bei dem oben beschriebenen, bisher bekannten alternierenden Umsetzverfahren. Somit ist es mittels der Erfindung möglich, zusätzlich zu einem gleichförmigen und kontinuierlichen Gasfluß solche Gase zu erzeugen, die einen höheren Schwefeldioxidgehalt haben als beim Stand der Technik. Die Behandlung solcher Gase in der Schwefelsäureanlage ist viel leichter und wesentlich wirtschaftlicher. Kleinere Gasmengen verringern auch die Kosten und die Größe der Blasluft- und Gasbehandlungseinrichtungen. Die Gasbehandlungseinrichtungen sind vorliegend so kompakt ausgebildet, indem die von den zwei Konvertern aufgenommenen Gase zu einer gemeinsamen Gasbehandlungsanlage wie zu einem Abhitzkessel geführt werden. Kleinere Gasflüsse verursachen auch weniger Spritzen, weswegen es nicht mehr notwendig ist, die Gase durch den Hochlauf aus dem Konverter zu führen, sondern sie können in geeigneter Weise in einen Abhitzkessel abgegeben werden, der zwischen den zwei Konvertern angeschlossen ist. Die niedrige Blasleistung gibt auch mehr Freiheit für die Anlagenausbildung.

Mittels des Verfahrens und der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine um 20 bis 25 % höhere Kapazität als bei gleichgroßen Vorrichtungen zu erreichen, die das alternierende Umsetzverfahren anwenden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung

erfolgt der Betrieb der Konverter vorteilhaft so, daß sich die Schlackenblasperioden des ersten Konverters mit den Metallblasperioden des zweiten Konverters überlappen. Hier bedeutet Schlackenblasen Blasen mit beim Betrieb vorhandenem Flußmittel, um Eisen und andere Verunreinigungen aus dem Abstich zu entfernen, und Metallblasen bedeutet die folgende Stufe oder folgenden Stufen, in denen der Restschwefel aus der Schmelze entfernt wird. Zwischen den Schlackenblasperioden wird Schlacke aus der Schmelze entfernt und weiterer Abstich und Flußmittel werden zugegeben. Zwischen den Metallblasperioden ist es möglich, Schrott der Schmelze zuzugeben.

Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung sind die Blasperioden relativ kurz, vorzugsweise etwa 20 bis 40 Minuten lang. Beim Schlackenblasen ist es möglich, falls notwendig, vorgewärmte Luft zu verwenden, deren Temperatur bei etwa 60 bis 180 Grad Celsius liegt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Diagramm des Umsetzprozesses gemäß dem bekannten alternierenden Umsetzverfahren in bezug zur Betriebszeit,

Fig. 2 ein Diagramm des Umsetzprozesses gemäß dem alternierenden Blasverfahren nach der vorliegenden Erfindung in bezug zur Betriebszeit,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Wie aus den Figuren 1 und -.2 ersichtlich, wird jede Umsetzperiode der zwei Konverter I und II von zwei Teilen a_ und b_ gebildet, die beide von einer oder mehreren Blasperioden 1 zusammen mit zwischenliegenden Beschickungs- und/oder Abgießperioden 0 gebildet sind«, Teil a_ besteht im allgemeinen aus mehreren Schlackenblasperioden, zwischen

denen mehr Schmelzabstich und Flußmittel wie Sand in die Konverter I und II eingegeben und/oder Schlacke abgezogen werden. Teil b_ umfaßt ebenfalls eine oder mehrere Blasperioden, in denen der von Eisen und anderen Verunreinigungen gereinigte Schmelzabstich auch von Schwefel gereinigt wird, indem Sauerstoff oder Sauerstoff angereicherte Luft in die Schmelze eingeblasen wird, um den Schwefel in Form von Schwefeldioxid enthaltenden Gasen zu entfernen. Nach der Schlackenblasperiode a_, während der folgenden Metallblasperioden b_ ist es möglich, zwischen den Blasperioden Schrott wie Anodenabfall in die Konverter I und II einzugeben, und am Ende wird hochwertiges geschmolzenes Metall aus ihnen abgezogen.

Wie Figur 1 zeigt, alternieren die aufeinanderfolgenden Umsetzperioden a_ + b_ der Konverter I und II. Nun bleibt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umsetzperioden a_ + b_ jedes Konverters I und II eine Warteperiode derselben Länge wie eine Umsetzperiode, während welcher Warteperiode dieser Konverter mit Öl oder anderem Brennstoff beheizt werden muß. Aus Figur 1 ist auch ersichtlich, daß zwischen jedem Blasen der Schlackenblasperiode a_ eine Periode verbleibt (auf der Zeitachse hervorgehobene Abschnitte), während der Blasen in keinem der Konverter I oder II stattfindet, was bedeutet, daß der Gasfluß in beiden Konvertern vollständig zum Erliegen gekommen ist.

Gemäß der alternierenden Blastechnik der Figur 2 bleibt nur eine relativ kurze Warteperiode zwischen den aufeinanderfolgenden Umsetzperioden a_ + b_ jedes Konverters I und II, während welcher Warteperiode der Konverter I oder II keine Zeit hat, soweit abzukühlen, daß eine zusätzliche Beheizung notwendig wäre. Es ist auch ersichtlich, daß wenn die Umsetzperioden a_ + b_ der zwei Konverter I und II so aufeinander gepaßt werden, daß sie sich teilweise ent-

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sprechend Figur 2 überlappen, keine Totpunkte gebildet werden, sondern Blasen ständig in einem der Konverter durchgeführt wird, während der andere beschickt oder gekippt wird. Auf diese Weise ist es möglich, zusätzlich zu einer besseren Zeiteffizienz geringere, kontinuierliche und gleichförmige Gasflüsse zu erzielen, ohne daß die Konverter zwischen den Umsetzperioden mit Öl oder irgendeinem anderen Brennstoff beheizt werden müssen.

Durch Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung ist es möglich, einen Gasfluß zu erreichen, der 10 bis 15 % effizienter ist und eine um 20 bis 25 % größere Ausbeute hat als bei vorbekannten alternierenden Umsetzverfahren. Dank der geringeren Gasflüsse kann nun die gesamte aus dem Lichtbogenschmelzofen erhaltene Schmelze durch Benutzung von nur zwei Konvertern und einem gemeinsamen Abhitzkessel behandelt werden.

In Figur 3 ist der Lichtbogenschmelzofen mit 4 bezeichnet. Der abgezogene Schmelzfluß 6 wird in zwei Ströme geteilt, die den zwei Konvertern·I und II zugeführt werden.

Dank der geringeren Gasmengen können die Gasbehandlungskanäle ebenfalls kleiner gemacht werden, was zur Folge hat, daß die von den zwei Konvertern I und II erhaltenen Gasflüsse nun demselben Abhitzkessel 3 zugeführt werden können. Wegen der geringeren Gasflüsse ist auch die Spritzmenge vermindert, und deshalb ist es möglich, die Gase durch kurze, leicht zu reinigende Leitungen 5 von den Konvertern I und II zu dem zwischen ihnen angeordneten Abhitzkessel 3 zu leiten, und weiter zu einer Schwefelbehandlungsanlage wie einer Schwefelsäureanlage 7.

-H- Leerseite

Claims

Patentansprüche:

(lJ Verfahren zum Umsetzen von Ofenabstichen (matte), insbesondere hochwertiger Ofenabstiche, in zwei parallel verbundenen Konvertern (I, II), welcher Konverter im wesentlichen gleiche Blasleistungen entsprechend der Maximalkapazität der die Prozeßgase aufnehmenden Schwefelverarbeitungsanlage haben, nach welchem Verfahren zwischen den Blasperioden die Konverter mit Schmelzabstich und Zuschlagstoffen beschickt und von ihnen Schlacke und geschmolzenes Metall sowie Schwefeldioxid enthaltende Gase, die während des Blasens gebildet wurden, abgezogen werden, welche Gase dann durch eine Gasbehandlungsanlage (3) einer Schwefelverarbeitungsanlage (7) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Konverter (I) Blasen (1) erfolgt, während der zweite Konverter (II) beschickt und/oder abgegossen (0) wird, um einen kontinuierlichen Fluß von Blasgasen durch die mit beiden Konvertern verbundene Gasbe-

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handlungsanlage (3) zu der Schwefelverarbeitungsanlage (7) zu bewirken.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb der Konverter (I, II) so eingerichtet wird, daß die Schlackenblasperio— den (a) des ersten Konverters (I) sich mit den Metallblasperioden (b) des zweiten Konverters (II) überlappen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasperioden kurz sind, ihre Dauer vorzugsweise 20 bis 40 Minuten beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schlackenblasen (a) vorerwärmte Luft benutzt wird, deren Temperatur vorzugsweise 60 bis 180 Grad Celsius beträgt.
■15 5. Vorrichtung zum Umsetzen von Ofenabstichen (matte), insbesondere hochwertiger, Eisen und andere Verunreinigungen enthaltender Ofenabstiche, in Metall, Schlacke und in Schwefeldioxid enthaltende Gase, mit zwei im wesentlichen gleichgroßen, parallel verbundenen, kippbaren Konvertern (I, II), Einrichtungen zum Zuführen von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft, von Schmelzabstich und Zuschlagstoffen in die Konverter sowie mit Einrichtungen zum Abziehen geschmolzenen Metalls, von Schlacke und von Schwefeldioxid enthaltenden Gasen aus den Konvertern, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage (3) zum Behandeln der Schwefeldioxid enthaltenden Gase für beide Konverter (I, II) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge— kennzeichnet, daß die gemeinsame Gasbehandlungsanlage (3) ein Abhitzkessel und/oder ein Elektrofilter ist.

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