DK153956B - Fremgangsmaade til fremstilling af staal ud fra jernoxid - Google Patents

Description

DK 153956 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af stål ud fra jernoxid, hvorhos jernoxidet i et første trin carboneres i et fluidiseret leje med en blanding af gasser, der indeholder hydrogen og et carbonholdigt materiale, og det frembragte jerncarbid i et 5 andet trin omdannes til stil.

Oen stigende nødvendighed af at anvende lavkvalitets-jernmalme til stålfremstilling som følge af udtømningen af højkvalitets-malmene og økonomiske faktorer har skabt et behov for at reducere omkostningerne ved fremstilling af stål fra jernmalm. Forsøg på at reducere 10 omkostningerne har koncentreret sig om at undgå anvendelsen af den stærkt brændsels-forbrugende højovn.

Fra beskrivelsen til US patent nr. 2.894.831 kendes en fremgangsmåde til reducering af jernmalme til frit jern. Reduktionen udføres i et fluidiseret leje af partikelformig jernmalm, som ved en 15 passende temperatur gennembiæses og fluidiseres med reducerende gas frembragt ved partiel forbrænding af flydende eller gasformige brændstoffer, herunder generatorgas fremstillet ud fra fast brændsel, med luft eller oxygen. Den reducerede jernmalm består af 80-90% frit jernpulver med et indhold af 10-20% FeO og angives at være 20 stærkt py rofor, hvorfor den i et lukket rørsystem må føres direkte til en elektrisk lysbue-smelteovn, hvor den i et andet trin smeltes under tilsætning af reducerende materialer og flusmidler. Slagger og det smeltede jern aftappes periodevis, og det smeltede jern kan derefter i et tredie trin raffineres ved sædvanlige metoder til 25 frembringelse af stål.

Fra beskrivelsen til US patent nr. 3.140.168 kendes endvidere en fremgangsmåde til reducering af jernoxidmalme under frembringelse af smeltet jern, ved hvilken fremgangsmåde granulær jernoxidmalm i et første trin præreduceres med en hydrogen- og 30 vanddampholdig gas i et fortrinsvis fluidiseret leje ved en temperatur på 565 til 705°C, og den forvarmede og partielt reducerede jernmalm derefter i et andet trin færdigreduceres og smeltes til flydende jern i en elektrisk lysbuehærd under indvirkning af en blanding af molekylært og atomart hydrogen, der frembringes ved at tilføre den 35 elektriske lysbue i hærden en til ca. 650°C forvarmet strøm af hydrogengas. Det angives, at det færdige produkt kan carboneres til et ønsket carbonindhold ved tilsætning af koks, kul eller grafit til det smeltede metal, men dette er ikke eksemplificeret. Denne fremgangsmåde er således ikke umiddelbart beregnet til fremstilling af 2

DK 153956 B

stil, og det er uafklaret, om den kan modificeres til dette formil.

Endelig kendes fra DE offentliggørelsesskrift nr. 2.156.323 en fremgangsmåde til reduktion af blandt andet jernoxidma/m, ved hvilken fremgangsmåde jernmalmen i intim sammenblandingen med et 5 overskud af fast reduktionsmiddel, såsom antracit, koks, delvis destilleret kul, forgasset brunkul og trækul, tilføres i den øvre ende af en indirekte opvarmet skaktovn, medens der i ovnens nedre ende indblæses en stærkt reducerende gas bestående af enten carbon-monoxid eller hydrogen eller af en blanding af begge og udtages et 10 desoxideret mineral indeholdende overskudet af fast reduktions-middel. Den reducerende gas angives at fremskynde reaktionen i Ovnfyldningen og at forbedre desoxidationen af den behandlede malm.

Ved behandling af jernmalm angives et indhold af hydrogen i den reducerende gas at skulle tjene til at sænke svovlindholdet i jernet, 15 medens indholdet af carbonmonoxid i forbindelse med det faste reduktionsmiddel angives at kunne give jern med et carbonindhold på fra 0,2% C (udelukkende fast reduktionsmiddel) til 1% C (ved anvendelse af gasformig CO plus fast reduktionsmiddel). Til desoxydation af mineraler angives CO at være mest virksom ved 900 20 til 1050°C, medens hydrogen behøver 500 til 600°C og mellem 1000 og 1100°C. Reduktionen af jernoxid med CO angives at være svagt exotherm, medens reduktionen af samme med angives at være svagt endotherm. En reduktion af jernoxid ved 900°C med en blanding af CO og med et H^-indhold på 48% angives ikke at 25 udviser nogen varmetoning, men der anføres intet, om der iøvrigt er særlige fordele forbundet med at udføre reduktionen under disse betingelser. Gennemførelsen af den i DE offentliggørelsesskriftet omhandlede fremgangsmåde er såiedes helt afhængig af anvendelsen af et fast stof som hovedreduktionsmiddel, medens anvendelsen af 30 carbonmonoxid og hydrogen kun tjener sekundære formål, såsom katalyse, svovlfjernelse og opkulning.

Ved fremgangsmåden til fremstilling af stål ud fra jernoxid af den indledningsvis omhandlede art er der ifølge opfindelsen ikke behov for noget faststofreduktionsmiddel, og det i det første trin 35 dannede jerncarbid er fri for overskud af reduktionsmiddel, såsom frit carbon, og da det heller ikke indeholder metallisk jern er det ikke-pyrofort. Jerncarbidet er tillige vejrbestandigt i en oxiderende atmosfære indeholdende vanddamp ved temperaturer op til 250°C, hvorfor det kan fremstilles nær minen og transporteres til et 3

DK 153956 B

fjernere! iggende, stil konverteringsanlæg. På den anden side kan stål konverteringen også udføres i direkte forlængelse af jerncarbid-fremstillingen, og ved konvertering til stål i en basisk oxygenkonverteringsovn kan denne proces gøres autoterm ved at tilføre 5 jerncarbidet til ovnen med den temperatur det har, når det forlader jerncarbidfremstillingstrinet, medens det ved stål konverteringen dannede carbonmonoxid kan genanvendes i jerncarbidfremstillingstrinet.

Ovenstående opnås med fremgangsmåden af den indledningsvis 10 angivne art, når den ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at i det første trin er hydrogenet til stede i en mængde på mere end 60 volumenprocent af den mængde carbonmonoxid, der forekommer i det fluidiserede leje, for derved at undgå dannelse af et eventuelt overskud af carbondioxid, og at reaktionen udføres ved en tempe-15 ratur på mellem 460 og 705°C.

Generelt foretrækkes partikelformige jernoxider eller -koncentrater. Konvertering af jernoxid til jerncarbid via reduktion til jern gennemføres ved en temperatur på ikke over 705°C, idet et foretrukket temperaturområde er fra 480 til 650°C. Carboneringen af 20 reduceret jern til carbid kan gennemføres således, at der er tilstrækkelig meget carbon tilbage i jerncarbidproduktet til at levere tilstrækkeligt med varme ved forbrænding i en basisk oxygenkonverter til at processen gøres auto-term. Forholdet mellem CO/CO^ og forholdet mellem hydrogen og vand i gasserne holdes på niveauer, 25 der er utilstrækkelige til, at der findes en oxidation af jerncarbid sted.

Afgangsgasser fra stålfremstillingstrinet, ca. 90% carbonmonoxid, kan tilbageføres til anvendelse som en del af reduktionsgassen til reduktions- og carboneringstrinet i det fluidiserede lag.

30 Materialebalanceberegninger viser, at carbonindholdet i afgangs gassen er tilstrækkeligt til at levere alt det carbon, der er nødvendigt til reduktions- og carboneringstrinet. Når carboneringen og den efterfølgende reduktion til stål følgelig gennemføres som én kontinuerlig operation, kan alt det carbon, der er nødvendigt til 35 carbonering, med forbehold for små driftstab, tilvejebringes ved kontinuerlig tilbageføring af afgangsgas fra stålreduktionen. Dette gør det unødvendigt at tilføre carbon til carboneringen med undtagelse af en mængde svarende til de små tab, som finder sted ved normal drift. Følgen er, at det carbon, der oprindeligt tilsættes 4

DK 153956 B

til dannelse af jerncarbid, kan benyttes gentagne gange ved at genvinde det fra stil reduktionsprocessen og genanvende det ti( dannelse af mere carbid. Når carboneringen og det efterfølgende reduktionstrin gennemføres i forbindelse med hinanden/ er det ikke 5 nødvendigt at tilføre varme for at gøre processen auto-term, da' produktet fra carboneringen har en temperatur, som gør det unødvendigt at tilføre varme ved den efterfølgende reduktion. Hvis de to trin gennemføres separat, kan varm afgangsgas fra reduktionen benyttes til at forvarme jerncarbidet, eller der kan tilføres 10 varme i det nødvendige omfang ved hjælp af andre midler, således at stålf remstillingsprocessen gøres auto-term.

Det dannede jerncarbid benyttes fortrinsvis direkte som charge for en basisk oxygen konverter eller en elektrisk konverter sammen med flusmidler, legeringsmaterialer og andre sædvanlige tilsæt-15 ningsstoffer til direkte fremstilling af stål uden anvendelse af en højovn. Der kan tilføres varme til chargen på forskellige måder, således at processen gøres auto-term. Disse måder kan omfatte direkte opvarmning, tilsætning af brændsel, såsom carbon, eller tilvejebringelse af tilstrækkelig meget frit eller bundet carbon i 20 carbidet, medens det fremstilles, eller andre måder. Varmen fra afgangsgassen kan udnyttes, og afgangsgassen kan brændes partielt til afgivelse af varme til chargen. I sidstnævnte tilfælde må CO/CO^-forholdet for forbrændingsgasserne holdes under den værdi, hvor jerncarbid dekomponerer ved den nødvendige forvarmnings-25 temperatur.

De heri omtalte, basiske oxygen konverterings- og elektrokon-verteringsprocesser tii fremstilling af stål er velkendte. Den basiske oxygenproces elier den basiske oxygen konverteringsproces afviger fra Bessemer-processen og Siemens-Martin-processen hovedsageligt 30 ved, at carbon og visse urenheder (svovl, phosphor etc.) i chargen ikke oxideres af luft men af oxygen. Oxygenet indføres i jernet i ovnen ved at indblæse det ved hjælp af en lanse på eller under overfladen af det smeltede jern.

Det ifølge opfindelsen dannede jerncarbid er en blanding af 35 carbider med formlerne FegC og Fe3C, hvor Fe^C er dominerende.

En udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen vil nu blive beskrevet i form af et eksempel i forbindelse med tegningen, der viser et skematisk strømningsdiagram for fremgangsmåden.

I en fluidiseret lejeenhed, der kan være af sædvanlig type, 5

DK 153956 B

fluidiseres findelt fødemateriale pi et gitter eller en anden perforeret understøtning ved hjælp af opadstrømmende gasser, som kan indeholde eller bestå helt af reaktantgasserne. Hjælpeudstyr vil sædvanligvis omfatte varme- og temperaturregulerings- og overvågnings-5 udstyr, varmevekslere, skrubbere, cykloner, gasrecirkulationsudstyr samt andet sædvanligt udstyr.

I den foreliggende sammenhæng omfattes ren hydrogengas af udtrykket "hydrogenholdig gas" og ren carbon af betegnelsen "carbonholdigt materiale".

10 Et jernmalmkoncentrat tilføres den fluidiserede lejeenhed, hvor det carboneres. Carboneringen må styres omhyggeligt for, at der tilvejerbringes et produkt, som er egnet til brug i en basisk oxygen konverter eller en elektrokonverter. Jerncarbid er ønskeligt i sidanne konvertere, eftersom det er ikke-pyrofort og vejrbestandigt, 15 hvilket gør det egnet til at kunne transporteres over lange afstande og opbevares i rimeligt lange tidsrum.

Jernoxiderne reduceres først i det fluidiserede leje til jern, og jernet konverteres derefter til jerncarbid i en kontinuerlig proces, idet reduktions- og carboneringsgasserne benyttes sammen. For at 20 hindre klæbning som følge af den forbigående tilstedeværelse af metallisk jern, holdes temperaturen fortrinsvis under ca. 705°C til enhver tid og især i området fra ca. 480 til 650°C.

Fortrinsvis benyttes hydrogen som reduktionsgas, idet dog carbonmonoxidgas eller carbonhydridgas eller blandinger af hydrogen 25 med CO-gas og carbonhydridgas kan benyttes. Tegningen viser anvendelsen af hydrogen og carbonmonoxid under afgivelse af vand. Hydrogen foretrækkes som reduktionsgas på grund af, at det dannede vand let kan fjernes fra den samlede afgangsgas, således at recirkulation af resten af gassen muliggøres, uden at der er behov 30 for komplicerede og kostbare, kemiske systemer til fjernelse af de oxidationsprodukter af carbon, som dannes, når der benyttes carbonholdige reduktionsgasser.

Den foretrukne carboneringsgas er propan, idet dog carbonmonoxid eller andre carbonhydridgasser eller fast carbon kan 35 benyttes, og de lavere alkylcarbonhydridgasser foretrækkes. En lang række carbonholdige materialer kan benyttes, når blot de er i stand til at levere carbon til dannelse af jerncarbid.

Ved at afpasse forholdet mellem hydrogen og carbonholdige materialer er det muligt at opnå, at hydrogenet kun udøver en

DK 153956B

6 reducerende funktion, og at carbonmaterialet kun udøver en carbonerende funktion. Dette kan let opnås ved at opretholde et overskud af hydrogenholdige gasser i forhold til carbonholdige gasser.

5 Som følge af de ligevægte, der vil indtræde i hydrogencarbon- oxygengassystemerne, vil de krævede hydrogen-carbonforhold automatisk medføre, at der er methan til stede i gassystemet. Mængden af tilstedeværende methan vil være en funktion af forholdet mellem carbon og hydrogen og af temperatur- og trykforholdene.

10 Forsøgsresultater, der er fremkommet ved at anvende den ovenfor beskrevne reduktions- og carboneringsprocedure i en fluidiseret lejeenhed, er anført i omstående tabel.

15 20 25 30 1

DK 153956 B

7 υ S -0¾ ϋ e υ„ϊ „ υ υ υ υ υ I „ c 5= ,C0C 70 CO CO ro co co x ♦'».o »5* 3® ® « ® « li- J o I. U U- *j J* li. U. U. LL U.

c O) * pS?5 *iU *i £ 2 <-* «* *> ·Μ +»

gc -TJrao ^ CO 70 § s -o -Π -O TO TO

* — r- «. « ·. o ® om> o o o o o

OQC Ht-kinOU-OEoO O O (3 O

i. S ,, 1 cm co or r>. r» cn cm 2 o u| n o cn o co r··. to rr HD <# I <t in co "i it τί- in

Cl| O ° <n *t p o- σ> co

Or i " *· « ^ N H \ S

V I CM CVI CO NT ^ (O CO CD

*£ # O øp i °J. w « <o w ^ ω * U i 00 Γ0Ν· OfVjCOr-r-

(5 Cg *" t-i-t— j-C\J

«ΟΙ jp, « cm tn *r o> r* o c- o U Ico in co ep t-C co co co I S Μ I “i ^ 2 oP I O il i i i i i q o o»- co co in in to C τΝλ| t cm cm cn cm r-Γ oo' r- iOPir» r-·. c-. i^toiniom x.

3

Q

O i æ g o. SU c- cm oa co co o m o _j |_°52 ,¾.¾ COWOOJr- uj(j r- <o coin inincoinco m co S £

<< S

«i £ m in in ininininm

“j Lz r-o O O O O O O O

-J 0) ® Ί5 2 L· UJ £ «0 c m s T *p ^ +3 co«r ° o o o o o o o in »ui ; - 0 c cu E *n m tn tn in in in in - N - «. *. ...... ^ ^

J-c-CCJ CM CM CM CM CM CM CM

V) <0 _ .

j- T3 c m ® Ξ

n -C P

•a, o><; co u. +3 C# O O O O O CM o CO g 10 ' . Ό 1 s>~ § ^ β · φ % ® O. ·. *1 S V ^ SJ2SJ2 EE EE EE EE EE E E E E _ , Q. J> Ji o 3. 3. 3L3. 3.3. 3.3. 3.3. 313. 3.3. £ Jj E i S l σ>ρ σ> o o>o σ> ο σ> o σ> p σ> o α „ n«. 3 -a v 3 t v -T μ· -o- 5 o? v § oo m· c 2 H C w r- CO i— 00 r- 00 r CO ^00 r** CO r- 00 ^ ®

£ MV Μ Λ V AV A V AV A V AN/ A V V W

<0

6> JO

0, £ *» -Μ £+»+*&£&** >- '5 '5 ti -ti *3 ‘-il m u ‘t: *| <o iDio 10 id 10 £j <o εΐ XI X X X Σ Σ ~ jra.-Ai co ωω ωυα S 10 *" oo cn o r- ΐ- u. in CU. I o co co ro CO ΤΓ «τ «τ #

DK 153956B

8

Carbonindholdet i produktet vil variere med det procentiske indhold af jernoxid i fødematerialet. Fattige malme med lavere jernindhold vil automatisk give produkter med lavere carbonindhold.

Rumfanget af hydrogen i hydrogen-carbonmonoxidreduktions- og 5 carboneringsblandingen bør overstige rumfanget af carbonmonoxid med mere end 60 volumenprocent af det tilstedeværende carbonmonoxid .

Resultaterne i tabellen viser, at der dannes rent jerncarbid, som er yderst anvendeligt til brug I den basiske oxygen konverter 10 eller elektrokon verteren. Røntgendiffraktionsanalyse viste, at carbon var til stede som jerncarbid, og at der ikke fandtes frit carbon eller metallisk jern. Produktet var ikke-pyrofort. Simulerede vejrbestan-dighedsprøver viste, at produktet var stabilt i oxiderende atmosfære indeholdende vanddamp op til en temperatur på 250°C.

15 Resultaterne viste også, at carboneringen er yderst velegnet til fremstilling af jerncarbid direkte fra jernoxider, når den gennemføres ved temperaturer på ca. 545 til 635°C under anvendelse af forhold mellem hydrogen og vanddamp på fra 5:1 til 8:1 og CO/COg-forhold på fra ca. 1:1 til 5:1. Vellykket carbonering kan 20 gennemføres ved en temperatur pi fra ca. 480 til 650°C med et forhold mellem hydrogen og vanddamp på fra ca. 2,5:1 til ca. 8:1 og et CO/COg-forhold på fra ca. 1:1 til ca. 4:1. Under disse omstændigheder vil der være 1-70 volumenprocent methan til stede i gassystemer, der indeholder de foreskrevne mængder af hydrogen, 25 vanddamp, CO og CO,,. Jerncarbid er ikke blevet frembragt uden for disse områder.

Som følge af beskaffenheden af den basiske oxygenkonverteringsproces er særlige omstændigheder nødvendige for at konvertere jerncarbid til stål sammenlignet med andre stålfrem-30 stillingsprocesser i sådanne konvertere.

Hvis carboneringen og stålfremstillingen er nært sammenknyttede, således at jerncarbidet kommer ud af den fluidiserede lejeenhed ved en forhøjet temperatur på ca. 590 til 650°C, og hvis det ved den temperatur føres direkte til den basiske oxygenkon-35 verter, viser varmeberegninger, at det ikke er nødvendigt at tilføre varme, og at processen er kontinuerlig og auto-term.

Afgangsgasserne kan sendes direkte til den fluidiserede lejeenhed, hvis carboneringen og stålfremstillingen er tidsmæssigt tæt sammenknyttede. Stort set alt det carbon, der benyttes i den fluidi- 9

DK 153956 B

serede lejeenhed til at konvertere oxiderne til jerncarbid, genvindes derefter som CO i konverteren og récirkuleres til fluid bed-enheden for at genanvendes til fremstilling af jerncarbid.

Hvis carbidet med henblik på transport eller opbevaring afkøles 5 inden stålfremstillingen, må varme tilføres ved at genopvarme produktet eller ved at tilføre ekstra brændsel i reduktionstrinet.

Varmebalanceberegninger viser, at jerncarbid ved omgivelsestemperatur ikke har en tilstrækkelig høj brændselsværdi til, at reaktionen i den basiske oxygen konverter er auto-term.

10 Den yderligere varme, der er nødvendig for at gøre reaktionen selvforsynende, kan tilføres på en række måder. Afgangsgassen fra den basiske oxygen konverter indeholder ca. 90% carbonmonoxid ud over betydelige mængder varme. Denne varme kan benyttes gennem varmevekslere eller på anden måde til at opvarme det indkommende 15 jerncarbid. Ved at brænde en del af afgangsgassen kan der opnås tilstrækkelig meget varme til at øge varmen i afgangsgassen på en sådan måde, at den nødvendige forvarmning af indkommende jerncarbid kan gennemføres og processen gøres auto-term. Under visse omstændigheder kan varmen i afgangsgassen alene .være til-20 strækkelig. Varmen til forvarmningen kan tilvejebringes fuldt ud ved forbrænding af afgangsgassen. Det foretrukne forvarmningstempera-turområde er fra ca. 700 til ca. 1095°C.

Forsøg gennemført med jerncarbid i et gasformigt miljø, som simulerede forbrændingsprodukterne fra den partielle forbrænding af 25 afgangsgassen, viste, at jerncarbid ikke kun er stabilt under disse omstændigheder men rent faktisk stiger i carbonindhold fra 5,9 til 7,1% som følge af dannelsen af Fe^C fra det normalt dominerende Fe-jC. For at opnå dette resultat skal CO/CO^-forholdet i forbrændingsgassen ligge mellem 1:1 og 2:1 til opnåelse af forvarmer-30 temperaturer på 480 til 705°C.

Varmetilførsel til at gøre processen auto-term kan helt eller delvis gennemføres ved direkte opvarmning af Fe^C-chargen ved hjælp af en extern varmekilde. Der kan tilsættes tilstrækkelig meget carbon til jerncarbidet til at sikre den nødvendige yderligere varme 35 ved forbrænding. Mængden af tilsat carbon kan varieres fra ca. 3 til 5 vægtprocent af jerncarbidchargen. Carbonet kan tilføres direkte ved forvarmning af jerncarbidet i carbonholdige gasser med et CO/COg-forhold større end 1:1.

Varme kan tilføres ved omsætning af afgangsgassen fra den

DK 153956 B

10 basiske oxygen konverter med indkommende jerncarbid. Det carbon-indhold i jerncarbidet, der er nødvendigt for at levere den nødvendige varme ved forbrænding, kan tilføres under carboneringen ved at regulere den mængde carbonholdigt materiale, der er til stede 5 i reaktionsgasblandingen i det fluidiserede lag, siledes at der dannes tilstrækkeligt meget FegC i produktet. Som vist pi tegningen kan varmt affaldsmetal tilføres chargen i den basiske oxygen konverter.

Reduktionen til stil kan gennemføres med tilsat pigjern. Dette muliggør tilsætning af jerncarbid for at afkøle reaktionen, f.eks. at 10 anvende tre gange mængden af carbid som affaldsjern. Jerncarbid til dette formil kan tilsættes i en mængde pi op til ca. 60 vægtprocent af jerncarbid-pigjernchargen. En fordel herved er, at de eksisterende pigjernkonvertere fortsat kan benyttes i forbindelse med den foreliggende fremgangsmide.

15 Alle ovennævnte procedurer kan benyttes alene eller i kom bination til tilvejebringelse af den varme, der kræves til jerncarbid-chargen til at gøre den basiske oxygenproces auto-term.

Hvis stilfremstillingen gennemføres i en elektrokonverter, kan eventuel nødvendig, yderligere varme tilføres ved hjælp af den 20 elektriske energi, der benyttes i konverteren.

Carboneringstrinet gør det muligt at adskille jernet i fattige, ikke-magnetiske malme fra gangarten. Da det jerncarbid, der dannes af ikke-magnetiske malme, er magnetisk, er det kun nødvendigt at carbonere en ikke-magnetisk malm, sisom oxiderede taconitter, for at 25 konvertere det deri tilstedeværende jernoxid til jerncarbid og at underkaste den behandlede malm en magnetisk separationsbehandling for at skille det fremkomne magnetiske jerncarbid fra gangarten. Det vundne jerncarbid kan derefter reduceres til stil.

Den ovenfor beskrevne udførelsesform for opfindelsen gør det 30 unødvendigt at benytte en kostbar højovn ved konvertering af jermalm til stål. Nir carbonering og reduktion til stil gennemføres successivt uden ophold, er det unødvendigt at tilføre varme ved reduktionen til stål, og carbonmonoxid fra reduktionen kan benyttes til tilvejebringelse af det nødvendige carbon til carbonering af det 35 ud fra oxidet dannede jern, således at carbonet kan genanvendes kontinuerligt. Carboneringen frembringer vand som biprodukt, hvorved genvindingen af carbonholdige biproduktgasser forenkles.

Dette kan gennemføres ved et tilstrækkelig højt forhold mellem FegC og Fe3C til, at der opnås et tilstrækkelig højt carbonindhold i

DK 153956B

11 chargen til, at den basiske oxygenproces bliver auto-term.

Reduktionen af carbidet tii stål udgør en varmekilde, som gør det muligt at gøre dette trin auto-termt uden brug af ekstra materialer, dvs. at varmen fra afgangsgasserne kan udnyttes, eller 5 at CO i afgangsgasseme fra konverteren kan brændes til tilvejebringelse af den nødvendige varme, eller CO i afgangsgasserne kan omsættes med jerncarbid fra carboneringen for at hæve forholdet mellem Fe^C og Fe^C i chargen. Tilstrækkeligt meget carbon er da til rådighed til ved forbrænding at levere den varme, der er nødvendig 10 for at gøre reduktionen til stål auto-term. Når der tilsættes pigjern til chargen, kan der tilsættes store mængder jerncarbid for afkøling.

Den samlede proces kan gennemføres således, at den er praktisk taget forureningsfri og sikrer størst mulig bevaring og genanvendelse af ikke-produktreaktanter. Endvidere kan der opnås en 15 besparelse i transportomkostningerne, hvis carbidet fremstilles nær en mine inden transport til en stålfremstillingskonverter, da det jerncarbid, som dannes i første trin, har et højere procentrsk indhold af brugbart materiale end udgangsoxidet.

Jerncarbidet har fortrinsvis en temperatur på fra ca. 590 til 20 705°C, når det forlader fremgangsmådens carboneringstrin.

I det fluidiserede lag kan forholdet mellem hydrogen og vand holdes på fra ca. 2,5:1 til ca. 8:1, CO/COg-forholdet kan holdes på fra ca. 1:1 til ca. 4:1, og CO/COg og hydrogen/HgO-forholdene kan være i alt væsentligt i ligevægt med methan.

25 Hydrogenrumfanget overstiger fortrinsvis rumfanget af carbonholdig gas i det fluidiserede lag.

Hvis der tilsættet pigjern til jerncarbidet i konverteren, kan mængden udgøre op til ca. 40 vægtprocent af carbidet, og jerncarbidet selv kan også tilsættes i en mængde på op til ca. 60 30 vægtprocent af jerncarbid-pigjernblandingen i ovnen. 1

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af stil ud fra jernoxid, hvorhos jernoxidet i et første trin carboneres i et fluidiseret leje 5 med en blanding af gasser, der indeholder hydrogen og et carbon-holdigt materiale, og det frembragte jerncarbid i et andet trin omdannes til stil, kendetegnet ved, at i det første trin er hydrogenet tii stede i en mængde pi mere end 60 volumenprocent af den mængde carbonmonoxid, der forekommer i det fluidiserede leje, 10 for derved at undgå dannelse af et eventuelt overskud af carbondioxid, og at reaktionen udføres ved en temperatur pi mellem 480 og 705°C.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det i det første trin dannede jerncarbid i det andet trin omdannes 15 direkte til stil i en basisk oxygenovn.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forholdet mellem hydrogen og vand, som dannes i det fluidiserede leje, holdes på en værdi på fra ca. 2,5:1 til ca. 8:1, og at forholdet C0:C02 holdes på en værdi på fra ca. 1:1 til ca. 4:1, idet 20 forholdene CO:CC>2 og hydrogen :H20 stort set er i ligevægt med methan.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den varme, som dannes ved oxidation af carbonet i jerncarbidet til carbonmonoxid, anvendes til at drive den basiske oxygenovn.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 4, kendeteg net ved, at afgangsgassen fra den basiske oxygenovn anvendes til fluidisering og carbonering af oxidet i det første trin.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 2, 4 eller 5, kendetegnet ved, at jerncarbidet fra det første trin afgiver varme, inden 30 det andet trin udføres, og at carbidet i et forvarmningstrin tilføres tilstrækkelig megen varme til, at reaktionen i den basiske oxygenovn vil være auto-term.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at varmen til forvarmningen tilvejebringes ved omsætning af i det 35 mindste en del af afgangsgassen fra den basiske oxygenovn med jerncarbid fra det første trin under dannelse af Fe2C.

8. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 2, 4, 5, 6 eller 7, kendetegnet ved, at der tilsættes pigjern til jerncarbidet i den basiske oxygenovn, og at temperaturen af carbidet DK 153956 B i ovnen reguleres ved tilsætning af jerncarbid.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det i det første trin dannede jerncarbid omdannes direkte til stål i en elektrisk ovn. 5 1° 15 20 25 30 35