EP0036382A1 - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von flüssigem Eisen - Google Patents

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EP0036382A1
EP0036382A1 EP81630015A EP81630015A EP0036382A1 EP 0036382 A1 EP0036382 A1 EP 0036382A1 EP 81630015 A EP81630015 A EP 81630015A EP 81630015 A EP81630015 A EP 81630015A EP 0036382 A1 EP0036382 A1 EP 0036382A1
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gas
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Paul Metz
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
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    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for producing liquid iron, in particular for producing directly from oxidic iron compounds.
  • the raw materials are first converted into sponge iron using a suitable gas and then melted in a metallurgical vessel, in the melting vessel by reaction of oxygen-containing gases with carbon-containing substances, which are primarily blown in under the bath surface , Heat energy, and carbon monoxide are formed.
  • the heat is partly used to melt the sponge iron and the exhaust gas is used for the direct reduction of ores.
  • the entire exhaust gas is initially treated in a separate reactor with coal dust and with water vapor.
  • a reducing gas is produced in a combined melting and gas generating reactor provided with an additional heater by reacting a fuel with oxygen, which gas is produced in a subsequent reduction chamber in countercurrent of an ore feed, while the pre-reduced ore obtained at the end of the reduction stage is conveyed into the heated melting and gas production room, where it is melted and then freshly refined.
  • two separate feed or reaction zones are provided in the smelting and gas generating reactor.
  • a carbon carrier is introduced directly into the bath in order to maintain a carbon content of the metal melt, which is preferably above 2%.
  • part of the carbon bound to the melt is released of heat and reducing gases burned using oxygen.
  • the carbon supplied by a lance is thus used here on the way through an intermediate carburizing of the iron bath essentially to increase the melting capacity of the bath and to form reducing gases.
  • the aim of the invention is therefore to propose a method which allows the direct production of molten pig iron in a single vessel, the aforementioned difficulties being avoided, and a suitable device for this.
  • the method according to the invention which provides for saturating an iron bath with carbon by blowing in a carbon carrier by means of a neutral or reducing carrier gas and which is characterized in that a pouring cone of iron ore is formed on the bath surface in the central zone and onto the free bath surface of the peripheral zone blows oxygen, the bath being flushed with a neutral gas through at least one blow stone arranged in the bottom of the vessel.
  • the idea on which the invention is based is that the composition of the gases formed when oxygen is blown onto an iron bath saturated with carbon by simultaneously flushing with neutral gas according to the invention can be controlled.
  • the resulting carbon monoxide can be post-burned on the surface of the bath, which takes place with intense heat generation.
  • the amounts of purge gas are then preferably between 0.1-0.3 Nm3 / t.hour.
  • the additional heat generated on the surface of the bath can be used to melt the iron ore just applied there.
  • the iron bath is generally mixed by the inert gas stream with the carbon carrier, preferably coal dust, suspended therein, and in the event of saturation of the bath, solid carbon that is not bound to iron is carried to the bath surface, where it is available for reducing the molten ore.
  • the carbon carrier preferably coal dust, suspended therein, and in the event of saturation of the bath, solid carbon that is not bound to iron is carried to the bath surface, where it is available for reducing the molten ore.
  • the heat supply to the bath itself is accomplished by continuously or intermittently blowing oxygen onto the surface of the outer zone. Inflation onto the bath surface is not hindered by the presence of molten and freshly applied iron ore, since the latter is primarily on the surface of the central zone.
  • the device required to carry out the method according to the invention consists of a metallurgical vessel (1) in which there is an iron bath (40) and which understands a closing cover (20) into which a chimney (30) opens, at least one oxygen inflation lance (21 ) through the vessel lid (29) aims at the edge zone (3). and a blowing lance (12) for the solid carbon carrier projects under the bath level, while there is at least one blow stone (11) in the vessel bottom (10) below the center of the bath gel.
  • the nozzle of this blowing lance is conveniently located near the blowing stone and between the same and the lower edge of the partition. With the appropriate setting of the individual gas pressures (inflation lance, blowing lance, blow stones), this can cause currents to form inside the vessel which rise towards the inner zone and decrease along the vessel migration.
  • liquid iron with a carbon content above 2% is formed, which is expediently fed to a continuously operating fresh plant.
  • FIG. 1 shows a section through the device according to the invention.
  • the oxygen inflation lances (21, 22) are arranged above the edge zone (3).
  • the blow stones (11) are arranged in the vessel bottom (1), through which the bath (40) is flushed with a neutral gas, which thus generates an ascending flow towards the inner zone.
  • the vessel also has the tap openings (13 and 14) for the liquid metal or the slags.

Abstract

Zum Direktherstellen von flüssigem Eisen ausgehend von oxydischen Eisenverbindungen, wird ein Eisenbad durch Einblasen eines Kohlenstoffträgers mittels eines neutralen oder reduzierenden Trägergases mit Kohlenstoff gesättigt. Erfindungsgemäss bildet man auf der Badoberfläche in der zentralen Zone einen Schüttkegel aus Eisenerz und bläst auf die freie Badobefläche der Randzone Sauerstoff, wobei man das Bad mit einem neutralen Gas durch zumindest einen im Gefässboden angeordneten Blasstein durchspült. Ein metallurgisches Gefäss (1) enthält ein Eisenbad (40) und hat einen Verschliessdeckel (20) in welchen ein Kamin (30) mündet, wobei zumindest eine Sauerstoff-Aufblaslanze (21) durch den Gefässdeckel (20) auf die Randzone (3) zielt und eine Einblaslanze (12) für den festen Kohlenstoffträger, unter den Badspiegel ragt, während sich im Gefässboden (10) unterhalb der Badspiegelmitte zumindest ein Blasstein (11) befindet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen von flüssigem Eisen, insbesondere zum Direktherstellen ausgehend von oxydischen Eisenverbindungen.
  • Es hat in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, flüssiges Eisen möglichst im Direktverfahren aus Erzen herzustellen.
  • So ist ein Verfahren beschrieben worden, gemäss welchem die Rohstoffe zunächst mit Hilfe eines geeigneten Gases in Eisenschwamm übergeführt werden und dieser dann in einem metallurgischen Gefäss eingeschmolzen wird, wobei im Schmelzgefäss durch Reaktion von sauerstoffhaltigen Gasen mit kohlenstoffhaltigen Substanzen, die vornehmlich unter die Badoberfläche eingeblasen werden, Wärmeenergie, sowie Kohlenmonoxyd gebildet werden. Die Wärme wird teilweise zum Schmelzen des Eisenschwammes und das Abgas zur Direktreduktion von Erzen eingesetzt. Allerdings wird vorerst das gesamte Abgas in einem separaten Reaktor mit Kohlenstaub und mit Wasserdampf behandelt.
  • Nach einem weiteren bekannten Verfahren, das dazu dient flüssigen Stahl aus Erz ohne gesonderte Roheisenphase herzustellen wird in einem mit einer zusätzlichen Heizung versehenen, kombinierten Schmelz- und Gaserzeugungsreaktor durch Umsetzen eines Brennstoffes mit Sauerstoff ein reduzierendes Gas hergestellt, das in einem anschliessenden Reduktionsraum im Gegenstrom zu einer Erzbeschickung geleitet wird, während das am Ende der Reduktionsstufe anfallende vorreduzierte Erz in den beheizten Schmelz- und Gaserzeugungsraum befördert und dort geschmolzen und anschliessend gefrischt wird.
  • Bei einem weiteren Verfahren das auf die direkte Herstellung von Roheisen ausgerichtet ist, sind zwei gesonderte Aufgabe- bzw. Reaktionszonen im Schmelz- und Gaserzeugungsreaktor vorgesehen. In einer ersten Zone wird zur Aufrechterhaltung eines vorzugsweise über 2% liegenden Kohlestoffgehaltes der Metallschmelze ein Kohlenstoffträger direkt in das Bad eingeführt In einer zweiten angrenzenden Zone wird ein Teil des an die Schmelze gebundenen Kohlenstoffs unter Freisetzung von Wärme und reduzierenden Gasen mittels Sauerstoff verbrannt. Der durch eine Lanze zugeführte Kohlenstoff wird also hier auf dem Umweg über eine zwischenzeitliche Aufkohlung des Eisenbades im wesentlichen zur Vergrösserung der Einschmelzkapazität des Bades und zur Bildung von Reduktionsgasen ausgenutzt.
  • Bei der Anwendung der genannten Verfahren ist man demnach in der Hauptsache auf die Herstellung eines Gases angewiesen das eine zum Reduzieren oder zumindest Vorreduzieren von Erzen notwendige Zusammensetzung aufweist.
  • Um stark reduzierende Gase im Rahmen eines kombinierten Reduktions-Einschmelzprozesses herzustellen, müssen jedoch teure und komplizierte mess- und regeltechnische Massnahmen und Vorkehrungen getroffen werden, um den Prozess in der gewünschten Weise zum Ablaufen zu bringen, falls man es nicht vorzieht, die entstandenen Abgase getrennt zu behandeln um ihnen ein ausreichendes Reduktionspotential zu vermitteln.
  • Das Ziel der Erfindung besteht somit darin ein Verfahren vorzuschlagen, das eine Direktherstellung von flüssigem Roheisen in einem einzelnen Gefäss gestattet, wobei die genannten Schwierigkeiten vermieden werden, sowie eine hierzu geeignete Einrichtung.
  • Dieses Ziel wird erreicht durch das erfindungsgemässe Verfahren das vorsieht, ein Eisenbad durch Einblasen eines Kohlenstoffträgers mittels eines neutralen oder reduzierenden Trägergases mit Kohlenstoff zu sättigen und das dadurch gekennzeichnet ist, dass man auf der Badoberfläche in der zentralen Zone einen Schüttkegel aus Eisenerz bildet und auf die freie Badoberfläche der Randzone Sauerstoff bläst wobei man das Bad mit einem neutralen Gas durch zumindest einen im Gefässboden angeordneten Blasstein durchspült.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass die beim Aufblasen von Sauerstoff auf ein mit Kohlenstoff gesättigtes Eisenbad entstehenden Gase durch das erfindungsgemässe gleichzeitige Durchspülen mit neutralem Gas hinsichtlich ihrer Zusammensetzung wirksam gesteuert werden kann.
  • Falls beabsichtigt wird die Abgase zum Vorreduzieren von Erz zu verwenden, kann man ein praktisch zu 100 % aus CO bestehendes Abgas mit hohem Reduktionspotential herstellen und zwar durch gezielte Sauerstoffzufuhr unter verminderter Durchspülung.
  • In diesem Fall wird man ein harte Sauerstoffblasweise bevorzugen und die Durchspülung des Bades mit Inertgas auf 0-0.1 Nm3/t.Std. beschränken.
  • Andererseits kann durch intensives Durchspülen des Bades mit Inertgas eine Nachverbrennung des entstehenden Kohlenmonoxyds an der Badoberfläche herbeigeführt werden, die unter starker Wärmeentwicklung vonstatten geht. Die Mengen an Spülgas liegen dann vorzugsweise zwischen 0,1 - 0,3 Nm3/t.Std. Die an der Badoberfläche auftretende zusätzliche Wärmeentwicklung kann man nutzen um das eben daselbst aufgebrachte Eisenerz zu schmelzen.
  • Weiter wird das Eisenbad durch den Inertgasstrom generell mit dem darin suspendierten Kohlenstoffträger, vorzugsweise Kohlenstaub, durchmischt wobei im Fall einer Sättigung des Bades fester, nicht an Eisen gebundener Kohlenstoff an die Badoberfläche getragen wird, wo er zum Reduzieren des geschnmolzenen Erzes zur Verfügung steht.
  • Die Wärmezufuhr an das Bad selbst wird durch kontinuierliches oder intermittierendes Aufblasen von Sauerstoff auf die Oberfläche der äusseren Zone bewerkstelligt. Das Aufblasen auf die Badoberfläche wird hierbei nicht durch die Anwesenheit von geschmolzenem und von frisch aufgebrachtem Eisenerz behindert, da letzteres sich vornehmlich auf der Oberfläche der zentralen Zone befindet.
  • Durch sinnreiche Anordnung der Sauerstoff-Aufblaslanze, der Einführdüse für den Kohlenstoffträger und der Blassteine zueinander, erreicht man, dass sich innerhalb des Bades Strömungsverhältnisse ausbilden die generell von den Seitenwänden des Gefässes nach unten und von der Mitte des Gefässbodens nach oben ausgerichtet sind. Hierdurch wird bewirkt, dass in der zentralen Zone, wo die Badoberfläche mit Erz beaufschlagt wird, sowohl der Hauptteil der CO-Nachverbrennung abläuft, der die zum Schmelzen des Erzes notwendige Energie liefert, als auch Kohlenstoff herangetragen wird, der zur Reduktion des Erzes dienen kann. In der Randzone wird das Bad mit Sauerstoff gesätti.gt und aufgeheizt.
  • Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, den Füllstand des Gefässes über die Bi.lanz der eingebrachten Rohstoffe und der abgezogenen flüssigen Produkte abzuschätzen, doch andere bekannte Methoden zur Füllstandmessung können hier ohne weiteres angewendet werden.
  • Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens notwendige Einrichtung besteht aus einem metallurgischen Gefäss (1) in dem sich ein Eisenbad (40) befindet und das einen Verschliessdeckel (20) begreift in welchen ein Kamin (30) mündet, wobei zumindest eine Sauerstoff-Aufblaslanze (21) durch den Gefässdeckel (29) auf die Randzone (3) zielt.und eine Einblaslanze (12) für den festen Kohlenstoffträger unter den Badspiegel ragt, während sich im Gefässboden (10) unterhalb der Badspielgelmitte zumindest ein Blasstein (11) befindet.
  • Die Düse dieser Einblaslanze befindet sich zweckmässig in der Nähe des Blassteine und zwischen demselben und der unteren Kante der Trennwand. Hierdurch kann bei entsprechender Einstellung der einzelnen Gasdrucke (Aufblaslanze, Einblaslanze, Blassteine) bewirkt werden, dass sich innerhalb des Gefässes Strömungen ausbilden, die in Richtung zur innerern Zone steigen und an den Gefässwanderungen sinken.
  • Dank der unmittelbar am Badspiegel durch CO-Nachverbrennung entstehenden Wärme, kann Fei.nerz oder auch stückiges Erz chargiert werden, wobei.die energieverbrauchenden teuren Mahlkosten entfallen.
  • Es entsteht im Verlauf des erfindungsgemässen Verfahrens flüssiges Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt oberhalb 2 %, das zweckmässig einer kontinuierlich arbeitenden Frisch-Anlage zugeführt wird.
  • Weitere Vorteile und Merkmale werden aus der Beschreibung der Zeichnung ersichtlich, in der Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Einrichtung darstellt.
  • Man erkennt das metallurgische Gefäss (1), das einen Verschliessdeckel (20) begreift in dessen Mitte der Kamin (30) angeordnet ist. Durch diesen wird Erz (Fe203) in das Gefäss (1) eingefüllt.
  • Ueber der Randzone (3) sind die Sauerstoff-Aufblaslanzen (21,22) angeordnet.
  • Unter der zentralen Zone (2) sind im Gefässboden (1) die Blassteine (11) angeordnet, durch die das Bad (40) mit einem neutralen Gas durchspült wird, welches somit eine aufsteigende Strömung in Richtung zur inneren Zone erzeugt.
  • Weiter erkennt man die Einblaslanze (12) mit ihrer Düse (16), zum Einblasen des festen Kohlenstoffträgers in das Bad.
  • Das Gefäss weist ferner die Abstichöffnungen (13 und 14) für das flüssige Metall bzw. die Schlacken auf.

Claims (5)

1. Verfahrep zum Herstellen von flüssigem Eisen, insbesondere zum Direktherstellen ausgehend von oxydischen Eisenverbindungen, das vorsieht ein Eisenbad durch Einblasen eines Kohlenstoffträgers mittels eines neutralen oder reduzierenden Trägergases mit Kohlenstoff zu sättigen, dadurch gekennzeichnet, dass man auf der Badoberfläche in der zentralen Zone ei.ne Schüttkegel aus Eisenerz bildet und auf die freie Badobefläche der Randzone Sauerstoff bläst, wobei man das Bad mit einem neutralen Gas durch zumindest einen im Gefässboden angeordneten Blasstein durchspült
2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzei:chnet, dass man zur Erzielung eines praktisch nur aus CO bestehenden Abgases das Bad gezielt mit Sauerstoff beschickt und die Menge an Spülgas auf 0-0.1 Nm3/t Eisen. Std. begrenzt.
3. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,'dass man die zum Schmelzen des in die innere Zone eingebrachten Erzes er-forderderliche Energie aufbringt, indem man das Bad kontinuierlich und intensiv (0.1 - 0,3 Nm3/t Eisen. Std.) mit einem Gas, vorzugsweise Inertgas, vom Gefässboden her durchspült und hierdurch eine .Nachverbrennung des beim Sauerstoffblasen entstehenden Kohlenmonoxyds an der Badoberfläche herbeiführt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Wärmezufuhr an das Bad durch kontinuierliches oder intermittierendes Aufblasen von Sauerstoff auf die Badoberfläche in der Randzone bewerkstelligt.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallurgisches Gefäss (1) ein Eisenbad (40) enthält und einen Verschliessdeckel (20) begreift, in welchem ein Kamin (30) mündet, wobei zumindest eine Sauerstoff-Aufblaslanze (21) durch den Gefässdeckel (20)auf die Randzone (3) zielt und ei.ne Einblaslanze (12) für den festen Kohlenstoffträger, unter den Badspiegel ragt, während sich im Gefässboden (10) unterhalb der Badspiegelmi.tte zumindest ein Blasstein (11) befindet.
EP81630015A 1980-03-05 1981-02-10 Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von flüssigem Eisen Withdrawn EP0036382A1 (de)

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