EP0047963B1 - Verfahren zum kontinuierlichen Einblasen von aschehaltige Steinkohle enthaltenden Reduktionsmittel in das Gestell eines Hochofens - Google Patents

Verfahren zum kontinuierlichen Einblasen von aschehaltige Steinkohle enthaltenden Reduktionsmittel in das Gestell eines Hochofens Download PDF

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EP0047963B1
EP0047963B1 EP81107050A EP81107050A EP0047963B1 EP 0047963 B1 EP0047963 B1 EP 0047963B1 EP 81107050 A EP81107050 A EP 81107050A EP 81107050 A EP81107050 A EP 81107050A EP 0047963 B1 EP0047963 B1 EP 0047963B1
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ash
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reducing agent
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Raymond Limpach
Dietrich Böcker
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Rheinbraun AG
Arcelor Luxembourg SA
Original Assignee
Rheinische Braunkohlenwerke AG
Arbed SA
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003—Injection of pulverulent coal

Definitions

  • the invention relates to a method for continuously blowing a mixture of ash-containing hard coal containing fine-grained carbon carriers as reducing agents into the frame of a blast furnace.
  • Such a method is known from DE-A-1 433 357, which discloses the possibility of blowing coal, coke, lignite, peat or the like individually or in groups into the frame of a blast furnace.
  • the teaching conveyed by the aforementioned prior publication is based on the task of ensuring the complete combustion of the solid carbons in the frame in spite of their poor flammability. This is achieved by adding oil or an easily flammable carrier gas to the fine-grained, solid carbon.
  • the invention is therefore based on the object of modifying the method of the type described in the introduction in such a way that the aforementioned difficulties are avoided and the use of fine-grained hard coal, even if it is ash-rich, is made possible without disadvantages.
  • Such a reducing agent is lignite, for example.
  • a typical brown coal has an ash content of 4-5%, of which approx. 60% consists of CaO and MgO. Lignit can also meet these requirements. It is also possible to use coke made from these carbon carriers, the ash content of which will be even slightly higher.
  • Another embodiment of the method according to the invention provides for the use of peat and / or peat coke, both of which contain basic ashes. Sawdust can also be used cheaply as a reducing agent.
  • the invention proposes that the mixture has at least one other solid, fine-grained carbon carrier containing basic ash constituents and the composition of the mixture is selected so that the degree of basicity of the resulting total ash is matched as much as possible to the degree of basicity of the blast furnace slag.
  • the fact that comminuting lignite, lignite and peat and the coke obtained from these substances to the required degree of fineness does not result in too great a cost.
  • the possibility of leaving a water content of up to 15%, preferably up to 10%, in the mixture also has a cost-effective effect.
  • the water content can cause the water to evaporate explosively when entering the blast furnace due to the high temperature of about 1 000-1 650 ° C that then suddenly comes into effect and, together with the volatile components, which are also explosively expelled, blow up the already small coal grain, so that the specific surface area is increased with the result that the implementation in the blast furnace takes place even faster.
  • the water content is so low that the heat requirement of the blast furnace is not significantly affected.
  • the carrier gas that enters the blast furnace with the mixture can make up less than 3%, possibly about 1%, of the total hot wind blown in by the blow molds. This amount is too small to have a significant impact on the blast furnace's heat balance.
  • the speed at which the hot wind which normally has a temperature of about 1,100 to 1,200 ° C., is blown through the blow molds, increases the dwell time of the dust particles in the zone in front of each blow mold, which is more or less empty.
  • the method according to the invention enables relatively large amounts of carbon to be blown in and thus a noticeable reduction in coke consumption or a complete substitution of the heavy oil which has been predominantly used up to now. This is due to the fact already mentioned that there are no difficulties or difficulties in transporting them into the blast furnace, nor in the implementation within the blast furnace. The extent to which coke can be replaced by another auxiliary fuel is thus consistently greater than in known methods for blowing coal as auxiliary fuel into the frame of a blast furnace.
  • the basic ash components are in the majority of cases in the form of Fe 2 0 3 , CaO, MgO, Na 2 0 and K 2 0, that is to say in the form of basic oxides.
  • Si0 2 and P 2 0 5 are essentially acidic ash constituents, and A1 2 0 3 and Ti0 2 in principle are amphoteric compounds, but these are considered to be acidic elements in metallurgical practice.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Einblasen eines Gemisches von aschehaltige Steinkohle enthaltenden feinkörnigen Kohlenstoffträgern als Reduktionsmittel in das Gestell eines Hochofens.
  • Ein derartiges Verfahren ist durch die DE-A-1 433 357 bekannt, welche die Möglichkeit offenbart, Kohle, Koks, Braunkohle, Torf oder dgl. einzeln oder zu mehreren in das Gestell eines Hochofens einzublasen. Der durch die genannte Vorveröffentlichung vermittelten Lehre liegt die Aufgabe zugrunde, die vollständige Verbrennung der festen Kohlenstoffe im Gestell trotz der schlechten Entzündbarkeit derselben zu gewährleisten. Dies wird dadurch erreicht, daß dem feinkörnigen, festen Kohlenstoff Öl oder ein leicht brennbares Traggas zugemischt werden.
  • Obwohl es somit bekannt ist, daß der Koksverbrauch eines Hochofens durch direktes Einblasen von aschehaitigen festen Kohlenstoffträgern und Gemischen derselben verringert werden kann, hat das Einblasen von Kohle in den Hochofen im praktischen Betrieb bislang nur in sehr beschränktem Umfange Anwendung gefunden. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass die Aufbereitung, der Transport und die Verteilung von feinkörniger Kohle von einem Vorratsbehälter in die Einlassöffnungen des Hochofens hinein, bei denen es sich im allgemeinen um die ohnehin vorhandenen Blasformen handelt, mit grösseren Schwierigkeiten verbunden sind als bei einem flüssigen Medium, z. B. Öl oder Gas. Auch wird eine unvollständige Umsetzung von eingeblasenen festen Brennstoffen zu merklichen Störungen im Betrieb des Hochofens führen, z. B. durch Entstehen von Russ, der die Durchlässigkeit des Möllers für das Reduktionsgas verringert und ggf. auch im Gichtgas vorhanden ist. Letzteres kann in den vom Gichtgas durchströmten Einrichtungen zu Störungen führen.
  • Will man zwecks Erzielung der angestrebten Einsparung eine billigere Steinkohle, z. B. Import-Steinkohle verwenden, so stösst man auf eine weitere Schwierigkeit. Billige Steinkohlen weisen hohe Aschegehalte auf, die sich zwischen 15-25 % bewegen können, wobei die Asche überwiegend saure Bestandteile enthalten kann. Bei der Verwendung von Steinkohlen dieser Art ist somit die Gefahr gegeben, dass diese sauren Aschebestandteile sich nicht schnell genug in der Hochofenschlacke verteilen und dass die resultierenden, inhomogenen Oxydgemische schlechte Fliesseigenschaften aufweisen und den Gang des Hochofens stören.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art so abzuwandeln, dass die vorgenannten Schwierigkeiten vermieden werden und auch die Verwendung feinkörniger Steinkohle, selbst wenn sie aschereich ist, ohne Nachteile ermöglicht wird.
  • Ein solches Reduktionsmittel ist beispielsweise Braunkohle. Eine typische Braunkohle weist einen Aschegehalt von 4-5 % auf, wovon ca. 60 % aus CaO und MgO bestehen. Diese Voraussetzungen können auch bei Lignit bestehen. Es ist auch möglich, aus diesen Kohlenstoffträgern hergestellte Kokse zu verwenden, deren Aschegehalt sogar noch etwas höher liegen wird.
  • Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sieht die Verwendung von Torf und/oder von Torfkoks vor, die beide basische Aschen enthalten. Auch Sägemehl kann als Reduktionsmittel günstig verwendet werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Gemisch wenigstens einen anderen festen, feinkörnigen, basische Aschebestandteile enthaltenden Kohlenstoffträger aufweist und die Zusammensetzung des Gemischs so gewählt wird, daß der Basizitätsgrad der resultierenden Gesamtasche möglichst dem Basizitätsgrad der Hochofen-Schlacke angepaßt ist.
  • Die Verwendung von Gemischen aus Steinkohle und aus Braunkohle und/oder Lignit und/oder Torf und/oder aus den vorgenannten Substanzen gewonnenen Koksen begünstigt in entsprechend feiner Körnung eine möglichst vollständige Umsetzung innerhalb des Hochofens in der kurzen dafür zur Verfügung stehenden Zeit, da diese Substanzen reaktionsfreudig sind. Hinzu kommt, dass das Zuführen dieser Gemische zum Hochofen keine Schwierigkeiten bereitet.
  • Besonders günstig ist auch die Tatsache, dass das Zerkleinern von Braunkohle, Lignit sowie Torf und den aus diesen Substanzen gewonnenen Koksen auf den erforderlichen Feinheitsgrad keine allzu grossen Kosten verursacht. Kostengünstig wirkt sich auch die Möglichkeit aus, im Gemisch einen Wassergehalt bis zu 15 %, vorzugsweise bis zu 10 %, zu belassen. Tatsächlich kann der Wassergehalt dazu führen, dass beim Eintritt in den Hochofen aufgrund der dann plötzlich zur Einwirkung kommenden hohen Temperatur von etwa 1 000-1 650 °C das Wasser explosionsartig verdampft und gemeinsam mit den ebenfalls explosionsartig ausgetriebenen flüchtigen Bestandteilen das ohnehin kleine Kohlenkorn sprengt, so dass die spezifische Oberfläche vergrössert wird mit dem Ergebnis, dass die Umsetzung im Hochofen noch schneller stattfindet. Der Wassergehalt ist andererseits so gering, dass der Wärmebedarf des Hochofens nicht merklich beeinflusst wird.
  • Das Trägergas, das mit dem Gemisch in den Hochofen gelangt, beispielsweise Kaltluft, kann weniger als 3 %, ggf. etwa 1 %, des gesamten durch die Blasformen eingeblasenen Heisswindes ausmachen. Diese Menge ist zu gering, als dass sie den Wärmehaushalt des Hochofens merklich beeinflussen könnte. Ohnehin sieht man nach Möglichkeit vor, dass die Geschwindigkeit, mit welcher die Staubteilchen aus der Zuleitung in den Hochofen austreten, weniger als 50 m/sec., vorzugsweise weniger als 25 m/sec. beträgt. Es ist ggf. auch ohne weiteres möglich, mit der Einblasegeschwindigkeit bis zur Rückbrenngeschwindigkeit herunterzugehen, die in der Grössenordnung von etwa 18 m/sec. liegen wird. Eine derartig geringe Einblasgeschwindigkeit, die wesentlich langsamer ist als die etwa 120 bis 220 m/sec. betragende Geschwindigkeit, mit welcher der normalerweise eine Temperatur von etwa 1 100 bis 1 200 °C aufweisende Heisswind durch die Blasformen eingeblasen wird, verlängert die Verweilzeit der Staubpartikel in der vor jeder Blasform befindlichen Zone, die mehr oder weniger leer ist.
  • Das Verfahren gemäss der Erfindung ermöglicht das Einblasen verhältnismässig grosser Mengen von Kohlenstoff und somit eine merkliche Reduzierung des Koksverbrauches bzw. eine vollständige Substituierung des bislang überwiegend verwendeten Schweröls. Dies ist auf die bereits erwähnte Tatsache zurückzuführen, dass weder beim Transport in den Hochofen hinein, noch bei der Umsetzung innerhalb des Hochofens Schwierigkeiten vorhanden sind oder entstehen. Das Ausmass, in welchem Koks durch einen anderen Hilfsbrennstoff ersetzt werden kann, ist somit durchweg grösser als bei bekannten Verfahren zum Einblasen von Kohle als Hilfsbrennstoff in das Gestell eines Hochofens.
  • Die basischen Aschebestandteile liegen in der Mehrzahl der Fälle im Form von Fe203, CaO, MgO, Na20 und K20, also in Form basischer Oxide vor. Als saure Aschebestandteile kommen im wesentlichen Si02 und P205 sowie als prinzipiell amphotere Verbindungen A1203 und Ti02, die aber in der Hüttenpraxis den sauren Elementen zugerechnet werden, in Frage.
  • In den folgenden Beispielen sind zwei Möglichkeiten angeführt, um bei der Vermischung von Braunkohle und Steinkohle im resultierenden Gemisch ein Basen-Säuren-Verhältnis von etwa 1 zu erreichen. Im Beispiel 1 werden 68,85 % Braunkohle (wf) mit 31,15 % Steinkohle (wf) vermischt. Im Beispiel 2 werden 76,83 % Braunkohle (wf) mit 23,17 % Steinkohle (wf) vermischt. Die unterschiedlichen Anteile beider Kohlesorten ergeben sich daraus, dass Steinkohlen mit unterschiedlichen Aschegehalten verwendet werden, wobei der Aschegehalt der Steinkohle im Beispiel 2 wesentlich höher ist als der im Beispiel 1. In beiden Beispielen wurde die gleiche Braunkohle mit einem Aschgehalt von 5,62 % (wf) und gleicher Aschezusammensetzung zugrunde gelegt.
    (Siehe Beispiele Seite 4 ff.)
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002

Claims (4)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Einblasen eines Gemisches von aschehaltige Steinkohle enthaltenden feinkörnigen Kohlenstoffträgern als Reduktionsmittel in das Gestell eines Hochofens, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch wenigstens einen anderen festen, feinkörnigen, basische Aschebestandteile enthaltenden Kohlenstoffträger aufweist und die Zusammensetzung des Gemisches so gewählt wird, daß der Basizitätsgrad der resultierenden Gesamtasche des Gemisches möglichst dem Basizitätsgrad der Hochofen-Schlacke angepaßt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der andere feste, feinkörnige Kohlenstoffträger aus Braunkohle und/oder Braunkohlenkoks besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der andere feste, feinkörnige Kohlenstoffträger aus Torf und/oder Torfkoks besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der andere feste, feinkörnige Kohlenstoffträger aus Sägemehl besteht.
EP81107050A 1980-09-13 1981-09-08 Verfahren zum kontinuierlichen Einblasen von aschehaltige Steinkohle enthaltenden Reduktionsmittel in das Gestell eines Hochofens Expired EP0047963B1 (de)

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