EP1013778B1 - Procédé et installation pour la production de métal à partir de minerais métalliques - Google Patents

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EP1013778B1
EP1013778B1 EP99102445A EP99102445A EP1013778B1 EP 1013778 B1 EP1013778 B1 EP 1013778B1 EP 99102445 A EP99102445 A EP 99102445A EP 99102445 A EP99102445 A EP 99102445A EP 1013778 B1 EP1013778 B1 EP 1013778B1
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shut
transport line
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lance
transport
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Joachim Dr. Janz
Manfred Dipl.-Ing. Voss
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Der Gruene Punkt Duales System Deutschland AG
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Der Gruene Punkt Duales System Deutschland AG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/02—Making special pig-iron, e.g. by applying additives, e.g. oxides of other metals
    • C21B5/023—Injection of the additives into the melting part

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing metal from metal ores, in particular pig iron from iron ore, in which the metal oxides containing ore with a carbon and / or hydrogen (and possibly their compounds) containing reducing gas brought into reaction contact is, which previously from solid carbon and / or hydrocarbonaceous Substances was obtained.
  • the reduced metal ore then enters a smelting process. That for the reduction required gas is in the area of the reduction and melting process obtained by using carbonaceous substances (e.g. coke, coal, oil, natural gas) are added to the zone of the already reduced and heated metal, whereby with the addition of (air) oxygen a decomposition or conversion into carbon-containing gas takes place, which is fed to the previous reduction becomes.
  • carbonaceous substances e.g. coke, coal, oil, natural gas
  • the conventional blast furnace process is known in which Continuous from top to bottom - both the reduction of the metal ore as well the formation of the reducing gas and the subsequent melt liquefaction of the metal takes place.
  • iron ore is aggregated Coke added as a carbon carrier.
  • Blown material oil or coal dust
  • EP-A-0 622 465 proposes plastic in fluidized form as agglomerate with high specific Blow the surface into a blast furnace.
  • plastic waste also in organically and / or inorganically contaminated Form, usable as a supplier for the components of the reducing gas do.
  • Plastic waste is constantly accumulating in large quantities and is serious Disposal problem. It is mostly, if not exclusively, in solid form, be it as - often heavily contaminated - packaging waste as a waste or similar in the course of the production of plastic objects.
  • the invention provides that those referred to in the method of the beginning Genus for obtaining the reducing gas supplied carbon and / or hydrocarbon-containing substances, at least partially made of plastic in crushed, fluidized form as an agglomerate in the wind power in the rack of the metallurgical shaft furnace, in particular a blast furnace become. This happens via lances, which protrude into the shaft furnace and which are connected to a transport line. Via this transport line the plastic to be blown is led to the lances.
  • shut-off devices proposed in the transport line so that it is not only protected is, but an immediate resumption of the overall operation of the plant and blowing in the plastics.
  • a first and a third shut-off device are in the transport line provided to prevent the return transport of plastic or one Setback of the hot gas masses from the blast furnace into the transport line a second shut-off device is formed.
  • Their functionality is described in the Claims, but in particular also explained in more detail in the figure description.
  • the invention makes use of the fact to solve blockages in the transport line take advantage that there is a pressure in the transport line which is 4 to Is 6 times the atmospheric pressure. So becomes the inside of the transport line relaxed to the outside atmosphere (approx. 1 bar) via a ventilation opening, there is a very large pressure and suction effect on the blockages that come loose and are transported out of the system from the transport line become.
  • FIG. 1 shows a blast furnace 1 constructed in a conventional manner, which has a plurality of nozzles or wind molds 20 distributed uniformly around the circumference in the lower frame region (see FIG. 3), which are connected via a line 5 and a ring line 2 in a hot air heater 4 heated wind 3 is supplied.
  • the wind 3 can also be enriched with oxygen 3a (O 2 ).
  • O 2 oxygen 3a
  • Some or all of the nozzles 20 have one or more lances 18 over which Additional fuel can be blown in.
  • the usual number of nozzles 20 of the windform arrangement is e.g. 32, and each nozzle has one Diameter of e.g. 140 mm.
  • two lances are provided, which typically have a diameter of 12 or Have 8 mm.
  • only one lance 18 is to be supplied in each nozzle 20 of fluidized plastic and has e.g. a diameter of 28 mm.
  • either all of the lances 18 can be fluidized Plastic are loaded, or the nozzles 20 are mixed, i.e. some nozzles e.g. two oil lances on, while other nozzles 20 turn are equipped with a plastic lance 18.
  • a plastics processing plant 6 becomes a silo 7 shredded plastic in the form of an agglomerate with a high specific surface area and a grain size of 1 to 10 mm, preferably 5 mm. It has proven itself Use of plastic that forms an agglomerate with a bulk density of leads greater than 0.35. Plastic packaging cups or the like are used for these purposes. suitable, e.g. Plastic films during shredding to a lower bulk density lead so that special precautions are taken before or during blowing to be able to blow in a sufficient amount.
  • FIG. 1 shows an injection vessel 8 into which the plastic agglomerate is introduced via a coarse-grain sieve 14 and fluidized by blowing in a fluidizing gas by means of a blower 11 via lines 12 and 13.
  • a fluidizing gas by means of a blower 11 via lines 12 and 13.
  • the fluidized plastic is then metered in a separate metering device 9, for example a mechanical screw metering device or a cellular wheel metering device, and is fed uniformly to the corresponding lances 18 of the windform arrangement via a line 10.
  • the plastic particles are conveyed here by entrained-current flow, ie with a high gas content, for example at a ratio of 5 to 30 kg of plastic per 1 kg of fluidizing gas.
  • Compressed air is used as the fluidizing gas in the present example, since there is no risk of explosion due to the size of the plastic particles of 1 to 10 mm.
  • the injection quantity of the plastic can be varied over a wide range (e.g. 30-150 kg plastic / t RE). It was also found that with the same good gasification, a 1.5 times higher amount of plastic compared to oil can be blown in. If the amount of plastic injected is more than 70 kg / t RE, O 2 is expediently added to the wind stream for good gasification, as already mentioned above. The wind should then be enriched with 0.05 to 0.1% O 2 , preferably 0.08% O 2, for each kg plastic / t RE above the value of 70 kg / t RE. For good gasification, the mixed wind temperature from the blast heater 4 is above 1100 ° C. The blowing pressure at the lances 18 is expediently 0.5 ⁇ 10 5 to 1.5 ⁇ 10 5 Pa above the pressure in the blast furnace 1.
  • the flow velocity of the gas with the floating Plastic particles are sufficient in comparison to the tube cross section of the lance 18 be high in order to melt or melt and thus bake the plastic to avoid in the lance 18 by heat reflection.
  • a suitable relationship the flow velocity to the lance cross section is in the range of 20,000 up to 40,000 1 / sec x m, preferably at 25,000 1 / sec x m. Is this value too low, if there is a risk of caking, if the value is too high, this occurs excessive wear in the lances 18.
  • discontinuities and constrictions in the flow and radii of less than 1 m in the event of curvatures are especially in the connection area 18a of the lances.
  • FIG. 2 Another solution is shown in FIG. 2 and can consist in perform fluidization and dosing in one go. This is in the bottom In the area of the injection vessel, a ball valve 19 is provided as a metering device. The Fine adjustment is made via the pressure setting and the amount of fluidizing gas.
  • this solution requires precise and rapid control of the compressed air supply on the upper line 13 of the injection vessel 8 depending on the fluctuating Internal pressure of the blast furnace 1. For this purpose it is in a suitable place In the blast furnace 1, a pressure sensor is provided, which is connected via a control loop 17 Valve in line 13 quickly readjusted to an exact dosage come.
  • the fluidization and metering of the plastic particles can also be done by means of a pressure-tight rotary valve. In this case, the injection vessel 8 omitted.
  • Figure 4 shows an enlarged view of the as l. designated section in figure 1 and 2 of line 10, via which the plastics to be blown into blast furnace 1, in particular plastic waste in agglomerated form, transported to the lance 18 become.
  • This transport line 10 is connected to the fittings in Injection tower (these include, for example, the metering device 9, but also e.g. the connection for the compressed air or the supply for purge air / nitrogen) formed by a piece of hose 21.
  • This is followed by a shut-off block 22 of the transport line 10 and to the shut-off block in the direction of the blowing lance 18 in turn connects to an essential lance fitting part 23 including the blowing lance 18.
  • the shut-off block 22 comprises a shut-off valve as the first shut-off device 24, which is closed to remove blockages (will be executed later). About that In addition, a vent line goes from the transport line 10 in the shut-off block (opening) 25, which has a shut-off valve 26.
  • a piece of hose 27 which is the transport line 10 of the shut-off block with a heat shut-off valve 28 as a second shut-off device connects.
  • This second shut-off device is followed by a third shut-off device 29 for shutting off the lance 18.
  • Behind the third Shut-off device (seen from the shut-off block) is a mouthpiece 30, via which by means of a connecting piece 31 compressed air in the lance 18 and so that it can be blown into the blast furnace 1.
  • the operation of the above arrangement is as follows: if from any For this reason, no plastic or other reducing agent in the blast furnace is blown in, the shut-off device (29) is closed and the connection 31 opened and then compressed air is in the standstill of the blowing system in the Blown lance. This compressed air is blown in either manually or also automatically whenever the plastic transport to the lance is interrupted is. The introduction of this compressed air prevents the Blow-in lance heats up undesirably and thus prevents heat damage.
  • the connection 31 for entering compressed air into the lance is always opened when the plastic supply to the lance is closed by the third shut-off device is.
  • the connector 31 itself consists essentially of a valve, which is connected to a compressed air reservoir.
  • the plastic agglomerates to be blown into the blast furnace 1 tend to be dependent on their grain shape and size, but also on their specific composition to block the line 10, which - as described above - prevents should be. If such a blockage occurs, one must rapid blockage can be provided.
  • This is the shut-off block trained, in which in the case of a tamper after closing the shut-off valves (first and / or third shut-off device) a vent valve or the vent valve 26 is opened.
  • This ventilation takes place above the outside atmosphere, which has the consequence that between the transport line 10 in the affected part
  • a pressure drop of almost 4 to 6 bar can be recorded via the ventilation line 25 is, while the total pressure drop across the line from the blow fittings to the blowing lance is only about 0.5 to 0.8 bar.
  • Through the blatant Air pressure drop will put considerable pressure on the clogging plastic mass exercised, resulting in the sudden emptying of blockages in the transport line leads, so that this in turn after blocking the valve 26 for the Blowing the

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Claims (16)

  1. Procédé pour la production de métal à partir de minerais métalliques, en particulier de fonte brute à partir de minerai de fer, dans lequel le minerai métallique contenant des oxydes de métaux est mis en contact réactionnel avec un gaz réducteur contenant du carbone et/ou de l'hydrogène (ainsi le cas échéant que des composés de ceux-ci) qui a été préalablement obtenu à partir de substances solides contenant du carbone et/ou des hydrocarbures, de la matière plastique sous forme broyée et fluidisée en tant qu'agglomérat étant introduite par soufflage dans le courant d'air forcé dans le creuset d'un four métallurgique vertical, notamment un haut fourneau (1), au moyen de lances (18) qui sont placées dans des buses d'air du four vertical, et amenée aux lances (18) par l'intermédiaire d'une conduite de transport (10), caractérisé en ce que, dans la conduite de transport de matière plastique (10), il est prévu un premier dispositif d'arrêt (24), un deuxième dispositif d'arrêt (28) et un troisième dispositif d'arrêt (29) et en ce que, dans la conduite de transport ou dans la lance, il est prévu également des moyens (31) pour l'alimentation en air comprimé, en ce que le premier dispositif d'arrêt (24) se ferme en cas de bourrage de la matière plastique dans la conduite de transport (10) ou dans la lance (18), en ce que le deuxième dispositif d'arrêt (28) se ferme lorsque de l'air chaud pénètre par l'intermédiaire de la lance d'injection par soufflage (18) dans la conduite de transport (10) et/ou dans la lance (18) dans le sens inverse du sens de transport habituel (RT), et en ce que le troisième dispositif d'arrêt (29) se ferme lorsque de l'air comprimé est envoyé par l'intermédiaire de la lance d'injection par soufflage (18) afin de refroidir cette dernière.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, entre le premier et le deuxième dispositif d'arrêt, il est prévu une sortie de purge d'air (26) dans la conduite de transport (10) et, en cas de bourrage de matière plastique dans la conduite de transport, le premier dispositif d'arrêt (24) bloque la poursuite du transport de matière plastique et un orifice de purge d'air (26) dans la conduite (10) s'ouvre afin de permettre l'évacuation des particules de matière plastique bourrée hors de la conduite de transport (10).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième dispositif d'arrêt (28) est une soupape d'arrêt thermique faisant fonction de clapet de non-retour qui autorise le transport de matière plastique dans le sens prescrit dans la conduite de transport mais qui se ferme lorsque des particules de matière plastique ou du gaz se déplacent dans le sens inverse du sens de transport prescrit.
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le troisième dispositif d'arrêt (29) est activé lorsque aucune matière plastique n'est injectée par soufflage et en ce que de l'air comprimé est alors injecté simultanément par soufflage afin de refroidir la lance (18).
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière plastique à injecter par soufflage est introduite à partir d'un réservoir de matière plastique par l'intermédiaire d'un sas dans la conduite de transport.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chute de pression dans la conduite de transport jusqu'au haut fourneau est d'environ 0,3 à 1 bar et en ce que la différence de pression entre l'intérieur de la conduite de transport et l'atmosphère extérieure est d'environ 4 à 6 bars.
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière plastique se présente sous la forme d'un agglomérat ayant une surface spécifique élevée avec une granulométrie de 3 à 25 mm environ et une densité apparente supérieure à 0,25.
  8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression d'injection par soufflage dans les lances est supérieure de 0,5 x 105 à 1,8 x 105 Pa à la pression dans le haut fourneau.
  9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules de matière plastique sont fluidisées et dosées successivement dans des dispositifs séparés avant leur introduction par un sas dans la conduite de transport.
  10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules de matière plastique sont fluidisées et dosées dans un dispositif de fluidisation et de dosage combinés, la pression d'injection par soufflage étant adaptée en permanence au moyen d'une boucle de régulation rapide (17) en fonction de la pression du fourneau.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on utilise comme dispositif de fluidisation et dosage combinés un sas à roue cellulaire étanche à la pression.
  12. Dispositif pour réaliser le procédé selon l'une des revendications précédentes, avec une lance (18) au moyen de laquelle de la matière plastique sous forme broyée et fluidisée en tant qu'agglomérat peut être injectée par soufflage dans le courant d'air forcé dans le creuset d'un four métallurgique vertical, notamment un haut fourneau (1), la lance (18) étant alimentée en matière plastique ou en un autre agent réducteur par l'intermédiaire d'une conduite de transport (10), caractérisé en ce que, dans la conduite de transport (10), il est prévu un premier dispositif d'arrêt (24), un deuxième dispositif d'arrêt (28) et un troisième dispositif d'arrêt (29), en ce qu'il est prévu également un raccordement (31) pour introduire de l'air comprimé dans la conduite de transport (10) et/ou dans la lance (18), en ce que le premier dispositif d'arrêt (24) est activé en cas de bourrage de la matière plastique dans la conduite de transport (10), en ce que le deuxième dispositif d'arrêt (28) est activé lorsque de la matière plastique ou du gaz est transporté(e) dans le sens inverse du sens de transport prévu, et en ce que le troisième dispositif d'arrêt (29) est activé lorsque aucune matière plastique n'est injectée par soufflage et un gaz est alors injecté par soufflage par l'intermédiaire du raccordement (31) afin de refroidir les lances (18).
  13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que, entre le premier et le deuxième dispositif d'arrêt, il est prévu une sortie d'aération (26) dans la conduite de transport (10) et, en cas de bourrage de matière plastique dans la conduite de transport, le premier dispositif d'arrêt (24) bloque la poursuite du transport de matière plastique et un orifice de purge d'air (26) dans la conduite (10) s'ouvre afin de permettre l'évacuation des particules de matière plastique bourrée hors de la conduite de transport (10).
  14. Dispositif selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce que le deuxième dispositif d'arrêt (28) est une soupape d'arrêt thermique faisant fonction de clapet de non-retour qui autorise le transport de matière plastique dans le sens prescrit (RT) dans la conduite de transport (10) mais qui se ferme lorsque de la matière plastique ou du gaz se déplacent dans le sens inverse du sens de transport prévu.
  15. Dispositif selon la revendication 12, la revendication 13 ou la revendication 14, caractérisé en ce que le troisième dispositif d'arrêt (29) est activé lorsque aucune matière plastique n'est injectée par soufflage et en ce que de l'air comprimé est alors injecté simultanément par soufflage afin de refroidir la lance.
  16. Haut fourneau pour la production de métal à partir de minerais métalliques, en particulier de fonte brute à partir de minerai de fer, dans lequel le minerai métallique contenant des oxydes de métaux est mis en contact réactionnel avec un gaz réducteur contenant du carbone et/ou de l'hydrogène (ainsi le cas échéant que des composés de ceux-ci) qui a été préalablement obtenu à partir de substances solides contenant du carbone et/ou des hydrocarbures, avec un dispositif pour injecter par soufflage de la matière plastique sous forme broyée et fluidisée en tant qu'agglomérat dans le courant d'air forcé dans le creuset du haut fourneau, la matière plastique étant injectée au moyen de lances (18) qui sont placées dans les buses d'air du haut fourneau, et amenée aux lances (18) par l'intermédiaire d'une conduite de transport (10), caractérisé en ce que, dans la conduite de transport de matière plastique (10), il est prévu un premier dispositif d'arrêt (24), un deuxième dispositif d'arrêt (28) et un troisième dispositif d'arrêt (29) et en ce que, dans la conduite de transport (10) ou dans la lance (18), des moyens (31) pour l'alimentation en air comprimé sont également réalisés, en ce que le premier dispositif d'arrêt (24) se ferme en cas de bourrage de la matière plastique dans la conduite de transport (10) ou dans la lance (18), en ce que le deuxième dispositif d'arrêt (28) se ferme lorsque de l'air chaud/de la matière plastique pénètre par l'intermédiaire de la lance d'injection par soufflage dans la conduite de transport dans le sens inverse du sens de transport habituel, et en ce que le troisième dispositif d'arrêt (29) se ferme lorsque de l'air comprimé est envoyé par l'intermédiaire de la lance d'injection par soufflage afin de refroidir cette dernière.
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