EP2203572A1 - Elektroofen mit elektrodenbohrungen zum fördern und aufschmelzen von metallpulver - Google Patents

Elektroofen mit elektrodenbohrungen zum fördern und aufschmelzen von metallpulver

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EP2203572A1
EP2203572A1 EP08840071A EP08840071A EP2203572A1 EP 2203572 A1 EP2203572 A1 EP 2203572A1 EP 08840071 A EP08840071 A EP 08840071A EP 08840071 A EP08840071 A EP 08840071A EP 2203572 A1 EP2203572 A1 EP 2203572A1
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electric furnace
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dad
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Detlef Strieder
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SMS Siemag AG
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    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to an electric furnace having a receiving space for molten material, wherein at least one electrode protrudes into the receiving space and wherein means for introducing dust are present in the receiving space.
  • Dust is produced in steelmaking, some of which contain valuable components, so that their recovery is aimed for.
  • the dust is produced in the course of the process as a result of the respective oxidation or other process steps to be carried out.
  • the dust may, especially if it is a so-called secondary metallurgical dust, have a relatively high proportion of compounds of high-quality elements such as chromium or nickel.
  • the release of such dusts represents a not inconsiderable environmental impact.
  • the high quality components are interesting for economic reasons because of their value. It is therefore known to return the dusts to an oven in order to recover the valuable constituents.
  • the dust which is generated in particular during FeNi production, thus represents a technical problem.
  • the transport and storage of the dust require a high personnel and technical effort.
  • the effective processing of the dust in the rotary kiln rarely succeed, since the production of mechanically and thermally stable pellets is difficult and expensive.
  • the contamination of the entire system (roads, buildings, air) is significant.
  • the solution of this object by the invention is characterized in that the means for introducing dusts into the receiving space of the furnace comprise an at least partially extending in the longitudinal direction of the electrode bore.
  • the bore preferably has a circular cross section. It may be concentric to a longitudinal axis of the electrode, but alternatively also eccentric to this.
  • the bore may also be directly or indirectly connected to a dewatering conveyor. It can communicate with at least one bore drilling the bore.
  • the connection bore may be formed as a blind bore, which ends in the interior of the electrode.
  • the bore or a bore terminates near a tip of the electrode to be delivered under optimal process conditions.
  • the at least one electrode is preferably arranged in an upper region of the furnace.
  • the electric furnace is advantageously an electric reduction furnace or a rotary hearth furnace.
  • the operating costs can be lowered by a reduced consumption of fuel (oil, gas, etc.) and reducing agents (coke, coal, etc.).
  • FIG. 1 schematically shows an electroreduction furnace with electrodes arranged in the upper region
  • Fig. 2 is an enlarged view of one of the electrodes of the furnace, shown partially in section.
  • an electric furnace 1 is sketched in the form of an electric reduction furnace, which has a receiving space 2 for molten material (molten metal).
  • the heating of the material to be melted is effected in a known manner by means of an arc, which is generated by electrical means between the tips 11 (see FIG. 2) of two electrodes 4 and 5.
  • the furnace 1 is further provided with means 6, with which the introduction of dusts S (in a dust-like state) is possible.
  • the dusts are subjected to a treatment in the oven in order to recover valuable elements from the dust.
  • the means 6 for introducing dusts S into the receiving space 2 comprise a bore 7 running at least partially in the longitudinal direction L of the electrode 4, 5.
  • the bore 7 is arranged eccentrically to the longitudinal axis 8 of the electrode 4 in the exemplary embodiment according to FIG.
  • a suitable conveying device 9 see Fig. 1
  • the electrode 4, 5 is therefore designed according to the invention as a hollow electrode, wherein dust can be passed through the cavity (bore) in the interior of the electrode 4, 5 in the melt.
  • connecting bores 10 are provided, which together with the bore 7 form a pneumatic or fluidic conveying channel for the dust S. This makes it possible to apply the dust as close as possible to the location of the arc between the electrodes 4, 5 and thus to improve the processing of the dust S.
  • the dusts S which are generally produced in the process chain during the production of FeNi, are thus preferably fed directly to the electrode tips by at least one opening in the electrodes of the electric furnace.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektroofen (1) mit einem Aufnahmeraum (2) für schmelzflüssiges Material (3), wobei mindestens eine Elektrode (4, 5) in den Aufnahmeraum (2) hineinragt und wobei Mittel (6) zur Einbringung von Stäuben in den Aufnahmeraum (2) vorhanden sind. Um eine verbesserte Zuführung des Staubs bei einer einfachen Verarbeitung desselben zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, dass die Mittel (6) zur Einbringung von Stäuben in den Aufnahmeraum (2) eine zumindest teilweise in Längsrichtung (L) der Elektrode (4, 5) verlaufende Bohrung (7) umfassen.

Description

ELEKTROOFEN MIT ELEKTRODENBOHRUNGEN ZUM FORDERN UND AUFSCHMELZEN VON METALLPULVER
Die Erfindung betrifft einen Elektroofen mit einem Aufnahmeraum für schmelz- flüssiges Material, wobei mindestens eine Elektrode in den Aufnahmeraum hineinragt und wobei Mittel zur Einbringung von Stäuben in den Aufnahmeraum vorhanden sind.
Bei der Stahlherstellung fallen Stäube an, die teilweise wertstoffhaltige Bestand- teile aufweisen, so dass deren Rückgewinnung angestrebt wird. Der Staub entsteht im Laufe des Verfahrens infolge der jeweils durchzuführenden Oxidations- oder sonstigen Prozessschritte. Der Staub kann dabei, insbesondere wenn es sich um einen sogenannten sekundärmetallurgischen Staub handelt, einen relativ hohen Anteil an Verbindungen hochwertiger Elemente wie Chrom bzw. Ni- ekel aufweisen. Das Freisetzen derartiger Stäube stellt eine nicht unerhebliche Umweltbelastung dar. Andererseits sind die hochwertigen Bestandteile infolge ihres Wertes aus ökonomischen Gründen interessant. Daher ist es bekannt, die Stäube wieder einem Ofen zuzuführen, um die werthaltigen Bestandteile wiederzugewinnen.
Entsprechende Lösungen sind beispielsweise in der EP 0 275 863 B1 beschrieben, wobei hier der Staub in brikettierter oder pelletierter Form dem Pro- zess wieder zugeführt wird. Ähnliche Lösungen sind aus der EP 0 467 874 A1 , aus der WO 99/20801 und aus der DE 26 07 650 A1 bekannt.
Der Staub, der insbesondere bei der FeNi-Produktion anfällt, stellt mithin ein anlagentechnisches Problem dar. Der Transport und die Lagerung des Staubs erfordern einen hohen personellen und technischen Aufwand. Die effektive Verarbeitung des Staubes im Drehrohrofen gelingt selten, da die Herstellung von mechanisch und thermisch haltbaren Pellets schwierig und aufwändig ist. Die Verunreinigung der gesamten Anlage (Straßen, Gebäude, Luft) ist erheblich.
Aus der EP 1 184 469 B1 ist es bekannt, den Staub dem Ofen im staubförmi- gen, nicht pelletierten Zustand wieder zuzuführen. Hierfür sind Förderrinnen für ein Gemisch vorgesehen, das aus den Stäuben und kohlenwasserstoffhaltigen Reduktionsmitteln besteht. Alternativ kann dieses Gemisch dem Ofen auch ü- ber eine Zuführlanze zugegeben werden.
Es hat sich herausgestellt, dass mit den vorbekannten Maßnahmen mitunter noch kein voll befriedigender Prozess bei der Verarbeitung der Stäube, insbesondere im Falle der Erzeugung von Eisennickel (FeNi) erzielt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektroofen vorzuschlagen, mit dem verbesserte prozesstechnische Bedingungen er- zielbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Einbringung von Stäuben in den Aufnahmeraum des Ofens eine zumindest teilweise in Längsrichtung der Elektrode verlaufende Bohrung umfassen.
Die Bohrung hat dabei bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt. Sie kann konzentrisch zu einer Längsachse der Elektrode, aber alternativ auch exzentrisch zu dieser verlaufen.
Die Bohrung kann ferner direkt oder indirekt mit einer Fördereinrichtung für Stäube verbunden sein. Sie kann mit mindestens einer die Bohrung schneidenden Anschlussbohrung in Verbindung stehen. Die Anschlussbohrung kann dabei als Sackbohrung ausgebildet sein, die im Inneren der Elektrode endet. Bevorzugt endet die Bohrung oder eine Anschlussbohrung nahe einer Spitze der Elektrode, um unter optimalen Prozessbedingungen zugeführt werden zu können.
Die mindestens eine Elektrode ist vorzugsweise in einem oberen Bereich des Ofens angeordnet.
Bei dem Elektroofen handelt es sich mit Vorteil um einen Elektroreduktionsofen oder um einen Drehherdofen.
In vorteilhafter Weise ergibt sich eine Einsparung bei den Investitionskosten, da auf eine Pelletieranlage bzw. auf eine dem Elektroofen vorgeschaltete Einrichtung zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Pellets (sog. Lepol Grate) verzichtet werden kann, da der Staub im staubförmigen Zustand verarbeitet wird.
Investitionskosten können auch insbesondere beim Einsatz eines Drehrohrofens dadurch eingespart werden, dass der Staub aus dem Prozess ausgeschleust wird und die Kapazität für das Drehrohr reduziert werden kann.
Die Betriebskosten sind senkbar durch einen verminderten Verbrauch von Brennstoff (Öl, Gas, etc.) sowie Reduktionsmitteln (Koks, Kohle, etc.).
Somit ergeben sich verbesserte prozesstechnische Bedingungen im Drehrohrofen.
Weiterhin entsteht keine negative Beeinflussung des Reduktionsvorgangs durch eine hohe Staubfracht.
Insgesamt ergeben sich Einsparungen bei der Investition in die Anlage durch Wegfall der Lagerhalle für den Staub, das Staubtransportsystem, das Pe- letttransportsystem, ein Lepol Grate vor dem Drehherd, eine kürzere Bauweise des Drehherdofens und das Transportsystem für Drehrohrofen-Produkt.
Insgesamt können also die Betriebskosten und Personalkosten gesenkt und die Umweltbedingungen der gesamten Produktionsanlage verbessert werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Elektroreduktionsofen mit im oberen Bereich an- geordneten Elektroden und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer der Elektroden des Ofens, teilweise geschnitten dargestellt.
In Fig. 1 ist ein Elektroofen 1 in Form eines Elektroreduktionsofens skizziert, der einen Aufnahmeraum 2 für schmelzflüssiges Material (Metallschmelze), aufweist. Die Erhitzung des aufzuschmelzenden Materials erfolgt in bekannter Weise über einen Lichtbogen, der auf elektrischen Wege zwischen den Spitzen 11 (s. Fig. 2) zweier Elektroden 4 und 5 erzeugt wird. Der Ofen 1 ist ferner mit Mitteln 6 versehen, mit denen das Einbringen von Stäuben S (in staubförmigem Zustand) möglich ist. Die Stäube werden im Ofen einer Aufbereitung unterzogen, um werthaltige Elemente aus dem Staub rückgewinnen zu können.
Wie dese Mittel 6 zum Einbringen von Stäuben erfindungsgemäß ausgebildet sind, geht aus Fig. 2 hervor:
Generell umfassen die Mittel 6 zur Einbringung von Stäuben S in den Aufnahmeraum 2 eine zumindest teilweise in Längsrichtung L der Elektrode 4, 5 ver- laufende Bohrung 7. Die Bohrung 7 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 exzentrisch zur Längsachse 8 der Elektrode 4 angeordnet. Mit dieser Ausges- taltung ist es möglich, den Staub S über eine geeignete Fördereinrichtung 9 (s. Fig. 1 ) entlang der Bohrung 7 im Inneren der Elektrode 4, 5 zu fördern und nahe der Spitze 11 der Elektrode 4, 5 aus dieser wieder auszuleiten.
Die Elektrode 4, 5 ist also erfindungsgemäß als Hohlelektrode ausgebildet, wo- bei Staub durch den Hohlraum (Bohrung) im Inneren der Elektrode 4, 5 in die Schmelze geleitet werden kann.
Im Ausführungsbeispiel sind Anschlussbohrungen 10 vorgesehen, die zusammen mit der Bohrung 7 einen pneumatischen bzw. fluidischen Förderkanal für den Staub S bilden. Damit wird es möglich, den Staub beliebig nahe an der Stelle des Lichtbogens zwischen den Elektroden 4, 5 auszubringen und so die Aufbereitung des Staubs S zu verbessern.
Natürlich können statt nur einer Bohrung 7 mehrere Bohrungen parallel zuein- ander verlaufend vorgesehen sein.
Die Stäube S, die zumeist in der Prozesskette bei der Erzeugung von FeNi anfallen, werden also erfindungsgemäß durch mindestens eine Öffnung in den Elektroden des Elektroofens vorzugsweise direkt den Elektrodenspitzen zuge- führt.
Das oft im Stand der Technik übliche Agglomerieren des Staubs, der im Drehrohrofen anfällt, zu Pellets und das Wiederzuführen der Pellets entfällt mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag. Insbesondere bei der Produktion von FeNi ent- fällt die Agglomeration und die Zwischenlagerung des Staubs.
Dies hat auch den Vorteil, dass Nachteile der Pelletsverarbeitung nicht auftreten können. Abhängig von der mechanischen Festigkeit der Pellets kann nämlich zusätzlicher Staub zu demjenigen Staub entstehen, der dem Erz anhaftet. Dadurch entsteht ein Ballast aus Staub, der die Einsatzmenge des Drehrohres vergrößert, ohne die Ausbringen desselben zu verbessern. Ein anlagentechnisch hoher Aufwand für den Transport, die Lagerung und das Pelletieren des Staubs kann daher vermieden werden. Eine Überdimensionierung des Drehrohrofens und der Entstaubungsanlage durch den Ballast an Staubumlauf kann folglich ebenfalls vermieden werden. Ein kleiner bauender Drehrohrofen benötigt weiterhin weniger Energie, so dass der Energieeinsatz mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag reduziert werden kann.
Vermieden werden kann auch der vorbekannte Effekt eines schlechten Fließvorgangs des kalzinierten Ni-Erzes im Elektroreduktionsofen, was zu Störungen beim Energieumsatz an den Elektroden führt, d. h. zu schwankenden Produktionsbedingungen hinsichtlich der Qualität und Quantität des kalzinierten Erzes.
Bezugszeichenliste:
1 Elektroofen
2 Aufnahmeraum
3 schmelzflüssiges Material
4 Elektrode
5 Elektrode
6 Mittel zur Einbringung von Stäuben
7 Bohrung
8 Längsachse
9 Fördereinrichtung für Stäube
10 Anschlussbohrung
11 Spitze
L Längsrichtung
S Staub

Claims

Patentansprüche:
1. Elektroofen (1 ) mit einem Aufnahmeraum (2) für schmelzflüssiges Material (3), wobei mindestens eine Elektrode (4, 5) in den Aufnahmeraum (2) hin- einragt und wobei Mittel (6) zur Einbringung von Stäuben in den Aufnahmeraum (2) vorhanden sind,
d ad urch gekennze ichnet,
dass die Mittel (6) zur Einbringung von Stäuben in den Aufnahmeraum (2) mindestens eine zumindest teilweise in Längsrichtung (L) der Elektrode (4, 5) verlaufende Bohrung (7) umfassen.
2. Elektroofen nach Anspruch 1 , dad u rch gekennze ichnet, dass die Bohrung (7) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
3. Elektroofen nach Anspruch 1 oder 2, dad u rch geken nzeich net, dass die Bohrung (7) konzentrisch zu einer Längsachse (8) der Elektrode (4, 5) verläuft.
4. Elektroofen nach Anspruch 1 oder 2, dad u rch geken nzeich net, dass die Bohrung (7) exzentrisch zu einer Längsachse (8) der Elektrode (4, 5) verläuft.
5. Elektroofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d ad urch geken nzeich net, dass die Bohrung (7) direkt oder indirekt mit einer Fördereinrichtung (9) für Stäube verbunden ist.
6. Elektroofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dad u rch ge kennzeichnet, dass die Bohrung (7) mit mindestens einer diese schneidenden Anschlussbohrung (10) in Verbindung steht.
7. Elektroofen nach Anspruch 6, dad u rch geken nzeich net, dass die Anschlussbohrung (10) als Sackbohrung ausgebildet ist, die im Inneren der Elektrode (4, 5) endet.
8. Elektroofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dad u rch geken nzeichnet, dass die Bohrung (7) oder eine Anschlussbohrung (10) nahe einer Spitze
(11 ) der Elektrode (4, 5) endet.
9. Elektroofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dad u rch geken nzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (4, 5) in einem oberen Bereich des Ofens angeordnet ist.
10. Elektroofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dad u rch gekennzeichnet, dass er ein Elektroreduktionsofen ist.
11. Elektroofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d ad u rch geken nzeichnet, dass er ein Drehherdofen ist.
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