EP4634412A1 - Verfahren zum herstellen einer eisenschmelze und flüssigschlacke in einem elektrischen einschmelzer - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer eisenschmelze und flüssigschlacke in einem elektrischen einschmelzer

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EP4634412A1
EP4634412A1 EP23821209.6A EP23821209A EP4634412A1 EP 4634412 A1 EP4634412 A1 EP 4634412A1 EP 23821209 A EP23821209 A EP 23821209A EP 4634412 A1 EP4634412 A1 EP 4634412A1
Authority
EP
European Patent Office
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liquid slag
electrodes
containing materials
iron
carbon
Prior art date
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Pending
Application number
EP23821209.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nils JÄGER
Daniel Schubert
Julian Suer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing molten iron and liquid slag in an electric smelter.
  • a method for producing an iron melt which is carburized during the melting process in an electric melter using carbon-containing substances is described by way of example in the applicant's DE 10 2022 118 640.7. This involves injecting carbon in a targeted manner into the cohesive zone in which the carbon can optimally dissolve in the iron melt, thus resulting in carburization of the iron melt or an increase in the carbon content in the iron melt.
  • the object of the present invention is to further develop this method in such a way that it can be easily implemented and, in particular, can ensure optimum melting performance of the electric melter.
  • the invention relates to a method for producing an iron melt and a liquid slag in an electric melter with at least two electrodes, comprising the steps of: - feeding the melter with iron-containing materials, carbon-containing materials and slag formers via several feeding points; - melting the iron-containing materials, carbon-containing materials and slag formers to produce an iron melt and a liquid slag arranged on the iron melt; - tapping the liquid slag and the iron melt; wherein the carbon-containing materials are fed in several sequences and per sequence only via a portion of the feeding points, wherein during the feeding, cones of material form below the feeding points, so that during the melting of the carbon-containing materials fed per sequence, not all electrodes are brought into contact with the cone or cones of material.
  • the electric melter has at least two electrodes, which are supplied with electrical current and thus provide the energy required to convert the solid materials into molten iron and liquid slag.
  • several electrodes can also be used, for example three, four, five, six or more than six.
  • the resistance and thus also the heat input can be increased.
  • a high heat input is preferable in order to achieve optimum melting performance of the electric melter. The inventors have determined that this procedure is not sufficient to achieve optimum carburization of the molten iron when fed with carbon-containing materials in the conventional way.
  • the invention makes use of the fact that at least one electrode is in contact with the cone of material which contains or consists of carbonaceous materials, or is surrounded by it or is immersed in it. This allows optimal carburization to take place, since the carbon in the carbonaceous materials of the cone of material or in the cone of material can dissolve directly in the molten iron through contact with the electrode at high temperatures. At least one of the other electrodes is immersed in the molten iron or liquid slag or forms an arc above the liquid slag, whereby not all electrodes (may) touch the (same) cone of material.
  • the electrode or electrodes which are in contact with the cone(s) of material is or are positioned above the molten iron or liquid slag according to one embodiment. This ensures that the energy which is provided by the (respective) electrode(s) by applying current is used to melt the carbon-containing materials in or into the cone(s).
  • the electrode or electrodes which are not in contact with the cone(s) of material are positioned in the molten iron or liquid slag or less than 150 cm, in particular less than 120 cm, preferably less than 100 cm above the molten iron or liquid slag, according to one embodiment. This achieves the necessary resistance to ensure optimum melting operation with optimum melting performance. If the current applied or the current flow is too high and thus the resistance heating is too low, at least one of the electrodes which is immersed or positioned in the molten iron or liquid slag, for example, can be raised so that an arc is formed.
  • the greater the distance between the electrode and the molten iron or liquid slag which can be up to 150 cm, in particular up to 120 cm, preferably up to 100 cm, the higher the electrical resistance.
  • the specialist knows how to optimally determine or select the distance in order to be able to form a stable arc.
  • the distance can, for example, be greater in direct current operation than in alternating current operation.
  • the charging per sequence is carried out in such a way that at least one layer of carbon-containing materials and at least one layer of iron-containing materials are applied to the liquid slag or molten iron as a cone of material. This allows optimal carburization to take place, since the carbon in the carbon-containing materials can dissolve directly in the molten iron due to the direct contact with the electrode and the resulting high temperatures.
  • the loading per sequence and the positioning of the cones and/or the positioning of the electrodes are visually monitored by means of at least one camera. This ensures that the electrode or electrodes which are in contact with the carbon-containing materials are correctly positioned.
  • the loading per sequence and the positioning of the pile cones and/or the positioning of the electrodes can be monitored by means of at least one pyrometer.
  • the pyrometer(s) detect the electromagnetic radiation emitted by the pile cone and/or the liquid slag or the molten iron, which is proportional to the temperature of the pile cone and/or the liquid slag or the molten iron, which can contribute to the control of the loading and/or positioning.
  • the electrodes can be individually supplied with current. This means that the level of current flow depends on the positioning of the electrodes, whether there is contact with the pile or in the molten iron. or liquid slag or is located above it, can be adjusted as required.
  • the charging of the carbon-containing materials changes per sequence in such a way that, depending on the sequence, each electrode is temporarily in contact with a cone of material or is immersed in the molten iron or liquid slag or is positioned above it (above) at a distance of up to 150 cm, in particular up to 120 cm, preferably up to 100 cm.
  • This locally changes the area for carburization while at the same time maintaining a sufficiently high electrical resistance.
  • This preferably generates homogeneous carburization within the molten iron.
  • the alternating charging preferably takes place shortly before tapping, whereby it enables the carbon content of the molten iron to be increased to a desired target range.
  • the flexible electrode guide can also achieve an optimized bath movement, which in turn can bring about improved mixing of the molten iron.
  • the electric smelter is preferably an OSBF (Open Slag Bath Furnace) furnace.
  • OSBF Open Slag Bath Furnace
  • SAF Submerged Electric Arc Furnace
  • the electrode or electrodes, if there are several
  • the electric arc furnaces can be designed as alternating current arc reduction furnaces (SAFac) or direct current arc reduction furnaces (SAFdc).
  • EAF Electro Arc Furnace
  • EAFac alternating current arc melting furnace
  • EAFdc direct current arc melting furnace
  • LF ladle furnace
  • the process is particularly preferably carried out in a reducing atmosphere.
  • the invention is explained in more detail using the following embodiments in conjunction with the drawing.
  • the electric melter (10) comprises a vessel (15) into which iron-containing materials, carbon-containing materials and slag formers are fed via several feeding points (12).
  • the iron-containing materials, carbon-containing materials and slag formers are melted to produce an iron melt (1) and a liquid slag (2) arranged on the iron melt (1).
  • the carbon-containing materials are fed in several sequences and per sequence only via some of the feeding points (12).
  • the positioning of the electrode (11) can be set vertically, see double arrows.
  • the loading per sequence can be carried out in particular in such a way that at least one layer (17.1) of carbonaceous materials and at least one layer (17.2) of ferrous materials are applied to the liquid slag (2) or molten iron (1) as a cone of material (17).
  • the ferrous and carbonaceous materials can be mixed, guasi as a mixture. mixture onto which liquid slag (2) or molten iron (1) is deposited as a cone of material (17).
  • the electric melter (10) can comprise a lid (16) which can close the vessel (15) at the top and thus a defined or targeted, preferably reducing atmosphere can be set within the electric melter (10).
  • the lid (16) can be arranged so that it can be moved essentially vertically, see double arrow. If a lid (16) is present, the charging points (12) are openings in the lid (16) with corresponding supply lines.
  • the required ferrous materials, carbonaceous materials and slag formers can be supplied via means not shown.
  • cones of material (17) are formed in the vessel (15) below the charging points (12).
  • the ferrous materials preferably consist of or comprise sponge iron. In addition, other ferrous materials, such as ferrous scrap, can also be supplied, for example in order to increase the recycling rate.
  • the slag formers for example lime, silicon dioxide, magnesium oxide and/or aluminum oxide, are mixed in, especially if the so-called gangue of the preferably used iron sponge is not sufficient to be able to set the desired basicity of the liquid slag (2) to be tapped.
  • the setting of the desired basicity by appropriate mixing/addition of slag formers is familiar to the expert.
  • the amount of solids added depends on the desired output of the iron melt.
  • the electric melter (10) is preferably an OSBF, which requires electrical energy for melting, which can preferably be generated from renewable energy (sun, wind, water) in order to be able to reduce the CO 2 balance of the melting process, for example.
  • the liquid slag (2) is tapped off, for example, via a tapping point (13) and the molten iron (1) is tapped off via a tapping point (14) in the vessel (15).
  • FIG 2 shows a schematic plan view of the electric melter (10) or cover (16) using the example of the design in Figure 1.
  • the three electrodes (11) are arranged relatively centrally and the charging points (12) are distributed locally at a radial distance from the Electrodes (11).
  • six feeding points (12) are arranged in 60° sections in a circle around the electrodes (11).
  • nozzles can be arranged in the vessel (15), in particular in the bottom of the vessel (15), to influence the movement of the molten iron (1).
  • the electric melter (10) can also be pivoted to allow tipping and thus tapping of liquid slag (2) in one direction and molten iron (1) in the other.
  • the operation of electric melters (10) is also familiar to the person skilled in the art.
  • the molten iron (1) is removed and fed to a further processing step.
  • the molten iron (1) is preferably fed to a treatment in order to reduce the carbon in the molten iron (1) to a desired level. This is done, for example, using oxygen in a so-called oxygen blowing process, particularly preferably in a converter.
  • the tapped liquid melt (2) is also preferably fed to a granulation process in order to produce slag, in particular for the construction industry.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Eisenschmelze (1) und Flüssigschlacke (2) in einem elektrischen Einschmelzer (10) mit mindestens zwei Elektroden (11).

Description

Verfahren zur Herstellung einer Eisenschmelze und Flüssigschlacke in einem elektrischen Einschmelzer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Eisenschmelze und Flüssigschlacke in einem elektrischen Einschmelzer.
Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Eisenschmelzen und Flüssigschlacken in elektrischen Einschmelzern sind Stand der Technik, vgl. u.a. US 3 385 494.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Eisenschmelze, welche während des Schmelzprozesses in einem elektrischen Einschmelzer mittels kohlenstoffhaltigen Stoffen aufgekohlt wird, ist beispielhaft in der DE 10 2022 118 640.7 der Anmelderin beschrieben. Dabei geht es darum, gezielt Kohlenstoff in die kohäsive Zone zu injizieren, in welcher der Kohlenstoff optimal in Lösung mit der Eisenschmelze gehen kann und damit in einem Aufkohlen der Eisenschmelze bzw. Zunahme des Kohlenstoffgehalts in der Eisenschmelze resultiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Verfahren derart weiterzuentwickeln, welches einfach umgesetzt werden kann und insbesondere eine optimale Schmelzleistung des elektrischen Einschmelzers gewährleisten kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterführende Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Eisenschmelze und einer Flüssigschlacke in einem elektrischen Einschmelzer mit mindestens zwei Elektroden umfassend die Schritte: - Beschicken des Einschmelzers mit eisenhaltigen Stoffen, kohlenstoffhaltigen Stoffen und Schlackenbildnern über mehrere Beschickungsstellen; - Erschmelzen der eisenhaltigen Stoffe, kohlenstoffhaltigen Stoffe und Schlackenbildner zur Erzeugung einer Eisenschmelze und einer auf der Eisenschmelze angeordneten Flüssigschlacke; - Abstechen der Flüssigschlacke und der Eisenschmelze; wobei das Beschicken der kohlenstoffhaltigen Stoffe in mehreren Seguenzen und pro Seguenz nur über einen Teil der Beschickungsstellen erfolgt, wobei sich während des Beschickens Schüttkegel unterhalb der Beschickungsstellen ausbilden, so dass während des Erschmelzens der pro Seguenz beschickten kohlenstoffhaltigen Stoffe nicht alle Elektroden mit dem oder den Schüttkegeln in Kontakt gebracht werden. Zum Erschmelzen der beschickten Feststoffe verfügt der elektrische Einschmelzer über mindestens zwei Elektroden, welche mit elektrischem Strom beaufschlagt werden und damit die erforderliche Energie bereitgestellt wird, um die Feststoffe in Eisenschmelze und Flüssigschlacke zu überführen. Je nach Größe/Dimension des elektrischen Einschmelzers können auch mehrere Elektroden eingesetzt werden, beispielsweise drei, vier, fünf, sechs oder mehr als sechs.
Wenn die Elektroden während des Erschmelzens bzw. Schmelzbetriebs in der Eisenschmelze oder Flüssigschlacke oder mit Abstand darüber, um einen Lichtbogen zu zünden, positioniert sind, können der Widerstand und damit auch der Wärmeeintrag erhöht werden. Ein hoher Wärmeeintrag ist zu bevorzugen, um eine optimale Schmelzleistung des elektrischen Einschmelzers zu erreichen. Die Erfinder haben festgestellt, dass diese Verfahrensweise nicht genügt, um eine optimale Aufkohlung der Eisenschmelze bei konventionellem Beschicken mit kohlenstoffhaltigen Stoffen zu bewirken.
Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass mindestens eine Elektrode mit dem Schüttkegel, welcher kohlenstoffhaltige Stoffe enthält oder daraus besteht, in Kontakt steht respektive von diesem umgeben ist bzw. in diesen eingetaucht ist. Damit kann eine optimale Aufkohlung erfolgen, da sich der Kohlenstoff in den kohlenstoffhaltigen Stoffen des Schüttkegels oder im Schüttkegel direkt durch Kontakt mit der Elektrode bei hohen Temperaturen in der Eisenschmelze lösen können. Mindestens eine der übrigen Elektroden ist in der Eisenschmelze oder Flüssigschlacke eingetaucht oder bildet über der Flüssigschlacke einen Lichtbogen, wobei dadurch nicht alle Elektroden den(selben) Schüttkegel berühren (dürfen).
Die Elektrode oder Elektroden, welche mit dem oder den Schüttkegeln in Kontakt steht oder stehen, wird oder werden gemäß einer Ausführungsform oberhalb der Eisenschmelze oder Flüssigschlacke positioniert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Energie, welche über die (jeweiligen) Elektrode(n) durch Strombeaufschlagung bereitgestellt wird, zum Schmelzen der kohlenstoffhaltigen Stoffe im oder in den Schüttkegel verwendet wird.
Die Elektrode oder Elektroden, welche nicht dem oder den Schüttkegeln in Kontakt steht oder stehen, wird oder werden gemäß einer Ausführungsform in der Eisenschmelze oder Flüssigschlacke oder weniger als 150 cm, insbesondere weniger als 120 cm, vorzugsweise weniger als 100 cm oberhalb der Eisenschmelze oder Flüssigschlacke positioniert. Hierdurch wird der notwendige Widerstand erzielt, um einen optimalen Schmelzbetrieb mit optimaler Schmelzleis- tung sicherstellen zu können. Ist die Strombeaufschlagung respektive der Stromfluss zu hoch und damit die Widerstandserwärmung zu gering, kann mindestens eine der Elektroden angehoben, welche beispielsweise in der Eisenschmelze oder in der Flüssigschlacke eingetaucht respektive positioniert ist, sodass sich ein Lichtbogen bildet. Je höher der Abstand zwischen Elektrode und Eisenschmelze oder Flüssigschlacke, welcher bis zu 150 cm, insbesondere bis zu 120 cm, vorzugsweise bis zu 100 cm betragen kann, desto höher ist der elektrische Widerstand. Der Fachmann weiß, wie er den Abstand optimal ermittelt respektive wählt, um einen stabilen Lichtbogen ausbilden zu können. Der Abstand kann beispielsweise beim Gleichstrombetrieb höher sein im Vergleich zum Wechselstrombetrieb gewählt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Beschicken pro Seguenz derart durchgeführt, dass mindestens eine Schicht aus kohlenstoffhaltigen Stoffen und mindestens eine Schicht aus eisenhaltigen Stoffen auf der Flüssigschlacke oder Eisenschmelze als Schüttkegel aufgetragen werden. Damit kann eine optimale Aufkohlung erfolgen, da sich durch den direkten Kontakt mit der Elektrode und der resultierenden hohen Temperaturen der Kohlenstoff in den kohlenstoffhaltigen Stoffen direkt im geschmolzenen Eisen lösen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Beschicken pro Seguenz und die Positionierung der Schüttkegel und/oder die Positionierung der Elektroden visuell mittels mindestens einer Kamera überwacht. Damit kann gewährleistet werden, dass die Elektrode oder Elektroden, welche mit den kohlenstoffhaltigen Stoffen in Kontakt steht oder stehen, richtig positioniert ist oder sind.
Gemäß einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform kann das Beschicken pro Seguenz und die Positionierung der Schüttkegel und/oder die Positionierung der Elektroden mittels mindestens eines Pyrometers überwacht werden. Das oder die Pyrometer erfassen die von dem Schüttkegel und/oder der Flüssigschlacke oder der Eisenschmelze abgestrahlte elektromagnetische Strahlung, welche zur Temperatur des Schüttkegels und/oder der Flüssigschlacke oder der Eisenschmelze proportional ist, was zur Regelung der Beschickung und /oder Positionierung beisteuern kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Elektroden individuell mittels Strom beaufschlagt werden. Das bedeutet, dass die Höhe des Stromflusses abhängig von der Positionierung der Elektroden, ob ein Kontakt mit dem Schüttkegel vorliegt oder in der Eisenschmelze oder Flüssigschlacke eingetaucht ist oder darüber (oberhalb) abgeordnet ist, bedarfsgerecht eingestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wechselt das Beschicken der kohlenstoffhaltigen Stoffe pro Seguenz derart, dass abhängig von der Seguenz jede Elektrode temporär in Kontakt mit einem Schüttkegel steht oder in der Eisenschmelze oder Flüssigschlacke eingetaucht oder darüber (oberhalb) mit einem Abstand bis zu 150 cm, insbesondere bis zu 120 cm, vorzugsweise bis zu 100 cm positioniert ist. Dadurch wechselt lokal der Bereich zur Aufkohlung bei gleichzeitig stetig genügend hohem elektrischen Widerstand. Dadurch wird vorzugsweise eine homogene Aufkohlung innerhalb der Eisenschmelze generiert. Bevorzugt erfolgt das wechselnde Beschicken kurz vor dem Abstechen, wobei es eine Anhebung des Kohlenstoffgehaltes der Eisenschmelze in einen gewünschten Zielbereich ermöglicht. Durch die flexible Elektrodenführung kann zudem eine optimierte Badbewegung erzielt werden, die wiederrum eine verbesserte Durchmischung der Eisenschmelze bewirken kann.
Der elektrische Einschmelzer ist bevorzugt ein Ofen der Gattung OSBF (Open Slag Bath Furnace). Hierzu zählen Elektroreduktionsöfen, vor allem SAF (Submerged Electric Arc Furnace), welche Schmelzöfen mit Lichtbogen-Widerstandserwärmung sind, die Lichtbögen zwischen der Elektrode und der Feststoff und/oder der Schlacke bilden oder welche den Feststoff und/oder die Schlacke mittels Joule-Effekt erwärmen. Beim SAF ist die Elektrode (bzw. sind die Elektroden, wenn mehrere vorhanden sind) in den Feststoffen und/oder Flüssigschlacke eingetaucht. Je nach Funktionsprinzip/Betriebsweise können die Elektroreduktionsöfen als Wechselstrom- Lichtbogen-Reduktionsöfen (SAFac) oder Gleichstrom-Lichtbogen-Reduktionsöfen (SAFdc) ausgeführt sein. Alternativ können auch Schmelzöfen mit direkter Lichtbogeneinwirkung, welche vom oben beschriebenen Funktionsprinzip/Betriebsweise abweichen, sogenannte EAF (Electric Arc Furnace) zum Einsatz kommen, welche Lichtbögen zwischen der Elektrode und dem Metall bilden. Dies umfasst den Wechselstrom-Lichtbogen-Schmelzofen (EAFac), den Gleichstrom-Lichtbogen-Schmelzofen (EAFdc) und den Pfannenofen LF (Ladle Furnace).
Besonders bevorzugt wird das Verfahren in einer reduzierenden Atmosphäre betrieben.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der folgenden Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In Figur 1 wird die Erfindung am Beispiel eines elektrischen Einschmelzers (10) mit mindestens zwei Elektroden (11) in einer schematischen Seitenaufsicht erläutert. Der elektrische Einschmelzer (10) umfasst ein Gefäß (15), in welches eisenhaltige Stoffe, kohlenstoffhaltige Stoffe und Schlackenbildner über mehrere Beschickungsstellen (12) beschickt wird. Es erfolgt ein Erschmelzen der eisenhaltigen Stoffe, kohlenstoffhaltige Stoffe und Schlackenbildner zur Erzeugung einer Eisenschmelze (1) und einer auf der Eisenschmelze (1) angeordneten Flüssigschlacke (2). Das Beschicken der kohlenstoffhaltigen Stoffe erfolgt in mehreren Seguenzen und pro Seguenz nur über einen Teil der Beschickungsstellen (12). Über diese Art der Beschickung der kohlenstoffhaltigen Stoffe wird erreicht, dass während des Erschmelzens der pro Seguenz beschickten kohlenstoffhaltigen Stoffe nicht alle Elektroden (11) mit den kohlenstoffhaltigen Stoffen in Kontakt gebracht werden. In der Figur 1 ist gut zu erkennen, dass in diesem Beispiel nur eine der Elektroden (11), die rechte Elektrode (11), welche mit den pro Seguenz beschickten kohlenstoffhaltigen Stoffen in Kontakt steht, innerhalb des Schüttkegels (17) oder derart oberhalb der Flüssigschlacke (2) positioniert wird, dass sich der Schüttkegel (17) während des Beschickens um die Elektrode (11) anhäuft. Die anderen beiden Elektroden (11) sind weniger als 150 cm oberhalb der Flüssigschlacke (2), mittlere Elektrode (11) in Fig. 1, und in der Flüssigschlacke (2), linke Elektrode (11) in Fig. 1, positioniert. Es ist auch denkbar, die beiden Elektroden (11), welche nicht mit den pro Seguenz beschickten kohlenstoffhaltigen Stoffen in Kontakt stehen, entweder in der Flüssigschlacke (2) oder weniger als 150 cm oberhalb der Flüssigschlacke (2) zu positionieren.
Mindestens zwei, in diesem Ausführungsbeispiel sind es drei Elektroden (11), liefern die erforderliche Energie zum Erschmelzen. Dabei kann die Positionierung der Elektrode (11) vertikal eingestellt werden, s. Doppelpfeile. Wesentlich ist, um eine zuverlässige Aufkohlung der Eisenschmelze (1) über das Beschicken der kohlenstoffhaltigen Stoffe zu erhalten, dass während des Erschmelzens der pro Seguenz beschickten kohlenstoffhaltigen Stoffe nicht alle Elektroden (11) mit den kohlenstoffhaltigen Stoffen im Schüttkegel (17) in Kontakt gebracht werden. Nicht dargestellt ist, dass das Beschicken pro Seguenz und die Positionierung der Schüttkegel (17) und/oder der Elektroden (11) mittels mindestens eines nicht dargestellten Pyrometers und/oder visuell mittels mindestens einer nicht dargestellten Kamera überwacht wird. Das Beschicken pro Seguenz kann insbesondere derart durchgeführt wird, dass mindestens eine Schicht (17.1) aus kohlenstoffhaltigen Stoffen und mindestens eine Schicht (17.2) aus eisenhaltigen Stoffen auf der Flüssigschlacke (2) oder Eisenschmelze (1) als Schüttkegel (17) aufgetragen werden. Alternativ können die eisenhaltigen und kohlenstoffhaltigen Stoffe gemischt, guasi als Mi- schung, auf der Flüssigschlacke (2) oder Eisenschmelze (1) als Schüttkegel (17) aufgetragen werden.
Der elektrische Einschmelzer (10) kann einen Deckel (16) umfassen, welcher das Gefäß (15) nach oben verschließen kann und somit innerhalb des elektrischen Einschmelzers (10) eine definierte bzw. gezielte, vorzugsweise reduzierende Atmosphäre eingestellt werden kann. Der Deckel (16) kann im Wesentlichen vertikal verfahrbar angeordnet sein, s. Doppelpfeil. Ist ein Deckel (16) vorhanden, so sind die Beschickungsstellen (12) Öffnungen in dem Deckel (16) mit entsprechenden Zufuhrleitungen. Über nicht dargestellte Mittel können die erforderlichen eisenhaltigen Stoffe, kohlenstoffhaltigen Stoffe und Schlackenbildner zugeführt werden. Im Gefäß (15) ergeben sich nach dem Beschicken unterhalb der Beschickungsstellen (12) sogenannte Schüttkegel (17). Die eisenhaltigen Stoffe bestehen oder umfassen vorzugsweise Eisenschwamm. Zusätzlich können auch weitere eisenhaltige Stoffe, wie zum Beispiel eisenhaltiger Schrott, um beispielsweise die Recyclingrate zu erhöhen, zugeführt werden. Die Schlackenbildner, beispielsweise Kalk, Siliziumdioxid, Magnesiumoxid und/oder Aluminiumoxid werden zugemischt, insbesondere wenn die sogenannte Gangart des vorzugsweise eingesetzten Eisenschwamms nicht ausreicht, um in Abhängigkeit davon, die gewünschte Basizität der abzustechenden Flüssigschlacke (2) einstellen zu können. Die Einstellung der gewünschten Basizität durch entsprechende Mischung/Zugabe an Schlackenbildner ist dem Fachmann geläufig. Die eingebrachte Menge an Feststoffen bemisst sich nach der gewünschten Ausbringung der Eisenschmelze.
Der elektrische Einschmelzer (10) ist vorzugsweise ein OSBF, welcher zum Erschmelzen elektrische Energie benötigt, welche vorzugsweise aus regenerativer Energie (Sonne, Wind, Wasser) erzeugt werden kann, um beispielsweise die CO2-Bilanz des Schmelzprozesses senken zu können. Sind die beschickten Feststoffe vollständig erschmolzen und insbesondere die Vorgaben an die Eisenschmelze (1) und Flüssigschlacke (2) erfüllt, sind in dem Gefäß Eisenschmelze (1) und auf der Eisenschmelze (1) Flüssigschlacke (2) angeordnet und bereit zum Abstechen.
Ein Abstechen der Flüssigschlacke (2) erfolgt über beispielsweise eine Abstichstelle (13) und ein Abstechen der Eisenschmelze (1) über eine Abstichstelle (14) im Gefäß (15).
Figur 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf den elektrischen Einschmelzer (10) respektive Deckel (16) am Beispiel der Ausführung in Figur 1. Die drei Elektroden (11) sind relativ zentral angeordnet und die Beschickungsstellen (12) verteilen sich lokal im radialen Abstand zu den Elektroden (11). Beispielhaft sind sechs Beschickungsstellen (12) in 60°-Abschnitten kreisförmig um die Elektroden (11) angeordnet.
Nicht dargestellt, können im Gefäß (15) Düsen, insbesondere im Boden des Gefäßes (15), zur Beeinflussung der Bewegung der Eisenschmelze (1) angeordnet sein. Der elektrische Einschmelzer (10) kann auch schwenkbar gelagert sein, um ein Kippen und somit ein Abstechen von Flüssigschlacke (2) in die eine und Eisenschmelze (1) in die andere Richtung zu ermöglichen. Das Betreiben von elektrischen Einschmelzern (10) ist dem Fachmann ebenfalls geläufig. Ebenfalls nicht dargestellt ist, wie die Eisenschmelze (1) entnommen und einem Weiterverarbeitungsschritt zugeführt wird. Bevorzugt wird die Eisenschmelze (1) einem Behandeln zugeführt, um den Kohlenstoff in der Eisenschmelze (1) auf ein gewünschtes Maß zu reduzieren. Dies erfolgt beispielsweise mittels Sauerstoff in einem sogenannten Sauerstoffblasprozess, besonders bevorzugt in einem Konverter. Auch die abgestochene Flüssigschmelze (2) wird vor- zugsweise einer Granulation zugeführt, um Schlacke insbesondere für die Bauindustrie zu erzeugen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Eisenschmelze (1) und einer Flüssigschlacke (2) in einem elektrischen Einschmelzer (10) mit mindestens zwei Elektroden (11) umfassend die Schritte:
- Beschicken des Einschmelzers (10) mit eisenhaltigen Stoffen, kohlenstoffhaltigen Stoffen und Schlackenbildnern über mehrere Beschickungsstellen (12);
- Erschmelzen der eisenhaltigen Stoffe, kohlenstoffhaltigen Stoffe und Schlackenbildner zur Erzeugung einer Eisenschmelze (1) und einer auf der Eisenschmelze (1) angeordneten Flüssigschlacke (2);
- Abstechen der Flüssigschlacke (2) und der Eisenschmelze (1); dadurch gekennzeichnet, dass das Beschicken der kohlenstoffhaltigen Stoffe in mehreren Seguenzen und pro Seguenz nur über einen Teil der Beschickungsstellen (12) erfolgt, wobei sich während des Beschickens Schüttkegel (17) unterhalb der Beschickungsstellen (12) ausbilden, so dass während des Erschmelzens der pro Seguenz beschickten kohlenstoffhaltigen Stoffe nicht alle Elektroden (11) mit dem oder den Schüttkegeln (17) in Kontakt gebracht werden, wobei mindestens eine Elektrode (11) mit dem Schüttkegel (17), welcher kohlenstoffhaltige Stoffe enthält oder daraus besteht, in Kontakt steht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Elektrode (11) oder Elektroden (11), welche mit dem oder den Schüttkegeln (17) in Kontakt steht oder stehen, oberhalb der Eisenschmelze (1) oder Flüssigschlacke (2) positioniert wird oder werden.
3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Elektrode (11) oder Elektroden (11), welche nicht dem oder den Schüttkegeln (17) in Kontakt steht oder stehen, in der Eisenschmelze (1) oder Flüssigschlacke (2) positioniert wird oder werden oder weniger als 150 cm oberhalb der Eisenschmelze (1) oder Flüssigschlacke (2) positioniert wird oder werden.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Beschicken pro Seguenz derart durchgeführt wird, dass mindestens eine Schicht (17.1) aus kohlenstoffhaltigen Stoffen und mindestens eine Schicht (17.2) aus eisenhaltigen Stoffen auf der Flüssigschlacke (2) oder Eisenschmelze (1) als Schüttkegel (17) aufgetragen werden. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Beschicken pro Sequenz und die Positionierung der Schüttkegel (17) und/oder der Elektroden (11) visuell mittels mindestens einer Kamera überwacht wird. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Beschicken pro Sequenz und die Positionierung der Schüttkegel (17) und/oder der Elektroden (11) mittels mindestens eines Pyrometers überwacht wird. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Elektroden (11) individuell mittels Strom beaufschlagt werden können. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Beschicken der kohlenstoffhaltigen Stoffe pro Sequenz derart wechselt, dass abhängig von der Sequenz jede Elektrode (11) temporär in Kontakt mit einem Schüttkegel (17) steht oder in der Eisenschmelze (1) oder Flüssigschlacke (2) eingetaucht oder darüber mit einem Abstand bis zu 150 cm positioniert ist.
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