FI118013B - Menetelmä ja laitteisto raudan ja/tai teräksen valmistuksessa syntyvät pölyn käsittelemiseksi - Google Patents

Description

A

118013

Menetelmä ja laitteisto raudan ja/tai teräksen valmistuksessa syntyvät pölyn käsittelemiseksi - Förfarande och apparatur för behandling av damm som uppstätt vid framställning av järn oeh/eller stäl 5 Keksintö koskee menetelmää ja laitteistoa raudan ja/tai teräksen valmistuksessa syntyvän pölyn käsittelemiseksi kuumentamalla.

Malmia raaka-aineena käyttävä ns. integroitu terästehdas käsittää ainakin masuuni-laitoksen ja happiteräskonvertterin (LD-konvertterin): Masuunissa rautamalmi ensin : pelkistetään hiilipitoiseksi raudaksi ja konvertteriprosessissa sulasta raudasta hapel-10 la poltetaan hiili teräksen tasolle. Lisäksi terästehtaalla voi olla oma happitehdas ja rautarikasteen sintrauslaitos sekä muita apulaitoksia ja toimintoja, kuten koksaamo ja kuonankäsittelylaitos. Kuvatun kaltaisella terästehtaalla syntyy merkittäviä määriä ympäristöä rasittavia ongelmapölyjä, jotka joudutaan ottamaan prosessista il-mansuojelullisena toimenpiteenä talteen ja saattamaan ympäristölle vaarattomaan 15 muotoon tai lähettämään ongelmajätteenä käsiteltäväksi tehtaan ulkopuolelle. Haitta-aineista erityisen ongelmallisia ovat raskasmetallien kuten sinkin ja lyijyn oksidit sekä myrkylliset syanidit ja alkalit.

Tunnetaan erilaisia teräksen valmistuksen pölyjen käsittelytapoja. US-4 780 135

Pargeter käsittelee pölyjä kuonan kanssa sintraamalla ympäristölle vaarattomiksi • · [···' 20 briketeiksi. US-6 120 577 Koros tekee brikettejä teräsprosessin pölyistä ja lietteistä : koksimurskeen kanssa kiertoarinauunissa. US-5 968 230 Okamoto kuvaa sähköte- * · \*·: räsuunin pölyjen polttokäsittelyä ja jäännöksen sitomista emäksiseen kuonaan, joka "·./ i.*.j voidaan palauttaa teräksenvalmistusprosessiin. Tällä prosessilla ei kuitenkaan rat- kaista edellä mainittua haitta-aineongelmaa.

* · · • · * t “* 25 Keksinnön yleisenä tarkoituksena on saattaa edellä mainitut pölyt taloudellisesti on- , , gelmattomaan muotoon, esim. kuonan muodostajaksi masuunilla tai teräskonvertte- '· ” rille, tai tienpohjaksi soveltuvaksi kuonaksi.

• » * · ··· / . Erityisesti keksinnön tarkoituksena on masuunin sähkösuodattimen pölyn käsittely, * *; jolla pyritään alentamaan kustannuksia huomattavasti nykyiseen tilanteeseen verrat- 30 tuna. Syanideja sisältävän masuunipölyn välivarastointi- ja hävityskustannukset ovat suuret ja keksinnön avulla pyritään alentamaan näitä käsittelykustannuksia huomattavasti.

• « 118013 2 :

Edellä mainitut ongelmat on nyt ratkaistu ja tavoitteet on nyt saavutettu uudella menetelmällä raudan ja/tai teräksen valmistuksessa syntyvän pölyn käsittelemiseksi, jolle pääasiassa on tunnusomaista, että pöly syötetään reaktoriin ja kuumennetaan siinä, jolloin osa pölystä sisältyy savukaasuihin ja osa muodostaa sulatteen, sulate 5 kulkeutuu reaktorin pohjalle, josta se poistetaan, ja savukaasut johdetaan jälkipolt-timeen, jossa niille suoritetaan jälkipoltto, jälkipoltetut savukaasut jäähdytetään, ja jäähdytetyistä savukaasuista erotetaan kiinteät hiukkaset.

i

On nimittäin havaittu, että pölyä kuumennettaessa osittain sulatteeksi, osittain savu-kaasukomponenteiksi, mainitut haitta-aineet kerääntyvät savukaasuihin, josta ne 10 voidaan helposti polttaa kiinteiksi aineiksi ja erottaa muista savukaasun komponen- ‘ teista. On erityisen edullista, että pöly kuumennetaan selektiivisesti pelkistävissä olosuhteissa siten, että osa pölystä säilyy kemiallisesti ja muodostaa sulatteen ja osa siitä pelkistyy kemiallisesti ja/tai höyrystyy ja sisältyy savukaasuihin.

Siten esimerkiksi pöly, joka sisältää hyötyainetta ja mainittuja haitta-aineita, voi-15 daan kuumentaa olosuhteissa, jotka selektiivisesti pelkistävät vain haitta-aineet. Tällöin haitta-aineet, jotka usein ovat kiinteitä oksideja tai suoloja, pelkistyvät haihtuviksi aineiksi, esim. metalleiksi, rikiksi ja klooriksi. Haihtuvat aineet muodostavat savukaasuja, jotka sitten jälkipoltetaan. Haitallinen syanidi hajoaa myös korotetussa lämpötilassa tai palaa jälkipoltossa.

.**·. 20 Edullisesti kuumennus reaktorissa jäljestetään sellaisissa pelkistävissä olosuhteissa, j että kemiallisesti säilyvä osa pölystä sisältää rautaoksidia ja mielellään myös kai- • · * | siumoksidia ja/tai magnesiumoksidia. Tällöin sen muodostama sulate voidaan ottaa * · * ; ; talteen ja hyödyntää. Toisaalta on edullista, jos pelkistyvä osa pölystä sisältää aika- * · · *; * j limetalli-, sinkki-, raskasmetalli- rikki- ja/tai klooriyhdisteitä. Kuumennuksessa nä- • · · *· " 25 mä yhdisteet pelkistyvät haihtuviksi tai kaasumaisiksi aineiksi ja erottuvat siten pö- lyn säilyvästä, sulatteen muodostavasta osasta.

:·. Pöly, joka syötetään reaktoriin, on edullisesti valittu ryhmästä, johon kuuluvat ma- * · · suunin suodatinpöly, happipuhalluskonvertteripöly, ja masuuninoki, ja on edullisesti • * konvertteripölyn seos masuunin suodatinpölyn ja/tai masuuninoen kanssa.

• · • · · • ·« • · .·*·. 30 Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan pölyn sisältämää hiiltä käyte- '·[ tään pääpolttoaineena kun pöly kuumennetaan reaktorissa. Tyypillisesti käytetään ·«« ··*: sellainen konvertteripölyn seos masuunin suodatinpölyn ja/tai masuuninoen kanssa, *·*"· että niiden seoksen hiilipitoisuus on välillä 5-17 %, edullisesti 10-16 %, edullisim min 14 ±1%.

3 118013

Kun pölynä käytetään masuunin suodatinpölyn ja konvertteripölyn seosta, masuunin suodatinpöly sisältää enemmän hiiltä (15-35 paino-%) kuin konvertteripöly (1-5 paino-%) ja sitä käytetään siksi enemmän. Tyypillisesti tällainen pöly, joka syöte* tään reaktoriin, sisältää 40-70 %, edullisesti noin 50 %, masuunin sähkösuodatinpö-5 lyä ja 30-60 %, edullisesti noin 50 %, happipuhalluskonveitteripölyä.

Kuten edellä mainittiin, keksinnössä pöly pyritään edullisesti kuumentamaan selektiivisesti pelkistävissä olosuhteissa, joissa hyötykomponentit kuten rautaoksidi säilyvät ja muodostavat sulatteen, mutta haitta-aineet kuten alkalimetalli- sinkki- ja raskasmetalliyhdisteet sekä rikki- ja klooriyhdisteet muuttuvat erotettaviksi savu-10 kaasuiksi. On havaittu, että tyypillisellä pölyraaka-aineella mainitut pelkistävät olosuhteet voidaan aikaansaada, jos pöly kuumennetaan sellaisissa olosuhteissa, että mainitun savukaasun hiilimonoksidikonversio ηεο = C02/(CO + C02) on välillä 0,70 - 0,90, edullisesti 0,80 ± 0,05.

Reaktorin kuumennusolosuhteet vaikuttavat myös sulatteen koostumukseen, etenkin 15 sen emäksisyyteen. On edullista, jos pöly kuumennetaan sellaisissa olosuhteissa, että sulatteen kahden komponentin emäksisyys B2 = CaO/Si02 on välillä 1,0 - 3,0, edullisesti 2,2 ± 0,2 %.

Pölyä kuumennettaessa reaktorissa se pidetään tyypillisesti lämpötilassa 1400 -1800 °C, edullisesti lämpötilassa 1700 ± 50 °C. Pöly voidaan tarvittaessa kuumentaa ,···. 20 alipaineessa.

• · • · · • ♦ : Keksinnön mukaisen menetelmän sulatteen ominaisuudet voidaan tarvittaessa pa- • * :.*·· rantaa syöttämällä reaktoriin pölyn lisäksi lisäaineita, kuten masuunikuonaa, kalkki- kiveä ja/tai hiekkaa. Tyypillisesti reaktoriin syötettyjen lisäaineiden määrä on kor- :*·,· keintaan 20 paino-% niiden ja pölyn yhteismäärästä.

• · • · · « · ***** 25 Kun pöly syötetään reaktoriin, se tapahtuu tyypillisesti reaktorissa olevan liekkipolt- timen liekin yhteydessä, jolloin liekki kuumentaa pölyä. Edullisesti pöly syötetään '· *: reaktoriin liekkipolttimen suuttimen kautta yhdessä hapen tai sen seoksen ja liekkiä * · · ylläpitävän lisäpolttoaineen kanssa. On myös edullista kohdistaa reaktorin yläosassa • \ oleva leikkipoltin reaktorin pohjaa kohti, jolloin sulate kulkeutuu pohjaan, syntyvi- ....· 30 en savukaasujen kulkeutuessa U:n muotoista rataa takaisin reaktorin yläosaan ja ulos reaktorista.

• · · • · • · « · · :*·.· Keksinnön mukaan pölyn reaktorissa muodostama kaasujae siirtyy savukaasuihin, * · jotka jälkipoltetaan. Jälkipolton tarkoituksena on saada kaasujakeen kaasu- tai höy-rymuodossa olevat epäpuhtaudet kiinteiksi hiukkasiksi, jotka voidaan erottaa ja ot- 4 118013 taa talteen. Koska useimmat pölyn haitta-aineista ovat pelkistettyinä kaasumaisia tai höyrymäisiä, mutta hapetettuina kiinteitä, on edullista suorittaa savukaasujen jälki-poltto hapettavissa olosuhteissa. Tällöin ainakin osa haitta-aineista hapettuvat kiinteiksi hiukkasiksi. Savukaasujen jälkipoltto on myös tärkeä niiden sisältämän häkä-5 kaasun, vedyn ja mahdollisten dioksiinien hävittämiseksi.

Savukaasujen jälkipoltto suoritetaan edullisesti jälkipolttimessa, joka on reaktorin jälkeen kytketty putki tai kanava, johon johdetaan happipitoista kaasua suuttimien kautta. Savukaasujen jälkipolttolämpotila on tyypillisesti 600 - 1200 °C, edullisesti 800 900 T.

10 Jälkipolton jälkeen savukaasut jäähdytetään ennen kuin niistä erotetaan kiinteät hiukkaset. Jäähdytys voidaan järjestää jälkipolttimen yhteyteen tai erotuslaitteiden yhteyteen. Erään suoritusmuodon mukaan jälkipoltetut savukaasut jäähdytetään kanavassa, johon johdetaan jäähdyttävää ilmaa suuttimien kautta.

Kun savukaasut on jäähdytetty, kiinteät hiukkaset erotetaan. Kiinteiden hiukkasten 15 joukossa on reaktorikuumennuksen kaasuttamat ja erottamat ja jälkipolton uudelleen kiinteyttämät haitta-aineet. On edullista erottaa hiukkaset kahdessa vaiheessa, joista ensimmäisessä erotetaan karkeammat hiukkaset ja toisessa erotetaan hienommat hiukkaset. Savukaasujen kiinteiden hiukkasten ensimmäinen erotusvaihe suoritetaan tyypillisesti esierottimessa, jossa savukaasuista poistetaan mahdollisesti vielä ,···, 20 hehkuvat karkeat hiukkaset, jolloin esierottimesta saadut karkeat hiukkaset voidaan • ’ · kierrättää reaktoriin, tarvittaessa varaston kautta.

• · · i » · • · · « :/·· Savukaasujen kiinteiden hiukkasten toinen eli pieniä hiukkasia erottava vaihe suori- tetaan edullisesti johtamalla savukaasut esierottimesta suodattimelle, jossa savukaa- :*·,· suista poistetaan hienojakoiset hiukkaset. Suodattuneita saadut hienojakoiset hiuk- • · .**·. 25 kaset voidaan sitten ottaa talteen ja/tai kierrätetään reaktoriin, tarvittaessa varaston • * · kautta.

• · \*·: Kuten alussa mainittiin, keksintö koskee myös laitteistoa raudan ja/tai teräksen vai- ·«· mistuksessa syntyvän pölyn käsittelemiseksi kuumentamalla. Laitteistolle on pää- .·. ; asiassa tunnusomaista, että se koostuu: • *· • · • .····· * * 30 - reaktorista, jossa on syöttoaukko pölyn syöttämiseksi reaktoriin, poltin pölyn kuumentamiseksi savukaasuiksi ja sulatteeksi, reaktorin alaosassa oleva pohja- • · · aukko sulatteen poistamiseksi ja reaktorin keski- tai yläosassa oleva yläaukko • · savukaasujen poistamiseksi, välineistä savukaasujen kuljettamiseksi reaktorista jälkipolttimeen, 5 118013 jälkipolttimesta savukaasujen polttamiseksi reaktorin kuumennuksen jälkeen, tarvittaessa jäähdytti mestäjälkipoltettujen savukaasujen jäähdyttämiseksi ja erottimesta kiinteiden hiukkasten erottamisesta muista jäähdytetyistä savukaasuista.

5 Reaktori on tyypillisesti tulenkestävällä materiaalilla vuorattu, pystysuora, teräsrakenteinen astia, Tyypillisesti, kannessa on savukaasun poistokanava, lämpötila-antureiden yhteet, lisäaineen kuten masuunikuonan syöttöaukko, pääpolttimen ja mahdollisen apupolttimen yhteet, runko-osio näkölasille sekä lämpötilan mittaus-sondin upotusaukko. Eräs pääpolttimen toteutumistapa kuvattu patentissa US 5 129 10 333, jonka sisältä täten liitetään keksinnön mukaisen laitteiston kuvaukseen.

Polttimessa on edullisesti hapensyöttöelin, jolla hapensyöttö reaktoriin säädetään sellaisten selektiivisten pelkistävien olosuhteiden aikaansaamiseksi, että osa pölystä säilyy kemiallisesti ja muodostaa sulatteen ja osa siitä pelkistyy kemiallisesti ja siirtyy savukaasuihin. Siten polttiinella voidaan suorittaa keksinnön mukainen selektii-15 vinen pelkistys.

Lisäksi polttimella on edullisesti oltava sellainen kapasiteetti, että se pölyä kuumennettaessa pitää reaktorin lämpötilaa välillä 1400 - 1800 °C, edullisesti arvossa noin 1700 ± 50 °C. Sellainen poltin on tyypillisesti liekkipoltin, jossa on hapen tai sen seoksen syöttö, liekkiä ylläpitävän lisäpolttoaineen syöttö ja pöly-raaka-aineen syöt- .···. 20 tö samaan suuttimeen, jolloin leikki välittömästi kuumentaa pölyä. Reaktorissa voi • · · olla yksi tai useampi poltin, esimerkiksi pää-ja apupoltin.

• · · • · :/*· Kuten jo mainittiin, pölyn kuumentaminen voidaan suorittaa alipaineessa, jolloin :\j reaktorissa on oltava alipainelaite kuten savukaasuimuri.

• · · • · · *..* Reaktorin rakenne on edullisesti sellainen, että yläosassa oleva liekkipoltin on koh- *“·* 25 distettu reaktorin pohjaa kohti, jolloin sulate kulkeutuu reaktorin pohjaan, syntyvien savukaasujen kulkeutuessa U-muotoista rataa takaisin reaktorin yläosaan ja ulos *·’*: yläaukosta. Reaktorissa on edullisimmin pystysuora kannelta pohjaan päin ulottuva ··· ohjauslevy tai -seinämä savukaasun ohjaamiseksi kulkemaan mainittua U-muotoista : rataa pitkin.

• · 30 Jälkipoltin muodostuu tyypillisesti reaktorin yläosaan yhteydessä olevasta kanavas- ta, jonka seinämässä on yksi tai useampi hapen tai sen seoksen ja polttoaineen syö- :*·.· töllä varustettu polttosuutin savukaasujen jälkipolttamiseksi hapettavissa olosuhteis- • · sa. Jälkipolttimen happipitoisen kaasun syötön yhteydessä on säädin poltto-olosuhteiden säätämiseksi sellaisiksi, että ainakin osa savukaasuista hapettuvat kiinteiksi 118013 6 hiukkasiksi. Jälkipolttirnella on mielellään sellainen kapasiteetti, että sillä voidaan suorittaa savukaasujen jälkipoltto lämpötilassa 600 - 1200 °C, edullisesti lämpötilassa 800 - 900 °C.

Jälkipolton jälkeen savukaasut jäähdytetään ennen kiinteiden partikkelien erottamis- 5 ta tai sen aikana. On edullista, jos jälkipolttimen jälkeen on jäljestetty kanava, jossa on suuttimet jäähdytysilman syöttämiseksi jälkipoltettuihin savukaasuihin. Sitten jäähdytetty savukaasu johdetaan erotuslaitteistoon, joka erottaa kiinteät hiukkaset. Erotuslaitteisto muodostuu mielellään ensimmäisestä hiukkaserottimesta karkeiden hiukkasten ja kipinöiden erottamiseksi jälkipoltetuista savukaasuista ja toisesta 10 hiukkaserottimesta hienojen hiukkasten erottamiseksi savukaasuista.

Ensimmäinen hiukkaserotin on tyypillisesti esierotin, kuten sykloni tai vastaava.

Ensimmäisen erottimen yhteyteen voidaan järjestää hiukkaskuljetin, kuten painelä-hetin, joka kierrättää karkeat hiukkaset reaktoriin, tarvittaessa varaston kautta. Toinen hiukkaserotin on edullisesti pölyn erotin, edullisimmin suodatin. Tällöin toi-15 seenkin hiukkaserottimeen voidaan järjestää hiukkaskuljetin, joka kierrättää pienet hiukkaset tarvittaessa reaktoriin.

Seuraavassa keksintöä valaistaan lähemmin viittaamalla kuvaan, jossa näkyy reaktori 1 syöttöaukkoineen 2, polttimineen 3, pohja-aukkoineen 4 ja yläaukkoineen 5. Reaktorin 1 yläosaa jakaa ohjauslevy 9. Kuvassa näkyy myös jälkipoltin 6 sekä esi-20 erotin 7 ja pölynerotin 8. Kuvan vasemmassa reunassa on lisäksi näytetty pölyjen * · .**! keräys-ja annostelusysteemit.

• · ♦ • « · · ί/.ί Prosessi on erään sovellutusmuodon mukaan seuraavanlainen.

φ · « · • * * II Raaka-aineet i

• · * I

• · · • * • · « :...J Keksintö koskee tyypillisesti seuraavien pölyjen käsittelyä: a.' . 25 Masuunin sähkösuodattimen pöly • ·♦ syntyy masuunilla ~ 0,375 t/h f- 3 000 t/a : - tilavuuspaino 0,48 - 0,56 t/m3 ♦ * · - raekoko 95 %< 0,036 mm * · ··· • · · • · · * · .

i 7 118013

Konvertteripöly (suodatinpöly) syntyy LD-teräskonvertterilla ~ 0,5 t/h ^ 4 000 t/a - tilavuuspaino 0,7 - 0,85 t/m3 - raekoko 80 % < 0,02 mm 5

Masuuninoki (esierotinpöly, catcher dust) syntyy masuunilla ~ 0,5 t/h -y 4 000 t/a - tilavuuspaino 1,15 - 1,35 t/nr

Prosessissa käytetään kaasuja pölyn syötössä, inertisoinnissa ja polttotapahtumassa.

10 - happi max. 700 Nm3/h - typpi max. 500 Nm3/h - paineilma max. 500 Nm3/h (varalla) - propaani 0-15 Nm3/h Pölyjen analyysit on esitetty taulukossa 1 (liite 1).

15 Prosessissa käytetään jäähdytyksiin prosessivettä tehtaalta. Polttimessa on vaipan vesijäähdytys, jossa sisäisessä kierrossa on 7 in Vh vettä. Savukaasujen käsittelyyn varataan myös mahdollisuus vesijäähdytykseen, kulutus 1 m /h.

•e·.·· • · '·»·' Prosessikuvaus • · • * · • · * *·· ♦ :*· J Prosessikaavio on esitetty oheisessa kuvassa.

• · ·· ···'· V '] 20 Käsiteltävät pölyt kerätään suodattimilta kontteihin, jotka tyhjennetään varastosii- • · · *· " loihin. Ks. kuvan vasen reuna.

• ♦ · ♦ · • m • · ·

Varastosiiloista pöly pudotetaan annosteluastioihin, jotka ovat punnitusantureiden .·. j päällä. Pölyt annostellaan sulkusyöttimellä suppilon kautta ejektorille. Aimosteluas- • ·· tioihin ja varastosiiloihin järjestetään typpifluidisointi, jolla varmistetaan materiaa- • · ”* 25 Iin hallittu ja tasainen purkautuminen. Pölyt siirretään inertin kantokaasun (typen) • ♦ V*: avulla reaktoriin 1.

• · ^ Prosessi on suunniteltu siten, että kahden pölyn seoksen poltto on mahdollista jät- * · **··* kuvana. Reaktorin 1 lämpötila pidetään sen kestävyyden lisäämiseksi yli 1000 as- *.**: teessä, tarvittaessa apupolttituella. Syötön määrä on max. 3 t/h. Poltossa lähdetään . 118013 8 seoksesta 65 % masuunipölyä eli 1,95 t/h ja 35 % konvertteripölyä eli 1,05 t/h. Tiiliä seoksella keskimääräinen hiilipitoisuus poltettavassa pölyseoksessa on 14 %.

Pöly poltetaan AGA:n Oxy-fines polttimella 3 (US-5 129 333) reaktorissa 1. Polttoon syötetään pölyn lisäksi happea ja propaania. Poltossa osa pölyn komponenteis-5 ta palaa savukaasuiksi ja osa laskeutuu sulaksi reaktoriastian pohjalle. Pölyn sisältämät alkalit ja raskasmetallit höyrystyvät tai pelkistyvät ja siirtyvät savukaasuihin, joista ne erotetaan savukaasujen puhdistuksessa. Polttimen 3 liekin lämpötila on n.

1700 °C. Kaasumäärä polton jälkeen on n. 700 Ntn'Vh ja savukaasun lämpötila n.

1500 °C. Reaktoriin syötetään tarvittaessa lisäaineita, kuten masuuni kuonaa, kalk-10 kikiveä ja hiekkaa sulan koostumuksen manipuloimiseksi.

Keksinnön mukaisesti prosessissa käytetty ulkoinen energia pyritään minimoimaan hyödyntämällä pölyraaka-aineissa oleva hiili.

Polttotapahtumassa masuunipölyn syanidit hajoavat täysin. Haitta-aineet lyijy, sinkki, alkalit, rikki ja kloori höyrystyvät tai pelkistyvät. Sulanut pöly laskeutuu reakto-15 rin 1 pohjalle, josta se lasketaan ulos laskureiän 4 kautta. Savukaasut hapetetaan jälkipoltolla höyrystyneiden haitta-aineiden hapettamiseksi kiinteiksi, sekä häkäkaa-sun ja dioksiinien täydellisen hävittämisen varmistamiseksi.

Reaktori 1 on teräsrakenteinen tulenkestävillä aineilla vuorattu uuni, jossa on ali-paine. Alipaine saadaan aikaan savukaasuimurilla, joka sijaitsee hienosuodattimen • » *···* 20 jälkeen prosessin lopussa. Sula, jonka lämpötila on 1300 - 1500 °C lasketaan reak- i.: : torin pohja-aukosta 4 rännin avulla maahan, josta se jähmettyneenä kaavitaan pois • · :.*·· kaivinkoneella ja viedään jatkokäsittelyyn kuonan käsittelyalueelle (murskattavaksi • φ :.*·· ja jauhettavaksi).

• » • · · * * ·

Savukaasut johdetaan jälkipolttimeen 6, jossa suoritetaan jälkipoltto. Jälkipolttoon *’ 25 käytetään n. 1200 Nm7h ilmaa, joka johdetaan puhaltimella putkien avulla jälki polttimeen sijoitettuihin suuttimiin. Lämpötila jälkipolton jälkeen on n. 1100 °C ja *· *· kaasumäärä n. 1900 Nm3/h.

··· • · • t • · · / . Tämän jälkeen savukaasut jäähdytetään ylimääräilmalla 200 - 355 °C:n lämpöti- * '1 laan, riippuen siitä, käytetäänkö ennen hienosuodatinta 8 lisäjäähdytykseen vettä. .

30 Jäähdytys toteutetaan puhaltimen ja suuttimien avulla. Jälkipoltto ja ilinajäähdytys hoidetaan kumpikin omalla erillisellä puhaltimella. llmajäähdytyksen jälkeen kaa-sumäärä on 20000 - 30000 NinVh.

• « 9 : 118013

Ilmajäähdytyksen jälkeen savukaasu johdetaan esierottimelle 7, jossa poistetaan savukaasuista karkeammat partikkelit, joiden D50 = 20 μ. Erottimen 7 alite eli karkea pölytuote, kerrataan prosessissa. Karkea pölytuote siirretään konvertteripölyn varas-tosiiloon prosessin alkuun painelähettimellä (hiukkaskuljettimella).

5 Esierottimen 7 jälkeen savukaasu johdetaan kanavassa kuivasuodattimelle 8. Ennen suodatinta 8 savukaasua jäähdytetään tarvittaessa vedellä. Suodattimen 8 jälkeen poistokaasun lämpötila on 120 - 230 °C. Poistokaasu ohjataan poistokanavaan. Suodattuneita saadaan hieno pölytuote, joka voidaan kerrata prosessissa. Hieno pölytuote johdetaan painelähettimellä (hiukkaskuljettimella) konttiin. Kertaus suorite-10 taan, kun hienoa pölytuotetta on kertynyt varastoon sopiva määrä. Kertauksen jälkeen saatava hienopölytuote on lopullinen tuote, joka lähetetään jatkokäsittelyyn.

Tuotteet ja tuotantomäärät Päätuotteena saatava kuonasula on jäähdytyksen jälkeen ympäristövaatimukset täyttävää kuonatuotetta, jota voidaan käyttää rakennusmateriaalina tai teräksen valmis-15 tusprosessissa kuonan muodostajana. Kuonaa saadaan n. 15100 t/a, kun syöte on 19000 t/a. :

Hienoa pölytuotetta saadaan 500 - 1000 t/a. Syötön, kuonan ja pölytuotteen analyysit ovat taulukossa 2.

• · · • · • · ··» j • · • · · * · · ** « • « * · · • · • · ♦ · 1 • · 1 · • · • 1 · * ·· ♦ · • · « • « • « • « · | * 1 • · · • ·· ί * · · • · * · • · ···, • · · * · • · · · · * « .· ...

* * · • · · « * · « • 1« • ·

Claims (42)

118013 ίο

1. Menetelmä raudan ja/tai teräksen valmistuksessa syntyvän hiilipitoisen pölyn käsittelemiseksi, jossa mainittu pöly syötetään reaktoriin ja kuumennetaan siinä, jolloin osa pölystä siirtyy savukaasuihin ja osa muodostaan sulatteen, sulate kulkeutuu 5 reaktorin pohjalle, josta se poistetaan, ja savukaasut johdetaan jälkipoltti meen, jossa niille suoritetaan jälkipoltto, jälkipoltetut savukaasut jäähdytetään, ja jäähdytetyistä savukaasuista erotetaan kiinteät hiukkaset, tunnettu siitä, että pölyn sisältämää hiiltä käytetään pääpolttoaineena pölyn kuumentamiseksi selektiivisesti pelkistävissä olosuhteissa siten, että osa pölystä säilyy kemiallisesti ja muodostaa sulatteen ja osa 10 siitä pelkistyy kemiallisesti ja siirtyy savukaasuihin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säilyvä osa pölystä sisältää rautaoksidia ja edullisesti myös kalsiumoksidia ja/tai magnesiumok-sidia, jolloin sen muodostama sulate otetaan talteen ja hyödynnetään.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pelkis-15 tyvä osa pölystä sisältää alkalimetalli-, sinkki-, raskasmetalli- rikki- ja/tai klooriyhdisteitä, jolloin pelkistys tuottaa kaasumaisia tai höyrymäisiä, savukaasuihin siirtyviä aineita.

4. Patenttivaatimuksen 2 ja 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pöly, jo- ... ka syötetään reaktoriin, on valittu masuunin suodatinpölystä, happipuhalluskonvert- 20 teripölystä, ja masuuninoesta, ja on edullisesti konvertteripölyn seos masuunin suo- • * · j datinpölyn ja/tai masuuninoen kanssa.

• # * * · · * · :*·,· 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pöly, joka # * syötetään reaktoriin, sisältää 40-70 %, edullisesti noin 50 %, masuunin sähkösuoda- * · ,*··, tinpölyä ja 30-60 %, edullisesti noin 50 %, happipuhalluskonvertteripölyä. • · Ml

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pöly on • · · • V konvertteripölyn seos masuunin suodatinpölyn ja/tai masuuninoen kanssa sellaises- sa suhteessa, että seoksen hiilipitoisuus on välillä 5-17 %, edullisesti 10-16 %, edullisimmin 14 ± 1%. • ·

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pö- : 30 ly kuumennetaan sellaisissa pelkistävissä olosuhteissa, että mainitun savukaasun .·. : häkäkonversio t]co = CCViCO + C02) on välillä 0,70-0,90, edullisesti 0,80±0,05. • · · * · 118013 .

8. Jonkin patenttivaatimuksista 4-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pöly kuumennetaan sellaisissa olosuhteissa, että sulatteen kahden komponentin emäk- t sisyys B2 - CaO/SiOi on välillä 1,0-3,0, edullisesti 2,2±0,2 %.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et-5 tä pölyä kuumennettaessa reaktorissa se pidetään lämpötilassa 1400-1800 °C, edullisesti lämpötilassa 1700±50 °C.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pöly kuumennetaan reaktorissa alipaineessa. : j

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et-10 tä reaktoriin syötetään myös lisäaineita, edullisesti masuunikuonaa, kalkkikiveä ja/tai hiekkaa sulatteen ominaisuuksien parantamiseksi.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktoriin syötettyjen lisäaineiden määrä on korkeintaan 20 % niiden ja mainitun pölyn yhteismäärästä.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et tä pöly syötetään reaktoriin(5) siinä olevan liekkipolttimen liekin yhteydessä, jolloin leikki kuumentaa pölyä.

- .***. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pöly syöte- : .·. tään reaktoriin liekkipolttimen suuttimen kautta yhdessä hapen tai sen seoksen ja • · · J 20 liekkiä ylläpitävän lisäpolttoaineen kanssa. • ·· • · • ·

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktorin yläosassa oleva leikkipoltin kohdistetaan reaktorin pohjalla olevaa sulaa kohti, jol-loin sulate kulkeutuu pohjaan, syntyvien savukaasujen kulkeutuessa U:n muotoista rataa takaisin reaktorin yläosaan ja siitä jälkipolttimeen. ·· · • 1 · : 25

16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et- • · tä savukaasujen jälkipoltto suoritetaan hapettavissa olosuhteissa.

• » . 17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et- ·2··: tä savukaasujen jälkipoltto suoritetaan sellaisissa hapettavissa olosuhteissa, että ai-: nakin osa niistä hapettuvat kiinteiksi hiukkasiksi. • I1 f 1 # · , ( • ·· 2 • · 118013

18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että savukaasuille suoritetaan jälkipoltto niiden sisältämän häkäkaasun, vedyn ja mahdollisten dioksiinien hävittämiseksi.

19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et-5 tä savukaasujen jälkipoltto suoritetaan jälkipolttimessa, joka on reaktorin jälkeinen kanavamainen elin, johon johdetaan happipitoista kaasua suuttimien kautta.

20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että savukaasujen jälkipoltto suoritetaan lämpötilassa 600-1200 °C, edullisesti lämpötilassa 800-900 °C.

21. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, et tä jälkipoltetut savukaasut jäähdytetään kanavassa, johon johdetaan jäähdyttävää ilmaa suuttimien kautta.

22. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdytetyistä savukaasuista erotetaan niiden kiinteät hiukkaset kahdessa vaihees- 15 sa, joista ensimmäisessä erotetaan karkeammat hiukkaset ja toisessa erotetaan hienommat hiukkaset.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että savukaasujen kiinteiden hiukkasten ensimmäinen erotusvaihe suoritetaan esierottimessa, jossa savukaasuista poistetaan karkeat mahdollisesti hehkuvat hiukkaset. * · • * « • · * : 20

24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esierotti- « »* I, I mesta saadut karkeat hiukkaset kierrätetään reaktoriin (5), tarvittaessa varaston ; ; kautta. * * · • · · * · L.j 25. Jonkin patenttivaatimuksista 22-24 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että savukaasujen kiinteiden hiukkasten toinen erotusvaihe suoritetaan johtamalla savu- ·'·*.

25 kaasut esierottimesta (8) suodattimelle (10), jossa savukaasuista poistetaan hienoja- • « .···. koiset hiukkaset.

• · • · · • ... *:··: 26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodattimel- *:··· ta (10) saadut hienojakoiset hiukkaset otetaan talteen ja/tai kierrätetään reaktoriin . (5), tarvittaessa varaston kautta. • * * * · · ··· »

27. Laitteisto raudan ja/tai teräksen valmistuksessa syntyvän pölyn käsittelemisek si, jossa on 118013 reaktori (1), jossa on syöttöaukko (2) pölyn syöttämiseksi reaktoriin (1), poltin (3) pölyn kuumentamiseksi osaksi savukaasuiksi ja osaksi sulatteeksi, reaktorin (1) alaosassa oleva pohja-aukko (4) sulatteen poistamiseksi, ja reaktorin (1) keski- tai yläosassa oleva yläaukko (5) savukaasujen poistamiseksi, 5. välineistä savukaasujen kuljettamiseksi reaktorista (1) jälkipolttimeen (6), jälkipolttimesta (6) savukaasujen polttamiseksi reaktorissa tapahtuneen kuumennuksen jälkeen, tarvittaessa jäähdyttimestä jälkipoltettujen savukaasujen jäähdyttämiseksi, ja erottimesta (7,8) kiinteiden hiukkasten erottamiseksi muista jäähdytetyistä sa-10 vukaasuista, tunnettu siitä, että poltin on liekkipoltin (3), jossa on hapen tai sen seoksen syöttö, liekkiä ylläpitävän lisäpolttoaineen syöttö ja hiiltä sisältävän pölyn syöttö samaan suuttimeen, jolloin liekki välittömästi kuumentaa pölyä.

28. Patenttivaatimuksen 27 mukainen laitteisto, tunnettu polttimessa (3) olevasta 15 hapensyöttöelimestä, jolla hapcnsyöttö reaktoriin säädetään sellaisten selektiivisten pelkistävien olosuhteiden aikaansaamiseksi, että osa pölystä säilyy kemiallisesti ja 5 muodostaa sulatteen ja osa siitä pelkistyy kemiallisesti haihtuviksi, savukaasuihin siirtyviksi aineiksi. '

29. Patenttivaatimuksen 27 tai 28 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että poltti-20 mella (3) on sellainen kapasiteetti, että se pölyä kuumennettaessa pitää reaktorin lämpötilaa välillä 1500-1900 °C, edullisesti arvossa noin 1700±50 °C. • * • * · * · · *·,* j

30. Jonkin patenttivaatimuksista 27-29 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, ettäre- • * · ! aktorissa (1) on yksi tai useampi poltin (3). j • ψ

* • * * · :,*·· 31. Jonkin patenttivaatimuksista 27-30 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että re- 25 aktorissa (1) on elimet alipaineen aikaansaamiseksi, kun pöly kuumennetaan siinä.

... 32. Jonkin patenttivaatimuksista 27-31 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että re- aktorin (1) yläosassa oleva liekkipoltin (3) on kohdistettu reaktorin pohjaa kohti, * · ’·”* jolloin sulate iskeytyy pohjaan, syntyvien savukaasujen kulkeutuessa U-muotoista *:*·: rataa takaisin reaktorin (1) yläosaan ulos yläaukosta (5). •

33. Patenttivaatimuksen 32 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että reaktorissa (1) ·.· · on pystysuora kannelta pohjan suuntaan ulottuva ohjauslevy (9) savukaasun ohjaa- miseksi kulkemaan mainittua U-muotoista rataa pitkin. 118013

34. Jonkin patenttivaatimuksista 27-33 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jälkipoltin muodostuu reaktorin yläosaan yhteydessä olevasta kanavasta (6), jonka seinämässä on yksi tai useampi hapen tai sen seoksen ja polttoaineen syötöllä varustettu polttosuutin savukaasujen jälkipolttamiseksi hapettavissa olosuhteissa.

35. Patenttivaatimuksen 34 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jälkipolttimen (6) hapen tai sen seoksen syötön yhteydessä on säädin poltto-olosuhteiden säätämiseksi sellaisiksi, että ainakin osa savukaasuista hapettuvat kiinteiksi hiukkasiksi.

36. Jonkin patenttivaatimuksista 27-35 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jälkipolttimella (6) on sellainen kapasiteetti, että sillä voidaan suorittaa savukaasu- 10 jen jälkipoltto lämpötilassa 600-1200 °C, edullisesti lämpötilassa 800-900 °C.

37. Jonkin patenttivaatimuksista 27-36 mukainen laitteisto, tunnettu jälkipoltti-meen (6) yhteydessä olevasta kanavasta, jossa on suuttimet jäähdytysilman syöttämiseksi jälkipoltettuihin savukaasuihin niiden jäähdyttämiseksi.

38. Jonkin patenttivaatimuksista 27-37 mukainen laitteisto, tunnettu ensimmäi-15 sestä hiukkaserottimesta (7) karkeiden hiukkasten erottamiseksi jälkipoltetuista savukaasuista ja toisesta hiukkaserottimesta (8) hienojen hiukkasten erottamiseksi savukaasuista.

39. Patenttivaatimuksen 38 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ensimmäinen hiukkaserotin on esierotin (7), joka edullisesti on sykloni tai vastaava. • · • · · *." 1 20

40. Patenttivaatimuksen 38 tai 39 mukainen laitteisto, tunnettu hiukkasia ensim- fit *, maisesta hiukkaserottimesta reaktoriin kierrättävästä hiukkaskuljettimesta, johon on • 2 · *· 1·2 valinnaisesti liitetty hiukkasvarasto. • 1 · f • ·2 • · :3·

41. Jonkin patenttivaatimuksista 38-40 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toinen hiukkaserotin on pölyn erotin, edullisesti suodatin (8). ·1 · • · » • ·1 25

42. Jonkin patenttivaatimuksista 27-41 mukainen laitteisto, tunnettu hiukkasia toisesta hiukkaserottimesta reaktoriin kierrättävästä hiukkaskuljettimesta, johon on ·...: valinnaisesti liitetty hiukkasvarasto. • · · 1 1 • 1 • · ··· • · · • · · · 2 • 1 · 3 • · 118013