FI93027B - Förfarande och anordning för framställning av järn - Google Patents

Description

93027

FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR FRAMSTÄLLNING AV JÄRN MENETELMÄ JA LAITE RAUDAN VALMISTAMISEKSI

Föreliggande uppfinning hänför sig tili ett förfarande och en anordning för framställning av järn medelst smältre-duktion av slig eller förreducerad slig i smältbad i en reaktor t.ex. en konverter, varvid slig eller förreducerad 5 och delvis smält slig och kolhaltigt reduktionsmedel, säsom koi tillföres smältbadet, som bestär av ett smält järnbad och ett därpä flytande slaggbad; syrgasinnehällande gas, säsom het luft, bläses i en efterförbränningszon, en s.k. post combustion zone, medelst lansar mot slaggbadet för 10 ästadkommande av en förbränning av avgäende reduktionsgaser för uppvärmning av smältbadet; och bildade heta avgaser leds ut genom en utloppsöppning anordnad i konverterns tak.

Erfarenheter frän försök pä olika häll i världen med 15 smältreduktion av slig i smältbad visar att tegelslitaget ovanför och ett stycke under slaggbadsytan är ett stort problem.

Vid efterförbränningen ovanom slaggytan inmatas strälar av 20 förvärmd luft eller t.ex. ren syrgas via lansar sä att en kraftig agitation av slaggen uppstär. Slaggdroppar, som bl.a. innehäller en hög hait av FeO fäs att stänka upp i ; gasfasen i efterförbränningszonen. Detta ger en mycket god värmeövergäng mellan heta förbränningsgaser och slaggdrop-25 parna, säsom avsikten är. Samtidigt kommer emellertid en hei del slaggdroppar med hög FeO hait att slungas uppät och utät och träffa tegelinfodringen i konverterns tak och väggar. Dropparna vars temperatur pä grund av förbränningen är betydligt högre än själva smältbadet förorsakar upplös-30 ning av tegelinfodringen, slitage och därmed Stora skador. Slitaget kan i värsta fall utgöra t.o.m. 1,5 mm/h under processens gäng, vilket skulle ge konverterns infodring en livslängd pä bara 1200 timmar 2 93027 För att motverka slitage och skador har man prövat använda kyIda väggar i konvertrarna. Man har t.ex. använt konvert-rar helt och hället byggda av vattenkylda paneler och konvertrar där tegelinfodringen försetts med kanaler för 5 kylande gas. En kylning av hela konvertern, tak säväl som väggar medför emellertid Stora värmeförluster, som mäste kompenseras.

Den föreliggande uppfinningen har som avsikt att ästadkomma 10 en förbättring av den ovan beskrivna smältreduktionsproces-sen och anordningen.

Uppfinningen har som avsikt speciellt att minska slitaget och förbättra hällbarheten av reaktorer säsom konvertrar i 15 smältreduktionsprocesser.

Uppfinningen har ytterligare som avsikt att ästadkomma en smältreduktionsprocess i vilken högre temperaturer än tidigare kan tillätas i efterförbränningszonen.

20 Förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas därmed av, att - syrgas innehällande gas inbläses i konvertern inom en frän reaktorns väggar medelst kylda paneler avskärmad ! efterförbränningszon, sä att vid inbläsningen uppstänkande 25 slagg- och metalldroppar hindras frän att i gasfasen nä reaktorns okylda väggar.

Anordningen för framställning av järn medelst smältreduk-tion av slig är kännetecknad därav, att 30 - en av kylda paneler formad avskärmning är anordnad att avskärma efterförbränningszonen frän reaktorns tegelväggar eller liknande i ett omräde mellan slaggbadet och utloppet för avgaser.

35 Efterförbränningen kommer enligt uppfinningen att ske i ett 3 93027 utrymme avskärmat medelst kylda paneler frän övriga delar av reaktorn. Panelen eller panelerna hindrar heta smälta droppar, som stänker upp i gasfasen vid efterförbränningen, frän att nä reaktorns tegelväggar. Panelen, som t.ex. kan 5 vara vatten-, gas- eller ängkyld, motstär själv slitaget frän dessa droppar betydligt bättre än den okylda tegelväg-gen. Panelen kan pä sin yttre sida vara försedd med ett värmeisolerande skikt för att hindra onödig avkylning i övriga delar av reaktorn. Visserligen bildas i de fiesta 10 fall ett skyddskikt pä panelerna redan av stelnade droppar.

Den kylda panelen är fördelaktigt formad, som en mellan slaggytan och gasutloppet koncentriskt med denna anordnad 15 upprätt cylinder. Cylindern omger därvid efterförbrännings-zonen i reaktorn. Den kylda panelen kan vid behov vidgas nedtill eller upptill, sä att den avskärmade zonen fär formen av en stympad kon. Dä man använder luft vid efterförbränningen kan gasvolymerna t.ex. bli sä stora att det 20 är fördelaktigt att vidga det av panelerna avskärmade omrädet nedtill. Avskärmningen kan även ha ett fyrkantigt, rektangulärt eller t.ex. sexkantigt tvärsnitt. Dä utformas avskärmningen av plana vattenkylda paneler eller membran-väggar, vilket vid framställningen kan utgöra en fördel.

25

De kylda panelerna är fördelaktigt fästade i reaktorns tak. Vid behov kan öppningar anordnas i Övre delen av panelen eller mellan panelen och reaktorns tak, sä att även gaser som bildas utanför den avskärmade delen kan strömma tili : 30 gasutloppet. Eventuellt kunde dessa gaser ledas ut ur reaktorn genom ett separat gasutlopp.

Den nedre kanten av de kylda panelerna kan i vissa fall tillätas nä slaggytan. En springa mellan slaggytan och 35 panelerna eller öppningar i panelernas nedre delar tilläter 4 93027 gaser vid behov att strömma frän omrädet utanför efterför-bränningszonen via den avskärmade zonen tili gasutloppet.

Dä uppfinningen utnyttjas i processer med förreduktion och 5 delvis smältning av irunatad slig, i en av kylda paneler byggd flamkammare anordnad ovanom smältbadsreaktorn, kan man enkelt förlänga nedre delen av flamkammarens kylda panelväggar, sk att de helt eller delvis när slaggytan i reaktorn. Efterförbränningszonen kan dä förlängas tili den 10 nedre delen av flamkammaren.

I ovannämnda process inmatas den vid efterförbränningen behövliga syrgashaltiga gasen fördelaktigt tangentiellt medelst en eller flere lansar in i konvertern, sä att 15 uppätströmmande heta gaser redan i den avskärmade delen av reaktorn bildar en virvel och därmed underlättar virvel-bildningen i flamkammaren.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare med 20 hänvisning tili bifogade ritning, som visar schematiskt en anläggning för smältreduktion av järnslig enligt uppfinningen.

Anläggningen i figuren visar en konverter 10, för smältre- • · 25 duktion av förreducerad smält slig. Konvertern är invändigt infodrad med tegel 11. Konverterns gasutlopp 12 är anslutet tili en flamkammare 14, för förreduktion och smältning av slig. Flamkammaren har vattenkylda membranväggar 15. En reaktor 16 med t.ex. en fluidiserad bädd är anordnad pk 30 flamkammaren för förvärmning av sligen.

Slig inmatas i reaktorns 16 reaktorkammare 17 via ett inlopp 18. Heta gaser frän flamkammaren inmatas via en öppning 20 i reaktorns botten. Sligen förvärms med avgaser-3 5 na i reaktorkammaren och strömmar med de uppätgäende

II

5 93027 gaserna via reaktorns övre del till en partikelseparator 22. En del av den förvärmda sligen äterförs till reaktor-kammaren, medan en del leds via en kanal 24 in i flamkamma-ren. Kolhaltigt reduktionsmedel 26 inmatas samtidigt i 5 flamkammaren.

I flamkammaren förreduceras och smälter den förvärmda sligen och flyter nedät till konvertern för slutlig reduktion av järnoxiden i konverterns smältbad 28, 30. Smältba-10 det bestär av ett järnbad 28 pk konverterns botten och ett slaggbad 30 pk järnbadet. Koi 32 och het blästerluft 34 inmatas i konvertern via öppningar i dess botten. Järn och slagg uttas via uttaget 36 i konverterns sida.

15 För ökad värmeöverföring tili smältbadet inmatas syrgasin-nehällande gas, säsom varm blästerluft i en efterförbrän-ningszon 37, via lansar 38 anordnade ovanom slaggytan 40. Lansarna inbläser blästerluften tangentiellt sä att de uppätgäende gaserna bildar en virvel och därigenom under-20 lättar virvelbildningen i flamkammaren. Blästerluften ästadkommer kraftig turbulens i slaggbadet samtidigt som reducerande gaser förbränns under värmeutveckling. Den kraftiga turbulensen ästadkommer i efterförbränningszonen .' en god värmeövergäng mellan gasfas och uppstänkande slagg- 25 och metalldroppar.

Enligt uppfinningen har efterförbränningszonen i konvertern avskärmats medelst kyIda paneler 42. Panelerna har bildats genom att förlänga flamkammarens kyIda väggar 15 nedät in *: 30 i konvertern.

I den i figuren visade processen sker slutreduktionen medelst i metallskiktet löst koi. Varm blästerluft används för efterförbränningen, som tillför energi säväl tili 35 slaggskiktet 30 som metallskiktet 28. Slaggskiktet är lägt 6 93027 jämfört med järnskiktet.

Andra motsvarande smältbadsprocesser kan använda syrgas vid efterförbränningen, ha betydligt högre slaggskikt än 5 järnskikt och injektera hela kolmängden uppifrän i gasfasen eller slaggskiktet. I dessa processer tillför efterförbränningen energi närmast tili det jäsande slaggskiktet. Reduktionen sker genom kokspartiklar och järndroppar suspenderade i slaggen.

10

Användningen av luft vid efterförbränningen ger tack väre luftens stora hait av kväve en mindre äteroxidation av järn jämfört med processer som använder ren syrgas. 70 % av syret utnyttjas i processer som använder luft medan enbart 15 40 % av syret utnyttjas i processer som använder syrgas.

Användning av luft tenderar dessutom tili att dämpa skum-bildning i slaggskiktet, vilket är en fördel. Dä luften dessutom ästadkommer en betydligt starkare turbulens i slaggskiktet, leder användningen av luft tili en intensiv 20 kontakt mellan gas- och slaggfas. Användningen av avskär-mande kylda ytor kring efterförbränningszonen gör det möjligt att utnyttja ovan nämnda intensiva turbulens i konvertern.

• 25 Uppfinningen är icke avsedd att begränsas tili den ovan med hänvisining tili bifogade ritning beskrivna utföringsformen i vilken uppfinningen närmast beskrivits i samband med smältreduktion i en process med förreduktion i flamkammare. Uppfinningen kan likaväl utnyttjas i olika konverter ; 3 0 processer. Utförandet av uppfinningen kan varieras pä mänga olika sätt inom ramen för den i efterföljande patentkrav angivna uppfinningstanken.

Il .

Claims (11)

1. Förfarande för framstälining av järn xnedelst smältre-duktion av slig eller förreducerad slig i smältbad i en 5 reaktor t.ex. en konverter, varvid - slig eller förreducerad och delvis smält slig och kolhal-tigt reduktionsmedel säsom koi tillföres smältbadet, soin bestär av ett smält järnbad och ett därpä flytande slagg-bad; 10. syrgas innehällande gas, säsom het luft, bläses in i en s.k. efterförbränningszon (post combustion zone), medelst en eller flere lansar mot slaggbadet för förbränning av avgäende reduktionsgaser och uppvärmning av smältbadet; och - vid förbränningen bildade heta avgaser leds ut genom en 15 utloppsöppning anordnad i reaktorns tak, kännetecknat därav. att - den syrgas innehällande gasen inbläses i reaktorn inom en frän reaktorns väggar medelst kylda paneler avskärmad efterförbränningszon, sä att vid inbläsningen uppstänkande 20 slagg- och metalldroppar hindras frän att i gasfasen nä reaktorns okylda väggar.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav. att slig inmatas i reaktorn via en flamkammare anordnad 25 koncentriskt ovanom utloppsöppningen för avgas, varvid avgaserna frän reaktorn leds tili flamkammaren för ätmins-tone delvis smältning och förreduktion av sligen i flamkam-maren. 30

3. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat därav. att inbläsningen av het syrgasinnehällande gas sker tangen-tiellt sä att avgaserna i efterförbränningszonen och flamkammaren bildar en uppätgäende virvel. 35

4. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat därav. 8 93027 att avgaserna frän flamkammaren leds till en ovanom flamkammaren anordnad reaktor, för förvärmning av slig, som skall inmatas i flamkammaren.

5 5. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav. att efterförbränningszonen avskärmas frän reaktorns väggar medelst vattenkylda paneler.

6. Anordning för framställning av järn medelst smältre-10 duktion av slig eller förreducerad slig i smältbad i en reaktor t.ex. en konverter (10), varvid smältbadet bestär av ett smält järnbad (28) och ett därpä flytande slaggbad (30), och varvid reaktorn har - ett eller flere inlopp för slig eller förreducerad och 15 delvis smält slig och ett eller flere inlopp för kolhaltigt reduktionsmedel säsom koi, - en eller flera hetgaslansar (38) för införande av syrgas innehällande gas, säsom het luft, i en s.k. efterförbrän-ningszon (37) (post combustion zone) i reaktorn ovanom 20 slaggytan (40), för ästadkommande av en förbränning av avgäende reduktionsgaser och för uppvärmning av smältbadet; och - ätminstone ett gasutlopp (12) för vid efterförbränningen bildade heta avgaser anordnat i reaktorns tak ovanom 25 efterförbränningszonen, kännetecknad därav. att - en av kyIda paneler (42) formad avskärmning är anordnad att avskärma efterförbränningszonen (37) frän reaktorns tegelväggar (11) i ett omräde mellan slaggbadet (30) och 30 utloppet (12) för avgaser.

7. Anordning enligt patentkravet 6, kännetecknad därav. att avskärmningen bildats av en stäende cylindrisk panelyta (42) anordnad koncentriskt med gasutloppet(12). 35 9 93027

7 93027

8. Anordning enligt patentkravet 6, kännetecknad därav. att avskärmningen bildats av en panelyta, som har formen av en stäende stympad kon och är anordnad koncentriskt med gasutloppet. 5

9. Anordning enligt patentkravet 6, kännetecknad därav. att avskärmningen bildats av plana panelytor.

10. Anordning enligt patentkravet 6, kännetecknad därav. 10 att avskärmningens övre del anordnats runt gas utloppet (12) i reaktorns tak.

11. Anordning enligt patentkravet 6, kännetecknad därav. att avskärmningens nedre del när slaggytan (40). 93027 10