HU184306B

HU184306B - Process and equipment for reducing granular iron oxide and for producing iron melt

Info

Publication number: HU184306B
Application number: HU801602A
Authority: HU
Inventors: Donald Beggs; Charles Sanzenbacher; John C Scharlett
Original assignee: Midrex Corp
Priority date: 1979-07-16
Filing date: 1980-06-27
Publication date: 1984-08-28
Also published as: AU533349B2; RO81318B; ES8106179A1; DE3026949A1; AR219874A1; TR21075A; BR8004347A; ZA804226B; DE3026949C2; FR2461758A1; GB2056498B; RO81318A; GR69285B; KR830002558A; MX153453A; AT379616B; SE8005175L; FR2461758B1; ES493397A0; AU5970180A

Description

Vasoxidnak fémvassá történő direkt redukálása világszerte elterjedt technológia és a közvetlenül redukált vasat az acélgyártásban elterjedten alkalmazzák kiindulási ^anyagként.

' A közvetlenül redukált vas, más néven vasszivacs különösen alkalmas villamos ívkemencében történő feldolgozásra. Nem alkalmazható azonban elég jól egyéb acélgyártó berendezésekben végzett acélgyártás kiindulási anyagaként. Az oxigénbefúvatásos acélgyártás során kiindulási anyagként forró vagy megolvasztott fémet használnak. Ilyen kiindulási anyagot jelenleg gyakorlatilag csak nagyolvasztóból nyernek, ezek gazdaságos működése viszont kokszolható szén elérhetőségétől és a teljes acélgyártó létesítményekbe történő integrálástól függ. Ezért rendkívül kívánatos lenne vasolvadékot vasérc közvetlen redukálásával gazdaságosan előállítani, hogy kisebb acélgyártó üzemek gazdaságos működtetése megvalósítható legyen és a technológia függetlenné váljék kokszolható szén jelenlététől.

A jelen találmánnyal olyan gazdaságos eljárás kialakítása a célunk szemcsés vasoxid vasolvadékká történő közvetlen redukálására, amelynek során szilárd ásványi tüzelőanyagot használunk redukáló közegként.

Célunk még a találmánnyal vasoxidnak közvetlenül vasolvadékká történő redukálásához megfelelő berendezés kialakítása is.

A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a szemcsés vasoxidot aknakemencében szénmonoxidot és hidrogént tartalmazó forró redukáló gázzal fémes szemcsékké redukáljuk, a fonó vasszemcséket fémfürdőt tartalmazó edénybe vezetjük, majd ásványi tüzelőanyagot és oxigént vezetünk ugyanebbe az edénybe. Ezzel megolvasztjuk a szemcséket és egyidejűleg forró kohógázt állítunk elő. A kohógázt még az edényben hűtjük és nedvesítjük, majd az így nyert redukálógázt az edényből elvezetjük és visszajuttatjuk az aknakemencébe, ahol a szemcsés vasoxid redukálását végezzük. Az edényben lévő vasolvadékot időközönként lecsapoljuk.

Az eljárást olyan berendezésben lehet előnyösen elvégezni, amely a következő részekből áll.

Olyan aknakemence, amelynek felső részén adagoló garat, alsó részén kibocsátó nyílás és a kettő között redukálógáz bevezető rendszer, valamint gázkivezető csonk van.

Olyan olvasztó-gázosító edény, amelynek belső tere az aknakemence belső terétől elválasztott, de az aknakemencéhez csatlakozó átvezető járattal és fűtőelemekkel, valamint csapoló nyílással van ellátva.

Az olvasztó-gázosító edényhez tüzelőanyag, illetve oxigén bevezető rendszer és vízfúvóka van csatlakoztatva.

Az olvasztó-gázosító edény és az aknakemence redukálógáz vezetékkel van összekapcsolva.

A találmánnyal lehetővé válik szemcsés vasoxidnak közvetlenül vasolvadékká történő redukálása ellenáramú hőcsere során, amelyhez az olvadék előállításához bevezetett szilárd ásványi tüzelőanyagból és oxigénből állítjuk elő a gázalakú redukáló közeget.

A technológia rendkívül egyszerű, a vasoxidot lényegében egy lépésben redukáljuk és ehhez fölösleges a széndioxid, valamint a kén eltávolítása a redukálógázból.

További előnye a találmány szerinti eljárásnak, hogy egyidejűleg lehet előállítani segítségével vasolvadékot és magas fűtőértékű tiszta gázalakú tüzelőanyagot.

A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezés egy kiviteli alakjának metszete, a 5 2'. ábra a találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakja ugyancsak metszetben, és a

3. ábra a találmány szerinti berendezés egy további kiviteli alakja metszetben.

Az 1. ábrán látható berendezés egy 10 aknakemence, IQ 11 acélköpennyel és hőálló 12 béléssel. Felső részén 14 adagoló garat van elhelyezve, amelyen át a 15 szemcsés anyag a berendezésbe jut. A 15 szemcsés anyag pelletek vagy rögök formájában lévő vasoxid. A 10 aknakemencébe jutott 15 szemcsés anyag súlyánál fogva lefelé halad 15 egy vagy több 16 ejtőcsövön és a 10 aknakemence belsejében 18 töltetet alkot. A 21 redukált anyag a 10 aknakemencéből 22 kihordó aknán át távozik. A távozó anyag a 23 zsilipkamrába jut, majd innen a 25 kibocsátó nyíláson át 26 konvejor kamrába kerül. Az itt lévő 28 20 konvejor a 21 redukált anyagot továbbítja a 29 akna felé, ahonnan az a 30 olvasztó-gázosító edénybe kerül. A 28 konvejor mozgási sebessége határozza meg az anyagnak a 10 aknakemencén való áthaladási sebességét. Az egész berendezésben lényegében ez a 28 konvejor az egyetlen mozgásszabályzó szerkezete.

A 29 aknán áteső 21 redukált anyag a 30 olvasztógázosító edénybe hullik. A 30 olvasztó-gázosító edény ugyancsak 32 acélköpennyel és 34 hőálló béléssel van ellátva, A 29 akna nem csupán a 21 redukált anyag át30 vezetésére szolgál, hanem egyúttal árnyékolja a 26 konvejor kamrát, hogy a 30 olvasztó-gázosító edényből minél kevesebb sugárzó hő jusson át. A 30 olvasztó-gázosító edényben ugyanis mintegy 1200 °C hőmérséklet uralkodik, míg a 26 konvejor kamrában normális körülmények 35 között csupán 800 C hőmérséklet van. így lehet megelőzni a 21 redukált anyag szemcséknek túlhevülését és összetapadását.

A 30 olvasztó-gázosító edénybe jutó 21 redukált anyag 35 fémfürdó'be hullik. A redukált vasolvadékot a 40 30 olvasztó-gázosító edényből a 37 csapoló járaton át lehet eltávolítani. A termék eltávolítása történhet szakaszosan vagy folyamatosan, de mindenképpen összhangban kell legyen a 10 aknakemencéből kijövő 21 redukált anyag mennyiségével. A 21 redukált anyag kiáramlása 45 általában folyamatos, hogy a 30 olvasztó-gázosító edényben a 35 fémfürdő 38 olvadékszintjét a kívánt értéken lehessen tartani. A 38 olvadékszint nem szabad elérje a 30 olvasztó-gázosító edénybe benyúló 40 fúvatólándzsákat, és jóval az ugyancsak ide benyúló 42 víz50 fúvókák alatt kell legyen. Megjegyezzük, hogy a rajzon az egyszerűség kedvéért csupán egy-egy 40 fúvatólándzsát, illetve 42 vízfúvókát tüntettünk fel.

Mint már korábban említettük, az eljárás során kezelt anyag saját súlyánál fogva jut el a 14 adagoló garattól a 55 37 csapoló járathoz. Az anyag vasat nem tartalmazó része felfelé áramlik a 30 olvasztó-gázosító edényen és a 10 aknakemencén át, a lefelé haladó anyaggal ellenáramban. Ez lehetővé teszi, hogy a találmány szerinti eljárással rendkívül gazdaságos és viszonylag kis energiát 60 igénylő technológiát lehessen megvalósítani vasolvadéknak szénből és oxigénből történő igen egyszerű előállítása során.

A 30 olvasztó-gázosító edénybe benyúló 40 fúvatólándzsa kettős járattal van ellátva. A központi járaton az 65 ásványi tüzelőanyag jut az edénybe, ennek megfelelően

184 306 ez a 45 csővezetéken át 44 ásványi tüzelőanyag tartályhoz van csatlakoztatva. A külső járaton oxigént vezetünk az edénybe, így ez 48 csővezetéken át 47 oxigén tartályhoz van csatlakoztatva. A 45 csővezetékbe szenet vagy más hasonló anyagot por alakban pneumatikus ütőn vezetünk be és ez a 30 olvasztó-gázosító edény oldalfalában kialakított 50 nyílásba helyezett 40 fúvatólándzsa belső járatán át. kerül a 35 fémfürdőhöz. A tüzelőanyag befúvatása az 51 csövön át bevezetett komprimált gáz segítségével történik. A hordozóközegként felhasznált gázt célszerűen 52 kompresszorral helyezzük nyomás alá.

A tüzelőanyag befúvatását a 40 fúvatólándzsa központi járatán át közvetlenül a 38 olvadékszint fölött végezzük. Kívánatos azonban, hogy a 35 fémfürdő szintjét mindig közvetlenül a 40 fúvatólándzsa alatt tartsuk, hogy a szénből és oxigénből álló sugár a 35 fémfürdő felszínén ütközve jó hőátadást biztosítson és a szén elégetését biztonságossá tegye.

A 47 oxigén tartályból jövő oxigént ugyancsak meghatározott nyomáson fúvatjuk be a 40 fúvatólándzsa külső járatán át, így az oxigén és a por alakú szén a 40 fúvatólándzsa végénél keveredik egymással. A szén az oxigénben a 35 fémolvadék felszínén és a fölött ég el. Ez a folyamat egzoterm és elegendő hőt szolgáltat ahhoz, hogy megolvassza a 30 olvasztó-gázosító edénybe kerülő 21 redukált anyagot. A szén—oxigén arányt úgy kell szabályozni, hogy az elégés körülbelül 1950 °C-on, az elméleti adiabatikus lánghőmérsékleten történjék. A bevezetett szénpor mennyiségét a 28 konvejor által kiadagolt 21 redukált anyag mennyiségének függvényében kell meghatározni. Ez az arány kell biztosítsa, hogy megfelelő mennyiségű redukálógáz keletkezzék, amely a 10 aknakemencébe bevezetett összes vasoxidot fémvassá redukálja.

A 35 fémfürdő felületét mintegy 1400 °C hőmérsékletű, redukáló 54 kohógáz hagyja el. Az 54 kohógáz hőmérséklete és minősége (a redukáló közegek és oxidáló közegek aránya) magasabb, mint ami a 10 aknakemence működtetéséhez szükséges. Ezért az 55 víztartályból a 42 vízfúvókákon át vizet fecskendezünk a 30 olvasztógázosító edénybe, hogy az 54 kohógáz hőmérsékletét körülbelül J 200 °C-ra állítsuk be és a redukcióhoz szükséges minőséget nedvesítéssel biztosítsuk. A nedvesített 54 kohógáz a 30 olvasztó-gázosító edényből annak fölső részén, az 56 elvezetőcsövön át távozik. A benne lévő szilárd anyagokat az 57 leválasztó ciklonban távolítjuk el és adott esetben visszavezetjük a 30 olvasztó-gázosító edénybe a szénporral együtt. A szénport szállító 45 csővezetékbe az anyagot az 58 csővezeték juttatja el az 57 leválasztó ciklonból.

A nedves kohógáz az 57 leválasztó ciklont a 60 csővezetéken át hagyja el. Itt a gáz tovább hűl és eléri a redukció optimális elvégzéséhez szükséges hőmérsékletet. Eközben áthalad a 60 csővezetékbe beépített 62 fojtószelepen, amely az átáramló gázmennyiséget szabályozza. A 62 fojtószelep által át nem engedett gáz a 64 csővezetéken át 66 hőcserélőbe kerül. A 66 hőcserélőben a hűtőközeg víz. A 66 hőcserélőből kijövő gáz egy része az 51 csővezetéken át visszajut a 40 fúvatólándzsához vezető 45 csővezetékbe. A lehűtött gáz másik része a 68 csővezetéken át visszakerül a 10 aknakemencéhez kapcsolt 69 csővezetékbe. A 69 csővezetékből a 10 aknakemencébe kerülő redukálógáz hőmérsékletét automatikusan lehet szabályozni a 66 hőcserélőből a 68 csővezetéken át visszavezetett lehűtött gáz mennyiségével. Maga a 66 hőcserélő közvetlen vagy közvetett hőcserélő lehet. A találmány szerinti eljárás foganatosításához gőz alkalmazása nem szükséges, ha azonban valamely okból gőzt kívánunk felhasználni, a fölösleges hőmennyiség melegítésre elhasználható. Ha egyébként nincs szükség gőzre, egyszerű közvetlen vízhűtést lehet alkalmazni a 66 hőcserélőben.

Az így előállított redukálógázt, amelynek hőmérséklete, minősége és redukáló képessége a kívánt értékre van beállítva, a 70 fúvókarendszeren át jut be a 10 aknakemencébe. A bevezetett redukálógáz a 10 aknakemencében befelé, majd fölfelé mozog és áthalad a lefelé áramló 18 tölteten át. Ennek során a vasoxid szemcséket férivassá redukálja. A vasoxidnak fémvassá történő redukálása során a redukálógáz részben oxidálódik és lehűl. Az oxidálódott és lehűlt gáz a 10 aknakemencét a 72 gázkivezető csonkon át hagyja el. Innen a vízhűtéses 73 mosóba kerül, ahol lehűtjük és megszabadítjuk a benne lévői portól. A 73 mosóból távozó tiszta és bűvös kohógázt a 75 csővezetéken vezetjük el. A gáz szénmonoxidot és hidrogént tartalmaz, fűtőértéke pedig körülbelül 1900 Ccal/normál m³. Ennek megfelelően az elvezetett gáz rendkívül értékes tüzelőanyag és felhasználható bármely acélöntődében vagy egyéb létesítményben.

Az oxigént és a szenet a 30 olvasztó-gázosító edénybe olyan nyomáson kell bevezetni, hogy az nagyobb legyen a 30 olvasztó-gázosító edényben, illetve a 10 aknakemencében kialakuló nyomásesésnél és lehetővé tegye az eltávozó 54 torokgáz kívánt nyomáson történő elvezetését. A 30 olvasztó-gázosító edényben a nyomás nagyobb, mint a 10 aknakemencében, így a 77 csőcsonkon át a 23 zsilipkamrába hideg inért gázt vezetünk be a 22 kihordó akna és a 25 kibocsátó nyílás közötti szakaszon. A 23 zsilipkamrában így kialakuló nyomás valamivel nagyobb, mint a 10 aknakemence fenékrészén uralkodó nyomás, illetve a 26 konvejor kamra nyomása. Ennek megfelelően valamennyi hideg inért gáz felfelé áramlik a 10 aknakemencébe és hasonlóan lefelé is a 26 konvejor kamrába. Ezzel megakadályozható, hogy a 30 olvasztó-gázosító edényből az 1200 °C hőmérsékletű gázok közvetlenül áramoljanak fel a 10 aknakemencébe.

A találmány szerint teljesen folyamatos ellenáramú technológiát alkalmazunk, amelynek segítségével a leghatékonyabban tudjuk felhasználni a nem kokszolható szemcsés tüzelőanyagokat vasolvadékoknak közvetlenül szemcsés vasoxidból történő előállítására és egyidejűleg értékes gáz alakú tüzelőanyag kinyerésére.

A találmány szerinti megoldás előnyeinek szemléltetésére elemeztük a technológiát és az elemzés eredményeit I., II. és III. táblázatban mutatjuk be. Az elemzés alapjául egy jellegzetes sovány nyugat-amerikai szén felhasználásával végzett technológia szolgált.

A vizsgálatok során a redukálógáz minőségét a redukáló közegek (szénmonoxid és hidrogén), valamint az oxidáló közegek (széndioxid és víz) aránya határozta meg. Ahhoz, hogy az ellenáramban végzett működtetésben rejlő előnyöket megfelelően kihasználjuk, a redukálógíz minőségi jelzőszáma legalább 8 kell legyen.

A 10 aknakemence üzemelési hőmérséklete 760 és 900 °C között van és gyakorlati értéke mindig a felhasznált vasoxid jellemzőitől függ. A legtöbb anyagra vonatkozóan előnyös üzemelési hőmérsékletnek 815 °C bizonyult.

A szemcsés vasoxidnak fémvassá történő redukálása

-3184 306

I. Táblázat gázjellemzők és hőmérséklet

oxigén	jel	mennyiség 576	minőség	hőmérséklet (°C) 50
.olvasztó gáz	54	1869	16,9	1400
nedvesített gáz	56	2014	8,0	1200
elvezetett gáz	64	741	8,0	60
redukáló gáz	69	1983	8,0	815
kemence torokgáz	72	1983	1,4	-
tisztított gáz	75	1850	—	60
szén	_ i^eI 45	II. Táblázat adagolás és energiaviszonyok (Ntn³)	(kg) 1055	(Ccal) 6,71 +
oxigén	48	576	-	1,01
oxid	15	-	1420	-
nedvesítő víz	55	—	117	-
elvezetett gáz	75	1850 .	-	(3,47)
szükséges energia	-	-	-	4,25

		III Táblázat
		a gázanalízis eredményei %-ban
	/e/	CO	CO₂	h₂	H₂O	n₂
olvasztó gáz	54	66,9	2,3	26,2	3,2	1,4
redukálógáz	69	63,0	2,2	24,7	8,8	1,3
kemence torokgáz	72	36,6	28,1	21,7	12,3	1,3
tisztított gáz	75	38,8	29,8	23,0	6,0	2,4

+ 576 normál m³ O₂ -nek 30 %-os hatékonysággal történő előállításához szükséges szén energiája.

során lejátszódó termodinamikai folyamatok következményeképpen a kezdeti redukáló anyag (szénmonoxid és hidrogén) egy része lép csak reakcióba, mielőtt a keletkezett oxidáló közegek (széndioxid és víz) leállítják a 5 redukciót. Ennek a termodinamikai helyzetnek az eredményeképpen a 10 aknakemencét a 72 gázkivezető csonkon elhagyó redukálógáz minőségi jelzőszáma körülbelül 1,5 egy megfelelően működő berendezés esetében.

Ez azt jelenti, hogy a redukálás során 8 minőségi jelző- 5 számú redukálógáz oxidálódik 1,5 minőségi jelzőszámú gázzá. Az ennek során felhasznált szénmonoxid és hidrogén határozza tehát meg a szükséges redukálógáz menynyiségét. Egy megfelelő hatékonyságú eljáráshoz általában 1800-2100 normál m³ mennyiségű redukálógáz ξ szükséges a redukált vas 1 tonnájára számolva.

A 30 olvasztó-gázosító edényből elvezetett minden tonna vasolvadék kinyeréséhez 1,035 tonna közvetlenül redukált szemcsés anyagot kell a 30 olvasztó-gázosító edénybe bevezetni. A közvetlenül redukált anyag általá- f bán mintegy 92% fémtartalommal rendelkezik. Az anyag •a 30 olvasztó-gázosító edénybe körülbelül 700 °C hőmérsékleten érkezik. A lecsapolt vasolvadék hőmérséklete mintegy 1350 °C. Ennek megfelelően olyan hőmennyiség szükséges a folyamat lejátszásához, amely lehetővé teszi az anyagnak 700°C-ról 1350°C-ra történő felmelegítését, a maradék vasoxid vassá történő redukálását, a SiO₂, MnO, P₂O₅ stb. redukálását, a széntartalom növelését, a salaknak 1350°C-ra történő felmelegítését és ezenfelül a rendszer hőveszteségének pótlását. Mindehhez 1 tonna vasolvadékra vonatkoztatva mintegy 403 000 Ccal hőmennyiség szükséges. Ezt a hőmennyiséget biztosítja a befúvatott szénnek az ugyancsak befúvatott oxigénnel történő egzoterm reakciója és a keletkező kohógáznak 1400 °C-ra történő lehűtése a 30 olvasztó-gázosító edényben.

Az elmondottakat szemlélteti az alábbiakban a III. táblázat.

184 306

Jóllehet a 45 csővezetéken át befúvatott ásványi tüzelőanyag előnyösen nem kokszolható szén vagy lignit, a találmány' szerinti eljárás természetesen elvégezhető kokszolható szén, kátrány vagy koksz felhasználásával is. A befúvatott szilárd ásványi tüzelőanyagot a befúvatás előtt legalább 6 mm szemcsenagyságúra kell őrölni. Felhasználható az eljáráshoz ásványi tüzelőanyagból párolt derivátum vagy gáz alakú tüzelőanyag, például földgáz is.

A találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítási módját, illetve egy másik berendezést mutat be a 2. ábra. Ennél a szén és az oxigén keverékét a 30 olvasztó-gázosítö edénybe a 35 fémfürdő 38 olvadékszintje alá hívatjuk be. A vasolvadékot és a salakot szakaszosan távolítjuk el a 30 olvasztó-gázosító edényből, hogy fenntartsuk a 38 olvadékszint kívánt magasságát a 80 injektorok szintjéhez képest. Hasonlóképpen fontos a 38 olvadékszintnek a 42 vízfúvókától mért távolsága is. A 2. ábrán bemutatott berendezésben is csupán egy 42 vízfúvókát illetve 80 injektort ábrázoltunk az egyszerűség kedvéért, jóllehet általában a berendezés több ilyen elemet tartalmaz. A 35 fémfürdő magassága önmagában nem mérvadó, ezt alapjában véve a 30 olvasztó-gázosító edény mérete és geometriája határozza meg. Az eljárás szempontjából a 38 olvadékszintnek a 80 injektorokhoz, illetve a 42 vízfúvókákhoz viszonyított elhelyezkedése fontos. Célszerű az olvadékréteg vastagságát a 80 injektorok fölött korlátozni, hogy a bevezetett szén és oxigén nyomását minél kisebb értéken lehessen tartani.

fi por alakú szenet a 80 injektorok középső járatán át vezetjük a 35 fémfiirdőbe, 38 olvadékszint alatt. Az oxigént a 47 oxigéntartályból nyomás alatt vezetjük a 80 injektor külső 82 csövébe, amely a belső járat körül koncentrikusan van elhelyezve. A szén az oxigénnel a 35 fémfürdőben reagál. A szénnek az oxigénben történő elégése egzoterm folyamat, amely elegendő felszabaduló hőt szolgáltat a 21 redukált anyagnak a 35 fémfürdőben történő megolvasztásához. A szén és oxigén arányát a befúvatáskor úgy kell megválasztani, hogy az égés az elméleti adiabatikus lánghőmérsékleten, azaz körülbelül 1950 °C-on játszódjék le. Áz elégetett szén mennyiségét a 28 konvejor által megmért redukált anyagmennyiség függvényében kell meghatározni.

A 3. ábra a találmány egy további változatát mutatja be. Itt a 110 olvasztó-gázosító edény acélköpennyel és hőálló 112, illetve 114 béléssel ellátott egység. A fölső részen a 112 bélés hőálló agyagból, az alsó részen a 114 bélés szénből készül. A 110 olvasztó-gázosító edény keresztmetszete általában köralakú. Középrészén 116 olvasztótömb van elhelyezve. A 116 olvasztótömb a 110 olvasztó-gázosító edény fenékrészén gyűrű alakú 118 medencét határol, amelyben 119 fémolvádék és 120 salakréteg helyezkedik el. A 118 medencéhez 37 csapolójárat csatlakozik. Ezen át távolítjuk el a 118 medencéből meghatározott időnként a 119 féinolvadékot. A 116 olvasztótömb előnyösen köralakú állvány, de kialakítható pelletek vagy egyéb darabok halmazaként is.

A 110 olvasztó-gázosító edény falában 123 vízhűtéses fúvókák vannak elhelyezve. Ezek lefelé vannak irányítva a 116 olvasztótömb felé. A 110 olvasztó-gázosító edény fölső részébe 42 vízfúvóka nyúlik be és ezen át atomizált vízsugár kerül a 110 olvasztó-gázosító edény belsejébe. Ugyancsak az egység felső részénél van elhelyezve az 56 elvezetőcső és a 128 torok, amelyen át a forró redukált pelletek bejutnak a 110 olvasztó-gázosító edénybe.

A 110 olvasztó-gázosító edényhez fölülről csatlakozik a 10 aknakenrence.

A redukált vas pelletek a 10 aknakemencéből a 22 kihordó aknán át szabályzott mennyiségben kerülnek a 130 adagolóra. Ennek a működése határozza meg lényegében a 18 töltet lefelé történő haladását. A 130 adagoló tetszőlegesen választott hagyományos szerkezet, például lemeztagos adagoló vagy alternáló tolórúd lehet. A 130 adagolóról a vas pelletek a 116 olvasztó tömb re hullanak és ott ezekből természetes rézsűszögű 132 halom keletkezik. A 10 aknakemencébe bevezetett anyag tartalmazhat kismennyiségű darabos kokszot is, annak érdekében, hogy meghatározott mennyiségű szén is kerüljön a közvetlenül redukált vassal együtt a 116 olvasztótömbre. A koksz reagálás nélkül halad végig a 10 aknakemencén és amikor a 110 olvasztó-gázosító edény fenekére ér, a vas pelletekkel együtt megfelelő halmot képez. Ez esetben a 116 olvasztótömb alkalmazása nem feltétlenül szükséges. A bevezetett koksz szénben dús környezetet biztosít abban a zónában, ahol a yas megolvadása történik.

A por alakú szenet a 110 olvasztó-gázosító kamrába a 44 ásványi tüzelőanyag tartályból a 123 vízhűtéses fúvókákon át vezetjük be. Ugyanígy a 123 vízhűtéses fú /ókák a 47 oxigéntartállyal is kapcsolatban vannak. A 123 vízhűtéses fúvókák úgy vannak beállítva, hogy' az oxigén és szén keveréke a 116 olvasztótömbön lévő 132 halom szemcséin ütközik fel. Ez az ütközés nem csupán a gázosítást és az égést segíti elő, hanem a pelletek megolvadását is. Ahogyan a pelletek megolvadnak, a túlhevített vasolvadék a salakkal együtt lefolyik a 116 olvasztótömb peremén és a 118 medencébe kerül. Innen periodikusan lecsapoljuk ezeket a 37 csapolójáraton át.

Miközben a 132 halomban lévő pelletek megolvadnak és így a 132 halom mérete csökken, nukleáris szintérzékelővel (a rajzon nem látható) figyeljük az anyagszintet és szükség esetén megváltoztatjuk a 130 adagoló működési sebességét, hogy megfelelő mennyiségű pellet kerüljön a 10 aknakemencéből a 116 olvasztótömbre.

Érzékelő elem van beépítve ennél a megoldásnál a 10 aknakemencébe bevezetett gáz hőmérsékletének mérésére is. Ez a 142 érzékelő 140 szabályzószeleppel van összekapcsolva, amely a hőmérséklet függvényében szabályozza a 70 fúvókarendszerbe bevezetett gáz hőmérsékletét, illetve mennyiségét.

Annak érdekében, hogy a hagyományos nagyolvasztókban alkalmazott salak és olvadék kéntelenítő közegről gondoskodjunk, darabos mészkő vagy dolomit adagolását lehet elvégezni a 14 adagoló garatba vezetett vasoxid pelletekkel együtt. Ugyancsak alkalmas megoldás poi alakú mészkövet vagy dolomitot a 123 vízhűtéses fúvókákon át bevezetni.

Az elmondottakból látható, hogy a találmány szerinti eljá fás és berendezés alkalmas szemcsés vasoxidnak közvetlenül vasolvadékká történő direkt redukálására hatékonyan és nem kokszolható szilárd ásványi tüzelőanyag felhasználása mellett oly módon, hogy egyidejűleg értékes gáz alakú tüzelőanyag is előállítható.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Eljárás szemcsés vasoxid redukálására és vasolvadék előállítására, azzal jellemezve, hogy: a) a szemcsés vasoxidot aknakemencében szénmonoxi5

184 306 dót és hidrogént tartalmazó forró redukálógázzal fémes szemcsékké redukáljuk;

b) a forró vasszemcséket fémfürdőt tartalmazó edénybe merítjük;

c) ásványi tüzelőanyagot és oxigént vezetünk az edénybe, amivel megolvasztjuk a szemcséket és egyidejűleg forró kohógázt állítunk elő;

d) a kohógázt az edényben hűtjük és nedvesítjük;

e) az így nyert redukálógázt az edényből elvezetjük és visszajuttatjuk az aknakemencébe, ahol a szemcsés vasoxid redukálását végezzük;

f) a vasolvadékot pedig az edényből lecsapoljuk.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az ásványi tüzelőanyagot és az oxigént a fémfürdő felszínére fúvatjuk.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az ásványi tüzelőanyagot és az oxigént a fémfürdő felszíne alatt fúvatjuk be.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az edényben a vasszemcsékből fémolvadékkal körülvett központi olvasztótömböt alakítunk ki.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az aknakemencében elhasznált redukálógázból tisztítással és hűtéssel tüzelőanyagot állítunk elő.
6. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az ásványi tüzelőanyagot szilárd halmazállapotban használjuk fel.
7. A 6. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy szilárd ásványi tüzelőanyagként szenet, lignitet, kátrányt vagy kokszot alkalmazunk.
8. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az ásványi tüzelőanyagot folyékony vagy gáz alakban használjuk fel.
9. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az edényből elvezetett kohógázból a szemcsés anyagot eltávolítjuk.
10. A 9. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az eltávolított szemcsés anyagot az ásványi tüzelőanyaggal együtt visszavezetjük az edénybe.
11. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az edényből elvezetett kohógáz egy részét az ásványi tüzelőanyag szállító közegeként alkalmazzuk.
12. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a kohógázt az edényben 1200°C-ra hűtjük le oly módon, hogy vizet vezetünk be az edénybe az ásványi tüzelőanyag bevezetésének és a kohógáz elvezetésének szintje között.
13. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elhasznált redukálógázt az aknakemencéből elvezetve tisztítjuk és hűtjük.
14. Berendezés szemcsés vasoxid redukálására és vasolvadék előállítására, azzal jellemezve, hogy a következő részekből áll:

a) aknakemence (10) felső részén adagoló garattal (14), alsó részén kibocsátó nyílással (25) és a kettő között redukálógáz bevezető rendszerrel (70), valamint gázkivezető csonkkal (72);

b) olvasztó-gázosító edény (30) az aknakemencéhez (10) csatlakozó átvezető járattal és fűtőelemekkel, valamint csapoló járattal (37), ahol az olvasztó-gázosító edény (30) és az aknakemence (10) belső tere egymástól elválasztott;

c) az olvasztó-gázosító edényhez (30) csatlakozó tüzelőanyag, illetve oxigén bevezető rendszerrel;

d) az olvasztó-gázosító edényhez (30) csatlakozó vízfúyóka (42) és

e) az olvasztó-gázosító edényt (30) és az aknakemencét (10) összekötő redukálógáz vezeték.
15. A 14. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az olvasztó-gázosító edény (30) fenékrészén medencével (118) körülvett olvasztótömb (116) van kialakítva.
16. A 14. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag, illetve oxigén bevezető rendszer fúvatólándzsája (40) az olvasztógázosító edényben (30) lévő fémfürdő (35) felszínére van irányítva.
17. A 14. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag, illetve oxigén bevezető rendszer injektora (80) a fémfürdő (35) olvadékszintje (38) alatt van elhelyezve.
18. A 14-17. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag, illetve oxigén bevezető rendszer belső tüzelőanyag járatot és külső gyűrű alakú oxigén járatot tartalmazó egységgel van ellátva.
19. A 14-18. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szemcsés redukált anyagnak (21) az olvasztó-gázosító edénybe (30) történő beáramlását meghatározó szabályzó egységgel van ellátva.
20. A 14-19. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az olvasztó-gázosító edényt (30) és az aknakemencét (10) összekötő redukálógáz vezetékbe hőcserélő (66) van beépítve.
21. A 14-20. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az olvasztó-gázosító edényt (30) és az aknakemencét (10) összekötő redukálógáz vezetékbe leválasztó ciklon (57) van beépítve.
22. A 21. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a leválasztó ciklon (57) és az ásványi tüzelőanyagot szállító csővezeték (45) között csővezeték (58) van.
23. A 14-22. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az olvasztógázosító edényt (30) és az aknakemencét (10) összekötő redukálógáz vezeték és az ásványi tüzelőanyagot az olvasztó-gázosító edénybe (30) szállító csővezeték (45) között összekötő csővezeték (5L) vaq.
24. A 14-23. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az olvasztógázosító edényben (30) a fémfürdő (35) olvadékszintje (38) fölött legalább egy vízfúvóka (42) van elhelyezve.
25. A 14—24. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az aknakemence (10) alsó vége és az olvasztó-gázosító edény (30) fölső része között olyan zsilipkamra (23) van, amely inért gáz bevezetésére szolgáló csőcsonkkal (77) ¹ van ellátva.
26. A 25. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a zsilipkamrában (23)

184 306 a nyomás nagyobb, mind az aknakemencében (10), mind az olvasztó-gázosító edényben (30) uralkodó nyomásnál.
27. A 15. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy áz ásványi tüzelőanyag, illetve oxigén bevezető rendszer fúvókái (123) az olvasz- 5 tótömb (116) felé vannak irányítva.
28. A 27. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a fúvókák (123) égőfejként vannak kialakítva.

_
29. A 27. igénypont szerinti berendezés kiviteli 10 alakja, azzal jellemezve, hogy az égőfejek forrólevegős keverőfejek.
30. A 14-29. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az olvasztógázosító edényt (30) és az aknakemencét (10) összekötő redukálógáz vezetékbe fojtószelep (62) van beépítve, a fojtószelep (62) két oldalát kerülő vezetékek (64, 68) kötik össze hőcserélő (66) keresztül, az aknakemencébe (10) vezető fúvókarendszer (70) előtt hőérzékelő (142) van és a kerülő vezetékbe (68) a hőérzékélővel (142) összekapcsolt szabályzó szelep van beépítve.

3 db ábra