LU82227A1

LU82227A1 - Verfahren und einrichtung zum herstellen von fluessigem eisen

Info

Publication number: LU82227A1
Application number: LU82227A
Authority: LU
Inventors: P Metz
Original assignee: Arbed
Priority date: 1980-03-05
Filing date: 1980-03-05
Publication date: 1981-10-30
Also published as: ZA811303B; EP0036382A1; JPS56136912A; CA1158443A; AU6802181A; US4399983A

Description

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Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von flüssigem Eisen_'____________

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen von flüssigem Eisen, insbesondere zum Direktherstellen ausgehend von oxydischen Eisenverbindungen .

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Es hat in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, flüssiges Eisen möglichst im Direktverfahren aus Erzen herzustellen.

10 So ist ein Verfahren beschrieben worden, gemäss welchem die Rohstoffe zunächst mit Hilfe eines geeigneten Gases in Eisenschwamm übergeführt werden und dieser dann in einem metallurgischen Gefäss eingeschmolzen wird, wobei im Schmelzgefäss v durch Reaktion von sauerstoffhaltigen Gasen mit kohlenstoff-15 haltigen Substanzen, die vornehmlich unter die Badoberfläche eingeblasen werden, Wärmeenergie, sowie Kohlenmonoxyd gebildet werden. Die Wärme wird teilweise zum Schmelzen des Eisenschwammes und das Abgas zur Direktreduktion von Erzen eingesetzt. Allerdings wird vorerst das gesamte Abgas in einem 20 separaten Reaktor mit Kohlenstaub und mit Wasserdampf behandelt.

Nach einem weiteren bekannten Verfahren, das dazu dient flüssigen Stahl aus Erz ohne gesonderte Roheisenphase herzustel-25 len, wird in einem mit einer zusätzlichen Heizung versehenen, 9 - 2 - kombinierten Schmelz- und Gaserzeugungsreaktor durch Umsetzen eines Brennstoffes mit Sauerstoff ein reduzierendes Gas hergestellt, das in einem anschliessenden Reduktionsraum im Gegenstrom zu einer Erzbeschickung geleitet wird, während das 5 am Ende der Reduktionsstufe anfallende vorreduzierte Erz in den beheizten Schmelz- und Gaserzeugungsraum befördert und dort geschmolzen und anschliessend gefrischt wird.

Bei einem weiteren Verfahren das auf die direkte Herstellung 10 von Roheisen ausgerichtet ist, sind zwei gesonderte Aufgabe-, bzw. Reaktionszonen im Schmelz- und Gaserzeugungsreaktor vorgesehen. In einer ersten Zone wird zurAufrechterhaltung eines vorzugsweise über 2% liegenden Kohlenstoffgehaltes der Metall-v schmelze ein Kohlenstoffträger direkt in das Bad eingeführt.

15 In einer zweiten angrenzenden Zone wird ein Teil des an die Schmelze gebundenen Kohlenstoffs unter Freisetzung von Wärme und reduzierenden Gasen mittels Sauerstoff verbrannt. Der durch eine Lanze zugeführte Kohlenstoff wird also hier auf dem Umweg über eine zwischenzeitliche Aufkohlung des Eisenba-20 des im wesentlichen zur Vergrösserung der Einschmelzkapazität des Bades und zur Bildung von Reduktionsgasen ausgenutzt.

Bei der Anwendung der genannten Verfahren ist man demnach in der Hauptsache auf die Herstellung eines Gases angewiesen das 25 eine zum Reduzieren oder zumindest Vorreduzieren von Erzen notwendige Zusammensetzung aufweist.

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Um stark reduzierende Gase im Rahmen eines kombinierten Reduktions-Einschmelzprozesses herzustellen, müssen jedoch teure 30 und komplizierte mess- und regeltechnische Massnahmen und Vorkehrungen getroffen werden, um den Prozess in der gewünschten Weise zum Ablaufen zu bringen, falls man es nicht vorzieht, die entstandenen Abgase getrennt zu behandeln um ihnen ein ausreichendes Reduktionspotential zu vermitteln.

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Das Ziel der Erfindung besteht somit darin ein Verfahren vorzuschlagen, das eine Direktherstellung von flüssigem Roheisen - 3 - ! in einem einzelnen Gefäss gestattet, wobei die genannten

Schwierigkeiten vermieden werden, sowie eine hierzu geeignete Einrichtung.

5 Dieses Ziel wird erreicht durch das erfindungsgemässe Verfahren das vorsieht, ein Eisenbad durch Einblasen eines Kohlenstoffträgers mittels eines neutralen oder reduzierenden Trägergases mit Kohlenstoff zu sättigen und das dadurch gekennzeichnet ist, dass man den im Gefäss über dem Bad be-10 findlichen Raum mittels einer über die Badoberfläche reichenden Trennwand in zwei vorzugsweise konzentrische Zonen teilt, dass man über der Badoberfläche in der inneren Zone einen Schüttkegel aus Eisenerz bildet und man auf die Badoberfläche der äusseren Zone Sauerstoff bläst wobei man das Bad mit einem , 15 neutralen Gas durch zumindest einen im Gefässboden angeordneten Blasstein durchspült.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass die beim Aufblasen von Sauerstoff auf ein mit Kohlenstoff ge-20 sättigtes Eisenbad entstehenden Gase durch das erfindungs- gemässe gleichzeitige Durchspülen mit neutralem Gas hinsichtlich ihrer Zusammensetzung wirksam gesteuert werden können.

Falls beabsichtigt wird die Abgase zum Vorreduzieren von Erz 25 zu verwenden, kann man ein praktisch zu 100% aus CO bestehendes Abgas mit hohem Reduktionspotential hersteilen und zwar durch gezielte SauerstoffZufuhr unter verminderter Durch-v Spülung.

30 In diesem Fall wird man eine harte Sauerstoffblasweise bevorzugen und die Durchspülung des Bades mit Inertgas auf 3 0-0.1 Nm /t.Std beschränken.

Andererseits kann durch intensives Durchspülen des Bades mit 35 Inertgas eine Nachverbrennung des entstehenden Kohlenmonoxyds an der Badoberfläche herbeigeführt werden, die unter starker Wärmeentwicklung vonstatten geht. Die Mengen an Spülgas liegen 3 - 4 - dann vorzugsweise zwischen 0,1 - 0,3 Nm /t. Std.

Die an der Badoberfläche auftretende zusätzliche Wärmeentwicklung kann man nutzen um das eben daselbst aufgebrachte Eisenerz zu schmelzen.

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Weiter wird das Eisenbad durch den Inertgasstrom generell mit dem darin suspendierten Kohlenstoffträger, vorzugwsweise Kohlenstaub, durchmischt wobei im Fall einer Sättigung des Bades fester nicht an Eisen gebundener Kohlenstoff an die Bad-10 Oberfläche getragen wird, wo er zum Reduzieren des geschmolzenen Erzes zur Verfügung steht.

Die Wärmezufuhr an das Bad selbst wird durch kontinuierliches oder intermittierendes Aufblasen von Sauerstoff auf die Ober-15 fläche der äusseren Zone bewerkstelligt. Das Aufblasen auf die Badoberfläche wird hierbei nicht durch die Anwesenheit von geschmolzenem und von frisch aufgebrachtem Eisenerz behindert, da letzteres sich vornehmlich auf der Oberfläche der inneren Zone befindet.

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Durch sinnreiche Anordnung' der Sauerstoff-Aufblaslanze, der Einführdüse für den Kohlenstoffträger und der Blassteine zueinander, erreicht man, dass sich innerhalb des Bades Strömungs-Verhältnisse ausbilden die generell von den Seitenwänden des 25 Gefässes nach unten und von der Mitte des Gefässbodens nach oben ausgerichtet sind. Hierdurch wird bewirkt, dass in der inneren Zone, wo die Badoberfläche mit Erz beaufschlagt wird, sowohl der Hauptteil der CO-Nachverbrennung abläuft, der die zum Schmelzen des Erzes notwendige Energie liefert, als auch 30 Kohlenstoff herangetragen wird, der zur Reduktion des Erzes dienen kann, in der äusseren Zone wird das Bad mit Sauerstoff gesättigt und aufgeheizt.

Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, den Füllstand des 35 Gefässes über die Bilanz der eingebrachten Rohstoffe und der abgezogenen flüssigen Produkte abzuschätzen; doch andere bekannte Methoden zur Füllstandmessung können hier ohne weiteres angewendet werden.

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Die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens notwendige Einrichtung besteht aus einem metallurgischen Gefäss (1) in dem sich ein Eisenbad (40) befindet und das einen Ver-schliessdeckel (20) begreift in welchen ein Kamin (30) mündet 5 und an welchem eine vorzugsweise kreisförmige Trennwand (21) angeordnet ist, die die Bildung eines Schüttkegels erleichtert und den Raum im Gefäss (1) und über dem Bad (40) in" zwei konzentrische «

Zonen (2 und 3) teilt, wobei zumindest eine Sauerstoff-Auf-blaslanze (22) durch den Gefässdeckel (20) in die äussere 10 Zone (3), sowie eine Einblaslanze (12) für den festen Kohlenstoff träger, unter den Badspiegel ragt, während sich im Ge-fässboden (10) unterhalb der inneren Zone zumindest ein Blasstein (11) befindet.

15 Die Düse dieser Einblaslanze befindet sich zweckmässig in der Nähe des Blassteins und zwischen demselben und der unteren Kante der Trennwand. Hierdurch kann bei entsprechender Einstellung der einzelnen Gasdrucke(Aufblaslanze, Einblaslanze, Blassteine)bewirkt werden, dass sich innerhalb des Gefässes 20 Strömungen ausbilden, die in Richtung zur inneren Zone steigen und an den Gefässwandungen sinken.

Dank der unmittelbar am Badspiegel durch CO-Nachverbrennung entstehenden Wärme, kann Feinerz oder auch stückiges Erz chargiert 25 werden, wobei die energieverbrauchenden teuren Mahlkosten entfalle v Es entsteht im Verlauf des erfindungsgemässen Verfahrens flüssi ges Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt oberhalb 2%, das zweck-• massig einer kontinuierlich arbeitenden Frisch-Anlage zugeführt 30 wird.

Weitere Vorteile und Merkmale werden aus der Beschreibung der Zeichnung ersichtlich, in der Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Einrichtung darstellt.

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Man erkennt das metallurgische Gefäss (1), das einen Ver-schliessdeckel (20) begreift in dessen Mitte der Kamin (30) - 6 -a angeordnet ist. Durch diesen wird Erz (Fe203) in das Gefäss (1) eingefüllt. Der Deckel (20) begreift ferner eine ringförmige Trennwand (21), die den Raum über dem Eisenbad (40) in zwei konzentrische·Zonen (2 und 3) aufteilt.

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Die äussere Zone (3) beinhaltet die Sauerstoff-Einblaslanze (22).

Unter der inneren Zone (2) sind im Gefässboden (1) die Blassteine (11) angeordnet, durch die das Bad (40) mit einem neu-. 10 tralen Gas durchspült "wird, welches somit eine aufsteigende

Strömung in Richtung zur inneren Zone erzeugt.

Weiter erkennt man die Einblaslanze (12) mit ihrer Düse (16), zum Einblasen des festen Kohlenstoffträgers in das Bad.

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Das Gefäss weist ferner die Abstichöffnungen (13 und 14) für das flüssige Metall bzw. die Schlacken auf.

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Claims

1. Verfahren zum Herstellen von flüssigem Eisen, insbesondere zum Direktherstellen ausgehend von oxydischen Eisenverbindungen, das vorsieht ein Eisenbad durch Einblasen eines Kohlenstoffträgers mittels eines neutralen oder reduzierenden Trägergases 5 mit Kohlenstoff zu sättigen, dadurch gekennzeichnet, dass man den im Gefäss über dem Bad befindlichen Raum mittels einer gber die Badoberfläche reichenden Trennwand in zwei vorzugsweise konzentrische Zonen teilt, dass man über der Badoberfläche > in der inneren Zone einen Schüttkegel aus Eisenerz bildet und 10 auf die Badoberfläche der äusseren Zone Sauerstoff bläst, " wobei man das Bad mit einem neutralen Gas durch zumindest einen im Gefässboden angeordneten Blasstein durchspült.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 15 man zur Erzielung eines praktisch nur aus CO bestehenden Abgases das Bad gezielt mit Sauerstoff beschickt und die Menge 3 an Spülgas auf 0-0.1 Nm /t Eisen . Std begrenzt.

3. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 20 man die zum Schmelzen des in die innere Zone eingebrachten Erzes erforderliche Energie aufbringt, indem man das Bad kontinuier- 3 lieh und intensiv (0,1 - 0,3 Nm /t Eisen . Std.) mit einem Gas, vorzugsweise Inertgas, vom Gefässboden her durchspült und hierdurch eine Nachverbrennung des beim Sauerstoffblasen entstehen-25 den Kohlenmonoxyds an der Badoberfläche herbeiführt.

„ 4) Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Wärmezufuhr an das Bad durch kontinuierliches oder intermittierendes Aufblasen von Sauerstoff auf die Bad-‘ 30 Oberfläche in der äusseren Zone bewerkstelligt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Badoberfläche der äusseren Zone im Hinblick auf das Aufblasen von Sauerstoff von eingebrachtem Erz weit- 35 gehend freihält.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 5,dadurch gekennzeichnet, « - 2 " Λ dass man durch sinnreiche Anordnung der Aufblas-, Einblas- und Durchspülaggregate zueinander im Badinneren Strömungen ausbildet, die generell von den Seitenwänden des Gefässes nach unten und von der Mitte des Gefässbodens 5 nach oben orientiert sind.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem metallurgischen Gefäss (1) besteht, in dem sich ein Eisenbad 10 (40) befindet und das einen Verschliessdeckel (20) begreift, in welchen ein Kamin (30) mündet und an welchem eine vorzugsweise kreisförmige Trennwand (21) angeordnet ist, die den Raum im Gefäss (1) und über dem Bad (40) in zwei konzentrische Zonen (2 und 3) teilt, wobei zumindest eine Sauerstoff-Aufblas--15 lanae (22) durch den Gefässdeckel (20) in die äussere Zone (3), sowie eine Einblaslanze (12) für den festen Kohlenstoffträger, unter den Badspiegel ragt, während sich im Gefässboden (10) unterhalb der inneren Zone zumindest ein Blasstein (11) befindet. 2Q.

8. Einrichtung nach dem Anpruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse der Einblaslanze sich in der Nähe des Blassteins und zwischen demselben und der unteren Kante der Trennwand befindet. r