NL9500600A - Inrichting voor het produceren van vloeibaar ruwijzer door directe reductie. - Google Patents

Description

INRICHTING VOOR HET PRODUCEREN VAN VLOEIBAAR RIJWIJZER DOOR DIRECTE REDUCTIE

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het produceren van vloeibaar ruwijzer door directe reductie van ijzererts omvattende een metallurgisch vat, omvattende middelen voor het toevoeren van kool middelen voor het toevoeren van zuurstof in welk metallurgisch vat een gedeeltelijke naverbranding van het procesgas plaatsvindt en het ijzererts wordt eindgereduceerd, en een smeltcycloon, waarin het ijzererts wordt voorgereduceerd en gesmolten.

Een inrichting van het bovengenoemde type is bekend uit NL 257692 ten name van aanvraagster. Een beschrijving van het in de inrichting uit te voeren CCF (Cyclone Converter Process) proces is gepubliceerd in Steel Times International, deel 17, nr. 3, Maart 1993, Redhill, Surrey, GB, bladzijde 24 "Single vessel smelting reduction using cyclone pre - reducer". In het genoemde octrooischrift is de inrichting indertijd op een elementaire wijze beschreven. Sindsdien heeft aanvraagster een nieuw en dieper inzicht in deze technologie verkregen.

Bij een inrichting voor het CCF proces moet een aantal problemen worden opgelost: het voorgereduceerde ijzererts, FeO is zeer agressief vooral ter plaatse van de slaklaag; de slaklaag heeft de neiging sterk te gaan schuimen waardoor sterke niveauverschillen van de slaklaag en daarmee van de procesomstandigheden kunnen optreden; de zuurstof en de kool moeten op een voor het proces optimale wijze worden toegevoerd.

De uitvinding heeft ten doel een inrichting voor industriële toepassing van het CCF proces te verschaffen waarmee een optimale procesvorming bij minimaal onderhoud mogelijk is.

Dit doel wordt bereikt door een aantal samenhangende maatregelen.

Op de eerste plaats omvat het metallurgisch vat van de inrichting volgens de uitvinding een bovenste gedeelte waarin de naverbranding plaatsvindt in hoofdzaak omvattende een drukbestendige kap met aan de binnenzijde een watergekoelde pijpwand, en een onderste gedeelte, voor het opnemen van een ijzerbad met daarop een slaklaag, waarin de eindreductie van het voorgereduceerde ijzererts plaatsvindt, welk onderste gedeelte inwendig is voorzien van een vuurvaste bekleding met waterkoeling.

Door de watergekoelde vuurvaste bekleding van het onderste gedeelte van het metallurgisch vat (converter) wordt een aanvaardbare levensduur verkregen, terwijl het warmteverlies van de naverbranding in het bovenste deel van het metallurgisch vat met een ketelwand wordt opgevangen.

Voorts heeft het metallurgisch vat tussen onder- en boveneinde een deel met vergrote doorsnede ten behoeve van het opnemen van de volumineus schuimende slaklaag. Hierdoor varieert het niveau van de slaklaag minder, waardoor ook de zuurstoftoevoer, althans qua hoogte, minder varieert. De zuurstoftoevoer dient tijdens bedrijf zoveel mogelijk op een vaste hoogte boven de slaklaag plaats te vinden.

Tevens is het bovenste gedeelte van het metallurgisch vat vast opgesteld en is het onderste gedeelte van het metallurgisch vat losneembaar en verwijderbaar. De vuurvaste bekleding van het metallurgisch vat dient van tijd tot tijd gerepareerd te worden. Door deze maatregel behoeft daartoe alleen het onderste gedeelte van het metallurgisch vat weggenomen te worden en kan dit desgewenst gewisseld worden.

Ook is de smeltcycloon direct boven en in hoofdzaak zonder doorsnede-vernauwing in open verbinding met het metallurgisch vat aangebracht. Hierdoor wordt een zo eenvoudig mogelijke inrichting zonder inwendige transportverliezen verschaft.

Bij voorkeur is de watergekoelde pijpwand van het bovenste gedeelte van het metallurgisch vat inwendig voorzien van een vuurvaste spuitlaag. Hierdoor wordt de pijpwand tegen beschadigingen van chemische, thermische en mechanische aard beschermd.

Eveneens bij voorkeur bestaat de vuurvaste bekleding van het onderste gedeelte van het metallurgisch vat uit een blijfvoering en een slijtvoering welke vuurvaste bekleding althans ter plaatse van de slaklaag is voorzien van de waterkoeling. Door deze voor een hoogoven op zich wel bekende maar voor een converter minder gebruikelijke constructie wordt de levensduur van de vuurvaste bekleding op de meest bedreigde plaats nl. ter plaatse van de slaklaag, verlengd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm bestaan de middelen voor het toevoeren van zuurstof uit een centrale lans. Hierbij vindt de zuurstoftoevoer aan het metallurgisch vat ook bij variërend niveau van de slaklaag altijd op dezelfde plaats boven de slaklaag plaats.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm bestaan de middelen voor het toevoeren van zuurstof uit een aantal lansen, die zijdelings door de wand van het metallurgisch vat zijn doorgevoerd en die in bedrijf tot boven de slaklaag reiken. Hierbij wordt een het proces in de smeltcycloon verstorende werking door de centrale lans voorkomen.

Bij voorkeur zijn daarbij de lansen voor het toevoeren van zuurstof zoveel mogelijk in verticale richting aangebracht. Hiermee wordt bereikt dat de zuurstoftoevoer aan het metallurgisch vat bij variërend niveau van de slaklaag toch nog zoveel mogelijk op dezelfde plaats boven de slaklaag plaatsvindt.

In een uitvoeringsvorm bestaan de middelen voor het toevoeren van kool tenminste ten dele uit tenminste één stortgoot voor koolbrokken, welke stortgoot door de wand van het bovenste gedeelte van het metallurgisch vat is doorgevoerd. Volgens de huidige inzichten wordt bij voorkeur een deel van de kool in de vorm van koolbrokken en een ander deel in fijnverdeelde toestand toegevoerd. In een andere uitvoeringsvorm bestaan daarom de middelen voor het toevoeren van kool tenminste ten dele uit tenminste één lans voor het met behulp van een draaggas toevoeren van kool in fijnverdeelde toestand, welke lans door de wand van het metallurgisch vat is doorgevoerd. Daarbij reikt bij voorkeur de lans tijdens bedrijf tot in de slaklaag. Daarmee wordt bereikt dat de kool direct in de slaklaag wordt opgenomen waardoor de eindreductie beter verloopt.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening.

Figuur 1 toont een inrichting voor het uitvoeren van het CCF proces volgens de stand van de techniek.

Figuur 2 toont een eerste ontwerp voor een inrichting volgens de uitvinding voor het uitvoeren van het CC F proces op industriële schaal.

Figuur 3 toont een tweede ontwerp.

Figuur 4 toont het wegnemen van het onderste gedeelte van het metallurgisch vat.

De inrichting van figuur 1 omvat een metallurgisch vat 1 van het convertortype, een smeltcycloon 2 en een centrale lans 3. Het proces verloopt als volgt: In het metallurgisch vat bevindt zich een ijzerbad 4 met daarop een slaklaag 5. In de slaklaag wordt voorgereduceerd ijzererts eindgereduceerd. Hiertoe worden zuurstof en kool toegevoerd aan het metallurgisch vat 1 door middel van de centrale lans 3. Bij de eindreductie ontstaat een reducerend CO bevattend procesgas dat boven de slaklaag 5 in het metallurgisch vat 1 gedeeltelijk wordt naverbrand, waarbij voor de eindreductie benodigde warmte vrijkomt. Het reducerende procesgas wordt verder naverbrand in de smeltcycloon 2 met bij 6 aan de smeltcycloon toegevoerde zuurstof. Daarbij wordt eveneens bij 6 toegevoerd ijzererts tot ongeveer FeO voorgereduceerd en gesmolten. Het voorgereduceerde ijzererts valt vervolgens in het metallurgisch vat 1. Ruwijzer en slak worden bij 7 afgetapt. Het procesgas wordt bij 8 afgevoerd. Het proces speelt zich af bij een temperatuur in het gebied van 1500-1800°C. De druk in de inrichting ligt in het gebied van 1 tot 6 bar.

In figuur 2 is 12 de smeltcycloon en 11 het metallurgisch vat dat omvat het bovenste gedeelte 13 en het onderste gedeelte 14. Het bovenste gedeelte 13 omvat een drukbestendige kap met aan de binnenzijde een watergekoelde pijpwand. Het onderste gedeelte 14 is inwendig voorzien van een vuurvaste bekleding 15 met waterkoeling 16. De in figuur 2 getoonde waterkoeling is van het type stavekoeling, die op zich voor de koeling van de bemetseling van een hoogoven bekend is. De koeling is boven het ijzerbad 17 ter plaatse van de slak 18, in het bijzonder ter plaatse van de schuimende slak 19 aangebracht. In figuur 2 is getoond dat het metallurgisch vat 11 tussen het onder- en boveneinde een deel 20 heeft met vergrote doorsnede waarin de schuimende slak 19 wordt opgenomen. Het metallurgisch vat 11 heeft bij 21 een deling waardoor het bovenste deel 13 en het onderste deel 14 losgenomen kunnen worden. In figuur 2 wordt kool toegevoerd door middel van de stortgoot 22 die door de wand van het bovenste gedeelte 13 van het metallurgisch vat 11 is doorgevoerd. Zuurstof wordt toegevoerd door middel van de lansen 23 die zijdelings door de wand van het metallurgisch vat 11 zijn doorgevoerd en die in bedrijf tot boven de slaklaag 18 reiken. Het deel 20 met vergrote doorsnede maakt het in principe mogelijk de lansen 23 meer verticaal aan te brengen. In figuur 2 is nog getoond dat de ijzersmelt 17 wordt gespoeld door toevoer van gas 24 door de bodem van het metallurgisch vat 11.

Figuur 3 toont in bepaalde opzichten een verder uitgewerkte uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding. De smeltcycloon 12 heeft een groot aantal aansluitingen 25 voor de toevoer van ijzererts en zuurstof die een inspuitpatroon vormen waarmee een hoge graad van voorreductie van het ijzererts bij een hoog vangstrendement in de smeltcycloon gerealiseerd kan worden. Tevens is getoond dat de smeltcycloon direct boven het metallurgisch vat 11 is geplaatst en zonder doorsnede-vernauwing in een open verbinding met het metallurgisch vat 11 staat. Getoond is ook dat het bovenste deel 13 omvat een drukbestendige kap 26, een watergekoelde pijpwand 27 en een vuurvaste spuitlaag 28. De vuurvaste bekleding 15 van het onderste gedeelte 14 van het metallurgisch vat 11 bestaat uit een blijfvoering 29 en een slijtvoering 30. De waterkoeling 16 is in figuur 3 van het type koelplaten, welke koeling op zich voor de bemetseling van een hoogoven bekend, maar voor een converter ongebruikelijk is.

Figuur 4 toont dat het bovenste deel 13 van het metallurgisch vat 11 tezamen met de smeltcycloon 12 met behulp van support 30 vast is opgesteld boven de put 31. Het onderste gedeelte 14 van het metallurgisch vat 11 kan, na te zijn losgenomen zoals besproken bij figuur 2 worden verwijderd door het onderste deel 14 met behulp van hefcilinder 32 af te zinken en vervolgens met behulp van wagen 33 naar positie 34 te brengen, waarna het onderste deel van het metallurgisch vat 14 voor reparatie van de vuurvaste bekleding kan worden afgevoerd zoals getoond bij 35. Hierna kan desgewenst een gereedstaand tweede exemplaar van het onderste gedeelte in omgekeerde volgorde worden aangebracht.

Claims (12)

1. Inrichting voor het produceren van vloeibaar ruwijzer door directe reductie van ijzererts omvattende een metallurgisch vat, omvattende middelen voor het toevoeren van kool middelen voor het toevoeren van zuurstof in welk metallurgisch vat een gedeeltelijke naverbranding van het procesgas plaatsvindt en het ijzererts wordt eindgereduceerd, en een smeltcycloon, waarin het ijzererts wordt voorgereduceerd en gesmolten waarbij het metallurgisch vat omvat een bovenste gedeelte waarin de naverbranding plaatsvindt in hoofdzaak omvattende een drukbestendige kap met aan de binnenzijde een watergekoelde pijpwand, en een onderste gedeelte, voor het opnemen van een ijzerbad met daarop een slaklaag, waarin de eindreductie van het voorgereduceerde ijzererts plaatsvindt, welk onderste gedeelte inwendig is voorzien van een vuurvaste bekleding met waterkoeling.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het metallurgisch vat tussen onder- en boveneinde een deel met vergrote doorsnede heeft ten behoeve van het opnemen van de volumineus schuimende slaklaag.

3. Inrichting volgens conclusie 1-2, met het kenmerk, dat het bovenste gedeelte van het metallurgisch vat vast is opgesteld en dat het onderste gedeelte van het metallurgisch vat losneembaar en verwijderbaar is.

4. Inrichting volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de smeltcycloon direct boven en in hoofdzaak zonder doorsnede-vernauwing in open verbinding met het metallurgisch vat is aangebracht.

5. Inrichting volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de watergekoelde pijpwand van het bovenste gedeelte van het metallurgisch vat inwendig is voorzien van een vuurvaste spuitlaag.

6. Inrichting volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de vuurvaste bekleding van het onderste gedeelte van het metallurgisch vat bestaat uit een blijfvoering en een slijtvoering welke vuurvaste bekleding althans ter plaatse van de slaklaag is voorzien van de waterkoeling.

7. Inrichting volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat de middelen voor het toevoeren van zuurstof bestaan uit een centrale lans.

8. Inrichting volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat de middelen voor het toevoeren van zuurstof bestaan uit een aantal lansen, die zijdelings door de wand van het metallurgisch vat zijn doorgevoerd en die in bedrijf tot boven de slaklaag reiken.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de lansen voor het toevoeren van zuurstof zoveel mogelijk in verticale richting zijn aangebracht.

10. Inrichting volgens conclusie 1-9, met het kenmerk, dat de middelen voor het toevoeren van kool tenminste ten dele bestaan uit tenminste één stortgoot voor koolbrokken, welke stortgoot door de wand van het bovenste gedeelte van het metallurgisch vat is doorgevoerd.

11. Inrichting volgens conclusie 1-10, met het kenmerk, dat de middelen voor het toevoeren van kool tenminste ten dele bestaan uit tenminste één lans voor het met behulp van een draaggas toevoeren van kool in fijnverdeelde toestand, welke lans door de wand van het metallurgisch vat is doorgevoerd.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de lans tijdens bedrijf reikt tot in de slaklaag.