NO130543B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til direkte reduksjon av

jernoksydholdige materialer i dreierØrsovn.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til direkte reduksjon av jernoksydholdig materiale, fortrinnsvis jernmalmer til svampjern under smeltepunktet i en med mantelrør utstyrt dreierørs-

ovn ved hjelp av faste karbonholdige reduksjonsmidler idet de karbonholdige reduksjonsmidler fordeles på beskikningslagringens overflate kontinuerlig i likestrøm med ovnsgassene i reduksjonssonen.

Ved frembringelse av svampjern i dreierørsovner 'ved

hjelp av karbonholdige reduksjonsmidler er det nødvendig å opprett-holde et overskudd av reduksjonsmiddel i ovnsuttaket for at det opp-

viås den ønskede metalliseringsgrad og unngås en reoksydasjon av svampjernet såvel som en sintring av beskikningen og dermed avsette!-

sesdannelse. For oppnåelse av "en stor spesifikk cvnsbelastning er det imidlertid nødvendig at overskuddet av reduksjonsmiddel holdes minst mulig og at det arbeides med en høyest mulig temperatur.

Videre skal tilsetningen av avsvovlingsmidlet og varmebehovet være minst mulig.

En kjent fremgangsmåte til direkte reduksjon arbeider

med et overskudd på 15% karbon referert til målmanvendelse ved en re-duksjonsgrad på 95% og et overskudd på 5% karbon ved en reduksjons-grad på 60% (US-patent nr. 3-235.375).

Ved anvendelse av råpellets utgjør de tilsvarende verdier 50 respektive 5% (kanadisk patent nr. 754.084). Den spesifikke produksjonsytelse utgjør 0, 5 - 1,4 tonn/m^ - 24 timer.

Et ytterligere forslag foreskriver av sikkerhetsgrunner et karboninnhold på minst 10% i ovnsuttaket når det anvendes koksgrus med en kornstørrelse på 0 - 3 mm og ekstra oppvarming. Anvendes reduksjonsmidlet i større kornstørrelse så må overskuddet være større. Uten anvendelse av ekstra oppvarming og anvendelse av brunkull som reduksjonsmiddel "arbeides det med en kornstørrelse på 0 - 20 mm. Tilsetning av avsvovlingsmidler i en kornstørrelse på 1 - 3 mm utgjør ca. 6% med et svovelinnhold av svampjernet på 0,03 - 0,06%. Den spesifikke produksjonsytelse utgjør ved høye reduksjonsgrader 0,87 t/m^ . 24 timer. Den maksimale reduksjonstemperatur utgjør 1000 - 1060°C (Stahl und Eisen 85, 1965, side 1373 - 1378).

Disse fremgangsmåter har følgende ulemper:

Overskuddet av reduksjonsmidler må av økonomiske grunner adskilles og tilbakeføres i dreierørsovnen. Reduksjonsmidlet ten-derer imidlertid for det meste til under dets bevegelse i ovnen på grunn av den store overflate å tilleire andre spesielt finkornede beskikningskomponenter hvorved kullaskens smeltepunkt ofte senkes under reduksjonstemperaturen. Derved oppstår deretter ovnsavsetninger. Videre inntar overskudd av reduksjonsmiddel resp. returen på grunn

av dets lave volumvekt sammenlignet med metallkomponentene et relativt stort ovnsvolum som går tapt for produksjon av metallkomponenter fordi det nedsetter metallkomponentenes oppholdstid. Dessuten må i ethvert tilfelle det sirkulerende reduksjonsmiddel bringes til reduksjonstemperatur og igjen avkjøles i uttaket. Derved fremkommer en lengre oppvarmingstid, større varmeforbruk og en større uttaksmengde som må avkjøles.

Den spesifikke ovnsromsbelastning kan av ovennevnte grunner ikke økes mer. Tilsetning av avsvovlingsmidler må dimensjo-neres relativt høyt. Reduksjonstemperaturen må holdes lav ved lavt karbonoverskudd. Skal det arbeides med høyere temperaturer så må karbonoverskuddet økes.

En annen kjent fremgangsmåte (ifølge fransk patent nr. 1.564.446) nedsetter det nødvendige overskudd av karbon i ovnsuttaket til 2 - 15% > fortrinnsvis 4 - 10%, referert til anvendelse av jernoksydholdig material. Ved denne fremgangsmåte innføres i hver sektor av reduksjonssonen bare så meget' karbonholdig materiale at den i hver sektor under de foreliggende driftsbetingelser forbrukte mengder av karbonholdig reduksjonsmiddel erstattes og karbonkonsentrasjonen i hver sektor tilnærmes mest mulig karbonkonsentrasjonen i ovnsuttaket hver gang referert til anvendelsen av jernoksydholdige materialer.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å for-bedre disse kjente fremgangsmåter og å øke produksjonsytelsen av dreierørsovnen også ved høye metalliseringsgrader på f.eks. over 95%, idet samtidig det nødvendige karbonbehov og karbonoverskudd i ovnsuttaket senkes.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte til direkte reduksjonav jernoksydholdig materiale, fortrinnsvis jernmalm til svampjern under smeltepunktet i en med mantelrør utstyrt dreierørsovn ved hjelp av fast høyreaksjonsdyktig karbonholdig reduksjonsmiddel som nedbrytes sterkt ved ovnstemperaturen, f.eks. ved hjelp av brunkull eller lignit, hvilket karbonholdig reduksjonsmiddel fordeles på beskikningslagringen på overflaten kontinuerlig i likestrøm med ovnsgassen i reduksjonssonen og eventuelt også foran denne sone, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at ovnens produksjonsytelse innstilles således at ved den ønskede metalliseringsgrad holdes karbonoverskuddet i ovnsuttaket under 1, 5%, fortrinnsvis under 0, 5% referert til mengden av jernoksydholdig materiale.

Med reduksjonssone forstås da den sone hvori det foregår en oksygen-avbygning.

Med høyreaktiv kull er å forstå slike kull hvis karbon omtrent teoretisk omsetter seg med CO2 ifølge Boudouard-reaksjonen CO2 + C 2 CO ved 1000°C. Den praktiske bestemmelse av reak-sjonsevnen foregår ved overføring av COg-gass ved 1000°C .over kull som ble avgasset ved 1000°. Karbonets avbygning ved reaksjonen av til CO i tidsenheten måles og uttrykkes i —-—— gram C . °C . sek.

Man får f.eks. for antrasitt verdier under 1, for gass-flammekull verdier mellom 1 og 2 og for kull som anvendes ifølge oppfinnelsen verdier over 3} fortrinnsvis over 5. Denne høye reak-sjonsevne muliggjør en praktisk talt fullstendig avbygning av karbonet for reduksjonsformål således at ved innstillingen ifølge oppfinnelsen av produksjonsytelsen er det i ovnsuttaket bare inneholdt et meget lite karboninnhold som overskudd.

En ytterligere betingelse for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at kullene ved oppvarming til reduksjonssonens temperaturer nedbrytes sterkt. Temperaturen i reduksjonssonen utgjør 600 - 1300°C, fortrinnsvis 1000 - 1200°C.

Kullene fordeles mest mulig tilsvarende oksygenavbygning-en over reduksjonssonen således at for reduksjonen står det overalt nøyaktig så meget kull til disposisjon som det lokalt kreves. Ovnen er derved mengdemessig fylt optimalt i reduksjonssonen og har ingen eller bare få svingninger i fyllingsgrad.

I henhold til en foretrukket utførelse ifølge oppfinnelsen innstilles produksjonsytelsen således at ved den ønskede metalliseringsgrad utgjør karboninnholdet i ovnsuttaket under 0,5% referert til mengden av jernoksydholdig material og er tilleiret til jernsvampen. Herunder er å forstå slik karbon som ikke mere lar seg ad-skille fra jernsvampen ved siktning og magnetseparering. Dette karbon dannes ved krackingsreaksjoner av de i kullene inneholdte hydrokarboner og ved dannelsen av spaltkarbon. For disse reaksjoner er den dannede jernsvamp på grunn av den store indre overflate en god katalysator. En avbygning av dette karbon er ikke mere mulig da det ellers inntrer reoksydasjonsforeteelser for jernsvampen. Ved svingninger i ovnsdriften må det for sikkerhet overholdes ca. 0,1 - 0,7% karbon dessuten i ovnsuttaket.

Drives ovnen i motstrøm mellom beskikning og ovnsgasser så innblåses reduksjonsmidlet fortrinnsvis fra uttaksenden ved hjelp av en bæregass eller innføres mekanisk. Derved kan fordelingen foregå ved hjelp av en innblåsningsinnretning ander anvendelse av et bredt og utvalgt kornspektrum av reduksjonsmidler idet fordelingen foregår på grunn av de enkelte kornstørrelsers forskjellige masser. Det kan også anvendes flere innblåsningsinnretninger hvis helning til ovnsaksen kan varieres. Ved en arbeidsmåte i likestrøm kan re-duks j onsmidlet ifylles med beskikningen, imidlertid opptrer da på ovnens ifyllingsside et sterkt overskudd av karbonholdig material som utfyller en stor del av det disponerbare ovnstverrsnitt. Derfor innblåses-hensiktsmessig en del av reduksjonsmidlet.

Som reduksjonsmiddel kan det anvendes brunkull da disse er spesielt egnet for fremgangsmåten. Videre er bestemte lignitter godt egnet.

Videre kan det som reduksjonsmiddel anvendes kull med basisk askeinnhold hvis aske tjener som avsvovlingsmiddel. Derved er det ikke nødvendig med en tilsetning av andre svovelbindende stoffer. Hvis en slik tilsetning er nødvendig chargeres disse stoffer som kalksten og dolomitt i inntaksenden eller innblåses i uttaksenden.

Kullenes askebestanddeler kan uttas med avgassene fra dreierørsovnen. Denne arbeidsmåte er mulig på grunn av den sterke nedbrytning av reduksjonsmidlet og tilsvarende innstilling av gass-hastigheten i ovnen og gir den fordel at det i ovnsuttaket praktisk talt ikke er inneholdt aske.

Luftfordelingen over ovnens lengde kan reguleres således at den i hvert ovnsavsnitt for frembringelse av reduksjonsvarme ved forbrenning av de fra kullene utdrevne flyktige bestanddeler nød-vendige luftmengder tilsettes dosert og luftbehovet fører ikke på noen steder i ovnen til oksydasjon av de allerede reduserte jern-oksyder.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjør flere spesielt økonomiske videreanvendelser av den frembragte jernsvamp da overskuddet av karbon i uttaket er meget lite og i de fleste til-feller er det ikke tilstede svovelbindende stoffer og ikke, eller bare amå mengder aske.

Ovnsuttaket kan chargeres uten avkjøling og oppberedning direkte eller over mellombunkere i stål- eller råjernfrembringelsesovner. Derved bortfaller enhver etterbehandling av svampjernet og den heri inneholdte varme utnyttes sterkt. Chargeringen i ovnen kan foregå kontinuerlig eller diskontinuerlig. Fortrinnsvis foregår videreforarbeidelsen i lysbueovner til stål.

Hv:: °' det skal unngås en ildfast foring av mellombunkeren, foregår arbeidsmåten således a" ovnsuttaket avkjøles til 600 - 900°C og chargeres deretter uten opp., ^redning over mellombunker i stål-eller råjernfrembringelsesovner.

De enkelte jernsvampfraksjoner i ovnsuttaket kan adskilles

ved varmeavsiktning og tilføres adskilt til en videreforarbeidelse.

Denne arbeidsmåte anvendes når videre forarbeidelsen krever bestemte

kornstørrelser av jernsvamp eller <f t skal adskilles en umagnetisk del som foreligger i mindre kornstørrelse og den grove jernsvamp skal videreforarbeides varmt.

Den adskilte fraksjon avkjøles fortrinnsvis før videre-

forarbeidelsen for å hindre en reoksydasjon. Ved denne arbeidsmåte av-

lastes kjøleren vesentlig da bare en del av ovnsuttaket må avkjøles.

Ovnsuttaket kan avkjøles og videreforarbeides uten ad-

skillelse av de umagnetiske bestanddeler. Denne arbeidsmåte er mulig da ovnsuttaket ved arbeidsmåten ifølge oppfinnelsen bare inneholder mindre umagnetiske bestanddeler - aske - karbon.

Før videreforarbeidelsen kan det ved hjelp av sikting

foregå en klassering i kornfraksjoner.

Hvis karbonet som ikke er tilleiret til jernsvampen er

uønsket i de følgende videreforarbeidelsestrinn, kan den adskilles ved siktning og/eller magnetseparering og fortrinnsvis tilbakeføres med friskkull i ovnen idet den erstatter en tilsvarende karbonmengde i friskkullen. Den kan også chargeres i dreierørsovnens inntaksende hvor den imidlertid tar bort en del av det disponerbare ovnstverrsnitt.

Det er prinsipielt mulig å ifylle en del av det nødven-

dige reduksjonsmiddel ved dreierørsovnens inntaksende og å komme ut med samme lille overskudd av karbon i uttaket, imidlertid går da dreierørsovnens produksjonsytelse tilbake da de i inntaksenden chargerte kull på grunn av deres lille volumvekt krever meget ovns-

rom som på grunn av den begrensede mulige fyllingsgrad ikke kan inntas av malm.

Jernmalmen kan chargeres i foroppvarmet tilstand i

dreierørsovnen. Foroppvarmingen, hvis mulig til reduksjonstemperatur,

foregår hensiktsmessig på vandrerister eller i sjaktovner som drives i tverrstrømsprinsipp.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til direkte reduksjon av jernoksydholdig

   materiale, fortrinnsvis jernmalm,til svampjern under smeltepunktet i en med mantelrør utstyrt dreierørsovn ved hjelp av fast høyreak- sjonsdyktig karbonholdig reduksjonsmiddel som nedbrytes sterkt ved ovnstemperatur, f.eks. ved hjelp av brunkull eller lignit, hvilket karbonholdig reduksjonsmiddel fordeles på beskikningslagringen på overflaten kontinuerlig i likestrøm med ovnsgassen i reduksjonssonen og eventuelt også foran denne sone, karakterisert ved at ovnens produksjonsytelse innstilles således at ved den ønskede metalliseringsgrad holdes karbonoverskuddet i ovnsuttaket under 1, 5%, fortrinnsvis under 0, 5% referert til mengden av jernoksydholdig material.