NO150815B - Proporsjonerende ventil - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til reduksjon av oksydiske jernmalmer til et forprodukt hvis jerninnhold minst delvis foreligger i metallisk form.

Det er kjent forskjellige fremgangsmåter ifølge hvilke oksydiske jernmalmer reduseres ved hjelp av faste karbonholdige brennstoffer til et for-

produkt som minst delvis består av metallisk jern som deretter i jernsmelte-

ovner som f. eks. lavsjaktovner, kupolovner, elektroovner eller lignende innsmeltes til metallisk jern.

Den eldste gruppe av disse fremgangsmåter har det trekk felles at

de finkornede oksydiske jernmalmer formes sammen med det faste karbon-

holdige reduksjonsmiddel til formlegemer, f. eks. briketter, granuler,

pellets eller lignende som deretter reduseres ved at det av det innbundne karbon ved reaksjon med oksygen, som enten stammer fra den oksydiske jernmalm selv og/eller en oksygenholdig gasstrøm, dannes CO som på sin side virker reduserende på jernoksydet.

Denne fremgangsmåte har imidlertid tidligere ikke funnet anvendelse

i praksis fordi den krever praktisk talt samme mengde høyverdig reduksjonsmiddel som koks eller antrasitt, som de ennu eldre fremgangsmåter ved direkte reduksjon i høyovner, således at den i forhold til denne kjente fremgangsmåte ikke har bydd på noen tekniske eller økonomiske fordeler. Dess-

uten er fastheten av formlegemene av jernmalm og innbundet karbon med et karboninnhold som er tilstrekkelig for den fullstendige reduksjon så lav, at formlegemene ofte faller fra hverandre ved reduksjonen.

En nyere fremgangsmåte består i å øke formlegemenes fasthet, og

spesielt av kuleformede granuler fremstillet ved en avrullingsprosess ved at disse formlegemer utelukkende er fremstillet av jernmalm og at de i et lag av et fast karbonholdig reduksjonsmiddel under motstrømsføring til en

gass reduseres, idet det i gassfasen opprettholdes et tilsvarende høyt CO-innhold, som dannes og opprettholdes ved reaksjon av det karbonholdige lag med oksygeninnholdet i jernoksydet og/eller gassatmosfæren.

Denne fremgangsmåte har likeledes'den ulempe at den er bundet til anvendelse av faste karbonholdige reduksjonsmidle r som er praktisk talt fri for flyktige bestanddeler når det skal unngås varmetap ved uutnyttede unnvikende flyktige bestanddeler.

Slike faste karbonholdige reduksjonsmidler er imidlertid de dyreste, fordi det hertil praktisk talt bare må anvendes koks eller antrasitt.

Nyere forslag som ikke hører til den kjente teknikkens stand foreskriver for f or reduksjonen av jernoksydene til et minst delvis av metallisk jern bestående forprodukt å anvende billigere brennstoffer med en merk-bar del av flyktige bestanddeler. Anvendbarheten av disse billigere brennstoffer skal ifølge dette eldre forslag sikres ved at disse reduksjonsmidler tilføres til en dreierørsovn beskikket med formlegemene av jernoksyder ved et sted som er plasert tilstrekkelig langt fra uttaksenden i dreierørs-ovnen selv delvis forkokses og delvis forbrukes for reduksjonen. Fra dreierørsovnens uttaksprodukt som ennu inneholder en del av det for-koksede brennstoff i overskudd, adskilles dette overskudd og tilbakeføres i dreierørsovnen, og da ved et sted som ligger foran det opprinnelige ifylte reduksjonsmiddels innfyllingssted.

Ennskjønt dette eldre forslag medfører et visst fremskritt i forhold til den kjente teknikkens stand, muliggjør den imidlertid ikke å tilføre den samlede karbonmengde som er nødvendig for reaksjonen i alle tilfelle utelukkende i form av et brennstoff som inneholder større mengder flyktige bestanddeler. Den maksimale mengde av et slikt brennstoff som kan anvendes for denne fremgangsmåte er fastlagt ved at det ikke bør utvikles mer gassformede forkoksningsprodukter enn det som kan nyttegjøres ved etterfølgende forbrenning for varmebehovet for jernoksydenes fremstilling når det skal unngås varmetap ved avgasser.

Det er også kjent en fremgangsmåte til forreduksjon av oksydisk jernmalmpellets til FeO-tilstand i sjaktovn uten at det derved dannes metallisk jern. Ulempene ved denne fremgangsmåte består i at energiforbruket for ferdigreduksjonen bare kan senkes ufullstendig da f or reduksjonen bare går til FeO, at ikke det samlede brennstoff for den samlede for- og ferdigreduksjon kan tilsettes i form av finkornet gassrikt brennstoff, at det for denne fremgangsmåte til pelletene settes en betraktelig mengde av Portland-sement som bindemiddel og pelletene må herdes i lengre tid ved lagring,

og at reaksjonstemperåturen bare kan utgjøre inntil 800°C, hvorved det

foregår en forholdsvis dårlig besparelse av energi for ferdigreduksjonen.

Oppfinnelsen vedrører nu en fremgangsmåte til reduksjon av oksydiske jernmalmer til et forprodukt hvis jerninnhold minst delvis foreligger i metallisk form, ved reduserende behandling av formlegemer av de oksydiske jernmalmer med i formlegemene inneholdende kull som reduksjonsmiddel i en dreierørsovn, idet formlegemene befinner seg i et lag av fast kullstoffholdig reduksjonsmiddel og det fra dette utviklede CO virker reduserende,

og fremgangsmåten er karakterisert ved at det som formlegemer anvendes råpellets som inneholder 40 - 60% av den for den ønskede samlede reduksjon nødvendige mengde av reduksjonsmidler i form av gassrike kull og at pelletene forreduseres ved hjelp av det i pelletene inneholdte gassrike kull under oppvarmningen til reduksjonstemperaturen på 1000 - 1100°C og på kjent måte ferdigreduseres ved hjelp av det ytre lag av reduksjonsmiddel.

Innsatsgodsets videre reduksjon til det ønskede forprodukt foregår ifølge oppfinnelsen således at det ved det innbundne reduksjonsmiddel forreduserte gods ferdigreduseres hovedsakelig i dreierørsovnens sluttsone fortrinnsvis i dens siste tredjedel på i og for seg kjent måte i et lag av et fast karbonholdig reduksjonsmiddel og nemlig med det fra laget dannede CO. Hensiktsmessig ifylles dette ytterligere reduksjonsmiddel til dreierørs-ovnen først i sluttsonen fremfor alt for å avlaste ovnens begynnelsesdel og å unngå uønsket Boudouard-reaksjon i oppvarmningssonen. Prinsipielt er det her imidlertid også mulig å ifylle dette ytterligere brennstoff eller en del herav sammen med jernoksydformlegemene til dreierørsovnen allerede ved dens ifyllingsende. I dette tilfelle er det riktignok hensiktsmessig for det som ytre lag anvendte reduksjonsmiddel utelukkende å anvende et brennstoff som ikke inneholder eller bare inneholder litt bestanddeler som kan flyktiggjøres for å unngå varmetap med avgassen.

I motsetning til det til formlegemene innbundne brennstoff virker imidlertid de gassformede forkoksningsprodukter som utvikles fra det som ytre lag anvendte brennstoff ikke eller bare i meget underordnet grad direkte reduserende på jernoksydene. Deres energiinnhold kan derfor for fremgangsmåtens formål bare nyttegjøres ved forbrenning og nyttegjøring av forbrenningsvarmen for å dekke reaksjonens varmeforbruk.

En foretrukket utformning av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen foreskriver å avstemme mengden av det i formlegemene innførte brennstoff som inneholder flyktige bestanddeler til reduksjonsmiddelmengdene som bare kommer til virkning som ytre lag således at den samlede mengde av de fra det ytre lag utviklede flyktige f orkoksningsprodukter er akkurat tilstrekkelig til å dekke prosessens følbare varmebehov. Anvendes f. eks.

et brennstoff med ca. 40% karbon og 37 vektprosent flyktige bestanddeler er det fordelaktig å bevirke omkring 50% av reduksjonsarbeidet ved det i pelletene innførte brennstoff, og de resterende 50% ved det ytre lag.

Et ytterligere vesentlig trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at formlegemene, som består av jernoksyd og tilblandet faste reduksjonsmidler som inneholder flyktige bestanddeler, idet formlegemene fortrinnsvis består av kuleformede granuler fremstillet ved hjelp av en avrullingsprosess, tilføres til reduksjonsovnene og spesielt en dreierørsovn i "rå", dvs. hverken hårdbrent eller fortørket tilstand.

De fuktige pellets råfasthet kan på i og for seg kjent måte økes ved tilsetning av fasthet søkende tilsetninger som f. eks. bentonitt, montmoril-lonitt og lignende.

Videre er det ifølge oppfinnelsen mulig å innstille karboninnholdet av det ferdige reduserte forprodukt innbefattende et eventuelt karboninnhold i de reduserte pellets selv, således at det er nøyaktig tilstrekkelig for sluttreduksjonen og oppkulling til ønsket sluttprodukt, f. eks. til råjern, idet fortrinnsvis den for innsmeltning nødvendige energi ikke frembringes ved forbrenning av restkarboninnholdet, men på i og for seg kjent måte på elektrisk vei. I dette tilfelle kan det være hensiktsmessig å holde korn-størrelsen av det som ytre lag anvendte brennstoff høyere enn kornstør-relsen av det innførte brennstoff, hensiktsmessig fra 0 til 20 mm, fortrinnsvis 0 til 15 mm.

En spesiell fordel ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består

i at den også er økonomisk anvendbar for mindreverdige malm, f. eks. malm med et samlet jerninnhold på under 60%, og spesielt malm som på annen måte ikke kan oppberedes økonomisk, da forproduktet uten videre kan innsmeltes i en lav sjaktovn under samtidig forslagging av forurens-ningene.

Det støv som medføres av dreierørsovnens avgasser kan utskilles på i og for seg kjente måter i støvutskillelsesinnretninger, f. eks. cykloner, og alt etter karboninnholdet enten innforlives i friskpelletene eller påføres dem som ytre hylster.

Utføre ls es eksempel.

En til pelletiseringsfinhet (80% 60 u ) malt jernmalm ble sammen-blandet med 12% kull som var malt til samme kornstørrelse og formet til pellets som hadde en størrelse på ca. 15 mm på en pelletiseringstallerken under besprøytning med vann. Jernmalmen inneholdt 47% Fe og hadde et glødetap på omtrent 11%. Kullene, en gassrik stenkull, inneholdt foruten 46% C og 9% aske omtrent 37% flyktige bestanddeler.' Jerninnholdet i de ferdige pellets lå ved 42% C-innhold ved 7,3%. Pellet ene ble fra den første tallerken direkte ført på en annen tallerken, hvor de under tilsetning av vann ble omhyllet med et sjikt av cyklonstøv. Det påførte cyklonstøvs mengde utgjorde ca. 7 - 0% og tilsvarte således den ved reduksjonen i dreieovnen fremkalte støvmengde, referert til malminnsats.

Pelletene som inneholdt omtrent 15% H^O ble i en mengde på 150 kg/time ifylt i dreierørsovnen som var utrustet med over lengden fordelte mantelbrennere og to etter hverandre på ovnsmantelen plaserte ifyllings-innretninger for kull. Ovnen var 7, 83 m lang og hadde en indre diameter på 0, 5 m.

Pelletene ble tørket i ovnens oppvarmningssone, som er omtrent ovnens første tredjedel, bragt til reduksjonstemperatur (1100°C) og for-redusert ved hjelp av de i pelletene inneholdte kull og ferdigredusert i ovnens resterende del. For ferdigreduksjon ble samme slags kull som var innbundet i pelletene innført i dreierørsovnen gjennom ifyllingsinn-retningene ved ovnsmantelen, hvilke innretninger var anbragt omtrent ved enden av ovnens første og annen tredjedel, og det ble ifylt 12, 5 kg/time pr. ifyIlingsinnretning, tilsammen altså 25 kg/time.

De i kullene inneholdte gassformige bestanddeler ble forkokset under de i dreierørsovnen herskende betingelser og for den største del forbrent i ovnens oppvarmningssone sammen med det overskytende CO som stammer fra reduksjonen ved hjelp av gjennom mantelbrennere inn-ført luft, og således utnyttet til å oppvarme chargen og til å.dekke energi-behovet. En ekstra oppvarmning av dreierørsovnen, f. eks. med lysgass eller olje, var ikke nødvendig.

Tilsammen, dvs. innbefattende den i pelletene innbundne kull, ble 0, S5 kg kull pr. kg jern innført i ovnen. Ovnsuttaket ble på kjent måte opp-delt ved klassifisering og magnetadskillelse i forreduserte pellets og pellet-brudd på den ene siden og over skudd skull på den annen side. Det forreduserte produkt var til 55% metallisert, dvs. ca. 70% av det opprinnelige til jernet bundne oksygen var fjernet. Det samlede ovnsuttak inneholdt dess-uten omkring 0, 15 kg C/kg Fe, dvs. en kullstoffmengde som er tilstrekkelig for ferdigreduksjon, f. eks. i en elektrohytteovn, såvel som oppkulling av råjernet. Det ville altså være mulig å ifylle det samlede reaksjons-produkt direkte uten forhåndsavkjøling i elektroovnen, og her viderefor-arbeides uten at ekstra reduksjonsmiddel måtte bli etterchargert eller overskytende karbon hadde måttet utskilles.

Ble det ikke innført kull i pelletene, men tilført den samme kullmengde pr. jernenhet enten f. eks. sentralt eller også utelukkende over ifyllings innretning ene i mantelen, lå reduksjonsgraden i forreduksjons-produktet bare ved ca. 35% metallisering tilsvarende 45 - 50% oksygen-fjerning. Ovnsuttaket inneholder også i dette tilfelle den for forarbeid-ingen av råjernet nødvendige mengde av fast kullstoff.

For å oppnå en reduksjonsgrad på 70% uten å innbinde kull i pelletene, måtte den pr. jernenhet tilførte kullmengde senkes så meget at det i ovnsuttaket i alle fall var tilstede 0, 3 kg C/kg Fe. Ovnsuttakets C-innhold var dermed mer enn dobbelt så stort som det som var nødvendig for rå-jernf remb r inge ls en.

Ved innbinding av gassrik kull og utnyttelse av disses flyktige bestanddeler for reaksjonen kan forreduksjonsprosessen i dreierørsovnen vesentlig forenkles og billiggjøres ved etterkoblet videreopparbeidelser i elektroovn. På den ene side bortfaller ved varmechargering av ovnsuttaket kjøle- og opparbeidelsesinnretninger og for det annet blir det ved varmechargering og ved den i forhold til den gamle arbeidsmåte 20 punkt høyere reduksjonsgrad innspart dyr elektrisk energi. Besparelsen av elektrisk energi bør f. eks. i det omtalte tilfelle, dvs. ved forreduksjon til 70% og varmchargering over 700°C gjøre mer enn 400 kWh/t Fe i forhold til en forreduksjon på bare 50% koldchargering.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til reduksjon av oksydiske jernmalmer til et forprodukt hvis jerninnhold minst delvis foreligger i metallisk form, ved reduserende behandling av formlegemer av de oksydiske jernmalmer med i formlegemene inneholdende kull som reduksjonsmiddel i en dreierørsovn, idet formlegemene befinner seg i et lag av fast kullstoffholdig reduksjonsmiddel og det fra dette utviklede CO virker reduserende, karakterisert ved at det som formlegemer anvendes råpellets, som inneholder 40 - 60% av den for den ønskede samlede reduksjon nødvendige mengde av reduksjonsmidler i form av gassrike kull og at pelletene forreduseres ved hjelp av i pelletene inneholdte gassrike kull under oppvarmning til reduksjonstemperaturen på 1000 - 1100°C og på kjent måte ferdigreduseres ved hjelp av det ytre lag av reduksjonsmiddel.