PL193891B1

PL193891B1 - Sposób wytwarzania surówki

Info

Publication number: PL193891B1
Application number: PL00355718A
Authority: PL
Inventors: Bogdan Vuletic
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2007-03-30
Also published as: PL355718A1; WO2001048251A1; DE50003953D1; TW536554B; CN1413265A; DE19963609C1; AU769901B2; CN1206372C; EP1246947A1; CZ298736B6; EP1246947B1; UA72276C2; RU2246543C2; AU2508901A; ATE251225T1; JP2003518556A; CA2396690A1; US6767383B1; ZA200202715B; CZ20021952A3

Abstract

1. Sposób wytwarzania surówki, w którym redukuje sie rude zelaza do zeliwa gabczaste- go w szybie redukcyjnym i nastepnie zeliwo gabczaste wprowadza sie do glowicy generato- ra gazu do wytapiania i wytapia sie je do posta- ci cieklej surówki przy uzyciu wprowadzanych takze do glowicy generatora gazu do wytapia- nia srodka gazyfikujacego i gazu zawierajacego tlen, przy czym jednoczesnie wytwarza sie gaz redukcyjny, który odprowadza sie z glowicy generatora gazu do wytapiania i dostarcza sie do szybu redukcyjnego redukujac tlenek zela- za, znamienny tym, ze do generatora gazu do wytapiania (3) wprowadza sie zeliwo gabczaste majace poziom zawartosci metalu powyzej 90%, a do generatora gazu do wytapiania (3) wprowadza sie tlenek zelaza zmniejszajac po- ziom zawartosci metalu. PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek odnosi się do sposobu wytwarzania surówki.

W instalacji do wytwarzania surówki z rudy żelaza, w którym szyb redukcyjny i generator gazu do wytapiania są połączone ze sobą podczas załadowywania generatora gazu do wytapiania nośnikami zredukowanego żelaza i materiałami zawierającymi rudę prażoną tylko poprzez szyb redukcyjny i nośnikami węgla poprzez linię węglową uruchamianie zespołów bez ich negatywnego oddziaływania na siebie jest możliwe tylko w nielicznych przypadkach i przez bardzo krótkie okresy. Dwa zespoły są połączone ze sobą do pracy w taki sposób, że zwykle działanie całej instalacji jest przesunięte zmiennie w czasie na korzyść szybu redukcyjnego a następnie na korzyść generatora gazu do wytapiania. W danym czasie, jest wytwarzana odpowiednia ilość gazu redukcyjnego w generatorze gazu do wytapiania, za pomocą którego jest uruchamiany szyb redukcyjny przy wysokiej, danej ilości gazu redukcyjnego i materiałów-nośników żelaza oraz wsadowych, załadowywanych z szybu redukcyjnego do generatora gazu do wytapiania, który ma wysoki stopień pozyskiwania metalu i kalcynowania. W konsekwencji, zapotrzebowanie energii w generatorze gazu do wytapiania jest niższe, temperatury surówki, żużlu i/lub kopuły wzrastają ilość tlenu obniża się, a ilość gazu redukującego wytwarzanego w generatorze gazu do wytapiania jest mniejsza. Z kolei, nieodpowiednia ilość gazu redukującego do szybu redukującego powoduje niższy stopień pozyskiwania metalu i kalcynowania wsadu wprowadzonego do generatora gazu do wytapiania tak, że zapotrzebowanie energii w generatorze gazu do wytapiania wzrasta znowu, poziom temperatury w generatorze gazu do wytapiania spada, szczególna ilość tlenu dla generatora gazu do wytapiania wzrasta i zaczyna się nowy cykl, znowu z wyższym nakładem energii. Jedynie poprzez dobór surowców, które są dopasowane do siebie i poprzez wczesne zastosowanie środków zaradczych jest możliwe uniknięcie tworzenia się takich cykli z ich wszystkimi negatywnymi konsekwencjami, takimi jak zbyt gorąca lub zbyt zimna surówka, wahania zawartości krzemu, węgla i siarki w surówce, i tym podobne. W celu ciągłego wytwarzania użytecznej surówki, instalacja pracuje ze znacznie większym zużyciem energii i przy większej fluktuacji jakości surówki niż w przypadku, gdyby te dwa zespoły działały od siebie niezależnie.

Z tego wynika cel obecnego wynalazku, który polega na rozłączeniu tych dwóch zespołów od siebie i prowadzeniu ich pracy bez ich oddziaływania na siebie w negatywny sposób.

Według wynalazku, sposób wytwarzania surówki, w którym redukuje się rudę żelaza do żeliwa gąbczastego w szybie redukcyjnym i następnie żeliwo gąbczaste wprowadza się do głowicy generatora gazu do wytapiania i wytapia się je do postaci ciekłej surówki przy użyciu wprowadzanych także do głowicy generatora gazu do wytapiania środka gazyfikującego i gazu zawierającego tlen, przy czym jednocześnie wytwarza się gaz redukcyjny, który odprowadza się z głowicy generatora gazu do wytapiania i dostarcza się do szybu redukcyjnego redukując tlenek żelaza, charakteryzuje się tym, że do generatora gazu do wytapiania wprowadza się żeliwo gąbczaste mające poziom zawartości metalu powyżej 90%, a do generatora gazu do wytapiania wprowadza się tlenek żelaza zmniejszając poziom zawartości metalu.

Korzystnie, jako tlenek żelaza stosuje się bryły rudy żelaza. Tlenek żelaza można wprowadzać do generatora gazu do wytapiania przez przewód doprowadzający do wprowadzania środka gazyfikującego.

W sposobie według wynalazku można stosować żeliwo gąbczaste o poziomie zawartości metalu powyżej 92%, wychodzące z szybu redukcyjnego.

Do generatora gazu do wytapiania korzystnie wprowadza się dodatek tlenku żelaza dla zmniejszenia poziomu zawartości metalu w nośniku żelaza wprowadzonym do generatora gazu do wytapiania do co najwyżej około 88%.

Do obszaru kopuły generatora gazu do wytapiania korzystnie wdmuchuje się co najmniej część gazu zawierającego tlen. Do obszaru kopuły generatora gazu do wytapiania można też wprowadzać frakcję podsitową zawierającą węgiel przez przewód doprowadzający do wprowadzania środka gazyfikującego.

W korzystnym wariancie wynalazku do generatora gazu do wytapiania wprowadza się mieszaninę tlenku żelaza i żeliwa gąbczastego, przy czym zwłaszcza jako frakcję podsitową tlenku żelaza wprowadza się grudki nośnika tlenku żelaza.

Poprzez łączny, dopasowany do siebie, załadunek generatora gazu do wytapiania dobrze zredukowanym gąbczastym żelazem o wysokim poziomie zawartości metalu z szybu redukcyjnego, i tlenkiem żelaza, korzystnie poprzez linię środka gazyfikującego, do generatora gazu do wytapiania

PL 193 891 B1 dostarcza się cały nośnik żelaza o kontrolowanym poziomie zawartości metalu, który jest stosunkowo mało zależny od zawartości metalu w samym żelazie gąbczastym.

Tak więc, działanie generatora gazu do wytapiania jest zoptymalizowane. Poprzez bezpośrednie wprowadzenie tlenku żelaza, poprzez głowicę do generatora gazu do wytapiania, jest dostarczany dodatkowy tlen do generatora i reaguje on z drobnymi cząstkami środka gazyfikującego w kopule generatora gazu do wytapiania, wykorzystując nadwyżkę ciepła. W celu uniknięcia braku węgla w kopule generatora gazu do wytapiania i przeciwdziałania utlenianiu CO do CO2 wskutek nadmiaru tlenu, oprócz tlenku żelaza do generatora gazu do wytapiania jest także dodawany w niedomiarze środek gazyfikujący, poprzez linię środka gazyfikującego. Dzięki energetycznemu zrównoważeniu wsadu w generatorze gazu do wytapiania, oba zespoły pracują bez oddziaływania na siebie.

Wysoki i jednorodny poziom zawartość metalu w gąbczastym żeliwa pochodzącym z szybu redukcyjnego zapewnia możliwość dostosowania żeliwa, dzięki dodatkowi tlenku żelaza, do nadmiaru energii w górnym obszarze generatora gazu do wytapiania i do jakości surowców, zwłaszcza środka gazyfikującego.

Poziom zawartości metalu w żeliwie gąbczastym pochodzącego z szybu redukcyjnego powinien być utrzymywany powyżej 90%, korzystnie powyżej 92% i obniżony poprzez dodatek tlenku żelaza do około 88% lub do nawet niższej wartości, jeżeli dodatkowe wytwarzanie gazu jest ekonomicznie uzasadnione (na przykład do wytwarzania żeliwa gąbczastego lub wytwarzania energii). W tym przypadku jest technicznie i ekonomicznie uzasadnione wprowadzenie w niedomiarze środka gazyfikującego i wdmuchiwanie zwiększonej ilości tlenu do kopuły generatora gazu do wytapiania.

W celu umożliwienia wykorzystania całego tlenku żelaza pojawiającego się podczas przesiewania nośników żelaza i frakcji podsitowej środka gazyfikującego, odpowiednio dostosowuje się poziom zawartości metalu żeliwa gąbczastego z szybu redukcyjnego i ilość tlenu w kopule generatora gazu do wytapiania.

Zwiększone zapotrzebowanie na energię do redukcji tlenku żelaza i gazyfikacji podsitowego środka gazyfikującego w górnym obszarze złoża zasilającego i w obszarze kopuły generatora gazu do wytapiania, jest pokryte przez wdmuchiwanie zwiększonej ilości tlenu do kopuły generatora gazu do wytapiania.

Frakcja podsitowa zawierająca węgiel jest dostarczana generatora gazu do wytapiania poprzez linię środka gazyfikującego, w celu pokrycia zwiększonego zapotrzebowania na nośniki węgla w obszarze kopuły generatora gazu do wytapiania i zapobiegania spalaniu CO do CO2.

Dzięki dodatkowemu dostarczanie tlenu w postaci tlenku żelaza, składników lotnych podsitowego środka gazyfikującego i gazowego tlenu do górnych obszarów generatora gazu do wytapiania, jest wytwarzana odpowiednia ilość gazu redukcyjnego w generatorze gazu do wytapiania i dzięki temu szyb redukcyjny może pracować przy dużej, stabilnej ilości gazu redukcyjnego, niezależnie od zawartości lotnych składników środka gazyfikacyjnego.

Poprzez takie rozdzielenie działania szybu redukcyjnego od działania generatora gazu do wytapiania, osiąga się to, że oba te zespoły mogą działać nie wpływając na siebie.

Wynalazek jest wyjaśniony bardziej szczegółowo poniżej za pomocą przykładów wykonania przedstawionych na figurze. Rysunek ukazuje schematycznie instalację zawierająca szyb redukcyjny i generator gazu do wytapiania do wytwarzania surówki z rudy żelaza.

Poprzez urządzenie załadowcze 2 bryły rudy żelaza, ewentualnie z niepalnym materiałem wsadowym, są załadowywane od góry do szybu redukcyjnego 1. Szyb redukcyjny 1 jest połączony z generatorem gazu do wytapiania 3, w którym jest wytwarzany gaz redukcyjny ze środka gazyfikacyjnego zawierającego węgiel, wprowadzany przez przewód doprowadzający 4, i z gazu zawierającego tlen, który jest dostarczany przez przewody gazu 5. Ten gaz redukcyjny jest odprowadzany z głowicy generatora gazu do wytapiania przez przewód 6, oczyszczany w cyklonie gorącego gazu 7 ze stałych składników, zwłaszcza pyłu węglowego i drobnoziarnistego węgla, i następnie doprowadzany do szybu redukcyjnego 1 poprzez przewód 8. W tym szybie, gaz redukcyjny przepływa przez kolumnę rudy żelaza i materiałów wsadowych przeciwbieżnie względem tej kolumny i redukuje rudę żelaza do żeliwa gąbczastego. Ten, co najmniej częściowo zużyty gaz redukujący jest odciągany na górnym końcu szybu redukcyjnego 1 przez górny przewód gazowy 9.

Gaz redukcyjny, który nie jest potrzebny, jest dostarczany do różnych zastosowań przez przewód 10.

Pył węglowy osadzony w cyklonie gorącego gazu 7 jest doprowadzany z powrotem przez przewód 11 za pomocą gazu transportującego, korzystnie azotu, do generatora gazu do wytapiania 3,

PL 193 891 B1 i, gdy wchodzi on do niego, jest gazyfikowany poprzez palniki pyłu rozmieszczone w ścianie generatora gazu do wytapiania 3, do którego jest także doprowadzany gaz zawierający tlen.

Poprzez ślimaki doprowadzające 12 i przewody pionowe 13, żeliwo gąbczaste wytworzone w szybie redukcyjnym 1jest wprowadzane do głowicy generatora gazu do wytapiania 3.

W podstawie generatora gazu do wytapiania 3 zbiera się ciekła surówka a powyżej niej ciekły żużel, i są one okresowo odprowadzane odpowiednio przez otwór odprowadzający 14 albo 15.

Przed wprowadzeniem środka gazyfikującego przez przewód doprowadzający 4 do kopuły generatora gazu do wytapiania 3, do generatora gazu do wytapiania 3 jest doprowadzony tlenek żelaza, korzystnie zawierający frakcje podsitowe rudy żelaza zanim zostaną one wprowadzone do szybowego pieca redukcyjnego. Alternatywnie, mogą one nie być używane w procesie redukcji. Przy bezpośrednim użyciu podsitowej frakcji w generatorze gazu do wytapiania 3 nie występuje obawa o negatywny wpływ na proces, gdy frakcja podsitowa jest dodawana tylko w ilości koniecznej do działania szybu redukcyjnego 1 i generatora gazu do wytapiania 3, odłączonych od siebie.

Środek gazyfikujący dostarczany przez przewód doprowadzający 4 zawiera frakcję podsitową zawierająca węgiel w celu pokrycia zwiększonego zapotrzebowania na nośniki węgla do wytwarzania gazu redukcyjnego w obszarze kopuły generatora gazu do wytapiania 3 i zapobiegania spalaniu CO do CO2.

Wprowadzenie tlenu w postaci tlenku żelaza, lotnych składników frakcji podsitowej środka gazyfikującego (węgiel) i ewentualnie dodatkowego gazowego tlenu do górnego obszaru generatora gazu do wytapiania 3 ma miejsce przy założeniu, że jest wytwarzana odpowiednia ilość gazu redukcyjnego o stałym składzie, zwłaszcza z niską zawartością CO2 i H2O i maksymalną zawartością CO i H2 oraz o stałej temperaturze celu umożliwienia działania szybu redukcyjnego 1 niezależnie od stosunku lotnych składników środka gazyfikującego i dzięki temu niezależnie od działania generatora gazu do wytapiania 3.

Gaz redukcyjny jest doprowadzany do szybu redukcyjnego 1 w takiej ilości, że osiąga się wysoki poziom zawartości metalu w żeliwie gąbczastym. Powinien on wynosić powyżej 90%, a jeśli możliwe powyżej 92%, przy opuszczaniu szybu redukcyjnego. Efektywny poziom zawartości metalu, korzystnie 88% lub niższy, jest następnie ustalany poprzez odpowiednio dozowany dodatek tlenku żelaza przez przewód dostarczający 4. Jest także możliwe zmieszanie tlenku żelaza z żeliwem gąbczastym odprowadzanym z szybu redukcyjnego 1, zanim mieszanina zostanie wprowadzona do głowicy generatora gazu do wytapiania 3. Poziom zawartości metalu jest obniżany, względem poziomu zawartości metalu w żeliwie gąbczastym wytworzonym w szybie redukcyjnym 1, poprzez dodatek tlenku żelaza w zakresie umożliwiającym pokrycie bieżących ubytków energii w generatorze gazu do wytapiania 3 wskutek odprowadzania dodatku tlenku żelaza. O ile niedostatek energii w generatorze gazu do wytapiania 3 wynika ze spadku poziomu zawartości metalu w żeliwie gąbczastym wychodzącym z szybu redukującego 1, to jako alternatywę, lub uzupełnienie, do odzysku dodatku tlenku żelaza, stosuje się zwiększenie poszczególnych dawek środka gazyfikującego lub nośnika energii. Dzięki temu, dodatkowy gaz redukcyjny staje się dostępny w szybie redukcyjnym tak, że poziom zawartości metalu znowu wzrasta.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania surówki, w którym redukuje się rudę żelaza do żeliwa gąbczastego w szybie redukcyjnym i następnie żeliwo gąbczaste wprowadza się do głowicy generatora gazu do wytapiania i wytapia się je do postaci ciekłej surówki przy użyciu wprowadzanych także do głowicy generatora gazu do wytapiania środka gazyfikującego i gazu zawierającego tlen, przy czym jednocześnie wytwarza się gaz redukcyjny, który odprowadza się z głowicy generatora gazu do wytapiania i dostarcza się do szybu redukcyjnego redukując tlenek żelaza, znamienny tym, że do generatora gazu do wytapiania (3) wprowadza się żeliwo gąbczaste mające poziom zawartości metalu powyżej 90%, a do generatora gazu do wytapiania (3) wprowadza się tlenek żelaza zmniejszając poziom zawartości metalu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako tlenek żelaza stosuje się bryły rudy żelaza.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że tlenek żelaza wprowadza się do generatora gazu do wytapiania (3) przez przewód doprowadzający (4) do wprowadzania środka gazyfikującego.

PL 193 891 B1
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się żeliwo gąbczaste o poziomie zawartości metalu powyżej 92%, wychodzące z szybu redukcyjnego (1).
5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wprowadza się dodatek tlenku żelaza do generatora gazu do wytapiania (3) dla zmniejszenia poziomu zawartości metalu w nośniku żelaza wprowadzonym do generatora gazu do wytapiania (3) do co najwyżej około 88%.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do obszaru kopuły generatora gazu do wytapiania (3) wdmuchuje się co najmniej część gazu zawierającego tlen.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do obszaru kopuły generatora gazu do wytapiania (3) wprowadza się frakcję podsitową zawierającą węgiel przez przewód doprowadzający (4) do wprowadzania środka gazyfikującego.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do generatora gazu do wytapiania (3) wprowadza się mieszaninę tlenku żelaza i żeliwa gąbczastego.
9. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że do generatora gazu do wytapiania (3) jako frakcję podsitową tlenku żelaza wprowadza się grudki nośnika tlenku żelaza.