SE424198B - Sett for framstellning av rajern och energirik gas - Google Patents

Description

lO 8007225-9 och propan i avpassade proportioner. Härefter utnyttjas gasens fysiska värmeinnehåll genom värmeväxling, den renas från stoft m.m. och återvärmes genom sagda värme- varefter växling.

Huvudreaktionen på badytan under plasmazonen kan under ovan angivna förutsättningar åskådliggöras med följande formel: 9oo° 25° 25° 145o° 1450° Feo + 1,3 cnofl5oogo5 + 0,02 02 = (Fe + 0,2 c) + 1,1 co + 0,49H2 (1) Formeln innebär att det i badet injicerade stenkolet krackar under frigörande av sitt väteinnehåll medan kolinnehål- let löser sig i råjärnet och reagerar med wüstitsyret, sten- kolsyret och injicerat syre till CO, medan resten av det lösta kolet (Q) avtappas med det 4%-iga râjärnet.

Kylningen av ugnsgasen från l450° till 900%1med vatten och propan kan åskâdliggöras med följande formel: 1450° 25° 900 1,1 co + 0,49 H2 + 0,o94_[cH2,67+ H2o(1)]= 1,19 co + 0,71 H2 (2) O Av formlerna (l) + (2) framgår att för kylningen erfordras kg propan/t Fe.

För att täcka det externa värmebehovet om 1,2 Goal/t Fe avtappas 56 % av den kylda gasen, medan resten utnyttjas för förreduktion, vilket kan åskådliggöras med följande formel: 0,5 Fezoš + 0,44 (1,19 c0+0,71 H2) = (3) FeO + 0,30 CO2+O,22 CO+O,2O H2O+O,ll H2 Förreduktionen sker vid nJ900° i fluidiserad bädd av klassisk typ, varvid kontakttiden mellan sligen och gasen av- passas så att gasen utnyttjas till C02/C01~Jl,4 resp.

H20/Hèf\/l,8 innebärande tillräckligt stor drivkraft jämfört med jämviktsförhâllandena för att säkra en snabb reduktion.

Den heta avgasen från förreduktionen förbrännes med luft, som lämpligen förvärmts. Erhållna förbränningsgasers värme- innehåll utnyttjas för förvärmning av sligen före förreduktionen.

För framställning av 1000 kg Fe i form av flytande ràjärn samt l,2 Goal energirik gas med sammansättningen 65 % CO + 37 % H2 åtgår enligt formlerna ovan PÛOH QUALITY 55 8007225-9 320 kg vatten- och askfritt stenkol " propan 8 Nmj syrgas 1660 kwh elenergi varvid förutsatts att ljusbågsugnens energiverkningsgrad är 85 %.

På platser, där elenergi är billig, exempelvis Nordnorge, Venezuela m.fl. möjliggör ovan nämnda åtgångstal en ekonomiskt mycket fördelaktig produktion även i små enheter.

Det är givetvis möjligt att inom ramen för uppfinningen driva förreduktionen längre än till FeO. Härvid ökar åtgången av stenkol och syrgas och minskar åtgången av elenergi. Vill man exempelvis driva förreduktionen till 50 % reduktionsgrad, dvs. till FeOO,75, tvingas man emellertid till två serie- kopplade förreduktionssteg om kolförbrukningen ej skall bli alltför hög. Detta medför att man måste föra orena gaser från ena förreduktionssteget till det andra. I praktiken resulte- rar detta i svåra igensättningsproblem i det senare stegets gasfördelare.

Enligt uppfinningssättet blir produktionen av energi- rik gas helt oberoende av råjärnsproduktionen, vilket är en fördel. Om man således i ovan anförda exempel önskar avtappa ï>l,2 Goal/t Fe innebär det en ökning av stenkols- och syr- gastillförseln men en minskning av elenergitillförseln.

Det råjärn, som produceras i ljusbågsugnen får på grund av förhållandena i ugnen låga halter Q<íO,l %) av såväl Si som Mn. Detta fidhållande gör råjärn framställt enligt uppfin- ningen extremt lämpat för "slagless refining", vilket för- billigar stålframställningen.

Råjärnets halt av S blir beroende av det injicerade stenkolets S-halt. Cirka hälften av svavlet från kolet åter- finnes i råjärnet, som således i flertalet fall måste av- svavlas i en separat operation (exempelvis injektion av CaO) före syrgasblåsnlngen.

För att ytterligare belysa förfaringssättet enligt upp- finningen kommer den att beskrivas närmare i anslutning till bilagda ritning, som åskådliggör ett utföringsexempel av upp- finningen. 5 p Pooñlle QUAUTY ¿ 115 50 800722-5-9 Finkornig järnmalmsslig blandad i avpassade proportio- ner med lämpliga slaggbildare (CaCO5, CaO, S102 etc.) och med en kornstorlek mellan O-lO mm, lämpligen O-6 mm och företrä- desvis O-3 mm matas från silon l med hjälp av mataren 2 i ett konstant flöde till förvärmningscyklonerna 5, 4 och 5. Dessa är kopplade i kaskad och utformade på samma sätt som förvärm- ningscyklonerna till en modern cementugn (se exempelvis Ullman, Encyklopädie der Technischen Chemie 3. Aufl. 19 Bd s 17 Bild 8). I cyklonerna möter blandningen het gas erhållen genom förbränning av gasen från förreduktionsbädden 6 med i gasvärmeväxlaren 7 förvärmd luft 8. Avgasen från cyklon 5 renas i ett dammfilter D och släppes ut, medan avskilt stoft återföres till silon l.

Det förvärmda materialet från cyklon 5 införes i för- reduktionsbädden 7, där det förreduceras i önskad grad med hjälp av renad förvärmd gas från ugnen. Via kompressorn 2l och värmeväxlaren 22 införes den renade gasen under gasförde- laren 23 i den fluidiserade förreduktionsbädden 6.

Från förreduktionsbädden 6, som står under måttligt över- tryck, slussas 9 det förreducerade materialet ut från bädden och införes i den centralt belägna kanalen lO i elektroden ll till den likströmsmatade 12 ljusbågsugnen 13. Elektroden ll är kopplad som katod medan råjärnsbadet utgör anod via en eller flera bottenelektroder l5.

Det heta förreducerade materialet faller via kanalen 10 och plasmazonen 16 under elektroden ned på råjärnsbadets l4 yta i den av ljusbågen skapade brännfläcken 17. Här reduceras materialets innehåll av järnoxider till Fe av i badet löst kol, varvid ekvivalent mängd CO frigöres. Järnet smälter under uppkolning till råjärn och badets kolhalt hålles vid lämpligen minst ca. 2 % C, företrädesvis 2,5-4 %, genom injektion i badet av finkornigt kolhaltigt material.

Injektionen av kolhaltigt material sker lämpligen på känt sätt (se exempelvis Stahl u. Eisen, Mai 1980, sid. 543) genom ett eller flera munstycken 18 på ett djup av minst ca. 20 cm, företrädesvis minst ca. 30 cm, under råjärns- ytan. Som transportgas för det finkorniga (medianpartikel- storlek lämpligenn del användas komprimerad l9 renad (20) gas från ljusbågs- ”mm” uuALnv 8007225-9 ugnen 13. Råjärn 30 och slagg 31 avtappas på känt sätt från ugnen lö.

Den syrgas, som erfordras med hänsyn till det externa behovet av energirik gas 24, injiceras 25 på känt sätt (se exempelvis ovannämnda sid. 543 i Stahl u. Eisen) i råjärns- badet.c Den vätgas, som bildas vid krackningen av det kol- haltiga materialet i råjärnsbadet, blandar sig med den CO som bildas vid reduktionen och partialförbränningen av i smältan löst kol. Gasblandningen, som har en temperatur av 1300-15000, avledes 26 från ugnen 13 och förkyles till ^I900°C, lämpligen genom införande direkt i gasströmmen av kylmedel 27, vattenånga och lätta kolväten, sker kylningen genom att vatten och kolväte omsättes till CO företrädesvis bestående av vatten och/eller exempelvis propan. Härvid och H2, vilket binder avsevärda energimängder. Flödena av vatten och kolväte avpassas lämpligen så, att gastemperatu- ren vid inträdet i värmeväxlaren 22 är 900-lOOO°C. Vid denna sluttemperatur har praktiskt allt kolväte omsatts.

Genom värmeväxling mot fluidiseringsgas 22, luft 7 och exempelvis kokande vatten 28 kyles gasen ytterligare, varvid utfallande stoft avskiljes (29) och återföres till silon l. Gasen slutkyles och renas därefter genom tvättning med vatten i en eller flera venturiskrubbrar 20. Från denna (dessa) avgående tvättvatten innehåller svåravskiljbart sot.

Genom behandling med nafta kan sotet överföras till nafta- fasen, från vilken sotet emellertid lätt kan avskiljas.

Sotet tillvaratages genom inblandning i det kolhaltiga mate- rialet för inmatning i ljusbågsugnen 13.

Poon auAuTv

Claims (1)

isoo722s-9 6 Patentkrav. Sätt för framställning av råjärn och energirik gas, varvid råvarorna utgöras av järnmalmsslig, kolhaltigt mate- rial, eventuell syrgas samt elenergi, k ä n n e t e c k- n a t av kombinationen av följande operationer: l.l 1.2 103 1.4 lc5

1.6 förvärmning av järnmalmssligen, lämpligen i blandning med avpassade mängder slaggbildare, med hjälp av för- bränningsgaser från förbränning av avgas från förreduk- tionen enligt l.2 nedan; förreduktion av järnoxiderna i den enligt l.l för- värmda sligen med hjälp av del av avgasen från ljus- bågsugnen enligt 1.3 nedan; införande av den enligt 1.2 förreducerade sligen i plasmazonen under elektroden i en företrädesvis lik- strömsmatad ljusbågsugn innehållande ett råjärnsbad, vars temperatur med_hjälp av avpassad elenergitill- försel till ljusbågen hålles över 130000, och vars halt av löst kol hålles vid lämpligen minst ca. 2 % C genom injektion av kolhaltigt material i räjärnšfasen under dess yta, lämpligen på ett djup som är minst ca. 20 cm; förkylning av den från ljusbågsugnen avgående gasen genom införande direkt i gasströmmen av ett avpassat flöde av kylmedel, företrädesvis en blandning avi vatten och/eller vattenånga och lätta kolväten; tillvaratagande av en väsentlig del av den enligt 1.4 förkylda gasens fysiska värmeinnehåll genom värmeväx- ling, lämpligen mot gas för förreduktionen enligt 1.2, luft för förvärmningen enligt l.l samt för framställ- 7 ning av ånga och/eller varmvatten; samt utnyttjning av den enligt 1.5 värmeväxlade energirika gasen, lämpligen efter rening från stoft, för förreduk- tion enligt l.2 och för externt behov som bränsle och/eller råvara för synteser. PÛOR OLMÅLTTY