SK118897A3

SK118897A3 - Method of producing pig iron, alloys of ferrous metal and/or nonferrous metal with synthetic blast furnace slag from residues of incinerated waste and steelworks slag

Info

Publication number: SK118897A3
Application number: SK1188-97A
Authority: SK
Inventors: Alfred Edlinger; Albert Waschnig
Original assignee: Holderbank Financ Glarus
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1998-04-08
Also published as: CZ276697A3; EP0815272B1; EP0815272A1; HRP970023A2; HUP9800458A3; ZA97113B; US6010553A; DE59702657D1; ATA7996A; CA2214079A1; CZ289288B6; HRP970023B1; HUP9800458A2; DK0815272T3; ATE197722T1; ES2152647T3; SK283194B6; MX9706811A; WO1997026381A1; AT405839B

Description

Spôsob výroby surového železa, zliatin farebných kovov, FeCr a syntetických vysokopecných trosiek.-s-^ouatírrr-zvyškov-^o-spaťevaní-odpadtt-alebo-tfOsiekT-které

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby surového železa, zliatin farebných kovov, ferochrómkarbidu alebo bezuhlíkatého ferochrómu a syntetických vysokopecných trosiek s použitím zvyškov po spaľovaní odpadu alebo trosiek, ktoré obsahujú oxidy kovov.

Doterajší stav techniky

Na úpravu zvyškov po spaľovaní odpadu bol navrhnutý rad variantov spôsobov, pričom medziiným už bolo navrhnuté, aby sa zvyšky po spaľovaní odpadu, ktoré sa po rozsiahlej čo najúplnejšej oxidácii vo forme trosiek a pod., ďalej spracúvali viacstupňovou redukciou, pričom sa môžu spätne získať farebné kovy. Fáza, vždy ochudobnená o kovy, sa pri doteraz známych spôsoboch dala granulovať a pridať k cementu ako puzolán.

Aj použitie vysokopecnej trosky v priebehu výroby cementu je súčasťou stavu techniky. Vysokopecná troska sa vyznačuje latentnými hydraulickými vlastnosťami, a preto sa môže ihneď po zodpovedajúcom rozdrvení, resp. granulách, pridať k zmesovému cementu. Príslušným spracovaním vysokopecnej trosky sa ale tiež dá bezprostredne navodiť určitá kvalita cementu, prinajmenšom čo sa týka zloženia. V hutníckej prevádzke ale vznikajú aj značné množstvá oceliarenských trosiek, ktoré sa vyznačujú pomerne zlými hydraulickými vlastnosťami. Takáto oceliarenská troska preto spravidla vyžaduje nákladné dodatočné spracovanie. Haldovanie (skládkovanie na haldách) oceliarenskej trosky sa s narastajúcim množstvom stáva problematickým, a to nielen z dôvodu obsahu chrómu v takýchto troskách.

Vynález sa teraz zameriava na účelné ďalšie spracovanie a úpravu takejto oceliarenskej trosky v rámci spoločného spôsobu v kombinácii so spôsobom spaľovania odpadu, takže sa bezprostredne dajú získať použiteľné produkty, ako napríklad syntetická vysokopecná troska, ktoré sa potom napríklad môžu pridávať k zmesovému cementu.

Podstata vynálezu

Na riešenie tejto úlohy spočíva spôsob podľa predloženého vynálezu v podstate v tom, že vsádzkové materiály na spaľovanie odpadu, ako napr. ľahké frakcie zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov, resp. hutnícke prachy, sa prinajmenšom čiastočne oxidujú a potom sa za vylučovania neželezných kovov alebo zliatin redukujú, po čom sa o kovy alebo zliatiny ochudobnená oxidická trosková fáza, prípadne za ďalšieho pridania hutníckych prachov, zmieša s kvapalnou oceliarenskou troskou, ďalej sa za zníženia viskozity oceliarenskej trosky stiahne surová oceľ a zvyšný podiel trosky sa podrobí ďalšej redukcii, pričom sa získa surové železo a prípadne Fe-chrómové zliatiny a výsledná syntetická vysokopecná troska sa odvedie. Tým, že vsádzkové materiály spaľovania odpadu, ako napr. ľahké frakcie zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov, sa aspoň čiastočne oxidujú, sa predovšetkým vytvoria predpoklady na to, aby sa odlúčili neželezné kovy, resp. farebné kovy. Týmto spôsobom sa vytvorí oxidická trosková fáza s obsahom oxidov železa, ochudobnená o takéto kovy alebo zliatiny, a tým, že sa táto trosková fáza, prípadne za pridania taktiež ťažko likvidovateľných hutníckych prachov, zmieša s kvapalnou oceliarenskou troskou, sa na jednej strane vytvorí možnosť podstatne znížiť viskozitu oceliarenskej trosky, a na druhej strane sa vytvoria predpoklady, aby sa z takýchto oceliarenských trosiek pomerne vysoký podiel oxidov železa relatívne jednoduchým spôsobom redukoval a oddelil. Podstatným predpokladom toho je najprv zníženie viskozity, aké je možné zmiešaním s oxidickou troskovou fázou zo spaľovania odpadu. Takáto nízkoviskózna, vysoké množstvá oxidov železa obsahujúca troska sa potom môže jednoduchým spôsobom podrobiť ďalšej redukcii za získania surového železa a prípadne ferochrómových zliatin, pričom sa z pôvodne pomerne ťažko ďalej spracovateľnej oceliarenskej trosky bezprostredne vytvorí syntetická vysokopecná troska. Syntetická vysokopecná troska má podstatne menší obsah oxidov železa a žiadne toxické ťažké kovy, pričom spätné získanie množstva železa, ktoré obsahuje oceliarenská resp. LD troska, ako surovej ocele podstatne zlepšuje hospodárnosť spôsobu.

- 3 Spôsob podľa tohto vynálezu sa dá zvlášť výhodným spôsobom uskutočniť v konvertore so spodným dúchaním (vháňaním), čím sa dá zlepšiť tepelná bilancia. Ak sa do takéhoto konvertora vnáša napríklad uhlík a kyslík, môže sa vytvoriť zodpovedajúce množstvo oxidu uhoľnatého, ktorý sa potom môže spáliť.

Aby sa zabezpečilo, že počas prvej redukcie kovy chróm, mangán a/alebo vanád, ktoré sa majú samostatne oddeliť, zostanú v troske a nerozpustia sa v surovom železe, spôsob podľa tohto vynálezu sa s výhodou uskutoční tak, že prvá redukcia sa vykoná až do obsahu FeO v troske viac než 1 hmota. %, s výhodou viac než 2 hmota. % a menej než 5 hmota. %, a že druhá redukcia sa uskutoční inými redukčnými » prostriedkami než C, ako napr. Al, na vylúčenie Cr, Mn a/alebo V. Obsah železa v troske vyšší než 1 hmota. % a s výhodou vyšší než 2 hmota. % tu zabezpečuje, že chróm, mangán a/alebo vanád sa odlúčia až pri ďalšej redukcii. Použitie iných redukčných prostriedkov, než je uhlík, ako napr. hliníka, tu vedie napríklad k bezuhlíkatému ferochrómu a cenným zliatinám, pri ktorých je nízky obsah uhlíka výhodný.

Výhodné zhodnotenie syntetickej vysokopecnej trosky, aká sa dá vytvoriť spôsobom podľa tohto vynálezu, .spočíva v tom, že syntetická vysokopecná troska sa granuluje a spoločne s granulovanou puzolánovou troskou zo spaľovania odpadu sa použije ako zmesový cement.

Aby sa uľahčilo požadované zníženie viskozity a tým odvedenie surovej ocele z troskovej zmesi, spôsob sa s výhodou uskutoční tak, že o neželezné kovy alebo zliatiny ochudobnená oxidická trosková fáza zo spaľovania odpadu sa zmieša v hmotaostnom * pomere od 30 : 70 do 50 : 50 s oceliarenskou resp. LD troskou.

Redukcia, ako aj zníženie viskozity, sa podporí okyslením, pričom sa s výhodou » postupuje tak, že k oceliarenskej resp. LD troske sa pred alebo počas zmiešavania s troskou zo spaľovania odpadu pridá A1₂O₃. Ďalšia podstatná výhoda pridania A1₂O₃ tu spočíva v mimoriadne predĺženej dobe životnosti výmurovky. Žiaruvzdorná výmurovka konvertorov obyčajne pozostáva z magnezitu. A1₂O₃ reaguje s magnezitom na MgAL,O₄. Takýto magnéziový spinel tvorí extrémne dobrú žiaruvzdornú ochranu na rozhraní. Žiaruvzdorná výmurovka takto poskytuje s troskou v prevádzke sa zlepšujúcu odolnosť proti korózii so zlepšenou žiaruvzdornou ochranou.

- 4 Spôsob podľa tohto vynálezu sa tu s výhodou uskutočňuje tak, že k troske sa pridá A1₂O₃ v množstvách od 10 do 25 hmota. %, vztiahnuté na redukovanú trosku. Takéto vymedzenie množstva pridaného A1₂O₃ vedie k významnému zvýšeniu začiatočnej pevnosti neskôr získaného zmesového cementu.

Úprava trosky zo spaľovania odpadu sa môže uskutočniť známymi spôsobmi. V rámci spôsobu podľa tohto vynálezu sa však tento spôsob s výhodou uskutočňuje tak, že oddelenie kovov alebo zliatin z trosky zo spaľovania odpadu sa vykoná ^f dvojstupňovou redukciou nad taveninou. Aby sa zabezpečilo, že popri ľahkej frakcii zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov sa môžu likvidovať aj nezanedbateľné množstvá hutníckych prachov spolu s LD troskou z oceliarne, pri dodržaní požadovaných podmienok na zníženie viskozity a následnú redukciu sa kvôli oddeleniu surovej ocele postupuje tak, že spaľovanie odpadu sa uskutoční s pridaním ľahkých frakcií zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov a hutníckych prachov alebo prachov zo spaľovania odpadu v hmotnostnom pomere 0,7 až 1,5 : 2.

Spôsob podľa tohto vynálezu sa môže principiálne uskutočniť vo zvláštnom miešacom zariadení pre trosku alebo bezprostredne y konvertore. Pritom sa s výhodou postupuje tak, že miešanie trosiek sa vykonáva v konvertore so spodným dúchaním, pričom vytvorený CO sa následne spáli v zariadení na spaľovanie odpadu, najmä v tavnom oxidačnom reaktore. Čiastočné množstvo zo spaľovania odpadu sa môže vždy bezprostredne granulovať a upraviť na puzolánové materiály. Takéto puzolánové konečné produkty sa môžu spojiť so syntetickou vysokopecnou troskou po granulácii na zmesový cement, takže aj tu sa môže požadovaná kvalita zmesového cementu *

nastaviť v širokých medziach.

Pri úprave ľahkej frakcie zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov sa môžu časti ťažkých kovov, ktoré táto frakcia obsahuje, splyniť v tavnom oxidačnom reaktore vo forme chloridov, zlúčenín síry alebo oxidov, takže tieto splodiny sa musia podrobiť príslušnému čisteniu.

Pri zmiešaní trosiek zo spaľovania odpadu a LD oceliarskeho procesu v pomere množstiev asi 1 : 1 surová oceľ z LD trosky okamžite sedimentuje, pričom sa tu vytvorí asi 200 kg/t surovej ocele zo zmiešanej trosky. Požadovaný redukčný potenciál sa dá nastaviť uhlíkom, kyslíkom a hliníkom. CO, vytvorený pri redukcii troskovej zmesi, sa môže tiež zaviesť do miešacieho reaktora, takže sa tam bez prídavnej energie spoľahlivo dá udržať kvapalná trosková zmes. Veľké množstvá odpadového tepla

- 5 vznikajú pri vysokej teplotnej hladine, pričom v priebehu spôsobu podľa tohto vynálezu sa nadbytočné množstvá tepla odvedú prúdením, alebo sa môžu použiť na sušenie trosky. Dôležitým aspektom postupu v spôsobe podľa tohto vynálezu je, popri použití ľahkých frakcií zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov, relatívne jednoduchá likvidácia hutníckych prachov, ako aj premena oceliarenských trosiek, najmä v kvapalnej forme, na použiteľné konečné produkty, ako napríklad na syntetickú vysokopecnú trosku.

Najmenej 30 % CO, vytvoreného v konvertore so spodným dúchaním, sa spravidla môže následne spáliť, pričom účinnosť prenosu tepla je prinajmenšom 85 %. Zvyšné spaľovanie sa tu môže výhodným spôsobom uskutočniť v tavnom oxidačnom reaktore prvého stupňa, v ktorom sa vykonáva spaľovanie odpadu, pričom zvláštna miešačka trosky môže nemusí byť.

Súčasne sa spôsobom podľa tohto vynálezu môže uskutočniť príslušné zlepšenie a nastavenie aj vtedy, ak by napríklad obsah fosforu v troske a v oceli bol príliš vysoký. S výhodou sa tu postupuje tak, že troska sa počas oxidácie, resp. pri pridávaní oceliarenských prachov a/alebo redukcii trosky na obsahy FeO vyššie než 1 hmotn. %, pokryje CaO, alebo sa CaO vháňa a potom sa odvedie vytvorená Thomasova múčka, resp. apatií. Týmto postupom sa zabezpečí, že fosfor zoxiduje a s vápenným kalom zreaguje na fosfáty. Pri tejto oxidácii sa prípadne dá z horúcich plynov oddeliť zinok a olovo, pričom najmä vtedy, keď sa obsah oxidov železa v troske udržuje vyšší než 1 až 2 hmotn. %, fosfor zo surového železa reaguje a chróm, mangán a vanád zostanú v troske.

Vzhľadom na viacnásobné redukčné kroky sa dá postup v jednotlivých fázach viesť tak, aby sa chróm bezpečne redukoval a odviedol ako ferochróm, takže celkove sa dá dosiahnuť podstatne čistejší konečný produkt než pomocou známych spôsobov.

Prehľad obrázkov

Vynález je bližšie objasnený pomocou blokovej schémy na priloženom obrázku.

Príklady uskutočnenia vynálezu

- 6 Ako vyplýva z blokovej schémy na obrázku do tavného splyňovača 1 sa privedie ľahká frakcia zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov. Spolu s ľahkou frakciou zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov sa vnesú hutnícke prachy. Z tavného splyňovacieho reaktora sa odvedú farebné kovy, pričom časť trosky sa privedie do granulátora 2, čím sa ihneď vytvoria puzolánové materiály.

Troska tavného splyňovacieho reaktora zariadenia na spaľovanie odpadu sa privedie do zariadenia 3 na miešame trosky. Alternatívne sa môže bezprostredne odovzdať redukčnému konvertoru 4, pričom sa príslušným vedením plynu v redukčnom konvertore môže uskutočňovať intenzívne premiešavame. Z miešačky 3 trosky, do ktorej sa pridá oceliarenská troska, najmä LD troska spolu s A1,O₃, sa v dôsledku zníženia viskozity dá odobrať surová oceľ. Odlúčenie surovej ocele sa prirodzene môže vykonať aj v redukčnom konvertore, pričom sa tu napríklad pridaním hliníka môže vytvoriť bezuhlíkatý ferochróm. Z redukčného konvertora sa ďalej dá stiahnuť surové železo.

Odpadové teplo z tavného splyňovacieho reaktora 1 zariadenia na spaľovanie odpadu sa môže využiť 5 ako odpadové teplo s následným čistením 6 splodín horenia. Pri čistení splodín horenia sa v závislosti od techniky čistenia dajú získať napríklad produkty, ako sú H,SO₄ a HC1.

Využitie odpadového tepla pri splodinách horenia z redukčného konvertora 4 sa principiálne môže viesť analogicky, pričom nákladné čistenie tu spravidla odpadá. V redukčnom konvertore 4 vytvorená troska sa dá označiť ako vysokopecná troska a taktiež sa môže priviesť do granulátora 2. Granulovaná vysokopecná troska sa môže spolu s granulovanými puzolánovými materiálmi využiť ako zmesový cement.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby surového železa, zliatin farebných kovov, ferochrómkarbidu alebo bezuhlíkatého ferochrómu a syntetických vysokopecných trosiek s použitím zvyškov po spaľovaní odpadu alebo trosiek, ktoré obsahujú oxidy kovov, vyznačujúci sa tým, že vsádzkové materiály po spaľovaní odpadu, ako napr. ľahké frakcie zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov resp. hutnícke prachy, sa aspoň čiastočne oxidujú a potom sa za vylučovania neželezných kovov alebo zliatin redukujú, po čom sa o kovy alebo o zliatiny ochudobnená oxidická trosková fáza, prípadne s ďalším pridaním hutníckych prachov, zmieša s kvapalnou oceliarenskou troskou, surová oceľ sa stiahne za zníženia viskozity oceliarenskej trosky a zvyšný podiel trosky sa podrobí ďalšej redukcii za získania surového železa a prípadne Fe-chrómových zliatin a výsledná syntetická vysokopecná troska sa odvedie.

>
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prvá redukcia sa vykoná až do obsahu FeO v troske vyššieho než 1 hmotn. %, s výhodou vyššieho než 2 hmotn. % a nižšieho než 5 hmotn. %, a druhá redukcia sa uskutoční inými redukčnými prostriedkami než C, ako napr. Al, na vylúčenie Cr, Mn a/alebo V.
3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že syntetická vysokopecná troska sa granuluje a spoločne s granulovanou puzolánovou troskou zo spaľovania odpadu sa použije ako zmesový cement.
4. Spôsob podľa nároku 1, 2 alebo 3, vyznačujúci sa tým, že o neželezné kovy alebo zliatiny ochudobnená oxidická trosková fáza zo spaľovania odpadu sa zmieša v hmotnostnom pomere od 30 : 70 do 50 : 50 s oceliarenskou resp. LD troskou.
5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž4, vyznačujúci sa tým, že k oceliarenskej resp. LD troske sa pred alebo počas zmiešavania s troskou zo spaľovania odpadu pridá A1₂O₃.
6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že Ä1.,O₃ sa k troske pridá v množstvách od 10 do 25 hmotn. %, vztiahnuté na redukovanú trosku.
7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že oddelenie kovov alebo zliatin z trosky zo spaľovania odpadu sa vykoná dvojstupňovou redukciou nad taveninou.
8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že spaľovanie odpadu sa uskutoční s pridaním ľahkých frakcií zo zariadenia na likvidáciu automobilových vrakov a hutníckych prachov alebo prachov zo spaľovania odpadu v hmotnostnom pomere 0,7 až 1,5 : 2.
9. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že miešanie trosiek sa vykonáva v konvertore so spodným dúchaním, pričom vytvorený CO sa následne spáli v zariadení na spaľovanie odpadu, najmä v tavnom oxidačnom reaktore.
10. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že troska sa počas oxidácie, resp. pri pridávaní oceliarenských prachov a/alebo pri redukcii trosky na obsahy FeO vyššie než 1 hmotn. %, pokryje CaO, alebo sa CaO vháňa a potom sa vytvorená Thomasova múčka resp. apatit odvedie.