SK281524B6 - Spôsob výroby železnej taveniny - Google Patents

Abstract

Pri spôsobe výroby železnej taveniny je železná ruda (4) redukovaná v priamej redukčnej zóne (2) na železnú hubu, pričom železná huba je v taviacej splyňovacej zóne (15) za privádzania materiálu obsahujúceho uhlík splyňovaním materiálu obsahujúceho uhlík na redukčný plyn a tvorením trosky (17) roztavovaná a redukčný plyn je privádzaný do priamej redukčnej zóny (2), tam je premenený a ako horný plyn odtiahnutý, pričom redukčný plyn a/alebo horný plyn je podrobený praniu a pri praní odlúčené kaly doplnené spojivovým prostriedkom (30) a uhoľným prachom sú aglomerované. Aby bolo možné kaly vznikajúce pri priamej redukcii železnej rudy (4) vo veľkom množstve opäť priviesť bez toho, aby bol priebeh procesu v priamej redukčnej zóne akokoľvek rušený, sú pri praní oddelené kaly pred ďalším spracovaním odvodnené na zvyškový vlhkostný obsah, potom je kalom pridaný uhoľný prach a ako spojivový prostriedok pálené vápno, potom sú kaly granulované a takto vytvorený granulát je privádzaný do taviacej splyňovacej zóny (15) pri zvýšení bazicity trosky (17) na maximálne 1,25, prednostne na maximálne 1,20.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby železnej taveniny, pri ktorom je železná ruda redukovaná v priamej redukčnej zóne na železnú hubu, železná huba je v taviacej splyňovacej zóne za privádzania materiálu obsahujúceho uhlík splyňovaním materiálu obsahujúceho uhlík na redukčný plyn a tvorením trosky roztavovaná a redukčný plyn je privádzaný do priamej redukčnej zóny, tam je premenený a ako horný plyn odtiahnutý, pričom je redukčný plyn a/alebo horný plyn podrobený praniu a pri praní odlúčené kaly sú doplnené spojivovým prostriedkom a uhoľným prachom, a potom sú aglomerované.

Doterajší stav techniky

Spôsob tohto druhu je známy z ΛΤ-Β-376 241. Pri ňom je redukčný plyn po odlúčení pevných látok a horný plyn vystupujúci z priamej redukčnej zóny podrobený praniu v cyklónoch a pritom oddelené kaly nahradené spojivovým prostriedkom, tvoreným práškovými oxidmi železa, tvrdou smolou, bitúmenom alebo bitúmenovým hnedým uhlím, za horúca briketované a privedené do taviacej splyňovacej zóny, pričom prach oxidov železa pochádza zo zariadenia na čistenie vysokopecného plynu.

Pri oddeľovaní pevných látok vznikajúce pevné látky - predovšetkým prachové uhlie - sú takmer všetky vedené späť do spodnej oblasti taviacej splyňovacej zóny; nepatrná časť prachového uhlia je zmiešaná s kalmi zmiešanými so spojivovým prostriedkom a spolu s nimi briketovaná.

Nevýhodné pri tom je, že v dôsledku zvýšeného privádzania oxidov železa musí byť v taviacom splyňovači zaistená redukčná činnosť, aby sa redukoval oxid železa, čím pre taviaci proces potrebná energia je mu odoberaná a dochádza k rušeniu procesu prebiehajúceho v taviacej splyňovacej zóne. Ďalej uvedené horúce briketovanie predstavuje náročné riešenie s ohľadom na investičné a prevádzkové náklady.

Z DE-A-41 23 626 je známe aglomcrovanie hutníckych zvyškových látok, a to pomocou spojivových prostriedkov, troskotvomých látok a redukčných prostriedkov, a privedenie aglomerátov do hornej oblasti vysokopecnej vsádzky taviaceho agregátu, pričom k predhriatiu a sušeniu aglomerátov dochádza v tejto vysokopecnej vsádzkovej oblasti taviaceho agregátu. Vysokopecná vsádzka prechádza taviacim agregátom principiálne protismeme, pričom najprv dorazí do redukčnej oblasti upravenej vnútri taviaceho agregátu, a potom je v spodnej oblasti taviaceho agregátu tavená. Tento známy spôsob je natoľko energeticky náročný, ako musia byť odpadové a zvyškové látky v taviacom agregáte sušené a aglomerované, čím negatívne ovplyvňujú proces, ktorý prebieha v taviacom agregáte.

Taktiež tu musia byť v dôsledku privedenia oxidov železa (ako napr. okoviny) vykonané v taviacom splyňovači redukčné práce, čím je nevyhnutný ďalší, významný energetický náklad. Ďalej je navrhnuté použiť ako spojivový prostriedok, napr. sulfitový výluh, čo vedie v procese k nežiaducej sírovej zanáške.

Podstata vynálezu

Vynález sleduje vylúčenie týchto nevýhod a kladie si za úlohu priviesť kaly, ktoré vznikajú pri priamej redukcii, priamemu redukčnému procesu v čo najväčšom množstve, t. j. v množstve približne 90 % celkového množstva kalov bez toho, aby bol priebeh procesu v priamej redukcii akýmkoľvek spôsobom ovplyvnený. Predovšetkým by nemala byť nevyhnutná žiadna zmena množstva suroviny a prísad.

Táto úloha je podľa vynálezu riešená prostredníctvom kombinácie nasledujúcich znakov:

- že pri praní oddelené kaly sú pred ďalším spracovaním odvodnené na zvyškový vlhkostný obsah,

- že potom je kalom pridaný uhoľný prach a ako viažuci prostriedok pálené vápno,

- že sú potom kaly granulované a

- že takto vytvorený granulát je privádzaný taviacej splyňovacej zóne pri zvýšení bazicity trosky na maximálne 1,25, prednostne na maximálne 1,20.

Výhodne sú kaly pred ďalším spracovaním odvodnené na zvyškový vlhkostný obsah 25 až 50 %, prednostne 35 až 40 %. Tým môže byť kal, ktorý má tento zvyškový vlhkostný obsah, privedený priamo do miešacieho granulátora. Prednostné rozmedzie zvyškového vlhkostného obsahu má za následok čo do množstva výhodnú spotrebu páleného vápna. Bez takéhoto odvodnenia by bola na dosiahnutie dostatočnej pevnosti granulátu potrebná podstatne väčšia spotreba páleného vápna.

Účelne je odvodneným kalom pridaný uhoľný prach v množstve až do 30 %, výhodne až 25 % odvodneného množstva kalov. Uhoľný prach má v uvedenom množstve pozitívny vplyv na pevnosť granúl. Tým má použitie uholného prachu z odprachovacích zariadení uhoľného sušiaceho zariadenia, ktoré j c integrované v predloženom koncepte na výrobu železnej taveniny, resp. surového železa a/alebo oceľových predproduktov, zvláštnu výhodu, a to z dôvodov ochrany životného prostredia a zamedzenia dopravných a ukladacích nákladov pre uhoľný prach. Ďalej má privedenie uhoľného prachu k odvodnenému kalu tú prednosť, že granuly tvorené potom v miešacom granulátore majú značný obsah uhlíka, pričom uhoľný prach ako nosič energie po privedení granulátu do taviacej splyňovacej zóny zaisťuje pozitívny energetický prínos.

Podľa výhodného variantu sú granuly pred privedením do taviacej splyňovacej zóny za pôsobenia dymového plynu obsahujúceho CO₂ vybavené karbónovou vrstvou. Takáto karbónová vrstva zvyšuje tak pevnosť na transport, ako aj rozpadovú pevnosť v taviacej splyňovacej zóne.

Účelne je tvorenie karbónovej vrstvy pre granulát vykonávané v uhoľnom sušiacom zariadení.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je ďalej bližšie vysvetlený pomocou konkrétneho príkladu vyhotovenia, znázorneného na výkrese, pričom obrázok predstavuje v schematickom znázornení zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa vynálezu.

Príklad uskutočnenia vynálezu

V priamom redukčnom zariadení vytvorenom ako šachtová pec 1, do ktorej priamej redukčnej zóny 2 sú zhora prostredníctvom prívodu 3 zavážané kusové vsádzkové suroviny 4 obsahujúcej oxidy železa, ako napr. ruda, zároveň s nepálenými prísadami 5. Šachtová pec 1 je v spojení s taviacim splyňovačom 6, v ktorom je z uhlíkových nosičov a plynu obsahujúceho kyslík vytváraný redukčný plyn, ktorý je cez prívod 7 privádzaný do šachtovej pece 1, pričom v prívode 7 je upravené plynové čistiace a chladiace zariadenie 8, ktoré sú vytvorené ako práčka.

Taviaci splynovač 6 má privádzacie vedenie 9 na pevné, kusovité uhlíkové nosiče, prípadne viac privádzacích vedení 10,11 na plyny obsahujúce kyslík a privádzacie vedenie 12,13 na uhlíkové nosiče, ktoré sú pri izbovej teplote kvapalné alebo plynné, ako napr. uhľovodíky, i na pálené prísady. V taviacom splyňovači 6 sa zhromažďuje pod taviacou splyňovacou zónou 15 roztavené tekuté surové železo 16 a roztavená tekutá troska 17, ktoré sú odvedené pomocou odpichu 18.

Kusovité vsádzkové suroviny, ktoré sú v šachtovej peci 1 v priamej redukčnej zóne 2 redukované, sú privádzané taviacemu splyňovaču 6 cez jedno alebo viac vedení 20, napríklad prostredníctvom vynášacej závitovky. Na hornú časť šachtovej pece 1 sa napája odvod 21 na horný plyn, vznikajúci v priamej redukčnej zóne 2. Tento horný plyn je privádzaný do plynového čistiaceho zariadenia 23, ktoré je prípadne vytvorené ako práčka, a je potom k dispozícii prostredníctvom exportného plynového vedenia 24 na ďalšie použitie.

Podľa vynálezu sú odpadové látky, ktoré vznikajú pri splyňovacom a taviacom procese, rovnako ako pri redukčnom procese, znova privedené späť do procesu výroby železa.

V práčkach 8, 23 vznikajúce kalové vody sú cez vodné kalové vedenia 25,26 privedené k zahusťovaču 27 a potom k odvodňovaciemu zariadeniu 28, prednostne dekantačnej odstredivke 28, v ktorom sú kaly odvodnené na zvyškový obsah od 25 do 50 %, výhodne od 35 do 40 %. Odvodnený kal je v množstve 90 %, prednostne až 95 %, privedený do granulovacieho zariadenia 29, napríklad miešacieho granulátora 29. Časť odvodneného kalu, a to 5 až 10 %, je odvedená a uložená na skládke. Týmto spôsobom je možné zamedziť nežiaducemu rozptýleniu látok obsiahnutých v kaloch, ako sú napr. zlúčeniny ťažkých kovov.

Do granulovacieho zariadenia 29 ústí vedenie 31, ktoré privádza pálené vápno 30, a vedenie 33 privádzajúce filtrovaný uhoľný prach, ktorý pochádza zo sušiaceho uhoľného zariadenia 32. Granuly tvorené v granulovacom zariadení 29 sú cez plniace zariadenie 34 privádzané k uhoľnému sušiacemu zariadeniu 32 a privádzané spolu s uhlím 35, ktoré je sušené v uhoľnom sušiacom zariadení 32 cez prívod 9 k taviacemu splyňovaču 6.

Podľa konkrétneho príkladu vyhotovenia bola z plynového čistiaceho zariadenia 23 a z plynového chladiaceho zariadenia 8 pochádzajúca kalová voda s obsahom pevných látok približne 100 až 200 g/1, pričom pevné látky pozostávajú približne z 20 % z uhlíka, približne z 30 % z oxidov železa a zvyšok z popolových zložiek, predovšetkým oxidov hliníka, kremíka, vápnika, magnézia proti v nepatrnom množstve existujúcim ďalším oxidom kovov, odvodnené pomocou dekantačnej odstredivky 28. Približne 850 kg získaného kalu so zvyškovým obsahom vlhkosti 38 % bolo priamo dodané miešaciemu granulátoru 29. Na to bolo do miešacieho granulátora 29 navážených približne 200 kg uhlia a približne 200 kg páleného vápna.

Po zmiešaní a granulovaní bolo približne 1250 kg granulátu s obsahom vody približne 20 % vynesené z miešacieho granulátora 29 a privedené do uhoľného sušiaceho zariadenia 32. Tam došlo za pôsobenia spalín obsahujúcich CO₂ k usušeniu granulátu na zvyškový vlhkostný obsah maximálne 5 %. Tým granuly získali aj povrchovú karbónovú vrstvu.

V taviacom splyňovači 6 je trosková bazicita B₄ definovaná vzťahom

CaO + MgO

SiO₂ + ajl₂o₃ podobne nastavená na hodnotu 1,15. Pritom je zaistená dostatočná viskozita a dostatočná odsírovacia vlastnosť trosky. So stúpajúcou troskovou bazicitou B₄ síce pribúda sklon prijímať síru, ale stúpa i viskozita trosky. Zvýšená viskozita trosky je nežiaduca pri odpichu.

Pri spätnom vedení kalov do taviaceho splyňovača vo forme granúl vo veľkostnom rozmere 10 % uhoľnej vsádzky stúpa trosková bazicita B₄ podľa vynálezu na maximálne 1,20.

Až do tejto hodnoty nie sú potrebné žiadne zmeny surovinového a prísadového množstva; nie je ani ovplyvnený priebeh procesu. To znamená, že taviacemu splyňovaču môžu byť privedené granuly až do 10 % uhoľnej vsádzky bez toho, aby proces i množstvá surovín a prísad museli byť zmenené.

Týmto spôsobom je možné v závislosti od zaťaže nia trosky ťažkými kovmi znova priviesť do procesu 90 až 95 % celkovo vznikajúceho množstva trosky.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby železnej taveniny, pri ktorom je že-;

   lezná ruda (4) redukovaná v priamej redukčnej zóne (2) na železnú hubu, železná huba je v taviacej splyňovacej zóne» (15) za privádzania materiálu obsahujúceho uhlík splyňo-vaním materiálu obsahujúceho uhlík na redukčný plynra· >

   tvorením trosky (17) roztavovaná a redukčný plyn je privá-> i dzaný do priamej redukčnej zóny (2), tam zreaguje a ako horný plyn je odtiahnutý, pričom redukčný plyn a/aleboú horný plyn je podrobený praniu a pri praní odlúčené kaly doplnené viažucim prostriedkom (30) a uhoľným prachom sú potom aglomerované, vyznačujúci sa t ý m , pri praní oddelené kaly sú pred ďalším spracovaním odvodnené na zvyškový vlhkostný obsah, potom je kalom pridaný uhoľný prach a ako spojivový prostriedok (30) pálené vápno, potom sú kaly granulované a takto vytvorený granulát je privádzaný taviacej splyňovacej zóne (15) pri zvýšení bazicity trosky (17) na maximálne 1,25, prednostne na maximálne 1,20.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že kaly sú pred ďalším spracovaním odvodnené na zvyškový vlhkostný obsah 25 až 50 %, výhodne 35 až 40 %.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že odvodneným kalom je pridaný uhoľný prach v množstve až do 30 %, výhodne až 25 % odvodneného množstva kalov.
4. 4. Spôsob podľa jedného alebo viacerých z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že granuly sú pred privedením taviacej splyňovacej zóny (15) za pôsobenia spalín obsahujúcich CO₂ vybavené karbónovou vrstvou.
5. 5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa t ý m , že tvorenie karbónovej vrstvy na granulát je vykonávané v uhoľnom sušiacom zariadení (32).