CZ282462B6 - Způsob výroby železné taveniny - Google Patents

Abstract

U způsobu výroby taveniny je železná ruda (4) redukována v přímé redukční zoně (2) na železnou houbu, přičemž železná houba je v tavicí zplyňovací zoně (15) za přivádění materiálu obsahujícího uhlík zplyňováním materiálu obsahujícího uhlík na redukční plyn a tvořením strusky (17) roztavována a redukční plyn je přiváděn do přímé redukční zony (2), tam je přeměněn a jako horní plyn odtažen, přičemž redukční plyn a/nebo horní plyn podroben praní a při praní odloučené kaly nahrazeny pojivovým prostředkem (30) a uhelným prachem a potom aglomerovány. Aby bylo možno kaly vznikající při přímé redukci železné rudy (4) ve velkém množství opět přivést, aniž by byl průběh procesu v přímé redukční zoně jakkoli rušen, jsou při praní oddělené kaly před dalším zpracováním odvodněny na zbytkový vlhkostní obsah, potom je kalům přidán uhelný prach a jako pojivový prostředek pálené vápno (30), nato jsou kaly granulovány a takto vytvořený granulát je přiváděn tavicí zplyňovací zoně (15) při zvýšení bazicitŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby železné taveniny, při kterém se železná ruda redukuje v přímé redukční zóně na železnou houbu. Ta se v taviči zplyňovací zóně za přivádění materiálu obsahujícího uhlík zplyňováním materiálu obsahujícího uhlík na redukční plyn a tvořením strusky roztavuje a redukční plyn se přivádí do přímé redukční zóny, tam zreaguje a jako horní 10 plyn se odtahuje. Redukční plyn a/nebo horní plyn se podrobuje praní a při praní odloučené kaly se nahrazují vázacím prostředkem a uhelným prachem a potom se aglomerují.

Dosavadní stav techniky

Způsob tohoto druhuje známý z AT-B-376 241. Při něm je redukční plyn po odloučení pevných látek a horní plyn vystupující z přímé redukční zóny podroben praní v cyklónech a při tom oddělené kaly nahrazeny pojivovým prostředkem, tvořeným práškovými oxidy železa, tvrdou smolou, bitumenem nebo bitumenovým hnědým uhlím, za horka briketovány a přiveden taviči 20 zplyňovací zóně, přičemž prach oxidů železa pochází ze zařízení na čištění vysokopecního plynu.

Při oddělování pevných látek vznikající pevné látky - hlavně prachové uhlí - jsou bezmála všechny vedeny zpět do spodní oblasti taviči zplyňovací zóny; nepatrná část prachového uhlí je smíchána s kaly smíšenými s pojivovým prostředkem a spolu s nimi briketována.

Nevýhodné při tom je, že v důsledku zvýšeného přivádění oxidů železa musí být v tavícím zplyňovači zajištěna redukční činnost, aby se redukoval oxid železa, čímž je mu pro taviči pochod potřebná energie odnímána a dochází k rušení pochodu probíhajícího v taviči zplyňovací zóně. Dále představuje uvedené horké briketování náročné řešení s ohledem na investiční a 30 provozní náklady.

Z DE-A 41 23 626 je známé aglomerovat huťařské zbytkové látky, a sice za pomoci pojivových prostředků, struskotvomých látek a redukčních prostředků, a aglomeráty přivést do horní oblasti vysokopecní vsázky tavícího agregátu, přičemž k předehřátí a sušení aglomerátů dochází v této 35 vysokopecní vsázkové oblasti tavícího agregátu. Vysokopecní vsázka prochází tavícím agregátem principiálně protisměrně, přičemž nejprve dorazí do redukční oblasti upravené ve vnitřku tavícího agregátu a potom je ve spodní oblasti tavícího agregátu tavena. Tento známý způsob je natolik energeticky náročný, jak musí být odpadové a zbytkové látky v tavícím agregátu sušeny a aglomerovány, čímž negativně ovlivňují proces, který probíhá v tavícím 40 agregátu.

Také zde musí být v důsledku přivedení oxidů železa (jako např. okují) vykonána v tavícím zplyňovači redukční práce, čímž je nutný další, významný energetický náklad. Dále je navrženo použít jako pojivový prostředek např. sulfítový výluh, což vede v procesu k nežádoucí sírové 45 zanášce.

Podstata vynálezu

Vynález sleduje vyloučení těchto nevýhod a klade si za úkol přivést kaly, které vznikají při přímé redukci, přímému redukčnímu procesu v co největším množství, tzn. v množství přibližně 90 % celkového množství kalů, aniž by byl průběh procesu v přímé redukci jakýmkoli způsobem ovlivněn. Zejména by neměla být nutná žádná změna množství suroviny a přísad.

- 1 CZ 282462 B6

Tento úkol je podle vynálezu řešen prostřednictvím způsobu výroby železné taveniny, při kterém se železná ruda redukuje v přímé redukční zóně na železnou houbu, železná houba se v tavící zplyňovací zóně za přivádění materiálu obsahujícího uhlík zplyňováním materiálu obsahujícího uhlík na redukční plyn a tvořením strusky roztavuje a redukční plyn se přivádí do přímé redukční zóny, tam zreaguje a jako horní plyn se odtahuje, přičemž redukční plyn a/nebo homí plyn se podrobuje praní a při praní odloučené kaly se nahrazují vázacím prostředkem a uhelným prachem a potom se aglomerují. Podle vynálezu se při praní oddělené kaly před dalším zpracováním odvodňují na zbytkový vlhkostní obsah, potom se kalům přidává uhelný prach a jako pojivový prostředek pálené vápno, nato se kaly granulují a takto vytvořený granulát se přivádí taviči zplyňovací zóně při zvýšení bazicity strusky na maximálně 1,25, přednostně na maximálně 1,20.

Výhodně jsou kaly před dalším zpracováním odvodněny na zbytkový vlhkostní obsah 25 až 50 % hmotn., přednostně 35 až 40 % hmotn. Tím může být kal, který má tento zbytkový vlhkostní obsah, přiveden přímo do místního granulátoru. Přednostní rozmezí zbytkového vlhkostního obsahu má za následek co do množství vhodnou spotřebu páleného vápna. Bez takovéhoto odvodnění by bylo pro dosažení dostatečné pevnosti granulátu třeba podstatně větší spotřeba páleného vápna.

Účelně je odvodněným kalům přidán uhelný prach v množství až do 30 % hmotn., výhodně až 25 % hmotn., odvodněného množství kalů. Uhelný prach má v uvedeném množství pozitivní vliv na pevnost granulí. Tím má použití uhelného prachu z odprachovacích zařízení uhelného sušicího zařízení, které je integrováno v předloženém konceptu pro výrobu železné taveniny, resp. surového železa a/nebo ocelových předproduktů, zvláštní výhodu, a sice z důvodů ochrany životního prostředí a zamezení dopravních a ukládacích nákladů pro uhelný prach. Dále má přivedení uhelného prachu k odvodněnému kalu tu přednost, že granule tvořené potom v mísícím granulátoru mají značný obsah uhlíku, přičemž uhelný prach jako nosič energie po přivedení granulátu do taviči zplyňovací zóny zajišťuje pozitivní energetický přínos.

Podle výhodné varianty jsou granule před přivedením taviči zplyňovací zóně za působení kouřového plynu obsahujícího CO₂ opatřeny karbonovou vrstvou. Takováto karbonátová vrstva zvyšuje jak pevnost pro transport, tak také rozpadovou pevnost v taviči zplyňovací zóně.

Účelně je tvoření karbonové vrstvy pro granulát prováděno v uhelném sušicím zařízení.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkrese, přičemž obrázek představuje ve schematickém znázornění zařízení k provádění způsobu podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

V přímém redukčním zařízení vytvořeném jako šachtová pec £, do jejíž přímé redukční zóny 2 jsou shora prostřednictvím přívodu 3 zaváženy kusové vsázkové suroviny 4 obsahující oxidy železa, jako např. ruda, zároveň s nepálenými přísadami 5. Šachtová pec £ je ve spojení s tavícím splyňovačem 6, ve kterém je z uhlíkových nosičů a plynu obsahujícího kyslík vytvářen redukční plyn, který je přes přívod 7 přiváděn do šachtové pece £, přičemž v přívodu 7 je upraveno plynové čisticí a chladicí zařízení 8, které je vytvořeno jako pračka.

Taviči zplyňovač 6 má přiváděči vedení 9 pro pevné, kusovité uhlíkové nosiče, popřípadě více přiváděčích vedení 10, 11 pro plyny obsahující kyslík a přiváděči vedení 12, 13 pro uhlíkové

-2CZ 282462 B6 nosiče, které jsou při pokojové teplotě kapalné nebo plynné, jako např. uhlovodíky, i pro pálené přísady. V tavícím zplyňovači 6 se shromažďuje pod tavící zplyňovací zónou 15 roztavené tekuté surové železo 16 a roztavená tekutá struska 17, které jsou odvedeny pomocí odpichu 18.

Kusovité vsázkové suroviny, které jsou v šachtové peci 1 v přímé redukční zóně 2 redukovány, jsou přiváděny tavícímu zplyňovači 6 přes jedno nebo více prvních vedení 20, například prostřednictvím vynášecího šneku. Na horní část šachtové pece 1 se napojuje odvod 21 pro horní plyn, vznikající v přímé redukční zóně 2. Tento horní plyn je přiváděn do plynového čisticího zařízení 23, které je případně vytvořeno jako pračka, a je potom k dispozici prostřednictvím exportního plynového vedení 24 pro další použití.

Podle vynálezu jsou odpadní látky, které vznikají při zplyňovacím a tavícím procesu, stejně jako při redukčním procesu, znovu přivedeny zpět do procesu výroby železa.

V zařízeních 8, 23 vznikající kalové vody jsou přes vodní kalová vedení 25, 26 přivedeny zahušťovači. 27 a nato odvodňovacímu zařízení 28, přednostně dekantační odstředivce, ve kterém jsou kaly odvodněny na zbytkový obsah od 25 do 50 % hmotn., výhodně od 35 do 4 % hmotn. Odvodněný kal je v množství 90 %, přednostně až 95 % hmotn., přiveden do granulovacího zařízení 29, například mísícího granulátoru. Část odvodněného kalu, totiž 5 až 10 % hmotn., je odveden a uložen na skládce. Tímto způsobem je možno zamezit nežádoucímu rozptýlení látek obsažených v kalech, jako jsou např. sloučeniny těžkých kovů.

Do granulovacího zařízení 29 ústí druhé vedení 31, které přivádí pálené vápno 30, a třetí vedení 33 přivádějící filtrovaný uhelný prach, který pochází z uhelného sušícího zařízení 32. Granule tvořené v granulovacím zařízení 29 jsou přes plnicí zařízení 34 přiváděny uhelnému sušicímu zařízení 32 a přiváděny spolu s uhlím 35, které je sušeno v uhelném sušicím zařízení 32, přes přiváděči vedení 9 tavícímu zplyňovači 6.

Podle konkrétního příkladu provedení byla z plynového čisticího zařízení 23 a z plynového čisticího a chladicího zařízení 8 pocházející kalová voda s obsahem pevných látek přibližně 100 až 200 g/1, přičemž pevné látky sestávají přibližně z 30 % hmotn., z uhlíku, přibližně z 30 % hmotn. z oxidů železa a zbytek z popelových složek, především oxidů hliníku, křemíku, vápníku magnézia proti v nepatrném množství existujícím dalším oxidům kovů, odvodněna za pomoci dekantační odstředivky. Přibližně 850 kg získaného kalu se zbytkovým obsahem vlhkosti 38 % bylo přímo dodáno granulovacímu zařízení 29. K tomu bylo do mísícího granulovacího zařízení 29 naváženo přibližně 200 kg uhlí a přibližně 200 kg páleného vápna.

Po smísení a granulování bylo přibližně 1 250 kg granulátu s obsahem vody přibližně 20 % hmotn., vyneseno z mísícího granulovacího zařízení 29 a přivedeno do uhelného sušicího zařízení 32. Tam došlo za působení spalin obsahujících CO₂ k usušení granulátu na zbytkový vlhkostní obsah maximálně 5 %. Tím granule získaly také povrchovou karbonovou vrstvu.

V tavícím zplyňovači 6 je strusková bazicita B₄, definovaná vztahem

CaO + MgO

B₄ =

SiO₂ + A1₂O₃ podobně nastavena na hodnotu 1,15. Přitom je zajištěna dostačující viskozita a dostačující odsiřovací vlastnost strusky. Se stoupající struskovou bazicitou B₄ sice přibývá sklon přijímat síru, avšak stoupá i viskozita strusky. Zvýšená viskozita strusky je nežádoucí při odpichu.

Při zpětném vedení kalů do tavícího zplyňovače 6 ve formě granulí ve velikostním rozmezí 10 % hmotn. uhelné vsázky stoupá strusková bazicita B₄ podle vynálezu na maximálně 1,20.

-3 CZ 282462 B6

Až do této hodnoty není třeba žádné změny surovinového a přísadového množství; není ani ovlivněn průběh procesu. Tzn., že tavícímu zplyňovači 6 mohou být přivedeny granule až do 10 % hmotn., uhelné vsázky, aniž by proces i množství surovin a přísad muselo být změněno.

Tímto způsobem je možno v závislosti na zatížení strusky těžkými kovy znovu přivést do procesu 90 až 95 % celkově vznikajícího množství strusky.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby železné taveniny, při kterém se železná ruda (4) redukuje v přímé redukční zóně (2) na železnou houbu, železná houba se v taviči zplyňovači zóně (15) za přivádění materiálu obsahujícího uhlík zplyňováním materiálu obsahujícího uhlík na redukční plyn a tvořením strusky (17) roztavuje a redukční plyn se přivádí do přímé redukční zóny (2), tam zreaguje a jako horní plyn se odtahuje, přičemž redukční plyn a/nebo horní plyn se podrobuje praní a při praní odloučené kaly se nahrazují vázacím prostředkem (30) a uhelným prachem a potom se aglomerují, vyznačující se tím, že při praní oddělené kaly se před dalším zpracováním odvodňují na zbytkový vlhkostní obsah, potom se kalům přidává uhelný prach a jako pojivový prostředek pálené vápno (30), nato se kaly granulují a takto vytvořený granulát se přivádí taviči zplyňovači zóně (15) při zvýšení bazicity strusky (17) na maximálně 1,25, přednostně na maximálně 1,20.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kaly se před dalším zpracováním odvodňují na zbytkový vlhkostní obsah 25 až 50 % hmotn. přednostně 35 až 40 % hmotn.
3. 3. Způsob podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že odvodněným kalům se přidává uhelný prach v množství až do 30 % hmotn. výhodně až 25 % hmotn. odvodněného množství kalů.
4. 4. Způsob podle jednoho nebo více z nároků laž3, vyznačující se tím, že granule se před přivedením taviči zplyňovači zóně (15) za působení spalin obsahujících CO₂ opatřují karbonovou vrstvou.
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že tvoření karbonové vrstvy pro granulát se provádí v uhelném sušicím zařízení (32).