CZ291888B6

CZ291888B6 - Způsob výroby pucolánů, syntetických vysokopecních strusek, belitových nebo alitových slínků a slitin surového železa z oxidačních strusek, a zařízení pro provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ291888B6
Application number: CZ1998164A
Authority: CZ
Inventors: Alfred Edlinger
Original assignee: Holcim Ltd
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2003-06-18
Also published as: JPH11500187A; AU718622B2; HRP970303A2; RU2146716C1; ATE208829T1; WO1997046717A1; CZ16498A3; CA2228154A1; NO980409L; NZ329615A; AR007395A1; ES2167000T3; CN1061380C; CA2228154C; HRP970303B1; HUP9901576A2; TR199800145T1; US6395054B1; UA44326C2; KR19990035813A

Abstract

P°edlo en °eÜen se t²k zp sobu v²roby pucol n , syntetick²ch vysokopecn ch strusek, belitov²ch nebo alitov²ch sl nk , a slitin surov ho eleza z oxida n ch strusek, kde oxidovan tekut strusky jsou redukov ny p°es kovovou l ze , p°i em do kovov l zn , p°es trysky, ·st c do l zn se dm²ch uhl k pro udr ov n obsahu uhl ku v rozmez 2,5 a 4,6 % hmotnostn ch.\

Description

Způsob výroby pucolánů, syntetických vysokopecních strusek, belitových nebo alitových slínků a slitin surového železa z oxidačních strusek, a zařízení pro provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby pucolánů, syntetických vysokopecních strusek, belitových nebo alitových slínků, a slitin surového železa z oxidačních strusek, podle kterého jsou oxidované tekuté strusky redukovány přes železnou lázeň, a rovněž zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Německá přihláška DE 24 48 290 popisuje způsob zpracovávání metalurgických strusek obsahujících železo, který spočívá především v tom, že se mísí vysokopecní struska s ocelárenskou struskou, aby se získal výsledný produkt s výhodným složením. Obzvláště výhodné při tom je, když se proces míšení provádí pomocí trubice pro přívod kyslíku, která zároveň slouží jako mísidlo za účelem oxidace granulí železa a vytvoření homogenní směsi. Vyrobená syntetická struska má potom lepší fyzikální vlastnosti a lze ji výborně granulovat. Zbytky volného vápna přibližně odpovídají zbytkům u vysokopecní strusky.

V německém patentu DE 26 11 889 je uveden způsob výroby hydraulického pojivá z hutních odpadů a vápna. V integrované ocelárně vzniká v procesu výroby od rudy po ocel asi 400 kg hutního odpadu na tunu surové oceli, a z toho je asi 48 % vysokopecní strusky a 35 % ocelárenské strusky. Zbytek tvoří hutní sypký odpad, kaly a prach. Vynálezecká myšlenka spočívá v tom, že se pro výrobu cementového slínků smísí v tekuté fázi tyto hutní odpady s vápnem ve správném hmotnostním poměru a hotová tavenina se rychle zchladí na granulát. Pro míšení a tavení s přívodem paliva a kyslíku jsou v zásadě vhodné všechny známé ocelárenské konvertory. Jako zvláště účinný je uveden OBM konvertor, do jehož dna ústí trysky, protože se tyto trysky hodí pro zavádění paliva i jemného vápna. Proces tavení probíhá oxidačně a v hotové tavenině jsou oxidy rozpuštěné.

Z jihoafrického patentového spisu ZA 94/0521 je znám způsob výroby cementu z metalurgických strusek. Podle tohoto způsobu se kyselé vysokopecní strusky přimíchávají tekuté při vysokých teplotách nad 1800 °C k zásaditým ocelárenským struskám. Mísící poměr může být v rozmezí 30 % až 80 % vysokopecní strusky a 20 % až 70 % konvertorové strusky, aby se získal dobrý cementový slínek. Tavenina ze smíšených strusek se podle uvedeného vynálezu v prvním kroku nejprve pomalu ochlazuje na teplotu 1000 °C, v druhém kroku se ochlazuje rychleji, a ztuhlý výsledný produkt se následně pomele.

Jihoafrický patentový spis ZA 94/05222 uvádí a popisuje způsob výroby surového železa a cementového slínků. Přitom je k dispozici taviči zplynovač s vířivým ložem z uhlí, v němž se vytváří v důsledku přívodu kyslíku potřebná energie, přičemž pod tím se nachází lázeň roztaveného železa s vrstvou strusky. Do předehřívací šachty se pak sází vápenec a železná ruda. Zde se suší a kalcinují a následně se značně slinují, než se dostanou do tavícího zplynovače. Teplo pro tuto předehřívací šachtu se vyrábí spalováním odpadních plynů z tavícího zplynovače s předehřátým vzduchem. Roztavené železo, které se sbírá v tavícím zplynovači z redukované železné rudy, a tekutá struska ve složení cementového slínků se odstraňují z tavícího zplynovače tekuté. Podle tohoto vynálezu se jedovaté odpadní látky, které obsahují například dioxin, furan. PCB a chloridy, zavádějí do tavícího zplynovače. Rovněž může být přisazena tekutá ocelárenská konvertorová struska v míře přijatelné pro tvorbu cementového slínků.

Další způsob výroby oceli a hydraulicky aktivních pojiv, jmenovitě cementu, popisuje rakouský patentový spis AT 400 037. Vynálezecká myšlenka spočívá v tom, že se surové železo zkujňuje přidáním ocelárenské strusky a využije se vysoký podíl oxidů železa v ocelárenské strusce, aby se tím ze surového železa odstranil uhlík a křemík. Například se smísila ocelárenská struska 5 s 0, 5 hmotnostního dílu tekutého surového železa, a tato směs se šest hodin udržovala na teplotě 1660 °C, a přitom se mohl snížit obsah FeO a MnO v ocelárenské strusce z 30,5 % na 10,5 %. Získanou výslednou strusku lze použít jako cementový slínek.

Při zpracovávání oxidačních strusek představují problémy pro výrobu přísad k cementu zvláště ío strusky obsahující oxidy chrómu, protože obsah chrómu u těchto strusek by měl být značně pod hranicí 500 ppm. V souvislosti s parametry požadovanými pro strusky z metalurgického hlediska bylo při přípravě oxidačních strusek dosud zjištěno, že je významný podíl oxidů železa v lázni roztaveného železa použité pro redukci. Redukce přes lázeň roztaveného železa vede u různých vsázkových materiálů k různým výsledným produktům, jejichž vznik nelze přesně ovlivňovat, 15 a zvláště nemůže být bez dalších úprav zajištěno požadované odstranění chrómu z lázní roztaveného železa při použití strusek obsahujících oxidy chrómu. Je znám proces, při němž se do lázně roztaveného železa vhání uhlík, avšak ukázalo se, že vysoký podíl uhlíku vede k místním přehřátím a k negativním reakcím v důsledku redukce. Přesné vedení procesu není na základě parametrů, které byly dosud brány v úvahu při redukci oxidačních strusek, prozatím zajištěno.

Cílem vynálezu je představit jednoduchý a hospodárný způsob využívající konvenční reaktory, například konvertory s dmýcháním přes dno, bez použití nevyzkoušených technologií dmýchání a trysek, při kterém mohou být přesně dodrženy hodnoty potřebné pro účinné odchromování, přičemž je především dbáno na to, aby se tento způsob prováděl rychle, jednoduše a s možností 25 regulace. Hospodárnost má být zvýšena především tím, že se zabrání místním přehřátím a nadměrnému napěnění. Dále má být dmýchání uhlíku a kyslíku zajištěno takovým způsobem, aby bylo při použití konvenčních technologií dmýchání za současné redukce příslušných množství zamezeno zkujňování surového železa během vhánění uhlí, čímž může být zabráněno profukování uhlí a rovněž může být zabráněno vynášení železa a nadměrné zpěnění při provádění tohoto 30 způsobu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry způsob výroby pucolánů, syntetických vysokopecních strusek, belitových nebo alitových slínků a slitin surového železa z oxidačních strusek, kde se oxidované tekuté strusky redukují po přidání do lázně roztaveného železa podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do této lázně roztaveného železa se dmýchá tryskami ústícími do lázně uhlík pro udržování obsahu uhlíku v rozmezí 2,5 až 4,6 % hmotnostních. Tím, 40 že se obsah uhlíku udržuje v úzkém rozmezí 2,5 až 4,6 % hmotnostních, je zabráněno přesycení a tím také napěnění uhlíku s nebezpečím následného shoření na hraniční vrstvě. Dále je díky udržování obsahu uhlíku v daných mezích pozorováno překvapivě rychlé odchromování. Zatímco dosud se pro odchromovací reakce počítalo s dobou 15 až 30 minut, překvapivě se ukázalo, že při dodržení konkrétních mezních hodnot pro obsah uhlíku může být odchromování plně 45 provedeno během kratší doby. S výhodou je tento způsob prováděn tak, že obsah uhlíku je v rozmezí 2,5 až 3,5 % hmotnostních.

Je zvláště výhodné, když je výška lázně roztaveného železa v rozmezí 300 až 1200 mm, přičemž při překročení výšky 1200 mm je surové železo odpíchnuto a množství dmýchaného uhlíku je 50 regulováno v závislosti na měřicí sondě. Protože je výška lázně roztaveného železa ustavena v rozmezí 300 až 1200 mm, lze pracovat s konvenčními tryskami při normálním tlaku, aniž by vznikalo nebezpečí proíúkování. Vzhledem k použití konvenčních technologií mohou být použity vyzkoušené technologie řízení tlaku, kterými je zajištěna možnost řízení množství kyslíku

-2CZ 291888 B6 a uhlíku tak, že v lázni roztaveného železa mohou být bezpečně dodrženy požadované hodnoty obsahu uhlíku.

Způsob podle vynálezu umožňuje obzvláště jednoduché řízení a tím lepší reprodukovatelnost zvolených výsledných produktů. Nutná opatření sloužící zvláště k pokud možno rychlému a úplnému odchromování mohou být jednoduchým způsobem dodržována tak, že se jako měřicí sonda použije echolot nebo ústrojí pro sledování hladiny zvuku a že při výskytu pěny se do lázně roztaveného železa dmychá přídavný uhlík a/nebo CaO. Překvapivě se ukázalo, že jednoduché sondy, jako například echolot nebo ústrojí pro sledování hladiny zvuku, postačují k tomu, aby se zajistilo požadované řízení a tedy dosažení reprodukovatelných výsledků.

Aby se vyloučilo nebezpečí místních přehřátí a zajistil požadovaný redukční potenciál rovněž v bezprostředním styku s tekutou struskou, postupuje se s výhodou tak, že se do lázně roztaveného železa dmýchá vzduch nebo kyslík a že se na nahoře plovoucí tekutou strusku fouká ohřátý vzduch (700 až 1200 °C) v množství přesahujícím množství dmychané do lázně o faktor 2 až 3. Tak je v důsledku 60 % až 80 % dodatečného spalování se stupněm účinnosti přenosu tepla 75 % až 95 % dosahováno natavení již částečně tuhých strusek a rovněž přehřátí strusek, které podstatně zlepšuje redukci obsahu oxidů chrómu ve struskách. Nízkoviskózní struska může rychle reagovat s uhlíkem v lázni roztaveného železa, takže obsah oxidů chrómu ve strusce může být snížen během několika minut na hodnoty hluboko pod 300 ppm nebo dokonce pod 100 ppm.

Při dodržení výše uvedených podmínek, zvláště výšky lázně roztaveného železa, je možné minimalizovat rychlost dmýchání uhlíku a regulaci množství vnášeného kyslíku, takže mohou být zcela vyloučeny negativní okrajové vlivy. V případě příliš vysokého obsahu uhlíku neprobíhá žádné rozpouštění uhlíku v lázni roztaveného železa. Uhlík pak flotuje na lázni a spaluje se do značné míry bez účinku. V případě příliš nízkého obsahu uhlíku je lázeň roztaveného železa při pracovních teplotách 1500 až 1550 °C relativně viskózní, takže z kinetických důvodů může být lázní přijímáno již pouze malé množství uhlíku. Nauhličení s malými ztrátami v důsledku profiikování se zde podaří pouze po krátkodobém zvýšení teploty na přibližně 1600 až 1650 °C. Při provádění způsobu podle vynálezu lze pracovat s množstvím vnášeného kyslíku menším než 150 m³/minutu a s rychlostí dmýchání uhlíku pod 200 kg/minutu, takže se i při delší době reakce v konvertoru spotřebuje podstatně menší množství uhlí. Při pokusech se dále zjistilo, že při obsahu uhlíku menším než 2,5 % hmotnostních v železe zůstává obsah oxidů chrómu ve strusce podstatně vyšší a nemůže jíž být reprodukovatelně snížen na požadované nízké hodnoty.

V obzvláště výhodném provedení způsobu může regulace probíhat tak, že tlak v přívodech ke tryskám ústícím do lázně roztaveného železa je regulován v závislosti na výšce lázně aje zvyšován při stoupající výšce lázně. Tak se zároveň zajistí dobré promíšení uhlíku v lázni, aniž by přitom docházelo k místnímu nadměrnému zkujňování nebo lokálnímu přehřátí. To je důležité také pro dodatečné spalování (asi dvacetinásobné zvětšení povrchu lázně v porovnání s klidným povrchem taveniny oproti konvertoru s plynovou komorou).

Obzvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se pod povrch lázně roztaveného železa dmýchají inertní nebo oxidační plyny doplněné nebo nedoplněné tuhými látkami celkovou rychlostí dmýchání 2,5 Nm³/min.t taveniny železa až 25 Nm³/min.t taveniny železa, s výhodou 5 Nm³/min.t taveniny železa až 15 Nm³/min.t taveniny železa. Při této rychlosti dmýchání je možné zajistit postačující pohyb lázně v reaktoru, a tím i vyrovnávání koncentrací a homogenizaci taveniny železa a kovové strusky.

Na základě regulace podle vynálezu je nyní na rozdíl od způsobu podle dosavadního stavu techniky možné kontinuálně přivádět a stahovat tekutou strusku. To je umožněno zvláště díky podstatně zkrácené době reakce a díky přesněji dodržovaným parametrům, takže může být během kratší doby čítající několik minut zajištěna úplná přeměna a zvláště dokonalé odchromování.

-3CZ 291888 B6

Aby se bezpečně vyloučilo nežádoucí místní přehřátí, může se s výhodou postupovat tak, že množství uhlíku dmýchané za jednotku času se při překročení mezní teploty ve strusce nebo v prostoru pro plyn redukuje a/nebo se alespoň částečně nahradí CaO.

Obzvláště výhodné je dmýchání vápna, dolomitu, bauxitu, šamotu, fluoritu, karbidu vápenatého a/nebo dalších přídavných struskotvomých materiálů do taveniny s výhodou pod a/nebo nad povrch lázně roztaveného železa. Pro ustavování daného obsahu uhlíku v lázni roztaveného železa a pro teplotní vyrovnávání v reaktoru se do taveniny pod povrch lázně dmýchá spolu s nosným plynem nejlépe uhlí, koks, koksová drť, hnědouhelný koks, ropný koks, grafit a/nebo materiály s uhlíkem, a současně se do taveniny přivádí kyslík a /nebo plyny obsahující kyslík za účelem alespoň částečného spalování uhlíku.

Obzvlášť hospodárně se tento způsob provádí tak, že reakční plyny CO aH₂ vystupující z taveniny se alespoň částečně dodatečně spalují v prostoru pro plyn v reaktoru díky foukání kyslíku, vzduchu, horkého vzduchu obohaceného nebo neobohaceného kyslíkem a vznikající teplo se přenáší na taveninu. Tím je možné zlepšit tepelně technologický stupeň účinnosti procesu. Přitom se mohou v reaktoru pro lázeň roztaveného železa za účelem provádění způsobu podle vynálezu uplatnit trysky pevně vestavěné v horní kuželovité oblasti nebo mohou být do konvertoru zavedeny přes ústí konvertoru přívodní trubky pro dmýchání za účelem dodatečného spalování, nebo se může přes ně dmýchat do konvertoru z polohy nad ústím konvertoru. Také je možná kombinace přívodních trubek a trysek.

V případě uplatnění této technologie dodatečného spalování je možné použít také kapalná a plynná paliva pro přívod energie při vedení procesu a pro ustavení obsahu uhlíku v tavenině. Energie štěpení, která se má použít pro kapalné a plynné uhlovodíky v tavenině, běžně překračuje energetický zisk ze spalování podílu uhlíku na CO a tak by tyto palivové látky vedly k ochlazování taveniny, pokud by neprobíhalo dodatečné spalování reakčních plynů se současným zpětným přenosem tepla na taveninu.

Aby se dosáhlo pokud možno rychlé a úplné redukce oxidů kovů, zvláště oxidů chrómu ze etrusky, může být způsob prováděn jednoduše tak, že parciální tlak CO v reaktoru s lázní roztaveného železa se alespoň na čas sníží zavedením dusíku, argonu a/nebo dalších inertních plynů přes trysky umístěné pod lázní a přerušením přívodu plynů obsahujících kyslík na povrch lázně.

Obzvláště výhodné uplatnění způsobu podle vynálezu představuje zpracovávání oxidických strusek ve velkých množstvích, například strusek ze spaloven odpadů, vysokopecních strusek a ocelárenských strusek míšením a ztekucováním dvou nebo tří uvedených strusek. V závislosti na jejich přesné analýze, popřípadě po přidání vhodných přísad, lze vyrobit relativně rychle produkt vhodný pro výrobu cementu. Běžně se tyto strusky sází studené do reaktoru na lázeň roztaveného železa. Pokud je ale jedna nebo více z těchto strusek k dispozici tekutá, dává se přednost tekuté vsázce za účelem zlepšení hospodárnosti procesu. S výhodou může být tento způsob přitom prováděn tak, že se do taveniny částečně nebo zcela pod povrch taveniny dále vhánějí prach a/nebo další rozemleté zbytky. Tento prach, popřípadě zbytky mohou pocházet ze spaloven odpadů nebo z metalurgických a tepelných procesů a mohou obsahovat nebezpečné odpady, prach, kaly, zbytky po drcení a kontaminované chemické produkty. Velmi výhodné je, když se přitom jedna nebo více ze zbytkových látek sází do reaktoru na lázeň roztaveného železa v kapalné a/nebo tuhé formě nad povrchem lázně roztaveného železa. Alternativně se může postupovat tak, že dvě nebo více zbytkových látek se sází do reaktoru na lázeň roztaveného železa v kapalné formě nebo v tuhé formě předem smíšené.

Způsob podle vynálezu může být prováděn v jednoduchých, konvenčních konvertorech, zvláště v konvertorech se spodním dmýcháním, přičemž technická adaptace pro optimalizaci vedení procesu vyžaduje pouze malé stavební úpravy. Zvláště může být na základě obzvláště jednoduché konstrukce takovýchto konvertorů podstatně zvýšena provozní bezpečnost. S výhodou se

-4CZ 291888 B6 zařízení podle vynálezu pro provádění způsobu podle vynálezu pomoci konvertoru se spodním dmýcháním vyznačuje tím, že konvertor je zúžen do menší průřezové plochy v oblasti odpovídající požadované výšce lázně roztaveného železa a je opatřen alespoň jednou sondou pro zjišťování tvorby pěny, pro určování koncentrace uhlíku v lázni roztaveného železa a/nebo teploty strusky a/nebo teploty v prostoru pro plyn, jejíž signály jsou přiváděny do regulačního obvodu pro dávkování uhlíku a/nebo pro odpich lázně roztaveného železa. Tak může být dosaženo s malým množstvím lázně roztaveného železa požadované výšky lázně, takže potřebná množství vnášeného uhlíku mohou být celkově dále snížena.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále popsán pomocí výkresů, na kterých obr. 1 představuje tabulku se znázorněním závislosti mezi obsahem uhlíku v lázni a redukcí Cr₂O₃ ve strusce, na obr. 2 je znázorněno schéma zařízení k provádění postupu podle vynálezu a na obr. 3 je schematicky znázorněna varianta hlavní součásti zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Dále bude způsob přiblížen na následujícím příkladu:

tun tekutého surového železa a 20 tun tekuté strusky, které byly smíšeny v pánvi, se nejprve zbaví křemíku, k čemuž bylo použito dmýchané vápno. Struska byla sázena ve dvou stejných dílech, přičemž druhý díl strusky byl přidán po vehnání 50 % množství uhlí vypočteného pro celou taveninu. Obsah oxidů chrómu se redukoval v době kratší než 5 minut z původních 1200 ppm na 100 ppm, přičemž obsah uhlíku v lázni roztaveného železa byl minimálně 2,65 % hmotnostních. Při několika pokusech bylo zjištěno, že snížení obsahu oxidů chrómu ve strusce na přijatelné hodnoty nemohlo být zajištěno v případě koncentrace uhlíku menší než 2 % hmotnostní.

Jak je zřejmé z obr. 1, mohl být obsah oxidů chrómu ve strusce v případě koncentrace uhlíku % hmotnostní snížen maximálně na 500 ppm, což se pro následné použití ve výrobě cementu nezdá přijatelné. V případě hodnot koncentrace uhlíku v lázni roztaveného železa nad 2,5 % hmotnostních mohly již být reprodukovatelně zajištěny hodnoty hluboko pod 500 ppm, přičemž tyto hodnoty se kontinuálně zlepšují se zvyšujícím se obsahem uhlíku až do 3,5 % hmotnostních. Další snižování obsahu oxidů chrómu ve strusce v případě koncentrace uhlíku 3,5 až 4,6 % hmotnostních zůstává v podstatě lineární, přičemž při překročení horní hranice 4,6 % hmotnostních již výše popsané vedlejší účinky nezajišťují hospodárné vedení procesu.

Na obr. 2 je znázorněna první varianta zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu. Do tavícího oxidačního reaktoru 1 se sází tuhé strusky. Tyto strusky mohou mít různý původ, přičemž se uplatňují mimo jiné strusky ze spaloven odpadů nebo metalurgické strusky a rovněž směsi různých strusek. Co nejvíce zkapalněná, viskózní struska se může podávat přes uzávěr 2 do prvního oxidačního prostoru, ve kterém může být z tekuté strusky 3 tepelným rozkladem sedimentována měď a přes dnovou výpusť 4 odstraněna. Do této dílčí oblasti tavícího oxidačního reaktoru, ve které už je tekutá struska, mohou být dmýchány například za pomoci cyklonu 5 také další produkty, které mají být zpracovány, jako například lehké frakce drti a prach z filtrů po spalování odpadů nebo vysokopecní prach, a tyto produkty se taví, přičemž tento prach může být stahován například také z hlavy 6 tavícího oxidačního reaktoru 1 a znovu podáván pomocí jamkového kola 7 cyklonu k roztavení. Plyn odváděný z hlavy 6 tavícího oxidačního reaktoru 1 s obsahem prachu se může po vyčištění v cyklonu na horký plyn zchlazením pomocí chladicí vody 8 dále čistit, přičemž zbytkové teplo může být znovu získáváno rekuperativně například

-5CZ 291888 B6 v tepelném výměníku 9. Po závěrečném čištění v protiproudém filtru 10 s aktivním koksem může být čistý plyn vypouštěn přes tlakový ventilátor Π..

Tekutá struska 3 se dostává do konvertoru 12 se spodním dmýcháním vzduchu, do kterého je přes trysky ústící do dna vnášen uhlík, dusík a kyslík. Tento konvertor je zkonstruován tak, že je v oblasti sousedící s tryskami zúžený, takže tekutá lázeň ze surového železa vždy může dosahovat požadované výšky v rozmezí 300 až 1200 mm. Na lázni ze surového železa plave tekutá struska 3, přičemž může být v těchto místech k této strusce přisazena také LD struska. Tavení, popřípadě požadované teploty strusky za účelem dosažení nízkoviskózní strusky může být ío zajištěno foukáním kyslíku ve směru šipky 13, přičemž konvertor 12 se spodním dmýcháním vzduchu zde má konstrukci výklopného konvertoru a může být v pravidelných odstupech vyprazdňován. Z prostoru pro plyn v konvertoru 12 mohou být odváděny zinek a olovo v plynné fázi spolu s CO₂, popřípadě CO, přičemž po kondenzaci zinku a olova může být plynná směs podávána do horkovzdušného cyklonu 5.

Stažená struska, značně zbavená chrómu se může granulovat a v granulované formě dále používat odpovídajícím způsobem. Získané surové železo může být dále bezprostředně zpracováváno v ocelárně.

U jiného provedení znázorněného na obr. 3 se struska přisazuje do reaktoru 14 na lázeň roztaveného železa kontinuálně. Opět je k dispozici taviči oxidační reaktor 14, ve kterém probíhá předehřev strusky, popřípadě spalování železa. Do tavícího oxidačního reaktoru 1 je vháněn přes prstencové trysky 15 kyslík, aby se dosáhlo požadované teploty tavení. Značně natavený materiál je přes uzávěr 2 posouván do prostoru, kde se sbírá tekutá struska 3. Potřebné teploty zde mohou 25 být udržovány pomocí přívodní trubky 16 pro dmýchání spalovacího plynu, přičemž struska je kontinuálně převáděna do následného reaktoru 14 na lázeň roztaveného železa. Přívod kyslíku a uhlíku probíhá v tomto provedení ve spodní oblasti lázně roztaveného železa, přičemž výška lázně roztaveného železa je regulována pomocí trysek pro dmýchání kyslíku, popřípadě uhlíku požadovaným způsobem v rozmezí 300 až 1200 mm. Stejně jako u provedení podle obr. 2 je v reaktoru na lázeň roztaveného železa uspořádáno čidlo 17, kterým je kontrolována výška vytvářené pěny za účelem regulace dmýchaného množství, popřípadě tlaku dmýchání. Výška lázně surového železa může být zjišťována konvenčními metodami a požadovaným způsobem regulována.

Z reaktoru 14 na lázeň roztaveného železa mohou být v provedení podle obr. 3 opět odváděny zinek, olovo a oxid uhelnatý přes odtah 18. přičemž průběžně zpracovávaná struska může být přes odpich 19 přiváděna do granulátoru za účelem výroby pucolánových granulátů.

Zařízení znázorněná schematicky na obr. 2 a 3 jsou vhodná pro různé zbytky spalování, popřípa40 dě strusky, a mohou být do nich sázeny kromě strusek po spalování odpadů také pyrolyzáty, čímž může být částečně ušetřena fosilní energie pro ohřev, popřípadě roztavení strusky.

Na základě navržené regulace pomocí výšky lázně a/nebo zjišťování nepřípustných provozních stavů, jako je například nadměrná tvorba pěny, lze proces do značné míry optimalizovat a auto45 matizovat, přičemž, zvláště jak je vidět u zařízení znázorněného na obr. 3, je možné zajistit kontinuální proces a tím i obzvláště dobrou hospodárnost.

Claims

-6CZ 291888 B6

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby pucolánů, syntetických vysokopecních strusek, belitových nebo alitových slínků, a slitin surového železa z oxidačních strusek, kde se oxidované tekuté strusky redukují po přidání do lázně roztaveného železa, vyznačující se tím, že do této lázně roztaveného železa se dmýchá tryskami ústícími do lázně uhlík pro udržování obsahu uhlíku v rozmezí 2,5 až 4,6 % hmotnostních.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že výška lázně roztaveného železa se ustaví na 300 až 1200 mm, přičemž při překročení výšky 1200 mm se surové železo odpíchne a množství dmýchaného uhlíku se seřídí v závislosti na údajích na měřicím čidle.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsah uhlíku se ustaví v rozmezí 2,5 až 3,5 % hmotnostních.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako měřicí sonda se použije echolot nebo ústrojí pro sledování hladiny zvuku, přičemž při vzniku pěny se do lázně roztaveného železa dmýchá přídavný uhlík a/nebo CaO.
5. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že do lázně roztaveného železa se dmýchá vzduch nebo kyslík, přičemž na nahoře plovoucí tekutou strusku se dmýchá vzduch nebo kyslík v množství převyšujícím množství, které je dmýcháno do lázně o faktor 2 až 3.
6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že tlak ve vedeních ke tryskám ústícím do lázně roztaveného železa se reguluje v závislosti na výšce lázně a s přibývající výškou lázně se zvyšuje.
7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím,že pod povrch lázně roztaveného železa se dmýchají inertní nebo oxidující plyny doplněné nebo nedoplněné tuhými látkami celkovou rychlostí dmýchání 2,5 Nm³/min.t taveniny železa až 25 Nm³/min.t taveniny železa, s výhodou 5 Nm³/min.t taveniny železa až 15 Nm³/min.t taveniny železa.
8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že tekutá struska se kontinuálně přidává a stahuje.
9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že množství uhlíku dmýchané za jednotku času se při překročení mezní teploty ve strusce nebo v prostoru pro plyn redukuje a/nebo alespoň částečně nahrazuje CaO.
10. Způsob podle jednoho z nároků laž 9, vyznačující se tím,že se do taveniny pod povrch lázně dmýchá spolu s nosným plynem uhlí, koks, koksová drť, hnědouhelný koks, ropný koks, grafit a/nebo materiály obsahující uhlík, a současně se do taveniny přivádí kyslík a/nebo plyny obsahující kyslík pro alespoň částečné spalování uhlíku.
11. Způsobpodlejednohoznároků 1 až 10, vyznaču jící se t í m, že reakční plyny CO a H₂ vystupující z taveniny se alespoň částečně dodatečně spalují v prostoru pro plyn v reaktoru na lázeň roztaveného železa pomocí dmýchání kyslíku, vzduchu, horkého vzduchu obohaceného nebo neobohaceného kyslíkem a teplo, které přitom vzniká, se přenáší na taveními.

-7CZ 291888 B6
12. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 11, vy z n a č uj ící se t i m, že parciální tlak CO v reaktoru na lázeň roztaveného železa se alespoň dočasně snižuje zavedením dusíku, argonu a/nebo dalších inertních plynů přes trysky ústící do dna a přerušením přívodu plynů obsahujících kyslík na hladinu lázně.
13. Způsob podle jednoho z nároků lažl2, vyznačující se tím,že do taveniny pod a/nebo nad povrch lázně roztaveného železa se dmýchají vápno, dolomit, bauxit, šamot, fluorit, karbid vápenatý, a/nebo další přídavné struskotvomé materiály.
14. Způsob podle jednoho z nároků lažl3, vyznačující se tím,že do taveniny se částečně nebo zcela pod povrch lázně přídavně dmýchají prach a/nebo další rozemleté zbytkové materiály.
15. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že alespoň jeden zbytkový materiál se sází do reaktoru v kapalné a/nebo tuhé formě nad povrchem lázně.
16. Způsob podle jednoho z nároků lažl 4, vyznačující se tím, že alespoň dva zbytkové materiály se sází do reaktoru na lázeň roztaveného železa předběžně smíchané v kapalném nebo tuhém stavu.
17. Zařízení pro provádění způsobu podle jednoho z nároků 1 až 16 s konvertorem uspořádaným pro spodní dmýchání plynů, vyznačující se tím, že konvertor (12) je v oblasti odpovídající požadované výšce lázně roztaveného železa zúžen do menší průřezové plochy a je opatřen alespoň jedním čidlem (17) pro zjišťování tvorby pěny, pro určování koncentrace uhlíku v lázni roztaveného železa (3) a/nebo teploty strusky a/nebo teploty v prostoru pro plyn, jehož signály jsou přiváděny do regulačního obvodu pro dávkování uhlíku a/nebo pro odpich lázně roztaveného železa.

3 výkresy