PL100437B1 - Sposob wytapiania cieklej surowki - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytapiania cieklej surówki poza wielkim piecem z wstepnie zredukowanej rudy zelaza, zwlaszcza surówki przeznaczonej do bezposredniej przeróbki na stal, z równoczesnym otrzymywaniem gazów do wstepnej redukcji rudy zelaza, stosowanej jako wsad w tym procesie, przy uzyciu tlenu i srodka zawierajacego wegiel.

W celu otrzymania z rud zelaza, w tak zwanym procesie bezposredniej redukcji poza wielkim piecem, cieklej surówki o zadanym skladzie chemicznym, przeznaczonej do bezposredniej przeróbki na stal, przeprowa¬ dzono juz wiele prób. I mimo, ze niektóre z tych prób potwierdzily taka mozliwosc, to jednak w skali przemyslowej nie uzyskano dotychczas zadawalajacych wyników.

Jeden z najbardziej dotychczas znanych sposobów wytwarzania cieklej surówki przeróbczej poza wielkim piecem polega na tym, ze najpierw rude zelaza redukuje sie wstepnie w komorze za pomoca gazu otrzymanego z procesu wytapiania surówki, a nastepnie produkt wstepnej redukcji poddaje sie topieniu w piecu do wytwarzania cieklej surówki i gazu redukujacego wstepnie rude zelaza. Piec do wytapiania cieklej surówki przeróbczej i otrzymywania gazu redukujacego znajduje sie w bezposrednim sasiedztwie komory do wstepnej redukcji rudy zelaza. Gaz wstepnie redukujacy rude zelaza otrzymuje sie dzieki temu, ze do pieca wytapiania surówki wprowadza sie za pomoca odpowiedniej dyszy dowolne paliwo, na przyklad takie jak wegiel lub weglowodór w postaci cieklej albo gazowej oraz technologicznie czysty tlen. Za pomoca regulacji i ilosci paliwa i tlenu doprowadzanych do dyszy, ustala sie taki chemiczny sklad redukujacego gazu, azeby ten oddzialywal redukujaco na rude zelaza. Cieplo niezbedne do stapiania produktu wstepnej redukcji doprowadza sie z oddzielnego zródla w jakie wyposazony jest piec. Zatem doprowadzony za pomoca dyszy wegiel lub weglowodór wraz z technicznie czystym tlenem jest wykorzystywany glównie do wytwarzania redukujacego gazu na drodze niezupelnego utleniania. Wplyw na sklad chemiczny cieklej surówki jest tu z punktu widzenia zamierzonego bezposredniego wytwarzania z niej stali niewystarczajacy, a w szczególnosci nie sa tu w pelni wykorzystane mozliwosci osiagania wymaganego skladu chemicznego cieklej surówki w zaleznosci od stosowane¬ go paliwa.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu regulowania procesami zachodzacymi w kapieli podczas2 100 437 wytapiania wstepnie zredukowanej rudy, z równoczesnym wylwarzaniern z tanich paliw gaz^ do wstepnej redukcji rudy zelaza, aby wytworzona ciekla surówka zawierala pozadana ilosc wegla.

Zgodnie z wynalazkiem cel ten osiagnieto dzieki temu, ze do glebszych warstw kapieli metalu, przy jednoczesnym mieszaniu jej warstw górnych ciagle wprowadza sie w strumieniu gazowego czynnika, zwlaszcza rzagujacego endotermicznie, korzystnie staly srodek zawierajacy wegiel w takich ilosciach, aby przy zwiazaniu sie wegla z zelazem kapiel metalu zostala przesycona weglem, przy czym ten nadmiar wegla usuwa sie w postaci tlenków wegla przez wdmuchiwanie tlenu za pomoca lancy do ciagle mieszanych górriych warstw kapieli metalu, a jednoczesnie w najblizsze sasiedztwo ciagle mieszanych górnych warstw kapieli metalu, gdzie odbywaja sie egzotermiczne reakcje, wprowadza sie wstepnie zredukowana rude zelaza celem jej stopienia.

Jako srodki zawierajace wegiel moga byc w zasadzie stosowane wszystkie paliwa kopalne. W szczególnosci sa przydatne do tego celu paliwa stale takie jak na przyklad niekoksujace gatunki wegla kamiennego, antracyty i lignity, przy czym moga byc one wprowadzane do kapieli metalu w stanie surowym bez jakiejkolwiek wstepnej obróbki. W zalecanym przykladzie wykonania wynalazku, srodki zawierajace wegiel sa wdmuchiwane do kapieli pod postacia drobnoziarnistej zawiesiny w strumieniu endotermicznie reagujacego czynnika gazowego takiego jak na przyklad pary wodnej, dwutlenku wegla lub spalin o duzej zawartosci dwutlenku wegla albo tez weglowodoru. Wegiel przechodzac do kapieli metalu laczy sie z zelazem w takiej ilosci, ze zawartosc wegla w kapieli metalu wynosi co najmniej 3%, natomiast lotne czesci srodka zawierajacego wegiel spalaja sie i wraz z innymi produktami gazowego czynnika egzotermicznie reagujacego uchodza do spalin. Do górnych, ciagle mieszanych warstw kapieli metalu, okreslanych w dalszym ciagu opisu jako strefa wdmuchiwana tlenu, jest wdmuchiwany technicznie czysty tlen i to z taka energia, która pozwala na przebicie co najmniej warstwy zuzla.

W zaleznosci od ilosci wdmuchiwanego tlenu , czesc wegla zwiazanego z zelazem przechodzi w tlenek wegla.

Regulujac doplyw srodka zawierajacego wegiel i doplyw tlenu mozna uzyskac w kapieli metalu taka procentowa zawartosc wegla, jaka jest wymagana dla surówki przeróbczej.

Gazy tworzace sie w procesie wytapiania surówki, które w swej przewazajacej czesci skladaja sie z niezbednych dla redukcji rudy ilosci wodoru wytworzonego w dowolnym warstwach kapieli metalu, czyli w strefie naweglania i tlenku wegla powstajacego w strefie wdmuchiwania tlenu, zostaja mozliwie krótka droga doprowadzone do komory wstepnej redukcji rudy. Sklad gazów redukujacych jest korzystnie w sposób ciagly kontrolowany, tak aby przez regulacje doprowadzanych ilosci wegla, pary wodnej i tlenu utrzymac zadany stosunek CO/H2, który wyrazony w procentach objetosciowych nie powinien byc wiekszy niz 3.

Ruda wstepnie zredukowana przez oddzialywanie goracej mieszaniny CO/H2 zostaje wprowadzona do pieca, w którym odbywa sie wytapianie surówki oraz wytwarzanie gazu, a dokladnie w strefe wdmuchiwania tlenu lub w bezposrednie sasiedztwo tej strefy, gdzie istnieje nadmiar ciepla potrzebnego do topienia. Wstepnie zredukowana ruda moze byc doprowadzana na przyklad za pomoca przewodu rurowego typu chlodzonej woda lancy, skladajacej sie z kilku rur wspólsrodkowych, przez która jest takze wdmuchiwany tlen do kapieli metalu.

Tlenek zelaza pozostaly jeszcze w wstepnie zredukowanej rudzie, jak równiez powstaly dodatkowo podczas wdmuchiwania tlenu do kapieli ulega w znacznym stopniu zredukowaniu na drodze reakcji z weglem rozpuszczonym w ciagle mieszanych górnych warstwach kapieli metalu. Wystarczajacy stopien mieszania kapieli metalu uzyskuje sie tu dzieki energii kinetycznej gazowych czynników wdmuchiwanych poprzez odpowiednio nachylona lance. Dodatkowe srodki mieszajace, na przyklad takie jak mieszadlo indukcyjne, sa zalecane wtedy gdy lanca do wdmuchiwania srodków zawierajacych wegiel i endotermicznie reagujacych czynników gazowych jest osadzona w wymurówce pieca tak, ze wdmuchiwane przez nia gazowe czynniki nie powoduja w wystarczaja¬ cym stopniu mieszania kapieli metalu.

Dzieki temu, ze wymagana dla surówki przeróbczej zawartosc wegla jest ustalana w kapieli metalu przez regulacje doplywu tlenu i srodków zawierajacych wegiel, temperatura panujaca w strefie topienia wstepnie zredukowanej rudy utrzymuje sie w zakresie wzglednie niskich wartosci, co pozwala na unikniecie wszelkich problemów zwiazanych z trwaloscia wymurówki pieca, które to problemy wystepuja we wszystkich dotychcza¬ sowych sposobach wytapiania surówki z rudy surowej, czy tez z rudy wstepnie zredukowanej.

Wymieszana z zuzlem na skutek intensywnych jej ruchów ciekla surówka jest spuszczana z pieca do odpowiedniego zbiornika, w którym zuzel wyplywa na powierzchnie cieklej surówki i zostaje z niej usuniety.

Stad surówka jest przekazywana do dalszej przeróbki na stal. Ciagle pozostajaca w piecu pewna ilosc kapieli metalu spelnia funkcje jednoczesnie akumulatora ciepla, srodka do przenoszenia ciepla i posrednika reakcji.

Dalsza zaleta wynalazku jest latwosc odsiarczania kapieli metalu, przez wprowadzenie do niej drobnoziar¬ nistych dodatków zuzlotwórczych wiazacych zarazem siarka. Surówke wytworzona sposobem wedlug wynalazku mozna przerobic na stal bez odsiarczania.

Sposób wedlug wynalazku jest przystosowany szczególnie do pracy ciaglej. Zarówno doprowadzanie wsadu, spust surówki oraz usuwanie zuzla odbywa sie korzystnie bez przerw.100 437 3 Przez wytworzenie róznych stref reakcji i przez spowodowanie przejsciowego nadmiaru wegla w kapieli metalu, uzyskuje sie optymalne warunki prowadzenia procesu, dzieki którym przy zastosowaniu tanszych i mniej wartosciowych srodków zawierajacych wegiel i gazotwórczych materialów, uzyskuje sie wysokowartosciowy gaz redukujacy. Poniewaz temperatura robocza jest w piecu nizsza niz przy sposobach dotychczas stosowanych, przeto i zuzycie ogniotrwalej wymurówki pieca utrzymuje sie w dopuszczalnych granicach.

Sposób wedlug wynalazku zostanie dokladniej wyjasniony za pomoca rysunku, który przedstawia piec do wytapiania surówki i wytwarzania gazu wstepnie redukujacego rude zelaza, stanowiaca wsad do procesu.

Piec 1 do wytapiania surówki ma ogniotrwala wymurówke 2 i trzon. W dolnej czesci pieca gromadzi sie kapiel metalu 3. Górna czesc pieca stanowi sklepienie 4, do którego zainstalowane sa przewody 5 do odprowadzania gazów.

Materialy wsadowe sa wprowadzane do komory pieca na przyklad przy pomocy urzadzen podajacych typu lancy.

Pierwsza lanca 70 chlodzona woda przechodzi przez boczna sciane pieca i siega do górnej powierzchni kapieli metalu. Lanca ta jest umieszczona ukosnie po to, aby wdmuchiwane produkty wywolywaly ruch kapieli skierowany w strone otworu spustowego 6. Wysokosc lancy to jest dostosowywania do wahan poziomu lustra kapieli metalu przez zmiane dlugosci odcinka wprowadzonego do srodka pieca.

Do lancy 70, poza woda chlodzaca krazaca w zewnetrznym przewodzie pierscieniowym 71, jest jeszcze doprowadzany srodek zawierajacy wegiel oraz gazowy czynnik, który w tym przypadku sklada sie z mieszaniny spalin CO/C03/H2.

Zaladowany drobno zmielony wegiel jest podawany z zasobnika 73 do srodkowego przewodu 72 lancy za pomoca bebna z lopatkami 74, o regulowanej w sposób ciagly wydajnosci. Gazy spalinowe dostarczone z regulowana wydajnoscia do przewodu 72 poprzez jego przedluzenie 75 porywaja z soba czasteczki srodka zawierajacego wegiel i wraz z nimi wnikaja odpowiednio gleboko w kapiel metalu.

Druga lanca 80 chlodzona woda przechodzi pionowo przez sklepienie 4 pieca i siega az do kapieli metalu w obszarze znajdujacym sie pomiedzy lanca 70 i otworem spustowym 6.

Wstepnie zredukowana ruda jest doprowadzana poprzez umieszczona centralnie w lancy 80 rure 83 dostosowana do ziarnistosci wstepnie zredukowanej rudy. Pomiedzy srodkowa rura 83 i zewnetrznym przewodem pierscieniowym 81, którym jest wprowadzona woda chlodzaca, przewidziano posredni przewód pierscieniowy 82 poprzez który na powierzchnie kapieli metalu jest z wielka energia wydmuchiwany tlen.

Ponadto w sposób ciagly lub nieciagly moze byc dostarczane na przyklad wapno do wiazania siarki i popiolu, jak równiez w razie potrzeby koncentrat rudy dla regulacji temperatury.

Obydwie lance 70 i 80 maja regulowana wysokosc i sa dlatego celowo uszczelnione gazoszczelnie wzgledem sciany pieca.

Ta czesc cieklego metalu która z strefy naweglania przemiescila sie do strefy wdmuchiwania tlenu podlega dzialaniu tlenu, przy czym nadmiar rozpuszczonego wegla zostaje zamieniony na tlenek wegla i ulatnia sie w postaci gazowej.

Wprowadzona wstepnie zredukowana ruda roztapia sie w strefie wdmuchiwania tlenu w której istnieje nadmiar ciepla i miesza sie z reszta kapieli. Pozostaly jeszcze w wprowadzonej rudzie niezredukowany tlenek zelaza przechodzi do cieklego metalu i w zetknieciu z weglem rozpuszczonym w kapieli podlega bezposredniej redukcji.

Surówka wyplywa ciagle poprzez wylew 6 znajdujacy sie w dolnej czesci pieca i to w takich ilosciach które odpowiadaja nowopowstajacemu cieklemu metalowi, dzieki czemu objetosc tego ostatniego utrzymuje sie w zbiorniku na stalym poziomie. W zbiorniku podobnym do mieszalnika lub do wanny do rozdzielania metalu od zuzla, kapiel zaleznie od skladu zastosowanego paliwa i od sposobu prowadzenia reakcji, zostaje w razie potrzeby odsiarczona i calkowicie oddzielona od zuzla. Zuzel moze byc bezposrednio po tym granulowany, podczas gdy surówka jest kierowana w sposób ciagly lub okresowo do dalszej przeróbki, na przyklad na stal.

Gaz powstajacy w komorze pieca skladajacy sie glównie z mieszaniny CO/H2 jest kierowany bezposrednio, poprzez wyciag gazu 5 i ewentualnie poprzez do niego dolaczone urzadzenie dla wyrównywania przeplywu • temperatury gazu, do komory w której odbywa sie wstepna redukcja rudy zelaza. Spaliny pochodzace z wstepnej redukcji rudy moga byc, po ewentualnym przejsciu przez dolaczona pluczke C02-H20, ponownie kierowane do pieca wytapiania surówki i wytwarzania gazu redukujacego rude.4 100 437

Claims (12)

Zastrzezeniapatentowe

1. Sposób wytapiania cieklej surówki poza wielkim piecem z wstepnie zredukowanej rudy zelaza, zwlaszcza surówki przeznaczonej do bezposredniej przeróbki na stal, z równoczesnym otrzymywaniem gazów do wstepnej redukcji rudy zelaza stosowanej jako wsad w tym procesie, przy uzyciu tlenu i srodka zawierajacego wegiel, znamienny t ym, ze do glebszych warstw kapieli metalu, przy jednoczesnym mieszaniu jej warstw górnych, ciagle wprowadza sie w strumieniu gazowego czynnika, zwlaszcza endotermicznie reagujacego korzystnie staly srodek zawierajacy wegiel w takich ilosciach, aby przy zwiazaniu sie wegla z zelazem kapiel metalu zostala przesycona weglem, przy czym ten nadmiar wegla usuwa sie w postaci tlenków wegla przez wdmuchiwanie tlenu za pomoca lancy do ciagle mieszanych górnych warstw kapieli metalu, a jednoczesnie w najblizsze sasiedztwo ciagle mieszanych górnych warstw kapieli metalu, gdzie odbywaja sie egzotermiczne reakcje, wprowadza sie wstepnie zredukowana rude zelaza celem jej stopienia.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze srodek zawierajacy wegiel, który w strumieniu endotermicznie reagujacego czynnika gazowego jest wprowadzany do glebszych warstw kapieli metalu ma postac proszku.

3. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze srodek zawierajacy wegiel wraz z egzotermicznie reagujacym czynnikiem gazowym doprowadzany jest z wielka energia i ukosnie wzgledem lustra kapieli metalu.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze tlen jest wdmuchiwany do strefy spalania wegla w ilosciach odpowiednich dla zredukowania nadmiaru wegla i z taka energia, aby co najmniej warstwa zuzla ulegla przebiciu.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze objetosci gazów powstajacych w obu strefach reakcji jak równiez stosunek ilosci CO i H2 sa regulowane przez zmiane doprowadzanych ilosci srodka zawierajacego wegiel i egzotermicznie reagujacego czynnika gazowego.

6. Sposób wedlug zastrz. 5, z n a m i e nm y t ym, ze stosunek CO/H2 jest mniejszy od 3.

7. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze wytwarzane w procesie wytapianie surówki gazy sa odprowadzane w stanie goracym i bezposrednio do komory wstepnej redukcji rudy zelaza.

8. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze przeznaczona do stopienia wstepnie zredukowana ruda zelaza jest wprowadzana do srodka strefy wdmuchiwania tlenu.

9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze tlen i wstepnie zredukowana ruda zelaza sa wprowadzane do cieklego metalu za pomoca lancy skladajacej sie z kilku rur wspólsrodkowych.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze do cieklego metalu sa wprowadzane dodatki zuzlotwórcze i redukujace siarke.

11. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze ciekly metal jest spuszczany z pieca z glebszych warstw w sposób ciagly.

12. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny t ym, ze calkowite oddzielenie zuzla od cieklego metalu odbywa sie poza piecem do wytapiania surówki i,wytwarzania gazu redukujacego. Prac. Poligraf. LIP PRL naklad 120 l 18 Cena 45 zl