Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten

Abstract

 Bei einem Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten aus teilchenförmigem eisenhältigem Material, insbesondere aus vorreduziertem Eisenschwamm, sowie zur Erzeugung von Reduktionsgas in einem Einschmelzvergaser (1) durch Zugabe von Kohle und durch Einblasen von sauerstoffhältigem Gas mittels die Wand des Einschmelzvergasers durchsetzender Düsenrohre (2), wobei ein von dem sauerstoffhältigen Gas durchströmtes Festbett aus Kokspartikein und darüber ein Fließbett - (Wirbelbett) aus Kokspartikeln gebildet werden und das eisenhaltige Material dem Fließbett aufgegeben wird, werden Reoxidationsvorgänge der flüssigen eisenhälfigen Produkte vermieden und der Bedarf an Primärenergie verringert, indem unterhalb des von sauerstoffhältigem Gas durchströmten Festbettes (II) ein nicht durchgastes Festbett (I) aus Kokspartikeln vorgesehen wird und das Fließbett (III) über dem von sauerstoffhältigem Gas durchströmten Festbett (II) von sauerstofffreiem bzw. sauerstoffarmem Gas durchströmt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten aus teilchenförmigem eisenhältigem Material, insbesondere aus vorreduziertem Eisenschwamm, sowie zur Erzeugung von Reduktionsgas in einem Einschmelzvergaser durch Zugabe von Kohle und durch Einblasen von sauerstoffhältigem Gas mittels die Wand des Einschmelzvergasers durchsetzender Düsenrohre, wobei ein von dem sauerstoffhättigen Gas durchströmtes Festbett aus Kokspartikeln und darüber ein Fließbett (Wirbelbett) aus Kokspartikeln gebildet werden und das eisenhältige Material dem Fließbett aufgegeben wird.

[0002] Ein Verfahren der bezeichneten Art ist in der EP-A1 -0 114 040 beschrieben, wobei das sauerstoffhältige Gas in zwei verschiedenen Ebenen eingeleitet wird, u.zw in das Festbett und in das darüber liegende Fließbett aus Kokspartikeln.

[0003] - Die beschriebene Kombination einer Festbettzone mit einer darüber liegenden Fließbettzone ermöglicht eine Erhöhung der Schmelzleistung und eine Erhöhung der Temperatur des schmelzflüssigen Metalls, wodurch bestimmte metallurgische Reaktionen erleichtert werden. Größere Partikel des in den Einschmelzvergaser eingebrachten Materials, die im Fließbett nicht aufgeschmolzen werden, werden vom Festbett zurückgehalten und gelangen nicht unmittelbar in das im unteren Teil des Einschmelzvergasers sich ansammelnde Schmelzbad, welches eine Temperatur von 1400 bis 1500°C aufweist; in diesem trennen sich sodann Metall und Schlacke aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichte.

[0004] Obgleich die Kombination einer Festbettzone mit einer Fließbettzone in der aus der EP_-A₁ -0 ₁₁₄ 040 bekannten Weise Vorteile aufweist, liegen wesentliche Nachteile doch darin, daß die in der mit sauerstoffhältigem Gas beaufschlagten Fließbettzone (Wirbelschicht) zwangsläufig stattfindende teilweise Reoxidation der aufzuschmelzenden, vorreduzierten eisenhältigen Partikel in der darunterliegenden, ebenfalls mit sauerstoffhältigem Gas beaufschlagten Festbettzone nur zum Teil wieder rückgängig gemacht werden kann und daß die Verweilzeit der Partikel und die Temperatur im Festbett nicht ausreichen, um eine wesentliche Aufkohlung zu erzielen. Es fällt ein Roheisen mit zwar ausreichender Badtemperatur, jedoch noch geringem Anteil an chemischen Wärmeträgem, wie Kohlenstoff, Silizium und Mangan an.

[0005] Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, eine Reoxidation der schmelzflüssigen Produkte im Einschmelzvergaser zu vermeiden und den Primärenergiebedarf zu verringem.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß unterhalb des von sauerstoffhältigem Gas durchströmten Festbettes ein nicht durchgastes Festbett aus Kokspartikeln vorgesehen wird und daß das Fließbett über dem von sauerstoffhältigem Gas durchströmten Festbett von sauerstofffreiem bzw. sauerstoffarmem Gas durchströmt wird.

[0007] Die größeren Teilchen der dem Einschmelzvergaser von oben zugegebenen Kohle oder der anderen kohlenstoffhältigen Brennstoffe setzen sich aus dem Fließbett (Wirbelbett) in das Festbett ab:

Die beiden Festbettzonen werden durch Koksteilchen mit einer Komgröße von 20 bis 60 mm, im wesentlichen durch Teilchen in der Größe zwischen 30 und 40 mm aufgebaut, während sich die kleineren Teilchen in der Fließbettzone befinden.

[0008] Zweckmäßig wird die Höhe des von sauerstoffhältigem Gas durchströmten Festbettes über die Komgrößenverteilung der in den Einschmelzvergaser eingebrachten Kohle eingestellt und aufrechterhalten.

[0009] Besonders ausgeprägt kann das Festbett ausgebildet werden, wenn die Komklassierung des Grobanteiles der eingebrachten Kohle in engen Grenzen liegt.

[0010] Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung näher erläutert in welcher ein Einschmelzvergaser schematisch dargestellt ist

[0011] Der feuerfest ausgekleidete Einschmelzvergaser 1 besitzt einen unteren Abschnitt 1', einen mittleren Abschnitt 1" und einen erweiterten oberen Abschnitt 1'". Der untere Abschnitt 1' ist zur Aufnahme des schmelzflüssigen Bades bestimmt Im mittleren Abschnitt 1" münden Zuführungsleitungen (Düsenrohre) 2 für sauerstoffhältiges Gas und im oberen erweiterten Abschnitt 1"' Zuführungen 3 für stückige Kohle bzw. Koks und 4 für vorreduzierte Eisenteifchen, wie Eisenschwamm. Weiters ist im oberen Abschnitt wenigstens eine Abführung 5 für das gebildete Reduktionsgas vorgesehen. Im mittleren Abschnitt 1" werden aus gröberen Koksteifchen die mit I und II bezeichneten Festbetten (Festbettzonen) gebildet Das sich darunter ansammelnde Schmelzbad besteht aus dem - schmelzflüssigen Metall 6 und der Schlacke 7, wobei für beide Komponenten jeweils ein Abstich vorgesehen sein kann. Das Festbett I weist keine Gaszuführung auf; es ist also nicht durchgast Darüber wird das Festbett II gebildet in welchem die Kokspartikel von dem aus den Zuführungsleitungen 2 einströmenden sauerstoffhältigen Gas unter Bildung von Kohlenmonoxid durchströmt werden. Oberhalb des Festbettes 11 wird ein Fließbett III gebildet welches ebenfalls mit keinen Gaszuführungsleitungen ausgestattet ist Es wird ausschließlich durch die im Festbett II entstehenden, kohlenmonobdhältigen Reaktionsgase in Bewegung gehalten. Kleine Kohle-bzw. Kokspartikef bleiben in der Fließbettzone III. Größere Kohle-bzw. Kokspartikel, für die die Leerrohrgeschwindigkeit.des Gasstromes unter dem Lockerungspunkt für ein entsprechendes Partikelbett liegt, werden nur abgebremst, fallen durch das Fließbett III und setzen sich unter Bildung des Festbettes II bzw. des Festbettes I ab.

[0012] Infolge der Tatsache, daß die Zone III nicht mit Sauerstoff oder sauerstoffhältigem Gas beaufschlagt wird, befindet sich in dieser Zone eine reduzierende Gasatmosphäre, wodurch der Kohlenstoffgehalt der von oben eingebrachten vorreduzierten eisenhältigen Teilchen, wie Eisenschwamm, erhalten bleibt

[0013] Im Festbett 11 wird in bekannter Weise durch Vergasen von Kohle die für den Prozeß erforderliche Wärme erzeugt dem zu schmelzenden Eisenschwamm im Gegenstrom mitgeteilt und die entstandene, aus Schlacke und Metall bestehende Schmelze überhitzt Die Uberhitzung muß so stark sein (ca. auf 1600°C), daß dadurch der Wärmebedarf für die in den Festbettzonen I und II ablaufenden endothermen Reaktionen gedeckt wird und die im unteren Teil des Einschmelzvergasers gesammelte Schmelze noch eine für die weitere Behandlung ausreichende Temperatur aufweist.

[0014] In den Festbettzonen I und II, in denen mit Ausnahme des unmittelbaren Bereiches vor den Düsenrohren 2 keine oxidierenden Bedingungen mehr herrschen, erfolgt eine direkte Reaktion zwischen dem festen Kohlenstoff und Silizium und Mangan. Es ist auch eine Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes des Eisenbades möglich, wodurch geringere Kohlenstoffgehalte im eingesetzten Eisenschwamm erforderlich sind; d.h. es werden geringere Anforderungen an den Betrieb im vorgeschalteten Direktreduktionsschachtofen gestellt Die Einstellung geringerer Kohlenstoffgehalte im Eisenschwamm ist mit einem geringeren Gasverbrauch im Schachtofen verbunden. Geringere Mengen an Reduktionsgas haben weiters geringere Kohlemengen für die Gaserzeugung im Einschmelzvergaser und geringere Mengen an Topgas aus dem Direktreduktionsschachtofen zur Folge, was einem geringeren Primärenergiebedarf entspricht.

[0015] Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht auch darin, daß der Montage-bzw. Instrumentierungsaufwand geringer ist, weil gegenüber der eingangs erwähnten Arbeitsweise eine Düsenebene wegfällt

[0016] Als Beispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird angegeben:

[0017] Zur Gewinnung von ₁000 kg Roheisen wurden ₁060 kg Eisenschwamm mit einem Metallisierungsgrad von 80 %, einem Kohlenstoffgehalt von 1 % und einer Temperatur von 800°C aus einem Direktreduktionsschachtofen in den oberen Teil des Einschmelzvergasers eingesetzt. Gleichzeitig wurden 700 kg Anthrazit/t Roheisen zugeführt. 500 m^{3 -} (unter Normalbedingungen) Sauerstoff/t Roheisen wurden durch die Zuführungsleitungen 2 eingebracht, wobei sich nach der Düsenebene bis etwa zur Mitte des Festbettes II eine Gastemperatur von über 2000°C, an der Grenze zwischen dem Festbett II und dem Fließbett III eine Gastemperatur von 1800°C bzw. eine Temperatur der eisenhältigen Partikel von 1200 bis 1300°C und beim Übergang von der Zone II in die Zone 1 eine Temperatur der Eisenträger von 1600°C einstellte. Das Schlacken-bzw. Metallbad hatte eine Temperatur von 1400 bis 1500°C; im erweiterten oberen Abschnitt 1"' des Einschmelzvergasers wurde an der Obergrenze des Fließbettes III eine Gastemperatur von 1500°C, in der darüberliegenden sogenannten Beruhigungszone eine Gastemperatur von 1100°C gemessen.

[0018] Das Reduktionsgas wurde über Abführungen 5 in einer Menge von 1330 m³ (unter Normalbedingungen)/t Roheisen abgezogen, das gebildete Roheisen hatte einen C-Gehalt von 3,5 %, einen Si-Gehalt von 0,3 % und einen S-Gehalt von 0,1 %.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten aus teilchenförmigem eisenhältigem Material, insbesondere aus vorreduziertem Eisenschwamm, sowie zur Erzeugung von Reduktionsgas in einem Einschmelzvergaser (1) durch Zugabe von Kohle und durch Einblasen von sauerstoffhältigem Gas mittels die Wand des Einschmelzvergasers durchsetzender Düsenrohre (2), wobei ein von dem sauerstoffhältigen Gas durchströmtes Festbett aus Kokspartikeln und darüber ein Fließbett (Wirbelbett) aus Kokspartikein gebildet werden und das eisenhältige Material dem Fließbett aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des von sauerstoffhältigem Gas durchströmten Festbettes (11) ein nicht durchgastes Festbett (I) aus Kokspartikeln vorgesehen wird und daß das Fließbett - (III) über dem von sauerstoffhältigem Gas durchströmten Festbett (11) von sauerstofffreiem bzw. sauerstoffarmem Gas durchströmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des von sauerstoffhältigem Gas durchströmten Festbettes (11) über die Komgrößenverteilung der in den Einschmelzvergaser (1) eingebrachten Kohle eingestellt und aufrechterhalten wird.

Zeichnung