AT506949B1 - Verfahren zur herstellung von flüssigen metallen - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT506 949B1 2010-01-15

Beschreibung

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON FLÜSSIGEN METALLEN

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von flüssigen Metallen, insbesondere Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten, wobei Kohlenstoffträger in ein Schmelzaggregat, insbesondere in einen Einschmelzvergaser, eingebracht werden, in dem unter Einsatz von zumindest teilweise vorreduzierten Metallträgern und den Kohlenstoffträgern in das Schmelzaggregat ein Festbett ausgebildet und ein Generatorgas erzeugt wird, das in zumindest einem Reduktionsaggregat zur zumindest teilweisen Reduktion von Metallträgern genutzt wird.

[0002] Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass feinteilchenförmige Kohlenstoffträger als Bestandteil kohlenstoffhältiger Stäube in ein Schmelzaggregat geführt werden. Feinteilchenförmigen Kohlenstoffträgern weisen Partikelgrößenverteilungen auf, wobei z.B. 20 bis 80% der Partikel kleiner als 75pm und 95 bis 100% kleiner als 2mm sind. Dies kann z.B. mittels Einblasvorrichtungen erfolgen, die oberhalb des Festbettes in den sogenannten Gassammelraum des Schmelzaggregates einmünden. Parallel zum kohlenstoffhältigen Staub kann ein Vergasungsmittel eingedüst werden. Der feinteilchenförmige Kohlenstoff wird im Gassammelraum vergast und die dabei freigesetzte Wärme vom Generatorgas aufgenommen. Nachteilig ist jedoch, dass die bei der Verbrennung des Kohlenstoffs im Gassammelraum des Schmelzaggregates freigesetzte Wärme weitgehend vom Generatorgas aufgenommen und mit diesem aus dem Schmelzaggregat ausgetragen wird. Somit ist der Beitrag zum Energiehaushalt des Schmelzaggregates gering.

[0003] Weiters ist aus der WO 2006/011774 ein Verfahren bekannt, bei dem feinteilchenförmige Kohlenstoffträger, die flüchtige Bestandteile enthalten, in das Festbett eines Einschmelzvergasers eingedüst werden. Das Verfahren beschränkt sich auf kohlenstoffhältige, nicht entgaste Einsatzstoffe und bietet keine Lösung für die Rückführung und Vergasung von bei der Entstaubung des Generatorgases anfallenden kohlenstoffhältigen Stäuben.

[0004] Es ist eine Aufgabe der Erfindung diese Einschränkungen zu überwinden und vor allem eine Lösung zur Nutzung der chemisch gebundenen Energie sowie der fühlbaren Wärme feinteilchenförmiger Kohlenstoffträgerzu entwickeln.

[0005] Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst.

[0006] Stückige Kohlenstoffträger weisen zumeist erhebliche feinteilchenförmige Anteile auf. Diese entstehen auch durch thermische bzw. mechanische Beanspruchungen aus den stückigen Kohlenstoffträgern selbst, insbesondere aber im Schmelzaggregat. Weiters können auch aus dem Festbett in den darüberliegenden Gassammelraum feinteilchenförmige Kohlenstoffträger ausgetragen werden. Darüber hinaus ist es oftmals nötig feinteilchenförmige Kohlenstoffträger, die in metallurgischen Prozessen anfallen, verarbeiten zu können.

[0007] Aufgrund der im Schmelzaggregat üblicherweise vorliegenden hohen Gasgeschwindigkeiten wird ein erheblicher Teil der feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger, die oberhalb des Festbettes im Schmelzaggregat vorliegen, gemeinsam mit feinteilchenförmigen Fraktionen anderer Einsatzstoffe durch das Generatorgas aus dem Schmelzaggregat ausgetragen. Außerhalb des Schmelzaggregates werden die feinteilchenförmigen Stoffe in Einrichtungen zur Abscheidung von Feststoffen vom Generatorgas getrennt.

[0008] Die feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger werden aufgrund der thermischen Bedingungen im Gassammelraum des Schmelzaggregats über dem Festbett zumindest teilweise, zumeist aber weitgehend vollständig entgast, wobei aus den Kohlenstoffträgern flüchtige Bestandteile ausgetrieben werden. Die bei der Abscheidung abgetrennten feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und gegebenenfalls die weiteren Feststoffpartikel werden in das Festbett des Schmelzaggregates eingebracht, wo sie vergast werden. Optional ist es auch möglich zusätz- 1/12 österreichisches Patentamt AT506 949B1 2010-01-15 lieh weitere, insbesondere nichtbackende und/oder zumindest teilweise entgaste, feinteilchenförmige Kohlenstoffträger gemeinsam mit den abgeschiedenen feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und gegebenenfalls den weiteren Feststoffpartikeln in das Festbett einzubringen. Vorteilhaft ist dabei, dass es durch den direkten Kontakt mit den heißen abgeschiedenen Kohlenstoffträgern bzw. den Feststoffpartikeln zu einer zumindest teilweisen Entgasung der weiteren feinteilchenförmige Kohlenstoffträger vor dem Eintrag in das Festbett kommt. Es können aber auch bereits vorab entgaste feinteilchenförmige Kohlenstoffträger zugesetzt werden.

[0009] Somit können auch bei Bedarf zusätzliche feinteilchenförmige Kohlenstoffträger verarbeitet werden und der Energiebedarf bzw. Kohlenstoffbedarf noch flexibler gedeckt werden.

[0010] Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die in den feinteilchenförmigen Kohlenstoffträgern enthaltene chemische Energie, wie auch die fühlbare Wärme, nahezu vollständig auf das Festbett übertragen werden. Durch die Nutzbarkeit aller Kohlenstoffträger, also auch feinteilchenförmiger Kohlenstoffträger, wird ein erheblicher zusätzlicher Energieinhalt der eingesetzten Energieträger für das Verfahren nutzbar, sodass z.B. Kohle eingespart werden kann und insgesamt ein effizienteres Verfahren erzielt wird.

[0011] Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das aus dem Reduktionsaggregat abgezogene Topgas entstaubt und der dabei abgetrennte Staub und/oder weitere oxidische, insbesondere teilreduzierte, Eisenstäube in das Festbett des Schmelzaggregates eingebracht. Derartige Eisenstäube sind z.B. Gießhallenstäube, Stäube aus teilreduzierten Eisenträgern, aus Brikettierungs- oder Kompaktierungsanlagen, aus Erztrocknungsanlagen, Kühlgasstäube, oder auch Erzkonzentrate oder getrocknete Schlämme aus Nassentstaubungen. Somit können auch derartige Wertstoffe im Schmelzaggregat verarbeitet werden.

[0012] Eine geeignete Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Eintrag der abgeschiedenen Feststoffe und/oder der weiteren feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und/oder der aus dem Topgas abgetrennten Stäube und/oder der weiteren oxidischen, insbesondere teilreduzierten, Eisenstäube in das Festbett mittels eines Trägergases, insbesondere gekühltes Generatorgas, Reduktionsgas, gekühltes Topgas, Erdgas, Kokereigas, Hochofengichtgas, Stickstoff oder Mischungen davon, erfolgt. Durch das Trägergas können die feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger kontrolliert in das Festbett eingebracht werden. Durch die Filterwirkung des Festbettes wird verhindert, dass die in das Festbett eingetragenen feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und Feststoffe das Festbett durchschlagen und erneut mit dem Generatorgas aus dem Festbett ausgetragen werden.

[0013] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil des Generatorgases nach dessen Behandlung in der Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus dem Generatorgas zum Transport der abgeschiedenen Feststoffe genutzt und wieder in das Schmelzaggregat rückgeführt. Durch den permanenten Abzug eines Teils des Generatorgases über die Einrichtung zur Abscheidung, insbesondere im Falle der Verwendung eines Heißgaszyklons, wird die Abscheidungswirkung, also der Anteil der Feststoffe, der aus dem feststoffbeladenen Generatorgas abgetrennt wird, verbessert. Außerdem wird durch die damit erzielte Sichtung verhindert, dass etwaige im Staubsammelbehälter des Heißgaszyklons abgeschiedene grobe Partikel bei der Rückführung das Festbett des Schmelzaggregates technische Probleme verursachen. Derartige Partikel werden ausgeschleust.

[0014] Der aus dem Staubsammelraum des Zyklons abgesaugte Teil des Generatorgases wird wiederum in das Schmelzaggregat im Bereich des Gassammelraumes eingebracht. Zur Rückführung des abgesaugten Gases in den Gassammelraum des Schmelzaggregates wird das vorherrschende Druckgefälle z.B. unter Nutzung eines Injektors überwunden.

[0015] Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Teil des Generatorgases, der zum Transport genutzt wurde, unmittelbar vor seiner Rückführung in das Schmelzaggregat von den transportierten abgeschiedenen Feststoffen abgeschieden. Eine Abscheidung des Generatorgases stellt sicher, dass feinteilchenförmige Partikel nicht durch das Generatorgas in den Gassammelraum des Schmelzaggregates mitgerissen werden 2/12 österreichisches Patentamt AT506 949 B1 2010-01-15 können.

[0016] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die abgeschiedenen Feststoffe und/oder die weiteren feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und/oder die aus dem Topgas abgetrennten Stäube und/oder die weiteren oxidischen, insbesondere teilreduzierten, Eisenstäube nach einer Druckanpassung mittels einer Schleuse in das Festbett im Schmelzaggregat eingebracht werden. Insbesondere beim Eintrag in das Festbett muss ein Überdruck eingestellt werden, damit die Partikel in das Festbett eingebracht werden können. Aufgrund des hohen Druckgefälles zwischen den Einrichtungen zur Abscheidung von Feststoffen aus dem Generatorgas sowie gegebenenfalls aus dem Topgas und der Stelle zur Einbringung des Staubes in das Festbett eines Schmelzaggregates, eignen sich für diesen Zweck insbesondere Schleusen. Durch alternierendes Schalten der Schleuse ist eine einfache Beschickung des Schmelzaggregates möglich. Aufgrund des Teils des Generatorgases, der aus dem Staubsammelbehälter des Zyklons abgesaugt und durch die Einrichtung zur Abscheidung geführt wird, können auch ungewollte Rückwirkungen der Schleuse auf die Einrichtung zur Abscheidung vermieden werden, sodass die Abscheidung unabhängig vom Schleusenschaltzyklus effizient arbeiten kann.

[0017] Erfindungsgemäß werden die feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger, gegebenenfalls gemeinsam mit stückiger Kohle, in den Gassammelraum des Schmelzaggregates eingebracht. Derartige feinteilchenförmige Kohlenstoffträger sind z.B. bei den stückigen Kohlen unvermeidbare begleitende feinteilchenförmige Kohlepartikeln, wie z.B. Haftkorn.

[0018] Daneben können auch gezielt zusätzliche feinteilchenförmige Kohlenstoffträger verarbeitet werden. Nach dieser speziellen Variante ist es möglich, zusätzliche Eintragvorrichtungen bzw. einen zusätzlichen Chargiervorgang zu vermeiden. Dabei kann die existierende Kohlelinie, die zur Beschickung des Schmelzaggregates mit Kohle dient, derart adaptiert werden, dass auch feinteilchenförmige Kohlenstoffträger eingebracht werden können.

[0019] Gemäß einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Eintrag der abgeschiedenen Feststoffe und/oder der weiteren feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und/oder der aus dem Topgas abgetrennten Stäube und/oder der weiteren oxidischen, insbesondere teilreduzierten, Eisenstäube in das Festbett auf gleicher Höhe oder, insbesondere unmittelbar, oberhalb der Stelle, an der Vergasungsmittel, vorzugsweise Sauerstoff oder sauer-stoffhältige Gase, in das Festbett eingebracht werden. Durch den Eintrag in unmittelbarer Nähe des Vergasungsmittels kann eine Abscheidung der feinteilchenförmige Kohlenstoffträger im Festbett und damit eine verringerte Durchgasung des Festbettes vermieden werden, da die feinteilchenförmige Kohlenstoffträger unmittelbar vergast werden.

[0020] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nichtbackende feinteilchenförmige Kohlenstoffträger zusammen mit den aus dem Generatorgas und/oder aus dem Topgas abgeschiedenen Feststoffen und/oder den weiteren oxidischen, insbesondere teilreduzierten, Eisenstäuben in das Schmelzaggregat, insbesondere in das Festbett, eingebracht. Aufgrund der Vermischung mit heißen Stäuben werden die nichtbackenden Kohlen entgast. Durch den Einsatz nichtbackender Kohlenstoffträger ist gewährleistet, dass bei Kontakt mit heißem Staub oder heißen Wandungen der beschriebenen Einrichtungen keine Agglomeratbildungen und keine Anbackungen auftreten, welche den Betrieb besagter Einrichtungen beeinträchtigen könnten. Nichtbackende Kohlenstoffträger sind beispielsweise entgaste Kohlenstoffträger, Kohlen mit einem hohen natürlichen Inkohlungsgrad (high rank) und Kohlen, welche z.B. durch eine Oxidationsbehandlung ihr Backvermögen verloren haben. Durch diese Maßnahme können derartige Kohlenstoffträger unmittelbar verarbeitet werden, wobei eine aufwändige Aufbereitung entfällt.

[0021] Die Vorrichtung zur Erzeugung von flüssigen Metallen weist zumindest eine Eintragvorrichtung auf, die zum Eintrag von Kohlenstoffträgern in das Schmelzaggregat in einen Gassammelraum über dem Festbett vorgesehen ist. In einer Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen, insbesondere einem Heißgaszyklon, werden von dem aus dem Schmelzaggregat abgeführten Generatorgas feinteilchenförmige Kohlenstoffträger und gegebenenfalls weitere mit 3/12 österreichisches Patentamt AT506 949 B1 2010-01-15 dem Generatorgas ausgetragene Feststoffe abgetrennt. Dabei ist die Einrichtung zur Abscheidung der Feststoffe über eine Schleuse zur Druckanpassung mit einer Einblasvorrichtung, zum Eintrag der feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger mittels eines Trägergases in das Festbett des Schmelzaggregates, verbunden. Für die Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen haben sich Trockenentstaubungseinrichtungen, insbesondere Heißgaszyklone, als vorteilhaft herausgestellt, da hier eine sichere Abscheidung auch bei hohen Temperaturen ermöglicht wird. Als Reduktionsaggregat kann ein Reduktionsschacht oder ein Wirbelschichtreaktor eingesetzt werden, wobei auch in Serie geschaltete Wirbelschichtreaktoren, die eine Reihe bilden, möglich sind. Ebenso können zwei derartige Reihen zueinander parallel geschaltet werden.

[0022] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen zur Verbesserung der Abscheidungswirkung eine Ableitung für die abgetrennten Feststoffe aufweist, die derart ausgebildet ist, dass ein Teil des Generatorgases in den Gassammelraum des Schmelzaggregates rückgeführt werden kann. Durch den stetigen Gasstrom, der sich durch den Teil des Generatorgases in der Einrichtung zur Abscheidung, insbesondere im Staubsammelraum eines Zyklons, ausbildet, kann die Wirkung der Abscheideeinrichtung deutlich verbessert werden. Insbesondere ist die Abscheidungswirkung weniger empfindlich gegenüber Störungen, die z.B. von Absperreinrichtungen oder auch von Schleusen kommen, wobei es zu Druckschwankungen kommen kann.

[0023] Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mündet die Ableitung für die abgetrennten Feststoffe in einen Umlenkabscheider zur Abtrennung von Staub und/oder Feststoffen aus dem Teil des Generatorgases, der in den Gassammelraum des Schmelzaggregates rückgeführt wird. Anstelle des Umlenkabscheiders kann auch ein Zyklon Einsatz finden.

[0024] Durch den zusätzlichen Umlenkabscheider oder den zusätzlichen Zyklon kann der Teil des Generatorgases, der wieder in das Schmelzaggregat eingebracht wird, von den abgetrennten Feststoffen getrennt werden, sodass diese nicht unbeabsichtigt wieder in den Gassammelraum des Schmelzaggregates gelangen. Dabei können insbesondere auch sehr feinkörnige Feststoffe wie z.B. Stäube vom Generatorgas getrennt werden.

[0025] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Treibgasinjektor zum Eintrag des Teils des Generatorgases, der in den Gassammelraum des Schmelzaggregates rückgeführt wird, vorgesehen. Durch den Treibgasinjektor kann in einfacher Weise der Druckunterschied zum Gassammelraum überwunden werden und so ein einfacher Eintrag in das Schmelzaggregat sichergestellt werden.

[0026] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können über die Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus dem vom Schmelzaggregat abgeführten Generatorgas auch nichtbackende feinteilchenförmige Kohlenstoffträger in das Festbett im Schmelzaggregat eingebracht werden. Die Vorrichtung weist dazu Öffnungen auf, die eine einfache Beschickung ermöglichen.

[0027] Erfindungsgemäß ist die Schleuse zwei oder mehrstufig ausgebildet und weist zumindest zwei Absperreinrichtungen auf, die alternierend betätigt werden können.

[0028] Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Einrichtung zur Abschei-dung von Feststoffen aus dem Topgas, das aus dem Reduktionsaggregat abgezogen wird, vorgesehen, wobei der dabei abgeschiedene Feststoff über Leitungen der Einblasvorrichtung zum Eintrag der feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger in das Festbett des Schmelzaggregates zugeführt oder direkt in den Gassammelraum des Schmelzaggregates eingebracht werden kann. Durch diese zusätzliche Einrichtung zum Abscheiden können auch die Feststoffe, Stäube oder auch Kohlenstoffträger aus dem Topgas in das Schmelzaggregat geführt und damit in diesem verwertet werden. Durch den Eintrag in das Festbett kann die Filterwirkung des Festbettes genutzt werden.

[0029] Die Einrichtungen zur Abscheidung von Feststoffen aus dem Generatorgas und aus dem Topgas weisen jeweils Ableitungen zum Abtransport der abgetrennten feinteilchenförmi- 4/12 österreichisches Patentamt AT506 949 B1 2010-01-15 gen Kohlenstoffträger bzw. Feststoffe auf, wobei diese über Schleusen mit der Einblasvorrichtung zum Eintrag der feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger in das Festbett verbunden sind. Durch die Kopplung der Ableitungen können die jeweils abgetrennten Feststoffe über eine erste Stufe der Schleuse in einer zweiten Stufe der Schleuse zusammengeführt und gemeinsam in das Schmelzaggregat eingebracht werden, wobei durch die Schleuse auch Druckniveaus, wie z.B. eine höherer Betriebsdruck um Schmelzaggregat ausgeglichen werden können.

[0030] Nach einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Eintragvorrichtung zum Eintrag von Kohlenstoffträgern in den Gassammelraum einen Aufgabebehälter und eine Schleuse und ist geeignet für den Eintrag feinteilchenförmiger und/oder grobkörniger Kohlenstoffträger, insbesondere stückiger Kohle, auf die Oberfläche des Festbettes. Durch den kombinierten Eintrag von feinteilchenförmigen und grobkörnigen Kohlenstoffträgern wird eine besonders einfache Eintragvorrichtung erzielt.

[0031] Bei Bedarf können nur feinteilchenförmige, nur grobkörnige auch beide Kohlenstoffträger gemeinsam eingetragen werden.

[0032] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Eintragvorrichtung mittig im Dom des Schmelzaggregates über dem Gassammelraum angeordnet. Damit können die Kohlenstoffträger mittig in das Schmelzaggregat eingebracht werden, sodass eine gleichmäßige Beschickung möglich ist.

[0033] Eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Einblasvorrichtung zum Eintrag der feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger in das Festbett auf gleicher Höhe oder, insbesondere unmittelbar, oberhalb einer Einrichtung zur Einbringung von Vergasungsmitteln, vorzugsweise Sauerstoff oder sauerstoffhältige Gase, in das Festbett angeordnet ist. Durch diese spezielle Anordnung ist eine nahezu unmittelbare Vergasung der Kohlenstoffträger bei Eintrag in das Festbett möglich, sodass Ablagerungen der feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger im Festbett vermieden werden können.

[0034] Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen eine Austrageinrichtung zum Austrag von grobkörnigen Partikeln auf. Damit ist ein Austrag von Partikeln, welche für die Einblasvorrichtung zum Eintrag feinteilchenförmiger Kohlenstoffträger in das Festbett zu grobkörnig sind, möglich. Derartige Partikel werden entweder aus dem Prozess ausgeschleust oder dem Schmelzaggregat auf einem separaten Wege wieder zugeführt. Eine solche Einrichtung kann vorzugsweise oberhalb der Schleuse zwischen der Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen bzw. dem Umlenkabscheider und der Einblasvorrichtung zum Eintrag feinteilchenförmiger Kohlenstoffträger in das Festbett installiert werden. Alternativ kann auch die Schleuse zwischen der Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen bzw. dem Umlenkabscheider und der Einblasvorrichtung zum Eintrag feinteilchenförmiger Kohlenstoffträger in das Festbett als Einrichtung zur Ausschleusung oder Rückführung grober Partikel benutzt werden, sofern entsprechende alternierend zu bedienende Ableitungen bzw. Weichen vorhanden sind.

[0035] Die Erfindung wird in weiterer Folge beispielhaft anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispieles beschrieben.

[0036] Fig. 1: Anlage mit spezieller Eintragvorrichtung für feinteilchenförmige Kohlenstoffträger [0037] Fig. 2: Anlage mit Einrichtungen zur Abtrennung von Feststoffen für Generatorgas und

Topgas [0038] Fig. 3: Anlage mit Einrichtungen zur Abtrennung von Feststoffen aus dem Generatorgas und zusätzlicher Umlenkeinrichtung.

[0039] Figur 1 zeigt ein Schmelzaggregat 1, das als Einschmelzvergaser ausgebildet ist und ein Festbett 2 und einen darüberliegenden Gassammelraum 3 aufweist. Stückige Kohle SK und feinteilchenförmige Kohlenstoffträger FK werden über eine zentral angeordnete Eintragvorrichtung 4 in das Schmelzaggregat 1 eingebracht. Zusätzlich kann eine weitere Eintragvorrichtung 4 für feinteilchenförmige Kohlenstoffträger vorgesehen werden, über die feinteilchenförmige 5/12 österreichisches Patentamt AT506 949B1 2010-01-15

Kohlenstoffträger in das Schmelzaggregat 1 eingebracht werden können. Dabei werden die feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger im Schmelzaggregat zumindest teilweise, insbesondere nahezu vollständig, entgast. Die Eintragvorrichtung 4 besteht neben dem Aufgabebehälter 5 aus einer Schleuse 6, die zwei Speichereinrichtungen 6a und 6b und nicht dargestellte Sperreinrichtungen umfasst, und ist mit dem Schmelzaggregat 1 gekoppelt. Bevorzugt kann die Eintragvorrichtung auch eine Einblasvorrichtung umfassen, die der Schleuse 6 nachgeordnet ist. Darüber hinaus kann die Eintrag Vorrichtung 4 in weiteren an sich bekannten Ausgestaltungen ausgeführt werden und sowohl für feinteilchenförmige Kohlenstoffträger FK als auch für stückige Kohlen SK geeignet sein.

[0040] Über eine Generatorgasleitung gelangt das Generatorgas, das feststoffbeladen ist und feinteilchenförmige Kohlenstoffträger aus dem Schmelzaggregat mitreißt, in die Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen 7, die insbesondere als Heißgaszyklon ausgebildet sein kann. Die in der Einrichtung 7 abgetrennten Feststoffe, insbesondere die feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger werden über eine Schleuse 8, die zwei Speichereinrichtungen 8a und 8b und nicht dargestellte Sperreinrichtungen umfasst, einer Einblasvorrichtung 9 zugeführt, wobei diese derart am Schmelzaggregat 1 angeordnet ist, dass die eingebrachten Feststoffe direkt in das Festbett 2 gelangen. Damit kann die chemische aber auch die fühlbare Wärme der eingebrachten Feststoffe nahezu vollständig genutzt werden, zudem wirkt sich das Festbett positiv durch seine Filterwirkung aus, sodass der Staubanteil im Generatorgas reduziert werden kann.

[0041] Die Einblasvorrichtung 9 ist derart ausgebildet, dass auch bereits entgaste feinteilchenförmige Kohlenstoffträger EK und/oder oxidische, insbesondere teilreduzierte, Eisenstäube in die Einblasvorrichtung 9 eingebracht und ebenfalls in das Schmelzaggregat 1 chargiert werden können. Die Einblasvorrichtung 9 wird mittels eines Treibgases betrieben.

[0042] Optional kann zusätzlich zur Einrichtung 7 eine weitere Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen 10 vorgesehen werden, wobei insbesondere Nasswäscher eingesetzt werden, um eine besonders hohe Reinheit im gereinigten Generatorgas zu erzielen bzw. um dieses auch zu kühlen. Nach einer Druckerhöhung in einem Verdichter 11 kann das gewaschene und gekühlte Generatorgas wiederum mit dem Generatorgas gemischt, dabei dessen Temperatur angepasst und als Reduktionsgas in ein Reduktionsaggregat 12 eingebracht werden. In das Reduktionsaggregat werden zumeist oxidische Metallträger OM, wie z.B. Erze, Eisenerze und Zuschlagsstoffe Z eingebracht. Das im Reduktionsaggregat genutzte und dabei umgesetzte Reduktionsgas wird als Topgas TG abgezogen.

[0043] Fig. 2 zeigt eine mögliche Variante, die eine zusätzliche Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen 13 aus einem Topgas TG, das aus einem Reduktionsaggregat 12 abgezogen wird, aufweist. Die im Reduktionsaggregat zumindest teilweise reduzierten oxidischen Metallträger OM werden in das Schmelzaggregat über Leitungen 12a und 12b eingebracht.

[0044] Die Ableitungen 14 und 15 aus den Einrichtungen 7 und 13 weisen jeweils eine Speichereinrichtung 16 und 17 auf, die die erste Stufe einer Schleuse bilden und mit einer Speichereinrichtung 18, die die zweite Stufe der Schleuse darstellt zusammenwirkt. Gemeinsam oder auch hintereinander können die in den Einrichtungen 7 und 13 abgetrennten Feststoffe über die Einblasvorrichtung 9 in das Schmelzaggregat 1 bzw. in das Festbett 2 eingebracht werden. Die Kohlenstoffträger werden unabhängig von ihrer Korngröße über die Eintragvorrichtung 4 eingebracht. Feinteilchenförmige Kohlenstroffträger FK werden über dieselbe Eintragvorrichtung 4 wie die stückige Kohle SK eingebracht, wobei dies gemeinsam oder getrennt voneinander erfolgen kann. Über eine Leitung 15a kann das gereinigte Topgas auch erneut dem Reduktionsaggregat 12 zugeführt werden.

[0045] Fig. 3 stellt eine weitere Variante dar, wobei die Einrichtung zur Abscheidung 7 eine Ableitung 19 aufweist, die in einen Umlenkabscheider 20 mündet. Die Ableitung übernimmt dabei die Funktion eines Staubsammelbehälters. Die dabei abgetrennten Feststoffe, feinteilchenförmigen Feststoffe und Stäube können über eine Schleuse 21, bestehend aus den Speichereinrichtungen 22 und 23 und Absperreinrichtungen 24 und 25 mittels einer Einblasvorrichtung 9 in das Schmelzaggregat 1 eingebracht werden. 6/12

Claims (20)

1. österreichisches Patentamt AT506 949B1 2010-01-15 [0046] Um die Abscheidungswirkung in der Einrichtung 7 zu verbessern, also alle im Generatorgas vorhandenen Feststoffe oder Stäube nahezu vollständig vom Generatorgas zu trennen, kann ein Teil des Generatorgases über die Ableitung 19 der Einrichtung 7 geführt werden. Der dabei entstehende Gasabzug führt dazu, dass die Feststoffe in einem noch höheren Maße vom Generatorgas getrennt werden kann. Der Teil des Generatorgases, der über die Ableitung 19 geführt wird, gelangt zunächst in den Umlenkabscheider 20 und kann dann z.B. mittels eines Treibgasinjektors 26 in den Gassammelraum 3 des Schmelzaggregates eingeleitet werden. Anstelle des Umlenkabscheiders kann auch ein Zyklon Einsatz finden. Über den Treibgasinjektor 26 ist es auch möglich direkt feinteilchenförmige Kohlenstoffträger FK in das Schmelzaggregat einzubringen. Alternativ kann dies auch über eine gesonderte Eintragvorrichtung 27 erfolgen. Die feinteilchenförmige Kohlenstoffträger FK werden jeweils in den Gassammelraum 3 des Schmelzaggregates eingebracht. Bei nichtbackenden feinteilchenförmigen Kohlenstoffträgern NFK, ist es auch möglich, diese in die Ableitung 19 oder in den Umlenkabscheider 20 oder in die Einblasvorrichtung 9 einzubringen. Nichtbackende feinteilchenförmige Kohlenstoffträger NFK zeichnen sich dadurch aus, dass Sie auch beim Einbringen in die heißen abgetrennten Feststoffe nicht zum Zusammenbacken also zum Verfestigen und zum Anbacken neigen. Über eine Leitung 28 kann Kühlgas in das Generatorgas eingebracht werden, wobei die Gastemperatur eingestellt werden kann. Über eine Eintragvorrichtung 4 kann stückige Kohle SK in den Gassammelraum 3 des Schmelzaggregates 1 eingebracht werden. Über Einrichtungen zur Einbringung von Vergasungsmitteln 29 können insbesondere Sauerstoff oder sauerstoffhältige Gase oder auch Gemische derartiger Gase in das Festbett 2 eingebracht werden. Patentansprüche 1. Verfahren zur Erzeugung von flüssigen Metallen, insbesondere Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten, wobei Kohlenstoffträger in ein Schmelzaggregat, insbesondere in einen Einschmelzvergaser, eingebracht werden, in dem unter Einsatz von zumindest teilweise vorreduzierten Metallträgern und den Kohlenstoffträgern in das Schmelzaggregat ein Festbett ausgebildet und ein Generatorgas erzeugt wird, das in zumindest einem Reduktionsaggregat zur zumindest teilweisen Reduktion von Metallträgern genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kohlenstoffträger über dem Festbett in einen sogenannten Gassammelraum in das Schmelzaggregat eingebracht und zumindest teilweise entgast werden, - dass feinteilchenförmige Kohlenstoffträger und gegebenenfalls weitere Feststoffpartikel gemeinsam mit dem Generatorgas aus dem Schmelzaggregat zumindest teilweise ausgetragen werden, - dass in einer Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus dem Generatorgas die feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und gegebenenfalls weitere Feststoffpartikel vom Generatorgas abgeschieden werden, - und diese abgeschiedenen Feststoffe und gegebenenfalls weitere, insbesondere nichtbackende und/oder zumindest teilweise entgaste, feinteilchenförmige Kohlenstoffträger in das Festbett im Schmelzaggregat eingebracht werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Reduktionsaggregat abgezogenes Topgas entstaubt und der dabei abgetrennte Staub und/oder weitere oxidische, insbesondere teilreduzierte, Eisenstäube in das Festbett des Schmelzaggregates eingebracht werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrag der abgeschiedenen Feststoffe und/oder der weiteren feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und/oder der aus dem Topgas abgetrennten Stäube und/oder der weiteren oxidischen, insbesondere teilreduzierten, Eisenstäube in das Festbett mittels eines Trägergases, insbesondere gekühltes Generatorgas, Reduktionsgas, gekühltes Topgas, Erdgas, Kokereigas, Hochofengichtgas, Stickstoff oder Mischungen davon, erfolgt.
4. 4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass zumindest ein Teil des Generatorgases, nach dessen Behandlung in der Einrichtung zur Abscheidung 7/12 österreichisches Patentamt AT506 949B1 2010-01-15 von Feststoffen aus dem Generatorgas, zum Transport der abgeschiedenen Feststoffe genutzt und wieder in das Schmelzaggregat rückgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Generatorgases, der zum Transport genutzt wurde, unmittelbar vor seiner Rückführung in das Schmelzaggregat von den transportierten, abgeschiedenen Feststoffen abgetrennt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedenen Feststoffe und/oder die weiteren feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und/oder die aus dem Topgas abgetrennten Stäube und/oder die weiteren oxidischen, insbesondere teilreduzierten, Eisenstäube nach einer Druckanpassung mittels einer Schleuse in das Festbett im Schmelzaggregat eingebracht werden.
7. 7. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass feinteilchenförmige Kohlenstoffträger, gegebenenfalls gemeinsam mit stückiger Kohle, in den Gassammelraum des Schmelzaggregates eingebracht werden.
8. 8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrag der abgeschiedenen Feststoffe und/oder der weiteren feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger und/oder der aus dem Topgas abgetrennten Stäube und/oder der weiteren oxidischen, insbesondere teilreduzierten, Eisenstäube in das Festbett auf gleicher Höhe oder, insbesondere unmittelbar, oberhalb der Stelle, an der Vergasungsmittel, vorzugsweise Sauerstoff oder sauerstoffhältige Gase, in das Festbett eingebracht werden, erfolgt.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nichtbackende feinteilchenförmige Kohlenstoffträger zusammen mit den aus dem Generatorgas und/oder aus dem Topgas abgeschiedenen Feststoffen und/oder der weiteren oxidischen, insbesondere teilreduzierten, Eisenstäube in das Schmelzaggregat, insbesondere in das Festbett, eingebracht werden.
10. 10. Vorrichtung zur Erzeugung von flüssigen Metallen, insbesondere Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten, mit einem Schmelzaggregat (1), insbesondere einem Einschmelzvergaser, in dem unter Einsatz von zumindest teilweise vorreduzierten Metallträgern, Kohlenstoffträgern in das Schmelzaggregat (1) ein Festbett (2) ausgebildet und ein Generatorgas erzeugt wird, und mit einem Reduktionsaggregat (12) zur zumindest teilweisen Reduktion von Metallträgern durch das Generatorgas, dadurch gekennzeichnet, dass weiters zumindest eine Eintragvorrichtung (4) zum Eintrag von Kohlenstoffträgern in das Schmelzaggregat (1) in einen Gassammelraum (3) über dem Festbett (2) vorgesehen ist und eine Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen (7) aus dem vom Schmelzaggregat (1) abgeführten Generatorgas, insbesondere ein Heißgaszyklon, zur Abtrennung der feinteilchenförmigen Kohlen- stoffträger vom Generatorgas, wobei die Einrichtung zur Abscheidung der Feststoffe (7) über eine Schleuse (8, 8a, 8b, 16, 17, 18, 21, 22, 23) zur Druckanpassung mit einer Einblasvorrichtung (9) zum Eintrag der feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger mittels eines Trägergases in das Festbett (2) des Schmelzaggregates (1) verbunden ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen (7) zur Verbesserung der Abscheidewirkung eine Ableitung (19) für die abgetrennten Feststoffe aufweist, die derart ausgebildet ist, dass ein Teil des Generatorgases in den Gassammelraum (3) des Schmelzaggregates (1) rückgeführt werden kann.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung (19) für die abgetrennten Feststoffe in einen Umlenkabscheider (20) zur Abtrennung von Staub und/oder Feststoffen aus dem Teil des Generatorgases, der in den Gassammelraum (3) des Schmelzaggregates (2) rückgeführt wird, mündet.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Treibgasinjektor (26) zum Eintrag des Teils des Generatorgases, der in den Gassammelraum (3) des Schmelzaggregates (1) rückgeführt wird, vorgesehen ist. 8/12 österreichisches Patentamt AT506 949 B1 2010-01-15
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass über die Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen (7) aus dem vom Schmelzaggregat abgeführten Generatorgas auch nichtbackende feinteilchenförmige Kohlenstoffträger in das Festbett (2) im Schmelzaggregat (1) eingebracht werden können.
15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen (13) aus dem Topgas, das aus dem Reduktionsaggregat (12) abgezogen wird, vorgesehen ist, wobei der dabei abgeschiedene Feststoff und/oder oxidische, insbesondere teilreduzierte, Eisenstäube über Leitungen der Einblasvorrichtung (9) zum Eintrag der feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger in das Festbett (2) des Schmelzaggregates (1) zugeführt oder direkt in den Gassammelraum (3) des Schmelzaggregates (1) eingebracht werden kann.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Abscheidung von Feststoffen (7, 13) aus dem Generatorgas und aus dem Top- gas jeweils Ableitungen (14, 15) zum Abtransport der abgetrennten feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger bzw. Feststoffe aufweisen, wobei diese über Schleusen (16, 18) mit der Einblasvorrichtung (9) zum Eintrag der feinteilchenförmigen Kohlenstoff- träger in das Festbett (2) verbunden sind.
17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragvorrichtung (4) zum Eintrag von Kohlenstoffträgern in den Gassammelraum (3) einen Aufgabebehälter (5) und eine Schleuse (6, 6a, 6b) umfasst und geeignet ist für den Eintrag feinteilchenförmiger und/oder grobkörniger Kohlenstoffträger, insbesondere stückiger Kohle, auf die Oberfläche des Festbettes (2).
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintragvorrichtung (4) zum Eintrag von Kohlenstoffträgern in den Gassammelraum (3) mittig im Dom des Schmelzaggregates (1) über dem Gassammelraum (3) angeordnet ist.
19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einblasvorrichtung (9) zum Eintrag der feinteilchenförmigen Kohlenstoffträger in das Festbett (2) auf gleicher Höhe oder, insbesondere unmittelbar, oberhalb einer Einrichtung zur Einbringung von Vergasungsmitteln (29), vorzugsweise Sauerstoff oder sauerstoffhältige Gase, in das Festbett (2) angeordnet ist.
20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Abscheidung von Feststoffen (7, 13) eine Austrageinrichtung zum Austrag von grobkörnigen Partikeln aufweist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 9/12