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DE1958721C3 - Hochofenverfahren mit niedrigem Stickstoffgehalt im Gichtgas - Google Patents

Hochofenverfahren mit niedrigem Stickstoffgehalt im Gichtgas

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Publication number
DE1958721C3
DE1958721C3 DE1958721A DE1958721A DE1958721C3 DE 1958721 C3 DE1958721 C3 DE 1958721C3 DE 1958721 A DE1958721 A DE 1958721A DE 1958721 A DE1958721 A DE 1958721A DE 1958721 C3 DE1958721 C3 DE 1958721C3
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DE
Germany
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furnace
blast furnace
gas
furnace gas
nitrogen content
Prior art date
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Expired
Application number
DE1958721A
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DE1958721A1 (de
DE1958721B2 (de
Inventor
William Johannesburg Bleloch
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Electroheat Pty Ltd Johannesburg Za
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of DE1958721B2 publication Critical patent/DE1958721B2/de
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Publication of DE1958721C3 publication Critical patent/DE1958721C3/de
Expired legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/06Making pig-iron in the blast furnace using top gas in the blast furnace process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/28Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
    • C21B2100/284Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of nitrogen
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Winderzeugung für den Betrieb eines Gebläse-Schachtofens, Vorzugsweise eines Hochofens.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Hochofenverfahren vorzuschlagen, durch das, verglichen mit den dem Stand der Technik gemäßen Verfahren, für eine gegebene erzeugte Eisenmenge das erforderliche Hochofenvolumen, die erforderliche Hochofenhöhe und die erforderliche Größe und Leistung der Windgebläse stark reduziert wird. Durch dieses Verfahren wird ohne eine entsprechende Erhöhung des Gichtgasdruckes über den bei einem normalen Verfahren, d. h. kein Hochdruckverfahren, erforderlichen Wert der Kohlenstoffmonoxid-Partialdruck im Rast- und Gichtgas um einen Faktor von ungefähr 2:1 erhöht. Ferner wird durch dieses Verfahren der Stickstoffgehalt des Rast- und Gichtgases auf einen Wert gesenkt, durch den die Bildung von extrem hohen Mengen von Titancarbiden und Titan-Kohlenstoff-Nitriden verhindert wird, wenn der Hochofen mit titanhaltigen Eisenerzen beschickt wird.
Einen Gichtgasanteil wiederholt dem Hochofen-Kreislauf zuzusetzen ist bekannt, z. B. aus USA.-Patentschrift 2 715 575 (1) und USA.-Patentschrift 2 598 735 (2). Gemäß (1) wird jedoch, um die hohen Temperaturen im Hochofen zu senken, zugleich mit dem Wind Wasserdampf eingeblasen. Das Wasser geht eine endotherme Reaktion ein und entzieht damit dem Hochofen einen Teil Wärme. Gemäß (2) ist der Kohlendioxydanteil im Gichtgas Erfindungsgegenstand. Das Kohlendioxyd im Gichtgas wird mit KoIiIe in einem Generator in Kohlenmonoxyd umgewandelt, um so den Kohlenstoff im Hochofen besser auszunutzen, wobei zugleich Sauerstoff zugegeben wird.
Aus der britischen Patentschrift 668 218 (3) ist bekannt, einen Hochofen mit sauerstoffreichem Wind zu betreiben, wobei die Temperatur im Ofen durch Zugabe von Kohlendioxyd gesteuert wird, entsprechend der gleichen endothermen Reaktion wie gemäß (2). Die britische Patentschrift 275 601 (4) beschreibt ein ähnliches Verfahren, bei dem Kohlenstaub dem Wind zugesetzt wird. Ebenso ist aus der USA.-Patentschrift 2 290192 (5) ein Kohlendioxyd-Zusatz bekannt Verfahren, die mit Zusätzen zum Wind arbeiten, sind schließlich aus der USA.-Patentschrift 2 605 180 (6) und USA.-Patentschrift 3 460 934 (7) bekannt.
Der Anmeldungsgegenstand unterscheidet sich von
ίο dem Stand der Technik insbesondere dadurch, daß das rückgeführte Gichtgas keine spezielle Behandlung erfährt und ohne weitere Zusatzstoffe dem Ofen wieder zugeführt wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Schachtofens, vorzugsweise eines mit titanhaltigen Eisenerzen beschickten Hochofens, mit niedrigem Stickstoffgehalt und hohem Sauerstoffgehalt im Wind, wobei ein Teil des Gichtgases dem Ofen wieder zugeführt wird, da-
ao durch gekennzeichnet, daß der wieder zugeführte Gichtgasanteil keine Zusatzmittel enthält
Bevorzugt wird so vorgegangen, daß als Wind mit hohem Sauerstoffgehalt technisch reiner Sauerstoff verwendet wird und der Sauerstoff und das wieder zu-
a5 geführte Gichtgas in den Ofen getrennt eingeblasen und erst dort gemischt werden.
Der Gichtgasanteil des Windes wird wiederholt umgewälzt, um den Stickstoffgehalt des Gichtgases auf einen geringen Wert zu reduzieren. Das neue Verfahren ist besonders für die Reduktion von titanhaUigen Erzen geeignet.
Erfindungsgemäß wird ferner für die Verhütung von titanhaltigen Eisenerzen ein Teil des Gichtgases wiederholt umgewälzt, um den Stickstoffgehalt des Gichtgases auf Werte unter 5 Volumprozent oder vorzugsweise 3 Volumprozent zu reduzieren.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand des Betriebes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochofens ausführlich beschrieben.
Während des Verhüttungsprozesscs wird dem Hochofen an der Gicht Gichtgas entnommen und durch eine konventionelle Reinigungsanlage geführt. Eiin Teil des gereinigten Gichtgases wird verdichtet und mit oder ohne Zwischenerhitzung den Blasformen des Hochofens wieder zugeführt. Diese Blasformen sind so konstruiert, daß sie von einem Windring dem Hochofen verdichtetes Gichtgas und gleichzeitig verdichteten technisch reinen Sauerstoff zuführen. Dies wird dadurch erleichtert, daß der Sauerstoff in jeder der Blasformen in einem zentral angeordneten, wassergekühlten Rohr getrennt von dem Gichtgas geführt wird, das durch ein zu dem Sauerstoffrohr konzentrisches, wassergekühltes Rohr oder einen Ring geführt wird. Dadurch ist sichergestellt, daß sich der Sauerstoff und das Gichtgas erst nach dem Verlassen der Blasformen im Schmelzraum und in der Rast des Hochofens miteinander vermischen und chemisch reagieren.
Der Prozeß erzeugt kontinuierlich die zum Betrieb des Hochofens erforderliche Wärme. Zur Steuerung der Wärmeerzeugung wird das durch die Blasformen zugeführte Sauerstoff-Gichtgas-Verhältnis so eingestellt, daß sich die erforderlichen Wärmewerte aus der Verbrennung des im Gichtgas enthaltenen Kohlenstoffmonoxids und des im Koks der Hochofencharge enthaltenen Kohlenstoffs ergeben. Um den Hochofen anzufachen und die Schmelzzone und die Rast auf Betriebstemperatur zu bringen, wird durch die Sauerstoffrohre aller Blasformen oder durch separate Blas-
3 ' 4
lormen Druckluft oder mit Sauerstoff angereicherte Stoffs und der Flußmittel in der Charge wird so einge-Luft eingeblasen. stellt, daß der in der Schlacke in Form von Eisen-Wenn die Betriebstemperaturen erreicht sind, wird oxiden vorhandene Eisenanteil in der Größenordnung die Luft in steigendem Maße durch technisch reinen von 1 % liegt, um die Bildung von niedrigen Titan-Sauerstoff ersetzt und gleichzeitig ein wachsender S oxiden in der Schlacke weitgehend zu verhindern. Bei Cichtgasstroin zugeführt, bis der Stickstoffgehalt der einem Betrieb des Hochofens unter diesen Bedingungen gesamten durch die Blasformen strömenden Gasmenge und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren fällt der auf einen niedrigen und weitgehend konstanten Wert Stickstoffgehalt des Gichtgases graduell auf einen niedfällt. Dieser Wert ist hauptsächlich von den Stickstoff- rigen konstanten Wert von ungefähr 2 bis 3 Volumverunreinigungen des Sauerstoffs abhängig. io prozent. Die Abnahme des Stickstoffgehaltes; erfolgt Das Gichtgas des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Anfahren des Hochofens, wenn die Rückkann zum Beispiel, nach dem stationäre Zustände er- führung des Gichtgases fortgesetzt wird, ungefähr reicht worden sind, folgende Zusammensetzung haben: gemäß der Fig. 1. Es ist offensichtlich, daß es beim CO 22 bis 46 praktischen Hochofenbetrieb eine Reihe von Varia-
QQ1 jQ bis 74 ls ι·οηεπ Sibt, die von verschiedenen Faktoren abhängen,
Oo nicht z· B. der Zusammensetzung des Koks oder der Koks-
2 nachweisbar kohle, oder der Wirksamkeit der Erzvorbehandlung,
H O 5 bis 1 5 Pelletisierung und Sinterung, dem Schlackevolumen,
j^2 25bis 50 ^ern Höhenniveau der Anlage (üNN), den klimati-
CH usw 10 ao scnen Bedingungen usw., so daß das angegebene Bei-
4 ' spiel nur als Leitbild für den praktischen Betrieb eines
Diese Gichtgaszusammensetzung muß mit der typi- Hochofens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
tchen Gichtgaszusammensetzung eines konventionellen dienen soll. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Hochofenverfahrens verglichen werden: Verfahrens tritt jedoch die Reduzierung des Stickstoff-
QQ 10 8 bis 21 4 "^ gehaltes im Gichtgas ein, so daß sich die beschriebenen
qq~ ^26 bis 242 Ergebnisse erzielen lassen, die eine beträchtliche Ver-
O^ nicnt ' besserung gegenüber den dem Stand der Technik ge-
s nachweisbar mäßen Hochöfen darstellen und die in Großanlagen im
H 0 5 bis 5 0 praktischen Betrieb möglicherweise noch überschritten
N* " ' 5l' bis 57' 3° werden können.
CH usw 10 Es ist offensichtlich, daß sich das erfindungsgemäße
4 ' Verfahren, mit dem sich ein Hochofen zum Schmelzen
Die theoretische Berechnung eines konventionell von Eisen mit einem niedrigen Stickstoff-Partialdruck
ausgelegten, jedoch nach dem erfindungsgemäßen im Wind und im Gichtgas betreiben läßt, insbesondere
Verfahren arbeitenden Hochofens, der mit einem 35 zum Schmelzen von Eisen mit einem hohen Titanoxid-
ti.tanhaltigen Eisenerz, das 11,5% TiO2, 53,6% Fe und Gehalt, z. B. 10 bis 25",, Titanoxid, eignet. Solche Erze
1,8% V2O5 enthält, beschickt wird, ergibt folgende haben häufig einen wirtschaftlich bedeutenden Vana-
Auslegungswerte: diumgehalt, so daß ihre Reduktion in einem Hochofen,
der nach einem dem Stand der Technik gemäßen Ver-
Rohcisen Ausstoß 170 t pro Stunde 40 fahren mit einem hohen Stickstoffgehalt im Gichtgas
Schmelzzonen-Fläche 5i> qm betrieben wird, durch die anhäufig von unschmelz-
Schmelzzonen-Durchmesser 7,2 m baren und nicht reduzierbaren Titannitriden und Titan-Rastfläche 74 qm Kohlenstoff-Nitriden behindert wird, die den Strö-
Roheisendurchsatz mungsquerschnitt des Hochofens verengen und schließ-
der Schmelzzonenfläche ... 2,75 t/h m2 45 lieh den Hochofenbetrieb unterbrechen.
Hochofenhöhe 18 m Es ist ferner offensichtlich, daß in Folge der für
Hochofenvolumen 1100 m3 einen gegebenen Roheisenausstoß erforderlichen ge-
Gichtgasdruck 0,4 mWS ringeren Hochofenhöhe und des geringeren Hochofen-Winddruck etwa 7 mWS volumens, die durch den geringen Stickstoff-Partial-
Sauerstoff (95 bis 98%) 50 druck im Wind und im Gichtgas bedingt sind, sich im
bezogen auf Roheisenmenge 320 bis Hochofen normalerweise relativ billige und ausreichend
410 Nm1Vt vorhandene unentgaste Kohle oder Kokskohle verKoks oder Holzkohle wenden läßt, während Hochöfen, die nach dem Stand (78% gebundener Kohlen- der Technik gemäßen Verfahren betrieben werden, stoff) bezogen auf Roheisen 270 kg/t 55 mit teurem und seltenem Großkoks beschickt werden Schlacke mit 35% TiO2 etwa 540 kg müssen.
Die vorangegangene Beschreibung war auf die Re-
Bei dem beschriebenen Beispiel besteht die Hoch- duktion von Eisenerzen beschränkt. Es wird jedoch ofencharge aus Eisenerz in Form von warmgehärteten, unterstellt, daß sie auch für die Reduktion von Erzen selbstgehenden Pellets und/oder in Form von Sintern, 60 nichtmetallischer Elemente, z. B. Phosphor und SiIidie solche Abmessungen haben, daß sich eine optimale zium, und für die Reduktion von Nichteisenmetall-Gasdurchlässigkeit der Hochofencharge ergibt. Der erzen, z. B. Mangan, Chrom und Vanadium, die häufig Koks oder die Kokskohle ist aus dem gleichen Grunde im Eisenerz in ihren natürlich auftretenden Erzen zu nach der Korngröße sortiert. Der Anteil des Kohlen- finden sind, geeignet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum. Betrieb eines Schachtofens, vorzugsweise eines mit titanhaltigen Eisenerzen beschickten Hochofens, mit niedrigem Stickstoffgehalt und hohem Sauerstoffgehalt im Wind, wobei ein Teil des Gichtgases dem Ofen wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der wieder zugeführte Gichtgasanteil keine Zusatzmittel enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wind mit hohem Sauerstoffgehalt technisch reiner Sauerstoff verwendet wird und der Sauerstoff und das wieder zugefflhrte Gichtgas in den Ofen getrennt eingeblasen und erst dort gemischt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoff-Gehalt des umgewälzten Gichtgasanteiles auf weniger als 5 Volumprozent reduziert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffgehalt des Gichtgases auf unter 3 Volumprozent reduziert wird.
DE1958721A 1969-11-22 1969-11-22 Hochofenverfahren mit niedrigem Stickstoffgehalt im Gichtgas Expired DE1958721C3 (de)

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DE1958721A1 DE1958721A1 (de) 1971-05-27
DE1958721B2 DE1958721B2 (de) 1974-11-14
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C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: ELECTROHEAT (PROPRIETARY) LTD., JOHANNESBURG, ZA

8328 Change in the person/name/address of the agent

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