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DE2850152A1 - Redn. of fuel consumption, esp. coke, in blast furnace - by adding catalyst, pref. iron oxide, which increases activity - Google Patents

Redn. of fuel consumption, esp. coke, in blast furnace - by adding catalyst, pref. iron oxide, which increases activity

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Publication number
DE2850152A1
DE2850152A1 DE19782850152 DE2850152A DE2850152A1 DE 2850152 A1 DE2850152 A1 DE 2850152A1 DE 19782850152 DE19782850152 DE 19782850152 DE 2850152 A DE2850152 A DE 2850152A DE 2850152 A1 DE2850152 A1 DE 2850152A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coke
blast furnace
pref
catalyst
iron oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19782850152
Other languages
German (de)
Inventor
Adolphe Faber
Theophile Martens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arcelor Luxembourg SA
Original Assignee
Arbed SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arbed SA filed Critical Arbed SA
Publication of DE2850152A1 publication Critical patent/DE2850152A1/en
Pending 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
    • C21B5/007Conditions of the cokes or characterised by the cokes used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/04Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition
    • C10B57/06Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition containing additives

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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Abstract

The pref. catalyst is Fe2O3, or Fe3O4; and 1-5 wt.% of Fe2O3 or Fe3O4 is pref. added to coal subsequently converted into coke used in a blast furnace to mfr. pig iron. The catalyst pref. has a grain size 0.06 mm, and is homogeneously distributed throughout the coke in order to achieve the optimum effect. Coke consumption can be reduced by >=20 kg per tonne of iron made.

Description

Bez.: Verfahren zur Verringerung des Brennstoffsatzes inRef .: Procedure for reducing the fuel rate in

Hochöfen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des Brennstoffsatzes in Hochöfen, insbesondere des Kokssatzes. Blast furnaces The present invention relates to a method to reduce the fuel rate in blast furnaces, especially the coke rate.

Will man die Überführung eines Eisenoxyds von einem höheren Oxydationsgrad in einen niedrigeren Oxydationsgrad erreichen, so müssen die hierzu verwendeten Gase ein ausreichendes Reduktionsvermögen aufweisen.If one wants the conversion of an iron oxide from a higher degree of oxidation reach a lower degree of oxidation, the ones used for this must be used Gases have sufficient reducing power.

Die in der Umgebung der Blasformen von Hochöfen gebildeten Gase setzen sich praktisch zu 100 % aus CO und H2 zusammen.The gases formed in the vicinity of the blow molds of blast furnaces settle practically 100% made up of CO and H2.

Im Verlauf ihres Aufstiegs durch den Hochofen reagieren diese Gase mit den Eisenoxyden und verlieren hierbei progressiv ihr Reduktionsvermögen. Letzteres wird jedoch durch die Reaktion der Gase mit Koks, während welcher der Koks vergast wird, wieder hergestellt.These gases react as they rise through the furnace with the iron oxides and thereby gradually lose their reducing power. The latter however, it is caused by the reaction of the gases with coke, during which the coke is gasified is restored.

Die Fähigkeit des Kokses ce2 zu Ca und H20 zu H2 zu reduzieren, nämlich seine sog. Reaktivität, bestimmt den Oxydationsgrad der Hochofengase und hiermit deren Reduktionsvermögen.The ability of coke to reduce ce2 to Ca and H20 to H2, namely its so-called reactivity, determines the degree of oxidation of the blast furnace gases and thus their reducing power.

Die Wiederherstellung des Reduktionsvermögens der Gase vollzieht sich während des Aufstiegs durch den Hochofen, indem sie progressiv auf ca. 950° C abkühlen; bei dieser Temperatur wird die Koksvergasung eingestellt. Dieses Phänomen bedingt, daß sich im Hochofen eine Zone thermischen Gleichgewichts zwischen Gasen und Feststoffen befindet, innerhalb derer beide gleichzeitig eine Temperatur von rund 9500 C aufweisen.The restoration of the reducing power of the gases takes place during the ascent through the blast furnace, by progressively cooling to approx. 950 ° C; coke gasification is stopped at this temperature. This phenomenon causes that there is a zone of thermal equilibrium between gases and solids in the blast furnace within which both have a temperature of around 9500 C at the same time.

Ist die Reduzierbarkeit der Eisenoxyde günstig, so entsteht innerhalb der Zone thermischen Gleichgewichts eine Zone chemischen Gleichgewichts zwischen Gasen und Feststoffen, innerhalb derer die Eisenoxyde insgesamt zu - zu Wüstit (FeO1.05) reduziert werden, während die Gaszusammensetzung sich Werten nähert, die bei dieser Temperatur dem theoretischen Gleichgewicht mit Wüstit entsprechen.If the reducibility of the iron oxides is favorable, then arises within the zone of thermal equilibrium a zone of chemical equilibrium between Gases and solids, within which the iron oxides as a whole to - to Wüstit (FeO1.05) can be reduced, while the gas composition values which at this temperature correspond to the theoretical equilibrium with wüstite.

In dieser Zone hängt die Zusammensetzung der Gase, die sich in Gleichgewicht mit Wüstit befinden, von der dort herr--L^henden Temperatur ab. Man stellt fest, daß der Oxydationsgrad der mit Wüstit im Gleichgewicht stehenden Gase @@t fallender Temperatur steigt (vgl. Fig. 1): Ausgehend von W gelangt man zu W', vorausgesetzt es handelt sich um .lse,deren Verhältnis C/H höher als 1 ist, wie dies für Hoch@fengase zutrifft.In this zone depends the composition of the gases, which are in equilibrium with Wüstit, from the temperature prevailing there. One notices that the degree of oxidation of the gases @@ t, which are in equilibrium with Wüstite, decreases Temperature rises (see. Fig. 1): Starting from W one arrives at W ', provided it is .lse, the C / H ratio of which is higher than 1, as is the case for Hoch @ fengase applies.

Ir Grundgedanke der Erfindung liegt darin, daß eine Erhöh.lng der Reaktivität des Kokses eine Verringerung der Gleichgewichtstemperatur mit sich bringt und somit die tiöglichkeit gegeben sein müßte, das Reduktionsvermögen der Aen Hochofen durchströmenden Gase zu erhöhen und gleichzeitig den Kokssatz zu verringern.Ir basic idea of the invention is that an increase in Reactivity of the coke brings about a decrease in the equilibrium temperature and thus the possibility would have to be given, the reducing power of the Aen blast furnace to increase the gases flowing through and at the same time to reduce the coke rate.

Das Ziel der Erfindung besteht also darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Herabsetzung der Temperaturschwelle bewirkt, oberhalb welcher die Koksvergasung deutlich einsetzt.The aim of the invention is therefore to propose a method which brings about the lowering of the temperature threshold above which the coke gasification clearly begins.

Dieses Ziel wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, das die Verwendung eines Kokses als Hochofenbrennstoff vorsieht, der einen die Reaktivität erhöhenden ztatalysator enthält.This goal is achieved by the method according to the invention the use of a coke as a blast furnace fuel provides one the reactivity Contains increasing catalyst.

Die Herstellung zusatzhaltiger Kokse ist an und für sich bekannt. Hierbei wird in der Hauptsache eine Beeinflussung der Verkokungsbedingungen erstrebt, d. h. man trachtet, lie Erweichung der Kohle beim Verkoken zu steuern. Die hierzu vorgeschlagenen Katalysatoren sind beispielsweise Borsäureanhydrid, Hämatit, Magnetit, Hochofenstäube und Xalzsinterschuppen.The production of coke containing additives is known per se. The main aim is to influence the coking conditions, d. H. one seeks to control the softening of the coal during coking. The catalysts proposed for this purpose are, for example, boric anhydride, hematite, Magnetite, blast furnace dust and Xalzsinterschuppen.

Zur spezifischen Erhöhung der Reaktivität von Hochofenkoks, die erfindungsgemäß zur Herabsetzung der Temperaturschwelle führe, oberhalb welcher die Koksvergasung einsetzt, wird ein Katalysator vorgeschlagen, der ein Eisenoxyd der Formel Fe203 oder Fe304 sein kann. Zugaben in der Größenordnung von 1 - 5 Gew.-% führen bereits zum gewünschten Ziel.To specifically increase the reactivity of blast furnace coke, according to the invention lead to a lowering of the temperature threshold above which the coke gasification is used, a catalyst is proposed which contains an iron oxide of the formula Fe203 or Fe304. Additions in the order of magnitude of 1-5% by weight already lead to the desired destination.

Zur Verstärkung des katalytischen Effekts muß der Katalysator erfindungsgemäß homogen innerhalb der Koksmasse verteilt sein.To enhance the catalytic effect, the catalyst must according to the invention be homogeneously distributed within the coke mass.

Dies ist unumgänglich,um zu verhindern, daß sich im Innern der Koksstücke Nester aus Eisenoxyd oder Eisen bilden, was der Reaktivität abträglich wäre.This is essential to prevent the coke pieces from getting inside Build nests of iron oxide or iron, which would be detrimental to reactivity.

Des weiteren muß die Korngröße des Zusatzes gering sein und am besten unterhalb 0,06 mm liegen, In der Tat wird durch die geringe Korngröße die aktive Oberfläche des Katalysators erhöht und hiermit gleichzeitig die katalytische Wirkung des Oxyds.Furthermore, the grain size of the additive must be small and best are below 0.06 mm, in fact, due to the small grain size, the active The surface of the catalyst is increased and at the same time the catalytic effect of the oxide.

Die Zugabe des Katalysators erfolgt am besten bei der Verkukung der Kohlen; man mischt den Katalysator zu den Kohlen vor deren Zerkleinerung. Das Oxyd kann auch eingeölt werden. Diese Zubereitungsverfahren sind bekannt und in der Literatur beschrieben; sie sind auch nicht Gegenstand der Erfindung.The addition of the catalyst is best done when the Coals; the catalyst is mixed with the coals before they are crushed. The oxide can also be oiled. These preparation methods are known and in the literature described; they are also not the subject of the invention.

Zum besseren Verständnis der Beschreibung wird auf die Zeichnung verwiesen.For a better understanding of the description, reference is made to the drawing.

Fig. 1 zeigt das Gleichgewichtsdiagramm Eisen-Eisenoxyde-Gas-Gemische; Fig. 2 stellt das Rist-Schürmann-Diagramm dar, das eine graphische Auswertung der im Hochofen ablaufenden Reaktionen gestattet. 1 shows the equilibrium diagram of iron-iron oxide-gas mixtures; Fig. 2 shows the Rist-Schürmann diagram, which is a graphic evaluation of the Reactions taking place in the blast furnace are permitted.

Ruf der X-Achse wird der Oxydationsgrad der Gase (X=O/C) nd auf der y-Achse der der Eisenverbindungen (y=O/Fe) aufgetragen. A beschreibt die an der Gicht herrschenden Betiingungen, insofern als X(A) den Oxydationsgrad der Gichtciase und y(A) den der Gicht-Beaufschlagung angeben. Letzderer wird in Fig. 2 gleich 1.5. gesetzt.The X-axis shows the degree of oxidation of the gases (X = O / C) nd on the y-axis of the iron compounds (y = O / Fe) plotted. A describes the at the Conditions prevailing in gout, in so far as X (A) indicates the degree of oxidation of the gouty disease and y (A) indicate the exposure to gout. The latter is equal to 1.5 in FIG. 2. set.

; steLlt den Punkt dar, an dem sich Gas und Wüstit im Gleichgewicht befinden, d. h. wo die Temperatur der thermischen Reservezone herrscht. Das gestrichelte Profil begrenzt den Oxydationszustand des Gases bzw. den des Eisenoxyds, welche unter den gegebenen Arbeitsbedingungen des Hochofen nicht gleichzeitig existieren können.; REPRESENTS the point at which gas and desertite are in equilibrium located, d. H. where the temperature of the thermal reserve zone prevails. The dashed Profile limits the oxidation state of the gas or that of the iron oxide, which do not exist at the same time under the given working conditions of the blast furnace can.

ist ist die Arbeitsgerade, die an jedem Punkt entlang der Höhe des Hochofens die Bedingungen wiedergibt, die zwischen dem Oxydationsgrad des Gases und dem der Charge herrschen.is the working line that passes at each point along the height of the Blast furnace reproduces the conditions between the degree of oxidation of the gas and that of the charge prevail.

In der Tat entspricht die Steigung dieser Geraden dem Verhältnis der Anzahl der C-Atome im aufsteigenden Gas pro Zeiteinheit zur Anzahl der Fe-Atome in der absinkenden Charge pro Zeiteinheit. Die Steigung erlaubt somit ein direktes Maß des Kokssatzes im Hochofen. Unter idealen Bedingungen verläuft die Gerade AE durch W, unter weniger «nstigen Bedingungen wird sie sich entsprechend weier von W entfernen. Auf jeden Fall wird sie jedoch durch den Punkt P verlaufen, der das thermische Gleichgewicht fles Hochofentiegels anzeigt.In fact, the slope of this straight line corresponds to the ratio of Number of C atoms in the ascending gas per unit of time in relation to the number of Fe atoms in the sinking batch per unit of time. The slope thus allows a direct Measure of the coke set in the blast furnace. The straight line AE runs under ideal conditions by W, under less Under favorable conditions it will adapt itself accordingly remove more from W. In any case, however, it will pass through point P, which shows the thermal equilibrium of the blast furnace crucible.

P ist definiert durch den Schnittpunkt der Geraden UV, die die thermische Bilanz des Tiegels wiedergibt, mit der abszisse Xv, deren Lage von der "Qualität" der Heißluft abhängt (Temperatur, Feuchtigkeit, % Sauerstoff, Zusatzenge an Hilfsbrennstoffen).P is defined by the intersection of the straight line UV, which is the thermal Shows the balance of the crucible, with the abscissa Xv, the position of which depends on the "quality" depends on the hot air (temperature, humidity,% oxygen, additional amount of auxiliary fuel).

imine reale Arbeitsgerade muß hiermit durch den Punkt P und links am Punkt W vorbei verlaufen. Man sieht ein, daß es günstig ist, die Position des Punkts W dadurch zu verändern, daß man die Temperatur der Reservezone mittels der Reaktivität des Kokses beeinflußt und hierdurch die Neigung der Arbeitsgeraden verstärkt.imine real working line must hereby go through point P and to the left pass point W. One sees that it is convenient to find the position of the To change point W by the fact that the temperature of the reserve zone by means of the Affects the reactivity of the coke and thereby increases the inclination of the working line.

Da das dem Koks zugesetzte Eisenoxyd die Boudouard-Reaktion katalysiert, genügen bereits geringe Mengen (1 - 5 Cew.-%), um die gewünschte Wirkung herbeizuführen, größere Mengen wirken sich nicht nachteilig aus. Der Nutzeffekt der beschriebenen katalytischen Wirkung schlägt sich in einer Verringerung des Kokssatzes um mehr als 20 kg Koks/Tonne Roheisen nieder.Since the iron oxide added to the coke catalyzes the Boudouard reaction, Even small amounts (1 - 5 wt .-%) are sufficient to bring about the desired effect, larger amounts have no detrimental effect. The benefits of the described The catalytic effect is reflected in a reduction in the coke rate by more than 20 kg coke / tonne of pig iron.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verringerung des Brennstoffsatzes, insbesondere des Kokssatzes, in Hochöfen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Koks ein seine Reaktivität erhöhender Katalysator zugesetzt wird.Claims: 1. Method for reducing the fuel rate, in particular of the coke set, in blast furnaces, characterized in that the coke is a its reactivity increasing catalyst is added. 2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Eisenoxyd der Formel Fe203 oder Fe 4 ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the The catalyst is an iron oxide of the formula Fe 2 O 3 or Fe 4. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verkokenden Kohle 1 bis 5 Gew.-% Fe203 oder Fe304 zugesetzt wird.3. Process according to claims 1-2, characterized in that 1 to 5% by weight of Fe 2 O 3 or Fe 3 O 4 is added to the coal to be coked. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator homogen innerhalb des Kokses verteilt wird.4. Process according to claims 1-3, characterized in that the catalyst is distributed homogeneously within the coke. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Katalysators unterhalb 0,06 mm liegt.5. Process according to claims 1-4, characterized in that the grain size of the catalyst is below 0.06 mm.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992013106A1 (en) * 1991-01-21 1992-08-06 Amco Anstalt Method using a catalytic material to improve the heat balance and the gas of a blast furnace
WO1995023834A1 (en) * 1994-03-03 1995-09-08 Dytech Corporation Limited Coke for metallurgical uses

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