HRP990143A2

HRP990143A2 - Process for working up steel slags and iron carriers for obtaining pig iron and environmentally safe slags

Info

Publication number: HRP990143A2
Application number: HRGM131/98A
Authority: HR
Inventors: Alfred Edlinger
Original assignee: Holderbank Financ Glarus
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2000-04-30
Also published as: AR009906A1; ID21879A; US6332910B1; ATE377659T1; CN1239516A; EP0938591B1; RU2172783C2; CZ291965B6; CA2271489A1; EP0938591A1; DE59814118D1; HRP990143B1; AU745254B2; BR9806267A; AU8964198A; CN1085257C; WO1999014381A1; CZ196999A3; NZ335477A

Description

Izum se odnosi na postupak dorade čeličnih troski i nosilaca željeza, kao npr. troski iz elektropeći, troski iz konvertora, sitnozrnatih rudača, prašina od proizvodnje čelika, ogorina iz valjaonice, za dobivanje sirovog željeza i troski podnošljivih za okoliš.

Iz PCT/AT 96/00019 postao je poznat postupak za proizvodnju sirovog željeza ili čelika i cementnog klinkera iz troski, kod kojeg su tekuće troske koje sadrže željezov oksid, kao primjerice troske iz 6eli6ane, pomiješane s nosiocima željezovog oksida i vapna, nakon čega je nastala feritna troska.

Ova feritna troska stavljena je zatim u redukcioni reaktor uz tvorbu željezne kupelji i sinterovane faze uz izgaranje tvari nakon redukcije ugljikom, nakon čega je sinterovana faza iznesena kao klinker.

Troske imaju relativno malu toplinsku vodljivost i u odnosu na željezo oko 1,5 do 2.struki toplinski kapacitet. Za ekonomičnost takvog postupka bitan je ostvarljiv prijenos topline odnosno takozvani stupanj naknadnog izgaranja. Stupanj naknadnog izgaranja se pritom definira kako slijedi:

[image]

S poznatim načinima postupka do sada je osiguran samo nedostatan stupanj naknadnog izgaranja. Također je

[image]

Hg entalpija plina (kod temperature plina)

Hb entalpija plina (kod temperature taljenja)

Kpc entalpija izgaranja (kod temperature taljenja)

nedostatan je kod poznatih načina za ekonomičan način postupka.

Stupnjevi iskorištenja topline od daleko iznad 70 % ne postižu se niti kod uobičajenih tehnologija visokih peći, niti kod drugih postupaka, kao primjerice postupka s vrtložnim slojem. Tako je već poznato, da se prethodno reducirane i najmanje djelomi6no predgrijane šarže upuhuju zajedno s ugljenom u vrtložni sloj, pri čemu se uz redukciju šarže ugljen rasplinjava u vrtložnom sloju, a spužvasto željezo rastali i ispusti. Takve reakcije rastaljivanja i rasplinjavanja su uz svu izdašnost, u pravilu optimirane na željeno vađenje sirovog željeza, tako da se ne stvori troska podnošljiva za okoliš.

Ovaj izum ima za cilj da stvori postupak na početku spomenute vrste, kojim se će se u odnosu na poznate postupke bitno povećati iskorištenje topline, a time stupanj iskorištenja. Za rješenje ove zadaće sastoji se postupak prema izumu u bitnom u tome, da se volumni odnos rastaljene troske prema željeznoj kupelji izabere većim od 0,5 prema 1, prvenstveno 0,8:1 do 1,5:1, i da se troskama dodaje SiO2.nosilac, kao npr. ljevaonički pijesak, granulirane troske i/ili sitnozrnate rudače radi uspostavljanja bazičnosti troske (CaO/SiO2) između 1,0 i 1,8, prvenstveno između 1,2 i 1,8 kod sadržaja Al2O3 između 10 i 25 tež. %, u odnosu na trosku, pri čemu se odozgo upuhuje mlaz vrućeg zraka, a kroz željeznu kupelj se upuhuje ugljen po potrebi s inertnim plinom, osobito s dušikom i dalje po potrebi kisik ili vrući zrak. Time što se primjenjuje ekstremno velika, i u odnosu na poznate postupke bitno povećana specifična količina troske, troska može preuzeti funkciju medija za prijenos topline od prostora za plin na smjesu taline troske i željeza. 1,5 do 2-struki toplinski kapacitet troske u odnosu na željezo dopušta pritom veliki prijenos topline, pri čemu se odgovarajućim velikim udjelom željezne kupelji izbjegava propuhivanje ugljena i time premala ploha izmjene između nosioca redukcionog sredstva željezne kupelji i oksidnog nosioca troske. Time što se prema izumu troskama dodaje SiO2-nosilac za uspostavljanje definirane bazičnosti troski od 1 do 1,8, a osobito pogodno između 1,2 i 1,8, uspijeva se neposredno proizvesti troske podnošljive za okoliš, pri čemu se neposredna upotrebljivost takvih troski podnošljivih za okoliš može još poboljšati time, da se sadržaj Al2O3 podesi na vrijednosti između 10 i 25 tež. % u odnosu na trosku.

Time da se odozgo upuhuje mlaz vrućeg zraka, povećava se dalje prijenos topline, pri čemu upuhavanje mlaza vrućeg zraka odozgo, zajedno s upuhavanjem ugljena i N2 i odvojeno kisika u željeznu kupelj, omogućuje intezivno homogeniziranje troske i željezne kupelji, a time povećani prijenos topline u suspenziji troske i željezne kupelji nastaloj intenzivnim homogeniziranjem.

Da bi se definitivno spriječila opasnost od propuhivanja, prednost je da se tako postupi, da visina kupke taline odgovara najmanje 20-erestrukom, prvenstveno 30 do 60-erestrukom promjeru podpovršinskih sapnica. Na ovaj način potpomaže se odgovarajuće vrtloženje za tvorbu suspenzije troske i željezne kupelji, čime se poboljšava prijenos topline u tekućoj fazi.

Prijenos topline može se dalje poboljšati udarnim impulsom strujanja mlaza vrućeg zraka, pri čemu takav udarni impuls dalje poboljšava intenzivno homogeniziranje kupke troske i željezne kupelji. Pritom je od prednosti da se tako postupi, da se izabere brzina mlaza vrućeg zraka između 0,4 i 0,8 Macha.

Osobito dobro iskoristiv produkt troske podnošljiv za okoliš može se u okviru postupka prema izumu proizvesti time, da se troske granuliraju uz tvorbu sadržaja stakla od više od 90 %, prvenstveno više od 93 %.

Dodatno uz izbor optimalne brzine mlaza vrućeg zraka, može se prijenos topline još poboljšati time, da se poveća specifična površina kupelji. Takvo povećanje specifične površine kupelji može se prouzročiti primjerice letenjem kapljica u prostor za plin konvertora uz primjenu visokotlačnih podpovršinskih sapnica, čime se može postići povećanje površine kupelji za faktor 20 u odnosu na mirnu talinu troske. Upravo ovo uspijeva dimenzioniranjem visine kupelji taline relativno prema promjeru podpovršinskih sapnica.

Nasuprot uobičajenim procesima u visokoj peći i konvencionalnim postupcima dobivanja čelika i sirovog željeza, koji se usredotočuju na koliko je moguće manje specifične količine troske, dade se postupkom prema izumu na naročito probitačan način konvertirati u sirovo željezo također čitav niz dosada teško iskoristivih nosilaca željeza na osobito energetski pogodan, a time ekonomičan način. Ovo u velikoj mjeri vrijedi za sitnozrnate rudače, ekonomična dorada kojih dosada jedva uspijeva. Prašine od proizvodnje čelika, koje uz visok sadržaj željeza imaju i relativno visok sadržaj teških metala, dadu se također bez daljnjega iskoristiti u okviru postupka prema izumu. Ovo naravno vrijedi također za ogorine iz valjaonice, pri čemu se kod konvencionalnog iskorištavanja pojavljuju djelomično veći problemi radi ulja koja prianjaju, a koja u okviru postupka prema izumu ne prave poteškoće (dodavanje kroz centralnu cijev koplja za vrući mlaz zraka).

Postupak prema izumu je u prvom redu od osobito velikog značenja za elektročeličane, budući da ove ne raspolažu tehnologijom za sirovo željezo, a osobito ne tehnologijom visokih peći. Elektročeličane u pravilu moraju relativno skupo dokupljivati sirovo željezo, kada se treba proizvesti dragocjenije produkte. Ovo prije svega važi tada, kada se razrjeđivanjem treba smanjiti sadržaj bakra i kositra, koji su putem otpadnog čelika uneseni u elektropeć. Pored povoljnog iskorištavanja i zbrinjavanja talioničkih ostatnih tvari, kao troske iz elektropeći i prašina, ogorine kao i a datom slučaju ljevaoničkog pijeska, dadu se na naročito probitačan način u okviru postupka prema izumu, primjenjivati i prašine od brušenja, koje sadrže aluminij (oksid), kao i osušeni crveni muljevi, koji se nagomilavaju kod dobivanja boksta Bayer-ovim postupkom, i drugi izvori ostatnih tvari, koje se teško zbrinjavaju.

Prednost je da se postupak prema izumu tako izvodi, da se kroz kupelj provodi ugljen u količini od 60 do 350 kg/t troske zajedno s dušikom kao plinom nosiocem od 6 do 9 Nm3/t troske, kao i s kisikom od 25 do 100 Nm3/t troske, po potrebi zajedno s ugljikovodicima za zaštitu sapnica, čime se postiže naročito dobra ekonomičnost.

Za postizanje koliko je moguće boljeg intenzivnog homogeniziranja troske i željezne kupelji, primjerice u obliku suspenzije troske i željezne kupelji, prednost je da se postupak prema izumu provodi tako, da se plinovi dovode pod tlakom od 5 do 10 bara, pri čemu se dušik primjenjuje s višim tlakom, osobito 7 do 10 bara, nego O2 i ugljikovodici, kao npr. zemni plin. Naročito veliko energetsko iskorištenje primjenom mlaza vrućeg zraka dade se postići time, da se mlaz vrućeg zraka pod tlakom od 0,8 do 1,2 bara odozgo upuhuje preko kopalja u količini od 400 do 1200 Nm3/t troske.

Prednost je da se postupak tako vodi, da se temperatura konvertorskog izlaznog plina regulira na 1600°C do 1800°C, prvenstveno 1650°C do 1750°C.

Postupkom prema izumu dadu se proizvesti troske kompatibilne s okolišem, osobito s odnosom CaO prema SiO2 od 1,3 do 1,6 i sadržajem Al2O3 od 10 do 20 tež. % pri sadržaju stakla većem od 93 %, koje se mogu primjenjivati u obliku miješanog cementa ili kao besklinkerski sulfatni talionički cement. Sirovo željezo koje se može proizvesti postupkom prema izumu, specifikacijom odgovara uobičajenom sirovom željezu iz visoke peći s namjerom nešto manjeg sadržaja silicija. Prednost je da se sitnozrnate rudače dovode u količini od 200 do 1500 kg/t čelične troske, čime se postiže odgovarajuće razrjeđenje Cu i Sn kod odgovarajuće ograničenog volumena izlaznog plina i omogućuje ekonomično iskorištenje sitnozrnatih rudača.

Kod provedbe postupka prema izumu nekoliko je parametara naročito značajno, koje treba uzimati u obzir za sposobnost prerade, odnosno rukovanje troskama. Ovo naročito vrijedi onda, kada se u konvertoru, u kojem je metalna kupelj, ubace troske, koje u slučaju čeličnih troski imaju u pravilu bazičnost oko 3, i u kojem se unošenjem kiselih SiO2-nosilaca treba uspostaviti ciljna veličina od 1 do 1,8, a pogodno oko 1,5. Takva promjena bazičnosti troske mora se naravno upravljati oblogom konvertora bez drastičnog smanjivanja izdržljivosti, pri čemu istovremeno treba uzeti u obzir, da se uslijed sniženja bazičnosti troske može bitno promijeniti viskozitet troske. S opadajućom bazičnošću se troska rastaljuje kod nižih temperatura, što opet ima učinak na rukovanje troskom, tako da se može činiti osobito od prednosti, da se bazičnost troske u željenoj mjeri smanjuje ili postepeno, ili već kod ubacivanja u konvertor. Dok bi dakle upuhavanje sitnozrnatih rudača moglo principijelno uslijediti i preko podnih sapnica i kroz metalnu kupelj, probitačnije je, uzimajući u obzir gornja razmatranja, da se kiseli sastojci, kao primjerice fine rude, granulirane troske ili ljevaonički pijesak već prije rastale i u posebnom loncu pomiješaju s čeličnom troskom. Prema naročito pogodnom daljnjem razvoju postupka prema izumu provodi se ovaj stoga tako, da se bazičnost čelične troske snizuje u loncu spojenom sprijeda na konvertor s metalnom kupelji.

Da bi se osobito učinkovito moglo provesti miješanje kiselih dodataka, a naročito SiO2-nosilaca s čeličnim troskama, od prednosti je, da se ove produkte u najvećoj mjeri predgrije ili čak rastali. Kod miješanja uslijedi doduše zbog reakcije neutralizacije daljnje zagrijavanje, pri čemu se ovo zagrijavanje može koristiti osobito za to, da se u sprijeda spojenom loncu može odreći dodatnog zagrijavanja, a naročito električnog zagrijavanja. Probitačno je da se postupak prema izumu stoga tako provodi, da se za snižavanje bazičnosti potrebni SiO2-nosioci, kao npr. ljevaonički pijesak, granulirane troske i/ili sitnozrnate rudače, zagriju u ciklonu za taljenje konvertorskim izlaznim plinovima uz istovremeno pročišćavanje konvertcorskih izlaznih plinova. Primjena ciklona za taljenje ima pritom ne samo prednost da se znatna toplina konvertorskog izlaznog plina može učinkovito iskoristiti, nego ima istovremeno prednost, da konvertorski izlazni plinovi mogu biti podvrgnuti djelotvornom pročišćavanju, čime se pročišćeni izlazni plinovi koji napuštaju ciklon za taljenje, mogu neposredno voditi preko izmjenjivača topline ili regenerativnog izmjenjivača topline. No, u takvom ciklonu za taljenje, može, kako to odgovara daljnjoj preferiranoj izvedbi, također dodatno izgarati CO i po potrebi H2 koji su sadržani u konvertorskim izlaznim plinovima, čime se i kemijska toplina može sasvim iskoristiti.

Da se sada osigura, da se uneseni SiO2-nosioci, a osobito ljevaonički pijesak ili granulirane troske tale pri temperaturama koje se mogu postići u ciklonu za taljenje, prednost je da se mogu dodati nosioci željezovog oksida, kao primjerice sitnozrnate rudače. U cjelini se međutim mogu i sitnozrnate rudače pri odgovarajućem kemijskom sastavu primjenjivati kao jedini SiO2-nosioci. Prednost je da se postupak prema izumu .tako provodi, da se u ciklon za taljenje s SiO2.nosiocima dodaju sitnozrnate rudače, odnosno FexOy-nosioci za tvorbu fajalitnih troska, a stvorena talina pomiješa s talinom troske prije dodavanja u konvertor. Fajalitičke troske imaju temperature taljenja od samo 1200°C do 1250°C, za razliku od kremenog pijeska, koji ima temperaturu taljenja od otprilike 2000°C, čime se osigurava, da se s temperaturom konvertorskog izlaznog plina postiže talina. Takva talina koja istovremeno učinkovito veže prašine konvertorskih izlaznih plinova, dade se poslije brzo pomiješati u loncu s talinom čelične troske, tako da se vrijeme zadržavanja u loncu, a time opterećenje lonca, može držati malim.

Prednost je da se u takav ciklon za taljenje mogu dovoditi također Al2O3-nosioci, kao boksit, i/ili talioničke prašine. Principijelno se Al2O3-nosioci svakako dadu neposredno upuhati u konvertor i bez spomena vrijednog opterećenja obloge straga priključenog konvertora, ukoliko su oni prisutni u obliku odgovarajućem za pneumatski transport.

Kada se u okviru primjene čeličnih troska primjenjuju troske od oplemenjenog čelika, treba u pravilu uzeti u obzir odgovarajući sadržaj kroma. Da se postignu neposredno iskoristive troske, mora biti osigurano, da takav sadržaj kroma zaostaje u metalnoj kupelji i stoga se mora provesti defosforiranje metalne kupelji prije svega uz reducirajuće uvjete. Prednost je, da se u ovu svrhu tako postupa, da se metalna kupelj konvertora ispusti i zasebno, uz reducirajuće uvjete, defosforira pomoću CaO, CaC2, metalnog magnezija:, metalnog kalcija i/ili CaF2.

Za provedbu postupka prema izumu, prednost je, pridržavati se slijedećih tehničkih parametara.

Tehnički parametri

Podpovršinske sapnice opseg reguliranja

Ugljen 60 - 350 kg/t troske

Kisik 25 - 100 Nm3/t troske

Dušik (plin nosilac za ugljen) 6 - 9 Nm3/t troske

Zemni plin (zaštitni plin za sapnice za unos kisika) 7 - 10 Nm /t troske

Kisik i zemni plin 5 -. 8 bara

Dušik 7 - 10 bara

Koplje za mlaz vrućeg zraka opseg reguliranja

Predtlak mlaza vrućeg zraka.koplj e 0,8 - 1,2 bar

Mlaz vrućeg zraka 400 - 1200 Nm3/t troske

Konvertor-izlazni plin

Temperatura 1650 - 1750°C

Sastav 50 - 55 % N2

7 - 20 % CO

18 - 25 % CO2

0,5 - 5 % H2

7 - 12 % H2O

Količina 400 - 1200 Nm3/t troske

Za postupak prema izumu kao tvari za doziranje u okviru izvedbenog primjera primijenjeni su slijedeći materijali:

Tvari za doziran,ie

[image]

Čelične troske, koje su proizvedene u konvertorima s podnim upuhivanjem, imaju u pravilu manje udjele FeO i metaliziranog željeza, nego primjerice LD-troske ili troske iz elektropeći. Ekonomičnost postupka prema izumu mogla se povećati dodavanjem kroz podpovršinske sapnice SiO2. i Al2O3.aditiva, kao ljevaoničkog pijeska, prašina od brušenja iz automobilske industrije odnosno proizvodnje motora ili sličnog, i dodatkom nosilaca željeza, kao sitnozrnatih rudača, konvertorskih prašina, ogorina iz valjaonice kao i primjenom u datom slučaju dioksinom opterećenog aktivnog koksa. U konvertor je dodano 580 kg troske iz čeličane, 280 kg željezne rudače, 60 kg boksita i 80 kg pijeska, pri čemu je konvertor radio sa 185 kg ugljena, 48 Nm3 kisika i 670 Nm3 mlaza vrućeg zraka. Moglo se dobiti iskorištenje od 313 kg sirovog željeza i 615 kg troske podnošljive za okoliš.

Izabrana temperatura proizvedene troske na ispustu i sirovog željeza bila je 1500°C. Ulazna temperatura troske bila je kod 1400°C.

Sitnozrnata rudača upuhana je pomoću podpovršinskih sapnica za kisik, čime je upuhana željezna rudača došla neposredno u doticaj s reducirajućom željeznom kupelji, i time je metalizirana. Takvo unošenje željezne rudače preko podnih sapnica ima prema dovođenju sitnozrnate rudače odozgo uz primjenu koplja za puhanje prednost, da je razvijanje prašine bitno manje, a time se smanjuje odgovarajuće istjecanje odnosno izbačaj iz konvertora.

Sitnozrnata rudača se upuhavanjem u kupku prema izumu dade odmah metalizirati, bez da se prije otopila u troski. Na ovaj način bitno se poboljšava izdržljivost vatrootporne obloge.

Upuhavanje kisika i ugljika ili drugih dodataka u kupelj preko zasebnih sistema podpovršinskih sapnica u kupelj pokazalo se neproblematičnim, budući da u svakom slučaju dvovalentno željezo u željeznoj rudači nije bilo oksidirano. Boksit, pijesak i sitnozrnate rudače mogu se pritom upuhati ili odozgo upuhati zajedno s kisikom. Ugljen, osobito smjese iz jednakih dijelova plamenog ugljena i antracita može se s inertnim plinom, kao npr. dušikom, upuhati kroz kupku.

U okviru postupka prema izumu moglo se pomoću 1 Nm3 kisika otpremiti 15 do 30 kg željezne rudače veličine zrna manje od 5 mm. Sveukupno se u okviru postupka prema izumu dade pomoću kisika preko sapnica kupelji unijeti u konvertor kako potrebna količina rudače, tako i potrebna količina boksita i pijeska, kao i aditivi. Kada se dodatno treba pridodati tvar za punjenje, koja se loše pneumatski otprema, kao primjerice aditivi ili rudača, može se ovo zbivati preko centralne cijevi koplja za mlaz vrućeg zraka, odnosno preko kosine za sipanje izravno u konvertorski otvor.

Osobito preferirani uređaj za provedbu postupka prema izumu prikazan je na slici 1, slika 2 pokazuje preinačeni uređaj za dodavanje SiO2-nosilaca.

Na slici 1 je s 1 označen nagibni konvertor. Koplje za mlaz vrućeg zraka 2 prolazi u vertikalnom smjeru kroz postavni prsten 4 koji se može pomicati u smjeru dvostruke strelice 3, tako da se može postići prikladan položaj koplja. Preko koplja za mlaz vrućeg zraka može se dovoditi, u pogledu troškova relativno povoljan termički ugljen, preko rotacionog dozatora 5, pri čemu je mlaz vrućeg zraka priključen na priključak 6 koplja.

Ekonomičnost postupka može se poboljšati primjenom prikladnih postupaka izmjene topline i regeneracije topline. Tako se primjerice može preko voda 7 izvesti izlazni plin i s mlazom odvojenog vrućeg zraka, koji se preko voda 8 zajedno s izlaznim plinom dovodi u komoru za izgaranje 9, može se izlazni plin podvrći naknadnom izgaranju. Energija dobivena ovom vrstom i načinom može sudjelovati u daljnjem zagrijavanju mlaza vrućeg zraka. S 10 je označen uobičajeni izmjenjivač topline koji se naizmjence primjenjuje.

Izlazni plin koji je izgorio u komori za izgaranje 9, izveden iz izmjenjivača topline 11, ohlađen svježim zrakom za formiranje mlaza vrućeg zraka, može se kod temperatura od ispod 200°C dovesti preko voda 12 u uobičajenu preradu plina, koja je šematski označena s 13.

U unutrašnjosti konvertora 1 proizvodi se suspenzija troske i željezne kupelji 14, pri čemu se preko podnih sapnica 15 dovode metalurški ugljen i dušik, a aditivi preko podnih sapnica za kisik 16, koje su po potrebi okružene zaštitnim plinom. Aditivi se sastoje od SiO2-nosilaca 17, Al2O3-nosilaca 18 i sitnozrnate rudače 19, koji se uvijek u određenom slučaju mogu dodavati preko rotacionih dozatora 20 i pužnog transportera 21 kao i daljnjeg rotacionog dozatora 22 u struju kisika pod tlakom, pri čemu je odgovarajući pojni vod označen s 23.

Nad suspenzijom troske i željezne kupelji 14, u struji vrućeg zraka proizvodi se inverzni plamen upuhavanjem mlaza vrućeg zraka odozgo, pri čemu se dodatno i preko rotacionog dozatora 5 mogu dovoditi SiO2-, Al2O3- ili FeO-nosioci, ako se oni ne mogu bez daljnjega pneumatski otpremati strujanjem kisika pod tlakom preko podnih sapnica.

Na slici 2 prikazana je preinačena izvedba dovoda za kisele dodatke radi sniženja bazičnosti. Ciklon za taljenje označen je s 24, u koji se preko voda 25, priključenog na vod 7 na slici 1, dovode vrući konvertorski izlazni plinovi. Vrući konvertorski izlazni plinovi ulaze pritom u biti tangencijalno u ciklon za taljenje 24, pri čemu se dodatno zajedno s vrućim izlaznim plinovima, primjerice koaksijalno, upuhuju u ciklon za taljenje 24 pijesak i/ili sitnozrnate rudače kao i po potrebi boksit. Preko voda 26 može se upuhavati kisik za iskorištenje kemijske topline vrućih konvertorskih izlaznih plinova za izgaranje preostalih gorivih sastojaka vrućih konvertorskih izlaznih plinova.

SiO2-nosioci odgovarajuće se zagrijavaju u ciklonu za taljenje 24, pri čemu tada neposredno može nastati talina, kada se SiO2-nosioci sastoje od sitnornatih rudača, ili se primjenjuju nosioci željezovog oksida zajedno s granuliranim troskama ili ljevaoničkim pijeskom. Pročišćeni vrući konvertorski izlazni plin odvodi se iz ciklona za taljenje 24 preko, u biti aksijalnog voda 27.Budući da su ovi izlazni plinovi sada očišćeni od prašine, mogu se neposredno dovoditi u izmjenjivač topline.

Talina stvorena u ciklonu za taljenje 24 može se preko cijevi 28, koja primjerice može biti oblikovana kao uronjena cijev barometra, provesti u lonac za trosku 29, u kojem se nalazi tekuća čelična troska. Kod reakcije kisele taline s bazičnom čeličnom troskom oslobađa se dodatna toplina neutralizacije, pri čemu se istovremeno snizuje talište, tako da se stvara rijetka troska koja se lako dodaje u slijedeći konvertor.

U okviru izvedbenog primjera proizvedena je troska slijedeće analize troske:

[image]

Tekući produkt je granuliran i samljeven.

Kako je vidljivo iz šematski prikazanog uređaja za provedbu postupka na slici 1, dade se neto toplinsko iskorištenje još dalje povećati putem bypass.a 8 za struju vrućeg zraka između vrućeg i hladnog izmjenjivača topline 10 odnosno 11 odnosno regeneratora. Oko 15 % struje vrućeg zraka može se pritom dovesti uvijek u određenom slučaju u hladni izmjenjivač topline, pri čemu izlazni plin koji dolazi iz konvertora, i sadrži ostatne količine CO i H2, naknadno izgara. Dodatna znatna toplina vraća se preko izmjenjivača topline vrućem zraku, pri čemu se naknadno izgaranje može postupno dešavati. Tako se komore za izgaranje mogu periodički izmjenjivati s akumulatorima topline duž strujanja izlaznog plina. Na ovaj se način mogu izbjeći visoki temperaturni ekstremi, odnosno velike gustoće toplinske struje u izmjenjivaču topline.

U daljnjem slijedećem izvedbenom primjeru primijenjene su tvari za punjenje slijedećeg sastava:

[image]

Kao ciljna troska proizvedena je uz primjenu gore opisane siromašne rudače troska slijedećeg sastava:

[image]

s bazičnošću CaO/SiO2 od oko 1. Istovremeno je nastalo sirovo željezo slijedeće približne analize:

[image]

Za postizavanje tražene bazičnosti pomiješan je jedan dio čelične troske s oko 4 dijela navedene siromašne rudače, pri čemu je siromašna rudača prethodno rastaljena u ciklonu za taljenje. željeni sadržaj Al2O3 podešen je upuhavanjem boksita u konvertor.

Kako je gore spomenuto, može se količina na siromašnim rudačama smanjiti primjenom daljnjih SiO2-nosilaca, kao pr.imjerice pijeska;, pri čemu dodatak sitnozrnatih rudača k SiO2-pijesku drastično snizuje područje taljenja uslijed tvorbe fajalita. Za snižavanje točke taljenja od oko 2000°C SiO2-pijeska na oko 1200°C uslijed tvorbe fajalitne troske principijelno je dovoljan dodatak od oko 20 tež. % željezovog oksida na čisti pijesak (SiO2).

Potrebna toplina taljenja u ciklonu za taljenje na raspolaganju je radi relativno velike znatne količine topline konvertorskih izlaznih plinova kod 1700°C, kao i radi okolnosti, da je u konvertorskim izlaznim plinovima sadržana još relativno velika količina kemijske topline (cca. 20 % CO i H2). Unošenje i izgaranje ovih konvertorskih izlaznih plinova vodi do nastajanja fajalitne troske u ciklonu za taljenje, pri čemu se daljnja toplina oslobađa neutralizacijom u slijedećem loncu za čelik. Ova količina topline koja nije neznatna, dovodi do optimalnog ukapljivanja i homogeniziranja nastale miješane troske. Istovremeno se udio prašine konvertorskog izlaznog plina koji sadrži mnogo prašine, veže u talini, i time se otpraši konvertorski izlazni plin. S preostalom toplinom može se, preko odgovarajućeg izmjenjivača topline, predgrijati primjerice mlaz vrućeg zraka za konvertor.

Claims

1. Postupak dorade čeličnih troska i nosilaca željeza, kao npr. troska iz elektropeći, konvertorskih troska, sitnozrnatih rudača, prašina od proizvodnje čelika, ogorina iz valjaonice za dobivanje sirovog željeza i troska podnošljivih za okoliš, karakteriziran time, da se volumni odnos rastaljene troske prema željeznoj kupelji izabire većim od 0,5 prema 1, prvenstveno 0,8 : 1 do 1,5 : 1, i da se troskama dodaju SiO2-nosioci, kao npr. ljevaonički pijesak, granulirane troske i/ili sitnozrnate rudače za podešavanje bazičnosti troske (CaO/SiO2) između 1.0 i 1,8, prvenstveno između 1,2 i 1,8 pri sadržaju Al2O3 između 10 i 25 tež. %, u odnosu na trosku, pri čemu se odozgo upuhuje mlaz vrućeg zraka, a kroz željeznu kupelj se propuhuje ugljen po potrebi s inertnim plinom, osobito s dušikom, i dalje po potrebi kisik ili vrući zrak.

2. Postupak prema zahtjevu 1, karakteriziran time, da se bazičnost troske podešava na 1,3 do 1,6.

3. Postupak prema zahtjevu 1 ili 2, karakteriziran time, da visina kupelji taline odgovara barem 20-strukom, prvenstveno 30 do 60-strukom promjeru podpovršinskih sapnica.

4. Postupak prema zahtjevu 1, 2 ili 3, karakteriziran time, da se brzina mlaza vrućeg zraka izabire između 0,4 i 0,8 Macha.

5. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 4, karakteriziran time, da se troske granuliraju uz tvorbu sadržaja stakla od više od 90 %, prvenstveno više od 93 %.

6. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 5, karakteriziran time, da se kroz kupelj provodi ugljen u količini od 60 do 350 kg/t troske zajedno s dušikom kao plinom nosiocem od 6 do 9 Nm3/t troske, kao i s kisikom od 25 do 100 Nm3/t troske, po potrebi zajedno s ugljikovodicima za zaštitu sapnica.

7. Postupak prema zahtjevu 6, karakteriziran time, da se plinovi dovode pod tlakom od 5 do 10 bara, pri čemu se dušik primjenjuje s višim tlakom, osobito 7 do 10 bara, nego O2 i ugljikovodici, kao npr. zemni plin.

8. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 7, karakteriziran time, da se preko kopalja odozgo upuhuje mlaz vrućeg zraka pod tlakom od 0,8 do 1,2 bara, po potrebi zajedno s mlazom hladnog zraka u količini od 400 do 1200 Nm3/t troske.

9. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 8, karakteriziran time, da se temperatura konvertorskog izlaznog plina regulira na 1600°C do 1800°C, prvenstveno 1650°C do 1750°C.

10. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 9, karakteriziran time, da se sitnozrnate rudače dodaju u količini od 200 do 1500 kg/t čelične troske.

11. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 10, karakteriziran time, da se bazičnost čelične troske smanjuje u loncu, koji je spojen sprijeda na konvertor s metalnom kupelji.

12. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 11, karakteriziran time, da se za sniženje bazičnosti potrebni SiO2-nosioci, kao npr. ljevaonički pijesak, granulirane troske i/ili sitnozrnate rudače, zagrijavaju s konvertorskim izlaznim plinovima u ciklonu za taljenje uz istovremeno čišćenje konvertorskih izlaznih plinova.

13. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 12, karakteriziran time, da se u ciklon za taljenje s SiO2-nosiocima dodaju sitnozrnate rudače odnosno FexOy-nosioci za tvorbu fajalitnih troska, a nastala talina pomiješa se s talinom troske prije predaje u konvertor.

14. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 13, karakteriziran time, da sadržaj CO konvertorskih izlaznih plinova izgara u ciklonu za taljenje.

15. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 14, karakteriziran time, da se u ciklon za taljenje dovode Al2O3-nosioci, kao boksit i/ili talioničke prašine.

16. Postupak prema jednom od zahtjeva 1 do 15, karakteriziran time, da se metalna kupka konvertora ispusti i zasebno defosforira uz reducirajuće uvjete pomoću CaO, CaC2, metalnog magnezija, metalnog kalcija i/ili CaF2.