184306. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szemcsés vasoxid redukálására és vasolvadék előállítására
1 184 306 2 Vasoxidnak fémvassá történő direkt redukálása világszerte elterjedt technológia és a közvetlenül redukált vasat az acélgyártásban elteijedten alkalmazzák kiindulási I anyagként. ' A közvetlenül redukált vas, más néven vasszivacs különösen alkalmas villamos ívkemencében történő feldolgozásra. Nem alkalmazható azonban elég jól egyéb acélgyártó berendezésekben végzett acélgyártás kiindulási anyagaként. Az oxigénbefúvatásos acélgyártás során kiindulási anyagként forró vagy megolvasztott fémet használnak. Ilyen kiindulási anyagot jelenleg gyakorlatilag csak nagyolvasztóból nyernek, ezek gazdaságos működése viszont kokszolható szén elérhetőségétől és a teljes acélgyártó létesítményekbe történő integrálástól függ. Ezért rendkívül kívánatos lenne vasolvadékot vasérc közvetlen redukálásával gazdaságosan előállítani, hogy kisebb acélgyártó üzemek gazdaságos működtetése megvalósítható legyen és a technológia függetlenné váljék kokszolható szén jelenlététől. A jelen találmánnyal olyan gazdaságos eljárás kialakítása a célunk szemcsés vasoxid vasolvadékká történő közvetlen redukálására, amelynek során szilárd ásványi tüzelőanyagot használunk redukáló közegként. Célunk még a találmánnyal vasoxidnak közvetlenül vasolvadékká történő redukálásához megfelelő berendezés kialakítása is. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a szemcsés vasoxidot aknakemencében szénmonoxidot és hidrogént tartalmazó forró redukáló gázzal fémes szemcsékké redukáljuk, a forró vasszemcséket fémfürdőt tartalmazó edénybe vezetjük, majd ásványi tüzelőanyagot és oxigént vezetünk ugyanebbe az edénybe. Ezzel megolvasztjuk a szemcséket és egyidejűleg forró kohógázt állítunk elő. A kohógázt még az edényben hűtjük és nedvesítjük, majd az így nyert redukálógázt az edényből elvezetjük és visszajuttatjuk az aknakemencébe, ahol a szemcsés vasoxid redukálását végezzük. Az edényben lévő vasolvadékot időközönként lecsapoljuk. Az eljárást olyan berendezésben lehet előnyösen elvégezni, amely a következő részekből áll. Olyan aknakemence, amelynek felső részén adagoló garat, alsó részén kibocsátó nyílás és a kettő között redukálógáz bevezető rendszer, valamint gázkivezető csonk van. Olyan olvasztó-gázosító edény, amelynek belső tere az aknakemence belső terétől elválasztott, de az aknakemencéhez csatlakozó átvezető járattal és fűtőelemekkel, valamint csapoló nyílással van ellátva. Az olvasztó-gázosító edényhez tüzelőanyag, illetve oxigén bevezető rendszer és vízfúvóka van csatlakoztatva. Az olvasztó-gázosító edény és az aknakemence redukálógáz vezetékkel van összekapcsolva. A találmánnyal lehetővé válik szemcsés vasoxidnak közvetlenül vasolvadékká történő redukálása ellenáramú hőcsere során, amelyhez az olvadék előállításához bevezetett szilárd ásványi tüzelőanyagból és oxigénből állítjuk elő a gázalakú redukáló közeget. A technológia rendkívül egyszerű, a vasoxidot lényegében egy lépésben redukáljuk és ehhez fölösleges a széndioxid, valamint a kén eltávolítása a redukálógázból. További előnye a találmány szerinti eljárásnak, hogy egyidejűleg lehet előállítani segítségével vasolvadékot és magas fűtőértékű tiszta gázalakú tüzelőanyagot. A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezés egy kiviteli alakjának metszete, a 5 2\ ábra a találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakja ugyancsak metszetben, és a 3. ábra a találmány szerinti berendezés egy további kiviteli alakja metszetben. Az 1. ábrán látható berendezés egy 10 aknakemence, 10 H acélköpennyel és hőálló 12 béléssel. Felső részén 14 adagoló garat van elhelyezve, amelyen át a 15 szemcsés anyag a berendezésbe jut. A 15 szemcsés anyag pelletek vagy rögök formájában lévő vasoxid. A 10 aknakemencébe jutott 15 szemcsés anyag súlyánál fogva lefelé halad 15 egy vagy több 16 ejtőcsövön és a 10 aknakemence belsejében 15 töltetet alkot. A 21 redukált anyag a 10 aknakemencéből 22 kihordó aknán át távozik. A távozó anyag a 23 zsilipkamrába jut, majd innen a 25 kibocsátó nyíláson át 26 konvejor kamrába kerül. Az itt lévő 28 20 konvejor a 21 redukált anyagot továbbítja a 29 akna felé, ahonnan az a 30 olvasztó-gázosító edénybe kerül. A 28 konvejor mozgási sebessége határozza meg az anyagnak a 10 aknakemencén való áthaladási sebességét. Az egész berendezésben lényegében ez a 28 konvejor az 25 egyetlen mozgásszabályzó szerkezete. A 29 aknán áteső 21 redukált anyag a 30 olvasztógázosító edénybe hullik. A 30 olvasztó-gázosító edény ugyancsak 32 acélköpennyel és 34 hőálló béléssel van ellátva. A 29 akna nem csupán a 21 redukált anyag át- 30 vezetésére szolgál, hanem egyúttal árnyékolja a 26 konvejor kamrát, hogy a 30 olvasztó-gázosító edényből minél kevesebb sugárzó hő jusson át. A 30 olvasztó-gázosító edényben ugyanis mintegy 1200 °C hőmérséklet uralkodik, míg a 26 konvejor kamrában normális körülmények 35 között csupán 800 ÖC hőmérséklet van. így lehet megelőzni a 21 redukált anyag szemcséknek túlhevülését és összetapadását. A 30 olvasztó-gázosító edénybe jutó 21 redukált anyag 35 fémfürdőbe hullik. A redukált vasolvadékot a 40 30 olvasztó-gázosító edényből a 37 csapoló járaton át lehet eltávolítani. A termék eltávolítása történhet szakaszosan vagy folyamatosan, de mindenképpen összhangban kell legyen a 10 aknakemencéből kijövő 21 redukált anyag mennyiségével. A 21 redukált anyag kiáramlása 45 általában folyamatos, hogy a 30 olvasztó-gázosító edényben a 35 fémfürdő 38 olvadékszintjét a kívánt értéken lehessen tartani. A 38 olvadékszint nem szabad elérje a 30 olvasztó-gázosító edénybe benyúló 40 fúvatólándzsákat, és jóval az ugyancsak ide benyúló 42 víz- 50 fúvókák alatt kell legyen. Megjegyezzük, hogy a rajzon az egyszerűség kedvéért csupán egy-egy 40 fúvatólándzsát, illetve 42 vízfúvókát tüntettünk fel. Mint már korábban említettük, az eljárás során kezelt anyag saját súlyánál fogva jut el a 14 adagoló garattól a 55 37 csapoló járathoz. Az anyag vasat nem tartalmazó része felfelé áramlik a 30 olvasztó-gázosító edényen és a 10 aknakemencén át, a lefelé haladó anyaggal ellenáramban. Ez lehetővé teszi, hogy a találmány szerinti eljárással rendkívül gazdaságos és viszonylag kis energiát 60 igénylő technológiát lehessen megvalósítani vasolvadéknak szénből és oxigénből történő igen egyszerű előállítása során. A 30 olvasztó-gázosító edénybe benyúló 40 fúvatólándzsa kettős járattal van ellátva. A központi járaton az 65 ásványi tüzelőanyag jut az edénybe, ennek megfelelően 2
