195256. lajstromszámú szabadalom • Eljárás LD konverterek hulladékbetét részarányának növelésére
195256 A találmány tárgya eljárás LD konverterek hulladékbetét részarányának növelésére acélgyártás során! amikoris a konverterbe hulladékanyagot és salakképzőket, majd nyersvasat adagolunk, fúvatást végzünk, végül az anyagot lecsapoljuk. Az LD konverterek betétjében a hulladék részarány 22%-ra tehető. E viszonylag alacsony érték összefügg az LD konverterekben lehetséges reakcióhő képződéssel, a fizikai-kémiai hőhasznosulással, az üzemelés adottságaival, mindenek előtt a folyékony nyersvas fizikai-kémiai tulajdonságaival és a hulladék előkészítettségével. A reakcióhő képződés és a gyártási folyamat során lehetséges hőhasznosítás előnyösebbé tételére több eljárást dolgoztak ki, illetve valósították meg, amelyek többségében védett szabadalmak. Ezeknek az eljárásoknak közös jellemzőjük, hogy a hagyományos LD konvertereket át kell alakítani és ki kell egészíteni olyan technológiai részekkel, amelyek a pótlólagos energiabevitelt lehetővé teszik. Az átalakítás és technológiai részekkel való kiegészítés költséges. A már meglévő üzemi méretek figyelembevételével a megvalósításuk is nehézségbe ütközik. Ha egy 100 tonnás LD konverter átalakítására sor kerülhet, akkor több 100 millió forintos beruházással kell számolni. A pótlólagos energiahordozók bevitelét lehetővé tevő technológiáknak jellemzője az is, hogy a CO/C02 gázarány a hőhasznosulás szempontjából kedvezőtlenebb, mint a hagyományos LD konverterek esetében. Ezért a jelen találmánnyal olyan eljárás kidolgozása a célunk, amely lehetővé teszi az LD konverterek hulladékbetét részarányának növelését új beruházások, illetve költségek szükségessége nélkül. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az LD konverterben végzett acélgyártás során, amikoris a konverterbe hulladékanyagot és salakképzőket, majd nyersvasat adagolunk, fúvatást vég ziink, végül az anyagot lecsapoljuk, a hivatás első felében az alacsony CaO és kovasav tartalmú salak legalább 30%-át leeresztjük a konventerből. A salak leeresztése előtt vagy után célszerűen karbonhordozót jutattunk a fürdőbe. A karbonhordozó bevitelét adott esetben megismételhetjük, legfeljebb 4% karbontartalom eléréséig. A CO gázok utánégetését előnyösen közvetlenül a fémsalak emulzió zónában végezzük. Találmányunk az alábbi felismeréseken alapul: A konverter hőgazdálkodásában a salak hőtartalma 15,5%-ot, az acél fizikai hője 70,5%-ot képvisel. A távozó füstgáz 10%-át, a hőveszteség 4 % - át teszi ki. Az összes hőterület 50,4%-a a nyersvas fizikai hőjéből, 49,6%-a reakcióhőből adódik. 2 1 A reakcióhő 45%-a a karbon elégetéséből, 22%-a a szilícium oxidációjából származik. Ennek megfelelően háromirányú technológiai változtatást tartottunk célravezetőnek. Ezek közül az első lehetőség csökkenteni a salakmennyiséggel kapcsolatos hőtartalmat, a salak tömegének csökkentésével, a másik lehetőség — növelni a CO utánégés mértékét a fúvatásí feltételek kedvezőbbé tételével, a harmadik pedig — külső karbonhordozók bevitelével növelni a rendszer hőtartalmát. A fúvatási idő első felében a kálcium-oxid olvadása csak részben történik meg, ugyanakkor ebben az időben a nyersvas szilícium, foszfor és mangántartalma gyakorlatilag teljes mértékben oxidálódott, azok a salakban oxidok formájában vannak jelen. Ha a kovasavban dús, kálium-oxidban szegény salakot eltávolítjuk, akkor jelentős mértékben csökkenthető a salakképzés céljára beadagolt CaO mennyiség, 1 tonna CaO mennyiség csökkenés lehetővé teszi, hogy a hulladék mennyiség kb. 1,3 t-val növekedjen a betétben. A gyártás gazdaságossága és a metallurgiai munka feltételeinek biztosítása figyelembevételével a salak leeresztés olyan időpontban történjen, amikor a salak tömege kb. 40%-a a teljes salakmennyiségnek, a szilícium csaknem teljesen oxidálódott, a CaO legjeljebb 20%-ban oldódott fel. A salak vastartalma a már megindult karbonoxidáció következtében lényegesen kisebb, mint a fúvatás első, ill. utolsó perceiben, a karbontartalom pedig 1,5—2,5% között van. A hagyományos LD konvertereknél a CO gázok utánégése kedvezőbb, mint a növelt hulladékbetét feldolgozására kifejlesztett fenékfúvásos, ill. kombinált fúvásos konvertereknél, de az utánégés mértéke a hőgazdálkodás szempontjából nem minősül optimálisnak. Ez abból is adódik, hogy a fúvatás során az oxigénmegoszlás a fém, salak és gázrendszer kialakult arányának fizikai-kémiai állapotának függvénye. Befolyásolja a CO utánégés mértékét a fúvatási technológia ill, a sugárimpulzus hatás is. Ha az LD konverterek üzemében megváltoztatjuk a salak és a fémfázis arányát és célszerűen módosítjuk a fúvatási technológiát, akkor elérhető, hogy a jelenlegi 19%-os utánégés 25%-ra növekszik. A CO utánégés kedvezőbbé tételére az előző pontban említett kovasavban dús salak leeresztése és a salakleeresztés utáni oxigénmegoszlás kedvező feltételeket biztosít. Ha a szilícium oxidációja után a fürdőbe karbontartalmú anyagot juttatunk, akkor a befúvott oxigénmennyiség nagyobb hányada hasznosul a karbon oxidációjára, ill. a CO utánégésére, mint amikor a nyersvasbanr még szilícium, foszfor és mangán is jelen volt. Az 1,5—25% karbontartalmú olvadék 1430—1520 °C mellett a legalkalmasabb a külső karbonhordozók bevitelére és haszno-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
