190310. lajstromszámú szabadalom • Eljárás folyékony nyersvas és redukálógáz salakolvasztó generátorban való előállítására
1 190 310 2 A találmány tárgya eljárás folyékony nyersvas és salak, valamint redukálógáz salakolvasztó generátorban való előállítására. Az ezen eljárással nyert folyékony nyersvas mind hőmérsékletszintjét, mind pedig kémiai összetételét tekintve alkalmas acéllá történő közvetlen továbbfeldolgozásra, például oxigénes konverterben. Megfelelő folyamatszabályozás mellett a fenti eljárással öntödei nyersvas előállítása is lehetséges másodolvasztású vasalapú nyersanyagok gyártása céljából. Az eljárás lehetővé teszi egyidejűleg nagyértékű redukálógáz előállítását vasszivacs gyártásához, amely viszont magában a salakolvasztó generátorban felhasználva nyersvas előállítására szolgál. Az eljárás ily módon egy alternatívát jelent az ismert nagyolvasztó-folyamathoz képest. Ismertek olyan szén- és/vagy kokszelgázosítási eljárások, ahol az elgázosítandó darabos tüzelőanyagot mozgatott szilárdágyban dolgozzák fel, amelynek magassága az oxigéntartalmú elgázosító közeg bevezetési síkja (a fúvósík) felett a reaktor fúvósíkban mért belső átmérőjének többszörösét teszi ki és ahol a tüzelőanyag nem elgázosítható hányada (a hamu) a fúvókák előtti nagyhőmérsékletü zóna tartományában elfolyósodik, a generátor medencéjében összegyűlik és ezt időről időre lecsapolják. Ha egy ilyen generátorba a tüzelőanyaggal egyidejűleg ércet vagy vasszivacsot adagolunk, akkor a nagyolvasztók alapelvéhez közelítünk. Mint ismeretes, egy ilyen eljárási elv megvalósítása, amely elsősorban nagy fajlagos teljesítményű nyersvas-előállításra szolgál, kellően nagy darabolású (előnyösen 25 mm-nél nagyobb) és nagy szilárdságú fémkohászati koksz alkalmazásához van kötve, hogy a fúvósík fölött elhelyezkedő elegyoszlop intenzív és a teljes aknakeresztmetszetben egyenletes átgázosítását biztosítani lehessen. A nagy szilárdságú, fémkohászati célokra alkalmas koksz előállításához szükséges kokszolható szén korlátozott mennyisége vezetett az alacsony aknás nyersvasolvasztó eljárás kifejlesztéséhez, ami javarészt barnaszénből előállított nagy hőértékű koksz felhasználásával folyik. Ezen kohótípusok alacsony aknamagassága azonban a gázkihasználás alacsony hatásfokát teszi csak lehetővé és így tüzelőanyag-felhasználásuk igen nagy. A nagyolvasztóban megvalósított, az aknában ellenáramban történő gázredukció, valamint a szilárd tüzelőanyagnak egy beolvasztó-elgázosító (nagyolvasztó-medence) fúvóformái előtti elgázosításának elvéből kiindulva új eljárásokat fejlesztettek ki azzal a célkitűzéssel, hogy fémkohászati koksz helyett nem kisülő vagy alacsony hőértékü szenet is fel lehessen használni nyersvas előállítására. Hasonló eljárásfejlesztési törekvések egy úgynevezett beolvasztó-elgázosító vagy salakolvasztó generátor redukálóaknával való összekapcsolását javasolják. Míg a darabos vasérc redukciós eljárásának fejlesztési folyamata, amelynek során forró redukálógázt ellenáramban vezetnek az aknában 750-900 °C-os hőmérsékleti tartományban, egy sor kiforrott eljáráshoz vezetett, a vasszivacs olvasztására eddig ismert eljárástechnológiai megoldások a beolvasztó-elgázosítóknál (salakolvasztó generátoroknál) számos hiányosságot mutatnak. Ezek a tökéletlenségek lényegében arra vezethetők vissza, hogy nem sikerült elérni kielégítő hőcserét a gáz és a szilárd anyag között a nagyhőmérsékletü zónában. A 2 843 303 sz. NSZK szabadalmi leírás szerint a beolvasztó-elgázosítóban, amelybe finomszemcsés szenet, vagy kokszot adagolnak, egy az olvadék fölött a fúvósíkban befúvatott oxigéntartalmú elgázosító közeg révén folyékony szénágyat képeznek, amelyben a beolvasztó-elgázosító fejrészénél beadagolt vasszivacsrészecskék jelentősen lefékeződnek, így a nagyhőmérsékletű zónában jelentősen nő a hőmérsékletük. Az ilyen típusú beolvasztó-elgázosító (salakolvasztó generátor) ily módon ellátja a nagy hőértékü redukálógáz előállításával kapcsolatos funkciókat, amely redukálógáz lényegében szénmonoxidból és hidrogénből tevődik össze. Az elgázosítóban uralkodó hőmérsékleti viszonyok a bevitt szén különösen gyors kigázosítását teszik lehetővé, ami a nagyobb szénrészecskék szétpattanásával (szétesésével) is jár, valamint a kigázosítás során felszabaduló szénhidrogének teljes krakkolásával. Az így keletkező, még forró redukálógázt az elékapcsolt redukálóaknában vasszivacs előállításához használják fel. Ugyanakkor a folyékony szénágy nagyhőmérsékletű zónájának hőmérsékleti szintje elvileg lehetővé teszi ugyan a vasszivacs, valamint a kohósalak és az adalékanyagok felolvasztását és túlhevítését, azonban épp az ebben a zónában elérhető, az olvadt termékek (salak és nyersvas) hőmérsékleti szintjéhez szükséges túlhevítés foka egyúttal az olvasztandó és túlhevítendő anyagok ezen zónában való tartózkodási idejének a függvénye is. Különösképpen a nagyobb vasszivacsrészecskéknek a folyékony szénágy nagyhőmérsékletű zónájában való rövid tartózkodási ideje miatt a DE-OS 2 843 303-nak megfelelő eljárás gyakorlati kivitelezése során csak elégtelen olvadt termék hőszintet tudtak elérni, amiből kifolyólag egyrészt szétválasztási problémák lépnek föl a nyersvas és salak vonatkozásában és nem tudják jól kihasználni a salak kéntelenítőképességét, másrészt a vasszivacs és a folyékony szénágy, ill. a gáz közötti elégtelen hőcsere következtében magas, ill. túl magas (1400°C-ig) fejgázhőmérsékletekkel kell számolni, ami egyenlő a hőhatásfok rosszabbodásával. Mindezeken felül nagyobb szilíciumtartalmú nyersvasfajták előállítása, különösképp az ilyen paraméterű öntödei nyersvasé, gyakorlatilag nem lehetséges. Mindezek a körülmények olyan mértékben rosszabbodnak, amennyire a fajlagos salaktömeg növekszik, ami az ilyen eljárás alkalmazási körét erősen behatárolja. Célunk a találmánnyal azoknak a műszaki-technológiai problémáknak a csökkentése, amelyek az olvadt termékek elégtelen hőmérsékleti szintjéből adódnak, különös tekintettel a nagy érces kőzettartalmú vasszivacs folyékony szén/koksz ágyazatú vasolvadék-elgázosítóban való feldolgozására, valamint egyidejűleg az energiafelhasználás hőhatásfok-javulás általi pozitív befolyásolása. A találmány által megoldandó feladat olyan eljárás kifejlesztése folyékony nyersvas és redukálógáz 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
