PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69925029T2 02.03.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001137815
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELUNG VON METALLEN UND METALL-LEGIERUNGEN
Anmelder Technological Resources Pty. Ltd., Melbourne, Victoria, AU
Erfinder DRY, James, Rodney, City Beach, AU
Vertreter Kador & Partner, 80469 München
DE-Aktenzeichen 69925029
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.10.1999
EP-Aktenzeichen 999704307
WO-Anmeldetag 14.10.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/AU99/00884
WO-Veröffentlichungsnummer 0000022176
WO-Veröffentlichungsdatum 20.04.2000
EP-Offenlegungsdatum 04.10.2001
EP date of grant 27.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.03.2006
IPC-Hauptklasse C21B 11/00(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse C21B 11/02(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      C22B 5/10(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      C22B 5/12(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      F27B 19/02(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      F27B 19/04(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschmolzenem Metall (wobei der Begriff Metallegierungen einschließt), insbesondere, jedoch nicht ausschließlich Eisen, aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial, wie Erzen, teilweise reduzierten Erzen und metallhaltigen Abfallströmen, in einem metallurgischen Gefäß, das ein Schmelzbad enthält.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Metallschmelze aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial, basierend auf der Kombination von:

  • (a) einer Vorrichtung, die das metallhaltige Beschickungsmaterial teilweise reduziert und zumindest teilweise schmilzt; und
  • (b) einer Vorrichtung, die die Reduktion des geschmolzenen, teilweise reduzierten Beschickungsmaterials vervollständigt.

Ein Beispiel einer Vorrichtung zum Vorreduzieren/Schmelzen ist ein Zyklonkonverter.

Ein Beispiel eines Reduktionsgefäßes ist ein Gefäß, das ein Schmelzbad enthält.

US-Patent 4,849,015 von Fassbinder et al. und US-Patent 5,800,592 von Den Hartog et al. offenbaren spezielle Vorschläge zur Erzeugung einer Eisenschmelze aus Eisenerz unter Verwendung der vorstehend genannten Kombination aus einer Vorrichtung zum Vorreduzieren/Schmelzen und einer Vorrichtung zum Reduzieren.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein anderes Verfahren/eine andere Vorrichtung zur Erzeugung einer Eisenschmelze aus Eisenerz bereitzustellen, das bzw. die auf der vorstehend genannten Kombination aus einer Vorrichtung zum Vorreduzieren/Schmelzen und einer Vorrichtung zum Reduzieren basiert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Metallen aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial angegeben, das die Schritte des teilweisen Reduzierens und zumindest teilweisen Schmelzens des metallhaltigen Beschickungsmaterials in einer Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung und des vollständigen Reduzierens des teilweise reduzierten Beschickungsmaterials in einer Reduktionsvorrichtung umfaßt, wobei die Reduktionsvorrichtung ein Gefäß einschließt, das ein Schmelzbad enthält, das eine Metallschicht und eine Schlackeschicht auf der Metallschicht aufweist, und wobei das Verfahren durch die Merkmale (a) bis (e) von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.

Der Begriff "metallreicher Bereich" steht hier für den Bereich (oder die Bereiche) des Schmelzbades, der eine hohe Metallkonzentration aufweist. Die Metallschicht ist zum Beispiel ein metallreicher Bereich.

Der Begriff "Metallschicht" steht hier für den Bereich des Bades, der vorwiegend Metall ist. Insbesondere erfaßt dieser Begriff einen Bereich oder eine Zone, der bzw. die eine Dispersion von geschmolzener Schlacke in einem durchgängigen Metallvolumen einschließt.

Der Begriff "Schlackeschicht" steht hier für den Bereich des Bades, der vorwiegend Schlacke ist. Insbesondere schließt der Begriff einen Bereich oder eine Zone ein, der bzw. die eine Dispersion von geschmolzenem Metall in einem durchgängigen Schlackevolumen einschließt.

Der Begriff "Übergangszone" steht hier für ein durchgängiges Gasvolumen, in dem Spritzer, Tropfen und Ströme von geschmolzenem Material (das zumindest vorwiegend Schlacke ist) vorliegen.

Eine Möglichkeit für die Erzeugung der Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen von geschmolzenem Material aus der Metallschicht im Schritt (b) besteht darin, im Schritt (b) das feste kohle- bzw. kohlenstoffhaltige Material und Trägergas durch eine oder mehr als eine Lanze/Düse einzublasen, die sich in Richtung der Metallschicht erstreckt.

Stärker bevorzugt erstreckt sich diese eine oder mehr als eine Lanze/Düse durch die Seitenwände des Gefäßes und ist in einem Winkel einwärts und nach unten zur Metallschicht angeordnet.

Es ist bevorzugt, daß das Einblasen von festem kohlehaltigem Material und Trägergas in die Metallschicht ausreicht, um eine fontänenartige Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen des geschmolzenen Materials hervorzurufen.

Das Einblasen von festem kohlehaltigem Material und Trägergas in die Metallschicht durch die sich nach unten erstreckende(n) Lanze(n)/Düse(n) hat die nachstehenden Konsequenzen:

  • (i) der Impuls des festen kohlehaltigen Materials/Trägergases bewirkt, daß das feste kohlehaltige Material und das Gas in die Metallschicht eindringen;
  • (ii) das feste kohlehaltige Material, typischerweise Kohle, wird von flüchtigen Bestandteilen befreit und erzeugt dadurch in der Metallschicht Gas;
  • (iii) Kohlenstoff löst sich vorwiegend im Metall und bleibt teilweise als Feststoff zurück;
  • (iv) die Gase, die in die Metallschicht transportiert und durch das Entfernen der flüchtigen Bestandteile erzeugt worden sind, rufen eine signifikante Auftriebsbewegung des Materials aus der Metallschicht hervor, was zur vorstehend beschriebenen Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen des Materials führt, und diese Spritzer, Tropfen und Ströme reißen weitere Schlacke mit, wenn sie sich durch die Schlackeschicht bewegen.

Das im Absatz (d) genannte Material schließt geschmolzenes Metall (das gelösten Kohlenstoff einschließt) und geschmolzene Schlacke ein, die als Folge des Einblasens von Feststoff/Gas von oberhalb der Metallschicht in die Metallschicht gezogen wird.

Eine weitere Möglichkeit, obwohl keineswegs die einzige weitere Möglichkeit, die vorstehend beschriebene Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen des Materials zu erzeugen, besteht darin, festes kohlehaltiges Material und Trägergas durch eine oder mehr als eine Düse im Boden des Gefäßes oder in den Seitenwänden des Gefäßes, die mit der Metallschicht in Kontakt stehen, einzublasen.

Die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung befindet sich vorzugsweise über der Reduktionsvorrichtung und steht mit der Reduktionsvorrichtung in Verbindung, so daß das zumindest teilweise geschmolzene, teilweise reduzierte metallhaltige Beschickungsmaterial nach unten in die Reduktionsvorrichtung abläuft und insbesondere in den kräftig gemischten mittleren Bereich der Schlackeschicht im Schmelzbad abläuft. Der Anmelder nimmt an, daß das zu einem wirksameren Schmelzen des vorreduzierten Materials führt.

Bei dieser Anordnung strömt in der Reduktionsvorrichtung erzeugtes heißes Reaktionsgas vorzugsweise nach oben in die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung.

Wie vorstehend angegeben fördert die Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen des Materials aus der Metallschicht das Mischen des Materials aus der Metallschicht in der Schlackeschicht und das Mischen des Materials in der Schlackeschicht in der Metallschicht. Vorzugsweise ist das Ausmaß des Mischens ausreichend, so daß die Schlackeschicht in Bezug auf die Zusammensetzung und Temperatur mehr oder weniger homogen ist.

Das Mischen des Materials innerhalb der Schichten fördert das Reduzieren der Metalloxide, die im Schmelzbad vorhanden sind, durch gelösten Kohlenstoff im Metall. In diesem Zusammenhang sichert das Einblasen von festem kohlehaltigem Material in die Metallschicht, daß große Mengen von gelöstem Kohlenstoff (und möglicherweise fester Kohle) in der Metallschicht vorliegen und daß die Metallschicht dadurch stark reduzierend ist.

Es ist bevorzugt, daß die Menge von gelöstem Kohlenstoff im Metall mehr als 3,5 Gew.-% beträgt.

Das Verfahren schließt vorzugsweise einen Schritt ein, bei dem das metallhaltige Beschickungsmaterial vorgewärmt wird, bevor das metallhaltige Beschickungsmaterial in die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung eingeführt wird.

Das Verfahren schließt vorzugsweise die Abgabe des Reaktionsgases aus der Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung als Abgas und das Vorwärmen des metallhaltigen Beschickungsmaterials mit dem Abgas, entweder heiß oder kalt, ein.

Durch die Schritte (c) und (e) des Einblasens des sauerstoffhaltigen Gases in das Gefäß und die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung wird vorzugsweise das im Schmelzbad erzeugte Reaktionsgas bis zu einem Nachverbrennungswert von zumindest 70% nachverbrannt.

Der Begriff "Nachverbrennung" bedeutet:

worin:
[CO2]
= Vol.-% von CO2 im Reaktionsgas;
[H2O]
= Vol.-% von H2O im Reaktionsgas;
[CO]
= Vol.-% von CO im Reaktionsgas; und
[H2]
= Vol.-% von H2 im Reaktionsgas.

Insbesondere steht der Begriff "Nachverbrennung" im Zusammenhang mit der Nachverbrennung im Gefäß auch für die Nachverbrennung ohne irgendeinen Zusatz von ergänzendem kohlehaltigem Material für andere Zwecke.

Vorzugsweise erfolgt das Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas in das Gefäß im Schritt (c) durch eine oder mehr als eine Lanze/Düse, die sich nach unten und einwärts in das Gefäß erstreckt und ausreichend zurückversetzt ist, so daß sie frei von Material ist, das aus der Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung nach unten in das Gefäß fließt.

Die Übergangszone ist aus drei Gründen wichtig.

Erstens stellen die aufsteigenden und danach absinkenden Spritzer, Tropfen und Ströme des Materials eine wirksame Maßnahme dar, um die durch die Nachverbrennung der Reaktionsgase im Gefäß erzeugte Wärme auf das Schmelzbad zu übertragen.

Zweitens stellt das Material und insbesondere die geschmolzene Schlacke in der Übergangszone eine wirksame Maßnahme dar, um den Wärmeverlust durch Strahlung über die Seitenwände des Gefäßes zu minimieren.

Drittens vermindert der kohlehaltige Staub in der Übergangszone den Wärmeverlust durch Strahlung auf die Seitenwände des Gefäßes.

Das Gefäß schließt vorzugsweise ein:

  • (a) Abstichlöcher für die Abgabe von Metallschmelze und Schlacke aus dem Gefäß; und
  • (b) einen oder mehr als einen Auslaß für die Weiterleitung von Reaktionsgas in die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung.

Es ist bevorzugt, daß das sauerstoffhaltige Gas Sauerstoff ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens bereitgestellt.

Insbesondere stellt die vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Metallen aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial bereit, welche einschließt: eine Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung, die das metallhaltige Beschickungsmaterial teilweise reduziert und zumindest teilweise schmilzt, und eine Reduktionsvorrichtung, die das zumindest teilweise geschmolzene und teilweise reduzierte Beschickungsmaterial vollständig schmilzt und reduziert; wobei die Reduktionsvorrichtung ein Gefäß einschließt, das ein Schmelzbad mit einer Metallschicht und einer Schlackeschicht auf der Metallschicht aufweist; wobei sich die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung direkt über dem Gefäß befindet und mit dem Gefäß in Verbindung steht, wodurch zumindest teilweise geschmolzenes und teilweise reduziertes Beschickungsmaterial nach unten in den mittleren Bereich des Gefäßes fließt; und wobei die Reduktionsvorrichtung ferner folgendes einschließt:

  • (a) eine oder mehr als eine Lanze/Düse, die festes kohlehaltiges Material mit einem Trägergas in den metallreichen Bereich des Schmelzbades einbläst;
  • (b) eine oder mehr als eine Lanze/Düse, die sauerstoffhaltiges Gas in das Gefäß einbläst, das das Reaktionsgas nachverbrennt, das in dem Gefäß erzeugt worden ist, wobei sich die eine oder mehr als eine Lanze/Düse nach unten und einwärts in das Gefäß erstreckt und so angeordnet ist, daß der Kontakt mit zumindest teilweise geschmolzenem und teilweise reduziertem Beschickungsmaterial minimiert ist, das aus der Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung nach unten fließt; und
  • (c) eine oder mehr als eine Lanze/Düse, die sauerstoffhaltiges Gas in die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung einbläst, das zumindest einen Teil des Reaktionsgases aus dem Gefäß nachverbrennt.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen als Beispiel weiter beschrieben, welche zeigen:

1 ein Fließschema einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung in stark schematischer Form; und

2 ein Fließschema einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in stark schematischer Form.

Die folgende Beschreibung steht im Zusammenhang mit der Erzeugung von geschmolzenem Eisen aus Eisenerz, und es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung begrenzt ist und bei jedem geeigneten metallhaltigen Material angewendet werden kann.

Siehe 1; Eisenerz wird aus einer Reihe von Lagerbunkern 3 in eine Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung befördert, die in Form eines Zyklonkonverters 5 vorliegt, und wird im Zyklonkonverter 5 teilweise reduziert (z.B. bis zu FeO) und zumindest teilweise geschmolzen.

Der Zyklonkonverter 5 befindet sich direkt über einer Reduktionsvorrichtung, die in der folgenden Form vorliegt

  • (a) ein metallurgisches Gefäß 7, das ein Schmelzbad 15 mit einer Metallschicht und einer Schlackeschicht enthält und das eine geeignete Vorrichtung (nicht gezeigt) zum Abstich von Metallschmelze und Schlacke und einen Auslaß für Reduktionsgas aufweist, der sich direkt in den Zyklonkonverter 5 öffnet; und
  • (b) Lanzen/Düsen 11 zum Einblasen von festem kohlehaltigem Material und gegebenenfalls Flußmitteln in das Gefäß 7 und Lanzen/Düsen 13 zum Einblasen von Sauerstoff in das Gefäß, wobei sich die Lanzen/Düsen 11, 13 durch die Seitenwand des Gefäßes nach unten und einwärts in das Gefäß erstrecken.

Eine geeignete Form des Gefäßes 7 und der Lanzen/Düsen 11, 13 und ein geeignetes Verfahren zum Reduzieren von metallhaltigem Beschickungsmaterial im Gefäß 7 ist in den Internationalen Anmeldungen PCT/AU99/00537 und PCT/AU99/00538 im Namen des Anmelders allgemein beschrieben. Auf die Offenbarung in diesen Patentbeschreibungen, die in diesen Patentanmeldungen enthalten sind, wird als Querverweis Bezug genommen.

Das Fließschema des Verfahrens von 1 schließt das Einblasen von festem Material und Trägergas in die Metallschicht 15 durch die Lanzen/Düsen 11 ein. Ein besonderes Merkmal des Fließschemas dieses bevorzugten Verfahrens besteht darin, daß das eingeblasene feste Material auf festes kohlehaltiges Material (typischerweise Kohle) und gegebenenfalls ein oder mehr als ein schlackebildendes Mittel (typischerweise Kalk) beschränkt ist. Die Gase, die als Folge des Einblasens von festem kohlehaltigen Material und Trägergas in die Metallschicht von der Metallschicht erzeugt und in diese transportiert werden, rufen eine deutliche Auftriebsbewegung von geschmolzenem Metall, fester Kohle und geschmolzener Schlacke (die als Folge des Einblasens von Feststoff/Gas in die Metallschicht gezogen wird) aus der Metallschicht hervor, was zu einer Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen von geschmolzenem Metall und fester Kohle führt, und diese Spritzer, Tropfen und Ströme reißen Schlacke mit, wenn sie sich durch die Schlackeschicht bewegen.

Die Auftriebsbewegung von geschmolzenem Material und fester Kohle bewirkt eine wesentliche Bewegung in der Metallschicht und der Schlackeschicht, als Ergebnis nimmt das Volumen der Schlackeschicht zu. Das Ausmaß der Bewegung ist derart, daß das Material aus der Metallschicht stark in der Schlackeschicht vermischt und das Material aus der Schlackeschicht stark in der Metallschicht vermischt wird.

Außerdem erstreckt sich die Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen des Materials, die durch die Auftriebsbewegung von geschmolzenem Metall, fester Kohle und geschmolzener Schlacke hervorgerufen wird, in den Gasraum über dem geschmolzenen Material im Gefäß und bildet eine Übergangszone.

Der Durchmesser des Zyklonkonverters 5 ist im Vergleich mit dem des Gefäßes 7 relativ gering, und der Zyklonkonverter 5 befindet sich mittig über dem Gefäß 7. Folglich fließt das im Zyklonkonverter 5 erzeugte, zumindest teilweise geschmolzene, teilweise reduzierte Eisenerz nach unten in den mittleren Bereich des Schmelzbades 15 und wird im Schmelzbad 15 vollständig reduziert. Das Mischen von Material zwischen der Metallschicht und der Schlackeschicht sichert, daß eine vollständige Reduktion wirksam und effizient erreicht wird.

Die Reaktionen, die im Schmelzbad 15 im Gefäß 7 auftreten, erzeugen Reaktionsgas (wie CO und H2), und dieses Gas bewegt sich nach oben durch das Gefäß 7. In einer Sauerstoffanlage 19 erzeugter Sauerstoff wird durch die Lanzen/Düsen 13 über dem Schmelzbad 15 in den Gasraum im Gefäß 7 eingeblasen und verbrennt einen Teil des Reaktionsgases in der Übergangszone und anderen Abschnitten des Gasraums nach. Die Wärme wird auf die aufsteigenden und danach absinkenden Spritzer, Tropfen und Ströme des Materials übertragen, und diese Wärme wird dann auf die Metallschicht übertragen, wenn das Metall/die Schlacke zur Metallschicht zurückkehrt. Um eine Beschädigung durch den Kontakt mit dem aus dem Zyklonkonverter 5 nach unten fließenden Material zu vermeiden, sind die Lanzen/Düsen 5 zurückversetzt, so daß sie frei von diesem nach unten fließenden Material sind.

Das nachverbrannte Reaktionsgas, das im Gefäß 7 erzeugt wurde, strömt nach oben in den Zyklonkonverter 5 und wirkt als reduzierendes Gas, das das dem Zyklonkonverter 5 zugeführte Eisenerz teilweise reduziert.

Außerdem wird in der Sauerstoffanlage 19 erzeugter Sauerstoff in den Zyklonkonverter 5 eingeblasen und verbrennt zumindest einen Teil des Reaktionsgases im Zyklonkonverter 5 nach und erzeugt Wärme, die das teilweise reduzierte Eisenerz schmilzt.

Die Summe der Nachverbrennung im Gefäß 7 und im Zyklonkonverter 5 beträgt mindestens 70%.

Das Abgas tritt durch eine Leitung 17 aus dem Zyklonkonverter 5 aus. Die Leitung 17 schließt eine Wasserkühlanordnung 9 ein, die das Abgas zuerst durch Wasserplatten kühlt und das Abgas dann abschreckt und dadurch mitgerissene Feststoffe aus dem Abgas entfernt und den Wasserdampfgehalt des Abgases reduziert.

Das abgeschreckte Abgas wird durch eine Leitung 27 befördert und als Heizgas oder abgelassenes Abgas verwendet.

Das Fließschema des Verfahrens, das in 2 gezeigt ist, schließt alle Komponenten des in der Figur gezeigten Fließschemas ein.

Außerdem wird bei dem Fließschema des Verfahrens, das in 2 gezeigt ist, das Eisenerz in einer Vorwärmanordnung 29 vorgewärmt, bevor das Eisenerz dem Zyklonkonverter 5 zugeführt wird. Die Vorwärmanordnung 29 arbeitet mit einem Teil des Heizgases aus der Wasserkühlanordnung 9, der durch die Leitung 31 zugeführt wird. Die Verwendung einer Vorwärmanordnung 29 stellt einen Vorteil in Bezug auf die Produktivität und die Betriebskosten, besonders in den Fällen dar, bei denen das Eisenerz hohe Werte des Glühverlustes (z.B. Kristallwasser) aufweist. In Fällen, in denen das Eisenerz hohe Werte des Glühverlustes hat, hat die Vorwärmanordnung 29 zudem den Vorteil, daß sie die thermische Dekrepitation von Einsenerzpartikeln minimiert, wenn die Partikel im Zyklonkonverter 5 hohen Temperaturen ausgesetzt werden.

Die nachfolgende Tabelle gibt die Berechnungen für das Wärme- und Massengleichgewicht für die Fließschemata des Verfahrens der 1 und 2 bei den angegebenen Verfahrensbedingungen an.

Das Eisenerz wurde aus Nordamerika bezogen und enthielt 68,2% Eisen, 0,6% SiO2 und 0,95% Al2O3, auf Trockenbasis.

Die Kohle hatte einen Heizwert von 33,90 MJ/kg, einen Aschegehalt von 5,4% und einen Wert der flüchtigen Bestandteile von 14%. Zu anderen Eigenschaften gehören 90,0% gesamter Kohlenstoff, 2,0 H2O, 1,3% N2, 3,2% O2 und 4,0% H2.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben sind, können viele Modifizierungen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel nicht auf die Verwendung von Zykonkonvertern begrenzt und erstreckt sich auf irgendeine geeignete Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung.

Obwohl die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das Einblasen des gesamten festen kohlehaltigen Materials in die Metallschichten in den Gefäßen 7 einschließen, läßt sich zudem leicht einschätzen, daß sich die vorliegende Erfindung auf Ausführungsformen erstreckt, bei denen ein Teil des festen kohlehaltigen Materials von oben eingeführt oder den Gefäßen 7 auf andere Weise zugeführt wird.

Obwohl die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf das Einblasen von Trägergas und festem kohlehaltigem Material und gegebenenfalls Schlackebildnern durch Lanzen/Düsen 11 in die Metallschicht begrenzt sind, läßt sich zudem leicht einschätzen, daß sich die vorliegende Erfindung auf Ausführungsformen erstreckt, bei denen andere feste Materialien, wie metallhaltiges Beschickungsmaterial, in die Metallschichten eingeblasen werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung von Metallen aus einem metallhaltigen Beschickungsmaterial, das die Schritte des teilweisen Reduzierens und zumindest teilweisen Schmelzens des metallhaltigen Beschickungsmaterials in einer Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung und des vollständigen Reduzierens des teilweise reduzierten Beschickungsmaterials in einer Reduktionsvorrichtung umfaßt, wobei sich die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung direkt über der Reduktionsvorrichtung befindet und mit der Reduktionsvorrichtung in Verbindung steht, so daß das zumindest teilweise geschmolzene, teilweise reduzierte Beschickungsmaterial nach unten in den mittleren Bereich der Reduktionsvorrichtung strömt, wobei die Reduktionsvorrichtung ein Gefäß aufweist, das ein Schmelzbad mit einer Metallschicht und einer Schlackeschicht auf der Metallschicht enthält, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:

    (a) Einblasen von festem kohlehaltigem Material mit einem Trägergas in einen metallreichen Bereich des Schmelzbades;

    (b) Hervorrufen einer Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen des Materials aus der Metallschicht, was:

    (i) das Mischen des Materials aus der Metallschicht in die Schlackeschicht und das Mischen des Materials aus der Schlackeschicht in die Metallschicht fördert; und

    (ii) sich in den Raum über dem Schmelzbad erstreckt, wodurch eine Übergangszone gebildet wird;

    (c) Einblasen eines sauerstoffhaltigen Gases in das Gefäß und Nachverbrennen eines Teils des im Schmelzbad erzeugten Reaktionsgases;

    (d) Strömenlassen von zumindest einem Teil des im Schmelzbad erzeugten Reaktionsgases aus der Reduktionsvorrichtung nach oben in die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung und teilweises Reduzieren des metallhaltigen Beschickungsmaterials in der Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung; und

    (e) Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas in die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung und Nachverbrennen eines Teils des Reaktionsgases und dadurch Erzeugen von Wärme, die das teilweise reduzierte metallhaltige Beschickungsmaterial zumindest teilweise schmelzt, wobei die Schritte (c) und (e) das im Schmelzbad erzeugte Reaktionsgas bis zu einem Nachverbrennungswert von mindestens 70% nachverbrennen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einblasen von festem kohlehaltigem Material und Trägergas in dem metallreichen Bereich des Schmelzbades im Schritt (a) zu einer Aufwärtsbewegung von Spritzern, Tropfen und Strömen von Material aus der Metallschicht im Schritt (b) führt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einblasen von festem kohlehaltigem Material und Trägergas durch eine oder mehr als eine Lanze/Düse erfolgt, die sich nach unten in Richtung der Metallschicht erstreckt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Einblasen von festem kohlehaltigem Material und Gas durch eine oder mehr als eine Düse im Boden des Gefäßes oder in den Seitenwänden des Gefäßes erfolgt, die mit der Metallschicht in Kontakt stehen.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das einen Schritt des Vorwärmens des metallhaltigen Beschickungsmaterials vor dem Einführen des metallhaltigen Beschickungsmaterials in die Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung einschließt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, das die Abgabe von Reaktionsgas aus der Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung als Abgas und das Vorwärmen des metallhaltigen Beschickungsmaterials mit diesem Abgas einschließt.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Einblasen von sauerstoffhaltigem Gas in das Gefäß durch eine oder mehr als eine Lanze/Düse erfolgt, die sich nach unten und einwärts in das Gefäß erstreckt und ausreichend zurückversetzt ist, so daß sie frei von Material ist, das aus der Vorreduktions/Schmelz-Vorrichtung nach unten in das Gefäß fließt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com