http://briket.ru/eng/related_articles.shtml

Бартельс Кристиан
Новый процесс для переработки отходов сталеплавильного цеха

      Сегодня, приблизительно 20-25 кг прекрасной богатой окисью железа пыли на тонну нерафинированной стали образуется в системах очистки отходящего газа объединенного сталелитейного завода в Германии. Из-за содержания цинка, свинца и щелочных включений эти материалы не могут быть переработаны назад в производство и обычно накапливаются на свалках. Ограниченные мощности для закапывания мусора, повышающиеся затраты, более ужесточённые законы и правительственные инструкции, и общественное экологическое мнение, делают все более и более сложным продолжение такой практики. Поэтому, новая технология должна была быть развита на столько, чтобы переработать эти отходы в производстве при условии низкой стоимости и минимального вредного воздействия на экологию. Рассматриваемая технология, названная OxiCup, базируется на измененной вагранке, которая превращает содержащие углерод отходы хранящиеся на складах в горячий металл.

     Процесс состоит из физической комбинации гранулированных окисей отходов с восстанавливающим агентом коксовой мелочи в брикеты (названный C-брикетами), которые наполняют шахту печи, вместе с другими железосодержащими побочными продуктами, коксом и дутьём. В то время как шихта (завалка) спускается в печи, материал нагревается приблизительно до 1,000°C, коксовая мелочь в кирпичах преобразовывается в СО, который непосредственно восстанавливает оксиды железа. Высокая температура и высокая поверхностная область соприкосновения позволяют реакции протекать очень быстро. В лабораторных испытаниях образцы были восстановлены и металлизированы в течение нескольких минут, тогда как в горне печи материал проводит приблизительно 20 минут в требуемом температурном диапазоне между 1,000°C и 1,400°C. Брикет превращается в прямовосстановленное железо (DRI), которое далее спускается к зоне плавления печи, где плавится вместе с другими металлическими побочными продуктами. Науглероживание горячего металла происходит преобладающе в лещади вагранки. Горячий металл и шлак выпускаются непрерывно и проходят через железо и шлакоотделитель; затем горячий металл направляют для дальнейшей обработки и шлак – к системе грануляции шлака. Остатки с содержанием цинка распыляются и оставляют печь с колошниковым газом и обогащенной пылью печи. После всестороннего лабораторного тестирования первое индустриальное испытание было сделано в вагранке литейного завода. 10 t/h печь использовалась в течение больше чем 10 часов с до 30 процентов C-брикетов. Не было никаких существенных изменений в составе горячего металла, и нормапроизводства уменьшилась, как ожидается, к 8.5 t/h. Было небольшое увеличение оксида железа в шлаке от 1 процента до 2.5 процентов, который приравнивается к 1 кг Fe/t. Содержание CO в колошниковом газе увеличилось и также наблюдалось повышение количества пыли из-за относительно низкого качества брикетов. Главное заключение опытов было в том, что Fe-окиси были восстановлены и преобразованы в горячий металл.

     Для осуществления процесса за более длительные периоды времени, ThyssenKrupp Stahl, вместе с Mannesmann, Kuttner, B.U.S и Messer Griesheim, решил строить экспериментальную шахтную печь в Дуйсбурге как демонстрации выполнимости горячего металлического производства 15 t/h и стоимости 15 миллионов DM (€7.7 миллион). Периферийное оборудование типа рекуператора и влажной газоочистки, было куплено для пользования у местного завода завода, чтобы минимизировать затраты. Сама печь была построена в структуре вышеупомянутой доменной печи № 3 в Hamborn. Рис. 2 показывает схемное решение завода. Внутренний диаметр металлоприемника - 2.4 м. и шахты 2.6 м. Общее количество 17 000 м. ?/h холодного дутья нагрето в рекуператоре до 520°C и печь, оборудованая шестью фурмами из меди и системой, чтобы ввести кислород через сверхзвуковые кислородные фурмы. Преимущество этой технологии, по сравнению с обогащением дутья кислородом – более эффективное проникновение, которое является очень важным для низкокачаственного кокса. Колошниковый газ оставляет печь при температуре приблизительно 300°C через газовый отвод к системе очистки. Сама шахта печи на больше чем 5 м. длины, и шихтовый материал в этой части шахты двигается против движения газов. Колошниковый газ очищается, фильтруется и затем сжигается, или направляется в рекуператор чтобы нагреть холодное дутье, или в факеле, потому что для этой стадии проекта не было никакой связи с газопроводами сталелитейного завода. Печь выполнена огнеупорами и работает как типичная вагранка . Железо и шлак непрерывно вытекает через заделочную массу. Шлак и железо отделяются в обычной передней струе, и процесс сохраняет нормальную гибкость вагранки. Возможно закрыть печь через одну минуту.

     После испытания в лаборатории, оптимизированный C-кирпич был шестиугольным кирпичом на 110 мм. Вместе с ненужными окисями, кирпичи содержат LD пыль, шлам и окалину завода, 15 процентов коксовой мелочи и цемента, которые интенсивно смешаны в специальной мешалке. Кирпичи были тогда сформированы в вибрирующем прессе и высушены в течение пяти дней прежде, чем они были обработаны как большой материал. Содержание Fe в брикетам - приблизительно 50 процентов. Скрап и отходы металла За первые шесть недель после запуска печи только обычные отходы использовались. С тех пор материалы состояли из 100-процентных отходов от сталеплавильного цеха и магнитной фракции шлака для десульфурации. Материал в диапазоне размера 10-600 мм можно переработать без любых проблем, но большие части нужно загружать в ограниченном количестве. Fe-содержание этих металлических материалов - приблизительно 70-80 процентов из-за шлака. Действие завода После решения проблемы технического запуска началась оптимизация процесса. Из-за нормы шлака приблизительно 350-450 kg/t горячего металла, что является очень высоким по сравнению с вагранкой литейного завода (60 kg/t), отверстие летки забивало очень быстро. Перепроектируя геометрию передней струи и изменяя состав огнеупоров, кампания заделочной массы была продлена на 14 дней. Было возможно выпустить до 10 000 t горячего металла и 4 000 t шлака в кампанию. Пропорция C-брикетов была постепенно увеличена к максимальным 70 процентам. Производство горячего металла уменьшилось как ожидалось из-за более низкого входящего содержания железа. В экспериментальной стадии завод произвел почти 50 000 t горячего металла и обработал больше чем 5 000 t C-брикетов. Как показано в Рис. 6 , количество брикетов в шихте не имело никакого влияния на горячий металлический состав, тогда как использование металла от шлака десульфурации заканчивается довольно высоким содержанием серы. Влияние серы на растворимость углерода в горячем металле может также быть замечено. Содержание углерода уменьшается к 4 процентам как повышения содержания серы к 0.3 процентам, на уровнях кремния приблизительно 1.5 процентов. Изменение Fe-содержания в шлаке - только вопрос износа огнеупорного материала в шлаковой летке. Кремний бал восстановлен от шлака.

     Более существенна - корреляция процентного содержания от C-брикетов в шихтовых материалах и газопроницаемости печи, рассматриваемая как обратное давление в кольцевом трубопроводе. Увеличение обратного давления вызвано увеличением газа шахты и нет никакого признака квазисвязной зоны и никакого засорения, или зависания шихты. Неучтённый фактор повышается с увеличением количеств C-брикетов, потому что кирпичи имеют все равно размер, и условия движения в направлении идеальной монозернистой структуры, которая уменьшает обратное давление. Увеличение нормы C-брикетов от 55 процентов до 70 процентов шихтового материала не показало никакого дальнейшего увеличения обратного давления. Предполагаеться, что оба эффекта устраняют друг друга. Режим работы печи был устойчив в каждой стадии испытаний, и даже один час без дутья не привёл к проблемам при возвращении к нормальному действию. К сожалению, подержанные нагнетатели и система очистки отходящего газа были в пределе их способности и так что дальнейшее увеличение содержания C-брикетов не было возможно.

     Заключение и перспектива Главное заключение - то, что процесс восстановления агломератов Fe-окиси (C-брикеты) до горячего металла в печи является устойчивым и надежным. Общее количество загружаемых C-брикетов 22.5 t/h. Чистый Цинк покрывал отходы, может теперь использоваться в BOF цехе в больших количествах. Шлам богатый цинком OxiCup может быть продан за дальнейшее восстановление.