專利名稱：在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)利用煤屑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由金屬載體尤其部分還原或還原的海綿鐵在熔煉煤氣發(fā)生爐(Einschmelzvergaser)內(nèi)生產(chǎn)液態(tài)金屬尤其液態(tài)生鐵或液態(tài)鋼半成品的方法，在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)通過供入至少部分由煤屑和煤粉構(gòu)成的含碳的材料和氧或含氧的氣體，金屬載體在由含碳材料構(gòu)成的床內(nèi)，在生成還原氣體的同時，必要時在事先最終還原后熔煉。本發(fā)明還涉及實施此方法的設(shè)備。
在向熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)供入微粒狀含碳材料如煤屑和煤粉時存在的問題是，由于在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)存在的速度使微粒狀含碳材料重新從熔煉煤氣發(fā)生爐排出。這種情況在同樣程度上也適用于微粒狀的礦石。為了解決上述問題，例如在AT-B-401777中建議，碳的載體與礦屑和/或礦粉一起借助于粉狀燃料燃燒器加入熔煉煤氣發(fā)生爐中，而且加入熔煉煤氣發(fā)生爐的下部區(qū)內(nèi)。在這里導(dǎo)致加入的碳載體低于按化學(xué)計算法的燃燒。帶來的缺點(diǎn)是，碳的載體對于在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)建立由固體的碳載體構(gòu)成的床不能作出貢獻(xiàn)。
在內(nèi)部已知向熔煉煤氣發(fā)生爐上部區(qū)供入微粒狀煤，微粒狀煤在其中轉(zhuǎn)化成焦，焦與還原氣體一起排出并分離，接著與微粒狀材料一起通過燃燒器輸入熔煉煤氣發(fā)生爐。然而在這里對于建立由含碳材料構(gòu)成的床同樣沒有貢獻(xiàn)。
這種床通常由必須具有高的熱穩(wěn)定性的塊狀煤構(gòu)成。基于受燃煤電廠的需要左右的煤炭市場的發(fā)展，可能發(fā)生最好是提供煤粉的情況，用于如今流行的煤粉燃燒器。原先常用的必須使用塊煤的爐篦燃燒，現(xiàn)在在煤炭的消耗市場上只起次要的作用。其結(jié)果是，在市場上供應(yīng)的煤的細(xì)粒部分可能占很大的比例，其數(shù)量級在50至70％的范圍內(nèi)變動。
在熔煉煤氣發(fā)生爐中使用這種煤時，通常首先將煤的細(xì)粒部分篩出，只有粗粒部分，亦即塊狀煤，才提供用于熔煉煤氣發(fā)生爐。細(xì)粒部分供別的地方使用。
本發(fā)明的目的是，將細(xì)粒部分同樣有益地加以利用，使它有助于建立熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)由含碳材料構(gòu)成的床，由此可以降低使用塊狀含碳材料的成本。
按本發(fā)明為達(dá)到此目的采取的措施是，要加入的煤屑和煤粉在干燥后熱態(tài)下與地瀝青混合，接著冷制團(tuán)；以及，由此制成的團(tuán)塊在冷態(tài)加入熔煉煤氣發(fā)生爐，以及在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)受到急劇地加熱。
出人意料地發(fā)現(xiàn)，如此制成的團(tuán)塊有極好的熱穩(wěn)定性，它甚至超過塊狀的含碳材料的熱穩(wěn)定性。在熔煉煤氣發(fā)生爐約1000℃的溫度的沖擊式作用下，團(tuán)塊只出現(xiàn)微小的崩塌現(xiàn)象。這要?dú)w因于用作粘結(jié)劑的地瀝青的性質(zhì)，地瀝青在上述高溫下快速熔化并因而為在煤粒之間有利地連接提供了條件。在這里重要的是，地瀝青在上述溫度下不會析出氣體以及除此以外保持其粘稠的稠度和粘合力。
由DE-A-2407780已知使用由一種混合物構(gòu)成的煤磚，這種混合物包括作為現(xiàn)用煤的精選優(yōu)質(zhì)的尤其是無煙煤和/或貧煤或煤粉以及作為粘結(jié)劑的高真空地瀝青，如此制成的團(tuán)塊用于例如在家用燃爐內(nèi)燃燒，或也許可用于高爐，只要它們能經(jīng)受住一種熱力過程，如氧化、半焦化或焦化。然而這種團(tuán)塊滿足的是與按本發(fā)明制造的團(tuán)塊所要滿足的不同的要求，尤其是在按本發(fā)明的團(tuán)塊中重要的是熱穩(wěn)定性，也就是說，當(dāng)作為爐料加入熔煉煤氣發(fā)生爐中在受到突然的熱沖擊時團(tuán)塊不應(yīng)炸裂，而按DE-A-2407780重要的是團(tuán)塊有高的穩(wěn)定性，也就是要有高的承壓能力，以便能在高爐中使用。按已知的方法，高真空地瀝青加熱到200℃，以及在與煤粉混合后在約85℃的溫度下制團(tuán)。由于在已知的團(tuán)塊內(nèi)大部分成焦，所以產(chǎn)生高的穩(wěn)定性。
按照一種最佳實施形式，煤屑和煤粉在干燥時和/或干燥后從作為爐料加入的含碳材料中分離出來并在熱態(tài)下進(jìn)一步處理。
在分離煤屑和煤粉時同時產(chǎn)生的塊狀含碳材料，按本發(fā)明的一種優(yōu)選實施形式，直接裝入熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)。
粒度小于等于8mm的煤屑最好從含碳的材料中分離出來。
由EP-B-0315825已知一種前言所述類型的方法，其中，煤屑磨碎后與粘結(jié)劑，例如石灰、糖蜜、瀝青或焦油混合并成粒，接著加入熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)。按本發(fā)明當(dāng)然不是粒化而是制團(tuán)，與粒狀體相比團(tuán)塊有更高的熱機(jī)械穩(wěn)定性。按EP-B-0315825的另一個缺點(diǎn)是用于磨碎煤屑所需要的能耗大。按本發(fā)明則避免了這一缺點(diǎn)，因為作為爐料裝入的含碳材料無需磨碎，而是分離出煤屑和煤粉。
由AT-B-376241已知一種方法，按此方法，從熔煉煤氣發(fā)生爐與還原氣體一起排出的由粉狀碳組成的固體從還原氣體中分離出來并燒結(jié)，以及所形成的燒結(jié)塊尤其是型焦被送回熔煉煤氣發(fā)生爐中，然而在這里，如按本發(fā)明那樣，作為爐料加入的含碳材料未進(jìn)行燒結(jié)以及不能得到尺寸較大的煤屑作為爐料加入。在按AT-B-376241的方法中還有一個缺點(diǎn)是，燒結(jié)設(shè)備直接設(shè)在用于分離粉狀碳的熱旋風(fēng)分離器的后面，從而造成昂貴的結(jié)構(gòu)費(fèi)用。
按本發(fā)明從作為爐料加入的含碳材料中分離出來的煤屑或煤粉與地瀝青混合并制團(tuán)，在這種情況下制團(tuán)裝置設(shè)在含碳材料干燥裝置的下游。在這里合乎目的的是在與地瀝青混合過程中以及在制團(tuán)時充分利用干燥后煤屑和煤粉所含的熱量。為了制團(tuán)無需使用任何附加的熱能。
按此方法的最佳設(shè)計，煤屑和煤粉與地瀝青在溫度低于100℃，最好溫度在75與80℃之間時混合。有利的是加入軟化點(diǎn)低于80℃最好低于75℃的地瀝青。
必要時在混合過程供入附加的熱量，以保證地瀝青的軟化。
按本發(fā)明方法的一種優(yōu)選的實施形式，加入至30％的石油焦炭作為含碳的材料，它本身沒有足夠的熱穩(wěn)定性。但借助于按本發(fā)明的過程獲得的團(tuán)塊仍有足夠的高的熱穩(wěn)定性。
作為爐料加入的含碳材料最好干燥到剩余含水量低于5％。
按照一種實施方案，碎團(tuán)塊從由煤屑和煤粉構(gòu)成的團(tuán)塊中分離出來并在制團(tuán)過程中再循環(huán)。
由煤屑和煤粉構(gòu)成的團(tuán)塊最好在制團(tuán)時和/或制團(tuán)后冷卻到溫度低于30℃。它們有特別高的熱穩(wěn)定性，尤其在加入熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)受急劇地加熱時。
按本發(fā)明，最好使用灰分為10至25％的煤。因此按本發(fā)明的方法的特點(diǎn)在于特別高的經(jīng)濟(jì)性，所以在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)由部分或完全還原的金屬礦熔煉的液態(tài)金屬也可以便宜地生產(chǎn)，因為如引言已說明的那樣對于熔煉煤氣發(fā)生爐加入的正是用于制造團(tuán)塊的含碳材料，這些團(tuán)塊是利用含碳材料的微粒部分得到的所謂副產(chǎn)品。
按本發(fā)明還可使用揮發(fā)成份在18和38％之間的煤。也就是說沒有必要使用優(yōu)質(zhì)煤。
最好具有從煤干燥器排出時的溫度和煤屑和煤粉與大體有此相同溫度的地瀝青混合，在這種情況下要混合的材料在混合時的溫度最好為70至最高100℃，尤其是75至85℃。由此保證地瀝青良好的粘結(jié)效果以及廉價的溫度控制。此外，由煤屑、煤粉和地瀝青組成的混合制品在它制團(tuán)前無需冷卻或只略加冷卻。
按本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點(diǎn)可認(rèn)為在于，可使用當(dāng)?shù)赝ǔＳ糜阡伮返牡貫r青作為這里所需的地瀝青。也就是說沒有必要對地瀝青提出特殊的要求。
實施按本發(fā)明的方法用的設(shè)備，包括熔煉煤氣發(fā)生爐；通入熔煉煤氣發(fā)生爐中的金屬載體尤其部分還原或還原海綿鐵的輸入管；氧或含氧氣體及至少部分由煤屑和煤粉構(gòu)成的含碳材料的輸入管；從熔煉煤氣發(fā)生爐引出的在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)生成的還原氣體的排出管；以及設(shè)在熔煉煤氣發(fā)生爐上的生鐵和爐渣的出鐵口或出渣口，其特征在于，設(shè)一干燥器，用于干燥作為爐料加入的含碳材料，在其下游設(shè)攪拌機(jī)和與之連接的用于煤屑和煤粉制團(tuán)的冷制團(tuán)裝置，其中，冷制團(tuán)裝置在管路上與熔煉煤氣發(fā)生爐連接起來。
按照一種優(yōu)選的實施形式，設(shè)有分離器，用于將煤屑和煤粉從作為爐料加入的含碳材料中分離出來。
按照另一種優(yōu)選的實施形式，用于加入塊狀含碳材料的輸入管直接設(shè)在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)。
為了加熱攪拌機(jī)最好設(shè)一蒸汽發(fā)生器。
最好在冷制團(tuán)裝置與熔煉煤氣發(fā)生爐之間設(shè)一用于分離碎團(tuán)塊的裝置。
下面借助于附圖
進(jìn)一步說明本發(fā)明，附解說明了本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施形式。
在圖中用1表示熔煉煤氣發(fā)生爐，通過輸入管2加入至少部分還原的海綿鐵3，海綿鐵在熔煉煤氣發(fā)生爐1內(nèi)必要時經(jīng)最終還原后熔煉，更確切地說在穿過由含碳材料構(gòu)成的床4的過程中熔煉。熔煉煤氣發(fā)生爐1還配備有氧或含氧氣體的輸入管5、含碳材料輸入管6a、6b、在熔煉煤氣發(fā)生爐1內(nèi)生成的還原氣體排出管7、以及熔融的生鐵9和熔融的爐渣10各自的出口8、8a。
作為爐料加入的含碳材料11在第一干燥器12內(nèi)干燥。在這里同時產(chǎn)生的煤粉13被排出并在第二干燥器14中進(jìn)一步處理。從第一干燥器12排出的熱的含碳材料有約60℃的溫度，它被輸入分離器15，例如是一個篩，在那里煤屑16與塊狀的含碳材料17分離。例如具有粒度小于等于8mm的煤屑16被分離出來。
塊狀含碳材料17經(jīng)輸入管6b直接加入熔煉煤氣發(fā)生爐1。煤屑16則不同，它進(jìn)入儲罐18以及再從那里去攪拌機(jī)19，在攪拌機(jī)內(nèi)煤屑16與地瀝青20混合，地瀝青則來自地瀝青箱21。從第二干燥器14來的煤粉13也輸入攪拌機(jī)19，它在煤粉罐22內(nèi)中間儲存。
攪拌機(jī)19借助于蒸汽發(fā)生器23產(chǎn)生的蒸汽加熱到約75-80℃。由此保證超過輸入的地瀝青20的軟化點(diǎn)。但也有可能煤屑16的含熱量已足以提供為軟化地瀝青20所需的熱能，因此無需為此再使用形式上為蒸汽的任何附加的能量。
所采用的地瀝青20可以是具有軟化點(diǎn)低于75℃的用于鋪路的普通石油瀝青，它在全世界到處可以廉價提供，例如按NORM B3610的品種B70的地瀝青有下列技術(shù)條件軟化點(diǎn)，環(huán)和球(NORM C9212)47-54℃
25℃時的針穿(NORM C9214)50-80mm×10-1由煤屑16、煤粉13和地瀝青20組成的混合物接著借助于冷制團(tuán)裝置24在溫度約70至75℃的情況下冷制團(tuán)，也就是說，為了制團(tuán)不使用任何附加的熱能。如此制成的團(tuán)塊25最后輸入裝置26，以便將不具有為在熔煉煤氣發(fā)生爐1內(nèi)使用所要求尺寸的碎團(tuán)塊分離出來，該裝置26同時用作冷卻裝置。團(tuán)塊25在這里冷卻到溫度低于30℃。
不具有為在熔煉煤氣發(fā)生爐1內(nèi)使用所要求尺寸的碎團(tuán)塊在制團(tuán)過程內(nèi)再循環(huán)。它們首先進(jìn)入收集器27，再從這里進(jìn)入煤屑16的儲罐18。
團(tuán)塊25經(jīng)輸入管6a供入熔煉煤氣發(fā)生爐1，它們在其中經(jīng)受急劇的加熱。出人意料地發(fā)現(xiàn)，這種團(tuán)塊25有極高的熱穩(wěn)定性，甚至比塊狀含碳材料17的熱穩(wěn)定性更高，借助于下面的舉例可以說明這一點(diǎn)。
按本發(fā)明的方法干燥和篩分南非和澳大利亞煙煤，在這里得到塊狀煤和煤粉及煤屑的級分。煤粉和煤屑采用按本發(fā)明的制團(tuán)方法制團(tuán)。然后將如此制得的團(tuán)塊的熱穩(wěn)定性與有關(guān)的塊狀煤的熱穩(wěn)定性比較。
按這樣的方法確定熱穩(wěn)定性，即，將使用的具有粒度為10至16mm的一個級分進(jìn)行熱處理，并在熱處理后篩分。粒度超過10mm或粒度低于2mm的部分分別稱重并給出占使用量的百分比。表1綜合了所得的結(jié)果。
表1
粒度超過10mm的比例越高以及粒度小于2mm的比例越小，則熱穩(wěn)定性越高。由表1可以明顯看出，借助于按本發(fā)明的方法制成的團(tuán)塊其熱穩(wěn)定性明顯高于相關(guān)的塊狀煤。
因此，采用按本發(fā)明的程序提供使用的由煤屑和煤粉組成的團(tuán)塊具有極高的熱穩(wěn)定性，所以它們可立即在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)使用，即使在熔煉煤氣發(fā)生爐約1000℃的溫度的沖擊式作用下，團(tuán)塊的崩塌現(xiàn)象也很少。因此成功地做到用經(jīng)濟(jì)的方式在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)使用煤屑和煤粉，確切地說按這樣的方式，即，由煤屑和煤粉制成的團(tuán)塊有助于在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)建立起一個由碳的載體構(gòu)成的床，由此可以顯著降低使用塊狀含碳材料的成本。
權(quán)利要求
1.由金屬載體尤其部分還原或還原的海綿鐵(3)在熔煉煤氣發(fā)生爐(1)內(nèi)生產(chǎn)液態(tài)金屬尤其液態(tài)生鐵(9)或液態(tài)鋼半成品的方法，在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)通過供入至少部分由煤屑(16)和煤粉(13)構(gòu)成的含碳的材料和氧或含氧的氣體，金屬載體在由含碳的材料構(gòu)成的床(4)內(nèi)，在生成還原氣體的同時，必要時在事先最終還原后熔煉，其特征為作為爐料供入的煤屑(16)和煤粉(13)，在干燥后熱態(tài)下與地瀝青(20)混合，接著冷制團(tuán)；以及，在這里制成的團(tuán)塊(25)冷態(tài)下裝入熔煉煤氣發(fā)生爐(1)內(nèi)并在熔煉煤氣發(fā)生爐(1)內(nèi)受到急劇地加熱。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為煤屑(16)和煤粉(13)在干燥時和/或干燥后從供入作為爐料的含碳材料(11)中分離出來并在熱態(tài)下繼續(xù)處理。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征為在分離煤屑(16)和煤粉(13)時同時產(chǎn)生的塊狀含碳材料(17)直接裝入熔煉煤氣發(fā)生爐(1)內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征為粒度小于等于8mm的煤屑(16)從含碳的材料中分離出來。
5.按照權(quán)利要求1至4之一項或多項所述的方法，其特征為煤屑(16)和煤粉(13)與地瀝青(20)在溫度低于100℃，最好溫度在75與80℃之間時混合。
6.按照權(quán)利要求1至5之一項或多項所述的方法，其特征為加入軟化點(diǎn)低于80℃最好低于75℃的地瀝青(20)。
7.按照權(quán)利要求1至6之一項或多項所述的方法，其特征為在混合過程供入附加的熱量。
8.按照權(quán)利要求1至7之一項或多項所述的方法，其特征為加入至30％的石油焦炭作為含碳的材料。
9.按照權(quán)利要求1至8之一項或多項所述的方法，其特征為作為爐料加入的含碳材料干燥到剩余含水量低于5％。
10.按照權(quán)利要求1至9之一項或多項所述的方法，其特征為碎團(tuán)塊從由煤屑(16)和煤粉(13)構(gòu)成的團(tuán)塊(25)中分離出來并在制團(tuán)過程中再循環(huán)。
11.按照權(quán)利要求1至10之一項或多項所述的方法，其特征為由煤屑(16)和煤粉(13)構(gòu)成的團(tuán)塊(25)在制團(tuán)時和/或制團(tuán)后冷卻到溫度低于30℃。
12.按照權(quán)利要求1至11之一項或多項所述的方法，其特征為使用灰分為10至25％的煤(16、13)。
13.按照權(quán)利要求1至12之一項或多項所述的方法，其特征為使用揮發(fā)成份在18與35％之間的煤(16、13)。
14.按照權(quán)利要求1至13之一項或多項所述的方法，其特征為具有從煤干燥器排出時溫度的煤屑(16)和煤粉(13)與大體有此同樣溫度的地瀝青混合。
15.按照權(quán)利要求14所述的方法，其特征為要混合的材料(13、16、20)在混合時的溫度為70至最高100℃，最好75至85℃。
16.按照權(quán)利要求1至15之一項或多項所述的方法，其特征為采用當(dāng)?shù)赝ǔＳ糜阡伮返牡貫r青作為地瀝青(20)。
17.實施按照權(quán)利要求1至16之一項或多項所述方法的設(shè)備，包括熔煉煤氣發(fā)生爐(1)；通入熔煉煤氣發(fā)生爐(1)中的金屬載體尤其部分還原或還原海綿鐵(3)的輸入管(2)；氧或含氧氣體及至少部分由煤屑(16)和煤粉(13)構(gòu)成的含碳材料的輸入管(5、6a、6b)；從熔煉煤氣發(fā)生爐(1)引出的在熔煉煤氣發(fā)生爐(1)內(nèi)生成的還原氣體的排出管(7)；以及設(shè)在熔煉煤氣發(fā)生爐(1)上的生鐵(9)和爐渣(10)的出鐵口或出渣口(8、8a)，其特征為設(shè)干燥器(12)，用于干燥作為爐料加入的含碳材料(11)，在其下游設(shè)攪拌機(jī)(19)和與之連接的用于煤屑(16)和煤粉(13)制團(tuán)的冷制團(tuán)裝置(24)，其中，冷制團(tuán)裝置(24)在管路上與熔煉煤氣發(fā)生爐(1)連接起來。
18.按照權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征為設(shè)有分離器(15)，用于將煤屑(16)和煤粉(13)從作為爐料加入的含碳材料(11)中分離出來。
19.按照權(quán)利要求17或18所述的設(shè)備，其特征為用于加入塊狀含碳材料(17)的輸入管(6b)直接設(shè)在熔煉煤氣發(fā)生爐(1)內(nèi)。
20.按照權(quán)利要求17至19之一項或多項所述的設(shè)備，其特征為為加熱攪拌機(jī)(19)設(shè)一蒸汽發(fā)生器(23)。
21.按照權(quán)利要求17至20之一項或多項所述的設(shè)備，其特征為在冷制團(tuán)裝置(24)與熔煉煤氣發(fā)生爐(1)之間設(shè)一用于分離碎團(tuán)塊的裝置(26)。
全文摘要
本發(fā)明涉及由金屬載體尤其部分還原或還原的海綿鐵(3)在熔煉煤氣發(fā)生爐(1)內(nèi)生產(chǎn)液態(tài)金屬尤其液態(tài)生鐵(9)或液態(tài)鋼半成品的方法,在熔煉煤氣發(fā)生爐內(nèi)通過供入至少部分由煤屑(16)和煤粉(13)構(gòu)成的含碳的材料和氧或含氧的氣體,金屬載體在由含碳的材料構(gòu)成的床(4)內(nèi),在生成還原氣體的同時,必要時在事先最終還原后熔煉,作為爐料供入的煤屑(16)和煤粉(13),在干燥后熱態(tài)下與地瀝青(20)混合,接著冷制團(tuán),以及在這里制成的團(tuán)塊(25)在冷態(tài)下裝入熔煉煤氣發(fā)生爐(1)內(nèi)并在熔煉煤氣發(fā)生爐(1)內(nèi)受到急劇地加熱。
文檔編號C21B13/14GK1261923SQ98806792
公開日2000年8月2日 申請日期1998年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月4日
發(fā)明者岡特·施賴, 帕維茨·扎海迪 申請人:奧地利鋼鐵聯(lián)合企業(yè)阿爾帕工業(yè)設(shè)備制造公司