SE434408B - Anordning for reduktion av metalloxid - Google Patents

Description

50 8006522-0 Man har härvid föreslagit energitillförsel i form av plasmabrännare, men dylika har ännu icke utvecklats till industriellt acceptabel nivå med till- räcklig, uppnåelig effekt, tillförlitlighet, livslängd och kostnad.

Föreliggande uppfinning utgör en lösning av dessa och andra härmed samman- hängande problem och innefattar en reaktor i form av en smält- eller masugn (schaktugn) och minst en brännare i ugnsväggen. Brännaren skall sitta vid ugnens nedre del. Uppfinningen kännetecknas därav, att brännaren/'orännarna innefattar minst en till en pol i en likströmskälla ansluten elektrod, anordnad i en öppning i ugnsväggen, samt att till en kontaktelektrod i bottnen eller i eller vid ugnsväggen är ansluten den andra polen i likströms- källan.

Slutreduktion och smältning av charge, exempelvis förreducerat oxidiskt material, bör på. känt sätt ske under närvaro av fast reduktionsmedel, och från slutreduktionen avgående reducerande gas kan användas vid den tidigare i behandlingskedjan liggande förreduktionen utan närvaro av fast reduktions- medel. Den extra energien skall tillföras slutreduktions- och smältnings- zonen medelst en energibärare och nämnda brännare enligt uppfinningen lämpar sig utmärkt väl för ändamålet utan de problem, som följt med tidigare före- slagna brännare. Brännarens placering är nedtill på ugnen, och slutredmflction och smältning kan ske momentant. Den smälta metallen rinner på. sedvanligt sätt till bottnen och kan härifrån tappas :intermittent eller kontinuerligt.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen anordnas ljusbågen mellan elektroden och chargen vid en kavitet invid elektrodspetsen, varvid elektro- den är negativt och chargen via kontaktelektroden positivt anslutna. till likströmskällan.

Uppfinningen är närmare exemplifierad i bifogad figur, där även vissa ytterligare detaljer visas för dess förbättrade realiserbarhet.

Vid anordningen enligt figuren är i ugoens, såsom schaktugnens, 5 nedre vägg-_ i slutreduktions- och ältzonen och i en öppning i denna vägg anordnad minst en likströmselektrod 1, ansluten till en likströmskällas negativa pol. Man kan även tänka. sig flera negativt anslutna elektroder, anordnade på olika ställen runt ugnens 5 omkrets (ej visat). Likströmselektroden har givits den placering som tidigare föreslagits exempelvis plasmabräzmare vid dylik känd slutreduktion. Elektroden är utförd i grafit och ansluten till den nega- 50 55 80065 22-0 tiva polariteten, och den brinner mot en kavitet 6 i koksbädden. Kolpulvret som inspmtas är det huvudsakliga reduktionsmedlet. Koksen deltar naturligt- vis också, men endast till en mindre del. Detta är viktigt för processens ekonomi. Koksens huvudsakliga uppgift kan beskrivas som följer.

Själva smältreduktioziszonen utgöres av ett hålrum i ett koksfyllt Schakt liknande förbränningsrummet framför en forma i en masugn. I smältreduktions- zonen injiceras förreducerad slig tillsammans med slaggbildare och reduk- tionsmedel, kolpulver eller tjockolja, samtidigt som vämeenergi tillföres med ljusbâgen. Gastemperaturen, som i ljusbågen är 5-7000 K, sjunker snabbt på grund av de starkt endoterma reduktionsrealctionerna till en medel- temperatur av 2-2500 K i själva reduktionszonen. Den förreducerade sligen slutreduceras och smälter momentant och samlas i form av flytande råjäm, tillsammans med slaggen i schaktets botten, varifrån den tappas med jämna intervaller., Den vid siutreduktionen bildade gasen, som innehåller mindre halter koldioxid och vatten, reduceras av kolet högre upp i schaktet och läm- nar detta som en ren koloxid-vätgas-blandning vid 1300-1500 K. Det huvudsak- liga reduktionsmedlet är kol eller olja medan koksens uppgift är att bilda ett gas- och vätskegenomsläppligt reduktionsrum som motstår höga temperatu- rer, att garantera. reducerande förhållanden vid de keramiska väggarna, att utjämna mindre svängningar i reduktionsmedelsmatningen samt att ge en jämn roman i råjamet.

Den från schaktet avgående koloxid-vätgas-blandningen kyles till en för för- reduktion lhplig temperatur och renas i cyklon varefter den går till detta förredizlctionsateg. På grund av att smältreduktionssteget utgöres av ett helt sí-itet system har gasen redan då den lämnar sohaktet rätt tryck för förreduk- tionssteget varigenom pumpar för den heta gasen undvikas. En mindre del av gasen kyles dock och komprimeras för att användas som drivgas för matning av den förreducerade sligen och slaggbildare.

Vid användningen av denna anordning insprutas processgas samt kol, kalk och slig, dvs det oxid innehållande material som skall reduceras, genom en dysa 2, som omger elektroden 1. Man kan även tänka sig insprutning genom en centrumkanal i elektroden (ej visat).

Positiv polaritet ansluter man antingen till en ledande bottenelektrod, eller som visas i figuren till en kontaktanod 5 som överför strömmen till koksbädden. Denna anodplacering har den fördelen, att ljusbågens 7 tendens 50 55 8006522-0 att driva uppåt i koksbädden till följd av värmekonvektion motverkas. De magxetiska krafter, som härrör från strömmarna, kommer med den visade anod- placeringen att trycka ljusbågen 'I nedåt.

Det finns vissa tendenser för ljusbågen att brinna från elektrodens 1 sido- yta eller sidoytor och detta kan motverkas på. flera sätt.

Man kan till följd av strömmen av processgas och material, bl a det oxid innehållande materialet, kommande från den elektroden 1 omslutande dysan 2 få. en tendens att motverka att ljusbâgen brinner från sidoytorna. Mankan även med hjälp av en elektromagnet 4, som också. omger elektroden, erhålla ett fält, som är axiellt med elektroden. En ljusbåge som brinner i elektro- dens 1 längdriktning påverkas då inte av magnetfältet. Vid ett bågläge som avviker från detta kommer emellertid ljusbägen att utsättas för en kraft- komposant, vilken strävar att flytta på. eller rotera bågen för återställ- ande av den riktning 7 som visas i figuren. Ljusbågen kommer således att ha ett jzreferensläge rakt ut från elektroden och levererar alltså elenergi till processen på samma sätt som vid de föreslagna plasmabrännarna.

Vid större ugnar eller om man av annat skäl önskar större energiinmatning kan man som nämnts anordna flera elektroder. Man kan i stället för grafit- elektrod även använda s k Söderbergs-elektroder. Slaggavtappning kan ske exempelvis vid öppningen 8 och utreducerad metall såsom järn utmatas vid öppningen 9 i figuren. Utmatningen kan ske intermittent eller kontinuerligt. 'tillförsel av koks sker via tillförselanordningen 10 i figuren. Givetvis kan även sligtillförseln ske på. andra sätt än genom dysan 2. Sättet vid använd- ande av anordningen enligt uppfinningen kan fortgå på. följande sätt: Beskiclmingen sker med fast reduktionsmedel, i detta fall kol eller koks, genom en anordning, såsom en gastät sluss 10 upptill på ugnen (reaktorn).

Det förreducerade, oxidiska materialet inblâses i reaktorn genom dysorna 2, och inblåsningen kan ske med hjälp av en inert eller reducerande gas. Sam- tidigt kan man inblåsa reduktionsgas, kalk och kolväten, exempelvis i dysan 2. Härvid sker slutredizlction och smältning momentant, och den smälta metal- len, i detta fall järn., rinner till botten under samtidig uppkolning. Häri- från kan det erhållna. tackjäinet och slagg-en tappas kontinuerligt och inter- mittent genom tapphålen 9 respektive 8. Temperaturen i reaktorn kan regle- ras på sedvanligt sätt, exempelvis medelst syrgas och vatten, eller med hjälp av den tillför-da elektriska energien.

Claims (1)

1. 8006522-0 uppfinningen kan varieras på mångahanda sätt inom ramen för nedanstående pat entkrav . PATENTKRAV 1. Anordning; för reduktion av metalloxid., såsom järnoxid och dylik oxid innehållande material, innefattande en reaktor i form av en smält- eller masuan och minst en ljusbâgsbräxmare i ugnsväggen, k ä. n n e t e c k - n a d därav, att i en öppning i ugnsväggen är anordnad minst en ljusbågs- eleïctrcí (1), :mt i botten eller i eller vid ugnsväggen, skild från eleï-:troden (1) axzordnad en kontaktelektrod (5), varvid elektroden är anordnad att anslutas till den negativa och kontaktelektroden till den positiva polen av en likströmskälla. .izcrdziinrr enligt patentkrav 1, k ä n n e 'b e c k n a d därav, att 'j år anordnad att åstadkommas mellan elektroden och chargen -..Lasse-ge z,- 'rrfi en lcavitet (6) invid elektrodspetsen (1). .f-.nordzxing enligt yatentkrav 2, k ä. n n e t e o k n a. d därav, att till ïcaviteten 6) är anordnad att inblåsas eller insprutas prooessgas och/eller kol, kalk och slig, exempelvis järnmalmsslig, vilken skall redu- ceras i ugnen. 4. Anordning enligt patentkrav 5, k ä. n n e t e c k n a d därav, att insprutningen är anordnad att ske via. en dysa (2), omgivande brännarelektro- den (1 ). 5. Anordning enligt patentkrav 3, k 'al n n e t e c k n a d därav,-att insyrutningen åtminstone delvis är anordnad att ske genom en centrumkanal i elektroden (1). 6. Anordning enligt något eller några av föregående patentkrav, k n - n e t e c k n a d därav, att vid eller kring' brännarelektroden (1) är anordnad en eller flera elektromagneter (4) :L och för förhindrande av ljus- bågar från brännarelektrodens sidoyta/sidoytor.