由金屬礦冶煉金屬的方法技術(shù)

一種由金屬礦冶煉金屬，特別是由鐵礦冶煉生鐵的方法，其中，使含有金屬氧化物的礦石與事先已由含碳和／或烴類的固體物質(zhì)得到的、含有碳和／或氫（以及可能時為其化合物）的還原氣體進行反應(yīng)接觸，其特征在于，將流化態(tài)粉碎塑料以鼓風(fēng)氣流噴入冶金豎爐，特別高爐（１）爐缸中，同時該塑料的粒度范圍主要為１－１０毫米，特別是５毫米。（*該技術(shù)在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種由金屬礦冶煉金屬，特別涉及由鐵礦冶煉生鐵的方法，其中，使含有金屬氧化物的礦石與事先已由含碳和/或烴類物質(zhì)得到的、含有碳和/或氫(以及可能時為其化合物)的還原氣體進行反應(yīng)接觸。通常，必須對主要由金屬氧化物(甚至鐵的不同氧化物)組成的礦石進行還原工藝過程，才能提取金屬。這種還原借助于被用來對金屬礦石作用的還原氣體中所含碳和可能有的氫-或者也可能是其化合物而得以進行。然后，對還原過的金屬礦石進行熔煉過程。在還原和熔煉過程本身的區(qū)域內(nèi)得到還原所需的氣體，在所述區(qū)域中，將含碳物質(zhì)(例如，焦炭、煤、油或天然氣)加入已還原和加熱金屬的區(qū)段中，同時添加(空氣中的)氧，隨之而來的是分解或轉(zhuǎn)化成含碳氣體，這一氣體被供至上述的還原過程。就這方面而言，常規(guī)高爐法已為人們所知，在該方法中，在高爐中一由頂部至底部連續(xù)地—既發(fā)生金屬礦石還原，還產(chǎn)生還原氣體，以及緊接著將金屬熔成液態(tài)。在此種高爐方法中，向鐵礦石及可能使用的助熔劑中添加作為碳載體的焦炭。還已知的是，為了更好的控制高爐工藝過程，并為了節(jié)省焦炭，經(jīng)噴槍將油或粉煤噴入高爐爐缸區(qū)段中的鼓風(fēng)氣流中。以此減少焦炭的消耗。這一補充噴入的物料(油或粉煤)必須以極細碎狀態(tài)引入，以保證完全和充分的氣化。關(guān)于將粉煤噴入高爐的概述包括刊載在期刊“Stahl und Eisen”中的兩篇文章中(101(1981)81年1月12日，第35-38頁及105(1985)，85年2月25日第4期，第211-220頁)。特別在油價上漲的過程中，噴吹粉煤得以大力推行。已證明，在噴吹期間，由于可得到約10毫秒的短時間，盡管在某些工廠也進行過用較大粒徑的試驗，但只有用粒徑低于0.1毫米的粉煤才能得到良好的結(jié)果，即幾乎完全氣化粉煤。已經(jīng)有人建議加入其他含碳廢料如干燥的沉積殘渣或其他含碳廢料，如廢渣、廢紙、禾桿、褐煤以及還有廢木材、塑料、橡膠或類似材料以代替噴吹油或粉煤(DE-A-2935544)。在沒有相應(yīng)的試驗或結(jié)果的情況下，僅作出了如何將這些物質(zhì)加入高爐的假定。在DE-A-4104252中還建議，將這一種類型的含碳廢料以細粒或粉末狀態(tài)通過風(fēng)咀噴入高爐，同時給出加入沉積殘渣(可流動的粉塵)作為實例。在這一工藝方法中也必須明確強調(diào)，被噴入的物質(zhì)應(yīng)使其成為細顆粒。從上述已知方法出發(fā)，本專利技術(shù)的目的在于利用即使是被有機和/或無機物摻雜的塑料廢物作為還原氣體的組分來源。塑料廢品總是可以大量得到，并造成嚴重的廢料處理問題。塑料廢品主要是，盡管不是唯一的，可以固體形式或作為通常是嚴重被污染的包裝廢料或作為生產(chǎn)塑料制品時得到的碎片或類似廢料獲得。因此，本專利技術(shù)提供了，在上述種類的工藝方法中，供產(chǎn)生還原氣體的含碳和/或烴類物質(zhì)至少部分是以粉碎的、流化狀態(tài)被噴入冶金豎爐，特別是高爐爐缸中鼓風(fēng)氣流的塑料，同時該塑料的粒度范圍主要為1-10毫米，特別是5毫米。從而，例如塑料包裝廢料—其處理仍基本上是一個未解決的問題一以破碎形式被加入風(fēng)咀區(qū)。已經(jīng)有人建議利用塑料廢棄物作為高爐法中的還原劑來源并從而實際上使用了這些塑料。已知的方法提供了，以疊置擠壓方法混合的塑料廢棄物通過溫度和剪切的作用，直至被分解成低分子物質(zhì)為止，可作為重油的替代物噴入高爐鼓風(fēng)氣流中。然而，所謂液化塑料的降解擠壓是一種設(shè)備上和工藝技術(shù)上花費都很大的措施，這使得整個方法更加困難并昂貴。此外，這一處理方法容易受到塑料廢品中所含的金屬、有機和無機雜質(zhì)的干擾。正如已經(jīng)述及的那樣，對于已知的將油或粉煤補充噴入豎爐，特別是高爐區(qū)中的鼓風(fēng)氣流，該物料必須以極細碎的形式噴入，以保證在有效的短時間內(nèi)達到完全氣化而沒有任何顯著的煙灰形成。如果煤顆粒的最大尺寸不是約0.1毫米，而是粒度較大，則僅導(dǎo)致不充分的結(jié)果。這一點的原因尤其在于煤中揮發(fā)組分的比例相對較小，以致不能以充分規(guī)模進行“破壞或分裂(Zerspratzen)”單個顆粒并從而不能增加反應(yīng)表面。然而，對于噴射實際上主要由揮發(fā)組分組成的油，同樣也必須使其霧化成顯著低于0.1毫米的顆粒尺寸。最嚴密的結(jié)論是，甚至其化學(xué)組成非常接近于油的塑料也必須被磨細至相當(dāng)?shù)牧６纫员ＷC在高爐中充分和快速的反應(yīng)。然而，這樣細磨特別對熱塑性塑料是不可能的，因為當(dāng)被磨得非常細時，該材料變稠。還要考慮將這些塑料冷卻到低溫以使該材料變脆并在該狀態(tài)將其磨碎。然而，這一方法由于費用的原因?qū)Ρ緦＠夹g(shù)目的來說是不可接受的。然而令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果在粉碎、破碎或熱研磨之后，塑料具有大得多的顆粒尺寸，即主要在1-10毫米范圍，特別為5毫米，當(dāng)塑料被噴入冶金豎爐的鼓風(fēng)氣流時，得到非常良好的結(jié)果；這樣的顆粒尺寸可不用大的費用而得到。同時這樣的顆粒尺寸具有的優(yōu)點在于，在塑料處理、流態(tài)化和定量給料區(qū)中沒有像例如噴入粉煤時那樣的爆炸危險，因此當(dāng)作為流態(tài)化氣體時不需要惰性氣體，而可以使用壓縮空氣。當(dāng)噴入的塑料是比表面積大的粘結(jié)塊(Agglomerats)狀態(tài)時，可得到特別好的結(jié)果。特別是發(fā)現(xiàn)塑料-粘結(jié)塊的松密度大于0.35具有優(yōu)越性。塑料的這一令人驚奇的性能的原因可能在于其材料組成在粉碎后的特性在化學(xué)上類似組成的油的情況下，所形成的致密小滴具有極為不利的表面對質(zhì)量的比，并從而只有對直徑小的具有足夠的反應(yīng)性能，而在塑料的情況下，由于粉碎過程，比表面積因機械應(yīng)變和熱應(yīng)變相結(jié)合而被裂開并由此增加，以致該材料甚至在僅是部分粉碎后仍顯示出優(yōu)良的反應(yīng)性能。從而發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用一步反應(yīng)工藝時，可以在小代價的粉碎后，將塑料或廢塑料在高爐方法中用作為極有價值的還原劑，由此不僅節(jié)省了煤或焦炭，而且也可有效地利用廢塑料。在冶金豎爐是高爐的情況下，塑料通過設(shè)置在空氣噴咀或風(fēng)咀中的噴槍以流態(tài)化狀態(tài)噴入鼓風(fēng)氣流中。為這一目的，所有噴槍可以被供給流態(tài)化塑料顆粒，或某些噴槍供給流態(tài)化塑料顆粒而其余的供給油或煤(如迄今所用的)。安排成使供給塑料顆粒的噴槍和那些供給油或煤的噴槍圍繞風(fēng)咀裝置的四周彼此均勻地分布，這樣一種安排情況是較有利的。噴槍上的噴射壓力以高于高爐壓力0.5·105-1.5·105帕為佳。噴槍中的流速高到使得噴槍中的塑料可避免由于來自爐內(nèi)的熱反射而造成的燒結(jié)(由于熔化或初熔(Anschmelzen))，流速與噴槍截面積之比較佳為20000和40000L/(秒·米)之間，特別是25000L/(秒·米)。當(dāng)將粉煤或油噴入高爐風(fēng)咀中的噴槍時不必檢查這一因素，因為這些另外的物質(zhì)不會熔化，從而沒有燒結(jié)的危險。高爐中混合后的鼓風(fēng)溫度范圍通常為1000-1250℃。溫度太低導(dǎo)致塑料氣化不充分或太慢。從而混合后的鼓風(fēng)溫度較佳為高于1100℃。塑料的噴入量可在廣泛范圍內(nèi)變化；但由于塑料-粘結(jié)塊的特殊性能，可高于例如噴油時的量。如果塑料的噴入量高于70千克/噸RE，則為了保證良好的氣化，將O2加入鼓風(fēng)氣流中。發(fā)現(xiàn)對高于70千克/噸RE值的每千克/噸RE，鼓風(fēng)富氧0.05-0.1％，較佳富氧0.08％是有利的。塑料顆粒的定量給料和流態(tài)化可以不同方法進行。一種方法的要點在于，塑料顆粒在分設(shè)的裝置中連續(xù)流態(tài)化，而后定量給料。這一解決方案的優(yōu)點在于定量給料裝置可以簡單方式進行，例如通過機械式螺旋-定量給料裝置或斗輪-定量給料裝置。另一方法的要點在于，使塑料顆粒在組合式流態(tài)化裝置和定量給料裝置中進行流態(tài)化和本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：H·迪哈斯，J·揚斯，H·蒙肯，M·沃斯，
申請(專利權(quán))人：不耒梅鋼鐵工廠有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：