DE3800239C1 - - Google Patents

Abstract

A method of producing ferrosilicon in a power plant furnace using for its fuel carbon-containing matter of which the cinders contain iron oxides in a quantity of 10-22% by weight includes forming in the power plant furnace a bath of molten cinders and directing upon its surface a jet of hydrocarbon fuel, to heat the bath to a 1700-1800 DEG C temperature. Together with the hydrocarbon fuel, there are directed onto the bath the pulverulent products of combustion of the carbon-containing matter, the ferrosilicon being recovered from the cinders yielded by the process of combustion of the fuel. The hot furnace gases transfer heat to the heat-exchange surfaces of a steam generator accommodated in the top of the furnace and associated with a steam turbine and generator.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Wärmeenergietechnik und das Eisenhüttenwesen und betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Ferrosilizium in einer Feuerungsanlage zur Energieerzeugung.The present invention relates to thermal energy technology and the iron and steel industry and concerns a process for the production of ferrosilicon in a Firing system for energy generation.

Die vorliegende Erfindung kann zur Gewinnung von Ferrosilizium in Feuerungsanlagen zur Energieerzeugung bei gleichzeitiger Erzeugung von Elektroenergie verwendet werden. Dadurch wird die Elektroenergieerzeugung zu einem abfallarmen technologischen Prozeß.The present invention can be used to obtain Ferrosilicon in combustion plants for energy generation used with simultaneous generation of electrical energy will. This will make electrical power generation too a low-waste technological process.

Es ist bekannt, daß in der ganzen Welt die Qualität der für die Energieerzeugung gewonnenen festen Brennstoffe sinkt. Das ist eine Folge der Erhöhung des Anteils kalorienarmer Brennstoffe, die im Tagebau gewonnen werden. Der mechanische Abbau schwacher Kohlenflöze in den Schächten, bei dem auch Bergemittel in das Abbaugut der Kohlengruben geraten, führt zur Verunreinigung der Kohle mit verschiedenem Gestein. Dadurch steigt der Aschegehalt der Kohle, und der Heizwert des Brennstoffs sinkt.It is known that quality all over the world of the solid fuels obtained for the generation of energy sinks. This is a result of the increase in the share low calorie fuels extracted in open pit will. Mechanical mining of weak coal seams in the shafts, which also contain mining material in the excavated material of the coal mines leads to pollution coal with various rocks. This increases the Ash content of the coal, and the calorific value of the fuel sinks.

Der aus Mineralen bestehende nichtbrennbare Bestandteil des festen Brennstoffs, der nach der chemischen Zusammensetzung bis 50 Masse% Siliziumoxide, bis 27 Masse% Aluminiumoxide und 10 bis 20 Masse% Eisenoxide enthält, geht beim Brennprozeß in Feuerungsanlagen zur Energieerzeugung restlos in Asche und Schlacke über. Die Masse der Asche- und Schlackeabfälle der Wärmekraftwerke nimmt dadurch zu.The non-combustible component consisting of minerals solid fuel, which is chemical Composition up to 50 mass% silicon oxides, up to 27 mass% Contains aluminum oxides and 10 to 20 mass% iron oxides, goes to the firing process in furnaces for energy generation completely in ash and slag. The mass of ash and slag waste from thermal power plants thereby too.

Die Abfälle kommen auf Aschehalden, wo sie allmählich austrocknen und sich verdichten. In dieser Form haben die Abfälle der Wärmekraftwerke eine beschränkte Verwendung. Meistens verwendet man sie zur Oberflächengestaltung des Geländes bei Rekultivierungsarbeiten oder beim Einebnen der Erdoberfläche für den Straßenbau und andere Bauvorhaben. In geringerem Umfang wird das Asche- Schlacke-Gemisch als Rohstoff für die Herstellung von Baustoffen wie Zement, Bindemittel und Füllstoffe für Beton wie Kies und Splitt verwendet.The waste comes on ash dumps, where it gradually dry up and condense. Have in this form the waste from thermal power plants is of limited use. They are mostly used for surface design the site during recultivation work or leveling the surface of the earth for road construction and other construction projects. To a lesser extent, the ash Slag mixture as a raw material for the production of  Building materials such as cement, binders and fillers for concrete like gravel and grit used.

Einer weiten Verwendung der Asche-Schlacke-Gemische steht deren hoher Gehalt an Eisenoxiden im Wege, der 22 Masse% eerreicht. Die Festigkeit von künstlich aus Asche-Schlacke-Gemischen erzeugtem Kies und Splitt ist geringer als die entsprechender Naturzuschlagstoffe und hängt vom Gehalt an Eisenverbindungen ab. Betonelemente, die unter Verwendung von Bindemörtel hergestellt worden sind, die Verarbeitungsprodukte von Asch-Schlacke-Gemischen enthalten, verlieren schnell ihr äußeres Ansehen. Unter feuchten Bedingungen entstehen auf der Oberfläche der Baukonstruktionen Rostflecke.Wide use of the ash-slag mixtures stands in the way of their high content of iron oxides, of 22% by mass. The firmness of artificially Ash-slag mixtures produced gravel and grit less than the corresponding natural additives and depends on the content of iron compounds. Concrete elements, which were made using binding mortar are the processing products of ash-slag mixtures contained, quickly lose their external reputation. Under humid conditions arise on the surface of the construction constructions rust stains.

Die Verwendung von Asche-Schlacke-Gemischen in der Landwirtschaft als Spurenelementedünger ist durch deren Gehalt an schweren Metallen (Blei, Zink u. a.) begrenzt, die in die Nahrungsmittel übergehen und schädlich die Gesundheit der Menschen beeinflussen.The use of ash-slag mixtures in the Agriculture as a trace element fertilizer is through their Limited content of heavy metals (lead, zinc etc.), which pass into the food and are harmful to health of people influence.

Eine andere Richtung der Verwendung der Asche- und Schlackenabfälle besteht in der Gewinnung aus den Schlacken von Tropfen einer Metallegierung (Ferrosilizium) mit einem Gehalt an Silizium von 12 bis 25 Masse%. Der Bedarf an Ferrosilizium mit geringem Siliziumgehalt nimmt in der ganzen Welt infolge der zunehmenden Verbreitung von Gießverfahren unter Verwendung von einem Umschmelzen zu unterziehenden Rohstoffen und der weiten Einführung von Sauerstoff-Blaskonvertern ins Hüttenwesen zu.Another direction of using the ash and Slag waste consists of the extraction of the Slagging drops of a metal alloy (ferrosilicon) with a silicon content of 12 to 25% by mass. The need for ferrosilicon with a low silicon content is increasing across the world as a result of increasing distribution of casting processes using one Remelt to undergo raw materials and the wide Introduction of oxygen blow converters into metallurgy to.

Ferrosilizium ist als Desoxydationsmittel ein wichtiger Rohstoff im technologischen Prozeß der Erzeugung von Eisenmetallen und beim Formguß.Ferrosilicon is an important deoxidizer Raw material in the technological process of producing Ferrous metals and casting.

In den bekannten Feuerungsanlagen zur Energieerzeugung ist die Gewinnung von Ferrosilizium gleichzeitig mit der Erzeugung von Elektroenergie nicht vorgesehen. Obwohl dafür bestimmte Voraussetzungen bereits existieren, werden sie in den erwähnten Feuerungsanlagen nicht so weit ausgenutzt, um in ihnen Ferrosilizium zu gewinnen.In the well-known combustion plants for energy generation is the production of ferrosilicon at the same time not foreseen with the generation of electrical energy. Although certain prerequisites already exist exist, they will be in the combustion plants mentioned  not exploited to the extent that they contain ferrosilicon win.

Es ist ein Verfahren zur Gewinnung von Ferrosilizium in Feuerungsanlagen vom Schachttyp - in Hochöfen - bekannt (R. Durrer, G. Folkert "Die Metallurgie von Ferrolegierungen", 1976, Verlag "Metallurgÿa", Moskau).It is a process for the production of ferrosilicon in furnace systems of the shaft type - in blast furnaces - known (R. Durrer, G. Folkert "The Metallurgy of Ferro Alloys", 1976, publishing house "Metallurg Verlaga", Moscow).

Der mit Feuerfeststoffen ausgekleidete Raum des Hochofens wird von drei zylinderförmigen und zwei kegelförmigen Abschnitten gebildet. Der obere zylinderförmige Abschnitt - die Ofengicht - dient der Beschickung des Schachtofens mit dem Möllergut. An ihn schließt ein kegelförmiger Abschnitt an, der das Hauptvolumen des Ofens - den Schacht - darstellt, in dem der Hauptteil des Möllerguts konzentriert ist, das sich nach unten in Zonen mit höheren Temperaturen bewegt. Die Basis des kegelförmigen Abschnitts geht in einen mittleren zylindrischen Abschnitt - die Spreize - über. Die Spreize gewährleistet einen allmählichen Übergang der Gicht in den zweiten kegelförmigen Abschnitt mit umgekehrter Kegelneigung - die Rast. Diese liegt auf dem unteren Zylinder - dem Gestell - auf mit ausgekleidetem Boden der Ofensohle. Im Gestell sammeln sich die flüssigen Schmelzprodukte an: oben die Schlacken und unten das Ferrosilizium. Im oberen Teil des Gestells befindet sich ein Abstichloch zum Abstich der Schlacke und im unteren Teil ein Abstichloch zum Abstich des Ferrosiliziums. Rund um den oberen Teil des Gestells herum sind Winddüsen mit Brennern für die Zuleitung von Luft, Gas und eines staubförmigen oder flüssigen Brennstoffs in den Ofen angebracht.The blast furnace room lined with refractories is made up of three cylindrical and two conical sections educated. The upper cylindrical section - the furnace top - serves to load the shaft furnace with the Möllergut. A conical section connects to it the main volume of the furnace - the shaft - represents, in which the main part of the Möllergut concentrated is that down in zones with higher temperatures emotional. The base of the conical section goes into a middle cylindrical section - the Spreads - over. The spread ensures a gradual Transition of gout to the second conical Reverse tapered section - the rest. These lies on the lower cylinder - the frame - on with lined bottom of the furnace sole. Collect in the rack the liquid melt products: the slags above and below the ferrosilicon. In the upper part of the frame there is a tap hole for tapping the Slag and a tap hole in the lower part for tapping of ferrosilicon. Around the upper part of the frame there are wind nozzles with burners for the supply of Air, gas and a dusty or liquid fuel placed in the oven.

Ferrosilizium wird im Schachtofen durch Schmelzen von Mineralen mit hohem Kieselerdegehalt und Eisen oder dessen Oxiden im Beisein von Kohlenstoff als Reduziermittel gewonnen.Ferrosilicon is melted in the shaft furnace of minerals with a high silica content and iron or its oxides in the presence of carbon as a reducing agent won.

Das Verfahren beinhaltet die Beschickung des Schachts durch die Ofengicht mit dem Möllergut, das aus Quarz, Quarzit oder anderen Mineralen mit einem Gehalt an Siliziumoxid (Kieselerde) nicht unter 96%, Eisenspänen ohne Rost und einem festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel, und zwar Kleinkoks, besteht. Nach der Beschickung heizt man den Ofen durch Zuführung eines aus Heizöl, Gas oder Kohlenstaub und Luft bestehenden Brenngemisches durch Brenner an. Nachdem das Möllergut bis auf 135°C erhitzt ist, vollzieht sich die Reduzierung des Eisens und des Siliziums aus den Oxiden im Beisein eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels, und zwar Kleinkokses, und es bildet sich Ferrosilizium. Bei der Reduktion entsteht Kohlenmonoxid, das als Gas abgeschieden und aus dem Ofen durch die Ofengicht abgeleitet wird. Eine Erhöhung der Temperatur vergrößert den Gehalt an Silizium im Ferrosilizium. Das Ferrosilizium und die Schlacke fließen nach unten und bilden ein Schmelzbad. Dabei schwimmt die Schlacke auf der Oberrläche des Ferrosiliziums. Sobald sich so viel Metall angesammelt hat, daß der Schlackenspiegel über dem Schlackenabstichloch liegt, wird das Loch durchstoßen und die Schlacke abgelassen. Anschließend erfolgt der Abstich des Ferrosiliziums aus dem Schmelzbad durch das untere Abstichloch. Die Abstichlöcher werden danach mit feuerfestem Ton verschlossen, und es beginnt ein neuer Schmelzzyklus.The process involves loading the shaft through the furnace top with the Möllergut, which is made of quartz, Quartzite or other minerals containing  Silicon oxide (silica) not less than 96%, iron filings without rust and a solid carbon-containing reducing agent, namely small coke. After loading one heats the furnace by supplying one of heating oil, Gas or coal dust and air existing fuel mixture through burner. After the furniture is heated up to 135 ° C is the reduction of iron and of silicon from the oxides in the presence of a carbon-containing Reducing agent, namely small coke, and it ferrosilicon forms. The reduction arises Carbon monoxide, which is separated as a gas and out of the furnace through which furnace top is derived. An increase in Temperature increases the silicon content in the ferrosilicon. The ferrosilicon and the slag continue to flow below and form a weld pool. The floats Slag on the surface of the ferrosilicon. As soon as So much metal has accumulated that the slag level the hole lies above the slag tap hole pierce and drain the slag. Then follows tapping the ferrosilicon from the weld pool through the bottom tap hole. The tap holes are then sealed with fireproof clay and it starts a new melting cycle.

Dieses Verfahren liefert jedoch ein siliziumarmes Ferrosilizium bei Verarbeitung von Erzen mit hohem Gehalt an Siliziumoxid.However, this process provides a low silicon Ferrosilicon when processing ores with a high content of silicon oxide.

Das Verfahren ist durch eine Erhöhung des Anteils des Eisenschrotts im Möllergut bis 45 Masse% und einen erheblichen Verbrauch eines speziell hergestellten kohlenstoffhaltigen Materials, und zwar Kleinkokses, gekennzeichnet. Dabei werden nur 30 Masse% des Siliziums aus dem Erz reduziert, der übrige Teil des Siliziumoxids geht in die Schlacke über. Bei Verwendung dieses Verfahrens nimmt die Masse der festen Abfälle zu. Dabei ist das Verfahren zur Gewinnung von Ferrosilizium in einer Feuerungsanlage mit dem Prozeß der Elektroenergieerzeugung nicht vereinigt. The procedure is by increasing the proportion of the scrap iron in the Möllergut up to 45 mass% and a considerable Consumption of a specially manufactured carbonaceous Materials, namely small coke, marked. Only 30% by mass of the silicon are removed reduced the ore, the rest of the silicon oxide goes into the slag. When using this procedure the mass of solid waste increases. Here is the procedure for the production of ferrosilicon in a furnace with the process of electrical power generation not united.  

Es ist ein Verfahren zur Gewinnung von Ferrosilizium in einer Feuerungsanlage zur Energieerzeugung bekannt (Su-A-8 15 060). Als Brennstoff werden in dieser Feuerungsanlage kohlenstoffhaltige Materialien verwendet, deren Schlacke 10 bis 22 Masse% Eisenoxid enthält.It is a process for the production of ferrosilicon known in a furnace for energy generation (Su-A-8 15 060). As fuel in this furnace carbonaceous materials used whose slag contains 10 to 22 mass% iron oxide.

Die Feuerungsanlage zur Energieerzeugung wird von vier senkrechten Wänden gebildet, und ihr Boden (die Sohle) von zwei geneigten Wänden, die aus Sektionen bestehen, und zwar aus Bündeln wassergekühlter Rohre. An jeder Längsseite der Feuerungsanlage sind in ihren senkrechten Wänden paarweise angeordnete Durchbrüche für die Brenner vorgesehen. Die Innenfläche der Feuerungsanlage in der Zone der Brenner und unterhalb der Brenner und auch alle geneigten Flächen der Sohle sind mit Feuerfeststoffen ausgekleidet. Die Neigung der Sohlensektion ist so ausgewählt, daß sie zu den Sohlenöffnungen - den Abstichlöchern, - hin gerichtet ist. Sie dienen dem Ablassen der Schlacke aus der Feuerungsanlage in unter den Löchern aufgestellte wassergefüllte Wannen, d. h. in Granulatoren. Die letzteren sind mit Transporteinrichtungen ausgerüstet, die die granulierte Schlacke in einen Kanal zum Wegspülen der Asche und weiter in eine Rohrleitung der Asche-Schlacke-Halde befördern. Im oberen Teil der Feuerungsanlage befindet sich ein Rohr- Dampferzeuger, der mit einer Dampfturbine und einem Elektrogenerator verbunden ist. Weiter treffen die erhitzten Gase auf ihrem Weg auf Wärmeaustauschvorrichtungen, Elektrofilter und ein Rohr, das den aerodynamischen Unterdruck in der Feuerungsanlage erzeugt.The combustion plant for energy generation is from four vertical walls are formed, and their floor (the Sole) of two inclined walls consisting of sections, from bundles of water-cooled pipes. At each long side of the furnace are in their vertical Walls arranged in pairs for the Burner provided. The inside surface of the furnace in the zone of the burners and below the burners and also all inclined surfaces of the sole are made of refractories lined. The slope of the sole section is selected so that it faces the sole openings - the tap holes, - is directed. You serve draining the slag from the furnace in below water-filled tubs set up in the holes, d. H. in granulators. The latter are with transportation facilities equipped that the granulated slag into a channel for washing away the ashes and further into transport a pipe from the ash-slag heap. in the the upper part of the furnace is a pipe Steam generator with a steam turbine and an electric generator connected is. Further hit the heated ones Gases on their way to heat exchange devices, Electrostatic precipitator and a tube that the aerodynamic vacuum generated in the furnace.

Die Mehrzahl der Brenner der Feuerungsanlage sind für die Zuführung von Kohlenstaub bei einer Sauerstoff- Überschußzahl von 1,1 bis 1,19 eingerichtet. Ein bis zwei Brenner werden mit einem Kohlenwasserstoffbrennstoff, und zwar mit Heizöl, betrieben und dienen der Aufrechterhaltung der Zündtemperatur des festen Brennstoffs. Die Notwendigkeit des Einsatzes von Heizölbrennern entsteht bei Verwendung minderwertigen Brennstoffs, der durch niedrigen Gehalt an organischer Masse und flüchtiger Kohlenstoffe gekennzeichnet ist.The majority of the burners in the furnace are for the supply of coal dust in an oxygen Excess number set up from 1.1 to 1.19. One to two burners are powered by a hydrocarbon fuel, with fuel oil, operated and serve the Maintaining the ignition temperature of the solid fuel. The need to use heating oil burners arises when using inferior fuel,  due to the low content of organic matter and volatile carbons.

Nach dem bekannten Verfahren wird der kohlenstoffhaltige Brennstoff im Gemisch mit Luft in die Feuerungsanlage zur Energieerzeugung geleitet. Bei einer Temperatur im Innern der Feuerung von 1500 bis 1550°C entzündet sich der Brennstoff und brennt bei einem Sauerstoffüberschuß von 1,1 bis 1,19, wobei die Brenngase erhitzt werden. Die Gase übertragen ihre Wärme auf die Heizflächen des Dampferzeugers, in dessen Rohren das Wasser verdampft. Der Dampf gelangt in eine Turbine, die einen Elektrogenerator antreibt, der Elektroenergie erzeugt.According to the known method, the carbonaceous Fuel mixed with air in the furnace directed to energy production. At one temperature ignited inside the furnace from 1500 to 1550 ° C the fuel burns and burns when there is an excess of oxygen from 1.1 to 1.19, the fuel gases being heated will. The gases transfer their heat to the heating surfaces of the steam generator, in the pipes of which the water evaporates. The steam gets into a turbine, the one Drives electric generator that generates electrical energy.

Im Feuerraum werden während des Brennens in einem Kohleteilchen Bedingungen zum Ablauf der Reduktion der Metalle wie Eisen, Silizium, Aluminium, Kalzium u. a. aus den entsprechenden Oxiden (dem Mineralteil des Brennstoffs) geschaffen. Zu diesen Bedingungen gehören: eine hohe Temperatur des gasförmigen Mediums im Feuerraum von 1500 bis 1550°C, das Vorhandensein eines festen (Kohlenstoff) und eines gasförmigen (Kohlenmonoxid) Reduktionsmittels und ausreichend Zeit zum Ablauf der Reduktion und zum Trennen der Reaktionsprodukte. Mikroskopische Teilchen des reduzierten Metalls, vor allem Eisen, und Ferrosilizium mit niedrigem Siliziumgehalt (im folgenden - siliziumarmes Ferrosilizium) entstehen in den verbrannten Kohlekörnchen - in der an den Wänden und auf der Sohle des Feuerraums abgesetzten Asche und Schlacke.In the firebox are burned in one Coal particles conditions for the reduction of the process Metals such as iron, silicon, aluminum, calcium and the like. a. out the corresponding oxides (the mineral part of the fuel) created. These conditions include: a high temperature of the gaseous medium in the combustion chamber of 1500 to 1550 ° C, the presence of a solid (carbon) and a gaseous (carbon monoxide) reducing agent and sufficient time for the reduction to proceed and to separate the reaction products. Microscopic particles reduced metal, especially iron, and ferrosilicon with low silicon content (hereinafter - low-silicon ferrosilicon) are formed in the burned Coal granules - in the on the walls and on the Ash and slag deposited in the bottom of the combustion chamber.

Die Zeit des Aufenthalts der Kohleteilchen im hocherhitzten Medium der Brenngase gewährleistet nicht eine vollständige Reduktion der gesamten Masse der Eisen- und Siliziumoxide und das Verschmelzen der Tropfen der reduzierten Metalle zu ihrer Legierung - zu siliziumarmem Ferrosilizium.The time of stay of the coal particles in the superheated Medium of the fuel gases does not guarantee one complete reduction of the total mass of iron and Silicon oxides and the melting of the drops of the reduced Metals to their alloy - to low silicon Ferrosilicon.

Kleine Einschlüsse von reduziertem Eisen und dessen Legierung mit Silizium, die in den Ascheteilchen vorhanden sind, können als ein für die Metallurgie verwertbares Produkt nicht betrachtet werden.Small inclusions of reduced iron and its Alloy with silicon that is present in the ash particles can be used as one for metallurgy  Product cannot be considered.

Der größte Teil (80 bis 85 Masse%) des verbrannten Bennstoffs wird in Form von Asche aus dem Feuerraum zusammen mit den Brenngasen hinausgetragen. Die Gase kühlen sich allmählich in Wärmeaustauschern ab, gehen durch Elektrofilter und werden durch einen Schornstein abgeleitet. Die Ascheteilchen werden aus den Gasen in Elektrofiltern durch Abspülen in einen Kanal zum Wegspülen der Asche und Schlacke entfernt. Die Asche-Schlacke- Pulpe wird durch Rohre auf eine Halde geleitet.Most (80 to 85 mass%) of the burned Bennstoffs is collected in the form of ash from the firebox carried out with the fuel gases. The gases cool gradually dissipate in heat exchangers, go through Electrostatic precipitators and are discharged through a chimney. The ash particles become from the gases in electrostatic filters by rinsing into a channel for washing away the ash and slag removed. The ash-slag Pulp is passed through pipes to a heap.

Der kleinere Teil (15 bis 20 Masse%) der unbrennbaren Masse des Brennstoffs setzt sich an den Wänden und an der Sohle des Feuerraums in Form von Schlacke ab. Diese Schlacke bewegt sich mit einer relativ geringen Geschwindigkeit, die von der Viskosität der Schlacke bei der gegebenen Temperatur abhängt, in den unteren Teil des Feuerraums in Richtung zum Abstichloch hin. Während der Bewegung der Schlacke laufen in ihr ähnliche Prozesse ab, die bereits beschrieben worden sind.The smaller part (15 to 20 mass%) of the non-flammable Mass of fuel settles on the walls and from the bottom of the firebox in the form of slag. These Slag moves at a relatively slow speed, which depend on the viscosity of the slag the given temperature depends in the lower part of the Combustion chamber towards the tap hole. During the Movement of the slag take place in similar processes, that have already been described.

Die beständigere Temperatur infolge der hohen Wärmekapazität der Schlacke und der längere Aufenthalt in diesen Bedingungen trägt jedoch dazu bei, daß die Reduktion des Eisens und des Siliziums in der Schlacke vollständiger abläuft, als in der Asche. In der Schlacke bildet sich eine siliziumarme Ferrosiliziumlegierung in Form einzelner Tropfen, die 4 bis 5 mm im Durchmesser erreichen. Zusammen mit der nichtreduzierten Masse der Oxide werden die Tropfen der Legierung durch das Abstichloch in die Granulationswanne geleitet. Die Granulierung der geschmolzenen Masse läuft bei hoher Kühlgeschwindigkeit ab, wodurch ein Teil der Tropfen des Ferrosiliziums sich öffnet und aus der Schlacke absondert. Auf diese Weise können die Körner des Ferrosiliziums aus der Pulpe aufgefangen und von der erstarrten Mineralmasse der Schlacke abgesondert (abgeschieden) werden. Zu diesem Zweck enthält die Anlage zum Wegspülen der Asche und Schlacke einen Abschnitt, auf dem ein hydraulischer Abscheider aufgestellt ist, der die Ferrosiliziumkörner auffängt.The more stable temperature due to the high heat capacity the slag and the longer stay in these However, conditions help reduce of iron and silicon in the slag more complete expires than in the ashes. Forms in the slag a low-silicon ferrosilicon alloy is in shape single drops that reach 4 to 5 mm in diameter. Together with the unreduced mass of the oxides the drops of alloy through the tap hole passed into the granulation tank. The granulation of the molten mass runs at high cooling speed off, causing some of the drops of ferrosilicon to settle opens and secretes from the slag. In this way the ferrosilicon grains can be collected from the pulp and the solidified mineral mass of the slag to be separated. For this purpose contains the plant for washing away the ash and slag a section on which a hydraulic separator  is set up, which collects the ferrosilicon grains.

Dieses Verfahren ermöglicht es, in einer Feuerungsanlage die Elektroenergieerzeugung mit der teilweisen Verarbeitung der festen Abfälle des in der Feuerungsanlage verbrannten Brennstoffs zu einem verwertbaren Produkt zu vereinigen, und zwar zu siliziumarmem Ferrosilizium und zu einem Rohstoff für die Herstellung von Baustoffen.This process enables it to be used in a furnace electric power generation with partial Processing of solid waste in the furnace burned fuel to a usable Combine product, namely to low-silicon ferrosilicon and a raw material for the production of Building materials.

Da die Reduktion der Ferrolegierung aus Metalloxiden bei einer Temperatur der flüssigen Entschlackung abläuft, bei der die Schlacke an den Wänden und den Sohlenabschnitten der Feuerungsanlage herab zum Abstichloch hin normal fließt, und die nicht Zähflüssigkeit der Schlacke ziemlich hoch und befindet sich in den über 1400 bis 1450°C liegt, ist die Grenzen von 6 bis 20 Pa · s. Unter diesen Bedindungen ist der Stoffaustausch in der geschmolzenen Schlacke erschwert. Zu Tropfen, die in den hydraulischen Abscheidern aufgefangen werden können, verschmelzen Ferrosiliziumteilchen, die 2,5 bis 20 Masse% des Eisenoxids oder 0,5 bis 2,0 Masse% der Schlacke betragen.Because the reduction of the ferro alloy from metal oxides takes place at a temperature of liquid detoxification, where the slag on the walls and the sole sections the furnace down to the tap hole flows normally, and the non-viscosity of the slag fairly high and is in the over 1400 to 1450 ° C, the limit is 6 to 20 Pa · s. Under These conditions are the mass transfer in the molten Slag difficult. To drops in the hydraulic separators can be collected merge ferrosilicon particles that are 2.5 to 20% by mass of the iron oxide or 0.5 to 2.0% by mass of the Amount to slag.

Dieses Verfahren sieht die Gewinnung von Ferrosilizium nur aus dem Teil der festen Abfälle des Brennstoffs vor, der in die Schlacke übergeht. Das sind 15 bis 20 Masse% der nichtbrennbaren Komponente des festen Brennstoffs oder nur 4,5 bis 6,0 Masse% der Kohle. Der Ascheteil der festen Abfälle der Wärmekraftwerke und die Heizölschlacken werden nicht zur Reduktion von Ferrosilizium und zur Gewinnung von Rohstoffen für die Bauindustrie herangezogen.This process sees the production of ferrosilicon only from the part of the solid waste of fuel before going into the slag. That's 15 up to 20 mass% of the non-combustible component of the solid Fuel or only 4.5 to 6.0 mass% of coal. The Ash part of solid waste from thermal power plants and the heating oil slags are not used to reduce ferrosilicon and for the extraction of raw materials for the construction industry used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von Ferrosilizium in einer Feuerungsanlage zur Energieerzeugung zu schaffen, das eine Erhöhung der Ausbeute an Ferrosilizium bei gleichzeitiger Schaffung einer abfallarmen Technologie der Elektroenergieerzeugung durch Schaffung optimaler thermodynamischer Bedingungen beim Ablauf der Reduktionsreaktion und durch Steuerung der Temperaturführung in der zur Energieerzeugung vorgesehenen Feuerungsanlage ermöglicht.The invention has for its object a method for the production of ferrosilicon in a furnace to create energy that one Increasing the yield of ferrosilicon while at the same time Creation of a low-waste technology for electrical power generation by creating optimal thermodynamic  Conditions in the course of the reduction reaction and by controlling the temperature control in the firing system provided for energy generation.

Diese Aufgabe wurde durch die Schaffung eines Verfahrens zur Gewinnung von Ferrosilizium in einer Feuerungsanlage zur Energieerzeugung gelöst, in der als Brennstoff kohlenstoffhaltige Materialien verwendet werden, deren Schlacken 10 bis 22 Masse% Eisenoxide enthalten, das darin besteht, daß aus der beim Brennprozeß entstehenden Schlacke Ferrosilizium abgeschieden wird, wobei gemäß der Erfindung in der Feuerungsanlage ein Schlackenbad gebildet und auf seine Oberfläche ein Strahl eines Kohlenwasserstoffbrennstoffs gerichtet wird, wodurch dieses Bad auf 1700 bis 1800°C erhitzt wird, und gleichzeitig mit dem Kohlenwasserstoffbrennstoff staubförmige Verbrennungsprodukte der kohlenstoffhaltigen Materialien zugeführt werden.This task was accomplished by creating a Process for the production of ferrosilicon in a Firing system for energy generation solved in the carbonaceous materials used as fuel be, their slags 10 to 22 mass% iron oxides included, which consists in that from the burning process resulting slag ferrosilicon deposited is, according to the invention in the furnace a slag bath formed and on its surface Jet of a hydrocarbon fuel is directed whereby this bath is heated to 1700 to 1800 ° C, and simultaneously with the hydrocarbon fuel dusty combustion products of the carbonaceous Materials are fed.

Die Zuführung eines Strahls eines Kohlenwasserstoffbrennstoffs gewährleistet isotherme Bedingungen für den Ablauf der Reduktionsreaktion. Zu diesem Zweck richtet man den Strahl des Kohlenwasserstoffbrennstoffs auf die Oberfläche des Schlackenbades, das speziell in der Sohle der für die Energieerzeugung vorgesehenen Feuerungsanlage geschaffen wird, und man erhitzt diese Wanne auf 1700 bis 1800°C.The supply of a jet of hydrocarbon fuel ensures isothermal conditions for the course of the reduction reaction. To this end one directs the jet of hydrocarbon fuel on the surface of the slag bath, which is specially in the sole of the combustion plant intended for energy production is created and this tub is heated to 1700 to 1800 ° C.

Die Schaffung eines Schlackenbades in der Feuerungsanlage zur Energieerzeugung gewährleistet günstige Bedingungen für ein Überhitzen der Schlackenschmelze um 200 bis 250°C im Vergleich zu der für eine flüssige Entschlackung normalen Temperatur. Das ist möglich dank der zusätzlichen Wärme, die beim Verbrennen des Kohlen­ wasserstoffbrennstoffs entsteht.The creation of a slag bath in the furnace for energy generation ensures favorable conditions for overheating the slag melt 200 to 250 ° C compared to that for a liquid Detoxification normal temperature. Thanks to that the extra heat that comes from burning the coals hydrogen fuel is formed.

Außerdem werden durch das Vorhandensein eines Schlackenbades günstige thermodynamische Bedingungen zur Reduktion der Eisenoxide durch Kohlenstoff geschaffen, und zwar wird durch eine konstante und höhere Temperatur des Mediums, im gegebenen Fall der geschmolzenen Schlacke, die sowohl Metalloxide, als auch ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel enthält, eine größere Reaktionsfläche zum Ablauf der Reduktion gewährleistet. Dadurch kann an der Reduktionsreaktion ein größerer Teil Eisenoxide und Oxide anderer Metalle teilnehmen als beim bekannten Verfahren.In addition, the presence of a Slag bath favorable thermodynamic conditions created for the reduction of iron oxides by carbon, and that is through a constant and higher  Temperature of the medium, in this case the melted one Slag that contains both metal oxides and a carbonaceous one Contains reducing agents, a larger one Reaction area guaranteed for the reduction process. This can result in a larger reduction reaction Part of iron oxides and oxides of other metals participate as in the known method.

Andererseits trägt die niedrige Zähflüssigkeit des Mediums, in dem die Reduktionsreaktion abläuft, zu einem intensiveren Stoffaustausch bei. Gasförmige Reaktionsprodukte werden mit größerer Intensität ausgeschieden und schwimmen auf die Oberfläche der Schlackenschmelze auf. Flüssige Tropfen des aus Metalloxiden reduzierten Metalls sinken unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten und sammeln sich auf dem Boden der Feuerungsanlage an. Auf Grund eines hohen Unterschieds in der Dichte zwischen der Schlacke und dem Metall bildet das letztere auf dem Boden der Feuerungsanlage eine Schicht, bestehend aus einer Legierung der Metalle Si und Fe. Das ermöglich die Organisation eines technologischen Prozesses mit getrenntem Abstich der Schlacke und der Metallegierung, im gegebenen Fall des Ferrosiliziums.On the other hand, the low viscosity of the Medium in which the reduction reaction takes place to a more intensive mass exchange at. Gaseous reaction products are excreted with greater intensity and float on the surface of the slag melt. Liquid drops of metal reduced from metal oxides sink down under the influence of gravity and accumulate on the floor of the furnace. Due to a large difference in density between the slag and the metal build up the latter a layer consisting of an alloy of the metals Si and Fe. That makes it possible Organization of a technological process with separate Tapping the slag and the metal alloy in the given Case of ferrosilicon.

Durch die Zuführung staubförmiger Produkte der kohlenstoffhaltigen Materialien gleichzeitig mit dem Kohlenwasserstoffbrennstoff werden Bedingungen für die Einbeziehung in den Reduktionsprozeß der Oxide, die am aktivsten der Reduktion unterworfen sind, und somit für eine höhere Ausbeute an Ferrosilizium geschaffen.By feeding dusty products of the carbonaceous Materials simultaneously with the hydrocarbon fuel become conditions for inclusion in the reduction process of the oxides that are most active are subject to the reduction, and thus for created a higher yield of ferrosilicon.

Es ist zweckmäßig, daß als staubförmige Verbrennungsprodukte der kohlenstoffhaltigen Materialien die in der eigenen Feuerungsanlage zur Energieerzeugung anfallenden Verbrennungsprodukte der kohlenstoffhaltigen Materialien verwendet werden.It is appropriate that as dusty combustion products of the carbonaceous materials used in the own combustion system for energy generation Combustion products of the carbonaceous materials be used.

Das trägt dazu bei, daß eine noch abfallärmere Technologie der Elektroenergieerzeugung geschaffen wird. This contributes to the fact that an even lower waste Technology of electrical power generation created becomes.  

Auf diese Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von Ferrosilizium in einer Feuerungsanlage zur Energiegewinnung es, gleichzeitig und in einem Aggregat Wärme- oder Elektroenergie und Ferrosilizium, zu erzeugen.In this way, the method according to the invention enables for the production of ferrosilicon in a furnace to generate energy it, simultaneously and in one Aggregate heat or electrical energy and ferrosilicon, too produce.

Durch die rationelle Vereinigung beider Prozesse bekommt man ein für Energieanlagen neues Produkt, bei dessen Herstellung die Energie ausgenutzt wird, die zum Schmelzen des nicht brennbaren Teils der Kohle und dessen Umwandlung in Schlacke verbraucht wird. Für die Durchführung des zusammengelegten Prozesses wird eine geringe Menge zusätzlicher Wärme benötigt. Diese ist zum Überhitzen der Schlacke um 200 bis 250°C zur Verbesserung des Stoffaustausches bei der Reduktion der Metalle aus den Oxiden der Schlacke notwendig.By rationally combining both processes one a new product for energy systems, in whose Manufacturing the energy that is used to Melting the non-combustible part of the coal and its Conversion to slag is consumed. For the implementation the merged process becomes a minor one Amount of additional heat needed. This is for overheating the slag by 200 to 250 ° C to improve the Substance exchange in the reduction of metals from the Oxides of the slag are necessary.

Die Einführung der oben genannten Zusätze in den Strahl des Kohlenwasserstoffbrennstoffs ermöglicht es einerseits, zielgerichtet auf die Ausbeute an Ferrosilizium Einfluß zu nehmen und andererseits noch mehr die Masse der festen Abfälle zu verringern.The introduction of the above additives in the Jet of hydrocarbon fuel makes it possible on the one hand, targeting the yield of ferrosilicon To influence and on the other hand even more Reduce mass of solid waste.

Durch die oben erwähnten Umstände ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Organisation der abfallarmen Erzeugung von Wärme- oder Elektroenergie bei Ausnutzung der Wärme der Schlackenschmelze und teilweise der Masse der festen Abfälle des zur Energieerzeugung in Wärmekraftwerken verbrannten Brennstoffs zur Gewinnung von Ferrolegierungen und von Rohstoffen zur Herstellung von Baustoffen.Due to the above-mentioned circumstances, the invention enables Process the organization of the low-waste Generation of heat or electrical energy when used the heat of the slag melt and partly the mass solid waste for the generation of energy in thermal power plants burned fuel to obtain ferroalloys and of raw materials for the production of building materials.

Beste Durchführungsvariante der ErfindungBest implementation variant of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in jeder beliebigen bekannten Feuerungsanlage zur Energieerzeugung durchgeführt werden, in der als Brennstoff kohlenstoffhaltige Materialien verwendet werden, deren Schlacke 10 bis 22 Masse% Eisenoxide enthält. So kann, z. B., die Feuerungsanlage von vier senkrechten und der Boden von zwei geneigten Wänden gebildet werden, die aus Sektionen wassergekühlter Rohre bestehen. Die Sektionen sind an der Innenseite mit Feuerfeststoffen ausgekleidet. Die senkrechte Vorder- und Rückwand der Feuerungsanlage sind mit Durchbrüchen versehen, in denen Brennvorrichtungen (Brenner) installiert sind. Die Brenner sind paarweise einander gegenüber angeordnet. Gewöhnlich haben Feuerungsanlagen zur Energieerzeugung acht bis zwölf Brenner, von denen ein oder zwei Brenner mit einem Kohlenwasser­ stoffbrennstoff, vorrangig mit Heizöl (Erdgas), betrieben werden, während die anderen für einen staubförmigen, kohlenstoffhaltigen festen Brennstoff vorgesehen sind: Kohle, Torf, Brennschiefer.The method according to the invention can be used in any known combustion plant for energy generation be carried out in the carbon-containing fuel Materials are used, the slag 10 contains up to 22 mass% iron oxides. So, e.g. B. that Firing system of four vertical and the bottom of two sloping walls are formed from sections  water-cooled pipes. The sections are on the inside lined with refractories. The vertical front and rear wall of the furnace provided with openings in which burners (Burner) are installed. The burners are in pairs arranged opposite each other. Usually have firing systems eight to twelve burners for power generation, one or two burners with a hydrocarbon fuel, primarily fuel oil (natural gas) while the others for a dusty, carbon-containing solid fuel are provided: Coal, peat, slate.

In der hier betrachteten Anlage sind die mit Kohlen­ wasserstoffbrennstoff betriebenen Brenner zum Boden der Feuerungsanlage hin gerichtet. Außerdem besitzen sie ein System für die Zuleitung staubförmiger Materialien zusammen mit dem Kohlenwasserstoffbrennstoff.In the system under consideration here are those with coals hydrogen fuel powered burner to the ground directed towards the furnace. They also own a system for feeding dusty materials together with the hydrocarbon fuel.

Im unteren Bodenteil der Feuerungsanlage zur Energieerzeugung sind Abstichlöcher zum Ablassen der Schlacke vorgesehen. Die Bodensektionen der Feuerungsanlage sind in Richtung zu diesen Abstichlöchern hin geneigt. Die Abstichlöcher sind mit einer Umfriedung aus einem Feuerfeststoff umgeben. Zusammen mit einem Teil der Bodensektionen bildet sie ein Schlackenbad, d. h. einen Raum, der sich beim Betrieb der Feuerungsanlage zur Energieerzeugung mit flüssiger Schlacke füllt. Im Boden befindet sich ein Abstichloch zum Ablassen des Ferrosiliziums. Unmittelbar unter den Schlackeabstichlöchern sind Granulationswannen aufgestellt, die mit Transporteinrichtungen für den Transport der abgkühlten granulierten Schlacke in den Kanal zum Wegspülen der Asche ausgerüstet sind. Dieser Kanal ist mit einere Pumpstation verbunden, deren Pumpen an die Rohrleitung der Asche- Schlacken-Halde des Wärmekraftwerks angeschlossen sind.In the lower part of the furnace for energy generation are tap holes to drain the slag intended. The bottom sections of the furnace are inclined towards these tap holes. The Tap holes are with a border made of a refractory surround. Together with part of the floor sections it forms a slag bath, d. H. a room, which is involved in the operation of the furnace for energy generation fills with liquid slag. Located in the ground there is a tap hole to drain the ferrosilicon. Granulation troughs are located directly under the slag tap holes set up with transport facilities for the transport of the cooled granulated Slag in the channel equipped to wash away the ashes are. This channel is connected to another pumping station, their pumps to the pipeline of the ash Slag heap of the thermal power plant are connected.

Die Regulierung der Flammenführung des Brennstoffs in der Feuerungsanlage zur Energieerzeugung geschieht durch eine Änderung des Verbrauchs des durch die Brenner zugeführten Brennstoffs und des Oxydationsmittels, deren Verhältnis durch die Sauerstoffüberschußzahl bestimmt wird. Diese Zahl liegt gewöhnlich in der Nähe von 1.Regulation of fuel flame management happens in the furnace for energy generation  by changing the consumption of the burners supplied fuel and the oxidant, the Ratio determined by the excess oxygen number becomes. This number is usually close to 1.

Beim Brennen des kohlenstoffhaltigen Brennstoffs wird Wärme frei, die die Oberflächen der wassergekühlten Rohre erhitzt. In den Rohren entsteht überhitzter Dampf. Der Dampf gelangt in eine Turbine, die den Rotor eines Elektrogenerators antreibt, der Elektroenergie erzeugt.When burning the carbonaceous fuel heat is released which the surfaces of the water-cooled Pipes heated. Overheated steam is generated in the pipes. The steam enters a turbine, which is the rotor of one Drives electric generator that generates electrical energy.

Produkte des im Feuerraum ablaufenden Brennprozesses sind nicht nur Wärme, sondern auch unverbrannte feste Teilchen des Brennstoffs, Asche, die zusammen mit den erhitzten Gasen weggetragen wird, und Schlacke. Diese Stoffe sind Abfälle der Elektroenergieerzeugung.Products of the combustion process taking place in the firebox are not only heat, but also unburned solid Particles of fuel, ashes, along with the heated ones Gases are carried away, and slag. These substances are waste electrical power generation.

Die an den Wänden der Feuerungsanlage sich absetzende Schlacke fließt nach unten und bildet ein Schlackenbad im Bodenteil der Feuerungsanlage zur Energieerzeugung. Die Temperatur der Schlacke entspricht etwa der Temperatur des normalen Schlackenabstichs der vorliegenden Brennstoffart.The one that settles on the walls of the furnace Slag flows down and forms a slag bath in the bottom part of the furnace for energy generation. The temperature of the slag corresponds approximately to the temperature the normal slag tapping of the present Fuel type.

Durch die auf die Oberfläche des Schlackenbades gerichtete Flamme eines Brenners, der mit einem Kohlen­ wasserstoffbrennstoff betrieben wird, z. B. mit Heizöl, dessen Heizwert größer als der Heizwert eines staubförmigen kohlenstoffhaltigen Brennstoffs (Kohle, Torf, Brennschiefer) ist wird die Schlacke im Bad auf 1700 bis 1800°C erhitzt.By on the surface of the slag bath directed flame of a burner with a coals hydrogen fuel is operated, for. B. with heating oil, whose calorific value is greater than the calorific value of a dusty one carbonaceous fuel (coal, peat, slate) is the slag in the bathroom to 1700 to Heated at 1800 ° C.

Durch das Erhitzen des Schlackenbades auf 1700 bis 1800°C wird die Ausbeute an reduziertem Eisen und Silizium vergrößert.By heating the slag bath to 1700 to The yield of reduced iron and silicon becomes 1800 ° C enlarged.

Diese Angaben sind experimentell ermittelt worden und in Tabelle 1 zusammengefaßt. This information has been determined experimentally and summarized in Table 1.  

Tabelle 1 Table 1

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß das Erhitzen des Schlackenbades auf 1700 bis 1800°C als optimal bezeichnet werden kann.From Table 1 it can be seen that the heating of the Slag bath at 1700 to 1800 ° C designated as optimal can be.

Das Erhitzen des Schlackenbades bis auf eine Temperatur unter 1700°C ist nicht zweckmäßig, da die Ausbeute an reduziertem Ferrosilizium auf dem gleichen Niveau wie bei dem bekannten, als Prototyp angenommenen Verfahren liegt.Heating the slag bath to a temperature below 1700 ° C is not appropriate because the yield of reduced ferrosilicon at the same level like the well-known prototype Procedure lies.

Das Erhitzen des Schlackenbades über 1800°C kann nicht empfohlen werden, da es dabei zu einer Verringerung der Ausbeute an Ferrosilizium infolge der Bildung von Siliziumoxid kommt. Gleichzeitig wächst die Masse des aus Oxid reduzierten Aluminiums. Sein Vorhandensein in desoxydierenden Vorlegierungen ist unerwünscht und durch entsprechende Anforderungen im Hüttenwesen eingeschränkt. Außerdem wird bei so hohen Temperaturen die Auskleidung der Schlackenwanne schnell zerstört.The slag bath can be heated above 1800 ° C not recommended as doing so will decrease the yield of ferrosilicon due to formation comes from silicon oxide. At the same time, the mass grows of aluminum reduced from oxide. His presence in deoxidizing master alloys is undesirable and limited by corresponding requirements in metallurgy. In addition, at such high temperatures Lining of the slag pan quickly destroyed.

Als optimal kann der Ablauf des Reduktionsprozesses der Metalle (von Eisen und Silizium) aus ihren Oxiden bei einer Temperatur von 1780 bis 1800°C mit einer Ausbeute an Ferrolegierung bis 10 Masse% und höchstmöglichem Gehalt an Silizium in der Legierung von 34 bis 40 Masse% bezeichnet werden.The process of the reduction process can be optimal of metals (from iron and silicon) from their oxides  at a temperature of 1780 to 1800 ° C with a yield on ferro alloy up to 10 mass% and the highest possible Silicon content in the alloy from 34 to 40% by mass be designated.

Bei einer Temperatur von 1700 bis 1800°C sinkt die Zähflüssigkeit der Schlacke von 4 bis 6 bis auf 1 bis 2 Pa · s. Im Medium mit einem geringen Strömungswiderstand steigt die Geschwindigkeit des Stoffaustausches an der Oberfläche der Teilchen des festen Reduktionsmittels (der Kohle) durch den Transport von Tröpfchen der reduzierten Metalle - Eisen und Silizium - in Richtung zum Boden des Schlackenbades und von Kohlenmonoxidbläschen, die an die Oberfläche des Schlackenbades steigen. Die an die Oberfläche der Schlacke steigenden Gase entfernen sich zusammen mit den Brenngasen.The temperature drops at a temperature of 1700 to 1800 ° C Slag viscosity from 4 to 6 to 1 to 2 Pa · s. In the medium with a low flow resistance the rate of mass exchange increases Solid Reductant Particle Surface (the coal) by transporting droplets of the reduced Metals - iron and silicon - towards the Bottom of the slag bath and carbon monoxide bubbles, that rise to the surface of the slag bath. The on remove the surface of the slag of rising gases itself together with the fuel gases.

Andererseits kommt es bei einer niedrigen Zähflüssigkeit der Schlacke unter Einwirkung der Schwerkraft zur Abschichtung der Schlackenschmelze. Im unteren Teil bildet sich eine durchgehende Schicht des reduzierten Metalls und darüber eine Schicht der leichten Schlacke. Beim Betrieb der Feuerungsanlage zur Energieerzeugung geht der Transport der Metalle nach unten und das Aufsteigen der von schweren Metallen gereinigten Schlacke nach oben ununterbrochen vor sich.On the other hand, it occurs when the viscosity is low the slag under the influence of gravity Stratification of the slag melt. Forms in the lower part a continuous layer of the reduced metal and over it a layer of light slag. When operating the furnace for energy generation the transport of the metals goes down and the ascent the slag cleaned of heavy metals upwards continuously in front of itself.

Auf diese Weise führt die Erhöhung der Temperatur des Schlackenbades auf 1700 bis 1800°C zu einer Zunahme der Masse des aus der Schlacke reduzierten Metalls und zu einer Verbesserung seiner Qulität infolge günstigerer thermodynamischer Bedingungen beim Ablauf der Reduktionsreaktion.In this way, the temperature increases of the slag bath to 1700 to 1800 ° C to an increase the mass of the metal reduced from the slag and to improve its quality as a result of cheaper thermodynamic conditions during the course of the reduction reaction.

Gleichzeitig mit dem Kohlenwasserstoffbrennstoff werden auf die Oberfläche des Schlackenbades staubförmige Verbrennungsprodukte kohlenstoffhaltiger Materialien geleitet, die im eigenen Feuerungsraum zur Energieerzeugung entstehen.Simultaneously with the hydrocarbon fuel become dusty on the surface of the slag bath Combustion products of carbonaceous materials conducted in the own furnace for energy generation arise.

Die Zuführung staubförmiger Verbrennungsprodukte kohlenstoffhaltiger Materialien, z. B. von Kohlenstaub oder Asche, zusammen mit dem Kohlenwasserstoffbrennstoff auf die Oberfläche des Schlackenbades erhöht die Masse der in die Verarbeitung einbezogenen festen Abfälle der Wärmekraftwerke und folglich auch die Menge des anfallenden Ferrosiliziums und des von Eisenoxid freien Rohstoffs für die Bauindustrie.The supply of dusty combustion products  carbonaceous materials, e.g. B. of coal dust or ash, along with the hydrocarbon fuel the mass increases on the surface of the slag bath of solid waste involved in processing Thermal power plants and, consequently, the amount of that Ferrosilicon and the raw material free of iron oxide for the construction industry.

Als staubförmige Verbrennungsprodukte kohlenstoffhaltiger Materialien können nicht nur Produkte der eigenen Feuerungsanlage zur Energieerzeugung, sondern auch beliebige andere staubförmige Verbrennungsprodukte kohlenstoffhaltiger Materialien verwendet werden.More carbonaceous than dusty combustion products Materials cannot only be products of their own Furnace for energy generation, but also any other dusty combustion products containing carbon Materials are used.

Die Zuführung der staubförmigen Verbrennungsprodukte kohlenstoffhaltiger Materialien auf die Oberfläche des Schlackenbades durch einfachen Aufwurf würde die Temperatur der oberen Schlackenschicht durch Abschirmung der Übertragung von Wärme auf die Schlacke durch Strahlung senken. Um das zu vermeiden, werden die staubförmigen Verbrennungsprodukte kohlenstoffhaltiger Materialien im Strahl des Kohlenwasserstoffbrennstoffs zugeführt. Die hohe Temperatur der Flamme erhitzt die staubförmigen Zuschläge, wodurch der Zustrom von Wärme auf die Oberfläche des Schlackenbades nicht beeinträchtigt wird.The feeding of the dusty combustion products carbonaceous materials on the surface of the slag bath by simply throwing it up Shielding temperature of the upper layer of slag reduce the transfer of heat to the slag by radiation. To avoid that, the dusty ones Combustion products of carbonaceous materials supplied in the jet of hydrocarbon fuel. The high temperature of the flame heats the dusty aggregates, causing the influx of heat to the surface of the slag bath is not impaired.

Durch das Ansammeln der Ferrolegierung nimmt die Dicke ihrer Schicht im Schlackenbad zu. Periodisch, in Abhängigkeit vom Volumen des Schlackenbades und vom Typ der Feuerungsanlage zur Energiegewinnung wird die Ferrolegierung durch das untere Abstichloch abgelassen. Danach verschließt man das Abstichloch, wobei man eine kleine Schicht der Ferrolegierung im Bad beläßt, wo sich eine neue Ferrolegierung ansammelt bis zum nächsten Abstich. Die obere Schlackenschicht fließt ununterbrochen von den Wänden zum Schlackenabstichloch, fließt über die Umfriedung und gelangt in die Granulationswanne und weiter in den hydraulischen Abscheider und in einen Bunker für Baurohstoffe. By accumulating the ferroalloy, the Thickness of their layer in the slag bath too. Periodically, in Depends on the volume of the slag bath and the type The ferroalloy is the firing system for energy generation drained through the bottom tap hole. After that you close the tap hole, leaving a small one Layer of ferroalloy in the bathroom, where there is one new ferro alloy accumulates until the next racking. The upper layer of slag flows continuously from the walls to the slag tap hole, overflows the enclosure and gets into the granulation tank and further into the hydraulic separator and into a bunker for building materials.  

Zum besseren Verständnis des Wesens der angemeldeten Erfindung sind im folgenden konkrete Durchführungsbeispiele des Verfahrens zur Gewinnung von Ferrosilizium in einer Feuerungsanlage zur Energiegewinnung angeführt.To better understand the nature of the registered Invention are concrete examples below of the process for the production of ferrosilicon in a firing system for energy production.

Beispiel IExample I

Kohle mit einem Gehalt von Oxiden in der Schlacke: Siliziumoxid 49,2% Masse%, Aluminiumoxid 25,4 Masse% und Eisenoxid 15,4 Masse% bringt man in eine Feuerungsanlage zur Energieerzeugung im Gemisch mit Luft bei einer Luftüberschußzahl von 1,1 bis 1,19. Das Gemisch verbrennt man bei einer Temperatur von 1500 bis 1550°C. Ein Teil der unverbrannten Masse der Kohle mit 20 Masse% Aschegehalt setzt sich an den Wänden der Feuerungsanlage unterhalb der Höhenstufe der Brenner ab und fließt auf den Boden der Feuerungsanlage. Hier sammelt sich die Schlacke an und bildet ein Schlackenbad. Auf die Oberfläche der geschmolzenen Schlacke richtet man einen Heizölstrahl und erhöht dadurch die Temperatur der Schlacke bis auf 1650°C. Nachdem sich das Ferrosilizium im Verlauf von 16 Stunden angesammelt hat, wird es durch das Abstichloch abgelassen.Coal containing oxides in the slag: Silicon oxide 49.2% by mass, aluminum oxide 25.4% by mass and Iron oxide 15.4 mass% is placed in a furnace for energy generation in a mixture with air at an excess air ratio from 1.1 to 1.19. The mixture burns one at a temperature of 1500 to 1550 ° C. A part the unburned mass of coal with 20 mass% ash content sits on the walls of the furnace below the level of the burner and flows to the Floor of the furnace. The slag collects here and forms a slag bath. On the surface the molten slag is directed towards a jet of fuel oil and thereby increases the temperature of the slag up to 1650 ° C. After the ferrosilicon in the course of Has accumulated for 16 hours, it will pass through the tap hole drained.

Die Menge des Ferrosiliziums betrug 2,4 Masse%, bezogen auf die Masse der Schlacke. Der Gehalt an Silizium in der Legierung schwankt von 10 bis 17 Masse%. Der Aluminiumgehalt liegt unter 0,6 Masse%.The amount of the ferrosilicon was 2.4% by mass on the mass of the slag. The silicon content in the alloy varies from 10 to 17% by mass. The Aluminum content is less than 0.6% by mass.

Beispiel IIExample II

Die gleiche Kohle wird unter ähnlichen Bedingungen wie im Beispiel 1 verbrannt. Durch das Hinleiten eines Heizölstrahls auf die Oberfläche des Schlackenbades steigt die Temperatur des Schlackenbades bis auf 1700°C. Dabei beträgt die Überhitzung der Schlacke im Vergleich zur Temperatur einer gewöhnlichen flüssigen Entschlackung 100 bis 150°C.The same coal is made under similar conditions burned as in Example 1. By guiding one Jet of fuel oil onto the surface of the slag bath the temperature of the slag bath rises to 1700 ° C. The overheating of the slag is in comparison to the temperature of an ordinary liquid detox 100 to 150 ° C.

Im Ergebnis gewinnt man Ferrosilizium mit einem Siliziumgehalt in der Legierung von 18 bis 25 Masse%, während die Ausbeute an Ferrosilizium 6,8 Masse% beträgt, was ein besseres Ergebnis ist als das Ergebnis des im Beispiel I gezeigten Versuches.As a result, ferrosilicon is won with one Silicon content in the alloy from 18 to 25% by mass, while the yield of ferrosilicon is 6.8% by mass, which is a better result than the result  of the experiment shown in Example I.

Beispiel IIIExample III

Die gleiche Kohle wird unter ähnlichen Bedingungen wie im Beispiel I verbrannt, wobei die Temperatur des Schlackenbades bis auf 1800°C erhöht wird.The same coal is made under similar conditions burned as in Example I, the temperature of the Slag bath is increased to 1800 ° C.

Die Ausbeute an Ferrosilizium, das sich in der Feuerungsanlage angesammelt hat und abgelassen worden ist, beträgt 10,1 Masse% bei einem Gehalt an Silizium in der Legierung von 34 bis 40 Masse% und an Aluminium von 1,96 Masse%.The yield of ferrosilicon found in the furnace accumulated and was drained is 10.1% by mass with a silicon content in the Alloy from 34 to 40 mass% and aluminum from 1.96 mass%.

Beispiel IVExample IV

Beim Verbrennen der gleichen Kohle und Erhitzen des Schlackenbades bis auf 1840°C ist die Ausbeute an Ferrosilizium bis auf 3,7 Masse% gesunken. Der Siliziumgehalt in der Legierung betrug 14 bis 17 Masse%, der Gehalt an reduziertem Aluminium ist jedoch bis auf 9,6 Masse% gestiegen.When burning the same coal and heating the slag bath up to 1840 ° C is the yield Ferrosilicon dropped to 3.7% by mass. The silicon content in the alloy was 14 to 17 mass%, the content of reduced aluminum, however, is down to 9.6 mass% gone up.

Beispiel VExample V

In einer Feuerungsanlage zur Energieerzeugung verbrennt man Kohle mit folgendem Oxidgehalt der Schlacke: Siliziumoxid 56,4 Masse%, Aluminiumoxid 22,5 Masse%, Eisenoxid 11,0 Masse%. Im Gemisch mit Luft bei einer Luftüberschußzahl von 1,1 bis 1,19 wird ein staubförmiger Brennstoff in den Feuerraum zugeführt. Nachdem sich auf der Ofensohle ein Schlackenbad gebildet hat, wird ein auf die Oberfläche des Schlackenbades gerichteter Brenner in Betrieb genommen, der aus einem aus Luft, Heizöl und staubförmigen Verbrennungsprodukten bestehenden Gemisch besteht, hält die Temperatur der Schlacke auf einer Höhe von 1700°C. In diesem Stahl beträgt die Menge der staubförmigen Verbrennungsprodukte 0,1 Masse% von der Menge der beim Verbrennen der Kohle der vorliegenden Sorte in der eigenen Verbrennungsanlage zur Energieerzeugung entstehenden Schlacke.Burns in a furnace for energy generation coal with the following oxide content of the slag: Silicon oxide 56.4 mass%, aluminum oxide 22.5 mass%, Iron oxide 11.0 mass%. In a mixture with air at one Excess air number from 1.1 to 1.19 becomes a dusty Fuel is fed into the combustion chamber. After this a slag bath has formed on the bottom of the furnace, becomes a directed at the surface of the slag bath Burner put into operation from an air, heating oil and mixture of dusty combustion products the temperature of the slag is maintained at an altitude of 1700 ° C. The amount in this steel is of dusty combustion products 0.1 mass% from the amount of when the coal burns the present Variety in your own incinerator Energy generation slag.

Die Ausbeute an reduziertem Ferrosilizium beträgt 10 Masse% bei einem Siliziumgehalt der Legierung von ca. 30 Masse% und einem Aluminiumgehalt von weniger als 1 Masse%.The yield of reduced ferrosilicon is  10% by mass with a silicon content of the alloy of approx. 30 mass% and an aluminum content of less than 1 mass%.

Aus den angeführten Beispielen ist ersichtlich, daß die optimale Temperatur beim Erhitzen des Schlackenbades 1700 bis 1800°C beträgt. Dabei wird die höchste Ausbeute an Ferrosilizium bei maximal möglichen Gehalt an Aluminiumoxid erzielt.From the examples given it can be seen that the optimal temperature when heating the slag bath Is 1700 to 1800 ° C. The highest yield of ferrosilicon with the maximum possible content of aluminum oxide achieved.

Claims (2)

1. Verfahren zur Gewinnung von Ferrosilizium in einer Feuerungsanlage zur Energieerzeugung, in der als Brennstoff kohlenstoffhaltige Materialien verwendet werden, deren Schlacken 10 bis 22 Masse% Eisenoxide enthalten, das darin besteht, daß aus der beim Brennprozeß entstehenden Schlacke Ferrosilizium abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Feuerungsanlage zur Energieerzeugung ein Schlackenbad gebildet und auf seine Oberfläche ein Strahl eines Kohlenwasserstoffbrennstoffs gerichtet wird, wodurch dieses Bad auf 1700 bis 1800°C erhitzt wird, und gleichzeitig mit dem Kohlenwasserstoffbrennstoff staubförmige Verbrennungsprodukte der kohlenstoffhaltigen Materialien zugeführt werden.1. A process for the production of ferrosilicon in a furnace for energy generation, in which carbon-containing materials are used as fuel, the slags of which contain 10 to 22% by mass of iron oxides, which consists in that ferrosilicon is deposited from the slag produced during the firing process, characterized in that that a slag bath is formed in the furnace for energy generation and a jet of a hydrocarbon fuel is directed onto its surface, whereby this bath is heated to 1700 to 1800 ° C, and at the same time dusty combustion products of the carbonaceous materials are supplied with the hydrocarbon fuel. 2. Verfahren zur Gewinnung von Ferrosilizium in einer Feuerungsanlage zur Energieerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als staubförmige Produkte die Verbrennungsprodukte der kohlenstoffhaltigen Materialien verwendet werden, die in der eigenen Feuerungsanlage zur Energieerzeugung anfallen.2. Process for the production of ferrosilicon in a combustion plant for energy generation according to claim 1, characterized in that as a dust Products the combustion products of the carbonaceous Materials used in your own Firing system to generate energy.