Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do bezposredniej redukcji tlenku zelaza do zelaza metalicznego.Bezposrednia redukcja tlenku zelaza, w postaci pastylek lub bryl rudy, do zelaza metabolicznego w postaci stalej stala sie w ostatnich latach prze¬ myslowa rzeczywistoscia o zasiegu swiatowym.Laczna wydajnosc roczna obecnie pracujacych i bu¬ dowanych instalacji do bezposredniej redukcji przekracza 15 milionów ton zredukowanego zelaza, które stosowane jest glównie jako surowiec do wy¬ twarzania stali w piecach lukowych Przewiduje sie, ze w ciagu wielu lat swiatowe zapotrzebowa¬ nie na bezposrednio redukowane zelazo bedzie wzra¬ stac, gdyz surowiec ten bedzie potrzebny do zasi¬ lania obecnie budowanych pieców lukowych.Wiekszosc instalacji wytwarzajacych bezposred¬ nio redukowane zelazo jako zródlo czynnika redu¬ kujacego stosuje gaz ziemny, który reformuje sie do majacych redukujace wlasciwosci CO i Ha. W kilku instalacjach stosuje sie wegiel jako zródlo czynnika redukujacego w piecach obrotowych, w procesach takich jak SI/RN, gdzie ,wegiel in situ reaguje bezposrednio w piecu, bez oddzielnego zga- zowywania do CO i H3. W procesach prowadzonych w piecach obrotowych utylizacja wegla jest malo efektywna, gdyz okolo 2/3 wegla jest spalane w piecu dla wytworzenia ciepla, a tylko 1/3 stanowi zródlo gazu redukujacego do bezposredniej redukcji.W wyniku powyzszego zapotrzebowanie wegla wy¬ nosi 5,0 do 6,0 Gcal (gigakalorii) za tone bezpo¬ srednio redukowanego zelaza, przy 3,0 do 3,5 Gcal w przypadku gazu ziemnego, stosowanego w wy¬ dajnych procesach takich jak Midrex, Purofer lub 5 Armco.Znanych jest szereg procesów nie wprowadzonych dotychczas do przemyslu, w których zgazowuje sie wegiel przez czesciowe utlenienie tlenem i para wodna, z wytworzeniem gazu, który nastepnie sto- i° suje sie, róznymi sposobami, do bezposredniej re¬ dukcji zelaza. Glównymi przyczynami, dla których procesy te nie zostaly wprowadzone do przemyslu jest badz to zbytnie ich skomplikowanie i nieprak¬ tycznosc badz tez zbyt wysokie zuzycie wegla. Prob- 15 lemem podstawowym powodujacym niepraktycznosc procesu lub wysokie zuzycie wegla jest to, ze go¬ race gazy wychodzace ze zgazowywacza wegla za¬ wieraja zbyt mala ilosc czynników redukujacych (CO+H&) w stosunku do czynników utleniajacych * (COa+ para H20) by mogly byc bezposrednio efek¬ tywnie uzytkowane w bezposredniej redukcji zelaza.W sposobie wedlug wynalazku, gorace gazy wy¬ twarzane w zgazowywaczu wegla sa wzbogacone w czynniki redukujace, w stosunku do czynników *5 utleniajacych, w piecu redukcyjnym, w drodze re¬ akcji z weglem i równoczesnie odsiarczane, za po¬ moca wapna, co daje gaz, który moze byc efek¬ tywnie wykorzystany do bezposredniej redukcji ze¬ laza, poniewaz wzbogacenie, odsiarczanie i bezpo- » srednia redukcja sa przeprowadzane w tym samym 137 834137 834 3 4 piecu szybowym. Zuzyty gaz redukujacy z pieca jest oziebiany i odpylany, stajac sie zródlem czys¬ tego, niskosiarkowego paliwa gazowego do róznych celów. Polaczenie bezposredniej redukcji zelaza z wytwarzaniem gazowego paliwa ma szczególne za¬ stosowanie w zintegrowanej stalowni, gdzie obecnie jako paliwo gazowe uzupelniajace gaz koksowniczy w operacjach ogrzewania i obróbki cieplnej stosuje sie gaz ziemny. Bezposrednio redukowane zelazo mozna stosowac jako wsad do wytwarzania stali w zasadowym procesie konwertorowym, jako czesc wsadu wielkopiecowego, dla zwiekszenia wydajnosci goracego metalu lub jako wsad do pieca lukowego.Wytwarzane paliwo gazowe moze zastapic, w ca¬ losci lub czesciowo, gaz ziemny stosowany obecnie jako paliwo w stalowniach.W sposobie wedlug wynalazku na wytworzenie 1 tony bezposrednio zredukowanego zelaza i równo¬ czesne wytworzenie 3,6 Gcal czystego paliwa gazo¬ wego zuzywa sie 6,1 Gcal w zgazowywanym weglu, 0,6 Gcal w weglu do reakcji w piecu oraz 0,8 Gcal w weglu na wytworzenie energii elektrycznej zuzyt¬ kowanej do wytworzenia tlenu stosowanego w pro¬ cesie zgazowywania. Tak wiec na wytworzenie 1 tony bezposrednio redukowanego zelaza zuzywa sie okolo 3,9 Gcal, jak przedstawiono w tablicy IV. Na¬ lezy zauwazyc, ze jedynie 80% wegla dodanego do wsadu piecowego ulega reakcji, a nadmiar wegla jest odprowadzany z bezposrednio redukowanym zelazem. Ten nadmiar wegla mozna magnetycznie oddzielic od bezposrednio redukowanego zelaza i zawrócic do ponownego uzycia, co dalej obniza energie zuzytkowana w procesie.Zasadniczym celem wynalazku jest opracowanie praktycznego i wydajnego cieplnie sposobu zuzytko¬ wania wegla jako zródla gazowego czynnika redu¬ kujacego do bezposredniej redukcji zelaza.Dzieki wynalazkowi opracowano efektywny sposób bezposredniego zuzytkowania goracych gazów ze zgazowywacza wegla w bezposredniej redukcji zela¬ za, przez zwiekszenie redukujacego potencjalu gazu ze zgazowywacza przez poddanie go reakcji z weg¬ lem w tym samym piecu szybowym, w jakim za¬ chodzi bezposrednia redukcja zelaza.W sposobie wedlug wynalazku uzyskuje sie po¬ nadto odsiarczenie goracych gazów doprowadzonych do zgazowywacza wegla, przez poddanie ich reakcji z czynnikiem wiazacym siarke, takim jak wapno, w tym samym piecu, w którym przeprowadza sie bez¬ posrednia redukcje zelaza.W sposobie wedlug wynalazku równoczesnie wy¬ twarza sie bezposrednio zredukowane zelazo i czys¬ te paliwo gazowe z wegla.Sposób wedlug wynalazku bezposredniej redukcji tlenku zelaza do zelaza metalicznego w piecu szy¬ bowym do bezposredniej redukcji, w którym stale paliwo kopalne zgazowywuje sie w zgazowywaczu z wytworzeniem goracego gazu, polega na tym, ze czesc goracego gazu ze zgazowywacza oziebia sie i miesza z nieoziebiona jego czescia, z wytworzonego czesciowo schlodzonego gazu o temperaturze w za¬ kresie 750—1050°C i stosunku skladników reduku¬ jacych do skladników utleniajacych wynoszacym co najmniej 4,5, usuwa sie zawarte w nim stale czast¬ ki wprowadza wolny od stalych czastek, czesciowo schlodzony gaz do strefy redukcji pieca szybowego do bezposredniej redukcji, zawierajacego wsad skla¬ dajacy sie z tlenku zelaza w postaci rudy zelaza, pastylek tlenku zelaza lub bryl tlenku zelaza ze 5 stalego paliwa kopalnego takiego jak wegiel, lignit, wegiel drzewny lub koks, i kamienia wapiennego, przepuszcza powyzszy gaz przez wsad w przeciw- pradzie do grawitacyjnego poruszania sie wsadu, podnosi sie jakosc i odsiarcza gaz w drodze reakcji tego gazu z weglem i kamieniem wapiennym za¬ wartymi we wsadzie i redukuje zawarty we wsa¬ dzie tlenek zelaza do wysoce metalizowanego czast¬ kowego zelaza, odprowadza sie zuzyty gaz od góry pieca szybowego chlodzi i przepuszcza go przez pluczke, z wytworzeniem czystego paliwa gazowego.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadzenie do wytwarzania bezposredniego redukowanego zela¬ za i czystego paliwa gazowego z wegla.Urzadzenie wedlug wynalazku do bezposredniej redukcji tlenku zelaza i wytwarzania gazowego pa¬ liwa, w którym czesc goracego gazu ze zgazowywa¬ cza oziebia sie i miesza z nieoziebiona jego czescia, z wytworzonego czesciowo schlodzonego gazu o tem¬ peraturze w zakresie 750—1050°C i stosunku sklad¬ ników redukujacych do skladników utleniajacych wynoszacym co najmniej 4,5, usuwa sie zawarte w nim stale czastki, wprowadza wolny od stalych czas¬ tek czesciowo schlodzony gaz do strefy redukcji pieca szybowego do bezposredniej redukcji, zawie¬ rajacego wsad skladajacy sie z tlenku zelaza w postaci rudy zelaza, pastylek tlenku zelaza lub bryl tlenku zelaza ze stalego paliwa kopalnego takiego jak wegiel, lignit, wegiel drzewny lub koks i kamie¬ nia wapiennego, przepuszcza powyzszy gaz przez wsad w przeciwpradzie do grawitacyjnego porusza¬ nia sie wsadu, podnosi sie jakosc i odsiarcza gaz w drodze reakcji tego gazu z weglem i kamieniem wapiennym zawartymi we wsadzie i redukuje za¬ warty we wsadzie tlenek zelaza do wysoce zmeta- lizowanego czastkowego zelaza, odprowadza sie zu¬ zyty gaz od góry pieca szybowego chlodzi i prze¬ puszcza go przez pluczke, z wytworzeniem czystego paliwa gazowego.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadzenie do wytwarzania bezposredniego redukowanego ze¬ laza i czystego paliwa gazowego z wegla.Urzadzenie wedlug wynalazku do bezposredniej redukcji tlenku zelaza i wytwarzania gazowego pa¬ liwa w którym odlot ze zgazowywacza paliwa ko¬ palnego jest polaczony z wlotem gazu redukujace¬ go do pieca szybowego z ciaglym przeplywem gra¬ witacyjnym, z wsadem zawierajacym tlenek zelaza, paliwo kopalne i kamien wapienny, wyposazonego w urzadzenie do wprowadzania wsadu w górnej czesci, urzadzenie do odprowadzania produktu w dolnej czesci, urzadzenie do wprowadzania posred¬ niego gazu redukujacego oraz urzadzenie do usu¬ wania zuzytego gazu w górnej czesci, powyzej linii wsadu, charakteryzuje sie tym, ze przewód gazu ze zgazowywacza ma przewezenie i bocznik omijajacy to przewezenie dla przeplywu gazu wokól przewe¬ zenia, bocznik polaczony z urzadzeniem chlodza¬ cym gaz, z którego strumien gazu jest dozowany do przewodu gazu ze zgazowywacza przez zawór dla utrzymania odpowiedniej temperatury w przewodzie 15 20 25 30 35 40 45 50 ós 60 137 834 5 6 gazu ze zgazowywacza, który to przewód jest po¬ laczony z cyklonem oczyszczajacym gaz, wylot gazu z cyklonu jest polaczony z wylotem gazu redukuja¬ cego z pieca szybowego, górny wylot gazu z pieca jest polaczony z pluczka schladzajaca, która ma wylot paliwa gazowego. Górny wylot gazu z plucz¬ ki schladzajacej jest polaczony z bocznikiem gazu ze zgazowywacza.Na rysunku przedstawiono schemat korzystnego wykonania sposobu i urzadzenia wedlug wynalazku.Wylozony wykladzina ognioodporna przeciwprado- wy piec typu szybowego 10 jest wyposazony w za¬ montowany na jego szczycie lej zasilajacy 12. Do leja wprowadza sie tlenek zelaza 14 w postaci pas¬ tylek tlenku i/lub naturalnych bryl rudy, wegiel (koks) 16 i kamien wapienny 18 o nominalnej wiel¬ kosci czastek w zakresie 5—30 mm.Wprowadzane materialy przechodza ku dolowi pieca poprzez rure zasilajaca 20, tworzac Jego wsad 21. Pastylki zredukowanego zelara i/lub bryly, nie przereagowany wegiel, siarczek wapnia i nie prze- reagowany kamien wapienny lub wapno sa odpro¬ wadzane od dolu pieca, poprzez rure odprowadza¬ jaca 22 i przenosnik 24, szybkosc przesuwu którego reguluje szybkosc opadania wsadu 21 w piecu 10.Swiezy, goracy gaz redukujacy jest wprowadza¬ ny do pieca 10 przewodem doprowadzajacym 26, a nastepnie otworami wlotowymi 28 w scianie z materialu ognioodpornego 29 w srodkowym obsza¬ rze pieca. Gorace gazy redukujace przeplywaja do srodka, a nastepnie ku górze, w przeciwpradzie w stosunku do opadajacego ku dolowi wsadu, jak po¬ kazuja strzalki 30. Bogaty w C02, zuzyty gaz re¬ dukujacy uchodzi z wsadu 21 w poblizu wierzchu pieca, na linii wsadu 31, uformowanej katem zsypu tlenku zelaza z rury 20. Bogaty w C02 zuzyty gaz redukujacy, zwany dalej gazem górnym, uchodzi z pieca przewodem odprowadzajacym 32.Gaz górny uchodzacy z pieca 10 przewodem od¬ prowadzajacym 32 jest oziebiany i odpylany w schladzaczu-pluczce 34 i odprowadzany z ukladu jako czyste paliwo gazowe przewodem 36.W nizszym obszarze piec 10 jest wyposazony w obwód recyrkulacyjny gazu chlodzacego, dla ozie¬ biania zelaza przed wyladowaniem. Obwód oziebia¬ jacy obejmuje doprowadzenie gazu oziebiajacego 38 polaczone z czlonem rozprowadzajacym 40 w piecu 10, wylot gazu oziebiajacego 44 i zewnetrzny uklad recyrkulacyjny gazu, skladajacy sie ze schladzacza- -pluczki 46, dmuchawy 48 i przewodów.Zgazowywacz paliwa kopalnego 50 jest wyposa¬ zony w iniektor tlenu 52, iniektor pary wodnej 54 i iniektor paliwa kopalnego 56. Tlen lub tlen i para wodna sa odprowadzane przez iniektory w celu zgazowywania paliwa kopalnego, takiego jak we¬ giel, lignit lub wegiel-drzewny, w zgazowywaczu 50, dla wytworzenia goracych gazów, które wychodza ze zgazowywacza przewodem 58. Popiól powstajacy wskutek zgazowywania paliwa jest odprowadzany ze zgazowywacza 50 odprowadzeniem popiolu, nie ukazanym.Zasadnicza czesc goracych gazów ze zgazowywa¬ cza przechodzi przewodem 58 i dysza 60 stawiajaca opór przeplywowi i powodujaca, ze mniejsza czesc gazów przechodzi przewodem bocznikujacym 62 do schladzacza 64. Oziebiony gaz przeplywa przewodem 66 i zaworem regulacyjnym 68, po czym miesza sie z goracym gazem w przewodzie 70. Temperatura zmieszanego gazu ze zgazowywacza jest mierzona 5 termopara 74 polaczona z urzadzeniem regulujacym 76, które reguluje otwarcie zaworu 68. Ewentualnie, czesc lub calosc oziebionego, zuzytego gazu gór¬ nego (gazu 9 odprowadzanego) moze byc zawracana przewodem 78 jako gaz odpuszczajacy. Odpusz¬ czony gaz ze zgazowywacza zawiera zestalone czast¬ ki ze zgazowywacza, które sa oddzielane w cyklo¬ nie 80 i odprowadzane do dolu. Odpylony, odpusz¬ czony gaz jest odprowadzany z cyklonu przewodem 82 do doprowadzenia redukujacego gazu 26 do pieca 10.Przeciwpradowy piec szybowy jest uznany za najwydajniejsze urzadzenie do produkcji bezposred¬ nio redukowanego zelaza. W takich piecach goracy gaz redukujacy sluzy jako czynnik podgrzewajacy wprowadzane zimne zasilanie tlenkiem zelaza do temperatury redukcji i dostarczajacy czynników re¬ dukujacych (CO+H2) potrzebnych do chemicznej redukcji tlenku zelaza do zelaza metalicznego. Prze¬ myslowa praktyka operacyjna w instalacjach zu¬ zywajacych gaz ziemny wykazala, ze dla pelnego wykorzystania sprawnosci chemicznej przeciwpra- dowego szybowego pieca redukcyjnego, potencjal re¬ dukujacy goracego gazu lub jego jakosc, okreslona jako stosunek czynników redukujacych (CO+H2) do czynników utleniajacych (COa+H20), powinna wy¬ nosic co najmniej okolo 8.Przy zgazowywaniu sproszkowanych stalych paliw kopalnych, takich, jak wegiel lub lignit, w zgazo¬ wywaczu czesciowo utleniajacym, takim jak 50, wy¬ twarzajacym goracy gaz zawierajacy glównie CO, H2, C02 i H20, najwyzsza jakosc goracego gazu uzyskiwanego w warunkach przemyslowych jest w zakresie okolo 3—4. Jednakze obecnie konstruuje sie zgazowywacze, które maja na celu wytwarza¬ nie goracego gazu o lepszej jakosci, co najmniej 6, przez ulepszenie technologii zgazowywania.Wynikiem pojawienia sie takich ulepszonych zga- zowywaczy sa opracowania procesów wzbogacania w zlozu fluidalnym i w piecach szybowych, w któ¬ rych wysoka temperature surowego gazu ze zga¬ zowywacza wykorzystuje sie jako zródlo ciepla wy¬ maganego do dalszego podwyzszenia jego jakosci, przez endotermiczna reakcje wegla z czynnikami utleniajacymi, zawartymi w goracym surowym ga¬ zie. Takimi urzadzeniami wzbogacajacymi sa urza¬ dzenia ze zlozem fluidalnym lub urzadzenia szybo¬ we, umiejscowione miedzy zgazowywaczem a pie¬ cem do bezposredniej redukcji. W sposobie wedlug wynalazku podwyzszenia jakosci gazu dokonuje sie w tym samym piecu, w jakim dokonuje sie bez¬ posredniej redukcji, co eliminuje koniecznosc sto¬ sowania dodatkowych, kosztownych i skomplikowa¬ nych urzadzen.Dotychczas uwazano ze niepraktyczne poddawa¬ nie wegla (koksu) reakcji w temperaturze ponizej okolo 950°C, poniewaz szybkosc reakcji w nizszej temperaturze jest mniejsza. Tak wiec konieczne bylo prowadzenie reakcji wzbogacania w zakresie tem¬ peratury od okolo 1350°C (temperatura na wyply- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60137 834 7 8 wie ze zgazowywacza) do 950°C, a nastepnie od¬ puszczanie wzbogaconego gazu do ponizej 815°C, do uzycia w piecu do bezposredniej redukcji. Obecnie stwierdzono, ze wegiel reaguje z H2O i C02 z prak¬ tyczna szybkoscia w temperaturze tak niskiej, jak 750°C, jezeli reakcje prowadzi sie w stosunkowo dlugim czasie. Ponadto stwierdzono, ze goracy gaz ze zgazowywacza moze byc wprowadzany do pieca do bezposredniej redukcji i w temperaturze prze¬ kraczajacej 950°C, nie powodujac zlepiania meta¬ licznych czastek we wsadzie, jezeli we wsadzie obec¬ ny jest wegiel, regulujacy endotermicznie. Reagujacy wegiel oziebia wsad pieca. W dobrze zaprojektowa¬ nym piecu szybowym czas przebywania wsadu wy¬ nosi co najmniej 6 godzin i odpowiednio dlugi jest czas przebywania w nim gazu. W takich warun¬ kach przebiegaja reakcje bezposredniej redukcji.Przez zwiekszenie objetosci pieca mozna uzyskac lat¬ wo i tanio, jeszcze dluzszy czas przebywania. Przy tak dlugim czasie przebywania staje sie mozliwa ^io przeprowadzenia reakcja wegla w normalnej temperaturze operacyjnej, stosowanej w piecach szybowych do bezposredniej redukcji, a mianowicie 750—900°C. Sposób wedlug wynalazku daje wiec znaczne zmniejszenie kosztów w stosunku do tech¬ nologii dotychczas stosowanej.W nizej opisanym wykonaniu sposobu wedlug wynalazku uzyto typowego sub-bitumicznego wegla z zachodnich obszarów Stanów Zjednoczonych Ame¬ ryki, w postaci sproszkowanej, tlenu i HaO, w zga- zowywaczu typu zloza fluidalnego, wytwarzajacym gaz skladajacy sie zasadniczo z CO, H2, CO2 i H20.Temperatura zgazowywania w takim zgazowywa- czu wynosi zwykle okolo 1400°C. W tej temperatu¬ rze popiól weglowy ma postac ciekla; gasi sie go woda i odprowadza z dolnego obszaru zgazowywa¬ cza w postaci szlaki.Jako przyklad wykonania sposobu wedlug wyna¬ lazku, w nawiazaniu do rysunku, wegiel, tlen i pare wodna poddano reakcji w zgazowywaczu czesciowo utleniajacym 50. Opuszczajacy zgazowywacz gaz ma 1350°C, a jego Jakosc wynosi 4,1. Gaz zawiera H2S i COS z siarki w weglu, pewna ilosc nieprzereago- wanego wegla i pewna ilosc porwanego popiolu.Gaz odpuszcza sie do 950°C, przez przepuszczenie czesci goracego gazu przez oziebiany woda schla- dzacz 64. Z bocznikowanego gazu wykrapla sie wode, co podnosi jakosc bocznikowanego gazu do 7,1, a nastepnie odpuszcza gaz do 4,8. Kropelki ciek¬ lego popiolu oziebione z 1350 do 950°C zestalaja sie.Odpuszczony gaz odpyla sie w cyklonie 80, przed wprowadzeniem do pieca 10. Goracy gaz reduku¬ jacy rozprowadza sie w zlozu 21 zawartym w pie¬ cu, a nastepnie plynie on ku górze, w przeciwpra- dzie do opadajacego zloza.Zloze w, piecu sklada sie z mieszaniny pastylek lub naturalnych bryl rudy, czastkowego materialu weglowego, takiego jak koks i czastkowego kamie¬ nia wapiennego. Dla dobrej przenikalnosci, wielkosc czastek korzystnie jest w zakresie okolo 5—30 mm.Mieszanina jest wprowadzana lejem 12 do pieca szybowego 10 i grawitacyjnie przechodzi przez piec ku jego dolowi. W trakcie opadania wsad ogrzewa¬ ny jest goracymi gazami. Tlenek zelaza jest redu¬ kowany do zelaza, kamien wapienny jest kalcyno- wany do wapna, które reaguje z siarka w gazie redukujacym, z wytworzeniem siarczku wapnia, a wegiel reaguje sie z C02 i HaO w gazie redukuja- 5 cym, z wytworzeniem CO i H*. Goracy wsad ozie¬ bia sie w strefie oziebiania pieca i odprowadza rura odprowadzajaca 22 do przenosnika 24. Produkt piecowy sklada sie z bezposrednio zredukowanego zelaza, nie przereagowanego wegla, nie przereago- wanego wapna lub kamienia wapiennego i siarczku wapnia. Bezposrednio redukowane zelazo mozra wy¬ dzielic magnetycznie, do bezposredniego uzycia w piecu lukowym lub po prostu przesiac, do uzycia w wielkim piecu.Goracy gaz wchodzi do wsadu otworami wloto¬ wymi 28 w temperaturze okolo 950°C, majac jakosc 4,8 i reaguje z goracym weglem wedlug równania CO,+C»=2CO oraz H2OH-C=CO+H». Z powodu dlu¬ giego czasu przebywania w piecu szybowym, po¬ wyzsze endotermiczne reakcje doprowadzaja do ob¬ nizenia temperatury gazu do okolo 750°C i podwyz¬ szenia jakosci gazu 30 we wsadzie do 8, co jest od¬ powiednie dla efektywnej operacji pieca do bezpo¬ sredniej redukcji.Goracy gaz wchodzacy do wsadu o temperaturze . 950°C zawiera siarke w stezeniu okolo 4100 czesci objetosciowych na milion, w przypadku uzytego w próbie wegla. Siarka jest w postaci H»S i COS, * które to zwiazki reaguja z wapnem jak nastepuje: H2S+CaO=CaS+HlO oraz COS+CaO=CaS+C02.Stosunkowo niska temperatura (950°C) i obnizenie zawartosci czynników utleniajacych (COd+H2) fawo¬ ryzuja usuwanie HjS i COS za pomoca wapna. Ba¬ dania laboratoryjne wykazaly, ze skladniki siarko^ we zawarte w gazie beda preferencyjnie reagowac z wapnem we wsadzie zawierajacym wapno i bez¬ posrednio redukowane zelazo. Tak wiec wytwarza¬ ne jest bezposrednio redukowane zelazo o malej za¬ wartosci siarki. Ilosc wymaganego wapna bedzie za¬ lezna od zawartosci siarki w weglu. Ilosc COs i HjO powstajacych w powyzszych reakcjach odsiarczania stanowi jedynie maly ulamek sumarycznej objetos¬ ci gazu i ma maly wplyw na jakosc reagujacego gazu. C02 uwalniany w trakcie kalcynowania ka¬ mienia wapiennego do wapna palonego równiez ma jedynie minimalny wplyw na jakosc gazu. Oba te male dodatki CO2 i H20 zawarte sa w nizej przed¬ stawionych tablicach.Ponizsze tablice daja wyczerpujaca analize pro¬ cesowa sposobu wedlug wynalazku, nawiazujac do rysunku. Powyzsze dane nalezy rozumiec jako je¬ dynie ilustratywne i w zadnym przypadku nie ogra¬ niczajace. Wszystkie dane odnosza sie do jednej tony wytworzonego zelaza redukowanego o stopniu metalizacji 92P/e| i zawartosci zelaza 1,5^/il Sa to szeroko przyjmowane normy dla bezposrednio re¬ dukowanego zelaza, wytwarzanego w instalacjach do bezposredniej redukcji zelaza bazujacych na ga¬ zie ziemnym.Tablica I przedstawia przeplywy gazu i jakosc gazu (stosunek czynnika redukujacego do czynnika utleniajacego) w punktach wskazanych w odnie¬ sieniu do rysunku, 15 20 25 30 85 40 45 50 55 00137 834 Tablica I.Przeplywy gazu Gaz gaz ze zgazowywacza gaz bocznikowany gaz redukujacy gaz wzbogacony | zuzyty gaz redukujacy 1 odprowadzany od góry oziebiony gaz pali¬ wowy Ozna¬ czenie liczbowe 58 62 26 30 32 36 Przeplyw w Nm* 1941 621 1884 1992 1996 1827 Jakosc gazu 4,1 7,1 4,8 8,0 1,5 1,9 1 Tablica II przedstawia zestawienie materialów wprowadzonych do zgazowywacza wegla 50.Tablica II Zgazowywacz wegla suchy wegiel (kg) H20 (kg) tlen (Nm» 98P/o Oa) 965 263 483 Tablica III przedstawia zestawienie materialów wprowadzanych do pieca szybowego do bezposred¬ niej redukcji 10 i odprowadzanych z niego.Tablica III Piec do bezposredniej redukcji (wszystkie jednostki w kg) kamien wapiennx wprowadzany CaO wyprowadzany CaS wyprowadzany wprowadzany wegiel wegiel przereagowany sumarycznie odprowadzany wegiel nie przereagowany 69,3 19,4 25,0 72,9 58,3 14,6 Tablica IV przedstawia przyblizone zapotrzebowa¬ nie na energie w poszczególnych etapach procesu.Tablica IV Energia zgazowywacz wprowadzany wegiel wegiel dla tlenowni sumarycznie odprowadzany od góry oziebiony gaz paliwowy skonsumowany do redukcji 6,1 Gcal 0,6 Gcal *0,8 Gcal 7,5 Gcal 3,9 Gcal 3,6 Gcal * Okolo 293 kWh przy 30!% sprawnosci konwersji Tablica V przedstawia temperature gazu we wska¬ zanych punktach procesu 10 Tablica V Temperatura gazu Gaz Oznaczenie Tempera- liczbowe tura °C 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ^wychodzacy ze zgazowy¬ wacza 58 1350 wychodzacy z boczniku¬ jacego schladzacza 66 40 doprowadzany do pieca do bezposredniej redukcji 82 950 po reakcji z weglem 30 (w piecu) 750 po piecu do bezposredniej redukcji 32 660 paliwo odprowadzane 36 40 Tablica VI przedstawia sklad gazu we wskaza¬ nych punktach procesowych Tablica VI Sklad gazu Gaz wychodzacy ze zgazowy¬ wacza wychodzacy z bocznikuja¬ cego schladza¬ cza doprowadzany do pieca po reakcji z weglem po piecu do redukcji paliwo odprowa¬ dzane* i 1 Gaz wychodzacy ze zgazowy¬ wacza wychodzacy z boczniku¬ jacego zgazo¬ wywacza doprowadzany do pieca po reakcji z weglem po piecu do redukcji paliwo od- | prowadzane* Ozna¬ czenie liczbowe 56 66 82 30 ' 32 36 P/i H*0 11,7 3,6 9,0 3,7 11,2 3,0 | CO 50,0 54,6 51,5 54,4 32,8 35,8 P/d 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 .0,1 p/i CO» 7,8 8,5 8,0 7,4 28,4 31,0 Vi Ha 0,8 0,9 0,8 0,8 1,4 1,6 | •/• H* 29,2 31,9 30,0 33,7 26,1 28,5 | H,S+ +COS czesci objetos¬ ciowych na milion 4000 4400 4100 o 1 * Wartosc opalowa górna odprowadzanego paliwa wynosi 1959 kcal/Nm*137 834 11 12 Z powyzszego opisu w sposób oczywisty wynika, ze sposób wedlug wynalazku jest uzytecznym i praktycznym sposobem bezposredniej redukcji tlen¬ ku zelaza z zastosowaniem jako zródla czynnika redukujacego gazu ze zgazowywacza i równoczes¬ nego wytwarzania czystego paliwa gazowego, do odprowadzania z instalacji.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób bezposredniej redukcji tlenku zelaza do zelaza metalicznego w piecu szybowym do bezpo¬ sredniej redukcji, w którym wegiel zgazowuje sie w zgazowywaczu z wytworzeniem goracego gazu, znamienny tym, ze czesc goracego gazu ze zgazo¬ wywacza oziebia sie i miesza z nieoziebiona jego czescia, nastepnie ze schlodzonego gazu o tempe¬ raturze w zakresie 750—1050°C i stosunku sklad¬ ników redukujacych do skladników utleniajacych wynoszacym co najmniej 4, 5, usuwa sie stale czastki i wprowadza sie gaz do strefy redukcji pie¬ ca szybowego do bezposredniej redukcji, zawiera¬ jacego wsad skladajacy sie z tlenku zelaza w pos¬ taci rudy zelaza, pastylek tlenku zelaza lub bryl tlenku zelaza ze stalego paliwa kopalnego, takiego jak wegiel, lignit, wegiel drzewny lub koks i ka¬ mienia wapiennego, przepuszcza gaz przez wsad w przeciwpradzie do grawitacyjnego poruszania sie wsadu i odprowadza sie zuzyty gaz od góry pieca szybowego, chlodzi i przepuszcza go przez pluczke. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czesc czystego paliwa gazowego miesza sie z gora¬ cym gazem ze zgazowywacza, obnizajac tempera¬ ture czesciowo schlodzonego gazu. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie kamien wapienny w czastkach o wiel¬ kosci 5—30 mm. 4. Urzadzenie do bezposredniej redukcji tlenku zelaza i wytwarzania paliwa gazowego, w którym odlot ze zgazowywacza paliwa kopalnego (50) jest polaczony z wlotem gazu redukujacego (26) do pie¬ ca szybowego (10) z ciaglym przeplywem grawita¬ cyjnym z wsadem (21) obejmujacym tlenek zelaza (14), paliwo kopalne (16) i kamien wapienny (18), wyposazonego w urzadzenie (20) do wprowadzania wsadu w górnej czesci, urzadzenie (24) do odpro¬ wadzania produktu w dolnej czesci, urzadzenie (28) do wprowadzania posredniego gazu redukujacego oraz urzadzenie (32) do usuwania zuzytego gazu w górnej czesci, powyzej linii wsadu (21), znamienne tym, ze przewód gazu (70) ze zgazowywacza ma przewezenie (60) i bocznik (62) i (66) omijajace przewezenie (60) a bocznik (62) i (66) polaczone sa z urzadzeniem chlodzacym gaz (64), z którego stru¬ mien gazu jest dozowany do przewodu gazu (70) i (72) ze zgazowywacza przez zawór (68) który rea¬ guje na termopare (74) w przewodzie gazu (72), który to przewód (72) jest polaczony z cyklonem oczyszczajacym gaz (80), przewód wylotowy (82) z cyklonu (80) jest polaczony z wylotem gazu redu¬ kujacego (26) z pieca szybowego (80), górny wylot gazu (32) z pieca (10) jest polaczony z pluczka schladzajaca (34), która ma wylot paliwa gazowego (36). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze górny wylot (78) gazu z pluczki schladzajacej (34) jest polaczony z bocznikiem gazu ze zgazowy¬ wacza (66). 10 15 20 25137 834 00 I » W 00 PL PL