PL194977B1

PL194977B1 - Sposób obróbki żużli lub mieszanin żużlowych

Info

Publication number: PL194977B1
Application number: PL356415A
Authority: PL
Inventors: Alfred Edlinger
Original assignee: Holcim Ltd
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2007-07-31
Also published as: WO2001055459A1; SK9562002A3; US6843828B2; ES2203588T3; AU2652201A; KR20020090212A; CN1292080C; EP1252343B1; RU2002123053A; EP1252343A1; CN1401009A; AU778627B2; KR100580347B1; ZA200205111B; CZ297883B6; UA74810C2; JP2003520899A; PT1252343E; CA2398344A1; BR0107801A

Abstract

1. Sposób obróbki zuzli lub mieszanin zuzlowych o zawartosci tlenków zelaza powyzej 5% wa- gowych, zwlaszcza zuzli stalowniczych, w którym zuzle stalowe, ewentualnie zmieszane z innymi zuzlami, podaje sie na kapiel metalowa, znamienny tym, ze jako kapiel metalowa stosuje sie kapiel stalowa o zawartosci C < 1,5% wagowych, korzystnie < 0,5% wagowych, która to kapiel po podaniu zuzli stalowych nawegla sie do zawartosci C powyzej 2,0% wagowych, korzystnie 2,5% wagowych, poprzez wprowadzanie wegla lub nosników wegla. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki żużli lub mieszanin żużlowych o zawartości tlenków żelaza powyżej 5% wagowych, zwłaszcza żużli stalowniczych, w którym żużle stalowe, ewentualnie zmieszane z innymi żużlami, podaje się na kąpiel metalową.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 666 930 B1 znany jest sposób wytwarzania stali i aktywnych hydraulicznie środków wiążących, w którym to sposobie żużle stalowe redukuje się przy użyciu surówki, zwłaszcza zaś zawartego w surówce węgla, wskutek czego po pierwsze zachodzi świeżenie kąpieli surówkowej i zmniejszenie zawartości węgla w kąpieli, na przykład do wartości mniejszej niż połowa zawartego w surówce węgla, przy czym jednocześnie tlenek żelaza z żużlu stalowego ulega redukcji do żelaza i przechodzi do kąpieli metalowej. Znany sposób został przy tym w zasadzie o tyle zoptymalizowany, że przy użyciu niewielkich ilości płynnej surówki można było redukować, co najmniej częściowo, duże ilości żużli stalowych. Użycie większych ilości płynnej surówki nie pozwala bez problemu na istotne skrócenie tego znanego sposobu, przy czym po pierwsze płynna surówka ma zazwyczaj stosunkowo niskie temperatury, co może negatywnie wpływać na reologiczne własności żużli, po drugie zaś, przy podawaniu płynnych żużli stalowych na duże ilości płynnej surówki obserwuje się niezwykle gwałtowną reakcję, która przy niekorzystnych reologicznych własnościach żużli może prowadzić do wytworzenia niepożądanych spienionych żużli lub do wyrzucania żużlu. Powstawanie tego typu spienionych żużli powoduje z kolei spowolnienie reakcji, co pociąga za sobą stosunkowo długie czasy obróbki.

Celem wynalazku jest takie udoskonalenie sposobu opisanego na wstępie rodzaju, aby przy stosunkowo krótkim czasie przemiany można było optymalnie wykorzystać powstające w trakcie sposobu ciepło procesowe i utrzymać podczas redukcji rzadkopłynny żużel stalowy, który powstrzymuje tworzenie żużli spienionych, a jednocześnie zapobiega lokalnym nadmiernym reakcjom z niepożądanym wyrzucaniem płynnego żużlu.

Sposób obróbki żużli lub mieszanin żużlowych o zawartości tlenków żelaza powyżej 5% wagowych, zwłaszcza żużli stalowniczych, w którym żużle stalowe, ewentualnie zmieszane z innymi żużlami, podaje się na kąpiel metalową, odznacza się według wynalazku tym, że jako kąpiel metalową stosuje się kąpiel stalową o zawartości C < 1,5% wagowych, korzystnie < 0,5% wagowych, którą to kąpiel po podaniu żużli stalowych nawęgla się do zawartości C powyżej 2,0% wagowych, korzystnie > 2,5% wagowych, poprzez wprowadzanie węgla lub nośników węgla.

Korzystnie jako kąpiel metalową stosuje się kąpiel surówkową, którą świeży się za pomocą tlenu do zawartości C < 0,5% wagowych, przy czym temperaturę kąpieli ustawia się na wartości powyżej 1570°C, zwłaszcza około 1620°C, po czym na odwęgloną kąpiel stalową podaje się płynny żużel stalowy i po wyrównaniu temperatur do kąpieli wprowadza się węgiel, przy czym dodaje się zawierające SiO₂ substancje korygujące, jak na przykład żużel wielkopiecowy, piasek kwarcowy i/lub zawierające Al₂O3 substancje korygujące, jak na przykład boksyt, celem obniżenia zasadowości do wartości < 1,5, względnie celem uzyskania zawartości AĘO3 na poziomie > 10% wagowych.

Korzystnie zasadowość ustawia się na poziomie 1,1 do 1,4, zaś zawartość węgla w kąpieli na poziomie > 2,5% wagowych.

Korzystnie żużel stalowy dodaje się do kąpieli stalowej w stosunku wagowym od 1:3 do 1:6, korzystnie około 1:4.

Korzystnie dodaje się piasek kwarcowy w ilościach od 150 do 250 kg/t żużlu stalowego i boksyt w ilościach od 200 do 300 kg/t żużlu stalowego.

Korzystnie do płynnych mieszanin żużli dodaje się drobno zmielone rudy względnie nośniki tlenków żelaza celem ustawienia zawartości tlenków żelaza na poziomie powyżej 8% wagowych.

Korzystnie dodawanie nośników tlenków żelaza, jak na przykład ubogich rud lub drobno zmielonych rud z kwaśną skałą płonną, przeprowadza się po podaniu płynnych żużli lub mieszanin żużli na kąpiel stalową, co najmniej częściowo równocześnie z nawęglaniem kąpieli stalowej.

Korzystnie do płynnych żużli lub mieszanin żużli dodaje się korzystnie substancje korygujące zawierające CaO, AĘO3 lub SiO2.

Korzystnie w kąpieli metalowej, w trakcie lub po świeżeniu (świeżeniach), stapia się dodatki, jak na przykład oziębiony złom, drobno zmielone rudy lub gąbkę żelazną.

Wskutek tego, że na początku redukcji żużlu występuje kąpiel metalowa o stosunkowo niskiej zawartości węgla, to znaczy kąpiel stalowa, zapobiega się lokalnym nadmiernym reakcjom i gwałtownym przemianom, w których powstają duże ilości gazu, w związku z czym nie obserwuje się już twoPL 194 977 B1 rzenia spienionych żużli. Aby tego typu sposób można było realizować racjonalnie i w jak największym stopniu bez dostarczania ciepła z zewnątrz, szczególnie korzystne jest bezpośrednie wykorzystywanie ciepła procesowego powstającego w sposobie. Dlatego też korzystnie sposób według wynalazku przeprowadza się tak, że stosuje się kąpiel surówkową, którą świeży się za pomocą tlenu do zawartości C < 0,5% wagowych, przy czym temperaturę kąpieli ustawia się na wartości powyżej 1570°C, zwłaszcza około 1620°C, po czym na odwęgloną kąpiel stalową podaje się płynny żużel stalowy i po wyrównaniu temperatur do kąpieli wprowadza się węgiel, przy czym dodaje się zawierające SiO2 substancje korygujące, jak na przykład żużel wielkopiecowy, piasek kwarcowy i/lub zawierające AhO3 substancje korygujące, jak na przykład boksyt, celem obniżenia zasadowości do wartości < 1,5 względnie celem uzyskania zawartości A^O3 na poziomie > 10% wagowych. Dzięki temu, że tworzenie kąpieli stalowej, na którą w dalszej kolejności podaje się żużle stalowe, następuje bezpośrednio jako etap wstępny w ramach tego samego sposobu w wyniku procesu świeżenia kąpieli surówkowej, można ciepło procesowe, które powstaje podczas świeżenia i które znacznie nagrzewa pierwotną kąpiel surówkową, wykorzystać bezpośrednio do wyrównania temperatury z podawanym żużlem stalowym, przy czym z uwagi na wysoką temperaturę również substancje korygujące, zwłaszcza zawierające SiO2, które to substancje są niezbędne do ustawienia żądanej zasadowości, można bezpośrednio stopić i wprowadzić do żużlu. Na kąpiel stalową, podgrzaną odpowiednio wskutek procesu świeżenia do temperatury powyżej 1570°C, podaje się zatem bezpośrednio albo co najmniej część niezbędnych do ustawienia zasadowości, zawierających SiO2, substancji korygujących, w związku z czym substancje te ulegają podgrzaniu i co najmniej częściowemu stopieniu, albo żużel stalowy, przy czym wspólnie z żużlem stalowym można dodawać substancje korygujące, zawierające SiO2. Dzięki dodaniu tych zawierających SiO2 substancji korygujących, zwłaszcza zaś dzięki możliwości jednoczesnego dodawania takich dodatków, jak na przykład oziębiony złom lub drobno zmielona ruda, duże ciepło utajone odwęglonej kąpieli stalowej wykorzystuje się bezpośrednio w procesie, zaś poprzez dodanie nośników tlenków żelaza można zrealizować skuteczne sterowanie temperaturą, w której jednocześnie tlenki żelaza ulegają w dużym stopniu redukcji, w związku z czym z nośników tlenków żelaza, które zazwyczaj są bardzo trudne do przetwarzania, jak na przykład drobno zmielone rudy, można pozyskiwać duże ilości płynnego żelaza.

Po podaniu żużli stalowych zachodzi ciągły wzrost zawartości węgla w kąpieli stalowej i żądany proces redukcji, przy czym do kąpieli stalowej wdmuchuje się nośniki węgla. Powstały tlenek węgla można w dalszej kolejności spalić, dzięki czemu cały proces można prowadzić w dużej mierze niezależnie od zewnętrznych źródeł ciepła i zrezygnować z dostarczania dodatkowej energii. Korzystnie sposób według wynalazku przeprowadza się tak, że zasadowość ustawia się na poziomie 1,1 do 1,4, zaś zawartość węgla w kąpieli na poziomie > 2,5% wagowych.

Sposób według wynalazku przeprowadza się korzystnie tak, że żużel stalowy dodaje się do kąpieli stalowej w stosunku wagowym od 1:3 do 1:6, korzystnie około 1:4, przy czym ze stosunkowo dużej ilości istniejącej kąpieli metalowej, jaka po procesie świeżenia znajduje się na wysokim poziomie temperaturowym, można dostarczyć bezpośrednio wymagane ciepło topnienia dla dodatków. Zwłaszcza można tutaj korzystnie dodać piasek kwarcowy w ilościach od 150 do 250 kg/t żużlu stalowego i boksyt w ilościach od 200 do 300 kg/t żużlu stalowego, przy czym przy wybranym rodzaju dodatku udaje się osiągnąć wystarczające ujednorodnienie, a co za tym idzie, całkowite stopienie i przemianę dodatków w żużlu, w związku z czym uzyskuje się bezpośrednio produkt nadający się do użytku w technologii wytwarzania cementu.

Szczególnie korzystny wariant sposobu polega na tym, że do płynnych mieszanin żużli dodaje się drobno zmielone rudy względnie nośniki tlenków żelaza celem ustawienia zawartości tlenków żelaza na poziomie powyżej 8% wagowych, dzięki czemu równocześnie z żądaną redukcją żużlu stalowego, udaje się w tym samym sposobie zredukować także trudne do przetwarzania rudy i dodatek ten wykorzystać do regulacji żądanej temperatury przemiany. W tym samym celu można korzystnie stopić w kąpieli metalowej, w trakcie lub po świeżeniu (świeżeniach), dodatki, jak na przykład oziębiony złom lub drobno zmielone rudy.

W szczególnie korzystny sposób nośniki tlenków żelaza można dodawać razem z kwaśną skałą płonną, dzięki czemu jednocześnie z redukcją nośników tlenków żelaza do żelaza metalicznego, udaje się osiągnąć odpowiednie obniżenie zasadowości do wartości docelowej, korzystnej z punktu widzenia technologii wytwarzania cementu. Korzystnie postępuje się przy tym tak, że dodawanie nośników tlenków żelaza, jak na przykład ubogich rud lub drobno zmielonych rud z kwaśną skałą płonną, przeprowadza się po podaniu płynnych żużli lub mieszanin żużli na kąpiel stalową, co najmniej częściowo

PL 194 977 B1 równocześnie z nawęglaniem kąpieli stalowej, przy czym generalnie do płynnych żużli lub mieszanin żużli dodaje się korzystnie substancje korygujące zawierające CaO, Al2O₃ lub SiO2.

Ogólnie rzecz biorąc, przeprowadzone w pierwszym etapie świeżenie przynosi w rezultacie wyjątkowo korzystny bilans energetyczny, przy czym uwalniane podczas świeżenia kąpieli surówkowej duże ilości energii można wykorzystać bezpośrednio w ramach procesu.

Do ustawiania żądanej zasadowości docelowej nadają się w zasadzie dowolne żużle, bogate w SiO2, jak również można zastosować substancje korygujące, zawierające SiO2.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony poniżej na podstawie przykładu wykonania.

W konwertorze 8 t płynnej surówki przekształcono w kąpiel stalową, wprowadzając w nią 280 Nm³tlenu przez dysze umieszczone w dnie konwertora. Płynna surówka zawierała przy tym 3,9% wagowych węgla, około 0,3% wagowych krzemu oraz resztę w postaci żelaza, co stwierdzono w oparciu o analizę kierunkową. Po świeżeniu, w którym w wyniku reakcji egzotermicznej podwyższono temperaturę kąpieli z 1470 do 1620°C, płynna kąpiel stalowa zawierała 0,3% wagowych węgla, 0,003% wagowych krzemu i resztę żelaza. Na tę płynną kąpiel stalową podano następnie 2 t płynnego żużlu stalowego. Żużel stalowy charakteryzował się następującym składem:

Żużel
	% wagowe
CaO	48,6
SiO2	19,1
Al2O3	2,2
MgO	3,2
TiO2	1,5
FeO	22,7
MnO	2,7

^CaO/SiO2	2,5

Z uwagi na stosunkowo niską zawartość węgla w istniejącej kąpieli stalowej, bezpośrednio po podaniu płynnego żużlu stalowego zachodziły znacznie słabsze przemiany masy w ramach reakcji redukcji tlenków metali zawartych w żużlu stalowym. Jeżeli występowałaby bezpośrednio surówka w odpowiednich proporcjach ilościowych, wówczas dochodziłoby do szybkiego uwalniania dużych ilości CO, co z kolei mogłoby prowadzić do silnego spieniania żużlu lub do jego wyrzucania.

Po podaniu żużlu stalowego na kąpiel stalową zachodzi wyrównanie temperatury pomiędzy żużlem i kąpielą metalową, w związku z czym ewentualne stałe składniki żużlu są całkowicie przeprowadzane w stan płynny. Wyrównanie temperatury prowadzi do osiągnięcia temperatury około 1500°C.

Po wyrównaniu temperatury, do kąpieli stalowej wdmuchano 580 kg węgla z szybkością nadmuchu 25 kg/min. Ponadto wprowadzono 370 kg piasku kwarcowego z szybkością 24 kg/min i 535 kg boksytu z szybkością 28 kg/min.

Na zakończenie żądanej reakcji redukcji pozostała kąpiel metalowa, zawierająca 4,5% wagowych rozpuszczonego węgla w temperaturze około 1490°C. Tak odzyskana surówka może oczywiście, zależnie od doboru substancji korygujących względnie składu żużlu stalowego, zawierać również odpowiednio inne metale niż żelazo.

Przy użyciu substancji korygujących nastąpiło po pierwsze ustalenie żądanej zasadowości docelowej, jaka wydaje się korzystna z punktu widzenia dalszego zastosowania obrobionego żużlu w technologii wytwarzania cementu, przy czym jednocześnie zaszła redukcja tlenków metali do uzyskania następujących rezultatów analizy kierunkowej obrobionego żużlu stalowego.

PL 194 977 B1

Obrobiony żużel stalowy
	% wagowe
CaO	44,7
SiO2	34,6
A2O3	14,8
MgO	2,9
TiO2	1,8
FeO	0,9
MnO	0,3

^CaO/SiO2	1,3

Uzyskany w ten sposób obrobiony żużel stalowy można było poddać granulacji w wodzie i zastosować jako dodatek mielony w cementach kompozytowych.

Ciepło powstające podczas odwęglania pozwoliło nagrzać i stopić substancje korygujące, niezbędne do ustalenia żądanej zasadowości docelowej względnie ustalenia żądanego składu dodatku mielonego, nadającego się do użytku w technologii wytwarzania cementu. Uzyskiwany wówczas ewentualnie, niepożądany wysoki poziom temperatury można sprowadzić do żądanej temperatury redukcji, dodając oziębiony złom, drobno zmieloną rudę lub materiały wsadowe z bezpośredniej redukcji żelaza (DRI, HBI), co pozwala wprowadzić do kąpieli metalowej dalsze ilości żelaza.

Jeżeli wydaje się to potrzebne, powstały przy redukcji tlenek węgla można spalić nad kąpielą żużlową, co pozwala na równoczesne przetworzenie większych ilości kwaśnych, drobno mielonych rud żelaza bez dostarczania dodatkowej energii.

Claims

1. Sposób obróbki żi^^ll Iub mieszanin żużlowych o zawartości tlenków powyżej 5% wagowych, zwłaszcza żużli stalowniczych, w którym żużle stalowe, ewentualnie zmieszane z innymi żużlami, podaje się na kąpiel metalową, znamienny tym, że jako kąpiel metalową stosuje się kąpiel stalową o zawartości C < 1,5% wagowych, korzystnie < 0,5% wagowych, którą to kąpiel po podaniu żużli stalowych nawęgla się do zawartości C powyżej 2,0% wagowych, korzystnie > 2,5% wagowych, poprzez wprowadzanie węgla lub nośników węgla.

2. Sposóbwedług zastrz. 1, znamienny tym, że t ako kąpiel metalową stosujesię kąpiel surówkową, którą świeży się za pomocą tlenu do zawartości C < 0,5% wagowych, przy czym temperaturę kąpieli ustawia się na wartości powyżej 1570°C, zwłaszcza około 1620°C, po czym na odwęgloną kąpiel stalową podaje się płynny żużel stalowy i po wyrównaniu temperatur do kąpieli wprowadza się węgiel, przy czym dodaje się zawierające SiO2 substancje korygujące, jak na przykład żużel wielkopiecowy, piasek kwarcowy i/lub zawierające Ά^Οβ substancje korygujące, jak na przykład boksyt, celem obniżenia zasadowości do wartości < 1,5 względnie celem uzyskania zawartości Ά^Οβ na poziomie > 10% wagowych.

3. Sposób według zas-trz. 1 albo 2, tym, że się na poziomie

1,1 do 1,4, zaś zawartość węgla w kąpieli na poziomie > 2,5% wagowych.

4. Sposób według zassi-z. 1 albo 2, znamienny tym, że żużel ssalowy dodaje się do kąpieil ssalowej w stosunku wagowym od 1:3 do 1:6, korzystnie około 1:4.

5. Sposób wedługzastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dodajj się piasek kwarcowyw I iośccach od 150 do 250 kg/t żużlu stalowego i boksyt w ilościach od 200 do 300 kg/t żużlu stalowego.

6. Sposóbwedługzastrz. t, znamienny tym, że do płynnych mieszanm żużżl drobno zmielone rudy względnie nośniki tlenków żelaza celem ustawienia zawartości tlenków żelaza na poziomie powyżej 8% wagowych.

PL 194 977 B1

7. Sposób wedługzastrz. 1 albo 2 albo 6, znamienny tym, że dodawanie nośnikówtlenkówżelaza, jsk ns przykład gbsgich rud lub drsbns zmielsnych rud z kwsśną sksłą płsnną, przeprswsdzs się ps psdsnig płynnych żużli lub mieszsnin żużli ns kąpiel stslswą, cs nsjmniej częścisws równscześnie z nswęglsniem kąpieli stslswej .

8. Sposób według zastoz. 1 albo 2 albo 6, znamienny tym. że do płynnych żużll lub mieszanin żużli dsdsje się ksrzysrnie substancje ksrygujące zswiersjące CsO, Ά^Οβ lub SiO2.

9. Sposób według z^^sr^.^. 1 albo 2, znamienny tym, że w kąpiell π^1^ι3Ι<^\^^-, w trakcie lub po świeżeniu (świeżenisch), slspis się dsdstki, jsk ns przykłsd sziębisny złsm, drsbns zmielsne rudy lub gąbkę żelszną.