专利名称：在熔炼煤气发生炉内利用煤屑的方法
技术领域：
本发明涉及由金属载体尤其部分还原或还原的海绵铁在熔炼煤气发生炉(Einschmelzvergaser)内生产液态金属尤其液态生铁或液态钢半成品的方法，在熔炼煤气发生炉内通过供入至少部分由煤屑和煤粉构成的含碳的材料和氧或含氧的气体，金属载体在由含碳材料构成的床内，在生成还原气体的同时，必要时在事先最终还原后熔炼。本发明还涉及实施此方法的设备。
在向熔炼煤气发生炉内供入微粒状含碳材料如煤屑和煤粉时存在的问题是，由于在熔炼煤气发生炉内存在的速度使微粒状含碳材料重新从熔炼煤气发生炉排出。这种情况在同样程度上也适用于微粒状的矿石。为了解决上述问题，例如在AT-B-401777中建议，碳的载体与矿屑和/或矿粉一起借助于粉状燃料燃烧器加入熔炼煤气发生炉中，而且加入熔炼煤气发生炉的下部区内。在这里导致加入的碳载体低于按化学计算法的燃烧。带来的缺点是，碳的载体对于在熔炼煤气发生炉内建立由固体的碳载体构成的床不能作出贡献。
在内部已知向熔炼煤气发生炉上部区供入微粒状煤，微粒状煤在其中转化成焦，焦与还原气体一起排出并分离，接着与微粒状材料一起通过燃烧器输入熔炼煤气发生炉。然而在这里对于建立由含碳材料构成的床同样没有贡献。
这种床通常由必须具有高的热稳定性的块状煤构成。基于受燃煤电厂的需要左右的煤炭市场的发展，可能发生最好是提供煤粉的情况，用于如今流行的煤粉燃烧器。原先常用的必须使用块煤的炉篦燃烧，现在在煤炭的消耗市场上只起次要的作用。其结果是，在市场上供应的煤的细粒部分可能占很大的比例，其数量级在50至70％的范围内变动。
在熔炼煤气发生炉中使用这种煤时，通常首先将煤的细粒部分筛出，只有粗粒部分，亦即块状煤，才提供用于熔炼煤气发生炉。细粒部分供别的地方使用。
本发明的目的是，将细粒部分同样有益地加以利用，使它有助于建立熔炼煤气发生炉内由含碳材料构成的床，由此可以降低使用块状含碳材料的成本。
按本发明为达到此目的采取的措施是，要加入的煤屑和煤粉在干燥后热态下与地沥青混合，接着冷制团；以及，由此制成的团块在冷态加入熔炼煤气发生炉，以及在熔炼煤气发生炉内受到急剧地加热。
出人意料地发现，如此制成的团块有极好的热稳定性，它甚至超过块状的含碳材料的热稳定性。在熔炼煤气发生炉约1000℃的温度的冲击式作用下，团块只出现微小的崩塌现象。这要归因于用作粘结剂的地沥青的性质，地沥青在上述高温下快速熔化并因而为在煤粒之间有利地连接提供了条件。在这里重要的是，地沥青在上述温度下不会析出气体以及除此以外保持其粘稠的稠度和粘合力。
由DE-A-2407780已知使用由一种混合物构成的煤砖，这种混合物包括作为现用煤的精选优质的尤其是无烟煤和/或贫煤或煤粉以及作为粘结剂的高真空地沥青，如此制成的团块用于例如在家用燃炉内燃烧，或也许可用于高炉，只要它们能经受住一种热力过程，如氧化、半焦化或焦化。然而这种团块满足的是与按本发明制造的团块所要满足的不同的要求，尤其是在按本发明的团块中重要的是热稳定性，也就是说，当作为炉料加入熔炼煤气发生炉中在受到突然的热冲击时团块不应炸裂，而按DE-A-2407780重要的是团块有高的稳定性，也就是要有高的承压能力，以便能在高炉中使用。按已知的方法，高真空地沥青加热到200℃，以及在与煤粉混合后在约85℃的温度下制团。由于在已知的团块内大部分成焦，所以产生高的稳定性。
按照一种最佳实施形式，煤屑和煤粉在干燥时和/或干燥后从作为炉料加入的含碳材料中分离出来并在热态下进一步处理。
在分离煤屑和煤粉时同时产生的块状含碳材料，按本发明的一种优选实施形式，直接装入熔炼煤气发生炉内。
粒度小于等于8mm的煤屑最好从含碳的材料中分离出来。
由EP-B-0315825已知一种前言所述类型的方法，其中，煤屑磨碎后与粘结剂，例如石灰、糖蜜、沥青或焦油混合并成粒，接着加入熔炼煤气发生炉内。按本发明当然不是粒化而是制团，与粒状体相比团块有更高的热机械稳定性。按EP-B-0315825的另一个缺点是用于磨碎煤屑所需要的能耗大。按本发明则避免了这一缺点，因为作为炉料装入的含碳材料无需磨碎，而是分离出煤屑和煤粉。
由AT-B-376241已知一种方法，按此方法，从熔炼煤气发生炉与还原气体一起排出的由粉状碳组成的固体从还原气体中分离出来并烧结，以及所形成的烧结块尤其是型焦被送回熔炼煤气发生炉中，然而在这里，如按本发明那样，作为炉料加入的含碳材料未进行烧结以及不能得到尺寸较大的煤屑作为炉料加入。在按AT-B-376241的方法中还有一个缺点是，烧结设备直接设在用于分离粉状碳的热旋风分离器的后面，从而造成昂贵的结构费用。
按本发明从作为炉料加入的含碳材料中分离出来的煤屑或煤粉与地沥青混合并制团，在这种情况下制团装置设在含碳材料干燥装置的下游。在这里合乎目的的是在与地沥青混合过程中以及在制团时充分利用干燥后煤屑和煤粉所含的热量。为了制团无需使用任何附加的热能。
按此方法的最佳设计，煤屑和煤粉与地沥青在温度低于100℃，最好温度在75与80℃之间时混合。有利的是加入软化点低于80℃最好低于75℃的地沥青。
必要时在混合过程供入附加的热量，以保证地沥青的软化。
按本发明方法的一种优选的实施形式，加入至30％的石油焦炭作为含碳的材料，它本身没有足够的热稳定性。但借助于按本发明的过程获得的团块仍有足够的高的热稳定性。
作为炉料加入的含碳材料最好干燥到剩余含水量低于5％。
按照一种实施方案，碎团块从由煤屑和煤粉构成的团块中分离出来并在制团过程中再循环。
由煤屑和煤粉构成的团块最好在制团时和/或制团后冷却到温度低于30℃。它们有特别高的热稳定性，尤其在加入熔炼煤气发生炉内受急剧地加热时。
按本发明，最好使用灰分为10至25％的煤。因此按本发明的方法的特点在于特别高的经济性，所以在熔炼煤气发生炉内由部分或完全还原的金属矿熔炼的液态金属也可以便宜地生产，因为如引言已说明的那样对于熔炼煤气发生炉加入的正是用于制造团块的含碳材料，这些团块是利用含碳材料的微粒部分得到的所谓副产品。
按本发明还可使用挥发成份在18和38％之间的煤。也就是说没有必要使用优质煤。
最好具有从煤干燥器排出时的温度和煤屑和煤粉与大体有此相同温度的地沥青混合，在这种情况下要混合的材料在混合时的温度最好为70至最高100℃，尤其是75至85℃。由此保证地沥青良好的粘结效果以及廉价的温度控制。此外，由煤屑、煤粉和地沥青组成的混合制品在它制团前无需冷却或只略加冷却。
按本发明方法的另一个优点可认为在于，可使用当地通常用于铺路的地沥青作为这里所需的地沥青。也就是说没有必要对地沥青提出特殊的要求。
实施按本发明的方法用的设备，包括熔炼煤气发生炉；通入熔炼煤气发生炉中的金属载体尤其部分还原或还原海绵铁的输入管；氧或含氧气体及至少部分由煤屑和煤粉构成的含碳材料的输入管；从熔炼煤气发生炉引出的在熔炼煤气发生炉内生成的还原气体的排出管；以及设在熔炼煤气发生炉上的生铁和炉渣的出铁口或出渣口，其特征在于，设一干燥器，用于干燥作为炉料加入的含碳材料，在其下游设搅拌机和与之连接的用于煤屑和煤粉制团的冷制团装置，其中，冷制团装置在管路上与熔炼煤气发生炉连接起来。
按照一种优选的实施形式，设有分离器，用于将煤屑和煤粉从作为炉料加入的含碳材料中分离出来。
按照另一种优选的实施形式，用于加入块状含碳材料的输入管直接设在熔炼煤气发生炉内。
为了加热搅拌机最好设一蒸汽发生器。
最好在冷制团装置与熔炼煤气发生炉之间设一用于分离碎团块的装置。
下面借助于附图
进一步说明本发明，附解说明了本发明的一种优选的实施形式。
在图中用1表示熔炼煤气发生炉，通过输入管2加入至少部分还原的海绵铁3，海绵铁在熔炼煤气发生炉1内必要时经最终还原后熔炼，更确切地说在穿过由含碳材料构成的床4的过程中熔炼。熔炼煤气发生炉1还配备有氧或含氧气体的输入管5、含碳材料输入管6a、6b、在熔炼煤气发生炉1内生成的还原气体排出管7、以及熔融的生铁9和熔融的炉渣10各自的出口8、8a。
作为炉料加入的含碳材料11在第一干燥器12内干燥。在这里同时产生的煤粉13被排出并在第二干燥器14中进一步处理。从第一干燥器12排出的热的含碳材料有约60℃的温度，它被输入分离器15，例如是一个筛，在那里煤屑16与块状的含碳材料17分离。例如具有粒度小于等于8mm的煤屑16被分离出来。
块状含碳材料17经输入管6b直接加入熔炼煤气发生炉1。煤屑16则不同，它进入储罐18以及再从那里去搅拌机19，在搅拌机内煤屑16与地沥青20混合，地沥青则来自地沥青箱21。从第二干燥器14来的煤粉13也输入搅拌机19，它在煤粉罐22内中间储存。
搅拌机19借助于蒸汽发生器23产生的蒸汽加热到约75-80℃。由此保证超过输入的地沥青20的软化点。但也有可能煤屑16的含热量已足以提供为软化地沥青20所需的热能，因此无需为此再使用形式上为蒸汽的任何附加的能量。
所采用的地沥青20可以是具有软化点低于75℃的用于铺路的普通石油沥青，它在全世界到处可以廉价提供，例如按NORM B3610的品种B70的地沥青有下列技术条件软化点，环和球(NORM C9212)47-54℃
25℃时的针穿(NORM C9214)50-80mm×10-1由煤屑16、煤粉13和地沥青20组成的混合物接着借助于冷制团装置24在温度约70至75℃的情况下冷制团，也就是说，为了制团不使用任何附加的热能。如此制成的团块25最后输入装置26，以便将不具有为在熔炼煤气发生炉1内使用所要求尺寸的碎团块分离出来，该装置26同时用作冷却装置。团块25在这里冷却到温度低于30℃。
不具有为在熔炼煤气发生炉1内使用所要求尺寸的碎团块在制团过程内再循环。它们首先进入收集器27，再从这里进入煤屑16的储罐18。
团块25经输入管6a供入熔炼煤气发生炉1，它们在其中经受急剧的加热。出人意料地发现，这种团块25有极高的热稳定性，甚至比块状含碳材料17的热稳定性更高，借助于下面的举例可以说明这一点。
按本发明的方法干燥和筛分南非和澳大利亚烟煤，在这里得到块状煤和煤粉及煤屑的级分。煤粉和煤屑采用按本发明的制团方法制团。然后将如此制得的团块的热稳定性与有关的块状煤的热稳定性比较。
按这样的方法确定热稳定性，即，将使用的具有粒度为10至16mm的一个级分进行热处理，并在热处理后筛分。粒度超过10mm或粒度低于2mm的部分分别称重并给出占使用量的百分比。表1综合了所得的结果。
表1
粒度超过10mm的比例越高以及粒度小于2mm的比例越小，则热稳定性越高。由表1可以明显看出，借助于按本发明的方法制成的团块其热稳定性明显高于相关的块状煤。
因此，采用按本发明的程序提供使用的由煤屑和煤粉组成的团块具有极高的热稳定性，所以它们可立即在熔炼煤气发生炉内使用，即使在熔炼煤气发生炉约1000℃的温度的冲击式作用下，团块的崩塌现象也很少。因此成功地做到用经济的方式在熔炼煤气发生炉内使用煤屑和煤粉，确切地说按这样的方式，即，由煤屑和煤粉制成的团块有助于在熔炼煤气发生炉内建立起一个由碳的载体构成的床，由此可以显著降低使用块状含碳材料的成本。
权利要求
1.由金属载体尤其部分还原或还原的海绵铁(3)在熔炼煤气发生炉(1)内生产液态金属尤其液态生铁(9)或液态钢半成品的方法，在熔炼煤气发生炉内通过供入至少部分由煤屑(16)和煤粉(13)构成的含碳的材料和氧或含氧的气体，金属载体在由含碳的材料构成的床(4)内，在生成还原气体的同时，必要时在事先最终还原后熔炼，其特征为作为炉料供入的煤屑(16)和煤粉(13)，在干燥后热态下与地沥青(20)混合，接着冷制团；以及，在这里制成的团块(25)冷态下装入熔炼煤气发生炉(1)内并在熔炼煤气发生炉(1)内受到急剧地加热。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为煤屑(16)和煤粉(13)在干燥时和/或干燥后从供入作为炉料的含碳材料(11)中分离出来并在热态下继续处理。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征为在分离煤屑(16)和煤粉(13)时同时产生的块状含碳材料(17)直接装入熔炼煤气发生炉(1)内。
4.按照权利要求2或3所述的方法，其特征为粒度小于等于8mm的煤屑(16)从含碳的材料中分离出来。
5.按照权利要求1至4之一项或多项所述的方法，其特征为煤屑(16)和煤粉(13)与地沥青(20)在温度低于100℃，最好温度在75与80℃之间时混合。
6.按照权利要求1至5之一项或多项所述的方法，其特征为加入软化点低于80℃最好低于75℃的地沥青(20)。
7.按照权利要求1至6之一项或多项所述的方法，其特征为在混合过程供入附加的热量。
8.按照权利要求1至7之一项或多项所述的方法，其特征为加入至30％的石油焦炭作为含碳的材料。
9.按照权利要求1至8之一项或多项所述的方法，其特征为作为炉料加入的含碳材料干燥到剩余含水量低于5％。
10.按照权利要求1至9之一项或多项所述的方法，其特征为碎团块从由煤屑(16)和煤粉(13)构成的团块(25)中分离出来并在制团过程中再循环。
11.按照权利要求1至10之一项或多项所述的方法，其特征为由煤屑(16)和煤粉(13)构成的团块(25)在制团时和/或制团后冷却到温度低于30℃。
12.按照权利要求1至11之一项或多项所述的方法，其特征为使用灰分为10至25％的煤(16、13)。
13.按照权利要求1至12之一项或多项所述的方法，其特征为使用挥发成份在18与35％之间的煤(16、13)。
14.按照权利要求1至13之一项或多项所述的方法，其特征为具有从煤干燥器排出时温度的煤屑(16)和煤粉(13)与大体有此同样温度的地沥青混合。
15.按照权利要求14所述的方法，其特征为要混合的材料(13、16、20)在混合时的温度为70至最高100℃，最好75至85℃。
16.按照权利要求1至15之一项或多项所述的方法，其特征为采用当地通常用于铺路的地沥青作为地沥青(20)。
17.实施按照权利要求1至16之一项或多项所述方法的设备，包括熔炼煤气发生炉(1)；通入熔炼煤气发生炉(1)中的金属载体尤其部分还原或还原海绵铁(3)的输入管(2)；氧或含氧气体及至少部分由煤屑(16)和煤粉(13)构成的含碳材料的输入管(5、6a、6b)；从熔炼煤气发生炉(1)引出的在熔炼煤气发生炉(1)内生成的还原气体的排出管(7)；以及设在熔炼煤气发生炉(1)上的生铁(9)和炉渣(10)的出铁口或出渣口(8、8a)，其特征为设干燥器(12)，用于干燥作为炉料加入的含碳材料(11)，在其下游设搅拌机(19)和与之连接的用于煤屑(16)和煤粉(13)制团的冷制团装置(24)，其中，冷制团装置(24)在管路上与熔炼煤气发生炉(1)连接起来。
18.按照权利要求17所述的设备，其特征为设有分离器(15)，用于将煤屑(16)和煤粉(13)从作为炉料加入的含碳材料(11)中分离出来。
19.按照权利要求17或18所述的设备，其特征为用于加入块状含碳材料(17)的输入管(6b)直接设在熔炼煤气发生炉(1)内。
20.按照权利要求17至19之一项或多项所述的设备，其特征为为加热搅拌机(19)设一蒸汽发生器(23)。
21.按照权利要求17至20之一项或多项所述的设备，其特征为在冷制团装置(24)与熔炼煤气发生炉(1)之间设一用于分离碎团块的装置(26)。
全文摘要
本发明涉及由金属载体尤其部分还原或还原的海绵铁(3)在熔炼煤气发生炉(1)内生产液态金属尤其液态生铁(9)或液态钢半成品的方法,在熔炼煤气发生炉内通过供入至少部分由煤屑(16)和煤粉(13)构成的含碳的材料和氧或含氧的气体,金属载体在由含碳的材料构成的床(4)内,在生成还原气体的同时,必要时在事先最终还原后熔炼,作为炉料供入的煤屑(16)和煤粉(13),在干燥后热态下与地沥青(20)混合,接着冷制团,以及在这里制成的团块(25)在冷态下装入熔炼煤气发生炉(1)内并在熔炼煤气发生炉(1)内受到急剧地加热。
文档编号C21B13/14GK1261923SQ98806792
公开日2000年8月2日 申请日期1998年7月3日 优先权日1997年7月4日
发明者冈特·施赖, 帕维茨·扎海迪 申请人:奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造公司