Eisenmetallurgie: Eisenreduktion und Schachtöfen
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Düsseldorf
Verl. Stahleisen
2013
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| Series: | Stahleisen Communications
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| adam_text | INHALTVERZEICHNIS
1. EINFUEHRUNG IN DEN THEMENKREIS
1.1. REDUKTION 11
1.1.1. THERMODYNAMISCHE GRUNDLAGEN DER EISENREDUKTION 12
1.1.2. KINETISCHE GRUNDLAGEN DER EISENREDUKTION 16
1.1.3. MORPHOLOGIE DER REDUKTION 20
1.1.4. REDUKTION VON AGGLOMERATEN 22
1.2. SCHACHTOEFEN 24
1.2.1. HOCHOFENPROZESS 25
1.2.2. COREX-UND FINEX-PROZESSE 29
1.2.3. KUPOLOFENPROZESS 32
1.2.4. OXICUP-SCHACHTOFEN 37
1.2.5. VERHAELTNISSE IN DER BLASFORMEBENE 41
1.2.5.1. WIRBELZONE IM HOCHOFEN 41
1.2.5.2. ZONE VOR DER BLASFORM DES KUPOLOFENS 47
1.2.5.3. COREX-EINBLASZONE 49
1.2.6. EINBLASEN IN SCHACHTOEFEN 50
1.2.7. IMPULSVERFAHREN FUER SCHACHTOEFEN 53
2. FORSCHUNGSAUSRUESTUNG UND -METHODEN
2.1. EXPERIMENTELLE ANLAGEN 62
2.1.1. LABOREINBLASANLAGEN 62
2.1.1.1. BATCH-ANLAGE 62
2.1.1.2. MIRI-ANLAGE 68
2.1.2. PILOTANLAGE KOBESI 72
2.1.2.1. AUFBAU DES KOKSBETTSIMULATOR KOBESI 72
2.1.2.2. VERSUCHSVORBEREITUNG UND -DURCHFUEHRUNG 81
2.1.3. LABOROEFEN 8 3
2.1.3.1. TAMMANNOEFEN 83
2.1.3.2. MUFFELOEFEN 86
2.1.4. THERMOGRAVIMETRISCHE UND ANALYTISCHE
UNTERSUCHUNGEN 89
2.2. MESSTECHNIK UND MATHEMATISCHE MODELLE 91
2.2.1. BERUEHRUNGSLOSE MESSUNGEN IM
HOCHTEMPERATURBEREICH 91
2.2.2. MODELLE 94
-4-
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2.2.2.1. HOCHOFEN-MODELLE
2.2.2.2. OXICUP-OFEN-MODELL
94
96
3. EINBLASEN IN DEN HOCHOFEN
3.1. ZIELE, GRUNDLAGEN UND STAND DER TECHNIK 102
3.1.1. EINBLASEN VON KOHLE 102
3.1.2. EINBLASEN VON KUNSTSTOFFEN 111
3.1.3. EINBLASEN VON REDUKTIONSGASEN 113
3.1.4. EINBLASEN VON BIOMASSE 119
3.1.5. EINBLASEN VON EISENHALTIGEN STOFFEN 121
3.2. LABORVERSUCHE ZUM EINBLASEN VON KOHLEN UNTERSCHIEDLICHER
INKOHLUNGSSTUFEN 123
3.2.1. EINSATZMATERIALIEN UND REFERENZKAMPAGNE 124
3.2.2. EINBLASEN VON STEINKOHLE 127
3.2.3. EINBLASEN VON BRAUNKOHLE 130
3.2.4. DISKUSSION DER KOHLEEINBLASVERSUCHE 131
3.3. UNTERSUCHUNGEN ZUM EINBLASEN VON REDUKTIONSGAS UND
KOHLENSTAUB 135
3.3.1. MATHEMATISCHE MODELLIERUNG DER HOCHOFEN-
PARAMETER BEIM REDUKTIONSGAS-EINBLASEN 135
3.3.1.1. EINFL USS DER REDUKTIONSGASPARAMETER 136
3.3.1.2. KO-INJEKTION VON REDUKTIONSGAS UND
KOHLENSTAUB 141
3.3.2. LABORVERSUCHE ZUR KO-INJEKTION VON REDUKTIONSGAS,
KOHLENSTAUB UND SAUERSTOFF; BLASFORMDESIGN-
ENTWICKLUNG
144
3.4. UNTERSUCHUNGEN ZUM EINBLASEN VON PYROLYSIERTEN
BIOMASSEN 146
3.4.1. MATHEMATISCHE MODELLIERUNG DER HOCHOFEN-
PARAMETER BEIM HOLZKOHLE-EINBLASEN 147
3.4.2. UNTERSUCHUNG DER HOLZKOHLENEIGENSCHAFTEN UND
-REAKTIVITAET 150
3.4.3. LABOR-UND PILOTVERSUCHE ZUM EINBLASEN VON
HOLZKOHLE 155
3.4.4. UNTERSUCHUNG DES HOLZKOHLEVERHALTENS AUSSERHALB
DER WIRBELZONE 159
3.4.5. EINSATZ TORREFIZIERTER BIOMASSEN 162
-5-
3.5. LABORVERSUCHE ZUM EINBLASEN VON RESTSTOFFEN 169
3.5.1
.WIRKUNG KATALYTISCHER STOFFE AUF DIE UMSETZUNG VON
KOHLE 169
3.5.2. EINBLASEN VON AKTIVKOHLE 171
3.5.3. EINBLASEN VON PETROLKOKS 173
3.5.4. EINBLASEN VON SHREDDERLEICHTFRAKTION (SLF) UND
DEREN MISCHUNGEN MIT KOHLE 174
3.5.5. EINBLASEN VON GICHTSCHLAMMSTAUB 178
3.5.6. EINBLASEN VON KOHLE MIT WALZENZUNDER 178
3.5.7. VERHALTEN VON CHAR BEIM EINBLASEN 179
3.5.8. DISKUSSION DER VERSUCHE ZUM EINBLASEN VON
RESTSTOFFEN 180
3.6. EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUM EINBLASEN VON
DRI/LRI 188
3.6.1. EINSATZSTOFFE 188
3.6.2. EINBLAS VERSUCHE 190
3.7. UNTERSUCHUNGEN ZUM EINBLASEN VON KUNSTSTOFFEN 192
3.7.1. CHARAKTERISIERUNG DER KUNSTSTOFFE 192
3.7.2. THERMOGRAVIMETRISCHE UNTERSUCHUNGEN 193
3.7.3. EINBLASVERSUCHE 196
4. EINBLASEN IN DEN KOPOLOFEN UND OXICUP-SCHACHTOFEN
4.1. BISHERIGE ERFAHRUNGEN ZUM EINBLASEN VON FESTSTOFFEN IN
DEN KUPOLOFEN 206
4.1.1. EINBLASEN VON KOHLENSTOFFTRAEGERN 207
4.1.2. EINBLASEN VON LEGIERUNGSMITTELN 208
4.1.3. EINBLASEN VON RESTSTOFFEN 208
4.1.4. EINFLUSS DER STAUBINJEKTION 209
4.2. PILOTVERSUCHE ZUM FESTSTOFFEINBLASEN IN DEN KUPOLOFEN 212
4.2.1. EINSATZMATERIALIEN 213
4.2.2. ERGEBNISSE UND DISKUSSION 215
4.2.2.1. SILIZIUMCARBIDABRIEB 217
4.2.2.2. ALTSANDFEINFRAKTION 219
4.2.2.3. STRAHLGUT 220
4.2.2.4. EISENSTAUB AUS
DER SSREMSSCHEIBENBEARBEITUNG 221
4.2.2.5. EISENSPAENE AUS
DER BREMSSCHEIBENBEARBEITUNG 222
-6-
4.2.2.6. STAUBMISCHUNGEN 223
4.2.3. MODELLVORSTELLUNGEN ZUM STAUBEINBLASEN IN
DEN KUPOLOFEN 225
4.3. PILOTVERSUCHE ZUM EINBLASEN VON EISENHALTIGEN STAEUBEN IN
DEN OXICUP-SCHACHTOFEN 228
4.3.1. EINSATZSTOFFE 229
4.3.2. ERGEBNISSE 232
4.3.3. DISKUSSION 239
4.3.3.1. METALLISIERUNGS-UND REDUKTIONSVERHALTEN 239
4.3.3.2. VERHALTEN DES KOHLENSTOFFES
DER EINGEBLASENEN STAEUBE 242
4.4. BETRIEBSVERSUCHE AM OXICUP-SCHACHTOFEN 246
4.4.1. EINBLASSYSTEM UND UNTERSUCHTE STAEUBE 246
4.4.2. VERSUCHSDURCHFUEHRUNG UND ERGEBNISSE 250
5. VORGAENGE VOR DEN BLASFORMEN DER SCHACHTOEFEN
5.1. MESSUNGEN VON GASTEMPERATUR UND -ZUSAMMENSETZUNG VOR
DEN BLASFORMEN 256
5.1.1. EINSATZ DER CARS-SPEKTROSKOPIE ZUR MESSUNGEN
VON GASEN IM HOCHTEMPERATURBEREICH 256
5.1.2. CARS-MESSUNGEN AM KOBESI 257
5.1.2.1. AUFBAU DES MESSSYSTEMS UND
DER VERSUCHSABLAUF 257
5.1.2.2. VERSUCHSERGEBNISSE UND -INTERPRETATION 262
5.2. BERECHNUNGEN DER GASCHARAKTERISTIKEN IN DER RACEWAY 269
5.2.1. BERECHNUNG DER WIRBELZONENPARAMETER 269
5.2.1.1. RACEWAY MODELLE 269
5.2.1.2. BERECHNUNGSERGEBNISSE FUER KOHLE 273
5.2.1.3. BERECHNUNGSERGEBNISSE FUER DRI/LRI 276
5.2.2. UMSETZUNG VON KOHLEPARTIKELN IN DER WIRBELZONE 277
5.2.3. EINFLUSS DER FLAMMTEMPERATUR AUF
WAERMEAUSTAUSCH-PHAENOMENE IN
DER BLASFORMEBENE UND PROZESSEFFIZIENZ 278
5.3. SAUERSTOFFIMPULSVERFAHREN FUER SCHACHTOEFEN 279
5.3.1
.ZIELE UND OPTIONEN 279
5.3.2. SIP-VERFAHREN ZUR SAUERSTOFFINJEKTION 280
5.3.2.1. PILOTVERSUCHE 281
5.3.2.2. BETRIEBSUNTERSUCHUNGEN 286
-7-
6. KOKS, BRECHKOKS, FORMKOKS UND HALBKOKS
6.1. ANFORDERUNGEN, EIGENSCHAFTEN UND VERHALTEN
DES HOCHOFENKOKSES, BRECHKOKSES, FORMKOKSES UND COREX-
KOKSES UND -KOHLE 292
6.1.1. KOKSQUALITAET FUER EINEN MODERNEN HOCHOFEN 292
6.1.2. EINSATZ VON BRECHKOKS IM HOCHOFEN 297
6.1.3. FORMKOKS 298
6.1.4. KOHLE UND KOKS FUER COREX UND FINEX 300
6.2. VERHALTEN DES KOKSES UNTER
HOCHOFENSIMULATIONSBEDINGUNGEN 303
6.2.1. KOKSREAKTIVITAET 303
6.2.1.1. TEST-SZENARIEN 303
6.2.1.2. ERGEBNISSE UND DISKUSSION 305
6.2.2. EINFLUSS VON RUECKSTAENDEN DER EINBLASSTOFFE AUF
DIE KOKSREAKTIVITAET 311
6.2.2.1. LABORVERSUCHE UND ERGEBNISSE 312
6.2.2.2. DISKUSSION 320
6.3. EINFLUSS VON BRECHKOKS AUF DEN HOCHOFENPROZESS 321
6.3.1. DURCHGASUNG IM SCHACHT 321
6.3.1.1. THEORETISCHE ANALYSE 321
6.3.1.2. EXPERIMENTE 324
6.3.2. REDUKTIONSVERHALTEN VON SINTER UND PELLETS 329
6.3.2.1. VERSUCHSANLAGEN UND -MATERIALIEN 329
6.3.2.2. EINFLUSS VON BRECHKOKS AUF
DAS REDUKTIONSVERHALTEN VON SINTER 333
6.3.2.2.1. ISOTHERME REDUKTION 333
6.3.2.2.2. NICHT-ISOTHERME REDUKTION 340
6.3.2.3. EINFLUSS VON BRECHKOKS AUF
DAS REDUKTIONSVERHALTEN VON PELLETS 345
6.3.2.3.1. ISOTHERME REDUKTION 345
6.3.2.3.2. NICHT-ISOTHERME REDUKTION 353
6.3.2.4. VERGLEICH VON SINTER UND PELLETS 356
6.4. KOHLE UND HALBKOKS IM COREX/FINEX-PROZESS 359
6.4.1. EINSATZSTOFFE 360
6.4.2. THERMOGRAVIMETRISCHE UNTERSUCHUNGEN 360
6.4.3. PILOTUNTERSUCHUNGEN ZUM VERHALTEN VON HALBKOKS 363
-8-
7. SELBSTREDUZIERENDE AGGLOMERATE UND KOMPOSITE
7.1. SELBSTREDUZIERENDE PELLETS (SRP) FUER DIE DIREKTREDUKTION 368
7.1.1. VERSUCHSMATERIALIEN 368
7.1.2. VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 370
7.1.3. DISKUSSION DER ERGEBNISSE 370
7.1.3.1. VERGLEICH DES VERHALTENS VON
HAEMATITISCHEN PELLETS MIT VERSCHIEDENEN
REDUKTIONSMITTELN
371
7.1.3.2. VERGLEICH DES VERHALTENS VON
MAGNETITISCHEN PELLETS MIT VERSCHIEDENEN
REDUKTIONSMITTELN 377
7.1.4. GESAMTANALYSE 381
7.1.4.1. VOLUMENAENDERUNG 381
7.1.4.2. REDUKTIONSGRAD 383
7.2. SELBSTREDUZIERENDE BRIKETTS FUER DIE HERSTELLUNG VON
HOCHMANGANSTAEHLEN 386
7.2.1. BRIKETTTYPEN UND DEREN HERSTELLUNG 387
7.2.2. BRIKETTREDUKTION 389
7.3. SELBSTREDUZIERENDE PELLETS UND KOMPOSITE FUER HOCHOEFEN 395
7.3.1. SRP FUER DEN MINI-HOCHOFEN 397
7.3.2. AUFKOHLUNGSVERHALTEN VON EISENOXID-KOHLENSTOFF-
KOMPOSITEN 401
7.4. SCHLUSSFOLGERUNG ZUM EINSATZ VON SELBSTREDUZIERENDEN
AGGLOMERATE UND KOMPOSITE 405
8. STICKING UND PLATING WAEHREND DER DIREKTREDUKTION VON EISENERZEN
8.1. STICKING-UND PLATING-PHAENOMENE BEI DER REDUKTION VON
EISENERZEN 408
8.1.1. STICKING 408
8.1.2. ANSAETZE UND PLATING 410
8.2. EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR BILDUNG VON
STICKING UND PLATING 412
8.2.1. REDUKTION VON ILMENIT MIT H
2
UND CO
IM MUFFELOFEN 412
8.2.1.1. MATERIALIEN, APPARATUR UND
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 412
8.2.1.2. ERGEBNISSE UND DISKUSSION 413
-9-
8.2.2. REDUKTION VON EISENERZ MIT CO IM DYNAMISCHEN
REDUKTIONSOFEN 417
8.2.2.1. APPARATUR, VERSUCHSDURCHFUEHRUNG UND
MATERIALIEN 418
8.2.2.2. EISENAUSSCHEIDUNG BEI DER REDUKTION
MIT CO 422
8.2.2.3. PLATING VON STAEHLEN BEI
DER EISENERZREDUKTION MIT CO 426
9. AUSBLICK -EISENMETALLURGIE 431
- 10-
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