Projektmenu

Einleitung

Wegen der rauen Umgebung in metallurgische Prozessen sind Online-Messungen von Prozessparametern in den Aggregaten sehr schwierig. Die meisten Informationen über den Prozess basieren auf klassischen Temperatur- und Druckmessungen. Innerhalb dieses Projektes wird der Prozess der Metallreduktion im Detail untersucht, um diverse Prozessschritte zu optimieren. 

 

Ziele und Motivation

  • Ersatzreduktionsmittel für den Hochofen und Verringerung des Koksbedarfs
  • Reduktion und Raffinierung von Nichteisenmetallen
  • Online-Messmethoden des Metallisierungsgrades von DRI

Vorgehensweise

Die kommerziellen, am Markt verfügbaren Messsysteme sind nicht im Stande, Unregelmäßigkeiten von dichten Gas-Feststoff-Strömungen zu identifizieren. Elektrische Kapazitäts-Tomografie (ECT) stellt eine Möglichkeit dar, diese Lücke zu füllen und zeit- und raumaufgelöste Daten über das pneumatische Fördern von Festkörpern und somit deren Massenfluss aufzunehmen. 

Bilddaten von einer Standard-Blasformen- sowie von einer Hochgeschwindigkeitskamera können verwendet werden, um Flammenlänge und die dynamischen Vorgänge an der Lanzenspitze bei der Feinkohleeindüsung (PCI) zu analysieren. Über digitale Bildanalyse sollte es auch möglich sein, eine Partikelgrößenbestimmung von Kunststoffpellets und Kokspartikeln durchzuführen. Bestimmte Prozessparameter werden bewertet wie Temperaturzonen, die Reaktivität und Festigkeit von Koks, der Einsatz selbstreduzierender Agglomerate sowie die Injektion feiner Kohle oder von Reduktionsgas über die Windformen. Die Eigenschaften von selbstreduzierenden Agglomeraten werden durch Standardprüfverfahren bewertet.

Ein Massendurchflusssensor in der PCI- oder der Kunststoffpelletsanlage wird mit den Aufnahmen der Hochgeschwindigkeitskamera synchronisiert. Der Vergleich der Signale wird weitere Erkenntnisse über die Auflösung des Massenflusssensors sowie der optischen Erfassung bringen.

Der Einfluss von komplexen Recyclingmaterialien wird untersucht. Das Reaktionsverhalten von Agglomeraten aus komplexen, sekundären Rohstoffen wird thermodynamisch und über Prüfverfahren im Labormaßstab bewertet. Die Schachtofenschlacke wird im Schlackenabsetzofen reduziert. Der Einfluss der Schlackeneigenschaften wird durch Modellrechnungen bewertet sowie durch Versuche im Labormaßstab verfiziert.

Außerdem wird ein Messsystem zur Bestimmung des Metallisierungsgrades von DRI entwickelt. Verschiedene Verfahren wie z.B. Röntgenfluoreszenzanalyse sowie optische und elektromagnetische Methoden sollen bezüglich ihrer Stärken und Schwächen analysiert werden.

Ergebnisse und Anwendung

In Rohrleitungen für pulverförmige Kohle oder Kunststoffpellets ist ein diskontinuierlich anfallender instationärer Massenstrom verantwortlich für die Erosion des Rohrleitungssystems und kann negative Auswirkungen auf den Hochofenbetrieb hervorrufen. Die gewonnenen Ergebnisse können verwendet werden, um die Qualität der CFD-Modellierung des pneumatischen Förderns zu verbessern und um Daten für die Verbesserung der Online-Prozesssteuerung zu liefern.

Die Hochgeschwindigkeitskameraaufnahmen aus dem Bereich der Windformen werden eine verbesserte Erkenntnis des Strömungszustandes in der Hochofenraceway und dem Vergasungsverhalten der Reduktionsmittel ermöglichen (siehe vorherige Abbildung 2).

Bestehende und neue alternative Reduktionsmittel sowie eine Quantifizierung der Substitutionsrate von grobkörnigem Koks werden für den Schachtofenprozess bewertet.