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ISSN: 2333-9721

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Waste and dust utilisation in shaft furnaces
Senk, D.,Babich, A.,Gudenau, H. W.
Revista de Metalurgia , 2005,
Abstract: Wastes and dusts from steel industry, non-ferrous metallurgy and other branches can be utilized e.g. in agglomeration processes (sintering, pelletizing or briquetting) and by injection into shaft furnaces. This paper deals with the second way. Combustion and reduction behaviour of iron- and carbon-rich metallurgical dusts and sludges containing lead, zinc and alkali as well as other wastes with and without pulverized coal (PC) has been studied when injecting into shaft furnaces. Following shaft furnaces have been examined: blast furnace, cupola furnace, OxiCup furnace and imperial-smelting furnace. Investigations have been done at laboratory and industrial scale. Some dusts and wastes under certain conditions can be not only reused but can also improve combustion efficiency at the tuyeres as well as furnace performance and productivity. Los residuos y polvos de filtro provenientes de la industria siderúrgica, de la obtención de metales no ferrosos y de otras industrias, pueden ser utilizados, por ejemplo, en procesos de aglomeración como sintetizado, peletizado o briqueteado. En su caso, estos pueden ser inyectados en los hornos de cuba. Este artículo se enfoca a la inyección de estos materiales en los hornos de cuba. El comportamiento de la combustión y reducción de los polvos ricos en hierro y carbono y también lodos que contienen plomo, zinc y compuestos alcalinos y otros residuos con o sin carbón pulverizado (CP) fue examinado, cuando se inyectaron en hornos de cuba. Los siguientes hornos de cuba fueron examinados: Horno alto, cubilote, OxiCup y horno de cuba Imperial Smelting. Las investigaciones se llevaron a cabo a escala de laboratorio e industrial. Algunos residuos y polvos bajo ciertas condiciones, no sólo pueden ser reciclados, sino también mejoran la eficiencia de combustión en las toberas, la operación y productividad del horno.
CO2 Problems and waste recycling. Research at the Institute of ferrous metallurgy
Gudenau, H. W.,Senk, D.,Babich, A.,Fr?hling, C.
Revista de Metalurgia , 2005,
Abstract: In a short introduction tests and calculations about CO2-ice-blocs in the deep sea, use of CO2 for underground-coal-gasification and tertiary processes to increase oil-production by C02-flooding are shown. New activities are presented e.g. CO2-injection into EAF combined with injection of coal, coke or directreduction-fines. After research of injection of coals, fine ores or dust into blast furnaces and other shaft furnaces activities are compared with injection of hot reducing gas generated by coal or waste gasification or top gas recycling combined with injection of fine solid fuels. Results of injection of prepared plastics (Duales System Deutschland), shredder-light-fraction from car-recycling and unburned carbon of power-station-ashes are discussed. Beside production of direct-reducediron by H2 fluidized reactor results of the reduction behavior ore/coal or dust/coal pellets or briquettes for the use in rotary hearth or modem shaft furnaces are shown En una breve introducción se describen las pruebas y cálculos referentes a bloques de hielo de CO2 en el mar profundo, el uso del CO2 para la gasificación de carbón subterráneo y procesos terciarios para aumentar la producción de aceite por medio del torrente de CO2. Dentro de las nuevas actividades se presentan, por ejemplo, la inyección de CO2 en el homo eléctrico de arco (HEA) combinado con la inyección de carbón, coque o de finos de los procesos de reducción directa. Después de la investigación de la inyección de carbones, se comparan, por un lado, la inyección de los minerales finos o polvos en los hornos altos y otras actividades en los hornos de cuba con la inyección del gas reductor caliente generado por la gasificación del carbón o de los residuos o reciclado del gas del tragante combinado con la inyección de finos de combustibles sólidos. En el presente trabajo se discuten los resultados de la inyección de los plásticos preparados (Sistema Dual Alemán), de la separación de fracciones ligeras del reciclado de autos y de carbón no reaccionado de cenizas de la estación de poder. En el área de la producción de hierro reducido directamente en el reactor de lecho fluidizado de H2 son mostrados los resultados del comportamiento de la reducción de mineral con carbón o pellets de polvo con carbón o briquetas para el uso en el homo rotatorio o en modernos hornos de cuba
Visualisation of a mathematical model of blast furnace operation for distance learning purposes
Babich, A.,Senk, D.,Gudenau, H. W.,Mavrommatis, K.
Revista de Metalurgia , 2005,
Abstract: Advanced educational technologies like Virtual Laboratories are being developed and launched in order to equip customers from higher education institutions, research and industry with efficient tools, supporting their work and operating new skills-training methods. Visual Model "Blast Furnace" based on a mathematical balance model of the blast furnace process has been developed for distance learning (DL) purposes. It processes entered parameters and outputs both operating and learning results. The model simulates also sinter and pellets manufacture as well as operation of hot stove. The teacher and learners can interact with each other using software interface which allows to monitor the activity of the learners, answer their questions, and analyse the learning results. The model is an ingredient of the "Virtual Lab Ironmaking". Se desarrollan y presentan tecnologías avanzadas de educación, como los Laboratorios Virtuales, para suministrar a los clientes de las instituciones de educación superior, investigación e industria, en apoyo de su trabajo, nuevos y eficientes métodos de operación y técnicas especiales de adiestramiento. Se ha desarrollado el Modelo Visual de "Horno Alto" basado en un modelo matemático del balance del proceso del horno alto, para fines de educación a distancia. Procesa los parámetros de entrada y salida en operación y los resultados de la ense anza. El modelo también simula la fabricación de sinter y pelets, además de la operación de las estufas. El profesor y alumnos pueden interactuar entre sí usando un software que permite seguir la marcha de la actividad de los alumnos, responder a sus preguntas y analizar los resultados del aprendizaje. El modelo es parte del "Laboratorio Virtual de Fabricación de Arrabio".
Coke, char and organic waste behaviour in the blast furnace with high injection rate
Gudenau, H. W.,Senk, D.,Fukada, K.,Babich, A.
Revista de Metalurgia , 2003,
Abstract: Blast furnace operation with low coke rate, high amount of auxiliary hydrocarbons and use of nut coke causes a change in coke quality requirements. In particular, not burned in the raceway residues of injected substances (char and ash) can influence the coke behaviour. Therefore combustion efficiency of various organic wastes with and without pulverized coal injection (PCI) and coal char has been investigated under the raceway simulation conditions. Mixing of various substances improves their combustion efficiency. Study on coke gasification by carbon dioxide in the presence of char showed that with the increase of char concentration, coke strength reduction becomes smaller. The reactivity of char with CO2 is higher than that of coke. Therefore char is consumed preferentially. In presence of injected char, total pore volume in coke and its wear resistance were increased. Coke reactivity and microstructure in the presence of various kinds of ash has been studied. Many ash spheres were observed on the surface of coke matrix and its size was dependent on ash properties. La operación del horno alto con una tasa baja de coque, una cantidad elevada de hidrocarburos auxiliares y el empleo de coque calibrado, origina un cambio en las necesidades de calidad del coque. En particular, pueden influir en el comportamiento del coque los residuos inquemados en el raceway (cavidad enfrente a las toberas del horno) de las sustancias que se inyectan (char y cenizas). El char es el residuo de carbón que se origina después que el carbón libera sus sustancias volátiles. Por tanto, se ha investigado la eficiencia de la combustión de varios residuos orgánicos con y sin inyección de carbón pulverizado (ICP) y char, bajo las condiciones de simulación del raceway. La mezcla de varias sustancias mejora la eficiencia a la combustión. El estudio de la gasificación del coque por el dióxido de carbono en la presencia de char, muestra que con el aumento de la concentración del char, la resistencia del coque después de la reducción se hace más peque a. La reactividad del char con el CO2 es más elevada que con la del coque. Por tanto, el char se consume con preferencia. En presencia del char inyectado aumentan el volumen total de poros del coque y la resistencia al desgaste. Se ha estudiado la reactividad y microestructura del coque con la presencia de distintos tipos de cenizas. Se observaron muchas esferas de ceniza sobre la superficie matriz del coque y el tama o de las esferas depende de la naturaleza de las cenizas.
PROCESOS DE INTERCAMBIO TéRMICO EN EL CRISOL DEL HORNO ALTO
A Babich,H. W. Gudenau,L. García,A Formoso
Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales , 2002,
Abstract: En el crisol del horno alto (HA) ocurre con más intensidad el intercambio térmico y determina la calidad del metal (arrabio), la productividad del horno y los parámetros de operación. Las energías térmica y química necesarias para el proceso del HA se generan en el raceway (cavidad enfrente a las toberas). Este trabajo trata de los avances en la teoría del intercambio térmico en el crisol del HA que opera con parámetros de viento combinado. Se estudian los procesos de calentamiento de los productos de la fusión en el raceway y del ba o líquido en el crisol y el efecto de la inyección de carbón pulverizado (ICP) en el intercambio térmico en la zona oxidante. Un aumento en la productividad del horno requiere un aporte calórico complementario para el calentamiento del arrabio y de la escoria, y por tanto una elevación de la temperatura de llama. La ICP aumenta la radiación en el raceway, y esto permite operar con una temperatura de llama más baja. Estas conclusiones teóricas se confirman por cálculos para dos hornos altos en Ucrania y Espa a, y por análisis estadístico de la operación de la mayoría de los hornos altos de países de la Unión Europea. En un horno de Alemania se ha investigado, usando la técnica láser, el efecto de la ICP y de otros parámetros del viento combinado, sobre el raceway Heat exchange occurs most intensively in the hearth of the blast furnace (BF) and determines metal quality, furnace productivity and operating parameters. The heat and chemical energy needed for the BF process is generated in the raceways. This paper is dedicated to the advancement of the heat exchange theory in the hearth of a BF operating with combined blast. The heating processes of products of melting in the raceway and in the liquid bath of the hearth and the effect of pulverized coal injection (PCI) on heat exchange in the oxidizing zone and its extension are studied. An increase in furnace productivity requires additional heat power for the heating of pig iron and slag and therefore a rise in flame temperature. PCI increases radiation in the raceways, thus permitting BF operation with a lower flame temperature. These theoretical conclusions are confirmed by calculations for two BFs in the Ukraine and Spain and by statistical analysis of the operation of the majority of BFs in EU countries. At one BF in Germany the effect of PCI and other combined blast parameters on the raceway extension was investigated using the laser technique.
PROCESOS DE INTERCAMBIO TéRMICO EN EL CRISOL DEL HORNO ALTO
Babich,A; Gudenau,H. W.; García,L.; Formoso,A; Cores,A;
Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales , 2002,
Abstract: heat exchange occurs most intensively in the hearth of the blast furnace (bf) and determines metal quality, furnace productivity and operating parameters. the heat and chemical energy needed for the bf process is generated in the raceways. this paper is dedicated to the advancement of the heat exchange theory in the hearth of a bf operating with combined blast. the heating processes of products of melting in the raceway and in the liquid bath of the hearth and the effect of pulverized coal injection (pci) on heat exchange in the oxidizing zone and its extension are studied. an increase in furnace productivity requires additional heat power for the heating of pig iron and slag and therefore a rise in flame temperature. pci increases radiation in the raceways, thus permitting bf operation with a lower flame temperature. these theoretical conclusions are confirmed by calculations for two bfs in the ukraine and spain and by statistical analysis of the operation of the majority of bfs in eu countries. at one bf in germany the effect of pci and other combined blast parameters on the raceway extension was investigated using the laser technique.
Obtención de materiales antifricción hierro-arrabio-latón utilizando residuos de virutas de arrabio
Nasamov, S. N.,Krivij, N.,Gudenau, H. W.,Babich, A. I.
Revista de Metalurgia , 2003,
Abstract: Parts based on iron and steel powders are widely used in the manufacture of automobile and domestic equipment. This work was done to study the anti-friction properties of iron-pig iron-brass compositions of materials which were obtained by pressing and sintering from a mix of iron powders and industrial by products of cast-iron turnings, brass, talc and technical sulphur. Experiments were performed using cold pressure technology in the flowing matrix of the powder composite without solid lubricants. The subsequent sintering was carried out at 1200 oC under isothermal conditions in a nitrogen atmosphere in the sintering zone during 1 h. The physical-mechanical and anti-friction properties were almost doubled by the active drainage of the gases from the compression mould. The study of the microstructure of the sintered materials showed that free cementite existed between the particle limits and around the pores. Large agglomerations of dark inclusions could be observed, consisting of graphite, zinc and iron oxides, which were points of tension in the material that reduce its durability and, therefore, its wear resistance to dry friction. Las piezas base hierro y acero, obtenidas por pulvimetalurgia, tienen gran utilización en la industria del automóvil y de equipos domésticos. El presente trabajo está dedicado al estudio de las propiedades antifricción de materiales de composición hierro-arrabio-latón, aglomerados mediante prensado y sinterización, obtenidos con mezclas de polvos de hierro, residuos industriales de virutas de arrabio, latón, talco y azufre. Los experimentos fueron hechos utilizando la tecnología de prensado en frío, utilizando una matriz fluida, sin empleo de lubricante sólido. Posteriormente, se realizó una sinterización a temperatura de 1.200 °C en condiciones isotérmicas, en atmósfera de nitrógeno, en la zona de sinterización durante una hora. Las propiedades físico-mecánicas y antifricción aumentan, en casi dos veces, como resultado del drenaje activo de los gases desde el molde. El estudio de la microestructura de los materiales sinterizados demuestra que existe cementita libre entre los límites de partículas y alrededor de los poros. Se observan grandes aglomeraciones de inclusiones oscuras, compuestas de grafito, zinc y óxidos de hierro, que son centros de tensiones en el material, disminuyendo su resistencia y, por consiguiente, la resistencia a la fricción durante el rozamiento sin lubricante.
Operación de hornos altos con inyección de carbón pulverizado en diferentes condiciones tecnológicas
Formoso Prego, Antonio,Cores Sánchez, Alejandro,Babich, Alexander,Wilhem Gudenau, Heinrich
Revista de Metalurgia , 2001,
Abstract: Efficiency of pulverized coal injection (PCI) at two blast furnaces (BFs) in Spain and Ukraine which operate at different burden and blast conditions has been analyzed using statistical methods, calculation of material and heat balances and a mathematical model. Effect of PCI on the parameters of blast furnace operation, pig iron quality and also on interactions between process parameters has been studied. At high-grade burden and high parameters of the combined blast, dependence of coke consumption rate on PC amount is linear up to a high rate of PCI. At unfavorable burden and technological conditions dependence of the main furnace operating parameters on PC rate has extreme character. High efficiency of PC use can be achieved at the different conditions due to optimization of the technological regime. Se analiza la eficiencia de la inyección de carbón pulverizado (ICP) en dos hornos altos (HAs), en Espa a y Ucrania, que operan en condiciones diferentes de viento y carga, usando un modelo matemático, métodos estadísticos y cálculos de los balances de materias y térmico. Se estudia el efecto de la ICP sobre los parámetros de operación de alto homo, calidad del arrabio y, también, las interacciones entre los parámetros de proceso. Al operar con una carga de calidad y altos parámetros de viento combinado el consumo de coque disminuye linealmente al incrementar, hasta tasas elevadas, la ICP. La dependencia entre los principales índices de fusión y el caudal de CP adquiere un carácter extremo cuando se opera con carga de baja calidad y en condiciones tecnológicas poco favorables. La alta eficiencia en la utilización de la ICP puede lograrse en condiciones diferentes mediante la optimización del régimen tecnológico.
Choice of technological regimes of a blast furnace operation with injection of hot reducing gases
Babich, A. I.,Gudenau, H. W.,Mavrommatis, K. T.,Froehling, C.
Revista de Metalurgia , 2002,
Abstract: Injection rate of fossil fuels is limited because of drop in the flame temperature in the raceway and problems in the deadman region and the cohesive zone. The next step for obtaining a considerable coke saving, a better operation in the deadman as an well as increase in blast furnace productivity and minimizing the environmental impact due to a decrease in carbon dioxide emmision would be injection by tuyeres of hot reducing gases (HRG) which are produced by low grade coal gasification or top gas regenerating. Use of HRG in combination with high pulverized coal inyection PCI rate and oxigen enrichment in the blast could allow to keep and to increase the competitiveness of the blast furnace process. Calculations using a mathematical model show that the HRG injection in combination with pulverized coal (PC) and enriching blast with oxigen can provide an increase in PC rate up to 300-400 kg/tHM and a rise in the furnace productivity by 40-50 %. Blast furnace operation with full oxigen blast (100 % of process oxigen with the exception for the hot blast) is possible when HRG is injected. La tasa de inyección de combustibles fósiles está limitada a causa de la caída de la temperatura de llama en el raceway (cavidad frente a las toberas) y a problemas en la región del "hombre muerto" y en la zona cohesiva. La inyección por tobera de gases reductores calientes (GRC), que se producen por gasificación de carbón de bajo grado o generación de gas de tragante, será la próxima etapa para lograr un considerable ahorro adicional de coque, una zona del "hombre muerto" bien definida, además de un aumento en la productividad del horno alto y para minimizar el impacto ambiental debido a una disminución de la emisión de dióxido de carbono. El uso de GRC en combinación con una tasa elevada de inyección de carbón pulverizado (ICP) con viento enriquecido en oxígeno, podrá permitir mantener y aumentar la competitividad del proceso del horno alto. Los cálculos, utilizando un modelo matemático, muestran que la inyección de GRC en combinación con la ICP y enriquecimiento del viento con oxígeno pueden suministrar un aumento en la tasa de carbón pulverizado hasta 300-400 kg/t arrabio y una elevación en la productividad del horno de 40-50 %. La operación del horno alto con un máximo de oxígeno en el viento (100 % del oxígeno del proceso con la excepción para el viento caliente) es posible cuando se inyecta GRC.
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