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T1 - Entwicklung von Methoden zur Bewertung und Kontrolle der Alkalienbilanz eines Hochofens

AU - Spatzker, Alexander

N1 - nicht gesperrt

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Kalium- und Natrium-Verbindungen sind als Störelemente für den Hochofenprozess bekannt. Sie fördern die Bildung von Ansätzen, verändern das Schmelzverhalten des Möllers und verringern die Festigkeit des Kokses. Des Weiteren sind sie bekannt für die Bildung von Cyaniden und Chloriden, die in das Gasreinigungssystem gelangen können und dort zu Problemen führen. Aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften bilden Alkalienverbindungen Kreisläufe und können sich lokal im Hochofen anreichern. Um einen stabilen Prozessablauf sicherstellen zu können, ist ein umfassendes Verständnis für das Verhalten von Alkalienverbindungen in den unterschiedlichen Zonen des Hochofens notwendig. In dieser Arbeit werden sowohl die Konzentrationsverteilung als auch die Bindungsformen von Alkalien entlang des Ofenradius in einer Teufe von 4,5 m unterhalb der Mölleroberfläche durch Staubentnahmen mittels einer Horizontalmesssonde im Rahmen von In-Burden-Messungen untersucht. Die gewonnen Staubproben sind chemisch auf ihre Zusammensetzung hin analysiert und anschließend mittels Röntgenspektroskopie auf ihre Bindungsformen hin untersucht worden. Die Ergebnisse werden mit Stabilitätsdiagrammen, die mit FACTSAGE® erstellt worden sind, unter Berücksichtigung der lokalen Temperaturen und Gasatmosphären verglichen und diskutiert. Das Auftreten von verschiedenen Primärverbindungen und Verbindungen, die durch Sekundärreaktionen gebildet werden, wird festgestellt und diskutiert. Es kann gezeigt werden, dass Cyanid-Verbindungen in der Hochtemperaturzone eines mittengängig betriebenen Hochofens eine große Rolle spielen. Des Weiteren wird die Konzentration von Alkalien im Gichtstaub und im Waschwasser der Gasreinigung untersucht und mit den Ergebnissen aus den In-Burden-Messungen mittels Horizontalmesssonde verglichen. Darüber hinaus werden mögliche Einflüsse von Ofenparametern wie Roheisentemperatur, Siliziumgehalt im Roheisen und die optische Basizität der Schlacke auf den Alkali- und vor allem Cyanid-Gehalt im Staub aufgezeigt und diskutiert. Es kann gezeigt werden, dass unter normalen Prozessbedingungen der Großteil der Alkalicyanide an der Gicht des Hochofens zersetzt wird. Verschiedene mögliche Abbaureaktionen werden aus thermodynamischer Sicht diskutiert.

AB - Kalium- und Natrium-Verbindungen sind als Störelemente für den Hochofenprozess bekannt. Sie fördern die Bildung von Ansätzen, verändern das Schmelzverhalten des Möllers und verringern die Festigkeit des Kokses. Des Weiteren sind sie bekannt für die Bildung von Cyaniden und Chloriden, die in das Gasreinigungssystem gelangen können und dort zu Problemen führen. Aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften bilden Alkalienverbindungen Kreisläufe und können sich lokal im Hochofen anreichern. Um einen stabilen Prozessablauf sicherstellen zu können, ist ein umfassendes Verständnis für das Verhalten von Alkalienverbindungen in den unterschiedlichen Zonen des Hochofens notwendig. In dieser Arbeit werden sowohl die Konzentrationsverteilung als auch die Bindungsformen von Alkalien entlang des Ofenradius in einer Teufe von 4,5 m unterhalb der Mölleroberfläche durch Staubentnahmen mittels einer Horizontalmesssonde im Rahmen von In-Burden-Messungen untersucht. Die gewonnen Staubproben sind chemisch auf ihre Zusammensetzung hin analysiert und anschließend mittels Röntgenspektroskopie auf ihre Bindungsformen hin untersucht worden. Die Ergebnisse werden mit Stabilitätsdiagrammen, die mit FACTSAGE® erstellt worden sind, unter Berücksichtigung der lokalen Temperaturen und Gasatmosphären verglichen und diskutiert. Das Auftreten von verschiedenen Primärverbindungen und Verbindungen, die durch Sekundärreaktionen gebildet werden, wird festgestellt und diskutiert. Es kann gezeigt werden, dass Cyanid-Verbindungen in der Hochtemperaturzone eines mittengängig betriebenen Hochofens eine große Rolle spielen. Des Weiteren wird die Konzentration von Alkalien im Gichtstaub und im Waschwasser der Gasreinigung untersucht und mit den Ergebnissen aus den In-Burden-Messungen mittels Horizontalmesssonde verglichen. Darüber hinaus werden mögliche Einflüsse von Ofenparametern wie Roheisentemperatur, Siliziumgehalt im Roheisen und die optische Basizität der Schlacke auf den Alkali- und vor allem Cyanid-Gehalt im Staub aufgezeigt und diskutiert. Es kann gezeigt werden, dass unter normalen Prozessbedingungen der Großteil der Alkalicyanide an der Gicht des Hochofens zersetzt wird. Verschiedene mögliche Abbaureaktionen werden aus thermodynamischer Sicht diskutiert.

KW - Blast Furnace

KW - Alkalis

KW - Cyanides

KW - In-Burden Measurement

KW - Top Dust

KW - Washing Water

KW - X-ray spectroscopy

KW - Hochofen

KW - Alkalien

KW - In-Burden-Messungen

KW - Cyanide

KW - Gichtstaub

KW - Waschwasser

KW - Röntgenspektroskopie

M3 - Dissertation

ER -