<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von Eisenschwamm auf Luppen in einem Drehrohrofen.
Bei der Verarbeitung von armen Eisenerzen auf Schwamm durch Reduktion und Magnetscheidung erhält man regelmässig einen Schwamm geringer Qualität, der neben Resten der Gangart des Erzes und des Reduktionsmittels meistens noch eine gewisse Menge Eisenoxyde enthält. Die Weiterverarbeitung dieses Schwammes in der bisherigen Weise durch Brikettieren und Verschmelzen ist wirtschaftlich wenig befriedigend, da die Briketts ein geringes Wärmeleitvermögen haben und daher zum Schmelzen einen grossen Wärmeaufwand erfordern, abgesehen davon, dass man beim Verschmelzen stets einen grossen
Abbrand erhält.
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, den Schwamm in einem Drehofen im kontinuierlichen Betriebe einem Lupp-Prozess zu unterwerfen, u. zw. in einem elektrisch beheizten Drehofen, wobei eine Mischung von Eisenschwamm und schlackenbildenden Bestandteilen unter Luftabschluss auf die für das Luppen erforderlichen Temperaturen erwärmt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass schon vor Erreichung der Lupptemperatur ein grosser Teil der als Schlackenbildner zugesetzten Eisenoxyd durch den stets im Schwamm noch vorhandenen Brennstoff bzw. durch den Eisenschwamm selbst in metallisches Eisen bzw. in die niedrige Oxydform übergeführt wird, so dass in der Hauptluppzone nur noch wenig Sauerstoff zur Bildung einer flüssigen Schlacke vorhanden ist.
Für das Luppen selbst muss die Beschickung auf eine so hohe Temperatur gebracht werden, dass die Schlacke dünnflüssig genug wird, um leicht aus den sich bildenden Eisenluppen austreten zu können. Erfahrungsgemäss ist dafür, wenigstens zur Zeit der Luppenbildung, eine sehr hohe Temperatur (von 1400 C und mehr) erforderlich, worin der wirtschaftliche Nachteil des Verfahrens gelegen ist, dass die für den Prozess erforderliche hohe Wärmemenge durch eine indirekte Erwärmung auf elektrischem Wege zugeführt werden muss.
Demgegenüber wird beim vorliegenden Verfahren, bei welchem die Durchführung des LuppProzesses auch im kontinuierlichen Drehofenbetrieb in Anwesenheit von festem Reduktionsstoff erfolgt, das auf Lupptemperatur vorgewärmte Material direkt mit oxydierenden Gasen (eingeführte Luft oder oxydierende Flammgase) in Berührung gebracht, um die Eisenoxyde, die zur Verschlackung der in dem meist gefritteten Schwamm vorhandenen Kieselsäure usw. benötigt werden, erst an der Stelle und zur Zeit ihres Verbrauches durch Oxydation von Eisen zu bilden. Hiebei wird örtlich eine so grosse Wärmemenge frei, dass sich eine starküberhitzte Schlacke bildet, die dünnflüssig genug ist, um sich von den in ihr befindlichen Eisenteilchen zu trennen, so dass das verbleibende Eisen sich zu festen und sehr reinen Luppen zusammenschweissen kann.
Erfindungsgemäss wird die Zufuhr der oxydierenden Gase so geregelt, dass die im Ofen sich ständig wälzende Gutschicht zeitweise unter der Einwirkung oxydierender Gase steht und zeitweise infolge der Anwesenheit von Reduktionsstoff reduzierenden Bedingungen unterworfen ist, so dass die Beschickung während der Drehbewegung des Ofens abwechselnd oxydierenden und reduzierenden Bedingungen ausgesetzt ist. Ferner erfolgt die Luftregelung so, dass eine Schmelzung vermieden wird und kompakte Luppen entstehen. Man hat es bei dem Verfahren leicht in der Hand, die Stärke der Oxydation durch entsprechende Bemessung der Oxydationsluft sowie gegebenenfalls durch Zusatz von etwas Brennstoff zu regeln.
Dieser in der Beschickung vorhandene oder zugesetzte Reduktionsstoff verhindert auch, dass eine Oxydation schon in der Vorwärmzone eintritt, da die Verbrennung des jeweilig an der Oberfläche der Beschickung vorhandenen Brennstoffes bzw. der aus der Beschickung austretenden Reduktionsgase es verhindert. dass die Oxydationsluft in dieser Zone an das Material herantritt. Naturgemäss muss man dafür Sorge tragen, dass in der Hauptluppzone selbst die
<Desc/Clms Page number 2>
Geschwindigkeit der Oxydationsgase so gross ist, dass die CO- bzw. CO-Schichte seitlich abgeführt wird, und eine direkte Berührung der oxydierenden Gase mit der Beschickung eintritt.
In betrieblicher und wirtschaftlicher Beziehung ist das Verfahren dem vorhergenannten dadurch wesentlich überlegen, dass die Beheizung des Ofens durch eine einfache Flammenfeuerung durchgeführt und der Fortschritt des Luppvorganges direkt beobachtet werden kann, so dass man in der Lage ist, den
Luppvorgang durch entsprechende Bemessung der zugeführten Oxydationsgase bis zu jeder gewünschten
Grösse der Luppen durchzuführen. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass der Lupp- vorgang selbst bei sehr hohen Temperaturen vor sich geht, obwohl die durchschnittliche Temperatur des Materials nur 900-14000 C beträgt.
Die im Prozess anfallende Schlacke und etwa überschüssiger Brennstoff werden von den Luppen getrennt und dem Eisenschwammprozess zugeführt, so dass die in der Schlacke noch vorhandenen Eisen- oxyde von neuem zu Schwamm reduziert werden.
Es ist in vielen Fällen vorteilhaft. den Lupp-Prozess so durchzuführen, dass auch in der Hauptluppzone nur ein Teil der Beschickung dem Einfluss von oxydierenden Gasen ausgesetzt wird. Man erreicht dies dadurch, dass man die oxydierenden Gase nur auf einen Teil der Beschickungsobert1äche bläst bzw. durch einige am Umfang des Ofens vorhandene Düsen durch die Beschickung hindurchbläst. Bei entsprechender Bemessung des Reduktionsstoffgehaltes in der Beschickung erreicht man dann, dass die
Beschickung auch in der Hauptluppzone während einer Umdrehung des Ofens abwechselnd oxydierenden und reduzierenden Bedingungen unterworfen wird.
Beim Auftreffen der oxydierenden Gase auf das beispielsweise schon etwas gefrittete Material verbrennt etwas Eisen unter starker Wärmeentwicklung, und die sich bildende dünnflüssige Schlacke trennt sich von der gleichzeitig gebildeten Eisenluppe. Die sehreisenreiche Schlacke trifft bei weiterer Umdrehung des Ofens in der Reduktionszone auf den Reduktionstoff, so dass, da die überhitzte Schlacke genügend Wärme enthält, von neuem eine Reduktion zu Eisenschwamm stattfindet, der später in der Oxydationszone wiederum dem Lupp-Prozess unterworfen wird.
Man erreicht auf diese Weise, obwohl im Zeitpunkt der Luppenbildung stets die für eine gute Reinigung des Eisens von Fremdbestandteilen erforderliche eisenreiche Schlacke gebildet wird, in einem Arbeitsvorgang eine sehr weitgehende Trennung in ein schlackenarmes Eisen und eine eisenarme Schlacke. Die einmal gebildeten kompakten Eisenluppen werden, wenn sie in die Oxydationszone kommen, nicht oxydiert.
Der Inhalt des Ofens besteht aus einer eisenarmen und meist sehr zähen Schlacke, in der als kältere und dunkle Massen die Eisenluppen eingebettet sind.
Bei Erzen, deren Gehalt an Gangart klein genug ist, um auf eine magnetische Trennung des Schwammes von der Gangart verzichten zu können, lassen sich die Schwammherstellung und die Luppenbildung auch in einem einzigen Arbeitsgang durchführen. Die Abgase des Lupp-Prozesses, der sich in der Regel nur auf eine verhältnismässig kurze Zone von einigen Metern erstreckt, enthalten meistens keinen oder nur eine sehr geringe Menge von freiem Sauerstoff.
Die in ihnen enthaltene fühlbare Wärme ist aber, wenn man eine entsprechend grössere Menge Brennstoff zusetzt und auch die Zufuhr der Luft- menge vergrössert, so gross, dass sie ausreicht, um eine lange Zone mit einer mittleren Temperatur von 600-900 C im Ofen zu erhalten, die für die Durchführung der Reduktion und Eisenschwammbildung sehr gut geeignet ist.
Wenn im Roherz oder im Brennstoff grössere Mengen Schwefel vorhanden sind, empfiehlt es sich, dem Eisensehwamm bzw. bei gleichzeitiger Durchführung des Reduktionsprozesses und des Lupp-Prozesses dem Rohmaterial Zuschläge zu geben, die den Schwefel in feuerbeständiger Form binden, wie z. B. Kalk, Manganoxyd, oder solche Zuschläge zu machen, die eine sehr dünnflüssige Schwefelverbindung eingehen. wie die Alkalimetalle, bzw. schliesslich solche Zuschläge zu geben, die mit Schwefel leichtflüchtige Verbindungen bilden, z. B. Arsen-, Antimon-, Blei-und Zinnverbindungen.
Ein Betriebsbeispiel soll die Ausführung des Verfahrens bei direkter Verarbeitung eines Erzes näher erläutern : Ein Drehofen mit einem Durchmesser von 1-2 ni und einer Länge von 16111 war am Auslaufende mit einem Stauring versehen, dessen freier Querschnitt nur einen Durchmesser von 0-36 m hatte. Es wurden täglich 12 t Eisenerz mit 38% Fe verarbeitet, dem 30% Abfallkoks zugemischt wurden.
Nachdem das Verfahren unter anfänglich zeitweiser Verwendung einer Zusatzfeuenmg in den Beharrungszustand gebracht war, wurde neben wenig Heizgasen Druckluft durch die Stauringöffnung eingeblasen.
Die Neigung des Ofens betrug 2% und die Durchgangszeit des Gutes etwa 6-8 Stunden. In der Zone der mittleren Temperatur von 600-900 C fand eine so weitgehende Reduktion zu Eisenschwamm statt. dass das Gut beim Eintritt in die Luppzone nicht schmolz, obwohl das zur Verarbeitung kommende Erz
EMI2.1
fiel der grösste Teil des Eisens als feste Luppen an, die dann durch Absieben von der feinen Schlacke getrennt wurden. Aus dem feinen Gut unter 1 mm wurde durch Magnetscheidung in einer Menge von etwa 5-10% des Erzes ein magnetisches Konzentrat mit etwa 60-80% Fe gewonnen, das in den Drehofen zurückgegeben wurde. Das Gesamteisenausbringen in Form von festen Luppen betrug im Durchschnitt bei längeren Betriebsabschnitten 93-96%.
<Desc/Clms Page number 3>
In den Fig. 1, 2 und 3 ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens für die Verarbeitung von Eisenerz unmittelbar auf Luppen in einem Arbeitsvorgang schematisch dargestellt. In Fig. 1 ist 1 ein schwachgeneigter Drehofen, in den das Gut aus Eisenerz und Brennstoff bei 2 eingeführt wird. Ein Brenner 3 ragt in das Austragende des Ofens hinein. Dieses Austragende ist durch einen hohen Staring 4 verengt, so dass nur eine kleine Durchtrittsöffnung 5 für die an dieser Stelle eingeführten oxydierenden Gase verbleibt. Infolgedessen können die in den Ofen 1 eintretenden oxydierenden Gase entsprechend dem freien QuerschnittJdesStauringesnureinenkleinen ortlich begrenzten Teil der Beschickungsoberfläche in der Hauptluppzone durchstreichen (siehe Fig. 2).
Diese Ausführungsart, bei der die Frischluft bzw. die oxydierenden Heizgase unter Druck durch die Öffnungen 5 des Stauringes eingeblasen bzw. nach Einstellung eines entsprechenden Unterdruckes im Ofen eingesaugt werden können, hat den weiteren Vorteil. dass die Beschickung lange im Ofen 1 verbleibt und in hoher Schichthöhe durch den Ofen hindurchgeht.
Man erreicht also dabei eine lange Reaktionszeit, eine gleichmässige und langsame Erwärmung der Beschickung und eine starkreduzierende Wirkung innerhalb der Beschickung und am grössten Teil der Oberfläche derselben. In Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Ofen nach A-B der Fig. 1 dargestellt. Entsprechend der Öffnung 5 im Staring 4 trifft die eingeführte Oxydationsluft bzw. die oxydierenden Flammengase die Oberfläche der Beschickung zwischen den Punkten 7 und 8, während im Innern der Beschickung und an der Oberfläche zwischen 6 und 7 und 8 und 9 reduzierende Bedingungen herrschen bzw. über dem Material ein Gasgemisch, das nur COg und CO und keinen Sauerstoff enthält, gehalten wird. In Fig. H ist eine andere Ausführungsform ebenfalls im Schnitt A-B der Fig. 1 dargestellt.
Bei 10 sind durch die Ausmauerung des Ofens Düsen hindurchgeführt, durch die aus der Ringkammer 11 Oxydationsluft eingeblasen wird. Zweckmässig wird durch bekannte Schaltungen nur denjenigen Düsen Luft zugeführt. die sich jeweilig unter der Materialsehichte befinden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verarbeitung von Eisenschwamm auf Luppen in einem Drehrohrofen, wobei der Eisenschwamm in Anwesenheit von festem Reduktionsstoff bei Temperaturen von 900-14000 C zu Luppen verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der unter Zufuhr von oxydierenden Gasen erfolgenden Bearbeitung die Zufuhr der oxydierenden Gase so geregelt wird, dass die im Ofen sich ständig wälzende Gutschicht zeitweise unter der Einwirkung oxydierender Gase steht und zeitweise infolge der Anwesenheit von Reduktionsstoff reduzierenden Bedingungen unterworfen ist, so dass die Beschickung während der Drehbewegung des Ofens abwechselnd oxydierenden und reduzierenden Bedingungen ausgesetzt ist.