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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur trockenen Reduktion von Fe-Trägern mit Reduktionsgas und zum anschliessenden Schmelzen der reduzierten Fe-Träger sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei den bekannten Direktreduktionsverfahren werden die Fe-Träger im Dreh- bzw. Schachtofen reduziert.
Als Reduktionsmittel werden dabei feste oder gasförmige Medien verwendet. Die Rohstoffe werden in Form von
Pellets oder als kleine Stücke entsprechend ihrer physikalischen Beschaffenheit eingesetzt. Der Reduktionsprozess läuft hinsichtlich Temperatur und Gaszusammensetzung nach den bekannten Gesetzmässigkeiten ab. Derartige
Verfahren haben den Nachteil, dass z. B. beim Drehrohrofen in der heissen Zone Ansätze entstehen, die eine
Verminderung der Leistung bewirken. Bei den Schachtöfen ist infolge des Quellens der Fe-Träger (Pellets) mit
Ansatzbildungen zu rechnen.
Bei Anwendung der bekannten Verfahren werden die Einsatzstoffe während der Reduktion auf die erforderliche Reduktionstemperatur erhitzt, danach wird abgekühlt und das reduzierte Material dem
Schmelzaggregat zugeführt, in welchem es erneut bis zur flüssigen Schmelze erhitzt wird. Da die rohen (grünen)
Pellets nicht transportfähig sind, müssen sie gesondert gebrannt und wieder abgekühlt werden. Danach wird der
Reduktionsprozess mit nochmaligem Aufheizen und anschliessendem Abkühlen durchgeführt. Schliesslich erfolgt ein drittes Aufheizen im Schmelzaggregat bis zum metallurgisch flüssigen Zustand.
Bei allen bekannten Verfahren treten hohe Transport-, Umschlag- und Lagerhaltungskosten auf, da die
Fe-Träger nicht in einem durchlaufenden kontinuierlichen Verfahrensweg dem Schmelzaggregat zugeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit die
Fe-Träger in einem Arbeitsgang kontinuierlich reduziert und in derselben Hitze direkt dem Schmelzaggregat zugeführt werden können.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Fe-Träger zerkleinert werden, dass die zerkleinerten Fe-Träger während der Reduktion einer Rüttelbewegung ausgesetzt werden und dass die reduzierten Fe-Träger im Anschluss an die Reduktion im warmen Zustand unter Ausschluss von oxydierender Atmosphäre in das Schmelzaggregat gegeben werden. Das Verfahren kann sowohl chargenweise als auch kontinuierlich arbeiten.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst ein nach aussen geschlossenes, mit einer Einlass- und Auslassschleuse versehenes Reduktionsgefäss, das zum Ein- und Abführen von Reduktionsgas Anschlüsse aufweist, schwingend gelagert und mit Hilfe eines Schwingmechanismus antreibbar ist. Als Reduktionsgaseinlässe können poröse Steine vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist das Reduktionsgefäss als Schwingrinne ausgebildet, die in Förderrichtung geneigt ist. Die porösen Steine können sowohl ringförmig um die Längsachse des Gefässes als auch schraubenlinienförmig um die
Längsachse des Gefässes in der Gefässwand eingeordnet sein. Ferner ist es möglich, die als Reduktionsgaseinlässe dienenden porösen Steine über die gesamte Länge der Schwingrinne im Rinnenboden vorzusehen.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass die Fe-Träger nicht auf die für die Pelletierung notwendige Korngrösse zerkleinert zu werden brauchen. Ferner wird ein Anbacken der Fe-Träger oder ein
Zusetzen des Reduktionsaggregates durch die Fe-Träger verhindert, da die Fe-Träger infolge der Rüttelbewegung sich während des gesamten Aufheiz-und Reduktionsprozesses in Bewegung befinden. Nach diesem Verfahren können beispielsweise auch staubförmige Fe-Träger problemlos behandelt werden.
Die auf Reduktionstemperatur befindlichen Fe-Träger werden direkt dem Schmelzaggregat zugeführt, wodurch die Tap-to-Tap-Zeit des Schmelzaggregates wesentlich verkürzt wird. Ferner entfallen die Umschlag-, Transport- sowie Lagerhaltungskosten, da die Fe-Träger unmittelbar im Anschluss an die Reduktion dem Schmelzaggregat zugeführt werden können. Ein Abkühlen und nochmaliges Aufheizen der reduzierten Fe-Träger entfällt, so dass Heizenergie gespart wird. Auch entfällt ein zusätzlicher Brennvorgang, wie er bei rohen Pellets unter anderem aus transporttechnischen Gründen notwendig ist.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Reduktionsgefässes und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1.
Nach den Zeichnungen umfasst das Reduktionsgefäss einen Stahlkäfig--l--in Form einer in Förderrichtung geneigten Rinne. Die Rinne, die nach aussen abgeschlossen ist, weist in ihrer Wand zum Einlass der Reduktionsgase poröse feuerfeste Steine--2--auf und ist im übrigen mit Isolationssteinen--3-- ausgemauert. Die porösen Steine sind gemäss den Zeichnungen nahe dem Rinnenende in einer senkrecht zur Längsachse der Rinne verlaufenden Ebene ringförmig um die Rinnenwand verteilt angeordnet. Zur Gaszuführung dienen angeflanschte Anschlüsse--12--, von denen in den Zeichnungen nur einer dargestellt ist.
In einer weiteren, in den Zeichnungen nicht dargestellten Ausführungsform können die porösen Steine --2-- über einen bestimmten Bereich der Rinnenlänge oder auch über die gesamte Rinnenlänge schraubenlinienförmig angeordnet sein.
Ferner ist es möglich, um ein Zusammenbacken der Fe-Träger zu vermeiden, das Reduktionsgas über die gesamte Länge des Rinnenbodens in das Reduktionsgefäss zu blasen, wobei zweckmässig die porösen Steine über die gesamte Bodenlänge der Rinne angeordnet sind. Gleichzeitig kann von unten her gekühlt werden.
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Als Reduktionsgasaustritt ist am Eingangsende der Rinne ein Auslassstutzen--5--vorgesehen, dessen
Querschnitt zur Beeinflussung des Druckes im Gefässinneren einstellbar ist, so dass stets mit optimalem
Reduktionsgasdruck gearbeitet werden kann.
Die gesamte Rinne ruht auf einem stabilen Rahmen der beispielsweise aus Stahlträgern gebildet sein kann. Die Rinne ist auf Schwinghebeln --4-- gelagert, die mit Hilfe eines Exzenters --10-- über je einen Lenker antreibbar sind. Durch diesen Schwingmechanismus, der an dem Rahmen--11--angreift, wird die gesamte Rinne in Schwingungen versetzt, so dass auf die in der Rinne zu behandelnden Fe-Träger eine Rüttelbewegung übertragen wird. Als Schwingmechanismus können auch andere Einrichtungen, beispielsweise elektromagnetische Einrichtungen, vorgesehen sein.
Der Ein- bzw. Austritt der Fe-Träger erfolgt über Gasschleusen-6--. Der Abtransport des reduzierten, warmen Materials zum Schmelzaggregat bzw. einer zwischengeschalteten weiteren Behandlungsstation erfolgt über eine beispielsweise als Rutsche--7--ausgebildete Transporteinrichtung, die gasdicht abgeschlossen ist, so dass kein Aufoxydieren des reduzierten Materials durch eindringende Luft erfolgen kann.
Bei der Durchführung des Verfahrens werden die Fe-Träger durch die Schleuse --6-- in das Innere der Reduktionsrinne eingebracht. Die Fe-Träger können dabei je nach Materialzusammensetzung fein zerkleinert sein, jedoch können die Fe-Träger auch in Stücken mit 20 mm Durchmesser und mehr vorliegen. Die Reduktionsrinne kann mit beliebiger Füllhöhe gefahren werden. Vorzugsweise wird man eine Füllung vornehmen, die etwa 4/5 der inneren lichten Höhe entspricht. Durch die Anwendung von Druck-und Temperaturfühlern--8 und 9--wird der Reduktionsprozess im Gefässinneren verfolgt und kann dadurch optimal gesteuert werden. Das Reduktionsgas, das über die Zuleitungen--12--und die porösen Steine--2--in das Innere der Rinne strömt, ist vorgeheizt und liefert die für den Reduktionsprozess erforderliche Wärme.
Nach dem Eintritt strömt das Reduktionsgas im wesentlichen entgegen der Förderrichtung der Fe-Träger und kann dabei durch zusätzliche, an der Oberseite der Rinne vorgesehene senkrechtstehende Leitbleche--13 und 14geführt werden, so dass eine intensivere Ausnutzung des Reduktionsgases gewährleistet ist.
Nach der Reduktion treten die Fe-Träger am Rinnenende durch die Ausgangsschleuse--6--in die Rutsche--7--und gelangen von dort beispielsweise unmittelbar in das in den Zeichnungen nicht dargestellte Schmelzaggregat. Dort wird durch an das Material angepasste Schlackenführung, nämlich durch entsprechende Einstellung des Basengrades der Schlacke, die Gangart bzw. die Verunreinigungen der Fe-Träger entfernt. Die in dem Schmelzaggregat befindliche Schmelze kann nach dem Abgiessen in eine Pfanne einer Vakuumbehandlung zugeführt werden, bei welcher gleichzeitig die Endanalyse eingestellt wird. Bei gleichzeitiger Verwendung von zwei Schmelzaggregaten kann die Einstellung der Analysen auch im Aggregat selbst erfolgen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dieses Verfahren auch für andere Metallerze zu verwenden, z. B. Kupfer, Mangan, Chrom usw.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur trockenen Reduktion von Fe-Trägern mit Reduktionsgas und zum anschliessenden
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werden, dass die zerkleinerten Fe-Träger während der Reduktion einer Rüttelbewegung ausgesetzt werden und dass die reduzierten Fe-Träger im Anschluss an die Reduktion im warmen Zustand unter Ausschluss von oxydierender Atmosphäre in das Schmelzaggregat gegeben werden.
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