AT407402B

AT407402B - Verfahren zur herstellung von für einen direktreduktionsprozess einsetzbarem einsatzmaterial

Info

Publication number: AT407402B
Application number: AT0071099A
Authority: AT
Inventors: Mohamed Tarek Dipl In El-Rayes; Johann Dipl Ing Wurm; Guenter Dipl Ing Dr Schrey; Helmut Schwaighofer
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2001-03-26
Also published as: WO2000065106A1; AU3157400A; ATA71099A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von für einen Reduktionsprozess einsetz- barem Einsatzmaterial, wobei von eisenoxidhältigen Pellets und/oder eisenoxidhältigem Stückerz gebildetes Stückgut mit einer Beschichtung versehen wird.

In Direktreduktionsprozessen in der Hüttenindustrie werden stückige Eisenerze bzw. zu Pellets geformte Eisenoxide in Direktreduktionsschachtöfen mit CO- und H2-hältigem Reduktionsgas zu Eisenschwamm reduziert. Ein vertikaler Schachtofen arbeitet dabei nach dem Gegenstromprinzip, d. h. Erze und/oder Pellets werden dem Schachtofen aufgegeben, bilden ein Festbett und durch- wandern den Schachtofen - im Gegenstrom zu einem heissen Reduktionsgas - nach unten, wobei sie zu Eisenschwamm reduziert und schliesslich in einem unteren Bereich des Schachtofens aus diesem ausgetragen werden.

Da die Reduktion der Eisenoxide zu Eisenschwamm endotherm verläuft, wird eine möglichst hohe Reduktionstemperatur angestrebt, um die Produktivität der Anlage zu steigern. Dabei tritt aber das Problem auf, dass bei höheren Temperaturen - obwohl unterhalb des Schmelzpunkts des Eisenschwamms - die nunmehr reduzierten Eisenoxide dazu neigen, zu verkleben und miteinander zu verschweissen. Dieses Phänomen wird in der Literatur und auch nachfolgend als "Sticking" bezeichnet und verursacht schwerwiegende Betriebsstörungen.

Die Maximaltemperatur für die Reduktion ist also nach oben hin durch das Auftreten von Sticking begrenzt. Es ist jedoch bekannt, dass durch eine Beschichtung der Erze bzw. Pellets mit einem anorganischen Material die Maximaltemperatur für die Reduktion um bis zu 100 C zu erhöht werden kann. Zum Aufbringen dieser Beschichtung existieren in der Literatur verschiedene Ansätze :
In der DE 20 61 346 A1 wird vorgeschlagen, Eisenerzpellets mit einer Umhüllung aus kerami- schem Pulver zu versehen und nach dieser Umhüllung entweder unmittelbar der Direktreduktion zuzuführen oder zuerst zu brennen. Die DE 20 61 346 A1 offenbart als Methode, das keramische Pulver auf den Pellets aufzubringen, dafür einen weiteren Pelletierteller zu verwenden.

Die EP 207 779 A2 offenbart, Eisenerz vor dem Direktreduktionsprozess mit Zement zu beschichten. Dazu wird vorgeschlagen, das Erz durch eine wässrige Zementlösung zu führen oder mit einer wässrigen Zementlösung zu besprühen. Die Verwendung einer flüssigen Zementsuspen- sion zum Aufbringen einer Schicht auf die Eisenerze erfordert aufwendige Einrichtungen, um diese Zementsuspension herzustellen, zu transportieren und zu lagern, da diese ihre Beschaffenheit dabei nicht verändern soll und auch nicht erwünscht ist, dass sich der Zement in der Suspension wieder absetzt.

In der EP 495 455 A1 wird deshalb vorgeschlagen, Wasser und Zementpulver in einem Behäl- ter durch Einsatz von Druckluft zu mischen und die so hergestellte Zementsuspension mittels eines weiteren Druckluftstromes auf Erzpellets aufzusprühen. Auch diese Erfindung weist den Nachteil auf, dass die Handhabung einer Zementsuspension nicht vermieden werden kann und erfordert entsprechende Einrichtungen zu ihrer Herstellung und Handhabung und zieht entsprechende Verschmutzungs- und Reinigungsprobleme, welche überwiegend aus den Eigenschaften des Zements resultieren, dieser Einrichtungen nach sich.

Es ist weiters bekannt, dass in der Hüttenindustrie grosse Mengen an Schlämmen durch Gas- reinigungsprozesse anfallen, die einer Deponierung oder - mittels einer Aufbereitungsanlage - einer gesonderten weiteren Verwendung zugeführt werden müssen. Sowohl Deponiekosten als auch Investitions- und Betriebskosten einer Aufbereitungsanlage stellen eine wirtschaftliche Belas- tung für ein Hüttenwerk dar.

Die gestellte Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art bereitzustellen, welches ohne die Verwendung einer Zementsuspension auskommt und welches darüber hinaus eine Deponierung von Schlämmen oder den Betrieb einer gesonderten Aufbereitungsanlage vermeidet. Weiters soll an nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Stückgut Sticking ebensowenig auftreten, wie an nach dem Stand der Technik hergestellten.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Stückgut mit Schläm- men, die in einem Hüttenwerk, insbesondere dem Reduktionsprozess selbst und/oder diesem nachgeschalteten Verfahrensschritten anfallen, in Kontakt gebracht und dadurch beschichtet wird.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird die erfindungsgemäss gestellte Aufgabe zuver- lässig gelöst Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung der oben angeführten Schlämme ein für

den Reduktionsprozess einsetzbares Einsatzmaterial erzeugt wird an welchem Sticking nicht auftritt. Dadurch kann auch die Reduktionstemperatur erhöht werden und zwar um bis zu 100 C und die Produktivität des Reduktionsofens deutlich gesteigert werden.

Der Schlamm bleibt an der Oberfläche des Stückgutes haften und bildet dadurch die gewünschte Schutzschicht. Da der Feststoffanteil der Schlämme üblicherweise ausser Kalk, Dolo- mit und anderen Zuschlagstoffen auch beträchtliche Mengen an Eisenoxiden enthält, gelingt dadurch auch eine Rückführung dieser Eisenoxide in den Reduktionsprozess.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Beschichtung durch Besprühen des Stückguts aufgetragen wird.

Dadurch kann die Menge des Schlamms, mit dem das Stückgut beschichtet wird, und damit die Dicke der Beschichtung genau dosiert werden.

Dazu wird das Stückgut beispielsweise über ein Förderband geführt und von oben mit Schlamm besprüht
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Beschichtung durch Besprühen eines frei fallenden Stückguts aufgetragen wird.

Auch diese Ausführungsform erlaubt eine genaue Dosierung der Dicke der Beschichtung, die gegenüber der oben angeführten sogar noch verbessert ist.

Dazu wird beispielsweise das Stückgut über ein Förderband geführt und dann von diesem abgeworfen, wobei das Stückgut nach dem Abwurf vom Förderband eine bestimmte Strecke frei fallend zurücklegt und dabei von seitlich neben der Flugbahn angeordneten Düsen mit Schlamm besprüht wird.

Es hat sich weiters als vorteilhaft erwiesen, dass überschüssiger Schlamm, der während oder nach dem Besprühen des Stückgutes von diesem abgetrennt wird, wieder in den Sprühprozess zurückgeführt wird, wodurch eine vollständige Verwertung der Schlämme ermöglicht wird.

Weiteren vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens zufolge wird das Stückgut entweder durch einen Granulationsverfahren, insbesondere einen Pelletierschritt, oder ein Tauchverfahren mit der Beschichtung versehen.

Ein Granulationsverfahren weist den Vorteil auf, dass dafür auf Vorrichtungen zurückgegriffen werden kann, die ohnehin bereits zur Herstellung des Stückgutes selbst, soweit es sich dabei um Pellets handelt, erforderlich sind. Infolgedessen erfordert diese Variante keine zusätzlichen Investi- tionskosten.

Ein Tauchverfahren zeichnet sich durch besondere Einfachheit und kostengünstige Realisier- barkeit aus.

Einem vorteilhaften Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens zufolge wird der Wasser- gehalt des Schlammes vor dem jeweiligen Beschichtungsschritt auf einen dafür zulässigen Bereich eingestellt.

Schlämme, die beispielsweise in Gasreinigungsanlagen eines Hüttenwerks anfallen, weisen nicht notwendigerweise von vorneherein eine für alle Beschichtungsverfahren geeignete Konsis- tenz auf. Es kann daher erforderlich sein, den Wassergehalt und damit die Konsistenz des einzusetzenden Schlammes durch Mischen mit anderen Schlämmen und/oder durch Zugabe von Wasser zu verändern.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Direktreduktionsprozess zur Herstellung ganz oder teilweise metallisierten Eisenschwamms unter zumindest teilweiser Verwendung eines erfin- dungsgemäss hergestellten Einsatzmaterials.

Ein solcher Direktreduktionsprozess zeichnet sich dadurch aus, dass Sticking des Eisen- schwamms nicht mehr auftritt und infolgedessen gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform des Direktreduktionsprozess die dabei maximal auftretenden Temperaturen auf bis zu 1000 C einge- stellt werden.

Nachfolgend wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand zweier in den Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt dabei das Besprühen von Stückgut (1) mit Schlamm (2). Stückgut wird über ein
Förderband (3) geführt und dabei von oben mittels einer oder mehrerer Düsen (4) aus einem Schlammbehälter (5) mit Schlamm (2) besprüht. Nach dem Abwurf des Stückgutes (1) vom
Förderband (3) wird überflüssiges Beschichtungsmittel (6) auf einem Sieb (7) von dem beschichte- ten Stückgut abgetrennt und überflüssiges Beschichtungsmittel (6) in den Schlammbehälter (5)

zurückgeführt. Beschichtetes Stückgut wird über ein weiteres Förderband einer Trocknung, Lage- rung oder unmittelbar dem Reduktionsprozess zugeführt.

Fig. 2 zeigt das Besprühen von Stückgut (1), wobei dieses erst nach dem Abwurf vom Förder- band (3) mittels einer oder mehrerer seitlich neben der Fallstrecke angeordneten Düsen (4) mit Schlamm (2) aus einem Schlammbehälter (5) besprüht wird. Auch hier wird überschüssiges Beschichtungsmaterial (6) in den Schlammbehälter (5) zurückgeführt.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in den Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern umfasst auch alle dem Fachmann bekannten Mittel, die zur Aus- führung der Erfindung herangezogen werden können.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von für einen Reduktionsprozess einsetzbarem Einsatzmaterial, wobei von eisenoxidhältigen Pellets und/oder eisenoxidhältigem Stückerz gebildetes
Stückgut mit einer Beschichtung versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das
Stückgut mit Schlämmen, die in einem Hüttenwerk, insbesondere dem Reduktionsprozess selbst und/oder diesem nachgeschalteten Verfahrensschritten anfallen, in Kontakt gebracht und dadurch beschichtet wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Besprühen des Stückguts aufgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Besprühen eines frei fallenden Stückguts aufgetragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass über- schüssiger Schlamm in den Sprühprozess zurückgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stückgut durch einen Granulationsverfahren, insbesondere durch einen Pelletierschritt, mit der Beschichtung versehen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stückgut durch ein Tauchverfahren mit der Beschichtung versehen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasser- gehalt der Schlämme vor dem jeweiligen Beschichtungsschritt auf einen zulässigen Bereich eingestellt wird.

8. Direktreduktionsprozess zur Herstellung ganz oder teilweise metallisierten Eisen- schwamms unter zumindest teilweiser Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten Einsatzmaterials.

9. Direktreduktionsprozess nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dabei maximal auftretenden Temperaturen auf bis zu 1000 C eingestellt werden.

HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN