AT509735B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zumindest teilweise reduzierten metallerzen und/oder metallen - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT509 735B1 2012-03-15

Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON ZUMINDEST TEILWEISE REDUZIERTEN METALLERZEN UND/ODER METALLEN

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zumindest teilweise reduzierten Metallerzen und/oder Metallen, insbesondere von feinteilchenförmigem Metallerzen und/oder Metallen, insbesondere von feinteilchenförmigem, direkt reduzierten Eisen bzw. Eisenerz, durch Reduktion feinteilchenförmiger oxidischer Metallträger mittels eines Reduktionsgases in einem oder mehreren Reduktionsaggregaten, wobei die Metallerze oder das Metall sowohl als Zwischenprodukt als auch als Endprodukt vorliegen kann. Dabei wird das zumindest teilweise reduzierte Metallerz und/oder Metall aus dem zumindest einen Reduktionsaggregat in einen Sammelbehälter übergeführt und dabei wird aus dem Sammelbehälter ein Gas, ein sogenanntes Vent-Gas, welches in den Sammelbehälter eingetreten ist, abgeleitet. Die vorliegende Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von zumindest teilweise reduzierten Metallerzen und/oder Metallen.

STAND DER TECHNIK

[0002] Eine Reduktion von Metallerzen bzw. von Eisenerz mittels eines Reduktionsgases basiert üblicherweise darauf, dass feinteilchenförmiges Eisenerz (z.B. mit einer Korngrosse von 0,005 bis 12 mm) in einer Wirbelschicht reduziert wird. Die Wirbelschicht wird dadurch erhalten, dass das Reduktionsgas in einen Wirbelschichtreaktor oder einer Kaskade von mehreren Wirbelschichtreaktoren, einer sogenannten Wirbelschichtreduktionsanlage, eingeblasen wird. Dabei wird z.B. feinteilchenförmiges Eisenerz durch den Strom des Reduktionsgases in Schwebe gehalten und von diesem reduziert. Das Reduktionsgas wird bei diesem Prozess oxidiert. So wird beispielsweise beim sogenannten FINEX®-Verfahren oder beim sogenannten FINMET®-Verfahren das feinteilchenförmige Metall - bzw. Eisenerz in einem Gegenstrom zu einem Reduktionsgasstrom durch eine Kaskade von mehreren Wirbelstromreaktoren geleitet.

[0003] Nach einer gewissen Verweildauer in diesem Reduktionsprozess wird das derart reduzierte Material, welches z.B. als direkt reduziertes Eisen oder kurz DRI (= Direct Reduced Iron) bezeichnet wird, aus dem Wirbelschichtreaktor bzw. bei einer Kaskade aus dem in Strömungsrichtung des feinteilchenförmigen Metallerzes gesehen letzten Wirbelschichtreaktor entnommen. Dieses direkt reduzierte Metall bzw. Eisen weist üblicherweise einen Reduktionsgrad von ca. 50 bis 95% auf und ist ebenso wie das eingesetzte Eisenerz feinteilchenförmig.

[0004] Zur vollständigen Reduktion und zur Erzeugung von Roheisen wird das direkt reduzierte Eisen DRI nach einem Kompaktierungsschritt, in welchem sogenanntes heißes kompaktiertes Eisen gewonnen wird, einer Chargier- und/oder Reduktionsvorrichtung zugeführt. Diese Chargiervorrichtung kann optional ebenfalls von Reduktionsgas durchströmt werden. Von dort wird das Material dann zu einem Einschmelzaggregat wie z.B. einem Schmelzvergaser weitergeleitet.

[0005] Zwischen dem letzten Wirbelschichtreaktor und der Kompaktierung ist häufig ein Sammelbehälter als Pufferspeicher für die Materialzufuhr des direkt reduzierten feinteilchenförmigen Eisens zu nachgeschalteten Anlagenteilen (z.B. Kompaktierung, Chargiervorrichtung, Reduktionsvorrichtung, Einschmelzaggregat, etc.) vorgesehen. Dieser Sammelbehälter wird auch als DRI-Fines Bin oder kurz DFB bezeichnet und ist üblicherweise über einer Vorrichtung zur Kompaktierung angeordnet. Zum Transport des direkt reduzierten feinteilchenförmigen Eisenmaterials DRI vom Wirbelschichtreaktor bzw. bei einer Kaskade vom letzten Wirbelschichtreaktor zum Sammelbehälter wird ein Teil des Reduktionsgases eingesetzt, welches später nach eventueller Mischung mit Inertgasen wie z.B. Stickstoff als Vent-Gas bezeichnet wird. 1/11 österreichisches Patentamt AT509 735 B1 2012-03-15 [0006] Dieses Gas muss aus dem Sammelbehälter abgeleitet werden. Dazu werden verfahrensabhängig Systeme wie beispielsweise ein sogenanntes HCl Vent-Gas-System oder ein HBI Let Down Gas-System eingesetzt. Beim Ableitvorgang wird das üblicherweise heiße und mit Metallteilchen verschmutzte Vent-Gas in diesen Systemen beispielsweise gereinigt. Dazu wird z.B. in einem sogenannten HCl Vent-Gas-System das vom Sammelbehälter abgeleitete Gas durch eine Trockenentstaubungsvorrichtung (z.B. Filtervorrichtung mittels Zyklon und/oder Heißgasfilter) sowie durch Nassentstaubungsvorrichtungen (z.B. Nassgaswäscher und/oder Venturi-Entstauber) geleitet. Ein für einen Betrieb bzw. für die Gasreinigung notweniger Ansaugdruck wird dabei üblicherweise von Kompressoren - z.B. von zwei sogenannten Vent-Gas-Kompressoren - erzeugt.

[0007] Ein Einsatz von Kompressoren weist allerdings die Nachteile auf, dass es hohe Investiti-ons- und Betriebskosten verursacht. Ein Kompressorsystem ist außerdem nicht wartungsfrei. Es kann z.B. durch das heiße und verschmutzte Gas, welches aus dem Sammelbehälter abgesaugt wird, immer wieder zu Störungen bei dem und/oder den Kompressoren kommen, die beispielsweise zu Unterbrechungen im Betrieb der Anlage zur Herstellung von feinteilchenförmigen, direkt reduziertem Eisen führen können.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von zumindest teilweise reduzierten Metallerzen und/oder Metall, insbesondere von feinteilchenförmigen, direkt reduziertem Eisen bzw. Eisenerz, anzugeben, von welchen ein geringer Wartungsaufwand sowie niedrige Investitions- und Energiekosten verursacht und ein möglichst störungsfreier Betrieb ermöglicht wird.

[0009] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art, wobei das aus dem Sammelbehälter abzuleitende Gas, insbesondere das sogenannte Vent-Gas mittels eines Antriebsfluid abgesaugt wird.

[0010] Der Hauptaspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass auf einfache Weise ohne einen Einsatz eines komplexen und teueren Kompressor-Systems das aus dem Sammelbehälter abzuleitende Gas - das sogenannte Vent-Gas -abgeleitet wird. Dabei wird beispielsweise eine Druckenergie des Antriebsfluids (z.B. ein bei der Herstellung von zumindest teilweise reduziertem Metallerzen bzw. von feinteilchenförmigen, direkt reduziertem Eisen bereits verwendetes Prozessgas) ausgenutzt, um den zum Absaugen des abzuleitenden Gases notwendigen Ansaugdruck zu erzeugen. Dadurch ergeben sich z.B. gegenüber einem Einsatz von Kompressoren zum Ableiten des Gases aus dem Sammelbehälter wesentlich niedrigere Betriebs- und Investitionskosten. Auch entfällt eine bei Kompressoren notwendige Wartung.

[0011] Es ist vorteilhaft, wenn das abzuleitende Gas mittels eines Absaugaggregats abgesaugt wird, welches mit dem Antriebsfluid betrieben und von welchem ein durch eine Erhöhung einer Geschwindigkeit dieses Antriebsfluids erzeugter Unterdrück ausgenutzt wird. Als derartiges Absaugaggregat kann beispielsweise eine Strahlpumpe, ein sogenanntes Venturi-Rohr und/oder ein ähnliches Aggregat eingesetzt werden, von welchem die Tatsache ausgenutzt wird, dass durch Erhöhen einer Antriebsfluidgeschwindigkeit ein Unterdrück erzeugt und damit eine Ansaugwirkung erzielt wird. Auf diese einfache Weise wird eine Pumpwirkung des Absaugaggregats durch das Antriebsfluid, welches über einen Antriebsfluidanschluss unter Druck zugeführt wird, erreicht. Dabei ist dieser Druck üblicherweise höher als der Ansaugdruck zum Ansaugen des abzuleitenden Gases bzw. des sogenannten Vent-Gases.

[0012] Eine Strahlpumpe, welche oftmals auch als Ejektor oder Injektor bezeichnet wird, oder ein Venturi-Rohr, welches aus einem glattwandigen Rohrstück mit einer Verengung des Querschnitts beispielsweise durch zwei gegeneinander gerichtete Konen besteht, wird z.B. durch ein Treibmedium (z.B. Antriebsfluid) mit möglichst hoher Geschwindigkeit aus einer Treibdüse oder einem Anschluss an beispielsweise der Verengung des Querschnitts betrieben. Dadurch entsteht ein dynamischer Druckabfall in einer sogenannten Mischkammer bzw. einem Mischbe- 2/11 österreichisches Patentamt AT509 735 B1 2012-03-15 reich. In dieser Mischkammer bzw. Mischbereich trifft das Antriebsfluid auf das sogenannte Saugmedium, welches beschleunigt oder befördert werden soll. Durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten bzw. Drücke zwischen Antriebsfluid und Saugmedium kommt es zu einer Impulsübertragung, wodurch das Saugmedium beschleunigt und weiter angesaugt wird.

[0013] Der Vorteil einer Verwendung eines Absaugaggregats wie z.B. einer Strahlpumpe, eines Venturi-Rohrs, etc., insbesondere gegenüber einem Kompressor, für die Erzeugung des Ansaugdrucks besteht vor allem darin, dass ein derartiges Absaugaggregat geringe Anschaffungsund Energiekosten sowie einen geringeren Platzbedarf aufweist. Außerdem ist ein Absaugaggregat im Vergleich zu einem Kompressor robuster und wesentlich wartungsärmer. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann daher - insbesondere durch den Einsatz des Absaugaggregat eine Kühlung sowie eine Nassreinigung des abzuleitenden Gases entfallen, da das Absaugaggregat z.B. auch mit heißen und/oder nur vorgereinigtem Gas betrieben werden kann, wodurch zusätzliche Investitions- und Betriebskosten gegenüber einem Einsatz von Kompressoren gespart werden können.

[0014] Es erweist sich auch als zweckmäßig, wenn das Antriebsfluid zumindest eines der Fluide aus der Gruppe von Off-Gas, Top-Gas und/oder Excess-Gas umfasst. Dabei kann als Antriebsfluid entweder ein Topgas, ein Off-Gas, ein Excess-Gas oder eine Mischung aus mindestens zwei dieser Gase verwendet werden. Als Topgas wird dabei das ausgenutzte Reduktionsgas aus einem Hochofen oder einem Reduktionsschacht bezeichnet. Unter Off-Gas wird üblicherweise das ausgenutzte Reduktionsgas aus einem oder mehreren Wirbelschichtreaktoren verstanden. Als Excess-Gas wird beispielsweise das zu einer Regelung erforderliche Regelgas aus einem Einschmelzaggregat wie z.B. einem Schmelzvergaser bezeichnet. Diese Gase weisen typischerweise ein Druckniveau von 0,5 bis 5 bar Überdruck auf. Da dieser Druck üblicherweise gedrosselt werden muss, ist eine Verwendung dieser Gase als Antriebsfluid von Vorteil. Denn die in diesen Gasen vorhandene Druckenergie kann auf einfache Weise zur Erzeugung des Ansaugdruck genutzt werden, wodurch sich - im Vergleich zu Kompressoren wesentlich niedrigere Betriebs- und Investitionskosten ergeben.

[0015] Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Druck des Gasstroms des abzuleitenden Gases stromaufwärts des Absaugaggregats von einer Messeinrichtung erfasst und einer Regeleinrichtung zugeführt wird. Dann wird von der Regeleinrichtung unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes und unter Berücksichtigung eines Sollwertes eine Stellgröße ermittelt und daraufhin mit Hilfe der Regeleinrichtung eine Durchflussrate des Antriebsfluids in das Absaugaggregat derart verändert, dass der Druck des Gasstroms möglichst dem Sollwert entspricht. Auf diese einfache Weise kann der Druck des aus dem Sammelbehälter abzuleitenden Gases (z.B. Vent-Gas) stromaufwärts des Absaugaggregats eingestellt bzw. konstant gehalten werden. Damit wird eine optimale Wirkungsweise des Absaugaggregats erzielt, um das abzuleitende Gas zuverlässig und sicher abzusaugen.

[0016] Die Lösung der angeführten Aufgabe erfolgt auch durch eine Vorrichtung zur Herstellung von zumindest teilweise reduziertem Metallerzen und/oder Metall, insbesondere feinteilchenförmigen, direkt reduziertem Eisenerz und/oder Eisen, von welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Dabei umfasst die Vorrichtung zumindest ein oder mehrere Reduktionsaggregate, wobei zumindest aus einem Reduktionsaggregat eine Abgasleitung bzw. Leitung für das sogenannte Off-Gas zur Abfuhr von verbrauchtem Reduktionsgas entspringt, einen Sammelbehälter zum Aufnehmen von in den Reduktionsaggregaten hergestelltem zumindest teilweise reduziertem Metallerz und/oder Metall, insbesondere feinteilchenförmigem, direkt reduzierten Eisenerz und/oder Eisen sowie eine Leitung zur Ableitung von aus dem Sammelbehälter abzuleitendem Gas, insbesondere sogenanntem Vent-Gas. Weiters ist eine Antriebsfluid-Leitung vorgesehen, welche mit der Leitung zur Ableitung von abzuleitendem Gas derart in einem Absaugaggregat (z.B. einer Strahlpumpe, Venturi-Rohr, etc.) zusammentrifft, dass das aus dem Sammelbehälter abzuleitendem Gas durch das Antriebsfluid abgesaugt wird.

[0017] Der Hauptaspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass auf einfache Weise durch den Einsatz eines Absaugaggregats wie z.B. einer Strahlpumpe, in welchem die 3/11 österreichisches Patentamt AT509 735 B1 2012-03-15

Leitung zur Ableitung des aus dem Sammelbehälter abzuleitendem Gas (z.B. Vent-Gas) mit der Leitung des Antriebsfluid zusammentrifft, ein komplexes und teures Kompressor-System zur Gas-Ableitung ersetzt werden kann und ein sicherer Betrieb möglich ist. Dabei wird z.B. die Druckenergie des Antriebsfluids genutzt, um den notwendigen Ansaugdruck zu erzeugen, wodurch sich wesentlich niedrigere Betriebs- und Investitionskosten ergeben als beim Einsatz eines Kompressor-Systems. Zusätzlich entfallen durch den einfachen Aufbau bzw. durch die Verwendung eines derartigen Absaugaggregats, für welches beispielsweise auch ein Kühlen des abzuleitenden Gases bzw. eine Nassreinigung nicht mehr notwendig ist, zusätzliche Wartungskosten, da das Absaugaggregat wesentlich robuster als ein Kompressor ist -insbesondere bei heißen, teilweise mit feinteilchenförmigen Partikeln verschmutztem Gas.

[0018] Es ist auch vorteilhaft, wenn die Antriebsfluid-Leitung die Off-Gas-Leitung ist, wobei das Absaugaggregat auf einfache Weise in die Off-Gas-Leitung integriert werden kann. Alternativ kann die Antriebsfluid-Leitung auch als Abzweigleitung der Off-Gas-Leitung aufgeführt sein. Dabei wird das Absaugaggregat in jene Leitung integriert, von welcher das abzuleitende Gas -das Vent-Gas - aus dem Sammelbehälter geleitet wird. Bei beiden Leitungsvarianten kann auf einfache Weise und kostensparend die Druckenergie des Off-Gases bzw. der anderen Gase (z.B. Top-Gas, Excess-Gas) oder einer Mischung aus mindestens zwei Gase aus der Gruppe von Off-Gas, Top-Gas und/oder Excess-Gas zur Erzeugung des Ansaugdrucks genutzt werden, welche üblicherweise gedrosselt werden müsste. Dadurch werden neben Platzbedarf, auch Betriebs- und Investitionskosten gespart.

[0019] Eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass eine Messeinrichtung zum Messen des Druckes des Gasstroms des abzuleitenden Gases stromaufwärts des Absaugaggregats und eine Regeleinrichtung zum Ermitteln eines Sollwerts einer Stellgröße und zur Variation der Durchflussrate des Antriebsfluids des Absaugaggregats in der Antriebsfluid-Leitung derart vorgesehen sind, dass der Druck des Gasstroms möglichst dem Sollwert entspricht. Durch den Einsatz einer Messeinrichtung, mit welcher ein Druck des Gasstroms des abzuleitenden Gases gemessen wird, und einer zugehörigen Regeleinrichtung, von welcher der Sollwert einer Stellgröße und damit die Durchflussrate des Antriebsfluids variiert und gesteuert wird, kann auf einfache Weise der Druck des abzuleitenden Gases stromaufwärts des Absaugaggregat konstant gehalten werden.

[0020] Weitere Vorteile und Merkmale der gegenständlichen Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

[0021] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren zeigen beispielhaft und schematisch: [0022] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schmelzreduktionsanlage mit einem

Vent-Gas-Ableitungssystem mit Strahlpumpe als Absaugaggregat und eigener Antriebsfluid-Leitung [0023] Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Schmelzreduktionsanlage mit einem

Vent-Gas-Ableitungssystem mit Strahlpumpe als Absaugaggregat und einer Off-Gas-Leitung als Antriebsfluid-Leitung [0024] Fig. 3a/b zwei schematische Darstellungen von Strahlpumpen in einem Vent-Gas-

Ableitungssystem

AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0025] In den folgenden Figuren werden die Strömungsrichtungen des jeweiligen Gases bzw. die Transportrichtung des Eisenerzes durch Pfeile angegeben.

[0026] In der Figur 1 ist schematisch und beispielhaft eine Schmelzreduktions-Anlage zur Erzeugung von flüssigem Roheisen auf Basis von Eisenerz, insbesondere in feinteilchenförmiger Form, dargestellt. Hierbei wird das feinteilchenförmige Eisenerz, welches beispielsweise einen 4/11 österreichisches Patentamt AT509 735B1 2012-03-15 Körnchengröße von ca. 0,005 bis 12 mm aufweist, gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen einer Kaskade von mehreren Vorreduktionsreaktoren 3 (z.B. vier Wirbelschichtreaktoren, möglich sind allerdings auch zwei oder drei Wirbelschichtreaktoren) vorreduziert. Dabei wird beispielsweise ein Reduktionsgas 17 in einem Gegenstrom zum feinteilchenförmigen Eisenerz durch die Kaskade der Vorreduktionsreaktoren 3 geleitet. Das derart reduzierte feinteilchenförmige Eisenerz wird dann aus dem in Strömungsrichtung des Eisenerzes letzten Vorreduktionsreaktor entnommen und einer sogenannten Kompaktierung 4 zugeführt, in welcher aus dem feinteilchenförmigen Material sogenanntes heißes kompaktiertes Eisen gewonnen wird. Zwischen dem letzten Vorreduktionsreaktor und der Kompaktierung 4 ist eine Sammelbehälter 5, der sogenannte DRI Fines Bin (DRI = Direct Reduced Iron), als Pufferspeicher für das direkt feinteilchenförmige Eisen vorgesehen. Der Sammelbehälter ist dabei üblicherweise über der Kompaktierung 4 angeordnet.

[0027] Nach der Kompaktierung 4 wird das kompaktierte Eisen in einen Reduktionsreaktor 2 chargiert. Im Reduktionsreaktor 2 finden eine weitere Reduktion und eine Vorwärmung der chargierten Stoffe statt. Es ist jedoch auch möglich, auf die weitere Reduktion im Reduktionsreaktor 2 zu verzichten, wodurch der Gaswäscher 20b und die Leitung für ein Topgas 11 entfallen. Vom Reduktionsreaktor 2 bzw. der Chargiereinrichtung wird das Eisen für eine Roheisenherstellung zu einem Einschmelzvergaser 1 geleitet, wobei im Einschmelzvergaser 1 auch eine Erzeugung des Reduktionsgases 17 erfolgt. Um die Energieeffizienz des Gesamtprozesses zu erhöhen, kann die Leitung für das Kühlgas 18 mit dem Gaswäscher 20d und dem Kompressor 19b entfallen.

[0028] Das Reduktionsgas 17 wird dann nach einer Entstaubung zum Teil in den optionalen Reduktionsreaktor 2 und zum Teil in die nacheinander angeordneten, einzelnen Vorreduktionsreaktoren 3 geleitet. Eine darüber hinausgehende Gasmenge wird entweder nach einer Gaswäsche in einem Gaswäscher 20d und einer Verdichtung mit einem Kompressor 19b als Kühlgas 18 mit einem gereinigten Abgas 16 vermischt, oder wiederum nach einer Gaswäsche in einem Gaswäscher 20c als Excess-Gas 12 verwendet. Ein Off-Gas 10 wird in dessen Strömungsrichtung aus dem letzten Vorreduktionsreaktor 3 abgezogen und in einem Gaswäscher 20a gereinigt.

[0029] Das Abgas 15 der Schmelzreduktions-Anlage besteht aus einer ersten Teilmenge von Off-Gas 10, das vor einem Druckregler 21 abgezweigt wird, aus Top-Gas 11 und aus Excess-Gas 12. Der Druckregler 21 hat die Aufgabe, den Druck des Off-Gases 10 konstant zu halten und den Vordruck für den Kompressor 19a zu regeln, durch welchen das Abgas 15 verdichtet und dann z.B. mit einem aus Übersichtsgründen nicht dargestellten Gaskühler abgekühlt wird. Dann wird das Abgas 15 einer Druckwechsel-Adsorptionsanlage 14 zum Abscheiden von Kohlendioxid (C02) und/oder Wasserdampf (H20) zugeführt. Das durch die Abscheidung von C02 und/oder H20 gereinigte Abgas 16 wird anschließend mit dem Reduktionsgas 17 vermischt und weiter im Prozess verwendet.

[0030] Zum Transport des direkt reduzierten, feinteilchenkörnigen Eisen vom in der Kaskade letzten Vorreduktionsreaktor zum Sammelbehälter 5 wird ebenfalls ein Gas, das sogenannte Vent-Gas 6 eingesetzt. Das Vent-Gas 6 muss aus dem Sammelbehälter 5 abgeleitet werden. Dazu wird ein Vent-Gas-Ableitungssystem 7 wie beispielsweise ein sogenanntes HCl Vent-Gas-System oder ein HBI Let Down Gas-System eingesetzt. Beim Ableitvorgang wird das üblicherweise heiße und mit Eisenteilchen verschmutzte Vent-Gas 6 gereinigt. Dazu wird im Vent-Gas-Ableitungssystem das vom Sammelbehälter 5 abgeleitete Vent-Gas 6 beispielsweise durch eine Trockenentstaubungsvorrichtung (z.B. Filtervorrichtung mittels Zyklon oder keramischen Heißgasfiltern) geleitet. Fakultativ kann zur Reinigung auch eine Nassentstaubungsvorrichtung z.B. Nassgaswäscher und/oder Venturi-Entstauber) vorgesehen sein, wobei diese beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch zur weiteren Kostenreduktion entfallen kann.

[0031] Für ein sicheres Ableiten des Vent-Gases 6 aus dem Sammelbehälter 5 bzw. für die Gasreinigung ist allerdings ein möglichst konstanter Ansaugdruck notwendig, welche durch eine 5/11 österreichisches Patentamt AT509 735B1 2012-03-15

Strahlpumpe 8 bzw. ein Antriebsfluid 9 erzeugt wird. Diese Strahlpumpe 8 ist in einer Leitung des Vent-Gases 6 vor deren Einmündung in die Export-Gas-Leitung 13 angebracht, wobei alternativ statt der Strahlpumpe 8 als Absaugaggregat auch ein sogenanntes Venturi-Rohr oder ein ähnliches Aggregat eingesetzt werden kann, welche die Tatsache ausnützt, dass durch Erhöhen der Antriebsfluidgeschwindigkeit ein Unterdrück und damit eine Ansaugwirkung erzielt wird. Das Antriebsfluid 9 wird über eine Antriebsfluid-Leitung, welche vor dem Druckregler 21 abgezweigt wird, der Strahlpumpe 8 zugeführt und kann z.B. aus Off-Gas 10, Top-Gas 11, Excess-Gas 12 oder einer Mischung von dieser Gase bestehen. Durch das Strömen des Antriebsfluids 9 durch die Strahlpumpe 8 unter einem ersten Druck p^ wird ein zweiter Druck p2 bzw. ein Ansaugdruck erzeugt (p2 < Pi), welcher zum Entfernen des Vent-Gases 6 aus dem Sammelbehälter 5 bzw. zum Durchleiten des Vent-Gases 6 durch das Vent-Gas-Ableitungssystem 7 verwendet wird. Dazu ist das Vent-Gas-Ableitungssystem 7 über eine Verbindungsleitung mit einem Sauganschluss der Strahlpumpe 8 verbunden. Der Druckanschluss der Strahlpumpe 8 mündet in einer Export-Gas-Leitung, welche vom Export-Gas 13 üblicherweise mit einem dritten Druck p3 von ca. 0,06 bis 0,15 bar durchflossen wird. Durch das Durchströmen der Strahlpumpe 8 mit dem Antriebsfluid 9 wird damit ein Ansaugdruck erzeugt, durch welchen das Vent-Gas 6 sicher abgeleitet wird.

[0032] Dabei ergeben sich folgende Vorteile: Wartungsfreiheit der Strahlpumpe 8, insbesondere keine bewegten Teile, geringerer Platzbedarf und geringere Anschaffungskosten verglichen mit einem Kompressor und außerdem keine Energiekosten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Off-Gas 10 bzw. Top-Gas 11 bzw. Excess-Gas 12 bei einer Anlage nach dem Stand der Technik ohnehin auf den Umgebungsdruck gedrosselt werden müssen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Druckenergie dieser Gase dazu verwendet, den Ansaugdruck für das Vent-Gas 6 zu erzeugen und steht als Export-Gas 13 zur Verfügung.

[0033] Figur 2 zeigt ebenfalls schematisch und beispielhaft eine Schmelzreduktions-Anlage zur Erzeugung von flüssigem Roheisen, welche weitgehend wie die in Figur 1 dargestellte Schmelzreduktions-Anlage aufgebaut ist. Allerdings ist bei der in Figur 2 dargestellten Schmelzreduktions-Anlage die Strahlpumpe 8 nach dem Druckregler 21 in einer Leitung für das Off-Gas 10 angebracht, wobei eine Verbindungsleitung vom Vent-Gas-Ableitungssystem 7 mit dem Sauganschluss der Strahlpumpe 8 verbunden ist. Als Leitung für das Antriebsfluid 9 wird dabei die Leitung für das Off-Gas 10 verwendet. D.h. ein Antriebsfluid-Anschluss der Strahlpumpe 8 ist mit der Off-Gas-Leitung verbunden. Der Druckanschluss der Strahlpumpe 8 mündet wieder in der Export-Gas-Leitung, welche vom Export-Gas 13 üblicherweise mit einem dritten Druck p3 von ca. 0,06 bis 0,15 bar durchflossen wird. Zusätzlich ist eine Leitung mit einem Ventil 22 zwischen der Off-Gas- bzw. Antriebsfluid-Leitung 9 bzw. 10 und der Leitung für das Export-Gas 13 im Bereich der Strahlpumpe 8 vorgesehen, welche beispielsweise erst beim Anfahren der Schmelzreduktions-Anlage abgesperrt werden kann. Dadurch ergibt sich z.B. beim Anfahren ein niedrigerer Druck des Export-Gases 13. Im Normalbetrieb ist diese Leitung jedoch abgesperrt.

[0034] In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Ventil 22 mit dem Druckregler 21 verbunden sein, wobei dann der Druckregler 21 kein Ventil mehr aufweist, sondern nur mehr das Ventil 22 steuert, um den Druck des Off-Gases 10 konstant zu halten.

[0035] Auch bei der in Figur 2 dargestellten Variante wird durch das Strömen des Antriebsfluids 9 durch die Strahlpumpe 8 unter einem ersten Druck pi ein zweiter Druck p2 bzw. ein Ansaugdruck erzeugt (p2 < p^. Durch diesen zweiten Druck p2 wird das Vent-Gas 6 aus dem Sammelbehälter 5 entfernt bzw. durch das Vent-Gas-Ableitungssystem 7 geleitet. Auch diese alternative Ausführungsform weist die oben beschriebenen Vorteile auf.

[0036] Die Figuren 3a und 3b zeigen schematische und beispielhafte Darstellungen von Strahlpumpen 8. In der Figur 3a ist eine Strahlpumpe 8 dargestellt, bei welcher der Sauganschluss 23 und der Druckanschluss 25 in einer Achse liegen. Der Antriebsfluid-Anschluss 24 ist in einem rechten Winkel zu dieser Achse angeordnet. 6/11 österreichisches Patentamt AT509 735 B1 2012-03-15 [0037] Figur 3b zeigt eine Strahlpumpe 8, bei welcher der Antriebsfluid-Anschluss 24 und der Druckanschluss 25 in einer Achse liegen. Der Sauganschluss 23 ist bei dieser Strahlpumpe 8 gemäß Figur 3b in einem rechten Winkel zu dieser Achse angeordnet.

[0038] Für beide Darstellungen gilt, dass der Sauganschluss 23 mit dem Bereich des engsten Strömungsquerschnitts der Strahlpumpe 8 in Verbindung steht und dass der Antriebsfluid-Anschluss 24 mit einem Antriebsfluid unter einem ersten Druck Ρϊ beaufschlagt wird. Auf diese Weise stellt sich dann ein zweiter Druck p2 bzw. ein Ansaugdruck ein, für welche p2 < Pi gilt.

[0039] Weiters kann - aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit der Figuren nicht dargestellt - eine Mess- und Regeleinrichtung bei der Strahlpumpe 8 sowie ein Ventil in der Antriebsfluid-Leitung vorgesehen sein, von welcher stromaufwärts der Strahlpumpe 8 bzw. in Fließrichtung des Vent-Gases 6 ein Druck des Vent-Gases 6 erfasst wird. Das Messergebnis der Messeinrichtung wird der Regeleinrichtung zugeführt und von dieser ausgewertet. Dabei kann von der Regeleinrichtung beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes und unter Berücksichtigung eines Sollwertes eine Stellgröße ermittelt werden. Anhand dieser Stellgröße kann dann das Ventil in der Antriebsfluid-Leitung derart von der Regeleinrichtung angesteuert werden bzw. dadurch die Durchflussrate des Antriebsfluids 9 derart verändert werden, dass der Druck des Vent-Gases 6 möglichst dem Sollwert entspricht und damit möglichst konstant gehalten wird.

[0040] Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist keineswegs auf sogenannte FINEX® Anlagen wie z.B. in Figur 1 und Figur 2 dargestellt beschränkt. Vielmehr ist auch eine Anwendung in Erdgas-Direktreduktionsanlagen (z.B. vom Typ FINMET®, etc.) oder auch bei Direktreduktions-Kombinationsanlagen ebenfalls vorteilhaft.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 Einschmelzvergaser 2 Reduktionsreaktor 3 Kaskade von Vorreduktionsreaktoren 4 Kompaktierung 5 Sammelbehälter (DRI Fines Bin) 6 Vent-Gas 7 Vent-Gas-Ableitungssystem 8 Strahlpumpe 9 Antriebsfluid 10 Off-Gas 11 Top-Gas 12 Excess-Gas 13 Export-Gas 14 Druckwechsel-Adsorptionsanlage 15 Abgas 16 Gereinigtes Abgas 17 Reduktionsgas 18 Kühlgas 19 Kompressor 20 Gaswäscher 21 Druckregler 22 Ventil 23 Sauganschluss 24 Antriebsfluid-Anschluss 25 Druckanschluss 7/11

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT509 735B1 2012-03-15 Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von zumindest teilweise reduzierten Metallerzen und/oder Metallen, insbesondere von feinteilchenförmigem Metallerzen und/oder Metallen, insbesondere von feinteilchenförmigem, direkt reduzierten Eisenerz und/oder Eisen, durch Reduktion feinteilchenförmiger oxidischer Metallträger mittels eines Reduktionsgases in einem oder mehreren Reduktionsaggregaten, wobei das zumindest teilweise reduzierte Metallerz und/oder Metall aus einem Reduktionsaggregat in einen Sammelbehälter übergeführt wird, und wobei aus dem Sammelbehälter ein Gas, insbesondere das sogenanntes Vent-Gas, welches in den Sammelbehälter eingetreten ist, abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Sammelbehälter abzuleitende Gas, insbesondere das sogenannte Vent-Gas mittels eines Antriebsfluids abgesaugt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das abzuleitende Gas mittels eines Absaugaggregats, insbesondere mittels einer Strahlpumpe und/oder eines Venturi-Rohrs, abgesaugt wird, welches mit dem Antriebsfluid betrieben und von welchem ein durch eine Erhöhung einer Geschwindigkeit dieses Antriebsfluids erzeugter Unterdrück ausgenutzt wird.
3. 3. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsfluid zumindest eines der Fluide aus der Gruppe von Off-Gas, Top-Gas und/oder Excess-Gas umfasst.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck des Gasstroms des abzuleitenden Gases stromaufwärts des Absaugaggregats von einer Messeinrichtung erfasst und einer Regeleinrichtung zugeführt wird, dass von der Regeleinrichtung unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes und unter Berücksichtigung eines Sollwertes eine Stellgröße ermittelt wird, und dass dann mit Hilfe der Regeleinrichtung eine Durchflussrate des Antriebsfluids in das Absaugaggregat derart verändert wird, dass der Druck des Gasstroms möglichst dem Sollwert entspricht.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Ansprüche 1 bis 4, umfassend: - ein oder mehrere Reduktionsaggregate (2, 3), wobei zumindest aus einem Reduktionsaggregat (2) eine Abgasleitung (10, 11) zur Abfuhr von verbrauchtem Reduktionsgas (17) entspringt, - ein Sammelbehälter (5) zum Aufnehmen von in den Reduktionsaggregaten hergestelltem zumindest teilweise reduziertem Metallerz und/oder Metall, insbesondere feinteilchenförmigem, direkt reduzierten Eisenerz und/oder Eisen, - einer Leitung zur Ableitung von aus dem Sammelbehälter (5) abzuleitendem Gas, insbesondere sogenanntem Vent-Gas (6), dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsfluid-Leitung (24) vorgesehen ist, welche mit der Leitung zur Ableitung von abzuleitendem Gas (6) derart in einem Absaugaggregat (8) zusammentrifft, dass das aus dem Sammelbehälter (5) abzuleitendem Gas, insbesondere das sogenannte Vent-Gas (6), mittels dem Antriebsfluid (9) abgesaugt wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsfluid-Leitung (9, 24) die Off-Gas-Leitung (10) ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsfluid-Leitung (24) als Abzweigleitung (9) der Off-Gas-Leitung (10) ausgeführt ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung zum Messen des Druckes des Gasstroms des abzuleitenden Gases (6) stromaufwärts des Absaugaggregats (8) und eine Regeleinrichtung zum Ermitteln eines Sollwerts einer Stellgröße und zur Variation der Durchflussrate des Antriebsfluids (9) des Absaugaggregats (8) in der Antriebsfluid-Leitung (24) derart vorgesehen sind, dass der Druck des Gasstroms möglichst dem Sollwert entspricht. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 8/11