AT528248A2 - Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage und -verfahren unter Nutzung des Klebeefekts - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Schmelzreduktion von Eisenerz in einem Fluidbett mit Nutzung des Klebeeffekts. Im oberen Teil des mit sauerstoffangereicherter Heißluft oder reinem Sauerstoff betriebenen Schmelzreduktionsofens sind mehrere Gruppen von Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen in Parallelschaltung angeordnet, die direkt mit dem nach der Hochtemperatur-Umwandelung erhaltenen Kohlegas und einem Teil des Kältekreislaufkohlegases als Reduktionskohlegas betrieben werden. Jede Gruppe umfasst drei oder mehrere in Reihe geschaltete Fluidbetten. Jedes Fluidbett umfasst einen nach oben erweiterter Ofenkörper, eine Rohrwellengruppe, mehrschichtigen konischen ringförmigen Leitplatten, Rahmenpaddel, Schaber, eine Gaseinlassvorrichtung, und eine Materialauslassvorrichtung. Die konische ringförmige Leitplatte entspricht einer Verteilungsplatte mit geringem Widerstand und erhöht die Anzahl der Unterstufen des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts, wodurch ein Gegenstromprozess näherkommt. In dieser Anlage ist die Gasgeschwindigkeit im unteren Teil sehr hoch, sodass die Klumpen gut fluidisiert werden und direkt in den Schmelzreduktionsofen geleitet werden können. Durch diesen Klebeeffekt und die Zugabe von wasserstoffreichen oder sogar wasserstoffreinen Reduktionsmitteln werden die Vorwärm- und Vorreduktionswirkung verbessert.

Description

Beschreibung

Technisches Gebiet [0001] Die vorliegende Anmeldung betrifft den Bereich der Schmelzreduktionstechnologie für Eisenerze, insbesondere eine Anlage und ein Verfahren zur Schmelzreduktion von Eisenerz in einem

Fluidbett mit Nutzung des Klebeeffekts.

Stand der Technik

[0002] Der normale Betrieb einer Eisenerz-Fluidbett-Reduktionsanlage ermöglicht die direkte Verwendung von Feinerz zur Stahlherstellung, vermeidet den Energieverbrauch und die Umweltbelastung durch Kokerei-, Sinter- und —Pelletierungsprozesse. Ihre Leistung bestimmt die Hauptproduktionskennzahlen der Schmelz- und Direktreduktionsverfahren. Für wasserstoffreiche Prozesse, Energieeinsparung, CO2-Reduktion, Verringerung der Schadstoffemissionen, und sogar für den Erfolg von Schmelzreduktionsverfahren ist sie von entscheidender Bedeutung. Aktuelle Forschungen zu Schmelzreduktionsverfahren und -anlagen für Eisenerz-Fluidbetten konzentrieren sich auf die Lösung des internationalen Problems der Verklebung und Strömungsunterbrechung während der Reduktion sowie auf die wirtschaftliche Bereitstellung von hochtemperatur-, hochschmelz- und hochreduziertem Eisenerzpulver für das Schmelzbad.

[0003] Das _Fluidbett-Handbuch von Guo Musun und Kollegen des Instituts für Prozessingenieurwesen der Chinesischen Akademie der Wissenschaften beschreibt systematisch die Vorund Nachteile von Strahlbetten, Strahl-Fluidbetten, Rühr-Fluidbetten, Rühr-Strahlbetten, und Dreiphasen-Strahlbetten sowie deren Konstruktionsprinzipien. Es wird betont, dass die Kollision und Reibung von Partikeln durch Rührwerke und Hochgeschwindigkeitsstrahlen die Agglomeration und Verklebung von Partikeln verhindern und die Fluidisierung stabilisieren. Diese Eigenschaft ist nützlich für Prozesse wie Trocknung (einschließlich Sprühgranulierung und Beschichtung von Pasten oder Suspensionen), Zerkleinerung, Eisenerzreduktion, Schieferpyrolyse, und Kohleverkokung. Obwohl klebrige Materialien in Trocknungs- und Granulierungsprozessen bereits industriell eingesetzt werden, gibt es bislang keine erfolgreichen industriellen Anwendungen für die Reduktion von Eisenerzpulver. [0004] Die Chinesische Patente Nr. CN108251588A, CN112280922A, CN1926248A, und CN101473048A beschreiben Verbesserungen am SRV-Ofen des HIsmelt-Verfahrens. Durch schräg in die Schlackenschicht eingetauchte Spritzdüsen für Erzpulver und Kohlenstaub sowie durch von oben eingeblasene Heißluftdüsen mit hohem —Sauerstoffgehalt wurde mit einer hohen Sekundärverbrennungsrate eine effektive Erwärmung der flüssigen Schlacke, der Spritzer, und der Schlackenschicht im Zentrum des Schmelzbades erreicht. Unter recht schwierigen Produktionsbedingungen (Vorreduktionsgrad des Erzpulvers im Drehrohrofen 15 bis 23 %,

Vorwärmtemperatur ca. 400 °C) die extrem hohe Reduktionsgeschwindigkeit von FeO in der flüssigen

[0005] In der veröffentlichten Patentliteratur CN106566907A ist über dem Gewölbe des SRV-Ofens des HIsmelt-Verfahrens von Molong ein weiterer Flash-Reaktor-Reaktionskolben angeordnet, wobei die heißen Abgase des SRV-Ofens durch einen Wärmetauscher geleitet werden, um das Reduktionskohlegas (einschließlich zirkulierendes Kohlegas) für den Flash-Reaktor-Reaktionskolben zu erwärmen, sodass im oberen Teil des Flash-Reaktor-Reaktionskolbens eine Temperatur von 900°C erreicht wird und die Erzpulver vorreduziert und vorgewärmt werden. Dies könnten die derzeitigen Prozessparameter des HIsmelt-Verfahrens verbessern. Bislang liegen jedoch noch keine Berichte über weitere industrielle Versuche vor. Die Herstellung und der Wärmeaustausch des Reduktionskohlegases (einschließlich des Kreislaufkohlengases) für den Flash-Reaktionsofen erhöhen zudem den Wärmeverbrauch und die Kosten. [0006] In der veröffentlichten Patentliteratur CN208308897U wird eine hochfeste Vorrichtung zur Flash-Verhüttung von Eisen mit Flash-Ofen mit rechteckigem Querschnitt und Reduktionsofen vorgestellt, die den Vorreduktionsgrad und die Vorwärmtemperatur von Erzpulver verbessem soll. Die Herstellung und der Wärmeaustausch des für den Flash-Ofen verwendeten Reduktionskohlegases (einschließlich zirkulierender Kohlegase) erhöhen jedoch den Wärmeverbrauch und die Kosten.

[0007] Eine noch wertvollere Verbesserung des HIsmelt-Verfahrens von Molong ist das HIsarna-Verfahren, Dongyan WANG, Bahnbrechende KEisenverhüttungstechnologie in Projekten zur Stahlherstellung mit extrem niedrigen CO2-Emissionen [J]. World Steel, 2011 (2): 7-12 berichtet, dass auf dem Gewölbe des SRV-Ofens ein weiterer Wirbelschmelzreduktionsofen installiert wurde, ın den bei Raumtemperatures Erzpulver, Lösungsmittel, und Sauerstoff gemeinsam in den Wirbelbereich geleitet werden. Dort wird das Kohlegas aus dem SRV-Ofen fast vollständig verbrannt, wodurch eine hohe Temperatur von etwa 1571,3 °C erreicht wird, die eine schnelle physikalische Verdampfung des Wassers, die Zersetzung von Kristallwasser und Karbonaten, sowie Polymerisation und Schmelzen, die Temperatur auf etwa 1450 °C erhöht und durch thermische Zersetzung und Reduktion ein Vorreduktionsgrad von etwa 20 % erreicht. Ein großer Vorteil hierbei ist die hohe Produktionseffizienz. Die zentrale sauerstoffangereicherte Heißluftdüse wurde durch mehrere reine Sauerstoffdüsen ersetzt, die schräg aus dem Gewölbe herausragen, um eine Sekundärverbrennungsrate von etwa 42,9 % zu erreichen und die Schmelzleistung des Molong HIsmelt-Verfahrens aufrechtzuerhalten. Im Vergleich zum SRV-Ofen mit HIsmelt-Verfahren wird die Gesamtwärmezufuhr deutlich erhöht und die Reduktionsmenge eingespart, sodass bessere Produktionskennzahlen als mit dem HIsmelt-Verfahren von Molong zu erwarten sind, die

sogar an die Energieausnutzung des Hochofens selbst heranreichen oder diese sogar übertreffen könnten.

[0008] Hanjie GUO und Lin LI veröffentlichten einen Artikel mit dem Titel „Die Zukunft der Eisenverhüttung ohne Koks und der entsprechenden Anlagen“, in dem sie Finex, HIsarna, und HIsmelt analysierten und darauf hinwiesen, dass Finex in Pohang (Südkorea) das einzige Projekt ist, das einen Fluidbett-Vorreduktionsprozess einsetzt und einen stabilen Produktionsprozess in großem Maßstab realisiert hat. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darın, dass das im Endreduktionsofen entstehende Kohlegas nach der CO2-Abscheidung in das Fluidbett geleitet wird, wodurch der Vorreduktionsgrad des Fluidbetts erhöht wird. Die verwendete Erzpulver hat eine Korngröße von 0 bis 8 mm, eine durchschnittliche Korngröße von 0,90 bis 3,64 mm und einen Anteil von 4,9 bis 12,68 % an Partikeln kleiner als 0,125 mm. Die Verwendung von so grobkörnigem Erzpulver trägt wesentlich dazu bei, die Verklebung und den Verlust der Strömung während des Reduktionsprozesses im Fluidbett zu verringern. Allerdings kann noch nicht davon ausgegangen werden, dass das Problem der Verklebung und des Strömungsverlusts vollständig gelöst ist. Das Verkleben und der Verlust der Strömung stellen nach wie vor eine erhebliche Gefahr für die Produktionsstabilität und die Verbreitung von Finex dar. Darüber hinaus ist die mehrstufige ReduktionsFluidbett (ein relativ konventioneller Betttyp) des Finex-Verfahrens nicht ausreichend beheizt, sodass ein Teil des Reduktions-Kohlegases zur Wärmezufuhr verbrannt werden muss. Dies verringert das Reduktionspotenzial und die Reduktionsgeschwindigkeit des Kohlegases erheblich und erhöht damit den Energieverbrauch des gesamten Finex-Verfahrens. Die Vorreduktions-Eisenpulver-Heißpressblöcke des Finex-Verfahrens erhöhen den Wärmeverbrauch und die Kosten des Verfahrens zusätzlich. Der Schmelzreduktionsofen entspricht im Wesentlichen dem Corex-Verfahren und erfordert die Zugabe von 180 bis 230 kg/t Eisen in Form von Koks oder Formkohle, wobei die Abdichtung und Verteilung unter hohen Temperaturen nicht den Anforderungen eines Hochofens entsprechen. Tatsächlich stellen die Undurchlässigkeit der Vorreduktions-Weichschmelzprozesse bei Verfahren wie dem Corex-Verfahren, dem Finex-Verfahren, und dem Wasserstoff-Sauerstoff-Hochofenverfahren ein großes Problem dar, das durch die Verwendung von Koksgerüsten und Koksfenstern zur Belüftung gelöst werden muss. Dies erhöht nicht nur die Abhängigkeit von hochwertigem Koks, die damit verbundenen Umweltbelastungen, Kosten und Ressourcenrisiken, sondern stellt auch ein großes Hindernis für die weitere Verbesserung dieser Verfahren dar.

[0009] Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Reduktion von Eisenerz in einem Fluidbett zwar große Vorteile bietet, aber auch viele Probleme mit sich bringt. Die verschiedenen Maßnahmen, die bisher zur Verhinderung von Verklebungen und Strömungsunterbrechungen ergriffen wurden, sind in Bezug auf Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit noch nicht zufriedenstellend, was die Entwicklung des Fluidbettverfahrens zur Reduktion von Eisenerzpulver einschränkt. Dies zeigt, dass bei so hohen Temperaturen, Reduktionsbedingungen, und den Zielen des —Direktreduktions- und

Schmelzreduktionsverfahrens die Verklebung von Eisenerzpulver sehr stark ist. Maßnahmen zur

[0010] Für Schmelzreduktionsöfen oder Eisenbäder für verschiedene Verfahren gibt es unterschiedliche Probleme, wie die Vorwärmtemperatur und der Reduktionsgrad des Erzpulvers wirtschaftlich verbessert werden können, insbesondere in Verbindung mit Vorreduktionsanlagen, wie der Widerstand des Materials gegen den Gasstrom während des Weichschmelzprozesses verringert werden kann, und sogar in Bezug auf die Herstellung und Zufuhr von Reduktionskohlegas, den Transport der Vorreduktionsrohstoffe, die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Schmelzreduktionsöfen und -anlagen,

was zu zusätzlichem Wärmeverbrauch und Kosten führt.

Inhalt der vorliegenden Anmeldung

[0011] Jeder, der sich mit thermischen Versuchen an Eisenerz-Fluidbetten befasst hat, weiß, dass in einer CO-dominierten Reduktionsatmosphäre nach dem Auftreten von Verkleben und Strömungsunterbrechung im Eisenerz-Fluidbett die nach langsamer Abkühlung entnommenen Proben in der Regel eine Korngröße von 2 bis 3 mm aufweisen, wobei Partikel größer als 5 mm selten sind. Je höher die Temperatur und je größer die Strömungsgeschwindigkeit im Fluidbett, desto größer ist die Korngröße der verklebten Partikel. Ein noch wichtigeres Phänomen ist, dass diese agglomerierten Erzpulverpartikel tatsächlich aus mehreren ursprünglichen Erzpulverpartikeln bestehen, die miteinander verklebt sind, eine hohe Porosität aufweisen und in denen die gegenseitige Verflechtung der Eisenkristalle eine wichtige Rolle spielt. Die agglomerierten Erzpulverpartikel sind sehr instabil und lassen sich mit den Fingern leicht zu kleinen Pulverpartikeln zerreiben (die den Erzpulverpartikeln vor der Reduktion sehr ähnlich sind). In einer H2-dominierten reduzierenden Atmosphäre bilden sich selbst bei Verkleben und Strömungsunterbrechung nach dem Abkühlen kaum Klumpen, und die meisten reduzierten Partikel bleiben dispergiert und unterscheiden sich kaum von den ursprünglichen Erzpulverpartikeln. Daraus lässt sich schließen, dass die Adhäsionskraft zwischen den Erzpulverpartikeln innerhalb der Klumpen während des Hochtemperaturreduktionsprozesses nicht allzu stark sein dürfte und dass der Hauptgrund für den Verlust der Fließfähigkeit (Strömungsunterbrechung) in der geringeren Zugkraft der Luftströmung gegenüber der Adhäsionskraft zwischen den Erzpulverklumpen oder Erzpulverpartikeln sowie der Adhäsionskraft zwischen dem Erzpulver und der Behälterwand. Dies liefert uns einen neuen Ansatz für die Lösung des Problems.

[0012] Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Schmelzreduktion von Eisenerz in einem Fluidbett mit Nutzung des Klebeeffekts, die zu einer Gruppe von parallel geschalteten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen und einem dazugehörigen Schmelzreduktionsofen gehören. Das Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbett kann kurz als Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett bezeichnet werden. Mehrere

Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetten in Reihe geschaltet werden als

[0013] Um dieses technische Ziel zu erreichen, verwendet die vorliegende Anmeldung das folgende Schema: Eine Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage unter Nutzung des Klebeeffekts, die einen Vorreduktionsabschnittsofenkörper und einen Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper umfasst; wobei ein unteres Ende des —Vorreduktionsabschnittsofenkörpers mit einem oberen Ende des Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörpers verbunden ist; wobei ein KEisenerz-Fluidbett in dem Vorreduktionsabschnittsofenkörper angeordnet ist, und das KEisenerz-Fluidbett mehrere parallel geschaltete Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen umfasst; wobei die Oberseite der in der Mitte angeordneten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe höher ist als die Oberseiten der beiden seitlichen Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen, und die Oberseiten der parallel geschalteten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen miteinander verbunden sind.

[0014] Der Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper umfasst einen Ofenkörper, einen Ofenraum, und ein Ofenrohr; wobei das untere Ende des Ofenkörpers mit dem oberen Ende des Ofenraums verbunden ist, und das untere Ende des Ofenraums mit dem Ofenrohr verbunden ist.

[0015] In einigen Ausführungsformen umfasst die Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage ferner: eine Ofenbefestigungshalterung; wobei die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe einen Antriebsmechanismus und mehrere Stufen von in Reihe geschaltete Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetten umfasst, die als Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetten bezeichnet werden; die Strömungsgeschwindigkeit im unteren Teil jeder Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 3 bis 20 Mal höher ist als im oberen Teil, wodurch die Strömungskraft im unteren Teil des Fluidbetts verstärkt wird; der Antriebsmechanismus auf der Ofenbefestigungshalterung angebracht ist; der Antriebsmechanismus einen Hubzylinder, einen Hubrahmen, einen Befestigungsstützrahmen, zwei oder mehr Antriebsmechanismen, eine Übertragungszahnradwelle, ein Dichtungsbehälter, und eine Rohrwellenbaugruppe, sowie verschiedene Rahmenpaddel, Schaber, und mehrschichtige konische ringförmige Leitplatte umfasst, die jeweils mit der Rohrwellenbaugruppe verbunden sind; die Rohrwellenbaugruppe in die oberen und unteren, in Reihe geschalteten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetten eingesetzt sind; die Rohrwellengruppe außerdem in Höhenfeststellungs-Rohrwellen und Heberohrwellen unterteilt ist; die Höhenfeststellungs-Rohrwellen die verschiedene Rahmenpaddel, Schaber, und mehrschichtige konische ringförmige Leitplatte synchron zu drehen, wodurch eine relative Bewegung entsteht; eine verstärkte Zugkraft des Luftstroms auf das Material, in Kombination mit einer mechanischen Rührkraft und einer Reibungskraft durch die Drehbewegung der verschiedener Randpaddel, Schaber, und mehrschichtige

konische ringförmige Leitplatte, größer ist als die Adhäsionskraft zwischen den Erzpulverklumpen oder

[0016] In einigen Ausführungsformen umfasst die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe ferner eine Gaseinlassvorrichtung und eine Materialauslassvorrichtung; wobei unter jedem Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett befindet sich eine entsprechende Gaseinlassvorrichtung und eine entsprechende Materialauslassvorrichtung; die Rohrwellenbaugruppe innerhalb der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe gleichzeitig mit der Gaseinlassvorrichtung und der Materialauslassvorrichtung verbunden ist, um die Gaseinlassvorrichtung und die Materialauslassvorrichtung synchron anzuheben, abzusenken und zu drehen; die Materialauslassvorrichtung unter kontinuierlichem Rühren die großen Erzpulverkörner und Klumpen in einer bestimmten Menge in die nächste Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbettes mit höherer Strömungsgeschwindigkeit leitet, um eine gute Fluidisierung und Reduktion aufrechtzuerhalten, und die großen Erzpulverkörner und Klumpen schließlich in den Schmelzreduktionsofen leitet. Sobald der Ofen abgeschaltet wird, sinkt die Heberohrwelle ab und zieht die Gaseinlassvorrichtung und die Materialauslassvorrichtung mit sich nach unten, um ein Auslaufen großer Materialmengen und damit ein Abkühlen des Ofens zu verhindern.

[0017] In einigen Ausführungsformen ist ein Ofendeckelbogen zwischen der Ofenbefestigungshalterung und der Oberseite des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers angeordnet, der mit dem oberen Ende einer Seitenwand des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers verbunden ist; wobei das untere Ende der Seitenwand des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers mit dem oberen Ende des Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörpers verbunden ist, und ein Ofenkörperbogen sich in der Nähe dieser Verbindungsstelle befindet; der Ofendeckelbogen, die Seitenwand des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers, und der Ofenkörperbogen die alle parallel geschalteten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen in einem einzigen Ofenraum umschlossen.

[0018] In einigen Ausführungsformen ist am unteren Teil der Seitenwand des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers ein Temperaturregelungsbandofenkörper angeordnet, und ein Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr ist am mittele Teil des Temperaturregelungsbands angeordnet. Oberhalb und unterhalb des Wärmezufuhrkohlegasauslassrohrs sind jeweils zwei oder mehr

Kältekreislaufkohlegasverteilungsrohre angeordnet (in diesem Artikel werden nur zwei Schichten

57

[0019] Bei der Fluidbett-Röstung von roter Nickelerz, verschiedenen eisenhaltigen Feststoffabfällen, Brauneisenerz, Nadeleisenerz, Sphalerit, Rotschlamm, Magnetit, oder Materialien mit hohem Gehalt an physikalischem Wasser, Kristallwasser, Hydroxiden, Karbonaten usw. kommt es aufgrund der starken endothermen Reaktion im mittleren und niedrigen Temperaturbereich oder der zu dichten inneren Struktur der Mineralkörner und der und die Reduktionsgeschwindigkeit zu langsam ist, kann die erste Stufe (an der Oberseite angeordnete) des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetts in jeder Gruppe der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe der vorliegenden Anmeldung in einen Oxidations-Röst-Fluidbett umgewandelt werden, indem lediglich eine Reihe von Brennerdüsen an der Verbindungsstelle zwischen dem Oxidations-Röst-Fluidbett und dem darunter liegendenReduktions-Röst-Fluidbet hinzugefügt wird und die Verbrennungsabgase von den Kohlegasen im unteren Ofenraum getrennt und separat aus dem Ofen abgeleitet werden. Die übrigen zweite, dritte und ... und n. können weiterhin als Reduktions-Röst-Fluidbetten verwendet werden und entsprechen vollständig der obigen Beschreibung, sodass sie hier nicht erneut aufgeführt werden.

[0020] In einigen Ausführungsformen ist der Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper von unten nach oben in eine tote Eisenschicht, eine Eisenschmelzeschicht, eine Schlackenschicht, eine Schlacke- und Eisenquellzone, eine Primärverbrennungszone, eine Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone, einen lokale Grobkohle-Wanderbettzone, eine Sekundärverbrennungszone, eine Kohlegas-Umwandlungszone, und eine Hochtemperatur-Reduktionszone unterteilt.

[0021] Ein Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsverfahren unter Nutzung des Klebeeffekts, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:

[0022] in Sl: Kohlenstaub wird unter Einwirkung eines Trägergases in den Boden des Ofenrohrs eingeblasen, strömt direkt in die Eisenschmelzeschicht und wird in der Mitte des OÖfenrohrs verwirbelt, um eine Schlacke- und Eisenquellzone zu bilden, und um dem Schmelzbad Reduktionsmittel und Eisenflüssigkeit zur Karburierung zuzuführen; wobei das Trägergas Kältekreislaufkohlegas oder Stickstoffgas der Reduktionsanlage ist; optional wird Erzpulver oder Entstaubungsasche zu dem Kohlenstaub beigemischt, um den Sauerstoffgehalt im Schmelzbad zu regulieren, um die Phosphorentfernung zu fördern oder eine übermäßige Reduktion von TiO2 zu verhindern und ein Verkleben der Schlacke zu vermeiden; optional wird Kohlenstaub ferner mit organischen Stoffen wie Wasserstoff, Koksofengas, Erdgas, Biomasse oder organischen Abfällen versetzt oder sogar vollständig durch diese ersetzt, um wasserstoffreichen oder sogar wasserstoffreinen Reduktionsmitteln hinzufügen; [0023] in S2: Kohleblöcke werden vom Boden des Ofenkörpers zugeführt, wobei die Kohleblöcke an

der Ofenwand entlang nach unten rutschen und eine lokale Grobkohle-Wanderbettzone bilden; während

sie trocknen, verkohlen und in die Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone gelangen;

[0024] in S3: heißer, mit Sauerstoff angereicherter Heißluftstrom oder reiner Sauerstoff bei Raumtemperatur wird in dem mittelern, oberen Teil des Ofenrohrs eingeleitet; wobei der heiße, mit Sauerstoff angereicherte Heißluftstrom oder der reine Sauerstoff bei Raumtemperatur mit den verkohlten Kohlepartikeln aus S2 in einer heftigen Primärverbrennung reagiert, wodurch die kontinuierliche Aktivität der Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone gewährleistet wird.

[0025] nicht geschmolzene Schlacke, Eisenschmelze, sowie hochviskose und langsam entlang der Ofenwand abfließende Schlacke, von oben in die Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone gelangen, wo sie schnell erhitzt und reduziert werden und vollständig schmelzen;

[0026] in S4: heißer, mit Sauerstoff angereicherter Heißluftstrom oder reiner Sauerstoff bei Raumtemperatur wird in der Sekundärverbrennungszone tangential eingeblasen; wobei der nach oben strömende Teil des Kohlegases eine spiralförmige Sekundärverbrennung durchläuft; die durch die Sekundärverbrennungszone hindurchströmenden Erzklumpen größtenteils schmelzen und sich zu Tropfen mit einer Korngröße von 5 mm+3 mm verbinden, die auf 1550 °C + 30 °C vorgewärmt werden;

[0027] in S5: die anfängliche Durchschnittstemperatur des in die Kohlegas-Umwandlungszone eintretenden Kohlegases beträgt 1800 °C + 100 °C; in die Kohlegas-Umwandlungszone werden tangential Wasserstoff, Koksofengas, Erdgas, 0 bis 6 mm große Biomasse oder Kohlenstaub oder organische Abfälle, oder andere organische Stoffe eingeblasen, um wasserstoffreichen oder sogar wasserstoffreinen Reduktionsmitteln hinzufügen; das Kohlegas wird unter Verwendung der flüchtigen Bestandteile und Kohlenstoffpartikel der Kohle oder anderer organischer Stoffe umgewandelt, um ein Kohlegas mit einem CO2-Gehalt von 0,3 % bis 1 % und einer durchschnittlichen Temperatur von 1100 °C bis 1200 °C zu erhalten; ein Teil der Mineralpartikel mit einer durchschnittlichen Korngröße von 4 mm+2 mm, die die Kohlegas-Umwandlungszone durchlaufen haben, schmilzt und verbindet sich, und wird auf 1100 °C+£100 °C vorgewärmt;

[0028] in S6: das umgewandelte Kohlegas tritt in die Hochtemperatur-Reduktionszone ein, wo die von oben herabfallenden Erzpulverklumpen weiter reduziert und erhitzt werden, bis die durchschnittliche Temperatur der Erzpulverklumpen 950 °C+100 °C erreicht; die durchschnittliche Korngröße der Erzpulverklumpen beträgt 3 mm + 2 mm; die durchschnittliche Temperatur des Kohlegases sinkt auf 980 bis 1050 °C, und der CO2-Gehalt im Kohlegas steigt auf 2 bis 5 %;

[0029] in S7: nach Abschluss von S6 gelangt das Kohlegas in das Temperaturregelungsband; im unteren Teil des Temperaturregelungsbands wird Kältekreislaufkohlegas zugeführt, um die durchschnittliche Temperatur des Kohlegases zunächst auf 800 bis 900 °C zu senken; in der Mitte des Temperaturregelungsbands wird über ein Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr Wärmezufuhrkohlegas in die

Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe geleitet; ım oberen Teil des

57

[0030] in S8: das getrocknete 0 bis 8 mm große Erzpulver mit Lösungsmittel wird in die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe gegeben, wo das Erzpulver und das Lösungsmittel gemischt und reduziert werden; die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe verfügt über Sortier-, Rühr- und Abstreifungsfunktionen, sodass die agglomerierten Erzpulverklumpen im unteren Bereich mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in einem guten Fluidisierungszustand bleiben und ein Verkleben verhindert wird. Die durch den Verklebungsprozess entstandenen 3 mm + 2 mm großen Erzpulverklumpen werden zusammen mit dem ursprünglichen grobkörnigen Erzpulver direkt in das Temperaturregelungsband N abgeführt, während das nicht verklebte feine Erzpulver mit einem durchschnittlichen Reduktionsgrad von weniger als 40 % im mittelern, oberen Teil der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe verbleibt, um weiter reduziert und verklebt zu werden.

[0031] In einigen Ausführungsformen beträgt die Korngröße des Kohlenstaubs 0 bis 3 mm, die Korngröße der Kohleblöcke beträgt 3 bis 50 mm, und die Zugabemenge der Kohleblöcke beträgt 150 bis 600 kg/Tonne Eisen.

[0032] In einigen Ausführungsformen, in S$2, wenn die Temperatur der Kohleblöcke 1000 °C + 100 °C erreicht, es kommt zu einer Trockendestillation und Verkokung; die durchschnittliche Temperatur der Hauptbettschicht der Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone stabilisiert sich bei 1650 bis 1800 °C. [0033] In einigen Ausführungsformen, in S$3, der heiße, mit Sauerstoff angereicherte Heißluftstrom ist mit einer durchschnittlichen Temperatur von 1200 °C und einem Sauerstoffgehalt von > 30 %; wobei die Temperatur im Brennpunkt der Primärverbrennung 2100 °C übersteigt, und der Heißluftstrom dicht an der Schlacke- und Eisenquellzone und der Oberfläche der Schlackenschicht liegt.

[0034] In einigen Ausführungsformen wird die durchschnittliche Temperatur der Schlackenschicht auf 1550 bis 1650 °C und die durchschnittliche Temperatur der Eisenschmelzeschicht auf 1430 bis 1550 °C stabil gehalten, während die Temperatur der Innenfläche der Kohlenstoffziegel des Ofenkörpers und des Ofenbodens des Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörpers bei 1050 °C stabil gehalten wird.

[0035] In einigen Ausführungsformen erreicht die Temperatur im Brennpunkt der

Sekundärverbrennung etwa 2200 °C.

[0037] Die vorliegende Anmeldung betrifft mehrere Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbette mit mehreren parallel geschalteten Gruppen und mehreren in Reihe geschalteten Stufen, die ım oberen Teil der großen Wand eines Schmelzreduktionsofens angeordnet sind und durch einen Ofenkörperbogen im unteren Teil der Seitenwand des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers gestützt wird.

[0038] Der Kerngedanke der vorliegenden Anmeldung besteht darin, durch die verstärkte Strömungsgeschwindigkeit und Strömungskraft im unteren Teil des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbettes 10 und durch die zusätzliche mechanische Rührkraft und die Reibungskraft verschiedener Rahmenpaddel, Schaber, und konischen ringförmigen Leitplatte, die sich rotierend bewegen, eine Kraft zu erzeugen, die größer ist als die Haftkraft zwischen den Erzpulverklumpen oder Erzpulverkörnern sowie zwischen dem Erzpulver und der Wand des Geräts. Dadurch wird eine gute Fluidisierung der Aggregate und großen Erzpulverpartikel im unteren Teil des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbettes gewährleistet, eine Adhäsionsablösung verhindert und gleichzeitig die großen Erzpulverpartikel und Aggregate, die sich am Boden des beweglichen Bettes absetzen, durch die Materialauslassvorrichtung unter kontinuierlicher Durchmischung in den nächsten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbette mit höherer Strömungsgeschwindigkeit dosiert abgeführt werden, wo sie weiterhin gut fluidisiert und reduziert werden, und schließlich in den Schmelzreduktionsofen abgeführt.

[0039] Der Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper ist von unten nach oben in eine tote Eisenschicht,

eine Eisenschmelzeschicht, eine Schlackenschicht, eine Schlacke- und KEisenquellzone, eine

10

[0040] Die vorliegende Anmeldung vermeidet den Zwischentransport und die Wärmeverluste beim Vorwärmen und Vorreduzieren des Erzmaterials, wie sie bei anderen Verfahren auftreten. Sie ermöglicht eine Vergrößerung der Anlagen, erhöht die Produktionseffizienz, die Energieausnutzung und die Betriebsstabilität und wandelt den negativen Effekt der Verbackung in einen positiven Effekt um. Damit eröffnet sie einen neuen Weg für die Schmelzreduktion, die Direktreduktion und die wasserstoffreiche

Verhüttung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung [0041] Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage unter Ausnutzung des Klebeeffekts gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung. [0042] Fig. 2 ist eine schematische I-I-Querschnittsansicht einer Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage unter Ausnutzung des Klebeeffekts gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung. [0043] Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung. [0044] Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Gaseinlassvorrichtung und Materialauslassvorrichtung eines Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung. [0045] Fig. 5 ist eine schematische Ansicht der Struktur innerhalb eines Dichtungsbehälters gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung. [0046] Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Verbindung zwischen einem Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett und einer Gaseinlassvorrichtung und

Materialauslassvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung.

11

[0048] Fig. 8 ist eine schematische Ansicht des Längsquerschnitts eines Fluidbett-Schmelzreduktionsofens gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung. [0049] Fig. 9 ist eine vergrößerte Ansicht der Struktur an der Stelle I in Fig. 5.

[0050] Fig. 10 ist eine vergrößerte Ansicht des oberen Teils von Fig. 6.

[0051] Fig. 11 ist eine vergrößerte Ansicht des unteren Teils von Fig. 6.

[0052] Bezugszeichen: 1. Hubpzylinder; 2. Hubrahmen; 23. Dichtungsbehälter; 301. Gaseinlassrohrventil für den Kältekreislaufgasstrom am Ofendeckel; 4. Erste Antriebsvorrichtung; 401. Erste Übertragungszahnradwelle; 5. Zweite Antriebsvorrichtung; 501. Zweite Übertragungszahnradwelle; 6. Ofenbefestigungshalterung; 7. Befestigungsstützrahmen; 701. Zweites Lager; 8. Rohrwellengruppe; 801, Rohrwelle von Klasse A; 802, Rohrwelle von Klasse B; 803, Heberohrwelle; 804, Angetriebenes Zahnrad; 805, erstes Lager; 806, Antriebszahnrad; 807, Höhenfeststellungs-Rohrwelle; 808, Gleitstück; 9, Ofendeckel-Flansch; 91, Ofendeckel-Dehnungsfuge; 10, Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett; 101, oberer zylindrischer Abschnitt; 1011, Rahmenpaddel des oberen zylindrischen Abschnitts; 1012, Verbindungsrahmen; 102, mittlerer konischer Abschnitt; 1021, Rahmenpaddel am oberen Teil des Ofenkörpers; 1022, Rahmenpaddel am mittleren Teil des Ofenkörpers; 1023, Rahmenpaddel am unteren Teil des Ofenkörpers; 103, konische ringförmige Leitplatte; 1031, Rahmenpaddel am Leitplattenabschnitt des Ofenkörpers; 1032, Materialauslassöffnung; 1033, erste Entlüftungsöffnung; 1034, zweite Entlüftungsöffnung; 1035, Verstärkungsrippe; 104, Schaber; 1041, Schaber-Kraftübertragungsrahmen; 105, unterer zylindrischer Abschnitt; 1051, Rahmenpaddel am Hochgeschwindigkeitsabschnitt; 106, Erzpulver-Einlassöffnung; 107, Abgasauslassöffnung; 11, Gaseinlassrohrventil; 1101, Gaseinlassrohrventil-Kraftübertragungsrahmen; 12, Gaseinlassbefestigungskegelabschnitt; 13, Gaseinlassschaber; 14, Aufhängungsrahmen für Ofenboden; 15, Ofenkörper des beweglichen Bettabschnitts; 16, Rahmenpaddel des beweglichen Bettabschnitts; 17, Materialauslassrohrventil; 18,

Materialauslassrohrventil-Kraftübertragungsrahmen; 19, Materialhebeplatte; 20, Auslassrinnenbodenplatte; 21, Auslassrinnen-Seitenwand; 22, Dichtungsplatte; 23, Innenschaber-Zentrierhülse; 24, Innenschaber-Kraftübertragungsrahmen; 25,

Materialauslass-Innenschaber; 31, dichte OÖfenwand; 32, Temperaturregelungsbandofenkörper; 33, Rahmenpaddel für Temperaturregelungsband; 34, Wärmezufuhrkohlegasrohr; 35, Wärmezufuhrkohlegasventil; 36, Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr; 37, Kältekreislaufkohlegasverteilungsrohr; 60, Drehbarer Rahmenpaddel 60 für die dichte Ofenwand; 61, Fundament; 62, Ofenboden; 63, Ofenrohr; 64, Ofenraum; 65, Ofenkörper; 66, Eisenöffnung; 67, Kohlenstaub-Spritzdüse; 68, erste Luftöffnung; 69, Kohleblock-Dichtungs-Nachfüllöffnung; 70. Zweite Luftöffnung; 71. Spritzdüse für organische Stoffe; 72. Intelligente Vorrichtung zur Steuerung der Wandstärke des Ofens; 73. Ofendeckelbogen; 74. Ofenkörperbogen; 75. Seitenwand des

Vorreduktionsabschnittsofenkörpers.

12

[0053] Um den Zweck, die Merkmale, und die Wirkungsweise der vorliegenden Anmeldung vollständig zu verstehen, wird diese anhand der folgenden konkreten Ausführungsformen detailliert erläutert, wobei die vorliegende Anmeldung jedoch nicht auf diese beschränkt ist.

[0054] Wie ın den FIG. 1 und 2 dargestellt, betrifft die vorliegende Anmeldung eine Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage unter Nutzung des Klebeeffekts, die einen Vorreduktionsabschnittsofenkörper und einen Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper umfasst. Das untere Ende der Seitenwand 75 des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers ist mit dem oberen Ende des Ofenkörpers 65 des Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörpers verbunden. In der Seitenwand 75 des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers ist ein Eisenerz-Fluidbett angeordnet, das mehrere parallel geschaltete Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen umfasst, wobei die Anzahl der parallel geschalteten Gruppen drei oder mehr beträgt (in dieser Ausführungsform sind nur sieben Gruppen parallel geschaltet, zur Erläuterung); dabei ist die Oberseite der ın der Mitte angeordneten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe höher als die Oberseiten der beiden seitlichen Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen, und die Oberseiten der parallel geschalteten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen sind miteinander verbunden; an der Unterseite der Seitenwand 75 des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers ist ein Temperaturregelungsbandofenkörper 32 angeordnet, und ein innerer Ofenraum, der dem Temperaturregelungsbandofenkörper 32 entspricht, ist ein Temperaturregelungsband N. Das Temperaturregelungsband N wird von zwei oder mehr Schichten von Kältekreislaufkohlegasverteilungsrohren 37 durchquert (in diesem Ausführungsbeispiel nur mit zwei Schichten dargestellt), und in der Mitte des _Temperaturregelungsbands ist ein Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr 36 angeordnet, das mit einem Wärmezufuhrkohlegasrohr 34 verbunden ist, das mit der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen verbunden ist und über ein Wärmezufuhrkohlegasventil 35 wird den verschiedenen Stufen des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10 Wärmezufuhrkohlegas B zugeführt.

[0055] Jede Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe umfasst einen Antriebsmechanismus, mehrere in Reihe geschaltete Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetten 10, einen Temperaturregelungsbandofenkörper 32, und eine abgedichtete Ofenwand 31. Der Antriebsmechanismus ist auf einer Ofenbefestigungshalterunzg 6 angebracht. Zwischen der Ofenbefestigungshalterung 6 und der Oberseite des Eisenerz-Fluidbetts ist ein Ofendeckelbogen 73 angeordnet, der mit dem oberen Ende der Seitenwand 75 des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers verbunden ist. Das untere Ende der Seitenwand 75 des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers ist mit einem Ofenkörperbogen 74 verbunden. Die mehrere parallel geschaltete Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen sind im oberen Teil der großen Wand des Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörpers angeordnet und werden durch den Ofenkörperbogen 74 an der

13

[0056] Der untere Teil des Antriebsmechanismus ist mit den in Reihe geschaltete Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetten 10 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel wird dies anhand einer dreistufigen Reihenschaltung erläutert, wobei die dreistufige Reihenschaltung der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetten (2+1)*3 Unterfluidbetten umfasst.

[0057] Unter Bezugnahme auf die FIG. 3, 4, 5, und 9 umfasst der Antriebsmechanismus jeder Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe einen Hubzylinder 1, einen Hubrahmen 2, zwei oder mehr Antriebsvorrichtungen, eine Übertragungszahnradwelle, eine Rohrwellengruppe 8, und einen Dichtungsbehälter 3, sowie verschiedene Rahmenpaddel, Schaber, mehrschichtige konische ringförmige Leitplatte, Gaseinlassvorrichtung, und Materialauslassvorrichtung, die jeweils mit der Rohrwellengruppe verbunden sind. Auf einem Fundament 61 ist die Ofenbefestigungshalterung 6 befestigt, an der der Dichtungsbehälter 3 befestigt ist. Der Hubzylinder 1 ist in der Mitte der Oberseite des Dichtungsbehälters 3 angebracht, wobei eine Teleskopstange des Hubzylinders 1 durch die Oberseite des Dichtungsbehälters 3 hindurchragt und mit dem Hubrahmen 2 verbunden ist. Die Mittelachse des Hubrahmens 2 liegt auf einer Linie mit der Teleskopstange des Hubzylinders 1. Der Hubzylinder 1 kann ein Hydraulikkolbenzylinder mit Hubanzeige und Steuerfunktion sein. Er kann optional mit explosionsgeschützten elektrischen, pneumatischen oder anderen mechanischen Antrieben ausgestattet werden und verfügt über eine Drehzahlregelung und Dichtungsfunktion.

[0058] Um die Betriebstemperatur der Rohrwellengruppe zu senken und den Staubgehalt und den Druck im Dichtungsbehälter an der Ofendecke niedrig zu halten, ist an der Seitenwand des Dichtungsbehälters 3 eine Gasleitung angebracht. An der Gasleitung ist ein Gaseinlassrohrventil 301 für den Kältekreislaufgasstrom am Ofendeckel angebracht, damit die Ringräume und die Rohrinnenräume der Rohrwellen vollständig mit Kältekreislaufkohlegas C gefüllt sind, wodurch eine Kühlung erreicht wird und ein Rückfluss des Materials in die Spalte zwischen den Rohrwellen und damit Reibung und Verschleiß verhindert werden, was die Lebensdauer der Rohrwellen verlängert.

[0059] Es gibt mindestens zwei Antriebsvorrichtungen, und die Rohrwellen in der Rohrwellengruppe 8 werden nach der Anzahl der Antriebsvorrichtungen klassifiziert, wobei die Anzahl der Klassen der Anzahl der Antriebsvorrichtungen entspricht. Die Antriebsvorrichtungen können elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch sein und verfügen über eine Drehzahlregelung und eine Dichtungsfunktion. In dieser Ausführungsform werden nur zwei Sätze beschrieben. An der Außenseite des oberen Teils des Dichtungsbehälters 3 sind zwei Antriebsvorrichtungen befestigt, deren Abtriebswellen durch den Dichtungsbehälter hindurch in den Dichtungsbehälter 3 hineinragen. Die beiden Antriebsvorrichtungen

14

[0060] Die Rohrwellengruppe 8 besteht aus mehreren zusammengebauten Rohrwellen. Die Rohrwellen in der Rohrwellengruppe 8 werden nach der Anzahl der Antriebsvorrichtungen klassifiziert, wobei die Anzahl der Klassen der Anzahl der Antriebsvorrichtungen entspricht. Zur Veranschaulichung werden zwei Sätze als Beispiel herangezogen. Die Rohrwellen innerhalb der Rohrwellengruppe 8 sind in einer Reihenfolge von außen nach innen in Rohrwellen der Klasse A 801 und Rohrwellen der Klasse B 802 unterteilt. An der Spitze jeder Rohrwelle der Klasse A 801 und jeder Rohrwelle der Klasse B 802 ist ein feststehendes angetriebenes Zahnrad 804 befestigt. Das angetriebene Zahnrad 804 der Rohrwelle der Klasse A 801 greift in das Antriebszahnrad 806 auf der ersten Übertragungszahnradwelle 401 ein. Das angetriebene Zahnrad 804 der Rohrwelle der Klasse B 802 greift ın das Antriebszahnrad 806 auf der zweiten Übertragungszahnradwelle 501 ein. Um die angetriebene Zahnräder 804 besser anzuordnen, steigt die Höhe der Rohrwellen (von außen nach innen) allmählich an. Die unterste Rohrwelle 801 der Klasse A ist mit Lagern versehen, deren unteres Ende auf der Bodenplatte des Dichtungsbehälters 3 auf der Ofenbefestigungshalterung 6 aufliegt und mit Unterlegscheiben einen Spalt für den Abzug des Kältekreislaufkohlegases C freilässt, wodurch die Drehung der ersten Rohrwelle 801 der Klasse A durch die Lager ermöglicht wird. Auf der ersten Rohrwelle der Klasse B 802, die auf der Innenseite der ersten Rohrwelle der Klasse A 801 aufgesteckt ist, sind ebenfalls Lager aufgesteckt. Die Unterseite dieser Lager liegt auf dem angetriebenen Zahnrad 304 der ersten Rohrwelle 801 der Klasse A auf, wobei ebenfalls mit Unterlegscheiben ein Spalt für den Abzug des Kältekreislaufkohlegases C freigelassen wird. Die anderen Rohrwellen sind ebenfalls in dieser Bauform verbunden. Im unteren Teil jeder Rohrwelle sind in den Spalten zwischen benachbarten Rohrwellen Gleitstücke 808 oder andere Lager angeordnet, um deren Schwingung zu kontrollieren und die Reibung zu verringern.

[0061] Die Rohrwellengruppe 8 ist außerdem in Höhenfeststellungs-Rohrwellen 807 und Heberohrwellen 803 unterteilt. Die Heberohrwellen 803 sind an ihrem oberen Ende mit ersten Lagern 805 versehen, deren Unterseite mit Unterlegscheiben fest mit dem Hubrahmen 2 verbunden ist. Die Höhenfeststellungs-Rohrwellen 807 sind an ihrem oberen Ende mit zweiten Lagern 701 versehen, deren Unterseite mit Unterlegscheiben an dem angetriebenen Zahnrad 804 der anderen Höhenfeststellungs-Rohrwelle, an einem Befestigungsstützrahmen 7, oder an der Bodenplatte des Dichtungsbehälters 3 befestigt. Der Befestigungsstützrahmen 7 ist ein rechteckiger Rahmen, der an der Ofenbefestigungshalterung 6 befestigt ist. An dem Befestigungsstützrahmen 7 sind Querarme befestigt, die sich über jedem Heberohrwelle 803 befinden, um sicherzustellen, dass das Absinken der

Heberohrwelle 803 die Drehung der Höhenfeststellungs-Rohrwelle 807 nicht beeinträchtigt.

15

[0064] Wie in den FIG. 4, 5, und 9 dargestellt, umfasst das Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett 10 einen Ofenkörper und eine drehbare Leitplatte mit Materialabgabe- und Gasverteilungsfunktion. An der Oberseite des ÖOfenkörpers sind eine Erzpulver-Einlassöffnung 106 und eine Abgasauslassöffnung 107 angeordnet. Der Ofenkörper ist nach oben erweitert, wobei die Strömungsgeschwindigkeit im unteren Teil des Fluidbetts 3- bis 20-mal so hoch ist wie im oberen Teil, sodass eine subkritische Wirbelströmung, eine turbulente Wirbelströmung, und eine Blasenwirbelströmung gleichzeitig auftreten. Der nach oben erweiterte Ofenkörper umfasst einen oberen zylindrischen Abschnitt 101, einen mittleren konischen Abschnitt 102, und einen unteren zylindrischen Abschnitt 105. Das untere Ende des oberen zylindrischen Abschnitts 101 ist fest mit dem oberen Ende des mittleren konischen Abschnitts 102 verbunden, und das untere Ende des mittleren konischen Abschnitts 102 ist fest mit dem unteren zylindrischen Abschnitt 105 verbunden.

[0065] Im oberen zylindrischen Abschnitt 101 ist ein Rahmenpaddel 1011 des oberen zylindrischen Abschnitts angeordnet, das ein Paddelblatt und einen Verbindungsrahmen 1012 umfasst, wobei der Verbindungsrahmen 1012 mit der Rohrwelle von Klasse A 801 verbunden ist und sich mit dieser dreht. [0066] Der mittlere konische Abschnitt 102 ist eine aus mindestens zwei konischen Abschnitten bestehende Struktur mit sich verjüngendem Durchmesser, wobei in jedem konischen Abschnitt ein Rahmenpaddel angeordnet ist. Von oben nach unten sind dies konkret ein Rahmenpaddel 1021 am oberen Teil des Ofenkörpers, ein Rahmenpaddel 1031 am Leitplattenabschnitt des Ofenkörpers, ein Rahmenpaddel 1022 am mittleren Teil des Ofenkörpers, und ein Rahmenpaddel 1023 am unteren Teil des Ofenkörpers, wobei das Rahmenpaddel 1021 am oberen Teil des Ofenkörpers mit dem Rahmenpaddel 1011 des oberen zylindrischen Abschnitts am gleichen Verbindungsrahmen 1012 verbunden sind, sich das Rahmenpaddel 1011 des oberen zylindrischen Abschnitts auf der Oberseite des Verbindungsrahmens 1012 befindet, und sich das Rahmenpaddel 1021 am oberen Teil des Ofenkörpers auf der Unterseite des Verbindungsrahmens 1012 befindet. Im mittleren konischen Abschnitt 102 sind außerdem drehbare mehrschichtige Leitplatte angeordnet, Jede Leitplatte ist mit einem Schaber 104 versehen, dessen Form

der Oberseite der Leitplatte entspricht. Der Schaber 104 hat die Form einer Pflugschar oder einer

16

[0067] Die Schaber 104 sind entgegen der Drehrichtung der Leitplatte angeordnet, sodass die Leitplatte mit den darüber und darunter liegenden Leitplatten oder dem Verbindungsrahmen 1012 an unterschiedlichen Rohrwellen der Klassen A und B verbunden sind. Beispiel: An der Unterseite des Verbindungsrahmens 1012 ist ein Schaber 104 befestigt, der Verbindungsrahmen 1012 ist mit einer Rohrwelle der Klasse A verbunden, die obere Leitplatte, die an den Verbindungsrahmen 1012 angrenzt, ist mit einer Rohrwelle der Klasse B verbunden, wenn sich der Verbindungsrahmen 1012 in Vorwärtsrichtung dreht, dreht sich der Schaber 104 ebenfalls in Vorwärtsrichtung, während sich die obere Leitplatte in Gegenrichtung dreht, wodurch eine Relativbewegung zwischen beiden entsteht.

[0068] An der Außenkante der Leitplatte ist ein Rahmenpaddel 1031 am Leitplattenabschnitt des Ofenkörpers angebracht, an der Unterseite der oberen Leitplatte ist eine Schaber 104 der nächsten Leitplatte angebracht, an der Außenkante der Schaber 104 ist ein Rahmenpaddel 1022 am mittleren Teil des Ofenkörpers befestigt; an der Unterseite der untersten Leitplatte sind keine Schaber angebracht, sondern ist lediglich mit einem Rahmenpaddel 1023 am unteren Teil des Ofenkörpers verbunden.

[0069] Wie in den FIG. 6, 7, 10 und 11 dargestellt, kann die Leitplatte eine konische ringförmige Leitplatte, eine flache Leitplatte, eine konische Leitplatte, oder eine gekrümmte Leitplatte sein. Die Leitplatte wird am Beispiel einer konischen ringförmigen Leitplatte 103 erläutert. Die konische ringförmige Leitplatte 103 umfasst eine konische Platte und einen ringförmigen Steg usw. Die Oberseite der konischen Platte ist von innen nach außen mit mehreren ringförmigen Stegen versehen, deren Durchmesser sich allmählich vergrößert. An der konischen Platte am Boden der ringförmigen Stege sind mehrere Materialauslassöffnungen 1032 angebracht. Der Durchmesser der Materialauslassöffnungen 1032 beträgt das 2- bis 4-fache der maximalen Korngröße der Klumpen, die bei der Auslegung des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbettverfahrens entstehen, damit das Ofenmaterial (einschließlich grobkörniger Erzpulver und Klumpen) unter dem Druck des Schabers 104 durch die Materialauslassöffnungen 1032 unter die konische ringförmige Leitplatte 103 fällt oder auf dieser Schicht der konischen ringförmigen Leitplatte 103 zerkleinert wird, wodurch die sekundäre Verteilung des Materialstroms abgeschlossen wird. Die konische ringförmige Leitplatte 103 ist über Verstärkungsrippen 1035 fest mit der ARohrwelle verbunden, und der Schaber 104 ist über einen Schaber-Kraftübertragungsrahmen 1041 mit der Seitenwand der Rohrwelle verbunden.

[0070] Der Querschnitt des ringförmigen Stegs ist eine dreieckige Struktur mit der Spitze nach oben, und in der Seitenwand des ringförmigen Stegs und den konischen Platten zwischen benachbarten ringförmigen Stegen sind kleine erste Entlüftungsöffnungen 1033 angeordnet, deren Durchmesser das 1,5- bis 2,5-fache der größten Korngröße des in den Ofen eingeführten Materials beträgt und die größer sind als die Porengröße herkömmlicher Verteilungsplatten, und haben eine geringere Durchlassfähigkeit für Material. In der konischen Platte unterhalb der ringförmigen Stege sind außerdem zweite

Entlüftungsöffnungen 1034 mit größeren Abmessungen angeordnet, die durch die Abmessungen,

17

[0071] Da der Durchmesser des oberen und unteren Ofenkörpers der konischen ringförmigen Leitplatte 103 unterschiedlich ist, erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit in den Luftöffnungen der konischen ringförmigen Leitplatte 103 plötzlich, wodurch unterhalb der konischen ringförmigen Leitplatte 103 ein Raum für die Umleitung des Luftstroms entsteht. Die Menge des Materials, das durch jede Schicht der konischen ringförmigen Leitplatte 103 nach unten fließt, ist weitaus größer als die Menge des Materials, das nach oben fließt (Mitreißen). Der größte Teil des Materials wird zwischen den beiden konischen ringförmigen Leitplatten 103 zurückgehalten, wodurch die Vermischung des Materials in der oberen und unteren Schicht verringert wird. Dies entspricht einer Erhöhung der Anzahl der Stufen (Unterstufen) des Fluidbetts und kommt in der Reaktionstechnik einer Gegenstromwärmeübertragung und -reaktion näher. Die konischen ringförmigen Leitplatte 103 sind in mehreren Schichten angeordnet, in diesem Artikel werden jedoch nur zwei oder drei Schichten erläutert.

[0072] Die Bettschicht zwischen zwei benachbarten konischen ringförmigen Leitplatten 103 gehört zur Strömungsform eines nach oben erweiterten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetts. Die einzelnen Materialauslassöffnungen 1032 und Entlüftungsöffnungen an den konischen ringförmigen Leitplatten 103 entsprechen den Düsen eines Sprühbetts. Die Strahlen dieser Düsen bewegen sich mit der Drehung der Rohrwelle. Diese dynamische Strahlwirkung ist stärker als die Blasenwirkung in gewöhnlichen Wirbelschichten, verstärkt die Gasaustauschgeschwindigkeit und die Reduktionsgeschwindigkeit in der Emulsionsphase, erhöht die Zugkraft des Gasstroms auf das Material erheblich und wird durch die mechanische Rührkraft und die Reibungskraft der verschiedenen Rahmenpaddel, Schaber und konischen ringförmigen Leitplatte in ihrer Drehbewegung verstärkt, so dass sie größer ist als die Adhäsionskraft zwischen den FErzpulverklumpen und zwischen den Erzpulverklumpen und der Wand des Geräts, dadurch wird ein Strömungsabriss verhindert. Außerdem führt die Verklebung während des Reduktionsprozesses der Erzpulver zu einer allmählichen Vergrößerung der Erzpulverklumpen, was eine weitere Erhöhung der Luftströmungsgeschwindigkeit ermöglicht und diese anpasst, während die Erzpulverklumpen im Inneren eine poröse, lockere Struktur mit hervorragenden Reduktionskinetikbedingungen aufweisen. Dadurch verbessert diese Anlage nicht nur die Betriebsstabilität und Zuverlässigkeit, sondern nutzt auch den Klebeeffekt, um die

Luftströmungsgeschwindigkeit und den effektiven Volumenausnutzungsgrad zu erhöhen.

18

[0074] An der Außenseite des Fluidbettofenkörpers ist ein Aufhängungsrahmen 14 für den Ofenboden befestigt, der mit dem —Gaseinlassbefestigungskegelabschnitt 12 verbunden ist. Der Gaseinlassbefestigungskegelabschnitt 12 befindet sich an der Außenseite des Gaseinlassrohrventils 11. Der Gaseinlassbefestigungskegelabschnitt 12 hat eine konische Struktur, die oben breit und unten schmal ist. Die Mutterlinie des Gaseinlassbefestigungskegelabschnitts 12 bildet mit der horizontalen Ebene einen Winkel von 40 bis 83°, und die Schneidfläche des Gaseinlassschabers 13 bildet mit der Schnittfläche des entsprechenden Gaseinlassbefestigungskegelabschnitts 12 einen Winkel von 8 bis 90°. Wenn das Gaseinlassrohrventil 11 absinkt, schmiegt sich der Gaseinlassschaber 13 eng an die Innenwand des Gaseinlassbefestigungskegelabschnitts 12 an.

[0075] Der untere Anschluss des Gaseinlassbefestigungskegelabschnitts 12 ist mit einem Ofenkörper 15 des beweglichen Bettabschnitts verbunden, der eine zylindrische Rohrkonstruktion aufweist. An der Unterseite des Ofenkörpers 15 des beweglichen Bettabschnitts ist eine Materialauslassvorrichtung angebracht.

[0076] Wie in den FIG. 4, 6, 10, und 11 dargestellt, umfasst die Materialauslassvorrichtung ein Materialauslassrohrventil 17, einen Materialauslassrohrventil-Kraftübertragungsrahmen 18, und eine Materialhebeplatte 19. Das Materialauslassrohrventil 17 ist über den Materialauslassrohrventil-Kraftübertragungsrahmen 18 mit der Heberohrwelle 803 verbunden. Das Materialauslassrohrventil 17 ist zylindrisch und befindet sich an der Außenseite des Ofenkörper 15 des beweglichen Bettabschnitts (mit einem optimalen Abstand von 0 bis 2 mm). An der Außenwand des Materialauslassrohrventils 17 ist die Materialhebeplatte 19 angebracht, deren unteres Ende mit dem Materialauslassrohrventil-Kraftübertragungsrahmen 18 verbunden ist. Auf der Heberohrwelle unterhalb der Materialauslassvorrichtung ist eine Dichtungsplatte 22 angebracht, unter der sich eine Auslassrinne

befindet.

19

[0078] Die Materialauslassvorrichtung umfasst außerdem einen Rahmenpaddel 16 des beweglichen Bettabschnitts, einen Materialauslass-Innenschaber 25, einen Innenschaber-Kraftübertragungsrahmen 24, und eine Innenschaber-Zentrierhülse 23; wobei die Innenschaber-Zentrierhülse 23 auf die Heberohrwelle 803 aufgesteckt ist, der Materialauslass-Innenschaber 25 und der Innenschaber-Kraftübertragungsrahmen 24 beide an der Innenschaber-Zentrierhülse 23 befestigt sind, und der Rahmenpaddel 16 des beweglichen Bettabschnitts an den Enden des Materialauslass-Innenschabers 25 und des Innenschaber-Kraftübertragungsrahmens 24 befestigt ist. Der Materialauslass-Innenschaber 25 und der Rahmenpaddel 16 des beweglichen Bettabschnitts bilden mit der Schnittfläche der entsprechenden Reinigungsfläche einen Winkel von 8 bis 90°.

[0079] An der Stelle, die dem Materialauslassrohrventil-Kraftübertragungsrahmen 18 entspricht, ist die Innenschaber-Zentrierhülse 23 mit einer nach unten gerichteten Aussparung versehen und unter den Materialauslassrohrventil-Kraftübertragungsrahmen 18 eingeführt, um durch die Bewegung des Materialauslassrohrventil-Kraftübertragungsrahmens 18 eine Drehbewegung zum Mischen und zum dosierten Auslassen zu bewirken. Im Moment des Stillstands des Ofens bewegt sich der Materialauslassrohrventil-Kraftübertragungsrahmen 18 entlang dieser Aussparung zusammen mit der Heberohrwelle 803 nach unten, wodurch das Materialauslassrohrventil 17 und das Gaseinlassrohrventil 11 geschlossen werden und ein massives Austreten des Ofeninhalts verhindert wird.

[0080] Unter den oben genannten Vorrichtungs- und Strukturbedingungen werden die großen Erzpulverpartikel und Klumpen, die sich im beweglichen Bett im Boden des Ofens abgesetzt haben, durch die Materialauslassvorrichtung unter kontinuierlichem Rühren in den nächsten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett mit höherer Strömungsgeschwindigkeit ausgetragen, wo sie weiterhin gut fluidisiert und reduziert werden, bis sie schließlich in den Schmelzreduktionsofen gelangen. [0081] Wie in den FIG. 1, 3, und 4 dargestellt, sind der Aufhängungsrahmen 14 für Ofenboden und die Deckplatte der nächsten Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett mit dem unteren Teil des mittleren konischen Abschnitts 102 verbunden, um einen mehrstufigen Fluidbett-Reihenprozess zu realisieren.

[0082] Die Rohrwelle 803 und Höhenfeststellungs-Rohrwelle 807 der darunter in Reihe geschalteten mehrstufigen Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetten sind im Inneren der Heberohrwelle 803 und Höhenfeststellungs-Rohrwelle 807 des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts an der Oberseite angeordnet. Alle Heberohrwellen 803 und Höhenfeststellungs-Rohrwellen 807 sind koaxial angeordnet,

20

[0083] An der Oberseite des an der Oberseite angeordneten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts sind eine Erzpulver-Einlassöffnung 106 und eine Abgasauslassöffnung 107 angeordnet. Das mittlere Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett ist an der Außenwand unterhalb des mittleren konischen Abschnitts 102 des an der Oberseite angeordneten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts befestigt, sodass der obere zylindrische Abschnitt 101 des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts in der Mitte außen von der Gaseinlassvorrichtung und der Materialauslassvorrichtung des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts an der Oberseite umschlossen ist und die KGaseinlassvorrichtung und der Materialauslassvorrichtung des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10 an der Oberseite sowie der Aufhängungsrahmen für Ofenboden abdichtet sind. In gleicher Weise ist die Oberseite des an der Unterseite angeordneten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10 mit einem mitterlen unteren Teil des mittleren Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts verbunden.

[0084] Wie in FIG. 1 und FIG. 3 gezeigt, sind an der Außenseite der Gaseinlassvorrichtung und der Materialauslassvorrichtung am Boden des unteren (an der Unterseite angeordneten) Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10 eine dichte Ofenwand 31 angebracht, die mit der Außenwand des mittleren konischen Abschnitts 102 des unteren Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10 verbunden ist, um den Material- und Gasfluss im Ofen zu gewährleisten. In der dichten Ofenwand 31 ist ein drehbares Rahmenpaddel 60 für die dichte Ofenwand angeordnet.

[0085] Unterhalb der dichten Ofenwand 31, also unterhalb des Eisenerz-Fluidbetts, befindet sich der Temperaturregelungsbandofenkörper 32. Der Temperaturregelungsbandofenkörper 32 ist ein Übergangsverbindungselement zwischen dem Vorreduktionsabschnittsofenkörper und dem Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper. Siehe FIG. 1, bei einem Verfahren mit mehreren parallelen Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetten ist das Temperaturregelungsband N im unteren Teil der Seitenwand 75 des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers angeordnet.

[0086] Außerdem sind an den mittleren Seitenwänden der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetten in der Mitte und am Boden jeweils mehr als ein

Wärmezufuhrkohlegasrohr 34 angebracht. Im oberen Teil des mittleren konischen Abschnitts 102 des

21

[0087] Bei der Fluidbett-Röstung von roter Nickelerz, verschiedenen eisenhaltigen Feststoffabfällen, Brauneisenerz, Nadeleisenerz, Sphalerit, Rotschlamm, Magnetit, oder Materialien mit hohem Gehalt an physikalischem Wasser, Kristallwasser, Hydroxiden, Karbonaten usw. kommt es aufgrund der starken endothermen Reaktion im mittleren und niedrigen Temperaturbereich oder der zu dichten inneren Struktur der Mineralkörner und der und die Reduktionsgeschwindigkeit zu langsam ist, kann die erste Stufe (an der Oberseite angeordnete) des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetts in jeder Gruppe der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe der vorliegenden Anmeldung in einen Oxidations-Röst-Fluidbett umgewandelt werden, indem lediglich eine Reihe von Brennerdüsen hinzugefügt wird und die Verbrennungsabgase von den Kohlegasen ım unteren Ofenraum getrennt und separat aus dem Ofen abgeleitet werden. Die übrigen zweite, dritte und ... und n. können weiterhin als Reduktions-Röst-Fluidbetten verwendet werden und entsprechen vollständig der obigen Beschreibung, sodass sie hier nicht erneut aufgeführt werden.

[0088] Wie in FIG. 1 und FIG. 8 dargestellt, ist der Fluidbett-Schmelzreduktionsofen ein Ofen mit oberer Erweiterung, bestehend aus einem Fundament 61, einem Ofenboden 62, einem Ofenrohr 63, einem Ofenraum 64, und einem Ofenkörper 65. Die Wand des Ofenrohrs 63 ist von unten nach oben mit einer Eisenöffnung 66, einer Kohlenstaub-Spritzdüse 67, und einer ersten Luftöffnung 68 versehen. Die Wand des Ofenrohrs 63 auf der Oberseite der ersten Luftöffnung 68 ist mit der Unterseite des Ofenraums 64 verbunden, und die Oberseite des Ofenraums 64 ist mit dem Ofenkörper 65 verbunden. Die Wand des Ofenkörpers 65 ist mit einer Kohleblock-Dichtungs-Nachfüllöffnung 69, einer zweiten Luftöffnung 70, einer Spritzdüse 71 für organische Stoffe, und einer intelligenten Vorrichtung 72 zur Steuerung der Wandstärke des Ofens versehen.

[0089] Der Winkel zwischen der inneren gekrümmten Grundlinie der Wand des Ofenraums 64 und der horizontalen Ebene liegt im Bereich von 0° bis 87°, vorzugsweise ım Bereich von 0° bis 45°; der Winkel zwischen der inneren gekrümmten Grundlinie der Wand des Ofenkörpers 65 und der horizontalen Ebene liegt im Bereich von 25° bis 90°, vorzugsweise im Bereich von 70° bis 87°. Die Innenform des Ofenraums 64 und des Ofenkörpers 65 kann aus mehreren konischen Abschnitten mit unterschiedlichen

Winkelachsen bestehen, wobei die Winkelachsen der Innenform sogar gekrümmt sein können.

22

[0091] Die Ofenwände des Fluidbett-Schmelzreduktionsofens sind von unten nach oben mit 1 bis 4 Eisenöffnungen 66, einem oder mehreren Sätzen von Kohlenstaub-Spritzdüsen 67, zwei oder mehreren Sätzen von ersten Luftöffnungen 68, zwei oder mehreren Sätzen von Kohleblock-DichtungsNachfüllöffnungen 69, ein bis drei Reihen von zweiten Luftöffnungen 70, zwei oder mehreren Sätzen von zweiten Luftöffnungen 70 pro Reihe, zwei oder mehreren Sätzen von Spritzdüsen 71 für organische Stoffe, drei bis mehrere Reihen intelligenter Vorrichtungen zur Steuerung der Wandstärke 72, und andere Hilfsvorrichtungen. Die Kohlenstaub-Spritzdüsen 67 und die Spritzdüsen 71 für organische Stoffe sind vom Anmelder patentierte Technologien (Veröffentlichungsnummer CN114018058B), die intelligente Vorrichtung 72 zur Steuerung der Wandstärke ist eine vom Anmelder patentierte Technologie (Veröffentlichungsnummer CN114812211B).

[0092] Die Befestigungs- und Dichtungskonstruktion der oben genannten Luftdüsen, Spritzdüsen, und Nachfüllöffnungen kann ähnlich wie die Konstruktion der „Düsenkühler der dritten Stufe für Hochöfen“ oder eine andere Befestigungs- und Dichtungskonstruktion gewählt werden, um die Montage und Demontage zu erleichtern. Für die Abführung von Schlacke und Eisen werden ebenfalls bewährte Vorrichtungen und Techniken aus dem Hochofen verwendet, auf die hier nicht näher eingegangen wird. [0093] Der durch die oben genannte Konstruktion gebildete ÖOfenraum des Fluidbett-Schmelzreduktionsofens für die Eisenverhüttung ist von unten nach oben unterteilt in eine tote Eisenschicht S, eine Eisenschmelzeschicht T, eine Schlackenschicht U, eine Schlacke- und Eisenquellzone V, eine Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone X, einen lokale Grobkohle-Wanderbettzone Y, eine Sekundärverbrennungszone Z, eine Kohlegas-Umwandlungszone J, und eine Hochtemperatur-Reduktionszone K.

[0094] Der Raum unterhalb der Eisenöffnung 66 im Ofenrohr 63 ist die tote Eisenschicht S, der Raum im Ofenrohr 63 auf Höhe der Eisenöffnung 66 ist die Eisenschmelzeschicht T, der Raum zwischen dem Kohlenstaub-Spritzdüsen 67 im Ofenrohr und der Eisenöffnung 66 ist die Schlackenschicht U, die Kohlenstaub-Spritzdüsen 67 bilden ın der Mitte des Ofenrohrs 63 die Schlacke- und Eisenquellzone V. Die erste Luftöffnung 68 bildet in dem Raum des Ofenrohrs 63 eine Primärverbrennungszone W, die sich über der Schlackenschicht U und der Schlacke- und Eisenquellzone V befindet.

[0095] Die Achse der ım Schlackenschicht U angeordneten Kohlenstaub-Spritzdüse 67 des Ofenbodens bildet mit der Horizontalen einen Winkel von 10° bıs 60°, vorzugsweise von 15° bis 45°. Der

dadurch eingespritzte grobkörnige Kohlenstaub mit einer Korngröße von 0 bis 6 mm versorgt das

23

[0096] Die durchschnittliche Temperatur der Schlackenschicht U beträgt 1550 °C bis 1650 °C. Hier wird grobkörnige Kohlenstaub (0 bis 3 mm) eingesprüht, deren Strahl bis zur Eisenschmelzeschicht T reicht, um die Karburierung des Roheisens und die Reduktion von FeO in der Eisenschmelze zu gewährleisten. Der FeO-Gehalt in der Schlacke beträgt weniger als 1 %, die durchschnittliche Temperatur der Eisenschmelzeschicht T liegt stabil bei 1430 bis 1550 °C. Der Ofenboden 62 wird gekühlt, sodass die Oberflächentemperatur der Kohlenstoffziegel auf 1050 °C stabil gehalten wird, um eine Erosion der Kohlenstoffziegel zu verhindern. Der Betriebszustand ähnelt eher dem eines Hochofenrohrs und eines Corex- oder Finex-Rohrs. Im Vergleich zu HIsarna und HIsmelt werden jedoch die Gesamtmenge an reduziertem FeO in der Schlacke (ca. 4 %) und der Wärmebedarf erheblich reduziert. Außerdem wird der Verlust wertvoller Elemente wie Eisen mit der Schlacke vermieden. Bei der Verarbeitung von hochphosphorhaltigen Erzen oder Vanadium-Titan-Erzen kann dem Kohlenstaub ein Teil der in diesem Verfahren aus dem Ofenabzug gewonnenen Staub oder eine kleine Menge Erzpulver beigemischt werden, um den Sauerstoffgehalt in der Schlackenschicht U zu erhöhen und eine Überreduktion zu vermeiden. [0097] Der Raum des Ofenrohrs 63 oberhalb der Schlackenschicht U ist die Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone X. Grobbraunkohle tritt in die Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone X des Ofenrohrs 63 (gleichzeitige Trockendestillation) ein und unterzieht sich einer heftigen Primärverbrennung mit 1200°C heißem Wind (>30% Sauerstoff angereichert) oder reinem Sauerstoff bei Raumtemperatur aus der ersten Luftöffnung 68.

[0098] Der Winkel zwischen der Achse der ersten Luftöffnung 68 und der horizontalen Ebene beträgt 0° bis 45°, vorzugsweise 0° bis 30°. Die Temperatur im Brennpunkt der Primärverbrennungszone W übersteigt 2100 °C und liegt dicht an der Schlacke- und Eisenquellzone V und der Oberfläche der

Schlackenschicht U, wodurch das Schmelzbad mit ausreichend hoher Wärme versorgt wird. Die flüssige

24

[0099] Der Winkel zwischen der Achse der Kohleblock-Dichtungszufuhröffnung 69 und der horizontalen Ebene beträgt 0° bis 43°. Um die thermische Stabilität im Hochtemperaturbereich dieses Schmelzreduktionsofens zu verbessern, werden 3 bis 50 mm große Kohleblöcke durch die Kohleblock-Dichtungszufuhröffnung 69 zugeführt. Die kontinuierlich in den Ofen eingeführten Kohleblöcke bilden an der Wand des OÖfenraums 64 die lokale Grobkohle-Wanderbettzone Y, deren Anzahl der Anzahl der Kohleblock-Dichtungszufuhröffnungen 69 entspricht. Während des langsamen Abwärtsbewegens absorbieren die Kohleblöcke die Strahlungswärme der Sekundärverbrennungszone und die Wärme des Ofenrohrs und werden durch Erhitzen und Trocknen zu Koksgranulat, das in die Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone X gelangt, wo es mit der 1200 °C heißen, sauerstoffreichen Heißluft aus der ersten Luftöffnung 68 oder mit reinem Sauerstoff bei Raumtemperatur eine heftige Primärverbrennung eingeht.

[00100] Die Achse der zweiten Luftöffnung 70 bildet mit der horizontalen Ebene einen Winkel zwischen 0° und 45°, wobei die zweite Luftöffnung 70 die Innenform der Ofenwand schneidet und einen Schnittpunkt bildet. Die Achse der zweiten Luftöffnung 70 bildet in der Querschnittsebene der Ofenwand an diesem Schnittpunkt eine Projektionslinie. Der Winkel zwischen der Projektionslinie und dem Radius des Querschnitts der Ofenwand am Schnittpunkt beträgt 0 bis 50°, um im unteren Teil des Ofenkörpers 65 eine spiralförmige Sekundärverbrennungszone zu bilden.

[00101] Die so angeordneten zweiten Luftöffnungen 70 schneiden einen imaginären Kreis mit einem Durchmesser von 10 bis 50 % des Innendurchmessers des Ofens an dieser Stelle im Uhrzeigersinn, um ein spiralförmiges Strömungsfeld im Uhrzeigersinn (auch gegen den Uhrzeigersinn möglich) zu bilden,

wodurch 1200 °C heiße, mit > 30 % Sauerstoff angereicherte Heißluft oder reiner Sauerstoff bei

25

[00102] Die Achse der Spritzdüse 71 für organische Stoffe bildet mit der horizontalen Ebene einen Winkel zwischen 0° und 45°, wobei die Spritzdüse 71 für organische Stoffe die Innenform des Ofens schneidet und einen Schnittpunkt bildet. Die Achse der Spritzdüse 71 für organische Stoffe bildet in der Querschnittsebene der Ofenwand an diesem Schnittpunkt eine Projektionslinie. Der Winkel zwischen der Projektionslinie und dem Radius des Querschnitts der Ofenwand am Schnittpunkt beträgt 0 bis 50°, so dass im unteren Teil des Ofenkörpers 65 die spiralförmige Kohlegas-Umwandlungszone J entsteht. Die so angeordneten Spritzdüse 71 für organische Stoffe berührt einen imaginären Kreis mit einem Durchmesser von 10 bis 50 % des Innendurchmessers des Ofenquerschnitts an dieser Stelle im Uhrzeigersinn und bilden ein spiralförmiges Strömungsfeld im Uhrzeigersinn (auch gegen den Uhrzeigersinn möglich), in das Wasserstoff, Koksofengas, Erdgas, 0 bis 6 mm große Biomassen oder Kohlenstaub oder organische Abfälle, und andere organische Stoffe eingeleitet, um wasserstoffreichen oder sogar wasserstoffreinen Reduktionsmitteln hinzufügen, und unter Ausnutzung der flüchtigen Bestandteile der Kohle und der Kohlenstoffpartikel oder anderer organischer Stoffe die Umwandlung des Kohlegases zu vollenden, wodurch ein für die anschließende Fluidbettreduktion geeignetes Hochtemperaturgas mit hohem Reduktionspotenzial bereitgestellt wird, wodurch eine Verringerung des Heizwerts des Gases und Wärmeverluste vermieden werden. Außerdem durchlaufen die hochreduzierten Erzpartikel (ca. 4 mm) diesen Bereich, wobei ein Großteil davon schmilzt und weiter zusammenklebt und agglomeriert, wodurch der durchschnittliche Reduktionsgrad weiter auf etwa 75 % erhöht wird.

[00103] Im oberen Teil des Ofenkörpers 65 gelangt das umgewandelte Kohlegas in die Hochtemperatur-Reduktionszone K, wo die von oben gleichmäßig herabfallenden Erzpulverklumpen weiter reduziert und erhitzt werden, sodass die durchschnittliche Temperatur der Erzpulverklumpen etwa 950 °C erreicht, das feine Erzpulver weiter agglomeriert, eine durchschnittliche Korngröße von etwa 3 mm erreicht und einen Erweichungszustand erreicht, wobei der durchschnittliche Reduktionsgrad etwa 70 % beträgt.

[00104] Mit sinkender durchschnittlicher Temperatur des Kohlegas sind an den Wänden des Ofenkörpers 65 drei oder mehr Reihen intelligenter Vorrichtungen 72 zur Steuerung der Wandstärke

angeordnet, um die Wandstärke und die Bildung von Ablagerungen an den Ofenwänden zu kontrollieren.

26

257

[00106] Im Schmelzreduktionsofen oberhalb der Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone entspricht die relative Geschwindigkeit und Richtung der Erzpulverklumpen oder Tröpfchen zum Ofenkörper in der vertikalen Bewegungsrichtung in etwa der Differenz zwischen der Endabsenkungsgeschwindigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit. Die Strömungsgeschwindigkeit (relativ zum Ofenkörper) ist etwas geringer als in einem Schnellfluidbett, aber höher als in einem Turbulenzfluidbett, was einem Dünnschichtfluidbett entspricht. Der Luftstrom ist ein spiralförmig rotierendes Strömungsfeld (alle Düsenstrahlen haben einen bestimmten Tangentialwinkel, der entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn sein kann). In diesem Fluidisierungszustand werden einige kleine Erzpulverklumpen oder kleine Flüssigkeitströpfchen vom Luftstrom mitgerissen und nach oben bewegt, wobei sich einige durch Kollisionen verbinden und vergrößern. Große Erzpulverklumpen oder große Flüssigkeitströpfchen bewegen sich hingegen nach unten. Es handelt sich um einen idealen Prozess für die Gegenstromwärmeübertragung und Gegenstromreaktion, der zur Verbesserung der Energieausnutzung beiträgt. Noch wichtiger ist, dass der Erweichungs- und Schmelzprozess der Erzpulverklumpen in einem Dünnschichtfluidbett mit spiralförmigem Hochstrom-Luftstromfeld stattfindet, ohne den Luftwiderstand zu erhöhen, wodurch die negativen Auswirkungen der Weichschmelzzone (bewegliches Bett) des Hochofens vollständig beseitigt werden. Ein zentraler theoretischer Innovationspunkt der vorliegenden Anmeldung besteht in der Nutzung des Bindungsphänomens von Erzpulver, um dessen Verklumpung zu Agglomeraten und das Partikelgrößenwachstum dieser Agglomerate zu bewirken. Ergänzt durch einen geeigneten Anteil an ursprünglichen grobkörnigen Erzpulverpartikeln (1-8 mm) erst ermöglicht dies die Erhöhung der Gasgeschwindigkeit sowie die Aufrechterhaltung einer optimierten Schwebezeit. Nur so kann ein hoher effektiver Raumnutzungskoeffizient erreicht werden.

[00107] Funktionsweise oder Verfahren:

27

[00109] O0 bis 8 mm großes Erzpulver A (einschließlich Kalk und leicht gebranntem Dolomit als Lösungsmittel) gelangt über die Erzpulver-Einlassöffnung 106 in das Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett 10 an der Oberseite, üblicherweise als erste Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10 bezeichnet, und zwar wie folgt: Das Erzpulver wird im nach oben erweiterten Ofenkörper allmählich reduziert, wobei das feine Erzpulver mit höherem Reduktionsgrad allmählich zu Klumpen zusammenklebt. Diese Erzpulverklumpen fallen zusammen mit dem grobkörnigen Erzpulver auf die konische ringförmige Leitplatte 103, über die Materialauslassöffnung 1032 der konischen ringförmigen Leitplatte 103 in die nächste Stufe des Unterfluidbetts mit höherer Strömungsgeschwindigkeit und setzen dort ihre Reduktion im fluidisierten Zustand fort. Die nicht zu Klumpen verbundenen feinen Erzpulver können die Materialauslassöffnung 1032 der konischen ringförmigen Leitplatte 103 nur schwer passieren (die Strömungsgeschwindigkeit ist hier höher als die Endabsenkungsgeschwindigkeit der feinen Erzpulver) und verbleiben größtenteils im Bereich mit niedrigerer Strömungsgeschwindigkeit im oberen Teil des Ofenkörpers, wo sie ın fluidisiertem Zustand weiter reduziert werden. Die mehrlagigen, rotierenden konischen ringförmigen Leitplatte 103 haben eine dreifache Funktion: Materialverteilungsblech, Sprühbett-Luftverteilungsblech, und Rührpaddel. Alle Innenflächen der einzelnen Ofenabschnitte sind mit Rahmenpaddeln versehen, und die Oberseiten der konischen ringförmigen Leitplatte 103 sind mit Schaber 104 ausgestattet. Diese Rahmenpaddel und Schaber werden von den jeweiligen Rohrwellen angetrieben und drehen sich kontinuierlich und reinigen die entsprechenden Behälterwände durch Abstreifen, wodurch größere Verklumpungen zerkleinert werden. So wird eine Verkrustung der Behälterwände und eine Verstopfung der Materialauslassöffnung 1032 und der ersten Entlüftungsöffnung 1033 verhindert und die Entleerung von gewöhnlichen Erzpulverklumpen gefördert. Durch die solcheartige Reihenschaltung mehrerer nach oben erweiterten Rührstrahl-Unterfluidbetten erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit jedes nach oben expandierenden Rührstrahl-Unterfluidbetts von oben nach unten allmählich, wodurch sie sich an das allmähliche Zusammenkleben und Wachsen der feinen Erzpulverklumpen anpasst und dafür sorgt, dass das feine Erzpulver (oben), die Erzpulverklumpen, und das grobkörnige Erzpulver (unten) in einem guten Fluidisierungszustand zu halten und kontinuierlich zu reduzieren. Durch den Klebeeffekt wird der durchschnittliche Reduktionsgrad des Erzpulvers erhöht, das schließlich in die Auslassrinnen fällt. Die

Drehung der Materialhebeplatte 19 wirbelt das Erzpulver in der Auslassrinnen ringförmig auf, das dann

28

[00110] Die Bewegung und die Stoff- und Wärmeübertragungsreaktionen des Erzpulvers in der zweiten, dritten usw. Stufe bis zur letzten Stufe, des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10, verlaufen ebenfalls auf diese Weise, nur dass die Strömungsgeschwindigkeit an den entsprechenden Stellen stufenweise zunimmt und die porösen Eisenklumpen M schließlich direkt in den Schmelzreduktionsofen abgegeben werden.

[00111] Das heiße Kohlegas H mit hohem Reduktionspotenzial, das aus dem darunter liegenden Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper nach der Umformung stammt, tritt in den untersten Temperaturregelungsbandofenkörper 32 ein, strömt zunächst durch das darunter liegenden Kältekreislaufkohlegasverteilungsrohr 37, wird mit einem Teil des Kältekreislaufkohlegases C gemischt, um eine erste Temperaturregelung durchzuführen. Einen Teil des heißeren Wärmezufuhrkohlegases B wird durch das Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr 36 abgeleitet und wird dann über die Wärmezufuhrgasleitung 34 und das Wärmezufuhrgasventil 35 den oberen Fluidbettstufen zugeführt, um die geeignete Betriebstemperatur der einzelnen Fluidbettstufen aufrechtzuerhalten. Anschließend wird über das obere Kältekreislaufkohlegasverteilungsrohr 37 erneut ein Teil des Kältekreislaufkohlegases C beigemischt, um eine genaue Temperaturregelung durchzuführen und sicherzustellen, dass die Anforderungen an die Temperatur des Reduktionskohlegases im untersten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett 10 erfüllt werden.

[00112] Das Reduktionskohlegas gelangt über die untere Gaseinlassvorrichtung in das unterste Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett 10, und zwar wie folgt: Das Reduktionskohlegas strömt durch den Spalt zwischen der Auslassrinnen-Seitenwand 21 und der dichten Ofenwand 31 nach oben, durchquert den Aufhängungsrahmen 14 für Ofenboden, strömt durch den Spalt zwischen dem Gaseinlassbefestigungskegelabschnitt 12 und dem Gaseinlassrohrventil 11, und strömt dann durch den Gaseinlassrohrventil-Kraftübertragungsrahmen 1101 in den unteren zylindrischen Abschnitt 105 des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10 ein. Das Reduktionskohlegas strömt dann durch die Materialauslassöffnungen 1032, die zweiten FEntlüftungsöffnungen 1034, und die ersten Entlüftungsöffnungen 1033 der konischen ringförmigen Leitplatte 103 jeder Schicht, steigt auf und dient als Sprühfluss-Fließmedium, wodurch ein guter Sprühwirbelzustand in allen Bereichen, insbesondere im unteren Bereich mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, aufrechterhalten wird und ein Ausströmen größerer Erzpulverpartikel oder Erzpulverklumpen verhindert wird. Während des Aufsteigens findet eine Stoff- und Wärmeübertragung sowie eine Reduktionsreaktion zwischen dem Reduktionskohlegas und dem Erzpulver statt, das nach der Reaktion über die Wärmezufuhrleitung 34 und das Wärmezufuhrkohlegasventil 35 mit einem Teil des heißeren Kohlegases gemischt wird und gelangt dann auf dem gleichen Weg in die obere Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbettreaktors 10, ... bis das Abgas G aus der Abgasauslassöffnung 107 des an der Oberseite angeordneten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbettreaktors 10 aus dem Ofen austritt und ın das

29

[00114] Am Ofendeckel wird das Kältekreislaufkohlegas C durch das Gaseinlassrohrventil 301 für den kalten Kreislaufgasstrom am Ofendeckel in den Dichtungsbehälter 3 eingeleitet, wo es zur Kühlung und Druckhaltung dient. Gleichzeitig strömt das Kältekreislaufkohlegas C durch die Spalten unter den Lagern und dann entlang der Spalten zwischen den Rohrwellen der Rohrwellengruppe 8 nach unten in die Materialschicht der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetten 10, wo es die einzelnen Rohrwellen kühlt und verhindert, dass Material in die Spalten zwischen den einzelnen Rohrwellen zurückfließt und dort Reibung und Verschleiß verursacht.

[00115] Das Verfahren zur Schmelzreduktion von Eisenerz in einem Fluidbett mit Nutzung des Klebeeffekts wird wie folgt durchgeführt:

[00116] 5S1: Kohlenstaub mit einer Korngröße von 0 bis 3 mm wird unter Einwirkung eines Trägergases in den Boden des Ofenrohrs eingeblasen, strömt direkt in die Eisenschmelzeschicht T und wird in der Mitte des Ofenrohrs verwirbelt, um eine Schlacke- und Eisenquellzone V zu bilden. Bei Bedarf kann eine kleine Menge Entstaubungsasche oder Erzpulver zugegeben werden, um den Sauerstoffgehalt im Schmelzbad zu regulieren, die Phosphorentfernung zu fördern oder eine übermäßige Reduktion von TiO2

zu verhindern. Der Kohlenstaub kann ferner mit organischen Stoffen wie Wasserstoff, Koksofengas,

30

[00117] 5$2: Kohleblöcke mit einer Korngröße von 3 bis 50 mm werden vom Boden des Ofenkörpers zugeführt, wobei die Zugabemenge 150 bis 600 kg/Tonne Eisen beträgt. Die Kohleblöcke rutschen an der Ofenwand entlang nach unten und bilden eine lokale Grobkohle-Wanderbettzone Y. Während die Kohleblöcke langsam entlang der Ofenwand nach unten gleiten, absorbieren sie die Strahlungswärme der Sekundärverbrennungszone und die Wärme des Ofenrohrs und werden auf etwa 1000 °C erhitzt, wo sie trocknen, verkohlen und in die Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone X gelangen, wo die durchschnittliche Temperatur der Hauptbettschicht bei 1650 bis 1800 °C stabil bleibt.

[00118] 5$3: In die Mitte des Ofenrohrs wird heißer, mit Sauerstoff angereicherter Heißluftstrom (mit einer durchschnittlichen Temperatur von 1200 °C und einem Sauerstoffgehalt von > 30 %) oder reiner Sauerstoff bei Raumtemperatur eingeleitet. Der heiße, mit Sauerstoff angereicherte Heißluftstrom oder der reine Sauerstoff bei Raumtemperatur reagiert mit den verkohlten Kohlepartikeln aus S2 in einer heftigen Primärverbrennung. Die Temperatur im Brennpunkt der Primärverbrennungszone W übersteigt 2100 °C und der Heißluftstrom oder reine Sauerstoff liegt dicht an der Schlacke- und Eisenquellzone V und der Oberfläche der Schlackenschicht U, wodurch das Schmelzbad mit ausreichend Wärme versorgt wird.

[00119] Nicht geschmolzene Schlacke, Eisenschmelze, sowie hochviskose und langsam entlang der Ofenwand abfließende Schlacke, gelangen von oben in die Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone X, wo sie schnell erhitzt und reduziert werden und vollständig schmelzen.

[00120] 5S$S4: In der Sekundärverbrennungszone Z wird tangential heißer, mit Sauerstoff angereicherter Heißluftstrom oder reiner Sauerstoff bei Raumtemperatur eingeblasen, wobei der nach oben strömende Teil des Kohlegases eine spiralförmige Sekundärverbrennung durchläuft, deren Brennpunkt eine Temperatur von über 2200 °C erreicht. Die durch die Sekundärverbrennungszone Z hindurchströmenden Erzklumpen schmelzen größtenteils und verbinden sich zu Tropfen mit einer Korngröße von etwa 5 mm, die auf 1550 °C + 30 °C vorgewärmt werden.

[00121] 5S5: Die anfängliche Durchschnittstemperatur des in die Kohlegas-Umwandlungszone J eintretenden Kohlegases beträgt 1800 °C + 100 °C. In die Kohlegas-Umwandlungszone J werden tangential Wasserstoff, Koksofengas, Erdgas, 0 bis 6 mm große Biomasse oder Kohlenstaub oder organische Abfälle, oder andere organische Stoffe eingeblasen, um wasserstoffreichen oder sogar wasserstoffreinen Reduktionsmitteln hinzufügen. Das Kohlegas wird unter Verwendung der flüchtigen Bestandteile und Kohlenstoffpartikel der Kohle oder anderer organischer Stoffe umgewandelt, um ein Kohlegas mit einem CO;-Gehalt von 0,3 % bis 1 % und einer durchschnittlichen Temperatur von 1100 °C bis 1200 °C zu erhalten. Ein Teil der Mineralpartikel mit einer durchschnittlichen Korngröße von 4 mm + 2 mm, die die Kohlegas-Umwandlungszone J durchlaufen haben, schmilzt und verbindet sich, und wird

auf 1100 °C bis 1200 °C vorgewärmt.

31

[00123] 587: Nach Abschluss von S6 gelangt das Kohlegas in das Temperaturregelungsband N. Im unteren Teil des Temperaturregelungsbands N wird Kältekreislaufkohlegas C zugeführt, um die durchschnittliche Temperatur des Kohlegases zunächst auf 300 bis 900 °C zu senken. In der Mitte des Temperaturregelungsbands N wird über das Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr 36 Wärmezufuhrkohlegas B in die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe geleitet. Im oberen Teil des Temperaturregelungsbands N wird erneut Kältekreislaufkohlegas C zugeführt, um die durchschnittliche Temperatur des Kohlegases auf 700 bis 850 °C zu senken. Die aus der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe austretenden Erzpulverklumpen werden in dem Temperaturregelungsband N um 30 °C bis 80 °C erhitzt. Der Großteil des Erzpulvers mit einer Korngröße von mehr als 0,5 mm gelangt in die Hochtemperatur-Reduktionszone, während das restliche Erzpulver vom Gasstrom mitgerissen und in die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe zurückgeführt wird.

[00124] 58: Das getrocknete 0 bis 8 mm große Erzpulver A (mit Lösungsmittel) wird in die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe gegeben, wo das Erzpulver und das Lösungsmittel gemischt und reduziert werden. Die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe verfügt über Sortier-, Rühr- und Abstreifungsfunktionen, sodass die agglomerierten Erzpulverklumpen im unteren Bereich mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in einem guten Fluidisierungszustand bleiben und Verlust der Strömung verhindert wird. Die durch den Verklebungsprozess entstandenen 3 mm + 2 mm großen Erzpulverklumpen werden zusammen mit dem ursprünglichen grobkörnigen Erzpulver direkt in das Temperaturregelungsband N abgeführt, während das nicht verklebte feine Erzpulver (0 bis 0,5 mm) mit einem durchschnittlichen Reduktionsgrad von weniger als 40 % im mittelern, oberen Teil der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe verbleibt, um weiter reduziert und verklebt zu werden.

[00125] Bei Erzpulver aus roter Nickelerz, verschiedene eisenhaltige feste Abfälle, Brauneisenerz, Nadeleisenerz, Sphalerit, Rotschlamm und Magnetit-Materialien, umfasst $8 zusätzlich S8-1, wobei die erste Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetts in jeder Gruppe der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe in eine erste Stufe des Oxidations-Röst-Fluidbetts umgewandelt wird, und an der Verbindungsstelle zwischen der ersten Stufe des oxidierenden Röst-Fluidbetts und der darunter liegenden zweiten Stufe des Reduktions-Röst-Fluidbetts wird eine Reihe von Brennerdüsen hinzugefügt, um die von den

Brennerdüsen erzeugten Verbrennungsabgase von den darunter liegenden Ofendeckel-Kohlegasen zu

32

[00126] Darüber hinaus wird die durchschnittliche Temperatur der Schlackenschicht U auf 1550 bis 1650 °C und die durchschnittliche Temperatur der Eisenschmelzeschicht auf 1430 bis 1550 °C stabil gehalten, während die Temperatur der Innenfläche der Kohlenstoffziegel des Ofenkörpers 63 und des Ofenbodens 62 des Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörpers bei 1050 °C stabil gehalten wird, um eine Erosion der Kohlenstoffziegel zu verhindern.

[00127] Die Vorteile der vorliegenden Anmeldung liegen in folgenden Punkten.

[00128] (1) Das Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbett in dem Vorreduktionsabschnittsofenkörper ist über dem Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper angeordnet und mit diesem in Reihe verbunden. Es wird ein spezieller nach oben erweiterter Bett-Typ verwendet, bei dem die Gasströmungsgeschwindigkeit im unteren Teil jeder Stufe des Fluidbetts 3 bis 20 Mal so hoch ist wie im oberen Teil. Der untere Bereich des Bettkörpers ıst als subkritische Wirbelströmungszone ausgelegt, während der darunter liegende Bereich (Ofenboden) als bewegliche Schicht mit Zwangsrührwerk und Austragsbereich konzipiert ist. Der mittlere und untere Bereich des Fluidbetts ist als turbulente Wirbelströmungszone ausgelegt, während der Randbereich und der obere Bereich als Blasenwirbelströmungszone ausgebildet sind. Unter diesen Bettkonstruktions- und inneren Bauteilbedingungen entfaltet der Klebeeffekt eine positive Wirkung: Große Verklumpungen (deren Reduktionsgrad in der Regel höher ist als der von nicht verklumptem Erzpulver) und große Partikel sammeln sich allmählich im unteren Teil des Ofens an. Diese Korngrößenklassifizierung passt sich an die hohen Strömungsgeschwindigkeiten ın diesem Bereich an oder ermöglicht diese, wodurch die Strömungskraft in diesem Bereich erheblich erhöht wird. Dadurch wird eine gute Fluidisierung in diesem Bereich gewährleistet und große Verklumpungen und große Partikel sammeln sich allmählich am Boden des Ofens ım Bereich der beweglichen Betten mit Zwangsrühreinspeisung an. Unter einer bestimmten Austragsgeschwindigkeit und unter kontinuierlicher Zwangsdurchmischung werden sie in die nächste Stufe des Fluidbetts mit höherer Strömungsgeschwindigkeit ausgetragen, wodurch ein Strömungsausfall in der aktuellen Stufe des Fluidbetts vermieden und der Verbrauch von Reduktionskohlegas eingespart wird. Jede Stufe des Fluidbetts verfügt über einen festgelegten Bereich für die Größe der Erzpulverklumpen, in dem ein normaler Fließbetrieb aufrechterhalten werden kann. Erzpulverklumpen, die diese Größe überschreiten, werden zerkleinert oder ausgetragen.

[00129] (2) In jeder Stufe der gewöhnlichen Fluidbetten sind die Materialien nahezu vollständig vermischt und die Temperaturunterschiede zwischen Gas und Feststoffen sind relativ gering, was im Vergleich zur Gegenstromwärmeübertragung und Gegenstromreaktion des beweglichen Betts einen

großen Nachteil darstellt und durch den Einsatz mehrstufiger Fluidbetten ausgeglichen werden muss. Die

33

[00130] Da die Strömungsgeschwindigkeit in den Luftlöchern an dieser Stelle plötzlich ansteigt, während sich unterhalb der konischen ringförmigen Leitplatte 103 ein Raum für die Umleitung des Luftstroms befindet, ist die Menge des Materials, das durch jede Schicht der konischen ringförmigen Leitplatte 103 nach unten fließt, weitaus größer als die Menge des nach oben fließenden Materials, sodass der größte Teil des Materials im Raum zwischen den beiden Schichten der konischen ringförmigen Leitplatte 103 zurückgehalten wird. Dadurch wird die Vermischung des Materials in der oberen und unteren Schicht verringert. Dies entspricht einer Erhöhung der Anzahl der Stufen (Unterstufen) des Fluidbetts und kommt in der Reaktionstechnik der Gegenstromwärmeübertragung und -reaktion näher. Außerdem kann an den Stellen, die den konischen ringförmigen Leitplatten 103 entsprechen, die Innenwand des Fluidbetts mit einem kleineren Ofenwinkel ausgeführt werden, um die Querschnittsfläche des Ofenkörpers schnell zu vergrößern, die Gesamthöhe des Ofenkörpers zu verringern, die Gasgeschwindigkeit an der Materialoberfläche und die Mitreißmenge zu reduzieren, und die Gesamtmenge an Gas, die für die Behandlung einer bestimmten Materialmenge benötigt wird, zu

verringern.

34

[00132] (3) Im unteren Teil jeder Stufe der subkritischen Wirbelströmungszone ist eine rotierende Gaseinlassvorrichtung angeordnet, deren Gaseinlassbefestigungskegelabschnitt 12 mit dem Aufhängungsrahmen 14 für Ofenboden verbunden ist und über diesen am Ofenkörper befestigt ist. Die Anzahl der Aufhängungsrahmen 14 für jeder Stufe des Fluidbetts beträgt mindestens 3, um das Gewicht des Ofenmaterial aufzunehmen und die Positionierung der verschiedenen Befestigungsteile am Ofenboden zu gewährleisten. Die Gaseinlassschaber 13 sind mit der Außenseite des Gaseinlassrohrventils 11 verbunden und zusammen mit dem dortigen Rahmenpaddel 1051 am Hochgeschwindigkeitsabschnitt an der entsprechenden Rohrwelle befestigt, um unter deren Antrieb die entsprechenden Stellen zu reinigen und anhaftende Klumpen zu zerkleinern. Bei einer geplanten oder unplanmäßigen Abschaltung des Ofens wird das Gaseinlassrohrventil 11 unter dem Antrieb der Rohrwelle augenblicklich abgesenkt und die rotierende Einlassöffnung geschlossen, um zu verhindern, dass das fluidisierte Material im Bett durch die rotierende Einlassöffnung austritt und den Ofen abkühlt.

[00133] (4) Der Boden jeder Stufe des Fluidbetts ist mit einer beweglichen Zwangsrühr- und Materialauslassvorrichtung ausgestattet, deren Prinzip dem bekannten wasserdichten Entaschungssystem von Gasgeneratoren ähnelt, wobei die bewegliche Dichtungsplatte 22 am Boden des Ofens locker über die entsprechende Rohrwelle gestülpt ist und über der am Boden des Ofens festen Auslassrinnenbodenplatte 20 schwebt, um ein Auslaufen oder Auspressen von Material an dieser Stelle und damit eine Abnutzung der Rohrwelle zu verhindern. Die Auslassrinnenbodenplatte 20 ist unterhalb der am Ofenboden festen Auslassrinnen-Seitenwand 21 verbunden und wiederum mit dem Aufhängungsrahmen 14 für Ofenboden verbunden, um die Befestigung und Positionierung am

Ofenkörper zu gewährleisten. Die Auslassrinnen-Seitenwand 21 kann gerade oder konisch sein. Der

35

[00134] (5) Der Dichtungsbehälter 3 der vorliegenden Anmeldung wird durch eine Dichtungsbehälter-Bodenplatte auf der Ofenbefestigungshalterung 6 abgestützt. Im Dichtungsbehälter 3 an der OÖfendecke ist jede Rohrwelle der Rohrwellengruppe 8 mit einem Drehgelenk und einem angetriebenen Zahnrad 804 verbunden, und es ist ein Antriebszahnrad 806 angeordnet, das die Drehkraft liefert. Die Drehpunkte des Drehgelenks der Rohrwellen, die mit der Zwangsrühr- und Materialauslassvorrichtung und der Gaseinlassvorrichtung des beweglichen Betts jeder Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts verbunden sind, sind mit Hilfe von Unterlegplatten auf dem Hubrahmen 2 gelagert. Bei einer Abschaltung oder einem ungeplanten Stillstand des Ofens bewegen der Hubzylinder 1 und der Hubrahmen 2 die Rohrwelle um einen Abstand (20 bis 100 mm) nach unten, wodurch die Gaseinlassrohrventile 11 und die Materialauslassrohrventile 17 geschlossen werden, um zu verhindern, dass das Material im OÖfeninneren plötzlich in den Ofenboden spritzt und den Ofen abkühlt. Bei Wiederaufnahme der Produktion werden sie durch den Hubzylinder 1 wieder in ihre normale Betriebsposition gebracht. Die Drehpunkte des Drehgelenks der anderen Rohrwellen werden durch Unterlegplatten auf dem Befestigungsstützrahmen 7, der Bodenplatte des Dichtungsbehälters 3, oder dem

darunter liegenden angetriebenen Zahnrad 804 abgestützt, sodass sie nur eine Drehbewegung ausführen,

36

[00135] (6) Die mehrstufige parallel geschaltete Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen der vorliegenden Anmeldung werden in Verbindung mit dem Schmelzreduktionsverfahren ım oberen Bereich des Schmelzreduktionsofens angeordnet und nutzt direkt die nach der Umwandlung entstehende heiße Kohlegas mit hohem Reduktionspotenzial (ca. 1100 °C bis 1200 °C, CO, ca. 0,5 %).Nach dem Durchlaufen der Hochtemperatur-Reduktionszone K sinkt die durchschnittliche Gastemperatur des Kohlegases auf 980 °C bis 1050 °C. Anschließend gelangt das Kohlegas in das Temperaturregelungsband N, wo es zunächst durch das untere Kältekreislaufkohlegasverteilungsrohr 37 geleitet wird, mit einem Teil des Kühlkreislaufgases gemischt wird und die durchschnittliche Temperatur des Kohlegases auf 300 °C bis 900 °C stabilisiert wird. Dort wird ein Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr 36 installiert, über das das abgeleitete Wärmezufuhrkohlegas B zur Beheizung der oberen zweiten Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10 und der ersten Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 10 verwendet wird, um deren Betrieb im idealen Temperaturbereich zu gewährleisten und zu vermeiden, dass im FINEX-Verfahren zur Erhöhung der Gas-Temperatur hier Sauerstoff zur teilweisen Verbrennung des Gases zugeführt werden muss. An einer weiteren Stelle nach oben ist ein oberes Kältekreislaufkohlegasverteilungsrohr 37 angeordnet, um die durchschnittliche Gastemperatur präzise auf den für die dritte Stufe des Fluidbetts 10 erforderlichen Wert (ca. 700 °C bis 850 °C) zu regeln. Bei übermäßiger Verklumpung des Erzpulvers wird diese Temperatur entsprechend gesenkt. Die vorreduzierten Eisenschwammpartikel oder agglomerierten Klumpen M werden aus dem Austragsmechanismus der dritten Stufe des Fluidbetts 10 direkt durch diesen Bereich in den darunter liegenden Schmelzreduktionsofen mit höherer Temperatur geleitet. Dort werden sie endgültig geschmolzen und reduziert.

[00136] (7) In dem Temperaturregelungsband N wird die durchschnittliche Temperatur der Erzpulverklumpen um 30 °C bis 80 °C erhöht, der durchschnittliche Reduktionsgrad um etwa 3 % verbessert und die durchschnittliche Korngröße der Erzpulverklumpen aufgrund der Verklebung und Aggregation leicht vergrößert.

[00137] (8) Die einzelnen Ofenabschnitte und der Ofenboden des Fluidbett-Schmelzreduktionsofens bestehen aus bewährten Ofenwänden und Kühlwänden aus Hochöfen, während für die Schlackenschicht und den Bereich von der Eisenöffnung bis zu den Abluftöffnungen hochfeste, wassergekühlte Kühlwände aus Kupferlegierung und hochdichte, zirkonoxid- und chromhaltige, widerstandsfähige Materialien verwendet werden. Die Kühlung erfolgt durch einen geschlossenen Kreislauf mit weichem Wasser, um eine Lebensdauer der Ofenwände von mehr als 10 Jahren zu gewährleisten.

[00138] (9) Die von oben _ herabfallenden —FErzpulverklumpen M erreichen im Temperaturregelungsbereich N einen durchschnittlichen Reduktionsgrad von etwa 63 %, ın der

Hochtemperatur-Reduktionszone K einen durchschnittlichen Reduktionsgrad von etwa 70 %, und ın der

37

[00139] Im oberen Teil des mit sauerstoffangereicherter Heißluft oder reinem Sauerstoff betriebenen Schmelzreduktionsofens sind mehrere Gruppen von Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen in Parallelschaltung angeordnet, die direkt mit dem nach der Hochtemperatur-Umwandelung erhaltenen Kohlegas und einem Teil des Kältekreislaufkohlegases als Reduktionskohlegas betrieben werden. Jede Gruppe umfasst drei oder mehrere in Reihe geschaltete Fluidbetten 10. Jedes Fluidbett umfasst einen nach oben erweiterter Ofenkörper 102, eine Rohrwellengruppe 8, mehrschichtigen konischen ringförmigen Leitplatten 103, Rahmenpaddel, Schaber 104, eine Gaseinlassvorrichtung, und eine Materialauslassvorrichtung. Die konische ringförmige Leitplatte 103 entspricht einer Verteilungsplatte mit geringem Widerstand und erhöht die Anzahl der Unterstufen des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts, wodurch ein Gegenstromprozess näherkommt. In dieser Anlage ist die Gasgeschwindigkeit im unteren Teil sehr hoch, sodass die Klumpen gut fluidisiert werden und direkt in den Schmelzreduktionsofen geleitet werden können. Durch diesen Klebeeffekt und die Zugabe von wasserstoffreichen oder sogar wasserstoffreinen Reduktionsmitteln werden die Vorwärm- und Vorreduktionswirkung verbessert, die Energieausnutzung erhöht und die Prozessstabilität verbessert.

[00140] Bei der Fluidbett-Röstung von roter Nickelerz, verschiedenen eisenhaltigen Feststoffabfällen, Brauneisenerz, Nadeleisenerz, Sphalerit, Rotschlamm, Magnetit, oder Materialien mit hohem Gehalt an physikalischem Wasser, Kristallwasser, Hydroxiden, Karbonaten usw. kommt es aufgrund der starken endothermen Reaktion im mittleren und niedrigen Temperaturbereich oder der zu dichten inneren Struktur der Mineralkörner und der und die Reduktionsgeschwindigkeit zu langsam ist, kann die erste Stufe (an der Oberseite angeordnete) des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetts in jeder Gruppe der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe der vorliegenden Anmeldung in einen Oxidations-Röst-Fluidbett umgewandelt werden, indem lediglich eine Reihe von Brennerdüsen hinzugefügt wird und die Verbrennungsabgase von den Kohlegasen ım unteren Ofenraum getrennt und separat aus dem Ofen abgeleitet werden. Die übrigen zweite, dritte und ... und n. können weiterhin als Reduktions-Röst-Fluidbetten verwendet werden und entsprechen vollständig der obigen Beschreibung, sodass sie hier nicht erneut aufgeführt werden.

[00141] Alle in diesem Dokument beschriebenen Produktionsparameter, insbesondere die Begriffe „links“ und „rechts“, beziehen sich auf Schwankungsbereiche von +10 % unter normalen oder optimierten Rohstoff- und —Produktionsbedingungen. Bei besonderen Rohstoff- und

Produktionsbedingungen können die Schwankungsbereiche größer sein, sodass diese Parameter und ihre

38

[00142] Abschließend ist zu beachten, dass es sich bei den oben aufgeführten Beispielen lediglich um einige Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung handelt. Selbstverständlich können Fachleute auf diesem Gebiet Änderungen und Modifikationen an der vorliegenden Anmeldung vornehmen, die, sofern sie im Rahmen der Ansprüche der vorliegenden Anmeldung und gleichwertiger Techniken liegen, als Teil

des Schutzumfangs der vorliegenden Anmeldung anzusehen sind.

39

Claims (12)

1. Eine Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage unter Nutzung des Klebeeffekts, die einen Vorreduktionsabschnittsofenkörper und einen Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper umfasst; dadurch kenngezeichnet, dass ein unteres Ende des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers mit einem oberen Ende des Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörpers verbunden ist;

wobei ein Eisenerz-Fluidbett ın dem Vorreduktionsabschnittsofenkörper angeordnet ist, und das Eisenerz-Fluidbett mehrere parallel geschaltete Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen umfasst; wobei die Oberseite der in der Mitte angeordneten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe höher ist als die Oberseiten der beiden seitlichen Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen, und die Oberseiten der parallel geschalteten Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen miteinander verbunden sind;

ein Temperaturregelungsbandofenkörper an der Unterseite des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers angeordnet ist, und das Temperaturregelungsband von zwei oder mehr Schichten von Kältekreislaufkohlegasverteilungsrohren durchquert wird; ein Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr in der Mitte des Temperaturregelungsbands angeordnet ist, und das Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr mit einem Wärmezufuhrkohlegasrohr verbunden ist; das Wärmezufuhrkohlegasrohr mit der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppen verbunden ist, und Wärmezufuhrkohlegas über ein Wärmezufuhrkohlegasventil den verschiedenen Stufen des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts zugeführt wird;

der Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper einen Ofenkörper, einen Ofenraum, ein Ofenrohr, und einen Ofenboden umfasst; wobei das untere Ende des Ofenkörpers mit dem oberen Ende des Ofenraums verbunden ist, das untere Ende des Ofenraums mit dem Ofenrohr verbunden ist, und das untere Ende des

Ofenrohrs mit dem Ofenboden verbunden ist.

2. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Ofenbefestigungshalterung; wobei die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe einen Antriebsmechanismus und mehrere Stufen von in Reihe geschaltete Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetten umfasst, die als Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetten bezeichnet werden; die Strömungsgeschwindigkeit im unteren Teil jeder Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbetts 3 bis 20 Mal höher ist als im oberen Teil, wodurch die Strömungskraft im unteren Teil des Fluidbetts verstärkt wird;

der Antriebsmechanismus auf der Ofenbefestigungshalterung angebracht ist; der Antriebsmechanismus einen Hubzylinder, einen Hubrahmen, einen Befestigungsstützrahmen, zwei oder mehr Antriebsmechanismen, eine Übertragungszahnradwelle, ein Dichtungsbehälter, und eine

Rohrwellenbaugruppe, sowie verschiedene Rahmenpaddel, Schaber, und mehrschichtige konische

40

gebunden zu werden.

3. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage nach Anspruch 2, wobei die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe ferner eine Gaseinlassvorrichtung und eine Materialauslassvorrichtung umfasst; unter jedem Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbett befindet sich eine entsprechende Gaseinlassvorrichtung und eine entsprechende Materialauslassvorrichtung; die Rohrwellenbaugruppe innerhalb der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe gleichzeitig mit der Gaseinlassvorrichtung und der Materialauslassvorrichtung verbunden ist, um die Gaseinlassvorrichtung und die Materialauslassvorrichtung synchron anzuheben, abzusenken und zu drehen; die Materialauslassvorrichtung unter kontinuierlichem Rühren die großen Erzpulverkörner und Klumpen in einer bestimmten Menge in die nächste Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Fluidbettes mit höherer Strömungsgeschwindigkeit leitet, um eine gute Fluidisierung und Reduktion aufrechtzuerhalten, und die großen Erzpulverkörner und Klumpen

schließlich in den Schmelzreduktionsofen leitet.

4. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage nach Anspruch 2, wobei ein Ofendeckelbogen zwischen der Ofenbefestigungshalterung und der Oberseite des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers angeordnet ist, der mit dem oberen Ende einer Seitenwand des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers verbunden ist; das untere Ende der Seitenwand des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers mit dem oberen Ende des Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörpers verbunden ist, und ein Ofenkörperbogen sich in der Nähe dieser Verbindungsstelle befindet; der Ofendeckelbogen, die Seitenwand des Vorreduktionsabschnittsofenkörpers, und der Ofenkörperbogen die alle parallel geschalteten

41

umschlossen.

5. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage nach Anspruch 1, wobei der Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörper von unten nach oben in eine tote Eisenschicht, eine Eisenschmelzeschicht, eine Schlackenschicht, eine Schlacke- und FEisenquellzone, eine Primärverbrennungszone, eine Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone, einen lokale Grobkohle-Wanderbettzone, eine Sekundärverbrennungszone, eine Kohlegas-Umwandlungszone, und

eine Hochtemperatur-Reduktionszone unterteilt ist.

6. Ein Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsverfahren unter Nutzung des Klebeeffekts, wobei die Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird und die folgenden Schritte durchgeführt werden:

in Sl: Kohlenstaub wird unter Einwirkung eines Trägergases ın den Boden des Ofenrohrs eingeblasen, strömt direkt in die Eisenschmelzeschicht und wird in der Mitte des OÖfenrohrs verwirbelt, um eine Schlacke- und Eisenquellzone zu bilden, und um dem Schmelzbad Reduktionsmittel und Eisenflüssigkeit zur Karburierung zuzuführen; wobei das Trägergas Kältekreislaufkohlegas oder Stickstoffgas der Reduktionsanlage ist; optional wird Erzpulver oder Entstaubungsasche zu dem Kohlenstaub beigemischt, um den Sauerstoffgehalt im Schmelzbad zu regulieren, um die Phosphorentfernung zu fördern oder eine übermäßige Reduktion von TiO2 zu verhindern und ein Verkleben der Schlacke zu vermeiden; optional wird Kohlenstaub ferner mit organischen Stoffen wie Wasserstoff, Koksofengas, Erdgas, Biomasse oder organischen Abfällen versetzt oder sogar vollständig durch diese ersetzt, um wasserstoffreichen oder sogar wasserstoffreinen Reduktionsmitteln hinzufügen;

in S2: Kohleblöcke werden vom Boden des Ofenkörpers zugeführt, wobei die Kohleblöcke an der Ofenwand entlang nach unten rutschen und eine lokale Grobkohle-Wanderbettzone bilden; während die Kohleblöcke langsam entlang der Wand des Ofenraums nach unten gleiten, absorbieren sie die Strahlungswärme der Sekundärverbrennungszone und die Wärme des Ofenrohrs und werden erhitzt, wo sie trocknen, verkohlen und in die Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone gelangen; die flüchtigen Bestandteile der Kohle in den Ofen gelangen und den Wasserstoffgehalt des Kohlegases erhöhen;

in $3: heißer, mit Sauerstoff angereicherter Heißluftstrom oder reiner Sauerstoff bei Raumtemperatur wird in dem mittelern, oberen Teil des Ofenrohrs eingeleitet; wobei der heiße, mit Sauerstoff angereicherte Heißluftstrom oder der reine Sauerstoff bei Raumtemperatur mit den verkohlten Kohlepartikeln aus S2 ın einer heftigen Primärverbrennung reagiert, wodurch eine Primärverbrennungszone entsteht; nicht geschmolzene Schlacke, Eisenschmelze, sowie hochviskose und langsam entlang der Ofenwand abfließende Schlacke, von oben in die Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone gelangen, wo sie schnell erhitzt und reduziert werden und

vollständig schmelzen;

42

in $5: die anfängliche Durchschnittstemperatur des in die Kohlegas-Umwandlungszone eintretenden Kohlegases beträgt 1800 °C + 100 °C; in die Kohlegas-Umwandlungszone werden tangential Wasserstoff, Koksofengas, Erdgas, 0 bis 6 mm große Biomasse oder Kohlenstaub oder organische Abfälle, oder andere organische Stoffe eingeblasen, um wasserstoffreichen oder sogar wasserstoffreinen Reduktionsmitteln hinzufügen; das Kohlegas wird unter Verwendung der flüchtigen Bestandteile und Kohlenstoffpartikel der Kohle oder anderer organischer Stoffe umgewandelt, um ein Kohlegas mit einem CO,-Gehalt von 0,3 % bis 1 % und einer durchschnittlichen Temperatur von 1100 °C bis 1200 °C zu erhalten; ein Teil der Mineralpartikel mit einer durchschnittlichen Korngröße von 4 mm+2 mm, die die Kohlegas-Umwandlungszone durchlaufen haben, schmilzt und verbindet sich, und wird auf 1100 °C+£100 °C vorgewärmt;

in S6: das umgewandelte Kohlegas tritt in die Hochtemperatur-Reduktionszone ein, wo die von oben herabfallenden Erzpulverklumpen weiter reduziert und erhitzt werden, bis die durchschnittliche Temperatur der Erzpulverklumpen 950 °C+100 °C erreicht; die durchschnittliche Korngröße der Erzpulverklumpen beträgt 3 mm + 2 mm; die durchschnittliche Temperatur des Kohlegases sinkt auf 980 bis 1050 °C, und der CO2-Gehalt im Kohlegas steigt auf 2 bis 5 %;

in $7: nach Abschluss von S6 gelangt das Kohlegas in das Temperaturregelungsband; im unteren Teil des Temperaturregelungsbands wird Kältekreislaufkohlegas zugeführt, um die durchschnittliche Temperatur des Kohlegases zunächst auf 800 bis 900 °C zu senken; in der Mitte des Temperaturregelungsbands wird über ein Wärmezufuhrkohlegasauslassrohr Wärmezufuhrkohlegas in die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe geleitet; ım oberen Teil des Temperaturregelungsbands wird erneut Kältekreislaufkohlegas zugeführt, um die durchschnittliche Temperatur des Kohlegases auf 700 bis 850 °C zu senken; die aus der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe austretenden Erzpulverklumpen werden in dem Temperaturregelungsband um 30 °C bis 80 °C erhitzt; das Erzpulver mit einer Korngröße von mehr als 0,5 mm gelangt in die Hochtemperatur-Reduktionszone, während das restliche Erzpulver vom Gasstrom mitgerissen und in die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe zurückgeführt wird; und

in S8: das getrocknete 0 bis 8 mm große Erzpulver mit Lösungsmittel wird ın die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe gegeben, wo das Erzpulver und das Lösungsmittel gemischt und reduziert werden; die Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe verfügt über Sortier-, Rühr- und

Abstreifungsfunktionen, sodass die agglomerierten Erzpulverklumpen im unteren Bereich mit hoher

43

zu werden.

7. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsverfahren nach Anspruch 6, wobei die Korngröße des Kohlenstaubs 0 bis 3 mm beträgt, die Korngröße der Kohleblöcke 3 bis 50 mm beträgt, und die Zugabemenge der Kohleblöcke 150 bis 600 kg/Tonne Eisen beträgt.

8. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsverfahren nach Anspruch 6, wobei in S2, wenn die Temperatur der Kohleblöcke 1000 °C + 100 °C erreicht, es zu einer Trockendestillation und Verkokung kommt; die durchschnittliche Temperatur der Hauptbettschicht der Kokspartikel-Sprühwirbel-Fluidbettzone sich bei 1650 bis 1800 °C stabilisiert.

9. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsverfahren nach Anspruch 6, wobei in $3, der heiße, mit Sauerstoff angereicherte Heißluftstrom mit einer durchschnittlichen Temperatur von 1200 °C und einem Sauerstoffgehalt von > 30 % ist; die Temperatur im Brennpunkt der Primärverbrennung 2100 °C übersteigt, und der Heißluftstrom dicht an der Schlacke- und Eisenquellzone und der Oberfläche der Schlackenschicht liegt.

10. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsverfahren nach Anspruch 9, wobei die durchschnittliche Temperatur der Schlackenschicht auf 1550 bis 1650 °C und die durchschnittliche Temperatur der Eisenschmelzeschicht auf 1430 bis 1550 °C stabil gehalten wird, während die Temperatur der Innenfläche der Kohlenstoffziegel des Ofenkörpers und des Ofenbodens des Fluidbett-Schmelzreduktionsofenkörpers bei 1050 °C stabil gehalten wird.

11. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsverfahren nach Anspruch 6, wobei die Temperatur im

Brennpunkt der Sekundärverbrennung etwa 2200 °C erreicht.

12. Eisenerz-Fluidbett-Schmelzreduktionsverfahren nach Anspruch 6, wobei bei Erzpulver aus roter Nickelerz, verschiedene eisenhaltige feste Abfälle, Brauneisenerz, Nadeleisenerz, Sphalerit, Rotschlamm und Magnetit-Materialien, S$8 zusätzlich S8-1 umfasst:

wobei eine erste Stufe des Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbetts in jeder Gruppe der Hochgeschwindigkeitsunterschied-Rührstrahl-Fluidbettgruppe in eine erste Stufe des

44

die zweite Stufe des Reduktions-Röst-Fluidbetts zur Reduktionsröstung geleitet.

45