CH666286A5

CH666286A5 - Verfahren und vorrichtung zur direktreduktion von schwefelhaltigen eisenerzen.

Info

Publication number: CH666286A5
Application number: CH2763/85A
Authority: CH
Inventors: Waldemar Dr Mathews
Original assignee: Korf Engineering Gmbh
Priority date: 1984-08-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1988-07-15
Also published as: DE3432090C2; JPS6160812A; BR8504090A; DE3432090A1; US4790517A; US4735653A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktreduktion von schwefelhaltigen Eisenerzen mit einem Schachtofen, in dem das Erz im Gegenstrom mit Reduktionsgas reduziert wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Unter Reduktionsgas wird ein reduzierendes Gas verstanden, welches aus einer Sauerstoffverbindung Sauerstoff entzieht. Als Sperrgas wird nachstehend ein inertes, nicht mit Eisenerz reagierendes Gas bezeichnet.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 4 032 120 bekannt. Diese Vorrichtung nutzt den Umstand aus, dass die Direktreduktion von Eisenoxid (FeaCh) in Eisen in einem Schachtofen etwa dreieinhalb bis viereinhalb Stunden benötigt, während die Entschwefelung des Eisenerzes unter Bildung von Schwefelwasserstoff im Reduktionsgas etwa 30 bis 40 Minuten nach der Einbringung des Eisenerzes in den Schachtofen beendet ist. Dies bedeutet, dass nur das Erz im oberen Teil des Schachtofens Schwefel in Form von Schwefelwasserstoffen an das Abgas abgibt, während das Abgas im unteren Teil des Schachtofens schwefelfrei ist.

Wenn schwefelhaltiges Abgas in den Umformer geleitet wird, um zusammen mit einer Kohlenwasserstoffverbindung mit Hilfe eines Katalysators in Reduktionsgas umgewandelt zu werden, dann besteht die Gefahr einer Vergiftung des Katalysators durch den Schwefel, so dass die Wirkung des Katalysators erheblich beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund erfolgt bei der bekannten Vorrichtung die Aufteilung des Abgases in zwei Teilströme innerhalb des Schachtofens, bevor die Anreicherung des Abgases mit Schwefelwasserstoff beginnt.

Diese Aufteilung erfolgt etwa in der Mitte zwischen der Einlasshöhe für das schwefelreiche Eisenerz. Der eine Teilstrom des heissen Abgases wird weiter nach oben durch das Eisenerz geführt, so dass dieses entschwefelt und auch bereits teilweise reduziert wird. Das hierdurch stark mit Schwefel angereicherte Abgas wird aus dem Schachtofen abgezogen und dient nach Reinigung und Verdichtung als Heizgas für die Aufheizung des Umwandlers. Der andere Teilstrom des Abgases wird dagegen in Höhe der Aufteilung aus dem Schachtofen abgezogen. Da in dieser Höhe die Entschwefelung des Eisenerzes bereits abgeschlossen ist, ist dieser Teilstrom praktisch schwefelfrei. Er wird daher nach Reinigung und Verdichtung mit einer Kohlenwasserstoffverbindung vermischt und mit dieser in den Umwandler geleitet, in dem das Gasgemisch mit Hilfe des Katalysators in das Reduktionsgas umgewandelt wird. Die Gefahr einer Vergiftung des Katalysators ist nicht gegeben, da das für die Umwandlung verwendete Abgas keinen Schwefel enthält.

Die bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass ein erheblicher Teil des heissen Abgases bereits relativ weit unten aus dem Schachtofen abgezogen wird und somit für die Reduktionsarbeit verlorengeht und dass im oberen Teil des Ofens keine ausreichende Erwärmung des Eisenerzes erzielt wird. Hierdurch findet nur eine ungenügende Entschwefelung statt, und auch die Reduktion des Erzes erfolgt in diesem Bereich nicht im gewünschten Umfang.

Darüber hinaus hat die bekannte Vorrichtung den Nachteil, dass die fühlbare Wärme des Abgases nicht ausgenutzt wird, sondern in einem direkten Kühler an das Abwasser übertragen wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Direktreduktion von schwefelhaltigen Eisenerzen der anfangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine verbesserte Entschwefelung des Eisenerzes erzielt wird, bevor dieses mit dem zur Umwandlung in Reduktionsgas verwendeten Abgas in Berührung kommt. Ebenso soll auch eine wirksamere Reduktion des Eisenerzes durch eine vorteilhaftere Vorwärmung sowie eine bessere Wärmeausnutzung des Abgases erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Abgas nach dem Schachtofen in zwei Ströme aufgeteilt wird, von denen der erste das Erz, das sich oberhalb des Schachtofens in einem Erzbunker befindet, vorwärmt und entschwefelt und dann zu Heizzwecken verwendet wird und der zweite zusammen mit Kohlenwasserstoffen zu einem katalytischen Gasumwandler geleitet wird zum Zwecke der Herstellung von Reduktionsgas.

Das Mengenverhältnis des ersten zum zweiten Abgasstrom beträgt vorzugsweise etwa 1 : 2. Der in dem Erzbunker geleitete Abgasstrom weist hierbei vorteilhaft eine Temperatur von etwa 700 °C auf. Der erste Abgasstrom kann zur

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Beheizung des Gasumwandlers verwendet werden,wobei er mit Schwefelwasserstoff beladen ist und eine Temperatur von etwa 200 °C besitzt. Der Erzbunker wird vorzugsweise von einem Vorlagebunker aus beschickt, wobei der Erzbunker unter Gichtgasdruck steht und der Vorlagebunker atmosphärisch betrieben wird.

Eine vorteilhafte Ausbildung einer Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens besteht darin, dass der Erzbunker über dem Schachtofen angeordnet ist und der Erzauslass des Erzbunkers über Fallrohre mit dem Erz-einlass des Schachtofens verbunden ist. Weiterhin kann der Auslass des Erzbunkers für das schwefelhaltige Abgas vorzugsweise mit dem Heizgaseinlass des Gasumwandlers verbunden sein, um auf diese Weise die in dem Abgas enthaltene Heizenergie zu nutzen. Zur Aufbereitung der beiden Abgasströme für die Verwendung im Gasumwandler sind in den entsprechenden zu diesem führenden Leitungen vorteilhaft jeweils ein Wäscher und ein Verdichter angeordnet.

Die Energieeinsparung bei dem vorliegenden Verfahren beträgt infolge der besseren Ausnutzung des Abgases etwa 0,1 Gcal/t reduzierten Erzes.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert. Diese zeigt in schematischer Darstellung die für die Erfindung relevanten Teile einer Vorrichtung zur Direktreduktion von schwefelhaltigen Eisenerzen.

Mit 1 ist der Teil eines Schachtofens zur Direktreduktion von Eisenerzen oberhalb eines Einlasses 2 für das Reduktionsgas bezeichnet. Das Reduktionsgas wird in einem einen Katalysator enthaltenden Rohr 3 eines Gasumwandlers 4 erzeugt. Hierzu wird dem unteren Einlass des Rohres 3 eine Mischung aus schwefelhaltigem, in einem Wäscher 5 gereinigten und einem Verdichter 6 verdichtetem Abgas und einer über eine Leitung 7 zugeführten kohlenwasserstoffhaltigen Verbindung, beispielsweise Erdgas, zugeführt. Über eine Leitung 11 wird Inertgas in die Verbindung zwischen dem Behälter 9 und dem Erzbunker 10 eingeblasen, um das Austreten von schwefelhaltigem Abgas aus dem Erzbunker 10 über diese Verbindung zu verhindern. Das in der noch zu beschrei-5 benden Weise im Erzbunker 10 entschwefelte und vorgewärmte Eisenerz gelangt über Fallrohre 12 in den Schachtofen 1.

Am oberen Ende des Schachtofens befindet sich ein Auslass 13 für das Abgas. Die das Abgas führende Leitung teilt io sich hinter dem Auslass 13 in zwei Leitungen 14 und 15, wobei etwa ein Drittel des Abgases als erster Teilstrom über die Leitung 14 in den unteren Teil des Erzbunkers 10 und der Rest als zweiter Teilstrom über die Leitung 15 geleitet wird. Die Leitung 15 führt über den Wäscher 5 und den Verdich-15 ter 6 zum unteren Einlass des Rohres 3.

Das über den Einlass 2 in den Schachtofen 1 geleitete Reduktionsgas besitzt eine Temperatur von etwa 880 °C und das über dem Auslass 13 abgenommene und über die Leitung 14 in den Erzbunker 10 eingeführte Abgas eine Tempe-20 ratur von etwa 700 °C. Es steigt im Erzbunker 10 nach oben und bewirkt dabei eine Vorwärmung sowie eine fast vollständige Entschwefelung des darin befindlichen Eisenerzes durch Umwandlung des Sulfidschwefels in Schwefelwasserstoff. Das mit einer Temperatur von etwa 25 °C und einer Feuchte 25 von etwa 2% in den Erzbunker 10 eingegebene Erz besitzt am Ausgang dieses Bunkers eine Temperatur von etwa 450° C und eine Feuchte von 0%. Innerhalb des Schachtofens 1 wird es durch das Reduktionsgas auf eine Temperatur von etwa 820 °C in Höhe des Einlasses 2 erwärmt. Das schwefelhaltige 30 Abgas besitzt eine Temperatur von etwa 100 bis 200 °C und wird über einen Auslass 16 am oberen Ende des Erzbunkers abgezogen und über einen Wäscher 17 sowie einen Verdichter 18 einem Heizgaseinlass 19 des Umwandlers 4 zugeführt. Diesem Heizgaseinlass 19 kann weiteres Heizgas zugeleitet 35 werden, beispielsweise über die Leitung 7 geliefertes Erdgas.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Direktreduktion von schwefelhaltigen Eisenerzen mit einem Schachtofen, in dem das Erz im Gegenstrom mit Reduktionsgas reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Abgas nach dem Schachtofen (1) in zwei Ströme aufgeteilt wird, von denen der erste das Erz, das sich oberhalb des Schachtofens (1) in einem Erzbunker (10) befindet, vorwärmt und entschwefelt und dann zu Heizzwek-ken verwendet wird und der zweite zusammen mit Kohlenwasserstoffen zu einem katalytischen Gasumwandler (4) geleitet wird zum Zwecke der Herstellung von Reduktionsgas.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis des ersten Abgasstroms zum zweiten Abgasstrom etwa 1 :2 beträgt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Erzbunker (10) geleitete Abgasstrom eine Temperatur von etwa 700 °C aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erz im Erzbunker (10) auf eine Temperatur von etwa 450 °C erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abgasstrom zur Beheizung des Gasumwandlers (4) verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Erzbunker (10) von einem Vorlagebunker (9) aus beschickt wird, wobei der Erzbunker (10) unter Gichtgasdruck steht und der Vorlagebunker atmosphärisch betrieben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gasseitige Absperrung des Erzbun-kers (10) zur Atmosphäre über eine dynamische Gassperre erfolgt unter Zuführung von Sperrgas.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der den Erzbunker (10) verlassende erste Abgasstrom mit Schwefelwasserstoff beladen ist und eine Temperatur von 100 bis 200 °C aufweist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Erzbunker (10) über dem Schachtofen (1) angeordnet und der Erzauslass des Erzbunkers (10) über Fallrohre (12) mit dem Erzeinlass des Schachtofens (1) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (16) des Erzbunkers (10) für das schwefelhaltige Abgas mit dem Heizgaseinlass (19) des Gasumwandlers (4) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzei-chent, dass in der Leitung für die beiden Abgasströme zum Gasumwandler (4) hin jeweils ein Wäscher (5,17) und ein Verdichter (6,18) angeordnet sind.