DD155332A5 - Verfahren zur herstellung von fluessigem metall aus einem metalloxid - Google Patents

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Abstract

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der bekannten Verfahren im Hochofen oder mittels Eintauch-Lichtbogens. Das neue Verfahren besteht erfindungsgemaess aus den folgenden Stufen: (a) Vorreduktion des Oxids im festen Zustand unter Anwendung reduzierender Gase aus einer letzten Reduktionsstufe; (b) Durchfuehrung der endgueltigen Reduktion des Oxids und Schmelzen durch Einduesen von vorreduziertem Oxid gleichzeitig mit einem Brennstoff in die Reaktionszone, die im Inneren eines Hochofenschachtes gebildet wird, der mit festem Brennstoff in Stueckform gefuellt ist; (c) Erzeugung der erforderlichen Waermeenergie in der Reaktionszone mit Hilfe eines Plasmalichtbogenbrenners und (d) Durchfuehrung der endgueltigen Reduktions- und der Schmelzstufe bei einem Druck, der zur Ueberwindung des Druckabfalles in der Vorreduktionsstufe ausreicht.

Description

2 26 0 97 -<-
Berlin, den 27.4.1981 AP 0 22 B/226 097 (58.317/12)
Verfahren zur Herstellung von flüssigem Metall aus Metalloxid
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Metall aus einem Metall-» oxid, insbesondere von Eisen aus einem Eisenoxid.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
In bekannter Weise bringt man allgemein ein Oxidmaterial in Kontakt mit.einem Reduktionsmittel bei geeigneter Temperatur und gewinnt so aus dem reduzierten Oxidmaterial das Metall»
Gegenwärtig gibt es im wesentlichen zwei Verfahren zur Herstellung von flüssigem Metall aus Metalloxiden, nämlich den Hochofenprozeß und das Eintauch-Lichtbogenschmelζverfahren.
Die Nachteile des Hochofenverfahrens bestehen hauptsächlich darin, daß dieses eine vorerhitzte Beschickung benötigt und daß es hohe Anforderungen an die Druckfestigkei des verwendeten Reduktionsmittels, Koks, stellt. Darüber hinaus erfordert der Hochofen umfangreiche, periphere Anlagen,· beispielsweise für die Versorgung der Heißluftgebläs.e«
Die Nachteile des Eintauch-Lichtbogenschmelzverfahrens bestehen" darin, daß .
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AP C 22 B/226 (58 317/12)
(1) es ein vorerhitztes Beschickungsmaterial benötigt und
(2) sich Schwierigkeiten bei der· Behandlung der Gase ergeben9 ,die aus dem Reduktionsverfahren resultieren0
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung von flüssigem Metall aus einem Metalloxids bei dem die Schwierigkeiten und Probleme der be~ kannten Verfahren vermieden oder vermindert werden»
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundeg in einem hochofenähnlichen Schachtofen die Reduktion mittels Lichtbogens a us ζ uf Uhr en <*
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Metall aus einem Metalloxid zur Verfügungg bestehend aus einer Vorredulctions«s einer endgültigen Reduktions*» und einer Schmelzstufe8 welches die folgenden Stufen umfaßtt
(a) Durchführung der Vorredulction im festen Zustand durch Anwendung der reduzierenden Gases die in der endgül«=» tigen Reduktionsstufe erzeugt werden!
(b) Durchführung der endgültigen Reduktion und des Schme3.~ zens durch Eindüsen von vorreduzierten Metall'oxiden gleichzeitig mit einem Brennstoff in eine Reaktionszone,, die im Innern einer Säule aus festem Brennstoff in Steickform gebildet wirds wobei die Säule in einem Hochofen gebildet wirdj der mit. festem Brennstoff ge-
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AP C 22 B/226
(58 317/12)
füllt
(c) Erzeugung der erforderlichen Wärmeenergie in der Reaktionszone mit Hilfe eines Pl-asmalichtbogenbrenners und
(d) Durchführung der endgültigen Reduktions- und Schmelzstufe bei einem Druck, der zur Überwindung des Druckabfalles in der Vorreduktionsstufe ausreicht*
Die Temperatur der reduzierenden Gase, die in der endgültigen Reduktions- und Schmelzstufe anfallen, können auf eine, für die Vorreduktionsstufe geeignete Temperatur gesenkt v/erden,, indem in die Säule aus festem Brennstoff in einer Höhe oberhalb der Reaktiönszone Y/asser eingedüst wird.
Das vorreduzierte Oxid wird gegen die Säule des Reduktionsmittels in einer solchen Höhe geblasen, daß im wesentlichen das gesamte eingedüste Peststoffmaterial im unteren Ende der Säule zurückgehalten wird (z. B» durch Pestsetzen), um das Oxidmaterial im wesentlichen zu einer sofortigen, endgültigen Reduktion, Schmelzen und nach Möglichkeit Legieren des erzeugten Metalles zu bringen»
Die Vorreduktionsstufe wird unter Verwendung eines reduzier renden Gases, das im Ofen im Verlaufe der endgültigen Reduk«· tionsstufe gebildet wird, durchgeführt» Das Gas besteht hauptsächlich aus einer Mischung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff» Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung steuert sich mehr oder weniger insofern selbst, so daß, wenn die Temperatur im unteren Teil des Ofens in Höhe der Eindüsung konstant ist und wenn der Grad der Vorreduktion kleiner geworden ist, die Menge des vom Ofen kommenden Gases automatisch erhöht wird und eine Verstärkung des Umfanges
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AP C 22 B/226 (58 317/12)
der Vorreduktion unter Verwendung dieses Gases bewirkt wird«
Umgekehrt wird die Menge des im Ofen gebildeten Gases au-» tomatisch vermindert, wenn der Umfang der Vorreduktion zu*. nimmts wodurch eine Verminderung der Vorreduktion bewirkt wird,und zwar wiederum bei konstanter Temperatur und Injektionsniveau®
Das vorreduzierte Oxidmaterial wird durch die Windformen mit Hilfe eines Trägergases, das aus einem Umlaufgas vom oberen Teil des Ofens bestehen kanns in den unteren Teil des Ofens eingeblasen, der einem Hochofenschacht ähnelto Erforderlichenfalls können zusammen mit dem Oxidmaterial auch Schlackenbildner e.ingedüst werden6
Da das vom Reaktor abgenommene· reduzierende Gase eine relativ hohe Temperatur aufweist 9 kann die Temperatur durch Eindüsen von V/asser in den endgültigen Reduktions- und Schmelzofen in einer Höhe oberhalb der Reaktionszone gesenkt werden* Die Vorreduktion kann selbstverständlich in einer oder mehreren Stufen gemäß dem bekannten Verfahr renP ze B«-einem. Y/irbelbetts durchgeführt werdeno
Die erforderliche Wärmeenergie zur Durchführung der end~ gültigen Reduktion und des Schmelzens wird in einem Plasmalichtbogenbrenner erzeugt«, Das feste Reduktionsmittel übernimmt zweierlei Aufgabens als Reduktionsmittel für die eigentliche Reduktion und
als Schutz für die feuerfeste Ausmauerung des Hochofenschachtess wodurch die Y/ärmebelastung und die der Metall« oxide aus der Reaktionszone herabgesetzt wirdQ
2 26 0 97 "5"
α λ. ο υ » / AP C 22 Β/226 097
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Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert»
Die beiliegende Zeichnung zeigt schematisch eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Die beigefügte Zeichnung zeigt eine endgültige Reduktionsstufe, die in einem Reaktor 1 durchgeführt wird und der einem Hochofen schacht ähnlich ist«, Er wird von oben über die öffnung 2 beschickt mit einem festen Reduktionsmittel, in diesem Fall Kohlenstoff, z, B, Koks 3» und zwar durch eine gasdichte Beschickungsanlage 4· Das vorreduzierte Oxidmaterial wird in den Boden des Reaktors 1 durch Windformen 5 und durch eine Rohrleitung 6 geblasen. Gleichzeitig wird Brennstoff durch eine Rohrleitung 7, vorzugsweise durch die Wind*· formen 5 eingeblasen« Die endgültige Reduktion und das Schmelzen treten sofort ein,und das geschmolzene Metall 8P in diesem Fall Eisen, fließt im Verlaufe einer Aufkohlung zum Boden, Von dort können die erzeugte heiße Metallschmelze 8 und die Schlacke kontinuierlich oder in Abständen durch die Abstichlöcher 9 bzw» 10 gestochen werden.
Die Te'npera'fcur des Reaktors 1 wird mit Hilfe eines Plasmalichtbogenbrenners geregelt· Der Reaktor 1 und das Druckbett sind so ausgelegt, daß
a) das eingedüste vorreduzierte Material im unteren Teil " des Koksbettes 3 aufgefangen wird,
b) das abgehende reduzierende Gas in der Rohrleitung 12 aus einer Mischung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff in hoher Konzentration besteht»
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5 0 9 7 4P C 22 B/226
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Das Verhältnis 00/H2 wird mit Hilfe einer Brennstoffzugabe im unteren Teil des Reaktors geregelt«,
Die Temperaturregelung des über Rohrleitung 12 abgehenden heißen Reduktionsgases, das aus dem Reaktor 1 kointnt8 wird hauptsächlich durch Eindüsung von Wasser in den oberen Teil des Schachtes vorgenommene Die Vorreduktion kann in einer oder mehreren Stufen entsprechend dem bekannten Verfahren ausgeführt werden, zo Be in einem Wirbelbett 14«
Ein geeignetes Maß für die Vorreduktion für oxidisches Material beträgt 50«,·*75 %©
Das in der Rohrleitung 15 aus der Vorreduktronsstufe abgehende Gas·-enthält noch eine relativ große Menge an brennbaren Gasen und kann daher einerseits zur Vorerhitzung und andererseits zur Trocknung von neuem Oxidmaterial verwendet werden©
Das in den Reaktor 1 gehende Oxidmiaterial, in diesem Falle Eisenerz s wird vorzugsweise fein gemahlen und kann in Form eines.Erzkonzentrates oder einer Mischung von Konzentraten vorliegenθ
Als Trägergas kann bei der Eindüsung des vorreduzierten Materials vorteilhaft eine kleine Menge des Reduktionsgases aus dem Reaktor 1 in der Rohrleitung 16 verwendet werden9 das in einem geeigneten Abstreifer oder Filter 17"gereinigt und mit Hilfe eines Kompressors 18 befördert wird«
Es wurden, eine Reihe von Tests mit Eisenerz durchgeführt und dabei verschiedene alternative Verfahren.zur Durchführung
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AP 0 22 B/226 097 (58 317/12)
des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ausprobiert, sie haben die folgenden Verbrauchswerte bei einer Vorreduktion von 60 % geliefert:
Koks Kohlepulver Elektroenergie
kg ; kg; kWh
52 186 1120
Die voranstehend genannten Versuche und Tests wurden in einer experimentellen Anordnung durchgeführt, die im wesentlichen wie in der Zeichnung dargestellt konstruiert war»
Man kann daraus entnehmen, daß erhebliche Vorteile bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung bestehen, bei der oxidische Materialien in einen Hohlraum eingedüst werden,, der in einer Säule aus festem Brennstoff in Stückform in dem heißeren, unteren Teil des Ofens gebildet wird, v/o sie zurückgehalten und im mittleren Teil der Säule des festen Reduktionsmaterials, zo B, Koks, zu Metall reduziert ,^werden«

Claims (5)

-8- 27.4.1981 AP C 22 B/226 097 (58 317/12) Erfindun.gsanspru.ch
1· Verfahren zur Herstellung von flüssigem Metall aus einem Metalloxid^ gekennzeichnet dadurchj daß es umfaßt2
a) Durchführung einer Vorreduktion im festen Zustand durch Anwendung von reduzierenden Gasen, die in der endgültigen Reduktionsstufe erzeugt werden?
b) Durchführung der endgültigen Reduktion und des Schmelzens durch Eindüsen von vorreduziertem 'Metalloxid zusammen mit einem Brennstoff in eine Reaktionszone 9 die im Inneren einer Säule aus festem Brennstoff in Stückform gebildet wirdj, wobei die Säule in einem Schachtofen gebildet wird9 der mit dem festen Brennstoff gefüllt istj
c) Erzeugung der erforderlichen Wärmeenergie in der Reaktionszone mit Hilfe eines Plasmalichtbogenbrenners und
d) Durchführung der endgültigen Reduktions- und Schmelz« stufe bei einem Druck8 der zur Überwindung des Druckabfalles in der Vorreduktionsstufe ausreicht*
2« Verfahren gemäß Punkt 1S gekennzeichnet dadurch^ daß die Temperatur der Reduktionsgase^ die die endgültige . Reduktions«» und Schmelzstufe verlassen^ auf eine Temperatur gesenkt wirds die für die Vorreduktionsstufe geeignet istg indem in die Säule aus festem Brennstoff in einer Höhe oberhalb der Reaktionszone Wasser eingedüst wird«
2s 0 97 ~9~ 27.4.1981
AP C 22 B/226 (58 317/12)
3. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Erzeugung des reduzierenden Gases durch Eindüsen von Sauerstoff in die Reaktionszone verstärkt wird0
4« Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Schlackenbildner in die Reaktionszone eingedüst wird»
5. Metall, eine Mischung von Metallen oder eine Metalllegierung, gekennzeichnet dadurch, daß sie nach dem Verfahren gemäß. Punkt 1 bis 4- erzeugt worden sind«,
Hierzu !Seite Zeichnungen
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