DE102009038052A1 - Method for pre-reducing metal oxides comprises feeding the metal oxide according to oxidizability into a first reactor, releasing the bound nitrogen and/or the oxygen already in a second reactor and converting a fuel - Google Patents

Method for pre-reducing metal oxides comprises feeding the metal oxide according to oxidizability into a first reactor, releasing the bound nitrogen and/or the oxygen already in a second reactor and converting a fuel Download PDF

Info

Publication number
DE102009038052A1
DE102009038052A1 DE102009038052A DE102009038052A DE102009038052A1 DE 102009038052 A1 DE102009038052 A1 DE 102009038052A1 DE 102009038052 A DE102009038052 A DE 102009038052A DE 102009038052 A DE102009038052 A DE 102009038052A DE 102009038052 A1 DE102009038052 A1 DE 102009038052A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reactor
metal oxide
largely
fuel
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102009038052A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102009038052B4 (en
DE102009038052A8 (en
Inventor
Georg Ludwig Schwebel
Daniel Hein
Wolfgang Krumm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102009038052A priority Critical patent/DE102009038052B4/en
Publication of DE102009038052A1 publication Critical patent/DE102009038052A1/en
Publication of DE102009038052A8 publication Critical patent/DE102009038052A8/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009038052B4 publication Critical patent/DE102009038052B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5211—Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/527—Charging of the electric furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/18—Reducing step-by-step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/001—Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor
    • F27D17/003—Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor of waste gases emanating from an electric arc furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2100/00—Exhaust gas
    • C21C2100/02—Treatment of the exhaust gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat
    • F27D2017/006—Systems for reclaiming waste heat using a boiler
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

Method for pre-reducing metal oxides (7, 8), for preparing a hot metal oxide (16) for subsequent smelting and/or for producing a nitrogen-free flue gas for further thermal evaluation comprises feeding the metal oxide according to oxidizability into a first reactor (1), releasing the bound nitrogen and/or the oxygen already bound in the metal oxide in a second reactor (3) and converting a fuel (2) into water and carbon dioxide. An independent claim is also included for an installation for pre-reducing metal oxides, for preparing a hot metal oxide for subsequent smelting and/or for producing a nitrogen-free flue gas for further thermal evaluation.

Description

Die energetische und ökologische Verbesserung von Prozessen in der Eisenschaffenden Industrie hat in den letzten Jahren zu einer Reduzierung von Energieverbrauch und freigesetzten Emissionen geführt. Eine Zielrichtung hierbei ist es, Metalloxiderze vor dem eigentlichen Verhüttungsprozess vorzureduzieren. In diesem Zusammenhang sind eine Vielzahl von Schutzrechten angemeldet bzw. erteilt worden. So wird in EP 0 743 368 B1 von einem Schmelzreduktionsverfahren mit verbessertem Wirkungsgrad berichtet; hierbei werden die aus der Schmelze entweichenden Gichtgase verbrannt, um die dabei entstehende Wärme wieder an die Schmelze zu übertragen. EP 0 474 704 B1 stellt ein Verfahren zum Vorwärmen und Vorreduzieren von Metalloxiderzen unter Verwendung von Abgasen hoher Temperatur vor, dabei werden die Metalloxid-Partikel in einen heißen reduzierenden Gastrom eingeführt. EP 0 596 107 B1 weist einen Wirbelschicht-Vorreduktionsofen für einen oxidhaltigen Rohstoff aus, wobei mindestens zwei an bzw. in einem unteren Abschnitt einer Seitenwand des Ofens in Positionen oder Lagen in der gleichen lotrechten Höhe vorgesehene Rohstoffzuführöffnungen zum Zuführen des Rohstoffs in den Ofen und mindestens zwei unter den Rohstoffzuführöffnungen vorgesehene Reduktionsgaszuführöffnungen zum Zuführen eines reduzierenden Gases in den Ofen vorgesehen sind. EP 0 543 757 B1 zeigt eine Anlage zur Reduktion von Eisenerz, mit einem ersten Reaktor, der ein Eisenerzbett während der Reduktion aufweist, das mit einer Anordnung zur Wirbelschichtausgestaltung und zur Zirkulation des Erzes versehen ist, einschließlich einer Vorrichtung zur Zufuhr von Reduktionsgasen, die außerhalb des Erzweges in einem Vergasungsreaktor erzeugt werden. EP 0 741 801 B1 umfasst eine Reduziervorrichtung des Fluidartbetttyps für feine Eisenerzteilchen einer breiten Größenverteilung. DE 103 36 676 B4 beschreibt ein Verfahren zur Reduktion von eisenoxidhaltigen Feststoffen, insbesondere Eisenerz, bei dem feinkörnige Feststoffe in einer Vorwärm- und/oder Kalzinierstufe erwärmt oder zumindest teilweise kalziniert werden.The energetic and ecological improvement of processes in the ironmaking industry has led to a reduction of energy consumption and released emissions in recent years. One goal here is to pre-reduce metal oxide ores prior to the actual smelting process. In this context, a large number of industrial property rights have been applied for or granted. So will in EP 0 743 368 B1 reported a smelting reduction process with improved efficiency; In this case, the gassing gases escaping from the melt are burned in order to transfer the resulting heat back to the melt. EP 0 474 704 B1 discloses a method for preheating and pre-reducing metal oxides using high temperature exhaust gases, thereby introducing the metal oxide particles into a hot reducing gas stream. EP 0 596 107 B1 DEVICE REFERENCE NUMERAL DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention relates to a fluidized bed prereduction furnace for an oxide-containing raw material, wherein at least two raw material supply openings provided at or in a lower portion of a side wall of the furnace in positions or locations at the same vertical height supply the raw material into the furnace and at least two below the raw material supply openings Reduction gas supply openings are provided for supplying a reducing gas into the furnace. EP 0 543 757 B1 shows an apparatus for the reduction of iron ore, comprising a first reactor having an iron ore bed during the reduction, which is provided with a structure for fluidized bed design and for the circulation of the ore, including a device for supplying reducing gases outside the Erzweges in a gasification reactor be generated. EP 0 741 801 B1 comprises a fluid type bed type reducing apparatus for fine iron ore particles of a wide size distribution. DE 103 36 676 B4 describes a process for the reduction of iron oxide-containing solids, in particular iron ore, in which fine-grained solids are heated or at least partially calcined in a preheating and / or calcination stage.

In dieser Erfindung soll ein Verfahren, wie aus US 5,447,024 und einer koreanischen Schrift 100636881 B1 bekannt ist, zur Energieeinsparung bei der Verhüttung von Metalloxiden und zur Erzeugung eines stickstofffreien Rauchgases eingesetzt werden; es handelt sich hierbei um die so genannte Chemical Looping Verbrennung (CLV), die konzipiert wurde, um im Kraftwerksbereich eine stickstofffreie Verbrennung zu realisieren ohne eine Luftzerlegungsanlage einsetzen zu müssen. Die CLV zählt zu den Oxy-Fuel-Verfahren.In this invention, a method as out US 5,447,024 and one Korean script 100636881 B1 is known to be used for energy saving in the smelting of metal oxides and for the production of a nitrogen-free flue gas; This is what is known as Chemical Looping Combustion (CLV), which was conceived to enable nitrogen-free combustion in the power plant area without having to use an air separation plant. The CLV is one of the oxy-fuel processes.

Diese Erfindung orientiert sich bei der apparativen Ausgestaltung an DE 19930071 C2 und DE 10033453 B4 . Der Vorteil dieser Erfindung besteht darin, dass ein stickstofffreies Rauchgas entsteht, das nach einer Abkühlung praktisch nur aus Kohlendioxid besteht und dem nachgeschalteten Verhüttungsprozess heißes Metalloxid zu Verfügung gestellt wird. Die bei dem Prozess überschüssig freigesetzte Energie kann zur Wärme- und/oder Stromerzeugung eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass je nach eingesetztem Metalloxid wie bspw. Hämatit einer weiteren Reduzierung unterworfen würde, wodurch sich der nachgeschaltete Verhüttungsprozess einfacher gestalten ließe.This invention is based on the apparatus design DE 19930071 C2 and DE 10033453 B4 , The advantage of this invention is that a nitrogen-free flue gas is formed, which after cooling consists practically only of carbon dioxide and the downstream smelting process hot metal oxide is provided. The excess energy released in the process can be used to generate heat and / or electricity. Another advantage is that, depending on the metal oxide used, such as, for example, hematite would be subject to further reduction, which would make the subsequent smelting process easier.

Das Verfahren, 1, ist gekennzeichnet durch den Einsatz eines Metallerzumlaufs (Metalloxid) zwischen zwei Reaktoren, von denen in einem Reaktor (1) (als Brennstoff- oder Reduktionsreaktor bezeichnet) eine zumindest teilweise Reduktion durch die Zugabe von festen und/oder gasförmigen Brennstoffen (2) erfolgt und in dem anderen Reaktor (3) (als Luft- oder Oxidationsreaktor bezeichnet) unter Zufuhr eines molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases (4) zumindest ein Teil der sich im Umlauf zwischen den Reaktoren befindlichen Metallerze unter exothermer Reaktionsführung Sauerstoff aus dem zugegebenen Gasstrom, der wahlweise vorerhitzt jedoch mindestens verdichtet sein muss, aufnimmt. Die exotherme Reaktionsführung sorgt zugleich für eine Erhöhung, oder mindestens für eine Beibehaltung der Temperatur des austretenden Erzstromes (5) gegenüber der Temperatur, die der Erzstrom (6) am Eintritt dieses Reaktors aufweist. Der eintretende Erzstrom entstammt dabei vorwiegend aus dem Reduktionsreaktor (1). Die Zugabe von Metallerz im Rohzustand erfolgt in Abhängigkeit der Oxidierbarkeit bzw. des Reduktionsgrades in (7) oder nach (8) dem Reaktor (1). Die Gaszufuhr in diesem Reaktor ist so zu gestalten, dass der darin enthaltene Feststoff zumindest teilweise ausgetragen wird. Der Feststoffanteil innerhalb des Luft- oder Oxidationsreaktors setzt sich dabei aus Metallerzpartikeln von unterschiedlichem Reduktionsgrad und unterschiedlicher Korngröße, und, beim Einsatz von Brennstoffen mit Ascheanteil, zusätzlich aus Aschebestandteilen zusammen. Der mit dem Gasstrom ausgetragene Feststoff wird durch geeignete Apparate (21, 22), z. B. durch Zyklone, in zwei Fraktionen vom Gasstrom getrennt. Der erhaltene, sauerstoffarme Gasstrom (9) wird dann zur energetischen Nutzung durch prozessinterne Wärmerückgewinnung und/oder durch Einsatz als Wärmequelle für einen externen Prozess zur Gewinnung von Nutzenergie eingesetzt, hier nicht dargestellt. Die erste abgetrennte Feststofffraktion (10) enthält vorwiegend Metallerzpartikeln die einen höheren Anteil an gebundenen Sauerstoff sowie eine höhere oder gleiche Temperatur aufweisen als diejenigen am Ende des Brennstoffreaktors. Die zweite Fraktion (11) enthält vorwiegend ebensolche Metallerzpartikeln wie die der ersten Fraktion, jedoch mit gegenüber dieser Fraktion geringeren Partikeldurchmessern sowie ggf. zusätzlich ausgetragene Ascheanteile, falls im Verfahren vorhanden. Die erste Fraktion (10) wird, bei Vorhandensein einer ausreichenden Temperaturdifferenz gegenüber der notwendigen Temperatur zum Ausgleich des Wärmehaushaltes des gesamten Prozesses, über geeignete Bauteile, wie z. B. einen Fließbettkühler (12), einer zusätzlichen energetischen Nutzung durch prozessinterne Wärmerückgewinnung und/oder durch Einsatz als Wärmequelle für einen externen Prozess zur Gewinnung von Nutzenergie zugeführt, bevor sie über geeignete Bauteile (13) zur gasseitigen Trennung der Reaktoren in den Brennstoff- oder Reduktionsreaktor (1) gelangen. Ein solches Bauteil zur gasseitigen Trennung ist beispielsweise ein dampfbetriebener Siphon (13) der jedoch bei Einsatz eines Fließbettkühlers auch in diesen integriert sein kann. Die zweite Fraktion (11) kann ebenfalls einer energetischen Nutzung zugeführt werden bevor oder nachdem eine ggf. notwendige Abtrennung der Ascheanteile erfolgt und die Fraktion der weiteren Verhüttung zugeführt wird, hier nicht dargestellt.The procedure 1 , is characterized by the use of a metal ore circulation (metal oxide) between two reactors, one of which in a reactor ( 1 ) (referred to as a fuel or reduction reactor) at least a partial reduction by the addition of solid and / or gaseous fuels ( 2 ) and in the other reactor ( 3 ) (referred to as air or oxidation reactor) with the supply of a molecular oxygen-containing gas ( 4 ) at least a portion of the metal ores in circulation between the reactors, under exothermic reaction conditions, absorbs oxygen from the added gas stream, which must optionally be preheated but at least compressed. The exothermic reaction at the same time provides for an increase, or at least for maintaining the temperature of the exiting Erzstromes ( 5 ) relative to the temperature of the ore stream ( 6 ) at the entrance of this reactor. The incoming ore stream originates mainly from the reduction reactor ( 1 ). The addition of metal ore in the raw state takes place as a function of the oxidizability or the degree of reduction in ( 7 ) or after ( 8th ) the reactor ( 1 ). The gas supply in this reactor should be designed so that the solid contained therein is at least partially discharged. The solids content within the air or oxidation reactor is made up of metal ore particles of varying degrees of reduction and different grain size, and, when using ash-containing fuels, additionally composed of ash constituents. The discharged with the gas stream solid is by suitable apparatus ( 21 . 22 ), z. B. by cyclones, separated into two fractions from the gas stream. The obtained, oxygen-poor gas stream ( 9 ) is then used for energetic use by in-process heat recovery and / or use as a heat source for an external process for obtaining useful energy, not shown here. The first separated solids fraction ( 10 ) contains predominantly metal ore particles which have a higher proportion of bound oxygen and a higher or equal temperature than those at the end of the fuel reactor. The second fraction ( 11 ) contains mainly just such metal ore particles as those of the first fraction, but with respect to this fraction lower Particle diameters and optionally additionally discharged ash fractions, if present in the process. The first fraction ( 10 ), in the presence of a sufficient temperature difference from the necessary temperature to compensate for the heat balance of the entire process, via suitable components such. B. a fluidized bed cooler ( 12 ), an additional energy use by in-process heat recovery and / or by use as a heat source for an external process for obtaining useful energy, before they have any suitable components ( 13 ) for the gas-side separation of the reactors in the fuel or reduction reactor ( 1 ) reach. Such a component for gas-side separation is, for example, a steam-operated siphon ( 13 ) which, however, can also be integrated into this when using a fluidized bed cooler. The second fraction ( 11 ) can also be fed to an energetic use before or after any necessary separation of the ash components takes place and the fraction of further smelting is supplied, not shown here.

Im Brennstoffreaktor geht mindestens ein Teil des im Metallerz vorhandenen Sauerstoffs eine Verbindung mit dem Brennstoff ein, je nach Brennstoff entsteht Kohlendioxid und/oder Wasser. Dieser Reaktor wird beim Einsatz fester Brennstoffe so mit Metallerzpartikeln beschickt, dass diese vorwiegend schwerkraftbedingt von oben nach unten durch diesen wandern, wobei eine Teilfluidisierung durch zugeführte und entstehende Gase nicht ausgeschlossen wird. Die Brennstoffzufuhr ist so auszuführen, dass eine geeignete Vermischung von Brennstoff und Metallerzpartikeln erfolgt und dass ein möglichst vollständiger Brennstoffumsatz innerhalb des Reaktors erreicht wird. Zur Verbesserung der erzielten Umsätze in diesem Reaktor wird auch optional eine mitunter gestufte Zugabe von Wasserdampf (14) vorgesehen. Am Ende oder nach dem Brennstoffreaktor wird ein Teilstrom des den Reaktor in Richtung Oxidationsreaktor verlassenden Metallerzes (15), das sich dadurch auszeichnet, dass es eine höhere Temperatur und/oder einen geringeren gebundenen Sauerstoffanteil besitzt als das Metallerz im Rohzustand, entnommen. Dieser gegenüber dem Roherz vorgeheizte und/oder vorreduzierte Teilstrom (16) wird dann der weiteren Verhüttung zugeführt, die dann aufgrund der höheren Temperatur und/oder des geringeren gebundenen Sauerstoffanteils des Metallerzes mit weniger Energieeinsatz auskommt, hier nicht dargestellt. Als weiterer Aspekt ist zu berücksichtigen, dass dieser Teilstrom aus Partikeln unterschiedlicher Historie, durch unerschiedliche Anzahl an Verfahrensumläufen, besteht. Der restliche Teil, der nicht direkt der Verhüttung zugeführt wird, gelangt über ein geeignetes Bauteil (17) zur gasseitigen Trennung (13) der beiden Reaktoren in den Luft- oder Oxidationsreaktor. Vorwiegend bei Einsatz fester Brennstoffe kann eine notwendige Abtrennung von nicht oder nicht vollständig umgesetzten Brennstoffteilen durch geeignete Apparate, wie z. B. einem Heißmagnetabscheider (17) dem Bauteil zur gasseitigen Trennung voran gestellt werden. Der dann daraus entstehende Strom (18), der die nicht oder nicht vollständig umgesetzten Brennstoffbestandteile enthält, wird zur weiteren Umsetzung wieder dem Brennstoff- oder Reduktionsreaktor zugeführt. Weiterhin verlässt den Brennstoffreaktor ein Gasstrom (19) erhöhter Temperatur, bestehend aus den gasförmigen Produkten der Brennstoffumwandlung, vorwiegend CO2 und H2O, dessen fühlbare Wärme nachfolgend einer energetischen Nutzung durch Wärmerückgewinnung im Prozess selbst oder als Wärmequelle für einen externen Prozess zur Gewinnung von Nutzenergie zugeführt werden kann, hier nicht dargestellt. Mit diesem Gasstrom mitgerissene Feststoffpartikeln (20) werden abgeschiedenen und der Verhüttung zugeführt. Zur Minderung, der mit dem Einsatz kohlenstoffhaltiger Brennstoffe verbundenen allgemein klimaschädlichen Emissionen von CO2, soll dieses aus dem den Brennstoffreaktor verlassenden Gasstrom abgeschiedene werden, indem nach der energetischen Nutzung durch geeignete Maßnahmen ein Auskondensieren des enthaltenen Wassers herbei zu führen ist. Der so erhaltene Gasstrom beinhaltet einen vergleichweise hohen Anteil an CO2 und steht dann für eine weitere Nutzung oder nach der Abkühlung zur Ablagerung Untertage oder in die Tiefsee zur Verfügung. Letztlich soll das CO2 nicht in die Atmosphäre gelangen, wodurch die Emissionsminderung und damit eine bessere Umweltverträglichkeit erreicht werden.In the fuel reactor at least part of the oxygen present in the metal ore enters into a connection with the fuel, depending on the fuel produced carbon dioxide and / or water. When solid fuels are used, this reactor is charged with metal ore particles in such a way that they migrate predominantly by gravity from top to bottom, whereby partial fluidization due to supplied and produced gases is not ruled out. The fuel supply is to be carried out so that a suitable mixing of fuel and metal ore particles takes place and that the most complete possible fuel conversion is achieved within the reactor. In order to improve the conversions achieved in this reactor, it is also possible to optionally add a gradual addition of steam ( 14 ) intended. At the end or after the fuel reactor, a partial stream of the metal ore leaving the reactor in the direction of the oxidation reactor ( 15 ), which is characterized in that it has a higher temperature and / or a lower bound oxygen content than the metal ore in the raw state, taken. This preheated and / or pre-reduced partial flow ( 16 ) is then supplied to the further smelting, which then makes do with less energy input due to the higher temperature and / or the lower bound oxygen content of the metal ore, not shown here. As a further aspect, it must be taken into account that this partial flow consists of particles of different history, due to a different number of process cycles. The remaining part, which is not directly supplied to the smelting, passes through a suitable component ( 17 ) for gas-side separation ( 13 ) of the two reactors in the air or oxidation reactor. Predominantly when using solid fuels, a necessary separation of not or not completely converted fuel parts by suitable apparatus, such. B. a hot magnetic separator ( 17 ) are made the component for gas-side separation ahead. The resulting current ( 18 ), which contains the fuel components that are not or not completely converted, is returned to the fuel or reduction reactor for further reaction. Furthermore, the fuel reactor leaves a gas stream ( 19 ) elevated temperature, consisting of the gaseous products of the fuel conversion, predominantly CO 2 and H 2 O, the sensible heat of which can subsequently be energetic use by heat recovery in the process itself or as a heat source for an external process for obtaining useful energy can be supplied, not shown here , Solid particles entrained with this gas stream ( 20 ) are separated and the smelting supplied. In order to reduce the generally harmful emissions of CO 2 associated with the use of carbonaceous fuels, this is to be separated from the gas stream leaving the fuel reactor, by condensing the water contained in the mixture after the energetic use by suitable measures. The gas stream thus obtained contains a comparatively high proportion of CO 2 and is then available for further use or after cooling for underground storage or into the deep sea. Ultimately, the CO 2 should not escape into the atmosphere, whereby the emission reduction and thus a better environmental impact can be achieved.

Beispielhaft wird der oben beschriebene Prozess für den Einsatz von Ilmenit (FeTiO3) dargestellt, 2.By way of example, the process described above for the use of ilmenite (FeTiO 3 ) is shown, 2 ,

Die Erfindung ist vorangehend anhand von einem möglichen Ausführungsbeispiel beschrieben worden. Ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen, offenbaren sich einem Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungen, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention has been described above with reference to a possible embodiment. Without departing from the subject matter of the invention, numerous further embodiments will be apparent to a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Brennstoff-/ReduktionsreaktorFuel / reduction reactor
22
Brennstoffstromfuel flow
33
Luft-/OxidationsreaktorAir / oxidation reactor
44
Luftstromairflow
55
Oxidierter Erz-/Sauerstoffverarmter Luft-/AschestromOxidized ore / oxygen depleted air / ash stream
66
Reduzierter ErzstromReduced ore flow
77
RoherzstromRoherzstrom
88th
RoherzstromRoherzstrom
99
Sauerstoffverarmter LuftstromOxygen depleted airflow
1010
Oxidierter ErzstromOxidized ore stream
1111
Erz-/AschestromOre / ash stream
1212
WärmeübertragerHeat exchanger
13 13
Vorrichtung zur gasseitigen Trennung der ReaktorenDevice for gas-side separation of the reactors
1414
WasserdampfstromSteam power
1515
Reduzierter ErzstromReduced ore flow
1616
Reduzierter Erzstrom zur VerhüttungReduced ore flow for smelting
1717
Abscheide-/TrennvorrichtungSeparation / separation device
1818
Reduzierter ErzstromReduced ore flow
1919
Stickstofffreier GasstromNitrogen-free gas flow
2020
Reduzierter Erzstrom zur VerhüttungReduced ore flow for smelting
2121
Abscheide-/TrennvorrichtungSeparation / separation device
2222
Abscheide-/TrennvorrichtungSeparation / separation device
2323
Abscheide-/TrennvorrichtungSeparation / separation device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0743368 B1 [0001] EP 0743368 B1 [0001]
  • EP 0474704 B1 [0001] EP 0474704 B1 [0001]
  • EP 0596107 B1 [0001] EP 0596107 B1 [0001]
  • EP 0543757 B1 [0001] EP 0543757 B1 [0001]
  • EP 0741801 B1 [0001] EP 0741801 B1 [0001]
  • DE 10336676 B4 [0001] DE 10336676 B4 [0001]
  • US 5447024 [0002] US 5447024 [0002]
  • KR 100636881 B1 [0002] KR 100636881 B1 [0002]
  • DE 19930071 C2 [0003] DE 19930071 C2 [0003]
  • DE 10033453 B4 [0003] DE 10033453 B4 [0003]

Claims (22)

Verfahren zur Vorreduktion von Metalloxiden (7, 8) und/oder zur Bereitstellung eines heißen Metalloxids (16) für die nachfolgende Verhüttung und/oder zur Erzeugung eines stickstofffreien Rauchgases (19) zur weiteren thermischen Verwertung durch Kombination von zwei gasseitig weitgehend getrennten Reaktoren (1, 3) mit jeweils unterschiedlicher Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid je nach Oxidierbarkeit in den oder nach dem ersten Reaktor (1) zugeführt wird und im zweiten Reaktor (3) dieses Metalloxid (10, 18) entweder den im Reaktor (1) aus der Luft gebundenen Sauerstoff wieder abgibt und/oder den bereits im Metalloxid gebundenen Sauerstoff abgibt und dabei ein Brennstoff (2) stickstofffrei weitgehend zu Wasser und Kohlendioxid umgewandelt wird.Process for the prereduction of metal oxides ( 7 . 8th ) and / or for providing a hot metal oxide ( 16 ) for the subsequent smelting and / or for the production of a nitrogen-free flue gas ( 19 ) for further thermal utilization by combining two gas-side largely separate reactors ( 1 . 3 ), each having a different atmosphere, characterized in that the metal oxide, depending on the oxidizability in or after the first reactor ( 1 ) and in the second reactor ( 3 ) this metal oxide ( 10 . 18 ) either in the reactor ( 1 ) releases oxygen bound from the air and / or gives off the oxygen already bound in the metal oxide and thereby releases a fuel ( 2 ) is largely converted to nitrogen-free water and carbon dioxide. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktor (1) Wasserdampf geleitet wird.Process according to claim 1, characterized in that in the reactor ( 1 ) Steam is passed. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (14) als Fließbettkühler ausgebildet ist.Process according to claims 1 and 2, characterized in that the heat exchanger ( 14 ) is designed as a fluidized bed cooler. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem nachgeschalteten Verhüttungsprozess ein aufgeheiztes und/oder vorreduziertes Metalloxid zugeführt wird.Method according to claims 1 to 3, characterized in that the downstream smelting process, a heated and / or pre-reduced metal oxide is supplied. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein weitgehend stickstofffreies Rauchgas (19) zur weiteren thermischen Verwertung erzeugt wird.Process according to claims 1, 2 and 4, characterized in that a largely nitrogen-free flue gas ( 19 ) is generated for further thermal utilization. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein sauerstoffverarmtes Abgas (9) zur weiteren thermischen Verwertung erzeugt wird.Process according to claims 1, 2 and 4, characterized in that an oxygen-depleted exhaust gas ( 9 ) is generated for further thermal utilization. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Reaktor (1) geleitete Gasstrom (4) einer Vorverdichtung unterzogen wird.Process according to claims 1 and 2, characterized in that the reactor ( 1 ) directed gas stream ( 4 ) is subjected to a pre-compaction. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den Reaktor (3) verlassende Metalloxidstrom (15) teilweise zur Oxidation in den Reaktor (1) überführt wird.Process according to claims 1 and 2, characterized in that the reactor ( 3 ) leaving metal oxide stream ( 15 ) partially for oxidation in the reactor ( 1 ) is transferred. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktor (1) ein Brennstoff so geleitet wird, dass eine ausreichende Durchmischung mit dem enthaltenen Metalloxid erfolgt.Process according to claims 1 and 2, characterized in that in the reactor ( 1 ) a fuel is passed so that there is sufficient mixing with the metal oxide contained. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz fester Brennstoffe die Ascheabscheidung weitgehend zwischen den Reaktoren (1) und (3) erfolgt.Process according to Claims 1 and 2, characterized in that, when solid fuels are used, the ash separation largely takes place between the reactors ( 1 ) and ( 3 ) he follows. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströme zur energetischen Verwertung (9, 19) weitgehend frei von Feststoffen sind.Process according to claims 1 to 6, characterized in that the gas streams for energy recovery ( 9 . 19 ) are largely free of solids. Vorrichtung zur Vorreduktion von Metalloxiden (7, 8) und/oder zur Bereitstellung eines heißen Metalloxids (16) für die nachfolgende Verhüttung und/oder zur Erzeugung eines stickstofffreien Rauchgases (19) zur weiteren thermischen Verwertung durch Kombination von zwei gasseitig weitgehend getrennten Reaktoren (1, 3) mit jeweils unterschiedlicher Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid je nach Oxidierbarkeit in den oder nach dem ersten Reaktor (1) zugeführt wird und im zweiten Reaktor (3) dieses Metalloxid (10, 18) entweder den im Reaktor (1) aus der Luft gebundenen Sauerstoff wieder abgibt und/oder den bereits im Metalloxid gebundenen Sauerstoff abgibt und dabei ein Brennstoff (2) stickstofffrei weitgehend zu Wasser und Kohlendioxid umgewandelt wird.Device for the prereduction of metal oxides ( 7 . 8th ) and / or for providing a hot metal oxide ( 16 ) for the subsequent smelting and / or for the production of a nitrogen-free flue gas ( 19 ) for further thermal utilization by combining two gas-side largely separate reactors ( 1 . 3 ), each having a different atmosphere, characterized in that the metal oxide, depending on the oxidizability in or after the first reactor ( 1 ) and in the second reactor ( 3 ) this metal oxide ( 10 . 18 ) either in the reactor ( 1 ) releases oxygen bound from the air and / or gives off the oxygen already bound in the metal oxide and thereby releases a fuel ( 2 ) is largely converted to nitrogen-free water and carbon dioxide. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktor (1) Wasserdampf geleitet wird.Apparatus according to claim 12, characterized in that in the reactor ( 1 ) Steam is passed. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (14) als Fließbettkühler ausgebildet ist.Device according to claims 12 and 13, characterized in that the heat exchanger ( 14 ) is designed as a fluidized bed cooler. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem nachgeschalteten Verhüttungsprozess ein aufgeheiztes und/oder vorreduziertes Metalloxid zugeführt wird.Device according to claims 12 to 14, characterized in that the downstream smelting process, a heated and / or pre-reduced metal oxide is supplied. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12, 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein weitgehend stickstofffreies Rauchgas (19) zur weiteren thermischen Verwertung erzeugt wird.Device according to claims 12, 13 and 15, characterized in that a largely nitrogen-free flue gas ( 19 ) is generated for further thermal utilization. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12, 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein sauerstoffverarmtes Abgas (9) zur weiteren thermischen Verwertung erzeugt wird.Device according to claims 12, 13 and 15, characterized in that an oxygen-depleted exhaust gas ( 9 ) is generated for further thermal utilization. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Reaktor (1) geleitete Gasstrom (4) einer Vorverdichtung unterzogen wird.Device according to claims 12 and 13, characterized in that the into the reactor ( 1 ) directed gas stream ( 4 ) is subjected to a pre-compaction. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der den Reaktor (3) verlassende Metalloxidstrom (15) teilweise zur Oxidation in den Reaktor (1) überführt wird.Device according to claims 12 and 13, characterized in that the reactor ( 3 ) leaving metal oxide stream ( 15 ) partially for oxidation in the reactor ( 1 ) is transferred. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktor (1) ein Brennstoff so geleitet wird, dass eine ausreichende Durchmischung mit dem enthaltenen Metalloxid erfolgt.Device according to claims 12 and 13, characterized in that in the reactor ( 1 ) one Fuel is passed so that there is a sufficient mixing with the metal oxide contained. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz fester Brennstoffe die Ascheabscheidung weitgehend zwischen den Reaktoren (1) und (3) erfolgt.Device according to claims 12 and 13, characterized in that when using solid fuels, the ash deposition largely between the reactors ( 1 ) and ( 3 ) he follows. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasströme zur energetischen Verwertung (9, 19) weitgehend frei von Feststoffen sind.Device according to claims 12 to 17, characterized in that the gas streams for energy recovery ( 9 . 19 ) are largely free of solids.
DE102009038052A 2009-08-19 2009-08-19 Smelting process by using a pre-reduced Ilmeniterzstromes and / or Hematitezstromes Expired - Fee Related DE102009038052B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009038052A DE102009038052B4 (en) 2009-08-19 2009-08-19 Smelting process by using a pre-reduced Ilmeniterzstromes and / or Hematitezstromes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009038052A DE102009038052B4 (en) 2009-08-19 2009-08-19 Smelting process by using a pre-reduced Ilmeniterzstromes and / or Hematitezstromes

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE102009038052A1 true DE102009038052A1 (en) 2011-03-03
DE102009038052A8 DE102009038052A8 (en) 2011-06-01
DE102009038052B4 DE102009038052B4 (en) 2012-09-27

Family

ID=43524934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009038052A Expired - Fee Related DE102009038052B4 (en) 2009-08-19 2009-08-19 Smelting process by using a pre-reduced Ilmeniterzstromes and / or Hematitezstromes

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009038052B4 (en)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5447024A (en) 1992-06-03 1995-09-05 Tokyo Electric Power Co., Inc. Chemical-looping combustion power generation plant system
EP0596107B1 (en) 1990-12-27 1996-10-09 Kawasaki Steel Corporation Fluidized bed preliminary reducing furnace for raw material comprising oxide
EP0543757B1 (en) 1991-11-19 1997-03-05 Sollac Plant for the reduction of iron ore in circulating fluidised bed
EP0474704B1 (en) 1989-06-02 1998-02-11 Cra Services Limited Pre-heating and pre-reduction of metal oxide ore using high temperature off-gases
EP0741801B1 (en) 1994-12-29 2000-04-12 POHANG IRON & STEEL CO., LTD. Fluidized bed type reduction apparatus for iron ores and method for reducing iron ores using the apparatus
EP0743368B1 (en) 1995-05-18 2001-08-29 Technological Resources Pty. Ltd. A smelting reduction method with increased effectiveness
DE19930071C2 (en) 1999-06-30 2001-09-27 Wolfgang Krumm Method and device for pyrolysis and gasification of organic substances and mixtures
DE10336676B4 (en) 2003-08-09 2005-09-29 Outokumpu Oyj Process and plant for the reduction of iron oxide-containing solids
KR100636881B1 (en) 2005-07-14 2006-10-20 한국과학기술원 Chemical-looping combustor using circulating fluidized bed with double loops
DE10033453B4 (en) 2000-07-10 2006-11-02 Herhof Verwaltungsgesellschaft Mbh Process and device for recycling substances and mixtures containing organic components
WO2008044942A1 (en) * 2006-10-11 2008-04-17 Sinvent As Chemical looping combustion
AT505526A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-15 Univ Wien Tech FLUID BED REACTOR SYSTEM

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004053676B4 (en) * 2004-11-03 2010-02-25 Outotec Oyj Process and plant for the production of titanium slag from ilmenite

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0474704B1 (en) 1989-06-02 1998-02-11 Cra Services Limited Pre-heating and pre-reduction of metal oxide ore using high temperature off-gases
EP0596107B1 (en) 1990-12-27 1996-10-09 Kawasaki Steel Corporation Fluidized bed preliminary reducing furnace for raw material comprising oxide
EP0543757B1 (en) 1991-11-19 1997-03-05 Sollac Plant for the reduction of iron ore in circulating fluidised bed
US5447024A (en) 1992-06-03 1995-09-05 Tokyo Electric Power Co., Inc. Chemical-looping combustion power generation plant system
EP0741801B1 (en) 1994-12-29 2000-04-12 POHANG IRON & STEEL CO., LTD. Fluidized bed type reduction apparatus for iron ores and method for reducing iron ores using the apparatus
EP0743368B1 (en) 1995-05-18 2001-08-29 Technological Resources Pty. Ltd. A smelting reduction method with increased effectiveness
DE19930071C2 (en) 1999-06-30 2001-09-27 Wolfgang Krumm Method and device for pyrolysis and gasification of organic substances and mixtures
DE10033453B4 (en) 2000-07-10 2006-11-02 Herhof Verwaltungsgesellschaft Mbh Process and device for recycling substances and mixtures containing organic components
DE10336676B4 (en) 2003-08-09 2005-09-29 Outokumpu Oyj Process and plant for the reduction of iron oxide-containing solids
KR100636881B1 (en) 2005-07-14 2006-10-20 한국과학기술원 Chemical-looping combustor using circulating fluidized bed with double loops
WO2008044942A1 (en) * 2006-10-11 2008-04-17 Sinvent As Chemical looping combustion
AT505526A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-15 Univ Wien Tech FLUID BED REACTOR SYSTEM

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Forret, A. et al.: Chemical Looping Combustion Process applied to liquid fuels. Invited Lectures: ECM 2009 Fourth European Combustion Meeting, 14-17 April 2009. URL:http://www.combusting.org.uk/ECM_2009/P810025. df [recherchiert am 07.04.2010] *
Forret, A. et al.: Chemical Looping Combustion Process applied to liquid fuels. Invited Lectures: ECM 2009 Fourth European Combustion Meeting, 14-17 April 2009. URL:http://www.combusting.org.uk/ECM_2009/P810025.pdf [recherchiert am 07.04.2010]

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009038052B4 (en) 2012-09-27
DE102009038052A8 (en) 2011-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT404735B (en) METHOD AND INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF LIQUID PIPE IRON OR LIQUID STEEL PRE-PRODUCTS
EP0255180A1 (en) Process for the reduction of ferrous fine-grained materials by means of reducing agents containing solid carbon
EP2751294B1 (en) Method for treating waste gases from plants for pig iron production
EP0222452B1 (en) Process for reducing the oxidation level of metallic oxides
AT507113A1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR ENERGY AND CO2 EMISSION OPTIMIZED IRON PRODUCTION
DE2552904A1 (en) PROCESS FOR THE REDUCTION OF FINE DISTRIBUTED METAL OXIDE-CONTAINING MATERIAL
EP2664681A1 (en) Method and device for inserting particulate material into the fluidised bed of a reduction unit
DE4103965C1 (en)
DE102007032419A1 (en) Process and plant for the reduction of iron oxide-containing solids
EP0790319B1 (en) Process for the reduction of iron ores with reducing agents containing solid carbon
AT407052B (en) METHOD FOR PRODUCING LIQUID PIG IRON
DE4041689C2 (en) Process and plant for producing liquid steel from iron oxides
EP0796349A1 (en) Sponge iron production process and plant
DE102008059370A1 (en) Process and plant for the production of cement
EP0897430B1 (en) Method of producing liquid crude iron or liquid steel fabricated materials
DD201807A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR DIRECT REDUCTION OF IRON OXIDE
DE102009038052B4 (en) Smelting process by using a pre-reduced Ilmeniterzstromes and / or Hematitezstromes
EP0117318B1 (en) Process for the continuous melting of sponge iron
DE102008025119A1 (en) Method for utilizing process heat from carbonization of metal oxides under using carbon dioxide-containing gases, comprises mixing carbon dioxide-containing gas as gas stream and metal oxide in multi-level tubular reactor for carbonization
DE19953298C2 (en) Methods and devices for increasing performance and saving fuel in the production of iron
EP1294953B1 (en) Device for directly reducing ore fine and installation for carrying out said method
DE2351374A1 (en) PROCESS FOR DIRECTLY REDUCING FERROUS OXIDE TO MOLTEN IRON
AT406369B (en) METHOD FOR CRUSHING AND REDUCING METAL OXIDE-CONTAINING SLAGS
DE907417C (en) Process for reducing Fe O in lean ores to Fe O
DE19936935C2 (en) Method and device for increasing performance and saving fuel in the production of pig iron

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8196 Reprint of faulty title page (publication) german patentblatt: part 1a6
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20121228

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130301