DE1024245B

DE1024245B - Verfahren zur Verhuettung staubfoermiger oder feinkoerniger Erze mit staubfoermigen oder feinkoernigen Brennstoffen

Info

Publication number: DE1024245B
Application number: DER10513A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Traenckner; Dr-Ing Hans Just; Dr-Ing Friedrich Nistler; Kurt-Ehrenfried Schulze
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1952-12-16
Filing date: 1952-12-16
Publication date: 1958-02-13

Description

Verfahren zur Verhüttung staubförmiger oder feinkörniger Erze mit staubförmigen oder feinkörnigen Brennstoffen Es ist bekannt, staubförmige oder feinkörnige Brennstoffe mit einem Gas, z. B. Luft, in; der Weise zur Reaktion: zu bringen, daß der Brennstoff im dem aufwärts strömenden Gas. bei der Reaktionstemperatur in, der Schwebe gehalten wird. Hierdurch, wird eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit erreicht, insbesondere wenn der Reaktionsraum als sogenannte Wirbelkammer in bekannter Weisei ausgebildet wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein. Verfahren zur Verhüttung sta.ub@förmiger oder feinkörniger Erze mit stauhförmigen oder feinkörnigen Brennstoffen in einem Sta.ubgenera.tor und besteht in erster Linie darin, daß der Brennstoff in einem ersten Reaktionsraum, verkokt wird, wobei vorzugsweise das Erz mit dein Brennstoff vermischt und vorreduziert wird, daß der Koks und das Erz und etwaige staubförmige oder feinkörnige Verhüttunigsz.uschläge zusammen in. einem zweiten., als Staubgenerator ausgebildeten Reaktionsraum, vo@rz@u@gs«"eise einear Wirbelkammer, im Schwebezustand in einem Vergasungsmittel, das erfürderlichenfalls mit einem im Kreislauf geführten Teil der im Staubgenerator gebildeten Gase gemischt ist, bei der durch die Koksverbrennung erzeugten, Temperatur zur Reaktion miteinander gebracht werden, so, daß die restlose Reduktion des Erzes und ein Schmelzen dies Metalls und der Schlacken erfolgt, daß die im erstem Reaktionsraum und die, im zweiten, als Sta,ubgenierator ausgebildeten. Reaktionsraum gebildeten Gase nicht miteinander gemischt werden und daß die im ersten Reaktionsraum. für die, Verkokung des Brennstoffs und die etwaige Vorred'uzierung des Erzes erf'crderliche Wärmei durch teilweise Vergasung des Brennstoffs im ersten Reaktionsraum erzeugt wird und/oder dem ersten Reaktionsraum mittelbar aus dem W ärmeinhalt der im zweiten, als Staubgenerator ausgebildeten, Reaktionsraum erzeugten Gase zugeführt wird. Dabei kann auch die Trocknung des Brennstoffs und des Erzes, die, Verkokung des Brennstoffs und die Vorreduzierung des Erzes im Schwebezustand erfolgen. Dadurch, daß der Brennstoff dem Verhüttungsprozeß im verkokten Zustand zugeführt wird., wird der Verhüttungsprozeß von, dem stark wärmnever4ra.uchenden Vorgang der Trocknung und Vorwärmung des Brennstoffs, der Wasserverdampfung und Spaltung des Wasserdampfes frei gehalten und dadurch die Reduzierung und Schmelzung des Erzes bei verringertem Brennstoffverbrauch durchführbar. Wesentlich für das Verfahren nach der Erfindung ist aber, daß auch diie bei der Entgasung entstehenden wertvollen Gasbestandteile getrennt von dein weniger wertvollen Verhüttungsgasen gewonnen werden. Die getrennte Gewinnung der Verkokungs-;ase ist ferner dann. von besonderer Bedeutung; wenn schwefelreiche Brennstoffe vercvende-t werden und die Verkokungsgase eine ungünstige Wirkung auf die Erze und Verhüttungszuschläge ausüben würden. Im diesem Falle wird man auch von eiinter Vorreduzierun,g des Erzes im Verkokungsraum zweckmäßig absehen.
Die fühlbare Wärme der bei der Verkokung und bei der Verhüttung entstehenden Gase kann in beliebiger bekannter Weise ausgenutzt werden. Da es sich wegen der Kohlenwertstoffe empfiehlt, die Verkokung bei möglichst niedriger Temperatur durch'zuf'ühren, die Verhüttung jedoch bei hoher Temperatur durchgeführt wird, kommen die Verhüttungsgasei in besonderem Maße für, eine Wärmerückgewinnung in Betracht. Gemäß der Erfindung wird die dein: Verhüttungsgasen innewohnende Wärme mittelbar im den Verkokungspro:zeß eingeführt, indem entweder die Wandungen des Verkokungsraumes oder in den Verkokungsraum einzuführende, Wärmeträger durch die Verhüttungsgase beheizt werden. Als Wärmeträger können im bekannter Weise! im Kreislauf geführte, an der Reaktion im Ve!rkckungsraum nicht teilnehmende Körper, aber auch nm Kreislauf geführter Koks und/oder im Kreislauf geführtes Erz verwendet werden.
In der Zeichnung sind schematisch drei Ausführungsbeispiele -einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt, wobei in den Abb. 1 bis 3 gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen vesehen sind.
Bei dem in Abh. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist mit, 1 ein Bunker für den Erzstauh und mit 2 ein Bunker für den. Kohleiustaub bezeichnet. Durch geeignete Leitungen und Zutei.lvcrrichtungen gelangen die Stäube zusammen mit einem durch de Leitung 26 zugeführten sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel, z. B, hocherhitzter Luft, in einen Vergasungsschacht 3, in welchem das Staubgemisch entzündet wird. Der Sauerstoffgehalt des Vergasungsmittels ist so bemessen,, daß die entstehenden Temperaturen nicht ausreichen, den Aschergehalt des- Kohlenstaubes oder den Erzstaub zu schmelzen. Dabei entsteht ein heizwertreiches Gas, das, durch die Leitung 4, den Wärmeäustauscher 5 und den Staubabscheider 6 geleitet wird, um dann durch die Leitung 7 einem Gasverbraucher zugeführt zu werden. Der Brennstoffstaub, wird im Vergasungsschacht 3 nur zu einem kleinen Teil verbraucht, insbesondere werden die flüchtigen Bestandteile ausgetrieben, und der Erzstaub wird dabei erhitzt und vorreduziert. Diese so umgewandelten Stäube werden im Stau.babscheider 6 aus dem Gasstrom. abgeschieden ;und dann: in einen zweiten Vergaserschacht 20 eingeleitet, wo sie mittels eines durch die; Leitung 27 zugefülhrten sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels, das im, Wärmeaustauscher 5 stark vorgewärmt worden. ist, möglichst vollständig umgesetzt werden. Die Temperatur im Vergaserschacht 20 wird bis über die Schmelztemperatur der Brennstoffasche und des Eisens getrieben, so, daß Eisen und Schlacke in flüssiger Form in das Granwlierbad 21 tropfen. Das im Vergaserschacht 20 erzeugte Gas ist nicht so heizkräftig wie das im Vergaserschacht 3 erzeugte, weil die Erzverhüttung im Vergaserschacht 20 den Heizwert verringert. Dieses Gas wird in, dem Staubabscheider 22 von mitgerissenem Staub befreit und dann durch eine Leitung 23 einem Gasverbraucher zugeführt, der Gase mit geringem Heizwert verarbeiten, kann. Die fühlbare Wärme des Gases wird. im Wärmeausraiuscher 24 zur Vorwärmung des. durch die Leitung 28 zugeführten Vergasungsmittels verwendet, mittels dessen der Reststaub aus dem Staubabscheider 22 vergast bzw. verhüttet wird.
Bei dem in Abb. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Entgasung des Brennstoffs mittels erhitzter, fester Wärmeträger vorgenommen. Der Erzstaub gelangt aus dem Bunker 1 ohne vorherige Vorreduktion mit dem durch die Leitung 27 zugeführten Vergasungsmittel in den Vergaserschacht 20 zur Verhüttung. Der, Brennstoffstaub gelangt aus dem Bunker 2 mit dem durch die Leitung 29 zugeführten Traggas., das sauerstofffrei sein kann oder auch. einen gewissen Sauerstoffgehalt besitzen kann; wenn Tenlvergas;ung des. Brennstoffs erwünscht ist, in den Reaktionsraum 3, der mit erhitzten festen: Körpern gefüllt ist, z. B. mit Schamottebrocken oder anderen feuerfesten Körpern, die sich langsam nach unten durch den. Reakt.ionsra;urn 3 bewegen. Diese festen Wärmeträger werden aus. dem Reaktionsraum 3 ausgetragen und z. B. durch; ein Becherwerk 8 nach oben gefördert, wo sie in den Raum 3 a eingefüllt und, über einen von Heizgasen durchströmten Raum 3 b, in dem sie abermals erhitzt werden, wiederum in heißem Zustand dein Reaktionsraum 3 zugeführt werden. Der Brennistoffstaub. aus dem Bunker 2 wird mittels des Traggases durch die Schüttung heißer Wärmeträger im Reaktionsraum 3 hindurchgeblasen. Dabei tritt eine Entgasung und unter Umständen eine teilweise Vergasung des Brennstoffs ein. Das im Reaktionsraum 3 gebildete Starkgas wird im Staubabscheider 6 vom mitgeführten Staub getrennt und durch die Leitung 7 abgeführt. Ein Teil des Gases kann als Traggas in die Leitung 29 geführt werden. Die, Verhüttung des Erzstaubes mit dem entgasten., aus dem Staubabscheider 6 der Leitung 27 zugeführten Brennstoffstaub erfolgt im Vergasungsschacht 20, wobei die Aschen- und Eisenschmelze im Gran;ulierbad 21 verfestigt wird. Der mit dem Gichtgas durch die Leitung 30 ausgetragene Reststaub des Verhüttungsprozesses wird im Staub:abscheider 22 abgeschieden und in den Verhüttungsprozeß zurückgeführt. Aus dem Staubabscheider 22 gelangt das bei der Verhüttung gebildete Gichtgas durch die Leitung 23 zu einem geeigneten Gasverbraucher oder durch die Leitung 31 in den Raum 3 b zur Beheizu,ng der festem Wärmeträger. Falls die fühlbare Wärme hierfür nicht ausreicht, wird durch die Leitung 32 Luft zugeführt, die eine Verbrennung der Gase ermöglichst.
Abb.3 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Entgasung des Breninstoffs und die Vorreduktion des Erzes mittels heißen Koks-Erz-Staubes d'u;rchgeführt wird, wobei der heiße, staubförmige Wärmeträger im Kreislauf umgewälzt wird. Der Erzstaub gelangt aus dem Bunker 1 zusammen mit dein Brennstoffstaub, aus dein Bunker 2 und. einem durch, die Leitung 11 zugeführten erhitzten Koks-Erz-Staub-Gemisch in eine Mischvorrichtung 10 und von, dort in den Reaktionsraum. 3. Im Reaktionsraum 3 wird durch die Wärme des staubförmigen Koks-Erz-Gemisches der Brennstoff entgast und der Erzstaub vorreduziert. Das dabei gebildete Entgasungsgas wird im Staubabscheider 6 vom mitgenommenen Staub befreit und gelangt durch die Leitung 7 zu einer ge- eigneten Verwendung. Der im Reaktionsraum 3 entgaste Staub wird mittels der heißen Abgase aus dem Vergasungsraum 20 durch die Leitung 25 hochgefördert und dabei erhitzt. Im Staubabscheider 22 trennt sich. der erhitzte Staub von den Gichtgasen, die durch die Leitung 23 abgeleitet werden., und, gelangt durch die Leitung 11 wieder zur Mischvorrichtung 10, wo er ,mit dem frischen Erz-Brennstoff-Staub-Gemisch vermischt wird. Aus dem Staubkreislauf zwischen Staubabscheider 22, Leitung 11, Mischvorrichtung 10, Reaktionsraum 3 und' Förderleitung 25 wird eine gewisse Staubmenge abgezogen und mit dem im Abscheider 6 abgeschiedenen Staub der Leitung 27 und dem Vergasungsschacht 20 zur Vergasung und Verhüttung zugeführt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Verhüttung staubförmiger oder feinkörniger Erze mit staubförmigen oder feinkörnigen. Brennstoffen in einem Staubgenerator, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in einem ersten Reaktionsraum. verkokt wird, wobei vorzugsweise das Erz mit dem Brennstoff vermischt und vorreduziert wird, daß der Koks und das Erz und etwaige staubförmige oder feinkörnige Verhüttungszuschläge zusammen in einem zweiten;, als Staubgenerator ausgebildeten Reaktionsraum, vorzugsweise einer Wirbelkammer, im Schwebezustand in einem Vergasungsmittel, das erforderlichenfalls mit einem im Kreislauf geführten Teil der im Staubgenerator gebildeten Gase gemischt ist, bei der durch die Koksverbrennung erzeugten Temperatur zur Reaktion miteinander gebracht werden, so daß die restlose Reduktion das Erzes und ein Schmelzen, des Metalls und der Schlacken erfolgt, daß die im ersten Reaktionsraum und die im zweiten, als Staubgenerator ausgebildeten Reaktionsraum gebildeten Gase nicht miteinandier gemischt werden und daß die im ersten Reaktionsraum für die Verkokung des Brennstoffs und die etwaige Vorreduzierung des Erzes erforderliche Wärme durch teilweise Vergasung des Brennstoffs im ersten Reaktionsraum erzeugt wird und/oder dem ersten Reaktionsraum mittelbar aus diem Wärmeinhalt der im. zweiten, als Staubgenerator ausgebildeten Reaktionsraum erzeugten Gase zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die im ersten Reaktionsrauen für die Verkokung des Brennstoffs und die etwaige Vorreduz.ierung des Erzes erforderliche Wärme durch teilweise Vergasung des. Brennstoffs im erstem; Reaktionsraum erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkokung des Brennstoffs und d'ie etwaige Vorreduzierurng des Erzes im Schwebezustand in einem Vergasungsmittel, das erforderlichenfalls mit einem. im Kreislauf geführten Teil der bei der Verkokung gebildeten Gase gemischt ist, in einem Staubgenerator, vorzugsweise einer Wirbelkammer, erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: der Wärmeinhalt der im zweiten, als. Staubgenerator ausgebildeten Reaktionsraum erzeugten Gase dem ersten Reaktionsraum mittelbar zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diie im Staubgenerator erzeugten Gase zur Beheizung der Wände des ersten Reaktionsraumes verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Wärmeinhalt der im zweiten, als Staubgenerator ausgebildeten erzeugten Gase dem ersten Reaktionsraum mittelbar zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die im Staubgener atoT erzeugten Gase zur Erhitzung vom, Wärmeträgern verwendet werden, die ihre aufgenommene Wärme im ersten Reaktionsraum an den Brennstoff und gegebenenfalls auch an das Erz abgeben.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch. gekennzeichnet, daß als Wärmeträger im Kreislauf geführter Koks und/oder im Kreislauf geführtes Erz verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 822 402, 861898, 729 293; USA.-Patentschriften Nr. 2 502 501, 2 287 476; Stahl und Eisen, 1950, S. 711/712.