DE1161926B

DE1161926B - Process for increasing the furnace throughput while reducing the fuel requirement when extracting iron and Ni, Co, W, Mo in the form of flakes by reducing treatment of oxidic ores with solid carbon in a rotary kiln

Info

Publication number: DE1161926B
Application number: DEA24251A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Johannsen
Original assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Current assignee: Beteiligungs und Patentverwaltungs GmbH
Priority date: 1956-02-04
Filing date: 1956-02-04
Publication date: 1964-01-30

Description

Verfahren zur Steigerung des Ofendurchsatzes unter gleichzeitiger Verringerung des Brennstoffbedarfs bei der Gewinnung von Eisen und Ni, Co, W, Mo in Form von Luppen durch Reduktionsbehandlung von oxydischen Erzen mit festem Kohlenstoff im Drehrohrofen Es ist bekannt, oxydische Erze und andere Rohstoffe des Eisens und ähnlicher Metalle, wie Ni, Co, W, Mo usw., nach dem Krupp-Renn-Verfahren im Drehrohrofen zu reduzieren und auf Luppen zu verarbeiten, die durch einen Schweißvorgang innerhalb der Schlacke gebildet und nachträglich von dieser getrennt werden. Für dieses Verfahren werden lange geneigte Drehrohröfen verwendet, denen die Erze und sonstigen oxydischen Ausgangsstoffe, gemischt mit feinem Brennstoff und etwaigen Zuschlägen, am oberen Ende aufgegeben werden, so daß sie im Gegenstrom zu den Gasen durch den Ofen wandern. Am Austragsende des Ofens befindet sich ein Staurand, durch den die Beschickung in der Luppzone aufgestaut wird und längere Zeit in ihr verweilt. Das Verhältnis des lichten Staurandquerschnittes zum lichten Ofenquerschnitt beträgt in der Regel etwa 1: 3 bis 1: 5. Bei diesem Verfahren ist es üblich, die Luft, die für die Verbrennung der im mittleren Teil des Ofens entwickelten Reduktionsgase benötigt wird, durch den natürlichen Auftrieb des geneigten Ofens anzusaugen, während die in der Luppzone erforderliche Luftmenge in den Ofen als. Luft oder in Form oxydierender Heizgase vom Austragsende aus eingeblasen wird. Dabei wird der größte Teil des Ofens mit einem schwachen Unterdruck von etwa 2 bis 5 mm Wassersäule betrieben, während am Aufgabeende des Ofens ein Druck von ± 0 oder ein schwacher Überdruck herrscht. Üblicherweise wird etwa die Hälfte der für den Gesamtprozeß erforderlichen Luftmenge von dem geneigten Ofen selbst angesaugt und die zweite Hälfte als Luft oder oxydierende Heizgase eingeblasen. Bei dieser Betriebsweise ergibt sich in der Luppzone bei den dort herrschenden Temperaturen eine durchschnittliche Gasgeschwindigkeit von etwa 4 bis 8 m/sec und am Aufgabeende des Ofens :eine solche von etwa 2 bis 4 m/sec.Process for increasing the furnace throughput while at the same time Reduction of fuel consumption in the production of iron and Ni, Co, W, Mo in the form of flakes by reduction treatment of oxidic ores with solid carbon In the rotary kiln It is known, oxidic ores and other raw materials of iron and similar metals, such as Ni, Co, W, Mo etc., using the Krupp-Renn process in a rotary kiln to be reduced and processed on blanks made by a welding process inside the slag formed and subsequently separated from it. For this procedure Long inclined rotary kilns are used, where the ores and other oxidic Starting materials, mixed with fine fuel and any additives, at the top End are abandoned so that they move in countercurrent to the gases through the furnace. At the discharge end of the furnace there is a storage edge through which the loading is dammed up in the Luppzone and lingers in it for a long time. The relationship the clear cross-section of the storage edge to the clear cross-section of the furnace is usually about 1: 3 to 1: 5. In this process, it is common to have the air necessary for combustion of the reducing gases evolved in the central part of the furnace is required sucking in the natural buoyancy of the inclined stove while in the luff zone required amount of air in the oven as. Air or in the form of oxidizing heating gases is blown in from the discharge end. Most of the furnace is involved in this operated under a weak negative pressure of about 2 to 5 mm water column, while am When the furnace is discharged, a pressure of ± 0 or a slight overpressure prevails. Usually becomes about half of the amount of air required for the overall process from the inclined Oven sucked in and the second half blown in as air or oxidizing heating gases. This operating mode results in the temperatures prevailing in the Lupp zone an average gas velocity of about 4 to 8 m / sec and at the end of the feed of the furnace: one of about 2 to 4 m / sec.

Gemäß der Erfindung wird eine wesentliche Steigerung des Ofendurchsatzes unter gleichzeitiger Verringerung des Brennstoffbedarfs erreicht bei der Gewinnung von Eisen und Nickel, Kobalt, Wolfram, Molybdän in Form von Luppen durch Reduktionsbehandlung von oxydischen Erzen und sonstigen, Eisen und gegebenenfalls weitere der angegebenen Metalle als Oxyde enthaltenden Stoffen mit festen Kohlenstoff in einem mit Stauring am Austragsende versehenen Drehrohrofen unter Einblasen der für den Prozeß benötigten sauerstoffhaltigen Gase, z. B. Luft, unter Druck vom Austragsende durch eine Düse, die nur bis vor den Stauring in den Austragskopf eingeführt wird, wobei erfindungsgemäß ein Gasüberdruck im Drehrohrofen über dessen ganze Länge durch entsprechende Bemessung der Zufuhr der sauerstoffhaltigen Gase aufrechterhalten wird. Die Geschwindigkeit der Gase im Ofen wird hierbei über die im Saugbetrieb erreichbare Geschwindigkeit gesteigert.According to the invention, there is a substantial increase in furnace throughput with a simultaneous reduction in fuel consumption achieved in the extraction of iron and nickel, cobalt, tungsten, molybdenum in the form of flakes by reduction treatment of oxidic ores and others, iron and possibly others of the specified Metals as oxides containing substances with solid carbon in a damming ring Rotary kiln provided at the discharge end with blowing in of the ones required for the process oxygen-containing gases, e.g. B. air, under pressure from the discharge end through a nozzle, which is introduced into the discharge head only up to the damming ring, according to the invention a gas overpressure in the rotary kiln over its entire length by appropriate dimensioning the supply of oxygen-containing gases is maintained. The speed the gases in the furnace are controlled by the speed that can be achieved in suction mode increased.

Es ist zwar bekannt, im Hochofen durch erhöhten Gasdruck eine schnellere Reduktion und eine Verringerung des Brennstoffverbrauchs bei gleichzeitiger Erhöhung der Ofenleistung zu erzielen. Hierbei handelt es sich aber um Drucke von mehreren atü, die ein besseres Eindringen der Ofengase in die Beschickung bewirken, während es sich beim Verfahren nach der Erfindung um geringere Überdrücke handelt, die eine solche Wirkung praktisch nicht hervorbringen können.It is known that in the blast furnace a faster gas pressure is generated Reduction and a decrease in fuel consumption with a simultaneous increase to achieve the furnace performance. However, these are prints of several atü, which cause a better penetration of the furnace gases into the charge, while it is in the method according to the invention to lower overpressures, the one practically cannot produce such an effect.

Auch ist es bekannt, bei der Herstellung von Eisenschwamm durch Reduktion von Eisenerz im Drehrohrofen mit Überdruck zu arbeiten, um die Wiederoxydation des Eisenschwamms zu verhindern. Bei der Herstellung von Luppen besteht die Gefahr der Wiederoxydation nicht. Zur Verhinderung der Wiederoxydation des Eisens mit Überdruck zu arbeiten, bestand daher bei der Luppenherstellung kein Anlaß.It is also known in the production of sponge iron by reduction of iron ore in the rotary kiln to work with overpressure in order to reoxidize the To prevent sponge iron. In the manufacture of dolls there is a risk of Reoxidation does not. To prevent reoxidation of the iron with overpressure There was therefore no reason to work in the manufacture of the dolls.

Für das eingangs erwähnte Krupp-Renn-Verfahren war auch bekannt, die Größe der Luppen durch die Menge und den Druck der auf die Beschickung aufgeblasenen oxydierenden Gase zu regeln oder durch vermehrte Zufuhr von Verbrennungsluft Ansätze im Ofen zu entfernen. Die Aufrechterhaltung von Überdruck im ganzen Ofen wird damit jedoch ebenso wenig empfohlen wie durch die Angabe, daß die Frischluft bzw. oxydierenden Heizgase unter Druck durch die Öffnung des Staurings geblasen werden sollen.For the Krupp-Renn process mentioned at the beginning, the Size of the lobes by the amount and pressure of those inflated on the charge To regulate oxidizing gases or approaches by increasing the supply of combustion air remove in the oven. The maintenance of overpressure throughout the furnace is thus achieved but just as little recommended as by stating that the fresh air or oxidizing Heating gases under pressure be blown through the opening of the storage ring should.

Weiter ist es bekannt, einen Gasstrom vom Austragsende aus so in den Ofen zu blasen, daß er im wesentlichen unvermischt in die Reduktionszone des Ofens gelangt und dort wirksam wird. Das Arbeiten mit Überdruck im Ofen sehen auch diese Vorschläge nicht vor, wie sie auch nicht die Erkenntnis offenbaren, daß durch diese Maßnahme der Ofendurchsatz bei gleichzeitiger Verringerung des Brennstoffbedarfs gesteigert werden kann.It is also known to flow a gas stream from the discharge end into the Blow furnace so that it is essentially unmixed into the reduction zone of the furnace arrives and takes effect there. Working with overpressure in the furnace can also be seen by these Proposals do not suggest as they also do not reveal the knowledge that through this Measure the furnace throughput while reducing fuel consumption can be increased.

Mit Rücksicht auf die Bedienungsmöglichkeit des Ofens läßt man beim Verfahren nach der Erfindung die Düse zum Einblasen der Luft nicht in den Ofen selbst hineinragen, sondern führt sie nur in den Austragskopf des Ofens ein und bläst die Luft vor den Staurand. Dabei muß naturgemäß die Austrittsgeschwindigkeit der Luft aus der Düse größer gehalten werden, als wenn die Düse in den Ofen hineinragt. Bei einer Düse, die im Ofenkopf abschneidet, ist eine Austrittsgeschwindigkeit von über 10 m/sec erforderlich, wobei die tatsächlich benötigte Geschwindigkeit der Gase vom Abstand des Düsenmundes von Staurand und von der Größe der lichten Öffnung des Staurandes abhängt. Außerdem ist es zweckmäßig, mehr als die theoretisch erforderliche Menge Luft zu verwenden, da ein Teil derselben nicht in den Ofen gelangt.With regard to the possibility of operating the oven, one leaves the Method according to the invention does not use the nozzle for blowing the air into the furnace itself protrude, but only introduces them into the discharge head of the furnace and blows the Air in front of the stowage edge. The exit velocity of the air must of course from the nozzle are held larger than when the nozzle protrudes into the oven. at a nozzle that cuts off in the furnace head has an exit speed of over 10 m / sec required, the speed of the gases actually required the distance of the nozzle mouth from the edge of the reservoir and the size of the clear opening of the Storage edge depends. It is also useful to do more than what is theoretically required Amount of air to use as some of it will not get into the oven.

An Stelle von Luft lassen sich auch sauerstoffangereicherte Luft oder reiner Sauerstoff einblasen. Unter Luft sind daher im Sinne der Erfindung auch diese oxydierenden Gase zu verstehen. Ferner können die oxydierenden Gase vor dem Einblasen vorgewärmt werden.Instead of air, oxygen-enriched air or Blow in pure oxygen. For the purposes of the invention, these are therefore also under air to understand oxidizing gases. Furthermore, the oxidizing gases can be blown in be preheated.

Durch die erfindungsgemäße Änderung des bekannten Reduktionsverfahrens im Drehrohrofen ergibt sich ein grundsätzlich anderer Ablauf der Vorgänge. Die mit höherer Geschwindigkeit als der im Ofen selbst vorhandenen Geschwindigkeit eingeblasene Luft wird im unteren und mittleren Teil des Ofens stärker durchwirbelt als die durch den Ofenzug angesaugte Luft und führt zu einer wesentlich schnelleren und intensiveren Verbrennung der dort entstehenden Reduktionsgase. Man erreicht daher eine Erhöhung der Temperatur in der Austragszone des Ofens und eine schnellere und vollständigere Reduktion der Oxyde im mittleren Teil des Ofens. Die Zusatzbeheizung durch den am Austragsende des Ofens vorgesehenen Brenner kann daher wesentlich eingeschränkt werden. Ebenso findet eine bessere Ausnutzung des Brennstoffzusatzes statt, so daß die bei der Reduktion von Erzen im Drehrohrofen üblicher Weise benötigte Menge an festen Brennstoffen von etwa 30 bis 40% auf 22 bis 30% herabgesetzt werden kann.By changing the known reduction process according to the invention In the rotary kiln there is a fundamentally different sequence of processes. With higher speed than the speed blown in in the furnace itself Air is swirled more strongly in the lower and middle part of the furnace than through air sucked in by the furnace draft and leads to a much faster and more intense Combustion of the reducing gases produced there. An increase is therefore achieved the temperature in the discharge zone of the furnace and a faster and more complete one Reduction of the oxides in the central part of the furnace. The additional heating through the am The discharge end of the furnace provided burner can therefore be significantly restricted will. There is also a better utilization of the fuel additive, so that the amount normally required for the reduction of ores in the rotary kiln solid fuels can be reduced from about 30 to 40% to 22 to 30%.

Durch die intensive Verbrennung am Austragsende des Ofens und die dadurch bedingte erhöhte Temperatur in dieser Ofenzone wird ferner die Viskosität der Schlacke herabgesetzt und damit die Bildung größerer Luppen, auch bei höherem Durchsatz des Ofens, d. h. bei geringerer Verweilzeit der Beschickung in der Luppzone, begünstigt.Due to the intensive combustion at the discharge end of the furnace and the the resulting increased temperature in this furnace zone also increases the viscosity the slag is reduced and with it the formation of larger flakes, even with higher ones Throughput of the furnace, d. H. with a shorter dwell time of the feed in the Lupp zone, favored.

Die Wahl des Druckes der eingeblasenen Luft und damit der Geschwindigkeit der Luft am Düsenaustritt gestattet eine sehr weitgehende Beeinflussung des Prozesses. Bei der Herstellung von niedrig gekohlten festen Eisenluppen empfiehlt es sich, die Geschwindigkeit am Düsenaustritt auf 10 bis 30 m/sec zu halten und die Gesamtluftmenge in dieser niedrig gespannten Form einzublasen. Der Betrieb kann auch so geführt werden, daß ein Teil der Luft bzw. der oxydierenden Gase mit hoher Geschwindigkeit, z. B. 20 bis 100 m/sec, eingeblasen wird und die Restmenge der Luft entweder im Stauring des Ofens injektorartig unter Verringerung der Gesamtgeschwindigkeit angesaugt oder durch eine zweite Düse mit geringerer Geschwindigkeit eingeblasen wird. Da bei dieser Arbeitsweise aber meistens ein Teil der hoch gespannten Luft geschlossen bis in den Ofen gelangt, wird die Temperatur an der Auftreffstelle dieses Luftkerns auf die Beschickung besonders hoch, und es besteht die Gefahr einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung. Andererseits kann man durch diese Arbeitsweise die Ausbildung großer Luppen weiter begünstigten, wobei die Regulierung des Prozesses durch Änderung von Druck und Menge der eingeblasenen Luft bzw. der sonstigen oxydierenden Gase erfolgt.The choice of the pressure of the blown air and thus the speed the air at the nozzle outlet allows the process to be influenced to a very large extent. When making low carbon solid iron flakes, it is recommended that you to keep the speed at the nozzle outlet at 10 to 30 m / sec and the total amount of air to be blown in this low tensioned form. The operation can also be run like this be that part of the air or the oxidizing gases at high speed, z. B. 20 to 100 m / sec, is blown and the remaining amount of air either in Stowage ring of the furnace sucked in like an injector while reducing the overall speed or is injected through a second nozzle at a lower speed. There in this way of working, however, part of the high-tension air is usually closed until it gets into the furnace, the temperature is at the point of impact of this air core on the loading particularly high, and there is a risk of uneven Temperature distribution. On the other hand, this way of working enables training large lobes further favored, regulating the process through change the pressure and quantity of the blown air or other oxidizing gases he follows.

Claims

Claims: 1. Method for increasing the furnace throughput under simultaneous reduction in fuel consumption in the production of iron and Ni, Co, W, Mo in the form of flakes by reduction treatment of oxidic ores and others, iron and possibly others of the specified metals as oxides containing substances with solid carbon in one with a damming ring at the discharge end provided rotary kiln, the oxygen-containing ones required for the process Gases, e.g. B. air, from the discharge end of the furnace under pressure into the furnace through a Nozzles are blown, which is only inserted into the discharge furnace head up to in front of the storage ring is, characterized in that a gas overpressure in the rotary kiln over its whole Maintain length by appropriately dimensioning the supply of oxygen-containing gases will.

2. The method according to claim l for producing low-carbon lobes, thereby characterized in that the oxygen-containing gases exit the nozzle at a velocity from about 10 to 30 m / sec are blown into the furnace.

3. The method according to claim 1, characterized in that some of the oxygen-containing gases with an exit velocity from 20 to 100 m / sec and the rest through a second nozzle with lower speed is blown in.

4. The method according to claim l., Characterized in that some of the oxygen-containing gases are blown in at an exit speed of 20 to 100 m / sec and the remainder is sucked in like an injector. Considered publications: German Patent Nos. 641 703, 628 571, 839 206, 688 339, 843 258, 653 66 1 ; French Patent No. 738 096; British Patent No. 727,680; U.S. Patent No. 2,228,702; MA Pavlov, "Die Metallurgie des Roheisen", Vol. II, Berlin, 1952, pp. 88 and 89; Journal "Stahl und Eisen", 1934, pp. 969 to 976.