DE1167368B - Betrieb einer Niederschachtofenanlage zum Verhuetten von Erzen - Google Patents

Description

• Betrieb einer Niederschachtofenanlage zum Verhütten von Erzen Es ist bekannt, daß in Niedersohachtöfen die indirekte Reduktion nicht so vollständig vor sich geht wie in einem Ofen mit hohem Schacht, z. B. im Hochofen, weil die niedrige Möllersäule nicht genügend Weg bzw. Zeit für diese Reaktion läßt.
• Um die Vorteile des Niederschachtofens mit denen der Öfen mit höherem Schacht bezüglich der Durchführung der indirekten Reduktion zu vereinigen, ist bereits vorgeschlagen worden, den Möller bzw. seinen Erzanteil in einer besonderen Anlage vorzureduzieren. Ein wirtschaftlicher Erfolg ,ist derartigen Vorschlägen bisher nicht beschieden gewesen, nicht zuletzt, weil die Wirkung der Vorreduktion beim Austreten des Möllers aus der Reduktionsanlage teilweise durch eine Reoxydation wieder aufgehoben wird.
• Die Erfindung bezieht sich auf den Betrieb einer Niederschachtofenanlage zur Verhüttung mit einer vorgeschalteten Vorreduktionseinrichtung für das Erz sowie einer autogenen Verkokungseinrichtung. Durch zweckmäßige Verwendung der Gichtgase des Niederschachtofens und des Schwachgases der Verkokungseinrichtung und weiterer wärmewirtschaftlich vorteilhafter Einrichtungen soll die Voraussetzung geschaffen werden, um nach den weiteren Vorschlägen der Erfindung den Energieaufwand auf die Tonne erzeugten Eisens oder sonstigen Metalls auf Werte herunterzusetzen, die mit den bekannten Maßnahmen nicht erreichbar waren.
• Dem Niederschachtofen ist außer der Vorreduktionseinrichtung in an sich bekannter Weise eine Verkokungseinrichtung möglichst kurzschlüssig vorgeschaltet, die nach Art des autogenen Verkokungsverfahrens arbeitet. In an sich ebenfalls bekannter Weise wird das heiße Schwachgas der Verkokungseinrichtung und das Gichtgas aus dem Niederschachtofen der Vorreduktionseinrichtung zugeführt.
• Das Wesen der Erfindung besteht zunächst darin, daß der Vorreduktionseinrichtung ein Gemisch aus dem heißen Schwachgas der Verkokungseinrichtung und dem Gichtgas aus dem Niedersch.achtofen zugeführt wird. Hierbei ist nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung die Maßnahme so getroffen, daß das Reduktionsgas im Gleichstrom zum Möller bzw. zum Erz geführt wird, so daß anfangs die Temperaturdifferenz sehr groß ist und das Erz sich schnell auf die Reaktionstemperatur erwärmt. Damit wird erreicht, daß das Gas die einzelnen Erzteile von allen Seiten her bespülen kann.
• Dabei ist anzustreben, das Erz von der Vorreduktionseinrichtung in direktem Zug dem Niederschachtofen oder einem davorgeschalteten Möllermischer zuzuführen. Es muß gewährleistet sein, daß der Möller bzw. das vorreduzierte Erz auf dem Weg zwischen der Vorreduktionseinrichtung und dem Ofen völlig abgedeckt oder von einer reduzierenden Atmosphäre umgeben bleibt.
• Als Vorreduktionseinrichtung wird erfindungsgemäß eine an sich bekannte, mit Wendeleisten oder ähnlichen Mitteln versehene, langsam umlaufende Drehtrommel verwendet. Durch diese Einbauten wird erreicht, daß das Erz unter weitgehender Schonung mehrfach auf kurzen Strecken fällt und sich dabei der Einwirkung des Reduktionsgases aussetzt. Es sind auch Einrichtungen brauchbar, in welchen das Erz in dünner Schichtung durch den Gasstrom auf einem Fördermittel geführt wird, oder in denen es treppenförmig von einer Etage zur anderen nach Art der Etagentrockner abfällt. An den Fall- oder Rieselstrecken geht das Vorreduktionsgas quer zum Erz.
• Gemäß der Erfindung wird dem Gichtgas das aus einer autogenen Verkokungsanlage kommende Gas zur Vorreduktion zugemischt. Autogen ist eine Verkokungsanlage, in der ein Teil der zu verkokenden Kohle durch entsprechend beschränkte Luftzuführung verbrannt wird und die dabei entstehende Verbrennungswärme auf die übrige Kohle direkt übertragen wird, d. h. ohne daß die Wärme durch Wände, Ausmauerungen od. dgl. geleitet werden müßte. Insbesondere arbeiten solche Anlagen nach dem USA.-Patent 2 380 930 mit einer verhältnismäßig dünnen Kohleschicht, die auf einem stetigen Förderer nach Erhitzung bis zur Entzündungstemperatur an Luftkanälen vorbeigeführt wird. Das in diesen autogenen Verkokungsanlagen anfallende Schwachgas verdankt seinen Heizwert dem CO- und H2 Gehalt und wird nachfolgend als Verkokungsgas bezeichnet.
• Während das Gichtgas des Niederschachtofens, insbesondere eines elektrischen Niederschachtofens, einen verhältnismäßig hohen Kaloriengehalt (2400 kcal) bei geringer fühlbarer Wärme (etwa 300° C) aufweist, fällt das Verkokungsgas mit etwa l100° C an, wobei es nur einen Heizwert von etwa 800 kcal und dementsprechend geringe Reduktionskraft besitzt.
• Die Mischung beider Gase ist zur Reduktion des Erzanteils des Möllers infolge des hohen Gehaltes an Kohlenoxyd und der gleichzeitig genügend hohen Temperatur besonders geeignet. Die Einführung der Gase in die Reduktionseinrichtung kann in verschiedener Weise erfolgen. Die Erfindung sieht vor, daß beide Gase gemischt werden, wobei das eine Gas das andere injektorartig nachsaugen kann. Zweckmäßig wird man das kältere Gas, also das Gichtgas, etwas komprimieren, damit es das heißere Gas unter gleichzeitig intensiver Mischung beider Gassorten mit sich reißt. Damit ist die autogene Verkokungsanlage wirtschaftlich in doppelter Weise ausgenützt, da einesteils das Verkokungsgas zur Vorreduktion des Erzes dient, während andererseits der Koks als Endreduktionsmittel aus der autogenen Verkokungseinrichtung ebenfalls in direktem Zuge, also am besten unter Luftabschluß in einer reduzierenden Atmosphäre, dem Niederschachtofen oder einem ihm unmittelbar vorgeschalteten Mischer für Erz und Koks zugeleitet wird.
• Die Gesamtanlage besteht demnach aus dem Niederschachtofen mit einem beispielsweise unmittelbar über ihm angeordneten Mischer für den Möller, einer Vorreduktionstrommel, die ebenfalls in unmittelbarer Nähe, am besten oberhalb des Niederschachtofens aufgestellt ist, und einer ebenso aufgestellten autogenen Verkokungseinrichtung.
• Es ändert nichts am Wesen der Erfindung, wenn Erz oder Koks für kurze Strecken mit der Außenluft in Berührung kommen oder in Fördermitteln gefördert werden, in denen ein Lufteintritt in geringem Maße unvermeidlich ist. Beispielsweise kann die Förderung mit Hilfe von Schnecken geschehen, auch können schleusenartige Eintragvorrichtungen für den Mischer oder den Reduktionsofen verwendet werden. Diese und ähnliche Vorrichtungen können auch für Dosierung des Erzes und des Reduktionskokes bebenutzt werden.
• Besonders wirksam ist die Vorrichtung, wenn feinkörnige oder pulverige Erze einer Vorbehandlung durch Pelletisieren, gegebenenfalls auch durch Brikettieren unterworfen werden, gegebenenfalls kann in die Erzbriketts oder Erzpellets ein Teil des Reduktionsmittels, also insbesondere der Reduktionskohle, eingebunden werden.
• Wenn dem Erz Kalk zugegeben werden muß, wird im Verfolg der Erfindung auch der Kalkbrennofen nahe dem Niederschachtofen aufgestellt und das Brennen des Kalkes unmittelbar vor dessen Einführung in den Niederschachtofen vorgenommen. Wärmewirtschaftlich ergibt sich dadurch wiederum der Vorteil, daß das Lichtgas oder Verkokungsgas ganz oder teilweise allein oder in Verbindung mit weiteren Gasen oder sonstigen Brennstoffen, wie etwa Kohlenstaub, zum Brennen des Kalkes, z. B. in einem Schachtofen, herangezogen werden können und daß der noch heiße gebrannte Kalk wiederum in direktem Zuge dem Niederschachtofen oder dem ihm vorgelagerten Mischer ohne wesentliche Wärmeverluste zugeleitet werden kann.
• Es ist ein besonderer Vorteil der neuen Anlage, daß die einzelnen Einrichtungen verhältnismäßig klein gehalten und auf den Niederschachtofen abgestimmt werden können, so daß die Gestehungskosten der Anlage gering sind und insbesondere die Kosten einer größeren Koksofenbatterie, die Kosten größerer Kalkbrennanlagen u. dgl. erspart werden, vielmehr eine in sich geschlossene Anlage mit aufeinander abgestimmten Zusatzeinrichtungen entsteht, welche in der wirtschaftlich günstigsten Weise miteinander gekoppelt sind, geringe Förderwege erfordert und mit günstigem Energiehaushalt arbeitet; überdies ist der Platzbedarf der Anlage gering.
• In der Zeichnung ist ein Schema der neuen Anlage dargestellt. Sie umfaßt den Elektroniederschachtofen 11, in welchem Roheisen, Gießereieisen, gegebenenfalls sogar Stahl hergestellt werden kann, ferner die Vorreduktionstrommel12, die autogene Verkokungseinrichtung 13, den Kalkbrennofen 14 und den Mischer 15. Das Erz wird der Anlage durch den Trichter 16 zugeführt, der es in die Vorreduktionstrommel 12 bringt. In diese Trommel wird das Lichtgas des Elektroofens 11, welches von dem Gebläse 17 einer Verdichtung unterworfen worden ist, über die Leitung 18 und eine Injektoreinrichtung 19 eingeblasen. Es reißt dabei Schwachgas aus der Leitung 20 mit.
• Nachdem die Vorreduktion beendet ist, entweichen die Gase bei 21 und können dann noch zur Vorwärmung der in der Anlage verwendeten festen Stoffe benutzt werden. Das vorreduzierte Erz gelangt über die geschlossene Schurre 22, eine Schnecke oder sonstige Fördereinrichtung in den Möllermischer 15 und von diesem durch die Rohre 23 in den Ofen 11, Das Endreduktionsmittel wird in Form von Koks aus der Anlage 13 geliefert. Die Kohle wird bei 25 auf einen stetigen Förderer 26 aufgegeben, der nach Art eines Wanderrostes gebaut ist. Durch geeignete Mittel wird die Kohle bis zur Entzündungstemperatur gebracht, und es wird dann Luft in so beschränktem Maß eingeblasen, daß nur ein genau regelbarer Anteil der Kohle verbrennt und die dabei entstehende Wärme die Verkokung der übrigen Kohle hervorbringt. Der Koks gelangt durch die geschlossene Schurre 28 zum Mischer 15. Das Gas entweicht in die Leitung 20, aus der es mittels des Injektors 19 in die Reduktionstrommel 12 eingesaugt wird. Der als Zuschlag benötigte Kalk wird einem Schachtbrennofen 14 zugeführt, als Brenngas kann das Lichtgas des Elektroofens 11 und/oder das Verkokungsgas herangezogen werden. Die entsprechenden Leitungen sind bei 30 und 31 angedeutet. Es steht nichts im Wege, weitere gasförmige, flüssige oder feste Brennstoffe zum Brennen des Kalkes heranzuziehen. Der fertiggebrannte Kalk gelangt durch das Rohr 32 ebenfalls zum Mischer 15.
• Es kann zweckmäßig sein, Erz, Koks und Kalk in genau dosierbarer Menge in den Mischer 15 einzuschleusen.
• In diesem Fall werden Zuteil- oder Dosiervorrichtungen in Form von Zellenrädern, Eindrehschnecken od. dgl. verwendet. Sie ermöglichen es, Menge und Zusammensetzung des Möllers je nach den Betriebserfordernissen, insbesondere nach der jeweils dem Ofen angebotenen elektrischen Energie oder nach Zusammensetzung des Erzes, zu regeln.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Betrieb einer Niederschachtofenanlage zum Verhütten von Erzen, bestehend aus einem Elektroniederschachtofen, dem eine Einrichtung zum Vorreduzieren der Erze und eine autogene Verkokungseinrichtung mit teilweiser Verbrennung der Rohkohle durch beschränkte Luftzuführung zur Lieferung des Kohlenstoffs für die Endreduktion möglichst kurzschlüssig vorgeschaltet sind, wobei das aus der Verkokungseinrichtung anfallende heiße Schwachgas oder das aus dem Niederschachtofen anfallende Gichtgas der Einrichtung zum Vorreduzieren der Erze zugeführt wird, und weiteren Einrichtungen zum Nutzbarmachen der unmittelbar im Elektroofen oder mittels Brennstoffen in derVerkokungsanlage erzeugten Abwärme, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Vorreduktionseinrichtung (12) ein Gemisch, bestehend aus dem heißen Schwachgas aus der Verkokungseinrichtung (13) und dem Gichtgas aus dem Niederschachtofen (11) zugeführt wird. z. Betrieb einer Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorreduktionsgas im Gleichstrom zum Möller bzw. Erz geführt wird. 3. Betrieb einer Anlage gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorreduktionseinrichtung eine an sich bekannte, mit Wendeleisten oder ähnlichen Mitteln versehene, langsam laufende Drehtrommel verwendet wird. 4. Betrieb einer Anlage gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine, insbesondere das kältere der Reduktionsgase im verdichteten Zustand mittels eines Injektors in die Vorreduktionseinrichtung eingeführt wird. 5. Betrieb einer Anlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da.ß das vorreduzierte Erz und/oder der aus der autogenen Verkokungsanlage kommende Koks unter Luftabschluß bzw. in einer reduzierenden Atmosphäre dem Niederschachtofen oder einem vorgeschalteten Mischer zugeführt werden. 6. Betrieb einer Anlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Vorschaltung eines Kalkbrennofens, der mit dem Gichtgas des Niederschachtofens und/oder dem Kokungsgas der autogenen Verkokungsanlage gegebenenfalls unter Hinzuziehung weiterer Brennstoffe oder Wärmequellen betrieben wird. 7. Betrieb einer Anlage gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch die direkte Überführung des gebrannten Kalkes in den Niedersdhachtofen oder den ihm vorgelagerten Mischer. B. Betrieb einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung feinkörniger oder pulveriger Erze diese einer Vorbehandlung durch Pelletisieren, gegebenenfalls auch durch Brikettieren unterworfen werden. 9. Betrieb einer Anlage gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Erzbriketts oder Erzpellets ein Teil des Reduktionsmittels, insbesondere der Reduktionskohle, eingebunden wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 158 839, 282 574, 381006, 625 038, 763 206; österreichische Patentschrift Nr. 169 555; schweizerische Patentschriften Nr. 116 623, 125 525, 255153, 255154; französische Patentschriften Nr. 544 759, 585 640, 766167, 956179; britische Patentschriften Nr. 199 546, 422 895; USA.-Patentschrift Nr. 2 380 930; Zeitschrift »BWK«, Bd.6 (1954), Nr.7, S.244 bis 249.