DE1186219B

DE1186219B - Method and device for hardening ore pellets

Info

Publication number: DE1186219B
Application number: DEO10128A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Mewes; Dipl-Ing Klaus Grundmann
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1964-05-08
Filing date: 1964-05-08
Publication date: 1965-01-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Erzpellets Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Härten von Erzpellets und einen Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens.Method and apparatus for hardening ore pellets The invention relates to a method for hardening ore pellets and a shaft furnace for Implementation of the procedure.

Unter Erzpellets versteht man kugelförmige Gebilde, die aus staubförmigen Erzen durch Benetzen mit Wasser, gegebenenfalls unter Zusatz eines Bindemittels und anschließendes Granulieren in zylindrischen oder konischen Trommeln oder auf Granuliertellern hergestellt werden. Es ist bekannt, die so gefertigten sogenannten grünen Pellets auf Sinterbändern oder auch in Schachtöfen zu härten. Dabei werden die Pellets bis in den Bereich ihrer Sintertemperatur erhitzt.Ore pellets are spherical structures made up of dust-shaped Ores by wetting with water, optionally with the addition of a binder and subsequent granulation in cylindrical or conical drums or on Granulating plates are produced. It is known the so-called to harden green pellets on sintering belts or in shaft furnaces. Be there the pellets are heated up to their sintering temperature.

Bei den mit Sinterbändern oder Sinterrosten arbeitenden Verfahren werden die Pellets in einer bis zu 60 cm hohen Schicht auf einem Rost durch die Brennzone befördert und durch von oben zugeführte Brenngase aufgeheizt. Dabei ist es schwierig, die unteren Schichten auf die erforderliche Brenntemperatur zu bringen und gleichzeitig Überhitzungen in den oberen Teilen der Schicht zu vermeiden. Es ist bekannt, die Pellets in den oberen Schichten durch Brenngase hart zu brennen und den unteren Schichten die notwendige Wärme durch die Verbrennung von der Beschickung zugemischten festen Brennstoffen zuzuführen.In the case of the processes that work with sinter belts or sinter grates the pellets are put through the grate in a layer up to 60 cm high The combustion zone is conveyed and heated by combustion gases fed in from above. It is it is difficult to bring the lower layers to the required firing temperature and at the same time avoid overheating in the upper parts of the layer. It it is known to burn the pellets hard in the upper layers with fuel gases and the lower layers the necessary heat from the combustion of the feed to feed mixed solid fuels.

Auch beim Härten der Pellets in Schachtöfen, in denen die kugelförmigen Gebilde von oben nach unten absinken, haben sich Schwierigkeiten dadurch ergeben, daß im Bereich der Sinterzone die Temperatur in der Schüttung und die Wärmezufuhr je Zeiteinheit im Verhältnis zur Wärmeableitung von der Oberfläche der Pellets in Richtung ihrer Mitte schlecht aufeinander abgestimmt werden kann. Dadurch kommt es an der Oberfläche der Pellets, insbesondere bei hämatitischen Erzen, zur Ausbildung sogenannter Schmolzhäute, die die Reduzierbarkeit der Pellets beeinträchtigen. Es besteht außerdem die Gefahr von Vertraubungen größerer Partien der Pellets, wodurch der Ofengang gestört wird. Diese Nachteile treten sowohl bei den Schachtöfen auf, die aus zwei übereinander angeordneten Behandlungskammern bestehen, die durch ein zentrales engeres Rohr und eine seitlich angeordnete Verbrennungskammer miteinander verbunden sind, bei der die Brennstoffzufuhr durch ein in der Verbindung zwischen der Verbrennungskammer und dem unteren Teil der oberen Behandlungskammer eingebrachtes Thermoelement gesteuert wird, als auch bei den ebenfalls zum Stand der Technik gehörenden Öfen mit konischer Brennkammer. Bei diesen werden die Pellets ebenfalls in Form einer Säule von oben nach unten geführt und mit einem Behandlungsgas im Gegenstrom in Berührung gebracht. Hierbei werden die Verbrennungsprodukte durch Verbrennen eines Brennstoffes in staubfreier Frischluft erhalten und die Mischung in mittlerer Höhe in den Ofen eingeführt und zusammen mit der vorgewärmten Verbrennungsluft, die unten in den Ofen eingeblasen wird, durch den oberen Teil der Säule gepreßt. Dadurch, daß die waagerechten Querschnittsflächen des Schachtes oberhalb der heißen Gaszuführung kleiner als die des nächsten darunterliegenden Schachtabschnittes sind, entsteht ein verhältnismäßig kleiner Schüttkegel, über den die Erwärmung der Pellets bis ins Schachtinnere erfolgen muß.Also when hardening the pellets in shaft furnaces in which the spherical Structures sink from top to bottom, difficulties have arisen as a result that in the area of the sintering zone the temperature in the bed and the supply of heat per unit of time in relation to the heat dissipation from the surface of the pellets in Can be poorly coordinated towards their center. This comes about it on the surface of the pellets, especially in the case of hematite ores, for training purposes so-called melted membranes, which impair the reducibility of the pellets. It there is also the risk of larger parts of the pellets becoming screwed, which the oven cycle is disturbed. These disadvantages occur both in the shaft furnaces, which consist of two treatment chambers arranged one above the other, through a central narrower tube and a laterally arranged combustion chamber together are connected, in which the fuel supply through a in the connection between the combustion chamber and the lower part of the upper treatment chamber Thermocouple is controlled, as well as those also belonging to the prior art Furnaces with a conical combustion chamber. With these, the pellets are also shaped a column from top to bottom and with a treatment gas in countercurrent brought into contact. Here, the products of combustion are made by burning of a fuel in dust-free fresh air and the mixture in medium Height introduced into the furnace and together with the preheated combustion air, which is blown into the furnace at the bottom, is pressed through the top of the column. Because the horizontal cross-sectional areas of the shaft above the hot The gas supply is smaller than that of the next shaft section below, the result is a relatively small cone of material that can be used to heat the pellets must take place inside the shaft.

Man hat auch schon erkannt, daß Unregelmäßigkeiten in der Beschaffenheit des Ofenaustrags darauf zurückzuführen sind, daß mit einer Brennerebene die vollständige Durchglühung nur teilweise erreicht werden kann, wenn man nicht durch Herabsetzung der Durchsatzgeschwindigkeit das Verweilen der Beschickung in der Glühzone zeitlich verlängert, wodurch auf der anderen Seite die Durchsatzleistung vermindert wird. Es gehört ein Vorschlag zum Stand der Technik, der diesen Nachteil dadurch vermeidet, daß der Schachtofen mit mehreren hintereinander geschalteten Brennerebenen ausgerüstet ist, so daß in Durchsatzrichtung von Ebene zu Ebene ansteigende Glühtemperaturen erzielt werden. Bei diesem bekannten Schachtofen wird das Brenngas direkt in die Schüttung eingebrannt, so daß die Gefahr von Überhitzungen und die Ausbildung von Brennestern besteht.It has also already been recognized that irregularities in the texture of the furnace discharge are due to the fact that with a burner level the complete Glowing through can only be partially achieved if you do not reduce it by reducing it the throughput speed, the dwell time of the feed in the annealing zone extended, which on the other hand, the throughput is reduced. There is a prior art proposal that avoids this disadvantage by that the shaft furnace is equipped with several burner levels connected in series is, so that annealing temperatures increasing from level to level in the throughput direction be achieved. In this known shaft furnace, the fuel gas is directly into the Baked in bulk, so that there is a risk of overheating and the formation of There is stinging nests.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Härten von Erzpellets bei hohem Durchsatz so durchzuführen, daß die Wärmezufuhr auf die Oberfläche der Pellets nicht größer ist als die Abfuhr der Wärme in deren Mitte. Bei einem Verfahren zum Härten von Erzpellets, die aus staubförmigen Erzen durch Benetzen mit Wasser, gegebenenfalls unter Zusatz eines Bindemittels, jedoch ohne Brennstoffzusatz, hergestellt werden, bei dem diese einen Schachtofen von oben nach unten durchlaufen, durch heiße Gase auf die erforderliche Temperatur von 1000° bis 1250° C gebracht und durch vom Austragende des Ofens im Gegenstrom zu den absinkenden Pellets geführte Luft abgekühlt werden, besteht die Erfindung darin, daß die Pellets unmittelbar nach der Beschickung durch die Strahlungswärme einer gegen die Ofendecke oder eine Ofenseitenwand gerichteten Brennerflamme vorgewärmt und die heißen Rauchgase im Gleichstrom mit der absinkenden Schüttung geführt und im oberen Drittel des Ofens abgezogen werden, und daß etwa in der Mitte des im Querschnitt rechteckigen Schachtofens von den Längsseiten in gleichmäßiger Verteilung in mehreren Ebenen heiße Rauchgase in die Schüttung eingeleitet werden, die sich mit der von unten aufsteigenden Luft vermischen, die Pellets auf die Härtetemperatur erhitzen und im Gegenstrom zur Schüttung aufsteigen und durch den gleichen Abzug wie die zur Vorwärmung dienenden Gase abgezogen werden.The invention is based on the task of hardening ore pellets perform at high throughput so that the heat supply to the surface of the Pellets is not greater than the heat dissipation in their center. In one proceeding for hardening ore pellets, which are made from dusty ores by wetting with water, possibly with the addition of a Binder, but without the addition of fuel, are produced, in which these pass through a shaft furnace from top to bottom, brought to the required temperature of 1000 ° to 1250 ° C by hot gases and passed through from the discharge end of the furnace in countercurrent to the sinking pellets Air cooled, the invention consists in that the pellets immediately after loading by the radiant heat one against the furnace roof or one Oven side wall directed burner flame preheated and the hot flue gases in Direct current with the sinking bed and in the upper third of the furnace be deducted, and that approximately in the middle of the shaft furnace, which is rectangular in cross section hot smoke gases from the long sides evenly distributed over several levels be introduced into the bed, which is with the rising air from below mix, heat the pellets to the hardening temperature and countercurrent to the bed rise and withdrawn through the same vent as the gases used for preheating will.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Pellets durch die auf die Schüttoberflächen einwirkende Strahlungswärme, während sie im Gleichstrom mit den Rauchgasen absinken, in etwa 20 bis 30 Minuten auf etwa 300° bis 500° C aufgewärmt.According to a further feature of the invention, the pellets are through the radiant heat acting on the bulk surfaces while it is in direct current decrease with the smoke gases, in about 20 to 30 minutes to about 300 ° to 500 ° C warmed up.

Die Erfindung sieht ferner vor, die absinkenden Pellets nach dieser Vorwärmung durch das von unten aufsteigende Rauchgas-Luft-Gemisch auf eine Temperatur von 800° bis 1000° C aufzuwärmen, bevor sie in die eigentliche Brennzone gelangen.The invention also provides the sinking pellets after this Preheating to a certain temperature by the flue gas-air mixture rising from below from 800 ° to 1000 ° C before they reach the actual firing zone.

Zur Durchführung des Verfahrens dient erfindungsgemäß ein Schachtofen mit rechteckigem Querschnitt, in dessen Längswänden in Höhe der Brennzone Durchtrittsöffnungen für das Rauchgas vorhanden sind, das in in den Längswänden angeordneten Brennräumen erzeugt wird, die mit Brennern beheizt werden.According to the invention, a shaft furnace is used to carry out the method with a rectangular cross-section, in its longitudinal walls at the level of the combustion zone for the flue gas are present in the combustion chambers arranged in the longitudinal walls generated, which are heated with burners.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Längswände in Höhe der Brennzone als Düsenwände auszubilden.It has proven to be useful to place the longitudinal walls at the level of the combustion zone to be designed as nozzle walls.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Beschickungseinrichtung in Längsrichtung der Kammer in der Nähe einer Stirawand angeordnet; ferner sind am oberen Ende der Kammer in der gegenüberliegenden Stirnwand ein oder mehrere Brenner so angebracht, daß die austretende Flamme gegen die Ofendecke oder eine Längswand der Kammer gerichtet ist. Es hat sich auch als zweckmäßig erwiesen, unter der Beschickungsvorrichtung eine in die Kammer hineinragende Zunge so anzuordnen, daß zwischen ihr und der zugehörigen Stirnwand ein Raum für den Abzug der Spülgase verbleibt. Die Zunge erstreckt sich von Längswand zu Längswand und hat eine Länge von etwa 1 bis 3 m.According to a further feature of the invention is the loading device arranged in the longitudinal direction of the chamber in the vicinity of a stir wall; furthermore are one or more burners in the opposite end wall at the upper end of the chamber Mounted so that the emerging flame against the furnace ceiling or a longitudinal wall the Chamber is directed. It has also proven useful under the loading device to arrange a protruding into the chamber tongue so that between it and the associated Front wall a space for the exhaust of the purge gases remains. The tongue extends from longitudinal wall to longitudinal wall and has a length of about 1 to 3 m.

In der Zeichnung ist ein zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Schachtofen gemäß vorliegender Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt und F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Ofenkammer. Die rechteckigen Kammern 2 des Schachtofens 1 können in ähnlicher Weise wie bei Koksöfen zu einer Batterie aneinandergereiht werden. Die Kammern haben eine Länge von 2 bis 4 m und eine Breite von 0,5 bis 1 m. An der einen Stirnseite der Kammer wird die Beschickungseinrichtung 3 so angeordnet, daß die Schüttung im Innern der Kammer (bei 4) abgeböscht ist. In dem dadurch gebildeten Raum sitzt ein Brenner 5 so, daß die Flamme entweder gegen die Ofendecke oder eine Ofenseitenwand gerichtet ist, so daß die Böschungsoberfläche durch die Strahlungswärme erhitzt wird. Unter der Beschickungseinrichtung ragt eine Zunge 6 in den Schacht, die eine Länge von 1 bis 3 m hat und sich von Längswand zu Längswand erstreckt. Auf diese Weise wird zwischen der Zunge 6 und der benachbarten Stirnwand ein Raum 7 gebildet, in den ein Abzug 9 mündet. Durch diesen Abzug wird das durch den Brenner 5 erzeugte Gas aus dem Ofen abgezogen, das annähernd im Gleichstrom mit den absinkenden Pellets geführt wird und diese auf 300° bis 500° C vorwärmt. Durch den gleichen Abzug wird auch das im Gegenstrom zu den absinkenden Pellets geführte Rauchgas-Luft-Gemisch abgezogen. Die Luft wird über die Leitung 17 in der Nähe des Austrages eingeleitet und steigt im Schacht hoch. Dabei vermischt sie sich in der Brennzone 14 mit dem seitlich eingeführten, heißen Rauchgas. Das Rauchgas-Luft-Gemisch strömt durch eine Wärmeaustauschzone 8 und zieht dann durch den Raum 7, den Abzug 9 und über eine Vorlage 10 ab. In der Wärmeaustauschzone 8 werden die absinkenden Pellets weiter erwärmt; sie gelangen mit einer Temperatur von etwa 1000° C in die eigentliche Brennzone 14. Das Rauchgas wird in Brennkammern 13 erzeugt, in denen die Brenner 12 sitzen, und gelangt durch die Öffnungen in den Düsenwänden 11, die in mehreren Ebenen angeordnet sind, in den Schacht. Die Rauchgastemperatur beträgt etwa 1250° C. Infolge des Rostwiderstandes und den dadurch bedingten Druckabfall tritt aus jeder der vielen Düsen annähernd die gleiche Rauchgasmenge aus, so daß entsprechend der Höhe der Brennzone und der Wanderungsgeschwindigkeit der Schüttung die Aufheizzeit der Pellets genau einstellbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, ein geringes Temperaturgefälle zwischen der Oberfläche der Pellets und deren Kern einzuhalten und zu verhindern, daß sich eine Schmolzhaut bildet.In the drawing, a suitable one for carrying out the method is shown Shaft furnace according to the present invention shown. It shows F i g. 1 shows a cross section and F i g. 2 shows a longitudinal section through the furnace chamber. The rectangular chambers 2 of the shaft furnace 1 can be converted into a battery in a manner similar to that of coke ovens be strung together. The chambers are 2 to 4 m long and wide from 0.5 to 1 m. The loading device is located on one end of the chamber 3 arranged so that the bed inside the chamber (at 4) is abolished. In the space thus formed, a burner 5 sits so that the flame either against the furnace roof or a furnace side wall is directed so that the slope surface is heated by the radiant heat. One protrudes under the loading device Tongue 6 into the shaft, which has a length of 1 to 3 m and extends from the longitudinal wall extends to the longitudinal wall. In this way, between the tongue 6 and the adjacent Front wall formed a space 7 into which a trigger 9 opens. This deduction will the gas generated by the burner 5 is withdrawn from the furnace, the approximately in cocurrent is guided with the sinking pellets and preheats them to 300 ° to 500 ° C. With the same take-off, this is also countercurrent to the sinking pellets led flue gas-air mixture withdrawn. The air is via line 17 in the Initiated near the discharge and rises up in the shaft. It mixes in the process in the combustion zone 14 with the laterally introduced, hot flue gas. The flue gas-air mixture flows through a heat exchange zone 8 and then pulls through space 7, the fume cupboard 9 and a template 10. In the heat exchange zone 8, the sinking Pellets further heated; they get into the at a temperature of about 1000 ° C actual combustion zone 14. The flue gas is generated in combustion chambers 13 in which the burner 12 sit, and passes through the openings in the nozzle walls 11, the are arranged in several levels in the shaft. The flue gas temperature is about 1250 ° C. As a result of the rust resistance and the resulting pressure drop approximately the same amount of smoke gas emerges from each of the many nozzles, so that according to the height of the combustion zone and the rate of migration of the bed the heating time of the pellets can be precisely set. In this way it is possible a small temperature gradient between the surface of the pellets and their core to be adhered to and to prevent a molten skin from forming.

Die gebrannten Pellets gelangen in die darunterliegende Kühlzone 15, in der sie durch die von unten aufsteigende Luft gekühlt werden, wobei sich die Luft erwärmt und ebenfalls heiß in die Brennzone eintritt. Die auf etwa 100° bis 200° C abgekühlten Pellets werden durch die Austragsvorrichtung 16 aus der Kammer abgezogen.The fired pellets reach the cooling zone 15 below, in which they are cooled by the air rising from below, whereby the Air is heated and also enters the combustion zone hot. The to about 100 ° up Pellets cooled to 200 ° C. are discharged from the chamber through the discharge device 16 deducted.

Die Vorteile der Verfahrungsführung liegen darin, daß die Pellets unmittelbar nach dem Einsetzen in den Schacht schnell bis auf eine Temperatur von etwa 500° C aufgeheizt werden. Dadurch sind sie nach etwa 20 bis 30 Minuten an ihrer Oberfläche derart gehärtet, daß die Schüttung über den automatisch gesteuerten Austrag ohne Abriebbildung absinkt und die nächste Charge frischer Pellets eingesetzt werden kann. Die rasche Aufhetzung der Pellets bei großem Temperaturgefälle zwischen ihrer Oberfläche und ihrem Kern ist deswegen möglich, weil das Temperaturniveau noch weit von der Siatertemperatur entfernt ist. Demgegenüber wird in dem kritischen Gebiet in der Nähe der Sintertemperatur die Wärme auf der ganzen Länge der Brennzone zugeführt, und zwar so langsam, daß stets genügend Zeit für einen ausreichenden Temperaturausgleich zwischen Pelletoberfläche und Pelletkern vorhanden ist. Dadurch, daß der Abzug für die Gase etwa im oberen Drittel des Schachtes liegt, erfolgt einerseits durch die im Gleichstrom mit den absinkenden Pellets geführten Rauchgase eine gute und gleichmäßige Vorwärmung, zum anderen wird verhindert, daß die von unten im Gegenstrom aufsteigenden kondensierbaren Anteile der Spülgase, insbesondere des Wasserdampfes, durch die frisch eingesetzten Pellets abgekühlt und kondensiert werden.The advantages of Verfahrungsführung are that the pellets immediately after insertion into the shaft quickly down to a temperature of about 500 ° C. As a result, they'll be at yours after about 20 to 30 minutes Surface hardened in such a way that the bed over the automatically controlled discharge drops without abrasion and the next batch of fresh pellets can be used can. The rapid agitation of the pellets when there is a large temperature gradient between them The surface and its core is possible because the temperature level is still far is away from the Siate temperature. In contrast, in the critical area near the sintering temperature, the heat is supplied along the entire length of the firing zone, and so slowly that there is always enough time for adequate temperature equalization is present between the pellet surface and the pellet core. Through this, that the discharge for the gases is approximately in the upper third of the shaft takes place on the one hand due to the smoke gases conducted in cocurrent with the sinking pellets, a good one and even preheating, on the other hand it prevents the flow from below in countercurrent ascending condensable components of the purge gases, in particular the water vapor, be cooled and condensed by the freshly inserted pellets.

Claims

Claims: 1. Method for hardening ore pellets, which are made of powdery Ores by wetting with water, if necessary with the addition of a binding agent, However, without the addition of fuel, they can be produced using a shaft furnace Run through from top to bottom, through hot gases to the required temperature brought from 1000 to 1250 ° C and through from the discharge end of the furnace in countercurrent air guided to the sinking pellets are cooled, characterized in that that the pellets immediately after loading by the radiant heat of a against the furnace roof or a furnace side wall directed burner flame preheated and the hot flue gases are guided in cocurrent with the sinking bed and be withdrawn in the upper third of the furnace, and that approximately in the middle of the cross-section rectangular shaft furnace from the long sides in an even distribution in several Levels hot flue gases are introduced into the bulk, which is with that of Mix the rising air below, heat the pellets to the hardening temperature and rise in countercurrent to the embankment and through the same vent as the gases used for preheating are withdrawn.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the preheating of the pellets by the on the bulk surface Radiant heat acting on it takes about 300 to 500 ° C in about 20 to 30 minutes.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the descending Pellets after being preheated by the rising flue gas-air mixture on a Temperature of 800 to 1000 ° C can be brought.

4. Shaft furnace for implementation of the method according to claims 1 to 3, characterized in that it has a has a rectangular cross-section and that passage openings in the longitudinal walls at the level of the combustion zone for the flue gas are present in the combustion chambers arranged in the longitudinal walls generated, which are heated with burners.

5. Shaft furnace according to claim 4, characterized characterized in that the longitudinal walls are designed as nozzle walls at the level of the combustion zone are.

6. Shaft furnace according to claim 4 and 5, characterized in that the charging device is arranged in the longitudinal direction of the chamber in the vicinity of an end wall and that on upper end of the chamber in the opposite end wall one or more burners are arranged so that the emerging flame against the furnace ceiling or a longitudinal wall the Chamber is directed.

7. shaft furnace according to claim 4 to 6, characterized by a tongue protruding into the chamber under the loading device, the so is arranged that between her and the associated end wall a space for the Withdrawal of the purging gases remains. B. shaft furnace according to claim 4 to 7, characterized in that that the tongue extending from longitudinal wall to longitudinal wall has a length of about 1 up to 3 m.