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Verfahren zur Gewinnung wertvoller Bestandteile aus den beim Frischen
von Roheisen anfallenden Gasen Die beim Frischen von Roheisen in Konvertern mit
Sauerstoff anfallenden Gase enthalten neben geringen Mengen an Kohlendioxyd große
Mengen an Kohlenmonoxyd sowie große Mengen an Eisenoxyd und andere Oxyde von im
Roheisen enthaltenden Bestandteilen. Um die Wärme dieser Abgabe auszunutzen, ist
es bekannt, sie zunächst durch Wärmeaustauscher zu schicken, worauf sie, wenn die
Gase ausreichend abgekühlt sind, von den festen Bestandteilen befreit werden. Die
staubfreien kohlenmonoxydreichen Abgase können dann aufgefangen, in Gasbehältern
gesammelt und das Gas für Heizzwecke oder zum Betrieb von Gasmaschinen entnommen
werden.
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Es ist auch bekannt, die Konverterabgase, ohne daß sie mit der Luft
bzw. den sauerstoffhaltigen Gasen in Berührung kommen, in ein Drehrohr einzuleiten,
wo sie zur Reduktion und Vorwärmung der Erze dienen.
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Beim Frischen mit Sauerstoff, insbesondere beim Aufblasverfahren,
treten die Gase mit einer Temperatur von mindestens 1650° C aus dem Konverter aus.
Bei diesen hohen Temperaturen treten Reaktionen zwischen dem Kohlenmonoxyd und den
Metalloxyden, insbesondere Eisenoxyd, des Staubes ein, wobei das Kohlenmonoxyd das
Eisenoxyd reduziert. Hierdurch wird der Brennwert des Gases merklich verringert,
während gleichzeitig noch weitere Hitze entsteht, was nicht erwünscht ist.
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Es wurde nunmehr festgestellt, daß die wertvollen Bestandteile des
Konvertergases, insbesondere der Kohlenmonoxydanteil dieses Gases, voll erhalten
bleibt, wenn die mit einer Temperatur von mindestens 1650° C aus dem Konverter unter
Abschluß von der Berührung mit einem oxydierenden Gas austretenden, staubhaltigen
Gase erfindungsgemäß durch Einleiten eines Wassersprühstrahles schnell auf eine
nicht über 1370° C reichende Temperatur abgekühlt werden, so daß eine Reaktion zwischen
den festen und gasförmigen Bestandteilen verhindert wird, worauf in an sich bekannter
Weise die festen Bestandteile abgetrennt werden.
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Dem Stand der Technik war durch die österreichische Patentschrift
727 bereits zu entnehmen gewesen, daß zur Gewinnung fester Bestandteile des Rauches
von Bessemer- und Thomasbirnen in die durch einen Hut an der Konvertermündung aufgefangenen
Abgase so viel Wasser eingesprüht wird, daß die festen Bestandteile des Rauches
niedergeschlagen werden, worauf sie in einem Klärbassin vom Wasser getrennt werden.
Hierbei (Yeht jedoch die Wärme der Gase völlig verloren, und der Brennwert der Gase
kann nicht ausgenutzt werden.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Gase bzw. der Rauch, nachdem
sie schnell bis zu der Temperatur abgekühlt worden sind, bei der die unerwünschten
Reduktionsreaktionen nicht mehr auftreten, weiter abgekühlt und die Feststoffe von
dem gasförmigen Bestandteil abgetrennt. Bei einer Durchführungsform des Verfahrens,
bei der man das Abgas auf niedere Temperaturen plötzlich abkühlt, kann man es dann
unmittelbar filtrieren, z. B. durch Filtersäcke bekannter Art, die aus einem Gewebe,
z. B. enggewebten Baumwoll-, Wolf- oder synthetischen Polyamidfasern od. dgl., bestehen
können. Andererseits enthalten die Gase, wenn sie nur auf etwa 1370° C abgekühlt
wurden, noch beträchtliche Mengen an freier Wärme, weshalb sie dann durch einen
Wärmeaustauscher geleitet werden können, damit die restliche freie Wärme gewonnen
und verwertet wird. Vorzugsweise wird jedoch bei der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens die plötzliche Abkühlung auf nicht mehr als etwa 315° C durchgeführt,
worauf man dann auf etwa 135° C abkühlt und durch die oben beschriebenen Säcke filtriert.
Der größte Anteil des Staubes wird bei dieser Filtration gewonnen, jedoch ist immer
noch eine geringe Menge sehr feiner Festteilchen in dem Gas vorhanden, das auch
noch beträchtliche
Mengen an Wasserdampf enthält. Dieses Gas wird
daher dann gegebenenfalls durch einen Waschturm geleitet, wodurch man die Temperatur
bis unter den Taupunkt bringt. Die Gase werden auf diese Weise gereinigt und von
restlichen Staubteilchen und mindestens teilweise auch von Wasserdampf befreit.
Die staubhaltigen Gase können andererseits auch durch feste poröse Filter, wie z.
B. Aluminium- oder Kohlefilter, filtriert werden, wobei man in diesem Fall bei wesentlich
höheren Temperaturen filtrieren kann. Der Staub kann andererseits aus den Gasen
durch Abscheider, z. B. Cottrell-Abscheider, oder andere Mittel abgetrennt werden.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die staubhaltigen
Gase aus der Zone, in der geblasen wird, ohne Berührung mit der Luft abgeleitet
werden, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, die Menge an Sauerstoff zu regeln und
auf eine Menge zu begrenzen, die für den Frischprozeß im Konverter notwendig ist.
Unter diesen Bedingungen besteht praktisch das gesamte entwickelte Gas aus Kohlenmonoxyd,.
dessen Menge insgesamt nur etwa ein Fünftel des Gasvolumens ausmacht, das letzten
Endes in einem gegenüber der Außenluft nicht abgeschlossenen System, wie es bisher
bekannt war, erhalten wurde und bei dem der gesamte Kohlenstoff schließlich zu Kohlendioxyd
verbrannt wurde, was zu einer weiteren Hitzeentwicklung und auf Grund des Zutritts
der atmosphärischen Luft mit ihrem großen Stickstoffgehalt zu der Bildung zusätzlicher
Gasmengen führte. Die Gasvolumina werden nun auf ein Minimum verringert, was die
Verkleinerung der Größe und der Kosten der staubabscheidenden und gasbehandelnden
Vorrichtungen mit sich bringt. Den freien Wärmegehalt der Gase kann man in einem
Abgaserhitzer oder Wärmeaustauscher verwerten und wertvolle Nebenprodukte in Form
von Eisenoxyden gewinnen. Aus den abgetrennten Eisenoxyden kann durch einen Reduktionsprozeß
Eisen gewonnen werden, sie können aber auch in der Farbenindustrie od. dgl. verwertet
werden.
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Die Zeichnung zeigt in schematischer Form eine Anordnung, die zur
Durchführung der Erfindung geeignet ist.
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In der Zeichnung wird ein Konverter 1 in aufrechter oder Blasstellung
gezeigt. Ein Abschlußteil 11 in Form eines Ringes umfaßt das obere Ende oder die
Austrittsöffnung des Konverters 1 und dient dazu, die austretenden Gase aufzufangen
und vor der Berührung mit Luft zu schützen. Durch ein Rohr 12 werden die Abgase
dann zu einem Gasabkühlungsturm 2 geleitet.
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Beim Eintritt in den Turm 2 befinden sich die Gase auf einer
Temperatur von etwa 1650° C und enthalten staubförmige Eisenoxyde als Ergebnis des
Blasvorgangs in dem Gefäß. Zweck des Behandlungs- oder Kühlturms 2 ist es, die Temperatur
der Gase auf nicht mehr als 1370° C, wobei keine Reaktionen des Eisenoxyds mit dem
Kohlenoxydgas mehr stattfinden, zu senken. Die Gase werden in dieser Zone durch
Einleitung eines mit ihnen in enge Berührung tretenden Wasserstrahls schnell abgekühlt
und dann zu einem Wärmeaustauscher 3 geleitet.
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Bei ihrem Durchgang durch den Wärmeaustauscher geben die Gase eine
relativ große Menge an freier Wärme ab, die sonst an die umgebende Atmosphäre verlorengehen
würde. Sie verlassen den Austauscher mit einer Temperatur von etwa 315° C. In dem
Zustand, in dem es den Wärmeaustauscher verläßt, ist das Gas jedoch noch staubhaltig,
besitzt einen hohen Feuchtigkeitsgehalt und muß vor dem Filtrieren noch weiter abgekühlt
werden.
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Ein Kühlturm 4 ist für die den Wärmeaustauscher 3 verlassenden Gase
vorgesehen. In dieser Stufe wird ihre Temperatur weiter bis auf einen Wert von ungefähr
135° C abgekühlt, worauf sie dann durch einen Filter 5 geleitet werden, wo der größte
Teil der suspendierten Eisenoxydstaubteilchen entfernt wird. Beim Verlassen des
Filters enthalten die Gase noch Spuren von feineren Staubteilchen und sind relativ
feucht. Die filtrierten Gase werden daher durch einen Wasch- oder Reinigungsturm
6 geleitet, so daß die Temperatur der Gase unter den Taupunkt gebracht wird, wodurch
die feinen Staubteilchen, die bis zu dieser Stufe mitgerissen worden sind, niedergeschlagen
werden.
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Die endgültige Behandlung des Gases findet in einem Trockenturm statt,
bei dem die enthaltene Feuchtigkeit entfernt wird. Dann werden die Gase mittels
eines Gebläses 8 in einen Gasometer oder Lagertank 9 für weitere Verwendung
als Brenngas eingeleitet. Ein Auffanggefäß für die festen Bestandteile ist unterhalb
der Filtereinheit 5 angedeutet.