DE1205022B - Verfahren und Anlage zum magnetisierenden Roesten von nichtmagnetischem Eisenerz - Google Patents
Verfahren und Anlage zum magnetisierenden Roesten von nichtmagnetischem EisenerzInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WTWW^ PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
B 03 c
C21b
Deutsche Kl.: Ib-2
1205 022
A 47443 VI a/l b
27. Oktober 1964
18. November 1965
A 47443 VI a/l b
27. Oktober 1964
18. November 1965
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Reduktion der höheren Eisenmineralien,
wie Hämatit, zum niederen magnetischen Eisenoxyd des Spinell-Typs. Magnetit, das sehr leicht
durch die billige Magnetscheidung angereichert werden kann.
Viele Verfahren der magnetisierenden Röstung sind bereits entwickelt worden, und ebenfalls sind
verschiedene Versuchsanlagen für die Durchführung dieser Verfahren gebaut worden. Alle öfen, die die
Anforderungen für Reduktionsöfen erfüllen, sind im großtechnischen Maßstab erprobt worden, z.B. Drehöfen,
Schachtöfen, Krählröster, Wirbelbett-Reaktoren, horizontale Wanderroste usw. Es hat sich jedoch
erwiesen, daß alle diese Verfahren und Öfen in der einen oder anderen Beziehung erhebliche technische
oder wirtschaftliche Nachteile haben. Beispielsweise können die Schachtöfen nur eine kleine
Menge Staub bzw. Gruß vertragen, ohne daß auf Grund von Staufoklumpenbildung ein Gasfluß in Kanälen
verursacht wird. Der Krählröster andererseits bedingt die Verwendung von feinteiligem Material,
was wiederum zu übermäßig hohen Zerkleinerungskosten führt und einen schlechten thermischen Wirkungsgrad
mit sich bringt. Drehöfen sind ebenfalls durch schlechten thermischen Wirkungsgrad gekennzeichnet
und ferner durch ernstliche Staubverlustprobleme und Begrenzungen hinsichtlich der Gaswiedergewinnung.
Für alle derzeit bekannten Verfahren scheinen wirtschaftliche Nachteile zu gelten,
wie hoher Brennstoffverbrauch, große Wärme- und Staubverluste oder übermäßige Zerkleinerungskosten,
was die Entwicklung technischer Verfahren ernstlich beschränkt. Es ist augenscheinlich, daß noch immer
ein Bedarf für wirksame Verfahren zur Konzentration der nichtmagnetischen Takonit-Erze durch
billige technische Vorgänge besteht.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum magnetisierenden Rösten, das sich durch niedrige Zerkleinerungskosten
und verringerte Staubklumpenprobleme auszeichnet. Nach der Erfindung werden sowohl
grobe als auch feine Materialien in derselben Reaktionszone verarbeitet, und zwar werden die kleineren
Erzteilchen in einer Schnellröstreaktion durch die Reaktionszone hindurchgeblasen, während die größeren
Teilchen mit einer längeren Verweilzeit im Ofen durch die Reaktionszone hindurchgewälzt werden.
Das Verfahren nach der Erfindung bewirkt auch eine Verringerung der Wärmeverluste im Ofen, indem
sie einerseits die Abwärme in dem Gas dazu ausnutzt, die Reaktionszone zu erwärmen und das Erz
vorzuheizen, und andererseits die Abwärme in dem Verfahren und Anlage zum magnetisierenden
Rösten von nichtmagnetischem Eisenerz
Rösten von nichtmagnetischem Eisenerz
Anmelder:
Allis-Chalmers Manufacturing Company,
West Allis, Wis. (V. St. A.)
West Allis, Wis. (V. St. A.)
Vertreter:
Dr. W. Müller-Bore, Dipl.-Ing. H. Gralfs
und Dr. G. Manitz, Patentanwälte,
Braunschweig, Am Bürgerpark 8
und Dr. G. Manitz, Patentanwälte,
Braunschweig, Am Bürgerpark 8
Als Erfinder benannt:
Calvin Leo Stevenson, Milwaukee, Wis. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Oktober 1963
(319125)
V. St. v. Amerika vom 28. Oktober 1963
(319125)
verarbeiteten Erz dazu benutzt, das reduzierende Gas oder den Brennstoff vorzuwärmen.
Femer werden beim Verfahren nach der Erfindung die Staubverluste verringert, indem ein abgeschlossenes
System mit Zyklonen angewendet wird, um den Staubfluß mit dem Erzfluß trotz der entgegengerichteten
Gasströmung zu kontrollieren.
Die Erfindung wird im nachstehenden an Hand der Zeichnung im einzelnen beschrieben und erläutert.
Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des magnetisierenden
Röstverfahrens nach der Erfindung.
Es wird ein Ofen mit konzentrischem Doppelrohr verwendet. Dieser Ofen weist ein äußeres Isolationsrohr bzw. einen Mantel 10 auf, der ein inneres Rohr,
die Reaktionszone U, umschließt. Die zwei Rohre werden durch geeignete Träger 12 voneinander im
Abstand gehalten, so daß ein ringförmiger Raum 13 gebildet wird. Der ganze Ofen wird von einem Motor
gedreht. Solche konzentrischen Doppelrohröfen sind in der Hüttentechnik gut bekannt und brauchen
deshalb hier nicht näher beschrieben zu werden.
Am oberen Ende des Ofens ist eine Reihe von wenigstens zwei Zyklon-Staubabscheidern 15 und 18
vorgesehen, die gleichlaufend das Erz trocknen und vorwärmen, und zwar mit heißen Gasen, die aus dem
509 738/56
Rmgraum 13 des Ofens erhalten werden. Die Leitung 21 führt heiße Gase von dem Ofen-Ringraum
13 zum Zyklon 18, während die Leitung 22 die Abgase von dem Zyklon 18 zum Zyklon 15 führt. Der
erste Zyklon 15 ist mit einer an sich bekannten gasdichten Zellenradaufgabe 16 od. dgl. versehen. Am
Feststoffaustrag des Zyklons 15 ist eine weitere Zellenradschleuse
17 vorgesehen, die das Erz aus dem Zyklon 15 in den Zyklon 18 einspeist. Die Abgase
19 aus dem Zyklon 15 werden zu einem Staubabscheider (nicht dargestellt) geführt oder abgeblasen.
Der Zellenradaustrag 20 am Unterlauf des Zyklons 18 führt das vorgewärmte Erz in den Ofen
ein. Am Austragsende des Ofens ist ein Staubabscheider 23, vorzugsweise ein Zyklon, derart angeordnet,
daß er das Röstprodrukt und die Gase aus dem inneren Rohr 11 des Ofens aufnimmt. Am Feststoffaustrag
des Staubabscheiders 23 ist eine Zellenradschleuse 24 vorgesehen, welche die umgesetzten
und abgetrennten Feststoffe in einen nachgeschalteten Zyklon 25 bringt, wo die Feststoffe gekühlt und
das reduzierende Gas vorgewärmt wird. Der Zellenradaustrag 26 am Unterlauf des Zyklons 25 dient zur
Entfernung der Feststoffe aus der Anlage.
Die Abgase 27 aus dem Staubabscheider 23 werden geteilt. Ein Teil von ihnen wird zu einem bekannten
Wärmeaustauscher 28 geführt, während der andere Teil durch die Leitung 30 zum Ofen-Ringraum
13 geleitet wird. Der Wärmeaustauscher 28 kann die Abgase aus dem Staubabscheider 23 kühlen
und gewöhnliche Luft aus der Atmosphäre, die durch Einlaß 29 eintritt, erhitzen. Die erwärmte Luft wird
dann über die Leitung 31 zum Ofen-Ringraum 13 geführt.
Die Leitung 32 dient dazu, die gekühlten Ofengase aus dem Wärmeaustauscher 28 zu einem Gasreinigerturm
33 zu führen, wo Staubteilchen abgeschieden werden.
Die Leitung 34 führt die gekühlten Gase aus dem Turm 33 in den Zyklon 25 zurück, während frischer
Kohlenwasserstoff-Brennstoff, wie Methangas, oder reformiertes Gas aus festem Brennstoff, z.B. Generatorgas,
durch das Ventil 25 beigegeben wird.
Die Abgase aus dem Zyklon 25 werden zwecks Rückführung durch den Ofen über die Leitung 36
geleitet, während frische Luft über die Leitung 37 aus dem Gebläse 39 durch die Leitung 37 zugegeben
wird.
Der Vermahlungsgrad des Erzes kann erheblich variieren, jedoch hat sich eine Körnung unter
0,21 mm insofern bewährt, als sie für die meisten untersuchten Erze einen praktischen Ausgleich zwischen
den Zerkleinerungskosten und der Verweilzeit im Ofen ergibt.
Das doppelte Zyklonsystem wirkt dahin·, die Abwärme aus den reduzierenden Abgasen für die Trocknung
und Vorwärmung des Erzes nutzbar zu machen, was wiederum eine Verkürzung der Ofenverweilzeit
gestattet. Da die einzige Funktion der ersten beiden Zyklone 15 und 18 darin besteht, die Abwärme aus
den reduzierenden Abgasen zur Vorwärmung des Erzes zu verwenden, könnten ohne weiteres mehr als
zwei solcher Zyklone eingesetzt werden.
Zusammen mit dem vorgewärmten Erz aus dem Austrag 20 wird eine Mischung von Luft und vorgewärmten
Kohlenwasserstoffgas oder reduzierenden Gasen aus Festbrennstoff-Generatoren sowie ferner
reduzierendes Abgas durch die Leitung 38 in das Innenrohr eingeführt. Diese Gase bilden das Reduktionsmittel
in dem Ofen. Die größeren Erzteilchen werden durch das rotierende Innenrohr Il gewälzt,
während sie sich mit der gleichströmenden reduzierenden Gasatmosphäre in Kontakt befinden. Die ablaufenden
Vorgänge sind also im wesentlichen die gleichen wie in jedem reduzierenden Ofen. Die
Hauptmenge des Erzes bzw. der Teil mit einer Körnung unter 0,075 mm wird jedoch im Zug des reduzierenden
Gases schnell durch das Innenrohr 11 geblasen. Dieser Flugstaub wird also tatsächlich schnell
geröstet, während er durch den Ofen geblasen wird, und hat also eine weit kürzere Ofenverweilzeit als
die größeren Teilchen, die durch den Ofen gewälzt werden. Dieser Effekt ist jedoch wünschenswert, da
die größeren Teilchen notwendigerweise eine längere Ofenverweilzeit erfordern. Der Flugstaub jedoch bedarf
nur einer kurzen Verweilzeit und wird deshalb schnell durchgeblasen. Dadurch wird die Kapazität
des Systems erhöht, da der Flugstaub nicht langer als
notwendig zurückgehalten wird und sich auch nicht absetzt und die größeren Teilchen bedeckt, eine
Störung des wirksamen Kontaktes zwischen Gas und Feststoffen also nicht eintritt. Das zu Magnetit reduzierte
Erz und die reduzierenden Gase werden dann, wie vorher beschrieben, aus dem Ofen in einen
Staubabscheider 23 geleitet, vom Gas abgeschieden und ausgetragen. Das Erz kann dann mittels Magnetscheidung
sortiert werden.
Ein Brennstoff wie Methangas, CH4, wird aus einer
Druckquelle (nicht dargegstellt) über das Ventil 35 zugeleitet. Dieses frische Kohlenwasserstoffgas vermischt
sich mit kaltem reduzierendem Abgas aus Leitung 34, und die Mischung tritt in den Zyklus 25
ein, wo das Erz durch die Gasmischung gekühlt wird und sich die Gasmischung wiederum durch das Erz
vorwärmt. Wenn mehr als zwei Zyklone verwendet werden, würde das frische kalte Gas zunächst in den
letzten Zyklon einströmen und in den weiteren Zyklonen im Gegenstrom zum Erzfluß aufsteigen.
Bei der Verbrennung des Kohlenwasserstoffgases muß — wie oben bemerkt — die Luft, die durch
Leitung 36 eingeführt wird, in geeigneter Weise reguliert werden, damit das Kohlenwasserstoffgasverhältnis
derart ist, daß die gewünschte Reduktionskraft erreicht wird. Bei Methangas als Brennstoff werden
die stattfindenden typischen Reaktionen sein:
2CH4+ O2 -j. 2CO + 4H2
CH4 + 2O2 -»- CO2 +2H2O
CH4 + 2O2 -»- CO2 +2H2O
oder irgendwelche Variationen davon, um CO:CO2
und H2: H2O zu erzeugen. Wie dem Fachmann bekannt
ist, hängt das Reduktionsprodukt nicht nur von den relativen Verhältnissen von CO2: CO und
H2: H2O, sondern auch von der Temperatur ab.
Gleichgewichtsdiagramme, die für variierende Temperaturen die Verhältnisse zeigen, die notwendig sind,
um ein Reduktionsprodukt von Magnetit zu erreichen, sind ebenfalls dem Fachmann bekannt.
Da die Verbrennung von Methan selbstverständlich exotherm und auch die Reduktion von Hämatit
zu Magnetit exotherm ist, wird keine äußere Wärmequelle in diesem Verfahren benötigt. So ist also die
Menge des Luftstromes durch die Leitung 37 vielleicht wichtiger zur Kontrolle der Temperatur als
zur Kontrolle der Gaszusammensetzung. So kann die Temperatur in dem Ofen kontrolliert werden, indem
der Luftstrom kontrolliert wird. Eine Zunahme des Luftstromes wird eine Erhöhung der Temperatur bedeuten,
und umgekehrt. Ferner können erhebliche Veränderungen in dem Luftstrom vorgenommen werden,
ohne die Reduktionskraft des Gases nachteilig zu beeinflussen. Weitere Temperaturkontrollen können
durchgeführt werden, indem die Menge an heißer Luft, die durch Leitung 31 in den Ringraum
strömt, reguliert und damit das Verbrennen der durch Leitung 30 eingespeisten reduzierenden Gase
begrenzt wird.
Claims (11)
1. Verfahren zum magnetisierenden Rösten nichtmagnetischen Eisenerzes in einem Ofen,
dadurch gekennzeichnet, daß man das reduzierende Gas unter ausreichendem Druck in
die Reduktionszone einführt, um feinere Erzteile direkt durch die Reaktionszone zu blasen und im
schwebenden Zustand schnell zu rösten, während die verbleibenden gröberen Erzteilchen die Reaktionszone
in langsamerer Geschwindigkeit passieren und in üblicher Weise geröstet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz vor der Röstung auf
eine Korngröße von unter 0,21 mm gemahlen wird, wobei die feineren Teilchen eine Korngröße
von unter 0,075 mm besitzen.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierenden
Abgase von dem gerösteten Erz abgetrennt und zur Erwärmung der Reaktionszone nutzbar gemacht
werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der reduzierenden
Abgase gekühlt und das gekühlte Abgas zur Kühlung der gerösteten Erzteilchen nutzbar
gemacht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der reduzierenden
Abgase in einem Wärmeaustauscher mit Luft bewirkt wird, die nach ihrer Erwärmung zusammen
mit dem nichtgekühlten Anteil der reduzierenden Abgase zur Erwärmung der Reaktionszone verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz vor dem Eintritt in
die Reaktionszone vorgewärmt wird, indem die Gase, die zur Erhitzung der Reaktionszone benutzt
worden sind, durch das Erz geleitet werden, bevor dieses in die Reaktionszone eintritt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
reduzierende Gas durch Verbrennung entweder eines Kohlenwasserstoffgases oder eines Gases
aus reformiertem Festbrennstoff im Inneren der Reaktionszone erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoffgas oder
das Gas von reformiertem Festbrennstoff mit reduzierendem Abgas vermischt wird, bevor es in
die Reaktionszone eingeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase in der Stufe vermischt
werden, in der die umgewandelten Erzteilchen gemäß Anspruch 5 gekühlt werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierende
Röstung im Innenrohr eines Doppelrohrofens vorgenommen wird.
11. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch Vorrichtungen (15, 18) zum Trocknen und Vorwärmen von gemahlenem nichtmagnetischem Eisenoxyderz und ein Gebläse
(39) zum Einblasen des vorgewärmten Erzes in die Reaktionszone eines Drehrohrofens,
der als an sich bekannter konzentrischer Doppelrohrofen ausgebildet ist, weiterhin durch einen
Abscheider (23) zur Abtrennung des gerösteten Erzes von den reduzierenden Abgasen, einen
Wärmeaustauscher (28) zum Kühlen eines Teiles der Abgase mit Luft, eine Gasleitung (31) zum
äußeren Ring (13) des Ofens sowie durch eine Vorrichtung (23) zum Kühlen des gerösteten
Erzes.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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