DE1250465B

DE1250465B -

Info

Publication number: DE1250465B
Application number: DED32585A
Authority: DE
Publication date: 1967-09-21

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

250465 Int. Cl.:

C21b

Deutsche Kl.: 18 a-13/02

Nummer: 1 250 465

Aktenzeichen: D 32585 VI a/18 a

Anmeldetag: 10. Februar 1960

Auslegetag: 21. September 1967

Die Erfindung betrifft die Vorreduktion von feinteiligen Eisenerz-Feinkohle-Mischungen zur nachfolgenden Verhüttung oder zu ähnlichen Zwecken.

Bei der Vorreduktion von Feinerzen wird eine Feinerz-Feinkohle-Mischung, die nicht nur Verbrennungs-, sondern auch Reduktionskohlenstoff enthält, durch Verbrennung der Kohle und durch eine eventuelle Gaszusatzfeuerung erhitzt, wodurch die Eisenoxyde teilweise von dem eisengebundenen Sauerstoff befreit werden. Dabei werden Reduktionsgrade, bezogen auf den von Anfang an im Erz gebundenen Sauerstoff von 40 bis 50 °/₀ erzielt. Günstigere Reduktionsgrade von 50 bis 60 °/o erzielt man, wenn die Erz-Kohle-Mischung in Form von Pellets aufgegeben wird.

Sofern die Vorreduktion nicht auf einem Sinterband erfolgt, kann hierzu auch ein Drehrohrofen benutzt werden, wobei allerdings bei letzterer Vorrichtung von Nachteil ist, daß die reduzierte feinkörnige Mischung verhältnismäßig hohe Verstaubungsverluste mit sich bringt, Pellets aber im Drehrohrofen zerrieben werden und das reduzierte Material sehr pyrophor ist, so daß man besondere Maßnahmen anwenden muß, um das reduzierte Material ohne Rückoxydation zu kühlen. Zuweilen weist das reduzierte Eisen auch hohe Schwefelgehalte auf.

Es sind einige ähnliche Verfahrensweisen bekannt, bei denen es sich jedoch im wesentlichen um Verhüttungsprozesse handelt. Beispielsweise ist vorgeschlagen worden, einen Niederschachtofen mit Briketts auf Pechgrundlage und/oder auf der Grundlage teerliefernder Brennstoffe zu beschicken, wobei Briketts mit so viel Wassergehalt verwendet werden sollen, daß die Gichtgase mit einer Temperatur von der Gicht des Ofens abgezogen werden können, bei der sonst Teerkondensation auftritt. Hierbei soll das Wasser in den Briketts mechanisch oder chemisch gebunden sein, insbesondere in Form von Kalkhydraten.

Bei einem anderen Verhüttungsprozess im Niederschachtofen werden bei Verwendung jüngerer Steinkohle mit einem hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen Brennstoff-Erz-Briketts verwendet, die mit einem kohlenwasserstoffartigen Bindemittel verpreßt sind. Dabei soll als Brennstoff ein Schwelkoks verwendet werden, womit erreicht werden soll, daß die schwersiedenden Kohlenwasserstoffe in dem Schwelkoks verbleiben.

Auch bei einem weiteren bekannten Verhüttungsverfahren zur Erzeugung von Roheisen, welches in einem Schachtofen durchgeführt werden soll, wird eine Beschickung aus vorbereiteten Brennstoff-Erz-Briketts verwendet. Hierbei bestehen diese Briketts aus Zweischichten-Brennstoff-Erzstücken, und zwar entweder Verfahren und Schachtofen zur Vorreduktion
von aus feinteiligem Eisenerz, Feinkohle
und gegebenenfalls Zuschlägen bestehenden
Pellets im Schachtofen

Anmelder:

DEMAG-Elektrometallurgie G. m. b. H.,
Duisburg, Wolfgang-Reuter-Platz

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Borut Marincek,
Küsnacht, Zürich (Schweiz)

Brennstoffstücken mit einer Außenschicht aus feinkörnigem Erz oder aus Formkörpern mit einem Kern aus einer Mischung von feinkörnigem Erz und feinem Kohlenstoff und einer Außenschicht aus feinkörnigem Erz. Durch diese Vorbereitung der Beschickung soll erreicht werden, daß die Außenschicht das im Inneren enthaltene kohlenstoffhaltige Material beim Erhitzen der Beschickung vor dem Verbrennen schützt und gleichzeitig porös genug ist, um die im Inneren der Beschickungsstücke durch Reduktion gebildeten Gase durchzulassen.

Ein weiterer Vorschlag befaßt sich mit der Verhüttung mergeliger Erze, insbesondere mergeliger Eisenerze, im Schachtofen. Auch hier werden Briketts mit einem begrenzten Rauminhalt aus dem Erz und einem fest schwelbaren Brennstoff, z.B. Steinkohle, gebildet, wobei als weiteres Bindemittel gelöschter Kalk zugeschlagen werden kann.

Bei einem ferner bekannten Verhüttungsverfahren soll eine Vorreduktion in einem vom Schmelzofen getrennten Reduktionsofen erfolgen. Der Vorreduktionsprozeß wird dadurch hervorgerufen, daß in auf-: einanderfolgenden Höhenlagen des Reduktionsofens abwechselnd reduzierende Gase und Heißluft in Teilströmen eingeführt werden, so daß eine intensive Einwirkung der Gase auf das Gut stattfinden kann. Damit kann jedoch nur eine sehr geringe Vorreduktionsstufe erreicht werden, weil im Reduktionsofen keine Verbrennung und damit auch keine V/ärmeerzeugung vor sich geht, die für die Durchführung eines weitgehenden

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Reduktionsprozesses von entscheidender Bedeutung ist. Hierfür genügt das Hindurchleiten reduzierender Gase nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirtschaftlich arbeitendes Verfahren zur weitgehenden Vorreduktion zu schaffen, welches in einem Schachtofen durchgeführt werden kann. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vorreduktion von aus feinteiligem Eisenerz, Feinkohle und gegebenenfalls Zuschlägen bestehenden Pellets in einem senkrechten Schachtofen. Die erfindungsgemäße Verfahrensweise besteht darin, daß bei Zuführung von Luft, Heißluft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff in den Bereich der mittleren und unteren Zonen des Ofens die grünen Pellets in den oberen Zonen des Ofens auf eine Vorreduktionstemperatur durch Verbrennung des in den Pellets eingebundenen oder diesen beigegebenen Kohlenstoffs oder von in den unteren Zonen des Ofens zugeführtem Öl oder Gasen oder mittels elektrischer Beheizung erhitzt und darauf in den unteren Zonen des Ofens auf eine wenig unterhalb der Sintertemperatur der Pellets liegende Reduktionstemperatur gebracht und auf dieser so lange gehalten werden, bis eine Reduktion des Eisenoxyds auf mindestens 80 %> vorzugsweise 90 °/o> erzielt ist. Beim ersten Teil der Behandlung durch Erhitzen im oberen Teil des Schachtofens auf Vorreduktionstemperatur werden die Feuchtigkeit, das Hydrierwasser, das Hydrat und die Kohlensäure ausgetrieben. Danach wird im unteren Teil des Schachtofens die Beschickung zur weitgehenden Reduktion der Eisenoxyde einer wenig unterhalb der Sintertemperatur der Pellets liegenden Temperatur ausgesetzt. Besonders der letzterwähnte Verfahrensschritt der Behandlung der Pellets im Unterofen ist für den Erfolg bedeutungsvoll. Vorzugsweise soll nach dem Sinter- und Erweichungsprozess der Pellets, welcher im Oberteil des Schachtofens erfolgt, bei der anschließenden Weiterbehandlung der Pellets im Unterteil des Schachtofens die Temperatur etwa 30 bis 100⁰C unterhalb der Sintertemperatur liegen. Die weitgehend reduzierten Pellets sind in der Luft beständig und zeigen keine pyrophoren Eigenschaften, wie das bei dem in üblicher Weise reduzierten Material meist der Fall ist. Die reduzierten Pellets werden heiß aus dem Ofen gezogen und in dieser Form der weiteren Verarbeitung zugeleitet; sie können auch im Ofen durch Einblasen von Kühlluft abgekühlt werden.

In der Zeichnung ist die Verfahrensweise nach der Erfindung und der Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt.

Fig. 1 und 2 zeigen den Schachtofen im Schnitt;

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Ofenschacht gemäß III-III nach Fig. 2.

Mit 1 ist der Schachtofen bezeichnet, der mit einer Beschickungseinrichtung 2 für die Pellets, einem Gasablaß 3 sowie einer am Unterteil des Ofens angeordneten Austragsvorrichtung 4 versehen ist.

Über den Umfang des Mantels des Schachtofens 1 verteilt, sind Einlasse 5 vorgesehen, durch welche dem vorzureduzierenden, in dem Schachtofen befindlichen Gut Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reiner Sauerstoff zugeführt wird.

Die Einlasse 5 sind in verschiedenen Höhen des Schachtofens angeordnet, vorteilhafterweise aber so, daß durch jeweils in gleicher Höhe angeordnete Einlasse eine bestimmte Zone des im Schachtofen liegenden Gutes mit Luft oder Luftsauerstoff versorgt wird und dadurch eine Regelung der Temperatur in jeder der über den Lufteinlässen vorhandenen Zonen des Schachtofens einwandfrei erfolgen kann.

Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, ergeben sich bei der dort dargestellten Anordnung der Lufteinlässe in dem Schachtofen drei Zonen A, B, C sowie eine Kühlzone D.

A ist die Erhitzungszone, in Zone B werden die Pellets bei gleichzeitiger Erhöhung der Temperatur teilreduziert, während in Zone C des Schachtes das

ίο Gut in einer Temperatur, die unter der Reduktionstemperatur liegt, so lange verbleibt, bis eine Reduktion der Eisenoxyde im Umfang von mindest 80 bis 90 % erfolgt ist.

In der unter den zutiefst liegenden Lufteinlässen befindlichen Zone D des Schachtofens 1 wird das Gut gekühlt, wonach es mittels der Austragevorrichtung 4 abgeführt werden kann.

Die für die Reduktion erforderliche Wärme kann durch Einführung heißer Gase, welche durch Verbrennung von Öl oder Gas erzeugt werden, in den Schachtofen eingebracht werden. Die Zuführung der heißen Gase erfolgt durch die in den unteren Zonen des Schachtofens angeordneten Einlasse, während durch die unter der Zone A, also die zuhöchst liegenden Einlasse, nur Luft eingeblasen wird, um die Beschikkung anzuwärmen, wobei die aufsteigenden CO-Gase aus der Reduktionszone B verbrannt werden.

Statt einer Erhitzung mit durch Verbrennung von Öl erzeugten heißen Gasen kann die Erhitzung auch mittels einer elektrischen Beheizung gemäß einer Anordnung nach Fig. 2 vor sich gehen.

Im Unterteil des Schachtofens 1, dessen Ausbildung in bezug auf Beschickungseinrichtung 2, Gasabsaugerohr 3 und die Austragevorrichtung 4 die gleiche ist wie bei dem in F i g. 1 dargestellten Schachtofen, sind statt der in dem unteren Bereich vorgesehenen Einlasse in verschiedenen Höhen angeordnete Gruppen von Elektroden 6 vorgesehen, durch welche die Beheizung des Beschickungsgutes erfolgt. Die im Oberteil des Ofens beibehaltenen Lufteinlässe ermöglichen das Verbrennen der aufsteigenden CO-Gase, wodurch — wie bereits erwähnt — die Anwärmung der Beschikkung auf Reduktionstemperatur erfolgt.

Eine Schnittdarstellung des in Fig. 2 gezeigten Schachtofens 1 in Richtung III-III läßt die Anordnung der Elektroden erkennen. Der Stromweg zwischen den Elektroden wurde in gestrichelten Linien dargestellt.

Sofern in den aus dem Gasabzug 3 entweichenden

Gasen noch brennbare Bestandteile enthalten sind, können diese Gase wenigstens einen Teil der für die Erhitzung durch Verbrennen von öl oder Gas aufzubringenden Wärme decken. Andernfalls können die an sich noch genügenden heißen Abgase zur Anwärmung des Heizöls verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vorreduktion von aus feinteiligem Eisenerz, Feinkohle und gegebenenfalls Zuschlägen bestehenden Pellets in einem senkrechten Schachtofen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Zuführung von Luft, Heißluft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder reinem Sauerstoff in den Bereich der mittleren und unteren Zonen (B bis D) des Ofens (1) die grünen Pellets in den oberen Zonen (A) des Ofens (1) auf eine Vorreduktionstemperatur durch Verbrennung des in den Pellets

eingebundenen oder diesen beigegebenen Kohlenstoffs oder von in den unteren Zonen (B bis D) des Ofens (1) zugeführtem Öl oder Gasen oder mittels elektrischer Beheizung (6) erhitzt und darauf in den unteren Zonen (C, D) des Ofens (1) auf eine wenig unterhalb der Sintertemperatur der Pellets liegende Reduktionstemperatur gebracht und auf dieser so lange gehalten werden, bis eine Reduktion des Eisenoxyds auf mindestens 80 ⁰I₀, vorzugsweise 90 ⁰I₀, erzielt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf ungefähr 90 % vorreduzierten Pellets heiß, d.h. mit einer Temperatur von annähernd 1000⁰C, dem Schachtofen zwecks Zuführung zur Endreduktion entnommen werden.

3. Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch in Gruppen angeordnete und in verschiedenen Höhen über den Umfang der Mantelfläche des Schachtofens (1) verteilte Zuführungen (5) und/oder in den Ofen einragende Elektroden (6).

4. Schachtofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in verschiedenen Höhen des Schachtofens (1) in Gruppen angeordneten Zuführungen (5) und/oder Elektroden (6) mit unabhängig von anderen Gruppen von Zuführungen (5) oder Elektroden (6) steuerbaren Regeleinrichtungen versehen sind.

5. Schachtofen nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6) mit einer Bewegungseinrichtung versehen sind.

6. Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch dessen induktive Beheizung.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 970 471, 918 118;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 024 246, 1 047 812.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen