DE1264467B - Verfahren zur Senkung des Stromverbrauchs in elektrothermischen Erzreduktionsoefen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Senkung des Stromverbrauchs in elektrothermischen Erzreduktionsöfen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Senkung des Stromverbrauchs in elektrothermischen Erzreduktionsöfen unter Verwendung eines sogenannten Rostverkokers. Die Stromersparnis wird dabei erzielt durch eine autogene Verkokung der eingesetzten Stückkohle, die ohne von außen zugeführte Fremdwärme verkokt wird. Weiter wird das eingesetzte Erz unter Ausnutzung der Wärme und des CO-Gehaltes der heißen Verkokerabgase vor seinem Einsatz in den Erzreduktionsofen einer Vorreduktion unterworfen. Dabei können die heißen Abgase aus dem autogenen Verkoker auch zum Vorwärmen und Kalzinieren von Erz bzw. Kalkstein verwandt werden.
• Zwar sind ähnliche Prozesse bereits bekannt. So werden nach der deutschen Patentschrift 970 415 Kohle-Erz-Briketts zwecks Herabsetzung des Stromverbrauchs vor der Verhüttung einer Erhitzung unterworfen zum Zweck der Reduktion des Erzes. Die Erhitzung wird daher durch einen fremden Wärmeträger oder auch durch elektrische Energie gedeckt; in jedem Falle ist also von außen Wärme zuzuführen. Auch nach der deutschen Patentschrift 864 000 ist eine Vorbehandlung des Brennstoff-Erz-Gemisches geschützt. Dieses Verfahren verlangt eine induktive Beheizung oder andere Fremdwärmequellen. Nach der deutschen Patentschrift 941816 wird ein Verfahren unter Schutz gestellt, nach dem die Vorgänge im Elektroofen selbst so gesteuert werden, daß Strom gespart wird. Zu diesem Zweck ist eine indirekte Beheizung durch minderwertige Brennstoffe oder aber eine indirekte Beheizung von außen vorgesehen.
• Schließlich bedient sich die deutsche Patentschrift 483 149 einer Schlackenschicht im Ofen, auf der die Reduktion unter den im Ofen herrschenden Bedingungen vor sich geht. Unter diesen Verhältnissen ist die Reduktion weit schlechter kontrollierbar als bei der Durchführung der Vorreduktion des Erzes außerhalb des Ofens in Gegenwart von Kohle oder Koks, wie dies erfindungsgemäßer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
• Der erfindungsgemäße Gegenstand dieser Erfindung gestattet die getrennte oder gemeinsame Vorbehandlung der Kohle und des Erzes vor der Chargierung in den Elektroofen, und zwar ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Fremdwärme oder Fremdenergie, die dem Prozeß von außen zugeführt werden müßte.
• Es ist bekannt, daß der Stromverbrauch durch Vorerhitzung des Erzes und Reduktionskokses in einem Drehofen bei Verwendung einer Zusatzbeheizung von 2500 kWh/t Roheisen auf 1400 kWh/t Roheisen gesenkt werden konnte.
• Die Einsparnis des Stromverbrauchs setzt sich hierbei etwa wie folgt zusammen -

  1. 100 kWh für die Verdampfung des bekannt-

  lich schwankenden Wassergehalts

  des Kleinkokses,

  2. 200 bis 300 kWh für die Dissoziation des Kalk-

  steines, (200 bis 300 kg/t Roheisen

  angenommen),

  3. 450 kWh für die Aufheizung des gesamten

  Einsatzgutes auf etwa 900'C (fühl-

  bare Wärme),

  4. 300 bis 400 kWh für bereits geleistete Vorreduktion

  am Eisenerz,

  insgesamt 1100 kWh.

  - Auf Grund dieses Standes der Technik beruht das beanspruchte neue Verfahren auf folgender Erkenntnis.
• Bei den bisher bekannten Methoden, d. h. Koks und Erz als Ausgangsgut für Vorreduktion und Vorwärmung mußte zur Erzielung der Stromersparnisse im elektrothermischen Reduktionsofen eine zusätzliche thermische Energiequelle aufgebracht werden, z. B. in Form von Verbrennung von Öl, Gas usw. Demgegenüber wird bei dem beanspruchten Verfahren die für die Aufheizung und Vorreduktion der Erze benötigte thermische Energie vom System selbst aufgebracht durch die Mithilfe der bekannten Vorrichtung des kontinuierlichen Verkokens der eingesetzten Rohkohle. Dabei wird selbstverständlich der erzeugte Koks auf die gleiche Vorwärmtemperatur gebracht wie das Erz.
• Für die Praxis sind folgende Merkmale des Verfahrens kennzeichnend: 1. Im Gegensatz zu anderen Verfahren erfolgt die Anwendung von Feinerzen, wie Eisenschliche, Eisensand u. dgl., durch Brikettierung der feinen Erze mit Feinkohle, wofür besonders backende oder blähende jüngere Steinkohlen in Frage kommen. Als Bindemittel wird Pech, Zellpech od. dgl. verwendet. Die so erhaltenen Preßlinge werden sodann der kontinuierlichen Verkokung unterworfen, wobei unter Zugrundelegung von 25 % Feinkohle und 4 bis 6 % Bindemittel die Verkokung ohne äußere Wärmezufuhr abläuft.
• Im Brennstoffbett herrscht während der Verkokung der 25 l)/, Feinkohlenanteile sowie der 4 bis 6 % Bindemittel eine reduzierende bzw. neutrale Gasatmosphäre, wobei auch bereits eine Vorreduktion nach der Formel -,Ee203-+ C = .2 Fe0 + CO 360 keal/kg Fe andererseits die Reduktion Fep03 + CO = 2 Fe0 + CO2 - 16 keal/kg Fe erfolgt, wobei die zweite Reduktion nur in verhältnismäßig kleinem Maßstab stattfindet, da das CO zum großen Teile für die exotherme Reaktion bei der kon-CO + 1-/, 0, = CO, verwendet wird.
• Durch diese exotherme Reaktion werden die Mischpreßlinge auf eine Temperatur von 900'C erhitzt. Die Preßlinge verlassen sodann mit dieser Temperatur den Verkokungsrost und gelangen in eine Verweilkammer, in der sie der Einwirkung der heißen CO-Gase aus dem eigentlichen Roheisenofen ausgesetzt werden. In dieser V6rWeilkäffiinei-erfolgt na-ch der Gleichung Fe,03 + CO # 2 Fe0 + C02 die restliche Vorreduktion von Fe20" züi Fe0. Hierbei wird außerdem das schon im kontinuierlichenV#erkoker zu Fe0 vorreduzierte Erz nach der Gleichung 2 Fe0 + CO = 2 Fe + 2 C02 voll zu metallischem Fe reduziert. Das aus der Verweilkammer abziehende CO- und CO,-haltige Abgas gelangt in den Verkokerraum und zieht gemeinsam mit den aus der Verkokung entstehenden Gasen aus dem Verkoker ab. Diese Abgase, die mit 1000'C aus dem Verkoker austreten, können zur Dampferzeugung und/oder für das Brennen von Kalksteinen herangezogen werden. Sollte der CO-Gehalt aus den Abgasen des Elektroofens für die Vorreduktion in der VerweiP kammer nicht ausreichen, kann man einen Teil der j000'C heißen CO,-haltigen Abgase zur»Carboration« in die Verweilkammer zwischen Verkoker und Elektroofen wieder einsetzen, wobei nach, der Gleichung CO, + C = 2 CO zusätzlich CO-Gas für die Reduktion erzeugt werden kann.
• 2. Bei Verwendung von stückigen Kohlen gleich welcher Natur kann über die kontinuierliche Verkokung zunächst ein leichter und reaktionsfähiger Koks hergestellt werden, der mit einer Temperatur von 900'C in den Elektroofen eingesetzt werden kann. Die Abgase, die den Verkoker mit 1000'C verlassen, können zur Aufheizung der stückigen Erze, Brennen von Kalk u. dgl. verwendet werden. Das Kalk-Erz-Gemisch wird dann wiederum über eine Verweilkammer dem Elektroofen zugeführt, wobei die heißen CO-Gase aus dem Elektroofen in gleicher Weise nach der Formel Fe,03 + CO = 2 Fe0 + CO, das Stückerz vorreduzierten (s. J. of Met., 1956, S. 1464; -Stahl und Eisen, 1957, S. 1894).

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Senkung des Stromverbrauches, beim Betrieb von elektrothermischen Erzreduktionsöfen - insbesondere von Elektro-Roheisen-Öfen - durch Vorbehandlung des Chargengutes, dadurch gekennzeichnet, daß das Chargengut, bestehend aus einem Feinerz- und Rohkohlegemisch in Brikettform, eventuell mit Beimengungen von Kalkstein und Bindemittel, vor der Beschickung des Ofens ohne Fremdbeheizung auf einem an sich bekannten, als kontinuierlicher Verkoker wirkenden Wanderrost oder dergleichen in reduzierender Atmosphäre einer thermischen Behandlung unterzogen wird, derart, - daß seine Kohleanteile verkoken, seine Feinerzanteile vorreduziert werden und seine Temperatur auf die für die anschließende Reaktion erforderliche Anlauftemperatur von 900'C steigt, und daß das Chargengut anschließend in einer Verweilkammer unter Ausnutzung der heißen CO-Abgase des Elektroofens einer weiteren Vorreduktion unterworfen wird, so daß das weitgehend vorreduzierte Gut kontinuierlich und heiß direkt in den Elektroofen chargiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Kohle auf einem als kontinuierlicher Verkoker wirkenden, an sich bekannten Wanderrost oder dergleichen ohne Fremdbeheizung in reduzierender Atmosphäre einer thermischen Behandlung - Verkokung - unterzogen wird und anschließend in einer Verweilkammer zusammen mit dem stückigen, durch die heißen Verkokungsabgase vorgewärmten Erz, eventuell vermischt mit Kalkstein, heiß unter Ausnutzung der heißen CO-Abgase des Elektroofens einer weiteren Vorreduktion unterworfen wird, so daß das weitgehend vorreduzierte Gut kontinuierlich und heiß direkt in den Elektroofen chargiert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 483149, 864000, 941816, 970 415.