DE1265764B

DE1265764B - Verfahren und Vorrichtung zur direkten Reduktion von auf einem Sinterband hartgebrannten Eisenerzpellets im Drehrohrofen

Info

Publication number: DE1265764B
Application number: DEM51122A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Heitmann; Dipl-Ing Dr Wolfgang Janke; Dipl-Chem Dr Kurt Meyer; Dipl-Chem Dr Hans Rausch
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1961-12-08
Filing date: 1961-12-08
Publication date: 1968-04-11
Also published as: BE616698A; US3196000A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur direkten Reduktion von auf einem Sinterband hartgebrannten Eisenerzpellets im Drehrohrofen Es ist bekannt, ein Gemisch von Pellets aus oxydischen Eisenerzen und nicht in die Pellets eingebundenen, d. h. lose zugemischten festen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln im Drehrohrofen dadurch zu einem schwammeisenartigen Produkt zu reduzieren, daß das aus dem Kohlenstoffgehalt der Beschickung gebildete CO die direkte Reduktionsarbeit übernimmt und das bei der Reduktion gebildete CO., mit weiterem festem Kohlenstoff nach der bekannten Boudouard-Reaktion laufend zu CO regeneriert wird. Nicht zum bekannten Stand der Technik gehörende ältere Vorschläge sehen vor, das feste, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel an einer hinter der Aufgabestelle für die Pellets gelegenen Einführungsstelle zuzumischen und gegebenenfalls mehrere solcher Aufgabestellen vorzusehen. Ein Vorteil dieser Arbeitsweise besteht unter -anderem darin, daß es danach möglich ist, wenigstens einen Teil des Bedarfs an festen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln durch gasreiche Kohlen zu decken, die in der Schlußzone des Ofens zu entgastem Brennstoff geschwelt werden, der an eine näher dem Aufgabeende gelegten Stelle des Ofens zurückgeführt wird. Die bei, der Schwelung entwickelten Gase können zur Deckung des Wärmebedarfs der Vorheizung der Pellets nutzbringend herangezogen werden. Allerdings ist der Verwendung gasreicher Kohlen auch bei diesem Verfahren insofern eine Grenze gesetzt, als nur so viel flüchtige Schwelprodukte nutzbringend verwertet werden können, wie dem Wärmebedarf der Vorheizung entspricht. Bei sehr gasreichen Kohlen muß daher trotzdem ein Teil des Bedarfs an festem Kohlenstoff durch hochwertige gasarme Brennstoffe, wie Koks oder Anthrazit, gedeckt werden.
Ein weiterer, nicht zum bekannten Stand der Technik gehörender älterer Vorschlag beinhaltet das vorherige Hartbrennen der dem Drehrohrofen aufgegebenen Eisenerzpellets in an sich bekannter Weise bzw. auf einem Sinterband. Dieses Verfahren hat den Vorteil, däß es eine höhere Durchsatzleistung im Drehrohrofen erlaubt und die Gefahr des Zusammenklumpens der Beschickung weitgehend ausschaltet. Allerdings ist der gesamte Wärmebedarf dieses älteren Verfahrens etwas höher als bei Chargierung des Drehrohrofens mit ungebrannten Grünpellets, weil beim Brennen der Grünpellets in der Vorheizzone des Drehirohrofens die fühlbare Wärme der hartgebrannten Pellets restlos der Reduktionszone zugute kommt, was bei vorherigem Brennen der Pellets in einem eigenen vorgeschalteten Brennapparat nicht in diesem Umfang der Fall ist. Es ist zwar möglich, die fühlbare Wärme der hartgebrannten Pellets in einem gewissen Ausmaß wieder nutzbar zu machen, beispielsweise durch Abkühlung derselben mittels Kühlluft und Verwendung der erzeugten Warmluft als Verbrennungsluft für die Brennmaschine, jedoch sind bei dieser Nutzbazmachung der Abwärme erhebliche Wärmeverluste nicht zu vermeiden.
Es sind ferner Verfahren bekannt, nach denen die vorgeformten Erzkörper zunächst einer Trocknung unterworfen und dann zwecks Aufheizurig auf Reduktionstemperatur in einen Drehrohrofen eingebracht werden, in dessen Zufuhrende sich ausreichend Kohlenstaub befindet, um die Erzkörper darin einzubetten und dadurch vor Bruch zu bewahren. Dieses Verfahren ist sehr umständlich. Außerdem hat es sich in der Praxis gezeigt, daß Erzpellets die Reise durch den Ofen ohne zu großen Abrieb nur überstehen können, wenn sie hartgebrannt in den Ofen eingebracht werden. Eine dementspredhendeHärtung unter den reduzierenden Bedingungen, wie sie in dem Reduktionsofen herrschen, tritt erst dann ein, wenn genügend metallisches Eisen gebildet ist.-Bis zu diesem Zeitpunkt ist aber in der Regel ein zu .großer Teil der Erzkörper bereits zerstört bzw. durch Abrieb wieder in die Pulverform umgesetzt worden.
Es ist ferner bekannt, pulverförmiges Erz nach Erhitzung durch Wärmebehandlung direkt von einem Ofen in einen anderen überzuführen und dadurch den Wärmeinhalt im zweiten Ofen zum großen Teil direkt nutzbar zu machen. Bei einem solchen Verfahren treten aber nirgendwo Probleme von der Art auf, wie sie bei der Wärmebehandlung von Erzpellets zu lösen sind, wo neben der Wärmenutzung noch erreicht werden muß, daß die Pelletform erhalten bleibt und die Apparatur zum Hartbrennen der Pellets insbesondere dann, wenn es sich um ein Sinterband handelt, keiner übermäßigen thermischen Beanspruchung unterworfen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft .ein Verfahren und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung, welche die geschilderten Nachteile der bekannten und nicht bekannten älteren Verfahren vermeiden und trotzdem all ihre Vorteile voll zur Geltung kommen lassen. Insbesondere ist es erfindungsgemäß möglich, den Drehrdhrofen ausschließlich mit auf einer Sintermaschine hartgebrannten Pellets zu beschicken und dennoch den fühlbaren Wärmeinhalt dieser hartgebrannten Pellets in weit größerem Ausmaß, als es bisher möglich war, für die Zwecke der Reduktion nutzbar zu machen: Selbstverständlich ist es nicht möglich, die auf der Sintermaschine hartgebrannten heißen Pellets ohne Zwischenkühlung direkt dem Drehrohrofen aufzugeben, weil die Pellets mit einer Temperatur von 1200° C und darüber anfallen, und es bei dieser Temperatur weder möglich ist, sie vom Rostbelag und dem Seitenwandschutz abzutrennen, noch von der Sintermaschine zum Drehrohrofen in technisch brauchbarer Weise zu transportieren. Außerdem würden beim Fortfall der Kühlung die Rostwagen und vor allem die Roststäbe der vorzugsweise zum Brennen verwendeten Sintermaschine rasch auf unzulässige Werte überhitzt werden.
Es wurde aber überraschenderweise gefunden, daß bei einer verhältnismäßig geringen Teilkühlung der fertiggebrannten Pellets, vorzugsweise auf eine Temperatur von 600° C, die geschilderten Nachteile zum Teil überhaupt nicht eintreten und zum anderen Teil überwunden werden können. So ist es z. B. mit den heute zur Verfügung stehenden Apparaten bereits möglich, die hartgebrannten Pellets bei 600° C vom Rostbelag und Seitenwandschutz abzutrennen. Ebenso stehen Transportvorrichtungen, und zwar Plattenbänder, zur Verfügung, die einen Transport der bereits gekühlten Pellets von der Brennmaschine zum Drehrohrofen bei dieser Temperatur gestatten. Die überhitzung der Rostwagen und Roststäbe kann bei geeigneter Wahl der Teilkühltemperatur, die, wie gesagt, vorzugsweise bei 600° C liegt, dadurch in erträglichen Grenzen gehalten werden, daß beim Rücklauf der Rostwagen Abkühlung durch Strahlung und Konvektion eintritt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird diese Abkühlung dadurch verstärkt, daß am Untenrum der Sintermaschine eine Kühlvorrichtung angeordnet ist, die beispielsweise durch Aufblasen von Kühlluft die Rostwagen und Roststäbe weites abkühlt. Der Wärmeinhalt der anfallenden erwärmten Kühlluft kann, wenn gewünscht, in bekannter Weise durch Verwendung derselben als Verbrennungsluft, sei es auf der Sintermaschine, sei es für die Brenner des nachgeschalteten Drehrohrofens, nutzbar gemacht werden. Vorzugsweise werden auch der heiß abgesiebte Rostbelag und Seitenwaudschutz in an sich bekannter Weise abgekühlt, wobei ebenfalls anfallende erwärmte Kühlluft als Verbrennungsluft verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren gibt nicht nur eine Verbesserung der Wärmeökonomie, sondern auch eine Steigerung der Durchsatzleistung des Dre'hrtilirofens, weil nunmehr ein wesentlicher kürzerer Teil desselben durch die Aufheizung der hartgebrannten Pellets auf Reduktionstemperatur für die Zwecke der eigentlichen Reduktion verlorengeht. Während ,Aei Aufgabe kalter Pellets ein Drittel der Ofelliä'e durch die Vorwärmung auf Reduktionstemperatur blockiert ist, genügt erfindungsgemäß für diesen Zweck etwa ein Fünftel der Ofenlänge und weniger.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nunmehr der Verwendung gasreicher Kohlen als festes Reduktionsmittel im Drehrohrofen keine Grenze mehr gesetzt ist. Ein eventuell im Drehrohrofen auftretender überschuß an flüchtigen Brennstoffen kann für das vorgeschaltete Hartbrennen der Grünpellets nutzbringend herangezogen werden. Vorzugsweise erfolgt dies dadutrch, daß die heißen Abgase des Drehrohrofens, gegebenenfalls nach einer Nachverbrennung der in ihnen''' enthaltenen noch urverbrannten flüchtigen Brenn's'toffe, ihreä Wärmeinhalt .in einem Wärmeaustausches" 'an die für die Brennmaschine verwendete Verbrennütgsluft abgeben. Es ist aber auch möglich, die gegebenenfalls nächverbrannten heißen Abgase des Drehrohrofens direkt, d. h. ohne vorherigen Wärmeaustausch gegen ein anderes gasförmiges Medium, in an sich bekannter Weise für das Trocknen und Vorwärmen der Grünpellets auf dem Sinterband zu verwenden:

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur direkten Reduktion von !auf einem Sinterband hartgebrannten Eisenerzpellets im Drehrohrofen mittels CO, das innerhalb ?des Drehrohrofens aus den Pellets beigemischten festen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets unmittelbar nach dem Hartbrennen auf einem Sinterband noch auf diesem nur auf eine Temperatur von 600° C abgekühlt, . vom Rostbelag und gegebenenfalls Seitenwandschutz abgesiebt und mit dieser Temperatur dem Drehrohrofen aufgegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Teilkühlung'', der Pellets anfallende erwärmte Kühlluft als Verbrennungsluft für das Sinterband verwendet wird: ° ` °
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und °2, dadurch gekennzeichnet, daß Rostbelag und `'gegebenenfalls Seitenwandschutz nach dem Ab*arf von der Sintermaschine und vor der Wiederäufgabe auf diese in an sich bekannter Wem 'auf etwa Umgebungstemperatur abgekühlt werd'ent:'"
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 °bis' 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leeren 'Rostwagen und Roststäbe der Sintermaschine beim Rücklauf auf das Aufgabeende zusätzlich gekühlt werden. i : .-
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1. bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als festes, kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel im Drehrohrbfen ausschließlich gasreiche Kohlen verwendet werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis'' 5; dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Abgäse des Drehrohrofens, gegebenenfalls nach einer Nachverbrennung der in ihr enthaltenen urverbrannten flüchtigen Brennstoffe, in an sich btkannter Weise zum Trocknen und Vorwärmen der Grünpellets auf dem Sinterband verwendet werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Abgase des Drehrohrofens, gegebenenfalls nach einer Nachverbrennung der in ihnen enthaltenen flüchtigen Brennstoffe, einem Wärmeaustauscher zugeführt werden, in dem die für die Sintermaschine verwendete Verbrennungsluft vorgeheizt wird. B. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, bestehend aus einer Sintermaschine mit Aufgabe- und Abwurfvorrichtung und einem dahintergeschalteten Drehrohrofen mit Aufgabevorrichtungen für Pellets, kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel und gegebenenfalls Zuschläge und Austragvorrichtungen für das Fertigprodukt, gekennzeichnet durch ein zwischen Sintermaschine und Drehrohrofen geschaltetes an sich bekanntes Plattenförderband. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine am Untertrum des Sinterbandes angebrachte Kühlvorrichtung für die Rostwagen. und Roststäbe. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 829 302; deutsche Auslegeschrift Nr. 1101465; Zeitschrift »La Metallurgie«, 1959, Heft 6. S 435_