DE1433319A1 - Reduktion feinkoerniger Erze mittels Schweroel - Google Patents

Description

• Reduktion feinkörrliger brze m:#ttels Schwerö'r. Zur Entoxyaation von j"'isenoxyd (Eisenerz) verwendet man sauerstoffbindende Mittel und zwar fe#3te Stoffe wie Kohle2 bezw. Koks und gasförmige Stoffe wie Kohlenoxyd und Wasserstoff. Im ublichen Hochofenverfahren dient Steinkohlenkoks sowohl nach Teiloxydation mit Heißluft als Kohlenoxydgas als auch in Form von fetem Kohlenstoff.zur Reduktion. Bei Direktreduktionsverfahren wird das exotherm reagierende Kohlenoxydgas und auch das endotherm sehr wirksame Wasserstoffgas angewendet. Solche Gase können aus Koks oder durch thermische Spaltung gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasser-C) stoffe gewonnen werden.
• Die Erze werden aber erfahrungsgemäß bei Behandlung durch reauzierende Gase im Temperaturgebiet zwischen 600 0 und 1000 0 nur begrenzt reduziert. Mit Wasserstoffgas kann zwar unter uruck eine weitge-0 hende Reduktion erzielt werden, aber im allgemeinen werden zur vervollständigung der Reduktion zusätzlich andere Verfahren angewendet, CD bei denen das vorreduktionsprodukt in Verbindung mit Kohlenstoff bei hoher Temperatur entoxyaiert wird.
• Zur Vervollständigung der Reduktion von Eisenerz wird als Mittel hierzu im allgemeinen Kohlenstoff angewendet. Es wurde nun gefundeng daß es iiiöglich istg diese Voraussetzung zur C> vollständigen Reduktion oxydischer Erze ledi.,lich durch Anwendung von ßraöl bei entsprechender t.-lermischer Vorbehandlung deselben zu erfullene was für kohlearme Gebiete von großer Bedeu-It-kung sein kann. Hierzu ist es von Vorteil, den Reduktionsprozeß in verschiedenen Reaktionsstufen durchzufuhren und das Erz zunächst möglichst weit-C> gehend - etwa bis 70%-einem i)irektreduktioxisurozeß zu unterwerfen, wozu iaittels aus Öl gewonnene Spaltgase dienen und sodann die Endreduktion mittels durch Kracken von Öl gewonnenen Kohlenstoffs bei hoher Temperatur zu bewirken. Das 01,ipaltgas für die Direktreduktion kann durch vollständige thermische Spaltung von Öl unter mitwirkung von zauerstoff und Wasserdampf in bekannter Weise gewonxen weraen; es enthält etwa 46% CO und etwa 52% H 2 . Dies Gas kz#,nn aber entsprechend den begrenzt wirksamen Partialdrucken von CO und H 2 nur z,T. zur Entoxydation von Eisenoxyd wirtschaftlich genutzt werden; das Restgas dient dann der Produktvorbeh,-andlung (Trocknung) una zur Energieerzeugung. Zur Anwendung kommt feinkörniges Erz.
• Der U-"u£rch Vorreduktion entsLandene eisenreic#e Erzstaub dient nun ir- einer Reaktionskammer als Mittel zur Krackung heißen Schweröls, wobei das Öl - nebelfein verdust - auf den in großer uichte frei herabrieselnden heißen j#rzstaub gespritzt wird, was zur Folge hat, da2 bis 25 Gew. % des Öls als Kohlenstoffstaub durch Krackung des Öls thermisch abgespalten wird, Der Kohlenstoff lagert sich als Ballast am Erzstaub an, so daß hierdurch für die Entoxydation des restlichen Eisenoxyds im Erz die chemiöche Voraussetzung geschaffen. wird; die gas- und dampfförmigen Spaltprodukte des Ols werden abgeführt und gekühlt, wobei wertvolle Treibstoffe gewonnen Vierden. Die weitere Behandlung des Erzkohlenstaubgemisches kann nach Kalksteinzugabe in einem nachgeschalteten blektroofen erfolgen. aus dem dann flüssiges Eisen abgeSogen wird oder das Gemisch aus brz- und Kohlenstaub mit Zuschlä#cen #,irird nach Kühlung; brikettiert ID und in einem etwa durch Verbrennung von Öl mit Sauerstoff &ngereicherter Luft hoch erhitzten reauzierend betriebenen Schmelzofen ente--#rdiert und als metallisches Eisen gewonnen, ", Man. benötigt mithin zum Aufschluß des Feinerzes ledi-lich Ruck-CD standsöl der Erdöldestillation sowohl zur Gewinnung aes Reduktions-'--a3es für die Vorreauktion als auch -ür die Bildun- des Krack-CD kohlenstoffs J-ür den Endreduktionsprozeß; der Bedarf an Energieinitteln für Heizzwecke, Dampf- und Stromerzeugung sowie Sauerstoff-,-e#,rii=ung mittels Strom wird ebenfalls d-urch Oleinsatz gedeckt.
• C> Zur Wirtschaftlichkeit eines solchen Verfahrens ist zu beachten, daß feinkörniges Erz im all--emeinen bei der Gewinnung von L')tt#ck-C) erz als Ausschuß anfällt oder in natürlichen Vorkommen als für den Hochofen#rozeß ungeeignetes Gut nur einen geringen Preis erzielt, so daß die Beschaffungskosten für solche Stoffe im Vergleich zu Stückerz mäßig sind; auch der Ölrückstana "Bunker Cll-Öl ist ein wertarmer Stoff; da etwa Clie halbe Henge cies im Reaktor einge,j.Oritz ten ßinsatzöles dann als hochwertiger Treibstoff mit nun etwa doppeltem Verkausfwert (Benzin, jieselöl) zurückgewonneri wird, er---ibt sich hierdurch etwa ein Aus-leich des K-ostenaufwandes. rur den ausschließlichen Bedarf von "Bun2:er -Ull-Öl für die #irz#--,ufberei-_,ünstig aus, daß dasselbe mittels tung wirkt sich wirtschaftlich Rohrleitung angeliefert'werden kann und auch der anfallende Treib-C> stGff in gleicher Weise durch Pipelines gepumpt wird. r> CD

  Für.die Kostengestaltung ist weiterhin zu beachtenk 8aIdlb Erz-

  behandlung Zum -rößten Teil continiiierlich abläu't.. wobei die einzelnen Prozesse automatisch gesteuert werden körnien$ so daß der lohnbedingte Aufwand nicht hoch ist. Bei dieser Sachlage der Rohstoff- und Betriebskosten wird-durch dies Verfahren ein wirtschaftlicher Aufschluß von Feinerz ermöglicht, so daß hiermit ein beachtlicher technischer 2ortschritt au---zL:gezeigt wird.
• Wie bereits erwähnt, kann das Erz/Kohle.-.emisch (nach Zusatz von Kalk) im Elekrtoofen direk.t zu metalligehem bisen erschmolzen werden* oder es -1--önnen aus diesem Gemisch Briketts geformt werden" dtie dann entweder in Elektroöfen an anderen Orten, wo billiger Strom verfügbar ist oder in durch andere Mittel hocherhitzten behmelzöfen behandelt werden.
• Für die Endreduktion und Schmelze im blektroofen ist zu beachten, daß durch Jie vorgeschaltete weitgehende Erzdirektreduktion mittels Olspaltgas - unter Auswertung des CO-reichen Gases aus dem ßlektroofen - nur etwa 1/3 der erforderlichen Reduktionswärd-m durch elektr. Stromaufwand zu decken sind, wo-.I.urch der Einsatz von Elektroö-LLen wirtschaftlich möglich wird. h;s kann auch eisenarmes Erz zum Einsatz kommen, dessen Gangart z.T. sowohl durch magnetische Scheidung des staubfeinen Gutes nach erfolgter *Vorreduktion als auch z.T. im ilachgeschalteten #3chmclzofen als Schlacke abgesondert wird. Darstellung: Die K-)'chemaslzjizze läßt das Prinzip des Ölkrackverfahrens zur (iewinnung von Kohlenstoff aus Rüc-lzst--ndsöl z1ur Anreicherung des Erzstaubes mit Kohlenstoff und die Art einer Vorrichtung Iiierzu. erkennen. Mit 1 ist ein Reaktionsraum fur vorstehenden Prozeß beteichnet, in den das feinkörnige vorreduzierte Erz bei 6 zugefuhrt wirdy das über Verteiler 3 und Abweiserkonsolring 4 in etwa malitelartiger dichter grzstaubschicht in den unteren Teil des Heaktorraumes herabrieselt, wo bei 3 aus einer Anzahl im Ring angeordneter Öleinspritzdüsen 2 etwa auf 380 0 0 voererhitztes Öl aus Zufuhrung 13 auf den etwa 500 0 bis 600 0 heißen Erzstaubmantel aufgedust wird. 8 ist ein Zwischenbunker unter dem Zyklon 9 mit dosiertem Zulauf aus 10, reguliertem Ablauf nach 6 und ebenfalls gesteuertem Auslauf nach 119 sowie dem Abgasstutzen 12.
• mer im Kraexraum 3 mit dunnem Kohlensto±f-Film bedeckte Erzstaub gelangt im rallstrom zum Aust#cag 59 während die aus dem Öl abge-C> oDaltenen Gase und Jämpfe im Gegenstrom zu dem einfallenden Erzstaub zum Ausgangsstutzeim-6 und über den Staubzyklon 14 mit seinem Huellauf 7 zur Kondensationsanlage abgeführt werden.
• Da die im Erzstaub gespeicherte Wärme den Wärmebedarf für die Krakkung des Oles im Bereich eines Temperaturgefälles des Erzstaubes von nur etw a 100 0 decken muß, ist die mehrfache Menge def-. zu reduzie'renden Erzstaubes in Umlauf zu bringen, wobei dieser jeweils vor erneutem Umlauf ent;5prechend aufzuheizen ist; zu diesem Zweck wer-.den heiße Verbrennungsgase aus Brenner 17 dem Umlaufgas aus 18 zugeführt und in dem so erhitzten Steigstrom 15 eine entsprechende AufLheizung des in diesem Gasstrom geförderten Erzstaubes bewirktg der dann im ZY1:lor- 9 aus dem Uirculationsgas abgeschfeden-wird. -uas Umlauf.-as wird im Fallstrom 16 über Gebläse 24 mit Antrieb-25 in den Kreislauf zuruckgeführtg- "Jobei zur Erhitzung desselben mit--tels Verbrennungsgas aus der Druckbrennkammer 193 in der brennstoff aus 22 mit Druck-luft 21 mit Antrieb 23 zur Verbrennung gelangt, heIßE durch Zusatzgas aus Gebläse 24 in der Mischkammer 20 abgestimmte Gase zugefuhrt werden.
• Ein.geringerer Anteil des Umlaufgases, der etwa 10 Gew. % der dem Reaktor zulaufenden Erzmenge entspricht, wird durch den Stutzen 18 in den Reaktor zurückgesaugt und im Gegenstrom zum E'rzdurchlauf als Strippgas über den Zyklonstutzen 14 der Kondensationsanlage zugeführi Jie durch den Reaktionsraum hindurchgeschleuste Erzmenge entspricht etwa der fünf- bis siebenfachen, bei 10 zufließenden aus der Vorreduktion abgeführten grzmenge, die bei 11 beladen mit dem Kohlenstoffballast abgefuhrt*wird und zur weiteren Behandlung zur Endreduktion des Erzes einer hocherhitzten Ofenanlage zufließt, bezw.-nach erfolgter Kühlung zunächstxkxtxkk-- brikettiert und danh weiter behandelt ivird.

Claims (1)

1. Patentansprüche. Verfahren zur Reduktion voii mittel-19 l- - röll insbesondere zur Reduktion von -fL:einköriligell, im Eisengehaltdurch Vorbehandlung ii e- b en-U « ti g iDe en falls weitgehend durch Entoxydation mittels Ulspaltprodukten bereits vorreduzierten i,;rz-en inittels ü2- Kohlen- stoff 7 aadurch ichnet , daß eriPitztes; 3rz im i.*-ct. -it;n Yallstrom in einer 'C-e,--t',#-tionska-n-iiner mi h-- v.ird, wobei durch tliermokataly-tidche -cowohl Kohlen- stoff als auch gas- sowie dampfförmige -Lohlenwasserstoffe ge- bildet werden und der dann mit Kohlenstoff beladene Erzstaub gegeberenfaLls mit Stoffe zur weiteren bnt- oxydation -e2-,2benenfalls irt e-*.,--,iert abgefuhrt wird, CD ci ci während die ','-Ls- und dampfförinigen Spultpro«II-tt-iii-te uu--# di3r Reaktionskammer getrennt abgezogen wcrden, wobei das zu be- handelnde Erz mittels durch Beimischun:-- heißer Verbr--niiLmga-a- se ent2prechend erhitzter Gasmengen in -ej#ebe.-.enfe#lls :.,i#-i-rfach Umlauf Jurch --Jen #--escr.Lleust wirct, CD wobei das ßrz durch die hocherilitzten Wälzgase aufgeheizt wird. 2) Verfahren zur Reduktion feinkörniger E--"rze mittels ichweröl nach Ansprüch 1)9 dadurch .ekenlizeiel-u-ietg daij dlie den ßrzstaubffiengen etwa der 'L"#bf- bis siebenfachen Meiige des !,-;u e-EWirten -,2iit#jpriciit. 3) Vor-cahren zur Reduktion Erze mittels Schweröl nach Anspruch 1) und 2) daaurch gekennzeic#alet, daß dem im Reaktor mit Kohlenstoff beladenen -mirz nach Austra;i, aus dem-C) selben Zuschläge anderer Stoffe - wie "Kalkstein" - zugemischt werden, 4) Verfahren zur Reduktion feinkörniger Erze inittels z;chweröl nach Anspruch 1) bis 3), dadurch gekennzeichnett daij das C> Erz-Kohle-Zuschlagstoff-Gemisch ge1Whlt und nach Zusatz luftabschließender Bindemittel, z.B. bituminöser Peche 2.u druckfesten dichten Briketts verformt und gepreßt wird. 5) Verfahren -zur Reduktion feinkörniger Erze mittels öchweröl nach Anspruch 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Heaktionsraum abgeführten gas- und dampfförmigen Spaltprodukte aus dem eingespritzten 01 mi±tels -,'raktion"-ierter Kondensation bekannter Art als flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe a geit -onnen werden. 6) Verfahren zur feinkörniger Erze mittels, Schweröl iiach Ansuruch 1) und 2), dadurch cekennzeichnetg daß das in einem nachgeschalteten Elektroofen bei Reduktion des Eisenoxyds durch den mittels der vorgeschalteten Krackreaktion aus Öl gewonnenen Kohlenstoff entstehende kohlenoxydreiche Gas zur Vorreduktion des Erzes ausgenutzt wird. CD 7) Verfa-h--en zur 1?.eduktion feinkörniger Erze. mittels Schweröl nach Anspruch 1) und 2), d"2.durch gekennzeichnet. daß die im #jirektreduktionsprozeß anfallende Kohlensäure nacn Abscheiden derselben aus dem Gas oder solche anderen Ursprungs, z.B. aus Kalkstein, mit überschüssigem Kohlenstoff aus dem KrackreaktD± im nachgeschalteten Endrectutklonsofen zu Kohlenoxyd reduziert wird una zur vorgeschalteten -Uirektreduktion ausgenutzt wird.