DE1433359C - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Gewinnung von flüssigen, eisenhaltigen Metallegierungen in einem Drehrohrofen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Gewinnung von flüssigen, eisenhaltigen Metallegierungen in einem Drehrohrofen

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DE1433359C
DE1433359C DE1433359C DE 1433359 C DE1433359 C DE 1433359C DE 1433359 C DE1433359 C DE 1433359C
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Der Anmelder Ist
Original Assignee
Sherwood, William Lyon, Vancouver (Kanada)
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von flüssigen, eisenhaltigen Metallegierungen in einem Drehrohrofen in mehreren unmittelbar hintereinander ablaufenden Verfahrensstufen, bei dem zunächst Eisenerz mit festen Reduktionsmitteln reduziert, überschüssiges Reduktionsmittel zusammen mit den Entschwefelungsmitteln abgetrennt und die metallisierte Beschickung anschließend geschmolzen, gefrischt und gegebenenfalls legiert wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Außerdem betrifft sie die Verwendung verschiedener Materialien bei diesem Verfahren. ,
Durch die deutsche Patentschrift 750 065 ist ein derartiges Verfahren bekanntgeworden, bei dem feinkörnige und grobkörnige Mölleranteile gemeinsam in
ein Reaktionsgefäß eingeführt werden. Die feinkörnigen Bestandteile der Beschickung erhalten erfahrungsgemäß im Laufe des Verfahrens einen verhältnismäßig hohen Anteil an Verunreinigungen, insbesondere in Asche überführte Gangart und Schwefel 5 sowie je nach der Art des verwendeten Erzes weitere unerwünschte Verunreinigungen. Weil die feinkörnigen Erze dazu neigen, an den Oberflächen des stückigen Erzes zu haften, wird dieses insbesondere mit Schwefel und Asche sowie mit anderen unerwünschten Stoffen verunreinigt. Dabei kommt der Verunreinigung des Erzes durch Schwefel besondere Bedeutung zu, weil sich daraus die bekannten metallurgischen Schwierigkeiten ergeben. Zusätzlich zu den ohnehin bereits vorhandenen und im Laufe der Reaktion anfallenden feinkörnigen Bestandteilen wird weiteres feinkörniges Material noch dadurch erzeugt, daß das Erz zusammen mit den festen Reduktionsmitteln und eventuell zugegebenen Schmelzmitteln und den sonstigen Zuschlägen vor dem Einführen in die ao . Schmelzzone zerkleinert wird.
Diesem bekannten Verfahren haftet somit einerseits der Nachteil an, daß alle Verunreinigungen, insbesondere Schwefel und Asche mit in das geschmolzene Metall gelangen, und andererseits der Nachteil, daß außer dem Erz auch alle verunreinigen den und unerwünschten Stoffe unter entsprechend hohem Wärmeverbrauch mitgeschmolzen werden müssen. Demgemäß ist die im Schmelzraum anfallende Schlackenmenge unerwünscht groß. Weil auch der im Reduktionsprozeß nicht verbrauchte feste Reduktionsstoff in die Schmelzzone gelangt, ist die Kohlenstoffsättigung des Bades unerwünscht hoch und muß durch einen besonderen1 Verfahrensschritt (Frischen) auf einen für den im Reaktionsgefäß zu erzeugenden Stahl annehmbaren Wert reduziert werden. Die Tatsache, daß der im Reduktionsprozeß nicht verbrauchte feste Reduktionsstoff mit in die Schmelzzone gelangt, bedingt aber auch einen außerordentlich hohen Reduktionsmittelverbrauch. Insgesamt gestattet das bekannte Verfahren nur in begrenztem Umfang eine Regulierung der Zusammensetzung des Endproduktes.
Aus der britischen Patentschrift 919 681, die-das Reduzieren von Eisenerzpellets in einer Drehrohr^ ofenanlage betrifft, die dann zum Beschicken von Eisen- und Stahlschmelzöfen dienen, ist es bekannt, daß bei derartigen Reduktionsprozessen der Korngröße: und der Kornspanne der einzelnen Beschikkungsstoffe, vor allem im Verhältnis zueinander, große Bedeutung zukommt. Gemäß dem bekannten[., Verfahren wird eine Beschickung verwendet, in der die Eisenerze eine Mindestgröße von 3 mm, vorzugsweise von 6 bis 15 mm, besitzen, während das feste Reduktionsmittel eine obere Korngröße von 12 mm aufweisen soll und vorzugsweise 12 bis 1 mm Korndurchmesser besitzt. Für die Schmelz- und Flußmittel ist ein Korngrößenbereich zwischen 1 und 3 mm bekannt!
Durch die deutsche Patentschrift 750 403 ist eine Drehrohrofenanlage bekannt, die zum Gewinnen flüssiger, eisenhaltiger Metalle und Metallegierungen geregelter Zusammensetzung aus einem langgestreckten Reaktionsgefäß besteht, das im wesentlichen aus einer Schmelztrommel, einer aus zwei Kammern bestehenden Sammel-, Misch- und Entschlackungstrommel und aus einer Raffiniertrommel besteht, aus der das Fertigprodukt entnommen werden kann.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgäbe zugrunde, dieses Verfahren so auszugestalten, daß eine Verunreinigung des Reduktionsgutes beim anschließenden Schmelzen weitestgehend vermieden wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der überschüssige Anteil des eine Korngröße unterhalb der Mindestkorngröße des Eisenerzes aufweisenden Reduktionsmittels hinter der Reduktionsstufe kontinuierlich von der übrigen, weitgehend metallisierten Beschickung zusammen mit den in der Reduktionsstufe anfallenden Feinanteilen durch Sieben abgetrennt wird. Die in der Schmelzzone anfallende Schlackenmenge hängt somit lediglich von dem unvermeidbaren Anteil der in den Erzen enthaltenen Gangart sowie von der Menge der zur Beeinflussung der Schlacke und der in der Schmelz- und Vergütungszone ablaufenden Reaktionen zugegebenen Schmelzmittel ab. Die in der Schmelzzone anfallende Schlackenmenge und der Wärmebedarf zum Schmelzen der Schlacke wird nicht noch dadurch erhöht, daß auch die feinkörnigen, relativ stark verunreinigten Teile der Beschickung in die Schmelzzone eingeführt werden. Dementsprechend wird durch die Abtrennung der verunreinigten feinkörnigen Bestandteile der Beschickung vor Eintritt derselben in die Schmelzzone auch der Anteil der im geschmolzenen Roheisen enthaltenen Verunreinigungen beträchtlich verringert: Weil das in der Reduktionszone nicht verbrauchte feste Reduktionsmittel vor Eintritt der Beschickung in die Schmelzzone ebenfalls abgetrennt wird, ist auch der Kohlenstoffgehalt des Roheisens relativ gering und sind dementsprechend keine zusätzlichen Maßnahmen, etwa ein Frischen des Roheisens, bei der Verarbeitung zu Stahl erforderlich. Das nicht verbrauchte Reduktionsmittel ebenso wia die abgetrennten feinkörnigen Anteile des Erzes können nach entsprechender Vorbehandlung wieder in den Prozeß eingeführt werden. . ...
Bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Diese charakterisieren ebenfalls die Verwendung einer Erzbeschickung mit einer Korngröße in angegebenen Grenzen zur Verwendung bei einem derartigen Verfahren. Dasselbe gilt für die Verwendung eines Reduktionsmittels bzw. von Dolomit oder Kalkstein.
Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Drehrohrofenanlage mit hintereinander angeordneten Reaktionszonen ist dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Reduktionsstufe in der Wand des Drehrohrofens ein mit Sjeböffnungen versehener Bereich vorgesehen ist Durch diesen Bereich können die angegebenen Anteile des Reduktionsmittels, gegebenenfalls gesteuert, abgetrennt werden. . - .... ...·■.■.'.;.,-..... ·..,
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Flußschema zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung, : .. ■
Fig. 2 eine teilweise geschnittene schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, <
F i g. 3 einen Querschnitt durch die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung in Höhe des Siebbereiches und
F i g. 4 eine Endansicht entlang der Achse der in F i g. 2 gezeigten Vorrichtung.
Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Herstellung von Körnern einer bestimmten Mindestgröße für das er-
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findungsgemäße Verfahren wesentlich ist. Bei der dadurch erzielt werden, daß man die gerösteten Kör-
Hersteilung. eines Eisenoxid enthaltenden Materials ner, ohne sie vorher abzukühlen, in den Drehrohr-
wird im allgemeinen das Eisenerz gebrochen und ge- ofen einführt.
mahlen und anschließend auf bekannte Weise kon- Im allgemeinen werden die Körner, das kohlezentriert, um den Eisenoxidgehalt zu erhöhen und 5 bzw. kohlenstoffhaltige und das schwefelabsorbieden Gehalt an Gangart und anderen unerwünschten rende Material zusammen am Beschickungsende des Verunreinigungen zu senken. Das Konzentrat wird Brehrohrofens in die Trennzone eingeführt; es ist dann erneut agglomeriert, wodurch Körner des ge- jedoch auch möglich, variierende Mengen an kohlenwünschten Größenbereiches erhalten werden. Bei stoffhaitigem und schwefelabsorbierendem Material einigen hochwertigen Erzen kann die Konzentrations- 10 zu einem späteren Zeitpunkt an Zwischenpunkten stufe weggelassen werden, oder gesiebtes rohes Erz entlang der Reduktionsstufe zuzugeben. Das gesamte kann unmittelbar als Beschickung verwendet werden. oder fast das gesamte Kohlenstolf und Schwefel ab-In diesem Falle werden gesiebte Erzstückchen als soi bierende Material, das während der Reduktion Körner verwendet. Außerdem kann als Beschickung nicht verbraucht wurde, wird vor Eintritt der Befür das Verfahren auch ein Restprodukt aus einem 15 schickungsmischung in die Trennzone entfernt. Das Gewinnungsverfahren für andere Metalle oder Mine- kohlenstoffhaltige, als Brennstoff dienende und das rauen verwendet werden, das dann zur Herstellung Schwefel absorbierende Material (Kalk, Dolomit) von Körnern der gewünschten Größe konzentriert muß von den Materialien unterschieden werden, die und agglomeriert wird. ' bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hauptsächlich
Um übermäßig große Mengen an Schlacke in der 20 zu dem Zwecke mitverwendet werden, um ein flüs-
Schmelzzone zu vermeiden und die Neigung der Kör- siges Metall und Schlacke der gewünschten Zu-
ner, in der Reduktionsstufe zu erweichen und klebrig sammensetzung in der Schmelzzone zu bilden. Alle
zu werden, herabzusetzen, empfiehlt es sich im allge- festen Stoffe, die hauptsächlich zur Bildung von
meinen, vor der Agglomeration des Erzes oder Erz- Schlackenbestandteilen und zur Regelung der
konzentrates einen Eisengehalt von wenigstens 65 Ge- 35 chemischen Reaktionen, der Fließbarkeit und der
wichtsprozent vorliegen zu haben. Indem das Erz Zusammensetzung der flüssigen Schlacke zugegeben
sehr fein zermahlen wird, wird das feinzerteilte Eisen- werden, werden als Zuschläge zur Schlackenführung
oxid besser von Gangart befreit, wodurch ein höherer und nicht als Schwefel absorbierendes Material be-
Gehalt an Eisen im Konzentrat erzielt wird. Da zeichnet, und alle festen Stoffe, die hauptsächlich
außerdem bei feinem Zermahlen das Konzentrat 30 zur Legierung des flüssigen Metalls oder zu seiner
leichter zu Körnern agglomeriert werden kann und Desoxydierung dienen, werden als Legierungsmate-
da hierdurch auch die Festigkeit der Körner ver- rialien zur Legierung, Desoxydierung, z. B. C-Legie-
bessert wird, wird das Erz oder das Erzkonzentrat rung, Ferro Mn, Ferro Si, Ni, bezeichnet. So sind
im allgemeinen so zermahlen, daß z.B. wenigstens Materialien, die Kohlenstoff enthalten und haupt-
75°/o der Teilchen eine Größe von weniger als 35 sächlich zugegeben werden, um mit dem flüssigen
0,04 mm aufweisen. Metall eine Legierung zu bilden oder dieses Metall
Vor der Verarbeitung zu Körnern können dem zu desoxydieren oder seinen Kohlenstoffgehalt zu erKonzentrat oder dem feinzerteilten Erz Zuschläge höhen, als Legierungsmaterialien und nicht als Teil (Flußmittel) zur Regulierung der Schlackenzusam- des kohlenstoffhaltigen Materials anzusehen. Auch mensetzung in der Gas-Flüssigkeits-Zone zugesetzt 4° die Legierungsmaterialien und Zuschläge (Flußwerden, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist. mittel), die dem Eisenoxid enthaltenden Material vor Während dieser Stufe zugegebene Zusatzstoffe in Herstellung der Körner zugesetzt werden, müssen als feinzerteilter Form können auch als Bindemittel für Teil der Legierungsmaterialien und Zuschläge andie Körner wirken und deren Festigkeit verbessern, gesehen werden, die, der Beschickungsmischung zuso daß sie während des Durchganges durch die 45 gesetzt werden oder in dieser enthalten sind. ' § ) Reduktionsstufe nicht mehr zerfallen. Geeignete Ma- Das kohle- bzw. kohlenstoffhaltige Material, das terialien sind z.B. Kalkstein, Dolomit, gebrannter zum größten Teil als fester Brennstoff zur Erhitzung Kalk, hydratisierter Kalk und Bentonit. Den Kör- der Mischung und zur Reduktion des in den Körnern nern können auch bestimmte Mengen an Legierungs- enthaltenden Eisenoxids zu metallischem Eisen dient, elementen, die später einen Bestandteil der flüssigen 5° ist im allgemeinen Kohle ode.r Koks. Wird es am BeEisenlegierung bilden sollen, zugesetzt werden. Der- schickungsende des Drehrohrofens zugeführt, so artige Elemente sind z. B. Mangan, Silizium, Chrom, sollte das kohlenstoffhaltige Material vorzugsweise Molybdän und Nickel, die als Legierungsmischungen, einen geringen Gehalt an flüchtigen Stoffen aufMetalle, Erze oder Konzentrate in feinzerteilter Form weisen, nicht zusammenbacken und eine hohe zugegeben werden können. 55 Aschen-Erweichungstemperatur besitzen. Das Schwe-
Bei der Herstellung der Körner, die in einer üb- fei absorbierende Material, das zugesetzt wird, um liehen Vorrichtung, wie z. B. rotierenden Trommeln während des Durchganges durch die Gas-Feststoffoder Scheiben, erfolgen kann, muß der Feuchtigkeits- Reaktionszone die Verunreinigung der Körner durch gehalt sehr genau peregelt werden, um Körner von Schwefel zu verhindern, ist im allgemeinen Kalkstein möglichst einheitlicher Größe und gleichmäßigen 6° oder Dolomit. Auf Grund seiner größeren Widerphysikalischen Eigenschaften zu erhalten. Die feuch- Standsfähigkeit gegenüber Zerfall wird Dolomit im ten Körner können entweder sofort in den Drehrohr- allgemeinen Kalkstein vorgezogen,
ofen gegeben oder vor der Beschickung getrocknet Die genaue Wahl und Regelung der Größenoder zur Entfernung des Schwefels und anderer Ver- verteilung des Beschickungsmaterials ist wesentlich, unrcinigungen und zur Verbesserung ihrer Festigkeit 65 Die Körner sollten vorzugsweise etwa 5 bis 15 mm und ihrer Lagerungs-und Verarbeitungseigenschaften groß sein. Ein etwas breiterer Größenbereich ist in einer oxydierenden Atmosphäre geröstet werden. ebenfalls annehmbar; er sollte jedoch etwa 3 bis In einigen Fallen kann eine Brennstoffeinsparung 25 mm nicht übersteigen. Diese Größenbereiche wer-
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den bevorzugt, um die erwünschten Eigenschaften, die Mindestgröße der Körner ist, wobei eine etwaige
wie gute Festigkeit, kurze Reaktionszeiten, Wider- Größenänderung von Körnern und kohlenstoff-
standsfähigkeit gegenüber Verkleben und Agglo- haltigem Material während des Verfahrens vor Ent-
meration bei erhöhter Temperatur, geringe Auf- fernung der feinzerteilten Stoffe aus der Reduktions-
nahme von Gangart und anderen Verunreinigungen 5 stufe bereits berücksichtigt ist. In einigen Fällen kann
auf der Oberfläche der Körner und Widerstands- es erwünscht sein, feiner zerteiltes kohlenstoffhaltiges
fähigkeit gegenüber Brechen und Zerfall während und Schwefel absorbierendes Material als oben an-
des Durchganges durch die Reduktionsstufe zu er- gegeben zu verwenden, wenn z. B. das feinere Ma-
zielen. Da die Körner in einer Zwischenstufe des terial billiger ist.
Verfahrens nach Größen getrennt werden, ist es er- io Die Menge an zugeführtem kohlenstoffhaltigem wünscht, daß ein praktisch gleichbleibender und Material muß ausreichen, um, nachdem der größte großer Teil der Körner größer ist als die gewählte Teil des in den Körnern enthaltenen Eisens in der Mindestgröße. So könnte z.B. die Größe der Kör- Reduktionsstufe in die metallische Form umgewanner so gewählt werden, daß 96%>4:2o/o der Körner delt worden ist, einen Überschuß an festem Kohlenauf einem Sieb mit 5 mm großen öffnungen liegen- 15 stoff von wenigstens 10 und vorzugsweise wenigstens bleiben; diese Größe würde dann als gewählte Min- 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der destgröße (größer als 5 mm) bezeichnet werden. Körner in der Beschickung, zu liefern. Je nach Art
Die gewählte Mindestgröße der Körner liefert eine des verwendeten kohlenstoffhaltigen Materials liegt Basis für die obere Grenze der Höchstgröße der diese Menge im allgemeinen zwischen 40 und 80 Gefesten Stückchen aus kohlenstoffhaltigem und Schwe- 20 wichtsprozent kohlenstoffhaltigem Material, bezogen fei absorbierendem Material. Träte keine wesentliche auf das Gewicht der zugeführten Körner. Die Menge Änderung in den relativen Dimensionen der Körner an Schwefel absorbierendem Material kann zwischen und der Stückchen aus kohlenstoffhaltigem und 0 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht Schwefel absorbierendem Material in der Trennzone der Körner, variieren und hängt von der Menge an ein, so wäre die gewählte Maximalgröße der Stück- 35 Schwefel in dem kohlenstoffhaltigen Material und chen aus kohlenstoffhaltigem und Schwefel absorbie- den Körnern sowie von der maximal zulässigen rendem Material nicht größer als die gewählte Min- Menge an Schwefel in dem flüssigen Metalldestgröße der Körner. Es können jedoch Änderungen produkt ab.
in den relativen Größenverhältnissen in der Reduk- In der Reduktionsstufe wird die Feuchtigkeit abtionsstufe auftreten. So kann z. B. die Größe der 30 gedampft, und das kohlenstoffhaltige Material setzt Körner im Durchschnitt um 20% steigen und die flüchtige Stoffe frei, wenn die Temperatur der BeGröße des kohlenstoffhaltigen Materials um 5% Schickung durch die Wärme der heißen Gase steigt, sinken; in diesem Falle würde kohlenstoffhaltiges Durch weiteres Erhitzen wird das Eisenoxid in den Material, das größer als die Mindestgröße der Kör- Körnern durch Reaktion mit Kohlenmonoxid, ner ist, bei der Trennung des Materials nach Größe 35 Wasserstoff und anderen Reduktionsgasen, die innervollständig aus der Reduktionsstufe entfernt. Die halb der Reduktionsstufe erzeugt werden, von Fe2O3 Wahl der Größe des Beschickungsmaterials hängt zu Fe3O4, FeO und in metallisches Eisen umgewandaher in gewissem Maße auch von seiner Neigung delt. Das Schwefel absorbierende Material setzt im ab, während der Verarbeitung kleiner oder größer allgemeinen Kohlendioxid frei, wodurch festes CaI-zu werden. 40 cium- und Magnesiumoxid zurückbleibt, das dann
Andere Faktoren, die einen Einfluß auf die Aus- mit dem durch Verflüchtigung des aus dem festen
wahl der Größe des kohlenstoffhaltigen und Schwefel kohlenstoffhaltigen Material freigesetzten Schwefel
absorbierenden Materials ausüben, sind die steigen- umgesetzt werden kann. Um die Reduktionsstufe bis
den Staubverluste bei Verwendung sehr feiner Teil- zum gewünschten Gehalt der Körner an metallischem
chen und, im Falle des Schwefel absorbierenden Ma- 45 Eisen fortzusetzen, wird die Beschickung auf eine
terials, eine stärkere Neigung sehr feiner Teilchen, Temperatur von 870 bis 1260 und vorzugsweise
an den Körnern zu haften und diese somit mit Schwe- 982 bis 1205° C erhitzt. Diese Temperatur wird
fei zu verunreinigen. Vorzugsweise sollten Stoffe, die normalerweise länger als 10 Minuten und bis zu meh-
unmittelbar der Beschickungsmischung zugesetzt reren Stunden praktisch konstant gehalten, wobei die
werden, nicht kleiner als etwa 0,5 mm sein (Staub- 5° Zeit und die Temperatur je nach Reaktionsfähigkeit
Verluste). Da die Menge an Schwefel, die pro Ge- des verwendeten kohlenstoffhaltigen Materials, der
wichtseinheit Schwefel absorbierendes Material ab- physikalischen und chemischen Beschaffenheit der
sorbiert wird, mit steigender Größe der Material- Körner und ihrem gewünschten Gehalt an metal-
stückchen abnimmt, kann die optimale Größe der lischem Eisen gewählt werden.
Stückchen innerhalb eines engen Bereiches be- 55 Die Beschickungsmischung wird kontinuierlich
schränkt werden, z.B. auf Teilchen einer Größe durch eine lange Reduktionsstufe geführt, wobei
zwischen 0,5 und 2 mm. zwischen den Körnern und den Stückchen aus koh-
Dies bedeutet, daß der bevorzugte Größenbereich lenstoffhaltigem Material ständig eine Relativbewefür die Kömer zwischen 5 und 15 mm, für das gung herrscht, da hierdurch die Neigung der Stückkohlenstoffhaltige Material zwischen 1 mm und der 6° chen, aus denen die Beschickungsmischung besteht, gewählten Mindestgröße der Körner und für das zum Zusammenkleben und zur Agglomeration verSchwefel absorbierende Material zwischen 0,5 und mindert wird. Ein wesentlicher Teil der zum Erhitzen 2 mm liegt, wobei diese Größenbereiche jedoch nicht der Beschickungsmischung und zur Aufrechterhalals Beschränkung der vorliegenden Erfindung an- rung der Reaktionstemperatur erforderlichen Wärme zusehen sind. Es ist wichtig, daß, wenn überhaupt, 65 wird geliefert, indem ein sauerstoffhaltiges Gas, im nur ein geringer und genau geregelter Prozentsatz allgemeinen Luft, in bestimmten Abständen in die der Körner kleiner ist als die gewählte Mindestgröße Reduktionsstufe eingeführt wird. Die Luft erzeugt und daß das kohlenstoffhaltige Material kleiner als durch Reaktion mit dem kohlenstoffhaltigen Material
in der Beschickung und mit brennbaren, durch das Beschickungsbett erzeugten Gasen Wärme; die brennbaren Gase und die Verbrennungsprodukte fließen im allgemeinen in umgekehrter Richtung zum Fluß des Beschickungsmaterials. Zusätzliche Wärme kann S durch Vorheizen der eingeführten Luft mit Hilfe eines Wärmeaustauschers erhalten werden; die zum Vorheizen der Luft benötigte Wärme wird durch das am Beschickungsende des Drehrohrofens austretende Gas geliefert. Das heiße Gas aus der Reduktionsstufe, das gegenläufig zum Materialfluß strömt, bildet auch eine Wärmequelle für diese Stufe. Etwa erforderliche zusätzliche Wärme kann durch Brenner geliefert werden, die in bestimmten Abständen entlang der Reduktionsstufe angeordnet sein können.
Außer kohlenstoffhaltigem und Schwefel absorbierendem Material werden der Beschickungsmischung in der Reduktionsstufe normalerweise auch Legierungsmaterialien und Zuschläge zugesetzt, durch die die chemische Beschaffenheit der Schlacke und des Metalls in der anschließenden Gas-Flüssigkeits-Reaktionszone geregelt werden soll. Geeignete Stoffe sind z. B. grobes Ferromangan, Ferrosilicium, Ferrochrom, metallisches Nickel, Kalkstein, Dolomit und Kohlenstoff in Form einer Kohlenstofflegierung, Grobkohle oder Graphit. Selbstverständlich müssen alle diese Zusatzstoffe, die vor Entfernung des feinzerteilten Materials zugegeben werden, wenigstens die Mindestgröße des groben Materials aufweisen, damit sie nicht bei der Größentrennung ausgeschieden werden. Die Zugaben können jedoch auch erst nach Entfernung des feinen Materials erfolgen; in diesem Falle ist die Mindestgröße der Teilchen des Zusatzstoffes von geringerer Bedeutung. Wie aus der weiter unten folgenden Be-Schreibung einer geeigneten Vorrichtung hervorgeht, ist jedoch die Zugabe größerer Mengen an Zusatzstoffen nach Entfernung der Feinstoffe in der Praxis nur sehr schwer durchzuführen.
Sobald ein wesentlicher Teil des in den Körnern enthaltenen Eisenoxids in die metallische Form umgewandelt worden ist, werden die feinzerteilten Materialien aus der Reduktionsstufe entfernt. Dies sind insbesondere der größte Teil oder das gesamte unverbrauchte kohlenstoffhaltige und Schwefel absorbierende Material zusammen mit feinzerteilten Resten der Körner, die durch Zerfall der zugeführten Körner erhalten wurden. Nach Entfernung werden diese feinen Stoffe unter nichtoxydierenden Bedingungen abgekühlt oder mit Wasser abgeschreckt, worauf Kohlerückstände und Reste der Körner durch Sieben in nassem Zustand und magnetische Trennverfahren wiedergewonnen werden. Diese Reste der Körner können erneut vermählen und frischem Erz oder Erzkonzentrat vor der Verarbeitung zu Körnern zugesetzt und auf diese Weise erneut als Beschickung verwendet werden; oder sie können in der gewonnenen Form oder nach einer Verarbeitung zu Briketts als Beschickung für andere Stahl- oder Eisenöfen verwendet werden; außerdem sind sie auch für andere metallurgische Verfahren, z. B. zur Kupferzementierung, geeignet. Die Teilchen aus Schwefel absorbierendem Material, die im allgemeinen aus sehr feinzerteiltem hydratisiertem Kalk oder Dolomit bestehen, werden normalerweise entfernt, da sie beträchtliche Mengen an Schwefel enthalten und nur einen geringen Wert besitzen.
Das grobe Material, einschließlich der Körner, Legierungsmaterialien und Zuschläge, die bis zur Entfernung des feinzerteilten Materials zugegeben wurden, bleiben in dem Drehrohrofen zurück und werden weiterverarbeitet, indem sie erhitzt und in eine Trennzone geführt werden, die eine teilweise geschmolzene, in Berührung mit heißen Gasen stehende Beschickungsmischung enthält. In dieser Reaktionszone wird die Beschickung so lange erhitzt, bis sie vollständig geschmolzen ist, wodurch zwei in inniger Berührung stehende flüssige Phasen erhalten werden, eine obere Schlackenschicht und eine untere, flüssige Schicht aus eisenhaltigem Metall. Diese Phasen treten dann in eine Schmelzzone ein. Die zum Schmelzen erforderliche Wärme wird vorzugsweise zum Teil durch heiße, aus der Schmelzzone austretende und gegenläufig zum Strom des teilweise geschmolzenen Materials fließende Gase und zum Teil durch Verbrennung von Brennstoff mit sauerstoffhaltigem Gas, das unmittelbar in die Trennzone eingeführt wird, geliefert. Es ist auch möglich, die Wärme durch Heizquellen, die in bestimmten Abständen entlang der Außenseite der Trennzone angeordnet sind, zu erzeugen, aber, wie aus der nach- ( folgenden Beschreibung einer geeigneten Vorrichtung hervorgeht, läßt sich diese Möglichkeit in der Praxis auf Grund der hohen Temperatur des flüssigen Metalls nur schwer anwenden. Zusätze von Legierungsmaterialien und Zuschlägen können auch unmittelbar in die Trennzone gegeben werden, lassen sich jedoch leichter in die Reduktionsstufe einführen.
Eine Regelung der Gas-Flüssigkeits-Reaktionen und der Zusammensetzung des als Produkt erhaltenen Metalls erfolgt durch Regeln der Menge und der Zusammensetzung des zurückgehaltenen Materials, das nach dem Schmelzen die Bestandteile des flüssigen Metalls und die Schlacke bildet. Obgleich eine weitere Reduktion des Eisenoxids zu metallischem Eisen nach Entfernung des kohlenstoffhaltigen Materials in der festen Phase mit Hilfe einer reduzierenden Atmosphäre und in der flüssigen Phase durch eine reduzierende Schlacke erfolgen könnte, wird eine genaue Regelung der Zusammensetzung des fertigen Metalls durch eine starke Metallisierung des in den Körnern enthaltenen Eisens erleichtert. / Der Prozentsatz an Eisen in metallischer Form sollte so konstant wie möglich gehalten werden und vorzugsweise mehr als 95% betragen. Die Menge und die Art der anwesenden Zuschläge bestimmen die Basizität und Fließbarkeit der Schlacke; durch die Menge und die Art der Legierungsstoffe wird der Legierungsgehalt des Metalls und das Oxydationsausmaß der Schlacke und des Metalls bestimmt. Eine abschließende Regelung der Zusammensetzung des Metalls kann bewirkt werden, indem zusätzliche Legierungs- und Zuschlagstoffe, normalerweise in feinzerteilter Form, nahe dem Austrittsende der Schmelzzone oder nach dem Ablassen unmittelbar in die flüssige Schlacke und das Metall gegeben werden.
Das flüssige Metall und die Schlacke werden im allgemeinen vor dem Ablassen auf eine Temperatur von 1260 bis 1705° C erhitzt, wobei die Temperatur von der Art des erforderlichen Metalls und seinem vorgesehenen Verwendungszweck abhängt. Vorzugsweise wird das Metall kontinuierlich abgelassen. Der Schlackenfluß kann durch eine regulierbare Sperre, die vor der Schlackenaustrittsöffnung liegt, geregelt werden, wodurch die Dicke der flüssigen Schlackenschicht, die innerhalb der Gas-Flüssigkeits-
Reaktionszone in Berührung mit dem Metall steht, bestimmt wird. Das flüssige Metall und die Schlacke können zusammen abgelassen und anschließend getrennt werden; oder das Metall kann allein durch einen Siphon abgezogen oder in regelmäßigen Abständen aus der Gas-Flüssigkeits-Reaktionszone abgelassen werden. Unmittelbar nach der Trennung von der Schlacke kann das Metall gegossen werden, oder es wird in einen Sammelofen oder eine Gießpfanne gegeben und von dort aus in Formen oder kontinuierlich gegossen.
Fig. 2 zeigt einen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Drehrohrofen. Der Körper dieses Drehrohrofens besteht aus einem zylindrischen Stahlmantel 1, der, mit Ausnähme einer verhältnismäßig kleinen Fläche im Siebbereich 13, mit feuerfestem Material 5 ausgekleidet ist. Diese feuerfeste Ausfütterung kann aus mehreren Schichten bestehen, z. B. einer inneren Schicht aus einem festen Material mit guter Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärme, Abnutzung und Chemikalien und einer äußeren, an den Reaktormantel grenzenden /Λ Schicht aus einem isolierenden Material, das die —/ Wärmeabgabe vom Inneren des Drehrohrofens an den Mantel und somit an die umgebende Luft verhindert.
Die gesamte Vorrichtung ruht in Tragringen 3, die auf üblichen Drehrohrofenzapfen liegen, die auf Fundamentstützen 2 angeordnet sind. Sie wird in einer vorherbestimmten Tourenzahl durch einen Motor mit einem Reduziergetriebe angetrieben, wobei das letzte Getrieberad mit einem Zahnkranz 7 in Verbindung steht, das um den Reaktormantel läuft. Die Lage des Drehrohrofens weicht leicht von der Horizontalen ab, so daß das Beschickungsmaterial während der Rotation des Drehrohrofens auf Grund seines Gewichtes vom Beschickungsende zum Austrittsende fließt.
In der Reduktionsstufe, die von dem Beschickungsende 6 der Vorrichtung bis zu einem Punkt auf der Austrittsseite des Dammes 18 reicht, befindet sich nur festes Beschickungsmaterial 9. Nahe dem Damm 18 beginnt der Übergang in die Trennzone (Gas-Feststoff-Flüssigkeits-Reaktionszone), und in dieser Übergangszone befindet sich sowohl festes als auch flüssiges Beschickungsmaterial 12. Die Schmelzzone (Gas-Flüssigkeits-Reaktionszone), die bis zur Austrittsöffnung 19 reicht, enthält lediglich flüssiges Beschickungsmaterial 15.
Nach dem Ablassen können die Schlacke und das Metall mit Hilfe der Schlackentrennvorrichtung 20 getrennt werden. Nur das grobkörnige Material wird in der Gas-Feststoff-Reaktionszone zurückgehalten und in die Gas-Feststoff-Flüssigkeits-Reaktionszone eingeführt, während das feinzerteilte Material durch die Siebvorrichtung 13 in eine Auffangvorrichtung 14 fällt.
Die Beschickungsvorrichtung 11 für kohlenstoffhaltiges und Schwefel absorbierendes Material und die Beschickungsvorrichtung 16 für Legierungsstolfe und Zuschläge sind in Abständen entlang der Gas-Feststoff-Reaktiönszone angeordnet und dienen zur Einführung fester Stoffe in die Beschickungsmischung. Brennstoff und sauerstoffhaltiges Gas, durch die die erforderlichen Temperaturen aufrecht- 6g erhalten werden und die Zusammensetzung des Gases in den einzelnen Reaktionszonen geregelt wird, werden mit Hilfe des Brenners 22 am Austrittsende in die Gas-Flüssigkeits-Reaktionszone, durch den Brenner 17 in die Gas-Feststoff-Flüssigkeits-Reaktionszone und durch die in bestimmten Abständen entlang der Gas-Feststoff-Reaktionszone angeordneten Brenner 10 eingeführt. Die austretenden Gase werden durch den von einem Kabel 4 gehaltenen Ofenkopf 8 in eine geeignete Absaugvorrichtung auf übliche Weise, z. B. durch einen angetriebenen Ventilator und Ausschnitte zur Kontrolle des Flusses, die nicht dargestellt sind, in eine geeignete Gas-Abführungsleitung gesaugt. Eine Abstichöffnung 21, durch die Metall und Schlacke aus der Gas-Flüssigkeits-Reaktionszone abgezogen werden kann, ist ebenfalls vorgesehen.
Länge und Durchmesser des Drehrohrofens werden nur durch praktische Erwägungen beschränkt; so kann z. B. die Länge des Drehrohrofens 60 bis 120 m und sein Durchmesser 3 bis 4,8 m betragen. Es ist auch möglich, daß der Durchmesser des Drehrohrofens variiert, daß also z. B. der Durchmesser der Gas-Flüssigkeits-Reaktionszone kleiner ist als der der Gas-Feststoff-Reaktionszone. Auf diese Weise wird die darin enthaltene Metallmenge und somit auch die Verweilzeit des flüssigen Metalls in dem Reaktor herabgesetzt. Der Drehrohrofen kann aus einem Stück bestehen oder auch durch Zusammensetzen von zwei oder mehreren getrennten Teilen gebildet werden.
Die innere Ausfütterung in der Gas-Flüssigkeits-Reaktionszone besteht aus einem feuerfesten Material, das gegenüber dem flüssigen Metall und der Schlacke widerstandsfähig ist. Derartige Ausfütterungen sind in der eisen- und stahlherstellenden Industrie bekannt. Wie in den bekannten Drehrohrofen oder Drehtrocknern können in der Gas-Feststoff-Reaktionszone Prallplatten oder Heber vorgesehen sein, um den Wärmeaustausch zwischen Gasen und festem Beschickungsmaterial in dem Drehrohrofen zu beschleunigen. Durch diese Prallplatten werden auch die verschiedenen Materialstückchen der - Beschikkung sorgfältig vermischt, und außerdem wird die Vorwärtsbewegung der festen Beschickungsmischung durch die Gas-Feststoff-Reaktionszone gefördert.
Am zweckmäßigsten ist die Achse des Drehrohrofens um etwa 1 bis 2° zur Horizontalen geneigt. Es kann jedoch auch mit einem genau waagerecht lie genden Drehrohrofen gearbeitet werden, wenn Prallplatten vorgesehen sind, um die Bewegung der Beschickung durch die Gas-Feststoff-Reaktionszone zu gewährleisten. Die Umdrehungsgeschwindigkeit beträgt etwa 0,25. bis 2 U/min, vorzugsweise etwa 1 U/min.
Die Beschickungsmischung wird mit Hilfe der Rohmaterial-Beschickungsvorrichtung 6 in den Drehrohrofen geführt und fließt auf Grund ihres eigenen Gewichts und der Drehbewegung des Ofens durch die Gas-Feststoff-Reaktionszone, in der sie erhitzt und in fester Form umgesetzt wird. Die Drehbewegung der Reaktorwände sorgt auch für kontinuierliches Vermischen und ständige Bewegung der Materialstückchen des Beschickungsbettes, so daß die Stückchen nur selten zusammenkleben und agglomerieren; außerdem werden hierdurch die Einheitlichkeit des Wärmeaustausches und eine einheitliche chemische Reaktion zwischen Gasen und Beschikkungsmischung gefördert. Genau bemessene Mengen an sauerstoffhaltigem Gas, im allgemeinen vorerhitzte Luft, und an fließbarem Brennstoff werden bei Be-
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darf in bestimmten Abständen durch die Brenner 10 steht vorzugsweise aus einer wärmebeständigen Mein die Gas-Feststoff-Reaktionszone eingeführt. tallegierung, z. B. rostfreiem Stahl des Typs 310, so
Bevor die Beschickungsmischung aus der Gas- daß sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden kann. Feststoff-Reaktionszone austritt, wird das über- Sobald das feinzerteilte Material aus dem Reaktor schüssige kohlenstoffhaltige und Schwefel absorbie- 5 entfernt worden ist, fließt das verbleibende feste Berende Material mit Hilfe der in F i g. 3 und 4 dar- schickungsmaterial aus Kügelchen und Legierungsgestellten Siebvorrichtung 13 ausgeschieden. An stoffen sowie Zuschlägen über die Oberkante 98 des dieser Stelle besteht der Reaktormantel aus mehreren Dammes 18 in die Gas-Feststoff-Flüssigkeits-Reak-Siebsegmenten 83, die durch Bolzen od. dgl. an den tionszone, die eine teilweise feste und teilweise flüs-Flanschen 84 des Reaktormantels befestigt sind. io sige Beschickungsmischung enthält. Um ein Er-Diese Siebteile sind auf beiden Seiten durch die weichen und Festkleben der Kügelchen während des radialen Seitenplatten 85 begrenzt, die den freien Übertritts über die Oberkante 98 des Dammes 18 zu Durchtritt des Gases zwischen den einzelnen Hohl- vermeiden, wird die Oberkante 98 sehr schmal geraumen 90 der Siebteile 83 verhindern und dem Sieb- halten, so daß die Überführungszeit des verbleibenabschnitt zwischen den Mantelflanschen 84 die er- 15 den Materials nur sehr kurz ist.
forderliche Steifigkeit verleihen sollen. Die Sieb- Um zu vermeiden, daß sich innerhalb des Reaktors abdeckungen 86, durch die das feinzerteilte Material eine Zone bildet, in der die Beschickung nur bis zu aus dem Reaktor ausgeschieden wird, werden durch einer klebrigen Konsistenz geschmolzen wird und Schrauben od. dgl. an den Siebteilflanschen 87 ent- daher Klumpen .bildet und an den Wänden haftet, lang des inneren Radius der Siebteile 83 befestigt. 20 werden der Neigungswinkel des Reaktors, die Ent-Nach außen hin sind die Siebteile mit abnehmbaren fernung der Austrittsöffnung 19 von dem Reaktor-Deckplatten 88 und Austrittsdeckeln 89 versehen, boden und die Entfernung zwischen dem Damm 18 die, wenn sie geschlossen sind, den freien Fluß der und der Austrittsöffnung 19 vorzugsweise so gewählt, Gase aus dem inneren Hohlraum 90 des Siebteiles daß das flüssige Metall hinter der Austrittsseite 99 in die den Reaktor umgebende Atmosphäre ver- 25 des Dammes 18 ziemlich hoch steht. Auf diese Weise hindern. Die Austrittsdeckel 89 werden durch mit fallen die schmelzenden festen Stoffe in einen schmie-Federn versehene Scharniere 91 geschlossen gehal- rend wirkenden Ström flüssigen Metalls, so daß sie ten, deren rotierende Achse mit den Berührungs- durch einen Überzug aus flüssigem Metall und hebeln 92 und Rollen 93 verbunden ist. Schlacke nicht an den Wänden des Reaktors haften
Rotiert der Reaktor in Richtung des Pfeiles 94, so 30 bleiben, während die Feststoff-Flüssigkeits-Mischung
gelangen die Siebabdeckungen 86 unter das Bett aus durch die Rotationsbewegung des Reaktors ver-
Beschickungsmaterial, das z. B. bis zu der gestrichel- mischt wird.
ten Linie 95 reicht. Das Material, das feiner als die Zur Erzielung der erforderlichen Schmelzwärme Sieböffnungen ist, fällt in den Hohlraum 90 der Sieb- und zur Regulierung der Gasatmosphäre in der Nähe teile 83. Sobald eine gesamte Siebabdeckung 86 mit 35 des Übergangs von der Gas-Feststoff- in die Gasdem Beschickungsmaterial bedeckt ist, wird der Aus- Feststoff-Flüssigkeits-Reaktionszone dient ein speziell trittsdeckel 89 durch die Rolle 93, die die regulier- entworfener Brenner 17. Dieser Brenner gleicht in bare, gegebenenfalls federnd gelagerte, wellen- etwa den anderen, an dem Reaktormantel angebrachförmige Oberfläche 96 berührt, geöffnet, worauf das ten Brennern, ist jedoch zusätzlich mit einer oder feine Material aus der Austrittsöffnung z. B. in einen 40 mehreren Brennstoffzuführung(en) versehen, durch Behälter mit Kühlwasser fällt. Während das vordere die ein .Überschuß an Brennstoff über die zum ErEnde 97 der Siebabdeckung 86 noch immer von dem hitzcn benötigte Menge eingeführt wird, der in der Beschickungsmaterial bedeckt ist, wird der Austritts- Nähe der Siebvorrichtung eine nichtoxydierende deckel wieder freigegeben und schließt sich durch Atmosphäre schafft und gegebenenfalls die heißen, das mit einer Feder versehene Scharnier 91. Indem 45 aus der Gas-Feststoff-Flüssigkeits-Reaktionszone in also das Bett des Beschickungsmaterials den freien die Gas-Feststoff-Reaktionszone eintretenden Gase Fluß der Gase zwischen Reaktor und umgebender abkühlt. In den Fig. 3 und 4 ist ein solcher Brenner Atmosphäre zu demjenigen Zeitpunkt einer Un- 17 dargestellt, der bei der Siebvorrichtung am Reaktor drehung, an dem feinzerteiltes Material ausgesaiie- angebracht ist und teilweise in die Gas-Feststoff-Flüsden wird, verhindert, wird die Gefahr, daß brenn- 50 sigkeits-Reaktionszone führt, um zusätzliche Schmelzbare Gase verlorengehen, eine erneute Oxydation wärme zu liefern. Die äußere Brennerkammer 33 ist des metallischen Eisens zu Eisenoxid eintritt oder durch die Ansatzplatte 105 mit der äußeren Abdekdie Atmosphäre innerhalb des Reaktors nur schwer kung eines der Siebteile 83 verbunden. Der Hohlgeregclt werden kann, auf ein Minimum herabgesetzt. raum 106 zwischen der inneren Oberfläche des Sieb-
Die Siebabdeckungen 86 bestehen im allgemeinen 55 teiles und der äußeren Brennerleitung wird vorzugsaus feinen Drähten, die von unten durch Drähte weise mit feuerfestem Material gefüllt. Zusätzlicher (Verstärkungen) mit stärkerem Querschnitt oder Brennstoff wird durch die mit einem Ventil versehene durch perforierte Platten, deren innere Oberfläche Versorgungsleitung 100 eingeführt, durch die innere sehr glatt ist und die öffnungen mit spitzwinkligen Brennerleitung 101 geleitet und fließt durch die Düse Kanten aufweisen, gestützt werden, so daß ein Ver- 60 102 gegen eine kreisförmige Ableitungsplatte 103, die stopfen der Sieböffnungen kaum möglich ist. Me- eine flache oder abgerundete Oberfläche besitzt und chanische Siebreinigungsvorrichtungen, wie z. B. durch die Verbindungsstäbe 104 mit dem Brenner elektromagnetisch oder pneumatisch betriebene verbunden ist. Der Brennstoff wird in etwa radialer Siebvibratoren, die mit den Siebabdeckungen ver- Richtung abgeleitet, praktisch gleichmäßig in dem bunden sind, oder unter Druck stehende Gasströme, 65 Reaktor verteilt, trifft auf die aus der Gas-Feststoffdie von Zeit zu Zeit auf die äußeren Oberflächen FIüssigkeits-Reaktionszone in die Gas-Feststoff-Rcder Siebe gerichtet werden, können bei Bedarf an- aktionszone eintretenden Gase und wird mit ihnen gewendet werden. Die gesamte Siebvorrichtung bc- umgesetzt. Auf diese Weise können die nahezu neu-
traten oder schwach reduzierenden, sehr heißen Gase aus der Gas-Feststoff-Flüssigkeits-Reaktionszone so umgesetzt werden, daß sie stärker reduzierend wirken und, entsprechend den in der Gas-Feststoff-Reaktionszone benötigten Temperaturen, leicht abgekühlt werden.
Abgesehen von der Wärme, die in der Gas-Feststoff-Flüssigkeits-Reaktionszonezumbesseren Schmelzen der Materialien durch den Brenner 17 geliefert wird, ist die Hauptwärmequelle für die Gas-Flüssigkeits- und Gas-Feststoff-Flüssigkeits-Reaktionszone der Brenner 22 (F i g. 2), der am Austrittsende des Reaktors liegt und durch die Hauptablaßöffnung für das Metall über der Oberfläche der Schlacke in das Innere des Reaktors gerichtet ist. Da das Metall und die Schlacke sehr hohe Temperaturen von z. B. 1650° C aufweisen müssen, um ausreichend hohe Wärmeübertragungsgeschwindigkeiten und gute Ausnutzung des Brennstoffes in der Gas-Flüssigkeits-Reaktionszone zu erzielen, muß der Brenner eine hohe Flammtemperatur von vorzugsweise mehr als 2200° C aufweisen.
Um den freien Durchtritt von Gasen durch die begrenzte öffnung 19 zu verhindern, kann auch diese öffnung mit einem Dichtungsvorhang aus Luft oder Gas versehen werden.
' Beispiel
Das folgende Beispiel zur kontinuierlichen Herstellung eines C-1020-Stahles dient zur ausführlicheren
. Erläuterung der Erfindung.
ίο Das Verfahren wird in einem 100 m langen Reaktor, in dem 30 m die Gas-Flüssigkeits- und Gas-Feststoff-Flüssigkeits-Reaktionszonen und 70 m die Gas-Feststoff-Reaktionszone (einschließlich 1,5 m Sieblänge) bilden, durchgeführt. Der innere Durchmesser des Reaktors beträgt etwa 3 m und die Größe der Sieböffnungen 4 zu 20 mm. Der Reaktor ist in einem Winkel von 1,5° zur Horizontale geneigt, die Drehgeschwindigkeit ist einstellbar und beträgt eine Umdrehung pro Minute.
Nachfolgend ist der ungefähre prozentuale Anteil der wichtigsten Bestandteile der Beschickungsmaterialien (auf trockener Basis) angegeben:
Fe Mn SiO2 Al2O3 CaO MgO S C Flüchtig
Konzentrat
Gelöschter Kalk
Anthrazit
67
1
13
0,5
80
2
1
7
4
2 ■
0,5
4
1
1
0,3
72
0,2
5
30
95
0,2
0,5
1
1
20
1
0,04
0,05
0,5
4
0,2
82
68
7
100
4
15
»Lignite-Char«
Dolomit
Gebrannter Kalk
Ferromangan
Kohlenstoff
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Materialien werden von den feinzerteilten Materialien (Grus) die Fragmente der Körner und die Kohle in die Beschikkung zurückgeführt.
Der Grus wird direkt in einen Kühlwasserbehälter abgeleitet, wobei der Dolomit gelöscht und zu einer kleinen Teilchengröße gebracht wird, worauf die naßmagnetische Trennung zur Wiedergewinnung der Kugelteilchen erfolgt. Die nichtmagnetischen Materialien werden dann über ein nasses Sieb mit 0,5 mm großen Öffnungen geleitet, und die Materialien geringerer Größe, bestehend aus gelöschtem Dolomit, Asche und etwa lO°/o der abzuführenden Kohle werden verworfen. Die größeren, vor allem aus Kohle bestehenden Materialien werden wieder in den Reaktor geführt. Die Fragmente der Körner werden zermahlen und zusammen mit dem frischen Konzentrat, gelöschtem Kalk und dem in dem Flugstaub enthaltenen magnetischen Material in einer Trommeltablettiervorrichtung, in welcher 5-mm-Siebe eingebaut sind, tablettiert, wobei Tabletten (Körner) zwischen 5 und etwa 15 mm Größe erhalten werden.
Die Körner, Anthrazitkohle und rückgeführte Kohle werden direkt in das Beschickungsende des Reaktors gegeben, und die Braunkohle, Dolomit, gebrannter Kalk, Ferromangan und Kohle werden mit schaufelartigen Vorrichtungen entlang des Reaktormantels eingeführt.
Die ungefähre Siebgröße und Einführungsgeschwindigkeit der Beschickung ist wie folgt:
Material
Größenbereich (a) Zuführung t Konzentrat
mm (b) Tonne pro Tag t zurückgeführte
5 bis 15 500 Bruchstücke
36 von Körnern
(C) 5 t hydratisierter Kalk
2
1 bis 4 80
1 bis 4 27
0,5 bis 4 112
0,5 bis 2 20
10 Ns 40 28
K) bis 40 3
K) bis 40 3
Körner
Anthrazit :
»Lignite Char«
Zurückgeführter »Char«
Dolomit
Gebrannter Kalk
Furromangan
Kohlenstoff
209 638/28
Der Reaktor wird mit etwa 60 000 m3 Erdgas und 850000 bis 880 000 m3 Luft pro Tag geheizt. Die wird in einem metallischen Wärmeaustauscher auf 500° C vorerhitzt, wofür die im Abgas enthaltene Wanne verwendet wird. Die maximale Temperatur der Feststoffe in der Gas-Feststoff-Reaktionszone beträgt 1100° C, und die Temperatur des ausfließenden flüssigen Stahls beträgt etwa 1650° C.
, Der flüssige Stahl wird teilweise desoxydiert, indem durch die Auslaßöffnung 1,5 kg pro Tonne feinzer-
teiltes, in Argon mitgeführtes Ferrosilizium mit Hilfe eines Injektors in den Reaktor eingeführt wird. Die abschließende Desoxydation erfolgt durch einen Aluminiumdraht, der im Verhältnis 0,15 kg pro Tonne in den abfließenden Strom eingeführt wird.
Pro Tag werden etwa 3301 Stahl und 501 Schlacke erzeugt, wobei der Stahl die folgende prozentuale Zusammensetzung besitzt: 0,20 Kohlenwasserstoff, 0,52 Mangan, 0,03 Schwefel, 0,008 Phosphor und 0,14 Silizium.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von flüssigen, eisenhaltigen Metallegierungen in einem Drehrohrofen in mehreren unmittelbar hintereinander ablaufenden Verfahrensstufen, bei dem zunächst Eisenerz mit festen Reduktionsmitteln reduziert, überschüssiges Reduktionsmittel zusammen mit den Entschwefelungsmitteln abgetrennt und die metallisierte Beschickung anschließend geschmolzen, gefrischt und gegebenenfalls legiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der überschüssige Anteil des eine Korngröße unterhalb der Mindestkorngröße des Eisenerzes aufweisenden Reduktionsmittels hinter der Reduktionsstufe kontinuierlich von der übrigen, weitgehend metallisierten Beschickung zusammen mit den in der Reduktionsstufe anfallenden Feinanteilen durch Sieben abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reduktionsstufe das Eisenerz vor der Abtrennung des überschüssigen Reduktionsmittels und des Feinanteils der Beschickung mindestens bis zu einem Eisengehalt von 95% reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickung in der Reduktionszone Entschwefelungsmittel zugesetzt werden, deren überschüssiger Anteil mit dem unverbrauchten Reduktionsmittel nach der Reduktionsstufe durch Sieben abgetrennt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickung in der Reduktionsstufe stückige Fluß- und Legierungsmittel mit einer Korngröße oberhalb der Mindestkorngröße des Eisenerzes zugesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nach der Reduktionsstufe abgetrennte überschüssige Reduktionsmittel der Beschickung in der Reduktionsstufe wieder zugeführt wird.
6. Verwendung einer Erzbeschickung mit einer Korngröße von 3 bis 25 mm bei dem Verfahren nach Anspruch 1.
7. Verwendung einer Erzbeschickung mit einer Korngröße von 5 bis 15 mm bei dem Verfahren nach Anspruch 1.
8. Verwendung eines Reduktionsmittels mit einer Mindestkorngröße von 0,5 mm bei dem Verfahren nach Anspruch 1.
9. Verwendung eines Reduktionsmittels mit einer Mindestkorngröße von 1 mm bei dem Verfahren nach Anspruch 1.
10. Verwendung von Dolomit oder Kalkstein mit einer Korngröße von 0,5 bis 2 mm als Entschwefelungsmittel bei dem Verfahren nach Anspruch 1.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einer Drehrohrofenanlage mit hintereinander angeordneten Reaktionszonen, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Reduktionsstufe (9) in der Wand des Drehrohrofens ein mit Sieböffnungen versehener Bereich (13) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Trennzone und Schmelzzone im Innern des Drehrohrofens ein ringförmiger Damm (18) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
"dadurch gekennzeichnet, daß der mit Sieböffnungen versehene Bereich (13) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung des Drehrohrofens aneinander angrenzenden einzelnen Siebabschnitten (83) aufweist, von denen jeder je eine an den Innenraum des Reaktionsgefäßes angrenzende und dem Krümmungsradius der Wandung des Reaktionsgefäßes entsprechend gekrümmte Siebfläche bzw. je einen solchen Siebrost (86) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Siebflächen (86) an jeder ihrer Begrenzungskanten mit je einer von der Siebfläche ausgehenden, durch die Wandung des Reaktionsgefäßes radial nach außen ragenden Platte (83 bzw. 85) verbunden ist, wobei die Platten zwischen sich einen Aufnahmeraum (90) bilden, der von einer im Abstand von der Siebfläche (86) angeordneten und mit den freien Enden der Platten (83, 85) verbundenen Abdeckplatte (88) begrenzt ist, die eine gasdicht verschließbare Austrittsöffnung (89) für in den Aufnahmeraum (90) gelangendes Siebgut besitzt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung jeder der Aufnahmeräume (90) sich, in Drehrichtung des Drehrohrofens gesehen, an dem hinteren Teil des Aufnahmeraumes befindet und ein Absperrorgan (89) aufweist, das als schwenkbarer Teil der Deckplatte (88) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der als Absperrorgan ausgebildete schwenkbare Teil (89) der Deckplatte (88) durch Federwirkung (bei 91) in seiner Schließstellung gehalten wird und daß der schwenkbare Teil (89) zwecks Schwenken in seine Offenstellung mit einer Getriebeeinheit (Kurvengetriebe 92, 93, 96) in Wirkverbindung steht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (89) für die Austrittsöffnung eines jeden der Aufnahmeräume (90) mittels der jedem Absperrorgan zugeordneten Getriebeeinheit (92, 93, 96) während einer Umlaufbewegung des Reaktionsgefäßes derart betätigbar ist, daß jedes der Absperrorgane erst dann in seine Offenstellung bewegt wird, wenn die gesamte Siebfläche (86) des jedem der Absperrorgane zugehörigen Siebabschnitts (83) im wesentlichen von dem Anteil der Beschickung bedeckt ist, der sich jeweils in dem mit Sieböffnungen versehenen Bereich (13) des Reaktionsgefäßes befindet. ·

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