DE1433363A1

DE1433363A1 - Verfahren fuer die Verwendung von OEl bei der Reduktion von Eisenerzen

Info

Publication number: DE1433363A1
Application number: DE19641433363
Authority: DE
Inventors: Schenck Dr-Ing Hermann; Wenzel Dr-Ing Werner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-08-07
Filing date: 1964-08-07
Publication date: 1970-01-08

Description

"Verfahren für die Verwendung von öl"be'i der Reduktion von Eisenerzen". In Anbetracht der großen Bedeutungg die das Erdöl für die Energie-Versorgung besitzt, ist es eine wichtige Aufgabet Eisenerzreduktions. verfahren zur Verfügung zu habent die die Eisengewinnung nur mit Öl ermöglichen und zwar als Wärmelieferant und als Reduktionsmittel. Es gibt eine Reihe von Verfahren, bei denen das Öl als Reduktionsmittel bei entsurechend hoher TemDeratur - z.B. bei 10000 C - mit dema

Eisenerz in BerÜhrung gebracht wird mit der Absicht, daß die Krack-

produkte des Öles eine Reduktion des Erzsauerstoffes verursachen. Bei einer solchen Verfahrensweise ergibt sich die bedeutende Schwierigkeit, daß es in den meisten Fällen nicht vermieden werden kann,

daß sich krackkohlenstoff in Form von Ruß bildet, der mit den Ab-

gasen des Prozesses aus dem Reaktionsraum ausgetragen wird. Dieser Ruß bedeutet einen Verlust für den Reduktionsprozeß. Er wirkt sich in einer entsprechenden Erhöhung des Ölverbrauches aus.
Das nicht beherrschte Problem der Rußbildung bei der direkten Anwendung des Öles für Reduktionsprozesse hat dazu geführt, daß die Reduktion von Eisenerzen mit Erdöl bzw. anderen flüssigen Kohlenwasserstoffen so durchgeführt wird, daß man das Erdöl zunächst mit bekannten Verfahreng z.B. durch chemischen Umsatz mit oxidierenden Gasen wie 0 2 9 H 2 og 00 2' zu einem in der Hauptsache aus 00 und H 2 bestehenden Reduktionsgas umwandeltp mit Hilfe dessen in einer zweiten'Stufe des Verfahrens die Reduktion der Eisenoxide

erfolgt. Sod&he zweistufigen Verfahren haben get-,enüber dem ein-

stufigen Verfahren der direkten Einwirkung des Öles auf das Eisenerz den Nachteil größerer Komplizierung und des besonderen Wärmeaufwandes für die Herstellung des Reduktionsgases. Außerdem gelingt es auch bei der Herstellung des Reduktionsgases in vielen Fällen nicht, die bildung von Oiruß zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gesetztg eine technisch und wirtschaftlich günstige Lösung zu finden, die die Schwierigkeit der Verfahrensführung beim Auftreten von Ölruß beseitigt. Ein solches überraschend einfaches Reduktionsverfahren

mit Öl wurde dadurch gefunden, daß man den Ölruß bzw. den i(rack-

kohlenstoff aus dem Abgas der Reaktionskammerg in dey das Öl um-

gesetzt wirclp mit an sich belcannten Methoden abscheidet und den hierbei gewonnenen Kohlenstoff - gegebenenfalls in Alischung mit ebenfalls abgeschiedenem Eisenerzstaub - in das der Reaktionskammer zuzuführende Öl einbindet. Es wird nach an sich ebenfalls bekannten

Methoden eine Emulsion von Öl und Ruß bzw. Krackkohlenstoff und

gegebenenfalls mit demselben abgeschiedenernErzstaub hergestellt. Diese Emulsion wird in den Reaktionsraumg in dem das Öl mit dem Eisenerz bei hoher Temperatur z.B. bei 1000 0 C - z--ir Reaktion gebracht-wirdgeingeführt.
Ebenso wird erfindungsgemäß im Falle der Umwandlung des Öles in ein Reduktionsgas die Kohleölemulsion in den Reaktionsraum eingeführt, in dem der Umsatz des Üles mit den exidierenden Bestandteilen wie 0 2 p H 20v C02 erfolgt. Der als Kohleölemulsion nach der Erfindung in den Reaktionsraum eingebrachte Kohlenstoff vermag bei den in diesem Heaktionsraum herrschenden hohen Reaktionstemperaturen mit dem Erzsauerstoff oder gegebenenfalls mit den gasförmigen oxidierenden Bettandteilen unter Bildung von Kohlenoxiden - in der Hauptsache Kohlenmonoxid - zu reagieren. Er wird auf diese Weise verbraucht und seine Verbrennungsenergie wird dem Reduktionsprozeß nutzbar gemacht. Ein derartiges Reduktionsverfahren ist besonders auch vorteilhaft bei der Reduktion feinkörniger Eisenerze mittels Öl oder mittels eines aus Öl hergestellten Reduktionsgases. Bei solchen Reduktionsprozessen auf der Basis feinkörniger Erze besteht nämlich eine besondere Schwierigkeit daring daß die anreduzierten Erze schon bei relativ niedrigen Temperaturen - z.B. im bereich von

70OuC - dazu neigent zusammen zltl>acken bzw. zu versintern. Bei

Drehofenreduktionaprozessen bilden sich hierbei äußerst schädliche

Ansätze an den Wänden des j)rehofens. Bei Wirbelbettreduktionsprozessen tritt eine Teilchenvergröberung eing die den Wirbelzustand aufhebt. Der mit dem Öl nach der Erfindung in derartige Reduktionabetten eingebrachte Kohlenstoff verhindert nun in sehr wirksamer Weise das Zusammenbacken oder Sintern der Erzteilcheng aodaß ohne solche achädlichen Wirkungen der Reduktionsprozeß bei 0 höheren Temperaturen - z.B. bei 1000 0 und darüber - durchgeführt werden kann.- Die Anwendbarkeit höherer Reduktionstemperaturen bedeutet abcr eine starke Beachleunigung des Reduktionsablaufes und damit eine bessere Ausnutzung der Reduktioneapparatur.
Beispiel 1) Ein hämatitisches Eisenerz mit 62% Eisengehalt und einer Korngröße von 0-3mm wird bei 950 0 C dVroh eingeblasenes Öl mit 86#a Kohlenstofft 10,4 '.iasserstoff, Reat Stickstoff und Schwefel u-a-, reduzierty derart, daß das Öl direkt in das heiße Erz eingeblasen bzw. eingespritzt wird. In dem Abgas aus dem Reaktionsraum be-

finue# sich eine Menge von Ülruß bzw. krackkohlenstoff9

die ca. 15,5 der mit den flüssijen ul eingebrachten Kohlenstoffmenge entspricht. Während des Reduktionsverlaufes erfolgt ein ueutliches Zusammenbacken der Erzkörner.
Beispiel 2) Das gleiche Erz, der gleichen Körnung wie in -deispiell) wird mit dem gleIchen Öl bei der gleichen Temparatur reauziert.Zum Unterschied von Beispiel 1) wird der Öl-'

ruß bzw. der Nrackkohlenstoff aus dem Abgas der Reak-

tionoxammer aogescnieaen una wira aieser kLoniensmozi mit dem Öl emulgiert. Die Ölkohlenstoffemulsion wird in aas heite Erz eingespritzt. Es stellt sich ein Kohlenatoffumlauf zusätzlich zu dem neugebildeten Ruß bzw.

brackkohlenstoff ein, derart, daß die Kohlenstoffmenge

im Abgas, die in die Glemulsion jeweils wieder eingebracht wird auf.ca. 25% der im Öl enthaltenen chemisch gebundenen Kohlenstoffmenge ansteigt. Nach außen wird bei dieser teilweisen Kreislaufführung des Rußes bzw.

des Krackkohlenstoffes kein solcher Kohlenstoff mehr ab-

geführtg d.H. das Abgas ist nach der llußabscheidung praktisch frei von,festem Kohlenstoff. Bei dieser# VQ±."?# fahrensweise findet praktisch kein Zusammenbacken der Erzkörner statt. Beispiel 3) Ein Reduktionsgas für die Eisenerzreduktion wird aus Öl dadurch hergestellt, daß in einen heißen Gasstrom - Temperatur ca. 1200 0 C-- , der als oxidierende Bestandteile H 2 0 - und 00 2 enthältg das Öl feinverteilt einge-

spritzt wird. Das Reduktionsgas wird anschließend durch

sell

eine körnige Schicht von Eisenerzen geführt. Nach Verla!l#

dieser Eisenerzschicht befinden sich in dem Abgas noch ca. 8% der Koh-lenstoffmengeg die in dem eingespritzten Öl chemisch gebunden enthalten gewesen ist.
3eispiel 4) In der gleichen Anordnung wie beim Beispiel 3-wird in einen-heißen Gasstrom Öl eingespritzt. und wird das ' hierbei gebildete Reduktionsgas durch eine körnige Erzschicht geführt. Der Unterschied zum Beispiel 3) besteht daring daß der mit dem Abgas ausgetragene Ölruß bzw. Krackkohlenstoff aus dem Abgas abgese-'iieden und unter Bildung einer L#mulsion in das einzuspritzende Öl eingebunden wird. Hierbei steigt die Menge des im Abgas ent. haltenen festen Kohlenstoff auf ca. 11% an. Es wird aber nach der Abscheidung dieses Kohlenstoffe und Rückfüh- rung desselben in das einzuspritzende Öl kein solcher Kohlenstoff nach außen abgege ben. Das heißt:ein Teil des-Koli#Lenstoffs, führt einen Kohlenstoffkreialauf in dem System aus bzw. nicht der gesamte mit dem Öl eingespritzte Kohlenstoff wird durch die oxidierenden Bestandteiie des Gasstromes verbrannt. Das Verfahren'nach der Erfindung wird durch verschiedene weitere erfindungegemäße Maßnahmen verbessert.
Um einü schnelle Umsetzung des emulgierten Kohlenstoffs mit den ozidierenden Substanzen iii Reaktionsraum zu erreicheng wird am gleichen Ort freier Sauerstoffg z.B. in Form von Luft eingeblaseng 4er eine-Teilverbrennung der eingespritzten Emulsion verursacht. Als vorteilhaft hat es sich zum Beispiel erwieseng etwa 20% derjenigen Saueratoffmenge einzublasen, die für die vollständige Verbrennung der Emulsion erforderlich wäre. Eine weitere Maßnahme, um den im Öl emulgierten Kohlenstoff mÖglichst vollständig im Reaktionstaum zu verbrennen besteht darin, daß man die Kohlenstoff-Ölemulsion mit soviel freien Sauerstoff, z.B. mit Luft, in den Reaktionsraum unter inniger Verwirbelung einführt, daß die Emulsien vollständig oder nahezu vollständig zu CO 2 und H 2 0 verbrennt. In das hierbei entstehende sehr he * iße Gasgemisch wird weiteres Öl in diesen Fall ohne zuemulgierten Kohlenstoff zum Zwecke der Bildung eines Reduktionsgases eingespritzt.
Als zweckmäßig im Sinne einer schnellablaufenden Oxydation der Kohlenstoff-Ölemulsion hat es sich auch erwieseng dieser Substanzen zuzusetzen, die eine schnelle Oxidation verursachen oder begünstigen. Z.B. kann hierfür feinkörniges Eisenoxid der Emulsion beigegeben werden. Das Verfahren nach der Erfindung kann durch ve--schiedene ansich bekannte Maßnahmen weiter verbessert werdenp z.B. durch eine weitgehende Vorwärmung aller Reaktionsteilnehmer die dem Reaktionsraum zugeführt werden.

Claims

"Verfahren für die Verwendung von - Öl bei der Reduktion von Eisenerzentl.,-1. Verfahren für die Verwendung von Öl bei der Reduktion von Eisenerzen, bei dem das Öl in einen Reaktionsraum eingespritzt und hier mit den oxidierenden Substanzen fester und/oder gas2örmiger Beschaffenheit wie Eisenerz und/oder Kohlensäuret Wasserdampfg Sauerstoffy zur Reaktion gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, da£ in dem Reaktioneraum abgeschiedener Ruß bzw. krackkohlen-

stoff, der mit dem Abgas aus diesem ausgetragen wird, durch ansich bekannte Maßnahmen aus dem Abgas abgeschieden und in das in den Reaktionsraum einzuspritzende Öl in Form einer pumpbaren Emulsion eingebLinden wird. 2-. Verfahren nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnetg daß die Koh- lenstoff-Ölemulsion in auf Reaktionstemperatur,erhitztes Reduk- tionsgut ein e 1

3. Verfahren nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnetg daß die Kohlenstoff-Ölemulsion ir einen heißen Gasstrom einirespritzt wirdt der oxidierende gasförmige Bestandteile enthält. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3) dadurch gekennzeichnetg daß gemeinsam mit der Kohle-Ölemulsion freier Sauerstoff eingespritzt wirdt der zu einer Teilverbrennung der eingespritzten Substanzen in unmittelbarer Umgebung der Einspritzstelle führt.z.B. in einer Menge von 20% derjenigen Sauerstoffmenge, diw für die vollständige Verbrennung der eingespritzten Bestandteile erforderlich wäre. 5- Verfahren nach den Ansprüchen 1-4) dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoff-Ölemuleion mittels am gleichen Ort eingeblasenen freien Sauerstoffes vollständig oder weitgehend zu CO 2 und H 2 0 verbrannt wird und,weiter dadurch gekennzeichnet, daß in.die Verbrennungsgase weiteres Öl ohne zuemulgierten Kohlenstoff eingeblasen wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5) dadurch gekennzeichnet, daß gemeinsam mit dem Kohlenstoff Substanzen wie feinkörniges Eisenoxid in das Öl eingebunden werdeng die eine schnelle Verbrennung des Kohlenstoffe hervorrufen oder begünstigen.