DE1458777B - Verfahren zur zweistufigen Reduktion von Eisenoxiden durch wasserstoffreiche Redutvtionsgase im Fließbett und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur zweistufigen Reduktion von Eisenoxiden durch wasserstoffreiche Redutvtionsgase im Fließbett und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
- Publication number
- DE1458777B DE1458777B DE1458777B DE 1458777 B DE1458777 B DE 1458777B DE 1458777 B DE1458777 B DE 1458777B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reduction
- gas
- reducing gas
- stage
- reduction treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims description 63
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 title claims description 58
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 title claims description 6
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 title claims description 6
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000001174 ascending Effects 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous Effects 0.000 description 2
- 241000273930 Brevoortia tyrannus Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- SHHIADHOJKLUIZ-UHFFFAOYSA-N azane;molecular hydrogen Chemical compound N.[H][H] SHHIADHOJKLUIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000010405 reoxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
Description
Die Reduktion der Eisenoxide durch Wasserstoff erfolgt nach einem verhältnismäßig einfachen Reaktionsschema,
jedoch stößt die Übertragung in den großtechnischen Maßstab auf gewisse Schwierigkeiten,
deren unangenehmste vom Sintern der Teilchen im Laufe der Umwandlung und von der Luftentzündlichkeit
des erhaltenen Eisenschwammes herrühren.
Es ist bekannt, daß es bei dem Verfahren der Reduktion von Eisenoxiden bei mäßigen Temperaturen
unterhalb von 500 bis 55O°C unerläßlich ist, die reduzierten Eisenteilchen unter Luftabschluß zu halten
oder sie einem kostspieligen Passivierungsverfahren zu unterwerfen, um ihre spontane Reoxydation zu vermeiden.
Wenn man bei höheren Temperaturen, oberhalb 600° C, arbeitet, verliert das Endprodukt seinen
pyrophoren Charakter, jedoch ist das gleichzeitige Auftreten der Erscheinung des Sinterns für das
mehr oder weniger schnelle Zusammenbacken der Teilchen untereinander verantwortlich, mit all jenen
Nachteilen, welche das Auftreten von Klumpen verschiedener Größe für den freien Umlauf des Erzes
in der Anlage im Verlauf des Betriebes nach sich zieht.
Die beiden Erscheinungen der Luftselbstentzündlichkeit und des Sinterns stehen in direktem Zusammenhang
mit der Rekristallisationsgeschwindigkeit des reduzierten Eisens, dessen Gitter nach dem Austreten
des Sauerstoffs unstabil ist. Bei mäßigen Temperaturen erfolgt die Rückkehr des Kristallgitters in den stabilen
Zustand langsam und läßt eine erhebliche Porosität bestehen, welche für die Luftentzündlichkeit verantwoitlich
ist. Umgekehrt bewirkt die Anwendung erhöhter Temperaturen eine schnellere Rekristallisation
mit dem Verschwinden der feinen Porosität und der Neigung zur Bildung von Agglomeraten, welche
sich aus dem Bereich 'der Teilchen mehr oder weniger schnell auf die gesamte Masse übertragen
kann.
Um das Sintern in einem gewissen Maße zu vermeiden, hat man vorgeschlagen, für das Reduktionsgas
Durchtrittsgeschwindigkeiten zu wählen, welche deutlich oberhalb der für das Fließfähigmachen erforderlichen
Mindestgeschwindigkeit liegen. Die derart bewirkte Turbulenz beschränkt die Berührungszeit zwischen
den Teilchen und unterdrückt jegliche Gefahr der Stockung. Diese Maßnahme erweist sich jedoch
als unzureichend, sobald sich alle für eine schnelle Rekristallisation günstigen Faktoren vereinigen, wie
beispielsweise im Falle eines oxydischen Erzes mit hohem Eisengehalt, welches im Zuge einer Behandlung
bei hoher Temperatur auf einen fortgeschrittenen Reduktionsgrad gebracht wird.
Nun führt aber die Herstellung von Eisenschwamm für die Eisenindustrie oder die Pulvermetallurgie zur
Wahl eines Ausgangsmaterials aus den reichsten, praktisch von Gangart freien Erzoxiden, wie den
Magnetitkonzentraten oder den Hämatiten aus Brasilien, Venezuela, Labrador oder Mauretanien, deren
Eisengehalt 67 bis 69°/0 erreichen kann.
Es wurde gefunden, daß derartige Erze zur Reduktion durch Wasserstoff im Fließbett ohne Gefahr des
Sinterns oder der Luftselbstentzündung unter der Bedingung geeignet sind, daß man einen strengen Temperaturbereich
einhält, welcher in Abhängigkeit von der Obergrenze des erstrebten Reduktionsgrades festgelegt
ist. Diese zusammengehörigen Werte sind in der nachstehenden Tabelle angegeben:
| Reduktionstemperatur | Obergrenze des Reduktions | |
| 0C | grades, °/u | |
| 750 | 75 | |
| 5 | 700 | 78 |
| 650 | 82 | |
| 600 | 88 | |
| 580 | 92 | |
| 570 | 94 | |
| IO | 550 | 99 |
Nun scheint die Tatsache der Beendigung des Verfahrens bei einer Temperatur zwischen 550 und 58O0C
im Widerspruch mit dem Erfordernis erhöhter Reaktionsgeschwindigkeiten zu stehen, da diese letzteren
sich im gleichen Sinne verändern wie die Reduktionstemperatur. Überraschenderweise wurde gefunden,
daß, wenn man erfindungsgemäß vorgeht, trotz verhältnismäßig niedriger angewandter Temperaturen
die Reduktionsreaktionen im Verlauf der abschließenden Behandlung mit großer Geschwindigkeit verlaufen
und sich ohne merkliche Verlangsamung fortsetzen, bis der Sauerstoff in dem gewünschten Ausmaße
entfernt ist.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur zweistufigen Reduktion von Eisenoxiden durch wasserstoffreiche
Reduktionsgase im Fließbett, wobei die Reduktion in der ersten Stufe unterhalb 10000C mit
anschließender Abkühlung des Zwischenprodukts vor der Fertigreduktion auf einen Eisengehalt über 9O°/o
vorgenommen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Reduktion mit einem Gas mit mehr als
90 Wasserstoffgehalt in der ersten Stufe im Temperaturbereich zwischen 650 und 75O0C bis zu einem
Reduktionsgrad von 60 bis 75°/0 geführt und in der zweiten Stufe im Temperaturbereich zwischen 550 und
580° C durchgeführt wird. Zwischen den beiden Stufen wird die Masse des reduzierten Produkts gegebenenfalls
bis zur Umgebungstemperatur abgekühlt.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Zwischenstufe der Abkühlung ist eine wesentliche Bedingung, um dieses überraschende Ergebnis zu
erzielen. Tatsächlich offenbart sich ein einfaches Erniedrigen der Arbeitstemperatur beispielsweise von
700 auf 55O0C, welches in dem Augenblick erfolgt, in welchem der Reduktionsgrad 60 bis 75 % erreicht,
durch eine plötzliche Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit. Wenn umgekehrt das bei 700°C
behandelte Erz auf eine niedrige Temperatur gebracht wird, welche von 200 bis 250°C bis zur Umgebungstemperatur
reicht und anschließend in einer wasserstoffreichen Atmosphäre bis auf 550 bis 5800C wieder
erhitzt wird, setzt die Reduktion lebhaft wieder ein, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit unter diesen Bedingungen
sehr deutlich über jener liegt, welche man feststellt, wenn die Reduktion bei 700 bis 7500C ohne
dazwischen erfolgende Abkühlung fortgesetzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in mehreren Stufen durchgeführt, welche aufeinanderfolgend bestehen aus:
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in mehreren Stufen durchgeführt, welche aufeinanderfolgend bestehen aus:
1. Vorerhitzen des Erzes auf 900 bis 10000C und
des Reduktionsgases auf 800 bis 85O0C.
2. Primäre Reduktionsbehandlung im Fließbett bei 700 bis 750° C, bis zu einem Reduktionsgrad von
60 bis 75°/0.
3. Abkühlen des im Verlauf der primären Behandlung teilweise reduzierten Erzes.
3 4
4. Wiedererhitzen des teilweise reduzierten Produktes durch das Überleitungsrohr 4 zu der Schicht 5 ab-
und des Reduktionsgases auf Temperaturen im fließt, aus dem Oxid FeO besteht. In Wechselwirkung
Bereich von 380 bis 45O0C bzw. 700 bis 75O0C. dazu vermindert sich der Wasserstoffgehalt des Reduk-
5. Endgültige Reduktionsbehandlung im Fließbett tionsgases, welches die Schicht 3 verläßt, wobei sich
bei 550 bis 58O°C. 5 sein Wasserdampfgehalt erhöht hat.
Jede der Reduktionsbehandlungen 2 und 5 kann in Die untere Schicht 5, deren Temperatur zwischen
einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Schritten 700 und 7500C gehalten wird, wird durch einen aufausgeführt
werden. Gemäß einer bevorzugten Aus- steigenden Strom regenerierten Reduktionsgases, welführungsform
der Erfindung arbeitet man im Verlauf ches den durchlässigen Boden 7 passiert, in fließfähigen
jeder dieser aufeinanderfolgenden Phasen in zwei io Zustand gebracht. In diesem zweiten Schritt der pri-Schritten,
wobei sich die Fließschichten in dem gleichen mären Reduktion wird das Oxid FeO teilweise zu
Reaktor oder in zwei getrennten, in Serie geschalteten metallischem Eisen reduziert. Es wird aus dem Reak-Reaktoren
angeordnet befinden. Diese Anordnung tor 1 durch den Überlauf 8 entfernt, durch den
eilaubt es, im Verlauf der Primärbehandlung stufen- Wärmeaustauscher 9 geleitet, gekühlt und kontinuierweise
Fe2O3 in FeO umzuwandeln, und dann dieses 15 lieh ausgetragen. Falls das Produkt der Primärbe-Oxyd
partiell zu metallischem Eisen zu reduzieren. handlung nicht auf eine Temperatur unterhalb 100'C
Der erste Schritt der endgültigen Reduktionsbehand- abgekühlt werden soll, wird es unter Zwischenschaltung
besteht im Vorerhitzen des teilweise reduzierten, tung von Bunkern und Übertragungsrohren unter
und in geeigneter Weise gekühlten Minerals, welches Luftabschluß der Fertigreduktionsstufe zugeleitet. In
dort kontinuierlich in Berührung mit dem heißen 20 dem in F i g. 1 dargestellten Fall wird es auf Um-Reduktionsgas,
welches aus der zweiten Stufe kommt, gebungstemperatur gebracht und an Luft gelagert,
zugeführt wird, oder man bringt das Mineral mit Die vorreduzierte Masse 10 wird anschließend der einem kontinuierlichen Zusatz, an frischem, wasser- endgültigen Reduktionsbehandlung im Reaktor 11, stoffreichem und in geeigneter Weise vorerhitztem zu dessen oberer Fließschicht 12 es mit Hilfe der Gas zusammen. 25 Rinne 13 und des Mengenreglers 14 zugeführt wurde,
zugeführt wird, oder man bringt das Mineral mit Die vorreduzierte Masse 10 wird anschließend der einem kontinuierlichen Zusatz, an frischem, wasser- endgültigen Reduktionsbehandlung im Reaktor 11, stoffreichem und in geeigneter Weise vorerhitztem zu dessen oberer Fließschicht 12 es mit Hilfe der Gas zusammen. 25 Rinne 13 und des Mengenreglers 14 zugeführt wurde,
Das Reduktionsgas wird, nachdem es vom Wasser- unterworfen. Das Produkt der Schicht 12 wird durch
dampf getrennt ist, der sich im Verlauf des Ver- den aufsteigenden Strom des teilweise verbrauchten
fahrens bildet, in den Kreis der endgültigen Reduk- heißen Reduktionsgases, welches von der Stufe der
tion zurückgeführt, wobei ein Anteil dieses Gases endgültigen Reduktion kommt und den durchlässigen
kontinuierlich dem Kreis der primären Reduktion zu- 30 Boden 15 passiert, in Suspension gehalten und auf
geführt wird. 400 bis 4200C vorerhitzt.
Im Primärkreis wird das Gas in gleicher Weise Das derart vorerhitzte Erz fließt mit Hilfe des Überkontinuierlich
zurückgeführt, nachdem es vom Wasser- leitungsrohres 17 zur Schicht 16 ab. Diese Schicht
dampf der Reaktion, den es enthält, getrennt worden wird gleichermaßen in den fließfähigen Zustand geist,
wobei ein kontinuierliches Ausblasen es erlaubt, 35 bracht durch den aufsteigenden Strom des heißen,
die Konzentration des Reduktionsgases an Stickstoff wasserstoffreichen Reduktionsgases, welches den durchzu
begrenzen. lässigen Boden 18 passiert. An dieser Stelle geht der
Es ist verständlich, daß das vorreduzierte Erz teil- Grad der Reduktion des Produktes je nach den Verweise
oder insgesamt bei einer Temperatur unterhalb fahrensbedingungen von 60 bis 75% auf 90 bis 99%
1000C gelagert werden kann, ehe es der endgültigen 40 über. Das Produkt verläßt den Reaktor 11 durch den
Behandlung unterworfen wird. Im Falle, in welchem Überlauf 19, passiert den Wärmeaustauscher 20 und
die beiden Reduktionsstufen nicht nahe voneinander wird als Eisenschwamm 21 bei Umgebungstemperatur
ausgeführt werden, besteht in gleicher Weise keinerlei bis zu einer weiteren Verarbeitung gelagert.
Schwierigkeit, das Produkt der primären Reduktion Das anfängliche Reduktionsgas mit hohem Wasseran die Stelle der sekundären Behandlung zu transpor- 45 stoffgehalt kann aus einer Anlage zur katalytischen tieren. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es jedoch Umwandlung von Kohlenwasserstoffen mittels Dampf wichtig, daß die zur betreffenden der beiden Reduk- und/oder Sauerstoff, mit nachgeschalteter Reinigung tionsstufen bestimmten Reaktoren kontinuierlich be- zur Abtrennung des Kohlendioxids und des Kohlenschichtet werden. monoxids, welche das rohe Gas enthält, oder aus ande-
Schwierigkeit, das Produkt der primären Reduktion Das anfängliche Reduktionsgas mit hohem Wasseran die Stelle der sekundären Behandlung zu transpor- 45 stoffgehalt kann aus einer Anlage zur katalytischen tieren. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es jedoch Umwandlung von Kohlenwasserstoffen mittels Dampf wichtig, daß die zur betreffenden der beiden Reduk- und/oder Sauerstoff, mit nachgeschalteter Reinigung tionsstufen bestimmten Reaktoren kontinuierlich be- zur Abtrennung des Kohlendioxids und des Kohlenschichtet werden. monoxids, welche das rohe Gas enthält, oder aus ande-
Der Verfahrensablauf soll an Hand eines Fließ- 50 ren Anlagen zur Herstellung von Wasserstoff mit 90
Schemas in F i g. 1 näher erläutert werden: bis 100 % Reinheit, der praktisch frei von Kohlendioxid
Das Ausgangsprodukt wird vorzugsweise aus eisen- und Kohlenmonoxid ist, stammen,
reichen Erzen, wie Hämatit- oder Magnetitkonzentra- Dieses Gas wird bei 22 der Sammelleitung 23 zugeten, ausgewählt, auf eine geeignete Körnung gebracht, führt, wo es mit Gas, welches durch die Rohrleitung 24 auf 900 bis 10000C vorerhitzt und gegebenenfalls in 55 im Kreise zurückgeführt wird, vermischt wird, und einer herkömmlichen Röstanlage, welche im Fließ- wird im Wärmeaustauscher 25 auf 700 bis 7500C schema nach F i g. 1 nicht dargestellt ist, reoxydiert. vorerhitzt, ehe es bei 26 in den unteren Teil des Es wird kontinuierlich der oberen Schicht 3 des Reaktors 11 eintritt. Dieses Gas strömt aufeinander-Zweischichtenreaktors 1 zugeführt, wobei die Menge folgend von unten nach oben durch die Schichten 16 durch eine geeignete Vorrichtung, wie z.B. dem 60 und 12, welche es in Fließzustand erhält, wobei es gleich-Schieber 2, reguliert wird. Das Erz der Schicht 3 zeitig die Reduktion des Produkts der Schicht 16 vollwird durch den aufsteigenden Strom des Reduk- endet und jenes der Schicht 12 vorerhitzt,
tionsgases, welcher aus der unteren Fließschicht 5 Das Reduktionsgas, welches 7 bis 12% Wasserkommt und die durchlässige Platte 6 passiert, in fließ- dampf enthält, verläßt den Reaktor 11 durch die Rohrfähigem Zustand gehalten. In Berührung mit Wasser- 65 leitung 27, passiert eine oder mehrere herkömmliche stoff bei 700 bis 7500C wird der Oxydationsgrad des Entstaubungsanlagen, welche in der Zeichnung nicht Eisens auf seine tiefere Stufe gebracht, d. h., daß die enthalten sind, sowie einen Kondensator 28, wo es von Gesamtheit des Produkts, welches von der Schicht 3 dem Reaktionswasser getrennt wird.
reichen Erzen, wie Hämatit- oder Magnetitkonzentra- Dieses Gas wird bei 22 der Sammelleitung 23 zugeten, ausgewählt, auf eine geeignete Körnung gebracht, führt, wo es mit Gas, welches durch die Rohrleitung 24 auf 900 bis 10000C vorerhitzt und gegebenenfalls in 55 im Kreise zurückgeführt wird, vermischt wird, und einer herkömmlichen Röstanlage, welche im Fließ- wird im Wärmeaustauscher 25 auf 700 bis 7500C schema nach F i g. 1 nicht dargestellt ist, reoxydiert. vorerhitzt, ehe es bei 26 in den unteren Teil des Es wird kontinuierlich der oberen Schicht 3 des Reaktors 11 eintritt. Dieses Gas strömt aufeinander-Zweischichtenreaktors 1 zugeführt, wobei die Menge folgend von unten nach oben durch die Schichten 16 durch eine geeignete Vorrichtung, wie z.B. dem 60 und 12, welche es in Fließzustand erhält, wobei es gleich-Schieber 2, reguliert wird. Das Erz der Schicht 3 zeitig die Reduktion des Produkts der Schicht 16 vollwird durch den aufsteigenden Strom des Reduk- endet und jenes der Schicht 12 vorerhitzt,
tionsgases, welcher aus der unteren Fließschicht 5 Das Reduktionsgas, welches 7 bis 12% Wasserkommt und die durchlässige Platte 6 passiert, in fließ- dampf enthält, verläßt den Reaktor 11 durch die Rohrfähigem Zustand gehalten. In Berührung mit Wasser- 65 leitung 27, passiert eine oder mehrere herkömmliche stoff bei 700 bis 7500C wird der Oxydationsgrad des Entstaubungsanlagen, welche in der Zeichnung nicht Eisens auf seine tiefere Stufe gebracht, d. h., daß die enthalten sind, sowie einen Kondensator 28, wo es von Gesamtheit des Produkts, welches von der Schicht 3 dem Reaktionswasser getrennt wird.
Ein Teil dieses Gases wird aus der Sammelleitung 29 mit Hilfe eines Kompressors 30 abgezogen und zu der
Zuführungssammelleitung 23 durch die Rohrleitung 24 zurückgeführt.
Der Rest des regenerierten Gases wird durch die Leitung 31, den Kompressor 32 und den Wiedererhitzer
33 dem Kreislauf der Primärreduktion zugeführt, wobei seine Menge durch die Funktion der Schiebereinrichtung
34 reguliert wird. Auf 800 bis 85O0C vorerhitzt,
passiert es über 35 aufeinanderfolgend von unten nach oben die beiden Schichten 5 und 3 im
Reaktor 1, während es sie in fließfähigem Zustand erhält und die Eisenoxide reduziert.
Das verbrauchte Gas in der Leitung 36 wird in einer oder mehreren herkömmlichen Anlagen, welche in
F i g. 1 nicht enthalten sind, entstaubt, in Kondensator 37 von mitgeführtem Wasserdampf befreit und teilweise
in den Kreis der Primärreduktion durch die Leitung 38 zurückgeführt, während der Überschuß
durch die Wirkung des entsprechend eingestellten Ablaßschiebers 39 entfernt wird.
Die beiden nachfolgenden Ausführungsbeispiele erläutern die Herstellung von Eisenschwamm mit
einem Reduktionsgrad von 90 bzw. 99°/0 an Hand der
ίο Tabellen I und 11.
Bei diesen Beispielen wurde als Ausgangsprodukt ein pulverförmiges Material mit einer Korngröße
unterhalb eines Millimeters verwendet, das durch Zerkleinerung eines Hämatits mit einem Eisengehalt von
69°/0 erhalten wurde, verwendet.
I. Behandlung zur primären Reduktion
| Verfahrensbedingungen | Beispiel 1 | Beispiel 2 |
| Temperaturen (CC) Eisenerz bei 2 der Schicht zugeführt Erz, fließfähig in der Schicht 3 Reduktionsgas beim Eintritt in die Schicht 3 Erz, fließfähig in der Schicht 5 Reduktionsgas beim Eintritt in die Schicht 5 bei 35 Mengen (m3 Gas/t Erz) Reduktionsgas beim Eintritt in die Schicht 3 Reduktionsgas, austretend bei 36 Reduktionsgas beim Eintritt in die Schicht 5 bei 35 Reduktionsgaszuführun» in den Primärkreis bei 34 Reduktionsgas aus dem Kreis bei 39 abgelassen Reduktionsgas bei Verlassen der Schicht 5 |
930 725 700 700 850 1160 1160 1160 420 60 1160 |
900 700 700 700 825 2137,5 2137,5 2137,5 516 66 2137,5 |
Verfahrensbedingungen
| H, | N2 |
| 71,6 | 15,8 |
| 63,1 | 15,8 |
| 84,2 | 15,8 |
| 97,5 | 2,5 |
| 80,0 | 20,0 |
| 71,6 | 15,8 |
Zusammensetzung des Reduktionsgases (°/0)
Reduktionsgas beim Eintritt in die Schicht 3
Reduktionsgas, austretend bei 36
Reduktionsgas beim Eintritt in die Schicht 5 bei 35 Reduktionsgaszuführung in den Primärkreis bei 34
Reduktionsgas aus dem Kreis bei 39 abgelassen ... Reduktionsgas bei Verlassen der Schicht 5
Reduktionsgrad des Erzes (%)
Erz, der Schicht 3 bei 2 zugeführt
Erz, die Schicht 3 bei 4 verlassend
Erz, die Schicht 5 bei 9 verlassend
II. Behandlung zur sekundären Reduktion
0
30
75
Verfahrensbedingungen
Temperaturen (0C)
Teilreduziertes Material bei 13
Ezr in der Schicht der Vorerhitzung 12
Erz in der Schicht 16
Reduktionsgas beim Eintritt in die Schicht 16
Mengen (m3/Gas/t Erz)
Reduktionsgas beim Eintritt in die Schicht 16 bei 26 ....
Reduktionsgasergänzung, bei 22 zugeführt
Reduktionsgas aus dem Sekundärkreis bei 34 abgelassen Reduktionsgas beim Verlassen des Reaktors 11 bei 27
Umgebungstemperatur
| 410 | 420 |
| 580 | 550 |
| 740 | 700 |
| 1539 | 1843,3 |
| 600 | 660 |
| 420 | 516 |
| 1539 | 1843,3 |
Verfahrensbedingungen
| Beispiel | H2 | N2 | I | H2O | H2 | Beispiel |
| 97,4 | 2,6 | 0 | 97,6 | N2 | ||
| 98,0 | 2,0 | 0 | 98,0 | 2,4 | ||
| 97,2 | 2,8 | 0 | 97,5 | 2,0 | ||
| 85,7 | 2,6 | 11,7 | 89,8 | 2,5 | ||
| 60 | 2,4 | |||||
| 75 | ||||||
| 90 | 99 |
H2O
Zusammensetzung des Reduktionsgases (%)
Reduktionsgas beim Eintritt in die Schicht 16 bei 26 ....
Reduktionsgasergänzung, bei 22 zugeführt
Reduktionsgas aus dem Sekundärkreis bei 34 abgelassen Reduktionsgas beim Verlassen des Reaktors 11 bei 27
Reduktionsgrad des Erzes (%)
Erz in der Vorerhitzungsschicht 12
Reduziertes Material beim Verlassen der Schicht 16
Claims (6)
1. Verfahren zur zweistufigen Reduktion von Eisenoxiden durch wasserstoffreiche Reduktionsgase im Fließbett, wobei die Reduktion in der ersten
Stufe unterhalb 10000C mit anschließender Abkühlung des Zwischenprodukts vor der Fertigreduktion
auf einen Eisengehalt über 90% vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion mit einem Gas mit mehr als
90% Wasserstoffgehalt in der ersten Stufe im Temperaturbereich zwischen 650 und 750°C bis zu
einem Reduktionsgrad von 60 bis 75% geführt und in der zweiten Stufe im Temperaturbereich
zwischen 550 und 5800C durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Reduktionsbehandlung
in zwei aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt und das auf 900 bis 10000C vorerhitzte oxydische
Ausgangsmaterial im Gegenstrom dem auf 800 bis 85O0C vorerhitzten reduzierenden Gas
zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt der primären
Reduktionsbehandlung vor der endgültigen Reduktionsbehandlung durch das Reduktionsgas der Endreduktionsstufe
vorerhitzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsgas
der Endreduktionsbehandlung kontinuierlich im Kreislauf zurückgeführt wird, nachdem es von dem
im Laufe der Reduktionsreaktionen gebildeten Wasserdampf gereinigt ist, wobei der Anteil des
Gases, der kontinuierlich der Zone der primären Reduktionsbehandlung zugeleitet wird, durch einen
kontinuierlichen Zusatz frischen Reduktionsgases ergänzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierlich
der Zone der primären Reduktionsbehandlung zugeführte Gasanteil nach Trennung von dem im Laufe
der Reduktionsreaktionen gebildeten Wasserdampf kontinuierlich in diese Zone zurückgeführt wird,
wobei die Stickstoff konzentration durch Entfernen eines Teiles des Reduktionsgases begrenzt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet
durch:
a) eine Einrichtung zur primären Reduktionsbehandlung in zwei Schritten, bestehend aus
einem Reaktor (1) mit zwei miteinander verbundenen Fließbettschichten (3, 5), Einrichtungen
zur Entstaubung des Gases, einem Kondensator (37), Kompressor (32) und Wiedererhitzer
(33),
b) einen Wärmeaustauscher (9) zur Abkühlung des Produkts aus der Primärreduktion,
c) eine Einrichtung zur abschließenden Reduktionsbehandlung, bestehend aus einem Reaktor
(11) mit zwei miteinander verbundenen Fließbettschichten (12, 16), Einrichtungen zur
Entstaubung des Gases, einem Kondensator (28), Kompressor (30) und Wiedererhitzer (25).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109537/175
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2633691A1 (de) * | 1975-08-05 | 1977-03-03 | Centro Speriment Metallurg | Verfahren zur direktreduktion von eisenerz in wirbelbettreaktoren |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2633691A1 (de) * | 1975-08-05 | 1977-03-03 | Centro Speriment Metallurg | Verfahren zur direktreduktion von eisenerz in wirbelbettreaktoren |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE4437679C3 (de) | Verfahren und Anlage zur Verarbeitung von eisenhaltigen Metalloxiden | |
| DE4025320C2 (de) | Verfahren und Reduktionsschachtofen zur Direktreduktion von eisenhaltigen Metalloxiden | |
| DE19637180C2 (de) | Direktreduktionssystem mit Sprudelbett vom Zirkulationswirbeltyp | |
| DE602005003223T2 (de) | Verfahren und vorrichtung für direktreduktion | |
| DE1783180B2 (de) | Verfahren zur gasfoermigen reduktion von eisenerzen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens | |
| DE2005891A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff im Dampf-Eisen-Verfahren | |
| EP0195770B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder Stahlvorprodukten | |
| DE1433320A1 (de) | Verfahren und Anlage zum Reduzieren von Eisenoxyd und anderen Metalloxyden | |
| AT410803B (de) | Verfahren zur reduktion von metallhältigem, insbesondere eisenerzhältigem, teilchenförmigem material | |
| DE69930565T2 (de) | Fliessbettverfahren für die Herstellung von Eisencarbid | |
| DE4233140A1 (de) | Verfahren zur Reduktion von feinkörnigen eisenoxidhaltigen Stoffen durch Gasreduktion | |
| DE2102216A1 (de) | Verfahren zur Gewinnung von auch niedrigen Gehalten von Eisen und NE Metallen aus Eisenerzen und eisenhaltigem Material im allgemeinen | |
| DE1458777C (de) | Verfahren zur zweistufigen Reduktion von Eisenoxiden durch wasserstoffreiche Reduktionsgase im Fließbett und Vornch tung zur Durchfuhrung des Verfahrens | |
| DE2407939A1 (de) | Verfahren und vorrichtung fuer die gasreduktion von klassierten eisenerzen | |
| DE1946558A1 (de) | Verfahren zur sulfatierenden Behandlung von Eisenrohmaterial | |
| DE1458777B (de) | Verfahren zur zweistufigen Reduktion von Eisenoxiden durch wasserstoffreiche Redutvtionsgase im Fließbett und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE1433341A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm und zur Wiedergewinnung von Titan und Aluminium aus dem Rotschlamm von Bauxit | |
| DE1458777A1 (de) | Verfahren zur direkten Reduktion von Eisenoxyden im Fliessbett | |
| DE19748968C1 (de) | Verfahren zum Erzeugen eines Gemisches aus Eisencarbid und körnigem, direkt reduziertem Eisen | |
| EP1294953B1 (de) | Verfahren zur direktreduktion von feinerz sowie anlage zur durchführung des verfahrens | |
| DE1458755A1 (de) | Verfahren zum Steuern der Korngroessenverteilung und der Feinkornkonzentration in Wirbelschichten aus feinteiligem Eisenoxyd | |
| DE2105554A1 (de) | Verfahren zur selektiven Gewinnung von Nickel | |
| WO2001031069A1 (de) | Verfahren zur direktreduktion eisenoxidhältigen materials | |
| DE907417C (de) | Verfahren zur Reduktion von Fe O in mageren Erzen zu Fe O | |
| EP3967778A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bereitstellung eines einsatzmaterials für direktreduktion |