DE1583954B2 - Verfahren zur direktreduktion von eisenoxydhaltigen materialien im drehrohrofen im gleichstromverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien im Drehrohrofen mittels fester kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel unter Gleichstromführung von Ofenbeschickung und Ofenatmosphäre, Kühlung und Aufbereitung des Ofenaustrages.

Ein im Gleichstrom betriebener Drehrohrofen hat gegenüber einem im Gegenstrom betriebenen Drehrohrofen beim Verfahren der Direktreduktion gewisse Vorteile. So ist es möglich mit feinkörnigerer Reduktionskohle zu arbeiten, ohne daß größere Mengen durch die Ofenabgase ausgetragen werden bevor sie am Prozeß teilgenommen haben.

Der Ofendurchmesser kann in der Reduktionszone — der Zone der größten Gasgeschwindigkeit — erweitert werden, so daß die Verweilzeit der Beschickung im Ofen verlängert und der Staubgehalt im Abgas verringert werden kann.

Die Beschickung kann schneller auf die Reduktionstemperatur erhitzt werden. Diesen Vorteilen steht jedoch der große Nachteil gegenüber, daß die heißen Abgase an der Austragsseite des Drehrohrofens anfallen. Ihr fühlbarer und latenter Wärmeinhalt muß jedoch aus wirtschaftlichen Gründen unbedingt ausgenutzt werden. Es sind schon Vorschläge für den Betrieb von Drehrohrofen im Gleichstromverfahren gemacht worden, bei denen die heißen Abgase zur Trocknung des Eisenerzes und zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet werden (US-Patente 27 92 298,28 55 290 und 19 37 822). Dazu mußten die heißen Abgase vom Austragsende bis zu den entsprechenden Arbeitsstationen, die an der Eintragsseite des Drehrohrofens angeordnet sind, in aufwendiger Weise zurückgeführt werden. Wegen der sehr hohen Abgastemperaturen müssen die Gasleitungen aus gemauerten Kanälen bestehen, wobei sich trotzdem beträchtliche Wärmeverluste nicht vermeiden lassen. Abgesehen davon gibt es praktisch keine Gebläse für diese Temperaturen. Aus diesem Grunde wurden bisher in der neueren Praxis nur Drehrohröfen verwendet, die im Gegenstrom betrieben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile der Gleichstromverfahren zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das nach der Kühlung und Aufbereitung abgetrennte Eisenschwammprodukt für die Weiterverarbeitung unter Ausnutzung des Wärmeinhaltes mindestens eines Teilstromes der Ofenabgase unter nichtoxydierenden Bedingungen für die Weiterverarbeitung erhitzt wird.

Das abgetrennte Eisenschwammprodukt wird — eventuell nach einer Brikettierung oder Pelletisierung — mit den heißen Ofenabgasen unter nichtoxydierenden Bedingungen für die Weiterverarbeitung — z. B. Einschmelzen in Elektroöfen — erhitzt. Erfolgt die Kühlung des Ofenaustrages auf indirektem Weg und die Aufbereitung auf trockenem Weg, so wird das Eisenschwammprodukt nur aufgeheizt. Erfolgt die Kühlung auf direktem Weg mittels Wasser oder die Aufbereitung auf nassem Weg, so wird das Eisenschwammprodukt zunächst getrocknet und dann aufgeheizt. Dabei wird eine bei der direkten Kühlung evtl.

aufgetretene leichte Reoxydation wieder rückgängig gemacht.

Die Trocknung und Erhitzung kann je nach Korngröße des Eisenschwammproduktes in Schächten, Drehtrommeln, Wirbelschichten, auf Wanderrosten od. dgl. erfolgen.

Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, daß der bei der Aufbereitung des Ofenaustrages anfallende Feinkornanteil des Eisenschwammproduktes durch Brikettierung oder Pelletisierung stückig gemacht und anschließend mit den Abgasen des Drehrohrofens gehärtet wird, damit er die für den Transport notwendige Festigkeit hat.

Das Abgas des Drehrohrofens kann für diese Zwecke, falls erforderlich, partiell nachverbrannt werden. Der fühlbare und latente Wärmeinhalt des aus dieser Stufe austretenden Gases kann zur Speisewasservorwärmung und/ oder Dampfgewinnung ausgenutzt werden. Der evtl. nicht in diese Stufe eingeführte Teilstrom des Abgases des Drehrohrofens kann in gleicher Weise verwendet werden.

Eine bevorzugte Verwendung des fühlbaren und insbesondere des latenten Wärmeinhaltes der aus der Trocknungs- und/oder Erhitzungsstufe des Ofenaustrages austretenden Gase besteht darin, diese Gas für die Trocknung und/oder Erhitzung der Beschickungskomponenten vor dem Eintrag in den Drehrohrofen zu verwenden. Diese Verwendung wird erst durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, weil die zurückzuführenden Gase nunmehr relativ kalt sind, d. h. ihr fühlbarer Wärmeinhalt ist geringer und sie können in normalen Leitungen ohne große Wärmeverluste zurückgeführt werden, und weil ihr latenter Wärmeinhalt sehr hoch ist, d. h. er kann an der Gebrauchsstelle durch Nachverbrennung freigemacht und verwendet werden.

Falls erforderlich, werden der Beschickung schwefelbindende Zuschläge wie z. B. Kalkstein oder Dolomit zugesetzt. Als Einsatzprodukt können feinkörnige Erze, wie Humphrey-Spiralkonzentrate oder stückige eisenoxydhaltige Stoffe, Grünpellets oder gehärtete Pellets verwendet werden.

Der Drehrohrofen ist mit Mantelrohren für die Zuführung von sauerstoffhaltigen Gasen, vorzugsweise Luft, oder mit Mantelbrennern für die Zuführung von brennbaren Gasen und Luft ausgestaltet. Vorzugsweise werden Mantelrohre oder Mantelbrenner verwendet, deren Austrittsöffnungen winkelig entgegen der Strömungsrichtung der Ofenatmosphäre gerichtet sind.

Die Kühlung kann indirekt oder direkt erfolgen. Vorzugsweise erfolgt sie auf direktem Wege durch Eintragen des Ofenaustrages in Wasser oder Besprühen des Austrages mit Wasser.

Der aus dem Ofenaustrag in bekannter Weise abgetrennte Überschußkoks wird entweder in bekannter Weise in den Ofen zurückgeführt oder für andere Zwecke verwendet, wie z. B. für die Dampferzeugung in Verbindung mit den heißen Ofenabgasen.

Vorzugsweise wird als Reduktionsmittel für den Drehrohrofen gasreiche Kohle verwendet, da diese eine stark reduzierende Atmosphäre im Drehrohrofen ergibt und meistens billiger ist.

Die gasreichen Kohlen werden zweckmäßigerweise wenigstens zum Teil vom Eintragsende des Drehrohrofens mit sauerstoffhaltigen Gasen eingeblasen, so daß mindestens ein Teil direkt über die Aufheizzone hinweg bis in die Reduktionszone getragen wird und die Kohle über eine beträchtliche Länge des Drehrohrofens auf der Oberfläche der Ofenbeschickung verteilt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß über eine beträchtlich Ofenlänge in den einzelnen Sektoren des Ofens nur etwa soviel Kohle eingebracht wird, wie dort benötigt wird, um die Reduktion mit maximaler Geschwindigkeit ablaufen zu lassen, und daß die flüchtigen Bestandteile an der Reduktion teilnehmen, da sie zum Teil erst im Ofenbett der Reduktionszone verflüchtigt werden und dabei das Bett durchströmen.

Zweckmäßigerweise werden bei dieser Arbeitsweise die schwefelbindcnden Stoffe ebenfalls mindestens teilweise eingeblasen. Sie können alleine für sich oder in Verbindung mit den Reduktionsmitteln eingeblasen werden.

Die Korngröße der verwendeten Reduktionsmittel ist zweckmäßigerweise kleiner als 4 mm, und vorzugsweise kleiner als 2 mm. Die Korngröße der schwefelbindenden Stoffe ist zweckmäßigerweise kleiner als 2 mm und vorzugsweise kleiner als 1 mm.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zwei Drehrohrofen so miteinander kombiniert werden, daß der Material- und Gasfluß des einen Drehrohrofens dem Material- und Gasfluß des anderen Drehrohrofens entgegengerichtet ist.

Auf diese Weise kann jeweils mindestens ein Teilstrom der heißen Ofenabgase des einen Drehrohrofens zur Trocknung und/oder Erhitzung der Beschikkung und/oder Verbrennungsluft des anderen Drehrohrofens außerhalb des Ofens verwendet werden, ohne daß längere Zuleitungswege erforderlich sind.

Die hauptsächlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen in folgenden Punkten:

Die eingangs geschilderten Nachteile des Gleichstromverfahrens werden durch die Erfindung vermieden.

Die aufwendige indirekte Kühlung des Ofenaustrages in nichtoxydierender Atmosphäre kann durch direkte Kühlung mittels Wasser ersetzt werden. Bei der Verwendung von gasreichen Kohlen und Luft als Trägermedium reagiert die Trägerluft in der Aufheizzone bzw. in der Zone beginnender Metallisierung mit Brennstoff, so daß im Gegensatz zum Gegenstromverfahren einmal jede unzulässige Temperaturerhöhung, die zu Ansatz und Ringbildungen führen kann, sowie jede Reoxydation des gebildeten Schwammeisens vermieden wird. Darüberhinaus wird die Kohle im Bereich des Ofens mit höheren Gasgeschwindigkeiten eingebracht, so daß bei gleicher Menge an Trägerluft und sonst vergleichbaren Bedingungen die Kohle weiter in den Ofen hineingetragen wird.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Direktreduktion von einsenoxydhaltigen Materialien im Drehrohrofen mittels fester kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel unter Gleichstromführung von Ofenbeschickung und Ofenatmosphäre, Kühlung und Aufbereitung des Ofenaustrages, dadurch gekennzeichnet, daß das nach der Kühlung und Aufbereitung abgetrennte Eisenschwammprodukt für die Weiterverarbeitung unter Ausnutzung des Wärmeinhaltes mindestens eines Teilstromes der Ofenabgase unter nichtoxydierenden Bedingungen für die Weiterverarbeitung erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenaustrag auf direktem Weg durch Eintragen in Wasser oder Besprühen mit Wasser gekühlt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gasreiche Kohlen als Reduktionsmittel verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gasreichen Kohlen in das Beschickungsende des Drehrohrofens eingeblasen werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel in einer Korngröße kleiner als 4 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm, verwendet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Trocknungs- und/oder Erhitzungsstufe des Ofenaustrages austretenden Gase für die Trocknung und/oder Erhitzung der Beschickungskomponenten vor dem Eintrag in den Drehrohrofen verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase an Gebrauchsstelle für die Trocknung und/oder Erhitzung der Beschickungskomponenten nachverbrannt werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Drehrohrofen so miteinander kombiniert angeordnet werden, daß der Material- und Gasfluß des einen Drehrohrofens dem Material- und Gasfluß des anderen Drehrohrofens entgegengerichtet ist. ;

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens ein Teil der heißen Ofenabgase des einen Drehrohrofens zur Erhitzung des Eisenschwammproduktes der Trennungsstufe des anderen Drehrohrofens für die Weiterverarbeitung benutzt wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens ein Teil der heißen Ofenabgase des einen Drehrohrofens zur Vorerhitzung der Beschickung und/oder Verbrennungsluft des anderen Drehrohrofens verwendet wird.