DE1906380A1 - Verfahren zur Gewinnung von Eisen bzw.Stahl aus Eisenerzen mittels Direktreduktionsverfahren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von Eisen bzw. Stahl aus Eisenerzen mittels Direktreduktionsverfahren Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Eisen bzw. Stahl aus sulfidischen Eisenerzen mittels Direktreduktionsverfahren.
• Bei der Gewinnung von Schwefelsäure durch Abrösten von Pyriten und Pyrrhotinen fallen beträchtliche Mengen Abbrände an, die durch hohe Restgehalte an NE-Metallen, z.B Kupfer und Zink nicht unmittelbar als Eisenerze für die Eisen- und Stahlgewinnung ver@ wendet werden können.
• Es gibt daher metallurgische Werke die die Aufgabe habenMPyritabbrände @ die sich wegen merklicher NE-tletallinhalte nicht oder nur mit den allgemein bekannten Nachteilen zur Roheisenherstellung bzw. zur Stahlherstellung einsetzen lassen. zu reinigen.
• Das im größten Umfang angewandte und am längsten bekannte Aufarbeitungsverfahren für solche Pyritabbrände ist das der chlorierenden Röstung bei dem die Abbrände mit Kochsalz vermischt und in Etagenöfen abgeröstet werden; hierbei werden die NE-Netallinhalte in lösliche Salze überführt. Nach Extraktion dieser NE-Metallsalze verbleibt das so gereinigte Eisenoxid als sogenanntes Purpurerza das für den Einsatz im hochofen1 z¢Bo durch Sintern, agglomeriert wird.
• Für Abbrände deren Aufarbeitung wegen ihrer extremen Feinheit bei Verfahren der chlorierenden Röstung Schwierigkeiten bereitet, oder deren NE-Metallgehalte zu hoch für eine direkte Verhüttung im lIochofen9 jedoch zu niedrig für eine kostendeckende Aufar@ beitung nach dem Verfahren der chlorierenden Röstung sind, bietet sich als geeignetes Aufarbeitungsverfahren die chlorierende Verflüchtigung der NE-Meltalle an.
• Bei diesem letztgenannten Verfahren werden auch ggf. vorliegende Bleigehalte, die bei dem Prozeß der chlorierenden Röstung mit anschließender Laugung praktisch nicht vermindert werden verflüchtigt, Eines der ältesten Verfahren zur Reinigung von Abbränden von ihren NE-Metallinhalten durch chlorierende Verflüchtigung, das im technischen Maßstabe durchgeführt korde, ist das in den 50er Jahren in Finnland entwickelte sog. Vuoksenniske-Verfahren. Ilierbei werden feinkörniger Abbrand mit Calciumchlorid pelletiert und die Pellets nach Trocknung bei 12000C bis 13000C im Schachtofen gebrannt, wobei die NE-Metalle als Chloride verflüchtigt und in einem Elektrofilter trocken niedergeschlagen werden stahl u.
• Eisen, 76 (1956) ' 588 - 595; EP 696 664.) Das Vuoksenniska-Verfahren wurde in -Japan zum sog. "Kowa-Seiko-Prozeß" weiterentwickelt, bei dem mit Calciumchlorid versetzte Abbrand-Pellets in einem Drehrohrofen gebrannt werden (Sulphur Nr. 77, Juli/Aug. 1968, S. 34 - 35).
• Nach einem anderen Verfahren dem sog. LDK-Verfahren, werden NE-Metalle aus Kieaabbrdnden mit hilfe von Chlorgas entfernt. Die Abbrände werden nach Aufmahlung pelletiert, und die getrockneten Pellets dann einem Schachtofen aufgegeben. Im oberen Teil des Ofenschachtes werden die Pellets hartgebrannt undanschließend mit einem Chlor-Luftgemisch behandelt. Hierbei werden die NE-Metallinhalte chloriert und verflüchtigt. In einem Venturiwascher werden die mit den Metallchloriden beladenen heißen Abgase abgekühlt und zum Teil ausgewaschen; die Restabscheidung wird in einem nachgeschalteten Naßelektrofilter durchgeführt (Erzmetall@ XX (1967) Heft 1, S. 7 - 13). Diese oben.genannten Verfahren liefern Eisenerzpellets, die im Hochofen eingesetzt werden können.
• Aus wirtschaftlichen Gründen ist es in der Metallurgie ganz allgemein erstrebenswert, bei einer möglichst guten Raum-Zeitausbeute das jeweils benutzte Reduktionsmittel so vollständig wie möglich umzusetzen.
• ei der Reduktion von Eisenoxid z.13. mit CO im Schachtofen strömt das Reduktionsgas durch die Möllerbestandteile nach oben, wobei es unter Kohlendioxidbildung eine teilweise Reduktion des Eisen oxids bewirkt. Dabei erreicht man jedoch bei weitem nicht den Umsetzungsgrad, der nach Lage des Gleichgewichtes zu erwarten wäre. Der Möller muß erst eine hinreichende hohe Temperatur haben, damit der Abbau des Sauerstoffs aus dem Erz eine merkliche Geschwindigkeit erreicht.
• Es ist nun bekannt, daß bei einem geringen Zusatz von feinverteiltem metallischen Eisen zum Eisenoxid die Reduktion des Oxides zu metallischem Eisen wesentlich scllneller abläuft als ohne diesen Zusatz, bzw. daß durch den Zusatz die Reduktionstemperatur merklich abgesenlct werden kann (Dt.Pat.Anm. P 15 o8 009.8).
• Den gleichen Effekt einer Reduktionsbeschleunigung bzw. Reduktionstemperatursenkung erreicht man auch durch den Zusatz anderer tletalle, beispielsweise mit I;upfer oder cobalt oder deren Oxiden (Dt.Pat.Anm. P 15 83 167. i). Dies erklärt sich durch, daß der hemmende Einfluß der durch Verzögerung der Keimbildung bei der Reduktion auf die Sauerstoffabbaugeschwindigkeit ausgeübt wird.
• dadurch umgangen wird, daß man Keime der zu bildenden neuen Phase in ausreichender Zahl und mit ausreichendem Kontakt mit der zu reduzierenden Substanz von vornherein zugibt oder Zusätze verwendet, z.B. feinstverteiltes Kupfer, die die Eisenbildung förderen.
• In neuerer Zeit werden in zunehmendem Maße Direktreduktionsverfahren zur Erzeugung von Eisen und Stahl angewandt, , die den Eisenerzen im festen Zustand den Sauerstoff entziehen und z.B.
• Eisenschwamm erzeugen, der bei der Stahlgewinnung unmittelbar eingesetzt werden kann.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von Eisen bzw Stahl us Eisenerzen mittels Direktreduktionsverfahren faßt nur alle oben beschriebenen Vorteile aus den selbständigen verschiedenen Auf- und Verarbeitungsverfahren zusammen.
• Es zeichnet sich dadurch aus, daß man als Ausgangsmaterial Abbrände aus sulfidischen Eisenerzen, z.B. Pyriten oder Pyrrhotinen, verwendet, deren NE-Metallgehalte durch ohlorierende Verflüchtigung soweit vermindert werden, daß so viele NE-Metallrestgehalte, z.B. des Kupfers und/oder Kobalts, im Abbrand verhleiben, um als Keime für die Eisenbildung bei der Eisenoxidreduktion beschleunigend auf die Reduktionsgeschwindigkeit bzw. vermindernd auf die Reduktionstemperatur zu wirken.
• Es ist zweckmäßig, daß man die in den Aggregaten der chlorierenden Verflüchtigung behandelten Materialien nach Beendigung des chlorierprozesses ohne Zwischenkühlung den Direktreduktionsverfahren zuführt.
• Für den Prozeß der chlorierenden Verflüchtigung kann man einen Mehrzoneneinschachtofen bekannter Bauart, ebenso für die Direktreduktion einen Drehrohrofen verwenden.
• Die Fig. 1 und 2 verdeutlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 1 zeigt Reduktionskurven von Pellets, wobei a solche mit geringen NE-Metallrestgehalten (z.B. Pellets aus dem DK-Verfahren), b und c dagegen NE-metallfreie Eisenerzpellets darstellen-,, und zwar bei Reduktionstemperaturen von 500°C.
• Die Verbesserung der Reduzierbarkeit von Pellets mit NE-Meltallrest gehalten ist besonders auffällig im tieferen Temperaturbereich (ca. 400 - 900°C), wo die Diffusion der Reduktions- bzw.
• der Reaktionigase im Pellet noch nicht geschwindigkeitsbestimmend für den Sauerstoffabbau ist (Fig. 2).

Claims (1)

1. Anspruch 1:

   Verfahren zur Gewinnung von Eisen bzw. Stahl aus Eisenerzen mittels Direktreduktionsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmaterial Abbrände aus sulfidischen Eisenerzen, z.B. Pyriten oder Pyrrhotinen, verwendet, deren NE-Metallgehalte durch chlorierende Verflüchtigung soweit vermindert werden, daß so viele NE-Metallrestgehalte, z.B. des Kupfers und/oder Kobalts, im Abbrand verbleiben, um als Keime für die Eisenbildung bei der Eisenoxidreduktion beschleunigend auf die Reduktionsgeschwindigl keit bzw. vermindernd auf die Reduktionstemperatur zu wirken.

   Anspruch 2: Verfahren nach Anapruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß man die in den Aggregaten der chlorierenden Verflüchtigung behandelten Materialien nach Beendigung des Chlorierprozesses ohne Zwischenkühlung den Direktreduktionsverfahren zuführt.

   Anspruch 3S Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß man für den Prozeß der chlorierenden Verflüchtigung einen Mehrzoneneinschachtofen bekannter Bauart verwendet.

   Anspruch 4t Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Uirektreduktion einen Drehrohrofen verwendet.