DE1910147A1

DE1910147A1 - Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien im Drehrohrofen

Info

Publication number: DE1910147A1
Application number: DE19691910147
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Ing Dietrich; Reuter Dipl-Ing Gerhard
Original assignee: STEEL COMP; Metallgesellschaft AG
Current assignee: STEEL COMP; GEA Group AG
Priority date: 1969-02-28
Filing date: 1969-02-28
Publication date: 1970-09-10
Also published as: US3684483A; GB1264452A; NL6919134A; DE1910147B2; SE354081B; DE1910147C3

Description

METALLGESELISCHAfT 6 Frankfurt am Main, 26. Febr. 1969

Aktiengesellschaft Sehr/SL

Patent - Abteilung

Ur. 6120 LO

Verfahren zur Direktreduktion von eisenox^dhaltigen Materialien im Drehrohrofen |

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxidhaltigen Materialien im Drehrohrofen unter Zusatz von festen kohlenstoffhaltigen Materialien und Rückführung des aus dem Ofenaustrag abgetrennten Überschusses der kohlenstoffhaltigen Materialien.

Die festen, kohlenstoffhaltigen Materialien dienen als Reduktionsmittel und erzeugen die gesamte oder einen Teil der erforderlichen Wärme für den Prozeß. Wird nur ein Teil der erforderlichen Wärme durch Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Materialien gedeckt, so wird die restliche Wärmemenge j durch Brenner in den Prozeß eingebracht. In jedem fall muß jedoch zur Erzielung einer weitgehenden Metallisierung und zum Schutz des erzeugten Eisenschwammes gegen Reoxidation ein gewisser Überschuß an festen kohlenstoffhaltigen Materialien im Ofenaustrag enthalten sein. Dieser Überschuß muß - wenn nicht der gesamte Ofenaustrag direkt einer Weiterverarbeitung z. B. im Elektroofen zugeführt wird - aus dem Ofenaustrag abgetrennt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es erforderlioh, daß der abgetrennte Überschuß der

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Brennstoffe wieder verwendet wird. Liegt er in einer Korngröße über etwa 1 mm vor, so kann er ohne Schwierigkeiten in den Prozeß zurückgeführt werden und mit der Beschickung in das Eintragsende des Drehrohrofens oder an einer Stelle hinter dem Eintragsende in den Drehrohrofen chargiert werden. Der Anteil des Überschusses mit einer Korngröße unterhalb etwa 1 mm läßt sich auf diese Weise jedoch schlecht verarbeiten, da er im Drehrohrofen aufgewirbelt und zu einem beträchtlichen Teil mit den Abgasen aus dem Ofen ausgetragen wird.

Bei den bisher bekannten Verfahren trat ein beträchtlicher Verlust durch den Gehalt der Abgase an festen kohlenstoffhaltigen Materialien auf. Außerdem wurden die der Abgasseite nachgeschalteten Verfahrensstufen mit diesem Anteil belastet. Deshalb wurden bisher vorwiegend solche kohlenstoffhaltigen Materialien verwendet, die einen möglichst geringen Anteil an einer Korngröße unterhalb etwa 1 mm im Ofenaustrag ergaben.

Es ist zwar möglich, den Feinkornanteil des Überschusses im Ofenaustag in separaten Feuerungen zu verbrennen und so nutzbringend zu verwenden. Jedoch ist dieser Ausweg in vielen Fällen aus wirtschaftlichen Gründen nicht möglich.

Die Aufgabenstellung der Erfindung besteht darin, beim Verfahren der Direktreduktion von eisenoxidhaltigen Materialien im Drehrohrofen den im';Ofenaustrag enthaltenen feinkörnigen Anteil der überschüssigen festen kohlenstoffhaltigen Materialien mit einer Korngröße unterhalb etwa 1 mm wieder in den Drehrohrofen zurückzuführen, ohne daß ein beträohtlioher Anteil des rüokgeführten Materials in die Abgase geht. Insbesondere sollen auch feste kohlenstoffhaltige Ma-

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terialien verarbeitet werden können, die zu einem beträchtlichen Teil im Drehrohrofen auf eine solche Korngröße zerfallene

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der aus dem Ofenaustrag abgetrennte Überschuß der kohlenstoffhaltigen Materialien nach Abtrennung eines Teiles der Asche unter Zusatz von Wasser und Bindemitteln durch einen Abrollvorgang pelletiert wird und die Pellets in den Drehrohrofen chargiert werden. ™

Ein Teil der aus dem kohlenstoffhaltigen Material entstandenen Asche muß vor der Pelletierung entfernt werden, da sonst eine Anreicherung des Aschegehaltes eintreten würde. Zweckmäßigerweise wird die Fraktion aus dem Überschuß entfernt, die den höchsten Aschegehalt enthält. Im allgemeinen fällt der Überschuß des kohlenstoffhaltigen Materials nicht in der zur Pelletierung erforderlichen Korngröße an und muß deshalb zerkleinert werden.

Die Zerkleinerung des Überschusses des kohlenstoffhaltigen Materials auf die/Pelletierung erforderliche Korngröße er- i folgt vorzugsweise nach der Abtrennung eines Teiles der Asche, da auf diese Weise die Zerkleinerungskosten für die abgetrennte Asche wegfallen.

In einigen Fällen kann es jedoch für die Abtrennung der Asche erforderlich sein, daß der Überschuß des kohlenstoffhaltigen Materials in kleiner Korngröße vorliegt. In diesen Fällen wird der gesamte Überschuß auf die zur Pelletierung erforderliche Korngröße zerkleinert und dann vor der Pelletierung ein Teil der Asche abgetrennt.

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Gemäß einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung wird nur der im Ofenaustrag mit einer Korngröße unterhalb etwa 1 mm anfallende Überschuß der kohlenstoffhaltigen Brennstoffe pelletiert. Der Überschuß mit einer Korngröße über etwa 1 mm kann ohne vorhergehende Pelletierung in den Ofen zurückgeführt werden, da die Verluste dieser Kornfraktion in den Abgasen wesentlich geringer sind als die der feinkörnigen Fraktion.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der zu pelletierende Überschuß an kohlenstoffhaltigen Brennstoffen zu 50 bis 80 °/o_t vorzugsweise etwa 60 $, auf eine Korngröße unter 0,04 bis 0,06, vorzugsweise unter 0,05 mm, zerkleinert. Der erforderliche Zerkleinerungsgrad hängt von der gewünschten Festigkeit der Pellets und den Eigenschaften des kohlenstoffhaltigen Materials ab. Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Pellets in einer Korngröße bis zu 20 mm, vorzugsweise 8 bis 12 mm, hergestellt werden.

Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der Pellets mit einem Wasserzusatz von bis zu etwa 40 Gew.-^.

Als BindemitißL werden vorzugsweise organische Bindemittel wie Pech und Teer, die vorzugsweise aus dem gleichen kohlenstoffhaltigen Material gewonnen wurden, in einer Menge bis zu Gew.io zugesetzt, oder/^ganische Bindemittel wie z. B. Bentonit in einer Menge bis zu 3 Gew.-^ oder Kesselasche in einer Menge bis zu 10 Gew.-fi zugesetzt. Diese Bindemittel können auch im Gemisch verwendet werden.

Die Festigkeit der Pellets ist bereits ausreichend, wenn die Pellets etwa 2 bis 4 m Ofenlänge nach ihrer Aufgabe in den Drehrohrofen ohne Zerfall überstehen. Die Festigkeit kann aber auch so eingestellt werden, daß die PelletB die ganze

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Ofenlänge ohne nennenswerten Zerfall überstehen, Diese Festig keiten werden ohne einen thermischen Härtungsprozeß erreicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand eines Ausführungs beispiels näher erläutert.

In einen Drehrohrofen wurde als Frischkohle Rheinische Braunkohle folgender Zusammensetzung chargiert:

Wassergehalt 10 ^
Aschegehalt 4,8 $

O_fix-Gehalt 45,5 °/<>

flüchtige Bestandt. 39,5 1»

unterer Heizwert 5 150 kcal/kg

Der Austrag des Drehrohrofens enthielt einen Kohlenstoff-Überschuß von 10 °/o bezogen auf den Erzeinsatz. Dieser Schwelkoks hatte einen Gehalt an Gf_ix von 83,7 °/°* Durch elektrostatische Magnetscheidung wurden aus dem Ofenaustrag 167 kg unmagnetisches Material pro t Eisenschwamm abgetrennt und durch Siebung in eine Fraktion «1 mm und eine Fraktion ·> 1 mm separiert. Die Fraktion <1 mm beträgt 50 kg und die Fraktion >1 mm 117 kg. Aus der Fraktion <c 1 mm wurden 2 kg abgetrennt und verworfen. Die restlichen 48 kg wurden in einer Mühle auf eine Korngröße von 60 fi unter 0,04 mm aufgemahlen, mit 3,5 kg Pech und 12,5 kg Wasser gemischt und auf einen PeI-letierteller zu PelletB von durchschnittlich 10 mm Durohmesser pelletiert. Bei der Aufmahlung, Mischung und Pelletierung ging 5 kg GfJ_x verloren, so daß die erzeugten 58 kg Grünpellets 35 kg 0_fix aus der Umlaufkohle enthielten. Diese Pellets und die Fraktion >1 mm wurden in daa Eintragsende des Drehrohrofene chargiert. Der gesamte Rüoklaufkoks enthielt 133 kg 0_fix.

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Die Einsparung gegenüber einer Rückführung des Kohlenstoff-Überschusses ohne die erfindungsgemäße Pelletierung betrug 26 kg C-. entsprechend 90 kg Frischkohle. Der Wärmeverbrauch wurde von 3 960 000 kcal pro t Eisenschwamm auf 3 600 000 kcal gesenkt.

In einem weiteren Versuch wurde die gesamte Fraktion ^l 1 mm aufgemahlen und danach 2 kg aus dieser Fraktion abgeschieden und verworfen. Dabei ergaben sich praktisch dieselben Werte.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß feste kohlenstoffhaltige Materialien eingesetzt werden können, die im Ofen stark zerfallen, und der Überschuß aus dem Ofenaustrag in wirtschaftlicher Weise wieder in den Drehrohröfen zurückgeführt werden kann. Solche Materialien sind z. B. Braunkohlen oder aschereiche Steinkohlen. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß diese Materialien auch in das Eintragsende eines Drehrohrofens chargiert werden können, dem die Beschickung heiß aufgegeben wird. Bei diesem Verfahren ist die Abgasgesohwindigkeit am Auf— gabeende für die Beschickung besonders groß und feinkörnige Materialien werden von den Abgasen im starken Maße mitgerissen.

- 7 - (Patentansprüche) 009837/0984

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxidhaltigen Materialien im Drehrohrofen unter Zusatz von festen kohlenstoffhaltigen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Ofenausteg abgetrennte "Überschuß der kohlenstoffhaltigen Materialien nach Abtrennung eines Teiles der Asche unter Zusatz von Wasser und Bindemitteln durch einen Abrollvorgang pelletiert

wird und die Pellets in den Drehrohrofen chargiert ä

werden.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschuß des kohlenstoffhaltigen Materials nach der Abtrennung eines Teiles der Asche zerkleinert wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschuß des kohlenstoffhaltigen Materials auf die zur Pelletierung erforderliche Korngröße zerkleinert wird und vor der Pelletierung ein Teil der Asche abgetrennt wird.

4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn- f

zeichnet, daß nur der mit einer Korngröße unterhalb etwa 1 mm anfallende Überschuß der kohlenstoffhaltigen Materialien pelletiert wird.

5·) Verfahren nach den Anaprüohen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zu pelletierende Überschuß der kohlenstoffhaltigen Materialien zu 50 bis 80 j£, vorzugsweise etwa 60 #, auf eine Korngröße unter 0,04 - 0,06 mm, voaezugBweiseiunter 0,05 mm zerkleinert wird.

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6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets in einer Korngröße bis zu 20 mm, vorzugsweise 8-12 mm, hergestellt werden.

7.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets mit einem Wasserzusatz von bis zu etwa 40 Gew.-^ hergestellt werden.

B.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets unter Zusatz von bis zu 15 Gew.-^ Teer und/oder Pech hergestellt werden.

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