DE1910147C3 - Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien im Drehrohrofen - Google Patents
Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien im DrehrohrofenInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/08—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in rotary furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
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- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0066—Preliminary conditioning of the solid carbonaceous reductant
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxidhaltigen Materialien im Drehrohrofen
unter Zusatz von festen pelletierten kohlenstoffhaltigen Materialien.
Die festen, kohlenstoffhaltigen Materialien dienen als Reduktionsmittel und erzeugen die gesamte oder
einen Teil der erforderlichen Wärme für den Prozeß. Wird nun ein Teil der erforderlichen Wärme durch bo
Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Materialien gedeckt, so wird die restliche Wärmemenge durch Brenner
in den Prozeß eingebracht. In jedem Fall muß jedoch zur Erzielung einer weitgehenden Metallisierung
und zum Schutz des erzeugten Eisenschwammes ge- b5
gen Reoxidation ein gewisser Überschuß an festen kohlenstoffhaltigen Materialien im Ofenaustrag enthalten
sein. Dieser Überschuß muß - wenn nicht der gesamte Ofenaustrag direkt einer Weiterverarbeitung
2. B. im Elektroofen zugeführt: wird - aus dem Ofenaustrag
abgetrennt werden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es erforderlich, daß der abgetrennte
Überschuß der 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 einor Korngröße unterhalb etwa 1 mm läßt sich auf diese Weise
jedoch schlecht verarbeiten, daß 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 Ofenaustrag in separaten Feuerungen zu
verbrennen und so nutzbringend zu verwenden. Jedoch ist dieser Ausweg in vielen Fällen aus wirtschaftlichen
Gründen nicht möglich.
Die GB-PS 1110667 behandelt die Aufgabenstellung, bei der Direktreduktion im Drehrohrofen flüssige
Brennstoffe in großer Menge als Reduktionsmittel zu verwenden und trotzdem die bei der Aufheizung
freiwerdenden flüchtigen Bestandteile und entstehenden Spaltprodukte weitgehend im Ofen für die Reduktion
auszunutzen. Dazu werden poröse Trägerstoffe mit flüssigen Brennstoffen getränkt und in
solche Zonen des Ofens chargiert, in denen die Beschickung bereits eine Temperatur von mindestens
600° C hat. Als poröse Trägerstoffe können u. a. stückige Kohlen oder Schwelkokse sowie Pellets aus
kohlenstoffhaltigem Material verwendet werden. Beim Einsatz von solchen Pellets werden entweder
verkokte Kohlepellets verwendet oder Pellets aus dem Kohlenstaub der Abgase, die - nicht wie üblich, unter
Verwendung von Wasser, sondern - unter Verwendung der flüssigen Brennstoffe als Pelletierflüssigkeit
hergestellt werden.
Diese Patentschrift gibt keinen Hinweis für eine Rückführung von überschüssigem Kohlenstoff in das
Beschickungsende des Drehrohrofens.
Die Aufgabenstellung der Erfindung besteht darin, beim Verfahren der Direktrecluktion 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 beträchtlicher Anteil des rückgeführten Materials in die
Abgase geht. Insbesondere sollen auch feste kohlenstoffhaltige Materialien verarbeitet werden können,
die zu einem beträchtlichen Teil im Drehrohrofen auf eine solche Korngröße zerfallen.
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 das Beschickungsende des Drehrohrofens 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 zur Pelletierung erforderliche
Korngröße erfolgt 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.
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%, 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 Bindemittel werden vorzugsweise organische Bindemittel wie Pech und Teer, die vorzugsweise aus
dem gleichen kohlenstoffhaltigen Material gewonnen wurden, in einer Menge bis zu 15 Gew.-% zugesetzt,
oder anorganische Bindemittel wie z. B. Bentonit in einer Menge bis zu 3 Gew.-% oder Kesselasche in einer
Menge bis zu 10 Gew.-% 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 Pellets die ganze Ofenlänge ohne nennenswerten Zerfall überstehen. Diese Festigkeiten
werden ohne einen thermischen Härtungsprozeß erreicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In einem Drehrohrofen wurde als Frischkohle Rheinische Braunkohle folgender Zusammensetzung
chargiert:
ίο Wassergehalt
Aschegehalt
C^-Gehalt
flüchtige Bestandteile
unterer Heizwert
Aschegehalt
C^-Gehalt
flüchtige Bestandteile
unterer Heizwert
10%
4,8%
45,5%
39,5%
5150 kcal/kg
4,8%
45,5%
39,5%
5150 kcal/kg
Der Austrag des Drehrohrofens enthielt einen Kohlenstoffüberschuß von 10% bezogen auf den Erzeinsatz.
Dieser Schwelkoks hatte einen Gehalt an C^.
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 mir separiert. Die Fraktion < 1 mm beträgt 50 kg und die Fraktion
>1 mm 117 kg. Aus der Fraktion < 1 mm wurden 2 kg abgetrennt und verworfen. Die
restlichen 43 kg wurden in einer Mühle auf eine Korngröße von 60% unter 0,04 mm aufgemahlen, mit
3,5 kg Pech und 12,5 kg Wasser gemischt und auf einen Pelletierteller zu Pellets von durchschnittlich
10 mm Durchmesser pelletiert. Bei der Aufmahlung, Mischung und Pelletierung ging 5 kg Q1 verloren, so
daß die erzeugten 58 kg Grünpellets 35 kg Cpx aus
der Umlaufkohle enthielten. Diese Pellets und die Fraktion > 1 mm wurden in das Eintragsende des
j5 Drehrohrofens chargiert. Der gesamte Rücklaufkoks
enthielt 133 kg CfiX.
Die Einsparung gegenüber einer Rückführung des Kohlenstoffüberschusses ohne die erfindungsgemäße
Pelletierung betrug 26 kg Cpx entsprechend 90 kg
Frischkohle. Der Wärmeverbrauch wurde von 3960000 kcal pro t Eisenschwamm auf 3600000 kcal
gesenkt.
In einem weiteren Versuch wurde die gesamte Fraktion < 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 zer-
fallen, und der Überschuß aus dem Ofenaustrag in wirtschaftlicher Weise wieder in den Drehrohrofen
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 Abgasgeschwindigkeit
am Aufgabeende für die Beschickung besonders groß und feinkörnige Materialien werden
von den Abgasen im starken Maße mitgerissen.
Claims (8)
1. Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxidhaltigen
Materialien im Drehrohrofen unter r. Zusatz von festen, pelletierten, kohlenstoffhaltigen
Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Ofenaustrag abegtrennte 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 das Beschickungsende
des Drehrohrofens chargiert 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 gekennzeichnet, daß nur der mit einer
Korngröße unterhalb etwa 1 mm anfallende Überschuß der kohlenstoffhaltigen Materialien
pelletiert wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zu pelletierende
Überschuß der kohlenstoffhaltigen Materialien zu 50 bis 80%, vorzugsweise etwa 60%, auf eine
Korngröße unter 0,04-0,06 mm, vorzugsweise unter 0,05 mm zerkleinert wird.
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, da- -to durch gekennzeichnet, daß die Pellets mit einem
Wasserzusatz von bis zu etwa 40 Gew.-% hergestellt werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets unter Zu- «
satz von bis zu 15 Ge\v.-% Teer und/oder Pech hergestellt werden.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1910147A DE1910147C3 (de) | 1969-02-28 | 1969-02-28 | Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien im Drehrohrofen |
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Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1910147A1 DE1910147A1 (de) | 1970-09-10 |
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ID=5726638
Family Applications (1)
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DE1910147A Expired DE1910147C3 (de) | 1969-02-28 | 1969-02-28 | Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Materialien im Drehrohrofen |
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Also Published As
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