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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Eisenschasamm Lie vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Eisenschwamm
in eine Reaktionskammer durch direkte Reduktion des mit oler ohne ZuschlO..genFversehenen
Fisenerzes mit einem hierfür geeigneten Reduktionsgas. Es liegt dabei auf der Hand,
daß unter Eisenerzen in diesem Zusammenhang nicht nur stückige oder körnige Erze,
sondern auch Pellets oder Sinter zu verstehen sind. Als Reduktionsgase kommen vor
allem Wasserstoff, Kohlenmonoxyd sowie niedere Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Methan,
in Frage.
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Derartige Verfahren zur Eisenschwammerzeugung sind an sich bekannt.
Dabei wird das Erzgemisch in der Reaktionskammer im allgemeinen mit den reduzierenden
Gasen bei Temperaturen von 700 bis 10000 C ohne Schmelzung zu Eisenschwamri reduziert.
Um die erforderliche Reduktionstemperatur einhalten zu können, ist es erforderlich,
die Reduktionsgase vor dem Eintritt in den Reaktionsraum auf eine Temperatur von
700 bis 10000 C aufzuheizen. Andererßeits müssen die aus dem Reaktionsraum austretenden
Abgase gekühlt werden, bevor
die in ihnen enthaltenen Reaktionsprodukte
entfernt werden und bevor die nicht umgesetzten Bestandteile dieser Abgase im Rreislauf
erneut als Redulrtionsgas in die Reaktionekammer eingeleitet werden Um dieses Verfahren
wärmewirtschaftlich günstiger zu gestalten,ist in der DAS 1 178 869 bereits vorgeschlagen
worden, daß die aus der Reaktionskanimer austretenden Abgase zunächst in eineRegeneratorkammer
ei.ngeteitet werden, in der sie ihre Wärme abgeben und in der die noch in den Abgasen
vorhandenen brennbaren Bestandteile mit Luft und/ oder Sauerstoff verbrannt werden
Da für ede Reaktionskammer dabei zwei derartige Regeneratorkammern vorgesehen sind,
wird die auf diese Weise durch das Abgas aufgeheizte Regeneratorkammer anschließend
mit dem Reduktionsgas beschickt und dient so der erforderlichen Aufheizung und Spaltung
des Reduktionsgases vor dessen Eintritt in die Reaktionskammer. Die vorgesehene
Abgasbehandlung erfolgt dann in der zweiten Regeneratorkammer9 so daß dieselben
immer im Wechseltakt mit Abgas und Reduktionsgas beschickt werden können. In diesem
Zusammenhang wird in der DAS 1 178 869 vorgeschlagen, daß die Regeneratorkammern
die Reaktionskammer mantelartig umgeben sollen Es ist Jedoch immer vorgesehen, daß
das Reduktionsgas von oben in die Reaktionskammer eintritt und das darin befindliche
Erzgemisch von oben nach unten durchströmte
Die vorliegende Erfindung
betrifft nun eine weitere Ausgestaltung dieser Arbeitsweise, durch die insbesondere
ein schnellerer Temperaturausgleich zwischen dem Erzgemisch und dem Reduktionegas,
eine Vergleichmäßigung der Reduktionsreaktion sowie eine schonendere Behandlung
des Erzgemisches herbeigeführt werden sollen.
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Dies wird erreicht durch ein Verfahren der genannten Art, das dadurch
gekennzeichnet iet, daß das Erzgemisch in.der Reaktionskammer abwechselnd von unten
nach oben und von oben nach unten vom Reduktionsgas durchströmt wird.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zweckmäßigerweise
die in der Abbildung 1 im Längsschnitt dargestellte Vorrichtung benutzt.
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In dieser Vorrichtung sind die Reaktionskammer 1 sowie die beiden
Regeneratorkammern 2 und 3 zu einer baulichen Einheit in dem Block 4 zusammengefaßt.
Die Ausmaße der Reaktionskammer richten sich natürlich nach dem gewünschten Erzdurchsatz.
Die Reaktionskammer sollte jedoch in jedem Falleeine Breite von ca. 0,6 m und eine
Länge von ca.
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15 m haben. Bei einemektierten Eisenerzdurchsatz von ca, 400 tato
pro Kammer beträgt die Schütthöhe des Erzes in der Reaitionskaxmer etwa 5,6 m. Die
tatsächliche Kammerhbhe wurde deshalb in diesem Falle auf 6,85 m festgelegt.
Die
Regeneratorkammern 2 und 3 weisen zweckmäßigerweise einen Besatz aus feuerfestem
keramischen Material auf. Die Regeneratorkammer 2 steht durch den Kanal 5 mit dem
unteren Teil der Reaktionskammer 1 und die Regeneratorkammer 3 durch den Kanal 6
mit dem oberen Teil der Reaktionskammer in Verbindung. Das Erzgemisch ruht dabei
auf der Bodenplatte 7, weshalb der Kanal 6 in die Umgehungskanäle 8 einmündet, die
in den Block 4 eingelassen sind.
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Gegebenenfalls kann natürlich auch die Bodenplatte 7 mit entsprechenden
Durchtrittsöffnungen versehen sein, so daß die Umgehungskanäle entfallen können.
Die Beschickung wird von oben durch das Fülloch 9, das mit dem gasdichten Verschluß
10 versehen ist, in die Reaktionskammer eingefüllt. Da sich die Reaktionskammer
in ihrer Konstruktion an die bekannten Koksofenkammern anlehnen soll, kann die Entfernung
des reduzierten Eisenschwammes aus der Reaktionskammer durch die an den beiden Stirnseiten
der Kammer befindlichen gasdichten Türen 11 durch Ausdrücken erfolgen.
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Von den Regeneratorkammern 2 und 3 führen die Leitungen 12 und 13
nach außen, die über die Ventile 14 und 15 in die Reduktionsgasleitung 16 münden.
Von den Leitungen 12 und 13 zweigen die Leitungen 17 und 18 ab, die über die Ventile
19 und 20 mit der Abgasleitung 21 in Verbindung stehen.
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Die Qurchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in der Weise,
daß das auf ca. 1000° C erhitzte Erzgemisch in der Reaktionskammer 1 zunächst von
dem etwa gleich heißen Reduktionsgas von unten nach oben durchströmt wird.
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Zu diesem Zweck sind die Ventile 14 und 20 geöffnet, während die Ventile
15 und 19 geschlossen bleiben. Das von der Reduktionsgasleitung 16 kommende Reduktionsgas
wird zunächst am Besatz der Regeneratorkammer 2 entsprechend aufgeheizt und tritt
dann über den Kanal 5 und die Uwgehungskanäle 8 in die Reaktionskammer 1 ein. Nach
Passieren der Erzschicht tritt es als Abgas durch den Kanal 6 aus und gelangt in
die Regeneratorkammer 3, deren Besatz durch die fühlbare Wärme des Abgases entsprechend
aufgeheizt wird. Anschließend gelangt es über die Leitungen 13 und 18 sowie das
geöffnete Ventil 20 zur Abgasleitung 21, von wo es der weiteren Aufarbeitung zugeführt
wird.
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Wenn der Besatz der Regeneratorkammer 3 entsprechend aufgeheizt worden
ist, erfolgt die Umschaltung der Strömungsrichtung. Zu diesem Zweck werden die Ventile
14 und 20 geschlossen und die Ventile 15 und 19 geaffnet, so daß das Reduktionsgas
über die Regeneratorkammer 3 in die Vorrichtung eintritt und das Abgas den Besatz
der Regeneratorkammer 2 aufheizt. Die Erzschicht in der Reaktionskammer 1 wird dabei
von oben nach unten durchströmt.
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Der Vorgang der Umschaltung der Strömungsrichtung wiederholt sich
ständig im Wechseltakt, so daß eine hohe Vergleichmäßigung der Erzreduktior, eine
schonende Behandlung des Erzes und ein guter Temperaturaustausch zwischen dem Gas
und dem Erz erreicht wird.