DE2022961C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Eisenschwamm - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Eisenschwamm in einer koksofenkammerähnlichen Reatkionskammer durch direkte Reduktion des mit oder ohne Zuschlägen versehenen Eisenerzes mit einem hierfür geeigneten Reduktionsgas.

Verfahren zur Eisenschwammerzeugung, bei denen das mit oder ohne Zuschläge versehene Eisenerz in einer Reaktionskammer mit einem hierfür geeigneten Reduktionsgas behandelt wird, sind an sich bekannt Das Eisenerz kann hierbei nicht nur als stückiges oder körniges Erz, sondern auch in Form von Pellets oder Sinter eingesetzt werden und als Reduktionsgase kommen vorallem Wasserstoff, Kohlenmonoxyd sowie niedrige Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Methan, in Frage. Dabei wird im allgemeinen das Erzgemisch in der Reaktionskammer mit den reduzierenden Gasen beim Temperaturen von 700 bis !000"C ohne Schmelzung zu Eisenschwamm 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 1000⁰C aufzuheizen.

Andererseits 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 Kreislauf erneut als Reduktionsgas in die Reaktionskammer eingeleitet werden.

Um dieses Verfahren wärmewirtschaftlich günstiger zu gestalten, ist in der DE-AS 11 78 869 bereits eine Reaktionskammer vorgeschlagen worden, die mantelartig von zwei Regenerationskammern umgeben ist, so daß alternierend die eine Regenerationskammer durch Verbrennen der aus der Reaktionskammer austretenden Abgase aufgeheizt wird, während die andere ■ Regenerationskammer im aufgeheizten Zustande zum Vorwärmen des Reduktionsgases dient, welches danach von oben in die Reaktionskammer eintritt und dfs darin befindliche Erzgemisch von oben nach unten durchströmt

··· Außerdem ist aus der US-PS 27 39 807 ein Verfahren zur Eisenschwammerzeugung bekannt, bei dem das in der Reaktionskammer befindliche Eisenerz abwechselnd von oben nach unten und unten nach oben vom Reduktionsgas durchströmt wird.

In den bei den vorstehend genannten Fällen weisen jedoch die zur Anwendung gelangenden Reaktionskammern keine konstruktive Ähnlichkeit mit den bekannten Koksofenkammern auf.

Ein Verfahren bei dem die Erzreduktion in Koksofenkammern durchgeführt werden soll, wird zwar in der CH-PS 1 49 ί 45 beschrieben. Ein entscheidender Nachteil des dort beschriebenen Verfahrens ist allerdings darin zu sehen, daß in diesem Falle das Eisenerz im Gemisch mit einem schwefelfreien, festen Reduktions-• mittel, vorzugsweise Holzkohle, eingesetzt werden soll. Gasförmiges Reduktionsmittel wird demgegenüber nur während der letzten Reduktionsperiode eingesetzt, um den Sauerstoff aus der Charge zu entfernen. Es liegt jedoch auf der Hand, daß die Verwendung von ■> Holzkohle als Reduktionsmittel gegenüber den bekannten gasförmigen Reduktionsmitteln zu unwirtschaftlichen Ergebnissen führt

Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine weitere Ausgestaltung der eingangs erwähnten Arbeitsweise, sowie eine hierfür geeignete Vorrichtung, durch die insbesondere ein schnellerer Temperaturausgleich zwischen dem Erzgemisch und dem Reduktionsgas, eine Vergleichmäßigung der Reduktionsreaktion sowie "eine schonendere Behandlung des Erzgemisches herbeige-■ führt werden sollen.

Dies wird erreicht durch ein Verfahren der genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Erzgemisch in der Reaktionskammer abwechselnd von unten nach oben und von oben nach unten vom Reduktionsgas ' durchströmt wird, wobei das in die Reaktionskammer eintretende Reduktionsgas unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme der die Reaktionskammer verlassenden Abgase auf die erforderliche Behandlungstemperatur vorgewärmt wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zweckmäßigerweise die in der Abbildung im Längsschnitt dargestellte Vorrichtung benutzt.

In dieser Vorrichtung sind die Reaktionskammer 1 sowie die beiden Regeneratorkammern 2 und 3 zu einer ' baulischen Einheit in dem Block 4 zusammengefaßt Die Ausmaße der Reaktionskammer richten sich natürlich nach dem gewünschten Erzdurchsatz. Die Reaktionskammer sollte jedoch in jedem Falle eine Breite von etwa 0,6 m und eine Länge von etwa 15m haben. Bei > einem projektierten Eisenerzdurchsatz von etwa 400 tato pro Kammer beträgt die Schütthöhe des Erzes in der Reaktionskammer etwa 5,6 m. Die tatsächliche Kammerhöhe 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. 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 FüUoch 9, das mit dem gasdichten Verschluß 10 versehen ist, in die Reaktionskammer eingefallt 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. Von den Regeneratorkammem 2 und 3 führen die Leitungen 12 und 13 nach außen, die aber die Ventile 14 und IS in die Reduktionsgasleitung 16 münden. Von den Leitungen 12 und 13 zweigen die Leitungen 17 und 18 ab, die über die Ventile )9 und 20 .< <■ mit der Abgasleitung 21 in Verbindung stehen.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in der Weise, daß das auf etwa 1000⁰C erhitzte Erzgemisch in der Reaktionskammer 1 zunächst von dem etwa gleich heißen Reduktionsgas ■>; von unten nach oben durchströmt wird. 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 Ober den Kanal S und die Umgehungskanäle 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.

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 geöffnet, so daß das Reduktionsgas über die Regeneratorkammer 3 in die Vorrichtung eintritt und das Abgas den Besatz der Regeneratorkamnv.:/· 2 aufheizt. Die Erzschicht in der Reaktionskammer ι v, ird dabei von oben nach unten durchströmt

Der Vorgang der Umschaltung der Strömungsrichtung wiederholt sich ständig im Wechseltakt, so daß eine hohe Vwgleichmäßigung der Erzreduktion, eine schonende Behandlung des Erzes und ein guter Temperaturaustausch zwischen dem Gas und dem Erz erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Eisenschwamm in einer koksofenähnlichen Reaktionskammer durch direkte Reduktion des mit oder ohne Zuschlagen versehenen Eisenerzes mit einem hierfür geeigneten Reduktionsgas, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzgemisch in der Reaktionskammer abwechselnd von unten nach oben und von oben nach unten von dem heißen Reduktionsgas durchströmt wird, wobei das in die Reaktionskammer eintretende Reduktionsgas unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme der die Reaktionskammer verlassenden Abgase auf die erforderliche Behandlungstemperatur vorgewärmt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (1) sowie die beiden Regeneratorkammerp (2 und 3) in an sich bekannter Weise zu einer baulichen Einheit (Block 4) zusammengefaßt sind, wobei die Regeneratorkammer (2) über den Kanal (5) mit dem unteren Teil der Reaktionskammer und die Regeneratorkammer (3) über den Kanal (6) mit dem oberen Teil der Reaktionskammer in Verbindung steht und wobei beide Regeneratorkammern über entsprechende Verbindungsleitungen (12 und 17 bzw. 13 und 18) und Ventile (14 und 19 bzw. 15 und 20) mit der Reduktionsgasleitung (16 und der Abgasleitung (21) in Verbindung stehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, daß die Reaktionskammer (1) an bei'en Stirnseiten der Kammer gasdichte Türen (11) aufweist.