DE2201712A1

DE2201712A1 - Verfahren zur direktreduktion von erzen

Info

Publication number: DE2201712A1
Application number: DE19722201712
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl-Chem Dr Ritzmann
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1972-01-14
Filing date: 1972-01-14
Publication date: 1973-07-26
Also published as: JPS4880417A; US3860417A; SE381674B; GB1372661A; DE2201712B2; AU4841472A; ZA728123B; NO132489B; AR193150A1; AU462844B2

Description

P 2000

Polysius AG, Neubeckum

Verfahren zur Direktreduktion von Erzen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktreduktion von Erzen aller Art, insbesondere von Eisenerz, wobei das Erz in einer ersten Verfahrensstufe vorgewärmt und unmittelbar anschließend in einer zweiten Verfahrensstufe unter Umwälzen des Einsatzes mittels Kohle reduziert wird.

Bei einem bekannten Verfahren der vorstehend genannten Art wird die zweite Verfahrensstufe in einem üblichen Drehrohrofen durchgeführt, der somit bei verhältnismäßig langer Bauweise einen geringen Füllungsgrad besitzt und relativ langsam umläuft. Die Kohle wird dabei an einer oder mehren ren Stellen in den Drehrohrofen eingegeben, zum'Teil eingeblasen, so daß sie von oben auf die Schüttung fällt.

Nachteilig ist" bei diesem bekannten Verfahren, daß ein beachtlicher Teil der Reduktionskohle mit der Ofenatmosphäre oder der Einblasluft bereits reagiert, ehe überhaupt eine Berührung mit dem Erz stattfindet. Auch der nichtverbrannte Teil der Kohle, der von oben auf das Gutbett fällt, gelangt bei der langsamen Drehung des Ofens verhältnismäßig langsam in das Gutbett. Es besteht die Gefahr, daß ein erheblicher Anteil dieser auf die Gutschüttung aufgeblasenen Kohle von den Ofenabgasen mitgerissen wird und damit zur Reduktion nicht beiträgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile ein Verfahren zur Direktreduktion von Erzen (unter Umwälzen des Einsatzes In der zweiten Ver-

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fahrensstufe) zu schaffen, bei dem gewährleistet ist, daß die zugeführte Kohle in ganz kurzer Zeit und nahezu vollständig in innige Berührung mit dem vorgewärmten Erz kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweite Verfahrensstufe in einer Drehtrommel durchgeführt wird, die ein Durchmesser-/Längenverhältnis zwischen 1:1 und 1:6 besitzt, mit einer Drehzahl zwischen dem 0.15- und dem 0.8-fachen Wert der kritischen Drehzahl umläuft und ein Füllungsverhältnis zwischen 15 und H5% aufweist.

Pie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Drehtrommel besitzt somit im Vergleich zu bekannten Drehrohröfen eine gedrungene, bauchige Form. Dadurch wird die Länge wesentlich verkürzt, über die die Reduktionskohle verteilt werden muß. Damit verringert sich auch die Zeitspanne, in der die Kohle mit der Ofenatmosphäre reagieren kann, ehe sie mit dem Erz in Berührung kommt.

Das erfindungsgemäß verwendete (Volumen-) Füllungsverhältnis zwischen 15 und ^5% entspricht einer wesentlich höheren Schüttung als sie in Drehrohröfen üblich ist. Dadurch wird - wenn die eingeführte Kohle mit dem in der Drehtrommel umgewälzten Gut überschüttet ist - die Verweilzeit des Reduktionsmittels in der Gutschüttung (vor einem erneuten Kontakt mit der Ofenatmosphäre) in erwünschter Weise verlängert, so daß die erwünschte Reaktion der Kohle mit dem Erz begünstigt wird. Zugleich wird erreicht, daß das aus der Reaktion von Kohle und CO₂ gebildete CO die Möglichkeit eines besonders langen Kontaktes mit dem Erz in der Schüttung hat, wodurch die Reduktion verbessert wird.

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Die Drehzähl der Trommel liegt erfindungsgemäß zwischen dem 0,15- und dem 0,8-fachen Wert der kritischen Drehzahl (die kritische Drehzahl in U/Min beträgt 42,3/pT~, wohei D. der Innendurchmesser der Trommel in m ist). Durch diese verhältnismäßig rasche Drehung der Trommel wird die Verteilung der Kohle in der Gutschüttung begünstigt und die Temperatur der Schüttung vergleichmäßigt»

Das erfindungsgemäße VerfaJiren ifcommt zur Direlctreduktiön von Erzen aller Art in Betracht, außer für Eisenerze beispielsweise auch für Nickel- und Ghromerze, Das Erz kann dabei als Stückerz oder als pellet iertes Feinerz reduziert werden. Sofern Pellets Verwendung finden, müssen diese eine ausreichende Festigkeit besitzen, um der verhältnismäßig raschen Umwälzbewegung in der zweiten Verfahrensstufe standzuhalten*

Das Verfahren kann, wie noch näher erläutert wird, sowohl im Gleichstrom (der Erze und der Ofengase in der Drehtrommel) als auch im Gegenstrom durchgeführt werden. Zweckmäßig wird jedoch in beiden Fällen die Kohle im Bereich des unteren Wendepunktes des in der Drehtrommel umgewälzten Gutes derart aufgegeben, daß sie unmittelbar danach von dem in der Trommel befindlichen Gut überschüttet wird. Diese Art der Aufgabe gewährleistet die angestrebte schnelle und vollständige Vermischung der beiden ReaktiDnskomponenten und vermeidet praktisch vollständig den unerwünschten vor* herigen Kontakt der Kohle mit der Ofenatmosphäre.

Gemäß bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt die Drehtrommel ein Durchmesser-/Längenverhältnis zwischen 1:3 und 1:4,5» läuft mit einer Drehzahl

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zwischen dem 0,3- und dem 0,6-fachen Wert der kritischen Drehzahl um und weist ein Füllungsverhältnis zwischen 20 und 30 % auf.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht ferner in der Verwendung einer konischen Drehtrommel, deren - im Längsschnitt gesehen untere Mantellinie zum Gutaustragsende der Drehtrommel hin ansteigend gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Die Verwendung einer solchen konischen Drehtrommel kommt insbesondere bei pelletierten Erzen in Betracht, die durch die Reduktion ein geringeres Schüttgewicht erhalten. In diesem Falle ergibt sich innerhalb der konischen Drehtrommel ein erwünschter Trenneffekt des reduzierten Gutes von dem frisch aufgegebenen Gut.

Zwei Ausführungsbeispiele der,Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Gleichstrom von Erz und Ofengasen;

Fig. 2 einen schematischen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung (Gegenstrom von Erz und Ofengasen).

Die Anlage gemäß den Figuren 1 und 2 zur Direktreduktion von Erz enthält einen Vorwärmer 1 (beispielsweise einen Wanderrostvorwärmer), eine Drehtrommel 2 sowie einen Kühler

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(zweckmäßig einen indirekten Kühler).

Die Drehtrommel 2 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als konische Trommel ausgebildet. Sie besitzt eine gedrungene, bauchige Form (d.h. ein verhältnismäßig großes Durchmesser-/Längenverhältnis), einen hohen Füllungsgrad und läuft verhältnismäßig rasch um.

Im Bereich ihres linken Endes (von großem Durchmesser) ragen in die Trommel eine Zuführung ¹I für das vorgewärmte Erz sowie eine Zuführung 5 für die zur Reduktion benötigte Kohle hinein. Das vorgewärmte Erz (Pfeil 6) und die Kohle (Pfeil 7) werden im Bereich des unteren Wendepunktes des in der Drehtrommel umgewälzten Gutes (Pfeile 8) aufgegeben, so daß sie unmittelbar nach der Aufgabe von dem in der Trommel befindlichen Gut überschüttet werden (vgl. Fig. 2).

seventuell Ein Brenner 9 sorgt für eine\notwendige Zusatzbeheizung

der Drehtrommel. Die Ofenabgase (Pfeil 10) werden teils dem Vorwärmer 1 zugeführt (Pfeil 11), teils für andere Zwecke verwendet (Pfeil 12). Die Kühlung des reduzierten Gutes erfolgt im Kühler 3.

Innerhalb der in der Drehtrommel 2 umgewälzten Gutschüttung (schematisch angedeutet durch die gestrichelte Linie 13) bewegt sich das Gut mit zunehmendem Reduktionsgrad und dadurch kleiner werdendem Schuttgewicht nach oben und in den Bereich des Austragsendes der Trommel (Stirnseite mit kleinerem Durchmesser),so daß sich das reduzierte Erz mehr oder weniger selbsttätig von dem frisch aufgegebenen, vorgewärmten Erz trennt.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Gegenstrom des Erzes und der Ofengase in der Drehtrommel. Einander

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entsprechende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen (unter Hinzufügung eines Striches) bezeichnet.

Der Drehtrommel 2¹, die bei diesem Ausführungsbeispiel als zylindrische Trommel ausgebildet ist, wird das vorgewärmte Gut (Pfeil 14) vom Vorwärmer I¹ am rechten Trommelende zugeführt, während der Brenner 9' am linken Trt>mmelende vorgesehen ist. Die Kohle wird bei diesem Ausführungsbeispiel bei 5^f zugegeben, so daß sie unmittelbar nach der Aufgabe von dem in der Trommel befindlichen Gut überschüttet wird.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Direktreduktion von Erzen aller Art, insbesondere von Eisenerz, wobei das Erz in einer ersten Verfahrensstufe vorgewärmt und unmittelbar anschließend in einer zweiten Verfahrensstufe unter Umwälzen des Einsatzes mittels Kohle reduziert wird, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Verfahrensstufe in einer Drehtrommel durchgeführt wird, die ein Durchmesser^/Längenverhältnis zwischen 1:1 und 1:6 besitzt, mit einer Drehzahl zwischen dem O,15-und dem 0,8-fachen Wert der kritischen Drehzahl umläuft und ein Püllungsverhältnis zwischen 15 und 45 % aufweist.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle im Bereich des unteren Wendepunktes des in der Drehtrommel umgewälzten Gutes derart aufgegeben wird, daß sie unmittelbar danach von dem in der Trommel befindlichen Gut überschüttet wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesser-/Längenverhältnis der Drehtrommel zwischen 1:3: und I:¹».,5 liegt.

4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehtrommel mit einer Drehzahl zwischen dem 0,3- und dem 0,6-fachen Wert der kritischen Drehzahl umläuft.

5.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das FüllungsVerhältnis der Drehtrommel zwischen 20 und 30 % beträgt.

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6.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz und die Ofengase in der Drehtrommel im Gleichstrom geführt werden.

7.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz und die Ofengase in der Drehtrommel im Gegenstrom geführt werden.

8.) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung einer konischen Drehtrommel, deren - im Längsschnitt gesehen - untere Mantellinie zum Gutaustragsende der Drehtrommelh in ansteigend gegenüber der Horizontalen geneigt ist.

9.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung des Erzes in an sich bekannter Weise mit den Abgasen der zweiten Verfahrensstufe erfolgt.

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