DE2239605B2 - Verfahren und vorrichtung zur direkten eisenreduktion - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein direktes Eisenreduktionsverfahren unter Verwendung eines Drehofens und eine neue Vorrichtung, die zur Ausführung des Verfahrens geeignet ist.

Obwohl eine Vielzahl direkter Eisenreduktionsverfahren in der Vergangenheit vorgeschlagen worden ist, ist nur eine begrenzte Anzahl dieser Verfahren kommerziell verwendet worden. Das Drehofenverfahren wird am häufigsten angewandt

Die maximale Produktionskapazität eines zuverlässigen Drehofens, der zum Gebrauch bei direkten Eisenreduktionsverfahren entworfen wurde, beträgt höchstens 600 t/Tag, so daß es wünschenswert erscheint die Produktionskapazität des Drehofens bis auf mindestens ?000 t/Tag, vorzugsweise 5000 t/Tag zu steigern.

Bekannte Drehofen für das direkte Eisern cduktinnsverfahren sind in den Fig. IA bis ID der Zeichnungen gezeigt.

F i g. 1A zeigt eine Querschnittansicht eines typischen Drehofens. Die Erhitzung durch Wärmeleitung ist bei einem solchen Drehofen geringer als durch Wärmestrahlung Dies steih die Kauptursache für die geringe thermische Wirksamkeit dar.

Die Fig. IB zeigt einen Drehofen, der mit einem sogenannten Gehäusebrenner 5 ausgestattet ist und sich besonders für direkte Eisenreduktionsverfahren eignet. Die Wärmeübermittlung bei beliebigem Querschnitt ist jedoch die gleiche, wie bei dem in Fig. IA gezeigten Ofen.

Fig. IC zeigt einen Drehofen, bei dem keine Gehäusebrenner verwendet werden. Das reduzierende Gas wird in den Teil des Drehofens eingelassen, wo sich die Charge befindet Die Reduktion von FeO zu Fe stellt eine endotherme Reaktion dar, so daß die Zuführung noch nicht ausreichend vorerhitzter reduzierender Gase in den Drehofen zu einer Abnahme der Temperatur der Charge führt Selbst wenn eine stark reduzierende

45, Atmosphäre verwendet wird, würde die Produktivität verringert sein.

Fig. ID zeigt einen Drehofen, in welchem, wenn die Charge durch Rotation herabfällt, die gleiche Wirkung wie bei einem Fließbett auf die Charge ausgeübt wird.

Bei dieser Art von Drehofen absorbieren die Chargenteilchen eine große Wärmemenge während si? herabfallen. Es ist jedoch schwierig, einen großer Drehofen mit derartig hoher Geschwindigkeit zi betreiben

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einer verbesserten Drehofen für das direkte Eisenreduktions verfahren zur Verfügung zu stellen, der die Nachteils der vorstehend beschriebenen bekannten Drehöfei vermeidet.

Die Erfindung ist insbesondere darauf gerichtet, eim verbesserte Vorrichtung für die Verwendung in den Direkt-Eisenreduktionsverfahren zur Verfügung z\ stellen, weiche eine Kombination eines verbesserte: Drehofens und eines Fließbettes für die Zufuhr teilweis reduzierter Rohmaterialpellets zu dem Drehofe umfaßt, wodurch die Produktivität und thermisch Wirksamkeit der Vorrichtung erhöht wird. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wir

durch eine Reduktionsanlage zur Durchführung des Direki-Elsesreduktionsverfaihrens unter Anwendung ^ines Drehofens, der im OiFenmautel Einlaßöffnungen für oxidierendes Gas und an seinem Austragende einen Brenner aufweist, gelöst, die durch einen Vorerhitzer s zum Vorerhitzen und Trocknen von Verbundpellets, ein Fließbett, das zwischen denn Einlaß des Drehofens und dem Vorerhitzer geschaltet ist. Zuführungen für reduzierendes Gas in das Fließbett, einen Zyklon und einen Wärmetauscher, die dem Fließbett nachgeordnet ao sind, und Einrichtungen zur Einführung des Gases durch eine dem Drehofen nachgeschalteten Kühler für den Ofenaustrag in das Austragende oder den Brenner des Drehofens, einen Einlaß für !kohlenstoffhaltige Substanzen in die teilweise reduzierten Pellets zwischen dem Fließbett und dem Einlaßende des Drehofens und einen im Einlaß des Drehrohrofens angeordneten zylindrigen Wärmetauscher zum Vorwärmen des oxidierenden Gases, das durch die Einlaßöffnungen im Ofenmantel in den Drehrohrofen eingeblasen wird, gekennzeichnet ist ;>c

Das direkte Eisenreduktionsverfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Verbundpeliets, die Eisenerz und eine kohlenstoffhaltige Substanz enthalten, vorerhitzt und getrocknet werden, die vorerhitzten und getrockneten Verbundpeliets teilweise <n dem Fließbett mit reduzierender Atmosphäre reduziert werden, die teilweise reduzierten Verbundpeilets in den Drehofen, gegebenenfalls zusammen mit zugeführter kohlenstofihaniger Substanz, eingeführt werden und oxidierendes Gas durrh die Einlaßöffnung eingeblasen wird, die Abgase des. Brenners aus dem Einlaßende des Drehofens abgelassen werden, die reduzierten Ver'oup.dpeüets aus dem Ausladende des Drehofens ausgetragen werden und das Abgas des Fließbett»¹* in das Auslaßende des Drehofens oder zum Brenner geführt wird.

Die Verbundpellets stellen ein Gemisch von Eisener? und einer kohlenstoffhaltigen Substanz dar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1A bis 1D zeigen Querschnittsansichten der verschiedenen Typen der bekannten Drehofen für direkte Eisenreduktii>r;:v*rfahren;

F i g. 2 zeigt eisen Querschnitt eines Drehofens;

F i g. 3 zei^t einen Querschnitt eines nii»Jif'⁷ierten Drehofens;

Γ i g. 4 zeigt einen Längsschnitt des in F i g. 3 gezeigten Drehofens, und

Figi stellt eine schematische Darstellung der Vorrichtung dar, die die Kombination des Drehofens. der in den F i g. 3 und 4 gezeigt ist. und eines Fließbeties für die teilweise Reduktion der Rohrnaierial-VeriiUP.dpellets umfaßt.

F i g. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines verbesserten Drehofens. Wie gezeigt ist, umfaßt der Drehofen ein perforiertes inneres Stahlplattengehäuse 10, ein äußeres Gehäuse It und cir. Futter 9, welches auf die innere Oberfläche des inneren Gehäuse» aufgebracht ist, wobei ein Teil oder die Gesamtheit des Futters aus porös·*! 1 Ziegeln hergestellt ist. Der ringförmige Raum zwischen den inneren und äußeren Gehäusen ist in eine Vielzahl axialer Kammern 13 durch Unterteilungswände 12 geteilt und jede Kammer 13 mit einer Lufteiniaßleitung 14 einschließlich eines Ventils (nicht gezeigt) zur Regelung der Luftmenge versehen. Bei dem direkten Eisenreduktionsverfahren mit einem Drehofen wechselt ein Gemisch von Eisenerz und eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels im allgemeinen innerhalb des Drehofens ab. Das vorliegende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß Luft in die Charge zur Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Substanz eingeblasen wird, wodurch CO-Gas hoher Temperatur erzeugt wird um die Temperatur innerhalb des Bettes zu erhöhen und daß an Teilen der inneren Wand des Futters, wo sich keine Charge befindet, die Verbrennung von CO untei Erzeugung von CO2 stattfindet, wodurch die Wirksamkeit der Wärmestrahlung erhöht wird. Bei dem in Fig. IC gezeigten bekannten Drehofen können diese vorteilhaften Ergebnisse nicht erwartet werden, da die Anzahl der Leitungen relativ gering ist Darüber hinaus, nachdem das Gehäuse des in Fig.2 gezeigten Drehofens eine Doppelwandkonstruktion aufweist wird die Luft, die durch die zwischen den inneren und äußeren Gehäusen liegenden Kammern 13 durchströmt, wirksam vorerhitzt, wodurch der Wärmeverlust des Ofens verringert werden kann. Dieses Verfahren beinhaltet jedoch ein Problem derart, daß die kohlenstoffhaltige Substanz und das Erz des Bettes sich voneinander trennen, was auf die Tatsache, daß das Erz als Schicht nahe der inneren Wand des Futters infolge seines hohen spezifischen Gewichtes verteilt ist, zurückzuführen ist Aiii diesem Grund muß man befürchten, daß bereits reduziertes Erz zur Reoxidation neigt. Diese Schwierigkeit kann jedoch stark dadurch vermindert werden, daß das Erz und die kohlenstoffhaltige Substanz in Verbundpellets zusammengefaßt werden. Obwohl der Wärmeverlust von dem Drehofenkörper durch das Vorerwärmen der Luft verringert werden kann, ist es schwierig, die Wärme des Abgases wiederzugewinnen, welche einen Faktor darstellt, der größere Wärmeverluste verursacht.

Fig.3 zeigt einen Querschnitt eines modifizierten Drehofens, der unter Ausschaltung der Schwierigkeiten des in F i g. 2 gezeigten Drehofens verbessert worder: ist. Bei dieser Modifikation ist das Futter 1 aus Ziegeln mit Lüfteinlaßöffnungen 15 geringen Durchmessers anstelle der Verwendung poröser Ziegeln hergestellt. Die Querschnittskonfiguration des Futters 1 ähnelt jener einer Zahnscheibe mit den öffnungen 15, die nach 16 an den Füßen der entsprechenden Zähne geöffnet sind. Die Luft wird in den Ofen in tangentialer Richtung, wie durch Pfeile gezeigt ist, eingeblasen, um einen schmalen Kanal vor jeder öffnung in der gleichen Weise wie die Winddüse in dem Hochofen zu bilden. Dementsprechend wird das CO2-Gas an dem Teil des Bettes, der sich um den Kanal befindet, weitgellend in CO überführt Obwohl infolge der Drehung des Ofens die Charge durch den Kanal hindurchgeht, stellt dieses kein Problem dar, da die Durchgangszeit gering ist Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine Charge oder Beschickung in Form von Verbundpellets verwendet wird

Die in den Teil, vo sich keine Charge befindet, geblasene Luft fließt auch entlang der inneren Wand des Futters, und die Strahlungswirksamkeit der Flamme, die durch die Verbrennung des Gemisches von Treibstoff und Luft erzeugt wird, hi ausreichend hoch. Jede Luftöffnung 15 ist mit einer Leitung 17 an dem Äußeren des Drehofens verbunden. Die Leitungen 17 sind mit Wärmeisolationsmaterial 18 bedeckt, da in ihnen vorerhitzte Luft geleitet ist.

F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt des in F i g. 3 gezeigten Drehofens. Wie gezeigt ist, ist der Drehofen mit Reifen 19 versehen, die auf Walzen auf einem Fundament montiert sind (was nicht gezeigt ist). Der Drehofen wird durch einen nicht gezeigten Elektromo-

tor über einen Drehkranz 20 betrieben. Das Rohmaterial wird in den Ofen durch eine Rutsche 21, die an dessen einer Seite angebracht ist, eingeführt. Das einzugebende Rohmaterial kenn zu reduzierendes Eisenerz, insbesondere kalcinierte Pellets, grüne sder _:> nicht kalcinierte Pclleis, grüne Verbundpellets oder Erzklumpen, ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel, beispielsweise Kohle oder Koks und, soweit erforderlich, ein Entschwefelungsmittel wie Kalkstein oder Dolomit, enthalten. Das Rohmaterial wird in das Futter |_O 1 über einen kleinen Zylinder 22, der in dem Drehofen enthalten ist, eingeführt. Wenn der Ofen rotiert wird, wird das Rohmaterial mäanderförmig zu dem Auslaßende voranbewegt, wo es in einen Kühler (nicht gezeigt) durch einen Trichter 24, der unter einer Endplatte 23 angeordnet ist, überfließt. Ein Zentralbrenner 25 ist auf der Mitte der Endplatte 23 angeordnet, um ein Treibstoffgemisch, beispielsweise Schweröl und Luft, einzuspritzen. Die durch die Verbrennung des Treibstoffes erzeugte Flamme 26 versorgt den Teil des Drehofens nahe seines Auslaßendes mit Hitze und erhält eine reduzierende Atmosphäre aufrecht Luft, die durch Gebläse 27 eingeführt wird, wird durch Serpentinenleitungen 28 und die vorstehend beschriebenen Leitungen 17 geleitet und wird anschließend auf die Lufteinlaßöffnungen 15 verteilt Die den Einlaßöffnungen 15 zugeführte Luft fließt durch Einlasse 16 in ringförmiger Richtung in den Ofen Die Luitmenge wird durch Ventile 23 auf den Einlaßseiten des Gebläses 27 geregelt Die Serpentinenleitungen 28 sind zum Wärmeaustausch mit dem Abgas aus dem Ofen mit hoher Wirksamkeit angeordnet Das Abgas strömt durch einen ringförmigen Raum zwischen dem Zylinder 22 und der inneren Wand des Futters 1 in einen Kamin 31 auf dem oberen Ende der Endplatte 30. Relativ grober Staub wird in einem Trichter 60 gesammelt und außerhalb des Drehofens entlassen. In der Nähe des Auslaßendes des Ofens ist keine öffnung 16 gebildet um eine reduzierende Atmosphäre aufrechtzuerhalten.

Der vorstehend beschriebene Drehofen erhöht die Produktivität gegenüber den bekannten Drehofen in hohem Maße. Das Vorbehandlungsverfahren des Rohmaterials, d h. die Vorreduktion der Charge, bevor sie der Rutsche 21 zugeführt wird, wird in der folgenden Weise durchgeführt Die Ursache für die weit verbreitete Anwendung von Drehöfen liegt in der Verbesserung der Wärmewiedergewmnung aus dem Abgas. Bei dem direkten Eisenreduktionsverfahren ist, da eine große Wärmemenge zur Reduktion des Erzes benötigt wird, due absolute durch das Abgas weggeführte Wärmemenge relativ gering, was jedoch ein wichtiges zu lösendes Problem darstellt

Wenngleich verschiedene Verfahren der Vorbehandlung des in den Drehofen zu beschickenden Rohmaterials einschließlich eines Verfahrens der Werwendung eines Schachtofens und eines Verfahrens der Verwendung eines sich bewegenden Rostes vorgeschlagen worden sind, gab es demgegenüber nur wenige Vorschläge zur Verwendung eines Füeßbettes.

Wird ein Fließbett für die Vorbehandlung verwendet to wird die Nachbehandlung mit einem Fließbett and einem Schachtofen durchgeführt Eine solche Verwendung eines vielstufigen Fließbettes ist alt; in keinem Fall jedoch wurde eine Anordnung eines FüeBbettes mit einem nachfolgenden Drehofen angeregt

In unerwarteter Weise wird erfindungsgemäß die Verwendung eines Verfahrens der Vorbehandlung mittels des Fließbettes in Kombination mit dem vorstehend beschriebenen neuartigen Drehofen vorgeschlagen.

Wenngleich die Gründe, weshalb die Kombination eines Fließbettes und eines Drehofens bisher nicht verwendet woidcn sind, r.icht klar verständlich erscheinen, mag der Grund den gegensätzlichen Erfordernissen des Fließbettes und des Drehofens zugeschrieben werden, da bei ersterem die Teilchengröße des Rohmaterials gering, gegenüber bei letzterem grob sein soll, um die Bildung von »Ringen« zu verhindern, weiche das. größte Problem bei dem Drehofen darstellen. Wo die Behandlungstemperatur gering ist, treten keine schwierigen Probleme auf. Die vorstehend beschriebenen gegensätzlichen Erfordernisse stellen ein ernsthaftes Problem für das direkte Reduktionsherstellungsverfahren dar. Aus diesem Grund ist angeführt Avorden, daß es unmöglich ist, ein Fließbett für die Behandlung von Eisenerz zu verwenden, so daß es die Praxis gewesen ist, das Eisenerz bei niedriger Temperatur unter Verwendung von Wasserstoff als Reduktionsgas zu reduzieren. Deshalb kann gesagt werden, daß der vorstehend beschriebene Vorschlag von Professor K u η i i neu ist.

Entsprechend diesem Vorschlag werden anstelle eines feinen Pulvers Verbundpellcts verwendet Wird ein feines Pulver in dem Fließbett verwendet, besteht eine Neigung zur Sinterung. Diese Neigung wird durch die Verwendung von Verbundpellets jedoch unterdrückt

Natürlich erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit bei Abnahme der Korngröße, was in anderen Worten bedeutet daß bei Teilchen großen Durchmessers, beispielsweise Pellets, die Reaktionsgeschwindigkeit absinkt Eine derartige Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit kann jedoch durch Verwendung von Verbundpellets kompensiert werden. Es kann angenommen werden, daß die Anwendung dieser Technik bisher nicht vorgeschlagen wurde, da ein derartiger Vorschlag erst kürzlich gemacht worden ist Bei diesem Vorschlag wurde ein Schachtofen für die Sekundärbehandlung gewählt Im allgemeinen verbleiben in einem einstufigen Fließbett einige der Teilchen während eineni gegenüber dem mittleren Wert längeren Zeitintervall und andere Teilchen gegenüber dem Mittelwert geringerem Zeitintervall, so daß das Reduktionsausmaß über einen beträchtlich weiten Bereich schwankt

Dementsprechend ist es zum Erhalt eines hohen Reduktionsgrades mittels eines einstufigen Fließbettes wünschenswert, eine Einrichtung vorzusehen, die eine Kolbenflußcharakteristik in der nachfolgenden Stufe aufweist Natürlich kann ein Schachtofen dieses Erfordernis erfüllen, und auch ein Drehofen weist das Kennzeichen des Kolbenflusses auf. Somit kann gesagt werden, daß die Unterlassung eines Vorschlages eines direkten Eisenreduktionsverfahrens unter Verwendung einer Kombination eines Fließbettes und eines Drehofens anverständlich ist Einer der Gründe, aus denen früher ein Schachtofen in Verbindung mit einem Fließbett gewählt wurde, ist, daß der Schachtofen wahrscheinlich zum Kühlen dienen sollte. Ein anderer Grund könnte sein, daß von dem natürlich gebildeten Bett der Pellets als perforierte Platten zur Unterstützung des Fließbettes Gebrauch gemacht werden sollte Wie vorstehend beschrieben, ist es vorteilhaft, Verbundpellets in dem neuen Ofen zu verwenden. In diesem FaI ist es bevorzugt Verbundpeuets in einem Fließbett vom bekannten »Kunii-Typ« zo verwenden, wodurch die VerbundpeHets, die noch freien Kohlenstoff enthalten ohne ihre Eigenschaften, nachdem sie durch da;

Fließbett zur Vorreduktion geführt wurden, zu verlieren, in den Drehofen eingeführt werden. Man kann annehmen, daß eine derartige Bedingung für die vorliegende Erfindung geeignet ist. Für das Vorreduktionsverfahren, daß beiniedriger Temperatur durchgeführt wird, wird die perforierte Platte, die das Fließbett unterstützi, nicht notwendigerweise durch die Verbundpellets ersetzt. Wenn es wünschenswert ist, eine Kolbenflußvorrichtung in Anschluß an den Vorreduktionsschritt einzurichten, ist das erfindungsgemäße Verfahren ideal, das mit einem im wesentlichen aus Verbundpeüets bestehenden Fließbett zur Ausführung der Vorbehandlung versehen werden kann.

Fig. 5 stellt eine schematische Dan teilung der Vorrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens der direkten Eisenreduktion dar, welche eine Kombination des in den Fig.3 und 4 gezeigten Drehofens und ein Fließbett zeigt.

Unter Bezugnahme zuerst auf den Fließweg der Charge wird das Eisenerz in Form der Verbandpellets in diesem Beispiel einer Trocknungs- und Vorerhitzungsvorrichtung 33 vom Wanderrosttyp durch eine Rutsche 32 zugeführt. Die getrockneten und vorerhitzten Verbundpellets werden anschließend einem Fließbett 35 zugeführt, um eine vorläufige Reduktion ;?u bewirken. Die vorreduzierten, aus der Auslaßöffnung 36 des Fließbettes ausgelassenen Verbundpellet!; werden in den Drehofen durch die Rutsche 21 eingeführt Das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel wird dem Drehofen durch einen Trichter 37 zugeführt, der an einem zwischenliegenden Punkt der Rutsche 21 vorgesehen ist.

Die in dem Drehofen vollständig reduzierten Verbundpellets werden in einen Kühler 38 durch eine mit einem Trichter 24 verbundene Rutsche zusammen mit dem unumgesetzten kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel ausgelassen. Nach erfolgter ausreichender Kühlung in dem Kühler 38 werden die reduzierten Pellet;, und das kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel durch eine Rutsche 39 ausgeführt.

Luft, Treibstoff und Reduktionsgas wenjen wie folgt zugeführt. Ein Gemisch aus durch ein Gebläse 40 zugeführter Luft und Treibstoff, welcher durch eine Pumpe 41 gepumpt wird, werden einem geeigneten Brenner in einer Verbrennungskammer 42 zugeführt, um reduzierendes Gas, das CO und CO₂ in einem Verhältnis von 2 :1 oder mehr enthält ZJ bilden. Das resultierende reduzierende Gas hoher Temperatur wird in das Fließbett 35 durch eine perforierte Platte 44 und ein Rohr 43 eingeführt. Das aus dem Fließbett 35 abgeblasene Reduktionsgas wird einer Zyldontrennvorrichtung 46 über ein Rohr 45 zugeführt Das von Staub befreite Abgas tritt in einen Wärmeaustauscher 47 ein. Nach Übertragung der Wärme auf die !.aft in einem Serpentinenrohr 48 wird das Reduktionsgas durch eine Abgasöffnung 49 ausgelassen. Bei dieser Stufe wml da

das Abgas im allgemeinen SO₂-GaS entfcält, das Oas anschließend durch ein geeignetes Entsdwefelungssystem des nassen Typs geleitet oder ausreichend gekühlt Wie durch gepunktete Linien gezeigt ist, wird <tts gekühlte Abgas in den Kühler 38 durch einen EmIaB 51, *° der smf der Endplatte 50 des Kühlere 38 angeordnet ast, zugeführt Die Temperatur des Abgases erhöht sich während dieses aufwärts durch die Rutsche, die mrt dem Trichter 24, verbunden ist. des an dem Auslaßende des Drehofens gelegen ist, fließt

In der Nähe des Beschickungsendes des Kühlers SJ reagiert ein Teil des CO₂-GaSeS mit der kohlenstofflialtigen Substanz unter Bildung von CO. Entsprechend

einem weiteren Verfahren der Werwendung des Abgases aus der AuslaSöffnung 4» des Wärmeaustauschers 47 wird das Abgas direkt dem Zentralbrenner 25 des Drehofens zugeführt

Die durch ein Gebläse 52 zugeführte Luft wird während ihres Durchganges durch das Serpentinenrohr 48 vorerhiui und anschließend dem Zentralbrenner 25 durch eine Leitung 53 zur Verbrennung des dem Brenner zugeführten Treibstoffes zugeleitet. Das durch die Flamme 26 des Brenners 25 erzeugte Gas wird mit dem durch den Kühler 38 durchgeströmten Abgas vermischt Das bei Verbrennung des Kohlenstoffs in der Charge durch die Luft gebildete Gas, welches durch die Einlasse 16 eingespritzt wird, wird ebenso mit dem vorstehend erwähnten Verbrennungsprodukt vermischt. Das Gemisch dieser Gase strömt durch den Drehofen und zwischen den Serpentinenröhren 28 hindurch und erhitzt die durch die Röhren 28 durchströmende Luft vor. Hiernach wird das Abgas durch den Kamin 31 abgelassen. Das Abgas ist vollständig verbrannt worden, so daß es eine beträchtliche CO2-Menge enthält. Das durch den Kamin 31 abgeführte Gas kann zur Entfernung von Staub und schädlicher Komponenten und zur Gewinnung von Zink und dergleichen behandelt werden. Alternativ kann das Abgas durch einen weiteren Wärmeaustauscher geführt werden. Ein Teil der vorerhitzten Luft wird von der Leitung 53 abgenommen und dem Gehäuse 55 des Trockners 33 durch eine Leitung 54 zugeführt. Sofern gewünscht, kann die Temperatur der dem Trockner 33 zugeführten vorerhitzten Luft durch die durch ein Gebläse 56 zugeführte Luft geregelt werden. Das in den Trockner 33 eingeführte Gas wird zum Vorerhitzen und Trocknen der Verbundpellets, die durch einen Wanderrost gefördert werden, verwendet und anschließend durch eine Auslaßleitung 57 in die Atmosphäre abgelassen.

Weiter wird ein Teil der vorerhitzten Luft von der Leitung 53 durch eine Leitung 58 abgezweigt und in die Verbrennungskammer 42 zu deren Versorgung mit vorerhitzter Luft eingelassen. Wie vorstehend angeführt wurde, weist die veranschaulichte Kombination des Fließbettes und des Drehofens den Vorteil von den vorteilhaften Eigenschaften des Fließbettes Gebrauch zu machen auf, wobei die schädlichen Wirkungen des Fließbettes vermieden sind. Insbesondere, wenn die Reduktion des Erzes vollständig in dem Fließbett durchgeführt wird, würde die Temperatur des Abgases aus dem Fließbett erhöht werden, und die Konzentration des CO-Gases und das Volumen des Abgases wurden ebenfalls erhöht werden. Dementsprechend gestaltet es sich äußerst schwierig, diese großen Mengen physikalischer und chemischer Energien wiederzugewinnen. Diese Schwierigkeit kann jedoch auf etwa die Hälfte verringert werden, da das Fließbett zur vorläufigen oder teilweisen Reduktion verwendet wird. Darüber hinaus besteht keine Gefahr dei Sinterung, welches das ernsthafteste Problem des Fließbettes darstellt Wie bereits ausgeführt worden ist ist die Übetg der Wärme durch das gebildete Bett der Charge in dem Drehofen relativ langsam Gemäß dieser Erfindung ist es jedoch vom Standpunkt des Drehofens leicht, dessen Temperatur zu erhöhen, di vorerhitzte Verbundpeuets hierin eingeführt werden Ein weiterer Vorteil der neuen Kombination liegt k dem hohem Prozentsatz des CO-Gases in dem Abgas von dem Fließbett, welches eine hohe chemisch« Energie des Abgases darstellt Nach erfolgter Kühhmf

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durch den Wärmeaustauscher 47 wird das Abgas in den Kühler 38 für die reduzierten Peüets eingelassen, wobei der Kühler 3« ein Gas einer Zusammensetzung erfordert, welche jeeer des Abgases aus dem Fließbett eher als des oxidierenden Gases ähnlich ist.

Die Wärme des Abgases aus dem Fließbett wird in der vorstehend beschriebenen Weise gut wiedergewonnen. Die Wiedergewinnung der Wärme des Abgases aus dem Drehofen an dem Beschickungsende des Ofens erhöht weiter die Gesamtwirksamkeit des Systems.

Die vorteilhaftesten Eigenschaften gemäß vorliegender Erfindung werden durch die revolutionäre Änderung Her Wärmeübermittlung innerhalb des Drehofens hervorgerufen. Obwohl die Technik des Drehofens durch Ramsuη in England vor etwa iöO jähren erfunden wurde, war lediglich die Strahlungshitze von der inneren Wand des Futters zur Erwärmung der begrenzten Oberfläche der Charge, wie in F i g. 1A gezeigt ist, verfügbar. Natürlich wird ein kleiner Teil der Wärme direkt von der inneren Wand des Futters zu der Beschickung geführt, jedoch stellt diese Menge nur einen kleinen Prozentsatz der Gesamtwärmemenge dar, die der Charge zugeführt wird. Trotz dieser Nachteile wird der Drehofen weiterhin verwendet, da einige zufriedenstellende Vorrichtungen zur Wiedergewinnung von Wärme aus dem Abgas aus dem Drehofen entwickelt worden sind. Die Wärmewiedergewinnung des Abgases aus dem Drehofen wird gemäß vorliegender Erfindung in ausreichender Weise durchgeführt. Jedoch unterscheidet sich die vorliegende Erfindung wesentlich von dem Stand der Technik. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Wärmeaustausch in der Charge, der beim Stand der Technik kaum durchgeführt worden ist, in ausreichender Weise durchgeführt, um Wärmeverluste in dem Abgas zu reduzieren. Dementsprechend wurde eine bemerkenswerte Wärmewirksamkeit erzielt, welche nicht nur durch Wiedergewinnung der Wärme aus dem Abgas erreicht wurde.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die folgenden Beispiele angeführt, die jedoch den Bereich der Erfindung nicht einschränken.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird ein Vergleich zwischen dem sogenannten SL/RN-Verfahren, das in F i g. 1B gezeigt ist, und dem neuen Verfahren beschrieben. Das Rohmaterial wies eine Zusammensetzung von 50% LD-Staub auf, wobei 50% des Staubes durch einen sekundären Staubentferner in Verbindung mit einem Hochofen enthalten wurden und Bentnit dem Gemisch in einer Menge von 04% hiervon zugefügt war. Der Hochofenstaub enthielt etwa 25% Kohlenstoff, so daß der Kohlenstoffgehalt des Rohmaterials etwa 12% betrag. Nach erfolgter Verknetung des Rohmaterials mit einem Eirichmischer wurden etwa 11 % Wasser dem Rohmaterial zugefügt, und anschließend wurde das Rohmaterial in Pellets mit einer Scheibenpelletiervorrichtung geformt Die resultierenden Pellets wurden bis zu einem Wassergehalt von etwa 05% getrocknet Die getrockneten Pellets worden in einen Drehofen einer Länge von 10 m und eines inneren Durchmessers von 03 m eingeführt Im Fall des SL/RN-Verfahrens, bei dem ein Gehäusebrenner auf dem Drehofen angeordnet ist wurde eine Kohlezufuhrvorrichtung auf dem Auslaßende des Drehofens für die Zufuhr eines Teiles der Kohle angeordnet Jedoch wurden bei diesem Versuch, da die Qualität der Verbundpellets nicht hoch war, alle Rohmaterialien in den Drehofen durch seine Einlaßöffnungen beschickt. Demnach wurde das Rohmaterial mit einer Geschwindigkeit von 8,89 t/Tag der getrockneten Pellets, 1,08 t/Tag der Kohle und 0,30 t/Tag wiedereingesetzter Kohle beschickt. Es wurden 6 Gehäusebrenner verwendet. Andererseits wurde Schweröl mit einer Geschwindigkeit von 339 l/Tag in einem an dem Auslaßende angebrachten Brenner verbrannt, wodurch die Temperatur des Auslaßendes auf einem Maximalwert von HOO⁰C gehalten wurde. Hierbei wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Erhaltene Pellets

Metallisches Eisen
Druckfestigkeit
Erforderliche Wärmemenge

Produktionsgeschwindigkeit
Temperatur des Abgases

96,4%
70,74%
229 kg/Pellet
4,5 Millionen
kcal/t Pellet
5,1 t/Tag
670° C

Anschließend wurde ein Versuch unter Verwendung der gleichen Verbundpellets, Kohle, des in Fig.3 gezeigten Drehofens und des in F i g. 5 gezeigten Systems durchgeführt Während dieses Versuches wurde die Temperatur an dem Auslaßende ebenfalls bei einer Temperatur von 1100⁰C gehalten.

Die Zusammensetzung der Beschickung betrug 13,62 t/Tag der getrockneten Pellets, 1,47 t/Tag Kohle und 0,43 t/Tag wiedereingesetzter Kohle. Die Menge des von dem Brenner verbrauchten Schweröls betrug 424 l/Tag, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:

Erhaltene Pellets

Metallisationsprozentsatz
Metallisches Eisen
Druckfestigkeit
Erforderliche Wärmemenge

Produktionsgeschwindigkeit
Temperatur des Abgases

95,7%

70,0%

295 kg/Pellet

4 Nillionen

kcal/t Pellet

7,3 t/Tag

320⁰C

Bei diesen Versuchen wurden die letzten 2 Meter der Gesamtlänge von 10 Meter des Drehofens zur Anbringung des Serpentinenrohrs des Wärmeaustauschers verwendet Dementsprechend wäre es möglich, die Produktionsgeschwindigkeit zumindest um 20% zu

erhöhen, wenn der Wärmeaustauscher außerhalb der Länge des Drehofens angeordnet würde.

Während eine Produktionsgeschwindigkeit von 5 t/Tag durch das SL/RN-Verfahren unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Verbundpellets erhalten

wurde, wurde bei Verwendung von Nichtverbundpellets aus im wesentlichen gleichem Rohmaterial, das heißt bei Pellets, die keine Kohle enthielten, eine Produktionsgeschwindigkeit von nur 3 t/Tag erhalten. Gegenwärtig beträgt die maximale Kapazität einer

Einheit 600 t/Tag. Aufgrund dieser Meßdaten kann die maximale Kapazität auf 1000 t/Tag gesteigert werden, wenn Verbundpellets verwendet werden und wenn das in F i g. 5 gezeigte neue Kombinationssystein verwendet wird, kann eine maximale Kapazität von 1700 t/Tag pro

⁶S Einheit erwartet werden. Diese erhöhte Kapazität ist jedoch im Vergleich mit der Kapazität anderer Einrichtungen der gegenwärtig eisenerzeugendea Firmen nicht ausreichend hoch. Das folgende Beispiel zeigt

daß eine Kapazität von 3000 t/Tag bei Verwendung des Vorbehandlungsverfahrens unter Gebrauch des in F i g. 5 gezeigten Fließbettes erreicht werden kann.

Beispiel 2

Das in F i g. 5 gezeigte Verfahren wurde mit dem gleichen Material wie in Beispiel 1 durchgeführt. Das in diesem Beispiel verwendete FließbeU hatte ein_C geringe Größe, das heißt, es wies einen Innendurchmesser von 0,7 m und eine Höhe von 1,4 m auf, und die durchschnittliche Verweilzeit betrug etwa 7 Minuten. Der bei diesem Fließbett erreichte prozentuale

Metallisierungsgrad betrug etwa 50% und die Tempera tür des Abgases etwa 1000°C. Die folgenden Ergebniss wurden durch den Betrieb erhalten:

Erhaltene Pellets	96,5%
Metallisierungsprozentsatz	71,86%
Metallisches Eisen	205 kg/Pellet
Druckfestigkeit	3,9 Millionen
Erforderliche Wärmemenge	kcal/t Pellet

Ausbeute

Temperatur des Abgases

13,8 t/Tag 380°C

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   "\ JL Reduktiomanlage zur Durchführung des Direkt-Eisenreduktionsverfahrens unter Anwendung eines Drehofens, der im Ofenmantel Einlaßöffnungen für oxidierendes Gas und an seinem Austragende einen Brenner aufweist, gekennzeichnet durch einen Vorerhitzer (33) zum Vorerhitzen und Trocknen der Verbundpellets, ein Fließbett (35), das zwischen dem Einlaß des Drehofens und dem Vorerhitzer (33) geschaltet ist, Zuführungen (43,44) für reduzierendes Gas in das Fließbett (35^ einen Zyklon (46) und einen Wärmetauscher (47) die dem Fließbett nachgeordnet sind, und Einrichtungen zur Einführung des Gases (Sl) durch einen dem Drehofen nachgeschalteten Kühler (38) für den Ofenanstrag in das Austragende oder den Brenner (25) des Drehofens, einen Einlaß (37) für kohlenstoffhaltige Substanzen in die teilweise reduzierter. Pellets zwischen dem Fließbett (35) und dem Einlaßende des Drehofens und einen im Einlaß des Drehrohrofens angeordneten zylindrigen Wärmetauscher (22, 28) zum Vorwärmen des oxidierenden Gases, das durch die Einlaßöffnungen (16) im Ofenmantel in den Drehrohrofen eingeblasen wird.
2. 2. Direktes Eisenreduktionsverfahren unier Verwendung der Induktionsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verbundpcl'cts, die Eisenerz und eine kohlenstoffhaltige Substanz enthalten, vorerhitzt und getrocknet werden, die vorerhitzten und getrockneten Verbundpellets teilweise in dem Fließbett (35) mit reduzierender Atmosphäre reduziert werden, die teilweiue reduzierten Verbundpellets in den Drehofen, gegebenenfalls zusammen mit zugeführter kohlenstoffhaltiger Substanz, eingeführt werden und oxidierendes Gas durch die Einlaßöffnungen (16) eingeblasen «vird, di" Abgase des Brenners (25) aus dem Einlaßende des Drehofens abgelassen werden, die reduzierten Verbundpellets aus dem Auslaßende des Drehofens ausgetragen werden und das Abgas des Fließbetts (35) in das Auslaßende des Drehofens oder zum Brenner (25) gefüh rt wird.
3. 3. Direktes Eisenreduktionsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierende Atmosphäre durch Verbrennen von Treibstoff derart erzeugt wird, daß die resultierende reduzierende Atmosphäre CO und CO2 in einem Verhältnis von 2 :1 oder mehr enthält.
4. 4. Direktes Eisenreduktionsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (28) in dem Drehofen durch das Abgas aus dem Drehofen vorerhitzt wird.
5. 5. Direktes Eisenreduktionsverfa'nien n;ch Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundpellets aus dem Drehofen in den Kühler (38) ausgeführt werden und die Abgase aus dem Fließbett durch den Kühler (38) in den Drehofen oder den Srcr.r.er (25) eingeführt werden.
6. 6. Direktes Eisenreduktionsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Abgase des Fließbettes (35) vorerhitzte Luft dem Erzeuger der reduzierenden Atmosphäre (42) zugeführt wird.
7. 7. Direktes Eisenreduktionsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Abgase des Fließbettes (35) vorerhitzte Luft der Vorrichtung zum Vorerhitzen und Trocknen der Verbundpellets zugeführt wird