DE2241168A1

DE2241168A1 - Verfahren zur erzeugung von schwammeisen

Info

Publication number: DE2241168A1
Application number: DE2241168A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Nagel; Harry Dipl Ing Dr Serbent; Wilhelm Dr Thumm
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1972-08-22
Filing date: 1972-08-22
Publication date: 1974-03-28
Also published as: BR7303445D0; CA981026A; AU473637B2; ZA731451B; YU66373A; US3881916A; JPS5632364B2; JPS4959016A; AU5935173A

Description

Verfahren zur Erzeugung von Schwämmeisen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Schwämmeisen durch Direktreduktion eisanoxydhaltiger Materialien im Drehrohrofen mittels fester kohlenstoff*- haltiger Reduktionsmittel und unter Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase in den Drehrohrofen.

Bei der Direktreduktion von eisenoxydhaltigen Stoffen zu Schwammeisen, d.h. bei der Reduktion unterhalb des Erweichungs- und Schmelzpunktes der Beschickungsbestandteile, enthält die Beschickung des Drehrohrofens ein festes · Reduktionsmittel, das evtl. durch Kracken von flüssigen Kohlenstoffträgern erzeugt wird. Die für das Verfahren notwendige Wärmezufuhr erfolgt durch direkte Beheizung des Drehrohrofens mit Gas, Öl, Kohlenstaub oder durch Verbrennung von flüchtigen Bestandteilen, die aus gashaltigen Kohlen im Drehrohrofen selbst ausgetrieben werden. Eine weitere Wärmequelle stellt das CO dar, das bei der Reduktion innerhalb der Beschickung entwickelt wird und in die Ofenatmosphäre gelangt.

Zur Erzielung guter Durchsatzleistungen der Drehrohrofen ist es erforderlich, die Beschickung sehr rasch auf die optimale Reduktionstemperatur aufzuheizen und diese' Temperatur über einen möglichst langen Bereich der Ofenlänge etwa konstant zu halten. Die optimale R-eduktionsteinperatur liegt kurz unterhalb der E-rweichungs- oder Schmelztemperatur der Beschickungskomponente, welche die niedrigste

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Erweichungs- oder Schmelztemperatur besitzt, im allgemeinen liegt diese Reduktionstemperatur im Bereich von etwa. 900 - 1150⁰C.

Die Steuerung des Temperaturverlaufes im Drehrohrofen erfolgt bisher in der Weise, daß die für die Verbrennung erforderliche Menge an sauerstoffhaltigen Gasen mittels Mantelrohren in geregelten Mengen über die Länge des Drehröhrofens verteilt eingeblasen "wird (Blast Furnace and Steel Plant, Oktober 1962, Seiten 977 - 989; US-PS 3 170 786; GB-PS 1 057 049; US-PS 3 427 010).

Diese Mantelrohre erfordern einen beträchtlichen Investitionr,-auiv'Gjfid, verschleißen infolge der hohen thermischen und mechanischen Beanspruchung und sind Strömungshindemisse im Ofen.

Für das Verfahren der Luppen-Hersteilur.g im Drehrohrofen ist es auch bekannt, vom Austragsende des Ofens her Reaktior.sgase oder Dämpfe mit solcher Geschwindigkeit einzublasen, daß sie die Luppzone durchdringen und urxvermischt in der Reduktionszone auf die Beschickung treffen. Die Geschwindigkeit beträgt 50 bis 30 m/sec. Durch den Ofenkopf v/erden weitere Reaktionsgase in den Drehrohrofen eingeleitet, wobei im Ofenkopf die Druckverh£itnisse - 0 sein sollen, im das Ansaugen von Falschluft zu vermeiden (DT-PS 628 571). Weiterhin ist es bei diesem Verfahren bekannt, Luft, sauerstoff angereicherte Luft oder Sauerstoff vom Austragsende nit einer Geschwindigkeit von 20 - 100 m/sec und unter einen Druck und in einer Menge eingeblasen v/erden, daß im Drehrohrofen über dessen gesamte Länge ein Überdruck aufrecht gehalten wird. Die Gase verursachen an der Auftreffstelle eine starke Temperaturerhöhung der Beschickung. Weitere Gase werden durch In.jektorwirku.ag aus dem Ofenkopf in den Drehrohrofen angesaugt oder mittels eines weiteren Rohres unter geringer Geschwindigkeit eingeblasen (DT-A3 1 161 926; GB-PS 805 279; US-PS 2 900 243).

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BAD ORIGINAL

Diese Verfahren können für die Herstellung von Luppen verwendet v>"erden, da hierbei sowieso eine teigige Phase unter Bildung "von Schlacke erzeugt wird. Für die Herstellung von Schwämme!sen sind diese Verfahren jedoch nicht geeignet und würden auch nicht versucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der Mantelrohre für das Einbringen von sauerstoffhaltigen Gasen in Drehrohrofen bei der Herstellung von . Schwämmeisen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sauerstoffhaltigen Gase in an sich bekannter Weise von·einem Ende des Drehrohrofens mit hoher Strömungsgeschwindigkeit im Gleichstrom zu den Ofengasen eingeblasen werden, und daß die sauerstoffhaltigen Gase etwa parallel zur Längsachse des Drehrohrof en's eingeblasen werden.

Das Verfahren ist vorzugsweise für einen Betrieb des Drehrohr— ofens im Gegenstrom zwischen fester Beschickung und Ofen— atmosphäre geeignet, .wobei die Gase von der Austr&gsseite des Drehrohrofens eingeblasen werden. Es ist jedoch auch für ein Gleichstromverfahren zwischen Beschickung und Ofenatmosphäre geeignet, wenn die Beschickung heiß aufgegeben värd oder ein Hilfsbrenner verwendet-wird, der die Beschickung auf Zündtemperatur bringt. In diesem Falle werden.die Gs.se vom Eintragsende in den Drehrohrofen geblasen.

Der in den Drehrohrofen eintretende Strahl der sauerstoffhaltigen Gase bleibt praktisch über den größten Teil der Ofenlänge' als geschlossener Strahl erhalten und wird entsprechend dem Sauerstoff-Bedarf in den einzelnen Ofenzcnen kontinuierlich aufgezehrt. Die Menge des eingeblasenen Gases · wird entsprechend dem Sauerstoff-Bedarf eingestellt.

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Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die sauerstoffhaltigen Gase nit einer Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 50 m/sec, vorzugsweise mindestens 100 m/sec, eingeblasen werden. Mit diesen Strömungsgeschwindigkeiten wird eine gute Durchdringung des Ofens erzielt. Die Strömungsgeschwindigkeit wird am Austritt des Einblasrchres gemessen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, da3 in dem geschlossenen Ofenkopf am Einblasende des Drehrohrofens ein geringer Überdruck aufrecht gehalten *«.^rird und der Überdruck spätestens nach der Hälfte der Ofenlänge, verzugsweise nach einem Viertel der O.fenlänge. abgebaut 1st. Durch diese Maßnahme ^'ird verhindert, daß Falschluft angesaugt wird und dadurch unkontrollierte Mengen an sauerstoffhaltigen Gasen in den Drehrohrofen gelangen.

Eine Ausgestaltung besteht darin, dafj der überdruck im Ofenkopf bis zu 10 mm V/S, vorzugsweise bis zu 5 am WS, beträgt. Bei diesen Werten werden neben der Verhinderung des Eindringens von Falschluft gute Betriebswerte für den Ofen erzielt.

Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß die sauerstoffhaltigen Gase in einem mittleren Bereich des von der Beschickung freien Ofenquerschnittes eingeblasen "..'Erden. Bei dieser Ausgestaltung wird gegenüber der Anordnung der Einblasvorrichtung in der Längsachse des Drehrohrofens ein größerer Abstand des Gasstrahles von der Beschickungsoberfläche erzielt. Dadurch werden örtliche Überhitzungen und eine zu frühe Vermischung des Gasstrahles mit der Ofenatmosphäre vermieden.

Eine v/eitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, daß ein Teil der sauerstoffhaltigen Gase im Anschluß an das Beschickungsende des Drehrohrofens über Düsensteine durch den Mantel des Drehrohrofens eingeblasen vrerden. Unter dem

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BAD ORIGINÄR

Ausdruck Düsen steine sind Gaseinführungsvorrichtungen zu . verstehen, welche die Ofenwand und die feuerfeste Auskleidung des Drehrohrofens durchdringen und deren. Austrittsöffnungen in der Ebene der inneren Oberfläche der feuerfesten Auskleidung oder kurz darüber liegen. Die Düsensteine können aus metallischen oder keramischen Werkstoffen bestehen. Die sauerstoffhaltigen Gase können so eingeblasen werden, daß sie nur in die Beschickung, nur in den Gasraum über der Beschickung oder gleichzeitig in die Beschickung und den Gasraum 'eintreten. Durch diese Ausgestaltung wird insbesondere bei langen Drehrohrofen eine Verkürzung der Aufheizzone durch eine sehr gute Verteilung des Sauerstoffangebotes in der durch Düsensteine versorgten Ofenzone erzielt. Außerdem kann die Aufheizzone oxydierend betrieben werden, ohne daß ein beträchtlicher Überschuß an Sauerstoff, durch die Reduktionszone geführt v/erden muß.

Eine Ausgestaltung besteht darin, daß das Einblasen der sauerstoffhaltigen Gase mittels Düsensteine bis zu einer Länge .von etwa einem Viertel des Drehrohrofens erfolgt. Dadurch werden besonders gute Durchsatzleistungen erzielt.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß 20 bis 60 % der sauerstoffhaltigen Gase mittels der Düsensteine eingeblasen werden. Diese Maßnahme ergibt ebenfalls sehr gute Betriebsbedingungen, da eine vorteilhafte Verteilung der zugeführten sauerstoffhaltigen Gase im Drehrohrofen erzielt wird. Es ist ein geringeres Gasvolumen vorhanden.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß als sauer« stoffhaltige Gase sauerstoffangereicherte Luft oder Sauerstoff eingeblasen werden. Dadurch wird ein geringeres Gasvolumen erreicht und die Aufheizung von Ballast-Stickstoff verringert oder vermieden.

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Die Vorteile der Erfindung bestehen hauptsächlich darin, daß eine wesentliche Verringerung der Investitionskosten und Betriebskosten eintritt und die Strömungsverhältnisse im Ofen verbessert werden.

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PatentansO rüch e

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Claims

P a t e η t a η s p r ü ehe

1. Verfahren zur Erzeugung von Schwamrieisen durch Direktreduktion eisenoxydhaltiger Materialien im Drehrohrofen mittels fester kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel und unter Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase in den Drehrohrofen, dadurch gekennzeichnet, daß die sausrstoffhaltigen Gase in an sich "bekannter Weise von eines Ende des Drehrohr— ofens mit hoher Strömungsgeschwindigkeit im Gleichstrom zu den Ofengasen eingeblasen werden,·und daß die sauerstoff haltigen Gase etwa parallel zur Längsachse des Drehrohrofens eingeblasen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die sauerstoffhaltigen Gase mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 50 m/sec. vorzugsweise mindestens 100 m/sec, eingeblasen werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem geschlossenen Ofenkopf am Einblasende des Drehrohrofens ein geringer Überdruck aufrecht gehalten wird und der-Überdruck spätestens'nach der Hälfte der Ofenlänge, vorzugsweise nach einem Viertel der Ofenlänge, abgebaut ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck im Ofenkopf bis zu 10 mm Wassersäule, vorzugsweise bis zu 5 ram Wassersäule, beträgt.

5. Verfahren nach- den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sauerstoffhaltigen Gase in einen. . mittleren Bereich des von der Beschickung fi~-eien Ofenquerschnittes eingeblasen werden.

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6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch zeichnet, daß ein Teil der sauersto.ffhaltigen Gase im Anschluß an das Beschicklingsande des Drehrohrcfens über Düsensteine durch den Hantel dec Drehrohrofens eingeblasen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einblasen der sauerstoffhaltig! Gase mittels Düsensteine bis zu einer Länge von etwa einem Viertel des Drehrohrpfens erfolgt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ,gekennzeichnet, daß 20 bis 60 % der sauerstoffhaltigen Gase mittels der Düsensteine eingeblasen v/erden.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als sauerstoffhaltige Gase sauerstoffangereicherte Luft eingeblacen werden.

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