DE2255759C3 - Verfahren zur Reduktion von zerkleinertem Erz zu Metall mittels eines reduzierenden Gases - Google Patents
Verfahren zur Reduktion von zerkleinertem Erz zu Metall mittels eines reduzierenden GasesInfo
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Description
F1, =
worin bedeutet: F die Gasströmungsrate zwischen dem Kohlenwasserstoffgascinlaß und dem Dampfeinlaß, nc die Anzahl der Kohlenstoffatome in einem
Molekül eines aufkohlenden Elementes, Xcc die
Molekularfraktion eines aufkohlenden Elementes, R das gewünschte Verhältnis der Strömungsraten von
nicht aufkohlendem Element und aufkohlendem Element, Xco2 'lie Molekularfraktion von Kohlendioxyd und Xh2O die Molekularfraktion von Wasserdampf im reduzierenden Gas.
a) die Dampfzufuhr zu dem Kreislauf zwischen dem Gaszufuhreinlaß und dem Reformer an .
einer Stelle erfolgt, die von dem Gaszufuhreinlaß entfernt liegt,
b) die Gasströmung im Kreislauf zwischen der Kohlenwasserstoffgasversorgung und dem
Dampf einlaß gemessen wird,
c) die Gaszusammensetzung im Kreislauf zwisehen dem Kohlenwasserstoffgaseinlaß und
dem Wasserdampfeinlaß bestimmt wird, und
d) die Dampfströmung im Kreislauf in Abhängigkeit sowohl von der gemessenen Gasströmung
als auch von der ermittelten Zusammensetzung des Gases reguliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Gaszusammensetzung eine Probe des Gases entnommen, die r>
Strömung der Gasprobe gemessen, der Prozentsatz an Kohlendioxyd in der Gasprobe ermittelt und zur
Lieferung gasförmiger Verbrennungsprodukte die Gasprobe verbrannt wird daß die Strömung der
gasförmigen Verbrennungsprodukte gemessen und der Prozentsatz an Kohlendioxyd in den gasförmigen Verbrennungsprodukten bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfströmung Fv in Abhängigkeit von der Beziehung 4>
ίο
wobei Fy die Strömungsrate des erforderlichen
Dampfes darstellt, Fdie Gasströmungsrate zwischen Kohlenwasserstoffgaseinlaß und Dampfeinlaß, /die
Strömung des Probegases vor der Verbrennung, C die Strömung der gasförmigen Verbrennungspro- r>i
dukte, R das gewünschte Verhältnis der Strömungsraten von nicht aufkohlenden und aufkohlenden
Elementen, XCo2 die Molekularfraktion von Kohlendioxyd vor der Verbrennung der Gasprobe, Xco2r
die Molekularfraktion von Kohlendioxyd in den w> gasförmigen Verbrennungsprodukten und XH2o die
Molekularfraktion von Wasser im reduzierenden Gas reguliert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmungsmessung und die er>
Messung der Gaszusammensetzung zur Erzielung eines repräsentativen Signals für die gewünschte
Därnpfätröffiüng gemäß folgendem Ausdruck zu-
Die Erfindung betrifft die Reduktion von zerkleinertem Erz zu Metall mittels eines reduzierenden Gases,
wobei das reduzierende Gas in einem katalytischen Reformer erzeugt wird.
Aus der AT-PS 2 56 153 ist für die Herstellung von Eisenschwamm aus Eisenerz ein Verfahren zur Erzeugung von Reduktionsgas bekannt, bei dem die Spaltung
von Kohlenwasserstoffen mit Dampf oder Sauerstoff in Spaltofen in Anwesenheit von Gichtgas aus dem
Reduktionsschacht erfolgt Reformer der regenerativen Art haben den Nachteil, daß die Betriebstemperatur mit
Fortschreiten des Reformierungszyklus abnimmt und auf diese Weise ein nicht einheitliches Produkt erhalten
würde. Katalytische Reformer haben dagegen den Vorteil, daß sie bei einer konstanten und optimalen
Temperatur betrieben werden können, so daß man auch weitgehend einheitliche Reformierungsprodukte erhält
Allerdings haben katalytische Reformer den Nachteil, daß sie dazu neigen, schneller verunreinigt zu werden
durch Kontaktvergiftung u.dgl. Dabei stellt die Abscheidung von Kohlenstoff auf der Katalysatoroberfläche eine wesentliche Quelle für die Verunreinigungen
dar. Während bei thermischen Reformern die Abscheidung von Kohlenstoff nicht störend ist weil der
Kohlenstoff durch das Sauerstoff enthaltende Gas im Erhitzungszyklus des Reformers fortgebracht wird, läßt
sich abgeschiedener Kohlenstoff bei einem katalytisch betriebenen Reformer wesentlich schlechter entfernen.
Aus der US-PS 31 93 378 ist die Reduktion von Eisenerz mittels eines reduzierenden Gases bekannt bei
dem das reduzierende Gas in einem katalytischen Reformer durch Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit
Dampf hergestellt wird. Dabei wird der D^mpf und der
Kohlenwasserstoff vor der Zugabe zu dem im Umlauf betriebenen Reduktionsgas vorgemischt.
In der DE-OS 2134 959 wird ein Verfahren zur
Rückführung eines Teiles des verbrauchten Reduktionsgases aus dem Reduktionsreaktor beschrieben. Dabei
wird die Menge des verbrauchten Gases verringert, indem man einen Teil der reduzierenden Komponenten
des zurückgeführten Gases, z. B. Kohlenmonoxid, wieder verwendet. Da die Konzentration der reduzierenden Komponenten bei jedem Durchgang des Gases
durch den Reaktion abnimmt, verringert sich naturgemäß auch die Qualität des zirkulierenden Gases.
Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Verfahren zur Reduktion von zerkleinertem Erz zu Metall mittels
eines reduzierenden GuSeS eine QuaiiiäiSvefSChiechie-
rung des im Kreislauf umlaufenden reduzierenden Gases zu vermeiden.
Die Erfindung wird in den Patentansprüchen wiedergegeben.
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird die effektive Erzeugung eines qualitativ hochwertigen
Reduktionsgases für Metallerz-Reduktionsreaktoren wirksam verbessert Ferner ermöglicht die Erfindung
die Hinzufügung von Wasserdampf zu einem Gemisch aus Kohlenwasserstoffaufbereitungsgas und verbrauchtem Reduktionsgas vor der katalytischen Reformierung
des Gemisches. Der Vorgang wird dabei so gesteuert, daß sich, auf dem Reformerkatalysator kein Kohlenstoff
abscheiden kann. Ferner erhält man eine wirtschaftlichere Ausnutzung des zur Herstellung des Reduktions-
gases verwendeten Kohlenwasserstoffgases.
Die ausführliche Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte
Ausführungsbeispiel. Darin zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teiles
einer Schwammeisenproduktionsanlage, in der ein Strom reduzierenden Gases gebildet, in einem Reaktor
verwendet und wieder zurückgeleitet wird, worauf Aufbereitungsgas hinzugefügt und das so erhaltene
Gemisch zur Ermittlung der richtigen Menge des für optimale Betriebsverhältnisse erforderlichen Wasserdampfes analysiert wird,
F i g. 2 die von den Komponenten des Dampfsteuerungssystems gemäß F i g. 1 ausgeführten Funktionen,
F i g. 3 die von einem alternativen Dampfsteuerungs- !0
system ausgeführten Funktionen und
F i g. 4 ein Schaltbild einer elektronischen Schaltung zur Erzeugung eines Dampfsteuerungssignals.
Gemäß F i g. 1 wird reduzierendes Gas in einem an sich bekannten katalytischen Reformer 10 erzeugt. Bei j-,
der Ausführungsform des Reformers gemäß F i g. 1 werden ein Gas und ein Gas-Wasserdampf-Gemisch
beim Passieren von Heizschlangen 12 bzw. 14 im Schachtabschnitt 16 des Reformers vorgewärmt Die
Mischung aus vorgewärmtem Gas und Wasserdampf w tritt aus der Schlange 14 aus und strömt durch das Rohr
18 in eine erwärmte Katalysatorbeitung im unteren Teil
20 des Reformers, wo es in ein Gasgemisch verwandelt wird, das weitgehend aus Kohlenmonoxyd, Wasserstoff
und Wasserdampf besteht. Die Mischung strömt dann durch das Rohr 22 zu einem Abschreckkühler 24, wo der
größte Teil des darin enthaltenen Wasserdampfes durch Abschrecken abgeschieden wird. Nach dem Verlassen
des Kühlers 24 fließt das Gas durch das Rohr 26 und einen Strömungsregler 28, der eine bstimmte Reduk- w
t.ionsgasströmung zum Reaktor aufrechterhält.
Bei dem in F i g. 1 gezeigten System wird das reduzierende Gas in zwei Stufen auf die notwendige
Reduktionstemperatur von 900 bis 1100° C erhitzt. In der ersten Stufe wird das Gas durch eine Heizschlange ^
30 geleitet, die mit Gas gefeuert oder auf andere Weise beheizt wird, wodurch die Temperatur des reduzierenden Gases etwa um 700 bis 850° C erhöht wird. Da eine
Reduktionstemperatur in der Größenordnung von 900 bis 1100°C erreicht werden muß, wird die Temperatur h0
des reduzierenden Gases, das den Heizer 30 verläßt, weiter erhöht, indem man durch das Rohr 32 eine relativ
kleine Menge Luft oder Sauerstoff hinzufügt, wodurch die Temperatur des Gemisches auf den gewünschten
Wert ansteigt. Bei Verwendung von Luft als Sauerstoff- br,
lieferant ist es zweckmäßig, diese auf annähernd die Temperatur des reduzierenden Gases, mit dem sie
gemischt wird, vorzuwärmen. Die Vorwärmung kann in
einer Heizschlange ähnlich dem Heizer 30 erfolgen. Luft oder Sauerstoff kann dem reduzierenden Gas beispielsweise gemäß der US-Patentschrift 29 00 247 zugesetzt
werden. Das so gewonnene heiße Reduktionsgas strömt in eine Füllkammer 33 im Reaktor 34, wo ein Teil des
Gases gezündet wird.
Der Reaktor 34 besitzt einen vertikalen Schaft, eine
Reduktionszone 35 im oberen Teil und eine (nicht gezeigte) Kühlzone im unteren TeiL Der Reaktor 34 ist
mit einer Wärmeisolation versehen und in an sich bekannter Weise innen mit feuerfestem Material
ausgelegt Durch ein Chargierrohr 36 wird das zu behandelnde, zerkleinerte Erz in den Reaktor 34
eingebracht Das Erz in Form von Klumpen oder vorgeformten Pellets fließt durch die Reduktionszone
35 nach unten und wird durch das aus der Füllkammer 33 nach oben strömende, heiße Reduktionsgas zu
Schwammeisen reduziert Das so gebildete Schwammeisen wird durch eine innen kegelstumpfförmige
Drallwand 37 in eine Leitung 38 gelenkt, die in die Kühlzone führt
Verbrauchtes Reduziergas verläßt den Reaktor durch eine Austrittsleitung 40 und strömt in einen wassergekühlten Abschreckkühler 42 Nach dem Verlassen des
Abschreckkühlers 42 geht der größte Teil der Dampf-Gasströmung durch das Rohr 44 in den
Zirkulationskreislauf. Der übrige Teil des verbrauchten Reduktionsgases gelangt durch ein Rohr 46 und ein
Rückschlagventil 47 zu einem Entlüftungsschacht 48 und/oder durch ein Rohr 50 und ein Rückschlagventil 51
in einen Brennstoffspeicher. Zur richtigen Anpassung von zugesetztem Wasserdampf und Kohlenwasserstoffgas müssen im kontinuierlichen Betrieb ausreichende
Mengen des verbrauchten Reduktionsgases aus dem Kreislauf gezogen werden. Im Rohr 46 befindet sich ein
automatischer Druckregler 52, der wie in der Patentanmeldung P 21 34 959.7 vom 13. Juli 1971 beschrieben, im
Reaktor 34 einen geeigneten Gegendruck aufrechterhält Das Rohr 44 enthält einen Kompressor 34 zum
Kreislauf des Reduktionsgases. Ein Rücklaufrohr 56 mit einem Druckregler 58 überbrückt den Kompressor 54
und hält den Kompressorausgangsdruck praktisch konstant. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wächst,
wenn ein wesentlicher Teil des verbrauchten Reduktionsgases in den Kreislauf zurückgeführt wird.
Das Rohr 44 endet an einem Mischer 60, wo durch ein Rohr 62 Erdgas bzw. Naturgas mit dem verbrauchten
Reduktionsgas gemischt wird. Ein im Rohr 62 angeordneter Druckregler 63 reguliert die Endgasströmung zum Mischer 60. Das neue Gasgemisch fließt nun
durch die Leitung 64, wo eine geeignete Strömungsmeßeinrichtung 66 Druck, Druckunterschied, spezifisches
Gewicht und Temperatur des neuen Gasgemisches ermittelt. Die Zusammensetzung des Gases wird durch
einen kontinuierlichen Analysator 68 bestimmt. Die Einrichtung 66 und der Analysator 68 übermitteln
Informationssignale zu einer geeigneten elektronischen Schaltung 70, in der ein Dampfsteuersignal erzeugt wird.
Nach dieser Prüfung des Gasgemisches passiert dieses die Heizschlange 12 im Schachtabschnitt 16 des
Reformers 10. Das vorgewärmte Gas verläßt die Heizschlange 12 durch das Rohr 72 und wird mit Dampf
gemirdit, der durch das Rohr 74 zugeführt wird. Die
Mischung aus Gas und Dampf passiert dann das Rohr 76 und die Vorheizschlange 14 im Reformer 10. Ein
Flußregler 78, der vom Dampfsteuersignal der elektronischen Schaltung 70 gesteuert wird, befindet sich im
Rohr 74 und steuert den Dampfzusatz zu dem im Rohr
72 fließenden Gas. Die elektronische Schaltung, der zugehörige kontinuierliche Analysator 68 und die
Meßeinrichtung 66 werden im folgenden detailliert beschrieben.
Wie bereits erwähnt, muß der in den Reformer eintretende Dampf reguliert werden, damit man ein
qualitativ hochwertiges Reduktionsgas erhält und ein Kohlenstoffniederschlag auf dem Katalysator vermieden wird. In einem typischen Methanreformer ist das
Verhältnis zwischen Dampfströmung Fv und Methanströmung Fm gleich: F1ZFn,=2. In dem Reformer ist
Methan das aufkohlende Element und der Dampf das nicht aufkohlende Element Zur Vermeidung einer
Kohlenstoffabscheidung auf dem Katalysator strömt das nicht aufkohlende Element in der Regel mindestens
doppelt so schnell als das aufkohlende Element
Das den Mischer 60 gemäß F i g. 1 verlassende Gas enthält H2, CO, CO2, CH4 und N2. Bei der Reformierung
von Methan mit Dampf findet folgende Reaktion statt:
CH4 + H2O-CO + 3H2.
Bei der Rückführung des Gases durch den Reformer erfolgt folgende Reaktion:
CH4 + H2O-CO+ 3H2
CH4 + CO2-2C0 + 2H2.
Bekanntlich entstehen Kohlenstoffniederschläge durch Spalten von Methan und die bekannte Boudard-Reaktion von CO, wobei C und CO2 entstehen. Zur
Vermeidung einer Aufkohlung müssen deshalb genügend nicht aufkohlende Elemente wie etwa CO2 und
H2O zur Vereinigung mit Methan vorhanden sein. Wie bereits erwähnt, besteht ein brauchbares Kriterium für
eine kontinuierliche Arbeitsweise des Reformers, ohne daß Kohlenstoffniederschläge entstehen, darin, das
Verhältnis von nicht aufkohlenden zu aufkohlenden Elementen am Eingang des Reformers größer als 2 zu
halten. Dies gibt die folgende Strömungsgleichung an:
Fh,o + Fco,
CO + ^CH4
Je nach dem jeweils zu verarbeitenden Gas kann dieses Verhältnis aber auch größer oder kleiner als 2
sein.
Die Strömungsgeschwindigkeit von H2O am Reformereingang ist gleich der Summe des im Gas
vorhandenen H2O zusätzlich der Strömungsgeschwindigkeit des zugesetzten Dampfes. Dies Verhältnis läßt
sich durch die folgende Gleichung angeben:
Fv+ Xh2O F
Fco = XcoF
Fca, = XcH4F
wobei:
Molfraktion der Komponente i,
Strömung der Komponente i (Gramm-Mol/ Std.),
Gasströmung am Reformereingang (zurückströmendes Gas + CH4 zur Aufbereitung)
(Gramm-Mol/Std.).
R = F1- t X
F (
F (Xco +
Bezogen aiii die Dampfströmung ergibt dies
F1. = RF(XcO + XchJ - F(XCO2 + XH,o) ·
Durch Division auf beiden Seiten durch Ferhält mar
= R (Xco +
(Xco2 + Xh2o) ·
jl· = RS<
wobei S wie folgl definiert ist:
wobei S wie folgl definiert ist:
S =
rä
Die ersten beiden Ausdrücke obiger Gleichung für S sind die Summe der Molfraktion der aufkohlenden
Elemente. Der Ausdruck für S läßt sich deshalb in generalisierter Form wie folgt neu schreiben:
S -
wobei:
nc = Anzahl der C-Atome in einem Molekül des
aufkohlenden Elementes,
Im allgemeinen ist der Mittelwert von Xh2O etwa
gleich 0,01. Wenn man zur Berechnung der erforderli
chen Dampfströmung annimmt, daß dieser Wert
konstant bleibt so benötigt man drei Gasanalysatoren
(je einen für jede Gaskomponente CO, CO2 und CH4)
und einen volumetrischen Gasströmungsmesser.
kontinuierlichen Analysator 68 und die Strömungsmeßeinrichtungen 66. Die Strömungsmeßeinrichtungen 66
sind über eine Mündung 81 im Rohr 64 verbunden. Diese Einrichtungen ermitteln den Druckunterschied (h), den
Druck (P), das spezifische Gewicht (G) und die
so Temperatur (T) Diese Größen dienen gemäß folgender Gleichung zur Ermittlung der Strömungsmenge:
Entsprechend gilt für die Strömungsgeschwindigkeit von CO2, CO und CH4:
F = K
Außerdem folgt die Gasströmungsmenge auch aus folgender Beziehung:
F =
wobei γ=spezifisches Gewicht
In diesem FaH müssen die Strömungsmeßeinrichtungen jedoch die Dichte erfassen. Die Strömungsmessung
kann an Stelle einer Mündung auch mit einem volumetrischen Meßgerät erfolgen.
Der Gasanalysator 68 kann aus einer Anzahl kontinuierlicher und unabhängiger Gasanalysatoren zur
Ermittlung der Prozentsätze von CO, CO2 und CH4 im
Gas bestehen. Wenn man jedoch ein Volumen des strömenden Gases ausreichend verzögert, etwa durch
Verwendung einer Verzögerungsschlange 80, so kann man mit einem intermittierenden Chromatographen
oder Massenspektrometer arbeiten, vorausgesetzt die elektronische Schaltung 70 besitzt eine für die
intermittierenden Signale ausreichende Speicher- oder Verzögerungskapazität.
Die elektronische Schaltung 70 kann entweder eine Schaltung gemäß Fig.4 oder ein entsprechend
programmierter digitaler oder analoger Rechner sein. Bei Verwendung eines Rechners ist das Rechenprogramm
annähernd äquivalent der Schaltung nach F i g. 4 und liefert das gleiche Ausgangssignal für die Dampfsteuerung.
Eine weitere Methode zur Berechnung der optimalen Dampfströmung ist in Fig.3 gezeigt Die Methode
basiert auf der vollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoff in einem Gasstrom zur Erzeugung von CO2.
Es sei angenommen, daß das im Rohr 64 strömende Gas aus CO, CO2, HA Methan, Äthan (C2H6) und Propan
S = (Xco + XcH4 + 2XC,H» +
(C3H8) besteht. Druch ein Stichprobensystem 82 wird
eine Gasprobe aus dem Rohr 64 entnommen, die zur Ermittlung der Probenströmungsmenge (f) ein geeignetes
volumetrisches Meßgerät 84 durchströmt Die Probe wird dann in einen ersten, kontinuierlichen CO2-Analysator
86 eingeleitet, indem der ursprüngliche CO2-Gehalt
der Probe ermittelt wird. Nach dem Verlassen des Analysators 86 tritt die Probe in eine Verbrennungskammer
88, wo sie gezündet wird, wobei mit einem Überschuß an Luft oder Sauerstoff eine vollständige
Verbrennung erreicht wird, so daß CO und die Kohlenwasserstoffe vollständig in CO2 umgewandelt
werden. Danach wird die neue Strömungsmenge (P) durch ein zweites volumetrisches Meßgerät 90 ermittelt.
Die Probe wird dann in einen zweiten kontinuierlichen CO2-Analysator 92 injiziert, in dem der gesamte
CO2-Gehalt bestimmt wird. Zu beachten ist, daß mit
Rücksicht auf die Gaszusammensetzung der Probe die Probenmeßgeräte hinsichtlich des spezifischen Gewichtes
kompensiert werden müssen. Die spezifische Gleichung für Slautet nun:
Der Kohlenstoffausgleich auf jeder Seite der Verbrennungskammer 88 lautet wie folgt:
/'XcO2, = /Xco2 + /Xco + /XcH4 + 2/Xc2H. + 3/Xc1H..
Durch Auflösung dieser Gleichung nach den CO2-Anteilen erhält man
./ Xcoij. — ./ Xcoi = ./ (Xco + XcH4 + 2Xc2H1, + 3Xc3H,) ·
Teilt man nun beide Seiten der Gleichung durch /, so erhält man
ü +
H4 +
+ = ~f XcO2r
Einsetzen des rechten Teiles der Gleichung in die Gleichung fur S liefert folgende Gleichung:
S = ~-7-Xco2t — ( 1 + ~r)^c°2 ~ ΐ? ^H2°'
Die Gleichung für die Dampfströmungsmenge lautet deshalb wie folgt:
F1. =
^XcO2 —l 1 + ^-JXco2 - j^XhjoJ·
F i g. 4 zeigt eine elektronische Schaltung 70, in der die Ausgänge der Analysatoren und der Strömungsmeßeinrichtungen
in ein Gasströmungssignal (F) und ein Dampfsteuersignal proportional der gewünschten
Dampf strömung (Fv) umgewandelt werden.
Der Gasanalysator 68 liefert der Schaltung 70 für jeden Gasbestandteil ein nichtlineares Eingangssignal,
so daß jedes Signal proportional dem prozentualen Anteil des jeweiligen Gasbestandteiles ist Beispielsweise
variieren die Kohlendioxyd- und Kohlenmonoxydsignale zwischen 2,5 und 12^>
Volt bei einer Konzentration von 0 bis 30%. Ebenso variiert das Methansignal t>o
zwischen 2,5 und 12£ Volt bei einer Konzentration von
0 bis 60%. Diese Eingänge gelangen in die Addiereinheiten 96, 98 und 100 und werden jeweils zu einer
konstanten Vorspannung von — 2^ Volt addiert Die
Addiereinheiten kehren außerdem das Vorzeichen jedes b5
Einganges und der Vorspannung um, so daß der Ausgang jeder Addiereinheit abhängig von der Größe
des Eingangssignals zwischen 0 und -10 V schwanken kann. An diesem Punkt sind die Signale immer noch
nicht linear und werden deshalb durch nichtlineare Verstärker 102, 104 und 106 in lineare Funktionen
umgeformt Kehrt man zur generalisierten Gleichung für S zurück, so erkennt man, daß die nicht aufkohlende
Komponente CO2 gegenüber den aufkohlenden Komponenten CO und CH4 entgegengesetztes Vorzeichen
besitzt Das COrSignal wird deshalb einer Polaritätsumkehreinheit 108 zugeführt, wo es die richtige
Polarität erhält Darauf werden die drei Signale in einer Addiereinheit 110 mit einem konstanten HA-Signal
kombiniert, so daß man ein Signal proportional 2 5 erhält Das 2 ^Signal wird im Multiplizierer 112 mit sich
selbst multipliziert und liefert die Menge (2 5/.
Die Meßeinrichtungen 66 erzeugen Signale, die dem
Druck (P), dem Druckunterschied (h), dem spezifischen
Gewicht (G) und der Temperatur (T) proportional sind.
Diese Signale gelangen in die Addierer 114, 116, 118 bzw. 120. In den Addiereinheiten 114 und 116 werden
die Signale für Druck und Druckunterschied mit
Vorspannungen von -2,5 V addiert. Der Ausgang der Addiereinheiten 114 und 116 wird dann in einem
Multiplizierer 122 multipliziert, so daß man das Produkt Px h erhält Den Signalen für das spezifische Gewicht
und die Temperatur werden Vorspannungen von + 2,5 V im Addierer 118 bzw. 120 hinzu addiert. Dann
werden diese Signale im Multiplizierer 124 multipliziert, was das Produkt GxT liefert. Die Ausgänge der
Multiplizierer 122 und 124 werden einem Dividierer 126 zugeführt, der das Signal Px h durch das Signal GxT
dividiert und den Quotienten mit einer geeigneten Konstanten (IC) multipliziert, was ein Ausgangssignal
P = K2PhIGT
ergibt Das Ausgangssignal P des Dividierers 126 wird dann mit dem Ausgangssignal (2 S/ des Multiplizierers
112 durch den Multiplizierer 128 multipliziert, so daß man erhält:
FJ - (2 FS?.
Zur richtigen Vorspannung des Signals F,2 für die
Dampfsteuerung wird dem Ausgangssignal des Multiplizierers 128 an der Addiereinheit 130 eine Vorspannung
hinzu addiert Ebenso wird der Ausgang des Dividierers 126 mit einer Vorspannung in der Addiereinheit 132
Tusammenaddiert, so daß man ein Ausgangssignal
proportional P erhält.
Die Wiederverwendung des verbrauchten Reduktionsgases erhäht somit den Wirkungsgrad und senkt
die Herstellungskosten weiter, als dies bisher möglich war. Die bisherigen Methoden zur Rezirkulation oder
Rückführung des reduzierenden Gases zum Ausgang des Reformers ergaben ein Reduktionsgas relativ
geringer Qualität, wenngleich diese Verfahren auch einen besseren Wirkungsgrad erzielten als ohne
Rückführung arbeitende Verfahren. Gemäß dem Ver-
fahren nach der Erfindung wird jedoch nicht nur der Wirkungsgrad beträchtlich gesteigert, sondern auch ein
Reduktionsgas sehr hoher Qualität erzeugt Die erneute Zirkulation des verbrauchten Reduktionsgases durch
den Reformer ermöglicht nicht nur die Wiederverwen
dung der erwünschten, reduzierenden Gaskomponente
CO, sondern gestattet auch die Reformierung von CO2
im rückgeführten Gas mit CK«, so daß man CO und H erhält. Diese Reformierung hängt jedoch von der
richtigen Steuerung des Dampfeinganges ab. Der
eintretende Dampf muß groß genug sein, um eine Aufkohlung verhindern zu können, und klein genug,
damit ein großer Reformierungsgrad von CO2 möglich ist. Mit der Erfindung wird auch dieses Steuerungsproblem gelöst indem eine optimale Dampfströmung
2> kontinuierlich aufrechterhalten wird, was eine Aufkohlung verhindert und einen großen Reformierungsgrad
des CO2 gestattet
Claims (1)
1. Verfahren zur Reduktion von zerkleinertem Erz zu Metall mittels eines reduzierenden Gases, das
insbesondere Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält, wobei dieses reduzierende Gas in einem
geschlossenen Kreislauf strömt, der die Reduktionszone eines das zu reduzierende Erz enthaltenden
Reaktors und einen katalytischen Reformer umfaßt, ι ο der Kohlenwasserstoffgas und Dampf in Kohlenmonoxid und Wasserstoff umwandelt, wobei der
Kreislauf zwischen Reaktor und Reformer mit einem Kohlenwasserstoffzufuhrgas und Dampf
gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, is daß
sammengefaßt werden:
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---|---|---|---|---|
US3889864A (en) * | 1971-10-15 | 1975-06-17 | Fierro Esponja | Method and apparatus for reducing particulate metal ores to sponge iron |
US3909446A (en) * | 1972-03-31 | 1975-09-30 | Nippon Kokan Kk | Method of manufacturing high quality reducing gas by two stage reforming processes |
US3890142A (en) * | 1973-10-16 | 1975-06-17 | Fierro Esponja | Method for gaseous reduction of metal ores |
US3844766A (en) * | 1973-12-26 | 1974-10-29 | Midland Ross Corp | Process for reducing iron oxide to metallic sponge iron with liquid or solid fuels |
SE387366C (sv) * | 1974-12-12 | 1980-03-27 | Stora Kopparbergs Bergslags Ab | Sett for reduktion av finfordelat metalloxidhaltigt material |
US3993473A (en) * | 1975-03-20 | 1976-11-23 | Bethlehem Steel Corporation | Method of reducing iron oxide |
US4099962A (en) * | 1976-01-05 | 1978-07-11 | Grupo Industrial Alfa, S.A. | Method and apparatus for measuring and controlling the percentage reduction of ore in a moving bed gaseous reduction reactor |
US4253867A (en) * | 1979-10-15 | 1981-03-03 | Hylsa, S.A. | Method of using a methane-containing gas for reducing iron ore |
JPS59145350U (ja) * | 1983-03-18 | 1984-09-28 | ブラザー工業株式会社 | 掃除機のフイルタ装置 |
US5064467A (en) * | 1987-11-02 | 1991-11-12 | C.V.G. Siderurgica Del Orinoco, C.A. | Method and apparatus for the direct reduction of iron |
CA2090906A1 (en) * | 1992-03-05 | 1993-09-06 | Corporacion Venezolana De Guayana (Cvg) | Method for improving quality of reforming gas used in the direct reduction of metal oxides |
US6749741B1 (en) * | 2001-12-20 | 2004-06-15 | Uop Llc | Apparatus and process for prewashing a hydrocarbon stream containing hydrogen sulfide |
US7856948B2 (en) | 2004-05-27 | 2010-12-28 | Wyeth Llc | Self-steaming compositions, articles comprising such compositions and methods of preparing such compositions |
US7878187B2 (en) * | 2005-09-23 | 2011-02-01 | Wyeth Llc | Heat cells comprising exothermic compositions having absorbent gelling material |
US7794649B2 (en) * | 2005-09-23 | 2010-09-14 | Wyeth Llc | Method of making heat cells comprising exothermic compositions having absorbent gelling material |
AT505490B1 (de) | 2007-06-28 | 2009-12-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von eisenschwamm |
HUE044479T2 (hu) | 2008-05-15 | 2019-10-28 | Wyeth Llc | Hordozható rendszer nedves hõ leadására |
DE102022122729A1 (de) * | 2022-09-07 | 2024-03-07 | Sms Group Gmbh | Vorrichtung zur Kupferproduktion mit verbesserter CO2-Billanz |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1401222A (en) * | 1919-06-24 | 1921-12-27 | Wiberg Frans Martin | Method of and furnace for reducing ores and oxygen compounds utilized as ores |
US2635957A (en) * | 1947-03-20 | 1953-04-21 | Stora Kopparbergs Bergslags Ab | Process for reducing ores |
US2807535A (en) * | 1953-03-17 | 1957-09-24 | Vetrocoke Spa | Method of and plant for reducing iron ore |
US2915379A (en) * | 1956-09-10 | 1959-12-01 | United States Steel Corp | Method and apparatus for handling reducing gases |
US2900247A (en) * | 1957-08-05 | 1959-08-18 | Fierro Espouja Sa | Method of making sponge iron |
US3128174A (en) * | 1959-06-26 | 1964-04-07 | Fierro Esponja | Method of making sponge iron |
DE1201377B (de) * | 1961-11-23 | 1965-09-23 | Huettenwerk Oberhausen Ag | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Eisen-schwamm aus Eisenerz in einem Reduktions-schacht mittels Reduktionsgas |
US3423201A (en) * | 1966-03-18 | 1969-01-21 | Fierro Esponja | Method for producing sponge iron |
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