DE2306953C2

DE2306953C2 - Verfahren und Durchführungsanordnung zur Reduktion von Eisenerz

Info

Publication number: DE2306953C2
Application number: DE2306953A
Authority: DE
Inventors: Björn Dipl.-Ing. Västeraas Widell
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1972-02-24
Filing date: 1973-02-13
Publication date: 1985-11-28
Also published as: JPS4899021A; US4080195A; DE2306953A1; SE360679B; GB1413593A; SE360679C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Durchführungsanordnung zur Reduktion von Eisenerz gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Verfahren ist bekannt aus der DE-AS 12 63 795

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Roheisen oder Stahl aus Oxyden von Eisen und Eisenerz herzustellen, wobei die Reduktion des Oxyds bei einer Temperatur erfolgt, die die Schmelztemperatur des erhaltenen Materials übersteigt. So wird feinkörniges Eisenerz, Schlich, in einem glühenden Koksbett, das auf einer Schmelze schwimmt, bei zum Beispiel 1400⁰C reduziert, und man erhält das aufgekohlte Eisen in geschmolzener Form. Es ist auch bekannt, durch Einspritzen von Schlich und Kohlepulver oder Öl in eine Eisenschmelze eine Reduktion des Erzes zu bewirken, wobei Kohlenstoffmonoxyd und bei öleinspritzung Wasscrsloffgas gebildet wird.

Die bei diesem Verfahren zur Reduktion crforderliehe Wärme wird z.B. durch Verbrennung von entstehenden Gasen in einem Ofenraum über der Schmelze gewonnen.

Bei dem aus der DE-AS 12 63 795 bekannten Verfahren wird das Erz der Schmelze über trichterförmige ίο öffnungen am oberen Ende des Ofens zugeführt, so daß es auf die Oberfläche der Schmelze fällt Die Zuführung erfolgt also an einer Stelle, die von dem zufälligen Füllungsgrad des Ofens abhängt. Diese Stelle liegt bei einem stark gefüllten Ofen weit oberhalb des Teils der Schmelze, an der die maximale induktive Erwärmung stattfindet Das kohlenstoffhaltige Material wird über ein bis zum Boden des Induktionsofens reichendes Rohr zugeführt Die Vermischung des kohlenstoffhaltigen Materials mit der Schmelze erfolgt also an einer andcren Steife des Ofens als die Vermischung des Erzes mit der Schmelze.

Aus der Druckschrift »Modem castings« 1960, Seite 38—41 ist ein Zweikammer-Induktionsofen bekannt, bei dem Erz und kohlenstoffhaltiges Material durch ΟΓΓ-nungen in den Deckeln der Ofenkammern zugeführt werden, und zwar das Erz in der einen Kammer und das kohlenstoffhaltige Material in der anderen Kammer. Auch hier hängt die Lage der Zuführung des Materials von dem zufälligen Niveau der Schmelze im Induktionsofen ab.

Bei den bekannten Verfahren treten innerhalb des Ofens und des darin befindlichen Materials große Temperaturunterschiede auf und die wirtschaftliche Ausnutzung der Öfen und der erzeugten Wärme ist unbcfricdigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art nebst Durchführungsanordnung zu entwickeln, welches sich durch eine größere Wirtschaftlichkeit gegenüber den bekannten Verfahren auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 genannt.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens weist die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 6 genannten Merkmale auf.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Anordnung ist im Anspruch 7 genannt.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Schlich und das Reduktionsmittel in der Schmelze fein verteilt werden. Man erhält hierdurch eine wirksame Wärmcübertragung von der elektrisch erwärmten Schmcl/c auf den Schlich, und der für die endotherme Reaktion erforderliche Wärmezuschuß wird effektiv ausgenutzt. Es entstehen keine großen Temperaturgradienten. Die Zufuhrleitungen für Schlich und Reduktionsmittel sind bei der Anordnung gemäß der Erfindung so angeordnet, daß diese Stoffe sich in der Schmelze in dem clekti iseh erwärmten Teil des Ofens mischen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Schmelze in einen Rinnenofen mit Rinnen-Induktoren gefüllt, wobei Schlich und Reduktionsmittel in die Schmelzenrinne eingeblasen werden.

Anhand der in den Figuren dargestellten Au.'sführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert ,Wcr-

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den. Es zeigt Fall durch Zufuhr von Brennstoff und Sauerstoff über

Fi g. 1 einen Induktionstiegelofen, die Zuleitung 18. Die Schlacke bekommt dabei eiine so

F i g. 2 einen Rinnenofen, niedrige Viskosität, daß im Bad 17 entwickeltes Gas die

Fig.SeinenOfenmitZusatzverbrennun,;. Schlackendecke passieren kann. Der Brennstoff kann

F i g. 1 zeigt einen Tiegelofen mit einer einphasig ge- 5 der Schmelze alternativ in Form eines Überschusses an speisten Ofenspule 11. Die Spule kann mit nieder- oder ReduKtionsmittel zugeführt werden, hochfrequentem Strom gespeist werden, und eventuell Die Zufuhr von Kohlepulver oder Öl als Brennstoff,

können die Stromzuführungsleitungen auf mehrere um einen eventuellen Restbedarf an Wärme für die RePhasen umschaltbar sein, um gleichzeitig umzurühren auktion zu decken, kann auch in Form eines Überschus- und zu erwärmen. _{10 se}s an Reduktionsmittel zusammen mit dem Reduk-

Im Ofen soll eine Roheisen- oder Stahlschmelze aus tionsmittel erfolgen. Der zugehörige Sauerstoff kann •/.ugeführtem Eisenerz, hier Schlich, hergestellt werden. entweder zusammen mit dem Brennstoff oder getrennt Die für die Reduktion erforderliche Wärme wird groß- über gekühlte Rohre oder Düsen in das Gefäß eingelenteils oder vollständig auf induktivem Wege über die führt werden. Die Kühlung kann auf bekannte Weise Spule 11 zugeführt. Schlich und Reduktionsmittel sowie 15 mittels Argon oder Gasol erfolgen. Kohlepulver, Gasol oder Öl werden von oben über eine Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung des Schlak-

oder mehrere Zufuhrleitungen 12 und/oder von unten kenproblems als die oben beschriebene besteht darin, der Schmelze zugeführt, und alle diese Zusätze werden mittels intensiver Umrührung das Entstehen einer der Schmelze im Feld der Spule 11 und sennit in dem Schlackendecke zu verhindern. Eine solche Umrührung erwärmten Teil des Ofens zugesetzt Man kann eventu- 20 kann durch das gebildete Kohlenmonoxyd und/oder eil zusätzlich Wärme zuführen, z. B. durch Verbrennen durch Einspritzen von Gas oder Flüssigkeit in, die von in der Schmelze gelöstem Kohlenstoff zu Kohlen- Schmelze und/oder durch die genannte induktive Ummonoxyd durch Zufuhr von Sauerstoff. Frei gewordenes rührung zustande gebracht werden. Kohlenmonoxyd und eventuell Wasserstoff werden z. B. Die Viskosität der gebildeten Schlacke kann durch

in einem Dampfkraftwerk verbrannt, von wo dem Pro- 25 Zusatz von beispielsweise Kalk oder Flußspat vermin-/cß wieder elektrische Energie zugeführt werden kann. dert werden.

Die Zufuhr von Schlich und Reduktionsmittel (bei 12)

kann durch Einblasen eines Gasstroms in die Schmelze Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

in der Weise erfolgen, daß eine Mischung und eine Um-

rührung der Schmelze eintritt, welche die Reduktion des Oxyds beschleunigt und zur Homogenisierung der Schmelze beiträgt, und zwar sowohl hinsichtlich der Temperatur als auch der Bestandteile der Konzentralion.

Der Ofen kann mit einer umschaltbaren Spule versehen sein (einphasiger Betrieb für Erwärmung, dreiphasiger Betrieb für Umrührung). Der Ofen kann außerdem oder alternativ mit einem oder mehreren elektromagnetischen Umrührein 13 versehen werden, wie in Fig.2 gezeigt, was aber auch bei dem Ofen nach F i g. 1 möglieh ist. Man kann den Ofen auch zusätzlich oder alternativ mit einem oder mehreren porösen Bolzen oder Rohren 14 zum Einblasen von Gas oder Flüssigkeit versehen, die gleichzeitig Reduktionsmittel, wie Gasol oder Öl, sein können, und/oder Sauerstoffgas und/oder Inertgas (z. B. Argon). Die Zufuhr von Reduktionsmittel und Schlich kann auch an verschiedenen Teilen des Ofens geschehen oder jedenfalls über separate Leitungen 12. Alternativ kann die Zufuhr von Schlich und Kohlepulver in Form einer Dispersion in öl durch Düsen erfolgen, die in den Wänden oder im Boden des Ofens angeoidnet sind.

f i g. 2 zeigt einen Rinnenofen mit einem oder mehreren Induktoren 15, in dessen Rinne Schlich und/oder Kedukiionsmittel an der Stelle 16 eingeführt werden/ wird. Diese Bestandteile werden zusammen oder separat in den erwärmten Teil des Ofens gegeben, somit in die Rinne oder Rinnen. Die Induktoren können in üblicher Weise austauschbar sein. Durch Einblasen von Schlich und Reduktionsmittel in die Rinne erhält man schnell eine feine Verteilung dieser Zusätze, unter anderem infolge der Wirkung des Pinch-Effektes in der Rinne. Auch in diesem Fall kann eine Umrührung vorgesehen werden, entweder induktiv (bei 13) oder durch Gas.

l^: i g. 3 zeigt einen Tiegel- oder Rinnenofen mit einer Schmelze 17 und auf der Schmelze schwimmender Schlacke 16. Die Schlacke wird außer durch elektrische lirwürmung zusätzlich erwärmt, und zwar im gezeigten

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reduktion von Eisenerz, bei dem aufbereitetes feinkörniges Erz und kohlenstoffhaltiges Material einer in einem Induktionsofen befindlichen Eisenschmelze zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz und das kohlenstoffhaltige Material dem Ofen an einer Stelle, die sich im Feld der Spule und somit im erwärmten Teil des Induktionsofens befindet, zugeführt werden und daß die Zufuhr der beiden genannten Komponenten im wesentlichen an der gleichen Stelle des Ofens erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in einen Rinnenofen mit einem oder mehreren Rinneninduktoren gefüllt wird und daß der Schlich und das Reduktionsmittel mit der Schmelze in den Rinnen gemischt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlich und evtl. das Reduktionsmittel mittels eines Gasstromes auf solche Weise in die Schmelze geblasen werden, daß eine Mischung erfolgt und eine Umrührung der Schmelze und der Schlacke eintritt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schmelze und Schlacke mittels eines oder mehrerer induktiver Umrührer und/oder mittels Einblasen von Gas oder Flüssigkeit in die Schmelze umgerührt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schlich und Reduktionsmittel zusammen mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Material gegen die Schmelzenoberfläche geblasen werden und eine Erwärmung der auf der Oberfläche schwimmenden Schlacke herbeiführen.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Induktionsofen zur Verwahrung der Schmelze vorhanden ist und daß die Zufuhrleitungen (12) für Schlich und Reduktionsmittel so angeordnet sind, daß diese Stoffe sich im elektrisch erwärmten Teil des Ofens mit der Schmelze mischen.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen aus einem Rinnenofen mit einem oder mehreren Rinneninduktoren (15) besteht, wobei Schlich und Reduktionsmittel über eine Öffnung (16) in die Rinnen geleitet wird.