DE2461402B2 - Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens mit wenigstens zwei verschiedene TeilchengröOen aufweisenden Feststoffpartikeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschikken eines Schachtofens mit wenigstens zwei verschiedene Teilchengrößen aufweisenden Feststoffpartikel vorgesehen ist, das diese gleichmäßig gemischt den oberen Enden einer Vielzahl von sich nach unten erstreckenden Schüttrohren zuführt, deren untere Enden in das Innere des Schachtofens reichen. &o

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der US-PS 71 230 bekannt. Die bekannte Beschickungsvorrichtung wird an der Oberseite eines Schachtofens angebracht und weist zwei kreisförmige Rinnen auf, von deren Unterseite eine Vielzahl von Schüttrohren wegsteht und durch die obere horizontale Wand des Schachtofens hindurchragt. Die beiden Rinnen werden jeweils aus einem drehbar angeordneten Rohr beschickt, dessen unterer Auslaß sich längs je einer Rinne bewegt. Es wird angestrebt, in den Schachtofen eine homogene Beschickung einzubringen, welche bei der jeweils betrachteten Tiefe eine weitgehend einheitliche Dichte und Durchlässigkeit aufweist. Hierzu sind die Ausiaßöffnungen der Schüttrohre in der Weise über den Ofenquerschnitt verteilt, daß davon im wesentlichen gleiche Teilflächen des inneren Ofenquerschnitts beschickt werden.

Aus der AT-PS 2 39 118 ist eine weitere Beschikkungsvorrichtung für Schachtöfen bekannt, mit der ebenfalls eine gleichmäßige Verteilung des Beschikkungsgutes über den Schachtquerschnitt angestrebt wird. Das Beschickungsgut wird durch ein zentrales Rohr herangeschafft, das sich in zwei Rohre verzweigt, welche sich jeweils erneut in zwei Rohre verzweigen, so daß das Beschickungsgut über vier Schüttrohre in den Schachtofen eingeführt wird. Um gegebenenfalls Ungleichmäßigkeiten bei der Zuführung auszugleichen, sind jeweils an den Verzweigungsstellen Regelorgane vorgesehen, nämiich im Querschnitt keil- oder dachförmige Körper, die um eine unterhalb der Schnittlinie der Dachflächen liegende Achse schwenkbar sind. Jeweils im Anschiuß an die Regelorgane rutscht das Beschikkungsgut weiterhin durch die Schüttrohre, wobei gegebenenfalls wieder eine Vermischung solcher Feststoffpartikel erfolgen würde, die hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Teilchengröße an den Regelorganen getrennt worden sind.

Schließlich ist aus der US-PS 31 23 551 die Trennung von feinteiligem Erz und Gangart an einem rotierenden Kegelsieb bekannt, über dessen nach unten geneigte Mantelflächen das Teilchengemisch herabrutscht. Unter der Wirkung der Drehung des Kegelsiebes, des Gewichts der Teilchen und eines Gebläses erfolgt die Trennung in feinteiliges Material, das in oberhalb von dem Sieb angeordnete Kammern geblasen wird, in schwerere Metallteilchen, die durch das Sieb hindurchfallen und in leichtere Gesteinsteilchen, die zum Rand des Siebes wandern und dort aufgesammelt werden.

Zur Beschickung von Schachtöfen mit teilchenförmigem Material ist die Fachwelt bislang davon ausgegangen, eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Materials im Schachtofen zu erzielen. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus der US-PS 30 71230 bekannte Beschickungsvorrichtung mit der Maßgabe weiterzubilden, daß bei der Beschikkung eines Schachtofens mit Feststoffpartikeln, die wenigstens zwei verschiedene Teilchengrößen aufweisen, eine teilweise Trennung der Beschickung hinsichtlich ihrer Teilchengröße und eine solche räumliche Verteilung der Beschickungskomponenten im Schachtofen erfolgt, daß von der Ofenwand her eingeführtes Gas mit beiden Beschickungskomponenten gleichmäßig reagieren und optimal ausgenutzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 wiedergegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens mit im wesentlichen zwei verschiedene Teilchengrößen aufweisenden Feststoffpartikeln weist somit die nachfolgenden Bestandteile und Merkmale auf:

Ein Einfüllgefäß, mit dem die gleichmäßig gemischten Feststoffpartikel den oberen Enden einer Vielzahl von sich nach unten erstreckenden Schüttrohren zugeführt

werden;

die unteren Enden der Schüttrohre reichen in das Innere des Schachtofens hinein;

die unteren Enden der Schüttrohre sind lediglich längs einer der Innenwand des Schachtofens benachbarten Umfangslinie mit gleichem Abitand zueinander angeordnet;

angrenzend an die Austrittsöffnung jedes Schüttrohres ist jeweils ein Kegel mit seiner Spitze nach oben frei aufgehängt.

Diese Anordnung von Schüttrohr und Kegel gewährleistet, daß die kleineren Partikel von den Schüttrohren im wesentlichen senkrecht herabfallen, während die größeren Partike' bezogen auf das jeweilige Schüttrohr im wesentlichen nach unten und radial nach außen fallen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch ein Ausführungsbeispiel anhand von drei Figuren näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt eines Schachtofens mit einer dem Schachtofen zugeordneten Beschickungsvorrichtung;

Fig.2 einen Längsschnitt durch einen Teil der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung; und

F i g. 3 eine Ansicht des Schnittes längs der Linie 3-3 der F i g. 2.

F i g. 1 zeigt einen senkrechten Gegenstrom-Schachtofen 10 una eine Beschickungsvorrichtung 12 zum Einbringen von Beschickungsmaterial 13 in den Schachtofen 10. Der Ausdruck »Beschickungsmaterial« soll im wesentlichen ein Material aus unterschiedlich großen Feststoffpartikeln und im besonderen bei Bezugnahme auf einen Reduktionsofen pelletiertes, stückiges oder sortiertes Eisenerz mit vermischten Oxidfeinteilen bezeichnen.

Der Schachtofen 10 ist durch eine sich in senkrechter Richtung erstreckende Außenwand 14 begrenzt, die wenistens im oberen Abschnitt mit feuerfestem Material ausgefüttert ist und einen vorgegebenen Umfang aufweist, so daß ein länglicher Hohlkörper mit einem oberen Ende 16 und einem unteren Ende 18 gebildet ist. Das untere Ende 18 ist als halsförmiger Abschnitt ausgebildet, der mit einem Kühler 20 verbunden ist und in diesen so eingreift, daß im Kühler eine Beschickungsoberfläche 22 mit einem Beschickungswinkel gebildet wird. Ein geeigneter Pellet-Austragförderer, etwa ein von einem Motor 25 angetriebener Bandförderer 23, ist am unteren Ende des Kühlers 20 vorgesehen und dient tlazu, die Pellets durch ein Austragrohr 24 aus dem Kühler 20 abzuziehen. Durch den Austragsförderer 23 wird im Kühler 20, im Schachtofen 10 und in der Beschickungsvorrichtung 12 aufgrund der Schwerkraft eine Absenkung des Beschickungsmaterials gewährleistet. Im Kühler 20 wird das Beschickungsmaterial gekühlt durch Einleiten eines inerten Kühlgases aus einer Quelle 26 in den unteren Abschnitt des Kühlers 20 über ein Kühlgaseintrittsrohr 27, das mit einem geeigneten Gasverteiler 28 ausgerüstet ist und durch Abzug des verbrauchten Gases über ein Abzugsrohr 29 nach dem Verlassen des Beschickungsmaterials an der Beschickungsoberfläche 22.

Zwischen dem oberen Ende 16 und dem unteren Ende 18 des Schachtofens 10 ist ein Gaseinlaßrohr 31 vorgesehen, das einer Gasringleitung 32, die sich um die Außenwand 14 des Schachtofens 10 erstreckt und mit ω dem Inneren des Schachtofens durch eine Reihe von öffnungen 33, die durch die Außenwand 10 hindurchtreten, in Verbindung steht, heißes Reduktionsgas zuführt.

Das so in das Beschickungsmaterial durch die öffnungen 33 eingeleitete heiße Reduktionsgas strömt nach unten und im wesentlichen radial nach innen quer zur Säule des Beschickungsmaterials, gemäß einem Strömungsmuster, wie es durch die Pfeile 36 angedeutet ist, bevor es im Gegenstrom zum absinkenden Beschickungsmaterial senkrecht nach oben strömt. Wenn das Reduktionsgas die Reaktion vollzogen hat, tritt es an der Beschickungsoberfiäche 38 im oberen Abschnitt des Ofens aus dem Beschickungsmaterial aus und strömt durch ein Abgasrohr 39, das in der Nähe des oberen Endes 16 des Schachtofens 10 vorgesehen ist.

Am oberen Einde 16 des Schachtofens 10 ist ein Einfüllgefäß 41 zum Einbringen des Beschickungsmaterials in vorgegebener Menge in den Schachtofen befestigt. Das Beschickungsmaterial wird a.us einer Zuführung 43 über einen Fülltrichter 44 in das Einfüllgefäß 41 eingebracht. Das Schüttgut wird mittels eines durch einen nicht dargestellten Motor angetriebenen geneigten Bandförderer 46, der das Schüttgut in die Mitte des Fülltrichters 44 entleert, nahezu in der gleichen Menge pro Zeiteinheit eingegeben, in der es aus dem Kühleraustragrohr 24 entfernt wird. Um eine gleichmäßige Vermischung der Feinteilchen innerhalb der Pellets zu gewährleisten, ist am oberen Ende des Fülltrichters 44 eine oszillierende konische Verteilereinrichtung 47 vorgesehen. Die oszillierende Bewegung dieses Verteilers 47 verteilt auf dem Weg zwischen dem Fülltrichter 44 und dem Verschlußteil 43 die Feinteilchen gleichmäßig auf die Zwischenräumt zwischen den Pellets im Beschickungsmaterial.

Das Einfüllgefäß 41 weist eine außen durch eine zylindrische, oben abgeschlossene Außenwand 51 bestimmte Beschickungszone 50 auf. Durch diesen oberen Abschluß erstreckt sich im mittleren Bereich die Zuführung 43, so daß im Einfüllgefäß 41 eine Beschickungsoberfläche 53 gebildet wird. Die Beschikkungszone 50 wird ferner nach außen bestimmt durch eine kegelstumpfförmige Außenwand 56, die sich unten an die zylindrische Außenwand 51 anschließt. Nach innen wird die Beschickungszone 50 durch eine kegelförmige Innenwand 54 bestimmt, die im wesentlichen parallel zur kegelstumpfförmigen Außenwand 56 und im Abstand von dieser verläuft. Mit der Bodenfläche der Beschickungszone 50, die sich mit der Basis der kegelförmigen Innenwand 54 deckt, steht eine Vielzahl von runden Schüttrohren 58 in Verbindung, die gleichmäßig um die Bodenfläche der Beschickungszone 50 verteilt sind, damit sie gleiche Mengen an Beschickungsmaterial aufnehmen.

Die Schüttrohre 58 erstrecken sich durch das obere Ende 16 des Schachtofens 10 hindurch in das Innere des Schachtofens hinein. Sämtliche Schüttrohre 58 sind eng benachbart zur Außenwand 14 des Ofens und aus dem Bereich der Mittelachse 60 des Schachtofens entfernt angeordnet. Es ist wesentlich, daß die Mehrzahl der Schüttrohre 58 in einem kleineren Abstand zur Außenwand 14 als zur Mittelachse 60 angeordnet ist. Der Schüttwinkel der Beschickungsoberfläche 38 wird durch die Anordnung der Schüttrohre 58 bestimmt; die Anordnung wird mit der Maßgabe gewählt, daß der Schüttwinkel größer ist als bei anderen bekannten Einfüllgefäßen.

Am Auslaß 59 jedes Schüttrohres ist ein Feinmaterial-Kegel 62 mit einem vorgegebenen einbeschriebenen Winkel vorgesehen, dessen Aufbau und Anordnung am besten aus F i g. 2 ersichtlich ist. Der Kegel 62 wird von zwei »J«-Haken 63 mit verzweigten Enden in der Mitte

des Auslasses 59 des Schüttrohres 58 gehalten. Die Haken 63 sind mittels Zapfen 64 an einem Block 65 angelenkt, der am Schüttrohr 58 angeschweißt ist. Wenn das Beschickungsmaterial das Schüttrohr 58 verläßt, stößt es gegen die nach oben gerichtete Spitze des Kegels 62. Hierdurch rollen die Pellets nach außen, und die Feinteilchen fallen längs der Kegeloberfläche und dann senkrecht nach unten, wodurch sich ein vorgegebenes Muster in Form eines Ringes 66 aus kleinen Partikeln bzw. Feinteilchen, die innerhalb der größeren Partikel bzw. Pellets verteilt sind, ergibt. Der Ring 66 aus Feinteilchen bildet im wesentlichen eine senkrecht stehende Säule, die mit dem Auslaß 59 des jeweiligen Schüttrohres 58 fluchtet.

Wie am besten aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, ist jedem Schüttrohr 58 ein Temperaturfühler zugeordnet. Dieser umfaßt ein Thermoelement 70, welches durch ein Edelstahlrohr 72 eingeführt ist. Das Edelstahlrohr 72 tritt durch das obere Ende 16 des Schachtofens 10 im Abstand vom Schüttrohr 58 ein und verläuft dann freigehalten in enger Nachbarschaft zu dem Schüttrohr 58, bis in die Nähe von dessen Auslaß 59. Damit das Thermoelement 70 die Temperaturdifferenz zwischen den relativ kalten Pellets innerhalb des Schüttrohres 58 und dem relativ heißen Reaktionsgas erfassen kann, ist es von einem Strahlungsschild 74 umgeben. Dieser kann einfach aus einer ersten U-förmigen Platte bestehen, die innerhalb einer zweiten größeren U-förmigen Platte angeordnet ist. Die beiden U-förmigen Platten können aus Edelstahl bestehen und sind an der offenen Seite der U-Form am Schüttrohr 58 angeschweißt und umhüllen so daß Thermoelement 70. Obwohl die axialen Enden des Strahlungsschildes 74 offen dargestellt sind, kann ein Ende oder es können beide Enden geschlossen sein.

Mittels der Thermoelemente 70 wird ein Blockieren der Schüttrohre erfaßt, da ein Temperaturanstieg auftritt, wenn der Materialfluß in den blockierten Schüttrohren kleiner wird, da die steckengebliebenen Pellets Wärme aus dem Ofen absorbieren. Wird das Blockieren erfaßt, dann kann es durch geeignete Maßnahmen von außen, wie durch Behämmern des Schüttrohres zum Lösen der blockierten Teilchen, beseitigt werden. Andererseits kann in Verbindung mit dem Thermoelement 70 eine automatische Blockierbeseitigung für das dosierende Einfüllgefäß 41 vorgesehen sein. Wie am besten F i g. 1 zeigt, kann eine solche Einrichtung ein Wasserrohr 80 enthalten, das sich durch die Spitze der kegelförmigen Innenwand 54 erstreckt und dessen Austrittsöffnung im Inneren einer konischen Abdeckkappe 81 liegt. Erfaßt das Thermoelement 70 einen Temperaturanstieg, der eine drohende Verstopfung in einem Schüttrohr 58 anzeigt, dann wird ein Signal erzeugt, welches die Betätigung eines nicht dargestellten Ventils hervorrufen kann, um durch das Wasserrohr 80 einen Wasserstrom einzuleiten, der gegen die Abdeckkappe 81 stößt und an der kegelförmigen Innenwand 54 herunterfließt, um die Schüttrohre 58 zu spülen. Das Wasserrohr 80 und die Abdeckkappe 81 könnten auch im Fülltrichter 44 angeordnet sein, wodurch zusätzlich ein Durchspülen des Fülltrichters 44 und des Verschlußteils 43 möglich wäre. Das Wasserrohr 80 kann auch unabhängig vom Thermoelement 70 periodisch geschaltet werden, um ein periodisches Auswaschen der Schüttrohre 58 vorzusehen. Die periodische Eingabe von Wasser in diskreten Mengen in den Ofen ist für dessen Betrieb nicht schädlich.

Die Arbeitsweise eines Schachtofens zur Direktreduktion von Eisenerz zu einem metallisierten Endprodukt ist bekannt und wird nicht im einzelnen erläutert. Kurz gesagt, wird heißes Reduktionsgas, das im wesentlichen die reduzierenden Bestandteile H2 und CO und Restmengen an oxidierenden Bestandteilen H2O und CO2 enthält, durch die Öffnungen 33 radial nach innen in den unteren Bereich des Ofens 10 eingeleitet. Das Gas reduziert das im Schachtofen absinkende Eisenerz von Hämatit zu Magnetit, zu Wüstit und schließlich zu metallischem Eisen, während es im Gegenstrom zu den absinkenden Partikeln nach oben strömt. Von diesen Reaktionen ist die Reduktion von Wüstit (FeO) zu metallischem Eisen (Fe) die schwierigste und erfordert ein Reduktionsgas mit hohen Reduktionseigenschaften in ausreichender Menge, um einen leistungsfähigen Betrieb des Schachtofens zu ermöglichen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verteilt der Feinmaterialkegel 62 die zwischen den Pellets vorhandenen Feinteilchen in einer geometrisehen Anordnung, die einem sich im Schachtofen senkrecht nach unten erstreckenden Ring 66 entspricht. Da die Feinteilchen eng benachbart zu den Öffnungen 33 angeordnet sind, wird faktisch das gesamte Reduktionsgas so lange es noch eine hohe Reduktionskapazität aufweist, gezwungen, zwischen den Feinteilchen hindurchzuströmen, bevor es die Pellets im mittleren Bereich des Ofens erreicht. Dadurch ist es möglich, sowohl die Feinteilchen, als auch die Pellets kontinuierlich bei einer gleichmäßigen Absinkgeschwindigkeit der Partikel im Ofen zu reduzieren. Die ringförmige Anordnung der Feinteilchen verhindert eine so dichte Ansammlung dieser Teilchen, durch welche das Reduktionsgas nicht mehr hindurchdringen könnte. Das Reduktionsgas muß auf dem Weg zum Abzugsrohr 29 den Ring einmal von außen nach innen und dann von innen nach außen durchdringen. Obwohl optimale Ergebnisse erhalten werden, wenn sämtliche Schüttrohre 58 eng benachbart zur Außenwand 14 des Ofens angeordnet sind, werden bereits verbesserte Ergebnisse erzielt, wenn lediglich die Mehrheit der Schüttrohre näher an der Außenwand als an der Mittelachse 60 des Ofens angeordnet ist und wenn ferner vor dieser Mehrheit wiederum nur der überwiegende Teil mit Kegeln 62 ausgestattet ist.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung der Schüttrohre 58 führt zu einem Schüttwinkel der Beschickungsoberfläche 38 innerhalb des Schachtofens 10, der notwendigerweise größer ist als bei bekannten Anordnungen. Hierdurch wird ein größeres »Tal« in der Beschickungsoberfläche gebildet. Die kürzeste Wegstrecke, die das Gas durch das am meisten durchlässige Beschickungsmaterial zurücklegen muß, befindet sich im Bereich der Mittelachse des Ofens. Das Reduktionsgas neigt deshalb dazu, zur Mitte des Schachtofens hinzuströmen, wodurch die Reduktion der Pellets gefördert wird, die um die Mittelachse liegen. Bisher ist dieser Bereich als der am schwierigsten zu reduzierende Bereich des Teilchenbetts angesehen worden. Versuche haben gezeigt, daß der Bereich des Beschickungsmaterials unmittelbar unterhalb der Beschickungsoberfläche 38 ein Bereich ist, in dem Eisenerz zu Wüstit reduziert wird. Diese Reaktion tritt verhältnismäßig leicht auf, und es konnte nicht festgestellt werden, daß sie in nachteiliger Weise durch den vergrößerten Schültwin-

M kel der Beschickungsoberfläche 38 beeinflußt wird. Im Gegenteil hat sich gezeigt, daß durch den vergrößerten Schültwinkel der Beschickungsoberfläche die Leistungsfähigkeit des Ofens verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Beschickungseinrichtung ist besonders vorteilhaft für die Förderung von Beschikkungsmateriai, das aus sortierten, stückigen oder pelletierten Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 0,95 cm und 2,54 cm besteht und von Feinteilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,32 cm durchsetzt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens mit wenigstens zwei verschiedene Teilchengroßen aufweisenden Feststoffpartikeln, bei der ein Einfüllgefäß für die Feststoffpartikel vorgesehen ist, das diese gleichmäßig gemischt den oberen Enden einer Vielzahl von sich nach unten erstreckenden Schüttrohren zuführt, deren untere Enden in das Innere des Schachtofens reichen, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die unteren Enden (59) der Schüttrohre (58) längs einer der Innenwand des Schachtofens benachbarten Umfangslinie mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, und angrenzend an die Austrittsöffnung jedes Schüttrohres (58) jeweils ein Kegel (62) mit seiner Spitze nach oben frei aufgehängt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem Schüttrohr (58) ein Temperaturfühler (70) zugeordnet ist, der das Temperaturdifferential zwischen dem Gas (36) im Ofen (10) und den Partikeln im Schüttrohr erfaßt, und daß abhängig von einem durch den Temperaturfühler gelieferten Signal der Durchfluß der Partikel durch das Schüttrohr steuerbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (70) durch einen Strahlungsschild (74) gegenüber dem Ofeninneren abgeschirmt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einfüllgefäß (41) eine kegelstumpfförmige Außenwand (56) aufweist, und in dem Einfüllgefäß als Verteilereinrichtung ein kegelförmiges Teil (54) vorgesehen ist, dessen Spitze mit der Eintrittsöffnung des Einfüllgefäßes fluchtet, und das zusammen mit der kegelstumpfförmigen Außenwand (56) eine Beschickungszone begrenzt, die mit den einzelnen Schüttrohren (58) in Verbindung steht, und daß ferner dem kegelförmigen Teil (54) eine Düse (80) zugeordnet ist, durch die abhängig von einem durch die Temperaturfühler (70) gelieferten Signal wenigstens eines der Schüttrohre (58) spülbar ist.

5. Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, auf Beschickungsmaterial aus sortierten, stückigen oder pelletisierten Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 0,95 und 2,45 cm, die von Feinteilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,32 cm durchsetzt sind.

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