DE2526737B2

DE2526737B2 - Verfahren zur reduktion von eisenerz

Info

Publication number: DE2526737B2
Application number: DE19752526737
Authority: DE
Inventors: Italo Lido Rom; Malgarini Giansilvio; Pasero Edoardo; Rom; Iacotti (Italien)
Original assignee: Centro Sperimentale Metallurgico S.P.A., Rom
Priority date: 1974-06-17
Filing date: 1975-06-14
Publication date: 1977-03-03
Also published as: BE830255A; US3985547A; FR2274693B1; DE2526737A1; NL7507220A; GB1476821A; FR2274693A1; IT1013498B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Erzen, und richtet sich insbesondere auf ein Verfahren zur direkten Reduktion der Erze, insbesondere Eisenerze, in einem Wirbelbettreaktor. Viele Verfahren sind für die direkte Reduktion von Erzen in Wirbelbettreaktoren bekannt, welche Gas oder Gasgemische zum Reduzieren des Erzes und Fluidisierens des Bettes benutzen.

Das reduzierende und fluidisierende Gas wird in besonderen Anlagen, insbesondere nach dem Dampfreformierungsverfahren, ausgehend von Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf hergestellt Dieses Verfahren erfordert jedoch gesonderte Anlagen für die Gasproduktion, und die sind sehr teuer, wodurch in beachtlicher Weise die Kosten des Endproduktes sich erhöhen.

Ein anderer bekannter Weg zum Herstellen der reduzierenden Gase umfaßt die Teiberbrennung von Rohölen und anderen höheren Kohlenwasserstoffen. Auch wurde bereits vorgeschlagen, ein unterstöchiometrisches Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und Luft direkt in das reduzierende Bett einzuführen. Obwohl bei dieser Praxis auf die teueren, früher zur Herstellung der reduzierenden Gase erforderlichen Anlagen verzichtet werden kann, so hat diese doch ihre Nachteile, beispielsweise hinsichtlich des Schwefelgehaltes des Öls, wodurch das erzeugte Metall verunreinigt wird; sowie der Tatsache, daß ein Teil des Kohlenwasserstoffes krackt und Kohlenstoffruß direkt im reduzierenden Bett erzeugt; und der Tatsache, daß der in der verwendeten Luft enthaltene Stickstoff in der Anlage sich aufbaut bzw. ansammelt.

Erfindungsgemäß sollen diese Nachteile vermieden werden und eine direkte Reduktion von Erzen in Wirbelbetten in preiswerter Weise ohne die Möglichkeit, daß das erzeugte Metall durch Schwefel verunreinigt wird, vorgeschlagen werden:

Nach der Erfindung werden Erze, insbesondere Eisenerze direkt in einem mehrstufigen Wirbelbettreaklor reduziert, in welchem die reduzierenden und Ikiidisierenden Gase die Produkte einer Teilverbrenkung von Methan mit Sauerstoff sind, wobei die Gase in finer Zwischenzone des Reduzierturmes oberhalb der Stufe oder Stufen, wo die abschließende Metallisation |>zw. Metallbildung stattfindet, eingeführt werden. Das Verfahren wird bei Drücken zwischen 1 und 5 Atmo- ⁶S •phären durchgeführt; Methan und Sauerstoff werden in ♦iibstöchiometrischen Anteilen einer Brennkammer Kueeleitet deren Auslaß mit dem Reaktor in einer Zone verbunden ist, die beispielsweise zwischen dem letzten und dem vorletzten Reduktionsbett sich befindet In der Reduktionskanimer reagiert das Methan mit dem Sauerstoff unter Erzeugung von Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Wasser sowie einem kleinen Anteil Kohlendioxid Ein Teil des Methans, im allgemeinen weniger als 10 %, verbleibt unverbrannt und zirkuliert in den Reaktoren, ohne daß sich hieraus ein Schaden oder eine Störung ergäbe. Das so erzeugte Gas zusammen mit dem aus den unteren Stufen der Metallherstellung kommende Gas tritt durch die oberen Betten, wo das Erz sich in einem niedrig reduzierten Zustand befindet So behindern die vorhandenen Mengen an CO₂ und H₂O nicht den Fortschritt dieser Phase des Reduktionsverfahrens. Sobald einmal das reduzierende Gas durch den Reaktor geströmt und an dessen Kopf ausgetreten ist, werden Staub und Wasser, die es aufgenommen hat abgetrennt und das CO₂ beseitigt; anschließend wird das Gas wieder erwärmt und dem letzten reduzierenden Bett zugeleitet.

Auf diese Weise wird das reduzierende Gas, welches im wesentlichen aus CO und H₂ besteht genau in die Zone geführt wo das Vorhandensein eines reinen reduzierenden Gases am notwendigsten ist wodurch das Erzreduktionsverfahren vervollständigt wird Der in der i'eiiverbrennungskammer erzeugte (Kohlenstoff) Ruß kann entfernt werden, bevor er durch das Gitter in dem darüber befindlichen Wirbelbett eintritt.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert werden, die schematisch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zeigt.

Nach der Erfindung werden Methan und Sauerstoff über die Rohre 12 und 13 einer Brennkammer 6 zugeführt wo das Methan teilweise mit Sauerstoff, der in substöchiometrischen Mengen zugeführt wird, verbrannt wird. Von den heißen aus der Verbrennung kommenden Gasen wird Kohlenstoffruß abgetrennt, und diese werden dann einer Kammer 7 zwischen den Betten 2 und 3 des Reaktors 1 zugeleitet. Der prozentuale Volumenanteil der Gase beträgt an: H₂: 45-53; CO: 28-33; CO₂: 8-4; H₂O. 9-4; und CH₄: 5-2. In dieser Kammer werden sie mit den durch die Kammer 14 im Kreislauf rückgeführten Gasen vermischt, welche durch das letzte der Metallherstellung dienende Bett 2 getreten sind, wodurch die Reduktion des Ballastes abgeschlossen wird. Das so* erhaltene Gemisch geht nach oben zur Fluidisierung und Reduzierung des in den Betten 3 und 4 bzw. 5 enthaltenen Erzes und reichert sich an CO₂ und H₂O an, um in jeder Reduktionsstufe ärmer an CO und H₂ zu werden. Das Gasgemisch verläßt den Reaktor durch das Rohr 15 und wird im Zyklon 16 entstaubt und wird dann zum Wärmeaustauscher 8. wo es gekühlt wird, geführt.

Von hier wird das Gas an die Einheiten 9 und 10 gegeben, wo Wasser und Kohlendioxid jeweils abgetrennt werden. Dann wird ein Teil des gereinigten Gases bei 18 abgeblasen, während der Rest im Kreislauf über die Einheit 8 rückgeführt wird, wo es durch das den Reaktor 1 durch das Rohr 15 verlassende Gas vorgewärmt wird. Aus dem Wärmeaustauscher 8 wird das Gas zum letzten Wärmeofen 11 geführt, aus dem es wieder in den Reaktor 1 bei 14 eintritt. Das Erz wird dem Reaktor 1 über die Aufgabe 17 zugeführt und es durchsetzt die Betten in der Reihenfolge 5,4,3 und 2 im Gegenstrom zum fluidisierenden und reduzierenden Gas. Aus dem letzten reduzierenden Bett 2, auch als letztes Metallisationsbett bzw. Metallherstellungsbett

bekannt, wird das Produkt mit einem Reduktionsgrad, der über 93 % liegt, ausgetragen.

Beispiel

Eisenerz mit insgesamt 65 % Fe mit einer mittleren Korngröße von 1 mm wird einem vierstufigen reduzierenden Wirbelbetturmofen zugeführt Zwischen der letzten Stuie, der letzten Metallisationsstufe, und der vorletzten Stufe wird Verbrennungsgas mit der folgenden Zusammensetzung: H₂: 50,3; CO: 31,6; CO₂: 6,1; H₂O: 7,4 und CH₄: 4,6 Volumenprozent, das durch Teilverbrennung von Methan und Sauerstoff in einem volumetrischen Verhältnis von 1 :0,7 erhalten wurde.

unter das Gitter der vorletzten Wirbelbettstufe eingeführt Die Gase werden vermischt mit denen, die aus der letzten Stufe kommen und aas resuliertende Gemisch hat die folgende Zusammensetzung: H₂:58,4; CO-183; CO₂:1,9; H₂0:4,4 und CH₄:17,0 Volumenprozent

Die aus der Reduktion des Erzes in den oberen Wirbelbetten kommenden und den Reaktor oben verlassenden Gase werden befreit von Staub, H₂O und CO2 und werden im Kreislauf zum letzten Metallisationsbett rückgeführt, wo die Reduktion des Ballastes abgeschlossen wird. Feinkörniges Schwammeisen mit einem Reduktionsgrad von 95,4 % wird aus dem Reaktor ausgetragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen in mehrstufigen Wirbelbettreaktoren, da<iurchgekennzeichnet, daß die Gase durch Verbrennung von Methan mit Sauerstoff in substöchiometrischen Anteilen in einer besonderen Brennkammer hergestellt werden, wonach sie einer Zwischenzone des reduzierenden Turmofens oberhalb der Stufe oder den Stufen, auf denen die abschließende Metallisation^ ijzw. Metallherstellung stattfindet, zugeführt herden, wobei diesen letztgenannten Stufen Gas, das den reduzierenden Turmofen nach Abtrennen des in ihm enthalteneu CO₂ und H₂O verläßt, zugeführt wird