DE2601196C3 - Verfahren und Anlage zur Reduktion und anschließenden Pelletierung von feinkörnigem Erz - Google Patents
Verfahren und Anlage zur Reduktion und anschließenden Pelletierung von feinkörnigem ErzInfo
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Description
und in dem zweiten Drehrohrofen eine reduzierende Atmosphäre aufrechterhalten werden. Vergleicht man
diese bekannte Verfahren mit dem der vorliegenden Erfindung, dann läßt sich feststellen, daß der erste
Drehrohrofen günstigstenfalls mit dem zur Vorreduktion dienenden Schwebegas-Vorwärmer gemäß der
vorliegenden Erfindung verglichen werden kann, so daß aufgrund der sich einstellenden Überlagerungen von
Reduktionsarbeit und Pelletierungsarbeit weder eine befriedigende Reduktion noch eine brauchbare Pelletierung
der fertig reduzierten Erze erzielt werden kann.
Bei dar vorliegenden Erfindung steht dagegen durch
die Verwendung des zweiten Drehrohrofens für die Pelletierung einerseits der erste Drehrohrofen nur für
die Fertigreduktion der im Schwebegas-Vorwärmer vorreduzierten Erze zur Verfügung, während andererseits
der zweite Drehrohrofen nur der Pelletierung der fertig reduzierten Erze dient. Dies bedeutet also, daß der
erste Drehrohrofen speziell für die Reduktion der pulverförmigen Erze ausgebildet sein kann und daß
dieser erste Drehrohrofen — da ja seine Pelletierzone entfällt — gegenüber dem im Verfahren gemär DE-OS
24 28 715 verwendeten Drehrohrofen entsprechend kurzer ausgeführt sein kann, ganz abgesehen davon, daß
die Länge des Drehrohrofens bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren beträchtlich kurzer gehalten werden
kann als bei den bekannten Verfahren, in denen die Vorreduktion und die Fertigreduktion in ein und
demselben Drehrohrofen stattfinden.
Während bei dem Verfahren gemäß DE-OS 24 28 715 für den Drehrohrofenantrieb eine Drehzahl gewählt
werden muß, die sowohl einigermaßen für das Fertigreduzieren als auch für das Pelletieren paßt, kann
bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren der erste Drehrohrofen in seiner Drehzahl in optimaler Weise der
Reduziergeschwindigkeit und der zweite Drehrohrofen der günstigsten Pelletiergeschwindigkeit angepaßt
werden, wobei es sich herausgestellt hat, daß die günstigste Drehzahl zum Pelletieren der reduzierten
Erze größer n;in muß als die zum Reduzieren der Erze.
Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Versuchen hat sich herausgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist,
wenn der zweite Drehrohrofen mit einer Drehzahl zwischen etwa 3 und 15 U/min angetrieben wird,
während der erste Drehrohrofen mit einer Drehzahl zwischen eiwa 0,4 und 1,0 U/min iowie mit einem
Füllungsgrad von etwa 10 bis 25% arbeilet. Auf diese Weise kann der erste Drehrohrofen mit einer so
niedrigen Drehzahl betrieben werden, daß eine optimale Ausnutzung des ':<ei der Reduktion entstehenden
CO-Gases erreicht wird (wozu auch der hohe FiillungsgrikJ des Ofens beiträgt); der zweite Drehrohrofen
kann dagegen mit einer wesentlich höheren Drehzahl arbeiten, so daß die gewünschte gute
Pelletierung bei groücr Leistung erzielt wird.
Eine besonders günstige Anlage, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,
enthält einen mehrstufigen Schwebegas-Vorwärmer und einen Drehrohrofen für die Fertigreduktion der
Erze. Eine solche Anlage zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß zum Pelletieren der fertig reduzierten
Erze ein gesondert betriebener zweiter Drehrohrofen dem Reduktions-Drehrohrofen nachgeschaltet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dieser zweite Drehrohrofen nach seinem
Auslaufende hin im Durchmesser konisch verjüngt ausgebildet. Durch diu.is konische Einziehen in
Richtung des Auslaufendes kann ein Durchschießen des reduzierten Erze? verhindert werden, und gleichzeitig
wird ein Naehrollieren und Verfestigen der gebildeten
Pellets erzielt.
Bei dieser erfindungsgemäßen Anlage kann es ferner
Bei dieser erfindungsgemäßen Anlage kann es ferner
ϊ günstig sein, wenn der erste Drehrohrofen eine
feuerfeste Auskleidung aufweist, die mit Wende- und/oder Rührelementen, wie z. B. Nasensteinen oder
dgL, ausgebildet ist Eine derartige Ausgestaltung trägt vor allem bei besonders kurzen Drehrohrofen zu einer
in verbesserten Umwälzung des feinkörnigen oder mehlförmigen
Brenngutes und somit zu einer weiter verbesserten Reduktionsarbeit bei.
Das erfindungsgemäße Verfahren sei im folgenden anhand einer zu dessen Durchführung geeigneten
ι'. Anlage erläutert, die in der rein schematisch gehaltenen
Zeichnung veranschaulicht ist.
Diese Anlage enthält einen vierstufigen Zyklon-Vorwärmer 1 sowie einen Drehrohrofen 2'. Der Zyklon-Vorwärmer
I enthält in der untersten Stufe zwei parallel
j» geschaltete Zyklone 3, 4, in der zveiten Stufe einen
Wirbelschacht 5, in der dritten Stufe zwei parallel geschaltete Zyklone 6 und 7 sowie in der vierten Stufe
ebenfalls zwei Zyklone 8 und 9. Die Führung der Gase ist durch gestrichelte Pfeile 10 und die Führur.g des
;--i Gutes durch voll ausgezogene Pfeile 11 veranschaulicht.
Der !Drehrohrofen 2' wird nach dem sog. Gegenstrom-Verfahren
betrieben, d.h. das Gut (Pfeile II) durchsetzt den Drehrohrofen 2 in entgegengesetzter
Richtung (im Gegenstrom) zu den Heißgasen (Pfeile 10).
»ι Auf diese Weise steht das Guteinlaufende 2'a des Drehrohrofens 2' einerseits durch die Gutleitungen 20
der untersten Zyklonstufe (3, 4) und andererseits durch eine Gasleitung 13' (zu den untersten Zyklonen 3,4) mit
dem Zyklon-Vorwärmer I in Verbindung. In diese
r. Gasleitung 13' mündet eine Düse 15 zum Einbringen
eines festen oder flüssigen Reduktionsmittels ein. Der Drehrohrofen 2' kann gegebenenfalls noch mit einer
Anzahl Mantelbrenner oder Mantclventilatoren 16 (nur gestrichelt angedeutet) versehen sein. Ferner weist
κι dieser zur Fertigreduktion dienende Drehrohrofen 2'
eine feuerfeste Auskleidung 21 auf, die mit Wencle- und/oder Rührelementen 22 ausgebildet ist, bei denen es
sich beispielsweise um sog. Nasensteine handeln kann, die in zweckmäßiger Weise auf dem Innenurnfang des
»ί Drehrohrofens 2' verteilt sind.
Zwischen der zweiten Stufe (Wirbelschacht 5) und der
dritten Stufe (Zyklone 6,7) des Zyklon-Vorwärmers I ist
ein Anschluß 17 zur Zuführung von Frischluft vorgesehen.
in Bei diesem Verfahren ist der Drehrohrofen 2' nur für
die Fertigreduktiori bestimmt, so daß er baulich verhältnismäßig kurz gehalten und auf die spe2-.ielleu
Belange der Fertigreduktion abgestimmt sein kann. Zum Pelletieren bzw. Agglomerieren der fertig
Vi reduzierten Erze ist dem Reduktions-Drehrohrofen 2'
ein gesondert angetriebener zweiter Drehrohrofen 23 nachgeschaltet, dessen Guteinlaufende über eine Verbindungsleitung
bzw. -schurre 24 mit dem Gutauslaßende 2'bdes Drehrohrofens 2' verbunden ist.
r.n Dieser zweite Drehrohrofen 23 ist — wie in der
Zeichnung dargestellt — vorzugsweise im Durchmesser derart konisch ausgebildet, daß er sich nach seinem
Gutauslaufende 23b hin im Durchmesser verjüngt. Dieser zweite Drehrohrofen 23 wird im Gleichstrom
ι., von Gut und Gas (Pfeile 10 bzw. 11) betrieben, wobei
mit dem Gutauslaufcnde 23b dieses Drehrohrofens das eine Ende einer Gasleitung 25 verbunden ist, deren
anderes Ende an das Gutauslaufende 2'b des ersten
Drehrohrofens 2' angeschlosen ist.
Während in dem ersten Drehrohrofen 2' ein Zentralbrenner 12' in das Gutauslaufende 2'b hineinragt,
ragt ein Zentralbrenner 26 in das Guteinlaufende 23;i des zweiten Drehrohrofens 23 hinein.
>
Der zum Pelletieren der fertig reduzierten Erze dienende zweite Drehrohrofen 23 wird von einem in der
Zeichnung nicht näher dargestellten Antrieb so angetrieben, daß er mit einer Drehzahl zwischen etwa 3
und 15 U/min, vorzugsweise zwischen 6 und 8 U/min, ι« läuft. Diese Drehzahl hat sich für die Pelletierung als
besonders günstig erwiesen. Dagegen kann der erste Drehrohrofen 2' mit einer wesentlich kleineren
Drehzahl arbeiten, nämlich mit etwa 0,4 bis 1,0 U/min. vorzugsweise mit 0,5 bis 0,7 U/min. Diese Drehzahl '>
sowie ein Füllungsgrad zwischen 10 und 25%. vorzugsweise zwischen 15 und 25%, haben sich als
besonders günstig für die F'ertigreduktion erwiesen, um
entstehenden CO-Gase zu erreichen. Bei dieser .'« Reduktionsarbeil ist es dann ferner vor allem für die
Wärmewirtschaftlichkeit günstig, wenn die heißen Abgase des zweiten Drehrohrofens 23 über die
Gasleitung 25 in den Reduktions-Drehrohrofcn 2' angeführt werden. Das aufgegebene feinkörnige i'rz ->'>
(Pfeile 11) wird dann in gleicher Weise wie beim Verfahren gemäß DE-OS 24 28 715 zunächst im
Schwebegas-Vorwärmer 1 vorreduziert und dann im eisten Drehrohrofen 2' im Gegenstrom-Verfahren
fertig reduziert. Die heißen Abgase des Drehrohrofens ι» 2' durchströmen den Zyklon-Vorwärmer 1 in der durch
die Pfeile 10 wiedergegebenen Weise, so daß sie zur Trocknung und Vorwärmer des F.rzes nutzbar gemacht
werden. Durch die Eindüsung des Reduktionsmittels (öl oder feinkörnige Kohle) in die Gasleitung 13' i">
(mittels Düsen 15) wird eine sehr gute Vermischung des Reduktionsmittels mit dem feinkörnigen Erz erreicht,
wodurch der Reduktionsablauf beschleunigt wird. Gasreiche Kohle wird in den beiden unteren Vorwärmerstufen
(Zyklone 3, 4 und Wirbelschacht 5) w weitgehend abgeschwelt. Die Schwelgase und die von
den heißen Gasen mitgerissenen feinsten Kohlepartikel werden durch die über den Anschluß 17 zugeführte
Frischluft verbrannt und auf diese Weise optimal für die Vorwärmung und eine evtl. notwendige Trocknung des ■'>
F.rzes nutzbar gemacht. Da die Verbrennung der Schwelgase erst in der an den Wirbelschacht 5
anschließenden (zu den Zyklonen 6 und 7 der dritten Stufe führenden) Rohrleitung erfolgt, wird die reduzierende
Wirkung dieser Gase in den Zyklonen 3 und 4 "><> sowie im Wirbel^chacht 5 voll ausgenutzt. Es erfolgt auf
diese Weise eine weitgehende Vorreduktion des aufgegebenen Erzes vor dessen Eintritt in den
Drehrohrofen 2'.
Im Drehrohrofen 2' wird das hocherhitzte und mit v>
Reduktionsmitteln vermischte Erz durch den Brenner 12' weiter erhitzt und auf der für die Reduktion
günstigsten Temperatur gehalten. Durch die evtl.
vorgesehenen Mantelvenlilatoren 16 kann bei Bedarf noch zusätzlich Luft in den Drehrohrofen 2 eingeblasen
werden, um eine verbesserte Verbrennung der durch Kohleverbrennung und durch die Reduktion entstehenden
CO-Gase mittels Luft zu erzielen.
Die im ersten Drehrohrofen 2' fertig reduzierten Erze gelangen dann über die Verbindungsschurre 24 in den
zweiten Drehrohrofen 23, in den in diesem Falle zunächst die erforderlichen Bindemittel zugeführt
werden und in dem die Erze dann agglomeriert bzw. pelletiert werden. In diesem /weiten Drehrohrofen 23
werden die fertig reduzierten Erze dann mittels des Brenners 26 so weit aufgeheizt, daß ein Aufschmelzen
der beigemischten Bindemittel (Schlackebildner) erfolgt. Die auftretende Schmelze hat die Funktion eines
Bindemittels zur Pelletierung reduzierten, feinkörnigen Erzes; sie muß daher eine geeignete Viskosität
aufweisen (z. B. eine Schlacke mil 46% FeO. 38% SiO2
.jrjji )5% CaO bei HOQ0V
Die Auswahl des Bindemittels geschieht dann in gleicher Weise und nach denselben Gesichtspunkten
wie beim Verfahren gemäß DE-OS 24 28 715. Ein geeigneter Schlackenbildner kann ebenfalls an geeigneter
Stelle (in den Wärmetauscher, an der Guteinlaufseite oder eventuell über Mantelöffnungen) zugeführt werden.
Das Pelletieren im Drehrohrofen 23 erfolgt dann — nach r'om Aufschmelzen der Stoffe — in ähnlicher
Weise wie in Pelletiertrommeln, die für die Herstellung von Grünpellets eingesetzt werden. Während der
zweite Drehrohrofen 23 für ein Pelletieren generell auch zylindrisch (gegebenenfalls mit Staurand am
Gutaustragsende) ausgebildet sein kann, hat sich jedoch die erläuterte konische Ausführungsform als besonders
günstig herausgestellt, da auf diese Weise ein Durchschießen der frisch aufgegebenen feinkörnigen Erze
verhindert wird und da auf diese Weise gleichzeitig die gebildeten Pellets nachrollicrt und verfestigt werden.
Die den zweiten Drehrohrofen 23 bei 23c verlassenden. fertig reduzierten und pelletierten Erze können
dann in bekannter Weise gekühlt oder auch direkt zwecks Weiterbearbeilung heiß abtransportiert werden.
Wie sich aus den obigen Erläuterungen deutlich ergibt, kann eine wesentliche Verbesserung gegenüber
den erläuterten bekannten Verfahren dadurch erreicht werden, daß für die Fertigreduktion der vorreduzierten
Erze sowie für die Pelletierung der fertig reduzierten Erze jeweils ein gesonderter Drehrohrofen vorgesehen
ist. Auf diese Weise kann durch die spezielle Ausgestaltung und Betriebsweise der beiden Drehrohrofen
sowohl eine optimale Reduktionsarbeit [7ertigreduktion)
als auch eine optimale Pelletierarbeit geleistet werden. Da für die reine Fertigreduktionsarbeit
der erste Drehrohrofen verhältnismäßig kurz gehalten werden kann, läßt sich bei diesem erfindungsgemäßen
Verfahren der geringe bauliche Mehraufwand (gegenüber DE-OS 24 28 715) mehr als ausgleichen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Verfahren zur Reduktion und anschließenden Pelletierung von feinkörnigem Erz unter Verwendung
eines Drehrohrofens für die Fertigreduktion und eines mit den Ofenabgasen beheizten, zur
Vorreduktion dienenden Schwebegas-Vorwärmers sowie unter Zugabe eines festen oder flüssigen
Reduktionsmittels in die vom Drehrohrofen zum Vorwärmer führende Gasleitung, wobei das fertig
reduzierte Erz dann unter Zugabe eines Bindemittels pelletiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das fertig reduzierte Erz in einem gegenüber dem Reduktions-Drehrohrofen schneller drehenden
zweiten Drehrohrofen pelletiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Drehrohrofen mit einer Drehzahl zwischen etwa 3 und 15 U/min angetrieben
wird, während der erste Drehrohrofen mit einer Drehzahl zwischen etwa 0,4 und 1,0 U/min sowie mit
einem Füllungsgrad von etwa 10 bis 25% arbeitet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antreiben des zweiten Drehrohrofens
eine Drehzahl zwischen 6 und 8 U/min gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Drehrohrofen mit einer Drehzahl von etwa 0,5 bis 0,7 U/min arbeitet.
5. Verfahren nach Anspruch 2 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den ersten Drehrohrofen
ein Füllungsgrad zwischen 15 und 25% gewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Gut unü Gas durch den zweiten
Drehrohrofen im Gleichstrom zueinander hindurchgeführt werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Abgase des
zweiten Drehrohrofens in den ersten Drehrohrofen eingeführt werden.
8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem
mehrstufigen Schwebegas-Vorwärmer und einem Drehrohrofen für die Fertigreduktion der Erze,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Pelletieren der fertig reduzierten Erze ein gesondert betriebener
zweiter Drehrohrofen (23) dem Reduktions-Drehrohrofen (2') nachgeschaltet ist.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Drehrohrofen (23) nach seinem
Auslaufende (23b) hin im Durchmesser konisch verjüngt ausgebildet ist.
10. Anlage nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch
gekennzeichnet, daß mit dem Auslaufende (23Z^ des im Gleichstrom von Gut und Gas durchsetzten
zweiten Drehrohrofens (23) das eine Ende einer Gasleitung (25) verbunden ist, deren anderes Ende
an das Gutauslaufende (l'b)aes im Gegenstrom von
Gut und Gas durchsetzten ersten Drehrohrofens (2') angeschlossen ist.
11. Anlage nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Drehrohrofen (2') eine feuerfeste Auskleidung (21) aufweist, die mit Wende-
und/oder Rührelementen (22), wie z. B. Nasensteinen, ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine An'age
zur Reduktion und anschließenden Pelletierung von feinkörnigem Erz unter Verwendung eines Drehrohrofens
für die Fertigreduktion und eines mit den
5 Ofenabgasen beheizten, zur Vorreduktion dienenden Schwebegasvorwärmers sowie unter Zugabe eines
festen oder flüssigen Reduktionsmittels in die vom Drehrohrofen zum Vorwärmer führende Gasleitung,
wobei das fertig reduzierte Erz dann unter ZugaUe eines
ίο Bindemittels pelletiert wird.
Zur Reduktion feinkörniger Erze sind das Wirbelschichtverfahren und das Retortenverfahren bekannt,
die jedoch mit verschiedenen Nachteilen behattet sind. Sie ermöglichen nur einen satzweisen Betrieb in kleinen
Η F.inheiten und sind wegen der bei Reduktionstemperatur
auftretenden Anbackungen recht störanfällig. Da ferner das feinkörnige Fertigprodukt dieser Reduktionsverfahren
äußerst reoxydationsempfindJich ist, muß eine Heißbrikettierung vorgenommen werden, die
ebenfalls sehr störanfällig und kostspielig ist, da unter Schutzgas bei hohen Temperaturen gearbeitet werden
muß.
In einem Vorschlag gemäß DE-OS 24 28 715 wird bereits eine wesentliche Verbesserung dadurch erzielt,
daß das Reduktionsmittel in die vom Drehrohrofen zum Schwebegas-Vorwärmer führende Gasleitung eingeführt
und das Gas im Schwebegas-Vorwärmer vorreduziert wird. Hierbei wird also der Drehrohrofen von
einem Teil der Reduktionsarbeit entlastet, so daß dieser
to Drehrohrofen kleiner dimensioniert werden kann, was angesichts der gegenüber dem Schwebegas-Vorwärmer
wesentlich höheren spezifischen Anlagekosten des Drehrohrofens eine beachtliche Senkung der gesamten
Anlagekosten bedeutet. An die Reduktionszone des Drehrohrofens schließt sich dann (in ein und demselben
Drehrohrofen) eine Agglomerier- bzw. Pelletierzone an, in der die Temperatur im allgemeinen sprunghaft erhöht
wird und in der durch Zugabe eines Bindemittels ein Agglomerier- bzw. Pelletiereffekt erreicht wird.
Bei dem zuvor erläuterten Verfahren hat sich nun gezeigt, daß bei dem an die Fertigreduktion unmittelbar
anschließenden Pelletieren im Drehrohrofen mitunter Schwierigkeiten infolge von Überlagerungen bzw.
Ineinandergreifen der beiden Behandlungsarten für die Erze auftreten können; außerdem können die in den
Drehrohrofen eingegebenen Flußmittel bzw. Reduktionsmittel von den heißen Abgasen, die den Drehrohrofen
verlassen, bis in den Schwebegas-Vorwärmer mitgerissen werden.
-.o Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art (bzw. eine zu dessen Durchführung geeignete Anlage) in der Weise zu
verbessern, daß unter Vermeidung der erwähnten Mangel einerseits der gewünschte Reduktionsgrad der
ir) Erze im Drehrohrofen und andererseits das Pelletieren
der fertig reduzierten Erze zielsicher erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfimdungsgemäß dadurch gelöst, daß das fertig reduzierte Erz in einem gegenüber dem
Reduktions-Drehrohrofen schneller drehenden zweiten
no Drehrohrofen pelletiert wird.
Aus der DE-PS 9 42 769 ist nun zwar bereits ein Verfahren zum Agglomerieren beispielsweise von
feinen Eisenerzen bekann I, bei dem das Behandlungsgut durch zwei unmittelbar aneinander anschließende
h·-. Drehrohrofen bewegt wird, die gesondert angetrieben
werden und eiüe unterschiedliche Drehzahl aufweisen können. Hierbei soll in dem als Vorheiz-Drehrohrofen
betriebenen ersten Ofen eine oxydierende Atmosphäre
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OI | Miscellaneous see part 1 | ||
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BI | Miscellaneous see part 2 | ||
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