DE2633691A1

DE2633691A1 - Verfahren zur direktreduktion von eisenerz in wirbelbettreaktoren

Info

Publication number: DE2633691A1
Application number: DE19762633691
Authority: DE
Inventors: Giorgio Alitta; Cristiano De Candia; Giansilvio Malgarini; Edoardo Pasero; Carlo Raggio
Original assignee: Italimpianti SpA; Centro Sperimentale Metallurgico SpA
Current assignee: Italimpianti SpA; Centro Sperimentale Metallurgico SpA
Priority date: 1975-08-05
Filing date: 1976-07-27
Publication date: 1977-03-03
Also published as: BE844853A; IT1041142B; FR2320351A1; NO762672L; US4082545A; MX144756A; GB1549296A; AR212026A1; DE2633691C2; FR2320351B1; NL7608725A

Description

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0 53

CENTRO SPERIMEITIALE MEIAILTIRGICO S.p.A. , Rom, Italien

und
Italimpianti S.p.A., Genua, Italien

Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerz in Wirbelbettreaktoren

Die Erfindung betrifft die Direktreduktion von Eisenerz in Wirbelbettreaktoren in gasförmiger, reduzierender Atmosphäre. Insbesondere soll der Reduktionsgaskreis so verbessert werden, daß Schwammeisen mit hohem Eisengehalt erzeugt wird.

Die bekannteste Form der Direktreduktion in Wirbelbetten nutzt eine Anzahl von kaskadenartig angeordneten Reaktoren, die aufeinander folgend vom Eisenerz gekreuzt werden, welches bei diesem Verfahren einen immer höheren Reduktionsgrad erreicht, bis der gewünschte Reduktionswert von etwa 95 i» in der Endstufe erhalten wird. Das reduzierende Gas, welches vom Boden in den letzten Reaktor eingeführt wird, fliest im Gegenstrom zum Eisen durch die darüber angeordneten Reaktoren und erhöht dadurch seinen Gehalt an Re#aktionsprodukten und vermindert auf diese Weise seine eigene Reduktionskraft.

Jeder Reaktor ist mit einem weiten leeren Raum über dem Wirbelbett ausgestattet, wo das aufsteigende Gas zum ersten Mal von den gröberen Pulverpartikeln befreit wird. Reaktoren sind, gewöhnlich innen, normalerweise mit Trockenent-

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ORIGINAL INSPECTED

staubungseinrichtungen versehen (gewöhnlich vom Mehrzyklontyp), die so ausgelegt sind, daß das reduzierende Gas weiter entstaubt oder aufbereitet wird, bevor es den nächsten oberen Reaktor erreicht.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein von einem Wirbelbett kommendes Gas unvermeidlicherweise eine Fraktion sehr feinen Pulvers enthält, welches unmöglich nach üblicheö trockenem Verfahren abgetrennt werden kann. Solche vom Gas mitgeführten Pulver verstopfen leicht diePerforationen in der Platte oder im Boden, wobei letztere dazu bestimmt sind, das Gas an einen über Kopf befindlichen Reaktor zu verteilen, wodurch die !Funktion des perforierten Bodens beeinträchtigt wird.

Dieser Nachteil wirkt sich besonders unangenehm in den letzten Reduktionsreaktoren aus, wo das vom Gas getragene Pulver hauptsächlich aus reduziertem Material besteht, und daher eine größere Neigung aufweist, an den Wandungen zu kleben und (Zunder) Zunderablagerungen und Verfestigungen auf den engeren Durchlässen aufzubauen.

Solche Hindernisse führen zu einer ungleichen Verteilung des reduzierenden Gases an den nacheinander vom Gas erreichten Wirbelbetten. Hierdurch wiederum wird negativ die Qualität der Pluidisierung beeinflusst und es werden bevorzugte Gaswege im Bett aufgebaut, wobei bestimmte Bereiche hiervon durch den aufsteigenden Gasstrom gekreuzt und mehr beeinflusst werden als andere. Unter diesen Bedingungen zeigen, insbesondere in den letzten Reaktoren, wo das Mineral einen hohen Reduktionsgrad erreicht hat, die das Bett bildenden Partikel eine merkiiche Neigung zum Kleben.

Diese Erscheinung, die in der Tendenz der Partikel zu kleben und an den Wandungen der Vorrichtungen zu haften und immer

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dicker werdende Anbackungen aufzubauen, die dazu führen können, das Bett völlig zu entfluidisieren, ist ein oft wiederkehrender Nachteil in industriellen Wirbelbett-Reduktionsanlagen. Hierdurch wird die Häufigkeit, mit der die Anlage ausgenutzt werden kann sowie die Gesamtproduktivität als Ergebnis häufiger Wartungseingriffe vermindert.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme soll nun ein Verstopfen der perforierten Böden verhindert werden, welche das reduzierende Gas auf die Wirbelbetten verteilen, wobei dieses Verstopfen durch das im Gas enthaltene Pulver(Staub) hervorgerufen wird.

Die Aufgabe wird durch eine wesentliche Motivikation im reduzierenden Gaskreis gelöst, wodurch sichergestellt wird, daß die einzelnen Wirbelbettreaktoren getrennt mit heißem reduzierenden Gas, das vorher sorgfältig, beispielsweise durch ein Naß-Wasch-Verfahren entstaubt wurde, beaufschlagt werden.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird das im Kreislauf rückgeführte Gas parallel allem in Präge kommenden reduzierenden Reaktoren zugeführt. So lässt man die einzelnen den Reaktor verlassenden Gasströme konvergieren; durch ein Nassverfahren werden sie von Staub bzw. Pulver befreit. Nach der Reinigung und Befreiung von den Reaktionsprodukten sowie nach dem Anreichern mit der notwendigen Menge an Frischgas zum Kompensieren für die Verluste wird das Gas dann im Kreislauf zu den einzelnen Reaktoren in getrennten Strömen zurückgeführt.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die Reduktionsgaskreise zu den einzelnen Reaktoren statt parallel- in Reihe geschaltet: in diesem Fall durchströmt das reduzierende Gas sämtliche Reaktoren im Gegenstrom in einem einzigen Strom. Der Gasstrom wird jedoch zwischen den Reaktoren einer Nassreinigungs- bzw. Nassaufbereitungsstufe, die auch kühlt., ausgesetzt, dann einer Aufheitzstufe, um es auf die gewünschte Temperatur zu bringen.

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Andere Lösungen können in unterschiedlichen Kombinationen der beiden vorgenannten Terfahren "bestehen. Die Forderung, daß das reduzierende in die Reaktoren eingeführte Gas heiß ist und völlig pulver- und staubfrei ist, soll jedoch immer erfüllt werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nur mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei ist in durchgezogenen Linien der Kreis des reduzierenden Gases mit den einzelnen parallel beaufschlagten Reaktoren angegeben. Gestrichelt ist der Kreislauf des reduzierenden Gases bezeichnet, wobei die einzelnen Reaktoren in Reihe durch eine einzige Gasströmung verbunden sind.

Das gegebenenfalls vorgewärmte Feineisenerz fliesst durch die Leitung 1 und erreicht den ersten reduzierenden Reaktor 2, Die Reaktoren sind kaskadegeschaltet. Yon dem Reaktor 2 wird das Erz durch die Leitungen 3 zu den folgenden Reaktoren transportiert. Der schließlich sich ergebende Eisenschwamm wird über die Leitung 4- aus dem letzten Reaktor ausgetragen.

In Strömungsrichtung hinter dem Zirkulatationskompressor 5 kann das reduzierende Gas zwei Wegen folgen. Auf dem Weg "1" (ausgezogene Linie) wird der Gasstrom kalt in 3 Ströme aufgeteilt, die parallel zu den Gasheizvorrichtungen 6 und dann zu den Reaktoren 2 geführt werden. Die teilweise verbrauchten reduzierenden, den Reaktor 2 verlassenden Gasströme werden an einen Wärmeaustauscher 7 zur Rückgewinnung jeglicher nutzbarer Wärme geführt und dann zu einem einzigen Strom 8 kombiniert, der anschließend in der Einheit 9 nassgereinigt wird. Der von Staub und Reaktionsprodukten befreite Gasstrom wird dann im Abschnitt 10 kontinuierlich gereinigt, um den Aufbau inerter Materialien zu verhindern. Anschließend wird der Abschnitt 11 gekreuzt, wo eine Anreicherung mit frischen reduzierenden Gasen erfolgt, derart, daß die im Verfahren verlorene Menge wettgemacht wird. Die Gasströmung erreicht dann den Zirkulataionskompressor 5, von wo aus ein neuer Kreislauf beginnt.

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lach der zweiten Ausführungsform (gestrichelte Linie) wird der gereinigte Gasstrom hinter dem Zirkulationskompressor 5 zum letzten Reaktor 2 nach Kreuzen der ersten Heizeinrichtung 6 geführt. Das teilweise verbrauchte reduzierende den Reaktor verlassende Gas wird zum ersten Wärmeaustauscher 7 zur Rückgewinnung jeglicher nutzbarer Wärme geführt und wird dann in der ersten Einheit 9 nass gereinigt. Das resultierende Gas erleidet in der zweiten Gruppe von Einheiten die gleiche Behandlung wie in der ersten Stufe, nämlich es wird in der Einheit 6 vorbehandelt, zum vorherigen Reaktor 2 im Kreislauf rückgeführt, jegliche nutzbare Wärme wird bei 7 rückgewonnen; schließlich erfolgt eine Reinigung in der Einheit 9. Das gleiche Verfahren gilt für das den zweiten Reaktor.verlass ende Gas.

Das aus dem ersten Reaktor austretende Gas, welches von Staub, Pulver und Reaktionsprodukten befreit ist, wird dann laufend gereinigt, um irgendwelche Ansammlungen von Materialien zu vermeiden, und zwar durch die Einheit10 und wird dann mit mehr Frischgas in der Leitung 11 zur Kompensation der Verluste angereichert. Der Strom erreicht dann den Zirkulationskompressor5wo der Zyklus von neuem beginnt.

* bzw. Einheit

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird es möglich, unabhängig Menge und Temperatur des jeden Reaktor beaufschlagenden Gases einzustellen. Zusammen mit der hohen Reduktionsleistung des Gases, insbesondere in Kombination hiermit, wenn dieses in die Reaktoren "parallel" (durchgezogene Linie) eingeführt wird, führt die erfindungsgemäße Maßnahme zu einer größeren Produktion.

Ein weiterer Vorteil ist in der Möglichkeit zu sehen, die Reaktorgröße durch Verminderung des leeren Raumes über den Wirbelbetten zu begrenzen. Eine Dimensionsverminderung der Trockenentstaubungsanlage bedeutet ebenfalls einen zusätzlichen Vorteil. Das jeden Reaktor verlassende Gas braucht nämlich nicht in sorgfältigerweise· von Staub oder Pulver befreit zu werden, da es nicht mehr veranlasst wird, den vorherigen Reaktor zu beaufschlagen.

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Einer der wesentlichsten Torteile der Erfindung ist natürlich darin zu sehen, daß das Gas besser über die Böden der Wirbelbetten verteilt werden kann und dieser Vorteil ergibt sich daraus, daß eine Verstopfung der perforierten Böden aufgrund dessen, daß staubfreies Gas diese erreicht, verhindert werden kann. Dies bedeutet, daß ein Klebenbleiben oder ein Zusammenbacken der festen Masse verhindert wird und hierdurch die Zuverlässigkeit der Anlage verbessert und der Ausnutzungsgrad erhöht wird.

Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

(i> Direktreduktionsverfahren für Eisenerz in mehrstufigen, kaskadegeschalteten Dopperbettreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wirbelbettreaktor mit heißem sorgfältig gereinigtem Reduktionsgas beaufschlagt wird.

2. Direktreduktionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Reaktoren von getrenntem Reduktionsgas strömen parallel beaufschlagt werden und dann miteinander für eine gemeinsame Entstaubungsbehandlung vermischt werden, bevor sie im Kreislauf in die Reaktoren zurückgeführt werden.

3. Direktreduktionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Reaktoren in Reihe durch einen einzigen Reduktionsgasstrom beaufschlagt werden, wobei eine Staub- oder Pulverentfernungseinrichtung zwischen den Reaktoren angeordnet ist, um das staub- oder pulverfreie Gas vor seiner Zuleitung zur nächsten Stufe aufzuheizen.

4. Direktreduktionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gewisse Reaktoren durch das reduzierende Gas parallel beaufschlagt, einige Reaktoren in Reihe beaufschlagt werden.

5. Direktreduktionsverfahren für Eisenerze mittels einer gasförmigen reduzierenden Atmosphäre in mehrstufigen, kaskadegeschalteten Wirbelbettreaktoren, wie beschrieben, beansprucht und in den Beispielen verdeutlicht.

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