DE2651309A1 - Verfahren und vorrichtung zur direktreduktion von schwefelhaltigem eisenerz - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur direktreduktion von schwefelhaltigem eisenerz

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DE2651309A1 DE19762651309 DE2651309A DE2651309A1 DE 2651309 A1 DE2651309 A1 DE 2651309A1 DE 19762651309 DE19762651309 DE 19762651309 DE 2651309 A DE2651309 A DE 2651309A DE 2651309 A1 DE2651309 A1 DE 2651309A1
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Description

BLUMBACH · WESER · BERGEM · KRAMER
ZWIRNER ♦ HIRSCH 2S§ 1
PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
Postadresse München: Patentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089)883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237
Midrex Corporation 76/0704·
One NCNB Plaza
Charlotte, North Carolina 28280 USA
Verfahren und Vorrichtung zur Direktreduktion von schwefelhaltigem Eisenerz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktreduktion von schwefelhaltigem Eisenerz in einem Schachtofen mit Wiederaufbereitung des Reduktionsgases. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Mit der weltweiten rasch ansteigenden Entwicklung der Direktreduktion von Eisen ergab sich ein zunehmender Mangel an Beschickungsmaterial aus Eisenoxid in pelletisierter Form, sog. Oxidpellets. Zunehmend zwang dies zu der wirtschaftlichen Not·
MünAen: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Or. Bergen · Zwirner
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wendigkeit, auch zerkleinertes und größenmäßig sortiertes · Stückerz als oxidische Beschickung für die Direktreduktion zu verwenden. Die meisten geeigneten natürlichen Stückerze weisen einen höheren Schwefelgehalt auf, als Oxidpellets. Gewöhnlich weisen Oxidpellets einen sehr geringen Schwefelgehalt auf, da der größte Anteil des Schwefels, der in dem für die Herstellung der Pellets verwendeten natürlichen Erz oder Konzentrat enthalten ist, im Verlauf des Brennens der Pellets unter oxidierenden Bedingungen ausgebrannt wird.
Dort wo schwefelhaltige Erze als oxidische Beschickung für die Direktreduktionverwendet werden, wird ein großer Teil des in dem Erz enthaltenen Schwefels im Verlauf des Reduktionsverfahrens freigesetzt.-Dieser freigesetzte Schwefel ist in dem verbrauchten Reduktionsgas als gasförmiger Schwefelwasserstoff (HpS) enthalten.
Mit der US-Patentschrift 3 748 120 wird ein hochwirksames und auch in der Praxis angewandtes Verfahren zur Direktreduktion "beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das aus einem schachtförmigen Reduktionsofen austretende verbrauchte Reduktionsgas mit. gas- oder dampfförmigem Kohlenwasserstoff vermischt und in einem katalytisch arbeitenden Reformer wieder aufbereitet, um frisches heißes Reduktionsgas zu erzeugen. Bei der katalytischen Reformierung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen wie etwa Methan oder Erdgas ist es bekannt,
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daß die Anwesenheit von Schwefelwasserstoff im Reformer das Reformierverfahren nachteilig beeinflußt. Der zur Reformierung verwendete Katalysator wird durch Schwefelwasserstoff desaktiviert oder vergiftet, wodurch der Katalysator relativ unwirksam wird. Wird bei dem mit der US-Patentschrift 3 748 120 beschriebenen Verfahren zur Direktreduktion eine schwefelhaltige, oxidische Beschickung verwendet, so wird auch der in dem verbrauchten Reduktionsgas enthaltene Schwefelwasserstoff mit der Wiederaufbereitung des Reduktionsgases dem katalytisch arbeitenden Reformer zugeführt, woraus entsprechende. Abstriche bei der Wirksamkeit des Reformierverfahrens resultieren.
Bei der Direktreduktion von Eisenoxid zu metallischem Eisen ist es bekannt, daß das Oxid fortschreitend von Hämatit (Fe?C über Magnetit (Fe^O.) und Wüstit (FeO) zu metallischem Eisen (Fe) reduziert wird. Bei der üblichen Reduktion mit gasförmigem Reduktionsmittel, wobei das Reduktionsgas Wasserstoff und Kohlenmonoxid als Reduktionsmittel enthält und übliche Reduktionstemperaturen im Bereich von 760 bis 930 C eingehalten werden, verläuft die Reduktion von Hämatit über Magnetit zu Wüstit in ungefähr 30 bis 45 Minuten, wenn die Oxidpellets oder das Stückerz eine gemeinsame Teilchengräße zwischen ungefähr 6 und 25 mm aufweisen.Die Bildung vonnetallischem Eisen in der Oberflächenschicht der Partikel beginnt im Anschluß an diese Zeitspanne von 30 bis 45 Minuten, und
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die Tollständige Reduktion der gesamten Teilchen zu metallischem Eisen erfordert zusätzlich 3 bis 4 Stunden.
Zur Untersuchung der Direktreduktion von schwefelhaltigem Eisenoxid mit einem Reduktionsgas, das Wasserstoff und Kohlenmonoxid als Reduktionsmittel enthält, sind ausgedehnte Laborversuche durchgeführt worden. Hierbei wurde festgestellt, daß Schwefel aus der Beschickung im Verlauf der ersten 30 bis 45 Minuten des gesamten Reduktionsschrittes freigesetzt wird und im Anschluß -daran keine weitere Freisetzung von Schwefel erfolgt. Der freigesetzte Schwefel ist in Form von Schwefelwasserstoff im Verbrauchten Reduktionsgas enthalten und deshalb leicht bestimmbar. Da, wie zuerst beobachtet wurde, die Schwefelfreisetzung nach den ersten 30 bis 45 Minuten des Reduktionszyklusses aufhört, wurde angenommen, daß das auf der Oberfläche der Teilchen gebildete metallische Eisen mit Schwefelwasserstoff unter Bildung einer Eisen-Schwefel-lTerbindung reagiert, und die Anwesenheit von metallischem Eisen die weitere Freisetzung von Schwefel aus den Teilchen verhindert. Um.diese Theorie zu bekräftigen, wurde ein spezieller Reduktionsversuch durchgeführt, mit einem schwachen Reduktionsgas, das aus thermodynamischen Gründen nicht in der Lage war, Wüstit zu metallischem Eisen zu reduzieren. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, bei diesem speziellen Reduktionsversuch bestand die abschließende Stufe der Reduktion aus der Wüstit-Stufe und es trat keine Bildung von metallischem Eisen
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auf. Mit diesem speziellen Reduktionsversuch konnte "bestätigt v/erden, daß die Entwicklung von Schwefelwasserstoff kontinuierlich über eine Zeitspanne von ungefähr 8 Stunden erfolgt. Im Hinblick auf diese Beobachtung wird angenommen, daß die anfängliche Bildung von metallischem Eisen auf ..der Oberfläche der Teilchen im Verlauf einer üblichen Direktreduktion in der Tat die weitere Schwefelfreisetzung unterbindet.
Die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Direktreduktion von feinteiligen Metalloxiden zu einem metallisierten 'Endprodukt in einem Schachtofen anzugeben, wobei das verbrauchte Gichtgas in zwei Gasströmen abgezogen wird, wovon ein Strom schwefelfrei ist und der zweite Gasstrom schwefeireich ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein hochwirksames Verfahren zur Direktreduktion von schwefelhaltigem Eisenoxid oder Eisenerz anzugeben, wobei ein Teil des verbrauchten Reduktionsgases schwefelfrei anfällt und als Beschickung für einen katalytisch arbeitenden Reformer geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, gem. dem die Vergiftung des Katalysators in einem katalytisch arbeitenden Reformer durch Schwe-
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fei vermieden werden kann, wenn das verbrauchte Reduktionsgas aus einem Direktreduktions-Ofen zur Wiederaufbereitung durch einen.^katalytisch arbeitenden Reformer geführt wird, um frisches Reduktionsgas bereitzustellen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zur Direktreduktion von schwefelhaltigem Eisenerz bereitzustellen.
Diese oben genannter Aufgaben und weitere, sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergebende Aufgaben, werden dadurch gelöst, daß Mittel und Maßnahmen angegeben werden, um in einem Schachtofen für die Direktreduktion eine obere Vor·" reductionsζone oder Schwefelentfernungszone auszubilden, ein erster Anteil des reagiert habenden oder verbrauchten Reduktionsgases aus der Reduktionszone aus dem Ofen vor Erreichen der Schwefelentfernungszone abgezogen wird, dadurch dieser erste Gasanteil weitgehend schwefelfrei ist, und nachfolgend der restliche, schwefelreiche Anteil des verbrauchten Gichtgases in einer getrennten Entfernungszone abgezogen wird, und dieses Schwefel enthaltende Gas einer getrennten Verwendung zugeführt wird.
Zu der Vorrichtung gehört eine Vielzahl von Austrittsleitungen für das reagiert habende Gas, die in die Reduktionszone des Ofens unterhalb der Schwefelentfernungszone hineinragen.
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Zur"weiteren Erläuterung der Erfindung dienen auch 3 Blatt Abbildungen mit den Pig. 1 bis 4; im einzelnen zeigen:
Pig. 1 in schematischer Darstellung einen vertikalen Schachtofen mit entsprechender Ausrüstung zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 in schematischer Darstellung einen vertikalen Schachtofen mit alternativen Mitteln und Maßnahmnn zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Pig. 3 eine Schnittdarstellung des Schnittes entlang der Linie IH-III aus Pig. 1 ; und
Pig. 4 eine Schnittdarstellung eines Schnittes entlang der Linie IV-IV aus Pig. 2.
Wie mit Fig. 1 dargestellt, v/eist der Schachtofen 10 an seinem oberen Ende einen Zufuhrtrichter 12 auf, dem die Eisenoxidpellets 14 oder eine andere feinteilige Beschickung aus Stückerz oder dgl. zugeführt wird. Die Pellets sinken unter d.ev Wirkung" ihres Eigengewichtes durch eine oder mehrere Zuführleitungen 16 nach unten und bilden ein Bett 18 aus feinteiligem, Eisenoxid enthaltendem Material oder die Beschickung in dem Schachtofen. Der obere Abschnitt des Schachtofens 10 weist
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eine Vorreduktionszone "bzw. Schwefelentfernungszone A 1 auf; der zentrale Abschnitt des Schachtofens weist eine Reduktionszone B 1 auf; und der untere Abschnitt des Ofens weist eine Kühlzone C 1 auf. Eine Pellet-Austragleitung 20 ist an der Sohle des Schachtofens 10 angeordnet. Das reduzierte Eisen tritt über die Austragsleitung 20 aus dem Ofen aus und fällt auf ein Förderband 24, das unterhalb von der Austragleitung angeordnet ist. Die Entfernung der metallisierten Pellets durch die Austragleitung 20 hindurch gewährleistet eine, auf der Wirkung der Schwerkraft beruhende, Bewegung der feinteiligen Beschickung aus Eisenoxid durch den Schachtofen 10 hindurch.
Am zentralen Abschnitt des Schachtofens 10 befindet sich ein Ringleitungs- und Gaseinlaßsystem, das allgemein mit 26 bezeichnet ist, und das Gaseinlässe 28 aufweist, durch welche heißes Reduktionsgas eingeführt wird, um im Gegenstrom zur Bewegung der Beschickung 18 nach oben zu strömen. Das verbrauchte Gichtgas tritt aus dem Ofen durch zwei getrennte Abgas- Auslaßsysteme aus. Kaeh. unten ragende Auslaßleitungen 30 stehen mit dem oberen Gasre.um 32. in Verbindung. Das verbrauchte Gichtgas aus dem Gasraum 32 verläßt den Ofen durch den Gasauslaß 34 . Das untere Ende jeder Pellet-Zuführleitung 16 reicht ausreichend weit in den Ofen hinein, um einen Gasraum 36 für die Freisetzung des reagiert habenden Gases zu schaffen, über den das restliche, verbrauchte Reduktionsgas weitgehend symmetrisch aus dem Pelletraum 38 austreten und
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frei Z.U dem Gasauslaß 40 für das reagiert habende Gas strömen kann.
Ein Umwälzkreislauf ist in der Kühlzone des Ofens vorgesehen, um die Pellets abzukühlen, bevor diese ausgetragen werden. Zu diesem System gehört ein Waschkühler 42, ein Umwälzgasgebläse 44, ein Gaseinlaß 46, eine innerhalb des Ofens 10 angeordnete Vorrichtung 48 zur Verteilung des Gases, ein Kühlgas-Sammelelement 50 oberhalb der Gasverteilungsvorrichtung 48 innerhalb des Ofens, ein Gasauslaß 52 und Leitungen 54 zum Umwälzen des Gases.
Ein Reformierofen 60 ist mit einem ölbeheizten Brenner .62 ausgestattet, ferner mit einem Rauchabzug 64 und einer Vielzahl indirekt beheizter Wärmetauschrohre 66 mit dem Katalysator, welche durch den Brenner 62 von außen beheizt werden, von denen jedoch lediglich eines dargestellt ist; mit diesem Reformierofen 60 wird heißes Reduktionsgas erzeugt. Das heiße Reduktionsgas strömt aus den Katalysator enthaltenden Rohren 66 durch die Leitung 68 zu dem Ringleitungs-und Gaseinlaß-System 26.
Das im wesentlichen schwefelfreie verbrauchte Gichtgas verläßt den Schachtofen 10 durch den Gasauslaß 34, strömt durch die Leitung 70 zu einem Waschkühler 72, wo das Gas gekühlt und von Staubteilchen befreit wird. Die Leitung 75 führ-t vom Waschkühler 72 zu einem Gasgebläse 76, das erforderlich ist, um das Gichtgas aus dem Waschkühler durch die Leitungen 74 und 78 zu befördern. Durch die Leitung 78 wird das ver-
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brauchte Gichtgas zu den Katalysator enthaltenden Rohren im Reformierofen 60 geführt, wo das verbrauchte Gas mittels stöchiometrischer R.eformierung zu v/irksamem Reduktionsgas reformiert wird. Eine Quelle 80 für gasförmigen Kohlenwasserstoff wie etwa Erdgas, ist Torgesehen, um das verbrauchte Gichtgas in der Leitung 78 anzureichern, sofern dies beansichtigt ist.
Das schwefelreiche, verbrauchte Gichtgas verläßt den Schachtofen durch den Gasauslaß 40, strömt zu einem Waschkühler 82, wo das Gas gekühlt und von Staubteilchen befreit wird. Durch die Leitung 84 wird das gereinigte und gekühlte Gichtgas einem Brenner 62 des Reformierofens 60 zugeführt und dient dort als Brennstoff zur Erzeugung von Wärme. Aus einer Quelle 86 für gasförmigen Kohlenv/asserstoff wie etwa Erdgas, wird dem Brenner 62 durch die Leitung 84 Zusatzgas zugeführt, wenn dieserforderlich ist. Dem Brenner 62 im Reformierofen 60 wird die Verbrennungsluft aus der Quelle 88 zugeführt. Ein Ventil 90 in der Leitung 84 öffnet und schließt sich in Abhängigkeit von dem Gegendruck-Regler 92, wodurch eine konstante Strömung des Gases zum Brenner 62 'eingehalten wird, in Abhängigkeit von der Ausdehnung des reformierten Gases in dem Reformierofen. Wenn der Anteil des Gases nicht ausreicht, das nach der Ausdehnung in den Katalysator enthaltenden Rohren des Reformierοfens erhalten wird, dann wird ein Ventil 90 geöffnet, um aus der Quelle 86 als Brennstoff dem
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Brenner 62 Erdgas zuzuführen, damit in dem Reformierofen genügend Wärme erzeugt wird»
Mit Pig. 2 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt;· dazu gehören Mittel und Maßnahmen, um einen Teil des verbrauchten Gichtgases als Kühlgas zu verwenden und um einen Teil des Kühlgases aus der Kühlzone nach oben in die Reduktionszone strömen zu lassen, v/o es von der heißen Beschickung aufgeheizt wird und in der Reduktionszone als Reduktionsmittel wirkt. Der mit Fig. 2 dargestellte Ofen weist somit vier verschiedene Zonen auf; nämlich die Zone A 2 im obersten Abschnitt des Ofens, die als Schwefelentfernungszone und als Vorreduktionszone dient; weiterhin die als Reduktionszone dienende Zone B 2; weiterhin die Zone C 2r welche als Vorheizzone für nach oben strömendes Gas ausgebildet ist; und schließlich die als Kühlzone dienende Zone D 2.
Bei der alternativen Ausführungsform nach Fig. 2 reichen eine Anzahl nach unten gerichteter Abführrohre 100 für verbrauchtes Gas durch die obere Wand des Schachtofens Ί0 hindurch bis in die Beschickung 18 hinein. Das verbrauchte Gichtgas aus dem einzigen inneren Gasraum 102 im oberen Bereich der Schwefelentfernungszone trittjdurch den Gasauslaß 104 für verbrauchtes Gichtgas aus dem Ofen aus und wird im Wasehkühler 82 gereinigt und abgekühlt. Ein Teil des schwefelhaltigen Gichtgases wird
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durch die Leitung 106 dem Brenner zugeführt. Ein zweiter Teil des schwefelhaltigen Gichtgases wird über die Leitung 108 dem JCühlgas-Umv/älzkreislauf zugeführt. Ein Kohlenwasserst off enthaltendes Gas wie etwa Erdgas oder Methan, kann aus der Quelle 110 diesem -verbrauchten Gichtgas zugesetzt werden, um das Kühlgas anzureichern. Der Umwälzkreislauf für das Kühlgas entspricht im wesentlichen dem Kreislauf nach Fig. 1; die Abweichung besteht lediglich darin, daß zusätzlich ein Gaseinlaß 112 für verbrauchtes Gas vorgesehen ist. Wird dem Kühlgaskreislauf Gas zugeführt, so wird ein gleichgroßes Volumen des nach oben strömenden Gases 114 aus dem Kreislauf heraus in den Ofen eingeführt und strömt dort durch die Aufheizzone C 2 für das nach oben strömende Gas .hindurch, wobei dieses Gas durch die absinkende heiße Beschickung aufgeheizt v/ird und ein Teil von in diesem Ga.s enthaltenem Kohlendioxid und Wasser dort zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff reformiert wird, wodurch aus dem nach oben strömenden Gas erneut ein wirksames Reduktionsmittel wird.
Bei der Ausführungsform nach !Fig. 2 kann das reduktionsmittelreiche Gichtgas aus den Leitungen 100 in einem nicht dargestellten Gasraum gesammelt v/erden, bevor es dem ¥aschkühler 82 zugeführt wird; alternativ kann jede Leitung 100 direkt mit dem Uaschkühler verbunden sein.
Beim Betrieb der Ausführungsform nach Fig. 1 weist ein schachtförmiger Reduktionsofen eine ¥orreduktionszone Al, eine Re-
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duktionszone B 1 und eine Kühlzone G 1 auf. Erisch.es, heisses Reduktionsgas, das als Reduktionsmittel ¥asserstoff und Kohlenmonoxid enthält, wird in einem katalytisch arbeitenden Reformer 60 erzeugt und durch Einlasse 28 im unteren Bereich der Reduktionszone B 1 dem Reduktionsofen zugeführt. Das Reduktionsgas strömt durch die Beschickung 18 im Ofen nach oben. Im oberen Bereich der Reduktionszone' B 1 v/ird ein Teil des Gases aus dem Ofen durch die leitungen 30 als "reduktionsmittelreiches", teilweise verbrauchtes Gichtgas abgezogen. Der verbleibende Teil des Gases strömt nach oben durch die Vorreduktionszone A 1 hindurch und verläßt den Beschickungsraum 38 als relativ "reduktionsmittelarmes11, völlig verbrauchtes Gichtgas.
In der Vorreduktionszone A 1, welche größenmäßig vorzugsweise dahingehend ausgelegt ist, daß die Terweilzeit der Beschickung darin 1 bis 1,5 Std. beträgt, v/ird die eintretende, feinteilige, oxidische Beschickung teilweise bis zu metallischem Eisen vorreduziert. Der aus der Eisenoxid-Beschickung freigesetzte Schwefel ist auf die Vorreduktionszone beschränkt, und der dort freigesetzte Schwefelv/asserstoff ist auf das reduktionsmittelarme Gichtgas beschränkt.
Das aus der Beschickung durch die eingetauchten Leitungen 30 entfernte reduktionsmittelreiche Gichtgas ist frei von Schwefel. Das reduktionsmittelreiche Gichtgas mit dem in der Reduktions-
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zone gebildetem Kohlendioxid und wasserdampf wird abgekühlt, von Staub befreit und dem katalytisch arbeitenden Reformer zugeführt. Dem abgekühlten, reduktionsmittelreichen Gichtgas wird Erdgas oder ein anderer gasförmiger Kohlenwasserstoff zugesetzt, und zusammen mit den noch in diesem abgekühlten Gichtgas enthaltenen, restlichen Anteilen an Kohlendioxid und Wasserdampf zu frischem heißen Reduktionsgas reformiert.
Das reduktionsmittelarme, schwefelhaltige Gichtgas wird abgekühlt, vom Staub befreit, und anschließend als Brennstoff zur Beheizung des Reformierοfens verwendet. Das reduktionsmittelarme Gichtgas wird anfänglich ungefähr 100 bis 400
Volumenteile Schwefelwasserstoff auf 1 Million Volumenteile Gas enthalten, wenn ein typisches Stückerz mit hohem Schwefelgehalt als oxidische Beschickung verwendet wird. Obwohl
ein solch hoher Schwefelwasserstoffgehalt für die katalytische Reformierung nicht geeignet ist, stellt dies doch einen gut geeigneten Schwefelwasserstoffgehalt für ein zu verbrennendes Brennstoffgas dar.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird das reduktionsmittelreiche, schwefelfreie Gichtgas aus der Beschickung in einem Bereich nahe der Wand des Reduktionsofens (vgl. Fig. 4) entfernt, abgekühlt, von Staub befreit und einem katalytisch arbeitenden Reformer zugeführt, wie das oben beschrieben wurde.
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Das mit Schwefel beladene, reduktionsmittelarme Gichtgas wird aus dem Beschickungsraum entfernt, abgekühlt und von Staub befreit. Ein Anteil dieses Gases wird als Brennstoff zum Heizen des Reformierofens verwendet; ein zweiter Anteil wird dem Umwälzkreislauf der Kühlzone zugeführt, strömt anschließend aufwärts von der Kühlzone D 2 durch die Vorheizzone C 2 für auf strömendes Gas, von v/o das Gas wieder zusammenströmt und nach oben durch den mittleren Bereich der Reduktionszone B 2 und der Vorreduktionszone A 2 strömt. Erdgas oder ein anderer gasförmiger Kohlenwasserstoff aus der Quelle 110 wird mit dem r.eduktionsmittelarmen Gichtgas vermischt, das dem Kühlzonenkreislauf zugeführt wird, um eine gewisse Reformierung des nach oben strömenden Gases in der Vorheizzone C 2 zu erreichen, um das Reduktionsvermögen des aufströmenden Gases zu erhöhen.
Das reduktionsmittelreiche Gichtgas wird aus der Beschickung 18 durch die in der Nähe der Ofenwand angeordneten, eingetauchten Leitungen 100 abgezogen. Die Anordnung der Leitungen 100 gewährleistet, daß kein reduktionsmittelarmes Gichtgas, das aus der Kühlzone B 2 nach oben strömt, und sich im mittleren Bereich des Ofens ansammelt, mit dem reduktionsmittelreichen Gichtgas vermischt wird.
Der Schwefelwasserstoff in dem, der Kühlzone D 2 zugeführten reduktionsmittelarmen Gichtgas wird aus dem Gas in der Zone D
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durch Reaktion mit abgekühltem Schwämme!sen abgetrennt. Das nach oben strömende Gas ist v/eitgehend schv/efelfrei, so daß die Beschickung aus heißem Schv/ainmeisen in der Vorheizzone für das nach oben strömende Gas einen wirksamen Reformierka talysator darstellt.
Es ist einleuchtend, daß das reduktionsmittelarme Gichtgas auch für andere Zwecke eingesetzt v/erden kann,als sie beschrieben worden sind. Etv,ra als Brenngas für Einrichtungen außerhalb der mit den Zeichnungen dargestellten Forrichtung zur Direktreduktion.
BAD ORiaiMAL 709820/0772

Claims (1)

  1. BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER
    PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
    Postadresse München: Patentcortsult 8 München 60 Radedcestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237
    Patentansprüche :
    1. Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Produktes, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte :
    (a) Durch Beschickung der oberen Zone eines im wesentliehen vertikalen Ofens mit einer oberen Vorreduktionszone, einer Zwischenreduktionszone und einer unteren Kühlzone und dem Austrag des metallisierten Produkts an der Sohle des Ofens wird ein von der Schwerkraft bewegter Strom von teilchenförmigem, schwefelhaltigem Metalloxid erzeugt;
    (b.) in den durch Schworkraft bewegten Materialstrom wird ein'gasförmiges Reduktionsmittel mit ausreichender Temperatur eingeführt, um eine Reduktionsreaktion zwischen diesem Reduktionsmittel und dem Material an einem ersten Einlaß zwischen den Enden des Ofens in Gang zu bringen;
    München: (Cramer · Dr.Weser - Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner
    7098 20/0772 original inspected
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    (c) das Reduktionsmittel wird im Gegenstrom durch den von der Schwerkraft "bewegten Materialstrom Mndurehgeführt und reduziert dabei einen merklichen Anteil des Materials und bildet ein Abgas;
    (d) ein erster Anteil dieses Abgases wird aus dieser Reduktionszone entfernt, bevor dieses Abgas die Vorreduktionszone erreicht;
    (e) dieser erste Anteil des Abgases wird gekühlt und gewaschen, mit gasförmigem Kohlenwasserstoff vermischt und das Gasgemisch durch einen Katalysator enthaltenden Reformlerofen zur Bildung von Reduktionsgas hindurchgeführt, und das reformierte Reduktionsgas wird als Reduktionsmittel der Reduktionszone des Ofens zugeführt; und
    (f) der verbleibende Anteil des Abgases, der durch die Vorreduktionszone hindurchgetreten ist,v/ird entfernt, wodurch eine "Verunreinigung des metallisierten Produktes durch Schwefel verhindert wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende Anteil des Abgases als Brennstoff dem Katalysator enthaltenden Reformlerofen zugeführt wird, im den Katalysator aufzuheizen, wodurch eine max. thermische Wirksamkeit des Verfahrens erreicht wird.
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    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxid Eisenoxid verwendet wird.
    4. "Verfahren zur Herstellung von metallisierten Eisen in einem Schachtofen, wobei ein Reduktionsgas im Gegenstrom durch eine herabsinkende Beschickung aus feinteiligem, schwefelhaltigem Eisenoxid hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Abschnitt des Ofens eine Schwefelentfernungszone und unterhalb dieser Schwefelentfernungszone eine Reduktionszone vorgesehen wird, ein erster Anteil des reagiert habenden Reduktionsgases aus der Reduktionszone entfernt wird, bevor dieses reagiert habende Reduktionsgas die Schwefelentfernungszone erreicht, so daß dieser erste G-asanteil weitgehend schwefelfrei ist, und der restliche'Anteil des reagiert habenden Reduktionsgases nach dem Durchtritt durch die Schwefelentfernungszone entfernt wird, wodurch ein restlicher, schwefelreicher G-asanteil erhalten wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadur^ch gekennzeichnet, daß dem Schachtofen ein Katalysator enthaltender Reformierofen zugeordnet ist und das Reduktionsgas in diesem Reformierofen erzeugt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anteil des reagiert habenden Reduktionsgases am Katalysator des Reforraierofens reformiert wird.
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    7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche Anteil des reagiert habenden Reduktionsgases dem Reformierοfen als Brennstoff zugeführt wird, um den Katalysator aufzuheizen.
    8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Schachtofen unterhalb der Reduktionszone eine Kühlzone vorgesehenist, und mittels einem durch diese Kühlzone strömenden Kühlgas die herabsinkende Beschickung bis zu einer angestrebten Abgabetemperatur abgekühlt wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Anteil des schwefelreichen reagiert habenden Reduktionsgases dieser Kühlzone zugeführt wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anteil des Kühlgases, angereichert mit reagiert habendem Reduktionsgas, nach oben in die Reduktionszone des Ofens strömt und dabei von der herabsinkenden heißen Beschickung aufgeheizt wird, wodurch das aufströmende Gas zu einem wirksamen Reduktionsmittelgas reformiert wird.
    11. Vorrichtung zur Herstellung von metallisiertem Eisen aus feinteiligem Eisenerz, gekennzeichnet durch;
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    (a) einen im wesentlichen Tertikaien Schachtofen mit einer oberen Torreduktionszone und einer unteren Reduktionszone;
    (b) Mittel zur Einführung von feinteiligem Eisenoxid in die obere Zone und Mittel zum Austrag von metallisiertem Eisen aus der Sohle der unteren Zone, wobei ein von der Schwerkraft bewegter Materialstrom durch ä.en Ofen gewährleistet ist;
    (c) einen ersten Gaseinlaß zwischen den Enden des Ofens;
    *(d) einen ersten Gasauslaß an der Oberseite der Reduktionszone; und
    (e) einen zweiten Gasauslaß an der Oberseite der oberen Torreduktionszone.
    12. Torrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Reduktionsζone eine Kühlzone vorgesehen ist und weiterhin Mittel vorgesehen sind, um das metallisierte Eisen in dieser Kühlzone vor dem Austrag des fertigen Produkts aus diesem Ofen abzukühlen.
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    13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn ζ eichnet, daß zu dem ersten GasauslaS wenigstens eine Gasauslaßleitung gehört, die bis in die Keduktionszone hineinragt.
    Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
    daß zu dem Ofen ein Gasraum gehört, und diese Gasauslaßleitung eine Verbindung zwischen dieser Reduktionszone und diesem Gasrauin bildet.
    15. Vorrichtung nach Atispruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gasablaßleitungen aus der Reduktionszone nach außen aus dem Ofen herausführen.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb von der Reduktionszone und oberhalb von der Kühlzone eine Aufheizzone für aufströmendes Gas vorgesehen ist, weiterhin eine Verbindung zwischen dem zweiten Gasauslaß und der Kühlzone vorgesehen ist, um zusätzliches Kühlgas in diese Kühlζone einzuführen.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Einführen von Methan enthaltendem Gas in diese Kühlzone vorgesehen sind.
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