DE2931025A1

DE2931025A1 - Direktreduktion von eisenerzen

Info

Publication number: DE2931025A1
Application number: DE19792931025
Authority: DE
Inventors: Fritz Wilhelm Franz Schob
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-31
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE2931025C2

Description

Direktreduktion von Eisenerzen
Roheisen wird traditionell im Hochofen gewonnen, in welchem sowohl die Reduktion des Eisenerzes als auch die Trennung von der Gangart vorgenommen wird. Hochöfen sind nur in großen Einheiten wirtschaftlich zu betreiben und es wird eine gewisse Stückigkeit der Eisenerze sowie eine gewisse Standfestigkeit des im Hochofen verwendeten Kokses vorausgesetzt. Die in südlichen Ländern gewonnene Kohle eignet sich nur in wenigen Fällen zur Herstellung von hochwertigem Hochofenkoks. Bei der Gewinnung von Eisenerzen fällt feinkörniges Material an, welches nur nach kostenauS-wendigem Sintern in einem Hochofen verarbeitet werden kann.
In industrialisierten Gebieten fällt oxidierter Eisenstaub an, der sich ebenfalls nur schwer verhütten läßt. Bs besteht somit das Problem, Eisenerzstaub und -grieß sowie oxidierten Bisenstaub in kleineren Anlagen (in Relation zu einem Hüttenwerk) zu verarbeiten, wobei für viele südlichen- Länder der Mangel an Hüttenkoks zu überwinden gilt.
Die Direktredukti'n von Eisenerzen ist bekanntlich mit Erdgas möglich, wobei der sogenannte Eisenschwamm gewonnen wird. Dieser kann anstelle von Schrotteisen zur Herstellung von Stahl und dergleichen venfendet werden.
Normalerweise kommt Erdgas nicht in der Mähe von Eisenerzlagerstätten vor und der Transport von Erdgas ist mit erheblichen Anlagekosten verbunden Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Direktreduktionsverfahren für Eisenerze sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, wodurch Eisenerze unterhalb einer gewissen Stückigkeit ohne Erdgas oder dergleichen zu Eisenschwamm reduziert werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Verfahrensschritte des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben Einzelheiten des Verfahrens und der Anlage zur Durchführung des Verfahrens an.
Ein Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1 eine Direktreduktionsanlage gemäß Erfindung in schematischer Darstellung; Fig. 2 eine Einzelheit daraus, jedoch in anderer Ansicht, und Fig. 3 eine Variant-e der Anlage in schematischer Darstellu~lg.
Ein Ofen 1 weist voneinander getrennte, schachtartige har-mnern 10 und Verbrennungsräume 11 auf, welche die Kammern 10 in deren mittleren Bereich urngeben. Oberhalb der Kammern 10 sind Chargiereinrichtungen 2 vorgesehen, die beispielsweise aus trichterförmigen Behältern mit Auslaßklappen bestehen können und die wellung der Kammern 10 mit Erz und Kohle ermöglichen. Jede Kammer 10 weist ein Gasauslaßrohr 3 auf, die in einen Gas sammler 4 einmünden, welcher eine Anzahl von Abzweigungen 20, 21. aufweist. Die Abzweigungen 21 führen zu Brennern 12, denen über ein Gebläse 22 Luft zugeführt wird und deren Flamme in die Verbrennungsräume 11 einmündet. Die Rauchgase werden über Äuslaßleitungen 7 in einen Rauchgassammler 23 geleitet und gelangen in einen Rekuperator 8, der zur Vorerwärmung von Frischluft dient.
Es ist deshalb ein Frischlufteinlaß 9 und ein Auslaß 24 für erwärmte Luft vorgesehen. Die Auslaßleitung 24 für erwärmte Luf'L führt zu den Brennern 12. Die in dem Rekuperator 8 abgekühlten Rauchgase werden über einen Auslaß 25 in einen Kamin entlassen. Die Anordnung im Rekuperator 8 kann so getroffen sein, daß sich der Rauchgasauslaß 25 oben befindet.
Der Rekupera-tor 8 kann auch so ausgebildet sein, daß er zusätzlich zu den Rauchgasen aus den Verbremiungsräumen 11 noch über eine eigene Heizung verfügt, die beispielsweise von einem Zweigrohr des Gassammlers 4 gespeist wird.
je Das untere Ende der Kammern 10 weist/eine Auslaßeinrichtung 5 auS, die als Förderband oder als Auslaßklappe, je nach den Umständen, ausgebildet ist und den erhaltenen Eisenschwamm auf ein Förderband 6 zum Weitertransport aufgibt. Hierbei kann es günstiger sein, wenn der Eisenschwamm briltettiert gewonnen wird, und zu diesem Zweck ist die in Fig. 3 dargestellte Anlage vorgesehen.
Gemahlene Kohle 14 und entsprechend feinkörniges Erz 15 sowie gegebenenfalls ein Binder (Ton, Bentonit) werden einem Mischer 16 zugeführt, dort durchmischt und an eine Brikettiereinrichtung 17 abgegeben, welche beispielsweise hühnereigroße Pellets bildet und auf ein Förderband abgibt. Die Pellets durchlaufen eine Trocknungseinrichtung 18-, um eine größere Festigkeit zu erhalten, und gelangen in einen Ladekübel 19, woraus sie in die einzelnen Kamme1O verbracht werden. Die Kammern 10 haben eine Breite von etwa 0,5 m und eine Hohe von 4 bis 6 m, so daß während einer Durchlaufzeit von 1,5 bis 2 Studen die erforderliche Temperatur von 800 bis 9000 in diesen Kammern erreicht werden kann. Die Durchlaufzeit ist bemerkenswert kurz. Die Länge der Kammern 10 ist nicht kritisch und beträgt beispielsweise 2 m.
Die in dem Verfahren verwendete Kohle soll einen relativ hohen Gas anteil haben, da es bei dem Verfahren auf die Destilation unter Luftabschluß ankommt. Bei steigender Temperatur der Kohle nimmt der Anteil an freiem Sauerstoff und CO2 ab- und der Anteil an Kohlenmonoxid und aiideren brennbaren Gasen zu.
Beispiel 1: Analyse des erzeugten Schwel- Gases in sechs Intervallen zwischen 700 wld 80000.
H2+CH4+ andere % 69.22 64.86 69.95 74.11 76.45 75.76 C02 % 14.0 12.06 2.42 2.16 2.02 2.04 CO % 6.0 9.00 9.85 8,45 14.22 16.16 02 10.0 11.20 4.25 4.29 4.12 3.92 Das erzeugte Gas wirkt stark reduzierend, so daß die Reduktion des Eisenerzes innerhalb der angegebenen Zeit von 1,5 bis 2 Stunden vollständig ist. Bei einem äußerst hochprozentigen Erz wurden folgende Ergebnisse erzielt: Beispiel 2: Fe 90 - 92 % C 0.8 - 1.0 % Mn 0.006 - 0.1 % s 0.010 - 0.015 / P Q.013 - 0.015 % In der Praxis wird die beschriebene Anlage gemäß den wirtschaftlichen und industriellen Voraussetzungen des Anwenderlandes modifiziert. Beispielsweise kann das durch Destillation erhaltene Schwel- Gas zwischengelagert und gereinigt werden.
bevor es den Verbrennungskammern 11 zugeführt wird, um auf diese Weise den Anteil von Flugstaub in den Rauchgasen herabzusetzen. Der erzeugte und gegebenenfalls brikettierte Eisenschwamm kann unmittelbar einem Kupolofen zugeführt werden, um die in dem Material enthaltene Wärme sogleich auszunutzen. Der Kupolofen wird mit Keks betrieben und pro Tonne Eisen etwa 750 m3 Gas erzeugt, welches {gegebenenfalis nach Reinigung) entsprechend dem Schwelgas verwendet wird.
Das von dem Kupolofen erschmolzene, flüssige Standardeisen kann einem Drehofen zugeführt werden, um es dort im Hinblick auf die Verwendung in einer Gießerei oder einem Stahlwerk weiter zu behandeln. Die zur Aufrechterhaltung der Temperatur in dem Drehofen benötigte Energie kann aus dem Schwelgas bzw.
dem Kupolofengas gewonnen werden, wobei wiederum die Abluft des Drehofens wegen ihrer hohen Temperatur zur Aufheizung der Mischung aus Kohle und Erz verwendet werden kann, d.h. die Abluft wird in die Räume 11 eingeleitet.
Beim Zerbrechen von Erz fällt stückiges, grießförmiges und staubfeines Material an, wobei insbesondere die Verwendung des feinen Materials Schwierigkeiten bereitet hat. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, gerade dieses Material wirtschaftlich zu verwerten, ohne daß die Anlagekosten erheblich wärcn. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch in hoch industrialisierten Ländern zur Verwertung von Eisenoxidstaub interessant. Vom besonderen Vor-teil ist ferner, daß die Anlagegröße leicht erweitert und reduziert werden kann, indem die Anzahl der betriebenen Kammern entsprechend gewühlt wird.

Claims

Patentansprüche 1. Direlmtreduk-tion von Eisenerzen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) als Ausgangsmaterial wird gemahlenes Eisenerz oder bereits angefallener Eisenerzstaub und -Grieß oder oxidierter Eisenstaub verwend.et; b) das Ausgangsmaterial wird mit Kohle gemischt, wobei das Mischungsverhältnis so gewählt ist, daß die Reduktion vollständig ist und der Kohlenstoffanteil in dem reduzierten Eisen eine gewünschte Höhe aufweist; c) die Mischung wird im abgeschlossenen Zustand während etwa 1,5 bis 2 Stunden auf eta 800 bis 9000C von außen erhitzt; d) aus der erhitzten Mischung werden brennbare Schwelgase gewonnen; e) zur Weiterverarbeitung geeigneter Eisenschwamm wird in Grießform oder Pelletform gewonnen.
2. Verzehren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein Teil der aus der erhitzten Mischung entweichenden Schwelgase zur Erhitzung der Kammern von außen benutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein weiterer Teil der Schwelgase zur Vorerhitzung von Verbrennungsluft' benutzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Mischung vor Erhitzung mit einem Binder versetzt und zu Pellets verpreßt wird.
5. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die verwendete Kohle einen relativ hohen Gasanteil aufweist.
6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Erhitzung der Mischung im abgeschlossenen Zustand schachtartige Kammern (10) von etwa 4 bis 6 m Höhe vorgesehen sind, die mit ihren mittleren Teilen in einem Ofen (11) angeordnet sind.
7. Anlage nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die schachtartigen Kammern (io) eine Breite von etwa 0,5 m aufweisen.
8. Anlage nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein Rekuperator (8) zur Erhitzung von Verbrennungsluft vorgesehen ist.
9. Anlage nach Anspruch 1 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Kupolofen zur Verflüssigung des Eisenschwammes und Trennung der Schlacke von dem Eisen vorgesehen ist.
10. Anlage nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß ein Warmhalteofen zur Aufnahme des erschmolzenen Eisens vorgesehen ist.