DE2931025C2

DE2931025C2 - Direktreduktion von Eisenerzen

Info

Publication number: DE2931025C2
Application number: DE2931025A
Authority: DE
Inventors: Fritz Wilhelm Franz 5910 Kreuztal Schob
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-07-31
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1986-06-12
Also published as: DE2931025A1

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohleanteil ausreichend ist, Schwelgas — zusammen mit Gichtgas — auch zur Beheizung eines Warmhalteofens zur Aufnahme des im Kupolofen erschmolzenen Eisens zu verwenden.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem abgeschlossenen Raum zur Erhitzung der Erz-Kohle-Mischung von außen infolge einer Beheizungszone, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizungszone einem Ofen (1) angehört, der aufgrund der Verbrennung von Gichtgasen und Schwelgasen arbeitet,

daß der abgeschlossene Raum aus vertikalen, schachtartigen Kammern (10) besteht, die an ihren oberen Enden mit Chargiereinrichtungen (2) und an ihren unteren Enden mit Auslaßeinrichtungen (5) versehen sind, welche außerhalb der Beheizungszone angeordnet sind, und

daß der Kupolofen zum Eintragen des Eisenschwammes sowie zur Lieferung von Gichtgas an den Ofen (1) eingerichtet ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der schachtartigen Kammern (10) aus der Beheizungszone herausragen.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schachtartigen Kammern (10) eine Höhe von etwa 4 bis 6 m aufweisen.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rekuperator (8) zur Erhitzung von Verbrennungsluft vorgesehen ist, die der Beheizungszone des Ofens (1) zuführbar ist.

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 kostenaufwendigem Sintern in einem Hochofen verarbeitet werden kann. In industrialisierten Gebieten fällt oxidierter Eisenstaub an, der sich ebenfalls nur schwer verhütten läßt. Es besteht somit das Problem, Eisenerzstaub und -grieß sowie oxidierten Eisenstaub in kleineren Anlagen (in Relation zu einem Hüttenwerk) zu verarbeiten, wobei für viele südliche Länder der Mangel an Hüttenkoks zu überwinden gilt.

Die Direktreduktion von Eisenerzen ist bekanntlich mit Erdgas möglich, wobei der sogenannte Eisenschwamm gewonnen wird. Dieser kann anstelle von Schrotteisen zur Herstellung von Stahl u. dgl. verwendet werden. Normalerweise kommt Erdgas nicht in der Nähe von Eisenerzlagerstätten vor, und der Transport von Erdgas ist mit erheblichen Anlagekosten verbunden.

Aus Modellversuchen zum Schwelverhüttungs-Verfahren (Archiv für das Eisenhüttenwesen, 25 (1954) Heft 9/10, S. 397—404) ist es bekannt, Feinerze unter Verwendung minderwertiger Kohlensorten im Niederschachtofen zu reduzieren. Die ermittelten Versuchsergebnisse für eine Temperatur bei 875°C sind schlecht, während sie bei 1100°Cgut sind. Wenn mit Temperaturen über 950⁰C in einer Anlage gearbeitet werden muß, können die Anlagekosten prohibitiv hoch sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Eisenerzverhüttungsverfahren sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, wobei feinkörniges Material verwendet werden kann und die Gestehungskosten sowie die Anlagekosten wirtschaftlich interessant sind.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale des Anspruchs 3 hinsichtlich der Anlage gelöst.

Von besonderem Vorteil dabei ist, daß das Gichtgas des Kupolofens, welches für sich allein keine sicherbrennende Flamme ergibt, nutzbringend verwendet werden kann und damit die Gestehungskosten reduziert. Im gleichen Sinn wirkt sich aus, daß der erhaltene, noch heiße Eisenschwamm unmittelbar in den Kupolofen wandert. Dabei ist es unschädlich, daß der Eisenschwamm noch Kohle-Verunreinigungen enthält oder das Eisenoxid noch nicht vollständig reduziert ist. Die Trennung des Eisens von solchen Verunreinigungen und der Gangart erfolgt im Kupolofen automatisch.

Anstelle von feinkörnigem Eisenerz kann auch oxidierter Eisenstaub o. dgl. verwendet werden, weswegen solches Material auch unter den Begriff »Eisenerz« im Sinne der Erfindung fallen soll.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Ofen zur Direktreduktion, F i g. 2 eine Einzelheit daraus in anderer Ansicht und

F i g. 3 eine Variante der Anlage in schematischer Darstellung.

Ein Ofen 1 weist voneinander getrennte, schachtartige Kammern 10 und Verbrennungsräume Ii auf, welche die Kammern 10 in deren mittleren Bereich umgeben. Oberhalb der Kammern 10 sind Chargiereinrichtungen 2 vorgesehen, die beispielsweise aus trichterförmigen Behältern mit Ausiaßklappen bestehen können und die Füllung der Kammern 10 mit Erz und Kohle ermöglichen. Jede Kammer 10 weist ein Gasauslaßrohr 3 auf, die in einen Gassammler 4 einmünden, welcher eine Anzahl von Abzweigen 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 Auslaßleitungen 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 Luft 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 Rekuperator 8 kann auch >o ausgebildet sein, daß er zusätzlich zu den Rauchgasen aus den Verbrennungsräumen 11 noch über eine eigene Heizung verfügt, die beispielsweise von einem Zweigrohr des Gassammlers 4 gespeist wird.

Das uritere Ende der Kammern 10 weist je eine Auslaßeinrichtung 5 auf, die als Förderband oder als Auslaßklanpe, 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 brikettiert gewonnen wird, und zu diesem Zweck ist die in F i g. 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 Kammern 10 verbracht werden. Die Kammern 10 haben eine Breite von etwa 0,5 m und eine Höhe von 4 bis 6 m, so daß während einer Durchlaufzeit von 1,5 bis 2 Stunden die erforderliche Temperatur von 800 bis 900° 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 dein Verfahren verwendete Kohle soll einen relativ hohen Gasanteil haben, da es bei dem Verfahren auf die Destillation unter Luftabschluß ankommt. Bei steigender Temperatur der Kohle nimmt der Anteil an freiem Sauerstoff und CO2 ab und der Anteil an Kohlenmonoxid und anderen brennbaren Gasen zu.

Beispiel 1
Analyse des erzeugten Schwelgases in sechs Intervallen zwischen 700 und 800°C.

H₂+ CH₄+ andere ⁰A	64,86	69,95	74,11	76,45	75,76
CO₂ o/i	12,06	2,42	2,16	2,02	2,04
CO ⁰A	9,00	9,85	8,45	14,22	16,16
O₂ ⁰A	11,20	4,25	4,29	4.12	3,92
D 69,22
j 14,0
D 6,0
5 10,0

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

In der Praxis wird die beschriebene Anlage gemäß den wirtschaftlichen und industriellen Voraussetzunger, des Anwenderlandes modifiziert. Beispielsweise kann das durch Destillation erhaltene Schwelgas zwischengelagert und gereinigt werden, bevor es den Verbrennungsräumen 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 Koks betrieben und pro Tonne Eisen etwa 750 Nm³ Gas erzeugt, welches [gegebenenfalls nach Reinigung) entsprechend dem Schwelgas verwendet wird. Das von dem Kupolofen erschmolzene, flüssige Standardeisen kann einem Warmhalteofen 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 Warmhalteofen benötigte Energie kann aus dem Schwelgas bzw. dem Kupolofengas

Fe	90-92%
C	0,8-1,0%
Mn	0,06-0,1%
S	0,010-0,015%
P	0,013-0,015%

gewonnen werden, wobei wiederum die Abluft des Warmhalteofens wegen ihrer hohen Temperatur zur Aufheizung der Mischung aus Kohle und Erz verwendet werden kann, d. h. die Abluft wird in die Verbrennungsräume 11 eingeleitet.

Beim Zerbrechen von Erz fällt stückiges, grießförmiges und staubfeines Material an, wobei insbesondere die 5 Verwendung des feinen Materials Schwierigkeiten bereitet hat. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, gerade dieses Material wirtschaftlich zu verwerten, ohne daß die Anlagekosten erheblich wären. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch in hoch industrialisierten Ländern zur Verwertung von Eisenoxidstaub interessant. Vom besonderen Vorteil ist ferner, daß die Anlagegröße leicht erweitert und reduziert werden kann, indem die Anzahl der betriebenen Kammern entsprechend gewählt wird.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Eisenerzverhüttungsverfahren mit folgenden Merkmalen:

a) als Ausgangsmaterial wird feinkörniges, oxidiertes Eisen oder Eisenerz in Mischung mit Kohle verwendet;

b) die Erz-Kohle-Mischung wird im abgeschlossenen Zustand auf etwa 800 bis 900⁰C von außeti erhitzt, so daß einerseits brennbares Schwelgas und andererseits Eisenschwamm gewonnen werden;

gekennzeichnetdurch folgende Merkmale:

c) Art und Menge der Kohle in der Erz-Kohle-Mischung wird unter dem Gesichtspunkt der Weiterverwendung der Schwelgase gewählt, dabei wird gasreiche Kohle bevorzugt;

d) der Eisenschwamm wird unmittelbar einem mit Koks beschickten Kupolofen zugeführt, der infolge seines Betriebes sowohl das reduzierte Eisen erschmilzt und von der Schlacke trennt als auch verbrennbares Gichtgas erzeugt;

e) Gichtgas wird zusammen mit Schwelgas zur Erhitzung der Erz-Kohle-Mischung verwendet.