DE2935707A1 - Verfahren zur direktreduktion von metalloxiden und vorrichtung zu seiner durchfuehrung - Google Patents
Verfahren zur direktreduktion von metalloxiden und vorrichtung zu seiner durchfuehrungInfo
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Description
BLUMBACH · WSSER · 5ER8EN
PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEiJ
Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult
Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult
Midrex Corporation One NCKB Plaza
Charlotte, North Carolina 28280, ü. S. A.
79/0705
24. August 1979 HO/ku
Verfahren zur Direktreduktion von Metalloxiden und Vorrichtung zu
seiner Durchführung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.
öfen mit kaltem Auslaß zur Direktreduktion von Eisenoxiden
zu Eisenschwamm haben sich kommerziell als sehr erfolgreich
erwiesen» Das bloße Fortlassen der Kühleinrichtung für einen Direktreduktionsofen reicht zur Schaffung eines sufrieden-
München: I?. Kramer Dipl.-Ing. ■>
V/. 'i/eser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat.
Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-ing. . P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipi.-lng. Dipl.-W.-Ing.
BAD
stellenden Ofens mit heißem Auslaß jedoch nicht aus. In Gegenstrom-Schachtöfen allgemein und in Schachtöfen
für die Direktreduktion von Eisen im besonderen herrscht der höchste Gasdruck im Ofen wegen des aufwärts gerichteten
Gasstromes immer im unteren Ofenbereich, Bei der Direktreduktion von Eisen sind die Gase im Ofen infolge
ihres hohen Gehalts an CO und H2, die zur Reduktion von
Eisen erforderlich sind, hoch entflammbar.
Bei Schachtöfen, die hoch entflammbare Gase enthalten besteht
im Auslaßbereich des Ofens, von dem die verarbeiteten Feststoffe ausgelassen werden, eine Feuergefahr, die sowohl
zu Verletzungen von Personen als auch zur Beschädigung der Anlage führen kann. Dies gilt insbesondere, wenn die
Feststoffe zur weiteren Verarbeitung, etwa der Heißbrikettierung direkt reduzierten Eisens heiß ausgegeben werden. Das
Hauptproblem, das es zu beherrschen gilt, ist daher, daß die Ofenauslaßöffnung mit einer Einrichtung zur Verhinderung
eines Ofengas-Leckflusses versehen wird. Mechanische Ventile oder Schleusen wurden ohne Erfolg bei Direktreduktionsofen
mit heißem Auslaß ausprobiert. Diese mechanischen Vorrichtungen neigen wegen der Weichheit und Klebrigkeit des
heißen, reduzierten Eisenprodukts dazu, sich zu verstopfen oder zu blockieren. Dies führt gewöhnlich dazu, daß solche
Ventile lecken.
030012/0792
293570?
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Direktreduktion
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die es gestatten, kontinuierlich
ein heißes, direktreduziertes, metallisiertes Produkt
auszugeben, das für eine nachfolgende Agglomeration oder eine einfache Handhabung geeignet ist» Dies soll ohne
mechanische Dichtung zur Begrenzung des Entweichens von Ofengasen oder Reduktionsgasen durch die Produkt-Auslaßöffnung
möglich seiiio
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw, 9 gelöst»
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung
eines heißen, direktreduzierten Eisenprodukts in Pelletform
ο Ein geschlossener Schachtofen,, in dem sich leicht
brennbare Gase befinden„ ist mit einer Gasdichtung am
Ofenauslaß versehen, die eine Abdichtung gegen ein Ausströmen dieser leicht brennbaren Gase bewirkt,, Die Gasdichtung
umfaßt Einrichtungen zur Rezirkulierung eines nicht brennbaren Gases durch den unteren Bereich des Ofens
und zwar unter ausreichendem Druck zur Verhinderung einer abwärts gerichteten Strömung der brennbaren Gase»
An den Heißauslaß-Schachtofen zur Direktreduktion von Eisen kann eine Heißbrikettiermaschine zur Verdichtung des direkt-
030012/0792 .. ■ IAD OR»!.-:
2335707 ήθτ
reduzierten Eisenprodukts direkt angeschlossen sein. Trotz eines solchen direkten Anschlusses an den Ofenauslaß ist
die Heißbrikettiermaschine vom Dichtgassystem am unteren Ende des Ofens gegenüber den leicht entflammbaren Gasen
isoliert, die bei relativ hohem Druck im Reduktionsofen gehalten werden. Dieses Dichtgassystem stellt sicher, daß
die am Ofenauslaß vorhandenen Gase trotz der leichten Entflammbarkeit der sich innerhalb des Ofens befindenden Gase
nicht entflammbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert» Es zeigen:
Fig„ 1 eine Schnittansicht des erfindungs
gemäßen Ofens mit angeschlossener Produktbrikettiervorrichtung, und
Fig. 2 eine schematische Ansicht des erfin
dungsgemäßen Ofens mit angeschlossenem Heißausflußbehälter.
Gemäß den Figuren ist an der Oberseite eines Schachtofens TO ein Einfülltrichter 12 angebracht, in den Eisenoxidpellets
14 oder andere Füllmaterialien in Partikelform, etwa stückiges
Erz, eingefüllt werden. Die Pellets sinken durch Schwerkraft-
BAD ORIGINAL 3
030012/0792
einfluß durch eine oder mehrers Fülleitungen 16 zur
Bildung eines Bettes oder eines Möllers 18 aus Eisenoxid in Partikelform enthaltendem Material im Schachtofen nach
unten. Im mittleren Teil des Schachtofens 10 befindet sich ein Heißgasringleitungs- und. Düsensystem, allgemein
mit 20 bezeichnet,, das Gasöffnungen 22 aufweist, durch
welche heißes Reduktionsgas eingeführt wird, damit es im Gegenstrom zur Bewegung des Möllers 18 nach oben strömt„
Verbrauchtes Gas tritt oben durch eine Gasauslaßleitung 24 aus dem Ofen aus.
Boden des Ofens 10 befindet sich ein Pelletauslaßrohr 3O, das das Innere des Ofens mit einem kleinen Trichter
oder einer Dichtgastrennkaramer 32 verbindet. Der Trichter 32 ist mit heißen Pellets gefüllt, die aufgrund der Schwerkraft
aus dem unteren Ende des Ofens herauskommen. Das Auslaßrohr 30 erstreckt sich in den Trichter 32 zur Bildung
eines Gastrennplenums 34«, Der Trichter besitzt einen größeren
Durchmesser als das Pelletauslaßrohr 30, so daß die herauskommenden
Pellets einen mit 35 bezeichneten Schüttwinkel bilden, durch den Dichtgas sich im Trichter 32 von den
Pellets trennt. Eine Dichtgasauslaßleitung 40 entfernt Dichtgas von dem Plenum bzw. dem gasgefüllten Raum 34» Eine Gasreinigungs-
und !^zirkulationseinrichtung ist vorgesehen, um feste Teile und kondensierbare Stoffe aus dem Dichtgas
zu entfernen und es zur Wiedereinführung in die Auslaßzone
3/4 ÜAö ÖiRJtgjr "
03CQ11/0732
des Ofens erneut auf die erwünschte Temperatur zu erhitzen. Das abströmende Dichtgas strömt durch ein Abflußrohr
42 zu einem Kühler-Wäscher 44, in dem kondensierbare Stoffe und Stoffe in Partikelform entfernt werden. Eine
Pumpe oder ein Kompressor 46 drückt das gesäuberte Dichtgas durch eine Dichtgasheizvorrichtung 50, in welcher dieses
auf eine Einlaßtemperatur von 600 bis 800 0C oder vorzugsweise
zwischen 650 und 750 0C erhitzt wird. Bei diesem letztgenannten
Bereich handelt es sich um einen bevorzugten Temperaturbereich für diesen Auslaß der Pellets. Von der
Heizvorrichtung ausgehend wird das Dichtgas durch ein Einlaßrohr 52 und einen Dichtgasverteiler 54 wieder in den Ofen
10 eingeleitet. Die Heizvorrichtung 50 wird mit Hilfe geeigneter Brenner 55 von einer Luftquelle 56 und einer Brennstoff
quelle 57 befeuert.
Eine unterhalb des Trichters 32 befindliche Brikettiermaschine 60 umfaßt gegensinnig rotierende Rollen oder Walzen
62 und 64, die die heißen, reduzierten Pellets zur Bildung eines Brikettprodukts komprimieren. Das heiße Brikettprodukt
kann entweder in einen Abschrecktank 66 entladen werden oder mittels irgend welcher anderer Mittel, etwa durch
Luftkühlung, abgekühlt werden.
Die Heißbrikettiermaschine ist eine gute volumetrische Fülleinrichtung und wird als Ofenentleerungssteuermechanismus
verwendet. Die Entleerungsrate steht in einem direkten Zu-
sammenhang zur Drehzahl der Brikettierrollen„
Als eine Alternative zur Heißbrikettiermaschine von Fig. kann am Boden des Äuslaßtrichters 32 zusätzlich ein Entleerungssteuermechanismus
etwa in Form einer Wischstange vorgesehen werden und das Produkt direkt in einen Behälter
80 entleert werden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist« Der Behälter wird nach dem Füllen dicht verschlossen und dann
zu einem Elektroofen zur Stahlherstellung transportiert,
in den die Pellets in heißem Zustand eingefüllt werden» Hierdurch können Energie und Zeit zum Erhitzen der Füllung
auf den Schmelzpunkt im Elektroofen vermindert werden.
Ein Druckfühler 70 ist gemäß Darstellung in dem Dichtgasauslaßrohr
42 vorgesehen und dient der Steuerung des Drucks in der Dichtgastrennkammer auf einen eben oberhalb des
Atmosphärendrucks liegenden Wert» Dieser Fühler, der genauso
gut in der Kammer bzw. dem Trichter oberhalb des Schüttwinkels angeordnet sein könnte, hält durch Steuerung der
Funktion eines Strömungssteuerventils 72 im Dichtgas-Rezirkulationssystem einen sehr niedrigen Druck in der Kammer
aufrecht» Der Dichtgasdruck beim Dichtgasverteiler 54 reicht aus, um ein Abwärtsströmen des Reduktionsgases vom Einlaß
22 in den unteren Teil des Ofens zu verhindern. Dadurch wird die Reduktionsgasmenge im Produkt minimal gehalten.
03 00 12/079 2
Xm Betrieb besteht eine Gasleckströmung vom Ofen durch
dessen Auslaßrohr 30 hauptsächlich aus rezirkuliertem Dichtgas mit lediglich geringen Mengen von CO-und H--Reduktionsgas.
Eine geringe Menge einer Dichtgasauffrischung wird bei 74 zugegeben. Das Dichtgas ist vorzugsweise ein
Gas mit hohem Stickstoffgehalt, etwa Verbrennungsprodukte von sauerstofffreien Verbrennungen.
Auf die voranstehend beschriebene VJeise kann ein heißes metallisiertes Eisenprodukt hergestellt werden, das in
einem Direktreduktions-Schachtofen zu einem hohen Metallisierungsgrad
reduziert wurde und nicht in fester Form zur weiteren Verarbeitung ausgegeben wird, ohne daß dies mit
irgendeiner Gefahr verbunden wäre.
Claims (1)
- BLUIVlBACH · SNEQr.R - Ei = RQ EM · KRAMERPATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADENPatentconsult Radeckestraße 43 6000 München 60 Telefon (089)883603/383604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sönnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (.06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsul!Midrex Corporation 79/0705One NCNB Plaza 24. August 1979Charlotte,, North Carolina 28280, HO/kuU. S. AoPatentansprüche. Verfahren zur Direktreduktion von Metalloxiden zu
einem heißen,, metallisierten Eisenprodukt in fester
Formr mit den Schrittena) Einfüllen von Metalloxiden in Partikelform in die Oberseite eines allgemein vertikalen Schachtofens zur Schaffung eines Schüttmöllers im Ofen„b) Entfernen reduzierten Materials in Partikelform
vom Boden des Schachtofens zur Erzeugung einer
auf Gravitation beruhenden Materialströmung durch den Ofen, undc) Hindurchführen von Gas in einer dem Möller entgegengesetzten Strömung und Ableiten verbrauchten Reduktions-MUndien: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · H. P. Brenm Oipl.-Chem. Dr. phil. nat.
Wiesbaden: P.G. Biumbach Dipl.-!ng. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipi.-W.-Ing.030012/0792gases von der Oberseite des Ofens, gekennzeichnet durch die Schritted) Einführen eines erhitzten Dichtgases unter einem Druck oberhalb des Atmosphärendrucks in den unteren Bereich des Ofens, unde) Entfernen des Dichtgases vom Produkt, nachdem dieses den Ofen verlassen hat.2„ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in einen gasdichten Behälter entleert wird.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt brikettiert wird.4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtgas auf eine Temperatur von ungefähr 650 bis ungefähr 750 0C erhitzt wird.5. Verfahren nach -einem der vorhergehenden Ansprüche,BAD ORIGINAL28357Ö7dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in eine Dichtgastrennkaminer entleert wird, von welcher das Dichtgas abgeführt wird.6. Verfahren nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich der Druck in der Dichtgastrennkammer gemessen und die Ableitung des Dichtgases von der Dichtgastrennkammer abhängig von der Druckmessung gesteuert wird.7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtgas in einem geschlossenen Dichtqas-Kreislauf gereinigt, gekühlt, vriedererhitzt und in den Ofen eingeleitet wird.8» Verfahren nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß als Ersatz des durch Leckverluste verlorenen Gases dem Dichtgaskreislauf Auffrischungsgas zugesetzt wird.9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis Sg umfassend einen allgemein63001?/0 7922335707vertikalen Schachtofen, an dessen Oberseite eine Produkteinfülleinrichtung und an dessen Unterseite eine Partikelentleerungseinrichtung zur Erzeugung eines auf Gravitation beruhenden Flusses eines Partikelmöllers durch den Ofen vorhanden sind/ wobei sich zwischen diesen Einrichtungen eine Reduktionsgaseinlaßeinrichtung befindet und eine obere Verbrauchsgasablaßeinrichtung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß einstückig mit dem Entleerungsauslaß (Auslaßrohr 30) des Ofens in direkter Linie des Produktflusses eine Dichtgastrennkammer (32) verbunden ist,- daß mit der Dichtgastrennkammer eine Dichtgasablaßeinrichtung (34, 40) in Verbindung steht, daß im unteren Teil des Ofens (10) eine Dichtgaseinlaßeinrichtung (52, 54) vorhanden ist und daß eine die Dichtgasablaßeinrichtung mit der Dichtgaseinlaßeinrichtung verbindende Einrichtung (42, 44, 46, 50) zur Reinigung und Aufheizung des Dichtgases auf die gewünschte Einlaßtemperatur vorgesehen ist.10. Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelentleerungseinrichtung ein Auslaßrohr (30) umfaßt, das sich ausreichend in die Dichtgastrennkammer (32) erstreckt, um im oberen Teil der Dichtgastrennkammer ein Dichtgastrennplenum (34) zu erzeugen.030012/0792_ 511» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen Druckfühler (70) zur Bestimmung des Druckes innerhalb der Dichtgastrennkammer (32) und durch eine zugeordnete Steuereinrichtung (72) zur Steuerung der Dichtgasströmung durch den Dichtgaskreislauf.ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine mit dem Dichtgaskreislauf in Verbindung· stehende Einrichtung (74) zur Zufuhr zusätzlichen Dichtgases züis Dichtgaskreislauf „13«, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Dichtgastrennkammer (32) eine Heißbrikettierraasehine C60) zur Brikettierung ■ des heißen, metallisierten Produkts in Verbindung steht.14. Vorrichtung nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an das Auslaßende der Heißbrikettiermaschine (60) eine Brikettabschreckeinrichtung (66) angeordnet ist.030012/079215. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtgastrennkammer (32) ein Entleerungssteuermechanismus und ein abdichtbarer Behälter zur Aufnahme des heißen, metallisierten Produkts zugeordnet sind, welcher mit der Auslaßöffnung der Dichtgastrennkammer in Eingriff bringbar und von dieser entfernbar ist.BA0030012/0792
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- 1984-12-30 MY MY367/84A patent/MY8400367A/xx unknown
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