DE2935707C2

DE2935707C2 - Verfahren zur Direktreduktion von Metalloxiden und Vorrichtung zu seiner Durchführung

Info

Publication number: DE2935707C2
Application number: DE2935707A
Authority: DE
Inventors: Donald Beggs; Robert Milton Charlotte N.C. Escott
Original assignee: Midrex International Bv Rotterdam Niederlassung Zuerich Zuerich Ch; Midrex International Rotterdam Niederlassung Zuerich Zuerich BV
Current assignee: Midrex International BV Rotterdam Zurich Branch
Priority date: 1978-09-08
Filing date: 1979-09-04
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CA1119813A; JPS5538995A; AR218996A1; MY8400367A; EG14104A; AU4965279A; GB2032594A; FR2435530A1; GB2032594B; DE2935707A1; AU526797B2; US4188022A; JPS5756528B2; BR7905516A; FR2435530B1; MX151937A; SU1082328A3; ZA794289B

Description

gekennzeichnet durch die Schritte

d) Einführen eines erhitzten Dichtgases unter einem Druck oberhalb des Atmosphärendrucks in den unteren Bereich des Ofens und

e) Entfernen des Dichtgsses aus dem 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 dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtgas auf eine Temperatur von ungefähr 650 bis ungefähr 750° C erhitzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in eine Dichtgastrennkammer 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 Dichtgas-Kreislauf gereinigt, gekühlt, wiedererhitzt und in den Ofen eingeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Ersatz des durch Leckverluste verlorenen Gases dem Dichtgaskreislauf frisches Dichtgas zugesetzt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen Schachtofen, der oben eine Produkteinfülleinrichtung und unten eine Partikelaustrageinrichtung zur Erzeugung einer auf Gravitation beruhenden Absinkbewegung eines Partikelmöllers im Schachtofen aufweist, wobei sich zwischen diesen Einrichtungen ein Reduktionsgaseinlaß befindet und ein oberer Auslaß für verbrauchtes Gas vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß einstückig mit der Partikelaustrageinrichtung (Austragrohr 30) des Ofens in direkter Linie des Produktflusses eine Dichtgastrennkammer (32) verbunden ist, daß mit der Dichtgastrennkammer eine Dichtgasabzugeinrichtung (40, 46) in Verbindung steht, daß im unteren Teil des Ofens (10) eine Dichtgaseinlaßeinrichtung (52, 54) vorhanden ist und daß eine die Dichtgasabzugeinrichtung mit der Dichtgaseinlaßeinrichtung verbindende Einrichtung (42,44,50) zur Reinigung und Aufheizung des Dichtgases auf die gewünschte Eiatrittstemperatur vorgesehen ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelaustrageinrichtung ein

ίο Austragrohr (30) umfaßt, das sich ausreichend in die Dichtgastrennkammer (32) erstreckt, um im oberen Teil der Dichtgastrennkammer einen Dichtgastrennraum (34) zu erzeugen.

11. 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 des Dichtgasflusses durch den Dichtgaskreislauf.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

11, gekennzeichnet durch eine mit dem Dichtgaskreislauf in Verbindung stehende Einrichtung (74) zur Zufuhr zusätzlichen Dichtgases zum Dichtgaskreislauf.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Dichtgastrennkammer (32) eine Heißbrikettiermaschine (60) zur Brikettierung des heißen, metallisierten Produkts in Verbindung steht

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß angrenzend an das Austragende der Heißbrikettiermaschine (60) eine Brikettabschreckeinrichtung (66) angeordnet ist

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß der Dichtgastrennkammer (32) ein Austragssteuermechanismus und ein abdichtbarer Behälter zur Aufnahme des heißen, metallisierten Produkts zugeordnet sind, welcher mit der Austragöffnung der Dichtgastrennkammer in Eingriff bringbar und von dieser entfernbar isl.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.
Ofen mit kaltem Austrag zur Direktreduktion von

so Eisenoxiden zu Eisenschwamm haben sich kommerziell als sehr erfolgreich erwiesen. Das bloße Fortlassen der Kühleinrichtung für einen Direktreduktionsofen reicht zur Schaffung eines zufriedenstellenden Ofens mit heißem Austrag jedoch nicht aus. In Gegenstrom-Schachtöfen allgemein und in Schachtofen 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 Schachtofen, die hoch entflammbare Gase enthalten, besteht im Bereich der Partikeiaustrageinrichiung des Ofens, durch die die verarbeiteten Feststoffe ausgetragen 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 Heißbri-

kettierung direkt redigierten Eisens heiß ausgegeben werden. Das Hauptproblem, das es zu beherrschen gilt, ist daher, daß die Ofenaustragöffnung mit einer Einrichtung zur Verhinderung eines Ofengas-Leckflusses versehen wird. Mechanische Ventile oder Schleusen wurden ohne Erfolg bei Direktreduktionsöfen mit heißem Austrag 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.

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 Partikelaustragöffnung möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein-Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 Vzw. eine Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 9 aufweist, gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung eines heißen, direktreduzierten Eisenprodukts in Pelletform. Ein geschlossener Schachtofen, in dem sich leicht brennbare Gase befinden, ist mit einer Gasdichtung am Ofenaustrag 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 Schachtofen mit Heißaustrag der Partikel kann eine Heißbrikettiermaschine zur Verdichtung des direktreduzierten Eisenprodukts direkt angeschlossen sein. Trotz eines solchen direkten Anschlusses an die Austragöffnung ist die Heißbrikettiermaschine durch das Dichtga^system 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 an der Austragöffnung 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 Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittanaicht des erfindungsgemäßen Ofens mit angeschlossener Produktbrikettiervorrichtung, und

F i g. 2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Ofens mit angeschlossenem Heißaustragbehälter.

Gemäß den Figuren ist an der Oberseite eines Schachtofens 10 ein Einfülltrichter 12 angebracht, in den Eisenoxidpellets 14 oder andere Füllmaterialien in Partikelform, etwa stückiges Erz, eingefüllt werden. Die Pellets sinken durch Schwerkrafteinfluß durch eine oder mehrere 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 durch ein Heißgasringleitungs- und Düsensystem gebildeter, allgemein mit 20 bezeichneter Reduktionsgaseinlaß, der Gasöffnungen 22 aufwtbt, durch welche heißes Reduktionsgas eingeführt wird, damit es im Gegenstrom zur Bewegung des Möllers i8 nach oben strömt Verbrauchtes Gas tritt oben durch einen Gasauslaß 24 aus dem Ofen aus.

Am Boden des Ofens 10 befindet sich ein Austragrohr 30, das das Innere des Ofens mit einer trichterförmigen Dichtgastrennkammer 32 verbindet Diese ist mit heißen Pellets gefüllt, die aufgrund der Schwerkraft aus dem unteren Ende des Ofens herauskommen. Das Austragrohr 30 erstreckt sich in die Dichtgastrennkammer

ίο 32 zur Bildung eines Gasraumes 34. Sie besitzt einen größeren Durchmesser als das Austragrohr 30, so daß die herauskommenden Pellets einen mit 36 bezeichneten Schüttwinkel bilden, durch den sich das Dichtgas aus den Pellets in der Dichtgastrennkammer 32 abscheidet Es tritt durch einen Dichtgasauslaß 40 aus. Eine Gasreinigungs- und Rezirkulationseinrichtung ist vorgesehen, um feste Teile und kondensierbare Stoffe aus dem Dichtgas zu entfernen und es zur Wiedereinführung in die Austragzone des Ofens erneut auf die erwünschte Temperatur zu erhitzen. Das abströmende Dichtgas strömt durch ein Dichtgasabzugrohi il zu einem Kühlwäscher 44, in dem kondensierbare Stoff« 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 Einiaßtemperatur von 600 bis 800° C oder vorzugsweise zwischen 650 und 750° C erhitzt wird. Bei diesem letztgenannten Bereich handelt es sich um einen bevorzugten Temperaturbereich für den Austrag der Pellets.

Von der Heizvorrichtung ausgehend wird das Dichtgas durch einen Dichtgaseinlaß 52 und einen Dichtgasverteiler 54 wieder in den Ofen 10 eingeleitet Die Dichtgasheizvorrichtung 50 wird mit Hilfe geeigneter Brenner 55 befeuert, die aus einer Luftquelle 56 und einer Brennstoffquelle 57 gespeist werden.

Eine unterhalb der Dichtgastrennkammer 32 befindliche Heißbrikettiermaschine 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 volumetrisehe Fülleinrichtung und wird als Ofena^stragsteuermechanismus verwendet. Die Austraggeschwindigkeit steht in einem direkten Zusammenhang zur Drehzahl der Brikettierrollen.

Als eine Alternative zur Heißbrikettiermaschine von F i g. 1 kann am Boden der Dichtgastrennkammer 32 zusätzlich ein Austragsteuermechanismus etwa in Form einer Wischstange vorgesehen werden und das Produkt direkt in einen Behälter 80 entleert werden, wie dies in F· i g. 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 Charge auf den Schmelzpunkt im "Zlektroofen vermindert werden.

ω Ein Druckfühler 70 ist gemäß Darstellung in dem Dichtgasabzugsrohr 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 Dichtgastrennkammer 32 oberha.b des Schüttwinkels 36 angeordnet sein könnte, hält durch Steuerung eines Durchflußsteuerventils 72 im Dichtgas-Rezirkulationssystem einen sehr niedrigen Druck in der Kammer aufrecht. Der

Dichtgasdruck beim Dichtgasverteiler 54 reicht aus, um ein Abwärtsströmen des Reduktionsgases von den Gasöffnungen 22 in den unteren Teil des Ofens zu verhindern. Dadurch wird die Reduktionsgasmenge im Produkt minimal gehalten. Im Betrieb besteht eine Gasleck- strömung aus dem Ofen durch dessen Austragrohr 30 hauptsächlich aus rezirkuliertem Dichtgas mit lediglich geringen Mengen von CO- und !-^-Reduktionsgas. Eine geringe Menge frischen Dichtgases wird bei 74 zugegeben. Das Dichtgas ist vorzugsweise ein Gas mit hohem Stickstoffgehalt wie ein Gas aus Verbrennungsprodukten, die frei sind von Sauerstoff.

Auf die voranstehend beschriebene Weise kann ein heißes metallisiertes Eisenprodukt hergestellt werden, das in einem Direktreduktions-Schachtofen zu einem is hohen Metallisierungsgrad reduziert wird und heiß in fester Form zur weiteren Verarbeitung ausgegeben wird, ohne daß dies mit irgendeiner Gefahr verbunden wäre.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Direktreduktion von Metalloxiden zu einem heißen, metallisierten Eisenprodukt in fester Form, mit den Schritten

a) Einfüllen von Metalloxiden in Partikelform am oberen Ende eines Schachtofens zur Schaffung eines Möllers im Ofen,

b) Entfernen reduzierten Materials in Partikelform am unteren Ende des Schachtofens zur Erzeugung einer auf Gravitation beruhenden Materialströmung durch den Ofen und

c) Hindurchführen von Gas in einer der Materialströmung des Möllers entgegengesetzten Strömung und Ableiten verbrauchten Reduktionsgases aus dem oberen Ende des Ofens,