DE3203092A1

DE3203092A1 - Verfahren zur abscheidung von feinkoernigem direkt reduziertem eisen aus kuehlgasen

Info

Publication number: DE3203092A1
Application number: DE19823203092
Authority: DE
Inventors: Helmut 6106 Erzhausen Giese; Fritz Dr. 6380 Bad Homburg Rose; Fritz 6000 Frankfurt Rudolph; Fred 6056 Heusenstamm Stieler
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1982-01-30
Filing date: 1982-01-30
Publication date: 1983-08-04
Also published as: DE3203092C2; EP0085443A3; EP0085443A2

Description

Metallgesellschaft 29. Januar 1982

Aktiengesellschaft η SCHR/421/HFA

6000 Frankfurt am Main 1 - <K-Reuterweg 14 Prov. Nr. 8797 LC

Verfahren zur Abscheidung von feinkörnigem direkt reduziertem Eisen aus Kühlgasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von feinkörnigem direkt reduziertes Eisen enthaltenden Materialien aus den Kühlgasen von Direktreduktionsöfen.

Die Direktreduktion von eisenoxidhaltigen Stoffen zu direkt reduziertem Eisen erfolgt durch Reduktion unterhalb des Schmelz- und Erweichungspunktes der Beschickung der Direktreduktionsöfen. Die Reduktion kann mittels gasförmiger oder fester Reduktionsmittel erfolgen. Die Gas-Reduktionsverfahren arbeiten meistens im Temperaturbereich oberhalb 760 ⁰C bis zu ca. 900 ⁰C. Die Reduktionsverfahren mit festem Reduktionsmittel arbeiten meistens mit einer Temperatur oberhalb 900 ⁰C kurz unter der Erweichungstemperatur der Beschickungsbestandteile. Das erzeugte direkt reduzierte Eisen muß unter seine Zündtemperatur abgekühlt werden, ehe es mit der Luft in Berührung gebracht wird. Unter der Zündtemperatur ist die Temperatur zu verstehen, bei der eine so starke Oxidation erfolgt, daß die dabei entwickelte Wärmemenge zur Entzündung oder

Verglimmung ausreicht. Die jeweilige Zündtemperatur hängt von den Reduktionsbedingungen, der Erzzusammensetzung und Korngröße des direkt reduzierten Eisens ab.

Bei manchen Verfahren - insbesondere bei Gas-Reduktionsverfahren - wird das erzeugte direkt reduzierte Eisen vor dem Austrag aus dem Ofen in einer Kühlzone mittels nicht-oxidierender Gase unter die Zündtemperatur, gewöhnlich bis auf Umgebungstemperatur gekühlt. Das aufgeheizte Kühlgas wird aus der Kühlzone abgezogen, gekühlt und wieder in die Kühlzone eingeleitet. Das aus dem Ofen abgezogene, heiße Kühlgas enthält mitgerissenes, staubförmiges Material, das zum größten Teil aus feinkörnigem direkt reduziertem Eisen besteht. Der Staub muß aus dem heißen Kühlgas abgeschieden werden.

Dies geschieht bisher in der Praxis in der Weise, daß das heiße Kühlgas in Wäschern gekühlt und dabei gleichzeitig der Staub naß abgeschieden wird (DE-AS 26 51 309, DE-AS 26 22 349, DE-AS 26 04 795, US-PS 37 49 386). Das feinkörnige direkt reduzierte Eisen fällt dabei als Schlamm an und muß weggeworfen oder nach einer Agglomeration erneut in den Ofen eingesetzt werden, so daß entweder ein Metallver- lust oder zusätzliche Kosten entstehen. Es ist auch be- kannt, das heiße Kühlgas in einem Gaskühler abzukühlen, dort von Staub zu befreien und die Feuchte des Gases herabzusetzen (DE-OS 30 07 193). Die durch die Kühlung des Gases bewirkte Herabsetzung des Taupunktes bewirkt, daß kondensiertes Wasser zusammen mit dem Staub abgeschieden wird, so daß dieser wiederum in nasser Form anfällt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feinkörniges di-

rekt reduziertes Eisen aus dem heißen Kühlgas in einer Form abzuscheiden, die eine Weiterverarbeitung der metallisierten Stäube zu flüssigem Roheisen oder Stahl ermöglicht, und wobei die Abscheidung mit möglichst geringem Aufwand erfolgt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die aus dem Direktreduktionsofen austretenden, staubbeladenen, heißen Kühlgase in mindestens einen Heißzyklon geleitet werden, der im Heißzyklon abgeschiedene Staub in einer gegen die Außenatmosphäre gasdicht abgeschlossenen Austragsvorrichtung durch indirekte Kühlung auf eine Temperatur unterhalb der Zündtemperatur mit der Außenatmosphäre abgekühlt wird, und der abgekühlte Staub aus der Austragsvorrichtung ausgetragen wird. Je nach Gasmenge, konstruktiver Ausgestaltung der Anlage oder zulässigem Druckabfall des Kühlgases können auch mehrere Zyklone parallel geschaltet werden. Die Auslaßöffnungen der Zyklone sind gasdicht mit einer oder mehreren Austragungsvorrichtungen verbunden. Die Austragungsvorrichtungen sind gegen die Außenatmosphäre gasdicht abgeschlossen. Als Austragungsvorrichtungen können z.B. Förderschnecken oder Redler verwendet werden. Die Kühlung der Austragungsvorrichtungen erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, daß sie doppelwandig ausgebildet sind, und in den Doppelmantel ein Kühlmittel wie z.B. Wasser oder Luft eingeleitet wird. Bei einer Austragsschnecke kann auch die Schnecke selbst gekühlt werden. Nach der Abkühlung des direkt reduzierten Eisens in der Austragsvorrichtung unter seine Zündtemperatur kann es beim Austrag mit der-Luft in Kontakt kommen. Wie bereits ausgeführt, hängt die Zündtemperatur von mehreren Faktoren ab. Sie kann aber jeweils leicht ermittelt werden. Im allgemeinen 1iegt die Zündtemperatur in der Luft bei etwa 180-24Q ⁰C. Da jedoch die Zündtemperatur Schwankungen un-

- r-S-

terworfen ist und im Betrieb schwankende Mengen und Materialien unterschiedlicher Körnung anfallen können_f wird aus Sicherheitsgründen eine Abkühlung auf tiefere Temperaturen von vorzugsweise unter 100 ⁰C angestrebt. Diese Abkühlung auf niedrigere Temperaturen ist auch aus Sicherheitsgründen bei der Weiterverarbeitung des direkt reduzierten Eisens in vielen Fällen erforderlich. Der eigentliche Zyklon wird nicht gekühlt, um eine Kondensation von Feuchtigkeit zu vermeiden. Die Staubabscheidung im Zyklon hängt von dem Druckverlust im Zyklon, der Gasmenge und von der Korngröße des Staubes ab; die Staubabscheidung nimmt mit steigender Korngröße zu. Im allgemeinen wird deshalb für den Betrieb ein Optimum zwischen Abscheidung und Druckabfall gewählt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß in die Austragsvorrichtung ein trockenes, nicht oxidierendes Gas als Spülgas geleitet wird. Dadurch wird vermieden, daß bei der Kühlung in der Austragsvorrichtung Feuchtigkeit kondensiert, die zu einem Rosten und damit zu einem Verlust an metallischem Eisen im Staub führt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin_r daß das trockene Spülgas einen Sauerstoffgehalt von 1 bis 3 Vol.% zur Passivierung des direkt reduzierten Eisens enthält. Durch eine Reaktion geringer Sauerstoffmengen bildet sich eine dünne Oxidschicht auf den Porenoberflächen des metallischen Eisens, die aber zu einem kaum meßbaren Verlust an metallischem Eisen führt. Diese Oxidschicht bewirkt zusätzlich, daß die Zündtemperatur des direkt reduzierten Eisens erniedrigt wird. Dies ist besonders wichtig für die erste Zeit nach dem Austrag, da dann erfahrungsgemäß die Oxidationsneigung der, frischen direkt reduzierten Eisens an Luft noch größer ist als nach einiger Zeit, wenn sich durch den Kontakt mit Luftsauerstoff die erwähnmte Oxid-

schicht gebildet hat.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der abgekühlte Staub aus der Austragsvorrichtung in einen geschlossenen Behälter ausgetragen wird, der mit Inertgas gespült ist. Dadurch ist es möglich, auch bei höheren Austragstemperaturen und Betriebsschwankungen mit Sicherheit eine Zündung des direkt reduzierten Eisens zu vermeiden.

Die Erfindung wird an Hand von Beispielen näher erläutert.

Eine Anlage zur Erzeugung von 400.000 jato direkt reduziertem Eisen produziert stündlich ca. 52 t direkt reduziertes Eisen. In die Reduktionszone werden 74,154 t/h Eisenerz mit ca. 2 % Feuchte chargiert, die mit 92 500 Nm^ Reduktionsgas reduziert werden. Nach Trocknung, Sauerstoffabbau und Kohlenstoffbildung entstehen 53,062 t direkt reduziertes Eisen und 0,964 t Staub, die mit 92 Nm Gichtgasen ausgetragen werden. Eine Staubabscheidung führt zu ca. 85 %-iger Gewinnung dieser Stäube, d. h. von ca. 0,82 t Staub, der z. T noch oxydisch, z. T. jedoch schon reduziert ist.

In der Kühlzone des Schachtofens werden die 53,062 t direkt reduziertes Eisen mit 57.700 Nm Kühlgas auf ca. 50 ⁰C abgekühlt, die Kühlgase treten mit 200 ⁰C aus der Kühlzone aus, sie enthalten 0,462 t metallisierten Staub, d.h. die Staubkonzentration beträgt 8 g/Nm . Bei einer Kornverteilung im Kühlgas von

<" 10 /jrn ca. 5,6 Gew.-%

10 - 4 3 " ca. 14,4 "

43 - 147 " ca. 30,0 "

147 -3000 " ca. 50,0 " j.

wurden in 3 parallel geschalteten Zyklonen ca 90 Gew.-% des Staubes abgeschieden, d. h,- der Reststaubgehalt be-

3
trägt ca. 0,72 g/Nm bei einer Kornverteilung von

< 10 ^um ca. 58,2 Gew.-%

10 - 43 " ca. 33,8 "

43 - 147 " ca. 5,7 " "

147 -1800 " ca. 2,3 "

Die aus den Zyklonen ausgeschiedenen metallisierten Stäube mit einem Gewicht von 0,416 t/h haben eine Temperatur von 200 ⁰C.

Durch indirekte Kühlung mit ca. 750 kg Wasser/h, das sich von 35 ° auf 45 ⁰C erwärmt, werden die Stäube auf 50 - 55 ⁰C abgekühlt. Bei Einblasen von ca. 6o Nm /h trockenem Inertgas mit einer Zusammensetzung von

CQ₂ 19,1

N₂ 77,3 "

H₂O 2,5 "

O₂ 1,1 "

in die Austragsschnecke wird eine Reoxidation des metallisierten Staubes verhindert. Der metallisierte Staub hat folgende Zusammensetzung:

Fe ges	90,9	Gew.-%
Fe met	83,6	Il
FeO	9,5	Il
C	1,5	il
Gangart	.5,4	Il

Viird der Staub unter Zutritt von Luftsauerstoff gekühlt,

dann verringert sich die Metallisierung auf folgende Werte (abgerundet):

Fe ges 90,2 Gew.-%

Fe met 79,9 "

FeO 13,2 "

C 1,5 "

Gangart 5,4 "

Der Staub erwärmt sich infolge des Oxidationsvorganges und die Kühlwassermenge muß erhöht werden. Ohne Erhöhung der Kühlwassermenge würde durch die Reoxidation eine Steigerung der Temperatur des Staubes von etwa 350 ⁰C eintreten, so daß die Zündtemperatur überschritten würde, und das metallische Eisen weitgehend verbrennen würde.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß in Kühlgasen enthaltenes direkt reduziertes Eisen in einfacher und sicherer Weise auf trockenem Wege abgeschieden werden kann und für eine Weiterverarbeitung nutzbar gemacht werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Abscheidung von feinkörnigem direkt reduziertes Eisen enthaltenden Materialien aus den Kühl'-gasen von Direktreduktionsöfen, dadurch gekennzeichnet , daß die aus dem Direktreduktionsofen austretenden, staubbeladenen, heißen Kühlgase in mindestens einen Heißzyklon geleitet werden, der im Heißzyklon abgeschiedene Staub in einer gegen die Außenatmosphäre gasdicht abgeschlossenen Austragsvorrichtung durch indirekte Kühlung-auf eine Temperatur unterhalb der Zündtemperatur mit der Außenatmosphäre abgekühlt wird, und der abgekühlte Staub aus der Austragsvorrichtung ausgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Austragsvorrichtung ein trockenes, nicht oxidierendes Gas als Spülgas geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Spülgas einen Sauerstoffgehalt, vor 1 bis 3 Vol.% zur Passivierung des direkt reduzierten Eisens enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgekühlte Staub aus der Austragsvorrichtung in einen geschlossenen Behälter ausgetragen wird, der mit Inertgas gespült ist.