DE3209836C2 - - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von Sinterdolomit in einem Schachtofen sowie Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sinterdolomit mit Rohdichten von mehr als 3,0 g/cm³ aus zu Formkörpern brikettiertem beziehungsweise pelletisiertem gemahlenem Rohdolomit in einem Schachtofen, wobei das Sintergut in der unteren Kühlzone gekühlt und abgezogen wird. Ferner betrifft die Erfindung einen zur Durchführung vorgenannten Verfahrens geeigneten Schachtofen.

Sinterdolomit wird zur Herstellung feuerfester Formkörper benötigt. Er ist qualitativ um so wertvoller, je dichter er gebrannt ist und je weniger Verunreinigungen er enthält. Falls möglich, wird Sinterdolomit aus stückigem Rohdolomit im sogenannten Einbrandverfahren im Schachtofen oder im Drehrohrofen gebrannt. Beim Schachtofenbrenn­ verfahren werden dem stückigen Rohdolomit feste Brenn­ stoffe, Koks oder Anthrazit beigemischt. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel aus DE-OS 30 25 147 bekannt. Nachteilig wirkt sich dabei stets aus, daß bei Verbrennung des Kohlenstoffträgers in der Schüttung der Durchbrand über dem Ofenquerschnitt ungleichmäßig ist. Außerdem verbleibt der im Brennstoff enthaltene Ascheanteil vollständig beim Sinter, wodurch der Grad der Verunreinigungen unzulässig ansteigen kann. Das Brennen im Drehrohrofen wird meistens mit einer Kohlenstaub- oder Ölfeuerung, seltener mit Erdgas, vorgenommen. Der Drehrohrofen­ sinterdolomit ist gegenüber dem Schachtofensinter gleich­ mäßiger in seiner Qualität. Der Schachtofensinter erfordert bei mehr als 97 Gew.-% Karbonatgehalt des Rohdolomits einen Wärmeaufwand von mehr als 8000 kJ/kg Sinter, während moderne Drehöfen zur Herstellung von Sinterdolomit eine Wärmemenge von mehr als 7000 kJ/kg Sinter erfordern, allerdings hochwertigeren und somit teueren Brennstoff benötigen.

Ferner wird in Ausnahmefällen, insbesondere wenn der Rohdolomit sehr ungleichmäßig in seiner Zusammensetzung ausfällt oder wenn er sich schwer sintern läßt oder wenn zu niedrige MgO-Gehalte vorliegen, Sinterdolomit nach einem sogenannten Zweibrandverfahren erzeugt. In einem ersten Brand wird der Rohdolomit lediglich kaustisch gebrannt, dann gemahlen, eventuell mit Zuschlagstoffen vermischt und zu Pellets geformt oder Briketts verpreßt, die dann in einem Schachtofen oder Drehrohrofen gesintert werden. Der Wärmeaufwand für dieses Verfahren ist je nach den verwendeten Brennaggregaten unterschiedlich, jedoch sehr hoch, so daß es nur in Ausnahmefällen Anwendung findet.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von hochwertigem Sinterdolomit mit Rohdichten von mehr als 3,0 g/cm³ aufzufinden, das von brikettiertem beziehungsweise pelletisiertem gemahlenem Rohdolomit ausgeht und das in einem Schachtofen mit möglichst geringem Wärmeaufwand und unter Einsatz - wenigstens teilweise - von billigen, minderwertigen Brennstoffen durchgeführt werden kann, so daß die Vorteile des Zweibrandverfahrens erhalten bleiben, welche es erlauben, den Sinter zu homogenisieren und durch Zusätze zu verbessern.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe lösbar ist, wenn man den zur Formkörpern brikettierten beziehungsweise pelletisierten Rohdolomit im oberen Teil des Schachtofens in einer mit Brennstoffen geringer Wärmewerte beheizten Vorwärm- und Entsäuerungszone entsäuert und auf wenigstens etwa 1000°C erhitzt, danach in einer unteren mit Brennstoffen hoher Wärmewerte beheizten Sinterzone sintert und dabei auf Temperaturen von etwa 1600 bis etwa 2000°C erhitzt.

Vorteilhafterweise werden bei diesem Verfahren mindestens 60% (etwa 2/3) der erwärmten Kühlluft als Primärluft zur Verbrennung der Brennstoffe geringerer Wärmewerte zur Beheizung der Vorwärm- und Entsäuerungszone und höchstens 40% (etwa 1/3) der erwärmten Kühlluft als Primärluft zur Verbrennung der Brennstoffe hoher Wärmewerte zur Beheizung der Sinterzone eingesetzt.

Unter dem Begriff Brennstoff mit geringem Wärmewert wird erfindungsgemäß verstanden: aschereiche Steinkohle, wasserhaltige Braunkohle, Gichtgas, Abfallöle oder Koks­ grus mit Korngrößen < als 3 mm; unter Brennstoffen mit hohen Wärmewerten wird erfindungsgemäß insbesondere aschearme Kohle mit weniger als 10% Asche, weniger als 1% Wasser und weniger als 10% flüchtige Bestandteile, schweres Heizöl mit weniger als 2% Schwefel, leichtes Heizöl mit weniger als 1% Schwefel, Erdgas, Raffineriegas verstanden.

Die Brennstoffe mit hohem Wärmewert (Hochwertbrennstoffe) unterscheiden sich von den Brennstoffen mit geringeren (niedrigeren) Wärmewerten (geringwertige oder minderwertige Brennstoffe) durch größere Gleichmäßigkeit und einen kleineren Gehalt an Verunreinigungen. Sie liegen im Preis daher regelmäßig höher. Die minderwertigen Brennstoffe sind jedoch deshalb für die Beheizung für die Vorwärme- und Entsäuerungszone geeignet, weil in diesem Ofenbereich lediglich Brennguttemperaturen bis zu 1000°C angestrebt werden. Geringe Ungleichmäßigkeiten bei der Wärmebeauf­ schlagung der Vorwärm- und Entsäuerungszone können vernachlässigt werden. Im Gegensatz dazu muß in der Sinterzone eine hohe Brennguttemperatur von über 1600°C, bevorzugt von 2000°C, erzeugt werden mit möglichst gleichmäßiger Ausdehnung über den gesamten Ofen­ querschnitt und mit möglichst gleichmäßigem Temperatur­ profil. Für diesen Hochtemperaturbereich der Sinterzone sind deshalb hochwertige Brennstoffe erforderlich, mit denen sich auch leichter ein definiertes Brennstoffluftverhältnis einstellen läßt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Primärluft, die bei der Beheizung der Sinterzone eingesetzt wird, Sauerstoff hinzugefügt. Die Sauerstoffzugabe in gezielten Mengen bewirkt, wie an sich bekannt, eine Erhöhung der Flammentemperatur und eine Verminderung der Brenngasmenge.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die zu sinternden Form­ körper, Briketts beziehungsweise Pellets, nach Maßgabe der deutschen Patentanmeldung P 31 18 481 auszubilden beziehungsweise herzustellen. Insbesondere handelt es sich dabei um Formkörper, die aus gemahlenem, sehr reinem Rohdolomit bestehen und nur geringe Gehalte an Fremdoxyden aufweisen. Dem Rohdolomit kann kaustisch gebrannter Dolomit, Dolomithydrat oder halbgebrannter Dolomit in Mengen von 3 bis 20 Gew.-% zugemischt werden, außerdem können Fremdoxyde, wie Eisenoxyd, Aluminiumoxyd, oder Quarz in solchen Mengen zugemischt werden, daß der Gesamtgehalt der Mischung an Fremdoxyden glühverlustfrei berechnet 1 bis 3 Gew.-% beträgt. Die zu verformende Mischung sollte möglichst aus Korngrößen < als 1 mm, vorzugsweise < als 0,1 mm bestehen und die Verpressung sollte, wenn brikettiert wird, mit Drucken von mehr als 20 kN/cm² erfolgen.

Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Wärme­ bilanz:

Trocknen und Dehydratisieren 100 kJ/kg Sinter    2% Entsäuern (Dekarbonatisieren)3000 kJ/kg Sinter   60% Wandverluste 100 kJ/kg Sinter    2% Abgasverluste (2,5 m³/kg Sinter, 650 K)1300 kJ/kg Sinter   26% Sinterabwärme (530 K) 500 kJ/kg Sinter   10% gesamt5000 kJ/kg Sinter  100%

Die sich aus der Wärmebilanz ergebende Wärmemenge von 500 kJ kann zu 60% beispielsweise durch Einsatz minder­ wertiger Kohle und zu 40% hochwertiger Kohle erbracht werden. Der spezifische Brennstoffverbrauch pro kg Sinter­ dolomit liegt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren somit ganz erheblich unterhalb üblicher Werte (ca. 70%). Die Ersparnis durch die günstige Wärmebilanz in Verbindung mit dem Einsatz billiger Brennstoffe ist somit ganz erheblich.

Als Vorrichtung zum Brennen von Dolomit ist aus DE-OS 28 36 162 ein Schachtofen bekannt, bei dem die Zufuhr des Brennstoffes unter Einsatz eines Fördergebläses im Heißgasumlauf im Zentrum des Schachtes erfolgt. Nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es möglich, auf den Heißgasumlauf und das hochtemperaturbeanspruchte Fördergebläse zu verzichten.

Der erfindungsgemäße Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Sinterdolomit hat einen im wesentlichen schachtartigen Aufbau mit einer oberen Vorwärm- und Entsäuerungszone (1) und dieser zugeordneten seitlichen Heizkanälen (9) sowie mit diesen verbundenen Brennkammern, einer darunterliegenden Sinterzone (2) mit peripher angeordneten Brennern (10) und mit einer unteren Kühlzone (3) mit seitlichen Abzugskanälen (12) für die erwärmte Kühlluft. Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Schachtofen einen druckbeaufschlagten Austrag (6) für den Sinterabzug und eine unterdruckbeaufschlagte Gicht mit Beschickungseinrichtung (4) auf. Der Schachtofen weist ferner bevorzugt eine Heißgasabzugseinrichtung (14) für die erwärmte Kühlluft mit Einrichtungen zur dosierten Zuführung dieser Kühlluft als Primärluft zur Sinterzone (2) und zur Vorwärm- und Entsäuerungszone (1) unter Vorschaltung einer Heißentstaubungseinrichtung (13) auf.

Weitere vorteilhafte Verfahrensvarianten und bevorzugte Ausführungsformen des Schachtofens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Verfahrensweise und der Beschreibung der Figuren.

Die Zuführung der Brennstoffenergie für die Entsäuerungs­ arbeit und somit auch für die Vorwärmung des Brenngutes kann auf verschiedene Arten erfolgen. Die Verbrennung des Brennstoffes kann zum Beispiel in außen liegenden Brennkammern vorgenommen werden, die auch einen Schlackenabzug nach außen ermöglichen und die lediglich die heißen Verbrennungsgase in den Ofenschacht abgeben. Der Brennstoff kann aber auch unter Berücksichtigung seines Ascheanteils in entsprechender Menge dem Rohdolomit in feingemahlener Form zugemischt werden und zusammen mit diesem in die Formkörper eingebracht werden. Während der Calcinierung und beim nachfolgenden Höhererhitzen verbrennt der eingepreßte Brennstoff und der Aschegehalt verbessert die Sinterfähigkeit. Andererseits ist es auch möglich, die Entsäuerungszone mit Staubbrennern zu beheizen oder stückigen Brennstoff zusammen mit den Formkörpern aufzugeben, wobei wiederum der Aschegehalt zu berücksichtigen ist. Am günstigsten hat es sich jedoch erwiesen, außenliegende Brennkammern zu betreiben.

Die Sinterzone wird mit hochwertigen Brennstoffen, gegebenenfalls unter Zusatz von Sauerstoff, beheizt. Am zweckmäßigsten haben sich flüssige und gasförmige Brennstoffe zur Beheizung der Sinterzone erwiesen, da deren Dosierung leichter zu beherrschen ist. Die Anzahl der Brenner und ihre Anordnung sind so zu bemessen, daß der gesamte Ofenquerschnitt eine gleichmäßige Temperatur­ beaufschlagung erfährt.

Von Bedeutung ist die möglichst weitgehende Ausnutzung der Wärmenergie aus der erwärmten Kühlluft. Diese wird unter Anwendung von Überdruck durch den Sintergutaustrag des Ofens in den Schacht gedrückt, die kühlt den Sinter im Gegenstrom ab, die heiße Kühlluft wird unterhalb der Sinterzone über Abzugskanäle durch einen Heißzyklon zur Grobreinigung von Staub durch einen Heißluft­ ventilator abgesaugt und durch letzteren zu höchstens 40% (etwa 1/3) als Primärluft den Brennaggregaten der Sinterzone und zu mindestens 60% (etwa 2/3) zur Verbrennung der Brennstoffe für die Entsäuerungszone jenen zu­ geführt. Das Gichtgas wird am Ofenkopf oberhalb der Vorwärmzone abgesaugt.

Die Aufteilung der abgezogenen heißen Kühlluft gemäß der Erfindung zu mindestens 60% auf die Entsäuerungszone und zu höchstens 40% auf die Sinterzone ist abhängig von der Wahl der in beiden Zonen verwendeten Brennstoffe beziehungsweise von der Art der Beheizung insbesondere der Entsäuerungszone mit den Brennstoffen, ferner von der Zusammensetzung der aufgegebenen Formkörper und schließlich von der erforderlichen Sintertemperatur in der Sinterzone. Ein Anhaltspunkt für die Verteilung der heißen Kühlluft ist durch die Maßgabe 1/3 zu 2/3 gegeben.

Die Steuerung der Gasströme im Ofenschacht erfolgt weitgehend nach dem Ofeninnendruck. Um zu verhindern, daß heiße Brenngase aus der Sinterzone in die abgesaugte erwärmte Kühlluft gelangen, wird der Sauerstoffgehalt der Kühlluft zweckmäßig ständig überwacht. Wird ein verringerter Sauerstoffgehalt gemessen, so wird über eine Regelstrecke der drehzahlregelbare Heißluftventilator in seiner Saugleistung vermindert, so daß sich der Ofeninnendruck im Bereich des Kühlluftabzuges erhöht, so daß Rauchgas von den Brennern der Sinterzone nicht mehr nachströmen kann.

Bevorzugt wird das Verfahren zur Herstellung von Sinter­ dolomit in der Weise geleitet, daß die Druckdifferenz des Ofeninnendruckes zwischen der Ebene der Sinterbrennzone und der Ebene der Kühlluftabzugskanäle annähernd gleich Null ist.

Zusätzlich zur Sauerstoffanalyse kann als Regelgröße die Temperatur der abgezogenen Kühlluft herangezogen werden.

Figurenbeschreibung

Die Zeichnung Fig. 1 soll den erfindungsgemäßen Schachtofen und seine Betriebsweise beispielhaft erläutern.

Der im wesentlichen schachtartig aufgebaute Ofen mit kreisförmigen oder rechteckigem Querschnitt besitzt in seinem oberen Teil eine Vorwärm- und Entsäuerungszone (1), in seinem mittleren Teil die Sinterzone (2) und in seinem unteren Teil eine Kühlzone (3). Oberhalb der Vorwärm- und Entsäuerungszone (1) befinden sich absperr- beziehungsweise steuerbare Einrichtungen zur Beschickung (4) und zur Abführung von Gichtgasen (5). Der Austrag (6) ist ebenfalls absperrbar ausgestaltet und mit einem Einlaß (7) für die Kühlluft versehen. Im Bereich des Austrages (6) unterhalb der Kühlzone (3) sind Brechwalzen (8) angeordnet, durch welche die Entnahme des Sinterguts und dessen Überführung in den Austrag erleichtert wird. Die Beheizung der Vorwärm- und Entsäuerungszone (1) erfolgt über seitliche Heizkanäle (9) durch dort angeordnete, jedoch nicht gezeigte Brenner oder Brennkammern, gegebenenfalls auch durch Zuführung von heißer Kühlluft in Verbindung mit Brennstoffen, die zusammen mit den Formkörpern aufgegeben wurden. Im Bereich der Sinterzone (2) sind peripher angeordnete Brenner (10) in ausreichender Anzahl und Verteilung angeordnet. Die erforderliche Kühlluftmenge wird durch den Ventilator (11) über den Austrag (6) in die Kühlzone (3) gedrückt und am oberen Ende der Kühlzone durch Auslässe und seitliche Abzugskanäle (12) unter Zwischenschaltung einer Heißentstaubungseinrichtung (13) durch eine Heißgasabzugseinrichtung (14) abgesaugt und durch letztere den peripher angeordneten Brennern (10) sowie der Vorwärm- und Entsäuerungszone (1) zugeführt. Die Verteilung der heißen Kühlluft erfolgt über ein Leitungssystem (15) mit Regeleinrichtungen zur Mengenverteilung. Das Leitungssystem (15) enthält Meßstellen (16) zur Feststellung des O₂-Gehaltes der Gase, ihrer Durchflußmengen, Temperaturen usw. Die Meßergebnisse werden zur Steuerung beziehungsweise Regelung des Ofenbetriebes verwendet. Die Pfeile (17) deuten die Brennstoffzuführung an.

Selbstverständlich können statt der Regeleinrichtung zur Verteilung der heißen Kühlluft im Leitungssystem (15) auch zwei Heißgasabzugseinrichtungen (14) in regelbarer Ausführung eingesetzt werden, wobei jede der beiden Einrichtungen jeweils einem Beheizungsbereich, Sinterzone (2) beziehungsweise Vorwärm- und Entsäuerungszone (1) zugeordnet ist. Die Meßstellen (16) sind dabei zweckmäßig den beiden Heißgasventilatoren vorzuordnen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Sinterdolomit mit Rohdichten von mehr als 3,0 g/cm³ aus Formkörpern brikettisiertem beziehungsweise pelletisiertem gemahlenem Rohdolomit in einem Schachtofen, wobei das Sintergut in der unteren Kühlzone gekühlt und abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper im oberen Teil des Schachtofens in einer mit Brennstoffen geringer Wärmewerte beheizten Vorwärm- und Entsäuerungszone entsäuert und auf wenigstens etwa 1000°C erhitzt werden und danach in einer unteren mit Brennstoffen hoher Wärmewerte beheizten Sinterzone gesintert und dabei auf Temperaturen von etwa 1600 bis 2000°C erhitzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 60% der erwärmten Kühlluft als Primärluft zur Verbrennung der Brennstoffe geringerer Wärmewerte zur Beheizung der Entsäuerungszone und höchstens 40% der erwärmten Kühlluft als Primärluft zur Verbrennung der Brennstoffe hoher Wärmewerte zur Beheizung der Sinterzone eingesetzt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff geringer Wärmewerte aschereiche Steinkohle, wasserhaltige Braunkohle, Gichtgas, Abfallöl oder Koksgrus und als Brennstoffe hoher Wärmewerte Steinkohle mit weniger als 10% Asche, weniger als 1% Wasser und weniger als 10% flüchtige Bestandteile, schweres Heizöl mit weniger als 2% Schwefel, leichtes Heizöl mit weniger als 1% Schwefel, Erdgas, Raffineriegas eingesetzt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Sinterzone unter Zusatz von Sauerstoff zur erwärmten Kühlluft erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Einsatz von zu sinternden Formkörpern nach einem Verfahren zur Herstellung von Sinterdolomit aus gemahlenem Rohdolomit und Fremdoxiden durch Verpressen der Mischung zu Briketts, die nachfolgend gesintert werden, wobei dem Rohdolomit mehr kaustisch gebrannter Dolomit, Dolomithydrat oder halbgebrannter Dolomit in Mengen zwischen 3 und 20 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmischung und berechnet als Oxide und Fremdoxide wie Fe₂O₃, Al₂O₃ oder SiO₂ in solchen Mengen, daß der Gesamtgehalt der Mischung an Fremdoxiden, berechnet auf die glühverlustfreie Mischung 1 bis 3 Gew.-% beträgt, zugemischt werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz des Ofeninnendruckes zwischen der Ebene der Sinterbrennzone und der Ebene der Kühlluftabzugskanäle annähernd gleich Null ist.

7. Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen schachtartigen Aufbau mit einer oberen Vorwärm- und Entsäuerungszone (1) und dieser zugeordneten seitlichen Heizkanälen (9) sowie mit diesen verbundenen Brennkammern, einer darunterliegenden Sinterzone (2) mit peripher angeordneten Brennern (10) und mit einer unteren Kühlzone (3) mit seitlichen Abzugskanälen (12) für die erwärmte Kühlluft.

8. Schachtofen nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen druckbeaufschlagten Austrag (6) für den Sinterabzug und eine unterdruckbeaufschlagte Gicht mit Beschickungseinrichtung (4).

9. Schachtofen nach den Ansprüchen 7 und 8, gekennzeichnet durch eine Heißgasabzugseinrichtung (14) für die erwärmte Kühlluft mit Einrichtungen zur dosierten Zuführung dieser Kühlluft als Primärluft zur Sinterzone (2) und zur Vorwärm- und Entsäuerungszone (1) unter Vorschaltung einer Heißentstaubungseinrichtung (13).