Claims (1)
Patentanspruch: Verfahren zur Reduktion von Eisenerz zu Eisenschwamm
bei dem ein durch unvollständige Oxidation von Kohlenwasserstoff mit Sauerstoff
erzeugtes Gemisch von Wasserstoff und Kohlenmonoxid als Reduktionsgas mit einer
Temperatur von mindestens 800"C, insbesondere 850-950"C, einem Schachtofen zugeführt
und dort mit Eisenerz zur Reaktion gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das
Reduktionsgas, wie für Synthesegas an sich bekannt, in einer mit unvollständiger
Verbrennung betriebenen Brennkraftmaschine unter Gewinnung von mechanischer Arbeit
erzeugt wird und daß die Brennkraftmaschine durch Vorwärmung des zugeführten Kohlenwasserstoffs
und Sauerstoffs und Einstellung ihrer Mengenverhältnisse derart betrieben wird,
daß das aus der Brennkraftmaschine austretende Abgas eine Temperatur von mitdestens
800" C aufweist Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von Eisenerz
zu Eisenschwamm, bei dem ein durch unvollständige Oxidation von Kohlenwasserstoff
mit Sauerstoff erzeugtes Gemisch von Wasserstoff und Kohlenmonoxid als Reduktionsgas
mit einer Temperatur von mindestens 800"C, insbesondere 850-950"C, einem Schachtofen
zugeführt und dort mit Eisenerz zur Reaktion gebracht wird.Claim: Process for reducing iron ore to sponge iron
in which one by incomplete oxidation of hydrocarbon with oxygen
generated mixture of hydrogen and carbon monoxide as a reducing gas with a
A temperature of at least 800 "C, in particular 850-950" C, is fed to a shaft furnace
and there is reacted with iron ore, characterized in that the
Reducing gas, as known per se for synthesis gas, in one with incomplete
Combustion operated internal combustion engine generating mechanical work
is generated and that the internal combustion engine by preheating the supplied hydrocarbon
and oxygen and setting their proportions is operated in such a way,
that the exhaust gas exiting the internal combustion engine has a temperature of at least one
800 "C. The invention relates to a method for reducing iron ore
to sponge iron, in which a hydrocarbon caused by incomplete oxidation
A mixture of hydrogen and carbon monoxide produced with oxygen as a reducing gas
with a temperature of at least 800 "C, in particular 850-950" C, a shaft furnace
is supplied and made there to react with iron ore.
Bei einem derartigen Verfahren erfolgt die Erzeugung des Reduktionsgases
üblicherweise durch unvollständige Verbrennung eines fossilen Brennstoffes mit Sauerstoff
in einem stationären Reaktor. Die Reaktion läuft bei Temperaturen von ca. 1200-1400"C
ab und setzt eine beträchtliche Reaktionswärme frei. Die im Gas enthaltene Wärme
wird üblicherweise zur Dampferzeugung zwecks Gewinnung mechanischer bzw. elektrischer
Energie genutzt. Entsprechend dem Wirkungsgrad eines Dampfkraftwerkes von ca. 35
bis maxiaml 40% wird dabei aber ein erheblicher Rest von 65 bis 60% der Wärme nicht
für die Arbeitsgewinnung genutzt, sondern bei einem niedrigen Temperaturniveau von
ca 50"C als wertlose Abwärme an die Umgebung abgegeben. Primärenergie wird jedoch
auch in Form von mechanischer Energie bei derartigen Verfahren in erheblichem Umfang
benötigt, z. B. für die erforderliche Luftzerlegung zur Gewinnung des benötigten
Sauerstoffes. Der gesamte Einsatzbedarf an Primärenergie liegt bei den bisher bekannten
Verfahren im besten Falle bei ca. 12,5G Joule pro Tonne erzeugte Eisenschwamm. In such a method, the reducing gas is generated
usually due to incomplete combustion of a fossil fuel with oxygen
in a stationary reactor. The reaction takes place at temperatures of approx. 1200-1400 "C
and releases a considerable heat of reaction. The heat contained in the gas
is usually used to generate steam for the purpose of mechanical or electrical extraction
Energy used. Corresponding to the efficiency of a steam power plant of approx. 35
up to a maximum of 40%, however, a considerable remainder of 65 to 60% of the heat is not
used to generate work, but at a low temperature level of
Approx. 50 "C is released into the environment as worthless waste heat. However, primary energy is used
also in the form of mechanical energy in such processes to a considerable extent
needed, e.g. B. for the necessary air separation to obtain the required
Oxygen. The entire primary energy input requirement is the same as that previously known
In the best case, the method is produced at approx. 12.5G joules per ton of sponge iron.
Das zur Erzreduktion benötigte Gas hat im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung
wie Synthesegas, welches für verschiedene chemische Synthesen, z. B. The gas required for ore reduction has essentially the same composition
such as synthesis gas, which is used for various chemical syntheses, e.g. B.
Ammoniaksynthese, Methanolsynthese u. dgl., benötigt wird. Für Synthesegas
ist es bekannt (Chemie-Ing.-Techn., 1956, 5. 190-195), die Erzeugung durch unvollständige
Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff in einem Verbrennungsmotor vorzunehmen,
der unmittelbar mechanische Arbeit leistet. Hierdurch kann die bei der Reaktion
freiwerdende Wärme mit besserem Wirkungsgrad in mechanische Arbeit umgewandelt werden,
wobei das erzeugte Synthesegas den Verbrennungsmotor als Abgas mit einer Temperatur
von ca. 450-500"C und bei niedrigem Druck verläßt.Ammonia synthesis, methanol synthesis and the like., Is required. For synthesis gas
it is known (Chemie-Ing.-Techn., 1956, 5. 190-195), the generation by incomplete
Carry out combustion of hydrocarbons with oxygen in an internal combustion engine,
who does mechanical work directly. This can help in the reaction
heat released can be converted into mechanical work with better efficiency,
wherein the generated synthesis gas the internal combustion engine as exhaust gas with a temperature
from approx. 450-500 "C and leaves at low pressure.
Für chemische Synthesen ist fast immer ein hoher Druck (z. B. 50-200
Bar) erforderlich, so daß das im Verbrennungsmotor erzeugte Synthesegas anschließend
nachverdichtet werden müßte, wofür wiederum ein erheblicher Aufwand an mechanischer
Arbeit erforderlich ist. Dies dürfte ein Grund dafür sein, daß sich die Erzeugung
von Synthesegas im Verbrennungsmotor trotz der durchgeführten umfangreichen halbtechnischen
Versuche in der Praxis nicht durchgesetzt hat Bei der Verwendung des Gases als Reduktionsgas
für die Eisenerzreduktion ist zwar kein hoher Druck des Gases erforderlich, jedoch
muß das Gas bei einer hohen Temperatur von ca. 800"C zur Verfügung stehen, welche
der Verbrennungsmotor bei der bekannten Betriebsweise nicht liefert. Die erforderliche
Nacherhitzung des. ein ein wesentlich höheres Volumen als die Einsatzstoffe aufweisenden
Gases würde einen erheblichen apparativen Aufwand und eine erhebliche Energiemenge
bei einem hohen Temperaturniveau erforderlich machen.Chemical syntheses almost always require high pressure (e.g. 50-200
Bar) required, so that the synthesis gas generated in the internal combustion engine then
would have to be re-compacted, for which in turn a considerable amount of mechanical effort
Work is required. This is likely to be a reason why the generation
of synthesis gas in the internal combustion engine despite the extensive semi-technical
Attempts in practice did not prevail when using the gas as a reducing gas
a high pressure of the gas is not required for iron ore reduction, however
the gas must be available at a high temperature of approx. 800 "C, which
the internal combustion engine does not deliver in the known mode of operation. The required
Post-heating of the. A having a significantly higher volume than the starting materials
Gas would require a considerable outlay in terms of equipment and a considerable amount of energy
make it necessary at a high temperature level.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der
eingangs genannten Art den Bedarf an hochwertiger Primärenergie, d. h. an mechanischer
Energie, und/oder an Wärmeenergie auf hohem Temperaturniveau, zu verringern, und
zwar mit möglichst wirtschaftlichem apparativem Aufwand. The invention is based on the object in a method of
the type mentioned at the beginning the need for high-quality primary energy, d. H. on mechanical
Energy, and / or to reduce thermal energy at a high temperature level, and
with the most economical equipment possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Reduktionsgas,
wie für Synthesegas an sich bekannt, in einer mit unvollständiger Verbrennung betriebenen
Brennkraftmaschine unter Gewinnung von mechanischer Arbeit erzeugt wird - und daß
die Brennkraftmaschine durch Vorwärmung des zugeführten Kohlenwasserstoffs und Sauerstoffs
und Einstellung ihrer Mengenverhältnisse derart betrieben wird, daß das aus der
Brennkraftmaschine austretende Abgas eine Temperatur von mindestens 800" C aufweist. This object is achieved according to the invention in that the reducing gas,
as known per se for synthesis gas, in one operated with incomplete combustion
Internal combustion engine is generated with the recovery of mechanical work - and that
the internal combustion engine by preheating the supplied hydrocarbon and oxygen
and setting their proportions is operated in such a way that the
Exhaust gas exiting the internal combustion engine has a temperature of at least 800 "C.
Man erhält ein Verfahren, bei dem das erzeugte Reduktionsgas mit
Drücken und Temperaturen anfällt, wie sie für die anschließende Erzreduktion optimal
angepaßt sind, wobei ein etwaiger Temperaturunterschied zwischen der Abgastemperatur
des Motors und der Zuführungstemperatur zum Reduktionsofen nur gering ist und leicht
durch eine Nacherhitzung mit relativ geringem Energiebedarf überbrückt werden kann.
Andererseits wird derjenige Teil der im Motor freiwerdenden Reaktionswärme, der
nicht als Wärmeinhalt im Abgas verbleibt, mit sehr hohem Wirkungsgrad in mechanische
Energie umgewandelt. Es läßt sich durch Durchrechnen zeigen, daß der Primärenergieeinsatz
pro Tonne erzeugten Eisenschwamms von den bisher optimal erreichten 12,SGjoule auf
ca. 1OGJoule herabgesetzt werden kann. Dabei ist der Betrieb eines Verbrennungsmotors
so, daß die Temperatur des Abgases bei 8000 C und darüber liegt, durchaus ungewöhnlich,
da man in der Regel Verbrennungsmotoren im Interesse eines hohen thermischen Wirkungsgrades
so ausgelegt, daß die Abgastemperatur möglichst niedrig ist. A method is obtained in which the reducing gas generated with
Pressures and temperatures arise as they are optimal for the subsequent ore reduction
are adapted, with any temperature difference between the exhaust gas temperature
of the motor and the feed temperature to the reduction furnace is only low and light
can be bridged by reheating with a relatively low energy requirement.
On the other hand, that part of the heat of reaction released in the engine that
does not remain as heat content in the exhaust gas, with very high mechanical efficiency
Energy converted. It can be shown by calculation that the primary energy input
per ton of sponge iron produced from the previously optimally achieved 12, SGjoule
can be reduced by approx. 1OGJoule. This is the operation of an internal combustion engine
so that the temperature of the exhaust gas is 8000 C and above, quite unusual,
because usually combustion engines are used in the interest of high thermal efficiency
designed so that the exhaust gas temperature is as low as possible.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden auch die Investitionskosten
einer Eisenerzreduktionsanlage wesentlich gesenkt, da ein oder mehrere Verbrennungsmotoren
der erforderlichen Kapazität, zusammen mit den zugehörigen Wärmetauschern u.dgl.,
wesentlich billiger sind als ein stationärer Reaktor mit angeschlossenem Dampfgenerator
und Dampfkraftmaschine. The method according to the invention also reduces the investment costs
an iron ore reduction plant, as one or more internal combustion engines
the required capacity, together with the associated heat exchangers, etc.,
are much cheaper than a stationary reactor with an attached steam generator
and steam engine.