DE3402837A1

DE3402837A1 - Verfahren und vorrichtung zum sintern von erz

Info

Publication number: DE3402837A1
Application number: DE19843402837
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Thionville Druet
Original assignee: Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
Current assignee: Sollac SA
Priority date: 1983-01-27
Filing date: 1984-01-27
Publication date: 1984-10-04
Also published as: FR2540139A1; US4501609A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sintern von Erz, insbesondere von Eisenerz, mittels gasförmiger Brennstoffe, gegebenenfalls unter Zugabe fester Brennstoffe, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren dieser Art zur Herstellung von Eisenerzsintern werden in Hüttenwerken verwendet, die über große Mengen von Gas mitunter geringen Heizwertes verfügen.

In Hüttenwerken, die über keine ElektrizitätszentraJe verfugen, geht eine große Menge des Gases durch Verbrennen in der Gichtgasfackel verloren. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll die Herstellung der Sinter unter möglichst großem Verbrauch von gasförmigem Brennstoff durchgeführt werden. Es kann auch in anderen Industrieanlagen dann Verwendung finden, wenn in diesen gasförmiger Brennstoff zu einem wirtschaftlich interessanten Preis zur Verfügung steht.

Die Durchführung der bislang bekannten Sinterverfahren erfolgt auf folgende Weise:

In entsprechenden Vorrichtungen granuliert man ein Gemisch von zu sinterndem Erz, Brennstoff und Rückgut, dem man das zur Granulierung notwendige Wasser zusetzt. Mit dem granulierten Gemisch wird ein Förderkettenrost in einer Schichthöhe zwischen etwa 30 und 70 cm beschickt.

Man entzündet das Gemisch mittels einer Zündhaube, deren Brenner Rauchgase entwickeln, deren Temperatur den zum Schmelzen des Erzes notwenidgen Wert erreicht. Bei Verwendung lothringischen Erzes erfolgt hierbei ein Wärmeübergang von ungefähr 50 th/t. Nach dem Zünden des Gemisches

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wird kalte Luft von oben nach unten durch das Gemisch gesaugt, bis die Verbrennungsfront den Kettenrost erreicht.

Darauf wird der Sinter entweder auf einer Förderkette mittels, wie während der Sinterphase, von oben nach unten gesaugter Luft oder auf einer außerhalb der Förderkette angeordneten Kühlvorrichtung gekühlt, nachdem nan den heißen entladenen Sinter teilweise zerkleinert und gegebenenfalls gesiebt hat.

Es sind auch Abwandlungen dieses Verfahrens bekannt, bei denen ein Teil des festen Brennstoffes durch in Gasform zugeführte Wärmemengen ersetzt wird, wobei diese Wärmemengen mittels Rauchgasen zugeführt werden, die einer unmittelbar hinter der Zündhaube angeordneten Haube entnommen werden. Die Temperatur dieser Rauchgase kann längs dieser zweiten Haube verändert werden, ihr Gehalt an Sauerstoff muß ausreichend sein, um den festen Brennstoff des Gemisches in ausreichendem Maß zu verbrennen.

Trotz optimal gewählter Werte der Temperatur und des Sauerstoffgehaltes der Rauchgase kann die Wärmezufuhr mittels der heißen Rauchgase ohne eine wesentliche Verschlechterung der Wärmebilanz der Sinterung 10 % der gesamten Wärmezufuhr nicht überschreiten.

Eine andeie mögliche Abwandlung besteht in einer Vortrocknung der Charge vor deren Zündung, die nur bei niedriger Temperatur, einer Temperatur unterhalb 350 C, oder mittels neutraler Rauchgase bewirkt werden kann, um das Entzünden des festen Brennstoffes zu vermeiden.

Die im verstehenden aufgeführten Verfahren weisen jedoch folgende Nachteile auf:

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a) einen erheblichen Wärmeverlust infolge der in den Rauchgasen enthaltenen unverbrennbaren Bestandteile (CO und flüchtige Stoffe), der mindestens 15 % der durch den festen Brennstoff entwickelten Wärme be— trägt und beispielsweise einem Wert von 60 th/t an Sinter bei lothringischem Erz entspricht,

b) einen merklichen Wärmeverlust des Sinters - 60 bis 100 th/t, - von dem zugestandenermaßen ein Teil über die Kühlvorrichtung, jedoch bei niedrigen Temperaturwerten von maximal 300 C wiedergewonnen werden kann,

c) eine vom Optimum entfernte Reduzierbarkeit der Sinter, weil die Verwendung von festem Brennstoff den Sinter örtlich auf eine Temperatur erhitzt, die wesentlich höher liegt als der Schmelzpunkt des Erzes - dieser liegt beispielsweise bei lothringischem Erz zwischen 1220 und 1230⁰C - was zu einer Verschlechterung der Porosität des Gemsiches führt,

d) einen mit der Verwendung von Kohle verbundenen hohen Ausstoß an Gasverunreinigungen des Typs NOx und SOx, die Korrosionsprobleme mit sich bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß man auf die Verwendung fester Brennstoffe ganz oder mindestens teilweise verzichtet, weil diese die Ursache der meisten der vorgenannten Nachteile bilden und weil die Verwendung gasförmiger Brennstoffe in wirtschaftlicher Sicht meist Vorteile bietet.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren, das die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale aufweist. Hierbei werden, beispielsweise im Falle des Sinters von lothringischem Erz, die Rauchgase

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o.

mit einer Temperatur von 1300 G durch die Schicht des Gemisches gesaugt und bringen dieses damit auf eine Temperatur von 1250 °C, die der i
lothringischen Erzes entspricht.

Temperatur von 1250 °C_# die der Schmelztemperatur des

Das Ansaugen von auf einer so hohen Temperatur befindlichen Gasen durch eine Schicht des sich im Schmelzzustand befindlichen Gemisches könnte im Hinblick auf die mit der Permeabilität zusammenhängenden Probleme als eine sehr heikle, ja sogar illusorische Maßnahme erscheinen, die ohne Zweifel einen sehr geringen Wirkungsgrad bzw. eine sehr geringe Ergiebigkeit des Verfahrens zur Folge hat. Tatsächlich ist dies jedoch nicht der Fall. Man stellt nämlich fest, daß, wenn der Druckverlust sich anfänglich vergrößert, in dem Maße, als man die Temperatur der heißen, durch die Schicht gesaugten Rauchgase steigert, eine plötzliche Zunahme der Permeabilität erfolgt, da man hierbei Temperaturen erreicht, bei denen das Gemisch schmilzt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Masse, wenn sie einmal geschmolzen ist, zusammenbackt, was zur Bildung von Poren führt, durch die die heißen Gase leicht hindurchströmen können.

Das Verfahren kann auch dann zu guten Ergebnissen führen, wenn, falls notwendig, die Schichthöhe des Gemisches zur Anpassung an die gewünschte Menge des herzustellenden Sinters 20 oder sogar 10 cm beträgt.

Das Verfahren kann darüber hinaus eines oder beide der in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale aufweisen.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die die einzelnen oder alle im Anspruch 4 aufgeführten Merkmale aufweist.

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In der Zeichnung ist in schematischer Weise ein Aus— führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die im folgenden zum besseren Verständnis erläutert wird.

5. Die Vorrichtung weist einen Sinterrost G auf, oberhalb dessen ganzer Länge drei Hauben angeordnet sind: eine Haube 1, die dazu dient, die heißen, die Vortrocknung bewirkenden Gase gleichmäßig zu verteilen, eine mit in der Zeichnung nicht dargestellten Brennern bestückte Haube 2, die als Sinterhaube bezeichnet werden kann, und eine Auffanghaube 3, die dazu bestimmt ist, die heißen Gase, die beim Durchsaugen der die gesinterte Schicht durchströmenden, zu deren Kühlung bestimmten Luft entstehen, aufzufangen.

Ein Wärmetauscher 4 einfacher Konstruktion mit reduzierter Wärmeaustauschfläche weist eine Kammer 4a und eine Aus— tauschleitung 4b auf. Dieser Kammer 4a werden die heißen, von der Haube 3 aufgefangenen Gase mittels der Leitung 5 zugeführt. Mittels einer einen Ventilator 7 aufweisenden Leitung 6 werden diese den Wärmetauscher 4a durchsetzenden Gase der Haube 1 zugeführt. Mittels des in der Leitung 8 angeordneten Ventilators 9 wird kalte Luft der Wärmetauscher— leitung 4b und nach Erhitzung durch die in der Auffanghaube aufgefangenen Gase der die Brenner aufweisenden Haube 2 an der mit F bezeichneten Stelle zugeführt.

Zu der unter den Hauben 1 und 2 angeordneten Kammer 10 führt eine Leitung 11, in der ein Ventilator 12 angeordnet ist, der die beim Sintern entstehenden Gase wie bei bekannten Anlagen absaugt. Anstelle dieses Ventilators 12 können auch zwei Ventilatoren vorgesehen sein, deren einer die aus der Haube 1 stammenden Gase und deren anderer die aus der Haube 2 stammenden Gase absaugt.

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Mit dieser Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Verfahren auf folgende Weise durchgeführt:

Mit dem aufbereiteten, zusammen mit den normalen Bestandteilen granulierten zu sinternden Gemisch wird bei ausschließlicher Verwendung von gasförmigem Brennstoff ohne festen Brennstoff eine Förderkette G in einer gewünschten Schichthöhe A beschickt. Das in der Zeichnung schraffiert dargestellte Gemisch wird zuerst teilweise getrocknet. Diese Trocknung wird dadurch bewirkt, daß man ein heißes Gas oder heiße Luft durch das Bett des Gemisches von oben nach unten saugt. Darauf werden in bekannter Weise heiße Rauchgase mit einer Temperatur von 1300⁰C, beispielsweise beim Verbrennen von Gichtgas entstehendes Gas und heiße Luft, durch das Gemisch gesaugt.

Der Sinterprozess wird so lange fortgeführt, bis die Wärmefront den Rost G erreicht - in der Zeichnung ist das Portschreiten der Wärmefront durch die kürzer gezeichneten Schraffurlinien angedeutet - was in gewissen Fällen einer Temperatur der Rauchgase unter dem Rost von 400 bis 450 C entspricht, einer Temperatur, wie sie beim klassischen Sintern als Maximum erreicht wird.

Sobald diese Temperatur von 400 bis 450⁰C erreicht ist, beginnt man, den Sinter abzukühlen, indem man dieses Mal ein Kühlgas von unten nach oben saugt. Der prinzipielle Grund dieser Methode ist der, die Kettenglieder des Rostes nicht auf zu hohe Temperatur zu bringen. Die Kühlung wird so lange fortgesetzt, bis der Sinter an seiner oberen Schicht eine Temperatur von etwa 25O°C aufweist. Der Sinter wird dann der Vorrichtung entnommen und kalt gesiebt, ehe er zum Hochofen gefördert wird.

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Je nach den lokalen Bedingungen kann es vorkommen, daß eine Anlage nicht über genügend Gas verfügt, um die insgesamt benötigte Menge Sinter ohne andere Wärmezufuhr zu erzeugen. In einem solchen Fall besteht eine Variante darin, einen Teil der benötigten Wärme durch festen Brennstoff zu erzeugen. In diesem Fall ist es notwendig, daß die in der sogenannten Sinterhaube 2 erzeugten Rauchgas eine ausreichende Menge Sauerstoff enthalten, um den festen Brennstoff zu verbrennen.

Andererseits muß die Wärmezufuhr auf gasförmigem Weg nach Maßgabe der Zufuhr mittels festen Brennstoffs vermindert werden. Geht man von einem spezifischen Volumen des für den Wärmedurchsatz durch die Schicht notwendigen Gases aus, so muß in diesem Fall das Volumen der in der Sinterhaube entwickelten Rauchgase konstant bleiben. Die spezifische Enthalpie der Rauchgase oder deren genaue Temperatur muß somit nach Maßgabe der von festem Brennstoff herrührenden Wärmezufuhr vermindert werden. Man hat daher umso mehr Sauerstoff in den Rauchgasen, als man mehr vom festen Brennstoff herrührende Wärmemenge zuführt.

Man muß dabei beachten, daß die Optimierung des Verfahrens von Fall zu Fall erreicht wird. Man muß hierbei besonders die Menge des zur Verfügung stehenden Gases, die Menge des zuzusetzenden Brennstoffs, die Temperatur der am Ausgang des Wärmetauschers der Sinterhaube zugeführten Luft, den hieraus sich ergebenden Wirkungsgrad der Verbrennung des festen Brennstoffs berücksichtigen.

Die Dicke der zu sinternden Schicht spielt hierbei ebenfalls als Parameter eine Rolle. Sie wirkt sich auf die mittlere Temperatur des Kühlgases am Wärmetauschereingang

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und damit auf die Temperatur der in die Sinterhaube einströmenden Verbrennungsluft aus. Das trifft vor allem dann zu, wenn die so erzeugten Rauchgase eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Gemisches aufweisen.

Die Höhe der Schicht hat darüber hinaus einen Einfluß auf die Eigenschaften des gesinterten Produkts, der aus der Verweilzeit der Schicht auf hoher Temperatur resultiert.

Der wirtschaftliche Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß man die vom Sinter aufgenommene fühlbare Wärme, deren Größenordnung der für die Wirksamkeit des Verfahrens notwendigen Wärmezufuhr ziemlich identisch ist, weitgehend zurückgewinnt. Diese vom Sinter aufgenommene fühlbare Wärme wird mittels eines Gases zurückgewonnen, das ein hohes thermisches Niveau erreicht.

Dieses Gas wird anschließend in einem Wärmetauscher gekühlt, der auf Grund seiner Wärmetauscherfläche und seines geringen Preises einen Wirkungsgrad von etwa 50 % aufweist und der die durchgesaugte Luft auf ein Temperaturniveau erhitzt, das die Verwendung von Gas mit einem niedrigen Heizwert zur Erzeugung des Sinters erlaubt.

Das so teilweise gekühlte Gas wird daraufhin zur teilweisen Vortrocknung des Gemisches verwendet und führt so zu einer effektiven Rückgewinnung von 75 % der vom Sinter aufgenommenen Wärme.

Diese Art der Rückgewinnung führt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu dem weiteren Vorteil eines wesentlich geringeren thermischen Energiebedarfs als bei den bekannten Verfahren.

Claims

DR.-ING. EUGEN MAJER .DR.-IN.G. ECKHARD WOLF

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENEVERTRETERVOR dem europäischen Patentamt

TELEFON: (OT11) 2427 01/2 DRESDNER BANK AG

TELEGRAMMEiMENTOB STUTTGART NR. 192O534

TELEX: 721 812 mwpU d 7 STUTTQARTI, PISCHEKSTR. 19 POSTSCHECK STGT. 25200-700

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Societe Lorraine de Laminage Continu

SOLLAC Societe Anonyme 17, avenue des Tilleuls, F-57190 Florange

Verfahren und Vorrichtung zum Sintern von Erz

Patentansprüche

f "\

jVerfahren zum Sintern von Erz mittels gasförmiger Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht (A) des Erzes mit den nicht brennbaren Bestandteilen auf einem Rost (G) aufgebracht und die Schicht (A) mittels von oben nach unten gesaugter heißer Rauchgase (F) gesintert wird, die eine Temperatur" aufweisen, bei der das Erz zu schmelzen beginnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Sinter mittels eines von unten nach oben durch die Schicht gepreßten Gases gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet , daß mittels des so erhitzten Gases beim Durchgang durch einen Wärmetauscher für das Sintern bestimmte Luft erhitzt und das zu sinternde Gemisch in an sich bekannter Weise einer Vortrocknung unterworfen wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn· zeichnet , daß die Abkühlung des Sinters so weit erfolgt, bis die Temperatur der oberen Schicht des Sinters ungefähr 250⁰C beträgt.

.4. Vorrichtung mit einem in seiner ganzen Länge überdeckten Sinterrost, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Teile aufweist:

- eine Haube (I_-) zur Verteilung der heißen Vortrocknungsgase,

- eine mit Brennern bestückte Haube (2),

- eine an sich bekannte Haube (3) zum Auffangen der beim Durchblasen der Schicht erhitzten Kühlluft,

- einen Wärmetauscher (4) mit einer die erhitzte Kühlluft aufnehmenden Kammer (4a),

- eine in dieser Kammer (4a) angeordnet, an eine Kaltluftleitung (8) angeschlossene, erhitzte Luft den Brennern zuführende Leitung (4b),

- Leitungen, die die den Wärmetauscher (4) durchsetzenden Gase der oberhalb der Vortrocknungszone gelegenen Haube (1) und die im Wärmetauscher (4) erhitzte Luft den in der Haube (2) angeordneten Brennern zuführen,

- in den Gas-, den Rauchgas- und den Luftleitungen angeordnete Ventilatoren (7,9,12,14).