DE3422267A1

DE3422267A1 - Verfahren zum beheizen eines reduktionsofens

Info

Publication number: DE3422267A1
Application number: DE19843422267
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ing. Janßen (grad.), 4330 Mülheim; Dietrich Dr.-Ing. 4030 Ratingen Radke; Klaus Dr.-Ing. 5628 Heiligenhaus Ulrich
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1985-12-19
Also published as: ZA854489B; DE3422267C2

Description

Verfahren zum Beheizen eines Reduktionsofens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beheizen eines Reduktionsofens, insbesondere eines Drehrohr- oder Drehtrommelofens, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem vorbekannten Verfahren dieser Art wird ein Brenner eingesetzt, der in einer zentralen Düse Luft und in einer weiteren, die zentrale Düse umgebenden Ringdüse den Kohlenstaub in Luft als Trägergas zuführt. Bei diesem bekannten Verfahren ist es zwar möglich, die Flarnmenform und die Leistung des Brenners zu regulieren, es ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß eine reduzierende Gasatmosphäre im Ofen allein durch die Wirkung des Brenners nicht eingestellt werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, jede gewünschte, insbesondere eine reduzierende Gasatmosphäre beim Beheizen eines Reduktionsofens mittels eines oder mehrerer Brenner in dem Ofen auszubilden. Die Aufgabe ist gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
Das neue Verfahren hat den Vorteil, daß in den Randbereichen der aus dem Brenner bzw, den Brennern (jeweils) austretenden Flamme das Sauerstoffpotential in ihrem Randbereich, also im Bereich ihres äußeren Mantels, seinen minimalen Wert hat. Dadurch ist es möglich, im Bereich der Flamme im Ofen eine reduzierende Atmosphäre auch dann noch einzustellen, wenn im Inneren der Flamme stöchiometrische Verbrennung sogar bis zu leichtem Sauerstoffüberschuß hin herrscht.
Bevorzugt wird aber der zugeführte Kohlenstaub höchstens bis zu Kohlenmonoxid verbrannt und die Verbrennung dabei durch Einstellung des Sauerstoffmengenstromes geregelt. Es kann jedoch auch der Sauerstoffdruck in der Zuführungsleitung und/oder der Druck des Trägergases zur Regelung in weiten Grenzen variiert werden.
Dadurch, daß der im zentralen Strahl mit hoher Geschwindigkeit zugeführte Sauerstoff (bzw. die hoch sauerstoffangereicherte Luft) durch die diesen umgebende Kohlenstaub-Wolke sowie dadurch, daß sich die Flamme von ihrem Kern nach außen entwickelt, daran gehindert wird, mit dem in diesem Bereich im Drehrohrofen befindlichen Material zu reagieren, wird eine Reoxidation der bereits reduzierten Ofenbeschickung ausgeschlossen.
Als Trägergas für den Kohlenstaub wird aus Kostengründen in erster Linie Stickstoff eingesetzt. Zweckmäßig kann auch Kohlendioxid verwendet werden, das als Abgas des Reduktionsofens ggf. unter entsprechender Aufbereitung zurückgeführt werden kann.
Als Brennstoffe kommen im wesentlichen alle Kohlearten, auch Braunkohle, insbesondere auch Anthrazit in Betracht. Die erzielbaren Leistungen steigen dabei mit der Feinkörnigkeit und dem Reinheitsgrad des Kohlenstaubes, das bedeutet jedoch nicht, daß feiner und reiner Staub eingesetzt werden muß. Im Gegenteil: Es können - billige - Brennstoffe mit hohen aschebildenden Anteilen verwendet werden. Auch an irgendeinen Mindestgasgehalt des Brennstoffs ist das Verfahren nicht gebunden.
Als Brenner kommen bekannte sogenannte Ringdüsen verschiedener Art in Betracht. Im Falle des Einsatzes von hoch sauerstoffangereicherter Luft sollte deren Sauerstoffgehalt bei mindestens 40 % liegen.
Mit dem neuen Verfahren können alle in einem Reduktionsofen mit festen Brennstoffen reduzierbaren Metalloxide behandelt werden. Insbesondere ist das Verfahren jedoch von Vorteil für Metalloxide, deren Bildungsenthalpie unterhalb der von FeO liegt, z.B. die verschiedenen Arten der Chrom- und Manganerze.
Das Verfahren nach der Erfindung weist somit vielfältige Variations- und Einsatzmöglichkeiten auf, die sonst allenfalls beim Einsatz von teuren flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen zu erzielen sind.-Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, wobei in einem Drehtrommelofen Chromerz reduziert worden ist.
Der Drehtrommelofen hatte einen Innendurchmesser von. 0,8 m und eine Länge von 5 m. Am Austragsende war axial eine Ringdüse eingeführt, deren zentrale Bohrung einen Durchmesser von 8 mm aufwies.
Der vorgeheizte Ofen wurde mit 350 kg Chromfeinerz mit einer Korngröße unter 2 mm zusammen mit 350 kg Anthrazitkohle mit einer Korngröße unter 15 mm am Eintragsende beschickt. Der Brenner wurde so be-3 trieben, daß 3,3 Nm3 Sauerstoff pro Minute unter einem Druck von 6 bar in der Leitung zugeführt wurden, woraus sich eine Geschwindigkeit von etwa 200 m/s ergab. An Kohlenstaub wurde 3,5 kg pro Minute in 3 einem Strom von 0,4 Nm3 Stickstoff pro Minute durch den Ringbereich des Brenners eingeblasen. Die Korngröße lag für 90 % des Kohlenstaubs unter 90/L .
Die Chrom- und Eisenoxide waren, nachdem der Ofen auf 1530 OC aufgeheizt war, nach 80 Minuten Behandlung bei dieser Temperatur auf einen Metallisierungsgrad > 95 % reduziert. Für das Abgas des Ofens wurden folgende Zusammensetzungs-Werte festgestellt: 10 bis 15 % CO, 30 bis 40 % CO2, 15 % H2 und 40 % N2.
Das reduzierte Chromerz wurdeanschließend in einem Schmelzgefäß zu Ferrochrom eingeschmolzen.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Beheizen eines Reduktionsofens, insbesondere eines Drehrohrofens, für die Reduktion von Metalloxiden mittels fester Brennstoffe, bei dem mindestens ein düsenartiger Brenner einen freien Gasraum des Ofens im Gegenstrom beaufschlagt, der mit einem oxidierenden Gas und dieses umgebendem, in mindestens einem gesonderten Kanal in einem Trägergas zugeführtem Kohlenstaub beschickt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Sauerstoff oder hoch sauerstoffangereicherte Luft als oxidierendes Gas eingesetzt und der ringförmig gleichmäßig verteilte Kohlenstaub in einem inerten bis schwach reduzierenden Trägergas zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstaub mit einer Geschwindigkeit zwischen 10 und 170 m/s zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit 40 bis 80 m/s beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas Stickstoff eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas Abgas des Reduktionsofens eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als oxidierendes Gas Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 100 bis 334 m/s zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstaub im Flaxnrnenbereich höchstens bis zu Kohlenmonoxid verbrannt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung durch Einstellung des Sauerstoffmengenstroms geregelt wird.