DE3509505C2

DE3509505C2 -

Info

Publication number: DE3509505C2
Application number: DE3509505A
Authority: DE
Inventors: Harry Dr. 6450 Hanau De Serbent; Michael Dr. 6000 Frankfurt De Romberg; Karl Heinz 6078 Neu-Isenburg De Fischer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1985-03-16
Filing date: 1985-03-16
Publication date: 1992-11-19
Also published as: IT1188438B; IT8619727A0; IT8619727A1; DE3509505A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxidhaltigen Materialien im Drehrohrofen, wobei der Drehrohrofen mit den eisenoxidhaltigen Materialien und pelletiertem festem, kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel beschickt wird, über die Länge des Drehrohrofens verteilt sauerstoffhaltige Gase eingeblasen werden und mindestens ein Teil des festen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels verbrannt wird.The invention relates to a method for the direct reduction of iron oxide-containing materials in the rotary kiln, wherein the rotary kiln with the iron oxide-containing materials and pelletized solid, carbonaceous reducing agent fed is distributed over the length of the rotary kiln oxygen-containing Gases are injected and at least part of the solid, carbonaceous reducing agent is burned.

Für die Direktreduktion von eisenoxidhaltigen Materialien zu Eisenschwamm ist ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel mit hoher Reaktivität von Vorteil, weil die maximale Temperatur bei gleicher oder höherer Durchsatzleistung niedriger gehalten werden kann, und weil kein oder nur ein geringer Kohlenstoffüberschuß erforderlich ist. Die Reaktivität von Kohlen hängt davon ab, in welchem Maße sich ihr Kohlenstoff mit CO₂ gemäß der Boudouard-ReaktionFor the direct reduction of iron oxide containing materials too Sponge iron is a carbonaceous reducing agent with high reactivity beneficial because the maximum temperature kept lower for the same or higher throughput can be, and because no or only a small excess of carbon is required. The reactivity of coals depends on the extent to which their carbon with CO₂ according to the Boudouard reaction

CO₂ + C ⇄ 2 COCO₂ + C ⇄ 2 CO

umsetzt. Bei Kohlen mit hoher Reaktivität setzt sich der Kohlenstoff bei 1000°C nahezu theoretisch um. Die praktische Bestimmung der Reaktivität erfolgt durch Überleiten von CO₂-Gas bei 1000°C über die Kohle, die bei 1000°C entgast wurde. Der Abbau des Kohlenstoffs durch die Reaktion von CO₂ zu CO in der Zeiteinheit wird gemessen und inimplements. For coals with high reactivity, the carbon is at 1000 ° C. almost theoretically. The practical determination of reactivity takes place by passing CO₂ gas at 1000 ° C over the coal that was degassed at 1000 ° C. The degradation of carbon by the reaction of CO₂ to CO in the unit time is measured and in

ausgedrückt.expressed.

Man erhält z. B. für Anthrazite Werte unter 1, für Petrolkoks Werte unter 0,5, für Gasflammkohlen Werte zwischen 1 und 2 und für Braunkohlen Werte über 3 bis über 10. Kohlen mit einem Wert unter 1 und insbesondere unter 0,8 sind niedrig-reaktiv.You get z. For example, for anthracite values below 1, for petroleum coke Values below 0.5, for gas flame coals values between 1 and 2 and for lignite values over 3 to over 10. coals with one Values below 1 and in particular below 0.8 are low-reactive.

In manchen Fällen stehen keine hoch-reaktiven Kohlen zur Verfügung oder niedrig-reaktive Kohlen, wie z. B. Petrolkoks, stehen als billiges Abfallprodukt zur Verfügung und sollen verbraucht werden.In some cases, high-reactive coals are not available or low-reactive carbon, such as. B. petroleum coke, are available as a cheap waste product and should consumed.

Es ist bekannt, hoch-reaktive Kohlen mit hohem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, wie Braunkohlen und subbituminöse Kohlen, zu agglomerieren und in das Beschickungsende eines im Gegenstrom betriebenen Drehrohrofens bei der Direktreduktion zu chargieren und so aufzuheizen, daß die Briketts bis zum Ende der Aufheizzone in eine feinkörnige Korngröße zerfallen. Dadurch werden die flüchtigen Bestandteile im Drehrohrofen besser ausgenutzt und die Staubverluste sind geringer (DE-OS 25 01 182).It is known to high-reactive coals with high content volatiles, such as lignite and subbituminous Coals, to agglomerate and into the feed end of an im Countercurrent rotary kiln in the direct reduction to charge and heat up so that the briquettes to the end the heating zone disintegrate into a fine-grained grain size. As a result, the volatile components in the rotary kiln better utilized and the dust losses are lower (DE-OS 25 01 182).

Weiterhin ist es bekannt, den aus dem Austragsmaterial abgetrennten, feinkörnigen, überschüssigen Kohlenstoff zu pelletieren und in das Beschickungsende des Drehrohrofens zurückzuführen. Dadurch wird der Staubverlust herabgesetzt (DE-PS 19 10 147).Furthermore, it is known that the separated from the discharge material, fine-grained, excess carbon to pellet and due to the feed end of the rotary kiln. This reduces the dust loss (DE-PS 19 10 147).

Aus der EP-PS 01 08 501 ist es bekannt, Petrolkoks als Reduktionsmittel zu verwenden. Da der Petrolkoks eine niedrige Reaktivität aufweist, wird seine Reaktivität verbessert. Dazu wird er auf eine Korngröße unter 1 bzw. 0,5 mm zerkleinert, mit einer Erdalkaliverbindung - wie Kalkstein, gebrannter Kalk, Dolomit, Bariumhydroxid - in einer Korngröße unter 0,25 mm gemischt und dann durch Pelletierung, Extrudierung oder Brikettierung agglomeriert. Durch den Zusatz der Erdalkaliverbindungen wird die Reaktivität erhöht. Die Erdalkaliverbindungen nehmen jedoch im Drehrohrofen beim Zerfall der Agglomerate in feinkörnige Form Schwefel auf und lagern sich mit dem aufgenommenen Schwefel an den Eisenschwamm an. Dadurch wird der Schwefelgehalt des Eisenschwamms erhöht.From EP-PS 01 08 501 it is known petroleum coke as a reducing agent to use. As the petroleum coke has a low reactivity has its reactivity is improved. To if it is crushed to a particle size less than 1 or 0.5 mm, with an alkaline earth compound - like limestone, burnt Lime, dolomite, barium hydroxide - in a particle size below 0.25 mm mixed and then by pelleting, extruding or briquetting agglomerated. By adding the alkaline earth compounds the reactivity is increased. The alkaline earth compounds take however in the rotary kiln with the decay of the Agglomerates in fine-grained form sulfur on and store with the absorbed sulfur to the sponge iron. Thereby the sulfur content of the sponge iron is increased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile beim Einsatz von niedrig-reaktiven kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln zu verringern oder zu vermeiden und eine möglichst hohe Durchsatzleistung bei möglichst niedriger maximaler Temperatur unter Erzeugung eines schwefelarmen Eisenschwamms zu erzielen.The invention is based on the object, the disadvantages of Use of low-reactive carbonaceous reducing agents to reduce or avoid and as high as possible Throughput at lowest possible maximum temperature to produce a low-sulfur sponge iron.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß niedrig-reaktives, festes, kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel auf eine Korngröße von 70 bis 90% unter 63 µm zerkleinert wird, unter Zusatz von Pelletierflüssigkeit pelletiert wird, das pelletierte Reduktionsmittel in das Beschickungsende des Drehrohrofens chargiert und in pelletierter Form durch die Aufheizzone in die Reduktionszone geführt wird, und Kalkstein und/oder Rohdolomit in einer Korngröße von 1 bis 3 mm separat in den Drehrohrofen chargiert wird.The solution of this object is achieved according to the invention in that low-reactive, solid, carbonaceous reducing agent crushed to a particle size of 70 to 90% below 63 microns is pelleted, with the addition of pelleting liquid The pelletized reducing agent is added to the feed end the rotary kiln and charged in pelleted form by the Heating zone is led into the reduction zone, and limestone and / or Rohdolomit in a particle size of 1 to 3 mm separately is charged in the rotary kiln.

Niedrig-reaktive kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel sind z. B. Anthrazit, Koksgrus und insbesondere Petrolkoks, der bei der Spaltung von Mineralölfraktionen anfällt. Da diese meistens in gröberer Korngröße anfallen, müssen sie auf Pelletierfeinheit aufgemahlen werden. Die Pellets werden etwa mit einem Durchmesser von 3 bis 20 mm hergestellt. Die Festigkeit wird so eingestellt, daß die Pellets in der Aufheizzone des Drehrohrofens nicht zerfallen, sondern als Pellets in die Reduktionszone gelangen und dort weitgehend verbraucht werden. Die Reduktionszone ist die Zone, in welcher die Beschickung mit Reduktionstemperatur vorliegt und in der die eigentliche Reduktion zu metallischem Eisen erfolgt. Die notwendige Festigkeit des Pellets ist von den jeweiligen Verfahrensbedingungen abhängig und kann empirisch ermittelt werden. Die Pelletierflüssigkeit kann auf Basis Wasser aufgebaut sein, wobei in den meisten Fällen der Zusatz eines Bindemittels, wie z. B. Bentonit, Melasse, Sulfitablauge usw., erforderlich ist. Die Pelletierflüssigkeit kann auch auf Basis organischer, wasserfreier Flüssigkeiten aufgebaut sein, wie Raffinerierückstände, Teer- und Ölprodukte. In der Reduktionszone soll der Kohlenstoff der Pellets weitgehendst verbraucht werden. Ein gewisser Kohlenstoff-Überschuß im Austrag kann notwendig sein, um eine Reoxidation des gebildeten Eisenschwamms zu verhindern.Low-reactive carbonaceous reducing agents are for. B. Anthracite, coke breeze and especially petroleum coke, which is used in the Cleavage of mineral oil fractions obtained. Since these are mostly in coarser grain size, they must on pelleting fineness be ground up. The pellets are about a diameter made from 3 to 20 mm. The strength is like that adjusted that the pellets in the heating zone of the rotary kiln do not disintegrate, but as pellets in the reduction zone arrive and be widely used there. The reduction zone is the zone in which the feed with reduction temperature is present and in the actual reduction to metallic iron takes place. The necessary strength of the pellet depends on the respective process conditions and can be determined empirically. The pelleting liquid can be based on water, where in the In most cases, the addition of a binder, such. Bentonite, Molasses, sulfite waste liquor, etc., is required. The pelleting liquid Can also be based on organic, anhydrous Liquids, such as refinery residues, Tar and oil products. In the reduction zone, the carbon should the pellets are largely consumed. Someone specific Carbon excess in the discharge may be necessary to a Prevent reoxidation of the formed sponge iron.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß als Pelletierflüssigkeit entspanntes Wasser verwendet wird. Die Entspannung des Wassers erfolgt mittels organischer Detergenzien und ergibt verbesserte Pelletiereigenschaften.A preferred embodiment is that as pelleting liquid relaxed water is used. Relaxation the water is carried out by means of organic detergents and gives improved pelleting properties.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen für eine Direktreduktion von Eisenerz in einem Drehrohrofen näher erläutert.The invention is based on examples of a direct reduction of iron ore in a rotary kiln explained in more detail.

Der Versuchsdrehrohrofen hatte eine Länge von 12 m und einen Manteldurchmesser von 1,3 m.The experimental rotary kiln had a length of 12 m and a Sheath diameter of 1.3 m.

Das Eisenerz hatte folgende Zusammensetzung:The iron ore had the following composition:

65,7% Fe gesamt
2,5% SiO₂
1,4% CaO
0,5% MgO
0,9% Al₂O₃Total of 65.7% Fe
2.5% SiO₂
1.4% CaO
0.5% MgO
0.9% Al₂O₃

Es wurde in einer Korngröße von 6-20 mm in den Ofen eingesetzt. It was used in a grain size of 6-20 mm in the oven.

Als kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel wurde Petrolkoks folgender Zusammensetzung verwendet: 81,6% C_fix, 3,2% S, 17,9% flüchtige Bestandteile, 0,5% Asche. Der Petrolkoks hatte eine Körnung von 0 bis 10 mm. Seine Reaktivität betrug mit und ohne CaO-Zusatz etwa 0,4.Petroleum coke of the following composition was used as the carbonaceous reducing agent: 81.6% C _fix , 3.2% S, 17.9% volatiles, 0.5% ash. The petroleum coke had a grain size of 0 to 10 mm. Its reactivity was about 0.4 with and without CaO addition.

Der Petrolkoks wurde für die Pelletierung auf folgende Körnung aufgemahlen:The petroleum coke was pelletized to the following granulation ground up:

100-63 µ|25%100-63 μ | 25% 63-40 µ63-40 μ 35%35% unter 40 µbelow 40 μ 40%40%

Anschließend wurde der Petrolkoks unter Zugabe von Wasser zu Pellets der Korngröße 3 bis 20 mm pelletiert.The petroleum coke was then added with the addition of water Pellets of grain size 3 to 20 mm pelleted.

Bei der anschließenden Reduktion im Drehrohrofen wurde mit einem Kohle/Erz-Verhältnis entsprechend C_fix/Fe = 0,5, einer Ofendrehzahl von 0,6 min^-1, Temperatur von 1050°C und 5 Stunden Verweilzeit gearbeitet.During the subsequent reduction in the rotary kiln, a coal / ore ratio corresponding to C _fix / Fe = 0.5, a furnace rotational speed of 0.6 min ^-1 , a temperature of 1050 ° C. and a residence time of 5 hours were used.

Example 1 (Comparative Example)

Die Pellets wurden aus einer Mischung von Petrolkoks und 5% CaO hergestellt.The pellets were made from a mixture of petroleum coke and 5% CaO produced.

Die Pellets gelangten ohne nennenswerten Zerfall und Abrieb durch die Aufheizzone des Drehrohrofens in die Reduktionszone. Dort wurden sie bis auf einen Rest von 1% im Austragsmaterial verbraucht.The pellets arrived without appreciable decay and abrasion through the heating zone of the rotary kiln in the reduction zone. There they were in the discharge material except for a remainder of 1% consumed.

Die Metallisierung betrug 93,4%.The metallization was 93.4%.

Der S-Gehalt im Eisenschwamm betrug 0,4%. Der Eisenschwamm ist für eine Stahlerzeugung normalerweise nicht geeignet. The S content in the sponge iron was 0.4%. The sponge iron is usually not suitable for steelmaking.

Example 2 (invention)

Die Petrolkokspellets wurden ohne Zusatz von CaO hergestellt.The petroleum coke pellets were prepared without the addition of CaO.

Kalkstein in einer Körnung von 1 bis 3 mm und einer Menge von 5%, bezogen auf den Erzeinsatz, wurde separat in den Drehrohrofen chargiert.Limestone in a grain size of 1 to 3 mm and a quantity of 5%, based on the ore input, was separately in the rotary kiln charged.

Die Metallisierung betrug 93,4%.The metallization was 93.4%.

Der S-Gehalt im Eisenschwamm betrug 0,05%. Der Eisenschwamm ist für eine Stahlerzeugung gut geeignet.The S content in the sponge iron was 0.05%. The sponge iron is well suited for steelmaking.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Reaktivität von niedrig-reaktiv anfallenden festen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel soweit erhöht werden kann, daß sie bei relativ niedrigen Maximaltemperaturen eine gute Direktreduktion unter Erzeugung eines Eisenschwamms mit niedrigem S-Gehalt ermöglicht.The advantages of the invention are that the reactivity low-reactive solid, carbonaceous Reducing agent can be increased so far that they are relatively low maximum temperatures a good direct reduction to produce a sponge with a low S content.

Claims

1. A method for the direct reduction of iron oxide-containing materials in the rotary kiln, wherein the rotary kiln is charged with the iron oxide-containing materials and pelletized solid carbonaceous reducing agent, distributed over the length of the rotary kiln oxygen-containing gases are injected and at least a portion of the solid, carbonaceous reducing agent is burned, characterized in that low-reactive, solid, carbonaceous reducing agent is comminuted to a particle size of 70 to 90% below 63 μ, pelleted with the addition of pelleting liquid, the pelleted reducing agent charged into the feed end of the rotary kiln and in pelletized form through the heating zone in the reduction zone is guided, and limestone and / or Rohdolomit in a grain size of 1 to 3 mm is charged separately in the rotary kiln.

2. The method according to claim 1, characterized in that as Pelletier liquid relaxed water is used.