DE3743007A1 - Verfahren zur direktreduktion von eisenoxidhaltigen materialien im drehrohrofen - Google Patents
Verfahren zur direktreduktion von eisenoxidhaltigen materialien im drehrohrofenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktreduktion
von eisenoxidhaltigen Materialien mittels fester
kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel zu Eisenschwamm im
Drehrohrofen, wobei grobkörniges eisenoxidhaltiges
Material in das Beschickungsende des Drehrohrofens
chargiert wird und feinkörniges eisenoxidhaltiges Material
in die Reduktionszone eingeblasen wird.
Bei der Direktreduktion von Stückerzen oder Pellets im
Drehrohrofen zu Eisenschwamm unterhalb des
Erweichungspunktes der Beschickung unter Verwendung von
festen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln wird vor dem
Einsatz in den Drehrohrofen meistens eine Absiebung der
feinen Körnung unter etwa 5 mm vorgenommen. Diese
Absiebung des feinen Kornanteiles ist deshalb notwendig,
weil der Feinanteil auf dem Wege durch den Drehrohrofen
schneller aufgeheizt und reduziert wird als das
grobstückige Material und daher leicht zur Überhitzung
bzw. zur Reoxidation neigt. Dies führt dann, insbesondere
in Verbindung mit der Kohlen-Asche, zur Erweichung der
Beschickung und zur Ansatzbildung. Bei der Verarbeitung
von Stückerzen wird oft ein vorgebrochenes Material, z.B.
mit einer Korngröße von 60 bis 100 mm, angeliefert, das
dann auf die vorgesehene obere Korngröße von etwa 15 bis
25 mm zerkleinert wird. Der hierbei anfallende Feinanteil
unter 5 mm kann bis zu etwa 25 % des Ausgangsmaterials
betragen. Dieser Feinanteil kann nur unter Preisabschlägen
verkauft werden oder muß deponiert werden und belastet so
die Herstellungskosten für den Eisenschwamm.
Aus der GB-PS 10 98 157 ist ein Verfahren zur
Direktreduktion feinkörniger Eisenerze bekannt, bei dem
evtl. vorhandene Anteile mit einer Korngröße über 5 mm
oder über 2 mm abgesiebt werden und in das
Beschickungsende des Drehrohrofens chargiert werden,
während das feinkörnige Erz vom Austragsende des
Drehrohrofens eingeblasen und mindestens auf einer Länge
von 4 m auf der Beschickung verteilt wird. Bevorzugt wird
aus dem feinkörnigen Erz der Feinstanteil mit einer
Korngröße unter 0,06 mm abgesiebt, pelletiert oder
brikettiert und dann in das Beschickungsende chargiert.
Wenn nur geringe Anteile mit einer Korngröße über 5 mm
oder 2 mm vorliegen, wird das gesamte Erz eingeblasen.
Auch der stückig gemachte Feinstanteil kann eingeblasen
werden. Eine Anwendung dieses Verfahrens auf den
Feinanteil von stückigen Erzen führt jedoch nicht zu
befriedigenden Betriebsergebnissen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der
Verarbeitung von stückigen, eisenoxidhaltigen Materialien
den Feinanteil möglichst wirtschaftlich ohne Nachteil für
das Verfahren zu verwerten.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch,
daß das stückige eisenoxidhaltige Material vor der Aufgabe
in den Drehrohrofen bei einem Siebschnitt von 3 bis 6 mm
und einem Siebschnitt von 0,8 bis 1,5 mm in eine grobe
Fraktion, eine feine Fraktion und eine Feinst-Fraktion
getrennt wird, die grobe Fraktion in das Beschickungsende
des Drehrohrofens chargiert wird, und die feine Fraktion
vom Austragsende des Drehrohrofens in die Reduktionszone
eingeblasen und auf der Beschickung verteilt wird. Der
Ausdruck "stückiges eisenoxidhaltiges Material" umfaßt
sowohl stückiges Eisenerz als auch pelletiertes Eisenerz
oder andere Eisenoxid enthaltende Stoffe wie z.B. Stäube
aus der Stahlherstellung. Bei einem aus Pellets
bestehenden Einsatzmaterial besteht die feine Fraktion aus
Pellet-Bruch und Abrieb. Unter dem Ausdruck "Siebschnitt"
ist eine Absiebung bei konstanter Sieböffnung in dem
angegebenen Bereich zu verstehen. Das Einblasen der feinen
Fraktion in das Austragsende des Drehrohrofens erfolgt mit
einem gasförmigen Trägermedium, vorzugsweise Luft. Dabei
werden gröbere Partikel weiter in den Ofen geschleudert
als feinere Partikel. Die Menge und die Verteilung der
feinen Fraktion des Materials werden so eingestellt, daß
das Material bis zum Austrag aufgeheizt und weitgehend
reduziert wird. Das Einblasen kann mittels einer oder
mehrerer Einblasvorrichtungen erfolgen. Die Einblasweite
kann durch Veränderung des Einblaswinkels der
Einblasvorrichtung und/oder Veränderung der
Einblasgeschwindigkeit eingestellt und geregelt werden.
Die feine Fraktion kann separat oder zusammen mit festem
Reduktionsmittel eingeblasen werden. Der Drehrohrofen kann
sowohl im Gegenstrom als auch im Gleichstrom zwischen
Strömungsrichtung der Beschickung und Gasatmosphäre im
Ofen betrieben werden. Beim Gegenstromverfahren wird die
feine Fraktion in Strömungsrichtung der Gasatmosphäre
eingeblasen und beim Gleichstromverfahren gegen die
Strömungsrichtung der Gasatmosphäre. Die Reduktionszone
des Drehrohrofens ist die Zone, in der eine Reduktion zu
metallischem Eisen erfolgt.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die
feine Fraktion des eisenoxidhaltigen Materials bis zu 40%
der Ofenlänge, gerechnet vom Austragsende des
Drehrohrofens, vorzugsweise 15 bis 20% der Ofenlänge,
eingeblasen wird. Bei dieser Einblaslänge wird eine sehr
gute und schnelle Reduktion des eingeblasenen Materials
ohne Störung des Ofenbetriebes erzielt.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die
feine Fraktion des eisenoxidhaltigen Materials ohne Zusatz
von festem kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel in den
Drehrohrofen eingeblasen wird. Die separate Einblasung der
feinen Fraktion ermöglicht eine besonders gute und
gleichmäßige Verteilung auf der Beschickung.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die
feine eisenoxidhaltige Fraktion im oberen Quadranten des
Ofenquerschnittes auf die von der Wand des Ofens
ablaufende Beschickung verteilt wird. Wenn der
Drehrohrofen nach links gedreht wird, wird die feine
Fraktion in den oberen, rechten Quadranten des
Ofenquerschnittes auf die Beschickung verteilt. Dadurch
wird eine längere Verweilzeit des eingeblasenen Materials
auf der Oberfläche des abrollenden Beschickungsbettes
erzielt, ehe das Material in das Bett eingezogen wird. Das
Material hat deshalb eine längere Verweilzeit zur
Aufheizung auf der Oberfläche der Beschickung zur
Verfügung.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die
Feinst-Fraktion des eisenoxidhaltigen Materials zusammen
mit dem aus dem Drehrohrofen ausgetragenen reduzierten
Material in den indirekten Kühler chargiert wird. Das aus
dem Ofen ausgetragene, reduzierte Material wird unter
Luftabschluß in den indirekten Kühler chargiert. Der
Kühler steht mit der reduzierenden Gasatmosphäre am
Austragsende des Drehrohrofens in Verbindung, so daß die
Kühlung unter reduzierenden Bedingungen erfolgt. Der
Kühler wird auf seiner Außenseite mit Wasser berieselt.
Die Feinst-Fraktion wird im ersten, noch ausgemauerten
Teil des Kühlers noch weitgehend reduziert. Dadurch kann
auch die Feinst-Fraktion ohne zusätzlichen Aufwand und
ohne Nachteile für das Verfahren weiterverarbeitet werden.
Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß die
Feinst-Fraktion des eisenoxidhaltigen Materials in die
Transfer-Schurre zwischen Austragsende des Drehrohrofens
und Eintragsende des indirekten Kühlers aufgegeben wird.
Dadurch wird eine besonders gute Vermischung in einfacher
Weise erzielt, die Feinst-Fraktion bereits in der
Transfer-Schurre aufgeheizt und dementsprechend eine sehr
gute Reduktion der Feinst-Fraktion im Kühler erzielt.
Bei einem im Gleichstrom betriebenen Drehrohrofen kann die
Feinst-Fraktion auch in das Austragsende des Drehrohrofens
eingeblasen werden. Sie wird dann weitgehend von der
Ofenatmosphäre mitgerissen, aus dem Ofen ausgetragen und
gelangt in den Kühler oder Heißgutbunker.
Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die Feinst-Fraktion
vor dem Einsatz in den Kühler mit Öl vermischt wird.
Dadurch kann der Kohlenstoffgehalt im Eisenschwamm
angehoben werden.
Die Erfindung wird anhand eines Beispieles näher
beschrieben.
Der Drehrohrofen hat eine Länge von 80 m und einen
Innendurchmesser von 4,8 m. Auf der Länge des
Drehrohrofens sind, vom Beschickungsende gesehen, zunächst
3 Luftdüsensysteme und dann 8 Lufteinblasrohre verteilt
angeordnet. Jedes Luftdüsensystem besteht aus ringförmig
angeordneten Luftdüsen, welche die Ofenwand und
Ofenauskleidung durchdringen, jedoch nicht in das Innere
des Drehrohrofens hineinragen. Die Lufteinblasrohre
durchdringen radial Ofenwand und Auskleidung. Ihre
Austrittsöffnungen liegen etwa in der Ofenmittelachse und
sind in der Strömungsrichtung der Gasatmosphäre
angeordnet. Am Austragsende des Drehrohrofens sind eine
Einblasvorrichtung für Kohle, eine Einblasvorrichtung für
die feine Erzfraktion sowie ein Zentralbrenner angeordnet.
Der Zentralbrenner wird nur zum Aufheizen des
Drehrohrofens benötigt. Der Drehrohrofen wird im
Gegenstrom zwischen Strömungsrichtung der Beschickung und
der Gasatmosphäre betrieben.
Das Eisenerz hat einen Fe-Gehalt von 67,0% und eine
Feuchtigkeit von 1,0%. Das Erz wird zunächst auf eine
Korngröße unter 20 mm gebrochen und dann bei einem
Siebschnitt von 1,0 und bei einem Siebschnitt von 5,0 mm
abgesiebt. Die grobe Fraktion mit einer Korngröße über
5,0 mm wird in einer Menge von 30,5 t/h in das
Beschickungsende des Drehrohrofens chargiert. Die feine
Fraktion mit einer Korngröße von 1,0 bis 5,0 mm wird in
einer Menge von 3,0 t/h mit Trägerluft durch die
Einblasvorrichtung für das Feinerz in das Austragsende des
Drehrohrofens eingeblasen und auf 20% der Ofenlänge,
gerechnet vom Austragsende, auf der Beschickung verteilt.
Die Feinst-Fraktion mit einer Korngröße unter 1,0 mm wird
in einer Menge von 0,4 t/h mit 0,1 t/h Öl vermischt und in
die Transfer-Schurre zwischen dem Austragsende des
Drehrohrofens und dem Eintragsende des indirekten Kühlers
aufgegeben.
Die als Reduktionsmittel verwendete Kohle hat folgende
Zusammensetzung:
Kohlenstoff|51,0% | |
flüchtige Bestandteile | 25,0% |
Asche | 24,0% |
Schwefel | 0,6% |
Feuchtigkeit | 10% |
Körnung | 0 bis 15 mm |
12,5 t/h Kohle werden in das Eintragsende des
Drehrohrofens chargiert und 7,8 t/h werden mit Trägerluft
durch die Einblasvorrichtung für die Kohle in das
Austragsende des Drehrohrofens eingeblasen.
Der aus dem Kühler ausgetragene Eisenschwamm fällt in
einer Menge von 17,34 t/h mit einer Korngröße über 3 mm
und in einer Menge von 5,80 t/h in einer Korngröße unter
3 mm an. Die Metallisierung beträgt 92 bis 93% und der
Gehalt an Kohlenstoff beträgt 0,5%.
Wenn die Feinst-Fraktion zusammen mit der feinen Fraktion
in den Drehrohrofen eingeblasen wird, treten
Betriebsstörungen durch starke Ansatzbildung auf.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die
Herstellungskosten für den Eisenschwamm um den Betrag
gesenkt werden, der sonst mit dem nicht in den
Drehrohrofen einsetzbaren Anteil mit feiner Korngröße
verloren geht, ohne daß eine Beeinträchtigung des
Betriebes des Drehrohrofens erfolgt. Die Durchsatzleistung
des Drehrohrofens wird sogar erhöht, da sich die sonstigen
Betriebsbedingungen nicht ändern. Die spezifischen
Investitionskosten werden gesenkt. Der eingeblasene Anteil
an feinem Material nimmt weniger Schwefel auf, da ein
großer Teil des von der Kohle eingebrachten Schwefels
bereits ausgetrieben oder abgebunden ist, wenn das feine
Material auf die Beschickung auftrifft.
Claims (7)
1. Verfahren zur Direktreduktion von eisenoxidhaltigen
Materialien mittels fester kohlenstoffhaltiger
Reduktionsmittel zu Eisenschwamm im Drehrohrofen, wobei
grobkörniges eisenoxidhaltiges Material in das
Beschickungsende des Drehrohrofens chargiert wird und
feinkörniges eisenoxidhaltiges Material in die
Reduktionszone eingeblasen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das stückige eisenoxidhaltige
Material vor der Aufgabe in den Drehrohrofen bei einem
Siebschnitt von 3 bis 6 mm und einem Siebschnitt von
0,8 bis 1,5 mm in eine grobe Fraktion, eine feine
Fraktion und eine Feinst-Fraktion getrennt wird, die
grobe Fraktion in das Beschickungsende des
Drehrohrofens chargiert wird, und die feine Fraktion
vom Austragsende des Drehrohrofens in die
Reduktionszone eingeblasen und auf der Beschickung
verteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die feine Fraktion des eisenoxidhaltigen Materials bis
zu 40% der Ofenlänge, gerechnet vom Austragsende des
Drehrohrofens, vorzugsweise 15 bis 20% der Ofenlänge,
eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die feine Fraktion des
eisenoxidhaltigen Materials ohne Zusatz von festem
kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel in den
Drehrohrofen eingeblasen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die feine eisenoxidhaltige Fraktion
im oberen Quadranten des Ofenquerschnittes auf die von
der Wand des Ofens ablaufende Beschickung verteilt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Feinst-Fraktion des
eisenoxidhaltigen Materials zusammen mit dem aus dem
Drehrohrofen ausgetragenen reduzierten Material in den
indirekten Kühler chargiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Feinst-Fraktion des eisenoxidhaltigen Materials in
die Transfer-Schurre zwischen Austragsende des
Drehrohrofens und Eintragsende des indirekten Kühlers
aufgegeben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Feinst-Fraktion vor dem Einsatz
in den Kühler mit Öl vermischt wird.
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