DE4035239A1 - Verfahren und vorrichtung zur eisenreduktion - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur eisenreduktion

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Description

Bei der Stahlerzeugung ist die Verwendung konventioneller Hochöfen zum Erzeugen von geschmolzenem Eisen für die endgültige Umwandlung in Stahl allgemein bekannt. Weiterhin ist die direkte Stahlerzeugung aus Eisenerz und anderen Prozeßbestandteilen in einem Hochofen aus den US-PS 46 70 049 und US-PS 34 60 934 bekannt.
Die Betriebsweise eines konventionellen Hochofens bei der Eisenherstellung ist allgemein bekannt. Der Ofen wird von oben mit Beschickungsgut bis zu einer Höhe von 27,4 m bis 30,5 m (90 bis 100 ft) beschickt, um in ihm eine Säule aus Eisenerz, Kalkstein und Strukturkoks mit ausreichender Stärke zu bilden. Heißwind wird durch Blasdüsen am Boden des beschickten Ofens eingepreßt, um Wärme und Sauerstoff für die Verbrennung des Kokses im Beschickungsgut zu liefern. Das hierbei entstehende Gas strömt aufwärts durch den Hochofenschacht und reduziert das Erz, den Koks und die Zuschlagstoffe zu geschmolzenem Metall und Schlacke und tritt dann an der Gicht des Hochofens als staubhaltiges, mageres, brennbares Gas aus. Die Säule der Prozeßstoffe senkt sich im Ofenschacht mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 3 m (10 ft) pro Stunde während des Aufbrauchens des Strukturkokses; geschmolzenes Eisen und Schlacke bilden ein Bad und trennen sich am Boden des Hochofens. Das Bad wird zum getrennten Abziehen des Eisens und der Schlacke intermittierend abgestochen.
Im Stand der Technik ist auch die Verwendung einer Hochofenvorrichtung bekannt, die die Prozeßbestandteile durch eine kurvenreiche Wegstrecke führt. Beispielsweise offenbart das US-Patent 46 70 049 einen Hochofen für direkte Stahlerzeugung, bei dem die Prozeßstoffe kaskadenartig als ein kontinuierlicher, frei fallender Strom durch einen Strömungsweg herabfallen, der eine kaskadenartige Stufenstruktur im Schacht des Hochofens aufweist.
Zusätzlich offenbart das US-Patent 17 99 643 einen Schmelzofenturm, in dem ein radial nach innen offener spiralförmiger Strömungskanal in den Seitenwänden des Turms ausgebildet ist und Brennerdüsen den Strömungskanal berührend angeordnet sind, um das Gas und die Flammen in eine spiralförmige Abwärtsrichtung zu lenken. Die Prozeßbestandteile werden von dem verwirbelten Heißwind aus Gasen und Flammen erfaßt und folgen demzufolge dem abwärtsgerichteten spiralförmigen Kanal.
Die US-PS 7 48 561 offenbart einen Schmelzofen, der einen länglichen absinkenden Schmelzweg mit geraden Abschnitten verbunden mit scharfen Wendungen beinhaltet, in den Gas und Flammen injiziert werden. US-PS 7 48 561 offenbart weiterhin einen Hochofenschacht mit einem sich vom Ofeneintritt nach unten verjüngenden Querschnitt, und Brecherelemente, die einen Teil des Strömungsweges des Prozeßmaterials innerhalb der Ofenkammer blockieren, um die Bewegung der Prozeßbestandteile gegen den Ofenauslaß hin zu verlangsamen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges und verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung für die Behandlung der konventionellen Einsatzstoffe beim Stahlerzeugen, um reduziertes Eisen und Schlacke aus Eisenerz, Koks oder Kohle und Kalkstein zu erzeugen, und um schließlich das flüssige Roheisen zum Herstellen von Stahl zu raffinieren. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine aufrechtstehende Vorrichtung, vorzugsweise von einer vorgefertigten Rahmentragkonstruktion getragen, wobei sie eine abwärtsgerichtete spiralförmige Rohrleitung umfaßt, die ein geschlossenes Wärmeübertragungssystem bildet, innerhalb dessen die Prozeßbestandteile für die Eisenreduktion geschmolzen werden, um geschmolzenes Eisen und Schlacke auf ihrem Weg in einem kontinuierlichen Strom vom oberen bzw. vom Einlaßende der spiralförmigen Rohrleitung zu ihrem unteren bzw. Auslaßende zu bilden. Über die Länge der sprialförmigen Rohrleitung sind Blasdüsen beabstandet angeordnet, die einen Heißwind aus brennendem Sauerstoff und Recyclegas in eine Aufwärtsrichtung innerhalb der sprialförmigen Rohrleitung und somit im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung der Prozeßstoffe auf ihrem Abstieg durch die Rohrleitung lenken.
Die spiralförmige Rohrleitung hat vorzugsweise einen lichten Arbeitsdurchmesser von ungefähr 0,91 m (36 inches) und eine Gesamtlänge von ca. 73 m (240 feet). Bei Verwendung dieser genauen Abmessungen liefert die spiralförmige Rohrleitung ein effektives Arbeitsvolumen, das dynamisch 271,25 m3 (9579 ft3) (d. h. unter Betriebsbedingungen) beträgt verglichen mit dem Arbeitsvolumen für einen konventionellen Hochofen mit ca. 1415,85 m3 (50000 ft3). Die Vorrichtung ist daher ziemlich kompakt und gut geeignet zur Verwendung im Spezialbetrieb und in kleinen Hüttenwerken, die neuerdings zunehmende Akzeptanz aufgrund ihrer vorteilhaften Wirtschaftlichkeit erlangt haben.
Die Spiralform der Rohrleitungsstruktur gemäß der Erfindung ergibt einen gleichförmigen abwärtsgerichteten Strom des Beschickungsgutes zum Herd und zur Verbrennungszone des Hochofens.
Die Erfindung erlaubt somit, daß die Eisenreduktion und die Stahlerzeugung als kontinuierlich fließende Prozesse in einem kleineren als bisher für konventionelle Hochofenprozesse notwendigen Maßstab betrieben werden, einschließlich jener, die die direkten Stahlerzeugungsprozesse erleichtern. Zusätzlich verringert das reduzierte Arbeitsvolumen der Vorrichtung in großem Maße den Brennstoffbedarf des Reduktionprozesses und verbessert dementsprechend die Wirtschaftlichkeit bezüglich des Brennstoffverbrauches. Mittels computerunterstützter Analyse der Erfindung wurde herausgefunden, daß eine Anlage mit den oben angegebenen Abmessungen und anderen oben angegebenen physikalischen Parametern eine Verweilzeit von 29 Minuten für jeden Teil der Prozeßstoffe und eine Produktionskapazität von 3650 t geschmolzenen Eisens und Schlacke pro Tag liefert.
Ein Ziel der Erfindung ist es somit, ein neuartiges und verbessertes Verfahren zur Eisenreduktion sowie eine Vorrichtung dafür zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, in einer solchen Vorrichtung ein geschlossenes Wärmeübertragungssystem in Form eines langgestreckten, vorzugsweise spiralförmig sich senkenden Strömungsweges bereitzustellen, in dem Prozeßbestandteile einschließlich Eisenerz im Gegenstrom zu den aufwärtsströmenden reduzierenden Gasen fließen, und wobei die Querschnittszone des Strömungskanales, innerhalb dessen die Prozeßbestandteile und die reduzierenden Gase reagieren, verhältnismäßig klein ist verglichen mit der gesamten Weglänge, durch die die Prozeßbestandteile fließen, bevor sie sich im Herd ansammeln.
Diese und weitere Ziele sowie weitere Vorteile der Erfindung werden bei Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung und anhand von Zeichnungen erkennbar. Es zeigt:
Fig. 1 eine allgemeine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung betrieben wird; und
Fig. 2 einen Querschnitt eines Teils der Vorrichtung der Fig. 1 gemäß dem Schnitt II-II in Fig. 1.
Eine Vorrichtung 10 (Fig. 1) gemäß einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht aus einem starren vorgefertigten Rahmentragwerk 12 aus Stahl oder ähnlichem, das sich oberhalb eines Herdes 14 weitgehend pyramidenfömig erstreckt. Das Rahmentragwerk 12 trägt an seinem oberen Ende einen Aufnahmetrichter 16, eine kleine Glocke 18, eine große Glocke 20 und Gaskanäle 22, die sich von der großen Glocke 20 aufwärts erstrecken, wobei alle Elemente 16, 18, 20 und 22 gänzlich ihren jeweiligen Gegenstücken in einem konventionellen Hochofen entsprechen.
Eine geneigte Leitblechanordnung 24 ist am oberen Ende des Rahmentragwerkes 12 direkt neben der großen Glocke 20 liegend für Prozeßstoffe 25 angeordnet, um diese in das Einlaßende 26 einer spiralförmigen Rohrleitung 28, die ebenso vom Rahmentragwerk 12 gehalten wird, zu leiten.
Die Rohrleitung 28 ist im wesentlichen vorzugsweise in einer konischen Spiralform ausgebildet, die sich innerhalb des Rahmentragwerks 12 spiralförmig abwärts windet, wobei die Spiralwindungen der Rohrleitung beim Abwärtserstrecken der Spirale im Rahmentragwerk 12 gegen den Herd 14 auf einem vertikalen Abstiegsweg von etwa 30,5 m (100 ft) zunehmend größer werden. Das Auslaßendteil 30 der Rohrleitung 28 geht durch ein tonnenförmiges Ofendachteil 32 des Herdes 14 hindurch. Der Auslaßendteil 30 erweitert sich vorzugsweise zu einem vergrößerten Durchmesser an der Stelle des Durchtritts durch das Ofendach 32 wie mit 34 markiert. Die Rohrleitung 28 ist vorzugsweise eine feuerfest ausgekleidete, wassergekühlte Konstruktion (wie bei 29 angegeben) und besitzt Abmessungen zum Gewährleisten eines gleichmäßigen, lichten inneren Durchmessers von 0,91 m (36 inches = 3 ft) über eine Länge der Rohrleitung von 73 m (240 ft), wodurch sich ein Verhältnis der Querschnittsfläche (F=r2π= 0,65m2 bzw. 7,065 ft2) zur Länge von etwa 1:112 m2:m (1:34 ft2:ft) ergibt.
Brenner 36 sind auf der Länge der Rohrleitung 28 beabstandet voneinander vorgesehen und ragen derart ausgerichtet in den Innenraum der Rohrleitung 28, daß ein Wind aus brennendem Sauerstoff und Recyclegas innerhalb der Rohrleitung 28 gegen ihr oberes oder Einlaßende 26 gerichtet wird.
Für die Zuführung der Gasmischung zu den Brennern 36 ist jede geeignete bekannte Sauerstoffversorgung 38 zum Liefern von Sauerstoff über ein Leitungsnetz 40 zu den Brennern 36 vorgesehen. In ähnlicher Weise wird Recyclegas zu den Brennern 36 über ein Leitungsnetz 42 geliefert, das das Recyclegas von einem Waschreiniger 44 anliefert. Recyclegas wird dem Waschreiniger 44 über Gaszüge 22 und eine Verbindungsleitung 46 zugeführt. Das Leitungsnetz 40 und 42 liefert die Sauerstoff- und Recyclegasmischung auch zu einer oder mehreren Dachlanzen 48, die Wind aus einem brennenden Gasgemisch in den Herd 14 injizieren. Ein Schrottbunker 50 und eine Transporteinrichtung 52 können auch vorgesehen sein, um den Herd 14 mit Schrott zu beschicken.
Das Rahmentragwerk 12 kann vorzugsweise in Blech oder in einer anderen geeigneten Abdeckung 54 zum Einschluß und Schutz der Rohrleitung 28 und anderer Komponenten eingeschlossen sein.
Die oben beschriebene Vorrichtung wird zur Eisenreduktion verwendet, vorzugsweise in einem direkten Stahlerzeugungsprozeß, der in vielen wesentlichen Merkmalen ähnlich dem direkten Stahlerzeugungsprozeß ist, wie er in den US-PS 46 70 049 und 34 60 934 beschrieben ist. Demgemäß wird die gesamte Offenbarung dieser vorgenannten Patente hier miteinbezogen und darauf Bezug genommen.
Wie oben angeführt, hat die Rohrleitung 28 einen lichten inneren Arbeitsdurchmesser von 0,91 m (36 inches), der sich gleichmäßig über ihre gesamte Länge von 73 m (240 ft) erstreckt. Weiterhin hat die Rohrleitung 28 keinerlei innere Hindernisse, die den Strom der Prozeßstoffe behindern könnten. Daraus ergibt sich ein gleichmäßiger abwärts gerichteter Strom von Ofenbeschickungsgut vom Einlaßende 26 der Rohrleitung 28 zum Auslaßende 34.
Die zur Produktion von einer Tonne reduzierten Eisens in den Ofen eingesetzten Prozeßstoffe umfassen typischerweise 2 t Eisenerz, 0,9 t Koks und 0,4 t Kalkstein. Das Beschickungsgut wird zum Aufnahmetrichter 16 und von dort über die kleine Glocke 18 zugeführt, um einen frei fallenden Vorhang um die große Glocke 20 zu bilden, der kontinuierlich auf das Leitblech 24 gelangt und dadurch in das Einlaßende 26 der Rohrleitung 28 geführt wird.
Die Prozeßstoffe strömen dann innerhalb der Rohrleitung 28 abwärts zu ihrem Auslaßende 30 und in den Herd 14. Während sich die Prozeßstoffe durch die spiralförmige Rohrleitung 28 abwärts bewegen, befinden sie sich im Gegenstromkontakt mit heißen reduzierenden Gasen, die in die spiralförmige Rohrleitung 28 gelenkt werden und darin aufwärtsströmen. Die Gase kommen vom Herd 14 mit einer höheren Temperatur von beispielsweise 1843°C (3350°F), die sich fortschreitend auf höheren Ebenen in der Rohrleitung 28 reduziert. Beispielsweise wurde auf der Höhe des zweiten Brenners 36 im Aufwärtsstrom der reduzierenden Gase in der spiralförmigen Rohrleitung 28 eine Temperatur von 1275°C (2327°F) und auf der Höhe des nächsten Brenners 36 im Aufwärtsstrom der reduzierenden Gase eine Temperatur von 943°C (1730°F) gemessen. Am oberen bzw. Einlaßende 26 der Rohrleitung 28 wurde eine Temperatur von 332°C (629°F) beobachtet.
Die schraubenförmige Rohrleitung 28 mit Prozeßstoffen und reduzierenden Gasen in Gegenstrombeziehung, wie oben beschrieben, bildet ein verlängertes geschlossenes Wärmeübertragungssystem mit einer gleichförmigen lichten inneren Querschnittsfläche über ihre Länge, in der das Arbeitsvolumen in einer höchst effizienten Weise aufgrund der Gegenstrombeziehung der reduzierenden Gase und der Prozeßstoffe über eine verlängerte Weglänge, durch welche die Prozeßstoffe sich während der Eisenreduktion bewegen, verwendet wird. Die oben beschriebene Rohrleitung 28 weist ein effektives Arbeitsvolumen von 271,25 m3 (9579 ft3) auf.
Das bedeutet, bei statischen Bedingungen würde der tatsächliche Durchmesser einer 73 m (240 ft) langen, ein Volumen von 271,25 m3 (9579 ft3) umfassenden Rohrleitung ungefähr 2,17 m (7,12 ft) betragen; jedoch ist das effektive Arbeitsvolumen der 73 m (240 ft) langen Rohrleitung der Erfindung nicht nur eine Funktion der Rohrleitungsabmessungen, sondern auch des Volumens und der Durchflußgeschwindigkeit der reduzierenden Gase, die darin im Gegenstrom zum Strom der Prozeßstoffe fließen. Somit liefert eine 73 m (240 ft) lange Rohrleitung mit einem inneren Durchmesser von nur 0,91 m (36 inches), der bedeutend kleiner als 2,17 m (7,12 ft) ist, im erfindungsgemäßen Prozeß das erwünschte effektive Arbeitsvolumen von 271,25 m3 (9579 ft3). Der lichte innere Durchmesser von 0,91 m (36 inches) und die Länge von 73 m (240 ft) sind Parameter, die geeignet sind, die Temperatur der vom Herd aufsteigenden und sich nach oben durch die spiralförmige Rohrleitung bewegenden Gase auf einer ausreichend hohen Temperatur zu halten, um das Fortschreiten des Prozesses der Eisenreduktion zu gewährleisten. Bei Aufrechterhalten der Bewegung der Prozeßstoffe und der reduzierenden Gase im Gegenstrom wird das effektive Arbeitsvolumen der Rohrleitung deutlich über das tatsächliche, in einer Rohrleitung mit den gleichen Abmessungen enthaltene Volumen erhöht.
Zur Charakterisierung des vergrößerten effektiven Arbeitsvolumens der Rohrleitung wird ausgeführt, daß die Rohrleitung 28 bei Füllung mit reduzierenden Gasen unter statischer oder nichtströmender Bedingung viel länger sein müßte, um die gleichen Ergebnisse in bezug auf die Eisenreduktion zu liefern, die durch den kontinuierlichen Kontakt der Prozeßstoffe mit den reduzierenden Gasen auf ihrem Weg in der spiralförmigen Rohrleitung erzielt werden. Es ist klar, daß eine längere Rohrleitung eine längere Verweilzeit für die Prozeßstoffe und eine bedeutend reduzierte Wirtschaftlichkeit bei der Konstruktion und dem Unterhalt der beschriebenen Vorrichtung zur Folge haben würde.
Die Reduktion von Eisenerz beginnt etwa 9 m (30 ft) abwärts vom Einlaßende 26 in der Rohrleitung 28 und die Verweilzeit für die Prozeßstoffe in der Rohrleitung über die Strömungsweglänge von 73 m (240 ft) beträgt 29 Minuten. Die Reduktion des Eisenerzes und anderer Prozeßstoffe in geschmolzenes Eisen und Schlacke ereignet sich vollständig innerhalb der spiralförmigen Rohrleitung 28.
Der gleichmäßige 0,91 m (36 inches ) betragende innere Arbeitsdurchmesser der Rohrleitung 28 sowie die Stellen für die Brenner 36 sind speziell so ausgewählt worden, um das reduzierende Gas auf einer geeigneten hohen Temperatur, wie oben angemerkt, zu halten und um weiterhin ein angemessenes Volumen der Gase aufrechtzuerhalten, um die notwendige Temperatur am oberen oder Einlaßende 26 der Rohrleitung 28 zu gewährleisten. Die Prozeßstoffe innerhalb der oberen Bereiche der Rohrleitung 28 werden somit schnell viskos und fließen mit einer hohen Geschwindigkeit abwärts durch die Rohrleitung 28. Infolge des relativ langen Weges der Bewegung der Prozeßbestandteile durch die Rohrleitung in einem kontinuierlichen Gegenstromkontakt mit den heißen reduzierenden Gasen bildet die Rohrleitung ein geschlossenes Wärmeübertragungssystem, in dem ein inniger Kontakt zwischen den reduzierenden Gasen und den Prozeßstoffen kontinuierlich aufrechterhalten und das effektive Arbeitsvolumen somit in einer höchst effizienten Art und Weise verwendet wird.
Außerdem entstehen infolge der Konstruktion und der bevorzugten Abmessungsparameter der Rohrleitung 28 keine die Temperatursteuerung betreffenden Probleme, wie sie in herkömmlichen Hochöfen mit ihrem großen Raumvolumen auftreten.
Die Brenner 36 stellen ein einfach und leicht kontrollierbares Mittel zum Einrichten und Aufrechterhalten der Temperatur des reduzierenden Gases innerhalb der Rohrleitung 28 dar. Durch zusätzliche Sauerstoffdachlanzen wie jene bei 48 im Dach des Herdes 14 gezeigten wird ein Gemisch aus Recyclegas und Sauerstoff verbrannt, das zum anfänglichen Strom reduzierender Gase mit hoher Temperatur innerhalb der unteren Bereiche der Rohrleitung 28 am Herd 14 hinzugefügt wird.
Im Herd 14 erzeugt die Verbrennung von Koks oder Kohle heiße reduzierende Gasbestandteile mit einer Zusammensetzung, die z. B. beinhalten kann: CO2 20%, CO 58%, H2 18%, H2O 3%, N2 1%. Beim Aufsteigen dieser reduzierenden Gase durch die Rohrleitung 28 schreitet der Reduktionsprozeß voran. Die reduzierenden Gase steigen über die volle Länge der Rohrleitung 28 auf, treten an ihrem Auslaßende 26 aus und strömen dann durch die Gaskanäle 22 am Boden der großen Glocke 20 zu einem geeigneten Behandlungssystem, das eine Leitung 46 beinhaltet, die die Gase von den Gaskanälen 22 zu einem geeigneten Gaswasch- bzw. Reinigungssystem 44, wie oben beschrieben, führt. Die gereinigten Recyclegase werden von dort über die Leitung 42 zu den Brennern 36 und Dachlanzen 48 wie oben beschrieben geführt.
Bei einer mit einer Prozeßstoffmischung gefüllten Rohrleitung 28 und kontinuierlichem Betrieb sowie einer Verweilzeit von 29 Minuten für die Prozeßstoffe in der Rohrleitung 28 erzeugt ein ständiger Strom von Prozeßstoffen in 29 Minuten 53 Tonnen geschmolzenen Eisens und 20 Tonnen Schlacke, die vom Auslaßende 30 der Rohrleitung 28 in den Herd 14 entleert werden. Somit beträgt die Produktionskapazität des Systems 3650 Tonnen flüssigen Roheisens und Schlacke pro Tag. Bei dieser Produktionsrate beträgt der Sauerstoffverbrauch 62,3 m3 (2200 ft3) alle 29 Minuten oder 4,8 Tonnen Sauerstoff pro Tag.
Beim Übergang von der Rohrleitung 28 in den Herd 14 wird das reduzierte Eisen vorzugsweise in einem direkten Stahlerzeugungsverfahren weiterverarbeitet, das in vielen augenfälligen Punkten dem vergleichbaren, in den US-Patenten 46 70 049 und 34 60 934 beschriebenen Verfahren ähnlich ist, aber ohne die Verwendung eines Hochofens durchführbar ist. Insbesondere fließen das reduzierte Substanzen enthaltende metallische Eisen und die unreduzierte Substanzen bzw. Oxide enthaltende Schlacke aus der Schmelzzone in den oberen Bereichen der Rohrleitung 28 (das heißt 9,1 m (30 ft) vom oberen Ende der Rohrleitung 28 entfernt), wo das Material viskos wird, abwärts und weiter durch die gesamte Länge der Rohrleitung während einer Dauer von 29 Minuten.
Am Auslaßende 30 der Rohrleitung 28 treten das geschmolzene Eisen und die Schlacke aus und sammeln sich im Herd 14 an. Zu diesem Zeitpunkt haben das Metall und die Schlacke jeweils eine Zusammensetzung, wie sie in Tabelle 1 des US-Patents 46 70 049 dargestellt ist. Während der Veredelungsdauer im Herd 14 wird die Temperatur auf ungefähr 1838°C (3340°F) gehalten. Bei dieser Temperatur reagiert der Restsauerstoff im Stahl mit Kohlenstoff und bildet Kohlenmonoxid, das beim Verlassen des Stahlbades und beim Eintritt in die Schlacke ein Sieden verursacht. Durch diese Siedewirkung wird der Sauerstoffgehalt auf einen Wert reduziert, bei dem Oxidationsmittel nicht erforderlich sind.
Der fertige geschmolzene Stahl und die Schlacke im Herd 14 haben eine Zusammensetzung, wie in Tabelle 2 in dem US-Patent 46 70 049 angegeben. Die oxidierte und reduzierte Schlacke verläßt den Herd 14 über eine oder mehrere Schlackenabstichrinnen 56 und der geschmolzene Stahl wird aus dem Herd 14 über eine Abstichrinne 58 entnommen.
In Übereinstimmung mit der obigen Beschreibung betrifft die Erfindung ein neuartiges und verbessertes Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung für die Eisenreduktion in der Reduktionsphase eines direkten Stahlerzeugungsprozesses mit kontinuierlicher, sequentieller Eisenreduktion und Stahlraffinationsprozessen in einer speziell für diesen Zweck gestalteten Vorrichtung. Die Beschreibung betrifft die gegenwärtig bevorzugte beste Ausführungsvariante der Erfindung; jedoch sind auch unterschiedliche alternative und modifizierte Ausführungsbeispiele möglich, die für jeden Fachmann auf diesem Gebiet augenfällig sind, wenn er die Erfindung kennt. Dementsprechend ist die Erfindung breit auszulegen und nur durch den Umfang der Ansprüche begrenzt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Erzeugen von reduziertem geschmolzenen Eisen aus Eisenerz enthaltenden Prozeßstoffen, gekennzeichnet durch
ein langgestrecktes Hüllmittel;
einen langgestreckten umschlossenen Strömungsweg, der sich innerhalb des Hüllmittels erstreckt und ein Einlaßende und ein Auslaßende aufweist;
wobei sich der Strömungsweg vertikal, im wesentlichen kontinuierlich vom Einlaßende zum Auslaßende abwärts geneigt erstreckt;
Materialzuführ- und Leiteinrichtungen in Verbindung mit dem Einlaßende zum Zuführen eines kontinuierlichen Stroms der Prozeßstoffe in den Strömungsweg durch das Einlaßende;
wobei der Strömungsweg einen lichten inneren Arbeitsraum mit einem langgestreckten gleichbleibenden Querschnitt aufweist, wobei der Arbeitsraum von gleicher Ausdehnung wie der Strömungsweg ist und sich kontinuierlich durch die Länge innerhalb des Hüllmittels erstreckt; und
Brennereinrichtungen, die dem Strömungsweg in Intervallen über seine Länge zugeordnet sind, zum Lenken eines Stromes von brennenden Prozeßgasen in ansteigender Richtung innerhalb des lichten Arbeitsinnenraumes.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg ein geschlossenes Wärmeübertragungsmittel darstellt, das nur an dem Einlaß- und Auslaßende offen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle eine Spirale bildet, die sich in aufeinanderfolgenden Schleifen senkt, wobei sich der Strömungsweg darin in korrespondierenden Spiralwindungen vom Einlaßende zum Auslaßende erstreckt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spiralwindungen in vertikal abwärtsgerichteter Richtung einen größeren Spiraldurchmesser aufweist als die vorhergehende Spiralwindung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichbleibende Querschnittsfläche eine im allgemeinen runde Fläche von konstantem Durchmesser über die ganze Länge des Strömungsweges aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsfläche zur Länge des Strömungsweges ungefähr 1:112 m2:m (1:34 ft2:ft) beträgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der lichten Arbeitsinnenfläche von einem Teil der zylindrischen Seitenwand der Hülle gebildet wird, die sich kontinuierlich in den Längs- und Umfangsrichtungen erstreckt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Herdeinrichtungen aufweist, die derart angeordnet sind, daß aus dem Auslaßende des Strömungsweges austretende behandelte Materialien inclusive Schlacke und geschmolzenes Eisen aufgenommen werden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Schrottzuführmittel zum Zuführen von Stahlschrott in den Herd aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich über dem Herd liegende und die Umhüllung darüber tragende Konstruktionsmittel aufweist.
11. Verfahren zum Reduzieren von Prozeßstoffen einschließlich Eisenerz zum Erzeugen von geschmolzenem Eisen und Schlacke, das die folgenden Schritte beinhaltet:
Einfüllen einer Mischung aus Prozeßstoffen in einen Einlaß eines langgestreckten, im wesentlichen kontinuierlich abwärts geneigten geschlossenen Wärmeübertragungsstromkanals mit einer im wesentlichen gleichbleibenden Querschnittsfläche über seine gesamte Länge und mit einer ungefähr 112fachen (metrisch; 34fachen bei ft) Länge der Querschnittsfläche;
Hindurchführen der Prozeßstoffe in einem kontinuierlichen Strom innerhalb des abwärts geneigten Strömungskanals; und
Einbringen von reduzierenden Bestandteilen in den Strömungskanal an ausgewählten Stellen entlang seiner Länge und Lenken der reduzierenden Bestandteile in aufsteigender Richtung innerhalb des Strömungskanals im Gegenstrom zum Strom der Prozeßstoffe.
DE4035239A 1986-09-17 1990-11-06 Verfahren und vorrichtung zur eisenreduktion Withdrawn DE4035239A1 (de)

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