DE4240194C1 - Producing pig-iron, esp. sponge iron from fine ore - with initial division of the ore into fine and coarse fractions and use of mechanical means to break up clusters forming in fluid-bed reactors - Google Patents
Producing pig-iron, esp. sponge iron from fine ore - with initial division of the ore into fine and coarse fractions and use of mechanical means to break up clusters forming in fluid-bed reactorsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Roheisen aus Feinerzen, wobei die Eisenerze und gegebenenfalls zugegebene Zuschlagstoffe in mehreren aufeinanderfolgenden Wirbelschichtreaktoren mit Hilfe eines Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenden, heißen Reduktionsgases reduziert und kalziniert werden und das Produkt am unteren Ende des letzten Wirbelschichtreaktors entnommen und einem seiner Weiterbehandlung dienenden Aggregat zugeführt wird, wobei das Reduktionsgas in einem Gaserzeuger durch partielle Oxidation von Kohlenstoffträgern erzeugt wird.The invention relates to a method for manufacturing of pig iron from fine ores, the iron ores and optionally added additives in several successive fluidized bed reactors with the help of a carbon monoxide and hydrogen containing hot reducing gas reduced and calcined be and the product at the bottom of the last fluidized bed reactor removed and one its aggregate serving further processing is, the reducing gas in a gas generator through partial oxidation of carbon carriers is produced.
Seit langem ist es bekannt, daß Eisenerz in Form von Pellets, Klumpen oder Stückerz in einem Schachtofen in Eisenschwamm überführt werden kann, indem man ein heißes Reduktionsgas von unten nach oben durch ein absteigendes Bett von Erzteilchen strömen läßt.It has long been known that iron ore in the form of Pellets, lumps or lump ore in a shaft furnace can be converted into sponge iron by using a hot reducing gas from bottom to top through a descending bed of ore particles.
Technische Schwierigkeiten und ökonomische Probleme bereitet dagegen die Reduktion des Erzes, wenn es in feinkörniger Form vorliegt. Zwar ist es bereits vorgeschlagen worden, feinkörniges Erz in einem Wirbelschicht- Reduktionsreaktor zu Eisenschwamm zu reduzierien, wobei die feinen Erzpartikel in einem heißen Reduktionsgas suspendiert sind. Es ist aber ebenso bekannt, daß beim Erreichen des Reduktionsgrades von über 60% bei einem solchen Verfahren die feinen Eisenschwammpartikel zu agglomerieren beginnen und daß mit steigendem Reduktionsgrad große Cluster gebildet werden, die die Gaspfade durch das Erz zusetzen und meistens zum Scheitern dieser Verfahrensweise führen. Technical difficulties and economic problems prepares the reduction of the ore when it is in fine-grained form. It is already been proposed to process fine grain ore in a fluidized bed Reducing reactor to sponge iron, with the fine ore particles in one Reducing gas are suspended. But it is the same known that when the degree of reduction of over 60% in such a process the fine sponge iron particles start to agglomerate and that large clusters formed with increasing degree of reduction that clog the gas paths through the ore and mostly lead to failure of this procedure.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Verfahren ist der große Materialverlust durch Staubaustrag und ein hoher Energieaufwand.Another disadvantage of these known methods is the great loss of material due to dust discharge and a high energy consumption.
Das Produkt dieser Direktreduktionsanlagen ist der stückige oder zu Briketts verdichtete Eisenschwamm, der in Elektroöfen oder anderen Aggregaten eingeschmolzen wird.The product of these direct reduction plants is the lumpy iron sponge or compressed into briquettes, melted down in electric furnaces or other units becomes.
Bei einem neueren, industriell realisierten, in der DE-PS 28 43 303 beschriebenen Verfahren wird der Eisenschwamm aus dem Schachtofen heiß ausgetragen und in einem Einschmelzvergaser unter Verwendung von Kohle als Energieträger und Sauerstoff als Oxidationsmittel eingeschmolzen. Das im Einschmelzvergaser beim Schmelzprozeß erzeugte Gas wird nach Entstaubung in einem Zyklon und Teilstromkühlung in einem Wäscher als Reduktionsgas für den Reduktionsschacht verwendet. Der heiße, im Zyklon ausgeschiedene Staub wird in den Einschmelzvergaser zurückgeführt und mit Hilfe eines Sauerstoffbrenners vergast. Die Rückführung und Vergasung des ca. 800°C heißen Staubes ist nicht unproblematisch, und jede Störung bei diesem System führt zu Problemen im Reduktionsschacht, da er nur begrenzte Mengen an Staub aufnehmen kann, obwohl er nur mit stückigen Eisenoxiden betrieben wird.In a newer, industrially realized, in the DE-PS 28 43 303 described method is the Sponge iron is discharged hot from the shaft furnace and in a melter gasifier using Coal as an energy source and oxygen as an oxidizing agent melted down. That in the melter gasifier Gas produced in the melting process is after dedusting in a cyclone and partial flow cooling in a scrubber as a reducing gas for the reduction shaft used. The hot, excreted in the cyclone Dust is returned to the melter and gasified with the help of an oxygen burner. The recirculation and gasification of the approx. 800 ° C are called Dust is not unproblematic, and any disturbance this system leads to problems in the reduction shaft, because it only absorbs limited amounts of dust can, although only with lumpy iron oxides is operated.
Im Gegensatz zum Hochofen wird bei dem vorstehend erwähnten neueren, unter der Bezeichnung COREX bekannten Verfahren schon Koks durch herkömmliche Kohle ersetzt, jedoch benötigt COREX weiterhin grobkörniges Eisenoxid.In contrast to the blast furnace, the above mentioned newer, known under the name COREX Processes coke using conventional coal replaced, but COREX still needs coarse-grained Iron oxide.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Erzeugung von Roheisen auf Feinerzbasis zu schaffen, das den direkten Einsatz von Feinerz ohne vorherige Aufbereitung bzw. Umformung ermöglicht. Dabei sollen Pelletier- und Sinteranlagen entbehrlich sein.The invention has for its object a new Process for the production of pig iron based on fine ore to create the direct use of fine ore enables without prior preparation or forming. Pelletizing and sintering plants are to be used be dispensable.
Insbesondere soll das neue Verfahren die Agglomeratbildung im Reduktionsbereich und einen hohen Staubaustrag verhindern.In particular, the new process aims at agglomerate formation in the reduction area and a high dust discharge prevent.
Zur Lösung dieser Aufgaben wird das eingangs genannte Verfahren so ausgestaltet, daß das Eisenerz in eine grobkörnige und eine feinkörnige Fraktion unterteilt wird und die grobkörnige Fraktion im ersten Wirbelschichtreaktor mit einem Reduktionsgrad von maximal 60% reduziert wird, daß die feinkörnige Fraktion in einem nachfolgenden Wirbelschichtreaktor zugegeben wird und daß das Material in den nachfolgenden Wirbelschichtreaktoren im Wirbelschichtbereich einer mechanischen Einwirkung zur Durchmischung und Zerstörung sich bildender Cluster ausgesetzt wird.To solve these tasks, the above is mentioned Process designed so that the iron ore in a coarse-grained and a fine-grained fraction divided and the coarse-grained fraction in the first fluidized bed reactor with a maximum degree of reduction 60% is reduced that the fine-grained fraction in added to a subsequent fluidized bed reactor and that the material in the subsequent fluidized bed reactors in the fluidized bed area mechanical action for mixing and destruction forming cluster is suspended.
Durch diese Verfahrensweise werden im ersten Wirbelschichtreaktor die besonders zur Agglomeratbildung neigenden feinen Erzpartikel noch nicht reduziert, vielmehr setzt der Reduktionsvorgang bei den grobkörnigen Partikeln ein, die eine längere Einwirkungszeit der Reduktionsgase erfordern.This procedure results in the first fluidized bed reactor especially for agglomerate formation tending fine ore particles not yet reduced, rather, the reduction process starts with the coarse-grained ones Particles that have a longer exposure time of the reducing gases require.
Die feinen, zum Teil staubförmigen, in einen nachfolgenden, vorzugsweise den letzten Wirbelschichtreaktor eingebrachten, teilweise von dort vom Reduktionsgas in die vorangehenden Wirbelschichtreaktoren mitgerissenen Partikel werden weitgehend von der als Filtrierschicht wirkenden grobkörnigen Fraktion bzw. von der Oberfläche der bereits einen hohen Metallisierungsgrad aufweisenden, wenig zur Agglomeration neigenden Eisenschwammpartikel gebunden, wodurch wieder der Agglomeratbildung entgegengewirkt wird und zugleich Materialverluste durch Staubaustrag aus der Anlage reduziert werden. Die feinen Partikel werden in sehr kurzer Zeit im Kontakt mit dem heißen, noch ein hohes Reduktionspotential aufweisenden Reduktionsgas reduziert. Der Reduktionsgrad bei den im ersten Wirbelschichtreaktor verbleibenden, gröberen Partikeln wird auf 50% bis maximal 60% begrenzt, wodurch ebenfalls die Agglomeratbildung im ersten Wirbelschichtreaktor bekämpft wird, der meistens ohne Clusterbrecher ausgeführt wird. Durch die mechanische Zerstörung der sich gegebenenfalls in den nachfolgenden Wirbelschichtreaktoren noch bildenden Cluster wird der störungsfreie Verfahrensablauf sichergestellt.The fine, partly dusty, in a subsequent, preferably the last fluidized bed reactor brought in, partly from there by the reducing gas entrained in the previous fluidized bed reactors Particles are largely used as a filter layer acting coarse-grained fraction or of the surface of the already high degree of metallization showing little tendency to agglomeration Iron sponge particles bound, causing again the formation of agglomerates is counteracted and loss of material due to dust discharge from the Plant can be reduced. The fine particles will in a very short time in contact with the hot, yet a reduction gas exhibiting a high reduction potential reduced. The degree of reduction in the first coarse fluid bed reactor remaining Particles is limited to 50% up to a maximum of 60%, which also causes agglomerate formation in the first Fluidized bed reactor is combated, mostly without Cluster breaker is running. By mechanical Destruction of where appropriate in the following Fluidized bed reactors still forming The trouble-free process flow is ensured in the cluster.
Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß der erste Wirbelschichtreaktor zugleich als Windsichter betrieben wird zur Trennung des zugegebenen Materials in die grobkörnige und die feinkörnige Fraktion und zum Austrag der feinkörnigen Fraktion mit dem Gichtgas. Dadurch wird eine separate Trennungsvorrichtung zur Bildung der beiden Fraktionen eingespart, die feinen Partikel werden vorgewärmt und zumindest teilweise mit einer reduzierten Oberflächenschicht versehen, so daß bei der Einbringung in einen der nachfolgenden Wirbelschichtreaktoren die Haftung an den grobkörnigen Partikeln noch verbessert und weniger Wärme für ihre Aufheizung erforderlich ist. A very advantageous embodiment consists in that the first fluidized bed reactor also serves as an air classifier is operated to separate the added Material in the coarse-grained and the fine-grained Fraction and for the discharge of the fine-grained fraction with the top gas. This creates a separate separation device to form the two factions saved, the fine particles are preheated and at least partially with a reduced surface layer provided so that when brought in one of the following fluidized bed reactors Adhesion to the coarse-grained particles still improved and less heat is required to heat them up is.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß im ersten Wirbelschichtreaktor der Reduktionsgrad des Eisenschwamms durch die Regelung der Reduktionsgasmenge und der Zugabe von kaltem, gewaschenem CO₂- haltigem Gichtgas erfolgt.An advantageous embodiment is that in first fluidized bed reactor the degree of reduction of Sponge iron by regulating the amount of reducing gas and the addition of cold, washed CO₂- containing top gas.
Noch eine andere bevorzugte Ausgestaltung ist es, daß die aus dem ersten Wirbelschichtreaktor ausgetragene Fraktion mit dem Gichtgas mindestens einem nachgeschalteten Zyklon zugeführt, dort zum größten Teil ausgeschieden und über ein Schleusensystem in einen der nachfolgenden Wirbelschichtreaktoren eingebracht wird.Yet another preferred embodiment is that that discharged from the first fluidized bed reactor Fraction with the top gas at least one downstream Cyclone fed, for the most part there excreted and into a via a lock system of the following fluidized bed reactors becomes.
Zweckmäßigerweise weist die feinkörnige Fraktion einen mittleren Korndurchmesser von 2 mm, vorzugsweise aber von 0,5 mm auf.The fine-grained fraction expediently has an average grain diameter of 2 mm, preferably but from 0.5 mm.
Die maximale Partikelgröße des in den ersten Wirbelschichtreaktor eingebrachten Eisenerzes beträgt 8 mm, vorzugsweise aber 4 mm.The maximum particle size of that in the first fluidized bed reactor brought in iron ore is 8 mm, but preferably 4 mm.
Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß das Reduktionsgas aus dem Gaserzeuger dem letzten Wirbelschichtreaktor auf 800-900°C abgekühlt, aber unentstaubt zugeführt wird. Im Gegensatz zu dem obenerwähnten, bekannten COREX-Verfahren, bei dem sich Staub sehr nachteilig auswirkt, ist der hohe Staubgehalt in dem die Reduktionszone durchströmenden Reduktionsgas von 120 g/Nm³, der hauptsächlich aus verkokten Kohle- und kalzinierten Zuschlagpartikeln besteht, durchaus erwünscht, um durch eine Reduzierung der Konzentration von feinen Eisenschwammpartikeln, d. h. durch eine Verdünnungswirkung, der Clusterbildung entgegenzuwirken. A very advantageous embodiment consists in that the reducing gas from the gas generator last Fluidized bed reactor cooled to 800-900 ° C, however is supplied without dedusting. In contrast to the above, known COREX process, in which Dust has a very negative effect is the high dust content in the reducing gas flowing through the reduction zone of 120 g / Nm³, which mainly consists of coked Coal and calcined aggregate particles, quite desirable to through a reduction the concentration of fine sponge iron particles, d. H. through a dilution effect, the formation of clusters counteract.
Die Verringerung der Konzentration der feinen Eisenschwammpartikel durch den Staub beträgt ca. 190 kg Staub pro 1000 kg Eisenschwamm bei einer Reduktionsgasmenge von ca. 1550 Nm³ Reduktionsgas pro 1000 kg Eisenschwamm.Reducing the concentration of fine iron sponge particles through the dust is about 190 kg Dust per 1000 kg of sponge iron with a quantity of reducing gas of approx. 1550 Nm³ reducing gas per 1000 kg Sponge iron.
Es kommt die Verringerung der Konzentration der feinen Eisenschwammpartikel durch die kalzinierten Zuschläge in einem Verhältnis von ca. 200 kg/100 kg Eisenschwamm hinzu, so daß zu je 1000 kg Eisenschwamm insgesamt 390 kg andere, nicht zur Agglomeration neigende Teilchen hinzukommen.There is a decrease in the concentration of fine Sponge iron particles through the calcined Surcharges in a ratio of approx. 200 kg / 100 kg Sponge iron added, so that to 1000 kg of sponge iron a total of 390 kg other, not for agglomeration inclining particles.
In den meisten Fällen liegt die Temperatur der Reduktionsgase beim Austritt aus dem Gaserzeuger über 900°C. Die Abkühlung auf die für den Reduktionsvorgang erwünschte Temperatur von 850°C kann auf bekannte Weise über einen indirekten Wärmetauscher oder durch eine Teilstromkühlung in einem Wäscher erfolgen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Abkühlung des Reduktionsgases auf 800-900°C, vorzugsweise durch Zugabe von feinen Zuschlägen in den vom Gaserzeuger ausgehenden heißen Gasstrom oder in einem vom heißen Reduktionsgas durchströmten Kalzinierungsaggregat.In most cases the temperature of the reducing gases lies when exiting the gas generator 900 ° C. The cooling down to that for the reduction process Desired temperature of 850 ° C can be known Way via an indirect heat exchanger or by partial flow cooling in a washer. According to an advantageous embodiment of the Invention takes place the cooling of the reducing gas to 800-900 ° C, preferably by adding fine Surcharges in the hot from the gas generator Gas stream or in one of the hot reducing gas flowed through calcination unit.
Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform wird das überschüssige Reduktionsgas aus dem Gaserzeuger in einem separaten Zyklon entstaubt und der abgeschiedene Staub dem letzten Wirbelschichtreaktor zugeführt, wodurch die Konzentration der feinen Eisenschwammpartikel durch eine kleine Staubmenge weiter reduziert wird. According to a further expedient embodiment the excess reducing gas from the gas generator dedusted in a separate cyclone and the separated Dust the last fluidized bed reactor fed, causing the concentration of fine iron sponge particles through a small amount of dust is reduced.
Eine Vorrichtung zur Reduktion von Feinerz, insbesondere zur Herstellung von feinem Eisenschwamm, nach dem vorstehend erläuterten Verfahren, mit einem ersten Aggregat zur Erzeugung des heißen Reduktionsgases und zum Einschmelzen des Reduktionsprodukts, mit mehreren Wirbelschichtreaktoren mit mindestens jeweils einem Materialeinlaß für das zu behandelnde Material und je einem Gasaustritt im oberen Abschnitt eines jeden Wirbelschichtreaktors, sowie mindestens je zwei an seinem unteren Ende angeordneten Austragsvorrichtungen zur Entnahme des behandelten Materials und für seine Übergabe an das folgende Aggregat, sowie mindestens einem im unteren Bereich des letzten Wirbelschichtreaktors angeordneten Einlaß für das heiße Reaktionsgas, wobei die Gasaustritte der auf den ersten Wirbelschichtreaktor folgenden Wirbelschichtreaktoren jeweils mit dem Gaseinlaß des vorausgehenden Wirbelschichtreaktors verbunden sind, ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß der Gasaustritt des ersten Wirbelschichtreaktors mit einem Zyklon und dessen Staubaustrag mit einem der nachfolgenden Wirbelschichtreaktoren verbunden ist und daß zumindest die auf den ersten Wirbelschichtreaktor folgenden Wirbelschichtreaktoren im Bereich der Wirbelschicht mit mindestens zwei flächendeckend, horizontal und parallel zueinander, antreibbar angeordneten Clusterbrechern ausgerüstet sind. Dabei sind vorzugsweise je Wirbelschichtreaktor mindestens drei Clusterbrecher vorgesehen.A device for reducing fine ore, in particular for the production of fine sponge iron, after the method explained above, with a first Unit for generating the hot reducing gas and for melting the reduction product, with several fluidized bed reactors with at least one material inlet for each to be treated Material and one gas outlet in the upper section of each fluidized bed reactor, and at least two discharge devices each arranged at its lower end to remove the treated material and for its transfer to the following aggregate, and at least one at the bottom of the last one Fluidized bed reactor arranged inlet for that hot reaction gas, the gas exits on the first fluidized bed reactor following the fluidized bed reactor each with the gas inlet of the previous one Fluidized bed reactor are connected designed according to the invention so that the gas outlet of the first fluidized bed reactor with a cyclone and its dust discharge with one of the following fluidized bed reactors is connected and that at least those following the first fluidized bed reactor Fluidized bed reactors in the area of the fluidized bed with at least two nationwide, horizontal and cluster crushers arranged to be driven in parallel are equipped. Are preferred at least three cluster breakers per fluidized bed reactor intended.
Wegen der hohen Temperaturen sind die Clusterbrecher kühlbar, vorzugsweise sind sie wassergekühlt.Because of the high temperatures, the cluster breakers are coolable, preferably they are water-cooled.
Um die Wärmeverluste im Bereich der wassergekühlten Elemente zu reduzieren, besteht eine vorteilhafte Ausführungsform darin, daß die gekühlten Teile zumindest teilweise von einer Ummantelung aus hitzebeständigem Material, vorzugsweise hitzebeständigem Stahl, umgeben sind, wobei sich unter der Ummantelung eine thermisch isolierende Schicht, z. B. aus Mineralwolle, befinden kann.To the heat losses in the area of water-cooled Reducing elements is an advantageous one Embodiment in that the cooled parts at least partly from a jacket made of heat-resistant Material, preferably heat-resistant steel, are surrounded, one under the casing thermally insulating layer, e.g. B. of mineral wool, can be located.
Nach einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform sind die Clusterbrecher als Walzen ausgebildet und mit über ihren Umfang verteilten Brecherzähnen versehen, wobei vorzugsweise der Abstand der Clusterbrecherwalzen auf eine maximal zulässige Clustergröße von 150 mm eingestellt ist.According to another expedient embodiment the cluster breakers are designed as rollers and with over provide their circumference with distributed crusher teeth, preferably the distance between the cluster breaker rollers to a maximum cluster size of 150 mm is set.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung drei aufeinanderfolgende Wirbelschichtreaktoren.The device preferably comprises three successive ones Fluidized bed reactors.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei der praktischen Ausführung für den Materialfluß und den Gasfluß zu jedem Wirbelschichtreaktor jeweils ein Bypass vorgesehen werden kann, so daß jederzeit Reparaturen an einem Wirbelschichtreaktor möglich sind, ohne die Anlage insgesamt stillzusetzen, es kann vielmehr zur Verhinderung von Anfahrschwierigkeiten im Gaserzeuger die Anlage mit einem reduzierten Durchsatz weiterbetrieben werden.There is an advantage of the method according to the invention in that in the practical implementation for the Material flow and gas flow to each fluidized bed reactor a bypass can be provided, so that repairs to a fluidized bed reactor at any time are possible without shutting down the plant altogether, it can rather prevent starting difficulties in the gas generator be operated at a reduced throughput.
Im Hinblick auf den zwischen den einzelnen Wirbelschichtreaktoren stattfindenden Druckabfall besteht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß der Staubaustrag des Zyklons über ein Schleusensystem mit einem der nachfolgenden Wirbelschichtreaktoren verbunden ist. With regard to the between the individual fluidized bed reactors pressure drop taking place a further advantageous embodiment in that the Dust discharge from the cyclone via a lock system connected to one of the following fluidized bed reactors is.
Durch Einbringen des Staubs in einen der unteren Wirbelschichtreaktoren wird der Materialverlust der Anlage durch Staubaustrag reduziert.By placing the dust in one of the lower ones Fluidized bed reactors are the material loss of the System reduced by dust discharge.
Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert. Es zeigtBased on the following description of one in the Drawing shown embodiment of the Invention this is explained in more detail. It shows
Fig. 1 in schematischer Seitenansicht eine aus drei aufeinanderfolgenden Wirbelschichtreaktoren und einem Gaserzeugungs- und Schmelzaggregat bestehende Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 1 is a schematic side view of a system consisting of three successive fluidized bed reactors and a gas generation and melting unit for carrying out the method and
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung der Clusterbrecherwalzen in einem der Wirbelschichtreaktoren. Fig. 2 is a schematic representation of the arrangement of the cluster crushing rollers in one of the fluidized bed reactors.
In Fig. 1 ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete, drei in Serie angeordnete Wirbelschichtreaktoren 12a, 12b und 12c umfassende Reduktionsanlage in Verbindung mit einem zum Schmelzen des in der Reduktionsanlage erzeugten Eisenschwamms und zur Erzeugung des Reduktionsgases durch Oxidation von Kohlenstoffträgern dienenden Einschmelzvergaser 14 gezeigt.In Fig. 1 is a total designated 10 , three series arranged fluidized bed reactors 12 a, 12 b and 12 c comprising reduction system in conjunction with a sponge for melting the iron produced in the reduction system and for generating the reducing gas by oxidation of carbon carriers serving melting gasifier 14 shown.
Zur Versorgung der Wirbelschichtreaktoren mit Erz und Zuschlagstoffen dient ein Aufgabebehälter 16, auf den als Druckschleuse ein von Schleusenklappen 18 und 20 eingeschlossener Zwischenbehälter 22 und ein Vorratsbunker 24 folgen. Vom Vorratsbunker 24 aus wird der erste Wirbelschichtreaktor 12a über eine Dosierschnecke 26 mit Material versorgt. A feed container 16 is used to supply the fluidized bed reactors with ore and additives, followed by an intermediate container 22 enclosed by lock flaps 18 and 20 and a storage bunker 24 as a pressure lock. The first fluidized bed reactor 12 a is supplied with material via a metering screw 26 from the storage bunker 24 .
Am Boden des ersten Wirbelschichtreaktors 12a ist ein Paar wassergekühlter Austragschnecken 28a angeordnet, die das Material über die Verbindung 30 dem zweiten Wirbelschichtreaktor 12b zuführt. Über wassergekühlte Austragschnecken 28b und eine Verbindung 32 wird das Material dem dritten Wirbelschichtreaktor 12c zugeführt, von dem aus das Material über wassergekühlte Austragschnecken 28c und die Verbindung 34 zum Einschmelzvergaser 14 gelangt. Die paarweise Anordnung der Austragschnecken 28a-28c wirkt der Clusterbildung entgegen.At the bottom of the first fluidized bed reactor 12 a, a pair of water-cooled discharge screws 28 a is arranged, which feeds the material via the connection 30 to the second fluidized bed reactor 12 b. The material is fed to the third fluidized bed reactor 12 c via water-cooled discharge screws 28 b and a connection 32 , from which the material passes via water-cooled discharge screws 28 c and the connection 34 to the melter gasifier 14 . The arrangement of the discharge screws 28 a- 28 c in pairs counteracts the cluster formation.
Das im Einschmelzvergaser 14 erzeugte heiße Redukktionsgas wird dem Einschmelzvergaser 14 über einen Anschluß 36 entnommen, von dem aus eine Reduktionsgasleitung 38 über einen Kühler 40 in einen Ringverteiler 42c im dritten Wirbelschichtreaktor 12c führt. Da die Temperatur des aus dem Einschmelzvergaser 14 austretenden Reduktionsgases über der maximal im Reduktionsbereich zulässigen Temperatur von 900° liegt, muß das Reduktionsgas vor dem Eintritt in den Reduktionsbereich gekühlt werden. Dies kann durch den Kühler 40 erfolgen. Es kann dem Reduktionsgas zur Abkühlung aber auch eine entsprechend dosierte Menge von feinkörnigen Zuschlagstoffen zugegeben werden, die aus einem Vorratsbunker 44 über eine Dosierschnecke 46 in die Reduktionsgasleitung 38 eingespeist werden können. Überschüssiges Reduktionsgas kann aus der Reduktionsgasleitung 38 über eine Zweigleitung 48 abgeführt werden, die zu einem Zyklon 50 führt. Im Zyklon 50 wird der von Reduktionsgas aus dem Einschmelzvergaser 14 mitgeführte Staub zum großen Teil ausgeschieden und über eine Leitung 52 dem untersten Wirbelschichtreaktor 12c zugeführt, wo er zur Verringerung der Konzentration der Feinerzpartikel dient. Das Reduktionsgas wird vom Zyklon 50 einem Gaswäscher 54 zugeleitet und dann über eine Leitung 56 als Exportgas abgeführt.The hot Redukktionsgas generated in the melter gasifier 14 is taken out via the terminal 36 a 14, from which a reducing-gas pipe 38 c via a cooler 40 into an annular manifold 42 in the third fluidized bed reactor 12 c leads. Since the temperature of the reducing gas emerging from the melter gasifier 14 is above the maximum permissible temperature of 900 ° in the reduction range, the reducing gas must be cooled before entering the reduction range. This can be done by the cooler 40 . For cooling, however, a correspondingly metered amount of fine-grained additives can also be added to the reducing gas, which can be fed into the reducing gas line 38 from a storage hopper 44 via a metering screw 46 . Excess reducing gas can be removed from the reducing gas line 38 via a branch line 48 , which leads to a cyclone 50 . In cyclone 50 , the dust carried along by reducing gas from the melter gasifier 14 is largely eliminated and fed via line 52 to the lowest fluidized bed reactor 12 c, where it serves to reduce the concentration of the fine ore particles. The reducing gas is fed from the cyclone 50 to a gas scrubber 54 and then discharged via a line 56 as export gas.
Zur Versorgung des Einschmelzvergasers 14 mit Kohlenstoffträgern und zur Versorgung des Vorratsbunkers 44 mit feinkörnigen Zuschlagstoffen dient ein Aufgabebehälter 58, der über eine Material- und Schleusenklappe 60 mit einem Zwischenbehälter 62 verbunden ist. Der Zwischenbehälter 62 ist über eine Material- und Schleusenkammer 64 mit einem Vorratsbunker 66 für die Kolenstoffträger und über eine Material- und Schleusenklappe 68 mit dem Vorratsbunker 44 für die feinkörnigen Zuschlagstoffe verbunden. Aus dem Vorratsbunker 66 werden die Kohlenstoffträger über eine Dosierschnecke 70 in den Einschmelzvergaser 14 befördert.A feed container 58 , which is connected to an intermediate container 62 via a material and lock flap 60 , is used to supply the melting gasifier 14 with carbon carriers and to supply the storage bunker 44 with fine-grained aggregates. The intermediate container 62 is connected via a material and lock chamber 64 to a storage bunker 66 for the Kolenstoffträger and via a material and lock flap 68 to the storage bunker 44 for the fine-grained aggregates. The carbon carriers are conveyed from the storage bunker 66 into the melter gasifier 14 via a metering screw 70 .
Vom untersten Wirbelschichtreaktor 12c wird das Reduktionsgas über eine Leitung 72c einem Ringverteiler 42b im Wirbelschichtreaktor 12b zugeführt und vom Wirbelschichtreaktor 12b über eine Leitung 72b einem Ringverteiler 42a im Wirbelschichtreaktor 12a. Das verbrauchte Reduktionsgas wird als Gichtgas aus dem oberen Wirbelschichtreaktor 12a über eine Leitung 72a abgeführt, die in einen Zyklon 74 mündet, in dem - wie nachfolgend noch näher erläutert - die aus dem Wirbelschichtreaktor 12a mitgeführte feinkörnige Fraktion des Erzes und der größte Teil des noch mitgeführten Staubs abgeschieden und über einen von zwei Material- und Schleusenklappen 76 und 78 eingeschlossenen Zwischenbehälter 80 einem Vorratsbunker 82 zugeführt wird, von wo aus das Material mittels einer Dosierschnecke 84 in den untersten Wirbelschichtreaktor 12c eingebracht werden kann. Vom Zyklon 74 aus wird das Gichtgas einem Gaswäscher 86 zugeführt, von wo aus das gereinigte Gas über die Leitung 88 als Exportgas abgeführt oder mittels eines Gebläses 90 über eine Zweigleitung 92 in die Leitung 72b und von dort in den Wirbelschichtreaktor 12a zurückgeführt wird.From the lowermost fluidized bed reactor 12 c, the reducing gas is fed via a line 72 c to a ring distributor 42 b in the fluidized bed reactor 12 b and from the fluidized bed reactor 12 b via a line 72 b to a ring distributor 42 a in the fluidized bed reactor 12 a. The consumed reducing gas is discharged as top gas from the upper fluidized bed reactor 12 a via a line 72 a, which opens into a cyclone 74 , in which - as explained in more detail below - the fine-grained fraction of the ore carried along from the fluidized bed reactor 12 a and most of it of the dust still entrained and fed via an intermediate container 80 enclosed by two material and lock flaps 76 and 78 to a storage bunker 82 , from where the material can be introduced into the lowermost fluidized bed reactor 12 c by means of a dosing screw 84 . From the cyclone 74 , the blast furnace gas is fed to a gas scrubber 86 , from where the cleaned gas is discharged via the line 88 as export gas or by means of a blower 90 via a branch line 92 into the line 72 b and from there back into the fluidized bed reactor 12 a.
Der oberste Wirbelschichtreaktor 12a wird als Windsichter betrieben, in dem das vom Vorratsbunker 24 kommende Feinerz in eine grobkörnige und eine feinkörnige Fraktion getrennt wird. Die feinkörnige Fraktion wird über die Leitung 72a ausgetragen und zusammen mit dem im Gichtgas mitgeführten Staub dem Zyklon 74 zugeführt.The uppermost fluidized bed reactor 12 a is operated as an air classifier in which the fine ore coming from the storage bunker 24 is separated into a coarse-grained and a fine-grained fraction. The fine-grained fraction is discharged via line 72 a and fed to cyclone 74 together with the dust carried in the blast furnace gas.
Die im ersten Wirbelschichtreaktor 12a verbleibende grobkörnige Erzfraktion verläßt diesen Wirbelschichtreaktor 12a mit einem Reduktionsgrad von maximal 60%, was durch entsprechende Regelung der Reduktionsgasmenge und durch Zufuhr von kaltem, gewaschenem, CO₂- haltigem Gichtgas über die Leitung 92 erreicht wird. Die zu 60% reduzierten groben Eisenschwammpartikel werden im zweiten Wirbelschichtreaktor 12b weiter reduziert, wobei durch das Fehlen der feinkörnigen Partikel die Neigung zur Agglomeratbildung gering ist. Soweit doch eine Agglomeratbildung stattfindet, werden die sich bildenden Agglomerate durch im zweiten Wirbelschichtreaktor 12b ebenso wie im dritten Wirbelschichtreaktor 12c angeordnete Clusterbrecherrwalzen 94 zerstört. Diese Clusterbrecherwalzen sind mit am Umfang verteilten Brecherzähnen 96 versehen, wobei der Walzenabstand so eingestellt ist, das Cluster bis zu einer Größe von 150 mm zerstört werden. The remaining in the first fluidized bed reactor 12 a coarse-grained ore fraction leaves this fluidized bed reactor 12 a with a degree of reduction of at most 60%, which is achieved by appropriate regulation of the amount of reducing gas and by supplying cold, washed, CO₂-containing blast furnace gas via line 92 . The coarse iron sponge particles, which are reduced by 60%, are further reduced in the second fluidized bed reactor 12 b, the tendency to agglomerate formation being low due to the absence of the fine-grained particles. If agglomerate formation does take place, the agglomerates which form are destroyed by cluster breaker rollers 94 arranged in the second fluidized bed reactor 12 b as well as in the third fluidized bed reactor 12 c. These cluster breaker rollers are provided with breaker teeth 96 distributed around the circumference, the roller spacing being set in such a way that the cluster is destroyed up to a size of 150 mm.
Die Clusterbrecherwalzen 94 werden über Motoren 98 angetrieben. Die Walzen sind wassergekühlt, wobei die gekühlten Teile zumindest teilweise von einer Ummantelung aus hitzebeständigem Stahl umschlossen werden, unter der sich gegebenenfalls eine thermisch isolierende Schicht, z. B. aus Mineralwolle, befinden kann, um die Wärmeverluste im Bereich der Walzen zu minimieren.The cluster breaker rollers 94 are driven by motors 98 . The rollers are water-cooled, the cooled parts being at least partially enclosed by a jacket made of heat-resistant steel, under which there may be a thermally insulating layer, e.g. B. from mineral wool, can be located to minimize the heat losses in the area of the rollers.
Im dritten Wirbelschichtreaktor 12c wird das vorgewärmte und gegebenenfalls bereits an der Oberfläche etwas reduzierte feinkörnige Erz zugeführt. Die bereits einen hohen Metallisierungsgrad aufweisenden Eisenschwammpartikel aus dem zweiten Wirbelschichtreaktor 12b dienen als Keimzelle zum Ankleben der zugeführten feinkörnigen Partikel, die im dritten Wirbelschichtreaktor 12c in sehr kurzer Zeit durch die Einwirkung des mit optimaler Temperatur einströmenden und noch ein hohes Reduktionspotential aufweisenden Reduktionsgases reduziert werden, wodurch ebenfalls die Neigung zur Clusterbildung stark herabgesetzt ist.In the third fluidized bed reactor 12 c, the preheated and possibly already slightly reduced fine-grained ore is fed to the surface. The iron sponge particles from the second fluidized bed reactor 12 b, which already have a high degree of metallization, serve as a germ cell for adhering the fine-grained particles which are reduced in the third fluidized bed reactor 12 c in a very short time by the action of the reducing gas flowing in at an optimal temperature and still having a high reduction potential , which also greatly reduces the tendency to form clusters.
Die Oxidationsmittelzufuhr zum Einschmelzvergaser wird entsprechend den Anforderungen des Schmelzvorgangs und der Erzeugung des Reduktionsgases gestaltet und ist hier nicht näher erläutert.The oxidant supply to the melter gasifier is made according to the requirements of the melting process and the generation of the reducing gas and is not explained here.
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1992
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