DE4313630A1 - Verfahren zur Erzeugung von Metall aus Metallerzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Metall aus Metallerzen, insbesondere von Roheisen aus Eisenerz, bei dem das Metalloxide enthaltende Erz mit einem im wesentlichen aus Kohlenstoff und Wasserstoff (sowie ggf. deren Verbindungen) bestehenden Reduktions­ gas in Reaktionskontakt gebracht wird, welches zuvor aus festen kohlenwasserstoffhaltigen Substanzen gewonnen wurde, die in einen Schmelzprozeß für das bereits redu­ zierte Metall eingebracht worden waren.

Es ist geläufig, daß das zum großen Teil aus (selbst bei Eisen verschiedenen) Metalloxiden bestehende Erz einem Reduktionsprozeß unterworfen werden muß, ehe das Metall gewonnen werden kann. Diese Reduktion geschieht mit Hilfe von Kohlenstoff und Wasserstoff - oder auch deren Verbindungen -, die in einem Reduktionsgas enthalten sind, das zur Einwirkung auf das Metallerz gebracht wird. Hierauf gelangt das reduzierte Metallerz in einen Schmelzprozeß.

Das für die Reduktion benötigte Gas wird dabei im Be­ reich des Reduktions- und Schmelz-Prozesses selbst ge­ wonnen, indem feste oder flüssige kohlenwasserstoffhal­ tige Stoffe (z. B. Kohle, Schweröl) dem bereits reduzier­ ten und erhitzten Metall zugegeben werden, wodurch unter Zugabe von (Luft-)Sauerstoff eine Zerlegung bzw. Umwand­ lung in kohlenstoff- und wasserstoffhaltiges Gas er­ folgt, welches der voraufgehenden Reduktionsstufe zu­ geführt wird.

Bekannt sind insoweit der herkömmliche Hochofenprozeß, bei dem im Hochofen - von oben nach unten fortlaufend - sowohl die Reduktion des Metallerzes als auch die Bil­ dung des Reduktionsgases sowie die anschließende Schmelzverflüssigung des Metalls stattfinden. Bekannt sind beispielshalber aber auch einstufige Schmelzreduk­ tionsverfahren (z. B. HI-Smelt, DIOS) sowie zweistufige Schmelzreduktionsverfahren, wie z. B. der COREX-Prozeß, bei dem in einem Reduktionsschacht die Reduktion des Metallerzes mit Hilfe des Reduktionsgases stattfindet, während die Bildung des Reduktionsgases und das Erschmelzen des Metalles in einer zweiten Vorrichtung, dem sog. Einschmelzvergaser erfolgt, in die einerseits das reduzierte Metallerz, andererseits die kohlenwasser­ stoffhaltige Substanz eingebracht wird.

Ausgehend von dem eingangs geschilderten bekannten Ver­ fahren ist es das Ziel der Erfindung, Kunststoffabfall als Lieferant für die Bestandteile des Reduktionsgases nutzbar zu machen. Kunststoffabfall fällt dauernd in großen Mengen an und stellt ein ernsthaftes Entsorgungs­ problem dar. Er liegt zumeist, wenn nicht ausschließ­ lich, in fester Form vor, sei es als - häufig stark verunreinigter - Verpackungsmüll, sei es als Verschnitt o.a. im Zuge der Produktion von Kunststoffgegenständen.

Demgemäß sieht die Erfindung vor, daß die beim Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung zur Gewinnung des Reduktionsgases dem Schmelzprozeß des bereits reduzier­ ten Metallerzes zugeführten festen kohlenwasserstoff­ haltigen Substanzen mindestens teilweise aus Kunststoff bestehen. Es wird also beispielsweise Verpackungsmüll aus Kunststoff - dessen Entsorgung heute noch ein weit­ gehend ungelöstes Problem darstellt - unmittelbar (allenfalls nach einem einfachen Zerkleinerungsvorgang wie Shreddern) - in die Vorrichtung eingeführt, in wel­ cher der Schmelzprozeß und die Gewinnung des Reduktions­ gases erfolgen.

Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, Kunststoff­ reste als Lieferant eines Reduktionsmittels im Hochofen­ prozeß zu nutzen und somit stofflich zu verwerten. Die bekannte Maßnahme sieht jedoch vor, in einem vorgeschal­ teten Extrusionsprozeß gemischte Kunststoffreste durch Temperatur- und Schereinwirkung so weit zu niedermoleku­ laren Bruchstücken abzubauen, daß diese als Schwerölsub­ stitut für den Hochofenprozeß genutzt werden können. Diese sog. degradative Extrusion zur Verflüssigung des Kunststoffmaterials stellt jedoch eine apparativ und verfahrenstechnisch aufwendige Maßnahme dar, die den Gesamtprozeß erschwert und verteuert. Zudem wird dieses Aufbereitungsverfahren durch die in Kunststoffabfällen enthaltenen metallischen, organischen und anorganischen Verunreinigungen empfindlich gestört.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß der Kunststoff in die Einschmelz-Vergasungsstufe eines Schmelzreduktionsver­ fahrens eingeführt. Dies hat den besonderen Vorteil, daß auch solcher Kunststoff, der relativ grobstückig und zudem stark verunreinigt ist, in den von metallurgischer Arbeit kaum belasteten und im Gegensatz zum Hochofen von Durchgasungsproblemen völlig freien Ofenraum bei hoher Temperatur und ausreichender Verweildauer ohne Bildung schädlicher Nebenprodukte (insbesondere von Chlorver­ bindungen wie Dioxinen und Furanen) in die für den Re­ duktionsprozeß nutzbaren Bestandteile des Reduktions­ gases zerlegt wird.

Es dürfte sich empfehlen, den Abfall-Kunststoff nicht als alleinigen Kohlenwasserstoff-Lieferanten, sondern im Gemisch mit Kohle oder anderen festen fossilen Brenn­ stoffen sowie deren Veredelungsprodukten einzusetzen. Vorzugsweise können Kunststoff und Kohle etwa hälftig das Reduktionsgas liefern.

Claims (5)

1. Verfahren zur Erzeugung von Metall aus Metallerzen, insbesondere von Roheisen aus Eisenerz, bei dem das Me­ talloxide enthaltende Erz mit einem im wesentlichen aus Kohlenstoff und Wasserstoff (sowie ggf. deren Verbindun­ gen) bestehenden Reduktionsgas in Reaktionskontakt ge­ bracht wird, welches zuvor aus festen kohlenwasserstoff­ haltigen Substanzen gewonnen wurde, die in einen Schmelz­ prozeß für das bereits reduzierte Metall eingebracht worden waren, dadurch gekennzeichnet, daß die festen kohlenwasserstoff­ haltigen Substanzen mindestens zum Teil aus Kunststoff bestehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff in die Einschmelz-Vergasungsstufe eines Schmelzreduktionsverfahrens eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzreduktionsverfahren ein zweistufiges ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff im Gemisch mit Kohle oder anderen festen fossilen Brennstoffen sowie deren Veredelungsprodukten eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoff und Kohle etwa hälftig das Reduktionsgas liefern.