DE487537C - Verfahren zur Reduktion von Erzen, besonders Eisenerzen, in einem Kanalofen - Google Patents

Verfahren zur Reduktion von Erzen, besonders Eisenerzen, in einem Kanalofen

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DE487537C
DE487537C DEN26916D DEN0026916D DE487537C DE 487537 C DE487537 C DE 487537C DE N26916 D DEN26916 D DE N26916D DE N0026916 D DEN0026916 D DE N0026916D DE 487537 C DE487537 C DE 487537C
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073Selection or treatment of the reducing gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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    • C21B13/10Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces

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Description

  • Verfahren zur Reduktion von Erzen, besonders Eisenerzen, in einem Kanalofen Bei den Verfahren zum Rösten und Reduzieren von Erzen, besonders Eisenerzen, in einem Kanalofen ist es bekannt, die Erze auf Wagen geladen nacheinander durch eine Vorwärm-, Röst; Vorreduktions- und Endreduktionszone zu führen und in letzterer durch umlaufende reduzierende Gase zu reduzieren, die außerhalb des Ofens in abwechselnd in Tätigkeit tretenden Regeneratoren regeneriert werden.
  • Die Erfindung besteht darin, daß der Gasüberschuß aus dem Kreislaufsystem abgeleitet und in dem nicht arbeitenden Regenerator zusammen mit einem Teil der Brennstoffbeschickung unter geregelter Luftzufuhr einer teilweisen Verbrennung zwecks Erhitzung des Brennstoffes unterzogen wird, und daß die aus diesem Regenerator abziehenden, sehr heißen, noch kohlenoxydhaltigen Gase durch die Vorreduktionszone des Kanalofens abgeleitet und schließlich unter Zugabe eines Luftüberschusses in der Röst- und Vorwärmzone verbrannt werden.
  • In den beiliegenden Zeichnungen geigt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt eines Kanal- oder Tunnelofens, der zur Herstellung von Eisenschwamm gemäß der Erfindung geeignet ist.
  • Abb. z ist ein waagerechter Längsschnitt des Ofens.
  • Abb. 3 und q. zeigen senkrechte Längsschnitte von zwei anderen Ausführungsformen des Ofens.
  • Auf den Zeichnungen ist A die Einführungsöffnung des. Kanalofens und B die Austragsöfnung. Am nächsten an_ der Einführungsöffnung ist die Vorwärmzone C, dann folgt die Röstzone D, die Vorreduktionszone E und die Endreduktionszone O. Durch die Einführungsöffnung werden mit dem zu behandelnden Erz in Form gepreßter Kuchen oder Blöcke beladene Wagen b nach und nach in den Ofen eingeführt. Die (Vorreduktionszone E ist von der Endreduktionszone O durch einen Schieberx getrennt, welcher nuraugenblickweise geöffnet wird, wenn die Wagen vorwärts bewegt werden.
  • Pl und P2 sind zwei mit festem Brennstoff beschickte Regeneratoren, welche äbwechselnd in Tätigkeit treten. Durch eine Wechselklappe Q kann Luft jedem der Regeneratoren zugeführt werden, und mit Hilfe einer zweiten Wechselklappe 12 kann das entweichende Gas in die End'reduktionszone bei C' z oder in die Vorreduktionszone bei! T nach Belieben eingeführt werden. Nachdem das bei 0 eingeführte Gas die Endreduktionszone passiert hat, entweicht es bei H. Die Mengen dieses Gases, die jeweils dem Regenerator P1 oder P2 zugeführt werden, werden durch eine dritte Wechselklappe L geregelt.
  • Wenn die Klappen Q,12 die in Abb. i gezeigte Stellung haben, strömt das im Regenerator P2 regenerierte, hauptsächlich aus Kohlenoxyd bestehende, reduzierende Gas durch die Klappe R und wird. von einer den Kreislauf bewirkenden Vorrichtung M bei Gr in die Endredüktionszone 0 geschickt. Das Gas hat beim Eintritt eine Temperatur von beispielsweise goo bis i ioo° C und strömt in entgegengesetzter Richtung zur Wagenbewegung durch diese Zone. Das schon vorreduzierte und vorgewärmte Erz wird durch das reduzierende Gas vollständig reduziert. Es kann aber auch dann eine ausreichende reduzierende Wirkung erhalten werden, wenn das Gas in umgekehrter Richtung umläuft, d. h. bei H eingeführt wird und bei G entweicht.
  • Das bei H entweichende, noch sehr kohlenoxydreiche Gas geht teilweise nach dem Regenerator P2, wo es unter Erniedrigung der Temperatur der Brennstoffbeschickung dieses Regenerators regeneriert wird und dadurch einen Kreislauf ausführt, teilweise nach dem Regenerator P1. Da die im Regenorator P2 stattfindende Reaktion C02C=2oo eine erhebliche Volumenzunahme zur Folge hat, entsteht ein erheblicher überschuß. Dieses überschußgas wird in den Regenerator Dl geschickt und dort zusammen mit einem Teil der Brennstoffbeschickung desselben unter geregelter Luftzufuhr (durch Q) teilweise verbrannt, wodurch die Brennstoffbeschickung auf höhere Temperatur gebracht wird. Das aus diesem Regenerator entweichende, sehr heiße, noch kohlenoxydhaltige Gas wird bei T in die Vorreduktionszone E eingeleitet und bewirkt dort die Vorreduktion des Erzes, wobei das eintretende Gas eine Temperatur von `iioo° C haben kann. Das Gas wird dann in den Röst- und Vorwärmzonen, D, C unter Zugabe eines Luftüberschusses (vorzugsweise vorgewärmten) durch das Rohr F verbrannt und bewirkt dort die Röstung, Entschwefelung und Vorwärmung des Erzes. Die Verbrennungsgase entweichen durch den Schornstein I. Die Temperatur in der Zone D soll so hoch als möglich gehalten werden, ohne daß aber das Erz schmilzt oder sintert. Wenn Erze behandelt werden, die nicht leicht schmelzbar sind, kann die Temperatur in der RöstzoneD bis zu i3oo° bis i5oo° C getrieben werden.
  • Beim oben beschriebenen, der in Abb. i gezeigten Stellung der Klappen Q, l2 entsprechenden Vorgang steigt also die Temperatur der Brennstoffbeschickung im nicht arbeitenden Regenerator P1, während aber die entsprechende Temperatur im arbeitenden Regenerator P2 sinkt. Durch Umstellung dieser Klappen Q,12 wird die Tätigkeit der Regeneratoren von Zeit zu Zeit gewechselt, damit die nötige Regenerierungstemperatur immer innegehalten wird. Gegebenenfalls können mehrere Regeneratoren verwendet werden, wobei einer immer mit dem Kreislaufsystem verbunden ist. Die Regeneratoren können auch elektrisch oder auf andere Weise geheizt werden, wobei die elektrische Energie zweckmäßig den Regeneratoren nur in den Perioden zugeführt wird, in denen sie auf Temperatur gebracht werden. Sj, S2 und S3 sind drei Erhitzungsapparate, durch welche das umlaufende Gas und. das Vorreduktionsgas gewünschtenfalls vorerhitzt werden kann.
  • Die Ausführung des Prozesses hängt von der Temperatur, die in der Endreduktionszone herrscht, und von dem Gehalt an Kohlendioxyd und Kohlenoxyd in dem Gase dieser Zone ab. Da die Temperatur der Erzbriketts, wenn sie die Röstzone B verlassen, im allgemeinen zwischen etwa i3oo und 135o° C liegt, das reduzierende Gas dagegen, wenn es in die Reduktionszone eintritt, eine niedrigewe Temperatur besitzt, wird auch die Temperatur der Briketts erniedrigt, wenn sie durch die Reduktionszone hindurchwandern, während anderseits die Temperatur der Gase, die entgegengesetzt wandern, steigt. Der Wärmeüberschuß- des Erzes hilft auf die Weise in der Reduktionszone die nötige Temperatur zu halten. Wenn dieser üb.erschuß, von Hitze nicht genügend sein sollte, um einen zu großen Abfall der Temperatur in der Endreduktionszone zu verhindern, dann könnte es eintreten, daß das Kohlenoxyd zum Teil in-_freien Kohlenstoff und Kohlensäure umgewandelt würde. Diese Umwandlung, die beispielsweise eintreten kann, wennlexcht schmelzende Erze behandelt werden, die nicht bei einer genügend hohen Temperatur vorerhitzt werden können, kann verhindert werden, wenn Hitze von außen zugeführt wird, und zwar entweder für die ganze Reduktionszone oder einen Teil derselben. Für diesen Zweck sind elektrische Heizwiderstäxide K an den Wänden der genannten Zone vorgesehen, wie in Abb. 2 gezeichnet, aber @es -können, auch andere Erhitzungsweiseh angewandt werden, z. B. läßt man Verbrennungsgase durch in den Wänden vorgesehene Kanäle streichen.
  • Die Kühlung der reduzierten Brikette findet gemäß Abb. x in nachfolgender Weise statt: Von der Endreduktionszone Q gelangen die Wagen in die Kühlräume N, welche von der Zone O und untereinander durch die Schieber y1, y2, Y3 getrennt sind. In der ersten dieser Kammern findet die Kühlung zweckmäßig unmittelbar mit Hilfe von Luft statt, die durch Röhrena oder ähnliche Vorrichtungen hindurchstreicht und dann der Röstzone D zugeführt wird und für die Verbrennung des bei dieser Zone zugeführten Gases Vierwendung findet, falls gewünscht, auch in die Regeneratoren eingeführt wird.
  • Die weitere Kühlung wird auch mittelbar, aber mit Wasser vorgenommen, das durch angeordnete Röhren fließt, so daß der Eisenschwamm, welcher aus der letzten Kühlkammer herausgenommen wird, genügend abgekühlt ist. Dadurch wird eine Wideroxyda.-tion mit Sicherheit vermieden. Dies Kühlen geschieht zweckmäßig in einer Atmosphäre, die frei -von Luft oder oxydierenden Gasen ist. Für diesen Zweck werden indifferente Gase oder Gasgemische in die Kühlkammern eingeführt.
  • Die in Abb.3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der Anordnung der Abb. i lediglich in einigen Einzelheiten. Der Gaskreislauf in der Zone C wird hier in derselben Richtung wie die Bewegung der Wagen geführt. Das Kühlen des reduzierten Erzes geschieht in solcher Weise, daß die Wagen aus dem Kanalofen mit Hilfe eines Kühlwagens U herausgenommen werden, der -dadurch kühl gehalten wird, daß er mit Wasser besprengt wird, wie es bei V gezeigt ist. Durch die Berührung mit den heißen Briketten wird das Wasser verdampft, und der Dampf folgt der Bewegung des Gases und verläßt den Ofen durch die Öffnung G. Der Teil des umlaufenden Gases, der dem gerade in Tätigkeit befindlichen Regenerator zugeführt wird, wird zu Wasserstoff und Kohlenoxyd reduziert im Sinne der Gleichung C -f- H20 - H2 -f- CO. Das der Reduktionszone bei H zugeführte Kreislaufgas enthält deshalb einen größeren oder geringeren Anteil an Wasserstoff, welcher ebenfalls reduzierend wirkt.
  • Die Erhitzung der Brennstoffbeschickung im Regenerator, die von Zeit zu Zeit vorgenommen werden muß, kann auch durch einen tlberschuß von Luft erfolgen, so daß der Brennstoff vollständig zu C02 verbrennt, welches in die Atmosphäre entweicht. Eine Ausführungsform dieser Art ist in Abb.4 gezeigt. Bei der in der Zeichnung dargestellten Klappenstellung ist der Regenerator P1 aus dem Kreissystem ausgeschaltet und einer Erhitzung unterworfen, und die Verbrennungsgase daraus, die vollständig aus C02 und N2 bestehen, entweichen durch den SchornsteinZl. Der ganze Strom des umlaufenden Gases wird dem Regenerator P2 zugeführt, in welchem es regeneriert und darauf sowohl der Vorreduktionszone als auch der Endreduktionszone durch die Klappe b zugeführt wird.
  • Der größere Teil des umlaufenden Gases wird dem Kanalofen bei H zugeführt, während der Rest bei. T eingebracht und dann in der Vorwärmzone,. wie oben bei Erklärung der Abb. i beschrieben, verbrannt wird.
  • Das oben beschriebene Verfahren zeichnet sich durch große Wirtschaftlichkeit aus, weil die Reduktion unmittelbar nach der R.östung vorgenommen wird, so daß .die Brikette noch die hohe Temperatur besitzen, die sie während des Röstvorgangs erhalten haben. Ferner wird das erzeugte brennbare Gas vollständig für den Vorgang selbst verbraucht, also nicht aus dem System abgeleitet.
  • Das Verfahren kann in verschiedener Weise geregelt werden. Der Gehalt des umlaufenden Gases an Kohlenoxyd kann durch Regelung der Geschwindigkeit des Kreislaufes und der Menge des umlaufenden Gases mit Hilfe der Klappe L eingestellt -werden. Die Reduktionszeit kann durch die Geschwindigkeit der Wagen geregelt werden.

Claims (1)

  1. PATRNTANSPRÜcFIR: i. Verfahren zur Reduktion von Erzen, besonders Eisenerzen, in einem Kanalofen, in dem die Erze auf Wagen geladen, nacheinander durch eine Vorwärm-, Röst-, Vorreduktions- und Endreduktionszone geführt und in letzterer durch umlaufende, reduzierende Gase reduziert werden, die außerhalb des Kanalofens in abwechselnd in Tätigkeit tretenden Regeneratoren regeneriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasüberschuß aus dem Kreislauf abgeleitet und in dem jeweils nicht arbeitenden Regenerator zusammen mit einem Teil der Brennstoffbeschickung unter Luftzufuhr einer teilweisen Verbrennung zwecks Erhitzung des Brennstoffes unterzogen wird, und daß die aus diesem Regenerator abziehenden, sehr heißen, noch kohlenoxydhaltigen Gase durch die Vorreduktionszone des Kanalofens abgeleitet und schließlich unter Zugabe eines Luftüberschusses in der Röst- und Vorwärmzone verbrannt werden. a. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Gasverbrennung in dem jeweils nicht arbeitenden Regenerator unter reichlicher Luftzufuhr erfolgt, und daß die Vorreduktions-, Röst- und Vorwärmzone mit regenerierten Gasen gespeist werden. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Erze in der Vorwärm- und Röstzone höher erhitzt werden, als für die Reduktion notwendig wäre. 4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierten Erze vor der Austragung aus der Endreduktionszone durch Bespritzen mit Wasser gekühlt werden, wobei der entwickelte Dampf mit den in Kreislauf geführten Gasen in dem Regenerator reduziert werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1263792B (de) * 1957-12-13 1968-03-21 Hoeganaesmetoder Ab Durchlaufbrennofen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1263792B (de) * 1957-12-13 1968-03-21 Hoeganaesmetoder Ab Durchlaufbrennofen
DE1263792C2 (de) * 1957-12-13 1968-11-14 Hoeganaesmetoder Ab Durchlaufbrennofen

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