DE548381C

DE548381C - Verfahren und Vorrichtung zum Reduzieren von Eisenerzen in einem Schachtofen durch heisse Gase

Info

Publication number: DE548381C
Application number: DEK111306D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hugo Bansen
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1928-09-21
Filing date: 1928-09-21
Publication date: 1932-04-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Reduzieren von Eisenerzen in einem Schachtofen durch heiße Gase Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren von Eisenerzen mittels heißer Gase und bezweckt, die Wärmebilanz derartiger Verfahren zu verbessern.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Eisenerze durch einen reduzierenden Gasstrom in einem Ofen, der in 'seinem oberen. Teil als Vorwärmschacht, in seinem mittleren Raum als Reduktionsraum und in seinem unteren Teil als Kühlraum dient, unterhalb der Schmelztemperatur zu reduzieren. Dabei wird beispielsweise ein Teil eines kohlenwasserstoffhaltigen Reduktionsgases kalt in den Kühlraum eingeführt, so daß es das reduzierte Eisen kühlt und sich zugleich erwärmt und Kohlenstoff abscheidet. Der Wärmebedarf des Reduktions- und Vorwärmschachtes wird dabei durch Außenbeheizung durch eine äußere Wärmequelle gedeckt. Die Kohlenstoffabscheidung aus dem Reduktionsgas ist jedoch nur eine störende Erscheinung bei der Reduktion von Eisenerzen durch Gase. Der feine Kohlenstoff verstopft die Poren des Erzes und die Zwischenräume und verhindert die Wechselwirkung mit dem Gase und dadurch das Ziel der Eisenschwammerzeugung, ein kohlenstofffreies reines Eisen zu gewinnen. Die Wärmezufuhr von außen bedingt bei der im Erz erforderlichen Temperatur von 9oo bis zooo° eine so hohe Heiztemperatur, daß das Heizverfahren thermisch unwirtschaftlich ist und der wärmebeständige Aufbau der Schachtwand kostspielig und für den Wärmedurchgang von dem Heizgas zu dem Erz hinderlich ist.
Deshalb schlägt das neue Verfahren zur Vermeidung der Kohlenstoffabscheidung, zur Vermeidung der Außenbeheizung und zur vollkommenen Kühlung in einem einzigen Arbeitsschacht der in seinem oberen Teil zur Vorwärmung, in seinem mittleren Teil zur Reduktion, in seinem unteren Teil zur Kühlung dient, folgenden Weg vor: Das Reduktionsgas wird so hoch vorgewärmt und in das untere Ende des Reduktionsschachtes eingeleitet, daß seine Temperatur der Reaktionstemperatur entspricht und die Erze im Gegenstrom auf diese Gastemperatur gebracht werden.
Da die Reaktion zwischen Kohlenoxyd und Eisenoxyd exotherm verläuft, kann man sodann die Gastemperatur so weit senken, daß durch die frei werdende Reaktionswärme die volle Arbeitstemperatur erzielt wird.
Die Abscheidung von Kohlenstoff bei der. Abkühlung im Vorwärmschacht wird dadurch verhindert, daß die Gasgeschwindigkeit durch Ouerschnittsverengung oder weiteren Zusatz von Gas erhöht wird, weil erfahrungsgemäß die Kohlenstoffabscheidung bei geringer Gasgeschwindigkeit groß, bei höherer Geschwindigkeit aber sehr klein ist.
Die Kühlung im Kühlschacht schließlich wird durch einen besonderen Umlauf eines kalten Gases bewirkt, wobei das Übertreten von heißem Reduktionsgas in den Kühlraum und umgekehrt von kaltem Kühlgas in den Reduktionsraum dadurch verhindert wird, daß an den Eintrittsstellen der Gase beide Drücke gleichgehalten werden, so daß eine Gasbewegung überhaupt nicht eintreten kann. Dieses Kühlverfahren ist natürlich bei jedem Reduktionsverfahren mit nachfolgender Kühlung in einem Schacht anwendbar.
Die Abbildung zeigt schematisch eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Das zu reduzierende Erz wird über eine Glocke D in einen Vorwärmschacht A eingeführt, in dem es durch mittels einer Leitung G in den Reduktionsschacht B eingeführte heiße Gase auf Arbeitstemperatur erhitzt wird. Die Gase ziehen durch einen Fuchs E ab.
Da, wie bereits erwähnt,. mit steigender Gasgeschwindigkeit die Kohlenstoffabscheidung aus den heißen Gasen verringert wird und fast verschwindet, so wird mindestens in der Vorwärmzone eine entsprechend hohe Gasgeschwindigkeit dadurch erreicht, daß, wie in der Abbildung punktiert angedeutet ist, der Durchmesser des Schachtes A durch Einbauten verringert wird, aber auch dadurch, daß durch eine Leitung F Gas zugesetzt wird. Man wird dazu am besten kaltes Gas wählen, um zugleich die Temperatur in der Vorwärmzone zu senken und möglichst lange eine Berührung mit kälteren Gasen herbeizuführen. Dadurch erhält man bereits einen Abbau des Erzsauerstoffs und eine stärkere Umwandlung von Kohlenoxyd in Kohlensäure; man kann also mit derselben Gasmenge eine größere Erzsauerstoffmenge binden und das Verhältnis von im Abgas verringern.
Um das reduzierte Eisen im Raum C wirksam zu kühlen, wird durch eine tiefer liegende Leitung H kaltes Gas, Luft oder Stickstoff eingeblasen und durch die Leitung K am Ende des Kühlschachtes wieder abgeführt. Man kann auf diese Weise das für den Reduktionsschacht B bestimmte Gas in erster Stufe vorwärmen, oder aber man kühlt es durch einen besonderen Kühler und läßt es ständig als Kühlgas umlaufen.
Damit weder Kühlgas in den Reduktionsschacht B gelangt noch Reduktionsgas in das Kühlgas übertritt, wind der Eintrittsdruck p2 des Kühlgases gleich dem Eintrittsdruck p, des Reduktionsgases gehalten, so daß in der trennenden Schicht zwischen den Leitungen G und H keine Strömung stattfindet. Man kann den Beginn der Kühlzone bzw. das Ende der Reduktionszone dadurch verlegen, daß man das Reduktionsgas nur so hoch vorgewärmt einbringt, daß es sich bei dem kontinuierlich verlaufenden Gegenstrom von Gas und Erz durch die bei der Fe-Reduktion frei werdende Wärme auf die die Reduktion der Erze bewirkende Höchsttemperatur anwärmt.
Da die Reduktion der Erze mit Kohlenoxyd exotherm verläuft, ist eine besondere Heizung des Reduktionsschachtes nicht nötig. Man wird zur Einleitung des Verfahrens zuriächst mit einem so heißen Reduktionsgase in den Schacht gehen, daß das Erz auf volle Arbeitstemperatur kommt, und sodann die Eintrittstemperatur des Gases so weit senken, daß es durch die Wärme des sinkenden reduzierten Erzes wieder auf volle Arbeitstemperatur gebracht wird.
Man kann auch, um den Gaswechsel zwischen den Leitungen G und H weitgehend zu unterbinden, eine Drosselung L in den Schacht einbauen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: t. Verfahren zum Reduzieren von Eisenerzen in einem Schachtofen durch im Gegenstrom geführte heiße Gase, dadurch gekennzeichnet, daä dem Reduktionsraum (B) am unteren Ende heiße kohlenwasserstofffreie Gase nur mit einer so hohen Temperatur zugeführt werden, daß erst durch die bei der Reduktion entwickelte Wärme die volle Arbeitstemperatur erreicht wird, und daß den aus dem Reduktionsraum abziehenden Gasen im Vorwärmschacht (A) eine solche Beschleunigung erteilt wird, daß eine nennenswerte Kohlenstoff abscheidung nicht stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Gasgeschwindigkeit im Vorwärmschacht durch einen Zusatz von gegebenenfalls kaltem, sauerstofffreiem Gas erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Fortsetzung des Reduktionsschachtes bildenden Kühlschacht (C) für das reduzierte Eisen die Kühlung durch kaltes Gas vorgenommen wird, das dem Kühlschachte mit dem gleichen Druck zugeführt wird, wie das zur Reduktion der Erze bestimmte Gas dem Reduktionsschacht (B) zufließt. q.. Zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch z bestimmter Reduktionsschacht, dadurch gekennzeichnet, daß sein als Vorwärmschacht dienender Teil (A) zum Zwecke der Erhöhung der Gasgeschwindigkeit einen geringeren Querschnitt besitzt als der Reduktionsteil des Schachtes.