DE680605C - Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm

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DE680605C
DE680605C DEK148751D DEK0148751D DE680605C DE 680605 C DE680605 C DE 680605C DE K148751 D DEK148751 D DE K148751D DE K0148751 D DEK0148751 D DE K0148751D DE 680605 C DE680605 C DE 680605C
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DEK148751D
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Dr-Ing E H Heinrich Koppers
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Heinrich Koppers GmbH
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Heinrich Koppers GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Eisenschwamm, insbesondere aus solchen Erzen, die sich wegen ihrer Gangart nicht zum Verschmelzen eignen. Eisenschwamm ist bekanntlich rein, da er bei verhältnismäßig niedriger Temperatur hergestellt ist. Zum Unterschied von im Kokshochofen erzeugtem Eisen ist es möglich, mit Eisenschwamm hochwertige Fertigerzeugnisse zu erzeugen.
  • Es ist bekannt, Eisenschwamm aus Eisenerzen .durch Reduktion der Eisenoxyde mittels heißer reduzierender Gase zu gewinnen. Die zur Reduktion benutzten Gase werden bei diesem bekannten Verfahren im Kreislauf nacheinander durch eine Erhitzereinrichtung, einen zum Umwandeln der Kohlensäure in Kohlenoxyd dienenden Gaserzeuger und danach durch den Erzreduktipnsraum geleitet. Die in dem Erzreduktionsraum entstehenden kohlen säurereichen Gase werden ,durch Umsetzen mit dem Kohlenstoff des Gaserzeugers bei ,geeigneten Temperaturen in Kohlenoxyd umgewandelt, und das auf diese Weise erzeugte reduzierende Gas wird dann von neuem in .den Erzreduktionsraum eingeführt.
  • Bei den bisherigen Versuchen zur praktischen Durchführung eines solchen Eisenschwammherstellungsverfahrens (vgl. Stahl und Eisen 1932, Seite 457 ff.) hat man zum Umwandeln der Kohlensäure in Kohlenoxyd einen mit Steinkohlenkoks beschickten Gaserzeuger benutzt. Dadurch ergab sich die Notwendigkeit, die Gastemperatur zwecks hinreichender Umwandlung der Kohlensäure in Kohlenoxyd sehr hoch zu halten und zur Erhitzung des im Kreislauf gehaltenen Wälzgases elektrische Lichtbogenöfen zu benutzen. Das gesamte Verfahren mußte infolgedessen auf einer Temperaturstufe ausgeführt werden, die nicht nur wärmewirtschaftlich ungünstig war, sondern bei der auch die Reduktion der Eisenoxyde durch Kohlenoxyd unvollständig ist bzw. nur sehr, langsam vor sich geht.
  • Es ist ferner vorgeschlagen worden, .das aus dem Erzreduktionsschacht oben abziehende heiße Wälzgas zunächst durch einen Wärmespeicher zu leiten, der die fühlbare Wärme des Gases so weit aufnimmt, daß es mit Lüftern gefördert werden kann. Das abgeküldte Gas wird dann durch einen zweiten, vorher aufgeladenen Wärmespeicher geführt und nach dieser Vorwärmung durch einen elektrisch beheizten, mit Koks o. dgl. gefüllten Schachtofen geleitet, wo die Kohlenoxydbildung stattfindet. Auch bei diesem Verfahren wird also auf einer Temperaturstufe gearbeitet, welche die Anwendung elektrischer Beheizungsmittel, wie Lichtbogenöfen, voraussetzt.
  • Die Erfindung erreicht nun eine Verbesserung der bisherigen Eisenschwammherstellung grundsätzlich dadurch, daß von leicht reaktionsfähigem Brennstoff, wie Braunkohle, ausgegangen wird, wobei die Umsetzung des in der Braunkohle enthaltenen Kohlenstoffs mit dem kohlensäurereichen Wälzgas und die Gewinnung wertvoller öliger und teeiiger Bestandteile und Gas aus dem Rohbrennstoff so miteinander verbunden werden, daß der beim Schwelen des Rohbrennstoffs entstehende ,äußerst reaktionsfähige Koks mit dem kohlensäurereichen Wälzgas zur Reaktion gebracht wird, während die bei der Schwelurig entstehenden gasförmigen Bestandteile zur Deckung des Wärmebedarfs des Verfahrens und zur Beeinflussung der Gasreaktionen im Erzreduktionsraum ausgenutzt werden.
  • Demgemäß ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm mittels reduzierender heif?er Gase, dessen wesentliches Kennzeichen darin besteht, daß das vom Gaserhitzer kommende Beiße Wälzgas vor dem Einführen in den Erzreduktionsraum durch einen mit Braunkohlenkoks gefüllten Gaserzeuger geleitet wird, der eine von der Zone für die Umwandlung des Wälzgases getrennte 'Diestillationszone für ,die Entgasung des bituminösen Rohbrennstoffes mittels eines Teilstromes ,des heißen Wälzgases besitzt, wobei das Destillationsgas und das überschußgas aus dem Wälzgaskreislauf nach Abscheiden von teeiigen und öligen Bestandteilen zur Beheizung im Wälzgaserhitzer dienen.
  • Der wesentliche Vorteil des vorstehend kurz ,gekennzeichneten neuen Verfahrens zur Herstellung von Eisenschwamm ist darin zu sehen, daß die Umwandlung der kohlensäurereichen Gase in reduzierende kohlenoxydreiche Gase an dem reaktionsfähigen Braunkohlenkoks bereits bei vergleichsweise nied-"."riger Temperatur gelingt, so daß man einerzur Aufheizung der Wälzgase sich der "@e#öhlfeilen, mit Gas beheizten regenerativen Erhitzer bedienen und andererseits den Erzred'üktionsraum in einer Temperaturlage betreiben kann, in der das Reduktionsvermögen des Kohlenoxyds groß ist bzw. die Bildung von Kohlensäure mit hoher Geschwindigkeit vor sich geht.
  • Ein weiterer bedeutender Vorteil ergibt sich durch die Verbindung von Schwelurig und Gasumwandlung insofern, als der bei ,der Schwelurig entstandene Koks äußerst reaktionsfähig ist. Die für die Schwelurig aufzuwendende Wärrrie wird in der Gasumwandlungszone des Gaserzeugers teilweise vorteilhaft für das Erzreduktionsverfahren ausgenutzt, während andererseits durch Verwertung der bei der Schwelurig entstehenden Nebenerzeugnisse die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens wesentlich verbessert wird. Der bei der Schwelurig anfallende Braunkohlenkoks, für ,den bisher eine ausreichende Verwendungsmöglichkeit kaum vorhanden war, wird vorteilhaft ausgenutzt. Ferner hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil der Gewinnung von praktisch reinem Co-Gas, welches als Nebenerzeugnis aus der Anlage abgezogen werden kann zur Verwendung in Gasreaktionen als solches oder in Vermischung mit H. usw. zur Erzeugung von Synthesegas o. dgl.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bedeutet also sowohl vom Standpunkt der Erzverhüttung schlechthin, d. h. einerseits für die Herstellung von Eisenschwamm und andererseits auch für die Verarbeitung geringwertiger Erze, die sich nicht zum Niederschmelzen im Hochofen eignen, wie auch für die Braunkohlenschwelung einen erheblichen Fortschritt.
  • Auf der Zeichnung ist die Durchführung des neuen Verfahrens schematisch dargestellt. Zur Erhitzung des Wälzgases dienen nach Art der bekannten Cowper gebildete Regeneratoren i. Beispielsweise werden drei Regeneratoren i mit einem Erzreduktionsraum gekuppelt, wobei die drei Regeneratoren, wie üblich, abwechselnd in den Gaskreislauf eingeschaltet bzw. aufgeheizt werden.
  • Das im Gaserhitzer i auf eine hohe Temperatur, beispielsweise i3oo°, erhitzte Gas strömt durch die Ruhrleitung 2 in einen Gaserzeuger 3. Der Gaserzeuger 3 wird zweckmäßig mit zwei Gasabgängen 4., 5 ausgestattet, die aus verschiedenen Höhen des Gaserzeugers abgehen. Das vom Cowper i kommende Gas wird unten im Gaserzeuger eingeleitet. Unterhalb des Heißgaseintrittes ist noch eine Kühleinrichtung 7 vorgesehen, durch welche gegebenenfalls .ein Teil des erzeugten Kokses ausgetragen werden kann. Dieser Teil des ausgetragenen Kokses: kann vorteilhaft in einem besonderen Gaserzeuger zur Bereitung von Brenngas für die Behei= zung der Gaserhitzer i dienen.
  • Der zu vergasende Brennstoff, der in an sich bekannter Weise beispielsweies aus Braunkohlenbriketten bestehen kann, wird aus einem Bunker 8 durch ein Füllrohr 9 oben, wie üblich, in den Gaserzeuger aufgegeben.. Der Brennstoff kommt mit dem im Gaserzeuger aufsteigenden heißen Wälzgas in Berührung. Der bituminöse Brennstoff wird dadurch im Oberteil des Gaserzeugers 3 zunächst eiit;gast. Der Gasabzug 6 :dient dazu, die entstehenden Destillations,gase und -dämpfe aus dem Gaserzeuger abzuziehen.
  • Der untere Gasabzug ¢ ist so angeordnet, daß das durch ihn abziehende Wälzgas nur mit Braunkohlenkoks in Berührung gekommen ist, so :daß es praktisch frei von teengen Bestandteilen ist. Der Gasabgang 4. führt zu dem Erzreduktionsraum io. Das Gas hat beim Eintritt in den Raum io eine Temperatur von beispielsweise 85o bis goo°. Der Erzreduktionsraum i o wird mit dem zu verarbeitenden Eisenerz, gegebenenfalls auch mit einem Gemisch von Eisenerz und leicht reaktionsfähigem Brennstoff, beispielsweise einem Teil :des aus der Einrichtung abgezogenen Braunkohlenkokses, beschickt. Das Erz wird, wie bekannt, entweder stückig oder brikettiert aufgegeben. Das in den Raum i o eingeleitete heiße, stark reduzierende Gas reduziert die Eisenoxyde in an sich bekannter Weise zu Eisenschwamm. und gibt dabei seine Wärme ab. Im Erzreduktionsraum i o werden auch die Eisenkarbonate gespalten, und die Kohlensäure zieht mit dem ausgebrauchten Reaktionsgas durch die Rohrleitung i i ab. Durch die Rohrleitung i i kommt das heiße Wälzgas zu einer ebenfalls an ;sich bekannten Wascher- und Kühlergruppe 12 und von .dort zu einem Gebläse 13, von :dein das gekühlte und gereinigte Wälzgas durch die Rohrleitung 1.4 zum Gaserhitzer i zurückbewegt wird.
  • Bei Erzen mit hohem Feuchtigkeitsgehalt müßte die den Erzreduktionsraum i o durchstreichende Gasmenge nicht nur die Reduktionsarbeit übernehmen, sondern auch die Erzbeschickung :durch Trocknen und Anwärmen vorbereiten. Es kann also der Fall eintreten, daß die Wälzgasmenge aus diesem Grunde übermäßig groß gewählt werden muß, wenn der Wärmebedarf der Vorbereitungszone eine derartige Höhe erreicht, daß :er in keinem Verhältnis mehr steht zu jener für die Reduktionsarbeit notwendigen Gasmenge. Für diesen Fall ist es zweckmäßig, oberhalb des Reduktionsraumes i o einen vom Erzred'uktionsraum unabhängigen Trockenraum 25 anzuordnen, dessen Aufgabe es ist, die Erze in bekannter Weise durch Entfernung oder Feuchtigkeit :des lose gebundenen Wassers auf eine Temperatur von beispielsweise i oo bis i 5o' vorzuwärmen. Zur Beheizun_g dieses Trockenraumes 25 'können Abgase, z. B. die des Gaserhitzers i, genommen werden.
  • Unter dem Erzreduktionsraum i o ist eine Einrichtung 15 zum Kühlen des gebildeten Eisenschwammes und :der sonstigen Rückstände der Reduktionsbehandlung vorgesehen.
  • Die Einrichtung i o wird vorzugsweise fortlaufend betrieben. Erz oder ein Gemenge von Erz und Brennstoff wird laufend durch den Trichter 16 :eingeführt und gekühlter Eisenschwamm und sonstige Rückstände ständig aus der Einrichtung 15 ausgetragen.
  • Das zur Reduktion benutzte Gas mag beispielsweise beim Eintritt in den Erzreduktionsraum i o 87 0% C O, 9 % C 02, 1i/2 % N2, 21/2% N2 aufweisen. Seine Zusammensetzung beim Austritt aus dem Reduktionsraum i o mag, ein bestimmtes Erz vorausgeestzt, folgende sein 65 % CO, 300'o C O., Rest inerte Gase. Dieses Gas wird dann in dem Gaserzeuger 3 durch Inberührungbringen mit Braunkohlenkoks bei .geeigneter Temperatur` wieder auf diejenige Zusamin.ensetzung gebracht, die für -das in den Reduktionsraum io frisch eintretende Gas im vorstehenden erwähnt ist.
  • Die aus dem Gasabzug 6 austretenden Gase gelangen in Reinigereinrichtungen 18, wo teerige und ölige Bestandteile entfernt werden. Die Gase strömen dann gemeinsam oder getrennt in eine Kühler- und Wascheinrichtung i g, wie sie in der Schwel- und Destil-Iationsin:dustrie üblich ist. Das Gas gelangt dann in die Rohrleitung 20.
  • Zur Verhinderung ,der Bellschen Reaktion wird ein wasserdampfhaltiges Gas, b.eis:pielsweise ein Teil des entteerten Schwelgases aus :der Leitung 20, durch die Rohrleitung 21 in eine mittlere Zone des Erzreduktionsraumes i o zurückgeleitet, und zwar an einer Stelle, die im Temperaturbereich zwischen 40o bis 6oo' liegt, wo also die Reaktion 2 C O = C -f- C 02 eintreten könnte. Das Gas aus dem Rohr 2o enthält meist eine erhebliche Menge Wasserdampf und Kohlensäure, andernfalls kann dem Gas auch noch Wasserdampf gesondert zugeführt werden. Anstatt des wass.erdampfhaltigen Schwelgases aus Leitung 20 kann man aber auch nur Wasserdampf in den Reduktionsraum an der betreffenden Stelle einblasen. Führt man dieses Gas in die genannte Temperaturzone des Erzreduktionsraumes ein, so wird dort die Bellsche Reaktion und damit ein nachteiliger Verlust von Kohlenstoff verhindert. Das Gas, das durch die Leitung 2o in den Erzreduktionsraum eingedrückt wird, steht unter Ventilatordruck. Der Ventilator dient als Teerscheider (18). Da- das gesamte Schwelgas durch den Teerscheider strömt, kann man die Menge des in der Leitung 21 unter Druck stehenden Gases regeln.
  • Der Rest :des Destillatiönsgases kann beispielsweise durch die Rohrleitung 22 einem Gebläse 23 zugeführt werden, welches das Gas zu anderer Verwendung weiterbefördert, vorzugsweise zur Beheizung der Gaserhitzer i und anderer beheizter Einrichtungen der Anlage.
  • In ,ähnlicher Weise kann das im Wälzgaskreislauf entstehende überschußgas durch die an den Gassauger 13 sich anschließende Rohrleitung 24 zur Beheizung der Gaserhitzer i benutzt werden. In dem Gaserzeuger 3 und dem Erzreduktionsraum io können .die Gasein- und -austritte zweckmäßig mit brückenartigen Körpern verbunden «erden, die sich zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden der Räume erstrecken und eine gute Verteilung der Medien über den ganzen Querschnitt :der Reaktionsräume erleichtern.
  • Anstatt in den Erzreduktionsraum i o durch die Rohrleitung 21 ein Gas zum Verhindern der Bellschen Reaktion einzuleiten, kann man auch durch die Rohrleitung 21, 2 ia aus einer ,geeigneten Zone @ des Reduktionsraumes einen Teil Gas abziehen, so daß der gefährliche Temperaturbereich innerhalb des Erzreduktionsraumes io von dem Gas verhältnismäßig schnell .durchlaufen wird.
  • Am vorteilhaftesten ist jedoch die Zugabe von Wasserdampf zu den den Reduktionsraum durchströmenden Gasen, wodurch die Bellsche Reaktion mit Sicherheit verhindert wird.
  • Ein Teil des überschußgases oder auch :das ;gesamte überschußgas kann aus dem Wälzgaskreislauf unmittelbar hinter dem Gaserzeuger 3 durch eine an die Leitung angeschlossene Leitung q" als Kohlenoxydgas abgezogen werden.

Claims (1)

  1. l'ATfNTANSI'IZLJCIl: Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm aus Eisenerzen,' insbesondere solchen Eisenerzen, die sich infolge der Gangart nicht zum Schmelzen eignen, durch Reduzieren der Eisenoxyde mittels heißer reduzierender Wälzgase, die im Kreislauf nacheinander durch einen zurr Umwandeln der Kohlensäure in Kohlenoxyd dienenden Gaserzeuger, durch einen Erzreduktionsraum und einen Gaserhitzer bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaserzeuger mit Braunkohle beschickt wird, die in dem oberen Teil .des Gaserzeugers mittels eines Teilstromes des heißen Wälzgases entgast und verkokt wird, wobei das für sich oder zusammen mit etwaigem überschußgas abgezogene Destillationsgas nach Abscheidung teer-oder ölhaltiger Bestandteile zur Beheizung der Gaserhitzer dient.
DEK148751D 1937-12-05 1937-12-05 Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm Expired DE680605C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE742001C (de) * 1940-03-20 1943-11-20 Ingbuero Fuer Huettenbau Wilhe Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen u. dgl. durch kohlenoxydhaltige Gase im Kreislauf
DE1044415B (de) * 1953-04-24 1958-11-20 Huettenwerk Salzgitter Ag Anlage zur Erzkokssinterherstellung
DE1059187B (de) * 1952-10-04 1959-06-11 Electrolyser Corp Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion von Erzen
US3063695A (en) * 1958-09-25 1962-11-13 P M Associates Beneficiation of low-grade hematitic ore materials

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