EP0215210B1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung bindemittelloser Heissbriketts - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Herstellung bindemittelloser Heissbriketts Download PDF

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EP0215210B1
EP0215210B1 EP86108912A EP86108912A EP0215210B1 EP 0215210 B1 EP0215210 B1 EP 0215210B1 EP 86108912 A EP86108912 A EP 86108912A EP 86108912 A EP86108912 A EP 86108912A EP 0215210 B1 EP0215210 B1 EP 0215210B1
Authority
EP
European Patent Office
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heated
fluidised
gas
finely divided
inert gas
Prior art date
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Expired
Application number
EP86108912A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0215210A1 (de
Inventor
Werner Kaas
Rudolf Auth
Lothar Seidelmann
Erich Dr. Höffken
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssen Stahl AG
Original Assignee
Thyssen Stahl AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Thyssen Stahl AG filed Critical Thyssen Stahl AG
Priority to AT86108912T priority Critical patent/ATE46541T1/de
Publication of EP0215210A1 publication Critical patent/EP0215210A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0215210B1 publication Critical patent/EP0215210B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating

Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for the production of binderless hot briquettes made of iron-containing pyrophoric, finely divided solids.
  • a method and a plant are of this type known from DE-PS 32 23 203 by means of which more than 4 wt .-% of metallic iron-containing fine-particle, dry solids with a temperature of more than 200 ° C, as described for example in steelmaking accruing after the oxygen inflation process in the CO recovery in filters, a fluidized bed (fluidized bed), which is directly downstream of the filters.
  • a fluidized bed fluidized bed
  • the finely divided solid is blown on the fluidized bed by means of an ascending, oxidizing, heated gas stream and held in a fluidized bed.
  • the gas flow is controlled in such a way that the temperature of the finely divided solid is increased to 450 to 650 ° C. by oxidation of part of the metallic iron.
  • the solid is hot briquetted.
  • a method for agglomerating finely divided metallurgical raw material is known by hot briquetting at temperatures between 200 and 600 ° C.
  • the material to be briquetted is either after a previous treatment process at high temperature, for example after the Roasting of flotation sulfur gravel, briquetting with the resulting high temperature or the cold goods are heated to the required hot briquetting temperatures in various ovens.
  • the cold goods can be heated in rotary ovens, deck ovens, suspension ovens of the fluidized bed type or in ovens in which the goods are suspended in a hot gas stream and separated in a cyclone.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages described and to propose a method and an associated system with which cooled, finely divided pyrophoric solids and solids with a reduced pyrophoric fraction can be hot briquetted in an energy-saving, accelerated manner while improving the vortex behavior of the solids in the Fluid bed if channel formation is avoided and if the dwell time of the solids in the fluid bed is adequately controlled.
  • the supply of heat from the outside advantageously heats the metallic iron to the ignition temperature.
  • the effect of vibrations on the fluidized bed prevents the formation of channels and the finely divided solids can be guided over the length of the fluidized bed.
  • the finely divided solid substances is blown both by means of the ascending oxidizing heated gas stream and by means of the ascending hot combustion gases and / or heated inert gas in order to accelerate the briquetting temperature of 450 to 800 ° C.
  • Heated air is preferably used as the heated oxidizing gas stream and nitrogen is used as the heated inert gas.
  • the air and / or the inert gas are heated by heat exchange by means of the hot, preferably cleaned exhaust gases emerging from the fluidized bed. This results in a particularly energy-saving way of working.
  • the heated air, the heated inert gas and the hot combustion gases are supplied to the fluidized bed in at least two, preferably in three or more, sections, the amount and temperature of the heated air, the heated inert gas and the hot combustion gases being independently controllable.
  • the temperature of the fluidized bed is measured at more than one, preferably at three, points and the temperature values are used to regulate / control the quantity and temperature of the heated air supplied to the fluidized bed, the heated inert gas and the hot combustion gases.
  • the amount of gases supplied to the fluidized bed is regulated / controlled so that the total amount of heated air, heated inert gas and hot combustion gases is constant.
  • the temperatures measured in the fluidized bed rise above the setpoint, the supply of hot combustion gases and then the supply of heated air is reduced and the supply of heated nitrogen is increased. If, on the other hand, the temperatures measured in the fluidized bed fall below the desired value, more heated air is supplied and then the supply of hot combustion gases is increased and the supply of heated nitrogen is reduced.
  • the residence time of the solids in the fluidized bed can be adjusted by changing the inclination of the fluidized bed or by changing the vibrations applied from the outside.
  • finely divided solid to be prepared does not consist entirely or predominantly of pyrophoric material
  • part of the finely divided solid can be replaced by finely divided solid fuel.
  • Up to 15% or up to 10% of the finely divided solids are preferably replaced by finely divided solid fuel.
  • Lignite coke dust and / or finely divided coal dust preferably from the treatment of flotation sludge, can be used as the finely divided solid fuel.
  • the solid can be preheated in countercurrent before entering the fluidized bed by hot, uncleaned exhaust gases from the fluidized bed. It is also possible to preheat the solid in the first part of the fluidized bed by means of heated cooling air from the briquette cooling.
  • the method according to the invention can also be carried out when the filter system is in the start-up state or when cold operating states occur.
  • Another advantage is that both the heating of the finely divided solids to the ignition temperature and the subsequent heating to the hot briquetting temperature in one device, i.e. can be carried out in the fluidized bed reactor according to the invention.
  • the balance of the thermal energy to be used is economically favorable and there are no transport losses for the fine-particle solid, which would occur, for example, if the fine-particle solids were first heated to the ignition temperature in a separate device and only then in a further device for heating to the hot briquetting would be directed.
  • a system for carrying out the process consisting of a fluidized bed reactor equipped with vibration exciters with gas feed lines to the underside of the fluidized bed, a subsequent briquette press and a briquette cooler is characterized in that the underside of the fluidized bed reactor is designed as a chamber which consists of at least two sections with separate gas feed lines. that the gas supply lines are connected to burners for generating hot combustion gases and to supply lines for a controllable supply line from a heated oxidizing gas stream and heated inert gas and that heating means are provided for heating the oxidizing gas and the inert gas.
  • the chamber preferably consists of three or more sections.
  • gas supply connecting pieces are arranged in the upper chamber wall of the chamber forming the bottom of the fluidized bed reactor, which protrude beyond the fluidized bed level and are equipped with siphon-like end pieces engaging in the fluidized bed.
  • the first section can be connected via a line to the cooling air collecting hood of the cooling belt of the briquette cooling.
  • the heated cooling air is fed via this line to the solid as it enters the fluidized bed reactor for preheating.
  • the fluidized bed reactor has a gas-tight hood with one or more, preferably two, exhaust pipes, which are equipped with control flaps.
  • the system is characterized by a dust separator which is connected to the hood of the fluidized bed reactor via the exhaust line (s).
  • the dust separator can also be connected to the hood of the fluidized bed reactor via the trough conveyor and a connecting line with control flaps. In this way, the solid can be preheated in countercurrent during transport to the fluidized bed reactor by means of uncleaned exhaust gases from the fluidized bed.
  • a heat exchanger connected to it via a line is advantageously arranged with heat exchanger elements for the heating of air and inert gas / exhaust gas.
  • the heating means for heating the oxidizing gas and the inert gas are preferably designed as heat exchanger elements.
  • Distributed across the fluidized bed reactor are preferably measuring devices for measuring the temperature of the fluidized bed, the temperatures and the supplied quantities of the hot combustion gases, the hot air and the hot inert gas and their distribution to the individual sections being known as a function of the measured temperatures
  • Control units are controllable.
  • the fluidized bed reactor preferably has adjusting devices with which the inclination of the reactor can be adjusted. It is also advantageous if the vibration exciters of the fluidized bed have adjusting devices with which the vibration amplitude / vibration frequency can be adjusted.
  • the pyrophoric filter dust retained in filters (not shown) of a CO recovery system of an oxygen inflation converter reaches, as shown in FIG. 1, via a line 1 into a dust silo 2, from which it is conveyed to the fluidized bed reactor 4 via a trough conveyor 3.
  • the elongated fluidized bed reactor which rests on vibration elements in the form of springs 5, has a gas-permeable bottom 6, gas feed lines 7 and a hood 8.
  • the fluidized bed reactor 4 is vibrated by vibration exciters, not shown.
  • the filter dust which has been heated to the briquetting temperature in the fluidized bed reactor 4, is fed via a discharge 9 to a briquette press 10, in which the filter dust is pressed into briquettes.
  • the finished briquettes are brought to a briquette cooler for cooling, which is designed in the form of an endless belt 11, the briquettes being cooled by the ambient air passing through them.
  • the heated cooling air is collected and discharged by a hood 33.
  • the cooled briquettes then go into a bunker, not shown, from which they can be removed for use in the steel mill.
  • the fluidized bed reactor 4 As shown in FIG. 2, has a chamber 13, the upper chamber wall 6 of which forms the bottom of the reactor 4 and is gas-permeable.
  • 6 gas supply stub 14 are arranged in the bottom, which protrude beyond the fluidized bed level.
  • the gas feed stubs 14 are equipped with siphon-like end pieces 15 which reach into the fluidized bed 12.
  • the hood 8 of the fluidized bed reactor 4 has two exhaust pipes 16 which are equipped with control flaps 17.
  • the hot exhaust gases are fed to a dust separator 18 via the exhaust gas lines.
  • the hot exhaust gases can also be passed in part through the trough conveyor 3 in countercurrent to the filter dust being conveyed and fed to the dust separator 18 via a connecting line 35 with control flaps 36.
  • the filter dust in the trough conveyor 3 is already preheated. This is particularly advantageous when processing cold, coarse filter dust.
  • the filter dust particles separated from the exhaust gas in the dust separator 18 return to the fluidized bed reactor 4 via the trough conveyor 3.
  • the hot cleaned exhaust gases are fed to a heat exchanger 20 via a line 19.
  • heat exchanger elements 21 are arranged for heating air and inert gas / exhaust gas.
  • the system also has three burners 24 for generating hot combustion gases. This is done by burning natural gas with air, which are supplied via lines 25 and 26.
  • the burners 24 are connected to the gas supply lines 7 of the fluidized bed reactor 4.
  • the gas supply lines 7 are also connected to the heat exchanger elements 21 of the heat exchanger 20 via the lines 27.
  • the chamber 13 of the fluidized bed reactor 4, as shown in FIG. 1, is divided into three sections 28, into which the gas feed lines 7 open.
  • temperature measuring devices 29 are arranged, with which the temperature of the fluidized bed 12 is measured in the individual areas.
  • the measured temperature values are the control / regulating elements 17, 30 and 31 known in the Lines 16 and 27 and the fans 32 are fed in lines 22, 23, 25 and 26, via which the temperatures and the supplied quantities of the hot combustion gases, the hot air and the hot inert gas are controlled.
  • the fluidized bed reactor 4 has adjusting devices, not shown, with which the inclination of the reactor can be adjusted.
  • the vibration exciters, not shown, are also equipped with adjusting devices, not shown, with which the vibration amplitude / vibration frequency can be adjusted.
  • FIG. 3 shows a system according to the invention which corresponds to that described in FIG. 1.
  • the reference numbers apply accordingly.
  • the fluidized bed reactor 4 has four sections 28, the first being connected via a line 34 to the cooling air collecting hood 33 of the cooling belt 11 and the three other sections, as in FIG. 1, being connected to the burners 24.
  • the heated cooling air collected by the hood 33 can advantageously be used to preheat the filter dust in the first part of the fluidized bed reactor.
  • the fine and coarse dusts of Examples 1, 2 and 3 come from the filter system of a CO recovery system of an oxygen inflation converter.
  • the fine and coarse dusts of Examples 1 and 2 were separated during the normal operating state.
  • the numbers show the cooling of the dusts by transport from the filter system to the fluidized bed reactor and by storage in the silo.
  • the fine dust from Example 3 was obtained when the filter system was started up. It therefore has a low temperature and a low pyrophoric content right from the start.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von zur Verhüttung bestimmten bindemittellosen Heißbriketts aus Eisen enthaltenden pyrophoren, feinteiligen Feststoffen.
  • Aus der DE-PS 32 23 203 sind ein Verfahren und eine Anlage dieser Gattung bekannt, mittels derer mehr als 4 Gew.-% metallisches Eisen enthaltende feinteilige, trockene Feststoffe mit einer Temperatur von mehr als 200°C, wie sie beispielsweise bei der Stahlerzeugung nach dem Sauerstoffaufblasverfahren bei der CO-Rückgewinnung in Filtern anfallen, einem Fließbett (Wirbelbett) zugeführt werden, welches den Filtern direkt nachgeschaltet ist. Auf dem Wirbelbett wird der feinteilige Feststoff vor dem Brikettieren mittels eines aufsteigenden, oxidierenden, erhitzten Gasstromes durchblasen und in einer Wirbelschicht gehalten. Der Gasstrom wird so geregelt, daß durch Oxidation eines Teiles des metallischen Eisens die Temperatur des feinteiligen Feststoffes auf 450 bis 650°C erhöht wird. Unmittelbar anschließend wird der Feststoff heißbrikettiert.
  • Die Platzverhältnisse in einem Stahlwerk lassen jedoch eine solche Anordnung häufig nicht zu, so daß der heiße Filterstaub über mehr oder weniger lange Transportwege zur Heißbrikettieranlage transportiert werden muß. Häufig müssen auch betriebsbedingt Zwischenlagerzeiten in Kauf genommen werden. Lange Transportwege und/oder Zwischenlagerzeiten führen jedoch zur Abkühlung der Filterstäube, so daß sie bei Eintritt in die Wirbelschicht keine ausreichende Temperatur mehr aufweisen und die Oxidation des metallischen Eisens nicht oder in zu geringem Maß einsetzt. Bei kalten Betriebszuständen oder im Anfahrzustand der Entstaubungsanlage haben die Filterstäube von vornherein eine zu geringe Temperatur.
  • Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich dadurch, wenn produktionsbedingt bei unterschiedlicher Fahrweise des Sauerstoffaufblaskonverters der pyrophore Anteil des Filterstaubes zurückgeht und die Oxidation des metallischen Eisens nicht ausreicht, um die Temperatur des feinteiligen Feststoffes auf die Brikettiertemperatur anzuheben.
  • Bei der bekannten Anlage ist es ferner schwierig, das Wirbelverhalten der feinteiligen Feststoffe gleichmäßig zu halten, es kann nämlich zu einer Kanalbildung in der Wirbelschicht kommen. Außerdem ist es schwierig, die Verweilzeit des Feststoffes in der Wirbelschicht genau zu steuern.
  • Aus der GB-PS 1 181 874 ist ein Verfahren zum Agglomerieren von feinteiligen metallurgischem Rohgut bekannt durch Heißbrikettieren bei Temperaturen zwischen 200 und 600°C. Das zu brikettierende Gut wird entweder im Anschluß an ein vorhergehendes Behandlungsverfahren bei hoher Temperatur, beispielsweise im Anschluß an das Rösten von Flotationsschwefelkies, mit der sich einstellenden hohen Temperatur brikettiert oder das kalte Gut wird in verschiedenen Öfen auf die erforderlichen Heißbrikettiertemperaturen aufgeheizt. Die Aufheizung des kalten Gutes kann in Drehöfen, Etagenöfen, Suspensionsöfen des fluidisierten Bettyps oder in Ofen, in denen das Gut suspendiert in einem heißen Gasstrom befördert und in einem Zyklon abgetrennt wird. Diese Verfahrensweisen sind auf eisenenthaltende pyrophore feinteilige Feststoffe, insbesondere pyrophore feinteilige Filterstäube, nicht übertragbar; wie bereits geschildert, sind die Filterstäube aufgrund der Gegebenheiten in einem Stahlwerk häufig auf eine derart niedrige Temperatur abgekühlt, daß eine unmittelbare Heißbrikettierung nicht mehr möglich ist. Eine Erwärmung auf Heißbrikettiertemperatur in den genannten Öfen dürfte wegen der pyrophoren Eigenschaften der Feststoffe mit Gefahren verbunden sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine zugehörige Anlage vorzuschlagen, mit denen auch abgekühlte feinteilige pyrophore Feststoffe sowie Feststoffe mit verringertem pyrophoren Anteil auf möglichst energiesparende beschleunigte Weise heißbrikettiert werden können unter Verbesserung des Wirbelverhaltens der Feststoffe in der Wirbelschicht bei Vermeidung von Kanalbildung sowie bei ausreichender Steuerung der Verweilzeit der Feststoffe in der Wirbelschicht.
  • Als Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung die Maßnahmen gemäß Anspruch 1 vor, die wie folgt lauten:
    • a) der feinteilige Feststoff wird bis zur Erwärmung auf die Zündtemperatur mittels aufsteigender heißer Verbrennungsgase und/oder erhitztem Inertgas durchblasen und in einer Wirbelschicht gehalten,
    • b) der erwärmte Feststoff wird anschließend mittels eines aufsteigenden oxidierenden erhitzten Gasstromes durchblasen und in der Wirbelschicht gehalten, wobei der Gasstrom so geregelt wird, daß durch Oxidation mindestens eines Teiles des metallischen Eisens die Temperatur des feinteiligen Feststoffes auf 450 bis 800°C erhöht wird,
    • c) die Wirbelschicht wird der Einwirkung von die Feststoffteilchen über das Wirbelbett fördernden Schwingungen ausgesetzt,
    • d) der erhitzte Feststoff wird anschließend heißbrikettiert.
  • Durch die Zuführung von Wärme von außen wird das metallische Eisen in vorteilhafter Weise auf die Zündtemperatur erwärmt. Durch die Einwirkung von Schwingungen auf die Wirbelschicht wird die Kanalbildung vermieden und die feinteiligen Feststoffe können gezielt über die Länge der Wirbelschicht geführt werden. Es ist weiter vorteilhaft, daß nach Erreichen der Zündtemperatur der feinteiligen Feststoffe sowohl mittels des aufsteigenden oxidierenden erhitzten Gasstromes als auch mittels der aufsteigenden heißen Verbrennungsgase und/oder erhitztem Inertgas durchblasen wird, um die Brikettiertemperatur von 450 bis 800°C beschleunigt zu erreichen. Als erhitzter oxidierender Gasstrom wird bevorzugt erhitzte Luft und als erhitztes Inertgas Stickstoff verwendet.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Luft und/oder das Inertgas mittels der aus der Wirbelschicht austretenden heißen vorzugsweise gereinigten Abgase durch Wärmetausch erhitzt. Hierdurch ergibt sich eine besonders energiesparende Arbeitsweise.
  • Die erhitzte Luft, das erhitzte Inertgas und die heißen Verbrennungsgase werden in mindestens zwei, vorzugsweise in drei oder mehreren, Abschnitten dem Wirbelbett zugeführt, wobei Menge und Temperatur der erhitzten Luft, des erhitzten Inertgases und der heißen Verbrennungsgase unabhängig voneinander regel-/steuerbar sind.
  • Die Temperatur des Wirbelbettes wird an mehr als einer, vorzugsweise an drei,Stellen gemessen und die Temperaturwerte zur Regelung/Steuerung der Menge und Temperatur der der Wirbelschicht zugeführten erhitzten Luft, des erhitzten Inertgases und der heißen Verbrennungsgase verwendet.
  • Auch diese Merkmale tragen zu einer energiesparenden, rationellen und gut regel-steuerbaren Verfahrensweise bei.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Menge der der Wirbelschicht zugeführten Gase so geregelt/gesteuert, daß die Gesamtmenge von erhitzter Luft, erhitztem Inertgas und heißen Verbrennungsgasen konstant ist.
  • Wenn sich die in der Wirbelschicht gemessenen Temperaturen über den Sollwert erhöhen, wird die Zufuhr von heißen Verbrennungsgasen und anschließend die Zufuhr von erhitzter Luft herabgesetzt und die Zufuhr von erhitztem Stickstoff erhöht. Wenn dagegen die in der Wirbelschicht gemessenen Temperaturen unter den Sollwert absinken, wird mehr erhitzte Luft zugeführt und anschließend die Zufuhr heißer Verbrennungsgase erhöht und die Zufuhr von erhitztem Stickstoff herabgesetzt.
  • Die Verweilzeit der Feststoffe im Wirbelbett kann durch Änderung der Wirbelbettneigung oder durch Änderung der von außen aufgegebenen Schwingungen eingestellt werden.
  • Wenn der aufzubereitende feinteilige Feststoff nicht vollständig oder überwiegend aus pyrophorem Material besteht, kann ein Teil des feinteiligen Feststoffes durch feinteiligen festen Brennstoff ersetzt werden. Bevorzugt werden dabei bis 15% bzw. bis 10% der feinteiligen Feststoffe durch feinteiligen festen Brennstoff ersetzt. Als feinteiliger fester Brennstoff kann Braunkohlenkoksstaub und/oder feinteilige Kohlenstäube, bevorzugt aus der Aufbereitung von Flotationsschlämmen, verwendet werden.
  • Der Feststoff kann vor dem Eintritt in das Wirbelbett durch heiße ungereinigte Abgase aus dem Wirbelbett im Gegenstrom vorgewärmt werden. Ferner ist es möglich, den Feststoff im ersten Teil des Wirbelbettes durch erhitzte Kühlluft aus der Brikettkühlung vorzuerwärmen.
  • Als Vorteil der Erfindung wird angesehen, daß die mit der Verarbeitung von feinkörnigen, pyrophoren Feststoffen zu Heißbriketts verbundenen Probleme gelöst werden und die Stoffe auf energiesparende Weise auf Heißbrikettiertemperatur gebracht werden können. Insbesondere können pyrophore Filterstäube, die aufgrund langer Transportwege sowie durch eine Zwischenlagerung einen Temperaturverlust erlitten haben, ohne Schwierigkeiten verarbeitet werden. Ferner sind Filterstäube einsetzbar, deren pyrophorer Anteil aufgrund produktionsbedingt unterschiedlicher Fahrweise des Sauerstoffaufblaskonverters zurückgegangen ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner durchgeführt werden, wenn sich die Filteranlage im Anfahrzustand befindet oder kalte Betriebszustände eintreten.
  • Als weiterer Vorteil ist zu sehen, daß sowohl die Erwärmung der feinteiligen Feststoffe auf die Zündtemperatur als auch die anschließende Erwärmung auf die Heißbrikettiertemperatur in einer Vorrichtung, d.h. in dem erfindungsgemäßen Wirbelbettreaktor, durchgeführt werden kann. Die Bilanz der aufzuwendenden Wärmeenergie ist wirtschaftlich günstig und es treten keine Transportverluste für den feinteiligen Feststoff auf, die sich beispielsweise einstellen würden, wenn die feinteiligen Feststoffe zunächst in einer gesonderten Vorrichtung auf die Zündtemperatur erwärmt und erst anschließend in eine weitere Vorrichtung zur Erwärmung auf die Heißbrikettierung geleitet würden.
  • Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens bestehend aus einem mit Schwingungserregern ausgerüsteten Wirbelbettreaktor mit Gaszuleitungen zur Unterseite des Wirbelbettes, einer anschließenden Brikettpresse und einem Brikettkühler ist dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Wirbelbettreaktors als Kammer ausgebildet ist, die aus mindestens zwei Sektionen mit getrennten Gaszuleitungen besteht, daß die Gaszuleitungen mit Brennern zur Erzeugung heißer Verbrennungsgase in Verbindung stehen sowie mit Zuführleitungen für eine steuer-/regelbare Zuleitung von einem erhitzten oxidierenden Gasstrom und erhitztem Inertgas verbunden sind und daß Heizungsmittel zur Erhitzung des oxidierenden Gases und des Inertgases vorgesehen sind. Vorzugsweise besteht die Kammer aus drei oder mehreren Sektionen.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in der oberen, den Boden des Wirbelbettreaktors bildenden Kammerwand der Kammer Gaszuleitungsstutzen angeordnet, die über den Wirbelbettspiegel hinausragen und mit syphonartigen in das Wirbelbett eingreifenden Endstücken ausgerüstet sind.
  • Die erste Sektion kann über eine Leitung mit der Kühlluftauffanghaube des Kühlbandes der Brikettkühlung verbunden sein. Über diese Leitung wird die erhitzte Kühlluft dem Feststoff beim Eintritt in den Wirbelbettreaktor zur Vorerwärmung zugeleitet.
  • Der Wirbelbettreaktor weist eine gasdichte Haube auf mit einer oder mehreren, vorzugsweise zwei Abgasleitungen, die mit Regelklappen ausgerüstet sind.
  • Es ist weiter von Vorteil, wenn die Anlage durch einen Staubabscheider gekennzeichnet ist, der über die Abgasleitung(en) mit der Haube des Wirbelbettreaktors verbunden ist.
  • Der Staubabscheider kann ferner über den Trogförderer und eine Verbindungsleitung mit Regelklappen mit der Haube des Wirbelbettreaktors verbunden sein. Auf diese Weise kann der Feststoff beim Transport zum Wirbelbettreaktor durch ungereinigte Abgase aus dem Wirbelbett im Gegenstrom vorerwärmt werden.
  • Im Anschluß an den Staubabscheider ist vorteilhafterweise ein mit diesem über eine Leitung verbundener Wärmetauscher angeordnet mit Wärmetauscherelementen für die Erwärmung von Luft und Inertgas/Abgas.
  • Die Heizungsmittel zur Erhitzung des oxidierenden Gases und des Inertgases sind bevorzugt als Wärmetauscherelemente ausgebildet.
  • Über den Wirbelbettreaktor verteilt sind bevorzugt Meßgeräte zur Messung der Temperatur der Wirbelschicht angeordnet, wobei in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen die Temperaturen und die zugeführten Mengen der heißen Verbrennungsgase, der heißen Luft und des heißen Inertgases und ihre Verteilung auf die einzelnen Sektionen durch an sich bekannte Steuer-/Regelorgane steuer- /regelbar sind.
  • Bevorzugt weist der Wirbelbettreaktor Stellvorrichtungen auf, mit denen die Neigung des Reaktors einstellbar ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Schwingungserreger des Wirbelbettes Stellvorrichtungen aufweisen, mit denen die Schwingungsamplitude/Schwingungsfrequenz einstellbar sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Anlage werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
    • Fig. 1 die erfindungsgemäße Anlage zur Heißbrikettierung von pyrophorem Filterstaub aus einer CO-Rückgewinnungsanlage eines Sauerstoffaufblaskonverters und
    • Fig. 2 einen Schnitt durch den Wirbelbettreaktor nach der Linie A-A
    • Fig. 3 eine zweite erfindungsgemäße Anlage.
  • Der in nicht dargestellten Filtern einer CO-Rückgewinnungsanlage eines Sauerstoffaufblaskonverters zurückgehaltene pyrophore Filterstaub gelangt, wie Fig. 1 zeigt, über eine Leitung 1 in ein Staubsilo 2, von dem es über einen Trogförderer 3 zum Wirbelbettreaktor 4 befördert wird. Der langgestreckte Wirbelbettreaktor, der auf Schwingungselementen in Form von Federn 5 ruht, weist einen gasdurchlässigen Boden 6, Gaszuleitungen 7 und eine Haube 8 auf. Der Wirbelbettreaktor 4 wird von nicht dargestellten Schwingungserregern in Schwingungen versetzt.
  • Der im Wirbelbettreaktor 4 auf Brikettiertemperatur aufgeheitzte Filterstaub wird über einen Austrag 9 einer Brikettpresse 10 zugeleitet, in welcher der Filterstaub zu Briketts verpreßt wird. Die fertigen Briketts gelangen zur Kühlung auf einen Brikettkühler, der in Form eines endlosen Bandes 11 ausgebildet ist, wobei die Kühlung der Briketts durch die durchstreichende Umgebungsluft erfolgt. Die erhitzte Kühlluft wird von einer Haube 33 aufgefangen und abgeleitet. Die gekühlten Briketts gelangen anschließend in einen nicht dargestellten Bunker, aus dem sie zur Verwendung im Stahlwerk entnommen werden können.
  • Zur Erzeugung des Wirbelbettes 12 besitzt der Wirbelbettreaktor 4, wie Fig. 2 zeigt, eine Kammer 13, deren obere, den Boden des Reaktors 4 bildende obere Kammerwand 6 gasdurchlässig ausgebildet ist. Zu diesem Zweck sind in dem Bodem 6 Gaszuleitungsstutzen 14 angeordne die über den Wirbelbettspiegel hinausragen. Die Gaszuleitungsstutzen 14 sind mit syphonartigen Endstücken 15 ausgerüstet, die in das Wirbelbett 12 hineingreifen.
  • Die Haube 8 des Wirbelbettreaktors 4 weist zwei Abgasleitungen 16 auf, die mit Regelklappen 17 ausgerüstet sin. Über die Abgasleitungen werden die heißen Abgase einem Staubabscheider 18 zugeleitet. Die heißen Abgase können zum Teil auch durch den Trogförderer 3 im Gegenstrom zum geförderten Filterstaub geführt und über eine Verbindungsleitung 35 mit Regelklappen 36 dem Staubabscheider 18 zugeleitet werden. Auf diese Weise wird der Filterstaub im Trogförderer 3 bereits vorerwärmt. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Verarbeitung von kaltem groben Filterstaub. Die im Staubabscheider 18 aus dem Abgas abgeschiedenen Filterstaubteilchen gelangen über den Trogförderer 3 wieder in den Wirbelbettreaktor 4. Die heißen gereinigten Abgase werden über eine Leitung 19 einem Wärmetauscher 20 zugeführt. In diesem Wärmetauscher sind Wärmetauscherelemente 21 angeordnet zur Erhitzung von Luft und Inertgas/Abgas.
  • Die Anlage weist ferner drei Brenner 24 auf zur Erzeugung von heißen Verbrennungsgasen. Dies geschieht durch Verbrennung von Erdgas mit Luft, die über die Leitungen 25 und 26 zugeführt werden. Die Brenner 24 stehen mit den Gaszuleitungen 7 des Wirbelbettreaktors 4 in Verbindung. Die Gaszuleitungen 7 sind ferner über die Leitungen 27 mit den Wärmetauscherelementen 21 des Wärmetauschers 20 verbunden. Die Kammer 13 des Wirbelbettreaktors 4 ist, wie Fig. 1 zeigt, in drei Sektionen 28 aufgeteilt, in welche die Gaszuleitungen 7 einmünden. Im Wirbelbettreaktor 4 sind Temperaturmeßgeräte 29 angeordnet, mit denen die Temperatur des Wirbelbettes 12 in den einzelnen Bereichen gemessen wird. Die gemessenen Temperaturwerte werden den an sich bekannten Steuer-/Regelorganen 17, 30 und 31 in den Leitungen 16 und 27 sowie den Ventilatoren 32 in den Leitungen 22, 23, 25 und 26 zugeleitet, über welche die Temperaturen und die zugeführten Mengen der heißen Verbrennungsgase, der heißen Luft und des heißen Inertgases gesteuert/geregelt werden.
  • Der Wirbelbettreaktor 4 weist nicht dargestellte Stellvorrichtungen auf, mit denen die Neigung des Reaktors einstellbar ist. Die nicht dargestellten Schwingungserreger sind ferner mit nicht gezeichneten Stellvorrichtungen ausgerüstet, mit denen die Schwingungsamplitude/Schwingungsfrequenz einstellbar sind.
  • Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage, die mit der in Fig. 1 beschriebenen übereinstimmt. Die Bezugszahlen gelten entsprechend. Der Wirbelbettreaktor 4 weist jedoch vier Sektionen 28 auf, wobei die erste über eine Leitung 34 mit der Kühlluftauffanghaube 33 des Kühlbandes 11 verbunden ist und die drei anderen Sektionen, wie in Fig. 1, mit den Brennern 24 in Verbindung stehen. Auf diese Weise kann mit Vorteil die von der Haube 33 aufgefangene erhitzte Kühlluft zur Vorerwärmung des Filterstaubes im ersten Teil des Wirbelbettreaktors verwendet werden.
  • Die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Werte dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
    Figure imgb0001
  • Die Fein- und Grobstäube der Beispiele 1, 2 und 3 stammen aus der Filteranlage einer CO-Rückgewinnungsanlage eines Sauerstoffaufblaskonverters.
  • Die Fein- und Grobstäube der Beispiele 1 und 2 wurden während des normalen Betriebszustandes abgeschieden. Die Zahlen zeigen die Abkühlung der Stäube durch den Transport von der Filteranlage bis zum Wirbelbettreaktor und durch die Lagerung im Silo. Der Feinstaub von Beispiel 3 fiel im Anfahrzustand der Filteranlage an. Er weist daher von vornherein eine geringe Temperatur und einen geringen pyrophoren Anteil auf.

Claims (29)

1. Verfahren zur Herstellung von zur Verhüttung bestimmten bindemittellosen Heißbriketts aus Eisen enthaltenden, pyrophoren, feinteiligen Feststoffen mit folgenden Maßnahmen:
a) der feinteilige Feststoff wird bis zur Erwärmung auf die Zündtemperatur mittels aufsteigender heißer Verbrennungsgase und/oder erhitztem Inertgas durchblasen und in einer Wirbelschicht gehalten,
b) der erwärmte Feststoff wird anschließend mittels eines aufsteigenden oxidierenden erhitzten Gasstromes durchblasen und in der Wirbelschicht gehalten, wobei der Gasstrom so geregelt wird, daß durch Oxidation mindestens eines Teiles des metallischen Eisens die Temperatur des feinteiligen Feststoffes auf 450 bis 800°C erhöht wird,
c) die Wirbelschicht wird der Einwirkung von die Feststoffteilchen über das Wirbelbett fördernden Schwingungen ausgesetzt,
d) der erhitzte Feststoff wird anschließend heißbrikettiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der Zündtemperatur der feinteilige Feststoff sowohl mittels des aufsteigenden oxidierenden erhitzten Gasstromes als auch mittels der aufsteigenden heißen Verbrennungsgase und/oder erhitztem Inertgas durchblasen wird, um die Brikettiertemperatur von 450 bis 800°C beschleunigt zu erreichen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erhitzter oxidierender Gasstrom erhitzte Luft verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als erhitztes Inertgas erhitzter Stickstoff verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft und/oder das Inertgas mittels der aus der Wirbelschicht austretenden heißen, vorzugsweise gereinigten Abgase durch Wärmetausch erhitzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Luft, das erhitzte Inertgas und die heißen Verbrennungsgase in mindestens zwei, vorzugsweise in drei oder mehreren Abschnitten, dem Wirbelbett zuführbar sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Menge und Temperatur der erhitzten Luft, des erhitzten Inertgases und der heißen Verbrennungsgase unabhängig voneinander regelbar/steuerbar sind.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Wirbelbettes an mehr als einer, vorzugsweise an drei Stellen, gemessen und die Temperaturwerte zur Regelung/ Steuerung der Menge und Temperatur der der Wirbelschicht zugeführten erhitzten Luft, des erhitzten Inertgases und der heißen Verbrennungsgase verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der der Wirbelschicht zugeführten Gase so geregelt/gesteuert wird, daß die Gesamtmenge von erhitzter Luft, erhitztem Inertgas und heißen Verbrennungsgasen konstant ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von heißen Verbrennungsgasen und anschließend die Zufuhr von erhitzter Luft herabgesetzt werden, wenn sich die in der Wirbelschicht gemessenen Temperaturen über den Sollwert erhöhen.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehr erhitzte Lufte zugeführt und anschließend die Zufuhr heißer Verbrennungsgase erhöht wird, wenn die in der Wirbelschicht gemessenen Temperaturen unter den Sollwert absinken.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Feststoffe im Wirbelbett durch Änderung der Wirbelbettneigung einstellbar ist.
13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Feststoffe im Wirbelbett durch Änderung der von außen aufgegebenen Schwingungen einstellbar ist.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bis 15%, vorzugsweise bis 10%, der pyrophoren feinteiligen Feststoffe durch feinteiligen festen Brennstoff ersetzt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als feinteiliger fester Brennstoff Braunkohlen-Koks-Staub und/oder feinteilige Kohlenstäube, bevorzugt aus der Aufbereitung von Flotationsschlämmen, verwendet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff vor dem Eintritt in das Wirbelbett durch heiße ungereinigte Abgase aus dem Wirbelbett im Gegenstrom vorgewärmt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff im ersten Teil des Wirbelbettes durch erhitzte Kühlluft aus der Brikettkühlung vorerwärmt wird.
18. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 17 bestehend aus einem mit Schwingungserregern ausgerüsteten Wirbelbettreaktor mit Gaszuleitungen zur Unterseite des Wirbeibettes, einer anschließenden Brikettierpresse und einem Brikettkühler, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Wirbelbettreaktors (4) als Kammer (13) ausgebildet ist, die aus mindestens zwei Sektionen (28) mit getrennten Gaszuleitungen (7) besteht, daß die Gaszuleitungen (7) mit Brennern (24) zur Erzeugung heißer Verbrennungsgase in Verbindung stehen sowie mit Zuführleitungen (27) für eine steuer-/regelbare Zuleitung von einem erhitzten oxidierenden Gasstrom und erhitztem Inertgas verbunden sind und daß Heizungsmittel zur Erhitzung des oxidierenden Gases und des Inertgases vorgesehen sind.
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Wirbelbettreaktors (4) als Kammer (13) ausgebildet ist und in der oberen den Boden des Reaktors bildenden Kammerwand (6) Gaszuleitungsstutzen (14) angeordnet sind, die über den Wirbelbettspiegel hinausragen und mit siphonartigen in das Wirbelbett (12) eingreifenden Endstücken (15) ausgerüstet sind.
20. Anlage nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (13) aus mindestens zwei, vorzugsweise drei oder mehreren, Sektionen (28) mit getrennten Gaszuleitungen (7) besteht.
21. Anlage nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sektion (28) über eine Leitung (34) mit der Kühlluftauffanghaube (33) des Kühlbandes (11) verbunden ist.
22. Anlage nach Anspruch 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelbettreaktor (4) eine gasdichte Haube (8) aufweist mit einer oder mehreren, vorzugsweise zwei, Abgasleitungen (16), die mit Regelklappen (17) ausgerüstet sind.
23. Anlage nach Anspruch 18 bis 22, gekennzeichnet durch einen Staubabscheider (18), der über die Abgasleitung (en) (16) mit der Haube (8) des Wirbelbettreaktors (4) verbunden ist.
24. Anlage nach Anspruch 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Staubabscheider (18) über den Trogförderer (3) und eine Verbindungsleitung (35) mit Regelklappen (36) mit der Haube (8) des Wirbelbettreaktors (4) verbunden ist.
25. Anlage nach Anspruch 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den Staubabscheider (18) ein mit diesem über eine Leitung (19) verbundenen Wärmetauscher (20) angeordnet ist mit Wärmetauscherelementen (21) für die Erwärmung von Luft und Inertgas/Abgas.
26. Anlage nach Anspruch 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungsmittel zur Erhitzung des oxidierenden Gases und des Inertgases als Wärmetauscherelemente (21) ausgebildete sind.
27. Anlage nach Anspruch 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß über den Wirbelbettreaktor (4) verteilt Meßgeräte (29) zur Messung der Temperatur der Wirbelschicht angeordnet sind, wobei in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen die Temperatur und die zugeführten Mengen der heißen Verbrennungsgase, der heißen Luft und des heißen Inertgases und ihre Verteilung auf die einzelnen Sektionen (28) durch an sich bekannte Regal-/Steuerorgane regel-/steuerbar sind.
28. Anlage nach Anspruch 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelbettreaktor (4) Stellvorrichtungen aufweist, mit denen die Neigung des Reaktors einstellbar ist.
29. Anlage nach Anspruch 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserreger des Wirbelbettes (12) Stellvorrichtungen aufweisen, mit denen die Schwingungsamplitude/Schwingungsfrequenz einstellbar sind.
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