EP0577127A1 - Process and installation for making mechanical- and thermal-stable, non-gassing agglomerates, such as briquettes or pellets - Google Patents

Process and installation for making mechanical- and thermal-stable, non-gassing agglomerates, such as briquettes or pellets Download PDF

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EP0577127A1
EP0577127A1 EP93110532A EP93110532A EP0577127A1 EP 0577127 A1 EP0577127 A1 EP 0577127A1 EP 93110532 A EP93110532 A EP 93110532A EP 93110532 A EP93110532 A EP 93110532A EP 0577127 A1 EP0577127 A1 EP 0577127A1
Authority
EP
European Patent Office
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rotary kiln
agglomerates
mineral solids
bed
fine
Prior art date
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Ceased
Application number
EP93110532A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Jungk
Ulrich Hüwel
Alfred Benninghoven
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.)
Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Filing date
Publication date
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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
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/244—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic
    • C22B1/245—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic with carbonaceous material for the production of coked agglomerates

Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for producing mechanically and thermally stable, low-gas agglomerates such as briquettes or pellets for use as a feedstock in metallurgical processes or as a fuel, consisting of mixtures of fine-grained mineral solids such as ores or ore processing products, quartz sand, Reactive agents, carbon carriers such as coal, coke, petroleum coke, dried sewage sludge or the like with the addition of a thermoplastic binder, such as bitumen or tar pitch, above whose softening temperature the mineral solids are mixed and agglomerated and the agglomerates are subjected to a thermal aftertreatment to expel the volatile constituents of the binder and / or the mineral solids are subjected to a rotary tube furnace in a fine-grained immersion bed formed from mineral solids.
  • a thermoplastic binder such as bitumen or tar pitch
  • preforms are formed from quartz sand, a carbon carrier and a bituminous binder and these are formed in a rotary tube furnace in which a quartz sand plunge bed is subjected to a thermal treatment.
  • the thermal treatment of the preforms takes place at a temperature of up to 500 ° C. largely in the absence of air with the aim of degassing and carbonizing the bituminous binder and the further carbon carriers in the preforms as far as possible.
  • the quartz sand of the quartz sand dipping bed is discharged from the rotary kiln with the finished raw material briquettes, separated from the finished raw material briquettes and then at least partially returned to the rotary kiln in the hot state and partially used to produce the preforms.
  • the quartz sand of the quartz sand dipping bed should be recirculated on a statistical average about three times into the rotary kiln before it is used to produce the preforms.
  • the amount of quartz sand that is removed from the quartz sand dipping bed for the production of the preforms is fed back to the rotary kiln together with the preforms as fresh quartz sand.
  • a disadvantage of this known method is that the chemical composition of the quartz sand must be determined before the recirculated quartz sand is used to produce the preforms, since this can be contaminated with carbon in varying amounts by abrasion and breakage of the preforms.
  • the object of the invention is to provide a method and a plant with which, using the known method and avoiding the disadvantages described above, the production of mechanically and thermally stable low-gas agglomerates can be carried out in a simple and reliable manner, the quality of which according to this Process-produced low-gas agglomerates allow these agglomerates to be used without restriction, for example for reduction processes in blast furnaces, cupola furnaces and electric furnaces, as well as in shaft furnaces and electric furnaces in the non-iron and steel industry, and the carbon agglomerates produced according to this process are comparable to the quality of conventional cokes such as foundry coke.
  • a favorable influence on the course of metallurgical reactions or on a combustion process can have the effect that some or all of the substances used as reaction partners are intimately mixed with one another and in close contact with one another in the form of agglomerates in the metallurgical process or in the combustion process be introduced.
  • the stoichiometric composition of the reaction mixture required for the reaction is kept constant and that no disturbing and undesirable constituents get into the reaction mixture.
  • the measure according to the invention of forming the fine-grained immersion bed from the same mineral substances that are also used for the production of the agglomerates, the chemical composition of the immersion bed and agglomerates also corresponding to one another, allows partial quantities of the immersion bed to be produced without complex chemical analysis of agglomerates can be used.
  • the entire material discharged at the end of the rotary kiln consisting of agglomerates, agglomerate fragments and fine-grained immersion bed solids, is separated by a sieving device in such a way that usable agglomerates, for example agglomerates larger than 20 mm (coarse product), an intermediate product, for example in the grain size 20 to 2 mm and a fine product with a grain size of, for example, less than 2 mm is obtained.
  • the fraction smaller than 2 mm can now be fed directly back to the rotary kiln or to the mixer for the production of the agglomerates, while the middle product must first be fed to a comminution.
  • the degassing of the preforms corresponds to pyrolysis, in which only the volatile constituents are released which can be volatilized up to 500 ° C., so that the briquettes emerging from the rotary kiln still contain remaining volatile constituents contain what their later use z. B. severely restricted in terms of use in metallurgical processes. Furthermore, at a furnace temperature of approximately 500 ° C., a complete burn-off of the gases released is not guaranteed, so that complex gas cleaning of the gases emerging from the furnace must take place.
  • the immersion bed formed from a carbon carrier enters into a reaction exchange with the furnace gas.
  • This exchange of reactions prevents the agglomerates from burning up due to the large surface area (in relation to the surface of the agglomerates) offered by the fine-grained immersion bed and the reducing conditions prevailing in the immersion bed - oxidation (combustion) is only possible above the immersion bed.
  • the combustion required to maintain the furnace temperature occurs exclusively above the diving bed by burning the expelled volatile constituents from the agglomerates as well as by combustion reactions on the surface of the diving bed itself.
  • the dwell time of the agglomerates in the immersion bed which is adapted to the properties of the mineral solids used - the dwell time can be adjusted by the length, inclination and speed of the rotary kiln - it is possible to produce agglomerates that have been completely degassed in carbon agglomerates with coke quality characteristics of cokes of known processes.
  • the invention Due to the high amount of oxygen in the rotary kiln according to the invention, a completely exhausted furnace exhaust gas is obtained, which makes subsequent cleaning unnecessary. Since even at these high temperatures, especially when using dried sewage sludge as a carbon carrier, dioxins can still be formed, the invention provides, however, that the rotary kiln gas leaving the rotary kiln is fed to a post-combustion, the heat content of the resulting gases being used to heat the combustion air for the rotary kiln is used.
  • the control of the partial pressure of oxygen takes place over the entire length of the furnace, so that it is ensured that the combustion takes place at every point of the furnace in such a way that no external energy has to be supplied (only auxiliary burners are required) and the volatile constituents escaping completely.
  • the aim of controlling the oxygen partial pressure is also to prevent combustion at the end of the furnace, so that this part of the furnace can be used to cool the agglomerates.
  • the mineral solids (9) to be compacted are first comminuted in a processing plant (10) to the required grain size, for example to less than 1 mm, mixed together and heated to the temperature required for the compaction, which is above the softening point of the thermoplastic binder used .
  • the preheated mixture is then fed to a mixer (11), in which the thermoplastic binder, for example bitumen or tar pitch, is fed in via a line (12) and mixed with the mineral solids.
  • the discharge of the mixer (11) is connected to an agglomeration device (12) in which the mixture discharged from the mixer is agglomerated.
  • the agglomeration device can be, for example, a roller briquette press or a device for producing pellets.
  • the agglomerates produced in the agglomeration device (12) reach the rotary tube furnace (13), which is designed as a direct current furnace, directly via an entry device. Abrasion and incorrect discharge of the agglomeration are also fed to the rotary kiln (13).
  • the agglomerates become one in this rotary tube furnace (13), which contains a fine-grained immersion bed made of the same mineral solids and with the same chemical composition as the agglomerates produced, up to approx. 1000 ° C subjected to thermal treatment, whereby volatile constituents of the agglomerates are released and burned in the rotary kiln.
  • the thermal energy required for the thermal treatment is fed to the rotary kiln via a support burner (14), by supplying preheated combustion air (15) and by burning the released volatile constituents from the agglomerates.
  • the coarse product (17) containing the usable agglomerates is led out of the system, the fine product (18) can be fed directly via a line (21) to the rotary kiln (13) to form the immersion bed. If necessary, this fine product (18) can also be discharged from the system as a separate finished product (19), for which purpose cooling in a cooling device (20) is required beforehand.
  • the middle product (23) separated in the screening plant (16) is first comminuted in a comminution device (24) to, for example, less than 2 mm and then fed into the line (21) for the fine product (18).
  • a line (25) it is also possible to feed this middle product back into the treatment directly via a line (25).
  • the rotary kiln gases leaving the rotary kiln (13) at the discharge end are first thermally treated in a post-combustion device (26) with the aid of a burner (27) in order to burn combustible components still contained in the gas, in particular formed dioxin.
  • the thermal energy of the rotary kiln gas heated in this way is then used in a heat exchange device (28) for heating fresh air (29), which is then fed to the rotary kiln (13) as preheated combustion air (15).
  • the rotary kiln gas cooled by the heat exchange device (28) is then dedusted in a dedusting device (31); The cleaned gas is removed from the system, the separated dust is returned to the preparation (10) via a line (30).

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Abstract

In the thermal after-treatment of agglomerates in a submerged bed, consisting of fine-grain mineral solids, in a rotary kiln, wherein volatile constituents are expelled from the agglomerates and burned in the rotary kiln above the submerged bed, an undefined quantity of agglomerate residue and broken agglomerate accumulates in the submerged bed during prolonged use. According to the invention, it is proposed to form the submerged bed in the same composition and from the same solids of which the agglomerates are composed, so that part quantities of the submerged bed can be used for preparing the agglomerates. <IMAGE>

Description

Die Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von mechanisch und thermisch stabilen, gasarmen Agglomeraten wie Briketts oder Pellets für die Verwendung als Einsatzstoff bei metallurgischen Prozessen oder als Brennstoff, bestehend aus Mischungen aus feinkörnigen mineralischen Feststoffen wie beispielsweise Erze oder Erzaufbereitungsprodukte, Quarzsand, Reaktionsmittel, Kohlenstoffträger wie Kohle, Koks, Petrolkoks, getrockneter Klärschlamm oder dergleichen unter Zugabe eines thermoplastischen Bindemittels, wie beispielsweise Bitumen oder Teerpech, oberhalb dessen Erweichungstemperatur die mineralischen Feststoffe vermischt und agglomeriert werden und die Agglomerate einer thermischen Nachbehandlung zur Austreibung der flüchtigen Bestandteile des Bindemittels und/oder der mineralischen Feststoffe in einem aus mineralischen Feststoffen gebildeten feinkörnigen Tauchbett eines Drehrohrofens unterzogen werden, gerichtet.The invention relates to a method and a plant for producing mechanically and thermally stable, low-gas agglomerates such as briquettes or pellets for use as a feedstock in metallurgical processes or as a fuel, consisting of mixtures of fine-grained mineral solids such as ores or ore processing products, quartz sand, Reactive agents, carbon carriers such as coal, coke, petroleum coke, dried sewage sludge or the like with the addition of a thermoplastic binder, such as bitumen or tar pitch, above whose softening temperature the mineral solids are mixed and agglomerated and the agglomerates are subjected to a thermal aftertreatment to expel the volatile constituents of the binder and / or the mineral solids are subjected to a rotary tube furnace in a fine-grained immersion bed formed from mineral solids.

Bei einem aus der DE-OS 37 24 541 bekannten Verfahren zur Herstellung von Rohstoffbriketts für die Erzeugung von Silizium oder von Siliziumkarbid oder von Ferrosilizium im Elektroniederschachtofen werden aus Quarzsand, einem Kohlenstoffträger und einem bituminösen Bindemittel Vorformlinge geformt und diese in einem Drehrohrofen, in dem sich ein Quarzsand-Tauchbett befindet, einer thermischen Behandlung unterworfen. Die thermische Behandlung der Vorformlinge erfolgt bei einer Temperatur bis zu 500 °C weitgehend bei Luftabschluß mit dem Ziel, eine möglichst weitgehende Entgasung und Verschwelung des bituminösen Bindemittels und der weiteren Kohlenstoffträger in den Vorformlingen durchzuführen.In a process known from DE-OS 37 24 541 for the production of raw material briquettes for the production of silicon or of silicon carbide or of ferrosilicon in an electronic shaft furnace, preforms are formed from quartz sand, a carbon carrier and a bituminous binder and these are formed in a rotary tube furnace in which a quartz sand plunge bed is subjected to a thermal treatment. The thermal treatment of the preforms takes place at a temperature of up to 500 ° C. largely in the absence of air with the aim of degassing and carbonizing the bituminous binder and the further carbon carriers in the preforms as far as possible.

Der Quarzsand des Quarzsand-Tauchbettes wird mit den fertigen Rohstoffbriketts aus dem Drehrohrofen ausgetragen, von den fertigen Rohstoffbriketts getrennt und dann zumindest teilweise im heißen Zustand in den Drehrohrofen zurückgeführt und teilweise zur Herstellung der Vorformlinge verwendet.The quartz sand of the quartz sand dipping bed is discharged from the rotary kiln with the finished raw material briquettes, separated from the finished raw material briquettes and then at least partially returned to the rotary kiln in the hot state and partially used to produce the preforms.

Wie der DE-OS 37 24 541 weiter zu entnehmen ist, soll der Quarzsand des Quarzsand-Tauchbettes im statistischen Mittel etwa dreimal in den Drehrohrofen rezirkuliert werden, bevor er zur Herstellung der Vorformlinge verwendet wird. Die Menge an Quarzsand, die dem Quarzsand-Tauchbett zur Herstellung der Vorformlinge entnommen wird, wird als frischer Quarzsand gemeinsam mit den Vorformlingen dem Drehrohrofen wieder zugeführt.As can further be seen from DE-OS 37 24 541, the quartz sand of the quartz sand dipping bed should be recirculated on a statistical average about three times into the rotary kiln before it is used to produce the preforms. The amount of quartz sand that is removed from the quartz sand dipping bed for the production of the preforms is fed back to the rotary kiln together with the preforms as fresh quartz sand.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist, daß vor der Verwendung des rezirkulierten Quarzsandes zur Herstellung der Vorformlinge eine Bestimmung der chemischen Zusammensetzung des Quarzsandes erfolgen muß, da dieser durch Abrieb und Bruch der Vorformlinge mit Kohlenstoff in unterschiedlicher Menge verunreinigt sein kann.A disadvantage of this known method is that the chemical composition of the quartz sand must be determined before the recirculated quartz sand is used to produce the preforms, since this can be contaminated with carbon in varying amounts by abrasion and breakage of the preforms.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, mit der bei Nutzung des bekannten Verfahrens und Vermeidung der oben geschilderten Nachteile die Herstellung mechanisch und thermisch stabiler gasarmer Agglomerate in einfacher und betriebssicherer Weise durchgeführt werden kann, wobei die Qualität der nach diesem Verfahren hergestellten gasarmen Agglomerate einen Einsatz dieser Agglomerate, beispielsweise für Reduktionsprozesse in Hochöfen, Kupolöfen und Elektroöfen sowie in der Nicht-Eisenhüttenindustrie in Schachtöfen und Elektroöfen, ohne Einschränkung gestattet und die nach diesem Verfahren hergestellte Kohlenstoffagglomerate mit der Qualität üblicher Kokse wie beispielsweise Gießereikoks vergleichbar sind.The object of the invention is to provide a method and a plant with which, using the known method and avoiding the disadvantages described above, the production of mechanically and thermally stable low-gas agglomerates can be carried out in a simple and reliable manner, the quality of which according to this Process-produced low-gas agglomerates allow these agglomerates to be used without restriction, for example for reduction processes in blast furnaces, cupola furnaces and electric furnaces, as well as in shaft furnaces and electric furnaces in the non-iron and steel industry, and the carbon agglomerates produced according to this process are comparable to the quality of conventional cokes such as foundry coke.

Die gestellte Aufgabe wird verfahrensmäßig mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 und anlagenmäßig mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 7 gelöst.The problem is solved procedurally with the measures of the characterizing part of claim 1 and systematically with the features of the characterizing part of claim 7.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Einen günstigen Einfluß auf den Ablauf metallurgischer Reaktionen oder auf einen Verbrennungsvorgang kann sich dadurch auswirken, daß einige oder alle Stoffe, die als Reaktionspartner zur Anwendung kommen, innig miteinander vermischt und in engem Kontakt miteinander in Form von Agglomeraten in den metallurgischen Prozeß oder in den Verbrennungsprozeß eingebracht werden. Für einen ungestörten Ablauf der Reaktionen ist es insbesondere wichtig, daß die für die Reaktion erforderliche Stöchiometrische Zusammensetzung der Reaktionsmischung konstant eingehalten wird und keine störenden und unerwünschten Bestandteile in die Reaktionsmischung gelangen.A favorable influence on the course of metallurgical reactions or on a combustion process can have the effect that some or all of the substances used as reaction partners are intimately mixed with one another and in close contact with one another in the form of agglomerates in the metallurgical process or in the combustion process be introduced. For an undisturbed course of the reactions it is particularly important that the stoichiometric composition of the reaction mixture required for the reaction is kept constant and that no disturbing and undesirable constituents get into the reaction mixture.

Bei der Herstellung der Agglomerate nach den aus der DE-OS 37 24 541 bekannten Verfahren ist eine unveränderte Zusammensetzung der Agglomerate bei Verwendung von Feststoffen des Tauchbettes nur nach einem aufwendigen chemischen Analyseverfahren des Tauchbettes möglich, was insbesondere bei einer kontinuierlichen Herstellung von Agglomeraten schwierig durchzuführen ist.In the production of the agglomerates according to the processes known from DE-OS 37 24 541, an unchanged composition of the agglomerates when solids of the immersion bed are used is only possible after a complex chemical analysis process of the immersion bed, which is particularly difficult to carry out in the continuous production of agglomerates .

Durch die Maßnahme gemäß der Erfindung, das feinkörnige Tauchbett aus den gleichen mineralischen Stoffen zu bilden, die auch für die Herstellung der Agglomerate verwendet werden, wobei auch die chemische Zusammensetzung von Tauchbett und Agglomerate einander entsprechen, können ohne aufwendige chemische Analytik Teilmengen des Tauchbettes zur Herstellung der Agglomerate verwendet werden.The measure according to the invention of forming the fine-grained immersion bed from the same mineral substances that are also used for the production of the agglomerates, the chemical composition of the immersion bed and agglomerates also corresponding to one another, allows partial quantities of the immersion bed to be produced without complex chemical analysis of agglomerates can be used.

Erreicht wird diese Übereinstimmung der chemischen Zusammensetzung des Tauchbettes mit den Agglomeraten dadurch, daß gemäß der Erfindung dem Drehrohrofen keine "frischen" mineralischen Stoffe zugeführt werden, sondern nur rezirkulierte Tauchbettmengen sowie frische Agglomerate, und die "frischen" mineralischen Stoffe ausschließlich der Ausgangsmischung für die Herstellung frischer Agglomerate zugeführt werden. Der bei der thermischenThis agreement of the chemical composition of the immersion bed with the agglomerates is achieved in that, according to the invention, no "fresh" mineral substances are fed to the rotary kiln, but only recirculated immersion bed quantities and fresh agglomerates, and the "fresh" mineral substances exclusively the starting mixture for the production fresh agglomerates are fed. The thermal one

Behandlung der Agglomerate anfallende Abrieb sowie Agglomeratbruch führt somit nicht zu einer Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Tauchbettes, da Tauchbett und Agglomerate einander entsprechen. Bei einem mengenmäßigen Anstieg des Tauchbettes kann eine Tauchbetteilmenge, ohne die Zusammensetzung der Agglomerate zu verändern, zur Herstellung der Agglomerate verwendet werden. Neben der Nutzung des Wärmeinhalts dieser Teilmenge zur Aufheizung der Agglomeratmischung wirkt sich auf die spätere Entgasung der Agglomerate positiv aus, daß diese Teilmenge bereits einmal im Drehrohrofen entgast wurde.Treatment of the agglomerates resulting from abrasion and agglomerate breakage therefore do not lead to a change in the chemical composition of the diving bed, since the diving bed and agglomerates correspond to one another. If the quantity of the diving bed increases, a quantity of diving bed can be used to produce the agglomerates without changing the composition of the agglomerates. In addition to using the heat content of this subset to heat the agglomerate mixture, the subsequent degassing of the agglomerates has a positive effect that this subset has already been degassed in the rotary kiln.

Zur Rezirkulierung des Tauchbettes wird das am Drehrohrofenende ausgetragene, aus Agglomeraten, aus Agglomeratbruch und aus feinkörnigen Tauchbettfeststoffen bestehende gesamte Material durch eine Siebeinrichtung so aufgetrennt, daß verwertbare Agglomerate, beispielsweise Agglomerate größer als 20 mm (Grobprodukt),ein Mittelprodukt beispielsweise in der Körnung 20 bis 2 mm und ein Feinprodukt in der Körnung beispielsweise kleiner 2 mm erhalten wird. Der Anteil kleiner 2 mm kann nun direkt wieder dem Drehrohrofen oder zur Herstellung der Agglomerate dem Mischer zugeführt werden, während das Mittelprodukt zunächst einer Zerkleinerung zugeführt werden muß.To recirculate the immersion bed, the entire material discharged at the end of the rotary kiln, consisting of agglomerates, agglomerate fragments and fine-grained immersion bed solids, is separated by a sieving device in such a way that usable agglomerates, for example agglomerates larger than 20 mm (coarse product), an intermediate product, for example in the grain size 20 to 2 mm and a fine product with a grain size of, for example, less than 2 mm is obtained. The fraction smaller than 2 mm can now be fed directly back to the rotary kiln or to the mixer for the production of the agglomerates, while the middle product must first be fed to a comminution.

Bei dem aus der DE-OS 37 24 451 bekannten Verfahren entspricht die Entgasung der Vorformlinge einer Pyrolyse, bei der nur die flüchtigen Bestandteile freigesetzt werden, die sich bis 500 °C verflüchtigen lassen, so daß die aus dem Drehrohrofen austretenden Briketts noch restliche flüchtige Bestandteile enthalten, was ihre spätere Verwendung z. B. im Hinblick auf den Einsatz in metallurgische Prozesse stark einschränkt. Weiterhin ist bei einer Ofentemperatur von ca. 500 °C ein vollständiger Abbrand der freigesetzten Gase nicht gewährleistet, so daß eine aufwendige Gasreinigung der aus dem Ofen austretenden Gase erfolgen muß.In the process known from DE-OS 37 24 451, the degassing of the preforms corresponds to pyrolysis, in which only the volatile constituents are released which can be volatilized up to 500 ° C., so that the briquettes emerging from the rotary kiln still contain remaining volatile constituents contain what their later use z. B. severely restricted in terms of use in metallurgical processes. Furthermore, at a furnace temperature of approximately 500 ° C., a complete burn-off of the gases released is not guaranteed, so that complex gas cleaning of the gases emerging from the furnace must take place.

Durch den erfindungsgemäßen Betrieb des Drehrohrofens bei einer Temperaturhöhe von 500 bis 1000 °C - gemessen im Tauchbett in der Mitte des Drehrohrofens - und einem ausreichenden Sauerstoffgehalt der Ofengase (am Ofeneintritt ein Sauerstoffpartialdruck von maximal 0,2 atm, am Ofenaustritt noch 0,1 bis 0,02 atm.) wird erreicht, daß das aus einem Kohlenstoffträger gebildete Tauchbett mit dem Ofengas in einem Reaktionsaustausch tritt. Dieser Reaktionsaustausch verhindert wegen der vom feinkörnigen Tauchbett angebotenen großen Oberfläche (im Verhältnis zur Oberfläche der Agglomerate) sowie den im Tauchbett herrschenden reduzierenden Bedingungen - nur oberhalb des Tauchbetts ist Oxidation (Verbrennung) möglich - einen Abbrand der Agglomerate. Die zur Aufrechterhaltung der Ofentemperatur erforderliche Verbrennung geschieht ausschließlich oberhalb des Tauchbetts durch Verbrennung der ausgetriebenen flüchtigen Bestandteile aus den Agglomerate sowie durch Verbrennungsreaktionen an der Oberfläche des Tauchbetts selbst.Due to the inventive operation of the rotary kiln at a temperature of 500 to 1000 ° C - measured in the immersion bed in the middle of the rotary kiln - and a sufficient oxygen content of the furnace gases (an oxygen partial pressure of maximum 0.2 atm at the furnace inlet, 0.1 to 0.1 at the furnace outlet 0.02 atm.) It is achieved that the immersion bed formed from a carbon carrier enters into a reaction exchange with the furnace gas. This exchange of reactions prevents the agglomerates from burning up due to the large surface area (in relation to the surface of the agglomerates) offered by the fine-grained immersion bed and the reducing conditions prevailing in the immersion bed - oxidation (combustion) is only possible above the immersion bed. The combustion required to maintain the furnace temperature occurs exclusively above the diving bed by burning the expelled volatile constituents from the agglomerates as well as by combustion reactions on the surface of the diving bed itself.

Durch die hohe Behandlungstemperatur sowie der den Eigenschaften der eingesetzten mineralischen Feststoffe angepaßten Verweilzeit der Agglomerate im Tauchbett - die Verweilzeit ist einstellbar durch Länge, Neigung und Drehzahl des Drehrohrofens - ist es möglich, bei Kohlenstoffagglomeraten völlig entgaste Agglomerate mit Koksqualitätsmerkmalen von Koksen bekannter Verfahren zu erzeugen.Due to the high treatment temperature and the dwell time of the agglomerates in the immersion bed, which is adapted to the properties of the mineral solids used - the dwell time can be adjusted by the length, inclination and speed of the rotary kiln - it is possible to produce agglomerates that have been completely degassed in carbon agglomerates with coke quality characteristics of cokes of known processes.

Durch das erfindungsgemäß hohe Sauerstoffangebet im Drehrohrofen wird ein völlig ausreagiertes Ofenabgas erhalten, das eine Nachreinigung überflüssig macht. Da auch bei diesen hohen Temperaturen, insbesondere bei Einsatz von getrockneten Klärschlamm als Kohlenstoffträger, noch Dioxine gebildet werden können, ist erfindungsgemäß jedoch vorgesehen, daß das den Drehrohrofen verlassende Drehrohrofengas einer Nachverbrennung zugeführt wird, wobei der Wärmeinhalt der so erhaltenen Abgase zur Aufheizung der Verbrennungsluft für den Drehrohrofen genutzt wird.Due to the high amount of oxygen in the rotary kiln according to the invention, a completely exhausted furnace exhaust gas is obtained, which makes subsequent cleaning unnecessary. Since even at these high temperatures, especially when using dried sewage sludge as a carbon carrier, dioxins can still be formed, the invention provides, however, that the rotary kiln gas leaving the rotary kiln is fed to a post-combustion, the heat content of the resulting gases being used to heat the combustion air for the rotary kiln is used.

Die Steuerung des Sauerstoffpartialdrucks erfolgt über die gesamte Ofenlänge, so daß gewährleistet ist, daß die Verbrennung an jeder Stelle des Ofens so abläuft, daß keine Fremdenergie zugeführt werden muß (nur Stützbrenner sind erforderlich) und ein vollständiger Abbrand der austretenden flüchtigen Bestandteile erfolgt. Ziel der Steuerung des Sauerstoffpartialdrucks ist auch, am Ofenende keine Verbrennung mehr zu ermöglichen, so daß hier dieser Teil des Ofens zur Kühlung der Agglomerate verwendet werden kann.The control of the partial pressure of oxygen takes place over the entire length of the furnace, so that it is ensured that the combustion takes place at every point of the furnace in such a way that no external energy has to be supplied (only auxiliary burners are required) and the volatile constituents escaping completely. The aim of controlling the oxygen partial pressure is also to prevent combustion at the end of the furnace, so that this part of the furnace can be used to cool the agglomerates.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen zu einem in einer Zeichnungsfigur schematisch dargestellten Verfahrensschema einer beispielhaften Anlage gemäß der Erfindung.Further details, features and advantages of the invention result from the following explanations of a process diagram of an exemplary system according to the invention, which is shown schematically in a drawing figure.

Die zu kompaktierenden mineralischen Feststoffe (9) werden zunächst in eine Aufbereitungsanlage (10) auf die erforderliche Korngröße zerkleinert, beispielsweise auf kleiner 1 mm, miteinander vermischt und auf die für die Kompaktierung benötigte Temperatur, die oberhalb des Erweichungspunktes des verwendeten thermoplastischen Bindemittels liegt, aufgewärmt. Die vorgewärmte Mischung wird nun einem Mischer (11) zugeführt, in der über eine Leitung (12) das thermoplastische Bindemittel, beispielsweise Bitumen oder Teerpech, eingespeist und mit den mineralischen Feststoffen vermischt wird. Der Austrag des Mischers (11) ist mit einer Agglomerationsvorrichtung (12) verbunden, in der die aus dem Mischer ausgetragene Mischung agglomeriert wird. Die Agglomerationsvorrichtung kann beispielsweise eine Walzenbrikettpresse oder eine Vorrichtung zur Herstellung von Pellets sein.The mineral solids (9) to be compacted are first comminuted in a processing plant (10) to the required grain size, for example to less than 1 mm, mixed together and heated to the temperature required for the compaction, which is above the softening point of the thermoplastic binder used . The preheated mixture is then fed to a mixer (11), in which the thermoplastic binder, for example bitumen or tar pitch, is fed in via a line (12) and mixed with the mineral solids. The discharge of the mixer (11) is connected to an agglomeration device (12) in which the mixture discharged from the mixer is agglomerated. The agglomeration device can be, for example, a roller briquette press or a device for producing pellets.

Die in der Agglomerationsvorrichtung (12) hergestellten Agglomerate gelangen unmittelbar über eine Eintragsvorrichtung in den Drehrohrofen (13), der als Gleichstromofen ausgebildet ist. Abrieb und Fehlausträge der Agglomeration werden gleichfalls dem Drehrohrofen (13) zugeführt. In diesen Drehrohrofen (13), der ein bis ca. 1000 °C heißes feinkörniges Tauchbett aus den gleichen mineralischen Feststoffen und in der gleichen chemischen Zusammensetzung wie die hergestellten Agglomerate enthält, werden die Agglomerate einer thermischen Behandlung unterzogen, wobei flüchtige Bestandteile der Agglomerate freigesetzt und im Drehrohrofen verbrannt werden. Die für die thermische Behandlung erforderliche thermische Energie wird dem Drehrohrofen über einen Stützbrenner (14), durch die Zuführung von vorgewärmter Verbrennungsluft (15) und durch die Verbrennung der freigesetzten flüchtigen Bestandteile aus den Agglomeraten zugeführt.The agglomerates produced in the agglomeration device (12) reach the rotary tube furnace (13), which is designed as a direct current furnace, directly via an entry device. Abrasion and incorrect discharge of the agglomeration are also fed to the rotary kiln (13). The agglomerates become one in this rotary tube furnace (13), which contains a fine-grained immersion bed made of the same mineral solids and with the same chemical composition as the agglomerates produced, up to approx. 1000 ° C subjected to thermal treatment, whereby volatile constituents of the agglomerates are released and burned in the rotary kiln. The thermal energy required for the thermal treatment is fed to the rotary kiln via a support burner (14), by supplying preheated combustion air (15) and by burning the released volatile constituents from the agglomerates.

Die den Drehrohrofen (13) zugeführten Agglomerate wandern infolge der Drehung und Neigung des Drehrohrofens (13) gemeinsam mit dem feinkörnigen Tauchbett im Gleichstrom mit den Drehrohrofengasen zum Austragsende des Drehrohrofens, wo Agglomerate und Tauchbett ausgetragen und einer Siebvorrichtung (16) zugeführt werden. In dieser Siebvorrichtung (16) wird der Drehrohrofenaustrag bei zwei Trennkorngrößen getrennt, beispielsweise bei 20 mm und bei 2 mm, wobei drei Produkte erhalten werden:

  • ein Grobprodukt (17) mit einer Korngröße von größer 20 mm, das aus den verwertbaren Agglomeraten besteht;
  • ein Mittelprodukt mit einer Korngröße von 2 bis 20 mm, das aus grobkörnigem Agglomeratbruch besteht;
  • ein Feinprodukt mit einer Korngröße von kleiner 2 mm, das aus dem feinkörnigen Tauchbett und feinkörnigem Agglomeratbruch besteht.
As a result of the rotation and inclination of the rotary kiln (13), the agglomerates fed to the rotary kiln (13) migrate together with the fine-grained immersion bed in cocurrent with the rotary kiln gases to the discharge end of the rotary kiln, where agglomerates and immersion bed are discharged and fed to a screening device (16). In this screening device (16), the rotary kiln discharge is separated for two separating grain sizes, for example 20 mm and 2 mm, whereby three products are obtained:
  • a coarse product (17) with a grain size greater than 20 mm, which consists of the usable agglomerates;
  • an intermediate product with a grain size of 2 to 20 mm, which consists of coarse-grained agglomerate breakage;
  • a fine product with a grain size of less than 2 mm, which consists of the fine-grained immersion bed and fine-grained agglomerate fracture.

Das die verwertbaren Agglomerate enthaltende Grobprodukt (17) wird aus der Anlage herausgeführt, das Feinprodukt (18) kann direkt über eine Leitung (21) dem Drehrohrofen (13) zur Bildung des Tauchbettes wieder zugeführt werden. Im Bedarfsfall kann dieses Feinprodukt (18) auch als ein gesondertes Fertigprodukt (19) aus der Anlage ausgetragen werden, hierzu ist dann vorher eine Kühlung in einer Kühlvorrichtung (20) erforderlich.The coarse product (17) containing the usable agglomerates is led out of the system, the fine product (18) can be fed directly via a line (21) to the rotary kiln (13) to form the immersion bed. If necessary, this fine product (18) can also be discharged from the system as a separate finished product (19), for which purpose cooling in a cooling device (20) is required beforehand.

Weiterhin ist es möglich, das Feinprodukt (18) über eine Leitung (22) dem Mischer (11) zuzuführen, wenn es zur Herstellung der Agglomerate verwendet werden soll. Das in der Siebanlage (16) abgetrennte Mittelprodukt (23) wird zunächst in einer Zerkleinerungseinrichtung (24) auf beispielsweise kleiner 2 mm zerkleinert und dann in die Leitung (21) für das Feinprodukt (18) eingespeist. Es ist aber auch möglich, dieses Mittelprodukt direkt über eine Leitung (25) wieder der Aufbereitung zuzuführen.It is also possible to feed the fine product (18) to the mixer (11) via a line (22) if it is to be used for the production of the agglomerates. The middle product (23) separated in the screening plant (16) is first comminuted in a comminution device (24) to, for example, less than 2 mm and then fed into the line (21) for the fine product (18). However, it is also possible to feed this middle product back into the treatment directly via a line (25).

Die den Drehrohrofen (13) am Austragsende verlassenden Drehrohrofengase werden zunächst in einer Nachverbrennungseinrichtung (26) mit Hilfe eines Brenners (27) nochmals thermisch behandelt, um noch im Gas enthaltene brennbare Bestandteile, insbesondere gebildetes Dioxin zu verbrennen. Die Wärmeenergie des so weiter aufgeheizten Drehrohrofengases wird dann in einer Wärmetauscheinrichtung (28) zur Aufheizung von Frischluft (29) benutzt, die dann als vorgewärmte Verbrennungsluft (15) dem Drehrohrofen (13) zugeführt wird. Das durch die Wärmetauscheinrichtung (28) abgekühlte Drehrohrofengas wird anschließend in einer Entstaubungseinrichtung (31) entstaubt; das gereinigte Gas wird aus der Anlage abgeführt, der abgetrennte Staub wird über eine Leitung (30) zur Aufbereitung (10) zurückgeführt.The rotary kiln gases leaving the rotary kiln (13) at the discharge end are first thermally treated in a post-combustion device (26) with the aid of a burner (27) in order to burn combustible components still contained in the gas, in particular formed dioxin. The thermal energy of the rotary kiln gas heated in this way is then used in a heat exchange device (28) for heating fresh air (29), which is then fed to the rotary kiln (13) as preheated combustion air (15). The rotary kiln gas cooled by the heat exchange device (28) is then dedusted in a dedusting device (31); The cleaned gas is removed from the system, the separated dust is returned to the preparation (10) via a line (30).

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung von mechanisch und thermisch stabilen, gasarmen Agglomeraten wie Briketts oder Pellets für die Verwendung als Einsatzstoff bei metallurgischen Prozessen oder als Brennstoff, bestehend aus Mischungen aus feinkörnigen mineralischen Feststoffen wie beispielsweise Erze oder Erzaufbereitungsprodukte, Quarzsand, Reaktionsmittel, Kohlenstoffträger wie Kohle, Koks, Petrolkoks, getrockneter Klärschlamm oder dergleichen unter Zugabe eines thermoplastischen Bindemittels, wie beispielsweise Bitumen oder Teerpech, oberhalb dessen Erweichungstemperatur die mineralischen Feststoffe vermischt und agglomeriert werden und die Agglomerate einer thermischen Nachbehandlung zur Austreibung der flüchtigen Bestandteile des Bindemittels und/oder der mineralischen Feststoffe in einem aus mineralischen Feststoffen gebildeten feinkörnigen Tauchbett eines Drehrohrofens (13) unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß a) das Tauchbett aus den gleichen mineralischen Feststoffen gebildet ist, die auch zur Agglomerat-Bildung verwendet werden und wobei die chemische Zusammensetzung des Tauchbettes am Ende des Drehrohrofens (13) der chemischen Zusammensetzung der Agglomerate bei ihrem Austrag aus dem Drehrohrofen (13) entspricht; b) am Austragsende des Drehrohrofens (13) die entgasten Agglomerate und die das Tauchbett bildenden mineralischen Feststoffe aus dem Drehrohrofen zusammen abgezogen werden, die Agglomerate von den mineralischen Feststoffen abgetrennt und eine Teilmenge der mineralischen Feststoffe, gegebenenfalls nach Zerkleinerung, der zu kompaktierenden Ausgangsmischung zugeführt, und die verbleibende Restmenge im geschlossenen Kreislauf in den Drehrohrofen (13) zurückgeführt wird. Process for the production of mechanically and thermally stable, low-gas agglomerates such as briquettes or pellets for use as a feedstock in metallurgical processes or as a fuel, consisting of mixtures of fine-grained mineral solids such as ores or ore processing products, quartz sand, reactants, carbon carriers such as coal, coke, Petroleum coke, dried sewage sludge or the like with the addition of a thermoplastic binder, such as bitumen or tar pitch, above whose softening temperature the mineral solids are mixed and agglomerated and the agglomerates undergo a thermal aftertreatment to expel the volatile constituents of the binder and / or the mineral solids in one mineral solids formed fine-grained immersion bed are subjected to a rotary kiln (13), characterized in that a) the immersion bed is formed from the same mineral solids that are also used for agglomerate formation and the chemical composition of the immersion bed at the end of the rotary kiln (13) corresponds to the chemical composition of the agglomerates when they are discharged from the rotary kiln (13); b) at the discharge end of the rotary kiln (13), the degassed agglomerates and the mineral solids forming the immersion bed are withdrawn from the rotary kiln, the agglomerates are separated from the mineral solids, and a portion of the mineral solids, optionally after comminution, is fed to the starting mixture to be compacted, and the remaining amount in the closed circuit is returned to the rotary kiln (13). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Nachbehandlung in einem Temperaturbereich - in der Mitte des Drehrohrofens (13) im Tauchbett gemessen - von 500 bis 1000 °C und bei einem Sauerstoffpartialdruck der Drehrohrofengase bei Ofeneintritt von maximal 0,2 atm. und bei Ofenaustritt von 0,1 bis 0,02 atm. erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the thermal aftertreatment in a temperature range - measured in the middle of the rotary kiln (13) in the immersion bed - from 500 to 1000 ° C and at an oxygen partial pressure of the rotary kiln gases when the furnace enters at a maximum of 0.2 atm. and from 0.1 to 0.02 atm. he follows. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffpartialdruck der Ofengase so geregelt wird, daß im Bereich des Ofenaustrags keine Verbrennung mehr stattfindet und dieser Teil des Ofens somit der Kühlung der Briketts dient.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the oxygen partial pressure of the furnace gases is regulated in such a way that no combustion takes place in the region of the furnace discharge and this part of the furnace thus serves to cool the briquettes. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführung im Drehrohrofen (13) nach dem Gleichstromprinzip durchgeführt wird.Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the gas flow in the rotary tube furnace (13) is carried out according to the direct current principle. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrohrofengase nach Austritt aus dem Drehrohrofen (13) in einer Nachverbrennungseinrichtung (26) nachverbrannt und ihr Wärmeinhalt in einer Wärmetauschereinrichtung (28) zur Aufheizung der Verbrennungsluft für den Drehrohrofen (13) genutzt werden.Method according to Claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the rotary kiln gases afterburning from the rotary kiln (13) are afterburned in a post-combustion device (26) and their heat content in a heat exchanger device (28) for heating the combustion air for the rotary kiln (13 ) be used. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Agglomerate eine Größe bis 100 cm/³ haben.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the agglomerates have a size of up to 100 cm / ³. Anlage zur Herstellung von mechanisch und thermisch stabilen, gasarmen Agglomeraten wie Briketts oder Pellets für die Verwendung als Einsatzstoff bei metallurgischen Prozessen oder als Brennstoff, bestehend aus Mischungen aus feinkörnigen mineralischen Feststoffen wie Erze oder Erzaufbereitungsprodukte, Quarzsand, Reaktionsmittel, Kohlenstoffträger wie Kohle, Koks, Petrolkoks, getrockneter Klärschlamm oder dergleichen unter Zugabe eines thermoplastischen Bindemittels, wie beispielsweise Bitumen oder Teerpech, oberhalb dessen Erweichungstemperatur die mineralischen Feststoffe vermischt und agglomeriert werden und die Agglomerate einer thermischen Nachbehandlung zur Austreibung der flüchtigen Bestandteile des Bindemittels und/oder der mineralischen Feststoffen in einem aus mineralischen Feststoffen gebildetem feinkörnigen Tauchbett eines Drehrohrofens (13) unterzogen werden, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Aufheizen (10) und Mischen (11) der feinkörnigen mineralischen Feststoffe, einer Agglomeriereinrichtung (12), einem Drehrohrofen (13) mit einem feinkörnigen Tauchbett aus mineralischen Feststoffen zur thermischen Nachbehandlung der Agglomerate und einer Siebeinrichtung (16) zur Absiebung der aus dem Drehrohrofen (13) ausgetragenen Agglomerate von den mitausgetragenen mineralischen Feststoffen des Tauchbettes, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Drehrohrofen (13) bis auf eine Temperatur des Tauchbettes von 1000 °C bei einem Sauerstoffpartialdruck der Drehrohrofengase bei Ofeneintritt von maximal 0,2 atm. und bei Ofenaustritt von 0,1 bis 0,02 atm. aufheizbar ist, und daß der Drehrohrofen (13) gasseitig mit einer Nachverbrennungseinrichtung (26) für die Drehrohrofengase verbunden ist; b) die Siebeinrichtung (16) den Drehrohrofenaustrag in drei Produkte trennt: - in ein Grobprodukt (17), das die weiter verwertbaren Agglomerate enthält; - in ein Mittelprodukt (23), das aus Agglomeratbruch besteht; - in ein Feinprodukt (18), das aus den mineralischen Feststoffen des Tauchbettes und aus Agglomeratbruch besteht. Plant for the production of mechanically and thermally stable, low-gas agglomerates such as briquettes or pellets for use as a feedstock in metallurgical processes or as a fuel, consisting of mixtures of fine-grained mineral solids such as ores or ore processing products, quartz sand, reactants, carbon carriers such as coal, coke, petroleum coke , dried sewage sludge or the like with the addition of a thermoplastic binder, such as bitumen or tar pitch, above whose softening temperature the mineral solids are mixed and agglomerated and the agglomerates undergo a thermal aftertreatment to drive off the volatile constituents of the binder and / or the mineral solids in a mineral Solid-formed fine-grained immersion bed of a rotary kiln (13) are subjected, in particular to carry out the method according to one or more of the preceding claims, with egg ner device for heating (10) and mixing (11) the fine-grained mineral solids, an agglomerating device (12), a rotary kiln (13) with a fine-grained immersion bed made of mineral solids for thermal aftertreatment of the agglomerates and a sieving device (16) for screening off the agglomerates discharged from the rotary kiln (13) from the co-discharged mineral solids of the immersion bed, characterized in that a) the rotary kiln (13) up to a temperature of the immersion bed of 1000 ° C at an oxygen partial pressure of the rotary kiln gases when the furnace enters a maximum of 0.2 atm. and from 0.1 to 0.02 atm. is heatable, and that the rotary kiln (13) is connected on the gas side to an afterburning device (26) for the rotary kiln gases; b) the screening device (16) separates the rotary kiln discharge into three products: - In a coarse product (17) containing the reusable agglomerates; - In a middle product (23) consisting of agglomerate breakage; - In a fine product (18) consisting of the mineral solids of the diving bed and from agglomerate breakage.
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