EP0985122B1

EP0985122B1 - Chargiervorrichtung für einen drehherdofen

Info

Publication number: EP0985122B1
Application number: EP98929303A
Authority: EP
Inventors: Gilbert Bernard; Emile Lonardi; Romain Frieden; Patrick Hutmacher
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-13
Publication date: 2001-07-04
Anticipated expiration: 2018-05-13
Also published as: BR9809885A; AU7911798A; EP0985122A1; WO1998054526A1; CA2290343A1; DE59800967D1; TW396266B; LU90072B1; ZA984528B; US6210155B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehherdofen mit Chargiervorrichtung für die Anwendung eines neuartigen Direktreduktionsverfahrens von Eisenerz. Die Herstellung von Eisenschwamm geschieht in einem Direktreduktionsverfahren durch Reduktion von Eisenoxyd mit festen oder gasförmigen Reduktionsmitteln. Als festes Reduktionsmittel dient dabei zum Beispiel Kohlenstoff, der bei höheren Temperaturen mit Sauerstoff reagiert um das Reduktionsgas CO zu bilden. Ein solches Verfahren kann zum Beispiel in einem Drehherdofen durchgeführt werden, d.h. in einem Ofen mit einem drehbaren ringförmigen Ofenboden, der auf der Oberseite mit feuerfestem Material verkleidet ist und der von einer Einhausung umgeben ist. An der Oberseite der Einhausung sind Brenner angebracht, welche die Einhausung durchdringen und das Innere der Einhausung auf die erforderliche Reaktionstemperatur von über 1000°C aufheizen.

Das Eisenoxyd wird zusammen mit dem Reduktionsmittel an einer ersten Stelle des Drehherdofens auf den Drehherd aufgebracht und gelangt durch die Rotation des Drehherds in das Innere der Einhausung, wo es aufgrund der hohen Temperaturen mit dem Reduktionsmittel reagiert, um nach zirka einer Umdrehung des Drehherds als direkt reduziertes Eisen vorzuliegen. Die Form unter der das Eisen vorliegt hängt dabei von der Art des verwendeten Verfahrens ab.

Bei dem traditionellen Verfahren wird das Eisenoxyd vor dem Chargieren in den Drehherdofen zusammen mit dem Reduktionsmittel zu Pellets verpreßt, die dann anschließend auf den Drehherd des Ofens chargiert werden. Im Inneren des Ofens reagiert in einer kontrollierten Atmosphäre das Eisenoxyd innerhalb der einzelnen Pellets mit dem von dem Kohlenstoff freigesetzten Kohlenmonoxid und wird innerhalb der Pellets zu Eisen reduziert. Der Eisenschwamm liegt somit nach der Reduktion in Pelletform vor, wobei die Pellets außerdem die Rückstände des Reduktionsmittels (Asche) sowie etwaige Verunreinigungen wie z.B. Schwefel enthalten. Nach dem Reduktionsvorgang ist folglich ein weiterer Verfahrensschritt notwendig, in dem das direkt reduzierte Eisen von der Asche und den Verunreinigungen getrennt wird.

In einem alternativen Verfahren wird feinkörniges Eisenoxyd und feinkörniges Reduziermittel, z.B. Kohle, in getrennten Schichten auf den Drehherd des Ofens chargiert. Dabei besteht die Möglichkeit jeweils nur eine Schicht mit Eisenoxyd und eine Schicht mit Reduktionsmittel zu chargieren oder es können jeweils mehrere Schichten der einzelnen Materialien abwechselnd übereinandergeschichtet werden. Beim Durchlaufen durch den Ofen wird in der oder den Kohlenschichten Kohlenmonoxid freigesetzt, das durch die feinkörnigen Eisenoxydschichten dringt und diese zu Eisen reduziert. Das reduzierte Eisen liegt folglich nach dem Reduktionsvorgang in reiner Form in einer oder mehreren übereinanderliegenden Schichten vor, wobei die einzelnen Eisenschichten durch Schichten von Reduktionsmittelrückständen voneinander getrennt sind und diese Ascheschichten in loser Form vorliegen.

Da sich die einzelnen Schüttgutschichten während des Reduktionsverfahrens nicht miteinander vermischen, bietet dieses Verfahren den Vorteil, daß sich der Eisenschwamm und die Rückstände des Reduktionsmittels leicht voneinander trennen lassen. Die Grundvoraussetzung für eine wirtschaftliche Umsetzung dieses Reduktionsverfahrens ist jedoch, daß die Chargiervorrichtung des Drehherdofens fähig ist, eine optimale Schichtung des Metalloxydes und der Reduktionsmittel auf dem Drehherd zu erzeugen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, einen Drehherdofen zu schaffen, dessen Chargiervorrichtung diese Voraussetzung weitgehend erfüllt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drehherdofen nach Anspruch 1 gelöst.

Chargiervorrichtungen die einen einzigen Austragbunker mit einem Auslaufschlitz und eine dem Auslaufschlitz vorgelagerte Austragrolle umfassen, sind bereits aus der DE 2814494 bekannt. Sie werden in Sinteranlagen mit Wanderrost, zum Erzeugen einer lockeren, gleichmäßigen Schicht einer Sintermischung auf dem Wanderrost eingesetzt. Die Erzeugung von übereinanderliegenden Schichten wird in der DE 2814494 nicht behandelt.

In einem erfindungsgemäßen Drehherd Reduktionsofen weist die Chargiervorrichtung pro Metalloxyd-, bzw. Reduktionsmittel-Schicht jeweils einen Austragbunker, mit einem Austragschlitz, und eine dem Austragschlitz vorgelagerte Austragrolle auf. Hierbei erstrecken sich Auslaufschlitz und Austragrolle im wesentlichen quer zur Drehrichtung des Drehherds, und die Austragrollen weisen einen drehzahlgeregelten Antrieb auf. Wird die Drehgeschwindigkeit einer Austragrolle erhöht, so erhöht sich der Schüttgutaustrag aus dem entsprechendem Austragbunker. Wird die Drehgeschwindigkeit einer Austragrolle hingegen reduziert, so reduziert sich der Schüttgutaustrag aus dem entsprechendem Austragbunker. Um eine Vermischung der Schichten an den Grenzflächen weitgehend zu verhindern und somit einen sauberen Grenzschichtaufbau zwischen den einzelnen Schichten zu gewährleisten, ist unterhalb der Austragrollen jeweils ein Leitprofil derart angeordnet, daß das von der Rolle abfallende Schüttgut auf das Leitprofil fällt und vom Leitprofil abgebremst auf die jeweils oberste Schicht geleitet wird.

Mit der Chargiervorrichtung des erfindungsgemäßen Drehofens lassen sich somit übereinanderliegende Metalloxyd- und Reduktionsmittel-Schichten auf den ringförmigen Ofenboden auftragen, wobei über die drehzahlgeregelten Austragrollen das Verhältnis Metalloxyd/Reduktionsmittel in der Schichtung an einen optimalen Ablauf des Reduktionsverfahrens anpaßbar ist. Durch ein kurzes Anhalten einer Austragrolle, kann zudem eine Schicht unterbrochen werden, so daß in Drehrichtung hintereinander angeordnete Haufen gebildet werden. Eine solche diskontinuierliche Schicht vereinfacht zum Beispiel ein Dechargieren des hergestellten Metallschwammes, da kein durchgehender Materialstrang hergestellt wird, sondern einzelne, voneinander getrennte Schwammstücke.

Durch eine gravimetrische Steuerung des Schichtenaufbaus läßt sich das Reduktionsverfahren weiter optimieren. Hierzu braucht die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich kontinuierliche Wiegevorrichtungen aufzuweisen, die derart in die Chargiervorrichtung eingebaut sind, daß sich der Schüttgutaustrag der Metalloxyde und Reduktionsmittel gravimetrisch erfassen läßt. Eine Drehzahlsteuerung für die drehzahlgeregelten Antriebe der Austragrollen, steuert in diesem Fall die Drehzahl der Austragrollen in Funktion der entsprechenden gravimetrischen Meßwerte der Wiegevorrichtungen.

In einer ersten Ausführung der Wiegevorrichtung sind die Austragbunker für das Metalloxyd, bzw. für das Reduktionsmittel an einen Vorratsbunker für das Metalloxyd, bzw. für das Reduktionsmittel angeschlossen, wobei sie jedoch in vertikaler Richtung relativ zum jeweiligen Vorratsbunker bewegbar sind, und mittels Gewichtsmeßzellen über dem Drehherd aufgehängt sind. Bei dieser Ausführung kann der Schüttgutaustrag aus jedem Austragbunker separat erfaßt werden, so daß der Aufbau jeder einzelnen Schicht gravimetrisch gesteuert werden kann.

In einer zweiten Ausführung der Wiegevorrichtung bilden die Austragbunker für das Metalloxyd zusammen mit einem Vorratsbunker für das Metalloxyd, eine erste separate Einheit, die mittels Gewichtsmeßzellen über dem Drehherd aufgehängt ist, und die Austragbunker für die Reduziermittel zusammen mit einem Vorratsbunker für die Reduziermittel, eine zweite Einheit, die mittels Gewichtsmeßzellen über dem Drehherd aufgehängt ist. Bei dieser Ausführung können der gesamte Schüttgutaustrag aus dem Vorratsbunker für das Metalloxyd und dem Vorratsbunker für das Reduziermittel separat gravimetrisch erfaßt werden, so daß der Gesamtaufbau der Metalloxydschichten und der Gesamtaufbau der Reduziermittelschichten gravimetrisch aneinander angepaßt werden kann.

Um eine Vermischung der Schichten an den Grenzflächen weitgehend zu verhindern und somit einen sauberen Grenzschichtaufbau zwischen den einzelnen Schichten zu gewährleisten, ist unterhalb der Austragrollen jeweils vorteilhaft ein Leitprofil derart angeordnet, daß das von der Rolle abfallende Schüttgut auf das Leitprofil fällt und vom Leitprofil abgebremst auf die jeweils oberste Schicht geleitet wird.

Die Austragbunker weisen vorteilhaft jeweils einen Auslauftrichter auf, wobei eine schlitzförmige Auslauföffnung zwischen zwei freien Kanten ausgebildet wird. Die erste Kante liegt hierbei an der Austragrolle an, und die zweite Kante ist in einem gewissen Abstand zur Oberfläche der Austragrolle angeordnet, so daß ein Austragschlitz zwischen Austragrolle und zweiter Kante ausgebildet wird, der durch Abstreifen die Schichtdicke des Schüttguts auf der Austragrolle festlegt. In anderen Worten, die Schichtdicke des Schüttguts auf der Austragrolle wird durch eine Abstreifkante festgelegt, so daß die Schichtdicke des Schüttguts auf der Austragrolle unabhängig von dem Böschungswinkel des Schüttguts ist. Zusätzlich bewirkt das Abstreifen eine gleichmäßigere Verteilung des Schüttguts über die gesamte Breite der Austragrolle.

Die Chargiervorrichtung weist vorteilhaft eine zweite angetriebene Rolle auf. Diese zweite Rolle, die auch noch als Abreißrolle bezeichnet wird, definiert mit der Austragrolle einen zweiten Austragschlitz, dessen Höhe leicht kleiner als die Höhe des Austragschlitzes zwischen Austragrolle und zweiter Kante ist. Im Betrieb weist die Abreißrolle eine höhere Umfangsgeschwindigkeit als die Austragrolle auf, so daß sie das Schüttgut relativ zur Austragrolle beschleunigt und ein frühzeitiges Abfallen des Schüttguts von der Austragrolle gewährleistet. Hierdurch wird weitgehend vermieden, daß das Schüttgut durch die alleinige Wirkung der Schwerkraft unkontrolliert in mehr oder weniger großen Blöcken von der Austragrolle abfällt, was zu einer unterschiedlichen Schüttdichte führen würde.

Es ist weiterhin von Vorteil, den Austragbunker mit einem Auslauftrichter zu versehen, der derart ausgebildet ist, daß das ganze Gewicht der Schüttgutsäule im Austragbunker auf den Wänden dieses Austragbunkers lastet.

Um eine gleichmäßige Beschickung des ringförmigen Ofenbodens in radialer Richtung (also der Breite nach) zu gewährleisten, kann die Austragrolle zum Beispiel konisch ausgebildet sein, wobei ihr Durchmesser zum Zentrum des Drehherds hin abnimmt. Das gleiche Resultat kann jedoch ebenfalls erzielt werden, wenn die Höhe des Austragschlitzes zum Zentrum des Drehherds hin abnimmt.

Die Austragrolle kann eine durchgehende Oberfläche aufweisen. Sie kann jedoch auch als eine Art Zellenrad ausgebildet sein.

Um ein Austreten der bei der Reduktion entstehenden Prozeßgase zu verhindern, ist die Chargiervorrichtung vorteilhaft, mittels Wasserrinnen abgedichtet, in ein geschlossenes Gehäuse integriert.

Um die einzelnen Austragbunker mit Schüttgut zu versorgen, ist jeder Austragbunker bevorzugt über eine Fördervorrichtung mit einem Vorratsbunker verbunden, wobei die Fördervorrichtung mehrere Austragungsstellen in den Austragbunker aufweist. Dabei sind solche Austragbunker, mit denen das gleiche Schüttgut chargiert wird, im allgemeinen mit dem gleichen Vorratsbunker verbunden. Die verschiedenen Austragungsstellen der Fördervorrichtung bewirken dabei ein möglichst gleichmäßiges Befüllen des Austragbunkers über dessen Länge.

Die Fördervorrichtung umfaßt beispielsweise eine Fluidisierrinne mit einer oder mehreren Austragöffnungen. Eine besonders gleichmäßige Befüllung des Austragbunkers läßt sich mit einer Fördervorrichtung erreichen, die eine Fluidisierrinne mit einer Austragöffnung umfaßt, welche sich radial im wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers erstreckt und in Drehrichtung eine lichte Abmessung aufweist die in Förderrichtung zunimmt.

Im folgenden werden verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:

Figur 1:: eine schematische Gesamtansicht eines Drehherdofens zur Herstellung von Eisenschwamm;
Figur 2: eine schematische Gesamtansicht einer Chargiervorrichtung für den Drehherdofen nach Figur 1;
Figur 3: einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung einer Chargiervorrichtung;
Figur 3B: einen Schnitt durch einen Wärmeschutzschild unter der Chargiervorrichtung;
Figur 4: einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung einer Chargiervorrichtung;
Figur 5: eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausgestaltung einer Austragvorrichtung an einer Chargiervorrichtung;
Figur 6: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung einer Austragvorrichtung an einer Chargiervorrichtung;
Figur 7: eine Querschnitt durch eine Schichtung die sich mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielen läßt;
Figur 8: einen Längsschnitt entlang der Schnittebene 8-8 durch die Schichtung nach Figur 7;
Figur 9: einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung einer Chargiervorrichtung;
Figur 10: einen Längsschnitt durch eine Fördervorrichtung zum Fördern des feinkörnigen Schüttguts in den Austragbunker;
Figur 11: einen Schnitt entlang der Schnittlinie 11-11 durch die Vorrichtung der Figur 10;
Figur 12: einen Schnitt entlang der Schnittlinie 12-12 durch die Vorrichtung der Figur 10;
Figur 13: einen Schnitt entlang der Schnittlinie 12-12 durch eine Ausführungsvariante der Vorrichtung der Figur 10;
Figur 14: eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung der Figur 10, mit angeschlossenem Austragbunker;
Figur 15: einen Schnitt durch die Vorrichtung der Figur 14, wobei die Schnittebene der Schnittebene der Figuren 12 und 13 entspricht.

In der Figur 1 ist schematisch ein Drehherdofen zur Herstellung von Eisenschwamm dargestellt. Der Ofen umfaßt einen ringförmigen Drehherd 2, mit einem feuerfest ausgelegten Ofenbett 3. Der Drehherd ist drehbar auf einem Fundament gelagert und auf seiner Oberseite von einer Einhausung 4 umgeben (zum besseren Verständnis ist die Einhausung teilweise geschnitten dargestellt). Innerhalb der Einhausung 4 findet in einer kontrollierten Atmosphäre bei hohen Temperaturen von ca. 1300-1400°C die Reduktion von Eisenoxyd zu direkt reduziertem Eisen statt. Dazu wird in einem ersten Bereich 6 des Drehherdofens mittels einer Chargiervorrichtung 8 feinkörniges Eisenoxyd und feinkörniger Kohlenstaub in getrennten, übereinanderliegenden Schichten auf die feuerfeste Ausmauerung des Drehherdes 2 chargiert. Hierbei besteht die Möglichkeit jeweils nur eine Schicht mit Eisenoxyd und eine Schicht mit Kohle zu chargieren oder es können jeweils mehrere Schichten der einzelnen Materialien abwechselnd übereinandergeschichtet werden.

Nach dem Chargieren gelangen das Eisenoxyd und der Kohlenstaub durch die Rotation des Drehherdes 2 in den Reaktionsbereich 10 des Drehherdofens. In diesem Bereich 10 des Drehherdofens sind in der Einhausung 4 Brenner 12 angebracht, die das Ofeninnere auf die erforderliche Reaktionstemperatur von ca. 1300-1400°C erwärmen. Die heißen Abgase der Brenner 12 werden dabei im Gegenstromverfahren durch den Ofen geleitet und anschließend durch einen Kamin 14 abgeleitet. In der in dem Ofen herrschenden inerten Atmosphäre setzt der Kohlenstaub Kohlenmonoxid frei, das das Eisenoxyd zu Eisen reduziert. Nachdem die Reduktion in dem Reduktionsbereich 10 des Ofens abgeschlossen ist, liegt der fertige Eisenschwamm in reiner Form in einer oder mehreren übereinanderliegenden Schichten 16 vor. Dieser Eisenschwamm gelangt anschließend in den Dechargierbereich 18 des Drehherdofens, in dem der Eisenschwamm mittels einer Dechargiervorrichtung 20 aus dem Ofen abgeführt wird.

In Fig. 2 ist schematisch eine Chargiervorrichtung 8 zum Chargieren mehrerer übereinanderliegender Schüttgutschichten aus feinkörnigem Schüttgut dargestellt. Sie umfaßt mehrere Austragbunker 22, die in Drehrichtung 24 (durch den Pfeil 24 angedeutet) des Drehherds hintereinander angeordnet sind und die sich quer zu der Drehrichtung 24 im wesentlichen über die gesamte Breite der ringförmigen Oberfläche des Drehherds 2 erstrecken. Die Austragbunker 22 sind bevorzugt in einer ungeraden Anzahl vorgesehen und chargieren dabei abwechselnd Kohlenstaub und Eisenoxyd auf den Drehherd 2, wobei der erste Austragbunker eine untere Kohlenstaubschicht chargiert und der letzte Austragbunker die Schüttgutschichtfolge mit einer oberen Kohlenstaubschicht abdeckt.

Die einzelnen Austragbunker 22 sind jeweils über eine eigene Fördervorrichtung 26 mit einem Vorratsbunker 28 für Eisenoxyd bzw. einem Vorratsbunker 30 für Kohlenstaub verbunden, die oberhalb der Austragbunker 22 an einem Traggestell 32 montiert sind. Die Vorratsbunker 28 und 30 können dabei aus Platzgründen radial außerhalb des eigentlichen Ofenbereiches angeordnet sein, so daß im Zentrum des Drehherdofens genügend Raum bleibt z.B. für Drehanschlüsse für eine eventuelle Medienversorgung des Drehherds 2 usw..

Fig. 3 zeigt einen Schnitt in Drehrichtung durch einen Austragbunker 22. Er weist in seinem unteren Bereich einen Auslauftrichter 34 mit einem Auslaufschlitz 36 auf. Der Auslaufschlitz 34 wird durch zwei Kanten 38 und 40 ausgebildet, wobei die erste Kante 38 an einer drehbar gelagerten Austragrolle 42 anliegt, und die zweite Kante 40 in einem gewissen Abstand zur Oberfläche der

Austragrolle 42 angeordnet ist. Der Durchmesser der Rolle 42, sowie die Position der beiden Kanten 38, 40 relativ zur Rolle 42, sind hierbei derart festgelegt, daß ein Auslaufen eines feinkörnigen Schüttguts 43 aus dem Austragbunker 22 bei stillstehender Austragrolle 42 verhindert wird. Wird die Austragrolle 42 hingegen durch einen Antrieb 44 in Richtung des Pfeils 46 angetrieben, so wird das feinkörnige Schüttgut 44, das frei aus dem Auslaufschlitz 36 auf die Oberfläche der Rolle 42 fließt, von der Austragrolle 42 mitgenommen, wobei sich auf der Oberfläche der Rolle 42 eine Schüttgutschicht 48 ausbildet. Die Dicke dieser Schüttgutschicht 48 wird hierbei vorteilhaft durch Abstreifen an der Kante 40 festgelegt, so daß die Schichtdicke auf der Austragrolle 42 im wesentlichen unabhängig vom Fließverhalten des Schüttguts 43 ist. Es versteht sich von selbst, daß die Oberfläche der Rolle natürlich eine Struktur aufweisen muß, die eine ausreichende Haftung des Schüttguts 43 an der Rollenoberfläche gewährleistet um den Weitertransport des Schüttguts bis zur Abfallzone zu gewährleisten.

Eine zweite Rolle 50 ist austragsseitig über der Austragrolle 42 vor der Zone angebracht, in der die Schwerkraft ein Abrutschen der Schüttgutschicht von der Austragrolle 42 verursachen würde. Sie bildet mit der Austragrolle 42 einen Schlitz 52 aus, dessen freier Querschnitt leicht kleiner als die Dicke der Schüttgutschicht 48 ist. Über einen Antrieb 54 wird die Rolle 50 mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben als die Austragrolle 42, und zwar derart daß sie die Schüttgutschicht 48 relativ zur Oberfläche der Austragrolle 42 beschleunigt. In anderen Worten, die Rolle 50 reißt die Schüttgutschicht 48 gezielt von der Austragrolle 42 los, noch bevor die Schwerkraft ein Abrutschen der Schüttgutschicht von der Austragrolle 42 verursachen würde, und verursacht hierdurch ein kontinuierlicheres Abfallen des Schüttguts von der Austragrolle 42.

Das von der Austragrolle 42 abfallende Schüttgut fällt auf ein Leitprofil 56, das unterhalb der Austragrolle 42 derart angeordnet ist, daß es das Schüttgut in Drehrichtung (siehe den Pfeil 58) auf den Drehherd 2 leitet. Beim Auftreffen auf den Drehherd ist die vertikale Geschwindigkeitskomponente des Schüttguts folglich stark reduziert, so daß eine störende Vermischung der übereinanderliegenden Schichten an den Grenzflächen wirksam vermieden wird. In der Figur 3 ist schematisch dargestellt, wie eine zusätzliche Schüttgutschicht 60 über bereits zwei vorhandene Schichten 62 und 64 gelegt wird.

Es bleibt zu erwähnen, daß wegen der großen, vom Ofenbett 2 abgestrahlten Hitze, zwischen Drehherd 2 und Chargiervorrichtung 8 ein Wärmeschutzschild 66 angeordnet ist. In diesem wärmegedämmten, bzw. zwangsgekühlten Schutzschild 66 sind lediglich unter den Austragrollen 42 radiale Schlitze 68 für die Beschickung des Drehherds 2 vorgesehen. Isolierte Deckel 70 ermöglichen es die Schlitze 68 bei Nichtgebrauch abzudecken. Es ist weiterhin anzumerken, daß der schräge Verlauf der Schlitze 68 eine direkte Anstrahlung der über den Schlitzen 68 angeordneten Austragvorrichtungen 22, 42 verhindert.

In Figur 3B ist ein Schnitt durch ein Wärmeschutzschild für eine Chargiervorrichtung zum Erzeugen von sechs übereinanderliegenden Schichten auf dem Drehherd 2 gezeigt. Hierzu sind im Schutzschild sechs radiale Schlitze 68₁ bis 68₆ für die Beschickung des Drehherds 2 vorgesehen. Über jedem dieser Schlitze ist jeweils eine Austragrolle (nicht in Figur 3B gezeigt) angeordnet. Man beachte, daß die Höhe des Spaltes zwischen der Unterkante der Leitprofile 56₁ bis 56₆ und der Oberfläche 3 des Ofenbetts in Drehrichtung zunimmt. Diese Höhe entspricht hierbei im wesentlichen der Gesamthöhe der bereits auf dem Drehherd aufliegenden Schichten. Hierdurch können alle Leitprofile 56₁ bis 56₆ das Schüttgut stets optimal, das heißt ohne Vermischung mit der vorherigen Schicht, auf den Drehherd auflegen.

Entsprechend der Ausführung nach Figur 3, sind die Austragbunker 22 alle derart aufgehängt, daß sich ihr Gewicht separat ermitteln läßt. Hierzu muß zum Beispiel ein Nachfüllrohr 72, das den Austragbunker 22 mit der Fördervorrichtung 26 oder dem Vorratsbunker 28, 30 verbindet, eine gewisse vertikale Bewegungsfreiheit gewährleisten. Dies kann zum Beispiel durch den Einbau eines Axial-Kompensators in das Nachfüllrohr 72 erreicht werden. Weiterhin darf der Austragbunker 22 nicht starr in die Einhausung 4 des Drehherdofens eingebunden sein. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Austragbunker über mit einer Flüssigkeit gefüllte Rinnen 74 in die Einhausung eingebunden sind. Der derart von der restlichen Vorrichtung gewichtsmäßig entkoppelte Austragbunker 22 wird mittels einer kontinuierlichen Wiegevorrichtung in einer Tragstruktur getragen. In Figur 3 ist diese Tragstruktur schematisch als Festpunkt 75 und die Wiegevorrichtung als Hebelarm 76 angedeutet. Die Wiegevorrichtung kann jedoch auch an sich bekannte Gewichtsmeßdosen umfassen, die dann als Auflager für den Austragbunker 22 eingesetzt werden.

Das Meßsignal der Wiegevorrichtung 76 wird an einen Regler 78 weitergeleitet, der eine zeitbezogene Gewichtsabnahme des Austragbunkers und somit die Austragrate des Schüttguts 43 ermittelt. Indem das Ausgangssignal dieses Reglers 78 als Eingangssignal für eine Drehzahlsteuerung 79 des Antriebs 44 benutzt wird, läßt sich somit die Austragrate der Rolle 42 kontinuierlich regeln. Hierdurch kann der Aufbau der Schüttgutschicht 60 gravimetrisch gesteuert werden. In anderen Worten, die Schüttdichte (kg Schüttgut / m² Herdoberfläche) in jeder Schicht läßt sich kontinuierlich einregeln.

Entsprechend der Ausführung nach Figur 4, bilden die Austragbunker 22', 22" jeweils mit ihrem dazugehörigen Vorratsbunker 28, 30 eine gemeinsam aufgehängte Einheit, deren Gesamtgewicht über eine kontinuierliche Wiegevorrichtung 76', 76" ermittelt wird. Bei dieser Ausführung, läßt sich lediglich die globale Schüttdichte eines Schüttguts auf dem Drehherd 2 einregeln.

Zu den Austragbunkern 22 bleibt noch anzumerken, daß ihr Auslauftrichter 34 vorzugsweise derart ausgebildet ist, daß das gesamte Gewicht der Schüttgutsäule im Austragbunker 22 auf einer oder mehreren Wänden des Auslauftrichters 34 lastet. Hierdurch wird erreicht, daß die Austragrollen 42 nicht unbedingt an den Austragbunkern 22 aufgehängt sein müssen, um die Austragrate der Vorrichtung über eine Gewichtsveränderung der Bunker relativ genau zu erfassen. Zusätzlich wird eine Kompaktierung der Schüttgutschicht auf der Austragrolle 42 vermieden.

Die Figuren 5 und 6 zeigen zwei vorteilhafte Ausgestaltungen der Austragvorrichtung, die es erlauben, trotz unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten des Drehherds entlang der Austragrolle 42, einen relativ gleichförmigen Schichtaufbau über die gesamte Breite des Drehherds zu gewährleisten.

In Figur 5 ist die Austragrolle 42 zylindrisch ausgebildet, das heißt ihre Umfangsgeschwindigkeit ist überall gleich. Die lichte Höhe der Austragöffnung 36' nimmt jedoch proportional zum Abstand zum Drehherdzentrum ab. Hierdurch nimmt die Dicke der Schüttgutschicht auf der Austragrolle 42 ebenfalls proportional zum Abstand von Zentrum des Drehherds von außen nach innen ab, und die Schüttdichte ist folglich über die gesamte Breite des Drehherds im wesentlichen gleich.

In Figur 6 ist die Austragrolle 42' konisch ausgebildet, wohingegen die lichte Höhe der Austragöffnung 36 des Auslauftrichters 34' über die gesamte Breite konstant ist. Der Durchmesser der konischen Austragrolle 42' nimmt jedoch proportional zum Abstand zum Drehherdzentrum ab. Hierdurch nimmt die Umfangsgeschwindigkeit und damit die Austragrate der Austragrolle 42 proportional zur Abnahme der Umfangsgeschwindigkeit des Drehherds 2 von außen nach innen ab, und die Schüttdichte ist folglich über die gesamte Breite des Drehherds im wesentlichen gleich.

Ein mehrschichtiges Chargierprofil, das sich mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielen läßt, ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Es handelt sich um ein Chargierprofil mit zwei Eisenoxydschichten 86₂, 86₄ und drei Kohleschichten 86₁, 86₃, 86₅, die übereinandergeschichtet sind. Während die Kohleschichten 86₁, 86₃, 86₅ durchgehend, über die Breite des Drehherds 2 chargiert wurden, sind die Eisenoxydschichten 46₂, 46₄ in drei getrennt nebeneinanderliegende Ringe unterteilt (siehe Figur 8). Letztere sind wiederum durch radiale Unterbrechungen 87 in einzelne Felder 88₁, 88₂, 88₃, 88₄ unterteilt. Die radialen Unterbrechungen 87 werden durch ein kurzes Anhalten der Austragrollen 42 erzeugt. Alternativ könnten sie jedoch auch dadurch erzielt werden, daß die Auslaßöffnung 36 des Auslauftrichters 34 kurz durch ein Schließorgan, wie z. B. einen Schieber, verschlossen wird. Die ringförmigen Unterbrechungen werden durch Zähne 90₁, 90₂ in den Austragöffnungen 36 der Austragbunker 20 erzielt, welche die Schüttgutschicht auf der Austragrolle 42 unterbrechen. Das Aufteilen der Eisenoxydschichten 46₂, 46₄ in nicht zusammenhängende Felder 88₁, 88₂, 88₃, 88₄ bewirkt, daß der Eisenschwamm nach der Reduktion in Form nebeneinanderliegender Platten vorliegt und erleichtert somit die Weiterverarbeitung des Eisenschwamms. Es ist anzumerken, daß die ringförmigen Unterbrechungen auch durch in Drehrichtung verlaufende Stege erzielt werden können, die in den Schlitzen 68 in dem Wärmeschutzschild 66 angeordnet sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Austragrollen ist in Fig. 9 dargestellt. Diese Austragrollen 142 umfassen radial nach außen offene, durch Stege 143 unterteilte Zellen 144, die vom Auslauftrichter 134 mit feinkörnigem Schüttgut aufgefüllt werden. Die untere Kante 146 des Auslauftrichters 134 ist mit einem Mantel 148 verbunden, der die Rolle 142 bis zur Ausschüttzone unmittelbar über dem Schlitz 68 in dem Schutzschild 66, anliegend auf ihrer gesamten Länge umgibt. Mit anderen Worten, die sich radial nach außen erstreckenden Stege 143, die sich in dem Bereich des Mantels 148 befinden, liegen unmittelbar an diesem an. Die Drehrichtung der Austragrolle 142 wird durch den Pfeil 150 angegeben. Die Referenzzahl 152 zeigt einen drehzahlgesteuerten Antrieb, der es erlaubt die Vorrichtung der Figur 9 wie oben, mit Bezug auf die Vorrichtung der Figur 3, beschrieben zu betreiben.

In den Figuren 10 bis 16 sind mehrere vorteilhafte Ausgestaltungen einer Fördervorrichtung 26 zum Fördern des feinkörnigen Schüttguts von dem jeweiligen Vorratsbunker 28, 30 zu dem Austragbunker 22 dargestellt. Eine derartige Fördervorrichtung 26 kann z.B. einen Kettenförderer oder eine Transportschnecke umfassen und weist bevorzugt mehrere Austragungsstellen in den Austragbunker 22 auf, damit eine möglichst gleichmäßige Beschickung des Austragbunkers 22 über dessen Länge quer zur Drehrichtung erfolgt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Fördervorrichtung 26 ist in Fig. 10 im Längsschnitt dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Fluidisierrinne 26, die mehrere Austragungsstellen 162 aufweist, an die sich unten die Nachfüllrohre 72 eines Austragbunkers 22 anschließen. Die Anzahl der Austragungsstellen 162 kann dabei je nach Länge des Austragbunkers 22 unterschiedlich sein, sie wird im allgemeinen zwischen zwei und fünf liegen.

Die Fluidisierrinne 26 weist einen geschlossenen, in Förderrichtung abfallenden Kanal 164 auf, der im inneren durch eine gasdurchlässige z.B. keramische Trennwand 166 in einen unteren Gaskanal 168 und einen oberen Transportkanal 170 unterteilt wird. Ein Gaseinlaß 172 wird an eine Inertgasquelle angeschlossen, die Inertgas unter Druck als Fluidisiergas in den Gaskanal 168 einspeist. Das Fluidisiergas tritt dann durch die Poren in der gasdurchlässigen Trennwand 66, versetzt feinkörniges Schüttgut in dem Transportkanal 70 in einen fluidisierten Zustand und wird anschließend über einen Gasauslaß 176 zurückgeführt.

Der Transportkanal 170 weist an seiner Oberseite einen Schüttguteinlaßkanal 174 auf, der an den jeweiligen Vorratsbunker 28, 30 angeschlossen ist. Durch diesen Schüttguteinlaßkanal 174 gelangt das Eisenoxyd bzw. der Kohlenstaub in den Transportkanal 170, wird in diesem in einen fluidisierten Zustand versetzt und aufgrund der Neigung des Kanals 164 (z.B. 5-10°) zu den tieferliegenden Austragungsstellen 162 gefördert. Die Austragungsstellen 162 sind durch Austragöffnungen 163 in der Trennwand 166 ausgebildet an die sich Auslaßstutzen 178 anschließen, die sich nach unten durch den Gaskanal 68 hindurch erstrecken und an der Unterseite des Kanals 166 austreten. Diese Auslaßstutzen 178 werden mit den Nachfüllrohren 72 der Austragbunker 22 verbunden, so daß ein Schüttgutübertritt in die Austragbunker 22 ermöglicht wird.

Die Austragöffnungen 163 sind quer zu der Förderrichtung der Fördervorrichtung 26 bevorzugt derart versetzt angeordnet (siehe Fig. 12), daß nur ein Teil des geförderten Schüttguts in die jeweilige Öffnung fällt, während der Rest des Schüttguts zu der nachfolgenden Austragöffnung 163 transportiert wird. Die letzte Austragöffnung 163 erstreckt sich dabei vorzugsweise über die gesamte Breite der Trennwand, so daß das gesamte übrige Schüttgut aus der Fluidisierrinne 26 abgeführt wird. Alternativ dazu können in dem Transportkanal 170 Stege 180 angeordnet sein, die in Förderrichtung der Fluidisierrinne 26 verlaufen und die das Schüttgut zu den jeweiligen Austragöffnungen 163 hin kanalisieren (siehe Figur 13).

Eine besonders gleichmäßige Befüllung des Austragbunkers 22 wird mit der in den Figuren 14 und 15 dargestellten Ausgestaltung der Fördervorrichtung 26' ermöglicht. Sie umfaßt eine Fluidisierrinne mit einer Austragöffnung 163', die derart ausgestaltet ist, daß sie über die gesamte Länge des Austragbunkers 22 Austragstellen ausbildet. Die Austragöffnung 163' erstreckt sich dazu radial im wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers 22, während sie quer zur Förderrichtung eine sich in Förderrichtung vergrößernde lichte Abmessung aufweist. Die Fluidisierrinne 26' ist direkt an den oben offenen Austragbunker 22 angeflanscht. Der Schüttgutstrom, der unterhalb des Schüttguteinlaßkanals 174 über die gesamte Breite des Kanals 170 verteilt ist, wird also beim Weitertransport kontinuierlich an der breiter werdenden Austragöffnung 163 abgeschnitten und der Austragbunker 22 folglich gleichmäßig über seine Länge beschickt.

Claims

Drehherdofen mit einem drehbaren Drehherd (2), gekennzeichnet durch eine Chargiervorrichtung zum Erzeugen von übereinanderliegenden 1 Schichten von feinkörnigem Schüttgut auf dem Drehherd (2), umfassend pro Schüttgutschicht jeweils einen Austragbunker (22) mit einem Auslaufschlitz (36), eine dem Auslaufschlitz (36) jeweils vorgelagerte Austragrolle (42), und ein Leitprofil (56) das jeweils unterhalb der Austragrolle (42) angeordnet ist, wobei Auslaufschlitz (36) und Austragrolle (42) sich im wesentlichen quer zur Drehrichtung des Drehherds erstrecken, das Leitprofil (56) derart angeordnet ist, daß das von der Rolle (42) abfallende Schüttgut auf das Leitprofil (56) fällt und vom Leitprofil auf den Drehherd (2) geleitet wird, und die Austragrolle (42) einen drehzahlgeregelten Antrieb (44) aufweist.
Drehherdofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch kontinuierlich arbeitende Wiegevorrichtungen (76), die derart in die Chargiervorrichtung eingebaut sind, daß sich der Schüttgutaustrag für jedes Schüttgut getrennt erfassen läßt.
Drehherdofen nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Drehzahlsteuerung (79) für die drehzahlgeregelten Antriebe der Austragrollen (42), welche die Drehzahl der Austragrollen (42) in Funktion der entsprechenden Meßwerte der Wiegevorrichtungen (76) festlegt.
Drehherdofen nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Vorratsbunker (28, 30) an den jeweils mehrere Austragbunker (22) angeschlossen sind, wobei die Austragbunker (22) in vertikaler Richtung relativ zum jeweiligen Vorratsbunker bewegbar sind und mittels Wiegevorrichtungen (76) über dem Drehherd (2) aufgehängt sind.
Drehherdofen nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Vorratsbunker an den jeweils mehrere Austragbunker (22) angeschlossen sind, wobei der Vorratsbunker (28', 30') und seine angeschlossenen Austragbunker (22) als Einheit mittels Wiegevorrichtungen (76) über dem Drehherd (2) aufgehängt sind.
Drehherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Wärmeschutzschild (66) das zwischen Drehherd (2) und Chargiervorrichtung (8) angeordnet ist und lediglich unter den Austragrollen (42) radiale Schlitze (68) für die Beschickung des Drehherds 2 aufweist.
Drehherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitprofile (56) derart angeordnet sind, daß sie relativ zur Oberfläche des Drehherds (2) einen Spalt ausbilden, dessen Höhe ungefähr der Gesamthöhe der bereits auf dem Drehherd (2) aufliegenden Schüttgutschichten (60, 62, 64) entspricht.
Drehherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragbunker (22) jeweils einen Auslauftrichter (34) mit zwei freien Kanten aufweisen, zwischen denen eine schlitzförmige Auslauföffnung (36) ausgebildet wird, wobei die erste Kante (38) an der Austragrolle (42) anliegt, und die zweite Kante (40) in einem gewissen Abstand zur Oberfläche der Austragrolle (42) angeordnet ist, derart daß ein Austragschlitz (36) zwischen Austragrolle (42) und zweiter Kante (40) ausgebildet wird, der durch Abstreifen die Schichtdicke des Schüttguts auf der Austragrolle (42) festlegt.
Drehherdofen nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine angetriebene Abreißrolle (50), die mit der Austragrolle (42) einen zweiten Auslaufschlitz (52) definiert, dessen Höhe leicht kleiner als die Höhe des Austragschlitzes (36) zwischen Austragrolle (42) und zweiter Kante (40) ist.
Drehherdofen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Austragbunker (22) einen Auslauftrichter (34) aufweist, der derart ausgebildet ist, daß das ganze Gewicht der Schüttgutsäule (43) im Austragbunker (22) auf den Wänden dieses Austragbunkers lastet.
Drehherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragrolle (42) konisch ausgebildet ist, derart daß ihr Durchmesser zum Zentrum des Drehherds hin abnimmt.
Drehherdofen nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Austragschlitzes zum Zentrum des Drehherds hin abnimmt.
Drehherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragrolle (142) Zellen (144) für das Schüttgut aufweist.
Drehherdofen nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Mantel (148) der. sich an eine erste Kante (146) des Austragbunkers (22) anschließt und der die Austragrolle (142) bis zu der Ausschüttzone anliegend auf ihrer gesamten Länge umschließt.
Drehherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch Flüssigkeitsrinnen (74), mittels derer die Drehherdofen abgedichtet in eine Einhausung (4) des Drehherdofens einbindbar ist.
Drehherdofen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch einen Vorratsbunker (28, 30) für mehrere Austragbunker (22) und durch Fördervorrichtungen (26), welche die Austragbunker (22) mit ihrem jeweiligen Vorratsbunker (28, 30) verbinden, wobei die Fördervorrichtung (26) mehrere Austragungsstellen (162) in den angeschlossenen Austragbunker (22) aufweist.
Drehherdofen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung eine Fluidisierrinne (164) mit einer oder mehreren Austragöffnungen (163) aufweist.
Drehherdofen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidisierrinne eine Austragöffnung (163') ausbildet, welche sich radial im wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers (22) erstreckt und in Drehrichtung eine lichte Abmessung aufweist, die in Förderrichtung zunimmt.