EP3757233A1 - Verfahren zur messung einer magnetischen eigenschaft von eisenschwamm - Google Patents

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EP3757233A1
EP3757233A1 EP19182766.6A EP19182766A EP3757233A1 EP 3757233 A1 EP3757233 A1 EP 3757233A1 EP 19182766 A EP19182766 A EP 19182766A EP 3757233 A1 EP3757233 A1 EP 3757233A1
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EP
European Patent Office
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measurement
direct reduction
iron
information
detection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19182766.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Wöckinger
Thomas BÜRGLER
Franz Hauzenberger
Robert Millner
Gerald Rosenfellner
Gerd Bramerdorfer
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K1 Met GmbH
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
K1 Met GmbH
Primetals Technologies Austria GmbH
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Publication date
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Priority to ATA9204/2020A priority patent/AT526499B1/de
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2300/00—Process aspects
    • C21B2300/04—Modeling of the process, e.g. for control purposes; CII

Definitions

  • the disadvantage with regard to magnetic properties is that only at temperatures below the Curie temperature of iron useful information about iron content can be obtained; during the direct reduction process in the direct reduction reactor, however, the temperature is usually higher.
  • the measurement of the electrical conductivity in turn works in principle at such high temperatures, but then only provides relatively imprecise results.
  • various information can be obtained about a sponge iron that was produced by means of a direct reduction process carried out in a direct reduction reactor. It is, for example, information about the content of ferromagnetic iron.
  • Magnetic properties are properties that describe the behavior in relation to a magnetic field.
  • at least one measurement of at least one magnetic property is carried out at a temperature of the sponge iron below the Curie temperature of elemental iron; elemental iron is ferromagnetic below its Curie temperature.
  • One or more magnetic properties can be measured.
  • One measurement or several measurements can be carried out.
  • the desired information is obtained at least partially on the basis of the result of the measurement or measurements.
  • information about the content of ferromagnetic iron or the degree of metallization or carbon content can be obtained by measuring the magnetic permeability.
  • the information can be an indication of the amount of substance actually present in a substance if all particles of the substance can be detected by the measurement method - for example in the case of the substance metallic iron. If the measuring method cannot record all the particles of a substance, the measurement provides information about the amount of substance in the substance that can be detected - for example, as stated above with regard to information regarding the substance carbon; only the carbon is recorded which is present with iron in a compound which has the measured magnetic property under the conditions of the measurement - for example cementite Fe 3 C.
  • the desired information is either obtained only on the basis of the result of the measurement or measurements, or it is obtained with the help of additional information - for example with the help of information about the temperature at which the measurement is made.
  • the direct reduction process is carried out in the direct reduction reactor.
  • the measurement is carried out in each case on a measured amount of the sponge iron.
  • the measurement amount can - at least partially - be based on a measurement material sample taken from the direct reduction reactor while the direct reduction process is being carried out.
  • the measurement amount can be based - at least in part - on a measurement material sample which is taken from a material flow discharged from the direct reduction reactor after the direct reduction process has been carried out.
  • the phrase “based at least partially” is to be understood as meaning that the measurement amount can consist entirely of a partial amount or the entire measurement material sample, or can also contain other components in addition to the partial amount or the entire measurement material sample, for example Thinners.
  • the measured amount of sponge iron can also be found in the material flow discharged from the direct reduction reactor after the direct reduction process has been carried out, i.e. it can be measured without taking a sample of the material to be measured.
  • the system part can, for example, be a seal leg, a discharge chamber, chutes or lines for conveying material into the discharge chamber or from the discharge chamber to compacting devices.
  • Measurement data on the magnetic property obtained below the Curie temperature of elemental iron have a particularly precise relationship to the desired information about the sponge iron, so that the information can be obtained more precisely from the measured magnetic property or from the measured magnetic properties than is currently possible technology DE3017001A1 is possible.
  • such a measurement is easier to handle at a sample temperature which is significantly lower than the temperature in the direct reduction reactor - which increases the reproducibility of the method
  • metallic iron is iron in non-oxidized form with an oxidation number of 0. Elemental iron and the iron content in compounds in which iron is present with an oxidation number of 0 - for example, iron in cementite Fe 3 C - are referred to as metallic iron in this application.
  • m FeT is the mass of the total iron contained in the measured quantity; "total iron”, T stands for total. According to HOT BRIQUETTED IRON (HBI) QUALITY ASSESSMENT GUIDE, International Iron Metallics Association August 2018, Total iron includes all iron in any form, whether free or combined with other elements such as oxygen.
  • m FeM is obtained, for example, by measuring ferromagnetic properties, such as permeability.
  • the product of a direct reduction process has practically only ferromagnetic metallic iron, since, for example, ferromagnetic magnetite Fe 3 O 4 has already been completely or practically completely reduced to non-ferromagnetic wustite (FeO) or metallic iron.
  • the total iron content m FeT can usually not be determined directly via ferromagnetic properties, but m FeT and thus the metallization can, for example, with the help of chemical analysis of the starting materials for the Direct reduction process can be determined.
  • Another possibility is to set m FeT to a typical constant value as an approximation.
  • the gangue is rock that does not contain any iron compounds.
  • the total iron content m FeT is then calculated using a balance. If only iron ore reduction is taken into account, use the following equation: m FeM + m FeT - m FeM * mm FeO / mm Fe + m FeT * m gait E.
  • the terms measurement and detection as used in claims 1 and 2 cited above are synonymous. What has been said in relation to claim 1 with regard to measurement, measurement amount and sample of material to be measured also applies mutatis mutandis to detection, amount to be detected and sample of detection material in claim 2.
  • the detection relates to a temperature of the sponge iron above the Curie temperature of elemental iron, while the measurement relates to a Refers to the temperature of the sponge iron below the Curie temperature of elemental iron. Above the Curie temperature of elemental iron, elemental iron or iron compounds are not ferromagnetic, but paramagnetic. During the detection, any substances that may be present are detected, which are ferromagnetic but are not elemental iron or iron compounds. A correction factor for results of the measurement can thus be determined from the detection, which indicates the extent to which the result of the measurement cannot be caused by iron or iron compounds.
  • the measurement material sample and the acquisition material sample can be the same - the acquisition material sample can also be can be used as sample material or vice versa. In this way, the effort for taking samples is reduced.
  • the measured quantity and the recorded quantity can be the same - the recorded quantity can therefore also be used as a measured quantity or vice versa. In this way, the effort for measuring or recording is reduced.
  • the comminution is preferably carried out in an inert atmosphere in order to prevent a change in the chemical composition, for example due to oxidation - which reduces the risk of falsifying measurement data on the magnetic property of the sample.
  • the mass of the quantity to be measured and / or the quantity to be detected is preferably determined. This can increase the accuracy or reproducibility of the measurement or detection. This can be done before the measurement or acquisition, or after the measurement or acquisition.
  • At least two measurements are preferably carried out.
  • At a temperature below the Curie temperature of elemental iron at least one first measurement is carried out at a temperature above the Curie temperature of a ferromagnetic iron compound, preferably cementite Fe 3 C, and at least one further measurement is carried out below the Curie temperature of this iron compound .
  • a ferromagnetic iron compound preferably cementite Fe 3 C
  • at least one further measurement is carried out below the Curie temperature of this iron compound .
  • information can be given about amount of this Iron compound, and in the case of cementite, as explained above via the carbon content, can be obtained.
  • further measurements can also be made, each of which is carried out after cooling under Curie temperatures of other components of the measured quantity.
  • the measurement amount is cooled to a temperature below the Curie temperature of the iron compound. Active cooling, preferably to a desired final temperature, increases the speed of the process and the reproducibility of the measurement.
  • m gebC mass or mass fraction or mass percentage (m-%) of bound carbon in the measured amount
  • m gebC m FeM T ⁇ TFe 3 C. - m FeM TFe 3 C. ⁇ T ⁇ TFe * mm C. / 3 * mm Fe .
  • m FeM (T ⁇ TFe3C) refers to an amount of metallic iron resulting from the measurement signal of a measurement at a temperature T below the Curie temperature of cementite TFe 3 C.
  • the measurement signal for the metallic iron comes from elemental iron as well as from iron in the form of cementite Fe 3 C under the justified assumption that no or practically no other ferromagnetic components are present in this temperature range.
  • m FEM (TFe3C ⁇ T ⁇ TFE) refers to a resulting from the measurement signal of a measurement at a temperature T below the Curie temperature of elemental iron and above the Curie temperature of cementite TFe 3 C amount of elemental iron to the legitimate Assumption that no or practically no other ferromagnetic components are present in this temperature range.
  • the measurement and / or the acquisition preferably also the acquisition of the information, is preferably carried out in an automated manner. This speeds up the process and reduces the work involved.
  • the measurement and / or the acquisition and / or the acquisition of the information is preferably carried out continuously or quasi-continuously.
  • continuous is preferably to be understood as meaning that an existing device for taking the measurement material sample and / or detection material sample runs continuously and a measurement or detection takes place at least once every 30 minutes.
  • quasi-continuously is preferably to be understood as meaning that an existing device for taking the measurement material sample and / or detection material sample runs discontinuously and a measurement or detection takes place at least once every 30 minutes. This allows quick information about the properties of the sponge iron and subsequently enables any necessary corrective measures to be taken quickly during the direct reduction process.
  • Another subject matter of the present application is a direct reduction process which is regulated at least partially on the basis of information obtained according to the invention.
  • the regulation takes place either only on the basis of the information obtained according to the invention, or it takes place with the help of additional information - for example with the help of information about the condition of the reduction reactor or about the quality of the raw materials used.
  • a further subject matter of the present application is a signal processing device with a machine-readable program code, characterized in that it has control commands for controlling a direct reduction process according to the invention.
  • the present application also relates to a machine-readable program code for a signal processing device according to the invention, characterized in that the program code has control commands which cause the signal processing device to regulate.
  • Another subject matter of the present application is a storage medium with a machine-readable program code according to the invention stored thereon.
  • FIG. 1 a direct reduction reactor 1 is shown, in which a direct reduction process for the production of sponge iron is carried out.
  • Reducing gas 2 is introduced into the direct reduction reactor and reduces the iron oxide-containing material contained in it, with sponge iron 3 being formed.
  • a sponge iron sample to be measured is removed from the direct reduction reactor 1 via a removal device 4 - for example a screw conveyor - while the direct reduction process is carried out in the direct reduction reactor.
  • the measurement material sample taken is conditioned by sieving 5, optionally before or after a comminution and / or air sifting (not shown separately for the sake of clarity), and by means of a transport device 6 - for example a screw conveyor as shown schematically; however, the transport is also possible by means of rotary valves, conveyor belts, scraper conveyors, shut-off valves with gravity material transport or the like - transported to a measuring device 7.
  • the measurement of the magnetic property is carried out on a measurement quantity based on the sample of the measurement material conditioned in this way. So that the measurement takes place at a temperature of the sponge iron below the Curie temperature of elemental iron, the measuring material sample is cooled to a temperature below the Curie temperature of iron when it is removed.
  • the measurement amount is a portion of the measurement material sample that is located in the measurement chamber of the measurement device 7.
  • the measured quantity can, as is shown by way of example, be part of a material column that is located in a pipe connection 8 on which the Measurement is performed.
  • the pipe connection 8 is made of non-magnetic material in the area of the measuring device.
  • the results of the first measurement and the second measurement are fed to an evaluation unit 11, in which the desired information is obtained by mathematically linking the results;
  • an evaluation unit 11 in which the desired information is obtained by mathematically linking the results;
  • a signal processing device with a machine-readable program code with which the direct reduction process is regulated on the basis of the information obtained. The measurements and the acquisition of the information take place automatically and continuously.
  • Figure 2 shows in to Figure 1 Another embodiment is largely analogous to the illustration.
  • material is discharged from the direct reduction reactor 1 through the discharge line 11.
  • a sample of the detection material is removed via the removal device 12, which is analogous to the sample of the measurement material Figure 1 conditioned and fed to a detection device 14 via a transport device 13.
  • the detection of the magnetic property is made on an amount of detection based on the conditioned sample of the detection material.
  • the detection amount is a portion of the detection material sample that is located in the measuring chamber of the detection device 14.
  • the amount to be detected can be part of a column of material be located in a pipe connection 15 on which the measurement is carried out.
  • the pipe connection 15 is made of non-magnetic material in the area of the detection device.
  • the detection amount when detected has a temperature above the Curie temperature of elemental iron; there is no cooling during the supply to the detection device 14.
  • the sponge iron is fed to a measuring device 17 by means of a cooling screw 16. It is cooled to a temperature below the Curie temperature of elemental iron.
  • a first measurement is carried out analogously to the description in Figure 1 .
  • the sponge iron is fed to a further measuring device 19 by means of a cooling screw 18. It is cooled to a temperature below the Curie temperature of cementite.
  • the detection material sample also serves as a measurement material sample.
  • the quantity to be recorded can serve as a quantity to be measured.
  • the results of the acquisition, the first measurement and the second measurement are fed to an evaluation unit 20 in which the desired information is obtained by mathematically linking the results.
  • the acquisition and the measurements and the acquisition of the information take place continuously and automatically.
  • slides 21, 22, 23 are provided below the measuring chambers 24, 25, 26, and a piston 27, 28, 29 for compressing the detection amount or the measurement -Quantity provided.
  • Figure 3 shows in to Figure 1 and 2 A largely analogous representation of how the measured amount of sponge iron is located during the measurement in the material flow diverted from the direct reduction reactor after the direct reduction process has been carried out.
  • the measurement is carried out by means of the measuring device 30 on a pipe section 31 which conducts the material flow and has no influence on the measurement since it is made of non-magnetic material.

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Abstract

Verfahren zur Gewinnung zumindest einer Informationaus der Gruppe- Information bezüglich Gehalt an ferromagnetischem Eisen,- Information bezüglich Metallisierungsgrad,- Information bezüglich Kohlenstoffgehalt,über einen Eisenschwamm (3), der mittels eines in einem Direktreduktionsreaktor (1) durchgeführten Direktreduktionsprozesses hergestellt wurde.Es umfasst zumindest eine Messung zumindest einer magnetischen Eigenschaft bei einer Temperatur des Eisenschwamms (3) unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen, und Gewinnung der Information zumindest teilweise auf Basis des Ergebnisses der Messung. Die Messung wird jeweils an einer Mess-Menge des Eisenschwamms (3) vorgenommen, die auf einer während der Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor (1) entnommenen Messmaterialprobe oder auf einer aus einem nach Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor (1) ausgeleiteten Materialstrom entnommenen Messmaterialprobe basiert, oder die sich während der Messung in dem Materialstrom befindet.

Description

    Gebiet der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung zumindest einer Information über einen Eisenschwamm, der mittels eines in einem Direktreduktionsreaktor durchgeführten Direktreduktionsprozesses hergestellt wurde, wobei die gewonnene Information aus der Gruppe
    • Information bezüglich Gehalt an ferromagnetischem Eisen,
    • Information bezüglich Metallisierungsgrad,
    • Information bezüglich Kohlenstoffgehalt,
    stammt. Stand der Technik
  • Es ist bekannt, Eisenschwamm mittels Direktreduktionprozess in einem Direktreduktionsreaktor herzustellen. Um den Eisengehalt von Eisenschwamm im Direktreduktionsreaktor während des Direktreduktionsprozesses bestimmen zu können, ist aus DE3017001A1 bekannt, mithilfe von Spulen Informationen über Eigenschaften des Eisenschwamms im Direktreduktionsreaktor - beispielsweise seine magnetische Permeabilität oder seine elektrische Leitfähigkeit - zu gewinnen.
  • Nachteilig ist hinsichtlich magnetischer Eigenschaften, dass erst bei Temperaturen unter der Curie-Temperatur von Eisen brauchbare Informationen über Eisengehalt gewonnen werden können; während des Direktreduktionsprozesses im Direktreduktionsreaktor liegt die Temperatur jedoch meist darüber. Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit wiederum funktioniert zwar prinzipiell bei solch hohen Temperaturen, liefert dann jedoch nur relativ ungenaue Ergebnisse.
    • Zusammenfassung der Erfindung Technische Aufgabe
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Gewinnung zumindest einer Information über einen mittels eines in einem Direktreduktionsreaktor durchgeführten Direktreduktionsprozesses hergestellten Eisenschwamm, vorzustellen, das die Gewinnung genauerer Information aus der Gruppe
    • Information bezüglich Gehalt an ferromagnetischem Eisen,
    • Information bezüglich Metallisierungsgrad,
    • Information bezüglich Kohlenstoffgehalt,
    ermöglicht. Technische Lösung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
    Verfahren zur Gewinnung zumindest einer Information aus der Gruppe
    • Information bezüglich Gehalt an ferromagnetischem Eisen,
    • Information bezüglich Metallisierungsgrad,
    • Information bezüglich Kohlenstoffgehalt,
    über einen Eisenschwamm, der mittels eines in einem Direktreduktionsreaktor durchgeführten Direktreduktionsprozesses hergestellt wurde, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
    es
    • zumindest eine Messung zumindest einer magnetischen Eigenschaft bei einer Temperatur des Eisenschwamms unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen,
    • Gewinnung der Information zumindest teilweise auf Basis des Ergebnisses der Messung,
    umfasst.
  • Die Messung wird jeweils an einer Mess-Menge des Eisenschwamms vorgenommen. Auf die Mess-Menge trifft zumindest ein Mitglied der Gruppe
    • die Mess-Menge basiert zumindest teilweise auf einer während der Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor entnommenen Messmaterialprobe,
    • die Mess-Menge basiert zumindest teilweise auf einer aus einem nach Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor ausgeleiteten Materialstrom entnommenen Messmaterialprobe,
    • die Mess-Menge Eisenschwamm befindet sich während der Messung in dem Materialstrom,
    zu. Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Mit dem Verfahren können verschiedene Informationen über einen Eisenschwamm, der mittels eines in einem Direktreduktionsreaktor durchgeführten Direktreduktionsprozesses hergestellt wurde, gewonnen werden. Es handelt sich beispielsweise um Information bezüglich Gehalt an ferromagnetischem Eisen.
  • Es handelt sich beispielsweise um Information bezüglich Metallisierungsgrad.
  • Es handelt sich beispielsweise um Information bezüglich Kohlenstoffgehalt. Da magnetische Eigenschaften gemessen beziehungsweise erfasst werden, wird durch die Messung beziehungsweise Erfassung nur Information über Kohlenstoff gewonnen, der mit Eisen in einer die magnetische Eigenschaft aufweisenden Verbindung vorliegt.
  • Magnetische Eigenschaften sind Eigenschaften, die das Verhalten bezüglich eines Magnetfeldes beschreiben. Erfindungsgemäß wird zumindest eine Messung zumindest einer magnetischen Eigenschaft, beispielsweise der magnetischen Permeabilität, bei einer Temperatur des Eisenschwamms unterhalb der Curie-Temperatur von elementaren Eisen durchgeführt; elementares Eisen ist unterhalb seiner Curie Temperatur ferromagnetisch. Andere im Eisenschwamm gegebenenfalls vorhandene Substanzen wie beispielsweise Zementit haben ihre eigene Curie-Temperatur.
    Es kann eine magnetische Eigenschaft gemessen werden oder mehrere magnetische Eigenschaften.
    Es können eine Messung oder mehrere Messungen durchgeführt werden.
  • Die gewünschte Information wird zumindest teilweise auf Basis des Ergebnisses der Messung beziehungsweise Messungen gewonnen. Beispielsweise lässt sich durch Messung der magnetischen Permeabilität Information bezüglich Gehalt an ferromagnetischem Eisen beziehungsweise Metallisierungsgrad oder Kohlenstoffgehalt gewinnen. Die Information kann eine Angabe über die tatsächlich vorliegende Stoffmenge einer Substanz sein, wenn alle Teilchen der Substanz von der Messmethode erfassbar sind - beispielsweise bei der Substanz metallisches Eisen. Wenn die Messmethode nicht alle Teilchen einer Substanz erfassen kann, liefert die Messung Information über die Stoffmenge der in erfassbarer Form vorliegenden Substanz - beispielsweise wie oben angeführt hinsichtlich Information bezüglich der Substanz Kohlenstoff; es wird nur der Kohlenstoff erfasst, der mit Eisen in einer unter den Bedingungen der Messung die gemessene magnetische Eigenschaft aufweisenden Verbindung - beispielsweise Zementit Fe3C - vorliegt.
    Die gewünschte Information wird entweder nur auf Basis des Ergebnisses der Messung beziehungsweise Messungen gewonnen, oder sie wird unter Hinzuziehung zusätzlicher Informationen gewonnen - beispielsweise unter Hinzuziehung von Information über die Temperatur, bei der gemessen wird.
  • Zur Durchführung des Direktreduktionsprozesses wird Reduktionsgas in eine Apparatur, den sogenannten Direktreduktionsreaktor, eingeleitet. Im Direktreduktionsreaktor wird der Direktreduktionsprozess durchgeführt.
    Die Messung wird jeweils an einer Mess-Menge des Eisenschwamms vorgenommen. Die Mess-Menge kann - zumindest teilweise - auf einer während der Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor entnommenen Messmaterialprobe basieren. Die Mess-Menge kann - zumindest teilweise - auf einer Messmaterialprobe basieren, die aus einem nach Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor ausgeleiteten Materialstrom entnommen wird. Unter der Formulierung "basiert zumindest teilweise" ist dabei zu verstehen, dass die Mess-Menge vollständig aus einer Teilmenge oder der gesamten Messmaterialprobe bestehen kann, beziehungsweise auch neben der Teilmenge oder der gesamten Messmaterialprobe noch andere Bestandteile enthalten kann, beispielsweise Verdünnungsmittel.
    Die Mess-Menge Eisenschwamm kann sich während der Messung auch in dem nach Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor ausgeleiteten Materialstrom befinden, also ohne Entnahme einer Messmaterialprobe vermessen werden. Das kann beispielsweise erfolgen, indem an einem den Materialstrom leitenden Anlagenteil die Messung vorgenommen wird, wobei das Anlagenteil entweder keine Einfluss auf die Messung hat - beispielsweise kann ein Rohrstück, an dem die Messung durchgeführt wird, aus nicht magnetischem Material gefertigt sein - oder sein Einfluss ist bekannt und damit aus dem Ergebnis der Messung entfernbar ist. Der Anlagenteil kann beispielsweise ein Seal leg sein, eine Discharge chamber, Schurren oder Leitungen zur Leitung von Material in die Discharge chamber oder von der Discharge chamber zu Kompaktierungsvorrichtungen.
  • Unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen gewonnene Messdaten zur magnetischen Eigenschaft haben eine besonders genaue Relation zur gewünschten Information über den Eisenschwamms, sodass aus der gemessenen, magnetischen Eigenschaft oder aus den gemessenen magnetischen Eigenschaften die Informationen genauer gewonnen werden können als dies derzeit im Stand der Technik DE3017001A1 möglich ist. Zudem ist solch eine Messung bei einer Probentemperatur, welche deutlich geringer als die Temperatur im Direktreduktionsreaktor ist, einfacher handhabbar - was die Reproduzierbarkeit des Verfahrens erhöht
    • Beispielsweise kann Information bezüglich
  • Metallisierungsgrad folgendermaßen gewonnen werden auf Basis einer Messung, ähnlich ISO 11258: M % = 100 * m FeM / m FeT
    Figure imgb0001
     M ist der Metallisierungsgrad der Mess-Menge in Massenprozent. mFeM ist die Masse von metallisch vorliegendem Eisen in der Mess-Menge. Metallisches Eisen ist nach HOT BRIQUETTED IRON (HBI)QUALITY ASSESSMENT GUIDE, International Iron Metallics Association August 2018, Eisen in nichtoxidierter Form mit Oxidationszahl 0. Elementares Eisen und der Eisenanteil in Verbindungen, in denen das Eisen mit Oxidationszahl 0 vorliegt - beispielsweise Eisen in Zementit Fe3C - werden im Rahmen dieser Anmeldung als metallisches Eisen bezeichnet.
  • mFeT ist die Masse des gesamten in der Mess-Menge enthaltenen Eisens; "total iron", T steht für total. Total iron umfasst nach HOT BRIQUETTED IRON (HBI)QUALITY ASSESSMENT GUIDE, International Iron Metallics Association August 2018, alles Eisen in jeglicher Form, ob frei oder mit anderen Elementen wie beispielsweise Sauerstoff kombiniert.
  • Ein Rechenbeispiel: mFeM = 90 g, mFeT = 100 g → M = 90 % Die Definition greift entsprechend auch bei Verwendung von Angaben zu Massenprozenten (m-%) bezüglich der Mess-Menge: M % = 100 * m FeM / m FeT
    Figure imgb0002
    • Rechenbeispiel:
  • mFeM = 90 m-%, mFeT = 95 m-%: M = 94.7 %;
    Dabei wird mFeM beispielsweise über Messungen ferromagnetischer Eigenschaften, wie beispielsweise der Permeabilität gewonnen. Das Produkt eines Direktreduktionsprozesses weist praktisch nur ferromagnetisches metallisches Eisen auf, da beispielsweise ferromagnetischer Magnetit Fe3O4 bereits vollständig oder praktisch vollständig zu nicht ferromagnetischen Wüstit (FeO) oder metallischem Eisen reduziert worden ist. Der Gesamteisengehalt mFeT kann in der Regel nicht direkt über ferromagnetische Eigenschaften bestimmt werden, mFeT und somit die Metallisierung kann jedoch beispielsweise mit Hilfe der chemischen Analyse der Einsatzstoffe für den Direktreduktionsprozess ermittelt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin mFeT auf einen typischen konstanten Wert als Näherung zu setzen.
  • Beispiel zur Ermittlung von mFeT mit Hilfe der chemischen Analyse der Einsatzstoffe:
    • Einsatzstoff:
  • m FeT E = = 67 m − % ,
    Figure imgb0003
     mGangart E = Massenanteil an Gangart = 5 m-%. Als Gangart bezeichnet man Gestein, das keine Eisenverbindungen enthält. Das hochgestellte E bezeichnet Größen für den Einsatzstoff Magnetische Messung: m FeM = 90 m − %
    Figure imgb0004
     Der Gesamteisenanteil mFeT berechnet sich dann über eine Bilanz. Wenn nur Eisenerzreduktion berücksichtigt wird, über folgende Gleichung: m FeM + m FeT − m FeM * mm FeO / mm Fe + m FeT * m Gangart E = 100 m − % m FeM , m FeT in m − % ,
    Figure imgb0005
     mmFe beziehungsweise mmFeO: Atommasse von Eisen Fe beziehungsweise Molekülmasse von Wüstit FeO,
    mmFe = 56 g/mol, mmFeO = 72 g/mol
    Nach Lösung obiger Gleichung erhält man: mFeT = 92.4 m-%, und somit berechnet sich die Metallisierung M zu 97.4 %
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren auch
    zumindest eine Erfassung zumindest einer magnetischen Eigenschaft bei einer Temperatur des Eisenschwamms oberhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen,
    wobei die Erfassung jeweils an einer Erfassungs-Menge des Eisenschwamms vorgenommen wird, wobei auf die Erfassungs-Menge zumindest ein Mitglied der Gruppe
    • die Erfassungs-Menge basiert zumindest teilweise auf einer während der Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor entnommenen Erfassungsmaterialprobe,
    • die Erfassungs-Menge basiert zumindest teilweise auf einer aus einem nach Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor ausgeleiteten Materialstrom entnommenen Erfassungsmaterialprobe,
    • die Erfassungs-Menge Eisenschwamm befindet sich während der Erfassung in dem Materialstrom,
      zutrifft,
    und die Ergebnisse der Erfassung zumindest teilweise bei der Gewinnung der Information einfließen.
  • Die Begriffe Messung und Erfassung wie in den vorab zitierten Ansprüchen 1 und 2 verwendet sind synonym. Das bezüglich Anspruch 1 bezüglich Messung, Mess-Menge und Messmaterialprobe Vorgebrachte gilt sinngemäß auch für Erfassung, Erfassungsmenge und Erfassungsmaterialprobe in Anspruch 2. Die Erfassung bezieht sich auf eine Temperatur des Eisenschwamms oberhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen, während die Messung sich auf eine Temperatur des Eisenschwamms unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen bezieht.
    Oberhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen sind elementares Eisen beziehungsweise Eisenverbindungen nicht ferromagnetisch, sondern paramagnetisch. Bei der Erfassung werden gegebenenfalls vorhandene Substanzen erfasst, die zwar ferromagnetisch sind, aber nicht elementares Eisen oder Eisenverbindungen sind. Aus der Erfassung kann somit ein Korrekturfaktor für Ergebnisse der Messung ermittelt werden, der angibt, in welchem Ausmaß das Ergebnis der Messung nicht durch Eisen oder Eisenverbindungen verursacht sein kann.
  • Die Messmaterialprobe und die Erfassungsmaterialprobe können dasselbe sein - die Erfassungsmaterialprobe kann also auch als Messmaterialprobe verwendet werden beziehungsweise umgekehrt. Auf diese Weise wird der Aufwand zur Probenziehung vermindert.
  • Die Mess-Menge und die Erfassungs-Menge können dasselbe sein - die Erfassungs-Menge kann also auch als Mess-Menge verwendet werden beziehungsweise umgekehrt. Auf diese Weise wird der Aufwand zur Messung beziehungsweise Erfassung vermindert.
  • Vorzugsweise wird die Messmaterialprobe und/oder die Erfassungsmaterialprobe vor der Messung und/oder der Erfassung zumindest einem Konditionierungsschritt aus der Gruppe
    • Sichtung,
    • Windsichtung,
    • Zerkleinerung,
    • Siebung,
    • Verdichtung,
    unterworfen.
  • Durch diese Maßnahmen kann eine homogenere Mess-Menge, gegebenenfalls mit wenig Lückenvolumen, erhalten werden, was die Genauigkeit beziehungsweise Reproduzierbarkeit der Messung oder Erfassung erhöht.
    Vorzugsweise erfolgt die Zerkleinerung in inerter Atmosphäre, um eine Veränderung der chemischen Komposition, beispielsweise durch Oxidation, zu verhindern - womit die Gefahr, Messdaten zur magnetischen Eigenschaft der Probe zu verfälschen, verringert wird.
  • Vorzugsweise wird die Masse der Mess-Menge und/oder der Erfassungs-Menge bestimmt. Dadurch kann die Genauigkeit beziehungsweise Reproduzierbarkeit der Messung oder Erfassung erhöht. Das kann vor der Messung oder Erfassung erfolgen, oder nach der Messung oder Erfassung.
  • Vorzugsweise wird vor der Messung
    • die aus dem Direktreduktionsreaktor entnommene Messmaterialprobe während und/oder nach der Entnahme, und/oder
    • die aus dem Materialstrom entnommene Messmaterialprobe während und/oder nach der Entnahme,
      und/oder
    • die Mess-Menge Eisenschwamm,
    auf eine unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen liegende Temperatur gekühlt.
    Durch aktive Kühlung, bevorzugt auf eine gewünschte Endtemperatur, wird die Geschwindigkeit des Verfahrens sowie b Reproduzierbarkeit der Messung erhöht.
    Diese Kühlung auf eine Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen erfolgt dann, wenn die Quelle der Messmaterialprobe oder der Mess-Menge eine Temperatur oberhalb dieser Curie-Temperatur hat.
  • Bezüglich der zumindest einen Messung bei einer Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen gilt, dass bevorzugt zumindest zwei Messungen erfolgen. Dabei wird bei einer Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen zumindest eine erste Messung bei einer Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur einer ferromagnetischen Eisenverbindung, bevorzugt Zementit Fe3C, durchgeführt, und zumindest eine weitere Messung unterhalb der Curie-Temperatur dieser Eisenverbindung durchgeführt. Auf diese Weise kann Information über Menge dieser Eisenverbindung, und im Falle von Zementit wie vorab erläutert über den Kohlenstoffgehalt, erhalten werden, Grundsätzlich können auch noch weitere Messungen erfolgen, die jeweils nach Abkühlung unter Curie-Temperaturen anderer Komponenten der Mess-Menge erfolgen.
  • Vorzugsweise wird die Mess-Menge nach der ersten Messung auf eine Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur der Eisenverbindung gekühlt. Durch aktive Kühlung, bevorzugt auf eine gewünschte Endtemperatur, wird die Geschwindigkeit des Verfahrens sowie Reproduzierbarkeit der Messung erhöht.
  • Nach einer vorteilhaften Variante werden
    zur Gewinnung der Information
    zumindest zwei Ergebnisse aus zumindest einem Mitglied der Gruppe
    • Messung
    • Erfassung
    mathematisch verknüpft werden. Das macht die gewonnene Information genauer als wenn nur ein Ergebnis zur Gewinnung herangezogen wird.
    Beispielsweise wird die Information über den Kohlenstoffgehalt in der Mess-Menge durch folgende Verknüpfung gewonnen:
    Um mittels magnetischer Methoden den Kohlenstoffgehalt messen zu können muss der Kohlenstoff in einer ferromagnetischen Verbindung vorliegen, beispielsweise Zementit Fe3C, man kann also nur den entsprechend gebundenen Kohlenstoff messen.
  • Unter der zulässigen Vernachlässigung anderer ferromagnetischer Substanzen ergibt sich am Beispiel Fe3C folgende Formel:
    mgebC = Masse oder Massenanteil beziehungsweise Massenprozent (m-%) von gebundenem Kohlenstoff in der Mess-Menge m gebC = m FeM T < TFe 3 C − m FeM TFe 3 C < T < TFe * mm C / 3 * mm Fe .
    Figure imgb0006
  • In diesem Fall bezieht mFeM (T < TFe3C) auf eine sich aus dem Messsignal einer Messung bei einer Temperatur T unterhalb der Curie-Temperatur von Zementit TFe3C ergebende Menge von metallischem Eisen. Dabei kommt das Messsignal für das metallische Eisen sowohl von elementarem Eisen als auch von Eisen in Form von Zementit Fe3C unter der berechtigten Annahme, dass keine oder praktisch keine anderen ferromagnetischen Komponenten in diesem Temperarturbereich vorhanden sind.
    mFeM (TFe3C < T < TFe) bezieht sich auf eine sich aus dem Messsignal einer Messung bei einer Temperatur T unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen und oberhalb der Curie-Temperatur von Zementit TFe3C ergebende Menge von elementarem Eisen unter der berechtigten Annahme, dass keine oder praktisch keine anderen ferromagnetischen Komponenten in diesem Temperaturbereich vorhanden sind.
  • mmC beziehungsweise mmFe: Atommasse von Kohlenstoff C beziehungsweise von Eisen Fe
    mmC = 12 g/mol, mmFe = 56 g/mol,
    Rechenbeispiel:
    Mit Massen m FeM T < TFe 3 C = 70 g ,
    Figure imgb0007
     m FeM TFe 3 C < T < TFe = 90 g
    Figure imgb0008
     m gebC = 90 − 70 g * 12 / 168 = 1.43 g ,
    Figure imgb0009
     beziehungsweise mit m-%m m FeM T < TFe 3 C = 70 m − % , m FeM TFe 3 C < T < TFe = 90 − m − %
    Figure imgb0010
     m gebC = 90 − 70 m − % * 12 / 168 = 1.43 m − %
    Figure imgb0011
  • Vorzugsweise erfolgt die Messung und/oder die Erfassung, bevorzugt auch die Gewinnung der Information, automatisiert. Das beschleunigt das Verfahren und vermindert den Aufwand zur Durchführung.
  • Vorzugsweise erfolgt die Messung und/oder die Erfassung und/oder die Gewinnung der Information kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich. Dabei ist unter kontinuierlich vorzugsweise zu verstehen, dass eine vorhandene Vorrichtung zur Entnahme der Messmaterialprobe und/oder Erfassungsmaterialprobe kontinuierlich läuft und zumindest einmal alle 30 Minuten eine Messung beziehungsweise eine Erfassung stattfindet. Dabei ist unter quasi-kontinuierlich vorzugsweise zu verstehen, dass eine vorhandene Vorrichtung zur Entnahme der Messmaterialprobe und/oder Erfassungsmaterialprobe diskontinuierlich läuft und zumindest einmal alle 30 Minuten eine Messung beziehungsweise eine Erfassung stattfindet. Das erlaubt schnelle Information über Eigenschaften des Eisenschwamms und ermöglicht in der Folge rasches Ergreifen von gegebenenfalls notwendigen Korrekturmaßnahmen beim Direktreduktionsprozess.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Direktreduktionsprozess, der zumindest teilweise auf Basis erfindungsgemäß gewonnener Information geregelt wird. Die Regelung erfolgt entweder nur auf Basis der erfindungsgemäß gewonnenen Information, oder sie erfolgt unter Hinzuziehung zusätzlicher Informationen gewonnen - beispielsweise unter Hinzuziehung von Information über den Zustand des Reduktionsreaktors oder über die Qualität der eingesetzten Rohmaterialien.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist eine Signalverarbeitungseinrichtung mit einem maschinenlesbaren Programmcode, dadurch gekennzeichnet, dass er Regelbefehle zur Regelung eines erfindungsgemäßen Direktreduktionsprozesses aufweist.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein maschinenlesbarer Programmcode für eine erfindungsgemäße Signalverarbeitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode Regelbefehle aufweist, welche die Signalverarbeitungseinrichtung zur Regelung veranlassen.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten erfindungsgemäßen maschinenlesbaren Programmcode.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • In den Figuren werden Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft schematisch dargestellt.
    • Figur 1 zeigt eine Ausführungsform mit Entnahme einer Messmaterialprobe.
    • Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform mit Entnahme einer Erfassungsmaterialprobe.
    • Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der sich die Mess-Menge Eisenschwamm während der Messung im Materialstrom befindet.
    Beschreibung der Ausführungsformen Beispiele
  • In Figur 1 ist ein Direktreduktionsreaktor 1 dargestellt, in dem ein Direktreduktionsprozess zur Herstellung von Eisenschwamm durchgeführt wird. Reduktionsgas 2 wird in den Direktreduktionsreaktor eingeleitet und reduziert das in ihm enthaltene eisenoxidhaltige Material, wobei Eisenschwamm 3 entsteht. Eine Messmaterialprobe Eisenschwamm wird über eine Entnahmevorrichtung 4 - beispielsweise einen Schneckenförderer - aus dem Direktreduktionsreaktor 1 entnommen, während der Direktreduktionsprozess im Direktreduktionsreaktor durchgeführt wird. Die entnommene Messmaterialprobe wird durch Siebung 5, gegebenenfalls vor oder nach einer zur besseren Übersichtlichkeit nicht extra dargestellten Zerkleinerung und/oder Windsichtung, konditioniert und mittels einer Transportvorrichtung 6 - beispielsweise wie schematisch dargestellt ein Schneckenförderer; der Transport ist aber auch mittels Zellradschleusen, Förderbändern, Kratzförderern, Absperrarmaturen mit Schwerkraftmaterialtransport oder dergleichen möglich - zu einer Messvorrichtung 7 transportiert. Die Messung der magnetischen Eigenschaft wird an einer Mess-Menge vorgenommen, die auf der so konditionierten Messmaterialprobe basiert. Damit die Messung bei einer Temperatur des Eisenschwamms unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen erfolgt, wird die Messmaterialprobe bereits bei der Entnahme auf eine unterhalb der Curie-Temperatur von Eisen liegende Temperatur gekühlt. Es wäre auch möglich, in der Transportvorrichtung 6 zu kühlen. Nach der Messung wird die Masse der Mess-Menge bestimmt, was zur besseren Übersichtlichkeit nicht extra dargestellt ist. Die Mess-Menge ist eine Portion der Messmaterialprobe, die sich in der Messkammer der Messvorrichtung 7 befindet. Die Mess-Menge kann, wie beispielhaft dargestellt ist, Teil einer Materialsäule sein, die sich in einer Rohrverbindung 8 befindet, an der die Messung durchgeführt wird. Die Rohrverbindung 8 ist im Bereich der Messvorrichtung aus nicht magnetischem Material gefertigt.
    Nach der mittels Messvorrichtung 7 erfolgten ersten Messung wird der Eisenschwamm mittels einer Kühlschnecke 9 einer weiteren Messvorrichtung 10 zugeführt. Dabei wird er auf eine Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur von Zementit abgekühlt. Derart abgekühlt wird analog zur ersten Messung eine zweite Messung vorgenommen.
    Die Ergebnisse der ersten Messung und der zweiten Messung werden einer Auswerteeinheit 11 zugeführt, in der die gewünschte Information durch mathematische Verknüpfung der Ergebnisse gewonnen wird; im dargestellten Fall eine Signalverarbeitungseinrichtung mit einem maschinenlesbaren Programmcode, mit der der Direktreduktionsprozess auf Basis der gewonnenen Information geregelt wird.
    Die Messungen und die Gewinnung der Information erfolgen automatisiert kontinuierlich.
  • Figur 2 zeigt in zu Figur 1 weitgehend analoger Darstellung eine andere Ausführungsform. Aus dem Direktreduktionsreaktor 1 wird nach Durchführung des Direktreduktionsprozesses durch die Ausleitung 11 Material ausgeleitet. Aus dem Materialstrom in Ausleitung 11 wird über die Entnahmevorrichtung 12 eine Erfassungsmaterialprobe entnommen, die analog zur Messmaterialprobe der Figur 1 konditioniert und über eine Transportvorrichtung 13 einer Erfassungsvorrichtung 14 zugeführt wird. Die Erfassung der magnetischen Eigenschaft wird an einer Erfassungs-Menge vorgenommen, die auf der konditionierten Erfassungsmaterialprobe basiert. Die Erfassungs-Menge ist eine Portion der Erfassungsmaterialprobe, die sich in der Messkammer der Erfassungsvorrichtung 14 befindet. Die Erfassungs-Menge kann, wie beispielhaft dargestellt ist, Teil einer Materialsäule sein, die sich in einer Rohrverbindung 15 befindet, an der die Messung durchgeführt wird. Die Rohrverbindung 15 ist im Bereich der Erfassungsvorrichtung aus nicht magnetischem Material gefertigt.
    Die Erfassungs-Menge weist bei der Erfassung eine Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen aufweist; bei der Zufuhr zur Erfassungsvorrichtung 14 wird nicht gekühlt. Nach der mittels Erfassungsvorrichtung 14 erfolgten ersten Messung wird der Eisenschwamm mittels einer Kühlschnecke 16 einer Messvorrichtung 17 zugeführt. Dabei wird er auf eine Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen abgekühlt. Derart abgekühlt wird eine erste Messung vorgenommen analog zur Beschreibung in Figur 1. Nach der mittels Messvorrichtung 17 erfolgten ersten Messung wird der Eisenschwamm mittels einer Kühlschnecke 18 einer weiteren Messvorrichtung 19 zugeführt. Dabei wird er auf eine Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur von Zementit abgekühlt. Derart abgekühlt wird analog zur ersten Messung eine zweite Messung vorgenommen.
    Die Erfassungsmaterialprobe dient also auch als Messmaterialprobe. Die Erfassungs-Menge kann nach Transport in eine Messvorrichtung dort als Mess-Menge dienen.
    Die Ergebnisse der Erfassung, der ersten Messung und der zweiten Messung werden einer Auswerteeinheit 20 zugeführt, in der die gewünschte Information durch mathematische Verknüpfung der Ergebnisse gewonnen wird. Die Erfassung und die Messungen und die Gewinnung der Information erfolgen automatisiert kontinuierlich.
    Zur verbesserten Befüllung der Messkammern der ErfassungsVorrichtung 14 und der Messvorrichtungen 17 und 19 sind jeweils Schieber 21,22,23 unterhalb der Messkammern 24,25,26 vorgesehen, und jeweils ein Kolben 27,28,29 zur Verdichtung der Erfassungs-Menge beziehungsweise der Mess-Menge vorgesehen.
  • Figur 3 zeigt in zu Figur 1 und 2 weitgehend analoger Darstellung schematisch, wie sich die Mess-Menge Eisenschwamm während der Messung in dem nach Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor ausgeleiteten Materialstrom befindet. Die Messung wird mittels Messvorrichtung 30 wird an einem den Materialstrom leitenden Rohrstück 31 vorgenommen, das keinen Einfluss auf die Messung hat, da aus nicht magnetischem Material gefertigt.
  • Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination in einem erfindungsgemäßen Verfahren kombinierbar.
    Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das jeweilige Zahlwort eingeschränkt sein. Ferner sind die Wörter "ein" bzw. "eine" nicht als Zahlwörter, sondern als unbestimmte Artikel zu verstehen.
    Die beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der Beschreibung des bzw. der Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Das bzw. die Ausführungsbeispiele dient bzw. dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf darin angegebene Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einer beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
    Obwohl die Erfindung im Detail durch das bzw. die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das bzw. die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung gemäß den Ansprüchen zu verlassen.
    • Liste der Bezugszeichen
    • 1
    Direktreduktionsreaktor
    2
    Reduktionsgas
    3
    Eisenschwamm
    4
    Entnahmevorrichtung
    5
    Siebung
    6
    Transportvorrichtung
    7
    Messvorrichtung
    8
    Rohrverbindung
    9
    Kühlschnecke
    10
    Messvorrichtung
    11
    Auswerteeinheit
    12
    Entnahmevorrichtung
    13
    Transportvorrichtung
    14
    Erfassungsvorrichtung
    15
    Rohrverbindung
    16
    Kühlschnecke
    17
    Messvorrichtung
    18
    Kühlschnecke
    19
    Messvorrichtung
    20
    Auswerteeinheit
    21
    Schieber
    22
    Schieber
    23
    Schieber
    24
    Messkammer
    25
    Messkammer
    26
    Messkammer
    27
    Kolben
    28
    Kolben
    29
    Kolben
    30
    Messvorrichtung
    31
    Rohrstück
    Liste der Anführungen Patentliteratur
    • Nichtpatentliteratur
  • ISO 11258
    HOT BRIQUETTED IRON (HBI)QUALITY ASSESSMENT GUIDE, International Iron Metallics Association August 2018

Claims (16)

  1. Verfahren zur Gewinnung zumindest einer Information aus der Gruppe
    - Information bezüglich Gehalt an ferromagnetischem Eisen,
    - Information bezüglich Metallisierungsgrad,
    - Information bezüglich Kohlenstoffgehalt,
    über einen Eisenschwamm (3), der mittels eines in einem Direktreduktionsreaktor (1) durchgeführten Direktreduktionsprozesses hergestellt wurde,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    es umfasst
    - zumindest eine Messung zumindest einer magnetischen Eigenschaft bei einer Temperatur des Eisenschwamms (3) unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen,
    - Gewinnung der Information zumindest teilweise auf Basis des Ergebnisses der Messung,
    wobei die Messung jeweils an einer Mess-Menge des Eisenschwamms (3) vorgenommen wird, wobei auf die Mess-Menge zumindest ein Mitglied der Gruppe
    - die Mess-Menge basiert zumindest teilweise auf einer während der Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor (1) entnommenen Messmaterialprobe,
    - die Mess-Menge basiert zumindest teilweise auf einer aus einem nach Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor (1) ausgeleiteten Materialstrom entnommenen Messmaterialprobe,
    - die Mess-Menge Eisenschwamm (3) befindet sich während der Messung in dem Materialstrom,
    zutrifft.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es auch umfasst
    zumindest eine Erfassung zumindest einer magnetischen Eigenschaft bei einer Temperatur des Eisenschwamms (3) oberhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen,
    wobei die Erfassung jeweils an einer Erfassungs-Menge des Eisenschwamms (3) vorgenommen wird, wobei auf die Erfassungs-Menge zumindest ein Mitglied der Gruppe
    - die Erfassungs-Menge basiert zumindest teilweise auf einer während der Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor (1) entnommenen Erfassungsmaterialprobe,
    - die Erfassungs-Menge basiert zumindest teilweise auf einer aus einem nach Durchführung des Direktreduktionsprozesses aus dem Direktreduktionsreaktor (1) ausgeleiteten Materialstrom entnommenen Erfassungsmaterialprobe,
    - die Erfassungs-Menge Eisenschwamm (3) befindet sich während der Erfassung in dem Materialstrom,
    zutrifft,
    und die Ergebnisse der Erfassung zumindest teilweise bei der Gewinnung der Information einfließen.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmaterialprobe und die Erfassungsmaterialprobe dasselbe sind.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Menge und die Erfassungs-Menge dasselbe sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmaterialprobe und/oder die Erfassungsmaterialprobe vor der Messung und/oder der Erfassung zumindest einem Konditionierungsschritt aus der Gruppe
    - Sichtung,
    - Windsichtung,
    - Zerkleinerung,
    - Siebung,
    - Verdichtung,
    unterworfen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse der Mess-Menge und/oder der Erfassungs-Menge bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Messung
    - die aus dem Direktreduktionsreaktor (1) entnommene Messmaterialprobe während und/oder nach der Entnahme, und/oder
    - die aus dem Materialstrom entnommene Messmaterialprobe während und/oder nach der Entnahme,
    und/oder
    - die Mess-Menge Eisenschwamm,
    auf eine unterhalb der Curie-Temperatur von elementarem Eisen liegende Temperatur gekühlt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Messungen erfolgen, wobei zumindest eine erste Messung bei einer Temperatur oberhalb der Curie-Temperatur einer ferromagnetischen Eisenverbindung, bevorzugt Zementit Fe3C, durchgeführt wird, und zumindest eine weitere Messung unterhalb der Curie-Temperatur dieser Eisenverbindung durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Menge nach der ersten Messung auf eine Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur der Eisenverbindung gekühlt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Gewinnung der Information
    zumindest zwei Ergebnisse aus zumindest einem Mitglied der Gruppe
    - Messung
    - Erfassung
    mathematisch verknüpft werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Messung und/oder die Erfassung, bevorzugt auch die Gewinnung der Information, automatisiert erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Messung und/oder die Erfassung und/oder die Gewinnung der Information, kontinuierlich erfolgt oder quasi-kontinuierlich erfolgt.
  13. Direktreduktionsprozess, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest teilweise auf Basis einer nach einem der Ansprüche 1 bis 12 gewonnenen Information geregelt wird.
  14. Signalverarbeitungseinrichtung mit einem maschinenlesbaren Programmcode, dadurch gekennzeichnet, dass er Regelbefehle zur Regelung eines Direktreduktionsprozesses nach Anspruch 13 aufweist.
  15. Maschinenlesbarer Programmcode für eine Signalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmcode Regelbefehle aufweist, welche die Signalverarbeitungseinrichtung zur Regelung veranlassen.
  16. Speichermedium mit einem darauf gespeicherten maschinenlesbaren Programmcode nach Anspruch 15.
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