LU82826A1 - METHOD FOR CONTINUOUSLY REDUCING IRON ORE - Google Patents
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Description
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Verfahren zum kontinuierlichen Reduzieren von EisenerzProcess for continuously reducing iron ore
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuier-5 liehen Reduzieren von Eisenerz, insbesondere von feinkörnigem Eisenerz.The present invention relates to a method for continuously reducing iron ore, in particular fine-grained iron ore.
Feinkörniges Eisenerz steht in grossen Mengen und zu relativ 10 niedrigen Preisen zur Verfügung. Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass der Billigtransport von Erzen mittels Rohrleitungen voraussetzt, dass die Erze in feingemahlenem Zustand vorliegen, wobei die mittlere Korngrösse bei rund 50 ja li.egt. Dies wiederum hat zur Folge, dass die auf billigem Wege transportierten Erze 15 erneut in eine Form überführt werden müssen, die ihre metallurgische Weiterverarbeitung gestattet, was bedeutet, dass die Erze vor ihrer Weiterverarbeitung pelletiert werden müssen. Das Pelletieren ist, da man die Pellets brennen muss, eine relativ kostspielige Angelegenheit, so dass die durch den Billigtransport 20 erzielten Gewinne infolge der zwangsläufig notwendigen Überführung der Erze in Pellets, wieder verloren gehen.Fine-grained iron ore is available in large quantities and at relatively low prices. The reason for this is the fact that the cheap transportation of ores by means of pipelines presupposes that the ores are in the finely ground state, the mean grain size being around 50 yes. This in turn has the consequence that the ores 15, which are transported cheaply, have to be converted again into a form which permits their metallurgical further processing, which means that the ores have to be pelletized before they are further processed. Pelleting is a relatively costly business, since the pellets have to be burned, so that the profits made by cheap transport 20 are lost again as a result of the inevitable conversion of the ores into pellets.
Es hat an Versuchen, Erze kontinuierlich zu reduzieren nicht gefehlt, wobei man sich vorwiegend grobkörnigen bis stückigen Erzen 25 >widmete, da die kontinuierliche Reduktion feinstkörniger Eisenerze problematisch ist und zwar ungeachtet, ob man die Reduktion in der Fest- oder bis in die Flüssigphase betreiben will.There has been no lack of attempts to continuously reduce ores, with a focus on coarse-grained to lumpy ores, since the continuous reduction of fine-grained iron ores is problematic, regardless of whether the reduction is carried out in the solid phase or in the liquid phase want.
. So hat die Anmelderin in ihrem luxemburgischen Patent No. 71.435 30 ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen beschrieben, das eine gleichzeitige Gewinnung eines Gasgemisches vorsieht, das zum Vorreduzieren des eingesetzten Erzes verwendet wird. Ein Kohlenstoff träger wird mit Hilfe eines Trägergases in einer ersten Zone eines Eisenbades tief in dasselbe eingeführt, wobei Kohlen-35 Stoff an das Eisen gebunden und das Bad gezielt aufgekohlt wird.In einer benachbarten Zone des einer stetigen Durchmischung unterzogenen Bades wird mittels eingeblasenem Sauerstoff der -2-. For example, in its Luxembourg patent no. 71,435 30 describes a process for the production of molten pig iron which provides for a simultaneous extraction of a gas mixture which is used to pre-reduce the ore used. A carbon carrier is introduced into a first zone of an iron bath with the aid of a carrier gas, whereby carbon-35 substance is bound to the iron and the bath is selectively carburized. In a neighboring zone of the bath, which is subjected to constant mixing, the oxygen is blown in by means of injected oxygen -2-
Kohlenstoffüberschuss wegoxydiert und in Kohlenoxyd überführt, während man das durch die entstandenen Reduktionsgase in einem anschliessenden Reaktionsraum wenigstens teilweise vorreduzierte Erz in nächster Umgebung der exothermen Reak-5 tionszone aufgibt und zum Schmelzen bringt.Excess carbon is oxidized away and converted into carbon oxide, while the ore, which has been at least partially pre-reduced by the resulting reduction gases in a subsequent reaction space, is introduced into the immediate vicinity of the exothermic reaction zone and melted.
Bei der Durchführung dieses Verfahrens i.st selbstverständlich eine Kohlenstoff-Einblaslanze erforderlich, was hohe Kosten mit sich bringt.When this method is carried out, a carbon blowing lance is of course required, which entails high costs.
10 „ Ein hervorstechendes Merkmal ist ferner darin zu sehen, dass im Verlauf des Prozesses sehr heisse Abgase entstehen, deren Temperatur bei ca. 1450 °C liegt. Will man diese Abgas nun zum Reduzieren oder zumindest zum Vorreduzieren von Erz 15 benutzen, so muss eine Kühlstufe vorgesehen werden. Eine Entstaubung der Abgase ist ebenfalls, zu empfehlen.10 “Another salient feature is that very hot exhaust gases are generated in the course of the process, the temperature of which is around 1450 ° C. If you now want to use this exhaust gas to reduce or at least pre-reduce ore 15, a cooling stage must be provided. Dust removal from the exhaust gases is also recommended.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das die oben erwähnten Schwierigkeiten 20 vermeidet, das die durch die hohe Temperatur der Abgase geschaffenen Probleme in einen Vorteil verwandelt und das den Einsatz von Feinsterz erlaubt.The aim of the present invention was to propose a method which avoids the above-mentioned difficulties 20, which turns the problems created by the high temperature of the exhaust gases into an advantage and which allows the use of fine ore.
* Dieses Ziel wird erreicht durch das erfindungsgemässe Ver- 25 fahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man feinkörnige Erze sowie gemahlene Steinkohle im Verhältnis 2:1 bis 5:1 " getrennt im Flugstromreaktor mit Hilfe von Heissgas aufheizt die heissen Komponenten mischt, wobei die Temperatur des Gemisches zwischen 470 und 530 °C liegt und anschliessend 30 heiss brikettiert, dass man die Briketts in einen ein* This goal is achieved by the method according to the invention, which is characterized in that fine-grained ores and ground hard coal are heated separately in a ratio of 2: 1 to 5: 1 "in the entrained-flow reactor using hot gas and the hot components are mixed, the The temperature of the mixture is between 470 and 530 ° C and then briquetted 30 hot, that you put the briquettes in one
Eisenbad enthaltenden Konverter chargiert, das Bad durch Aufblasen von Sauerstoff entkohlt und es eventuell durch Einblasen von Inertgas durch den Boden spült und dass man die heissen, beim Entkohlen des Bades gebildeten Abgase 35 sammelt.Converter containing iron bath, decarburized the bath by blowing oxygen and possibly flushing it through the bottom by blowing inert gas, and collecting the hot exhaust gases 35 formed when the bath was decarburized.
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Erfindungsgemäss kann man Feinerze mit als Bindemittel dienender backender, erweichender Steinkohle sowie zusätzlich mit nicht erweichenden, kohlenstoffhaltigen Substanzen wie niederflüchtigen Steinkohlen, Koksgrus, 5 feinkörnigem Schwelkoks und/oder Petrolkoks vermischen.According to the invention, fine ores can be mixed with baking, softening hard coal serving as a binder, and additionally with non-softening, carbon-containing substances such as low-volatile hard coal, coke breeze, 5 fine-grained smoked coke and / or petroleum coke.
Man kann aber auch nicht backende Steinkohle verwenden und einen Zusatz von Pech als Bindemittel vorsehen.But you can also use non-baking coal and add pitch as a binder.
Erfindungsgemäss verfährt man so, dass man die Feinerze sowie 10 gegebenenfalls die nicht erweichenden kohlenstoffhaltigen Substanzen vor dem Vermischen mit dem Anteil erweichender backender Steinkohle und vor dem Brikettieren auf eine Temperatur bringt, die oberhalb der Brikettiertemperatur liegt, während die erweichende backende Steinkohle auf eine Tem-15 peratur, die unterhalb des Erweichungspunktes der Steinkohle liegt, gebracht wird. Die Temperaturen der Komponenten stellt man vor dem Vermischen so ein, dasä als Gemischtemperatur die gewünschte Brikettiertemperatur resultiert.The procedure according to the invention is such that the fine ores and, if appropriate, the non-softening carbon-containing substances are brought to a temperature above the briquetting temperature before mixing with the proportion of softening baking hard coal and before briquetting, while the softening baking hard coal is brought to a temperature 15 temperature, which is below the softening point of the hard coal. The temperatures of the components are adjusted before mixing in such a way that the desired briquetting temperature results as the mixture temperature.
20 Die Brikettierung erfolgt zweckmässigerweise auf einer Walzenpresse, die mit Anpressdrücken zwischen 1 und 5 kg/cm Walzenbreite arbeitet.20 The briquetting is expediently carried out on a roller press which works with contact pressures between 1 and 5 kg / cm roller width.
Die fertigen Briketts können nach dem Verlassen der Walzen-25 presse längere Zeit, mindestens jedoch 30 Minuten im Bereich der Presstemperatur gehalten und dadurch zusätzlich verfes-. tigt werden.After leaving the roller press, the finished briquettes can be kept in the area of the pressing temperature for a longer period of time, but at least 30 minutes, and thereby become more entangled. be done.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens 30 werden die Presslinge heiss chargiert. Auf diese Weise wird die sonst notwendige Kühlung eingespart und die fühlbare Wärme der Presslinge geht nicht verloren.In a further embodiment of the method 30 according to the invention, the compacts are charged hot. In this way, the otherwise necessary cooling is saved and the sensible heat of the pressed parts is not lost.
Was die Reduktionsverfahrensschritte anbelangt, so spielen 35 sie sich erfindungsgemäss so ab, dass man die Briketts in -4- « einen Konverter chargiert, der ein Eisenbad enthält, dessen Kohlenstoffgehalt möglichst hoch ist und das kontinuierlich durch Aufblasen von Sauerstoff entkohlt wird, wobei man das Bad gleichzeitig durch Einblasen von Inertgas durch den 5 Konverterboden spülen kann.As far as the reduction process steps are concerned, they take place according to the invention in such a way that the briquettes are charged in a converter which contains an iron bath, the carbon content of which is as high as possible and which is continuously decarburized by blowing up oxygen, whereby Can flush the bath at the same time by blowing inert gas through the 5 converter bottom.
Infolge des hohen Kohlenstoffgehaltes des Eisenbades gelangen die Briketts sofort beim Auftreffen auf die Badoberfläche generell in ein stark reduzierendes Medium und zwar ungeachtet 10 ob und wieviel Schlacke sich über dem Bad befindet. In derAs a result of the high carbon content of the iron bath, the briquettes generally get into a strongly reducing medium as soon as they hit the bath surface, regardless of whether and how much slag is above the bath. In the
Tat kann man annehmen, dass sich ein Teil, wenn nicht gar der Hauptteil der metallurgischen Reaktionen beim Frischen innerhalb der Schlacke abspielt, was übrigens aus der Tatsache erhellt, dass sich in den Konverterschlacken stets metallische 15 Eisengranalien befinden. Aus diesem Grunde ist es verständlich, dass der Sauerstoffstrahl, mit dem man das Bad beaufschlagt, im vorliegenden Zusammenhang nicht stört, indem es etwa zu einer Oxydation des Brikettkohlenstoffs vor Eintritt der Briketts in das Bad käme, sondern, dass das Bad eben 20 durch den Sauerstoffstrahl in eine so intensive Wallung gebracht wird, dass die Briketts in die aus Schlacken und aus Eisen bestehende Wirbelschicht gelangen, wo auch die Reduk-* tion stattfindet.Indeed, one can assume that part, if not the main part, of the metallurgical reactions during the freshening takes place within the slag, which is also evident from the fact that there are always metallic iron granules in the converter slags. For this reason, it is understandable that the oxygen jet with which the bath is acted upon does not interfere in the present context, for example by the briquette carbon being oxidized before the briquettes enter the bath, but that the bath is just through the Oxygen jet is brought into such an intense surge that the briquettes reach the fluidized bed consisting of slag and iron, where the reduction takes place.
25 Man kann sich vorstellen, dass das in den Briketts enthaltene Fe203 mit dem Brikettkohlenstoff gemäss Fe203 + C = 2 FeO + « CO vorreduziert wird, während das FeO im Bad durch den Bad kohlenstoff gemäss FeO + C = Fe + CO in die Metallphase ubergeht.25 It can be imagined that the Fe203 contained in the briquettes is pre-reduced with the briquette carbon according to Fe203 + C = 2 FeO + «CO, while the FeO in the bath passes through the bath carbon according to FeO + C = Fe + CO into the metal phase .
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Ob dies nun tatsächlich zutrifft oder nicht ist so lange nebensächlich, wie man Sorge trägt, dass über die Brikettzugabe immer genügend Kohlenstoff ins Bad gelangt um zu garantieren, dass das Bad soweit wie möglich an Kohlenstoff gesät-35 tigt bleibt; dies insofern, als dass die Energiezufuhr letzten Endes durch das Verbrennen von Kohlenstoff erfolgt.Whether this is actually the case or not is irrelevant as long as care is taken to ensure that enough briquette always gets enough carbon into the bathroom to guarantee that the bathroom remains saturated with carbon as far as possible; this in that the energy input ultimately comes from burning carbon.
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Das erfindungsgemässe Verfahren bietet sich zum kontinuierlichen Herstellen von flüssigem Eisen an, da man durch kontinuierliches Chargieren von Briketts kontinuierlich Kohlenstoff in das Bad einführt und es damit sättigt. Gleichzeitig 5 reduziert man kontinuierlich Feinerz zu Eisen und führt dem Bad Energie zu, indem man Kohlenstoff durch Aufblasen von Sauerstoff verbrennt. Letzteres kann selbstverständlich auch diskontinuierlich erfolgen, wobei Intensität und Dauer der SauerstoffZugabe von der jeweiligen im Bad herrschenden Tem-10 peratur sowie vom Kohlenstoffgehalt des Bades abhängen.The process according to the invention lends itself to the continuous production of liquid iron, since carbon is continuously introduced into the bath by means of continuous charging of briquettes and it is thus saturated. At the same time, 5 you continuously reduce fine ore to iron and add energy to the bath by burning carbon by blowing up oxygen. The latter can of course also be carried out discontinuously, the intensity and duration of the addition of oxygen depending on the temperature prevailing in the bath and on the carbon content of the bath.
Diesen kann man mittels Analyse der Abgase abschätzen oder % über entnommene Proben bestimmen.This can be estimated by analyzing the exhaust gases or determining% of the samples taken.
Was das Spülen des Bades mittels Inertgas durch den Konver-15 terboden anbelangt, so stellt diese Massnahme ein wichtiges Hilfsmittel dar, indem man durch Variieren der Spülintensität die Dicke sowie die Konsistenz der Schlackenschicht beeinflussen kann, so wie der Anmelder dies in seinem luxemburgischen Patent No. 81.207 beschrieben hat. In der Tat führt 20 ein intensives Spülen mit Inertgas zu einem Zusammenbruch des Schlackenschaumes, wohingegen man durch Drosseln der Spülintensität die Ausbildung einer dicken, schaumigen Schlacken-. Schicht herbeiführen kann. Beim Spülen entsteht dünnschich- , tige, nicht scäumende Schlacke; man begünstigt die Entkohlung 25 sowie die Nachverbrennung des CO über der Badoberfläche.As regards the purging of the bath using inert gas through the converter bottom, this measure represents an important aid in that, by varying the purging intensity, the thickness and the consistency of the slag layer can be influenced, as the applicant in his Luxembourg patent No . 81.207. In fact, intensive purging with inert gas causes the slag foam to collapse, whereas throttling the purging intensity leads to the formation of a thick, foamy slag. Can bring about layer. Rinsing produces thin-layer, non-foaming slag; decarburization 25 and post-combustion of the CO over the surface of the bath are favored.
Dies ist für das erfindungsgemässe Verfahren von besonderer . Bedeutung, da die sich über dem Bad befindliche Zone einer seits nicht überwiegend aus Sauerstoff bestehen soll und andererseits ebendort hohe Temperaturen herrschen sollen.This is particularly important for the method according to the invention. Significance, since the zone above the bath should not consist primarily of oxygen on the one hand, and on the other hand there should be high temperatures.
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Durch das Spülen mit Inertgas kann man demnach erfindungs-gemäss die für die Brikettzugabe günstigsten Bedingungen schaffen, indem die Briketts über dem Bad ausreichend aufgeheizt werden und weder über dem Bad, noch innerhalb der 35 Schlackenschicht einem übermässigen Kontakt mit Sauerstoff ausgesetzt sind, so dass die Reduktion ohne bedeutende Störung vonstatten gehen kann.By purging with inert gas, according to the invention, the most favorable conditions for adding the briquette can be created by heating the briquettes sufficiently above the bath and not exposing them to excessive oxygen either above the bath or within the slag layer, so that the Reduction can take place without significant interference.
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Ein erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass man die beim Entkohlen des Bades gebildeten heissen Abgase zum Ausnutzen ihrer fühlbaren Wärme, sowie ihres Verbrennungsenergiepotentials in die Anlage führt, in 5 der das Aufheizen des Erzes und der Kohlen, sowie das Brikettieren stattfinden.A first embodiment of the method according to the invention provides that the hot exhaust gases formed during the decarburization of the bath are used to exploit their sensible heat and their combustion energy potential, in which the ore and the coals are heated and the briquetting takes place.
Eine zweite Ausführungsform besteht darin, dass man die Abgase als Heiz- bzw. als Reduktionsgase verwendet. In der Tat beste-10 hen die Abgase zu rund 75% aus CO, wobei der Rest C02 und N2 ist.A second embodiment consists in using the exhaust gases as heating or reducing gases. In fact, around 75% of the exhaust gases are CO, with the rest being C02 and N2.
Wichtig ist, dass man im Rahmen des Entkohlungsprozesses der Tatsache Rechnung trägt, dass sich in den verwendeten kohlen-15 stoffhaltigen Substanzen mehr oder weniger relevante Mengen an Schwefel befinden können. Aus diesem Grunde fügt man erfin-dungsgemäss Schlackenbildner zu, um'eine basische, gut fliessende und hauptsächlich entschwefelnd wirkende Schlacke zu erhalten. Die Schlackenbildner können entweder individuell, oder 20 aber als Bestandteile der Briketts in das Bad eingeführt werden.It is important that the decarburization process takes into account the fact that there may be more or less relevant amounts of sulfur in the carbon-containing substances used. For this reason, slag formers are added according to the invention in order to obtain a basic, well-flowing and mainly desulfurizing slag. The slag formers can either be introduced into the bath individually or as components of the briquettes.
„ Es sei ferner hervorgehoben, dass das erfindungsgemässe Verfahren nicht ausschliesslich für das Reduzieren oxydischer 25 Eisenträger geeignet ist, sondern dass es durchaus möglich ist, an Stelle von Feinerz eisenhaltige Stäube oder Walzensinter im Sinne einer Rückgewinnung und einer Umweltentlastung zu verwenden."It should also be emphasized that the method according to the invention is not only suitable for reducing oxidic iron carriers, but that it is entirely possible to use iron-containing dusts or roller sinters instead of fine ore in the sense of recovery and environmental relief.
Claims (11)
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