WO1997033004A1 - Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten und metallschwamm - Google Patents

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sludge
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iron
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Günter SCHREY
Herbert Grünbacher
Gerald Rosenfellner
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Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh
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    • Y10S75/961—Treating flue dust to obtain metal other than by consolidation

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of molten pig iron or liquid steel precursors and metal sponge, in particular sponge iron, from feedstocks formed from iron ore or metal ore, preferably in bar and / or pellet form, and optionally aggregates, the feedstocks in at least one first reduction zone Sponge iron are reduced directly, the sponge iron is melted in a melt gasification zone with the supply of carbon carriers and oxygen-containing gas, and a CO and H 2 -containing reducing gas is generated, which is introduced into the first reduction zone, converted there and withdrawn as a top gas, and the withdrawn gas Top gas after washing is subjected to CO 2 elimination and, if appropriate, heating, and as an at least largely CO 2 -free reducing gas is fed to at least one further reduction zone for the direct reduction of metal ore, in particular iron ore, and m it is extracted from the iron ore as export gas and cleaned in a scrubber, as well as a plant for carrying out the process.
  • sludges are obtained which contain iron in oxidic form as well as in metallic form and, if appropriate, coal dust. These sludges represent waste or residual materials, the recycling of which is sought in the iron and steel industry. It is known to deposit the sludge on heaps, which can be particularly advantageous in hot climates where the sludge dries quickly. Since the sludge does not contain any toxic substances, a landfill is also harmless. If possible, however, a landfill of these sludges and thus a loss of the valuable materials contained in them should be avoided and the sludge should be recycled with as little energy expenditure as possible and with optimal use of their valuable materials.
  • a process for recycling iron in oxidic and / or iron in metallic form and carbon-containing waste and residual materials is known from AT-B - 376.241.
  • solid particles from the reducing gas and from the top gas emerging from the direct reduction zone are separated in cyclones and the separated solids are mixed with binders, such as iron oxide dust, briquetted and fed exclusively to the meltdown gasification zone, the iron oxide dust originating from a top gas cleaning system, so that in the gas cleaning system resulting solids can also be used.
  • binders such as iron oxide dust, briquetted and fed exclusively to the meltdown gasification zone, the iron oxide dust originating from a top gas cleaning system, so that in the gas cleaning system resulting solids can also be used.
  • the disadvantage here is that, as a result of the introduction of iron oxides into the melting gasifier, reduction work has to be carried out in order to reduce the iron oxide, as a result of which the energy required for the melting process is removed from it.
  • This known method is energy-intensive insofar as metallic waste or residues have to pass through the reduction area of the melting unit.
  • the invention has for its object to further develop the known methods in such a way that it is possible in a simple and efficient manner to utilize the sludges obtained in the aforementioned process for the production of molten pig iron or molten steel precursors and metal sponges particularly efficiently and with the least possible energy expenditure, u .zw. through direct use in this process, however sorting or group-based deposition according to chemical composition should be avoided.
  • This object is achieved in that the sludge obtained during the washing of the top gas from the first reduction zone is dewatered and introduced into the melter gasifier, whereas the sludge arising during the washing of the export gas of the further reduction zone is dewatered and introduced into the first direct reduction zone.
  • the sludges obtained from the first reduction zone are advantageously granulated after dewatering and the granules formed in this way are introduced into the meltdown gasification zone, whereas the sludges resulting from the washing of the top gas in the further reduction zone are briquetted after dewatering and the briquettes formed in this way are introduced into the first direct reduction zone.
  • the sludges originating from the further reduction zone are mixed with dry oxidic by-products, such as ore abrasion and / or casting hall dust.
  • dry oxidic by-products such as ore abrasion and / or casting hall dust.
  • a residual moisture of approx. 4% can be achieved, which has an advantageous effect on the subsequent briquetting.
  • Cold briquetting is expedient.
  • At least a partial amount of the reducing gas emerging from the melt-down gasification zone is advantageously washed and separated sludges are further treated together with the sludges originating from the first reduction zone.
  • a preferred embodiment is characterized in that from the sludge drying device assigned to the first scrubber a feed line leads to a granulation device and from this a feed device to the melter gasifier, and in addition from the sludge drying device assigned to the second washer a feed line to a briquetting device and from this a feed device to leads first reduction reactor.
  • a scrubber for at least a partial amount of the reducing gas is expediently provided in the reducing gas feed line opening into the first reduction reactor, from which a sludge discharge opens into the sludge drying device assigned to the first scrubber.
  • a direct-reduction reactor designed as a shaft furnace 1
  • 3 pieces of iron oxide-containing feedstocks 4, such as ore are charged from above via a feed line, optionally together with unfired additives 5.
  • the shaft furnace 1 is connected to a melter gasifier 6, in which a reducing gas is generated from carbon carriers and oxygen-containing gas, which is fed to the shaft furnace 1 via a feed line 7 and this in Flows through countercurrent to the feed materials 4.
  • a gas cleaning and gas cooling device 8 which is designed as a scrubber, is provided in the feed line 7, through which at least a partial stream of the reducing gas is passed for the purpose of temperature adjustment.
  • the melter gasifier 6 has a feed line 9 for solid, lumpy carbon carriers 10, which are fed to the melter gasifier 6 via a coal drying system 11, feed lines 12 for oxygen-containing gases and, if appropriate, feed lines 13 for burnt additives 14.
  • feed lines 12 for oxygen-containing gases and, if appropriate, feed lines 13 for burnt additives 14.
  • molten pig iron 16 and molten slag 17 collect below the melt-down gasification zone 15 and are tapped separately by means of their own tapping 18, 19.
  • the pig iron 16 is fed to a steel mill and the slag to a granulation device 20
  • the lumpy feedstocks reduced in the shaft furnace 1 in the direct reduction zone 2 to sponge iron are fed to the melter gasifier 6 via one or more feed lines 21, for example by means of discharge screws.
  • This top gas is fed to a gas cleaning device 23, which is also designed as a scrubber, for the purpose of being freed from dust and water vapor, is then subjected to CO 2 emulsification, for example in a COi scrubber 24 or a reformer, and is then available as a reducing gas to a further reduction reactor 25 for the reception of metal ore - in the illustrated exemplary embodiment for the reception of iron ore 26 - are available. If necessary, this reducing gas is subjected to heating before it is introduced into the further reduction reactor, but this is not shown in the exemplary embodiment.
  • the further reduction reactor 25 is also designed as a shaft furnace and, like the first shaft furnace 1, also works in the countercurrent principle.
  • iron ore in piece and / or pellet form is likewise directly reduced to sponge iron in a fixed bed direct reduction zone 27.
  • the ore feed line is designated 28 and the sponge discharge device 29.
  • the top gas drawn off from the second reduction reactor 25 via the line 30 is also subjected to cleaning and cooling in a top gas scrubber 31 in order to clean it of dust particles and to lower the water vapor content, whereupon it can be used as an export gas for further use.
  • the sludges obtained in the top gas scrubber 31 are fed via a line 32 to a sludge drying device, such as a dewatering system 33.
  • a composition of the sludge obtained in the scrubber 31 is shown in the table below.
  • the dewatered sludge is mixed with dry oxidic by-products 34, such as ore abrasion and casting hall dust, so that a residual moisture of approximately 4% is obtained.
  • This mixture of sludge and the by-products is then fed to a briquet system 35, in which it is cold briquetted.
  • the briquettes are then used in the shaft furnace 1 for direct reduction, preferably in a mixture with the ore 4 via the feed line 3.
  • the sludges accumulating in the scrubber 8 when washing the reducing gas which is fed to the first shaft furnace 1, together with the sludges accumulating in the scrubber 23, are passed to a sludge drying device 36, e.g. Decanter centrifuges, fed to achieve a residual moisture of up to approx. 35%
  • burned lime 37 is added to the dewatered sludge as a binder.
  • Granulation then takes place in a granulation device 38, coal dust 39 possibly being added to the feedstock.
  • Preferably 10 7c of the granulate are made available to the cement industry.
  • the rest of the granulate is fed to the melter fi via the conveyor device 40 and the coal drying device 11.
  • the invention makes it possible to utilize all of the dusts resulting from direct reduction with the aid of two coupled shaft furnaces I and 25, where the iron can be oxidic or metallic, in a particularly environmentally friendly and economical recycling process.
  • the material and energy content of the dust is optimally used, which also applies to the coal dust and to the coal dust generated in the smelter.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen (16) und Metallschwamm aus von Eisenerz (4) bzw. Metallerz gebildeten Einsatzstoffen werden die Einsatzstoffe in mindestens einer ersten Reduktionszone (2) zu Eisenschwamm direkt reduziert, wird der Eisenschwamm in einer Einschmelzvergasungszone (15) unter Zufuhr von Kohlenstoffträgern (10) und sauerstoffhältigem Gas erschmolzen und ein CO- und H2-hältiges Reduktionsgas erzeugt, welches in die erste Reduktionszone (2) eingeleitet, dort umgesetzt und als Topgas abgezogen wird, wobei das abgezogene Topgas nach einem Waschen einer CO2-Eliminierung sowie gegebenenfalls einer Aufheizung unterzogen und als zumindest weitgehend CO2-freies Reduktionsgas mindestens einer weiteren Reduktionszone (27) zur Direktreduktion von Metallerz, insbesondere von Eisenerz (26), zugeführt und nach Umsetzung mit dem Eisenerz (26) als Exportgas abgezogen und in einem Wäscher gereinigt wird. Zur Verwertung der in den Wäschern anfallenden Schlämme unter geringstem Energieaufwand werden die beim Waschen des Topgases aus der ersten Reduktionszone (2) anfallenden Schlämme entwässert und in den Einschmelzvergaser (15) eingebracht, wogegen die beim Waschen des Exportgases der weiteren Reduktionszone (27) anfallenden Schlämme entwässert und in die erste Direktreduktionszone (2) eingeleitet werden.

Description

Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und
Metallschwamm
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und Metallschwamm, insbesondere Eisenschwamm, aus von Eisenerz bzw. Metallerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschlägen gebildeten Einsatzstoffen, wobei die Einsatzstoffe in mindestens einer ersten Reduktionszone zu Eisenschwamm direkt reduziert werden, der Eisenschwamm in einer Emschmelzvergasungszone unter Zufuhr von Kohlenstoffträgem und sauerstoffhältigem Gas erschmolzen und ein CO- und H2-hältiges Reduktionsgas erzeugt wird, welches in die erste Reduktionszone eingeleitet, dort umgesetzt und als Topgas abgezogen wird, und wobei das abgezogene Topgas nach einem Waschen einer CO2-Eliminierung sowie gegebenenfalls einer Aufheizung unterzogen wird und als zumindest weitgehend CO2-freies Reduktionsgas mindestens einer weiteren Reduktionszone zur Direktreduktion von Metallerz, insbesondere von Eisenerz, zugeführt und nach Umsetzung mit dem Eisenerz als Exportgas abgezogen und in einem Wäscher gereinigt wird, sowie eine Anlage zur Durchfuhrung des Verfahrens.
Sowohl beim Waschen des Exportgases aus der ersten Reduktionszone als auch beim Waschen des Exportgases der weiteren Reduktionszone fallen Schlämme an, die sowohl Eisen in oxidischer Form als auch in metallischer Form als auch gegebenenfalls Kohlestaub enthalten. Diese Schlämme stellen Abfall- bzw. Reststoffe dar, deren Verwertung in der Hüttenindustrie angestrebt wird. Es ist bekannt, die Schlämme auf Halden zu deponieren, was insbesondere in heißen Klimazonen, wo es zu einer schnellen Abtrocknung der Schlämme kommt, vorteilhaft sein kann. Da die Schlämme keine toxischen Stoffe enthalten, ist eine Deponie auch unbedenklich. Nach Möglichkeit soll jedoch eine Deponie dieser Schlämme und damit ein Verlust der in ihnen enthaltenen Wertstoffe vermieden werden und eine Verwertung dieser Schlämme mit möglichst geringem Energieaufwand sowie unter optimaler Ausnutzung ihrer Wertstoffe erfolgen.
Ein Verfahren zum Verwerten von Eisen in oxidischer und/oder Eisen in metallischer Form enthaltenden sowie kohlenstoffhaltiger Abfall- und Reststoffe ist aus der AT-B - 376.241 bekannt. Hierbei werden Feststoffpartikel aus dem Reduktionsgas sowie aus dem aus der Direktreduktionszone austretenden Topgas in Zyklonen abgeschieden und die abgeschiedenen Feststoffe mit Bindemittel, wie Eisenoxidstaub, versetzt, brikettiert und ausschließlich der Einschmelzvergasungszone zugeführt, wobei der Eisenoxidstaub aus einer Gichtgasreinigungsanlage stammt, so daß die in der Gasreinigungsanlage anfallenden Feststoffe ebenfalls verwertet werden können. Nachteilig ist jedoch hierbei, daß infolge des Einbringens von Eisenoxiden in den Einschmelzvergaser Reduktionsarbeit geleistet werden muß, um das Eisenoxid zu reduzieren, wodurch für den Einschmelzvorgang benötigte Energie diesem entzogen wird.
Aus der DE-A - 41 23 626 ist es bekannt, Hüttenreststoffe ohne Unterscheidung in oxidisch und metallisch zu agglomerieren, u.zw. unter Zuhilfenahme von Bindemitteln, Schlackenbildnern und Reduktionsmitteln, und die Agglomerate in den oberen Möllerbereich eines Schmelzaggregates einzubringen, wobei die Vorwärmung und Trocknung der Agglomerate in diesem Möllerbereich des Schmelzaggregates erfolgt. Der Möller durchsetzt das Schmelzaggregat nach dem Gegenstromprinzip, wobei er zunächst in einen im Inneren des Schmelzaggregates vorgesehenen Reduktionsbereich gelangt und anschließend im unteren Bereich des Schmelzaggregates geschmolzen wird.
Dieses bekannte Verfahren ist insofern energieaufwendig, als auch metallische Abfall- oder Reststoffe den Reduktionsbereich des Schmelzaggregates durchwandern müssen.
Aus der EP-A - 0 623 684 ist es bekannt, Abfall- und Reststoffe mit Kohlestaub und Eisen in metallischer und oxidischer Form nach ihrer chemischen Zusammensetzung in drei Gruppen getrennt zu sammeln, u.zw. soll die erste Gruppe hauptsächlich Eisen in oxidischer Form enthalten, die zweite Gruppe hauptsächlich Eisen in metallischer Form und die dritte Gruppe hauptsächlich kohlenstoffhaltige Stoffe. Die Verwertung erfolgt, indem die Stoffe der ersten Gruppe in die Direktreduktionszone und die der zweiten und dritten Gruppe zugehörenden Stoffe direkt in die Einschmelzvergasungszone eingesetzt werden.
Dieses Verfahren hat sich insbesondere bewährt, wenn die Abfall- und Reststoffe nach den genannten unterschiedlichen Stoffen getrennt, also gruppenweise, anfallen. Ein Sortieren der Abfall- und Reststoffe aus der Hüttenindustrie, wenn Eisen in oxidischer und Eisen in metallischer Form sowie Kohlenstoff gemischt anfallen, wäre zu aufwendig.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die bekannten Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, daß es in einfacher und effizienter Weise möglich ist, die beim eingangs erwähnten Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und Metallschwamm anfallenden Schlämme besonders effizient und unter geringstmöglichem Energieaufwand zu verwerten, u.zw. durch direkten Einsatz in diesem Verfahren, wobei jedoch ein Sortieren oder eine gruppenweise Abscheidung nach chemischer Zusammensetzung vermieden werden soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beim Waschen des Topgases aus der ersten Reduktionszone anfallenden Schlämme entwässert und in den Einschmelzvergaser eingebracht werden, wogegen die beim Waschen des Exportgases der weiteren Reduktionszone anfallenden Schlämme entwässert und in die erste Direktreduktionszone eingeleitet werden.
Vorteilhaft werden die aus der ersten Reduktionszone anfallenden Schlämme nach dem Entwässern granuliert und die hierbei gebildeten Granulate in die Einschmelzvergasungszone eingebracht, wogegen die beim Waschen des Topgases der weiteren Reduktionszone anfallenden Schlämme nach dem Entwässern brikettiert und die hierbei gebildeten Briketts in die erste Direktreduktionszone eingeleitet werden.
Um die aus der ersten Reduktionszone anfallenden Schlämme einer einwandfreien Granulierung - unter Erzeugung hinreichend fester Granulate - unterziehen zu können, werden diese Schlämme nach dem Entwässern mit einem Bindemittel, wie gebranntem Kalk, versetzt. Durch die hierdurch bewirkte weitere Entwässerung gelingt es, eine Restfeuchte von ca. 20 % einzustellen, die für eine Granulierung besonders zweckmäßig ist.
Die aus der weiteren Reduktionszone stammenden Schlämme werden nach dem Entwässern mit trockenen oxidischen Nebenprodukten, wie Erzabrieb und/oder Gießhallenstäuben, vermischt. Hierdurch ist eine Restfeuchte von ca. 4 % erzielbar, die sich vorteilhaft beim nachfolgenden Brikettieren auswirkt Zweckmäßig wird kalt brikettiert.
Vorteilhaft wird zusätzlich zu den obigen Maßnahmen zumindest eine Teilmenge des aus der Einschmelzvergasungszone austretenden Reduktionsgases gewaschen und werden dabei abgesonderte Schlämme mit den aus der ersten Reduktionszone stammenden Schlämmen gemeinsam weiterbehandelt.
Eine Anlage zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahl Vorprodukten und Metallschwamm, insbesondere Eisenschwamm, aus von Eisenerz bzw. Metallerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschlägen gebildeten Einsatzstoffen, mit mindestens einem ersten Reduktionsreaktor für Eisenerz, einem Einschmelzvergaser, einer den Einschmelzvergaser mit dem ersten Reduktionsreaktor verbindenden Zuleitung für ein im Einschmelzvergaser gebildetes Reduktionsgas, einer den ersten Reduktionsreaktor mit dem Einschmelzvergaser verbindenden Förderleitung für das im ersten Reduktionsreaktor gebildete Reduktionsprodukt, mit einer vom ersten Reduktionsreaktor ausgehenden, mit einem ersten Wäscher versehenen Topgas-Ableitung, mit in den Einschmelzvergaser mündenden Zuleitungen für Kohlenstoffträger und sauerstoffhältige Gase, einem am Einschmelzvergaser vorgesehenen Abstich für Roheisen und Schlacke, und mit mindestens einem zusätzlichen Reduktionsreaktor zur Aufnahme von Metallerz, insbesondere von weiterem Eisenerz, einer Reduktionsgas-Zuleitung zu diesem Reduktionsreaktor, einer mit einem Wäscher versehenen Topgas-Ableitung aus diesem weiteren Reduktionsreaktor und mit einer Austragsvorrichtung für das in diesem weiteren Reduktionsreaktor gebildete Reduktionsprodukt, wobei die Topgas- Ableitung des ersten Reduktionsreaktors in eine Q-VEliminierungsanlage mündet, von der die Reduktionsgas-Zuleitung des zusätzlichen Reduktionsreaktors ausgeht und gegebenenfalls über eine Heizeinrichtung in den zusätzlichen Reduktionsreaktor mündet, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlammableitung aus dem ersten Wäscher zu einer Schlammtrocknungseinrichtung führt und die Schlammtrocknungseinrichtung über eine Fördereinrichtung mit dem Einschmelzvergaser verbunden ist und daß weiters eine Schlammableitung vom zweiten Wäscher zu einer Schlarrimtrocknungseinrichtung führt, die über eine Fördereinrichtung mit dem ersten Reduktionsreaktor verbunden ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß von der dem ersten Wäscher zugeordneten Schlammtrocknungseinrichtung eine Förderleitung zu einer Granulationseinrichtung und von dieser eine Fördereinrichtung zum Einschmelzvergaser führt, und daß weiters von der dem zweiten Wäscher zugeordneten Schlammtrocknungseinrichtung eine Förderleitung zu einer Brikettiereinrichtung und von dieser eine Fördereinrichtung zum ersten Reduktionsreaktor führt.
Zweckmäßig ist in der in den ersten Reduktionsreaktor mündenden Reduktionsgas-Zuleitung ein Wäscher für zumindest eine Teilmenge des Reduktionsgases vorgesehen, von dem eine Schlammableitung in die dem ersten Wäscher zugeordnete Schlammtrocknungseinrichtung mündet.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei die Zeichnung in schematischer Darstellung eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.
Gemäß der Zeichnung werden in einen als Schachtofen 1 ausgebildeten Direkt- Reduktionsreaktor, d.h. in dessen Festbett-Direktreduktionszone 2, von oben über eine Zuleitung 3 stückige eisenoxidhältige Einsatzstoffe 4, wie Erz, gegebenenfalls zusammen mit ungebrannten Zuschlägen 5, chargiert. Der Schachtofen 1 steht mit einem Einschmelzvergaser 6 in Verbindung, in dem aus Kohlenstoffträgem und sauerstoffhältigem Gas ein Reduktionsgas erzeugt wird, welches über eine Zuleitung 7 dem Schachtofen 1 zugeführt wird und diesen im Gegenstrom zu den Einsatzstoffen 4 durchströmt. In der Zuleitung 7 ist eine Gasreinigungs¬ und Gaskühlungseinrichtung 8, die als Wäscher ausgebildet ist, vorgesehen, durch die zumindest ein Teilstrom des Reduktionsgases zwecks Temperatureinstellung hindurchgeleitet wird.
Der Einschmelzvergaser 6 weist eine Zuleitung 9 für feste, stückige Kohlenstoff träger 10, die über eine Kohletrocknungsanlage 11 dem Einschmelzvergaser 6 zugebracht werden, Zuleitungen 12 für sauerstoffhältige Gase und gegebenenfalls Zuleitungen 13 für gebrannte Zuschläge 14 auf. In dem Einschmelzvergaser 6 sammelt sich unterhalb der Einschmelzvergasungszone 15 schmelzflüssiges Roheisen 16 und schmelzflüssige Schlacke 17, die über je einen eigenen Abstich 18, 19 getrennt abgestochen werden. Das Roheisen 16 wird einem Stahlwerk und die Schlacke einer Granulationseinrichtung 20 zugeführt
Die im Schachtofen 1 in der Direktreduktionszone 2 zu Eisenschwamm reduzierten stückigen Einsatzstoffe werden dem Einschmelzvergaser 6 über eine oder mehrere Förderleitungen 21 zugeführt, beispielsweise mittels Austragsschnecken. An dem oberen Teil des Schachtofens 1 schließt eine Ableitung 22 für das in der Direktreduktionszone 2 entstehende Topgas an. Dieses Topgas wird zwecks Befreiung von Staub und Wasserdampf einer Gasreinigungseinrichtung 23, die ebenfalls als Wäscher ausgebildet ist, zugeleitet, wird anschließend einer Cθ2-Eüminierung, beispielsweise in einem COi-Wäscher 24 oder einem Reformer, unterworfen und steht sodann als Reduktionsgas einem weiteren Reduktionsreaktor 25 zur Aufnahme von Metallerz - beim dargestellten Ausfuhrungsbeispiel zur Aufnahme von Eisenerz 26 - zur Verfügung. Gegebenenfalls wird vor Einleitung dieses Reduktionsgases in den weiteren Reduktionsreaktor dieses einer Aufheizung unterzogen, was im Ausführungsbeispiel jedoch nicht näher dargestellt ist.
Der weitere Reduktionsreaktor 25 ist ebenfalls als Schachtofen ausgebildet und arbeitet wie der erste Schachtofen 1 ebenfalls im Gegenstromprinzip. In diesem zweiten Schachtofen 25 wird Eisenerz in Stück- und/oder Pelletform ebenfalls in einer Festbett-Direktreduktionszone 27 zu Eisenschwamm direktreduziert Die Erzzuleitung ist mit 28 und die Eisenschwamm- Austragsvorrichtung mit 29 bezeichnet.
Das aus dem zweiten Reduktionsreaktor 25 über die Leitung 30 abgezogene Topgas wird ebenfalls einer Reinigung und Kühlung in einem Topgaswäscher 31 unterzogen, um es von Staubpartikeln zu säubern und den Wasserdampfgehalt zu erniedrigen, worauf es als Exportgas einer weiteren Verwendung zugeführt werden kann. Die im Topgaswäscher 31 anfallenden Schlämme werden über eine Leitung 32 einer Schlammtrocknungseinrichtung, wie einer Entwässerungsanlage 33, zugeleitet.
Eine Zusammensetzung der im Wäscher 31 anfallenden Schlämme ist in nachstehender Tabelle wiedergegeben.
Tabelle 1
Fe2O3 64 %
FeO 20 %
Fe met. 8 %
Al2O3 2 %
SiO2 1 %
CaO 1 %
Rest* 4 %
* Metalloxide jeweils unter 1 %
Die entwässerten Schlämme werden mit trockenen oxidischen Nebenprodukten 34, wie Erzabrieb und Gießhallenstäuben, vermischt, so daß sich eine Restfeuchte von etwa 4 % einstellt. Dieses Gemisch aus Schlämmen und den Nebenprodukten wird anschließend einer Briketüeranlage 35 zugeleitet, in der es kalt brikettiert wird. Anschließend werden die Briketts in den Schachtofen 1 zur Direktreduktion eingesetzt, vorzugsweise in Mischung mit dem Erz 4 über die Zuleitung 3.
Die im Wäscher 8 beim Waschen des Reduktionsgases, das dem ersten Schachtofen 1 zugeleitet wird, anfallenden Schlämme werden gemeinsam mit den im Wäscher 23 anfallenden Schlämmen einer Schlammtrocknungseinrichtung 36, z.B. Dekanterzentrifugen, zur Erzielung einer Restfeuchte bis ca. 35 % zugeleitet
Eine chemische Zusammensetzung der der Schlammtrocknungsanlage zugeleiteten Schlämme aus den Wäschern 8 und 23 ist in nachstehender Tabelle 2 wiedergegeben. rubel ile λ
Figure imgf000009_0001
FeO (ι 7r
Fe inet. 2 %
C 4H 7r
SiO2 10 7c
Figure imgf000009_0002
CaO 2 7c
MgO 2 7c
Rest* A 7c
* Metalloxide jeweils unter I 7c
Zur weiteren Herabsetzung der Restfeuchte auf ca. 20 7c wird den entwässerten Schlämmen gebrannter Kalk 37 als Bindemittel zugeführt. Anschließend erfolgt eine Granulation in einer Granulationseinrichtung 38, wobei gegebenenfalls noch Kohlestaub 39 dem Einsatzmaterial zugesetzt wird.
Von dem Granulat werden vorzugsweise 10 7c der Zementindustrie zur Verfügung gestellt. Der Rest des Granulates wird über die Fördereinrichtung 40 und die Kohletrocknungseinrichtung 1 1 dem Einschmelzverguser fi zugeleitet.
Die Erfindung ermöglicht die Verwertung sämtlicher bei der Direktreduktion mit Hilfe zweier miteinander gekoppelter Schachtöfen I und 25 anfallender Stäube, wobei das Eisen oxidisch oder metallisch vorliegen kann, in einem besonders umweltfreundlichen und wirtschaftlichen Recyclingverfahren. Der Stoff- und Energiegehalt der Stäube wird hierbei optimal genutzt, was ja auch für die anfallenden Kohlestüube sowie generell für im Hüttenbetrieb anfallende Kohlenstäube gilt.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen (16) oder flüssigen Stahlvorprodukten und Metallschwamm, insbesondere Eisenschwamm, aus von Eisenerz (4) bzw. Metallerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschlägen (5) gebildeten Einsatzstoffen, wobei die Einsatzstoffe in mindestens einer ersten Reduktionszone (2) zu Eisenschwamm direkt reduziert werden, der Eisenschwamm in einer Einschmelzvergasungszone (15) unter Zufuhr von Kohlenstoffträgern (10) und sauerstoffhältigem Gas erschmolzen und ein CO- und H2-hältiges Reduktionsgas erzeugt wird, welches in die erste Reduktionszone (2) eingeleitet, dort umgesetzt und als Topgas abgezogen wird, und wobei das abgezogene Topgas nach einem Waschen einer Cθ2-Eliminierung sowie gegebenenfalls einer Aufheizung unterzogen wird und als zumindest weitgehend COa-freies Reduktionsgas mindestens einer weiteren Reduktionszone (27) zur Direktreduktion von Metallerz, insbesondere von Eisenerz (26), zugeführt und nach Umsetzung mit dem Eisenerz (26) als Exportgas abgezogen und in einem Wäscher gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Waschen des Topgases aus der ersten Reduktionszone (2) anfallenden Schlämme entwässert und in den Einschmelzvergaser (15) eingebracht werden, wogegen die beim Waschen des Exportgases der weiteren Reduktionszone (27) anfallenden Schlämme entwässert und in die erste Direktreduktionszone (2) eingeleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ersten Reduktionszone (2) anfallenden Schlämme nach dem Entwässern granuliert und die hierbei gebildeten Granulate in die Einschmelzvergasungszone (15) eingebracht werden, wogegen die beim Waschen des Topgases der weiteren Reduktionszone (27) anfallenden Schlämme nach dem Entwässern brikettiert und die hierbei gebildeten Briketts in die erste Direktreduktionszone (2) eingeleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Waschen des Topgases aus der ersten Reduktionszone (2) anfallenden Schlämme nach einem ersten mechanischen Entwässern mit einem Bindemittel, wie gebranntem Kalk (37), versetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Zugabe von gebranntem Kalk (37) eine Restfeuchte von ca. 20 % eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Waschen des Topgases der weiteren Reduktionszone (27) anfallenden Schlämme nach dem Entwässern mit trockenen oxidischen Nebenprodukten (34), wie Erzabrieb und/oder Gießhallenstäuben, vermischt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe von oxidischen Nebenprodukten (34) bis zu einer Restfeuchte der Schlämme von ca. 4 % erfolgt
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß zumindest eine Teilmenge des aus der Einschmelzvergasungszone (15) austretenden Reduktionsgases gewaschen wird und dabei abgesonderte Schlämme mit den Schlämmen stammend aus der ersten Reduktionszone (2) gemeinsam weiterbehandelt werden.
8. Anlage zur Herstellung von flüssigem Roheisen (16) oder flüssigen Stahl Vorprodukten und Metallschwamm, insbesondere Eisenschwamm, aus von Eisenerz (4, 26) bzw. Metallerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschlägen gebildeten Einsatzstoffen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, mit mindestens einem ersten Reduktionsreaktor (1) für Eisenerz (4), einem Einschmelzvergaser (6), einer den Einschmelzvergaser (6) mit dem ersten Reduktionsreaktor (1) verbindenden Zuleitung (7) für ein im Einschmelzvergaser (6) gebildetes Reduktionsgas, einer den ersten Reduktionsreaktor (1) mit dem Einschmelzvergaser (6) verbindenden Förderleitung (21) für das im ersten Reduktionsreaktor (1) gebildete Reduktionsprodukt, mit einer vom ersten Reduktionsreaktor (1) ausgehenden, mit einem ersten Wäscher (23) versehenen Topgas-Ableitung (22), mit in den Einschmelzvergaser (6) mündenden Zuleitungen (9, 12) für Kohlenstoffträger und sauerstoffhältige Gase, einem am Einschmelzvergaser (6) vorgesehenen Abstich (18, 19) für Roheisen (16) und Schlacke (17), und mit mindestens einem zusätzlichen Reduktionsreaktor (25) zur Aufnahme von Metallerz, insbesondere von weiterem Eisenerz (26), einer Reduktionsgas-Zuleitung zu diesem Reduktionsreaktor (25), einer mit einem Wäscher (31) versehenen Topgas-Ableitung (30) aus diesem weiteren Reduktionsreaktor (25) und einer Austragsvorrichtung (29) für das in diesem weiteren Reduktionsreaktor (25) gebildete Reduktionsprodukt, wobei die Topgas-Ableitung (22) des ersten Reduktionsreaktors (1) in eine CO2-EIiminierungsanlage (24) mündet, von der die Reduktionsgas-Zuleitung des zusätzlichen Reduktionsreaktors (25) ausgeht und gegebenenfalls über eine Heizeinrichtung in den zusätzlichen Reduktionsreaktor (25) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlammableitung aus dem ersten Wäscher (23) zu einer Schlammtrocknungseinrichtung (36) führt und die Schlammtrocknungseinrichtung (36) über eine Fördereinrichtung (40, 9) mit dem Einschmelzvergaser (6) verbunden ist und daß weiters eine Schlammableitung vom zweiten Wäscher (31) zu einer Schlammtrocknungseinrichtung (33) führt, die über eine Fördereinrichtung mit dem ersten Reduktionsreaktor (1) verbunden ist 9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß von der dem ersten Wäscher (23) zugeordneten Schlammtrocknungseinrichtung (36) eine Förderleitung zu einer Granulationseinrichtung (38) und von dieser eine Fördereinrichtung (40,
9) zum Einschmelzvergaser (6) führt, und daß weiters von der dem zweiten Wäscher (31) zugeordneten Schlammtrocknungseinrichtung (33) eine Förderleitung zu einer Brikettiereinrichtung (35) und von dieser eine Fördereinrichtung zum ersten Reduktionsreaktor (1) führt.
10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der in den ersten Reduktionsreaktor (1) mündenden Reduktionsgas-Zuleitung (7) ein Wäscher (8) für zumindest eine Teilmenge des Reduktionsgases vorgesehen ist, von dem eine Schlammableitung in die dem ersten Wäscher (23) zugeordnete Schlammtrocknungseinrichtung (36) mündet
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