WO1998054526A1 - Chargiervorrichtung für einen drehherdofen - Google Patents

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WO1998054526A1
WO1998054526A1 PCT/EP1998/002796 EP9802796W WO9854526A1 WO 1998054526 A1 WO1998054526 A1 WO 1998054526A1 EP 9802796 W EP9802796 W EP 9802796W WO 9854526 A1 WO9854526 A1 WO 9854526A1
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discharge
charging device
bulk material
bunker
rotary hearth
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PCT/EP1998/002796
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Gilbert Bernard
Emile Lonardi
Romain Frieden
Patrick Hutmacher
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Paul Wurth S.A.
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    • F27D2003/0006—Particulate materials
    • F27D2003/001—Series of dispensers or separation in teo or more parts

Definitions

  • the present invention relates to a charging device for producing superimposed layers of fine-grained bulk material on a rotary hearth. It is particularly suitable for the application of a new type of direct reduction of iron ore in a rotary hearth furnace.
  • Sponge iron is produced in a direct reduction process by reducing iron oxide with solid or gaseous reducing agents.
  • the solid reducing agent used is, for example, carbon, which reacts with oxygen at higher temperatures to form the reducing gas CO.
  • Such a process can be carried out, for example, in a rotary hearth furnace, i.e. in a furnace with a rotatable ring-shaped furnace bottom, which is covered on the top with refractory material and which is surrounded by a housing.
  • Burners are attached to the top of the housing, which penetrate the housing and heat the interior of the housing to the required reaction temperature of over 1000 ° C.
  • the iron oxide together with the reducing agent is applied to the rotary hearth at a first point of the rotary hearth furnace and passes through the rotation of the rotary hearth into the interior of the housing, where, due to the high temperatures, it reacts with the reducing agent to be direct after about one turn of the rotary hearth reduced iron.
  • the form in which the iron is present depends on the type of process used.
  • the iron oxide is pressed together with the reducing agent into pellets before charging into the rotary hearth furnace, which pellets are then subsequently charged onto the rotary hearth of the furnace.
  • the iron oxide within the individual pellets reacts with the carbon monoxide released by the carbon and is reduced to iron within the pellets.
  • the iron sponge is thus in pellet form after the reduction, the pellets also being the Residues of the reducing agent (ash) and any impurities such as sulfur.
  • a further process step is therefore necessary in which the directly reduced iron is separated from the ashes and the impurities.
  • fine-grained iron oxide and fine-grained reducing agent eg coal
  • fine-grained iron oxide and fine-grained reducing agent eg coal
  • carbon monoxide is released in the carbon layer or layers, which penetrates through the fine-grained iron oxide layers and reduces them to iron.
  • the reduced iron is consequently present in pure form in one or more superimposed layers after the reduction process, the individual iron layers being separated from one another by layers of reducing agent residues and these ash layers being in loose form.
  • this process offers the advantage that the sponge iron and the residues of the reducing agent can be separated easily.
  • the basic requirement for an economical implementation of this reduction process is, however, that the charging device of the rotary hearth furnace is capable of producing an optimal layering of the metal oxide and the reducing agents on the rotary hearth. It is therefore an object of the present invention to provide a rotary hearth furnace, the charging device of which largely fulfills this requirement.
  • a charging device accordingly has one discharge bunker, with one discharge slot, and one discharge roller upstream of the discharge slot, for each metal oxide or reducing agent layer.
  • the outlet slot and Discharge roller essentially transverse to the direction of rotation of the rotary hearth, and the discharge rollers have a speed-controlled drive. If the speed of rotation of a discharge roller is increased, the bulk material discharge from the corresponding discharge bunker increases. If, on the other hand, the speed of rotation of a discharge roller is reduced, the bulk material discharge from the corresponding discharge bunker is reduced.
  • metal oxide and reducing agent layers lying one above the other can thus be applied to the annular furnace bottom, the ratio of metal oxide / reducing agent in the stratification being adaptable to an optimal sequence of the reduction process via the speed-controlled discharge rollers.
  • a layer can also be interrupted by briefly stopping a discharge roller, so that piles arranged one behind the other in the direction of rotation are formed. Such a discontinuous layer simplifies, for example, decharging the metal sponge produced, since it is not a continuous strand of material that is produced, but individual, separate pieces of sponge.
  • the reduction process can be further optimized by gravimetric control of the layer structure.
  • the device according to the invention need only have continuous weighing devices which are built into the charging device in such a way that the bulk material discharge of the metal oxides and reducing agents can be determined gravimetrically.
  • a speed control for the speed-controlled drives of the discharge rollers controls the speed of the discharge rollers as a function of the corresponding gravimetric measured values of the weighing devices.
  • the discharge bunkers for the metal oxide or for the reducing agent are connected to a storage bunker for the metal oxide or for the reducing agent, but they can be moved in the vertical direction relative to the respective storage bunker, and by means of weight measuring cells above the Rotary hearth are hung.
  • the bulk material discharge from each discharge bunker can be recorded separately, so that the structure of each individual layer can be controlled gravimetrically.
  • the discharge bunkers for the metal oxide form a first separate unit together with a storage bunker for the metal oxide, which is suspended above the rotary hearth by means of weight measuring cells, and the discharge bunkers for the reducing agents together with a storage bunker for the reducing agents second unit, which is suspended by means of weight measuring cells above the rotary hearth.
  • the entire bulk material discharge from the storage bunker for the metal oxide and the storage bunker for the reducing agent can be recorded separately gravimetrically, so that the overall structure of the metal oxide layers and the overall structure of the reducing agent layers can be adapted to one another gravimetrically.
  • a guide profile is advantageously arranged below the discharge rollers in such a way that the bulk material falling off the roller falls onto the guide profile and is braked by the guide profile the top layer is routed.
  • the discharge bunkers each advantageously have an outlet funnel, a slot-shaped outlet opening being formed between two free edges.
  • the first edge lies against the discharge roller, and the second edge is arranged at a certain distance from the surface of the discharge roller, so that a discharge slot is formed between the discharge roller and the second edge, which defines the layer thickness of the bulk material on the discharge roller by stripping.
  • the layer thickness of the bulk material on the discharge roller is determined by a scraper edge, so that the layer thickness of the bulk material on the discharge roller is independent of the angle of repose of the bulk material.
  • wiping causes the bulk material to be distributed more evenly across the entire width of the discharge roller.
  • the charging device advantageously has a second driven roller.
  • This second roller which is also referred to as a tear-off roller, defines with the discharge roller a second discharge slot, the height of which is slightly less than is the height of the discharge slot between the discharge roller and the second edge.
  • the tear-off roller has a higher peripheral speed than the discharge roller, so that it accelerates the bulk material relative to the discharge roller and ensures that the bulk material falls off the discharge roller at an early stage. This largely prevents the bulk material from falling uncontrollably from the discharge roller in more or less large blocks due to the sole action of gravity, which would lead to a different bulk density.
  • discharge bunker with an outlet funnel which is designed such that the entire weight of the bulk material column in the discharge bunker rests on the walls of this discharge bunker.
  • the discharge roller can, for example, be conical, its diameter decreasing towards the center of the rotary hearth.
  • the same result can also be achieved if the height of the discharge slot decreases towards the center of the rotary hearth.
  • the discharge roller can have a continuous surface. However, it can also be designed as a type of cellular wheel.
  • the charging device is advantageously integrated in a closed housing, sealed by means of water channels.
  • each discharge bunker is preferably connected to a storage bunker via a conveying device, the conveying device having a plurality of discharge points in the discharge bunker.
  • Discharge bunkers with which the same bulk material is charged are generally connected to the same storage bunker.
  • the various discharge points of the conveyor device cause the discharge hopper to be filled as uniformly as possible over its length.
  • the conveying device comprises, for example, a fluidizing trough with one or more discharge openings.
  • a particularly uniform filling of the discharge bunker can be achieved with a conveying device which comprises a fluidizing channel with a discharge opening which extends radially essentially over the entire length of the discharge bunker and has a clear dimension in the direction of rotation which increases in the direction of conveyance.
  • Figure 1 is a schematic overall view of a rotary hearth furnace for the production of sponge iron
  • FIG. 2 shows a schematic overall view of a charging device for the rotary hearth furnace according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a section through a first embodiment of a charging device
  • FIG. 3B shows a section through a heat shield under the charging device
  • FIG. 4 shows a section through a second embodiment of a charging device
  • FIG. 5 shows a perspective view of a first embodiment of a discharge device on a charging device
  • FIG. 6 shows a perspective view of a second embodiment of a discharge device on a charging device
  • FIG. 7 shows a cross section through a stratification which can be achieved with a device according to the invention
  • FIG. 8 shows a longitudinal section along the sectional plane 8-8 through the stratification according to FIG. 7;
  • FIG. 9 shows a section through a further embodiment of a charging device
  • FIG. 10 shows a longitudinal section through a conveying device for conveying the fine-grained bulk material into the discharge bunker
  • FIG. 11 shows a section along the section line 11-11 through the device of Figure 10;
  • FIG. 12 shows a section along the section line 12-12 through the device of FIG. 10;
  • FIG. 13 shows a section along the section line 12-12 through an embodiment variant of the device of FIG. 10;
  • FIG. 14 shows a perspective view, partly in section, of a further embodiment variant of the device of FIG. 10, with a connected discharge hopper;
  • FIG. 15 shows a section through the device of FIG. 14, the section plane corresponding to the section plane of FIGS. 12 and 13.
  • a rotary hearth furnace for the production of sponge iron is shown schematically.
  • the furnace comprises an annular rotary hearth 2 with a refractory furnace bed 3.
  • the rotary hearth is rotatably mounted on a foundation and is surrounded on its upper side by a housing 4 (the housing is shown partly in section for better understanding).
  • the reduction of iron oxide to directly reduced iron takes place in a controlled atmosphere at high temperatures of approx. 1300-1400 ° C.
  • fine-grained iron oxide and fine-grained coal dust are charged in separate, superimposed layers on the refractory lining of the rotating hearth 2 in a first area 6 of the rotary hearth furnace by means of a charging device.
  • the iron oxide and the coal dust reach the reaction area 10 of the rotary hearth furnace through the rotation of the rotary hearth 2.
  • this area 10 of the rotary hearth furnace 4 burners 12 are installed in the housing, which heat the furnace interior to the required reaction temperature of approx. 1300-1400 ° C.
  • the hot exhaust gases from the burners 12 are passed through the furnace in a countercurrent process and then discharged through a chimney 14.
  • the carbon dust releases carbon monoxide, which reduces the iron oxide to iron.
  • the finished sponge iron is present in pure form in one or more layers 16 lying one above the other. This sponge iron then reaches the decharging area 18 of the rotary hearth furnace, in which the sponge iron is removed from the furnace by means of a decharging device 20.
  • FIG. 2 schematically shows a charging device 8 for charging several superimposed layers of bulk material made of fine-grained bulk material. It comprises a plurality of discharge bunkers 22 which are arranged one behind the other in the direction of rotation 24 (indicated by arrow 24) of the rotary hearth and which extend transversely to the direction of rotation 24 essentially over the entire width of the annular surface of the rotary hearth 2.
  • the discharge bunkers 22 are preferably provided in an odd number and alternately charge coal dust and iron oxide onto the rotary hearth 2, the first discharge bunker charging a lower layer of coal dust and the last discharge bunker covering the bulk material sequence with an upper layer of coal dust.
  • the individual discharge bunkers 22 are each connected via their own conveying device 26 to a storage bunker 28 for iron oxide or a storage bunker 30 for coal dust, which are mounted on a support frame 32 above the discharge bunkers 22.
  • the storage bunkers 28 and 30 can be arranged radially outside the actual furnace area for reasons of space, so that there is sufficient space in the center of the rotary hearth furnace, e.g. for rotary connections for any media supply to the rotary cooker 2, etc.
  • FIG. 3 shows a section in the direction of rotation through a discharge bunker 22. It has an outlet funnel 34 with an outlet slot 36 in its lower region.
  • the outlet slot 34 is formed by two edges 38 and 40, the first edge 38 abutting a rotatably mounted discharge roller 42 and the second edge 40 at a certain distance from the surface of the Discharge roller 42 is arranged.
  • the diameter of the roller 42, as well as the position of the two edges 38, 40 relative to the roller 42, are defined in such a way that a fine-grained bulk material 43 is prevented from escaping from the discharge hopper 22 when the discharge roller 42 is stationary.
  • the discharge roller 42 is driven by a drive 44 in the direction of the arrow 46, the fine-grained bulk material 44, which flows freely from the outlet slot 36 onto the surface of the roller 42, is carried along by the discharge roller 42, whereby on the surface of the roller 42 forms a bulk material layer 48.
  • the thickness of this bulk material layer 48 is advantageously determined by wiping it off at the edge 40, so that the layer thickness on the discharge roller 42 is essentially independent of the flow behavior of the bulk material 43. It goes without saying that the surface of the roller must of course have a structure which ensures sufficient adhesion of the bulk material 43 to the roller surface in order to ensure the further transport of the bulk material to the waste zone.
  • a second roller 50 is mounted on the discharge side above the discharge roller 42 in front of the zone in which gravity would cause the bulk material layer to slide off the discharge roller 42. It forms a slot 52 with the discharge roller 42, the free cross section of which is slightly smaller than the thickness of the bulk material layer 48.
  • the roller 50 is driven by a drive 54 at a higher peripheral speed than the discharge roller 42, in such a way that it accelerates the bulk material layer 48 relative to the surface of the discharge roller 42. In other words, the roller 50 deliberately tears the bulk material layer 48 away from the discharge roller 42 before gravity would cause the bulk material layer to slide off the discharge roller 42, and thereby causes the bulk material to fall off the discharge roller 42 more continuously.
  • FIG. 3 shows schematically how an additional layer of bulk material 60 is placed over two layers 62 and 64 already present.
  • a heat shield 66 is arranged between the rotary hearth 2 and the charging device 8.
  • radial slots 68 are provided only under the discharge rollers 42 for loading the rotary hearth 2.
  • Insulated covers 70 allow the slots 68 to be covered when not in use. It should also be noted that the oblique course of the slots 68 prevents direct illumination of the discharge devices 22, 42 arranged above the slots 68.
  • FIG. 3B shows a section through a heat shield for a charging device for producing six layers lying one above the other on the rotary hearth 2.
  • a heat shield for a charging device for producing six layers lying one above the other on the rotary hearth 2.
  • six radial slots 68 1 to 68 ⁇ are provided in the protective shield for loading the rotary hearth 2.
  • a discharge roller (not shown in FIG. 3B) is arranged above each of these slots.
  • the discharge bunkers 22 are all suspended in such a way that their weight can be determined separately.
  • a refill tube 72 which connects the discharge bunker 22 to the conveying device 26 or the storage bunker 28, 30, must guarantee a certain vertical freedom of movement. This can be achieved, for example, by installing an axial compensator in the refill tube 72.
  • the discharge bunker 22 must not be rigidly integrated into the housing 4 of the rotary hearth furnace. This object is achieved in that the discharge bunkers are integrated into the housing via channels 74 filled with a liquid are.
  • the discharge hopper 22, which is decoupled in weight from the rest of the device in this way, is carried in a support structure by means of a continuous weighing device. In Figure 3, this support structure is indicated schematically as a fixed point 75 and the weighing device as a lever arm 76.
  • the weighing device can, however, also comprise known weight load cells, which are then used as supports for the discharge bunker 22.
  • the measurement signal of the weighing device 76 is forwarded to a controller 78, which determines a time-related decrease in weight of the discharge bunker and thus the discharge rate of the bulk material 43.
  • the discharge rate of the roller 42 can thus be regulated continuously.
  • This allows the structure of the bulk material layer 60 to be controlled gravimetrically. In other words, the bulk density (kg bulk material / m2 hearth surface) in each shift can be adjusted continuously.
  • the discharge bunkers 22 ', 22 "each form a jointly suspended unit with their associated storage bunkers 28, 30, the total weight of which is determined via a continuous weighing device 76', 76".
  • discharge bunkers 22 only the global bulk density of a bulk material on the rotary hearth 2 can be adjusted.
  • discharge bunkers 22 it should also be noted that their discharge funnel 34 is preferably designed such that the entire weight of the bulk material column in the discharge bunker 22 rests on one or more walls of the discharge funnel 34. This ensures that the discharge rollers 42 do not necessarily have to be suspended from the discharge bunkers 22 in order to record the discharge rate of the device relatively accurately by changing the weight of the bunkers. In addition, compacting of the bulk material layer on the discharge roller 42 is avoided.
  • FIGS. 5 and 6 show two advantageous embodiments of the discharge device which, despite different peripheral speeds of the rotary hearth along the discharge roller 42, allow a relatively uniform layer structure to be ensured over the entire width of the rotary hearth.
  • the discharge roller 42 is cylindrical, that is, its peripheral speed is the same everywhere.
  • the thickness of the bulk material layer on the discharge roller 42 also decreases in proportion to the distance from the center of the rotary hearth from the outside inwards, and the bulk density is consequently essentially the same over the entire width of the rotary hearth.
  • the discharge roller 42 ' is conical, whereas the clear height of the discharge opening 36 of the discharge funnel 34' is constant over the entire width.
  • the peripheral speed and thus the discharge rate of the discharge roller 42 decrease in proportion to the decrease in the peripheral speed of the rotary hearth 2 from the outside inwards, and the bulk density is consequently essentially the same over the entire width of the rotary hearth.
  • FIGS. 7 and 8 A multilayer charging profile that can be achieved with a device according to the invention is shown in FIGS. 7 and 8. It is a charging profile with two iron oxide layers 862, 86 4 and three carbon layers 86 1 , 863, 865, which are stacked on top of each other. While the carbon layers 86, 863, 865 were continuously charged over the width of the rotary hearth 2, the iron oxide layers 462, 46 4 are divided into three rings lying next to one another (see FIG. 8). The latter are in turn divided into individual fields 88-
  • the outlet opening 36 of the outlet funnel 34 briefly by a closing member, such as. B. a slide is closed.
  • the annular interruptions are achieved by teeth 90-9O2 in the discharge openings 36 of the discharge bunkers 20, which interrupt the layer of bulk material on the discharge roller 42.
  • the division of the iron oxide layers 46 2 , 46 4 into non-contiguous fields 88 1 , 882, 883, 88 4 causes the iron sponge to be present in the form of adjacent plates after the reduction and thus facilitates the further processing of the sponge iron.
  • the annular interruptions can also be achieved by webs running in the direction of rotation, which are arranged in the slots 68 in the heat shield 66. Another advantageous embodiment of the discharge rollers is shown in FIG.
  • These discharge rollers 142 comprise cells 144 which are open radially outwards and are subdivided by webs 143 and which are filled with fine-grained bulk material by the discharge funnel 134.
  • the lower edge 146 of the discharge funnel 134 is connected to a jacket 148 which surrounds the roller 142, over its entire length, up to the dispensing zone directly above the slot 68 in the protective shield 66.
  • the webs 143 which extend radially outwards and which are located in the region of the jacket 148 bear directly against the latter.
  • the direction of rotation of the discharge roller 142 is indicated by the arrow 150.
  • the reference number 152 shows a speed-controlled drive which allows the device of FIG. 9 to be operated as described above with reference to the device of FIG. 3.
  • FIGS. 10 to 16 show several advantageous configurations of a conveying device 26 for conveying the fine-grained bulk material from the respective storage bunker 28, 30 to the discharge bunker 22.
  • a conveyor 26 can e.g. comprise a chain conveyor or a screw conveyor and preferably has a plurality of discharge points in the discharge bunker 22 so that the discharge bunker 22 is loaded as uniformly as possible over its length transverse to the direction of rotation.
  • FIG. 10 An advantageous embodiment of a conveyor device 26 is shown in longitudinal section in FIG. 10.
  • This is a fluidizing channel 26 which has a plurality of discharge points 162, to which the refill tubes 72 of a discharge bunker 22 are connected at the bottom.
  • the number of discharge points 162 can vary depending on the length of the discharge bunker 22, it will generally be between two and five.
  • the fluidizing channel 26 has a closed channel 164, which drops in the conveying direction and which is internally covered by a gas-permeable, for example ceramic Partition 166 is divided into a lower gas channel 168 and an upper transport channel 170.
  • a gas inlet 172 is connected to an inert gas source which feeds inert gas under pressure as fluidizing gas into the gas channel 168.
  • the fluidizing gas then passes through the pores in the gas-permeable partition 66, sets fine-grained bulk material in the transport channel 70 into a fluidized state and is then returned via a gas outlet 176.
  • the transport channel 170 has on its upper side a bulk material inlet channel 174 which is connected to the respective storage bunker 28, 30.
  • the iron oxide or the coal dust enters the transport channel 170 through this bulk material inlet channel 174, is put into a fluidized state in this and is conveyed to the lower discharge points 162 due to the inclination of the channel 164 (eg 5-10 °).
  • the discharge points 162 are formed by discharge openings 163 in the dividing wall 166, to which are connected outlet nozzles 178 which extend downward through the gas channel 68 and emerge on the underside of the channel 166. These outlet connections 178 are connected to the refill pipes 72 of the discharge bunkers 22, so that bulk material transfer into the discharge bunkers 22 is made possible.
  • the discharge openings 163 are preferably arranged so as to be offset transversely to the conveying direction of the conveying device 26 (see FIG. 12) such that only a part of the conveyed bulk material falls into the respective opening, while the rest of the bulk material is transported to the subsequent discharge opening 163.
  • the last discharge opening 163 preferably extends over the entire width of the partition, so that the entire remaining bulk material is discharged from the fluidizing channel 26.
  • webs 180 can be arranged in the transport channel 170, which run in the conveying direction of the fluidizing channel 26 and which channel the bulk material to the respective discharge openings 163 (see FIG. 13).
  • a particularly uniform filling of the discharge hopper 22 is achieved with the configuration of the conveying device 26 'shown in FIGS. 14 and 15.
  • the fluidizing trough 26 ' is flanged directly to the discharge hopper 22 which is open at the top.
  • the bulk material flow which is distributed beneath the bulk material inlet channel 174 over the entire width of the channel 170, is thus continuously cut off at the widening discharge opening 163 during further transport, and the discharge bunker 22 is consequently fed uniformly over its length.

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Abstract

Es wird eine Chargiervorrichtung zum Erzeugen von übereinanderliegenden Schichten von feinkörnigem Schüttgut auf einem Drehherd (2) vorgestellt, die für jede zu chargierende Schüttgutschicht jeweils einen Austragbunker (22) mit einem Auslaufschlitz (36) und eine dem Auslaufschlitz (36) jeweils vorgelagerten Austragrolle (42) umfaßt, wobei Auslaufschlitz (36) und Austragrolle (42) sich im wesentlichen quer zur Drehrichtung des Drehherds erstrecken, und die Austragrolle (42) einen drehzahlgeregelten Antrieb (44) aufweist.

Description

Chargiervorrichtung für einen Drehherdofen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chargiervorrichtung zum Erzeugen von übereinanderliegenden Schichten von feinkörnigem Schüttgut auf einem Drehherd. Sie ist insbesondere für die Anwendung eines neuartigen Direktre- duktionsverfahrens von Eisenerz in einem Drehherdofen geeignet. Die Herstellung von Eisenschwamm geschieht in einem Direktreduktionsverfah- ren durch Reduktion von Eisenoxyd mit festen oder gasförmigen Reduktionsmitteln. Als festes Reduktionsmittel dient dabei zum Beispiel Kohlenstoff, der bei höheren Temperaturen mit Sauerstoff reagiert um das Reduktionsgas CO zu bilden. Ein solches Verfahren kann zum Beispiel in einem Drehherdofen durchgeführt werden, d.h. in einem Ofen mit einem drehbaren ringförmigen Ofenboden, der auf der Oberseite mit feuerfestem Material verkleidet ist und der von einer Einhausung umgeben ist. An der Oberseite der Einhausung sind Brenner angebracht, welche die Einhausung durchdringen und das Innere der Einhausung auf die erforderliche Reaktionstemperatur von über 1000°C aufheizen.
Das Eisenoxyd wird zusammen mit dem Reduktionsmittel an einer ersten Stelle des Drehherdofens auf den Drehherd aufgebracht und gelangt durch die Rotation des Drehherds in das Innere der Einhausung, wo es aufgrund der hohen Temperaturen mit dem Reduktionsmittel reagiert, um nach zirka einer Umdrehung des Drehherds als direkt reduziertes Eisen vorzuliegen. Die Form unter der das Eisen vorliegt hängt dabei von der Art des verwendeten Verfahrens ab.
Bei dem traditionellen Verfahren wird das Eisenoxyd vor dem Chargieren in den Drehherdofen zusammen mit dem Reduktionsmittel zu Pellets verpreßt, die dann anschließend auf den Drehherd des Ofens chargiert werden. Im Inneren des Ofens reagiert in einer kontrollierten Atmosphäre das Eisenoxyd innerhalb der einzelnen Pellets mit dem von dem Kohlenstoff freigesetzten Kohlenmon- oxid und wird innerhalb der Pellets zu Eisen reduziert. Der Eisenschwamm liegt somit nach der Reduktion in Pelletform vor, wobei die Pellets außerdem die Rückstände des Reduktionsmittels (Asche) sowie etwaige Verunreinigungen wie z.B. Schwefel enthalten. Nach dem Reduktionsvorgang ist folglich , ein weiterer Verfahrensschritt notwendig, in dem das direkt reduzierte Eisen von der Asche und den Verunreinigungen getrennt wird. In einem alternativen Verfahren wird feinkörniges Eisenoxyd und feinkörniges Reduziermittel, z.B. Kohle, in getrennten Schichten auf den Drehherd des Ofens chargiert. Dabei besteht die Möglichkeit jeweils nur eine Schicht mit Eisenoxyd und eine Schicht mit Reduktionsmittel zu chargieren oder es können jeweils mehrere Schichten der einzelnen Materialien abwechselnd übereinan- dergeschichtet werden. Beim Durchlaufen durch den Ofen wird in der oder den Kohlenschichten Kohlenmonoxid freigesetzt, das durch die feinkörnigen Eisenoxydschichten dringt und diese zu Eisen reduziert. Das reduzierte Eisen liegt folglich nach dem Reduktionsvorgang in reiner Form in einer oder mehreren übereinanderliegenden Schichten vor, wobei die einzelnen Eisenschichten durch Schichten von Reduktionsmittelrückständen voneinander getrennt sind und diese Ascheschichten in loser Form vorliegen.
Da sich die einzelnen Schüttgutschichten während des Reduktionsverfahrens nicht miteinander vermischen, bietet dieses Verfahren den Vorteil, daß sich der Eisenschwamm und die Rückstände des Reduktionsmittels leicht voneinander trennen lassen. Die Grundvoraussetzung für eine wirtschaftliche Umsetzung dieses Reduktionsverfahrens ist jedoch, daß die Chargiervorrichtung des Drehherdofens fähig ist, eine optimale Schichtung des Metalloxydes und der Reduktionsmittel auf dem Drehherd zu erzeugen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, einen Drehherdofen zu schaffen, dessen Char- giervorrichtung diese Voraussetzung weitgehend erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Chargiervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
In dem vorbeschriebenen Reduktionsofen weist eine erfindungsgemäße Chargiervorrichtung demnach pro Metalloxyd-, bzw. Reduktionsmittel-Schicht jeweils einen Austragbunker, mit einem Austragschlitz, und eine dem Austragschlitz vorgelagerte Austragrolle auf. Hierbei erstrecken sich Auslaufschlitz und Austragrolle im wesentlichen quer zur Drehrichtung des Drehherds, und die Austragrollen weisen einen drehzahlgeregelten Antrieb auf. Wird die Dre-hge- schwindigkeit einer Austragrolle erhöht, so erhöht sich der Schüttgutaustrag aus dem entsprechendem Austragbunker. Wird die Drehgeschwindigkeit einer Austragrolle hingegen reduziert, so reduziert sich der Schüttgutaustrag aus dem entsprechendem Austragbunker. Mit der erfindungsgemäßen Chargiervorrichtung lassen sich somit übereinanderliegende Metalloxyd- und Reduktionsmittel-Schichten auf den ringförmigen Ofenboden auftragen, wobei über die drehzahlgeregelten Austragrollen das Verhältnis Metalloxyd/Reduktionsmittel in der Schichtung an einen optimalen Ablauf des Reduktionsverfahrens anpaßbar ist. Durch ein kurzes Anhalten einer Austragrolle, kann zudem eine Schicht unterbrochen werden, so daß in Drehrichtung hintereinander angeordnete Haufen gebildet werden. Eine solche diskontinuierliche Schicht vereinfacht zum Beispiel ein Dechargieren des hergestellten Metallschwammes, da kein durchgehender Materialstrang hergestellt wird, sondern einzelne, voneinander getrennte Schwammstücke.
Durch eine gravimetrische Steuerung des Schichtenaufbaus läßt sich das Reduktionsverfahren weiter optimieren. Hierzu braucht die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich kontinuierliche Wiegevorrichtungen aufzuweisen, die derart in die Chargiervorrichtung eingebaut sind, daß sich der Schüttgutaustrag der Metalloxyde und Reduktionsmittel gravimetrisch erfassen läßt. Eine Drehzahlsteuerung für die drehzahlgeregelten Antriebe der Austragrollen, steuert in diesem Fall die Drehzahl der Austragrollen in Funktion der entsprechenden gravimetrischen Meßwerte der Wiegevorrichtungen. In einer ersten Ausführung der Wiegevorrichtung sind die Austragbunker für das Metalloxyd, bzw. für das Reduktionsmittel an einen Vorratsbunker für das Metalloxyd, bzw. für das Reduktionsmittel angeschlossen, wobei sie jedoch in vertikaler Richtung relativ zum jeweiligen Vorratsbunker bewegbar sind, und mittels Gewichtsmeßzellen über dem Drehherd aufgehängt sind. Bei dieser Ausführung kann der Schüttgutaustrag aus jedem Austragbunker separat erfaßt werden, so daß der Aufbau jeder einzelnen Schicht gravimetrisch gesteuert werden kann. In einer zweiten Ausführung der Wiegevorrichtung bilden die Austragbunker für das Metalloxyd zusammen mit einem Vorratsbunker für das Metalloxyd, -eine erste separate Einheit, die mittels Gewichtsmeßzelien über dem Drehherd aufgehängt ist, und die Austragbunker für die Reduziermittel zusammen mit einem Vorratsbunker für die Reduziermittel, eine zweite Einheit, die mittels Gewichtsmeßzellen über dem Drehherd aufgehängt ist. Bei dieser Ausführung können der gesamte Schüttgutaustrag aus dem Vorratsbunker für das Metalloxyd und dem Vorratsbunker für das Reduziermittel separat gravimetrisch erfaßt werden, so daß der Gesamtaufbau der Metalloxydschichten und der Gesamtaufbau der Reduziermittelschichten gravimetrisch aneinander angepaßt werden kann.
Um eine Vermischung der Schichten an den Grenzflächen weitgehend zu verhindern und somit einen sauberen Grenzschichtaufbau zwischen den einzelnen Schichten zu gewährleisten, ist unterhalb der Austragrollen jeweils vorteilhaft ein Leitprofil derart angeordnet, daß das von der Rolle abfallende Schüttgut auf das Leitprofil fällt und vom Leitprofil abgebremst auf die jeweils oberste Schicht geleitet wird.
Die Austragbunker weisen vorteilhaft jeweils einen Auslauftrichter auf, wobei eine schlitzförmige Auslauföffnung zwischen zwei freien Kanten ausgebildet wird. Die erste Kante liegt hierbei an der Austragrolle an, und die zweite Kante ist in einem gewissen Abstand zur Oberfläche der Austragrolle angeordnet, so daß ein Austragschlitz zwischen Austragrolle und zweiter Kante ausgebildet wird, der durch Abstreifen die Schichtdicke des Schüttguts auf der Austragrolle festlegt. In anderen Worten, die Schichtdicke des Schüttguts auf der Aus- tragrolle wird durch eine Abstreifkante festgelegt, so daß die Schichtdicke des Schüttguts auf der Austragrolle unabhängig von dem Böschungswinkel des Schüttguts ist. Zusätzlich bewirkt das Abstreifen eine gleichmäßigere Verteilung des Schüttguts über die gesamte Breite der Austragrolle.
Die Chargiervorrichtung weist vorteilhaft eine zweite angetriebene Rolle auf. Diese zweite Rolle, die auch noch als Abreißrolle bezeichnet wird, definiert mit der Austragrolle einen zweiten Austragschlitz, dessen Höhe leicht kleiner als die Höhe des Austragschlitzes zwischen Austragrolle und zweiter Kante ist. Im Betrieb weist die Abreißrolle eine höhere Umfangsgeschwindigkeit als - die Austragrolle auf, so daß sie das Schüttgut relativ zur Austragrolle beschleunigt und ein frühzeitiges Abfallen des Schüttguts von der Austragrolle gewährleistet. Hierdurch wird weitgehend vermieden, daß das Schüttgut durch die alleinige Wirkung der Schwerkraft unkontrolliert in mehr oder weniger großen Blöcken von der Austragrolle abfällt, was zu einer unterschiedlichen Schüttdichte führen würde.
Es ist weiterhin von Vorteil, den Austragbunker mit einem Auslauftrichter zu versehen, der derart ausgebildet ist, daß das ganze Gewicht der Schüttgutsäule im Austragbunker auf den Wänden dieses Austragbunkers lastet.
Um eine gleichmäßige Beschickung des ringförmigen Ofenbodens in radialer Richtung (also der Breite nach) zu gewährleisten, kann die Austragrolle zum Beispiel konisch ausgebildet sein, wobei ihr Durchmesser zum Zentrum des Drehherds hin abnimmt. Das gleiche Resultat kann jedoch ebenfalls erzielt werden, wenn die Höhe des Austragschlitzes zum Zentrum des Drehherds hin abnimmt.
Die Austragrolle kann eine durchgehende Oberfläche aufweisen. Sie kann jedoch auch als eine Art Zellenrad ausgebildet sein. Um ein Austreten der bei der Reduktion entstehenden Prozeßgase zu verhindern, ist die Chargiervorrichtung vorteilhaft, mittels Wasserrinnen abgedichtet, in ein geschlossenes Gehäuse integriert.
Um die einzelnen Austragbunker mit Schüttgut zu versorgen, ist jeder Austragbunker bevorzugt über eine Fördervorrichtung mit einem Vorratsbunker ver- bunden, wobei die Fördervorrichtung mehrere Austragungsstellen in den Austragbunker aufweist. Dabei sind solche Austragbunker, mit denen das gleiche Schüttgut chargiert wird, im allgemeinen mit dem gleichen Vorratsbunker verbunden. Die verschiedenen Austragungsstellen der Fördervorrichtung bewirken dabei ein möglichst gleichmäßiges Befüllen des Austragbunkers über dessen Länge. Die Fördervorrichtung umfaßt beispielsweise eine Fluidisierrinne mit einer oder mehreren Austragöffnungen. Eine besonders gleichmäßige Befüllung _des Austragbunkers läßt sich mit einer Fördervorrichtung erreichen, die eine Fluidisierrinne mit einer Austragöffnung umfaßt, welche sich radial im wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers erstreckt und in Drehrichtung eine lichte Abmessung aufweist die in Förderrichtung zunimmt.
Im folgenden werden verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Gesamtansicht eines Drehherdofens zur Herstellung von Eisenschwamm;
Figur 2 eine schematische Gesamtansicht einer Chargiervorrichtung für den Drehherdofen nach Figur 1 ;
Figur 3 einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung einer Chargiervorrichtung;
Figur 3B einen Schnitt durch einen Wärmeschutzschild unter der Chargiervorrichtung;
Figur 4 einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung einer Chargiervorrichtung;
Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausgestaltung einer Austragvorrichtung an einer Chargiervorrichtung;
Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung einer Austragvorrichtung an einer Chargiervorrichtung;
Figur 7 eine Querschnitt durch eine Schichtung die sich mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielen läßt;
Figur 8 einen Längsschnitt entlang der Schnittebene 8-8 durch die Schichtung nach Figur 7;
Figur 9 einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung einer Chargiervorrichtung;
Figur 10 einen Längsschnitt durch eine Fördervorrichtung zum Fördern des feinkörnigen Schüttguts in den Austragbunker;
Figur 11 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 11 -11 durch die Vorrichtung der Figur 10;
Figur 12 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 12-12 durch die Vorrichtung der Figur 10;
Figur 13 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 12-12 durch eine Ausführungsvariante der Vorrichtung der Figur 10;
Figur 14 eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, einer weiteren Ausführungsvariante der Vorrichtung der Figur 10, mit angeschlossenem Austragbunker;
Figur 15 einen Schnitt durch die Vorrichtung der Figur 14, wobei die Schnittebene der Schnittebene der Figuren 12 und 13 entspricht.
In der Figur 1 ist schematisch ein Drehherdofen zur Herstellung von Eisenschwamm dargestellt. Der Ofen umfaßt einen ringförmigen Drehherd 2, mit einem feuerfest ausgelegten Ofenbett 3. Der Drehherd ist drehbar auf einem Fundament gelagert und auf seiner Oberseite von einer Einhausung 4 umge- ben (zum besseren Verständnis ist die Einhausung teilweise geschnitten dargestellt). Innerhalb der Einhausung 4 findet in einer kontrollierten Atmosphäre bei hohen Temperaturen von ca. 1300-1400°C die Reduktion von Eisenoxyd zu direkt reduziertem Eisen statt. Dazu wird in einem ersten Bereich 6 des Drehherdofens mittels einer Chargiervorrichtung 8 feinkörniges Eisenoxyd und feinkörniger Kohlenstaub in getrennten, übereinanderliegenden Schichten auf die feuerfeste Ausmauerung des Drehherdes 2 chargiert. Hierbei besteht die Möglichkeit jeweils nur eine Schicht mit Eisenoxyd und eine Schicht mit Kohle zu chargieren oder es können jeweils mehrere Schichten der einzelnen Materialien abwechselnd übereinandergeschichtet werden. Nach dem Chargieren gelangen das Eisenoxyd und der Kohlenstaub durch die Rotation des Drehherdes 2 in den Reaktionsbereich 10 des Drehherdofens. In diesem Bereich 10 des Drehherdofens sind in der Einhausung 4 Brenner 12 angebracht, die das Ofeninnere auf die erforderliche Reaktionstemperatur von ca. 1300-1400°C erwärmen. Die heißen Abgase der Brenner 12 werden dabei im Gegenstromverfahren durch den Ofen geleitet und anschließend durch einen Kamin 14 abgeleitet. In der in dem Ofen herrschenden inerten Atmosphä- re setzt der Kohlenstaub Kohlenmonoxid frei, das das Eisenoxyd zu Eisen reduziert.
Nachdem die Reduktion in dem Reduktionsbereich 10 des Ofens abgeschlossen ist, liegt der fertige Eisenschwamm in reiner Form in einer oder mehreren übereinanderliegenden Schichten 16 vor. Dieser Eisenschwamm gelangt anschließend in den Dechargierbereich 18 des Drehherdofens, in dem der Eisenschwamm mittels einer Dechargiervorrichtung 20 aus dem Ofen abgeführt wird.
In Fig. 2 ist schematisch eine Chargiervorrichtung 8 zum Chargieren mehrerer übereinanderliegender Schüttgutschichten aus feinkörnigem Schüttgut dargestellt. Sie umfaßt mehrere Austragbunker 22, die in Drehrichtung 24 (durch den Pfeil 24 angedeutet) des Drehherds hintereinander angeordnet sind und die sich quer zu der Drehrichtung 24 im wesentlichen über die gesamte Breite der ringförmigen Oberfläche des Drehherds 2 erstrecken. Die Austragbunker 22 sind bevorzugt in einer ungeraden Anzahl vorgesehen und chargieren dabei abwechselnd Kohlenstaub und Eisenoxyd auf den Drehherd 2, wobei der erste Austragbunker eine untere Kohlenstaubschicht chargiert und der letzte Austragbunker die Schüttgutschichtfolge mit einer oberen Kohlenstaubschicht abdeckt. Die einzelnen Austragbunker 22 sind jeweils über eine eigene Fördervorrichtung 26 mit einem Vorratsbunker 28 für Eisenoxyd bzw. einem Vorratsbunker 30 für Kohlenstaub verbunden, die oberhalb der Austragbunker 22 an einem Traggestell 32 montiert sind. Die Vorratsbunker 28 und 30 können dabei aus Platzgründen radial außerhalb des eigentlichen Ofenbereiches angeordnet sein, so daß im Zentrum des Drehherdofens genügend Raum bleibt z.B. für Drehanschlüsse für eine eventuelle Medienversorgung des Drehherds 2 usw..
Fig. 3 zeigt einen Schnitt in Drehrichtung durch einen Austragbunker 22. Er weist in seinem unteren Bereich einen Auslauftrichter 34 mit einem Auslaufschlitz 36 auf. Der Auslaufschlitz 34 wird durch zwei Kanten 38 und 40 ausge- bildet, wobei die erste Kante 38 an einer drehbar gelagerten Austragrolle 42 anliegt, und die zweite Kante 40 in einem gewissen Abstand zur Oberfläche der Austragrolle 42 angeordnet ist. Der Durchmesser der Rolle 42, sowie die Position der beiden Kanten 38, 40 relativ zur Rolle 42, sind hierbei derart festgelegt, daß ein Auslaufen eines feinkörnigen Schüttguts 43 aus dem Austragbunker 22 bei stillstehender Austragrolle 42 verhindert wird. Wird die Austragrolle 42 hingegen durch einen Antrieb 44 in Richtung des Pfeils 46 angetrieben, so wird das feinkörnige Schüttgut 44, das frei aus dem Auslaufschlitz 36 auf die Oberfläche der Rolle 42 fließt, von der Austragrolle 42 mitgenommen, wobei sich auf der Oberfläche der Rolle 42 eine Schüttgutschicht 48 ausbildet. Die Dicke dieser Schüttgutschicht 48 wird hierbei vorteil- haft durch Abstreifen an der Kante 40 festgelegt, so daß die Schichtdicke auf der Austragrolle 42 im wesentlichen unabhängig vom Fließverhalten des Schüttguts 43 ist. Es versteht sich von selbst, daß die Oberfläche der Rolle natürlich eine Struktur aufweisen muß, die eine ausreichende Haftung des Schüttguts 43 an der Rollenoberfläche gewährleistet um den Weitertransport des Schüttguts bis zur Abfallzone zu gewährleisten.
Eine zweite Rolle 50 ist austragsseitig über der Austragrolle 42 vor der Zone angebracht, in der die Schwerkraft ein Abrutschen der Schüttgutschicht von der Austragrolle 42 verursachen würde. Sie bildet mit der Austragrolle 42 einen Schlitz 52 aus, dessen freier Querschnitt leicht kleiner als die Dicke der Schütt- gutschicht 48 ist. Über einen Antrieb 54 wird die Rolle 50 mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben als die Austragrolle 42, und zwar derart daß sie die Schüttgutschicht 48 relativ zur Oberfläche der Austragrolle 42 beschleunigt. In anderen Worten, die Rolle 50 reißt die Schüttgutschicht 48 gezielt von der Austragrolle 42 los, noch bevor die Schwerkraft ein Abrutschen der Schüttgutschicht von der Austragrolle 42 verursachen würde, und verursacht hierdurch ein kontinuierlicheres Abfallen des Schüttguts von der Austragrolle 42.
Das von der Austragrolle 42 abfallende Schüttgut fällt auf ein Leitprofil 56, das unterhalb der Austragrolle 42 derart angeordnet ist, daß es das Schüttgut in Drehrichtung (siehe den Pfeil 58) auf den Drehherd 2 leitet. Beim Auftreffen auf den Drehherd ist die vertikale Geschwindigkeitskomponente des Schüttguts folglich stark reduziert, so daß eine störende Vermischung der übereinanderlie- genden Schichten an den Grenzflächen wirksam vermieden wird. In der Figur 3 ist schematisch dargestellt, wie eine zusätzliche Schüttgutschicht 60 über bereits zwei vorhandene Schichten 62 und 64 gelegt wird.
Es bleibt zu erwähnen, daß wegen der großen, vom Ofenbett 2 abgestrahlten Hitze, zwischen Drehherd 2 und Chargiervorrichtung 8 ein Wärmeschutzschild 66 angeordnet ist. In diesem wärmegedämmten, bzw. zwangsgekühlten Schutzschild 66 sind lediglich unter den Austragrollen 42 radiale Schlitze 68 für die Beschickung des Drehherds 2 vorgesehen. Isolierte Deckel 70 ermöglichen es die Schlitze 68 bei Nichtgebrauch abzudecken. Es ist weiterhin anzumerken, daß der schräge Verlauf der Schlitze 68 eine direkte Anstrahlung der über den Schlitzen 68 angeordneten Austragvorrichtungen 22, 42 verhindert.
In Figur 3B ist ein Schnitt durch ein Wärmeschutzschild für eine Chargiervorrichtung zum Erzeugen von sechs übereinanderliegenden Schichten auf dem Drehherd 2 gezeigt. Hierzu sind im Schutzschild sechs radiale Schlitze 681 bis 68β für die Beschickung des Drehherds 2 vorgesehen. Über jedem dieser Schlitze ist jeweils eine Austragrolle (nicht in Figur 3B gezeigt) angeordnet. Man beachte, daß die Höhe des Spaltes zwischen der Unterkante der Leitprofile 56ι bis 56Θ und der Oberfläche 3 des Ofenbetts in Drehrichtung zunimmt. Diese Höhe entspricht hierbei im wesentlichen der Gesamthöhe der bereits auf dem Drehherd aufliegenden Schichten. Hierdurch können alle Leitprofile 56ι bis 566 das Schüttgut stets optimal, das heißt ohne Vermischung mit der vorherigen Schicht, auf den Drehherd auflegen.
Entsprechend der Ausführung nach Figur 3, sind die Austragbunker 22 alle derart aufgehängt, daß sich ihr Gewicht separat ermitteln läßt. Hierzu muß zum Beispiel ein Nachfüllrohr 72, das den Austragbunker 22 mit der Fördervorrichtung 26 oder dem Vorratsbunker 28, 30 verbindet, eine gewisse vertikale Bewegungsfreiheit gewährleisten. Dies kann zum Beispiel durch den Einbau eines Axial-Kompensators in das Nachfüllrohr 72 erreicht werden. Weiterhin darf der Austragbunker 22 nicht starr in die Einhausung 4 des Drehherdofens eingebunden sein. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Austragbunker über mit einer Flüssigkeit gefüllte Rinnen 74 in die Einhausung eingebunden sind. Der derart von der restlichen Vorrichtung gewichtsmäßig entkoppelte Austragbunker 22 wird mittels einer kontinuierlichen Wiegevorrichtung in einer Tragstruktur getragen. In Figur 3 ist diese Tragstruktur schematisch als Festpunkt 75 und die Wiegevorrichtung als Hebelarm 76 angedeutet. Die Wiegevor- richtung kann jedoch auch an sich bekannte Gewichtsmeßdosen umfassen, die dann als Auflager für den Austragbunker 22 eingesetzt werden.
Das Meßsignal der Wiegevorrichtung 76 wird an einen Regler 78 weitergeleitet, der eine zeitbezogene Gewichtsabnahme des Austragbunkers und somit die Austragrate des Schüttguts 43 ermittelt. Indem das Ausgangssignal dieses Reglers 78 als Eingangssignal für eine Drehzahlsteuerung 79 des Antriebs 44 benutzt wird, läßt sich somit die Austragrate der Rolle 42 kontinuierlich regeln. Hierdurch kann der Aufbau der Schüttgutschicht 60 gravimetrisch gesteuert werden. In anderen Worten, die Schüttdichte (kg Schüttgut / m2 Herdoberfläche) in jeder Schicht läßt sich kontinuierlich einregeln. Entsprechend der Ausführung nach Figur 4, bilden die Austragbunker 22', 22" jeweils mit ihrem dazugehörigen Vorratsbunker 28, 30 eine gemeinsam aufgehängte Einheit, deren Gesamtgewicht über eine kontinuierliche Wiegevorrichtung 76', 76" ermittelt wird. Bei dieser Ausführung, läßt sich lediglich die globale Schüttdichte eines Schüttguts auf dem Drehherd 2 einregeln. Zu den Austragbunkern 22 bleibt noch anzumerken, daß ihr Auslauftrichter 34 vorzugsweise derart ausgebildet ist, daß das gesamte Gewicht der Schüttgutsäule im Austragbunker 22 auf einer oder mehreren Wänden des Auslauftrichters 34 lastet. Hierdurch wird erreicht, daß die Austragrollen 42 nicht unbedingt an den Austragbunkern 22 aufgehängt sein müssen, um die Austragrate der Vorrichtung über eine Gewichtsveränderung der Bunker relativ genau zu erfassen. Zusätzlich wird eine Kompaktierung der Schüttgutschicht auf der Austragrolle 42 vermieden.
Die Figuren 5 und 6 zeigen zwei vorteilhafte Ausgestaltungen der Austragvorrichtung, die es erlauben, trotz unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten des Drehherds entlang der Austragrolle 42, einen relativ gleichförmigen Schichtaufbau über die gesamte Breite des Drehherds zu gewährleisten. In Figur 5 ist die Austragrolle 42 zylindrisch ausgebildet, das heißt ihre Umfangsgeschwindigkeit ist überall gleich. Die lichte Höhe der Austragöffnung-36' nimmt jedoch proportional zum Abstand zum Drehherdzentrum ab. Hierdurch nimmt die Dicke der Schüttgutschicht auf der Austragrolle 42 ebenfalls propor- tional zum Abstand von Zentrum des Drehherds von außen nach innen ab, und die Schüttdichte ist folglich über die gesamte Breite des Drehherds im wesentlichen gleich.
In Figur 6 ist die Austragrolle 42' konisch ausgebildet, wohingegen die lichte Höhe der Austragöffnung 36 des Auslauftrichters 34' über die gesamte Breite konstant ist. Der Durchmesser der konischen Austragrolle 42' nimmt jedoch proportional zum Abstand zum Drehherdzentrum ab. Hierdurch nimmt die Umfangsgeschwindigkeit und damit die Austragrate der Austragrolle 42 proportional zur Abnahme der Umfangsgeschwindigkeit des Drehherds 2 von außen nach innen ab, und die Schüttdichte ist folglich über die gesamte Breite des Drehherds im wesentlichen gleich.
Ein mehrschichtiges Chargierprofil, das sich mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielen läßt, ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Es handelt sich um ein Chargierprofil mit zwei Eisenoxydschichten 862, 864 und drei Kohleschichten 861 , 863, 865, die übereinandergeschichtet sind. Während die Kohleschichten 86-, , 863, 865 durchgehend, über die Breite des Drehherds 2 chargiert wurden, sind die Eisenoxydschichten 462, 464 in drei getrennt nebeneinanderliegende Ringe unterteilt (siehe Figur 8). Letztere sind wiederum durch radiale Unterbrechungen 87 in einzelne Felder 88-|, 882, 883, 884 unterteilt. Die radialen Unterbrechungen 87 werden durch ein kurzes Anhalten der Aus- tragrollen 42 erzeugt. Alternativ könnten sie jedoch auch dadurch erzielt werden, daß die Auslaßöffnung 36 des Auslauftrichters 34 kurz durch ein Schließorgan, wie z. B. einen Schieber, verschlossen wird. Die ringförmigen Unterbrechungen werden durch Zähne 90-], 9O2 in den Austragöffnungen 36 der Austragbunker 20 erzielt, welche die Schüttgutschicht auf der Austragrolle 42 unterbrechen. Das Aufteilen der Eisenoxydschichten 462, 464 in nicht zusammenhängende Felder 881 , 882, 883, 884 bewirkt, daß der Eisenschwamm nach der Reduktion in Form nebeneinanderliegender Platten vorliegt und erleichtert somit die Weiterverarbeitung des Eisenschwamms. Es ist anzumerken, daß die ringförmigen Unterbrechungen auch durch in Drehrichtung verlaufende Stege erzielt werden können, die in den Schlitzen 68 in dem Wärmeschutzschild 66 angeordnet sind. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Austragrollen ist in Fig. 9 dargestellt. Diese Austragrollen 142 umfassen radial nach außen offene, durch Stege 143 unterteilte Zellen 144, die vom Auslauftrichter 134 mit feinkörnigem Schüttgut aufgefüllt werden. Die untere Kante 146 des Auslauftrichters 134 ist mit einem Mantel 148 verbunden, der die Rolle 142 bis zur Ausschüttzone unmittelbar über dem Schlitz 68 in dem Schutzschild 66, anliegend auf ihrer gesamten Länge umgibt. Mit anderen Worten, die sich radial nach außen erstreckenden Stege 143, die sich in dem Bereich des Mantels 148 befinden, liegen unmittelbar an diesem an. Die Drehrichtung der Austragrolle 142 wird durch den Pfeil 150 angegeben. Die Referenzzahl 152 zeigt einen drehzahlge- steuerten Antrieb, der es erlaubt die Vorrichtung der Figur 9 wie oben, mit Bezug auf die Vorrichtung der Figur 3, beschrieben zu betreiben.
In den Figuren 10 bis 16 sind mehrere vorteilhafte Ausgestaltungen einer Fördervorrichtung 26 zum Fördern des feinkörnigen Schüttguts von dem jeweiligen Vorratsbunker 28, 30 zu dem Austragbunker 22 dargestellt. Eine derartige Fördervorrichtung 26 kann z.B. einen Kettenförderer oder eine Transportschnecke umfassen und weist bevorzugt mehrere Austragungsstellen in den Austragbunker 22 auf, damit eine möglichst gleichmäßige Beschickung des Austragbunkers 22 über dessen Länge quer zur Drehrichtung erfolgt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Fördervorrichtung 26 ist in Fig. 10 im Längsschnitt dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Fluidisierrinne 26, die mehrere Austragungsstellen 162 aufweist, an die sich unten die Nachfüllrohre 72 eines Austragbunkers 22 anschließen. Die Anzahl der Austragungsstellen 162 kann dabei je nach Länge des Austragbunkers 22 unterschiedlich sein, sie wird im allgemeinen zwischen zwei und fünf liegen. Die Fluidisierrinne 26 weist einen geschlossenen, in Förderrichtung abfallenden Kanal 164 auf, der im inneren durch eine gasdurchlässige z.B. keramische Trennwand 166 in einen unteren Gaskanal 168 und einen oberen Transportkanal 170 unterteilt wird. Ein Gaseinlaß 172 wird an eine Inertgasquelle angeschlossen, die Inertgas unter Druck als Fluidisiergas in den Gaskanal 168 einspeist. Das Fluidisiergas tritt dann durch die Poren in der gasdurchlässigen Trennwand 66, versetzt feinkörniges Schüttgut in dem Transportkanal 70 in einen fluidisierten Zustand und wird anschließend über einen Gasauslaß 176 zurückgeführt.
Der Transportkanal 170 weist an seiner Oberseite einen Schüttguteinlaßkanal 174 auf, der an den jeweiligen Vorratsbunker 28, 30 angeschlossen ist. Durch diesen Schüttguteinlaßkanal 174 gelangt das Eisenoxyd bzw. der Kohlenstaub in den Transportkanal 170, wird in diesem in einen fluidisierten Zustand versetzt und aufgrund der Neigung des Kanals 164 (z.B. 5-10°) zu den tieferliegenden Austragungsstellen 162 gefördert. Die Austragungsstellen 162 sind durch Austragöffnungen 163 in der Trennwand 166 ausgebildet an die sich Auslaßstutzen 178 anschließen, die sich nach unten durch den Gaskanal 68 hindurch erstrecken und an der Unterseite des Kanals 166 austreten. Diese Auslaßstutzen 178 werden mit den Nachfüllrohren 72 der Austragbunker 22 verbunden, so daß ein Schüttgutübertritt in die Austragbunker 22 ermöglicht wird. Die Austragöffnungen 163 sind quer zu der Förderrichtung der Fördervorrichtung 26 bevorzugt derart versetzt angeordnet (siehe Fig. 12), daß nur ein Teil des geförderten Schüttguts in die jeweilige Öffnung fällt, während der Rest des Schüttguts zu der nachfolgenden Austragöffnung 163 transportiert wird. Die letzte Austragöffnung 163 erstreckt sich dabei vorzugsweise über die gesamte Breite der Trennwand, so daß das gesamte übrige Schüttgut aus der Fluidisierrinne 26 abgeführt wird. Alternativ dazu können in dem Transportkanal 170 Stege 180 angeordnet sein, die in Förderrichtung der Fluidisierrinne 26 verlaufen und die das Schüttgut zu den jeweiligen Austragöffnungen 163 hin kanalisieren (siehe Figur 13). Eine besonders gleichmäßige Befüllung des Austragbunkers 22 wird mit der in den Figuren 14 und 15 dargestellten Ausgestaltung der Fördervorrichtung 26' ermöglicht. Sie umfaßt eine Fluidisierrinne mit einer Austragöffnung 163', die derart ausgestaltet ist, daß sie über die gesamte Länge des Austragbunkers 22 Austragstellen ausbildet. Die Austragöffnung 163' erstreckt sich dazu radial im wesentlichen über die gesamte Länge des Austragbunkers 22, während sie quer zur Förderrichtung eine sich in Förderrichtung vergrößernde lichte Abmessung aufweist. Die Fluidisierrinne 26' ist direkt an den oben offenen Austragbunker 22 angeflanscht. Der Schüttgutstrom, der unterhalb des Schüttguteinlaßkanals 174 über die gesamte Breite des Kanals 170 verteilt ist, wird also beim Weitertransport kontinuierlich an der breiter werdenden Austragöffnung 163 abgeschnitten und der Austragbunker 22 folglich gleichmäßig über seine Länge beschickt.

Claims

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