WO2001009393A1 - Method for removing fine-particled material from a fluidised bed - Google Patents

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WO2001009393A1
WO2001009393A1 PCT/EP2000/004797 EP0004797W WO0109393A1 WO 2001009393 A1 WO2001009393 A1 WO 2001009393A1 EP 0004797 W EP0004797 W EP 0004797W WO 0109393 A1 WO0109393 A1 WO 0109393A1
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fluidized bed
fine
bed reactor
separator
fine fraction
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PCT/EP2000/004797
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Konstantin Milionis
Johann REIDETSCHLÄGER
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Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh
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    • Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2

Definitions

  • the invention relates to a method for discharging fine-particulate material from a fluidized bed maintained with a gas stream in the production of reduced ore, in particular sponge iron, preferably for discharging either at least partially reduced or preheated fine ore treated with a reducing gas in the fluidized bed, the material passing through the gas stream is wind-sighted and a large proportion of the material is discharged directly from the fluidized bed via an outlet and a fine portion of the material from which the gas stream leaving the fluidized bed is separated in a separator, in particular a cyclone, and a plant for carrying out the process.
  • a separator in particular a cyclone
  • Methods for reduction in a fluidized bed are known, for example, from US-A-2,909,423, WO-A-96/10094 and EP-A-0 571 358.
  • the reduction of oxide-containing fine ore, in particular iron oxide-containing fine ore takes place in a fluidized bed maintained by a reducing gas within a fluidized bed reactor, the reducing gas being introduced into the fluidized bed via a nozzle grate, flowing through the fluidized bed reactor from bottom to top and the iron oxide-containing material approximately in the fluidized bed reactor Cross flow to the reducing gas flow.
  • the reducing gas containing the fines is removed by a dust separator , like a cyclone, and the separated dust is returned to the fluidized bed.
  • the dust separators or cyclones are preferably arranged inside the fluidized bed reactors (cf. WO-A-96/10094 and US Pat. No. 2,909,423), but they can also be installed outside the fluidized bed reactors.
  • the "sticking" or “fouling” is dependent on the temperature and the degree of reduction of the oxide-containing material. Sticking or sticking in the cyclones and other parts of the system can lead to malfunctions, so that it is no longer possible to operate the system continuously over a longer period of time.
  • the invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has as its object to create a method of the type described above and a system for carrying out the method, which decisively increase the service life of the separating elements, in particular the cyclones. It is a particular object of the invention to enable treatment of fine particulate material over a longer period of time without the risk of operational interruptions caused by “sticking” or “fouling”.
  • This object is achieved in that the fine fraction separated in the separator is divided and a first part of the fine fraction is recirculated into the fluidized bed and a second part of the fine fraction is discharged.
  • the coarse fraction of the material discharged via the outlet is expediently introduced into a further fluidized bed with the second part of the fine fraction discharged, provided that no separate treatment of coarse and fine fraction is required.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that fine ore is reduced in each case with reducing gas in at least two fluidized beds connected in series and the fine ore from a fluidized bed into a fluidized bed downstream of it managed and carried out by this, etc. with air sifting in the fluidized beds and forwarding the coarse fraction of the fine ore via an outlet in each case to the further fluidized bed or to a discharge device and returning a part of the fine fraction of the material deposited in the separator to the fluidized bed and discharging a part of the fine fraction of the separated in the separator Material in the downstream fluidized bed or to the discharge device.
  • the discharge can take place continuously or in cycles.
  • a further preferred embodiment is characterized in that fine ore is reduced in each case with reducing gas in at least two fluidized beds connected in series, and the fine ore is guided from a fluidized bed into a fluidized bed arranged downstream of it and discharged by the latter, and so on. with air sifting in the fluidized beds and forwarding the coarse fraction of the fine ore via an outlet in each case to the further fluidized bed or to a discharge device and returning a part of the fine fraction of the material separated in the separator to the fluidized bed and discharging a part of the fine fraction of the separated in the separator Materials in the upstream fluidized bed.
  • the division of the fine fraction into a first part and a second part is expediently varied, etc. in ranges 20 to 100%, preferably 20 to 80%, proportion of the first part of the fine fraction, remainder of the second part, the first part denoting the part which is discharged from the fluidized bed.
  • a system for carrying out the process according to the invention with at least one fluidized bed reactor, a feed line which opens into the fluidized bed reactor for fine-particulate material to be treated in the fluidized bed reactor, a discharge line for material treated in the fluidized bed reactor, which assumes that a fluidized bed is present in the fluidized bed reactor
  • Gas supply line for introducing a gas stream which maintains the fluidized bed in the fluidized bed reactor and a gas discharge from the fluidized bed reactor which is conducted via a separator, in particular a cyclone is characterized in that a line which leads away the fine fraction of the material which has been separated off in the separator leads to a dividing element a return line leading into the fluidized bed reactor and a discharge line, which leads to a treatment station for the fine fraction downstream of the fluidized bed reactor.
  • the dividing member is preferably formed by a fluidized bed lock designed in the manner of communicating vessels, the return line starting from one of the vessels and the outlet line from the other vessel.
  • the fluidized bed lock is provided with a line supplying a fluidizing gas for the purpose of forming a fluidized bed, wherein a gas return line can advantageously lead from the fluidized bed lock into the fluidized bed reactor.
  • the dividing member can also be formed by a mechanical distributor.
  • An actuator for interrupting or setting a material flow of a certain magnitude or for driving a pulsed operation can advantageously be provided in the return line and in the drain line.
  • the separator designed as a cyclone; it can be arranged either inside the fluidized bed reactor or outside the fluidized bed reactor.
  • the dividing member can equally be arranged either inside or outside the fluidized bed reactor.
  • At least two fluidized bed reactors are provided in series.
  • the downstream treatment station for the fine fraction is preferably the fluidized bed reactor downstream of the fluidized bed ore or the discharge device.
  • the downstream treatment station for the fine fraction is the fluidized bed reactor upstream of the fluidized bed ore.
  • FIG. 1 showing a process diagram according to a first embodiment of the invention.
  • 2 is a step-like arrangement of four fluidized bed reactors of Fig. 1 schematically shown on an enlarged scale.
  • 3 and 4 each show a cross section through a fluidized bed reactor according to different embodiments of the invention.
  • 5 and 6 each show a process diagram of further preferred embodiments of the invention.
  • FIG. 7 shows a detail of the method variant shown in FIG. 5.
  • the plant according to the invention according to the exemplary embodiment has four fluidized bed reduction reactors 1 to 4 connected in series, with iron oxide-containing material, such as fine ore, optionally also additives, being fed via an ore feed line 5 to the first fluidized bed reduction reactor 1 and from fluidized bed reduction reactor to fluidized bed reduction reactor is fed via conveyor lines 6 and the finished reduced material (sponge iron) is hot briquetted in a briquetting system 7.
  • the briquetting system 7 is a so-called riser 8, which is understood to mean an essentially vertical, brick-lined pipe section through which the sponge iron is pneumatically conveyed upwards by means of the reducing gas, and a storage bunker 9 is connected upstream. If necessary, the reduced iron is protected from reoxidation during the briquetting by an inert gas system, not shown.
  • the fine ore Before the fine ore is introduced into the first reduction reactor 1, it is subjected to ore preparation, such as drying and sieving, which are not shown in detail.
  • Reduction gas is conducted in countercurrent to the ore flow from reduction reactor 4 to reduction reactor 3 to 1 and is discharged as top gas via a top gas discharge line 10 from the last reduction reactor 1 in the gas flow direction and cooled and washed in a wet scrubber 11.
  • the top gas is preferably recirculated at least in part, whereby it is mixed with reducing gas freshly supplied via a feed line 12.
  • the feed line 12 opens into the top gas discharge line 10 after the top gas has been compressed by means of a compressor 13.
  • the mixed gas thus formed is passed through a CO scrubber 14 and freed of CO 2 , and is now available as a reducing gas.
  • This reducing gas is heated via the reducing gas supply line 15 in a gas heater 16 arranged downstream of the CO scrubber 14 to a reducing gas temperature of approximately 800 ° C. and fed to the first fluidized bed reactor 4 in the gas flow direction, where it is used to produce fine ores directly reduced iron reacts.
  • the reduction reactors 4 to 1 are in Series switched; the reducing gas passes through the connecting lines 17 from the reduction reactor to the reduction reactor.
  • Part of the top gas is removed from the gas circuit 10, 15, 17 in order to avoid an enrichment of inert gases, such as N 2 .
  • the discharged top gas is fed via a branch line 18 to the gas heater 16 for heating the reducing gas and burned there. Any missing energy is supplemented by a heating gas, such as natural gas, which is supplied via a feed line 19.
  • a separator 20 in particular a dust separator, such as a cyclone, is provided in the reducing gas connecting lines 17 connecting the reducing reactors 2 and 3 and 3 and 4, in which the fine fraction of the treated fine-particulate material entrained by the reducing gas stream, i.e. of fine ore, settles.
  • This fine fraction is fed via a connecting line 21 to a dividing member 22, from which a first part of the fine fraction is recirculated into the fluidized bed reactor 3 or 4, from which it was discharged with the reducing gas stream, etc. the return takes place via the return line 23, which opens into the respective fluidized bed reactor 3 or 4.
  • the second part of the fine fraction is led via an outlet line 24 to the next treatment station following the fluidized bed reactor 3 or 4 from which the fine fraction originates, i.e. the downstream fluidized bed reactor 4, or the conveyor line 6 leading to the briquetting system 7 or to the riser 8 ,
  • actuators 25 are provided for setting the amount of the respective fine fraction, which are additionally used in addition to the setting of the amount of the respective fine fraction via the mode of operation of the fluidized bed lock or of the distribution process 22 for setting the respective fine fraction can.
  • the discharge line 24 can also open directly into the fluidized bed reactor 4 via the line 24 '.
  • each fluidized bed reactor 3, 4 is provided on the inside with at least one cyclone 20, from which a discharge line 21 leads to the partition member 22 arranged outside (FIG. 3) or also inside (FIG. 4) of this fluidized bed reactor.
  • the reducing gas cleaned in the cyclone 20 is conducted via a reducing gas outlet line 26 into the dome region of the fluidized bed reactor 3, 4, which is separated from the lower part of the fluidized bed reactor by a partition wall 27, and emerges from the fluidized bed reactor 3, 4 via a connecting line 17 ,
  • the dividing member 22 designed as a fluidized bed lock is formed by two vessels 28, 29 which are connected to one another in the lower region in the manner of communicating vessels.
  • a fluidizing gas is introduced into each of the vessels 28, 29 via the lines 30, which open at the bottom, so that a fluidized bed 31 formed in each case by the fine fraction is formed in the interior of the vessels.
  • the fluidizing gas is optionally introduced via a gas outlet line 32, which is optionally provided with an actuator 33, or via return lines 23 or the outlet line 24 into the fluidized bed reactor 3 or 4, from which the fine fraction originates ,
  • This fluidizing gas can also be formed by reducing gas, for example.
  • the dividing member 22 can also be formed by a mechanical distributor. It is important that the two parts into which the fine fraction of the material is broken down can be coordinated in terms of quantity, so that on the one hand the recirculated quantity of the fine fraction and on the other hand the discharged quantity of the fine fraction can be optimized.
  • the height of the vessels 28, 29 or the fluidized beds 31 located therein depends on the pressures which the parts of the fines should have after exiting the partition member 22 in order to be able to be recirculated or introduced into the next treatment stage.
  • pressure differences can also be achieved by means of pneumatic gas seals or by a suitable partial or complete deflection of the fine grain flow.
  • 5 and 6 each schematically show a process flow diagram of preferred embodiments of the invention, wherein in the process scheme according to FIG. 5 a part of the fine fraction of the material deposited in the separator 20 of each fluidized bed reactor 1 to 4 into the respective downstream fluidized bed 1 to 4 or is discharged to the discharge device 8. 6 shows an analogous process scheme, however, part of the fine fraction of the material separated in the separator 20 of each fluidized bed reactor 1 to 4 is discharged into the respective upstream fluidized bed 1 to 4.
  • FIG. 7 shows in detail the removal of part of the fine fraction of the fluidized bed reactor 4 in the separator 20 of the last fluidized bed reactor 4 in the flow direction of the ore to the riser 8 via the discharge line 24.
  • the actuator 30 provided in the discharge line 24 can be constantly open or opened in cycles ,
  • the process according to the invention can advantageously also be carried out for single-stage metallurgical processes or only in a few stages of a multi-stage process or also in the last stage of a multi-stage process, the part of the fines removed directly forming part of the product. It can also be advantageous if the separated fine fraction is only returned to the stage from which it was separated in only one or only some of the stages of a multi-stage process.
  • another hot gas for example heated air, can also be used instead of the reducing gas passed through the fluidized bed.

Abstract

The invention relates to a method for removing fine-particled material from a fluidised bed which is maintained by a gas current, during the production of reduced ore, in particular sponge iron, preferably for removing either partially reduced or pre-heated fine ore which has been treated with a reduction gas in the fluidised bed. According to the invention, the material is air-classified and a coarse portion of the material is removed directly from the fluidised bed via an outlet line (6) and a fine portion of the material is precipitated out of the gas current which leaves the fluidised bed in a separator (20), in particular, in a cyclone. In order to increase the service life of the separator and to prevent sticking or fouling, the fine portion which has been precipitated in the separator (20) is sub-divided and a first part of said fine portion is reintroduced into the fluidised bed, whilst a second part of said fine portion is evacuated. The evacuation of the fine portion also allows the coarse and fine portions of the product to be treated separately.

Description

Verfahren zum Ausbringen von feinteilchenformigem Material aus einem WirbelbettProcess for dispensing fine particulate material from a fluidized bed
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbringen von feinteilchenformigem Material aus einem mit einem Gasstrom aufrecht erhaltenen Wirbelbett bei der Herstellung von reduziertem Erz, insbesondere Eisenschwamm, vorzugsweise zum Ausbringen von mit einem Reduktionsgas im Wirbelbett behandeltem, entweder zumindest teilreduziertem oder vorgewärmtem Feinerz, wobei das Material durch den Gasstrom windgesichtet wird und ein Grobanteil des Materials direkt aus dem Wirbelbett über einen Ablauf abgeführt wird und ein Feinanteil des Materials aus dem das Wirbelbett verlassenden Gasstrom in einem Abscheider, insbesondere einem Zyklon, abgeschieden wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for discharging fine-particulate material from a fluidized bed maintained with a gas stream in the production of reduced ore, in particular sponge iron, preferably for discharging either at least partially reduced or preheated fine ore treated with a reducing gas in the fluidized bed, the material passing through the gas stream is wind-sighted and a large proportion of the material is discharged directly from the fluidized bed via an outlet and a fine portion of the material from which the gas stream leaving the fluidized bed is separated in a separator, in particular a cyclone, and a plant for carrying out the process.
Verfahren zum Reduzieren in einem Wirbelbett sind beispielsweise aus der US-A- 2,909,423, der WO-A-96/10094 und der EP-A-0 571 358 bekannt. Hierbei erfolgt die Reduktion von oxidhältigem Feinerz, insbesondere eisenoxidhältigem Feinerz, in einem von einem Reduktionsgas aufrechterhaltenen Wirbelbett innerhalb eines Wirbelbettreaktors, wobei das Reduktionsgas über einen Düsenrost in das Wirbelbett eingeleitet wird, den Wirbelbettreaktor von unten nach oben durchströmt und das eisenoxidhältige Material den Wirbelbettreaktor etwa im Querstrom zum Reduktionsgasstrom durchsetzt.Methods for reduction in a fluidized bed are known, for example, from US-A-2,909,423, WO-A-96/10094 and EP-A-0 571 358. Here, the reduction of oxide-containing fine ore, in particular iron oxide-containing fine ore, takes place in a fluidized bed maintained by a reducing gas within a fluidized bed reactor, the reducing gas being introduced into the fluidized bed via a nozzle grate, flowing through the fluidized bed reactor from bottom to top and the iron oxide-containing material approximately in the fluidized bed reactor Cross flow to the reducing gas flow.
Aufgrund der relativ hohen Geschwindigkeit des Reduktionsgases im Vergleich zur Schwebegeschwindigkeit des Feinstanteiles des Materials im Reaktor kommt es zu einem Austragen von Feinstanteilen des zu behandelnden Feinerzes sowie bei fortgeschrittener Reduktion zu einem Austragen von bereits reduziertem oxidhältigem Material aus dem Wirbelbett, wobei diese Feinstanteile dann im Reduktionsgas enthalten sind. Um diese Feinstanteile aus dem Reduktionsgas zu entfernen, einerseits um das teiloxidierte Reduktionsgas weiter verwenden zu können, beispielsweise für vorgeordnete Reduktionsreaktoren, bzw. zur Rückgewinnung des sonst in Verlust geratenden oxidhältigen Materials bzw. bereits reduzierten Materials, wird das die Feinstanteile enthaltende Reduktionsgas durch einen Staubabscheider, wie einen Zyklon, geführt, und es wird der abgeschiedene Staub wieder in das Wirbelbett rückgeführt. Die Staubabscheider bzw. Zyklone sind vorzugsweise innerhalb der Wirbelbettreaktoren angeordnet (vgl. die WO- A-96/ 10094 und die US-A-2,909,423), sie können jedoch auch außerhalb der Wirbelbettreaktoren installiert sein. In der Praxis hat es sich nun gezeigt, daß teilreduzierte, insbesondere ausreduzierte feinkörnige Teilchen des oxidhältigen Materials dazu neigen, aneinander und/oder an den Wänden der Zyklone und Verbindungsleitungen bzw. Förderleitungen festzukleben bzw. anzubacken. Dieses Phänomen wird als „sticking" bzw. „fouling" bezeichnet. Das „sticking" respektive „fouling" ist abhängig von der Temperatur und dem Reduktionsgrad des oxidhältigen Materials. Durch das Festkleben bzw. Anlegen in den Zyklonen und anderen Anlagenteilen kann es zu Störungen kommen, so daß es nicht mehr möglich ist, die Anlage kontinuierlich über einen längeren Zeitraum zu betreiben.Due to the relatively high speed of the reducing gas compared to the floating speed of the fine fraction of the material in the reactor, fine particles of the fine ore to be treated are discharged and, in the case of advanced reduction, already reduced oxide-containing material is discharged from the fluidized bed, these fine particles then in the reducing gas are included. In order to remove these fines from the reducing gas, on the one hand to be able to continue to use the partially oxidized reducing gas, for example for upstream reduction reactors, or to recover the oxide-containing material that is otherwise in a loss or already reduced material, the reducing gas containing the fines is removed by a dust separator , like a cyclone, and the separated dust is returned to the fluidized bed. The dust separators or cyclones are preferably arranged inside the fluidized bed reactors (cf. WO-A-96/10094 and US Pat. No. 2,909,423), but they can also be installed outside the fluidized bed reactors. In practice, it has now been shown that partially reduced, in particular reduced fine-grained particles of the oxide-containing material tend to stick or bake to one another and / or to the walls of the cyclones and connecting lines or delivery lines. This phenomenon is referred to as "sticking" or "fouling". The "sticking" or "fouling" is dependent on the temperature and the degree of reduction of the oxide-containing material. Sticking or sticking in the cyclones and other parts of the system can lead to malfunctions, so that it is no longer possible to operate the system continuously over a longer period of time.
Das Entfernen der Anlegungen bzw. Anbackungen ist sehr arbeitsintensiv und verursacht hohe Kosten, u.zw. Arbeitskosten sowie Kosten, die durch den Produktionsausfall der Anlage - die zu diesem Zweck stillgelegt und abgekühlt werden muß - bedingt sind. Oftmals kommt es zu einem selbsttätigen Ablösen der Anlegungen, wodurch es ebenfalls zu Störungen des Prozesses im Wirbelbettreaktor kommen kann. Insbesondere ist eine Staubabscheidung aus dem Reduktionsgas dann ganz unmöglich, und es kommt zu einer stark verminderten Durchsatzleistung des Reduktionsgases, was schließlich zu einem Zusammenbrechen des Wirbelbettes fuhren kann.The removal of the attachments or caking is very labor-intensive and causes high costs, e.g. Labor costs as well as costs that are caused by the loss of production of the system - which must be shut down and cooled down for this purpose. Often there is an automatic detachment of the attachments, which can also disrupt the process in the fluidized bed reactor. In particular, dust separation from the reducing gas is then quite impossible, and the throughput of the reducing gas is greatly reduced, which can ultimately lead to a breakdown of the fluidized bed.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche die Lebensdauer der Abscheideorgane, insbesondere der Zyklone, entscheidend erhöhen. Es ist eine besondere Aufgabe der Erfindung, ein Behandeln von feinteilchenformigem Material über einen längeren Zeitraum ohne die Gefahr von durch „sticking" bzw. „fouling" verursachte Betriebsunterbrechungen zu ermöglichen.The invention aims to avoid these disadvantages and difficulties and has as its object to create a method of the type described above and a system for carrying out the method, which decisively increase the service life of the separating elements, in particular the cyclones. It is a particular object of the invention to enable treatment of fine particulate material over a longer period of time without the risk of operational interruptions caused by “sticking” or “fouling”.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der im Abscheider abgeschiedene Feinanteil geteilt wird und ein erster Teil des Feinanteiles in das Wirbelbett rezirkuliert und ein zweiter Teil des Feinanteiles ausgeschleust wird.This object is achieved in that the fine fraction separated in the separator is divided and a first part of the fine fraction is recirculated into the fluidized bed and a second part of the fine fraction is discharged.
Dadurch, daß erfindungsgemäß ein Teil des im Abscheider abgeschiedenen feinteilchenfbrmigen Materials aus dem Wirbelbettkreislauf ausgeschieden wird, wird nicht nur die Menge des rezirkulierten feinteilchenförmigen Materials verringert, sondern es kommt auch zu einer Verminderung der Zyklen, die das feinteilchenformige Material rezirkuliert wird. Hieraus ergeben sich zwei Vorteile, nämlich erstens, daß die Abscheider weit weniger hoch mit feinteilchenformigem Material belastet werden, und zweitens, daß das feinteilchenformige Material, wenn es sich um teilreduziertes Feinerz handelt, weniger stark reduziert wird, woraus sich eine weit geringere Gefahr für „sticking" bzw. „fouling" ergibt.The fact that, according to the invention, part of the fine-particulate material deposited in the separator is removed from the fluidized-bed cycle not only does the amount of recirculated fine-particulate material decrease, but there is also a reduction in the cycles for the fine-particle material to be recirculated. This results in two advantages, firstly that the separators are loaded far less with fine-particulate material and secondly that the fine-particulate material, if it is partially reduced fine ore, is less so is greatly reduced, which results in a far lower risk of "sticking" or "fouling".
Aus der DE-A - 34 39 070 ist es bekannt, feinteilchenförmiges Material in einem Wirbelbettreaktor zu behandeln, wobei das feinteilchenformige Material, das in den Wirbelbettreaktor eingebracht wird, zur Gänze mit Hilfe des Gases, das das Wirbelbett aufrecht erhält, aus dem Wirbelbettreaktor ausgeschieden und einem Zyklon zugeführt wird, und wobei das feinteilchenformige Material zur Gänze, also sowohl der Grob- als auch der Feinanteil, im Zyklon abgeschieden wird. Das abgeschiedene Material wird einerseits über eine Leitung der nächsten Behandlungsstufe zugeführt, ein Teil desselben wird jedoch wiederum in den Wirbelbettreaktor rückgeführt, d.h. rezirkuliert. Hierbei wird jedoch der Gesamtfeststoffanteil ohne Unterscheidung eines Grobkornanteiles und eines Feinkornanteiles zum Teil rezirkuliert bzw. zum Teil weitergeleitet.From DE-A-34 39 070 it is known to treat fine particulate material in a fluidized bed reactor, the fine particulate material which is introduced into the fluidized bed reactor being completely eliminated from the fluidized bed reactor with the aid of the gas which maintains the fluidized bed and is fed to a cyclone, and wherein the fine particulate material in its entirety, that is to say both the coarse and the fine fraction, is separated in the cyclone. The separated material is fed on the one hand to the next treatment stage via a line, but part of the same is in turn returned to the fluidized bed reactor, i.e. recirculated. Here, however, the total solids content is partly recirculated or partly passed on without distinguishing between a coarse grain part and a fine grain part.
Eine Möglichkeit, nur eine bestimmte Menge des Feinanteiles zu rezirkulieren, besteht hier nicht. Dies ist jedoch erfindungswesentlich, da nur durch die gezielte Ausschleusung eines Feinanteiles unabhängig vom Grobanteil eine Anreicherung des Feinanteiles bzw. eine Erhöhung der Verweilzeit des Feinanteiles (durch die ständige Rezirkulation) in dem Wirbelbett vermieden werden kann. Erfindungsgemäß gelingt es somit, im Fall des Reduzierens von Feinerz, eine Metallisierung des Feinanteiles exakt zu definieren, so daß Probleme mit dem Abscheider, d.h. Verlegen desselben etc., vermieden werden können. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Möglichkeit besteht, den Feinanteil und den Grobanteil, die aus dem Wirbelbett ausgeschieden werden, getrennt weiterzubehandeln. Durch die Teilung des feinteilchenfbrmigen Materials in einen Grobanteil und einen Feinanteil kann erfindungsgemäß Material mit relativ weitem Korngrößenbereich, das für nachfolgende Bearbeitungsschritte in Grob- und Feinanteil getrennt werden muß, problemlos behandelt werden, so daß sich eine vorangehende Klassierung in vielen Fällen erübrigt.There is no way to recirculate only a certain amount of the fine fraction. However, this is essential to the invention, since only by deliberately discharging a fine fraction regardless of the coarse fraction can an enrichment of the fine fraction or an increase in the dwell time of the fine fraction (due to the constant recirculation) in the fluidized bed be avoided. According to the invention it is thus possible, in the case of reducing fine ore, to precisely define a metallization of the fine fraction, so that problems with the separator, i.e. Laying the same etc. can be avoided. Another advantage of the method according to the invention is that it is possible to treat the fine fraction and the coarse fraction separated out from the fluidized bed separately. By dividing the fine-particle material into a coarse fraction and a fine fraction, according to the invention material with a relatively wide grain size range, which must be separated into coarse and fine fraction for subsequent processing steps, can be treated without problems, so that a previous classification is unnecessary in many cases.
Bei einem mehrstufigen Verfahren wird zweckmäßig der über den Ablauf abgeführte Grobanteil des Materials mit dem ausgeschleusten zweiten Teil des Feinanteiles in ein weiteres Wirbelbett eingebracht, sofern keine getrennte Behandlung von Grob- und Feinanteil erforderlich ist.In a multi-stage process, the coarse fraction of the material discharged via the outlet is expediently introduced into a further fluidized bed with the second part of the fine fraction discharged, provided that no separate treatment of coarse and fine fraction is required.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß Feinerz in mindestens zwei in Serie geschalteten Wirbelbetten jeweils mit Reduktionsgas reduziert wird und das Feinerz von einem Wirbelbett in ein diesem nachgeordnetes Wirbelbett geführt und von diesem ausgetragen wird, u.zw. unter Windsichtung in den Wirbelbetten und Weiterleiten des Grobanteiles des Feinerzes über jeweils einen Ablauf in das weitere Wirbelbett bzw. zu einer Austragseinrichtung und Rückführen eines Teiles des in dem Abscheider abgeschiedenen Feinanteiles des Materials in das Wirbelbett und Ausschleusen eines Teiles des Feinanteiles des in dem Abscheider abgeschiedenen Materials in das nachgeordnete Wirbelbett oder zu der Austragseinrichtung.A preferred embodiment of the method is characterized in that fine ore is reduced in each case with reducing gas in at least two fluidized beds connected in series and the fine ore from a fluidized bed into a fluidized bed downstream of it managed and carried out by this, etc. with air sifting in the fluidized beds and forwarding the coarse fraction of the fine ore via an outlet in each case to the further fluidized bed or to a discharge device and returning a part of the fine fraction of the material deposited in the separator to the fluidized bed and discharging a part of the fine fraction of the separated in the separator Material in the downstream fluidized bed or to the discharge device.
Im Fall des Ausschleusens eines Teils des Feinanteils des im Abscheider abgeschiedenen Materials zu der Austragseinrichtung kann das Ausschleusen kontinuierlich oder in Zyklen erfolgen.If some of the fine fraction of the material separated in the separator is discharged to the discharge device, the discharge can take place continuously or in cycles.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß Feinerz in mindestens zwei in Serie geschalteten Wirbelbetten jeweils mit Reduktionsgas reduziert wird und das Feinerz von einem Wirbelbett in ein diesem nachgeordnetes Wirbelbett geführt und von diesem ausgetragen wird, u.zw. unter Windsichtung in den Wirbelbetten und Weiterleiten des Grobanteiles des Feinerzes über jeweils einen Ablauf in das weitere Wirbelbett bzw. zu einer Austragseinrichtung und Rückführen eines Teiles des in dem Abscheider abgeschiedenen Feinanteiles des Materials in das Wirbelbett und Ausschleusen eines Teiles des Feinanteiles des in dem Abscheider abgeschiedenen Materials in das vorgeordnete Wirbelbett.A further preferred embodiment is characterized in that fine ore is reduced in each case with reducing gas in at least two fluidized beds connected in series, and the fine ore is guided from a fluidized bed into a fluidized bed arranged downstream of it and discharged by the latter, and so on. with air sifting in the fluidized beds and forwarding the coarse fraction of the fine ore via an outlet in each case to the further fluidized bed or to a discharge device and returning a part of the fine fraction of the material separated in the separator to the fluidized bed and discharging a part of the fine fraction of the separated in the separator Materials in the upstream fluidized bed.
Zur Einstellung des rezirkulierten Teiles des Feinanteiles wird zweckmäßig die Teilung des Feinanteiles in einen ersten Teil und einen zweiten Teil variiert, u.zw. in Bereiche 20 bis 100 %, vorzugsweise 20 bis 80 %, Anteil des ersten Teiles am Feinanteil, Rest zweiter Teil, wobei der erste Teil den Teil bezeichnet, der aus dem Wirbelbett ausgeschleust wird.In order to adjust the recirculated part of the fine fraction, the division of the fine fraction into a first part and a second part is expediently varied, etc. in ranges 20 to 100%, preferably 20 to 80%, proportion of the first part of the fine fraction, remainder of the second part, the first part denoting the part which is discharged from the fluidized bed.
Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit mindestens einem Wirbelbettreaktor, einer in den Wirbelbettreaktor mündenden Zuführleitung für feinteilchenförmiges, in dem Wirbelbettreaktor zu behandelndes Material, einer Austragsleitung für in dem Wirbelbettreaktor behandeltes Material, die von einem Ablauf eines im Wirbelbettreaktor vorhandenen Wirbelbettes ausgeht, einer Gaszuführleitung zur Einleitung eines das Wirbelbett im Wirbelbettreaktor aufrechterhaltenden Gasstromes und einer Gasableitung aus dem Wirbelbettreaktor, die über einen Abscheider, insbesondere einen Zyklon, geführt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine den im Abscheider abgeschiedenen Feinanteil des Materials abführende Leitung zu einem Aufteilorgan führt, von dem eine in den Wirbelbettreaktor führende Rücklaufleitung sowie eine Ablaufleitung, die zu einer dem Wirbelbettreaktor nachgeordneten Behandlungsstation für den Feinanteil führt, ausgehen.A system for carrying out the process according to the invention, with at least one fluidized bed reactor, a feed line which opens into the fluidized bed reactor for fine-particulate material to be treated in the fluidized bed reactor, a discharge line for material treated in the fluidized bed reactor, which assumes that a fluidized bed is present in the fluidized bed reactor Gas supply line for introducing a gas stream which maintains the fluidized bed in the fluidized bed reactor and a gas discharge from the fluidized bed reactor which is conducted via a separator, in particular a cyclone, is characterized in that a line which leads away the fine fraction of the material which has been separated off in the separator leads to a dividing element a return line leading into the fluidized bed reactor and a discharge line, which leads to a treatment station for the fine fraction downstream of the fluidized bed reactor.
Vorzugsweise ist das Aufteilorgan von einer nach der Art kommunizierender Gefäße ausgebildeten Wirbelbettschleuse gebildet, wobei von einem der Gefäße die Rücklaufleitung und vom anderen Gefäß die Ablaufleitung ausgeht.The dividing member is preferably formed by a fluidized bed lock designed in the manner of communicating vessels, the return line starting from one of the vessels and the outlet line from the other vessel.
Hierbei ist die Wirbelbettschleuse mit einer ein Fluidisierungsgas zuführenden Leitung zwecks Bildung eines Wirbelbettes versehen, wobei vorteilhaft von der Wirbelbettschleuse eine Gasrückführleitung in den Wirbelbettreaktor führen kann.Here, the fluidized bed lock is provided with a line supplying a fluidizing gas for the purpose of forming a fluidized bed, wherein a gas return line can advantageously lead from the fluidized bed lock into the fluidized bed reactor.
Gemäß einer Variante kann das Aufteilorgan auch von einem mechanischen Verteiler gebildet sein.According to a variant, the dividing member can also be formed by a mechanical distributor.
Vorteilhaft kann in der Rücklaufleitung sowie in der Ablaufleitung jeweils ein Stellorgan zur Unterbrechung oder Einstellung eines Materialflusses in einer bestimmten Größenordnung bzw. zum Fahren eines Pulsbetriebes vorgesehen werden.An actuator for interrupting or setting a material flow of a certain magnitude or for driving a pulsed operation can advantageously be provided in the return line and in the drain line.
Für die Anordnung des als Zyklon ausgebildeten Abscheiders sind verschiedene Varianten möglich; er kann entweder im Inneren des Wirbelbettreaktors oder auch außerhalb des Wirbelbettreaktors angeordnet sein. Das Aufteilorgan kann gleichermaßen entweder im Inneren oder auch außerhalb des Wirbelbettreaktors angeordnet sein.Various variants are possible for the arrangement of the separator designed as a cyclone; it can be arranged either inside the fluidized bed reactor or outside the fluidized bed reactor. The dividing member can equally be arranged either inside or outside the fluidized bed reactor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage sind mindestens zwei Wirbelbettreaktoren in Serie hintereinander geschaltet vorgesehen.According to a preferred embodiment of the system according to the invention, at least two fluidized bed reactors are provided in series.
Vorzugsweise ist die nachgeordnete Behandlungsstation für den Feinanteil der in Fließrichtung des Erzes dem Wirbelbettreaktor nachgeordnete Wirbelbettreaktor bzw. die Austragseinrichtung.The downstream treatment station for the fine fraction is preferably the fluidized bed reactor downstream of the fluidized bed ore or the discharge device.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die nachgeordnete Behandlungsstation für den Feinanteil der in Fließrichtung des Erzes dem Wirbelbettreaktor vorgeordnete Wirbelbettreaktor.According to a further preferred embodiment, the downstream treatment station for the fine fraction is the fluidized bed reactor upstream of the fluidized bed ore.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Fig. 1 ein Verfahrensschema nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In Fig. 2 ist eine stufenförmige Anordnung von vier Wirbelschichtreaktoren der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab schematisch dargestellt. Die Fig. 3 und 4 zeigen jeweils einen Querschnitt durch einen Wirbelbettreaktor nach unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung. In den Fig. 5 und 6 ist jeweils ein Verfahrensschema weiterer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Fig. 7 zeigt ein Detail der in Fig. 5 dargestellten Verfahrensvariante.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments shown schematically in the drawing, FIG. 1 showing a process diagram according to a first embodiment of the invention. 2 is a step-like arrangement of four fluidized bed reactors of Fig. 1 schematically shown on an enlarged scale. 3 and 4 each show a cross section through a fluidized bed reactor according to different embodiments of the invention. 5 and 6 each show a process diagram of further preferred embodiments of the invention. FIG. 7 shows a detail of the method variant shown in FIG. 5.
Die erfindungsgemäße Anlage gemäß Ausführungsbeispiel weist vier in Serie hintereinander geschaltete Wirbelschicht-Reduktionsreaktoren 1 bis 4 auf, wobei eisenoxidhältiges Material, wie Feinerz, wahlweise auch Zuschlagstoffe, über eine Erzzuleitung 5 dem ersten Wirbelschicht-Reduktionsreaktor 1 zugeführt und von Wirbelschicht-Reduktionsreaktor zu Wirbelschicht-Reduktionsreaktor über Förderleitungen 6 geleitet wird und das fertig reduzierte Material (Eisenschwamm) in einer Brikettieranlage 7 heißbrikettiert wird. Der Brikettieranlage 7 ist ein sogenannter Riser 8, worunter ein im wesentlichen senkrechtes, ausgemauertes Rohrstück verstanden wird, durch welches der Eisenschwamm mittels des Reduktionsgases pneumatisch nach oben gefördert wird, und ein Vorratsbunker 9 vorgeschaltet. Erforderlichenfalls wird das reduzierte Eisen vor Reoxidation während der Brikettierung durch ein nicht dargestelltes Inertgas-System geschützt.The plant according to the invention according to the exemplary embodiment has four fluidized bed reduction reactors 1 to 4 connected in series, with iron oxide-containing material, such as fine ore, optionally also additives, being fed via an ore feed line 5 to the first fluidized bed reduction reactor 1 and from fluidized bed reduction reactor to fluidized bed reduction reactor is fed via conveyor lines 6 and the finished reduced material (sponge iron) is hot briquetted in a briquetting system 7. The briquetting system 7 is a so-called riser 8, which is understood to mean an essentially vertical, brick-lined pipe section through which the sponge iron is pneumatically conveyed upwards by means of the reducing gas, and a storage bunker 9 is connected upstream. If necessary, the reduced iron is protected from reoxidation during the briquetting by an inert gas system, not shown.
Vor Einleitung des Feinerzes in den ersten Reduktionsreaktor 1 wird es einer Erzvorbereitung, wie einer Trocknung und einem Sieben, unterzogen, die nicht näher dargestellt sind.Before the fine ore is introduced into the first reduction reactor 1, it is subjected to ore preparation, such as drying and sieving, which are not shown in detail.
Reduktionsgas wird im Gegenstrom zum Erzdurchfluß von Reduktionsreaktor 4 zu Reduktionsreaktor 3 bis 1 geführt und als Topgas über eine Topgas- Ableitung 10 aus dem in Gasströmungsrichtung letzten Reduktionsreaktor 1 abgeleitet und in einem Naßwäscher 11 gekühlt und gewaschen. Das Topgas wird vorzugsweise zumindest zum Teil rezirkuliert, wobei es mit über eine Zuleitung 12 frisch zugeführtem Reduktionsgas gemischt wird. Die Zuleitung 12 mündet hierbei in die Topgas- Ableitung 10, nachdem das Topgas mittels eines Kompressors 13 verdichtet wurde. Das sich so bildende Mischgas wird durch einen CO - Wäscher 14 hindurchgeschickt und von CO2 befreit, und es steht nunmehr als Reduktionsgas zur Verfügung. Dieses Reduktionsgas wird über die Reduktionsgas-Zuleitung 15 in einem dem CO - Wäscher 14 nachgeordneten Gaserhitzer 16 auf eine Reduktionsgas-Temperatur von etwa 800°C erhitzt und dem in Gas- Durchflußrichtung ersten Wirbel schichtreaktor 4 zugeführt, wo es mit den Feinerzen zur Erzeugung von direktreduziertem Eisen reagiert. Die Reduktionsreaktoren 4 bis 1 sind in Serie geschaltet; das Reduktionsgas gelangt über die Verbindungsleitungen 17 von Reduktionsreaktor zu Reduktionsreaktor.Reduction gas is conducted in countercurrent to the ore flow from reduction reactor 4 to reduction reactor 3 to 1 and is discharged as top gas via a top gas discharge line 10 from the last reduction reactor 1 in the gas flow direction and cooled and washed in a wet scrubber 11. The top gas is preferably recirculated at least in part, whereby it is mixed with reducing gas freshly supplied via a feed line 12. The feed line 12 opens into the top gas discharge line 10 after the top gas has been compressed by means of a compressor 13. The mixed gas thus formed is passed through a CO scrubber 14 and freed of CO 2 , and is now available as a reducing gas. This reducing gas is heated via the reducing gas supply line 15 in a gas heater 16 arranged downstream of the CO scrubber 14 to a reducing gas temperature of approximately 800 ° C. and fed to the first fluidized bed reactor 4 in the gas flow direction, where it is used to produce fine ores directly reduced iron reacts. The reduction reactors 4 to 1 are in Series switched; the reducing gas passes through the connecting lines 17 from the reduction reactor to the reduction reactor.
Ein Teil des Topgases wird aus dem Gas-Kreislauf 10, 15, 17 ausgeschleust, um eine Anreicherung von Inertgasen, wie N2, zu vermeiden. Das ausgeschleuste Topgas wird über eine Zweigleitung 18 dem Gaserhitzer 16 zur Erwärmung des Reduktionsgases zugeführt und dort verbrannt. Eventuell fehlende Energie wird durch ein Heizgas, wie z.B. Erdgas, welches über eine Zuleitung 19 zugeführt wird, ergänzt.Part of the top gas is removed from the gas circuit 10, 15, 17 in order to avoid an enrichment of inert gases, such as N 2 . The discharged top gas is fed via a branch line 18 to the gas heater 16 for heating the reducing gas and burned there. Any missing energy is supplemented by a heating gas, such as natural gas, which is supplied via a feed line 19.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist in den die Reduktionsreaktoren 2 und 3 sowie 3 und 4 verbindenden Reduktionsgasverbindungsleitungen 17 ein Abscheider 20, insbesondere ein Staubabscheider, wie ein Zyklon, vorgesehen, in dem sich der vom Reduktionsgasstrom mitgerissene Feinanteil des behandelten feinteilchenfbrmigen Materials, d.h. des Feinerzes, absetzt. Dieser Feinanteil wird über eine Verbindungsleitung 21 einem Aufteilorgan 22 zugeführt, von dem aus ein erster Teil des Feinanteiles in den Wirbelbettreaktor 3 bzw. 4 rezirkuliert wird, aus dem er mit dem Reduktionsgasstrom ausgetragen wurde, u.zw. erfolgt die Rückführung über die Rücklaufleitung 23, die in den jeweiligen Wirbelbettreaktor 3 bzw. 4 mündet.In the exemplary embodiment shown, a separator 20, in particular a dust separator, such as a cyclone, is provided in the reducing gas connecting lines 17 connecting the reducing reactors 2 and 3 and 3 and 4, in which the fine fraction of the treated fine-particulate material entrained by the reducing gas stream, i.e. of fine ore, settles. This fine fraction is fed via a connecting line 21 to a dividing member 22, from which a first part of the fine fraction is recirculated into the fluidized bed reactor 3 or 4, from which it was discharged with the reducing gas stream, etc. the return takes place via the return line 23, which opens into the respective fluidized bed reactor 3 or 4.
Der zweite Teil des Feinanteiles wird über eine Ablaufleitung 24 der nächsten, dem Wirbelbettreaktor 3 bzw. 4, aus dem der Feinanteil stammt, nachfolgenden Behandlungsstation, also dem nachgeordneten Wirbelbettreaktor 4, bzw. der zur Brikettieranlage 7 führenden Förderleitung 6 bzw. zum Riser 8 geführt.The second part of the fine fraction is led via an outlet line 24 to the next treatment station following the fluidized bed reactor 3 or 4 from which the fine fraction originates, i.e. the downstream fluidized bed reactor 4, or the conveyor line 6 leading to the briquetting system 7 or to the riser 8 ,
Sowohl in der Rücklaufleitung 23 als auch in der Ablaufleitung 24 sind Stellorgane 25 zur Einstellung der Menge des jeweiligen Feinanteiles vorgesehen, die zusätzlich neben der Einstellung der Menge des jeweiligen Feinanteiles über die Betriebsweise der Wirbelschichtschleuse bzw. des Aufteilorganges 22 zur Einstellung des jeweiligen Feinanteiles verwendet werden können.Both in the return line 23 and in the discharge line 24, actuators 25 are provided for setting the amount of the respective fine fraction, which are additionally used in addition to the setting of the amount of the respective fine fraction via the mode of operation of the fluidized bed lock or of the distribution process 22 for setting the respective fine fraction can.
Die Ablaufleitung 24 kann auch in den Wirbelbettreaktor 4 über die Leitung 24' direkt einmünden.The discharge line 24 can also open directly into the fluidized bed reactor 4 via the line 24 '.
Gemäß Fig. 1 und 2 sind die Zyklone 25 zur Reinigung des aus den Wirbelbettreaktoren 3, 4 austretenden Reduktionsgasstromes außerhalb der Wirbelbettreaktoren 3, 4 angeordnet. Eine Variante ist die Anordnung derselben innerhalb der Wirbelbettreaktoren 3, 4, wie dies z.B. in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist (Wirbelbettreaktoren dieser Art sind z.B. aus der WO-A-96/10094 bekannt). Jeder Wirbelbettreaktor 3, 4 ist in diesem Fall im Inneren mit mindestens einem Zyklon 20 versehen, von dem eine Ableitung 21 zum außerhalb (Fig. 3) oder auch innerhalb (Fig. 4) dieses Wirbelbettreaktors angeordneten Aufteilorgan 22 führt. Das im Zyklon 20 gereinigte Reduktionsgas wird über eine Reduktionsgas-Austrittsleitung 26 in den Dombereich des Wirbelbettreaktors 3, 4, der gegenüber dem unteren Teil des Wirbelbettreaktors durch eine Trennwand 27 getrennt ist, geführt und tritt über eine Verbindungsleitung 17 aus dem Wirbelbettreaktor 3, 4 aus.1 and 2, the cyclones 25 are arranged outside the fluidized bed reactors 3, 4 for cleaning the reducing gas stream emerging from the fluidized bed reactors 3, 4. A variant is the arrangement of the same within the fluidized bed reactors 3, 4, as is shown, for example, in FIGS. 3 and 4 (fluidized bed reactors of this type are, for example, from the WO-A-96/10094 known). In this case, each fluidized bed reactor 3, 4 is provided on the inside with at least one cyclone 20, from which a discharge line 21 leads to the partition member 22 arranged outside (FIG. 3) or also inside (FIG. 4) of this fluidized bed reactor. The reducing gas cleaned in the cyclone 20 is conducted via a reducing gas outlet line 26 into the dome region of the fluidized bed reactor 3, 4, which is separated from the lower part of the fluidized bed reactor by a partition wall 27, and emerges from the fluidized bed reactor 3, 4 via a connecting line 17 ,
Gemäß den Fig. 3 und 4 ist das als Wirbelbettschleuse gestaltete Aufteilorgan 22 von zwei Gefäßen 28, 29 gebildet, die nach der Art kommunizierender Gefäße im unteren Bereich miteinander verbunden sind. In jedes der Gefäße 28, 29 wird über die Leitungen 30, die am Boden einmünden, ein Fluidisierungsgas eingeleitet, so daß sich im Inneren der Gefäße jeweils ein von dem Feinanteil gebildetes Wirbelbett 31 ausbildet. Das Fluidisierungsgas wird, nachdem es das Aufteilorgan 22 durchsetzt hat, wahlweise über eine Gasaustrittsleitung 32, die wahlweise mit einem Stellorgan 33 versehen ist, oder über Rücklaufleitungen 23 oder die Ablaufleitung 24 in den Wirbelbettreaktor 3 bzw. 4, aus dem der Feinanteil stammt, eingeleitet. Dieses Fluidisierungsgas kann beispielsweise auch von Reduktionsgas gebildet sein.3 and 4, the dividing member 22 designed as a fluidized bed lock is formed by two vessels 28, 29 which are connected to one another in the lower region in the manner of communicating vessels. A fluidizing gas is introduced into each of the vessels 28, 29 via the lines 30, which open at the bottom, so that a fluidized bed 31 formed in each case by the fine fraction is formed in the interior of the vessels. After it has passed through the dividing member 22, the fluidizing gas is optionally introduced via a gas outlet line 32, which is optionally provided with an actuator 33, or via return lines 23 or the outlet line 24 into the fluidized bed reactor 3 or 4, from which the fine fraction originates , This fluidizing gas can also be formed by reducing gas, for example.
Anstelle der von den Gefäßen 28, 29 gebildeten Wirbelbettschleuse kann das Aufteilorgan 22 auch von einem mechanischen Verteiler gebildet sein. Wichtig ist, daß die beiden Teile, in die der Feinanteil des Materials zerlegt wird, mengenmäßig aufeinander abgestimmt werden können, so daß einerseits die rezirkulierte Menge des Feinanteiles als auch andererseits die ausgeschleuste Menge des Feinanteiles optimiert werden können.Instead of the fluidized bed lock formed by the vessels 28, 29, the dividing member 22 can also be formed by a mechanical distributor. It is important that the two parts into which the fine fraction of the material is broken down can be coordinated in terms of quantity, so that on the one hand the recirculated quantity of the fine fraction and on the other hand the discharged quantity of the fine fraction can be optimized.
Die Höhe der Gefäße 28, 29 bzw. der darin befindlichen Wirbelbetten 31 richtet sich nach den Drücken, die die Teile der Feinanteile nach Austritt aus dem Aufteilorgan 22 aufweisen sollen, um rezirkuliert bzw. in die nächste Behandlungsstufe eingeschleust werden zu können. Anstelle der Wirbelbettschleuse können Druckunterschiede auch mittels pneumatischer Gasabdichtungen oder durch eine geeignete teilweise oder vollständige Umlenkung des Feinkornstromes verwirklicht werden.The height of the vessels 28, 29 or the fluidized beds 31 located therein depends on the pressures which the parts of the fines should have after exiting the partition member 22 in order to be able to be recirculated or introduced into the next treatment stage. Instead of the fluidized bed lock, pressure differences can also be achieved by means of pneumatic gas seals or by a suitable partial or complete deflection of the fine grain flow.
In den Fig. 5 und 6 ist jeweils schematisch ein Verfahrensfließbild bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, wobei beim Verfahrensschema gemäß Fig. 5 ein Teil des Feinanteiles des im Abscheider 20 jedes Wirbelbettreaktors 1 bis 4 abgeschiedenen Materials in das jeweils nachgeordnete Wirbelbett 1 bis 4 bzw. zu der Austragseinrichtung 8 ausgeschleust wird. Fig. 6 zeigt ein analoges Verfahrensschema, wobei jedoch ein Teil des Feinanteiles des im Abscheider 20 jedes Wirbelbettreaktors 1 bis 4 abgeschiedenen Materials in das jeweils vorgeordnete Wirbelbett 1 bis 4 ausgeschleust wird.5 and 6 each schematically show a process flow diagram of preferred embodiments of the invention, wherein in the process scheme according to FIG. 5 a part of the fine fraction of the material deposited in the separator 20 of each fluidized bed reactor 1 to 4 into the respective downstream fluidized bed 1 to 4 or is discharged to the discharge device 8. 6 shows an analogous process scheme, however, part of the fine fraction of the material separated in the separator 20 of each fluidized bed reactor 1 to 4 is discharged into the respective upstream fluidized bed 1 to 4.
Fig. 7 zeigt im Detail das Ausschleusen eines Teils des Feinanteils des im Abscheider 20 des in Fließrichtung des Erzes letzten Wirbelbettreaktors 4 zum Riser 8 über die Ablaufleitung 24. Das in der Ablaufleitung 24 vorgesehene Stellorgan 30 kann hierbei ständig geöffnet sein oder in Zyklen geöffnet werden.FIG. 7 shows in detail the removal of part of the fine fraction of the fluidized bed reactor 4 in the separator 20 of the last fluidized bed reactor 4 in the flow direction of the ore to the riser 8 via the discharge line 24. The actuator 30 provided in the discharge line 24 can be constantly open or opened in cycles ,
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit Vorteil auch für einstufige metallurgische Prozesse oder auch nur in einigen Stufen eines mehrstufigen Prozesses oder auch in der letzten Stufe eines mehrstufigen Prozesses durchführen, wobei der ausgeschleuste Teil des Feinanteiles direkt einen Teil des Produktes bildet. So kann es auch von Vorteil sein, wenn nur bei einer oder nur einigen der Stufen eines mehrstufigen Verfahrens der abgeschiedene Feinanteil wieder in die Stufe rückgeführt wird, aus der er abgeschieden wurde.The process according to the invention can advantageously also be carried out for single-stage metallurgical processes or only in a few stages of a multi-stage process or also in the last stage of a multi-stage process, the part of the fines removed directly forming part of the product. It can also be advantageous if the separated fine fraction is only returned to the stage from which it was separated in only one or only some of the stages of a multi-stage process.
Falls das erfindungsgemäße Verfahren nur beim Erhitzen des Erzes eingesetzt wird, kann anstelle des durch das Wirbelbett hindurchgeleiteten Reduktionsgases auch ein anderes heißes Gas Verwendung finden, beispielsweise erhitzte Luft. If the method according to the invention is only used for heating the ore, another hot gas, for example heated air, can also be used instead of the reducing gas passed through the fluidized bed.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Verfahren zum Ausbringen von feinteilchenformigem Material aus einem mit einem Gasstrom aufrecht erhaltenen Wirbelbett bei der Herstellung von reduziertem Erz, insbesondere Eisenschwamm, vorzugsweise zum Ausbringen von mit einem Reduktionsgas im Wirbelbett behandeltem, entweder zumindest teilreduziertem oder vorgewärmtem Feinerz, wobei das Material durch den Gasstrom windgesichtet wird und ein Grobanteil des Materials direkt aus dem Wirbelbett über einen Ablauf (6) abgeführt wird und ein Feinanteil des Materials aus dem das Wirbelbett verlassenden Gasstrom in einem Abscheider (20), insbesondere einem Zyklon, abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß der im Abscheider (20) abgeschiedene Feinanteil geteilt wird und ein erster Teil des Feinanteiles in das Wirbelbett rezirkuliert und ein zweiter Teil des Feinanteiles ausgeschleust wird.1. A process for discharging fine particulate material from a fluidized bed maintained with a gas stream in the production of reduced ore, in particular sponge iron, preferably for discharging either at least partially reduced or preheated fine ore treated with a reducing gas in the fluidized bed, the material being discharged by the gas stream is wind-sighted and a large proportion of the material is removed directly from the fluidized bed via an outlet (6) and a fine portion of the material is separated from the gas stream leaving the fluidized bed in a separator (20), in particular a cyclone, characterized in that the Separator (20) separated fine fraction is divided and a first part of the fine fraction is recirculated into the fluidized bed and a second part of the fine fraction is discharged.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der über den Ablauf (6) abgeführte Grobanteil des Materials mit dem ausgeschleusten zweiten Teil des Feinanteiles in ein weiteres Wirbelbett eingebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the coarse fraction of the material discharged via the outlet (6) is introduced into a further fluidized bed with the discharged second part of the fine fraction.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Feinerz in mindestens zwei in Serie geschalteten Wirbelbetten jeweils mit Reduktionsgas reduziert wird und das Feinerz von einem Wirbelbett in ein diesem nachgeordnetes Wirbelbett geführt und von diesem ausgetragen wird, u.zw. unter Windsichtung in den Wirbelbetten und Weiterleiten des Feinerzes über jeweils einen Ablauf (6) in das weitere Wirbelbett bzw. zu einer Austragseinrichtung (8) und Rückführen eines Teiles des in dem Abscheider (20) abgeschiedenen Feinanteiles des Materials in das Wirbelbett und Ausschleusen eines Teiles des Feinanteiles des in dem Abscheider (20) abgeschiedenen Materials in das nachgeordnete Wirbelbett oder zu der Austragseinrichtung (8).3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that fine ore is reduced in each case with reducing gas in at least two fluidized beds connected in series and the fine ore is guided from a fluidized bed into a fluidized bed arranged downstream of it and is discharged from it, etc. with wind sifting in the fluidized beds and forwarding the fine ore via a drain (6) in each case to the further fluidized bed or to a discharge device (8) and returning a part of the fine fraction of the material separated in the separator (20) into the fluidized bed and discharging a part the fine fraction of the material deposited in the separator (20) into the downstream fluidized bed or to the discharge device (8).
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Feinerz in mindestens zwei in Serie geschalteten Wirbelbetten jeweils mit Reduktionsgas reduziert wird und das Feinerz von einem Wirbelbett in ein diesem nachgeordnetes Wirbelbett geführt und von diesem ausgetragen wird, u.zw. unter Windsichtung in den Wirbelbetten und Weiterleiten des Feinerzes über jeweils einen Ablauf (6) in das weitere Wirbelbett bzw. zu einer Austragseinrichtung (8) und Rückführen eines Teiles des in dem Abscheider (20) abgeschiedenen Feinanteiles des Materials in das Wirbelbett und Ausschleusen eines Teiles des Feinanteiles des in dem Abscheider (20) abgeschiedenen Materials in das vorgeordnete Wirbelbett. 4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that fine ore is reduced in each case with reducing gas in at least two fluidized beds connected in series and the fine ore is guided from a fluidized bed into a fluidized bed arranged downstream of it and is discharged from it, etc. with air separation in the fluidized beds and forwarding of the fine ore via a drain (6) in each case to the further fluidized bed or to a discharge device (8) and returning a part of the fine fraction of the material separated in the separator (20) into the fluidized bed and discharging a part the fine fraction of the material separated in the separator (20) into the upstream fluidized bed.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung des Feinanteiles in einen ersten Teil und einen zweiten Teil variiert wird, u.zw. in Bereiche 20 bis 100 %, vorzugsweise 20 bis 80 %, Anteil des ersten Teiles am Feinanteil, Rest zweiter Teil, wobei der erste Teil den Teil bezeichnet, der aus dem Wirbelbett ausgeschleust wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the division of the fine fraction into a first part and a second part is varied, etc. in ranges 20 to 100%, preferably 20 to 80%, proportion of the first part of the fine fraction, remainder of the second part, the first part denoting the part which is discharged from the fluidized bed.
6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit mindestens einem Wirbelbettreaktor (1 bis 4), einer in den Wirbelbettreaktor (1 bis 4) mündenden Zuführleitung (6) für feinteilchenförmiges, in dem Wirbelbettreaktor (1 bis 4) zu behandelndes Material, einer Austragsleitung (6) für in dem Wirbelbettreaktor behandeltes Material, die von einem Ablaufeines im Wirbelbettreaktor (1 bis 4) vorhandenen Wirbelbettes ausgeht, einer Gaszuführleitung (15, 17) zur Einleitung eines das Wirbelbett im Wirbelbettreaktor (1 bis 4) aufrechterhaltenden Gasstromes und einer Gasableitung (17) aus dem Wirbelbettreaktor (1 bis 4), die über einen Abscheider (20), insbesondere einen Zyklon, geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine den im Abscheider (20) abgeschiedenen Feinanteil des Materials abführende Leitung (21) zu einem Aufteilorgan (22) führt, von dem eine in den Wirbelbettreaktor (1 bis 4) führende Rücklaufleitung (23) sowie eine Ablaufleitung (24), die zu einer dem Wirbelbettreaktor (1 bis 4) nachgeordneten Behandlungsstation für den Feinanteil führt, ausgehen.6. Plant for performing the method according to one of claims 1 to 5, with at least one fluidized bed reactor (1 to 4), in the fluidized bed reactor (1 to 4) opening feed line (6) for fine particulate in the fluidized bed reactor (1 to 4) material to be treated, a discharge line (6) for material treated in the fluidized bed reactor, which assumes that a fluidized bed is present in the fluidized bed reactor (1 to 4), a gas supply line (15, 17) for introducing a fluidized bed in the fluidized bed reactor (1 to 4) maintaining gas flow and a gas discharge (17) from the fluidized bed reactor (1 to 4), which is guided via a separator (20), in particular a cyclone, characterized in that a line discharging the fine fraction of the material separated in the separator (20) ( 21) leads to a dividing member (22), of which a return line (23) leading into the fluidized bed reactor (1 to 4) and an outlet line (24) which, for u leads a treatment station for the fine fraction downstream of the fluidized bed reactor (1 to 4).
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufteilorgan (22) von einer nach der Art kommunizierender Gefäße (28, 29) ausgebildeten Wirbelbettschleuse gebildet ist, wobei von einem der Gefäße (28, 29) die Rücklaufleitung (23) und vom anderen Gefäß (29) die Ablaufleitung (24) ausgeht.7. Installation according to claim 6, characterized in that the dividing member (22) is formed by a fluidized-bed lock designed in the manner of communicating vessels (28, 29), with the return line (23) and one of the vessels (28, 29) another vessel (29) the drain line (24) goes out.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelbettschleuse (22) mit einer ein Fluidisierungsgas zuführenden Leitung (30) zwecks Bildung eines Wirbelbettes (31) versehen ist.8. Plant according to claim 7, characterized in that the fluidized bed lock (22) is provided with a fluidizing gas supply line (30) for the purpose of forming a fluidized bed (31).
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß von der Wirbelbettschleuse (22) eine Gasrückführleitung (32) in den Wirbelbettreaktor (1 bis 4) führt.9. Plant according to claim 8, characterized in that from the fluidized bed lock (22) leads a gas return line (32) in the fluidized bed reactor (1 to 4).
10. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufteilorgan (22) von einem mechanischen Verteiler gebildet ist. 10. Plant according to one of claims 6 to 9, characterized in that the dividing member (22) is formed by a mechanical distributor.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rücklaufleitung (23) sowie in der Ablaufleitung (24) jeweils ein Stellorgan (25) zur Einstellung eines Materialflusses in einer bestimmten Größenordnung vorgesehen ist.11. Plant according to one of claims 6 to 10, characterized in that in the return line (23) and in the drain line (24) each have an actuator (25) is provided for setting a material flow in a certain order of magnitude.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der als Zyklon ausgebildete Abscheider (20) als auch das Aufteilorgan (22) im Inneren des Wirbelbettreaktors (1 bis 4) vorgesehen sind (Fig. 4).12. Plant according to one of claims 6 to 11, characterized in that both the separator (20) designed as a cyclone and the dividing member (22) are provided in the interior of the fluidized bed reactor (1 to 4) (Fig. 4).
13. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der als Zyklon ausgebildete Abscheider (20) im Inneren des Wirbelbettreaktors (1 bis 4) und das Aufteilorgan (22) außerhalb des Wirbelbettreaktors (1 bis 4) vorgesehen ist (Fig. 3).13. Plant according to one of claims 6 to 11, characterized in that the separator (20) designed as a cyclone in the interior of the fluidized bed reactor (1 to 4) and the dividing member (22) outside the fluidized bed reactor (1 to 4) is provided (Fig 3).
14. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der als Zyklon ausgebildete Abscheider (20) als auch das Aufteilorgan (22) außerhalb des Wirbelbettreaktors (1 bis 4) angeordnet sind (Fig. 1, 2).14. Plant according to one of claims 6 to 11, characterized in that both the separator (20) designed as a cyclone and the dividing member (22) are arranged outside the fluidized bed reactor (1 to 4) (Fig. 1, 2).
15. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Wirbelbettreaktoren (1 bis 4) in Serie hintereinander geschaltet vorgesehen sind.15. Plant according to one of claims 6 to 14, characterized in that at least two fluidized bed reactors (1 to 4) are provided in series.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeordnete Behandlungsstation für den Feinanteil der in Fließrichtung des Erzes dem Wirbelbettreaktor (1 bis 4) nachgeordnete Wirbelbettreaktor (1 bis 4) bzw. die Austragseinrichtung (8) ist.16. Plant according to claim 15, characterized in that the downstream treatment station for the fine fraction of the fluidized bed reactor (1 to 4) downstream in the flow direction of the ore is the fluidized bed reactor (1 to 4) or the discharge device (8).
17. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeordnete Behandlungsstation für den Feinanteil der in Fließrichtung des Erzes dem Wirbelbettreaktor (1 bis 4) vorgeordnete Wirbelbettreaktor (1 bis 4) ist. 17. Plant according to claim 15, characterized in that the downstream treatment station for the fine fraction of the fluidized bed reactor (1 to 4) upstream of the fluidized bed reactor (1 to 4) is the downstream.
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