WO2011045212A1 - Verfahren und vorrichtung zur chargierung in ein einschmelzaggregat - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur chargierung in ein einschmelzaggregat Download PDF

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WO2011045212A1
WO2011045212A1 PCT/EP2010/064867 EP2010064867W WO2011045212A1 WO 2011045212 A1 WO2011045212 A1 WO 2011045212A1 EP 2010064867 W EP2010064867 W EP 2010064867W WO 2011045212 A1 WO2011045212 A1 WO 2011045212A1
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precursor
reducing gas
iron
reduction
unit
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PCT/EP2010/064867
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Thomas Eder
Robert Millner
Jan-Friedemann Plaul
Norbert Rein
Andreas Scherney
Karl Zehetbauer
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Siemens Vai Metals Technologies Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for charging a precursor for pig iron into a smelting unit.
  • compacted iron (HCl) is obtained, a storage device or charging device, which is optionally traversed by a reducing gas, and from there to a smelting unit such as a melter gasifier.
  • a storage device, also called HCI bin, or charging device performs a buffering function to ensure continuous charging of hot compacted iron into the system
  • Pre-heat materials such as pellets or lump or coke through the reducing gas.
  • Storage device is arranged above the smelting unit in order to allow a charging from the storage device in the smelting unit in the direction of gravity.
  • the majority of the hot compacted iron obtained in the compacting step becomes one during normal operation
  • FINEX ® system fed after compacting directly in the hot state of the storage device or charging device. Another portion of the recovered hot compacted in the compacting iron is used in the normal operation of a FINEX ® plant after compaction to create a stored outside of the memory device or charging device stock compacted irons. This supply of compacted irons is required, for example, during startup or low driving a FINEX ® plant.
  • the hot compacted iron not directly transferred to the storage device is typically quenched with water in a quench tank and connected outdoors under atmospheric conditions
  • Charging device supplied In this it is preheated before being charged into the smelting unit.
  • Iron briquetted iron (hot briquetted iron, HBI) as - briquetted, that is, thus compacted - precursor is produced.
  • Melting unit directly connected storage device or charging device, from which an addition takes place in the melter, is supplied, characterized in that a portion of the precursor is stored in a hot state in a storage container before it is fed into the storage device or charging device directly connected to the melter ,
  • the oxidic iron carriers are converted into a precursor by reduction by means of a first reducing gas
  • pig iron for example direct reduced iron DRI, implemented. If the product of the reduction is not lumpy, but is finely particulate, it may
  • Storage device or charging device takes place.
  • the precursor iron is not cooled by quenching, but stored in a hot condition in the reservoir. If compaction takes place, the precursor is stored in the reservoir after compaction. In this way, in the case of charging in the
  • the addition of the stored in the reservoir precursor into the storage device or charging device can be done during a startup. It can also be done during normal operation, by addition of
  • Storage device and charging device are as
  • Smelting unit are suitable, respectively.
  • Charging device requires some time. During this time, the material is therefore in the charging device and is thus stored in it.
  • the oxidic iron carriers are finely particulate iron ore, or they are lump or pellets.
  • the precursor is hot compacted iron.
  • HCl compacted iron HCl, if the density of the precursor is less than or equal to 4.5 kg / dm 3 , and the metallization ⁇ 88%.
  • HCl may contain additives.
  • the precursor is hot briquetted iron HBI.
  • HBI hot briquetted iron
  • the density of the precursor greater than or equal to 5 kg / dm 3 and its metallization is greater than or equal to 88%.
  • HBI typically contains no aggregates.
  • the precursor is hot low-reduction iron.
  • Storage container stored precursor with a
  • Reverse oxidation protection gas which is a reoxidation of the
  • Pre-product inhibits, lapped. This way a can
  • an inert gas such as nitrogen in question or a reducing gas - in this reducing gas may be, for example, the first
  • Reduction gas act or to the following
  • Memory device or charging device flows through a second reducing gas.
  • the first reducing gas and the second reducing gas are from the same
  • the smelting unit such as a melter gasifier.
  • the number of for the Provision of reducing gases necessary facilities reduced.
  • the addition from the storage device or charging device takes place in the smelting unit in
  • Gravity take place, that is, for example, such that the storage device or charging device is located below a feed opening for precursor in the melter and from there upwards, ie opposite to the
  • the feed opening and the storage device or charging device may be laterally spaced apart from one another, wherein the precursor must be conveyed from the storage device or charging device sideways to the feed opening, not in the direction of
  • Material can be done, for example, if the opening from which the precursor the storage device or
  • Another object of the present invention is an apparatus for performing a method according to any one of claims 1 to 10, comprising at least one reduction unit for the reduction of oxidic iron carriers by means of a first reducing gas, a first reducing gas line opening into the reduction unit, a Melting unit for the production of pig iron from the obtained in the reduction of oxidic iron carriers by means of the first reducing gas precursor, and a
  • Storage device or charging device connected to the smelting unit via at least one metering line
  • Feed opening in the meltdown unit opens, and wherein a feed device for the task of pre-product is present on the supply device, characterized in that a reservoir for storage of precursor in the hot state is present, and an input device for input of intermediate product in the reservoir, wherein the reservoir also connected to the supply device.
  • the oxidic iron carriers are in at least one
  • Fluidized bed reactor or can be designed as a fixed bed reduction shaft, reduced by means of a first reducing gas.
  • the first reducing gas used for the reduction is supplied by means of a first reducing gas line opening into the reduction unit.
  • the addition line with an addition opening in the
  • Melting unit opens can also be part of the
  • the reduction unit may be, for example, a fixed bed reactor or a fluidized bed reactor.
  • the optionally compacted or briquetted intermediate product obtained in the reduction of oxidic iron carriers is applied by means of a feed device to a feed device for the supply of precursor.
  • the feeder can, for example, a chute,
  • Feed device for supplying precursor for example a hot conveyor, the precursor is in one
  • the storage device or charging device is connected to the smelting unit via a metering line, through which an addition of precursor from the storage device or charging device takes place directly into the smelting unit.
  • additional devices may be present, such as valves or lock devices.
  • the metering line opens with an addition opening in the smelting unit, through which originating from the storage device material in the
  • the device according to the invention has a
  • Reservoir for storing precursor in a hot state. This is connected both to an input device for input of precursor into the reservoir, as well as to the supply device.
  • Input device is for example a downpipe, a
  • Vor. can therefore be entered into the reservoir Vierden, and from the reservoir - for example via screw conveyor, rotary valve, intermediate hot conveyor, valve, pipe, chute - on the
  • the storage container is lined with refractory material. Its storage capacity should advantageously meet the demand for precursor, for example hot compacted iron HCl, for about 12-24 hours to about two days operation of the apparatus for carrying out the invention
  • a demand of 4600t HCl would correspond to a reservoir volume of about 2 x 900m 3 .
  • a compaction device for compaction and / or briquetting is present, wherein the compacting device between the
  • the compacting device is in each case connected to the two device parts between which it is located, "between" is in terms of
  • Compacting device comprising compacting and crusher systems, compacted.
  • hot compacted iron HCl or hot briquetted iron HBI is produced as precursor.
  • a feeding device for the task of compacted and / or briquetted
  • Input device for input of compacted and / or briquetted precursor from the compacting device is connected to the reservoir.
  • a second opens
  • Charging device Due to the contact with the second reducing gas introduced through the latter, material which is located in the storage device or charging device may optionally be partially reduced or
  • the first reducing gas line and the second reducing gas line with an aggregate for
  • An aggregate for reducing gas production is to be regarded as a source of reducing gas.
  • a greedoxidationsschutzgas Arthur opens for supplying greedoxidationsschutzgas in the reservoir.
  • the hot precursor present in the reservoir for example hot compacted iron HCl, can be protected from reoxidation.
  • the reservoir is arranged at a lower level, for example at the level of the ground, than the feed opening into the smelting unit. This results in manufacturing material and
  • the melter is a melter gasifier. It can also be a blast furnace.
  • Quenching of precursor, such as HCl, before storage results according to the invention the advantage that no wet quenched precursor, such as HCl, with hot precursor, such as HCl, is mixed, creating explosion hazard by hydrogen generation
  • a storage device or charging device such as an HCI bin
  • a storage device or charging device can be made smaller, because material for buffering production variations of precursor need not be present in the HCI bin but can be withdrawn from the reservoir , This reduces material and labor costs for the construction of the HCI-Bin as well as its height.
  • at least two storage containers are provided in order to use a redundancy container during maintenance work.
  • Pre-product from the reservoir can also be supplied to several different meltdown units,
  • melter gasifier for example, a melter gasifier and a blast furnace.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a
  • FIG. 2 shows a schematic structure of a
  • Fine particle iron ore 1 is introduced into a cascade of fluidized bed reactors 2a, 2b, 2c.
  • Reduction gas is introduced via the first reducing gas line 3 into the fluidized-bed reactor 2c, after leaving it via a connecting line 4 into the fluidized bed reactor 2b, passed after leaving via a connecting line 5 in the fluidized bed reactor 2a and withdrawn from this via a top gas line 6.
  • Reduction gas line 3 rises at the melter gasifier 7, in which pig iron is produced from hot compacted iron. From the fluidized bed reactor 2c removed product is by means of a compacting device, the
  • Crushing system 9b comprises, compacted to hot compacted iron.
  • the hot compacted iron is fed via a supply device 10 to a storage device 11, the HCI bin.
  • the HCI bin is above the
  • Melter gasifier 7 arranged.
  • the storage device 11 is connected to the melter gasifier 7 via a metering line 12, via which hot compacted iron HCl is added by gravity from the storage device 11 into the melter gasifier 7.
  • the metering line 12 opens with a feed opening 13 in the melter gasifier 7.
  • a second reducing gas line 14 opens into the
  • Hot compacted iron produced in the compacting apparatus can be directly inputted to the storage tank 19 with appropriate adjustment of the chute 15 via an input device represented by line 17 and hot conveyor 18.
  • an input device represented by line 17 and hot conveyor 18 About a opening into the reservoir 19
  • the inert gas nitrogen is fed into the reservoir 19.
  • the storage container 19 is connected to the supply device 10 via the supply outlet line 21 and the hot conveyor 22.
  • hot compacted iron can be taken out of the reservoir 19 and supplied to the storage device 11.
  • FIG. 2 device parts corresponding to FIG. 1 are provided with the same reference numerals as in FIG. FIG. 2 differs from FIG. 1 in that instead of
  • Fluidized bed reactors a fixed bed reactor 24 as
  • Reduction unit is used. In these, 23 lumps and pellets are entered as oxidic iron carriers.
  • the fixed bed reactor is connected to the first reducing gas line 3, through which first reducing gas flows.
  • Used reducing gas is withdrawn via the top gas line 6.
  • Precursor is fed from the fixed bed reactor 24 either via line 16 of the feed device 10, or fed via line 17 to the hot conveyor 18, via which the hot precursor is conveyed into the reservoir 19.
  • Preproduct can be supplied from the reservoir 19 via the execution line 25 a blast furnace 26.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Chargierung eines Vorproduktes für Roheisen in ein Einschmelzaggregat. Diese sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des durch Reduktion oxidischer Eisenträgern gebildeten Vorproduktes in heißem Zustand in einem Vorratsbehälter aufbewahrt wird, bevor seine Zufuhr in die mit dem Einschmelzaggregat direkt verbundene Speichervorrichtung (11) oder Chargiervorrichtung erfolgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Chargierung in ein Einschmelzaggregat
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Chargierung eines Vorproduktes für Roheisen in ein Einschmelzaggregat.
In Reduktionsverfahren für feinteilchenförmiges Eisenerz, wie beispielsweise dem FINEX®-Verfahren, wird in
Wirbelschichtreaktoren mittels eines Reduktionsgases
direktreduziertes Eisen (direct reduced iron, DRI) erzeugt. Dieses direktreduzierte Eisen weist abhängig von der
Betriebsweise einen Reduktionsgrad von circa 50 ~ 95% auf und ist ebenso wie das eingesetzte Eisenerz feinteilchenförmig . Zur vollständigen Reduktion und zur Erzeugung von Roheisen führt man das direktreduzierte Eisen DRI nach einem
Kompaktierungsschritt, in dem sogenanntes heißes
kompaktiertes Eisen (hot compacted iron, HCl) gewonnen wird, einer Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung, welche gegebenfalls von einem Reduktionsgas durchströmt wird, und von dort einem Einschmelzaggregat wie beispielsweise einem Einschmelzvergaser zu. Eine Speichervorrichtung, auch HCI-Bin genannt, oder Chargiervorrichtung erfüllt unter anderem eine Pufferfunktion zur Sicherstellung einer kontinuierlichen Chargierung von heißem kompaktiertem Eisen in das
Einschmelzaggregat. Weiterhin bietet sie die Möglichkeit, zusätzlich in das Einschmelzaggregat zu chargierende
Materialien, wie beispielsweise Pellets oder Stückerz oder Koks, durch das Reduktionsgas vorzuwärmen. Die
Speichervorrichtung ist dabei über dem Einschmelzaggregat angeordnet, um eine Chargierung aus der Speichervorrichtung in das Einschmelzaggregat in Richtung der Schwerkraft zu ermöglichen . Der überwiegende Teil des im Kompaktierungsschritt gewonnenen heißen kompaktierten Eisens wird im Normalbetrieb einer
FINEX®-Anlage nach der Kompaktierung direkt in heißem Zustand der Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung zugeführt. Ein anderer Teil des im Kompaktierungsschritt gewonnenen heißen kompaktierten Eisens wird im Normalbetrieb einer FINEX®-Anlage nach der Kompaktierung genutzt, um einen außerhalb der Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung gelagerten Vorrat von kompaktiertem Eisen anzulegen. Dieser Vorrat an kompaktiertem Eisen wird beispielsweise während des Anfahrens oder Niederfahrens einer FINEX®-Anlage benötigt. Nach dem Stand der Technik wird das nicht direkt in die Speichervorrichtung überführte heiße kompaktierte Eisen typischerweise in einem Quenchtank mit Wasser schockartig gekühlt und anschließen im Freien unter atmosphärischen
Bedingungen gelagert. Sobald dieses abgekühlte, gelagerte kompaktierte Eisen für eine Zugabe in das Einschmelzaggregat benötigt wird, wird es der Speichervorrichtung oder
Chargiervorrichtung zugeführt. In dieser wird es vor seiner Chargierung in das Einschmelzaggregat vorgewärmt.
Nachteilig ist dabei, dass das in Quenchtanks gekühlte kompaktierte Eisen bei der Lagerung zur Rückoxidation neigt, und dass zu seiner Vorwärmung vor der Chargierung in das
Einschmelzaggregat ein hoher Energieaufwand notwendig ist. Die für die Vorwärmung des Materials benötigte Zeit
verlängert zudem die Dauer des Anfahrvorganges. Weiterhin ist der Betrieb der Quencheinrichtungen aufwändig und macht zeit- und geldverbrauchende Handhabung und Entsorgung von kaltem brikettiertem Eisen und Schlamm notwendig. Die beteiligten Anlagenteile müssen kostenintensiv gewartet und betrieben werden . Die selben Bedingungen gelten selbstverständlich auch, wenn nicht ein FINEX®-Verfahren mit HCl als Vorprodukt, sondern ein Verfahren angewendet wird, bei dem aus oxidischen
Eisenträgern heißes brikettiertes Eisen (hot briquetted iron, HBI) als - brikettiertes, das heisst also kompaktiertes - Vorprodukt hergestellt wird.
Auch bei nicht kompaktierten Vorprodukten wie beispielsweise niedrig reduziertem Eisen (low reduced iron, LRI) ist es entsprechend nachteilig, das Vorprodukt nicht in heißem Zustand zu lagern.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Roheisen aus einem Vorprodukt bereitzustellen, bei denen die genannten Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
Verfahren zur Herstellung von Roheisen in einem
Einschmelzaggregat aus einem durch Reduktion von oxidischen Eisenträgern mittels eines ersten Reduktionsgases gewonnenen Vorprodukt, wobei das Vorprodukt einer mit dem
Einschmelzaggregat direkt verbundenen Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung, aus welcher eine Zugabe in das Einschmelzaggregat stattfindet, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Vorproduktes in heißem Zustand in einem Vorratsbehälter aufbewahrt wird, bevor seine Zufuhr in die mit dem Einschmelzaggregat direkt verbundene Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung erfolgt.
Die oxidischen Eisenträger werden durch Reduktion mittels eines ersten Reduktionsgases in ein Vorprodukt zur
Herstellung von Roheisen, beispielsweise direktreduziertes Eisen DRI, umgesetzt. Falls das Produkt der Reduktion nicht stückig, sondern feinteilchenförmig ist, kann es zur
Verbesserung der Handhabbarkeit einer Kompaktierung mittels Kompaktierungsvorrichtungen, welche Kompaktiermaschinen und Brechersysteme umfasst, unterworfen werden. Ein Teil des Vorproduktes wird in einem Vorratsbehälter aufbewahrt, bevor seine Zufuhr in eine mit dem Einschmelzaggregat zur
Herstellung von Roheisen direkt verbundene
Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung erfolgt. Dabei wird das Vorprodukt Eisen nicht durch Quenchen abgekühlt, sondern in heißem Zustand in dem Vorratsbehälter aufbewahrt. Wenn eine Kompaktierung stattfindet, wird das Vorprodukt nach erfolgter Kompaktierung in dem Vorratsbehälter aufbewahrt. Auf diese Weise ist im Falle der Chargierung in das
Einschmelzaggregat keine zeitauf ändige Vorwärmung dieses Materials notwendig.
Die Zugabe des im Vorratsbehälter aufbewahrten Vorproduktes in die Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung kann während eines Anfahrvorganges erfolgen. Sie kann auch während des Normalbetriebes erfolgen, um durch Addition von
Vorprodukt zur Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung Mengenschwankungen bei der Erzeugung des Vorproduktes
auszugleichen.
Speichervorrichtung und Chargiervorrichtung sind als
äquivalent anzusehen, da beide Vorrichtungen zur Aufnahme von angeliefertem Vorprodukt vor einer Zugabe in das
Einschmelzaggregat geeignet sind, beziehungsweise
angeliefertes Material vor einer Zugabe in das
Einschmelzaggregat eine Zeitspanne in einer
Chargiervorrichtung verweilt, bevor es in das
Einschmelzaggregat eintritt, denn das Durchlaufen der
Chargiervorrichtung erfordert gewisse Zeit. In dieser Zeit befindet sich das Material also in der Chargiervorrichtung und wird somit in ihr gespeichert.
Nach unterschiedlichen Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind die oxidischen Eisenträger feinteilchenförmiges Eisenerz, oder sie sind Stückerz oder Pellets .
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Vorprodukt heißes kompaktiertes Eisen.
Typischerweise spricht man beispielsweise von heißem
kompaktiertem Eisen HCl, wenn die Dichte des Vorproduktes kleiner gleich 4,5 kg/dm3 ist, und die Metallisierung < 88%. HCl enthält gegebenenfalls Zuschlagstoffe.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Vorprodukt heißes brikettiertes Eisen HBI. Typischerweise spricht man beispielsweise von heißem brikettiertem Eisen, wen die Dichte des Vorproduktes größer gleich 5 kg/dm3 und seine Metallisierung größer gleich 88% ist. HBI enthält typischerweise keine Zuschlagstoffe. Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Vorprodukt heißes niedrig reduziertes Eisen.
Vorzugsweise wird das in heißem Zustand in dem
Vorratsbehälter aufbewahrte Vorprodukt mit einem
Rückoxidationsschutzgas, welches eine Rückoxidation des
Vorproduktes hemmt, umspült. Auf diese Weise kann eine
Rückoxidation, schlimmstenfalls als Brand ausgeprägt, während der Aufbewahrung im Vorratsbehälter unterbunden werden. Als Rückoxidationsschutzgas kommt beispielsweise ein Inertgas wie etwa Stickstoff in Frage oder ein Reduktionsgas - bei diesem Reduktionsgas kann es sich beispielsweise um das erste
Reduktionsgas handeln oder um das im Folgenden noch
eingeführte zweite Reduktionsgas.
Entsprechend ist das Sicherheitsrisiko bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik reduziert. Durch die nicht oxidierende, nämlich
beispielsweise inerte oder reduzierende Atmosphäre innerhalb des Vorratsbehälters wird die Rückoxidation des Vorproduktes unterbunden und die negativen Auswirkungen auf das
Einschmelzaggregat durch einen Einsatz von Vorprodukt mit niedrigem beziehungsweise stark schwankendem Reduktionsgrad verringert .
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die mit dem Einschmelzaggregat direkt verbundene
Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung von einem zweiten Reduktionsgas durchströmt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform stammen das erste Reduktionsgas und das zweite Reduktionsgas aus derselben
Quelle, beispielsweise dem Einschmelzaggregat wie etwa einem Einschmelzvergaser. Auf diese Weise wird die Zahl der für die Bereitstellung von Reduktionsgasen notwendigen Anlagen reduziert .
Vorzugsweise findet die Zugabe aus der Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung in das Einschmelzaggregat im
Wesentlichen der Schwerkraft folgend statt. Auf diese Weise wird der apparative und energetische Aufwand zur Beförderung des Vorproduktes aus der Speichervorrichtung oder
Chargiervorrichtung in den Einschmelzvergaser klein gehalten. Grundsätzlich kann die Zugabe aber auch entgegen der
Schwerkraft erfolgen, also beispielsweise derart, dass die Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung sich unterhalb einer Zugabeöffnung für Vorprodukt in das Einschmelzaggregat befindet und von dort aufwärts, also entgegen der
Schwerkraft, zur Zugabeöffnung befördert werden muss. Ebenso können sich die Zugabeöffnung und die Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung seitlich voneinander auf einer Hohe befinden, wobei das Vorprodukt von der Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung aus seitwärts zur Zugabeöffnung befördert werden muss, also nicht in Richtung der
Schwerkraft. Für eine Beförderung seitwärts oder aufwärts ist mehr Energie und mehr apparativer Aufwand notwendig als für eine Zugabe, die im Wesentlichen der Schwerkraft folgend, also abwärts, erfolgt. Dabei bedeutet die Formulierung „im Wesentlichen", dass zusätzlich zu einer Abwärtsbewegung bei der Zugabe auch eine Seitwärtsbewegung des zugegebenen
Materials erfolgen kann, beispielsweise wenn die Öffnung, aus der das Vorprodukt die Speichervorrichtung oder
Chargiervorrichtung verlässt, nicht senkrecht über der
Zugabeöffnung, durch die es in das Einschmelzaggregat
zugegeben wird, liegt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit zumindest einem Reduktionsaggregat zur Reduktion von oxidischen Eisenträgern mittels eines ersten Reduktionsgases, einer in das Reduktionsaggregat mündenden ersten Reduktionsgasleitung, einem Einschmelzaggregat zur Herstellung von Roheisen aus dem bei der Reduktion von oxidischen Eisenträgern mittels des ersten Reduktionsgases gewonnenen Vorprodukt, und einer
Zufuhrvorrichtung zur Zufuhr von Vorprodukt in eine
Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung, die mit dem Einschmelzaggregat über zumindest eine Zugabeleitung
verbunden ist, wobei die Zugabeleitung mit einer
Zugabeöffnung in das Einschmelzaggregat mündet, und wobei eine Aufgabevorrichtung zur Aufgabe von Vorprodukt auf die Zufuhrvorrichtung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter zur Aufbewahrung von Vorprodukt in heißem Zustand vorhanden ist, sowie eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Vorprodukt in den Vorratsbehälter, wobei der Vorratsbehälter auch mit der Zufuhrvorrichtung verbunden ist.
Die oxidischen Eisenträger werden in zumindest einem
Reduktionsaggregat, welches beispielsweise als
Wirbelschichtreaktor oder als Festbettreduktionsschacht ausgebildet sein kann, mittels eines ersten Reduktionsgases reduziert. Das zur Reduktion genutzte erste Reduktionsgas wird mittels einer in das Reduktionsaggregat mündenden ersten Reduktionsgasleitung zugeführt.
Die Zugabeleitung, die mit einer Zugabeöffnung in das
Einschmelzaggregat mündet, kann auch Teil der
Chargiervorrichtung sein.
Das Reduktionsaggregat kann beispielsweise ein Festbettreaktor oder ein Wirbelschichtreaktor sein.
Das bei der Reduktion von oxidischen Eisenträgern gewonnene, gegebenenfalls kompaktierte beziehungsweise brikettierte, Vorprodukt wird mittels einer Aufgabevorrichtung auf eine Zufuhrvorrichtung zur Zufuhr von Vorprodukt aufgegeben. Die Aufgabevorrichtung kann beispielsweise eine Schurre,
Schnecke, Förderrinne, oder ein Rohr sein. Mittels der
Zufuhrvorrichtung zur Zufuhr von Vorprodukt, beispielsweise einem Heißförderer, wird das Vorprodukt in eine
Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung transportiert.
Die Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung ist mit dem Einschmelzaggregat über eine Zugabeleitung verbunden, durch welche eine Zugabe von Vorprodukt aus der Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung direkt in das Einschmelzaggregat erfolgt. Selbstverständlich können in der Zugabeleitung zusätzliche Vorrichtungen vorhanden sein, beispielsweise Ventile oder Schleusenvorrichtungen. Die Zugabeleitung mündet mit einer Zugabeöffnung in das Einschmelzaggregat, durch die aus der Speichervorrichtung stammendes Material in das
Einschmelzaggregat eintritt. Weiters weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen
Vorratsbehälter zur Aufbewahrung von Vorprodukt in heißem Zustand auf. Dieser ist sowohl mit einer Eingabevorrichtung zur Eingabe von Vorprodukt in den Vorratsbehälter verbunden, als auch mit der Zufuhrvorrichtung verbunden. Die
Eingabevorrichtung ist beispielsweise ein Fallrohr, eine
Schurre, einen Heißförderer, einen Schneckenförderer, eine Zellradschleuse. Vorprodukt kann daher in den Vorratsbehälter eingegeben Vierden, und von dem Vorratsbehälter - beispielsweise über Schneckenförderer, Zellradschleuse, Zwischen-Heißförderer, Ventil, Rohr, Schurre - auf die
Zufuhrvorrichtung aufgegeben werden.
Der Vorratsbehälter ist mit Feuerfestmaterial ausgemauert. Seine Speicherkapazität sollte vorteilhafterweise den Bedarf an Vorprodukt, beispielsweise heißem kompaktiertem Eisen HCl, für einen etwa 12-24 stündigen bis etwa zweitägigen Betrieb der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens abdecken. Beispielsweise entspräche ein Bedarf von 4600 t HCl einem Volumen des Vorratsbehälters von etwa 2 x 900 m3.
Nach einer Ausführungsform ist eine Kompaktierungsvorrichtung zur Kompaktierung und/oder Brikettierung vorhanden, wobei sich die Kompaktierungsvorrichtung zwischen dem
Reduktionsaggregat und der Zufuhrvorrichtung, und zwischen dem Reduktionsaggregat und der Eingabevorrichtung befindet. Die Kompaktierungsvorrichtung ist dabei jeweils mit den beiden Vorrichtungsteilen, zwischen denen sie sich befindet, verbunden, „Zwischen" ist dabei hinsichtlich des
Materialflusses vom Reduktionsaggregat zum Einschmelzaggregat zu verstehen. Das aus dem Reduktionsaggregat entnommene Material, beispielsweise DRI, wird in der
Kompaktierungsvorrichtung, welche Kompaktiermaschinen und Brechersysteme umfasst, kompaktiert. Dabei entsteht als Vorprodukt beispielsweise heißes kompaktiertes Eisen HCl oder heißes brikettiertes Eisen HBI.
Iii diesem Fall ist es bevorzugt, dass eine Aufgabevorrichtung zur Aufgabe von kompaktiertem und/oder brikettiertem
Vorprodukt aus der Kompaktierungsvorrichtung auf die
Zufuhrvorrichtung vorhanden ist, und dass der Vorratsbehälter mit der Kompaktierungsvorrichtung über eine
Eingabevorrichtung zur Eingabe von kompaktiertem und/oder brikettiertem Vorprodukt aus der Kompaktierungsvorrichtung in den Vorratsbehälter verbunden ist.
Nach einer Ausführungsform mündet eine zweite
Reduktionsgasleitung in die Speichervorrichtung oder
Chargiervorrichtung. Durch den Kontakt mit dem durch diese eingeleiteten zweiten Reduktionsgas wird Material, das sich in der Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung befindet, gegebenenfalls teilweise reduziert beziehungsweise
aufgewärmt. Dabei sind die erste Reduktionsgasleitung und die zweite Reduktionsgasleitung mit einem Aggregat zur
Reduktionsgaserzeugung verbunden sind, wobei nach einer
Ausführungsform die erste Reduktionsgasleitung und die zweite Reduktionsgasleitung mit dem selben Aggregat zur
Reduktionsgaserzeugung verbunden sind.
Ein Aggregat zur Reduktionsgaserzeugung ist als Quelle für Reduktionsgas anzusehen. Vorzugsweise mündet eine Rückoxidationsschutzgasleitung zur Zuführung von Rückoxidationsschutzgas in den Vorratsbehälter. Auf diese Weise kann das in dem Vorratsbehälter befindliche heiße Vorprodukt, beispielsweise heißes kompaktierte Eisen HCl, vor Rückoxidation geschützt werden.
Nach einer Ausführungsform ist der Vorratsbehälter in einer geringeren Höhe, beispielsweise auf dem Niveau des Erdbodens, angeordnet als die Zugabeöffnung in das Einschmelzaggregat. Dadurch ergeben sich Fertigungsmaterial- und
Stahlkonstruktionseinsparungen beim Bau des Vorratsbehälters beziehungsweise beim Bau von Stützkonstruktionen für den Vorratsbehälter . Nach einer Ausführungsform ist das Einschmelzaggregat ein Einschmelzvergaser. Es kann sich auch um einen Hochofen handeln .
Gegenüber dem nach dem Stand der Technik durchgeführten
Quenchen von Vorprodukt, wie beispielsweise HCl, vor einer Lagerung ergibt sich erfindungsgemäß der Vorteil, dass kein nasses gequenchtes Vorprodukt, wie beispielsweise HCl, mit heißem Vorprodukt, wie beispielsweise HCl, vermischt wird, wodurch Explosionsgefahr durch Wasserstoffentstehung
reduziert wird. Des Weiteren ist durch die erfindungemäße
Ausführung die Anschaffung bzw. der Betrieb eines Quenchtanks zur Abkühlung von Vorprodukt nicht mehr erforderlich. Damit kann der erforderliche Prozesswasserbedarf reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass eine Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung, wie beispielsweise ein HCI-Bin, kleiner ausgelegt werden kann, denn Material zum Abpuffern von Produktionsschwankungen von Vorprodukt muss nicht im HCI-Bin vorliegen, sondern kann aus dem Vorratsbehälter entnommen werden. Damit sinken Material- und Arbeitsaufwand beim Bau des HCI-Bin sowie seine Bauhöhe. Vorzugsweise sind mindestens zwei Vorratsbehälter vorhanden, um bei Wartungsarbeiten einen Redundanzbehälter benutzen zu können . Vorprodukt aus dem Vorratsbehälter kann auch mehreren verschiedenen Einschmelzaggregaten zugeführt werden,
beispielsweise einem Einschmelzvergaser und einem Hochofen.
Anschließend wird die vorliegende Erfindung anhand zweier schematischer beispielhafter Figuren von Ausführungsformen näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine schematische Struktur einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Wirbelschichtreaktoren. Figur 2 zeigt eine schematische Struktur einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Festbettreaktor.
Feinteilchenförmiges Eisenerz 1 wird in eine Kaskade von Wirbelschichtreaktoren 2a, 2b, 2c eingegeben. Ein erstes
Reduktionsgas wird über die erste Reduktionsgasleitung 3 in den Wirbelschichtreaktor 2c eingeführt, nach dessen Verlassen über eine Verbindungsleitung 4 in den Wirbelschichtreaktor 2b geführt, nach dessen Verlassen über eine Verbindungsleitung 5 in den Wirbelschichtreaktor 2a geführt und aus diesem über eine Topgasleitung 6 abgezogen. Die erste
Reduktionsgasleitung 3 entspringt am Einschmelzvergaser 7, in welchem aus heißem kompaktiertem Eisen Roheisen hergestellt wird. Aus dem Wirbelschichtreaktor 2c entnommenes Produkt wird mittels einer Kompaktierungsvorrichtung, die einen
Zwischenbehälter 8, eine Kompaktiermaschine 9a und ein
Brechersystem 9b umfasst, zu heißem kompaktiertem Eisen kompaktiert. Das heiße kompaktierte Eisen wird über eine Zufuhrvorrichtung 10 einer Speichervorrichtung 11, dem HCI- bin, zugeführt. Der HCI-bin ist oberhalb des
Einschmelzvergasers 7 angeordnet. Die Speichervorrichtung 11 ist mit dem Einschmelzvergaser 7 über eine Zugabeleitung 12 verbunden, über welche heißes kompaktiertes Eisen HCl der Schwerkraft folgend aus der Speichervorrichtung 11 in den Einschmelzvergaser 7 zugegeben wird. Die Zugabeleitung 12 mündet mit einer Zugabeöffnung 13 in den Einschmelzvergaser 7. Eine zweite Reduktionsgasleitung 14 mündet in die
Speichervorrichtung 11, sie entspringt am Einschmelzvergaser 7.
Die direkte Aufgabe von heißem kompaktiertem Eisen von der Brechersystem 9b erfolgt mittels einer Aufgabevorrichtung, die in der Figur mittels einer von einer Schurre 15
ausgehenden Leitung 16 dargestellt ist.
In der Kompaktierungsvorrichtung hergestelltes heißes kompaktiertes Eisen kann bei entsprechender Einstellung der Schurre 15 über eine durch Leitung 17 und Heißförderer 18 dargestellte Eingabevorrichtung direkt in den Vorratsbehälter 19 eingegeben werden. Über eine in den Vorratsbehälter 19 mündende Rückoxidationsschutzgasleitung 20 wird das Inertgas Stickstoff in den Vorratsbehälter 19 geleitet. Ober die Vorratsausgabeleitung 21 und den Heißförderer 22 ist der Vorratsbehälter 19 mit der Zufuhrvorrichtung 10 verbunden. Somit kann bei Bedarf heißes kompaktiertes Eisen aus dem Vorratsbehälter 19 entnommen und der Speichervorrichtung 11 zugeführt werden.
In Figur 2 sind Figur 1 entsprechende Vorrichtungsteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen. Figur 2 unterscheidet sich von Figur 1 dadurch, dass statt
Wirbelschichtreaktoren ein Festbettreaktor 24 als
Reduktionsaggregat verwendet wird. In diesen werden als oxidische Eisenträger 23 Stückerz und Pellets eingegeben. Der Festbettreaktor ist mit der ersten Reduktionsgasleitung 3 verbunden, durch die erstes Reduktionsgas einströmt.
Verbrauchtes Reduktionsgas wird über die Topgasleitung 6 abgezogen. Vorprodukt wird aus dem Festbettreaktor 24 entweder über Leitung 16 der Zufuhrvorrichtung 10 zugeführt, oder über Leitung 17 dem Heißförderer 18 zugeführt, über den das heiße Vorprodukt in den Vorratsbehälter 19 gefördert wird. Vorprodukt kann aus dem Vorratsbehälter 19 über die Ausführleitung 25 einem Hochofen 26 zugeführt werden. Bezugszeichenliste
I feinteilchenförmiges Eisenerz 2a, 2b, 2c Wirbelschichtreaktoren
3 erste Reduktionsgasleitung 4 Verbindungsleitung
5 Verbindungsleitung
6 Topgasieitung
7 Einschmelzvergaser
8 Zwischenbehälter
9a Kompaktiermaschine
9b Brechersystem
10 Kufuhrvorrichtung
II Speichervorrichtung
12 Zugabeleitung
13 Zugabeöffnung
14 zweite Reduktionsgasleitung
15 Schurre
16 Leitung
17 Leitung
18 Heißförderer
19 Vorratsbehälter
20 Rückoxidationsschutzgasleitung
21 Vorratsausgabeleitung
22 Heißförderer
23 oxidische Eisenträger
24 Festbettreaktor
25 Ausführleitung
26 Hochofen

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1) Verfahren zur Herstellung von Roheisen in einem Einschmelzaggregat aus einem durch Reduktion von oxidischen Eisenträgern mittels eines ersten Reduktionsgases gewonnenen Vorprodukt wobei das Vorprodukt einer mit dem Einschmelzaggregat direkt verbundenen Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung, aus welcher eine Zugabe in das Einschmelzaggregat stattfindet, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Vorproduktes in heißem Zustand in einem Vorratsbehälter aufbewahrt wird, bevor seine Zufuhr in die mit dem Einschmelzaggregat direkt verbundene Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung erfolgt. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidischen Eisenträger feinteilchenförmiges Eisenerz sind.
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidischen Eisenträger Stückerz oder Pellets sind.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt heißes kompaktiertes Eisen HCl ist.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt heißes brikettiertes Eisen HBI ist. 6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprodukt heißes niedrig reduziertes Eisen LRI ist.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in heißem Zustand in dem
Vorratsbehälter aufbewahrte Vorprodukt mit einem
Rückoxidationsschutzgas , welches eine Rückoxidation des
Vorproduktes hemmt, umspült wird. 8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Einschmelzaggregat direkt verbundene Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung von einem zweiten Reduktionsgas durchströmt wird.
9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Reduktionsgas und das zweite Reduktionsgas aus derselben Quelle stammen. 10) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe aus der Speichervorrichtung oder Chargiervorrichtung in das Einschmelzaggregat im
Wesentlichen der Schwerkraft folgend stattfindet. 11) Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit zumindest einem
Reduktionsaggregat zur Reduktion von oxidischen Eisenträgern mittels eines ersten Reduktionsgases, einer in das
Reduktionsaggregat mündenden ersten Reduktionsgasleitung (3), einem Einschmelzaggregat zur Herstellung von Roheisen aus dem bei der Reduktion von oxidischen Eisenträgern mittels des ersten Reduktionsgases gewonnenen Vorprodukt, und einer
Zufuhrvorrichtung (10) zur Zufuhr von Vorprodukt in eine Speichervorrichtung (11) oder Chargiervorrichtung, die mit dem Einschmelzaggregat über zumindest eine Zugabeleitung (12) verbunden ist, wobei die Zugabeleitung (12) mit einer
Zugabeöffnung (13) in das Einschmelzaggregat mündet, und wobei eine Aufgabevorrichtung zur Aufgabe von Vorprodukt auf die Zufuhrvorrichtung (10) vorhanden ist, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter (19) zur
Aufbewahrung von Vorprodukt in heißem Zustand vorhanden ist, sowie eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Vorprodukt in den Vorratsbehälter (19) , wobei der Vorratsbehälter (19) auch mit der Zufuhrvorrichtung (10) verbunden ist.
12) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompaktierungsvorrichtung zur Kompaktierung
und/oder Brikettierung vorhanden ist, wobei sich die Kompaktierungsvorrichtung zwischen dem Reduktionsaggregat und der Zufuhrvorrichtung (10) und zwischen dem
Reduktionsaggregat und der Eingabevorrichtung befindet. 13) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufgabevorrichtung zur Aufgabe von kompaktier em und/oder brikettiertem Vorprodukt aus der
Kompaktierungsvorrichtung auf die Zufuhrvorrichtung (10) vorhanden ist, und dass der Vorratsbehälter (19) mit der Kompaktierungsvorrichtung über eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von kompaktiertem und/oder brikettiertem Vorprodukt aus der Kompaktierungsvorrichtung in den Vorratsbehälter (19) verbunden ist. 14) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Reduktionsgasleitung (14) in die Speichervorrichtung (11) oder Chargiervorrichtung mündet.
15) Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste
Reduktionsgasleitung (3) und die zweite Reduktionsgasleitung (14) mit einem Aggregat zur Reduktionsgaserzeugung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Reduktionsgasleitung (3) und die zweite Reduktionsgasleitung (14) mit demselben Aggregat zur Reduktionsgaserzeugung verbunden sind.
16) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückoxidationsschutzgasleitung (20) zur Zuführung von Rückoxidationsschutzgas in den
Vorratsbehälter (19) mündet.
17) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (19) in einer geringeren Höhe angeordnet ist als die Zugabeöffnung (13) in das Einschmelzaggregat. 18) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschmelzaggregat ein
Einschmelzvergaser (7) ist. 19) Vorrichtung nach einem, der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsaggregat ein
Festbettreaktor oder ein Wirbelschichtreaktor (2a, 2b, 2c) ist
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