AT509357A1

AT509357A1 - Verfahren und vorrichtung zur reduktion von eisenerzhältigen einsatzstoffen oder zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten

Info

Publication number: AT509357A1
Application number: AT0004910A
Authority: AT
Inventors: Thomas Ing Eder; Robert Dipl Ing Mba Millner; Jan-Friedemann Dipl Ing Dr Plaul; Norbert Dipl Ing Rein; Karl Ing Zehetbauer
Original assignee: Siemens Vai Metals Tech Gmbh
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-08-15
Also published as: AU2010342436A1; KR101775374B1; AT509357B1; BR112012017162A2; AU2010342436B2; US8945273B2; UA106100C2; EP2524061A1; JP2013517376A; CN102695808B; WO2011085863A1; CN102695808A; US20130019716A1; RU2530180C2; KR20120118039A; CA2787199A1; RU2012134750A

Abstract

Gezeigt werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen oder zur Herstellung von Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten in einem Schmelzaggregat, wobei die Einsatzstoffe in zumindest einem Reduktionsaggregat R1 mittels eines Reduktionsgases zumindest teilweise reduziert werden und gegebenenfalls zumindest ein Teil der zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe in einem Schmelzaggregat 1 unter Zufuhr von Kohle oder Koks und sauerstoffhaltigem Gas bei gleichzeitiger Bildung des Reduktionsgases eingeschmolzen werden und das Reduktionsgas oder ein extern erzeugtes Reduktionsgas dem Reduktionsaggregat R1 zugeführt wird. Für den Fall einer Unterbrechung der Roheisen- oder Stahlvorprodukte-Herstellung wird das zumindest eine Reduktionsaggregat R1 entleert und die zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe in zumindest ein Gefäß 5 eingebracht und unter einer nicht oxidierenden Schutzgasatmosphäre gehalten.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen oder zur Herstellung von Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen oder zur Herstellung von Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten in einem Schmelzaggregat, insbesondere einem Einschmelzvergaser, wobei die Einsatzstoffe in zumindest einem Reduktionsaggregat, insbesondere einem Wirbelschichtreaktor, mittels eines Reduktionsgases zumindest teilweise reduziert werden und gegebenenfalls zumindest ein Teil der zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe in einem Einschmelzvergaser oder in einem Hochofen unter Zufuhr von Kohle oder Koks und sauerstoffhältigem Gas bei gleichzeitiger Bildung des Reduktionsgases eingeschmolzen werden und das Reduktionsgas oder ein in einem externen, insbesondere in einem Reformationsprozess, erzeugtes Reduktionsgas dem Reduktionsaggregat zugeführt wird.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass heißes reduziertes Material, wie z.B. Eisenoxide, während der Lagerung unter Schutzgas gehalten werden soll, um Reoxidationsvorgänge zu vermeiden. Dazu sind verschiedene Einrichtungen bekannt, die eine Abschirmung von Luft oder auch eine Spülung mit einem Schutzgas vorsehen.

Bei Verfahren zur Reduktion von Einsatzstoffen bzw. bei Schmelzreduktionsverfahren besteht die Problematik, dass bei Störungen des Verfahrens oder auch bei geplanten Stillständen die Einsatzstoffe aus den Aggregaten entfernt werden müssen, damit diese nicht erkalten und es nicht zu einem Einfrieren, also der Verfestigung der Einsatzstoffe in den Prozessreaktoren kommt. Weiters muss das Einsatzmaterial vor geplanten Stillständen entfernt werden, um eine Wartung der Anlage durchführen zu können. Aufgrund der Größe der Anlagen müssen im Falle eines Stillstandes zumeist große Mengen an heißen Einsatzstoffen bewältigt werden können.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine rasche und kostengünstige Unterbrechung eines Reduktions- oder eines Schmelzreduktionsverfahrens ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäßen Merkmale nach Anspruch 1 und durch die Vorrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen nach Anspruch 11 gelöst.

Durch die Erfindung wird bei einer Unterbrechung des Reduktionsverfahrens oder der Roheisen- oder Stahlvorprodukte-Herstellung, wie dies z. B. bei einem Verfahrensstillstand erfolgt, das zumindest eine Reduktionsaggregat entleert. Es ist aber auch denkbar,

-2- 2009P21636AT « · « · • p dass nur ein Teilstrom der Produktion ausgeschleust wird. Die zumindest teilweise reduzierten und üblicherweise heißen Einsatzstoffe, wie feinkörnige oder stückige Eisenerze, werden in zumindest ein Gefäß, wie z.B. einen Bunker oder ein weiteres Reduktionsaggregat, eingebracht und unter einer nicht oxidierenden Schutzgasatmosphäre gehalten. Durch die Schutzgasatmosphäre wird sichergestellt, dass es nicht zu einer erneuten Oxidation der bereits zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe kommt. Somit kann der Reduktionszustand der Einsatzstoffe auch im Falle einer Unterbrechung des Verfahrens zur Herstellung von Roheisen oder Stahlvorprodukten aufrechterhalten werden und einer nachfolgenden Nutzung nach Beendigung des Stillstandes, wie z.B. bei der Fortsetzung des Verfahrens, zugeführt werden. Aufwändige Behandlungen der Einsatzstoffe können dadurch entfallen, insbesondere kann nach Fortsetzung des Verfahrens rasch ein stabiler Betriebszustand erreicht werden. Weiters kann im Falle ungeplanter Stillstände das Verfahren kostengünstiger gestoppt und das Reduktionsaggregat entleert werden. Dies ermöglicht eine geringere Dauer für die Kühlung der Anlage und damit verringerte Stillstandszeiten aufgrund von Arbeiten an der Anlage. Weiters vermindern sich die Kosten für die Verarbeitung der Einsatzstoffe, da diese nicht mehr, wie im Stand der Technik üblich, in einem Wasserbad abgekühlt und nachfolgend behandelt werden müssen. Durch den Wegfall dieser Abkühlung im Wasserbad entfällt die Bearbeitung der dabei entstehenden Schlämme und die für die nachfolgende Aufbereitung nötigen Anlagen.

Gemäß einer besonderen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die entleerten Einsatzstoffe auf eine Temperatur, insbesondere unter 150°C, abgekühlt, bei der es zu keiner Reoxidation der Einsatzstoffe kommt. Da Oxidationsvorgänge mit steigender Temperatur schneller ablaufen, kann durch eine Abkühlung die erneute Oxidation auch bei einer Lagerung an Luft weitgehend unterdrückt werden, da die Oxidationsvorgänge kaum bzw. nur noch sehr langsam erfolgen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Einsatzstoffe im Gefäß zur Materialauflockerung und/oder zur Inertisierung und/oder zur zumindest teilweisen Kühlung mit einem Schutzgas, insbesondere Stickstoff, gespült werden. Bei der Lagerung von heißen teilweise reduzierten Einsatzstoffen, die zumeist eine stückige bzw. körnige Struktur aufweisen, kann es zur Bildung von Agglomeraten kommen. Um derartige ungewollte Agglomerate zu vermeiden, ist es möglich durch das Schutzgas die Einsatzstoffe aufzulockern, wobei auch eine Kühlung der Einsatzstoffe erzielt werden kann. Durch die Inertisierung wird eine Oxidation vermieden.

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Nach einer speziellen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Einsatzstoffe beim Austrag aus dem Gefäß, insbesondere mittels Kühlschnecken, gekühlt. Die Einsatzstoffe werden damit zunächst aus dem Reduktionsaggregat entfernt und unter einer Schutzgasatmosphäre in dem Gefäß gelagert. Je nach Dauer der Unterbrechung des Verfahrens können die Einsatzstoffe warm zwischengelagert oder auch kontrolliert abgekühlt werden. Die Abkühlung kann im Zuge des Austrages aus dem Gefäß mittels Kühlschnecken erfolgen. Die Einsatzstoffe werden mittels einer Schnecke durch ein (wassergekühltes rohrförmiges Gehäuse geführt, in dem die (wassergekühlte Schnecke angeordnet ist, dabei stark abgekühlt und aus dem Gefäß ausgefördert. Durch die Abkühlung wird eine Reoxidation der Einsatzstoffe sicher vermieden, wobei die Kühlrate und die Endtemperatur nach Bedarf angepasst werden können.

Nach einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die gekühlten Einsatzstoffe aus dem Gefäß, insbesondere pneumatisch mittels eines Trägergases, in ein Lager zum Lagern der gekühlten Einsatzstoffe an Luft verbracht. Der pneumatische Transport der Einsatzstoffe, die aus dem Gefäß ausgetragen wurden, ist eine besonders einfache und kostengünstige Lösung, wobei als Trägergas z.B. Schutzgas aus dem Gefäß oder auch ein anderes Prozessgas oder Mischungen davon verwendet werden können.

Eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Einsatzstoffe unter dem Betriebsdruck des Reduktionsaggregates in das metallurgische Gefäß verbracht werden. Der Betriebsdruck kann zum Transport der Einsatzstoffe in das Gefäß genutzt werden, wobei der Druck im Gefäß entsprechend geringer als der Betriebsdruck eingestellt werden kann. Es ist aber auch denkbar den Druck im Gefäß und im Reduktionsaggregat gleich einzustellen und den Austrag der Einsatzstoffe mittels Schwerkraft zu erreichen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Druck im Gefäß vor einem Austrag der Einsatzstoffe, insbesondere auf einen Differenzdruck von zumindest 0,1 bar, insbesondere auf zumindest 0,5 bar relativ zum Reduktionsaggregat, abgesenkt. Der Druck im Gefäß kann daher beim Befüllen aus dem Reduktionsaggregat entsprechend an dessen Betriebsdruck angepasst werden und vor dem Austrag der Einsatzstoffe aus dem Gefäß wieder abgesenkt werden. Damit kann die Druckdifferenz im Gefäß zur Umgebung, in die die Einsatzstoffe ausgetragen werden, eingestellt werden. 2009P21636AT ·*:.·· * · · ι i · * » « ·« »*·» · 4

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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erzielt, indem das Reduktionsgas, das gemeinsam mit dem Einsatzstoff in das Gefäß eingebracht wird, in einen Eintragbehälter zum Chargieren von reduzierten Einsatzstoffen in eine Brikettiereinrichtung eingeleitet wird, Aggregate in Reduktions- bzw. Schmelzreduktionsanlagen erfordern zumeist Eintragbehälter, in denen die Einsatzstoffe vor dem Eintrag in das jeweilige Aggregat gespeichert werden und die auch zur Anpassung des Druckes an den Betriebsdruck des Aggregates dienen. Erfindungsgemäß wird das überschüssige Reduktionsgas aus dem Gefäß in den Eintragbehälter geführt. Durch diese Maßnahme ist es möglich die Einrichtungen zur Behandlung von Reduktionsgas aus dem Schmelzaggregat zu nutzen, welche in Verbindung zum Eintragbehälter und zur Brikettiereinrichtung stehen. Alternativ kann auch eine eigene Gasbehandlung mittels z.B. eines Wäschers oder einer Einrichtung zur Trockenentstaubung ausgeführt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Einsatzstoffe wechselweise in zumindest zwei Gefäße eingebracht. Dies ermöglicht eine wechselweise Nutzung der Gefäße, sodass z.B. ein Gefäß entleert werden kann, während das andere Gefäß befüllt wird. Es ist aber auch möglich zwei oder mehrere Gefäße vorzusehen, die bei Bedarf gleichzeitig befüllt werden können, sodass eine sehr rasche Entfernung der Einsatzstoffe aus dem oder den Reduktionsaggregaten ermöglicht wird.

Eine besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Transport der Einsatzstoffe aus dem Reduktionsaggregat in das Gefäß durch Gravitation und/oder pneumatisch, unter Nutzung des Reduktionsgases aus dem Reduktionsaggregat als Trägergas, erfolgt. Bei Bedarf kann dabei die Geschwindigkeit mit der die Einsatzstoffe aus dem Reduktionsaggregat in das Gefäß verbracht werden eingestellt werden, wobei über den Druck des Reduktionsgases und der Druckdifferenz zwischen dem Reduktionsaggregat bzw. dem Gefäß der Transport eingestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reduktion von Einsatzstoffen oder zur Herstellung von Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten umfasst zumindest ein Reduktionsaggregat, wie z.B. einen Reduktionsschacht oder einen Wirbelschichtreaktor, zur zumindest teilweisen Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen mittels eines Reduktionsgases, und gegebenenfalls ein Schmelzaggregat, insbesondere einen Einschmelzvergaser oder einen Hochofen, wobei zumindest ein Teil der zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe in dem Einschmelzvergaser unter Zufuhr von Kohle oder Koks und sauerstoffhältigem Gas bei gleichzeitiger Bildung des Reduktionsgases eingeschmolzen -5- 2009P21636AT • * » # * · · «·Μ werden kann und das dabei gebildete oder in einem externen, insbesondere einem Reformationsprozess, erzeugte Reduktionsgas über eine Reduktionsgasleitung dem Reduktionsaggregat zuführbar ist. Zumindest ein Gefäß, insbesondere ein Bunker oder ein weiteres Reduktionsaggregat, ist vorgesehen, in das im Falle einer Unterbrechung des Reduktionsverfahrens oder der Roheisen- oder Stahlvorprodukte-Herstellung, insbesondere bei einem Verfahrensstillstand, das zumindest eine Reduktionsaggregat entleert werden kann. Inertisierungseinrichtungen sind im Gefäß vorgesehen, sodass die zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe eingebracht und unter einer nicht oxidierenden Schutzgasatmosphäre gehalten werden können. Die Inertisierungseinrich-tungen werden durch eine Vielzahl an Schutzgasanschlüssen im Gefäß gebildet, sodass die Einsatzstoffe inertisiert und/oder fluidisiert und/oder gekühlt werden können. Die Wahl der Art des Gefäßes richtet sich im Wesentlichen nach der Produktionskapazität der Anlage zur Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen oder zur Herstellung von Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten, wobei auf die Bedürfnisse bei Verfahrensstillständen Rücksicht genommen werden kann. Üblicherweise werden die Kapazität des oder der Gefäße derart gewählt, dass eine vollständige Entleerung in kurzer Zeit möglich ist, wobei z.B eine Dauer für die vollständige Entleerung der Reduktionsaggregate in etwa mit einer Vz bis 4 Std. als technisch realistisch erachtet wird. Das Gesamtvolumen des einen bzw. aller Gefäße ist derart bemessen, dass mindestens die Einsatzstoffe aus einem Reduktionsaggregat und maximal aus allen Reduktionsaggregaten aufgenommen werden können.

Nach einer speziellen Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zumindest zwei Gefäße vorgesehen, sodass diese wechselweise mit Einsatzstoffen beschickt werden können. Dadurch kann z.B. ein Gefäß befüllt werden, während das andere entleert wird. Eine gleichzeitige Befüllung der Gefäße ist ebenfalls möglich, dies gestattet eine noch raschere Entleerung der Reduktionsaggregate.

Nach einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Gefäß zumindest eine Kühlschnecke zur Kühlung und zum dosierten Austrag der Einsatzstoffe aus dem Gefäß auf. Kühlschnecken weisen schneckenartige Förde rvorrich-tungen auf, die in einem kühlbaren, zumeist wassergekühlten, im Wesentlichen rohrförmigen Gehäuse angeordnet sind. Durch die hohe spezifische Oberfläche sowie gute Durchmischung der Einsatzstoffe, erfüllen Kühlschnecken die besonderen Anforderungen betreffend Kühlung von heißen, reduzierten Eisenoxiden. Die Länge der Schnecken, die Schneckenform, der Durchmesser, die Betriebsgeschwindigkeiten und

-6- 4 * 2009P21636AT • v « · « » sonstige Parameter können nach Bedarf angepasst werden, sodass eine gezielte Kühlrate bei einem definierten Fördervolumen garantiert werden kann. Ebenso wird die Anzahl der Kühlschnecken je Gefäß nach Bedarf angepasst. Typischerweise weist jedes Gefäß 1 bis 6 Kühlschnecken auf. Die Auslegung erfolgt dabei derart, dass eine vollständige Entleerung des Gefäßes in etwa 4 bis 16 Std. sichergestellt werden kann.

Gemäß einer speziellen Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Einrichtung zur pneumatischen Förderung der Einsatzstoffe aus dem Gefäß vorgesehen, die das Gefäß mit einem Lager zum Lagern der gekühlten Einsatzstoffe an Luft verbindet. Die pneumatische Förderung gestattet einen einfachen und kostengünstigen Transport, wobei durch den Wegfall mechanischer Fördereinrichtungen Verschleiß an Transporteinrichtungen aufgrund der stark abrasiv wirkenden Einsatzstoffe vermieden werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind 2 bis 6, insbesondere 4, in einer Kaskade geschaltete Reduktionsaggregate, insbesondere Wirbelschichtreaktoren, vorgesehen, die jeweils über eine Reduktionsgasleitung, eine Transportleitung für die Einsatzstoffe und eine separate Entleerleitung miteinander verbunden sind, sodass Reduktionsgas und Einsatzstoffe im Gegenstrom fließen können, wobei bei einem Verfahrensstillstand zuerst das am tiefsten liegende Reduktionsaggregat R1 über einen Ablauf entleert und sodann das nächst höher liegende Reduktionsaggregat in das tiefer liegende Reduktionsaggregat über die separate Entleerleitung entleert werden kann.

Die separate Entleerleitung zwischen den Reduktionsaggregaten ist derart ausgebildet, dass ihr Einlauf knapp über dem Düsenboden des höher liegenden Reduktionsaggregats beginnt und dadurch zumindest ein Großteil des Bettmaterials in das tiefer liegende Reduktionsaggregat geleitet werden kann. Die separate Entleerleitung zwischen den Reduktionsaggregaten kann im Normalbetrieb durch ein Ventil geschlossen werden. Die Einsatzstoffe des am tiefsten liegende Reduktionsaggregates können z.B. einer Brikettierung zugeführt werden. Die Reduktionsaggregate übernehmen bei dieser Ausgestaltung die Rolle des Gefäßes, sodass durch die stufenweise Entleerung eine Speicherung und Kühlung in dem oder den nachgeordneten Reduktionsaggregaten erfolgen kann.

Nach einer weiteren speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind 2 bis 6, insbesondere 4, in einer Kaskade geschaltete Reduktionsaggregate R1, R2, R3, R4, insbesondere Wirbelschichtreaktoren, vorgesehen, die jeweils über eine Reduktionsgasleitung und eine Transportleitung für die Einsatzstoffe miteinander verbunden sind, sodass Reduktionsgas und Einsatzstoffe im Gegenstrom fließen können, wobei die

2009P21636AT • · • » ·· f · * ··«· * · · I ·· *· * I * * · * ♦ t *· I I ·· ·» 4 λ * * · * * * * * * »* «* * I » «· »·« -7-

Reduktionsaggregate jeweils mit einer gemeinsamen Ableitung zum Entleeren der Reduktionsaggregate verbunden sind und die Ableitung mit dem Gefäß oder über eine Verbindungsleitung mit einer Brikettieranlage verbunden ist. Diese spezielle Lösung gestattet eine Entleerung der Reduktionsaggregate über die gemeinsame Ableitung in das Gefäß oder in eine Brikettieranlage. Nachfolgend ist in beiden Fällen eine Kühlung möglich.

Gemäß einer weiteren speziellen Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Gefäß über eine Abgasleitung mit einem Eintragbehälter zum Chargieren von reduzierten Einsatzstoffen in eine Brikettiereinrichtung verbunden, sodass das aus dem Gefäß abgeführte Reduktionsgas dem Eintragbehälter zugeführt werden kann. Durch die Abgasleitung kann das Reduktionsgas einerseits dem Eintragbehälter zugeführt und so in einer üblicherweise vorhandenen Einrichtung zur Reinigung des Reduktionsgases behandelt werden. Eine zusätzliche Einrichtung kann daher entfallen.

Nach einer speziellen Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Gefäß über eine Abgasleitung mit einer Einrichtung zur Reinigung des aus dem Gefäß abgeführten Gases, insbesondere einem Wäscher, verbunden. Bei Bedarf kann ein Wäscher oder eine Einrichtung zur Trockenentstaubung vorgesehen werden, der eine Reinigung des aus dem Gefäß abgeführten Gases ermöglicht, wobei z.B. Feststoffe, Stäube usw. aus dem Gas abgetrennt und das saubere Gas einer erneuten Nutzung im Reduktionsprozess zugeführt werden kann.

Die Erfindung wird in weiterer Folge beispielhaft anhand der Figuren beschrieben.

Fig. 1; Erfindungsgemäße Anlage zur Erzeugung von Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten mit Verbindung zum Eintragbehälter

Fig. 2: Erfindungsgemäße Anlage zur Erzeugung von Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten mit Wäschern

Fig. 3: Erfindungsgemäße Anlage zur Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen mit Verbindung zum Eintragbehälter

Fig. 4: Erfindungsgemäße Anlage zur Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen mit Wäschern

Figur 1 zeigt ein Schmelzaggregat 1, wie z.B. einen Einschmelzvergaser, in dem unter Zugabe von Kohlenstoffträgern, wie z.B, Kohle und/oder Koks K, Einsatzstoffe E, die zumindest teilweise reduziert werden, wie z.B. Feinerz oder feines Eisenerz, erschmolzen werden, wobei ein Reduktionsgas gebildet wird, das in die Reihe der in Serie geschalte- 2009P21636AT ·**:.·* • » » i» i k » t • · · · * * » » » · * • « * « | # • » * I · f · «« 4 · > -8- ten Reduktionsaggregate R1 bis R4 eingebracht wird. Dabei strömt das Reduktionsgas im Gegenstrom zu den zu reduzierenden Einsatzstoffen E und gegebenenfalls Zuschlagstoffen Z, welche vor dem Eintrag in das Reduktionsaggregat R4 gemischt und getrocknet werden. Die Einrichtungen zur Reinigung des Reduktionsgases, mit denen das im Schmelzaggregat erzeugte Reduktionsgas gereinigt und dessen Temperatur vor der Einleitung in die Reduktionsaggregate eingestellt werden, sind hier nicht näher ausgeführt, da Sie zum Stand der Technik gehören.

Die zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe können in einer Heißkompaktierung 2 stückig gemacht und zumeist noch heiß in den Eintragbehälter 3 eingebracht und im Schmelzaggregat 1 zu Roheisen RE erschmolzen werden.

Zusätzlich zu den Reduktionsgasleitungen 12 und der Transportleitung 13, die die Reduktionsaggregate miteinander verbinden, ist eine gemeinsame Ableitung 4 vorgesehen, über die Einsatzstoffe aus den Reduktionsaggregaten R4, R3 und R2 in zumindest ein Gefäß abgeleitet werden können. Zusätzlich ist eine Ableitung 14 aus dem Reduktionsaggregat R1 in ein Gefäß vorgesehen. In Figur 1 sind zwei Gefäße 5 und 6 dargestellt, die für einen wechselweisen Betrieb vorgesehen sind. Alternativ könnten die Gefäße 5 und 6 auch so angeordnet und verbunden sein, dass sie auch gleichzeitig Einsatzstoffe aus den Reduktionsaggregaten aufnehmen können. Die Gefäße 5 und 6 sind jeweils mit Inertisierungseinrichtungen 7a, 7b ausgestattet, sodass die Einsatzstoffe mit Schutzgas, wie z.B. Stickstoff, oder Mischungen von Schutzgasen gespült bzw. gekühlt werden können.

In Fig. 1 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Diese sieht eine separate Entleerleitung 15 vor, die jeweils so angeordnet ist, dass ihr Einlauf knapp über dem Düsenboden des höher liegenden Reduktionsaggregats beginnt und dadurch zumindest ein Großteil des Bettmaterials in das tiefer liegende Reduktionsaggregat geleitet werden kann. Diese separate Entleerleitung 15 kann entweder anstelle der gemeinsamen Ableitung 4 aber auch gemeinsam mit dieser vorgesehen werden.

Die Gefäße 5, 6 sind jeweils mit einem oder mehreren Schneckenkühlern 8a, 8b ausgestattet, die im Zuge des Austrages der Einsatzstoffe aus dem Gefäß eine Kühlung der Einsatzstoffe herbeiführen. Dies erfolgt vorzugsweise durch ein wassergekühltes Gehäuse in dem zumindest eine Austragsschnecke mit (wasser-)gekühlten Schneckenwendeln angeordnet ist. Die ausgetragenen Einsatzstoffe können in einen Trägergasstrom in einer Einrichtung zur pneumatischen Förderung 9 eingebracht werden und somit in ein Lager verbracht werden. Über Leitungen 10a, 10b wird ein Druckausgleich 2009P21636AT * * * • * « » -9- zwischen den Schneckenkühler 8a, 8b und den Gefäßen 5, 6 hergestellt und das Fördergas eingebracht. Alternativ ist es auch denkbar andere Kühleinrichtungen zu nutzen, um die Einsatzstoffe nach dem Austrag aus den Gefäßen zu kühlen.

Vorteilhaft kann der Austrag der Einsatzstoffe und der pneumatische Transport in einem geschlossenen System erfolgen, sodass keine Umwelteinwirkungen wie z.B. Emissionen auftreten.

Alternativ können die Einsatzstoffe aus dem Reduktionsaggregat R1 auch einer Brikettiereinrichtung 2 zugeführt werden. Über Abgasleitungen 11a und 11b können die in das Gefäß 5, 6 eingebrachten Reduktionsgase abgeleitet und dem Eintragbehälter 3 der Brikettierung 2 geregelt zugeführt werden. Dazu sind Ventile und nicht näher dargestellte Stellglieder in den Abgasleitungen 11a, 11 b vorgesehen.

Alternativ können gemäß Fig. 2 die Reduktionsgase über Abgasleitungen 12a, 12b Wäschern 16a, 16b zugeführt werden, wobei unter Zusatz einer Waschflüssigkeit die Reinigung des Gases erfolgt. Das gereinigte Gas CG kann einer erneuten Nutzung im Verfahren zur Roheisen bzw. zur Stahlvorprodukte-Herstellung zugeführt werden, der abgetrennte Staub, der als Schlamm S anfällt einer weiteren Verarbeitung zugeführt werden.

Fig. 3 stellt beispielhaft eine erfindungsgemäße Anlage zur Reduktion von eisenerz-haltigen Einsatzstoffen mit Verbindung zum Eintragbehälter dar. Reduktionsgas, das gegebenenfalls durch Mischen von gereinigtem Topgas und Gas aus einem Gasreformer, einer optionalen C02-Abscheidung und einer Kühlung erzeugt wird, wird einem Reduktionsaggregat R1 zugeführt.

Fig. 4 stellt eine erfindungsgemäße Anlage zur Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen mit Wäschern 16a und 16b dar. Anstelle der Wäscher könnten auch Einrichtungen zur Trockenreinigung, insbesondere zur Trockenentstaubung, eingesetzt werden.

Claims

2009P21636AT ***:.·* * ♦ · · ♦ ♦ · · * ♦ * · ·« ♦ * ♦ * * · * · « · I · »« « ι • · ♦ * · · « * t « « » -10- ANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen oder zur Herstellung von Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten, wobei die Einsatzstoffe in zumindest einem Reduktionsaggregat, insbesondere einem Reduktionsschacht oder einem Wirbelschichtreaktor, mittels eines Reduktionsgases zumindest teilweise reduziert werden und gegebenenfalls zumindest ein Teil der zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe in einem Schmelzaggregat, insbesondere einem Einschmelzvergaser oder einem Hochofen, unter Zufuhr von Kohle oder Koks und sauerstoffhältigem Gas bei gleichzeitiger Bildung des Reduktionsgases eingeschmolzen werden und das dabei gebildete oder ein in einem externen, insbesondere in einem Reformationsprozess, erzeugtes Reduktionsgas dem Reduktionsaggregat zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Unterbrechung des Reduktionsverfahren oder der Roheisen- oder Stahlvorprodukte-Herstellung, insbesondere bei einem Verfahrensstillstand, das zumindest eine Reduktionsaggregat entleert wird, wobei die zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe in zumindest ein Gefäß, insbesondere einen Bunker oder ein weiteres Reduktionsaggregat, eingebracht und unter einer nicht oxidierenden Schutzgasatmosphäre gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entleerten Einsatzstoffe auf eine Temperatur, insbesondere unter 150°C, abgekühlt werden, bei der es zu keiner Reoxidation der Einsatzstoffe kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzstoffe im Gefäß zur Materialauflockerung und/oder zur Inertisierung und/oder zur zumindest teilweisen Kühlung mit einem Schutzgas, insbesondere Stickstoff, gespült werden. 2009P21636AT ***:.** • · S · « I · * | • · « « ι » · *> ♦ • · ♦ · * « I · t « * * · * ·« · « * * « 4 -11-
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzstoffe beim Austrag aus dem Gefäß, insbesondere mittels Kühlschnecken, gekühlt werden.
5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gekühlten Einsatzstoffe aus dem Gefäß, insbesondere pneumatisch mittels eines Trägergases, in ein Lager zum Lagern der gekühlten Einsatzstoffe an Luft verbracht werden, sodass diese nach Beendigung der Unterbrechung dosiert in das Verfahren rückgeführt werden können.
6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzstoffe unter dem Betriebsdruck des Reduktionsaggregates in das Gefäß verbracht werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Gefäß vor einem Austrag der Einsatzstoffe auf einen Differenzruck von zumindest 0,1 bar, insbesondere zumindest 0,5 bar, relativ zum Reduktionsaggregat abgesenkt wird. Θ. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsgas, das gemeinsam mit dem Einsatzstoff in das Gefäß eingebracht wird, in einen Eintragbehälter zum Chargieren von reduzierten Einsatzstoffen in eine Brikettiereinrichtung eingeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzstoffe wechselweise in zumindest zwei Gefäße eingebracht werden.
10. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der Einsatzstoffe aus dem Reduktionsaggregat in das Gefäß durch Gravitation und/oder pneumatisch, unter Nutzung des Reduktionsgases aus dem Reduktionsaggregat als Trägergas, erfolgt.
11. Vorrichtung zur Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen oder zur Herstellung von Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten mit zumindest einem Reduktionsaggregat (R1), insbesondere einem Reduktionsschacht oder einem Wirbelschichtreaktor, zur zumindest teilweisen Reduktion von eisenerzhältigen Einsatzstoffen mittels eines Reduktionsgases, und gegebenenfalls mit einem Schmelzaggregat (1), insbesondere einem Einschmelzvergaser oder einem Hochofen, in dem zumindest ein Teil der zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe in dem Einschmelzvergaser (2) unter Zufuhr von Kohle oder Koks und sauerstoffhältigem Gas bei gleichzeitiger Bildung des Reduktionsgases eingeschmolzen werden kann, wobei das dabei gebildete oder ein in einem externen, insbesondere in einem Reformationsprozess, erzeugte Reduktionsgas über eine Reduktionsgasleitung dem Reduktionsaggregat zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gefäß, insbesondere ein Bunker oder ein weiteres Reduktionsaggregat, vorgesehen ist, in das im Falle einer Unterbrechung des Reduktionsverfahrens oder der Roheisen- oder Stahl-vorprodukte-Herstellung, insbesondere bei einem Verfahrensstillstand, das zumindest eine Reduktionsaggregat entleert werden kann, wobei Inertisierungseinrichtungen (7a, 7b) im Gefäß (5, 6) vorgesehen sind, sodass die zumindest teilweise reduzierten Einsatzstoffe eingebracht und unter einer nicht oxidierenden Schutzgasatmosphäre gehalten werden können, wobei die Inertisierungseinrichtungen (7a, 7b) durch eine Vielzahl an Schutzgasanschlüssen im Gefäß gebildet werden, sodass die Einsatzstoffe inertisiert und/oder fluidisiert und/oder gekühlt werden können.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gefäße (5, 6) vorgesehen sind, sodass diese wechselweise mit Einsatzstoffen beschickt werden können. -13- 2009P21636AT « * * · * • «
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß zumindest eine Kühlschnecke (8a, 8b) zur Kühlung und zum dosierten Austrag der Einsatzstoffe aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur pneumatischen Förderung (9) der Einsatzstoffe aus dem Gefäß vorgesehen ist, die das Gefäß mit einem Lager zum Lagern der gekühlten Einsatzstoffe an Luft verbindet.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass 2 bis 6, insbesondere 4, in einer Kaskade geschaltete Reduktionsaggregate (R1, R2, R3, R4), insbesondere Wirbelschichtreaktoren, vorgesehen sind, die jeweils über eine Reduktionsgasleitung (12), eine Transportleitung (13) für die Einsatzstoffe und eine separate Entleerleitung (15) miteinander verbunden sind, sodass Reduktionsgas und Einsatzstoffe im Gegenstrom fließen können, wobei bei einem Verfahrensstillstand zuerst das am tiefsten liegende Reduktionsaggregat (R1) über einen Ablauf (14) entleert und sodann das nächst höher liegende Reduktionsaggregat in das tiefer liegende Reduktionsaggregat über die separate Entleerleitung (15) entleert werden kann.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass 2 bis 6, insbesondere 4, in einer Kaskade geschaltete Reduktionsaggregate (R1, R2, R3, R4), insbesondere Wirbelschichtreaktoren, vorgesehen sind, die jeweils über eine Reduktionsgasleitung (12) und eine Transportleitung (13) für die Einsatzstoffe miteinander verbunden sind, sodass Reduktionsgas und Einsatzstoffe im Gegenstrom fließen können, wobei die Reduktionsaggregate (R1, R2, R3, R4) jeweils mit einer gemeinsamen Ableitung (4) zum Entleeren der Reduktionsaggregate (R1, R2, R3, R4) verbunden sind und die Ableitung (4) mit dem Gefäß (5, 6) verbunden ist. a· «a # 4* · w ·* • · · t · | » • I · » · · | • · I *·«· · « ·* ♦ · » «· VS« 2009P21636AT -14-
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß über eine Abgasleitung mit einem Eintrag behalte r zum Chargieren von reduzierten Einsatzstoffen in eine Brikettiereinrichtung verbunden ist, sodass das aus dem Gefäß abgeführte Reduktionsgas dem Eintragbehälter zugeführt werden kann.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß über eine Abgasleitung mit einer Einrichtung zur Reinigung des aus dem Gefäß abgeführten Gases, insbesondere einem Wäscher oder einer Einrichtung zur Trockenentstaubung, verbunden ist.