DE1955170C - Verfahren zur Herstellung weitgehend metallisierter Eisenerz Pellets - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung weitgehend metallisierter Pellets mit einem

Eisengehalt von mindestens W)% durch Reduktion «jn Eisenerzen in drei Stufen, wobei die Reduktion durch im Gegensirom zur Beschickung geführte Kohlenmonoxid- und wasserstoffhakige heiße Gase erfolgt und in der zweiten Stufe als Reduktionsagereszat ein Drehrohrofen verwendet wird.

Die Erfindung befaßt sich also rv,i einem Verfahren, das nicht dazu dient, flüssiges Metall zu erzeu- -_en, sondern ^Kei dem vielmehr de! Sauerstoffgehalt des Erzes soweit herabgesetzt und der Metallgehalt --c soweit heraufgesetzt wird, dal·:¹· em mit den \enahjensprodukten beschickter Hochofen. Siemens-Martin-Ofen, elektrischer Reduktionsofen. Fiu-sj^-S.iuer- $toff-Ofen oder dgl. in bezug air' s:.;_:ve Kapazi·.:.!: und seinen Wirkungsgrad besser ausgeriu-zt Werden -.^n-: ■;

Ein v'erfahren zum Vorrcdo/ierc:¹ \<-n h-ener/ ;-· _Z.B aj- der USA.-Pater.tschr;·; 4-; :;: :-,-,_:^. \'_eue'·' Entwicklungen sind ::-. .:·.·π· J-u^eJ -" Metal- ·. Juli 1966, S. 7^s ■· ,·, , _:-__:-- _Λγ· -^- ν .... reduxier-te Eisenerzpellets. Stand .- IeJv--. ··.·■:; - γ; B. Mclcher und M. M. Fine b:-.:.-;r η '^v.· '-„■-kann:^ : Verfahren haben .:ί!;τϋ.:-^ ·!.·. \v_::-._vh .;"; lichkei: .τ Eisenhersteüung r_: .:.: ::-, ·-.:-.,-. ..--eh'"-baren Maße verbesser:. Da- H ::"::■:■■:-:■:: '--.ei _:e: Vorre ^:.ik;ion von Eisenerzen H -· ■ .:!■<j.··■....■■:>::. ^- ausreichend hohen MetaiiiMere.r.-^::.:.¹ ■·■■·_■ ■■-.. iM_.n Kosten zu e.reichen. so daß d-,:rc^!· v_:--_:; ._;■_. der Prod:.· .tionskosten bei der \ era:^;- ':::l ·■.· ί^: ·;'■■.■:'_-;i oder JdI die Gesamtkosten p.: ^r ._·;·,^;:. -■■_■'...- j :-.: ■abaes'.;/t werden.

Ε- ■-.; auch schon ein drei-:-.'.:.·. !·.-.·-!■'....·..:.:>■■■--verfahren bekannt (deutsche ¹J:.-!:.'.:: '"■"_<:. bei d-.-:;t die Reduktion durch: ;r»: ( I₁^:,-:: - .: !'.-.-schic·.-iiic ieführte kohlenmor.i ·λ I- ::^:· ¹V. .:■-_:-:. ¹U-halti-heiße Gase erfolgt und ::·. der ,·■■-.■..■·.·..-. ^s::;:e .·, als F.duktionsaggregat em D: ::■-;■'-. :e- ■..·:■.··. -:..:o· wird Mit diesen bekannten Veriai.-en :-t ■ ': _ . -..:.·: ausre.Jier ier Wirkungsgrad zu e-/;ek".

De- Ziel der Erfindung besteh! s> mi' dann, em Verfahren der eingangs genannten Gattung /. :h:\\- fen. bei dem unter Aufwendun.- relatn niedriger Kosten ein so hoherMetallisierur.gsgrad erreich: wird. daß die Ind-Gesarntkosten der Eisenhersrell'.iP.j; herabees·-;; -_t sind.

Zj: Losung dieser Aufgabe sieht die Frini.lung die Kon; Hi nation nachstehender Verfahre::-i",erknaie %or. wonach

a) in der ersten Stufe die Pellets in an sich bekannter Weise auf einem Wanderrost unter Ausnutzung der Abgase der zweiten Siufe getrocknet und zur Erzielung einer für die anschließende Behandlung ausreichenden Hüruvorerhitzt werden.

b) diese Pellets in der zweiten Stufe unter Verwendung von im Gegenstrom zur Beschickung geführtem, teilweise verbrauchtem Reduktionsgas aus der dritten Reduktionssiufe vorreduziert werden.

c) diese vorreduzierten Pellets in der dritten Stufe auf einem Drehrost fertig reduziert werden. wobei das Kohlcnmonoxyd- und wasserstofthaltige ReduUtion.._;:as. das in bekannter Weise durch Spaltung von Kohlenwasserstoffen erzeugt wird, durch die auf dem Drehrost befindliche Beschickung geführt und anschließend in zwei Teilströme get:'It wird, von denen einer dem Drehrohrofen der zweiten Stufe zugeleitet and der andere im Kreislauf dem der dritten Stufe zugeführte frischen Reduktionsgas zugemischt wird.

Auf Grund dieser Verfahrensführung wird eine besonders wirtschaftliche Ausnutzung der Wärme und der teuren Reduktionsgase erziei:. wodurch die Kosten der Vorreduktion so herabgesetzt werden, daß auch die Endkosten der Eisenherstellung wesentlich erniedrigt sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Beschickung im Drehrohrofen auf eine Austragstemperatur von etwa 48O^c C eingestellt. Diese Temperatur stellt ein Optimum im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und die Behandlungsgüte der Pellets dar. Das Reduktionsgas wird dabei zweckmäßicerweise mit einer Temperatur zwischen 815 und ^30 C der dritten Stufe zugeführt.

Eine für die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit besop, ' -s be\orzugte Ausführunnsform kennzeichnet >ich dadurch, daß im Reduktionsgas das Verhältnis von Kohlenmonoxid zu Was' ,'-stoff so eingestellt wird, daß die durch die endotherrr verlaufende Reduktion mit Wasserstoff dem Prozeß entzogene Reaktionswärme durch die Reaktionswarme der exotherm ••erlaufenden Reduktion mit Kohlenmonoxid ausge-■ glichen wird. Diese Ausführunesform ist deswegen besonders wichtig, weil eine zu starke Reduktion durch Kohlenmonoxyd bezogen auf den Betrau der Reduktion durch Wasserstoff das Beschickuniiseut unier rmsuinden überhitzt und schmilzt, so daß emc gasundurchlässige Masse entstehen kann. Andererseits kühlt eine zu starke Reduktion durch Wasserstoff bezogen auf den Betras: der Reduktion durch Kohlenmonoxid das Beschickunasaut ab. so daß die Produktionsrate unwirtschaftlicher wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nicht nur ein Endprodukt mit hohem Metallisierungsgrad er/ielt w'.rd. sondern daß die erzielten Pellets auch eine hohe Festigkeit aufweisen, was auf die wahrend des Verfahrens -rfolgte ···" Knstall-Brückcnbildung innerhalb der Pellets zurückzuführen ist. Überraschend ist dabei jedoch, daß im Gegensatz zu den bekannten, durch Brückenbildung verfestigten Eisenerzpellets, das S'etzwerk der erfindungsgemäß erzeugten Pellets weitgehend meialli-■:;. sehen Charakter hat.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß der aus der dritten Reduktionsstufe austretende und im Kreislauf zurückzuführende Teilstrorr. von Wasser und Kohlendioxyd bev freit, durch Wärmeaustausch mit der reilj/ierten Teschickung aufgeheizt und mit frischem Reduktionsgas gemischt wieder der dritten Reduktionsstufe zugeführt wird.

Die besonders bevorzugte Voirichtung zur Dureh- Yj führung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem im wesentlichen horizontalen Wanderrost, einem geneigten Drehrohrofen, dessen oberes Ende an das F.ntleerungsende des Wanderrostes anschließt, und einer Haube um das Austragsende des Drehrohrofens. ^fii' kennzeichnet sich erfindungsgemäß durch eine mittels der Haube und eines Fallschachtes an das Austragsende des Drearohrofens angeschlossene Drehrohranordnung mit Anschlüssen für die Zufuhr und Ableitung des in einer Anlage zur Spaltung von Kohlen^f>5 Wasserstoffen erzeugten Reduktionsgases und durch einen Anschluß an der Haube für die Zufuhr eines Teilstromes des aus dem Drehrost austretenden Gases.

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Eine besonders wirtschaftlich arbeitende Ausfüh- unterhalb der Kammern 6 bzw. 7 angeordnet. Eine rungsform ist so ausgebildet, daß die Drehrostanord- Schütte 10 fördert die von dem Rost 3 abgegebenen nung umfangsmäßig in eine die Anschlüsse aufwci- Pellets zu dem Einlaß eines Drehofens 12. sende Reduzicr/one und in eine Wärmewicdergewin- Der Drehofen 12 ist von der Schütte 10 zu einer nungs- und Kühlzone unterteilt ist. S Haube 14 abwärts geneigt, welche das Aus trag.se η ekln Drehrichtung ist bevorzugt unmittelbar vor der des Ofens 12 umschließt und an die sich ein Fall-Mündung des Fallschachtcs über der Drehrostanord- schacht 15 vom Ofen 12 z\x einer ringförmigen ürehnung ein Zufühningstrtchter für Stahlkugeln, die grö- rostanordnung 16 anschließt. Ber als die Pellets sind, angeordnet. Die Stahlkugeln Die Drehrostanordnung 16 ist so wie in Fig. 2 dienen dazu, die Wärme von den Reduktionsgasen io gezeigt unterhalb des Auslasses des Ofens 12 angenach dem Durchströmen des Pelletbettes teilweise ordnet und enthält den eigentlichen gasdurchlässigen, aufzunehmen und auf diese Weise wiederzugewinnen. horizontalen, ringförmigen Drehrost 17, der nach Bei dieser Ausführungsform ist der Anschluß für Fig. 2 eine Vielzahl von Rostsegmenten 18 aufweist, die Zufuhr der Reduküonsgase oberhalb und der An- Der Drehrost 17 wird durch Tragrollen 19 (von denen schluß für die Ableitung unterhalb der Drehrostan- 15 nur eine in jeder Figur der Zeichnung gezeigt ist) geordnung vorgesehen. tragen, die nach F i g. 2 mit einem Flanschteil 20 in

Die aus der Drehrostanordnung austretende Ablei- Eingriff stehen.

tungs-Rohrlcitung ist bevorzugt in zwei Zweigleitun- Der Drehrost 17 wird durch einen Motor 21 mit

gen unterteilt, von denen die eine den Tetistrom zu einem Ritzel 22 angetrieben, das mit einem Ring-

d?r Haube und die andere über einen Kohlendioxyd- ao zahnrad 23 an dem Drehrost 17 in Eingriff steht. Eine

wäscher einem Anschluß an der Wärmewieder- feste Abdeckung 24 umschließt den Drehrost 17. Die

gewinnungs- und Kühlzone der Drehrostanordnung Abdeckung 24 weist Trennwände 26 auf, die die

führt. Drehrostanordnung 16 in eine Reduktionszone 27

Der Auslaßanschluß an der Wärmewiedcrgewin- und in eine Wärmcwiedergewinnungs- und Kühlzonc

nungs- und Kühlzone führt vorteilhafterweise über 15 28 !unterteilt.

Rohre, ein Gebläse und einen Wärmetauscher zu der Ein erster Zuführungstrichter 29 in der Abdeckung Reduktionsgaszufuhr-Rohrleitung. 24 dient zur Beschickung des Drehrostes 17 mitStahi-Zur weiteren Verbesserung der Wärmeausnutzung kugeln während die Pellets 2 vom Ofen 12 gemäß ist nach einer zweckmäßigen Ausiührungsforrr. vor Fig. 2 durch den in Drehrichtung unmittelbar hinu-r gesehen, daß der Wärmetauscher die Rauchgase von 30 dem Trichter 29 mündenden Fallschacht 15 auf der der Spaltungs-Anlage empfängt und die Abgase des Oberseite der zuvor gebildeten Stahlkugelschicht abWärmetauschers noch zur Dampfbildung ausgenutzt gelagert werden. Die Stahlkugeln sind größer als die werden. Pellets 2. Die Drehrostanordnung 16 ist ferner nv.t Die Stahlkugeln werden zweckmäßigerweise da- einer Materialentleerungsstaüon 29 a versehen, ine durch von dem weitgehend metallisierten Eisenerz- 35 gemäß der USA-Patentschrift 2256017 ausgebildet pellets getrennt, daß unterhalb der Entleeningsstation sein kann.

der Drehrostanordnung ein Sieb vorgesehen ist, das Eine Anlage 30 zur Spaltung von Kohlenwasser-

das reduzierte Erz von den Stahlkugeln trennt, die stoffen ist mit einer Einlaßöffnung 31 für einen gas-

durch ein Förderband zum Zufuhrtrichter zurück- förmigen Kohlenwasserstoffbrennstoff wie Methan. gefördert werden. 40 einer Eintaßöflnung 32 für Luft und einer Einlaßöff-

Zweckmäßigerweise sind in der Haube im Bereich nung 33 für Dampf versehen. Sie weist außerdem

des mit der ersten Zweigleitung verbundenen Teil- einen Auslaß 34 für das gebildete wasserstoff- und

strom-Anschlusses zwei weitere Anschlüsse für die kohlenmonoxydreiche Reduktionsgas zu einer ersten

direkte Zuführung von Brennstoff bzw. Luft vorge- Rohrleitung 35 auf, die mit einem an der Reduktionssehen, um an dieser Stelle die gewünschten Tempera- 45 zone 27 über dem Drehrost 17 vorgesehenen An-

turbedingungen einstellen zu können. schluß 25 α verbunden ist Eine zweite Rohrleitung

Die Reduktionsgase weisen am Zuführanschluß 36 ist mit einem an der Reduktionszone 27 unterhalb

vorzugsweise etwa die gleiche Temperatur wie die des Drehrostes 17 vorgesehenen Anschluß 25 b ver-

Pellets in der Reduktionszone auf. bunden. Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an So Die zweite Rohrleitung 36 enthält ein Rohr 37, das Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: die Gase vom Anschluß 25 6 über einen Zyklon 38. Fig. 1 in schematischer, teilweise geschnittener ein Rohr 39 und einen Kondensor 4· einem Gebläse Seitenansicht eine Vorrichtung gemäß der Erfindung 42 zuführt. Stromabwärts von dem Gebläse 42 ist die

und zweite Rohrleitung in zwei Zweigleitungen 51,52 auf Fig. 2 eine Draufsicht auf den Drehrost der in 55 geteilt Die erste Zweigleitung51 ist mit einer Haube

Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei einige Bauteile 14 verbunden, um einen Teil des Reduktionsgase:

zur klareren Darstellung weggebrochen sind. von der Reduktionszone 27 durch den Drehrohrofei

Ein pulverisiertes Eisenerz wird durch eine nicht 12 zu leiten. Die zweite Zweigleitung 52 enthält einet

gezeigte Granulatf romtrommel z. B. nach den USA.- Kohlendioxydwäscher 53, der aus einer bekanntet Patentschriften 1 994718 und 2411 873 zu Pellets 2 60 Vorrichtung bestehen kann, die Kaliumcarbonat unc

geformt, die nach Fi g. 1 auf einem gasdurchlässigen Dampf zum Abtrennen von Kohlendioxyd aus einen

Wanderrost 3 abgelagert werden. Ein Gehäuse 4 am- Gasstrom verwendet. Ein Rohr 54 liefert das ausge

schließt am Raum Ober dem Rost 3. Eine Trenn- waschene Reduktionsgas an einen in dem Bereich 21

wand 5 springt von dem Dach des Gehäuses 4 bis zu unterhalb des Drehrostes 17 angeordneten Anschlul einem vorbestimmten Abstand über dem Rost 3 nach 63 25 c. Ein Rohr 55 ist mit einem in der Zone 28 übe

unten vor und teilt den durch das Gehäuse 4 um- dem Drehrost 17 vorgesehenen Anschluß 25 d vei

schlossenen Raum in eine Trockenkammer 6 und in bunden und erhält das Gas vom Rohr 54, das durc

eine Vorheizkaiainer 7. Windkästen 8 und 9 sind die Stahlkugelschicht und das Pelletbett auf dei

lrehiosi 17 gegangen ist. Dieser Gasstrom gelangt .lanu dutch ein GeMäsc 56 und ein Rohr 57 in einen Aärmetauscher 58. dessen Auslaß bei 59 in die erste Rohrleitung 35 mündet. Der Wärmetauscher 58 erhält die Wärme durch das \on der Anlage 30 mittel .· eines Rv'iies 6(1 /ugelührte Rauchgas. Das durch den W.iimetauscher 58 gelangende Rauchgas kann dann noch durch ein Rohr 61 /u einem Kessel 62 geliefert werden, wo Dampf gebildet wird, von d;-.m ein Teil durch ein Rohr 63 hindurch zusammen mit etwas bei 33 eingespritztem Methan der Anlage 30 zugeführt wird.

Lin Sieb 70 unterhalb der Lintleerungsstation 29« der Drehrohranordnung 16 trennt die verhältnismäßig großen Stuhlkugeln von den kleineren reduzierten Pellets. Lin Förderband 71 führt die Kugeln zum Zuführungstrichter 29 (F i g. 1) zurück, was durch Linie 72 angedeutet ist.

Die Haube 14 weist außerdem Anschlüsse 75. 76 für die Zufuhr von Brennstoff (Methan) bzw. Lu^ft auf. welche mit dem Reduktionsgas der Zweigleitung 51 eine reduzierende Atmosphäre bilden, die eine solche Temperatur aufweist, daß die Temperatur des Erzes im Ofen 12 auf ungefähr ¹>XO"C in der Nähe des I ntleerungscndes beträgt. Nahe dem Materialzuführungsende des Drehrohrofens 12 wird durch ein Gebläse 77. ein Rohr 78 und einen ringförmigen Verteiler Ί9 Luft durch Radialöffnungen 80 in den Ofen 12 eingeblasen. Die Luft wird in solcher Menge einueblasen. daß aus dem reduzierenden ein oxydieren- 3:· der Ciasstrom wird, während er vom Drehrohrofen in die Vorheizkammer 7 des Gehäuses 4 strömt. Die Linien 81 und 82 geben zusätzliche Zuführungen von Brennstoff (CH₁) bzw. Luft in Kammern 7 an. wodurch ein derartiges Temperaturniveau aufrcchterha'- .·>; ten wird, daß die Pellets, nachdem sie in der Kammer 6 getrocknet wurden, in einer oxydierenden Atmosphäre vorgebrannt werden, bis sie genügend innere Festigkeit aufweisen, um dem Umwälzen im Ofen 12 widerstehen zu können. Fine derartige Festigkeit wird bei Eisenerzpelleis dadurch erreicht, daß die Entwicklung von Kornwachstum und Brükkenbildung in den Pellets nach der USA-Patentschrift 2 ^q25 336 ausgelöst wird.

Die Gase in der Vorheizkammer 7 werden in einci *3 in der I SA-Patentschrift 3 313 534 erwähnten Weise durch ein Gebläse 83 durch das Material auf dem Rost 3 in der Kammer 7 und vorzugsweise ebenso durch eine Nebcnleitung um das Material auf dem Rost 3 in der Kammer 7 hindurchgesogen. Dem- 5« gemäß verbindet eine Rohrleitung 84 die Windkammer 9 mit einem Zyklon 85. und die Trennvorrichtung 85 ist mit einem Gebläse 83 durch eine Rohrleitung 86 verbunden. Die Nebenleitung weist eine Auslaßöffnung 87 in dem Gehäuse 4 über dem auf dem Rost 3 befindlichen Material und eine Nebenrohrleitung 88 auf. die eine Anordnung zum Einlassen von Ternperluft bei 89 besitzt. Die Nebenrohrleilung 88 ist so angeschlossen, daß Gase von oberhalb des Matcrialbettes in der Kammer 7 zu einem Zyklon 85 geliefert werden, ohne daß diese Gase durch das Materialbett in die Kammer 7 gelangen.

Gase, die durch das Material auf dem Rost 3 in die Kammer 7 gelangt sind, und Gase, die an dem Material auf dem Rost 3 in Kammer 7 vorbeigelcitct wur den. werden durch das Gebläse 83 in eine Rohrlcitunu90 siedrückt, welche die Gase der Trockenkammer 6 /i'iluhrt fin Gebläse 91 zieht die Gast dann durch das Materialbett auf dem Rust 3. die Kammer 8 und eine Rohrleitung 92 zur Leitung 93 und damit in die Atmosphäre ab.

Im folgenden wird das Verfahren gemäß der LrImdung an Hand der beschriebenen Vorrichtung beispielsweise besehriehen. Der Betrieb und das Verfahren werden für die Umwandlung \on ungefähr Iu(I(I Tonnen llämatiteisenerz (Fe„O„) pro Tag in Pellets \on näheruugsweise ⁽>U"oiger Metallisierung beschrieben.

Pulverisiertes Hämatiterz wird für das Verfahren durch Pelletisieren in einer nicht gezeigten Trommel zu Pellets mit einem Durchmesser zwischen O.'^em und L''cm vorbereitet. Die Hisencrzpcllets wcrden'zu einem ersten gasdurchlässigen Pcl'ctkörpcr auf dem Rost 3 in Kammer 6 angehäuft. Die einzelnen Pellets sind innerhalb dieses sich bewegenden Körpers auf dem Rost 3 relativ zueinander in Ruhe. Die Pellets in der Kammer 6 werden durch Gase mit 260° C bis 4Κ(Γ C getrocknet, die von der Rohrleitung 90 durch das Pclletbett auf dem Rost 3 in Kammer 6 und in den Windkasten 8 gelangen. Der Rost 3 trägt das Pelletbett durch die Kammer 7, wo die Pellets durch Gase vom Drehrohrofen 12 und durch Gase vorgeheizt werden, die der Kammer gemäß den Linien 81 und 82 zugeführt werden. Die Temperatur der Pellets wird in der Kammer 7 auf zwischen 870° C uiul ⁽>80' C erhöht. Falls das Hrz anfänglich ein Magnetiter/, oder ein Mischerz war, wird es bei diesen Tcmperaturen i« Häriiat!« umgewandelt. Bei diesen Temperaturen beginnen sich Brücken zwischen nebeneinandcrhegenden Hämatitkörnern auszubilden, svie es in den Fig. 4 und 5 der vorausgehenden USA.-Palentschrift 2 ⁽'2s: 33fi gezeigt ist. Derartige Brücken geben den einzelnen Pellets genügend Festigkeit und einen ausreichenden Zerfallswiderstand, um dem Umwälzen in einem Drehrohrofen standzuhalten.

Hat der Pelletkörper auf dem Rost 3 den erforderlichen Grad an Festigkeit und Zerfallswiderstand ohne Beeinträchtigungen der Porosität erreicht, wird er über die Schütte 10 in den Drehrohrofen 12 geleitel und dabei wieder in einzelne Pellets zerlegt. Während die Pellets in dem geneigten Ofen 12 wandern, werden sie den reduzierenden Gasen ausgesetzt, die heiß genug sind, um zu gewährleisten, daß die Pellets im Ofen 12 auf ungefähr ^l>80" C aufgeheizt werden. Die Gase sind genügend reich an H., und CO. um wenigstens einen Teil der Reduzierung des Fe_-1O₁ zu Ft O einzuleiten.

An der Haube 14 werden die Pellets vom Rost 3 bei etwa 980° C vom Ofen 12 abgegeben und fallen durch den Fallschacht 15. Der Trichter 29 lagert eine Schicht verhältnismäßig kühler Stahlkugcln 95 auf dem Drehrost 17 ab. und die durch den Fallschacht 15 fallenden Pellets werden noch ein zweites Mal zu einem gasdurchlässigen Körper auf der Oberseite der Stahlkugelschicht 95 abgelagert und um die ringförmige Bahn innerhalb der Drehrostanordnung 16 herumbewegt. Während die Pellets um die ringförmige Bahn auf den Rostsegmenten 18 hemmtransportiert werden, werden sie durch die Reduktionszone 27 getragen.

Um den Sauerstoffgehalt der Pellets beim Durchlaufen der Reduktionszone 27 auf den erwünsciitcn Metallisierungsgrad zu verringern, müssen der Di climcsser und die Drehgeschwindigkeit der Dreh.-ostanordnung 16 so gewählt werden, daß eine verhältnismäßig lange Verweilzeit der Pellets in der Zone 27

.•rrcicht wird. Der stark reduzierende Gasstrom von .lcr Reformier-Anlage 30. die gegebenenfalls mit ei tu· Nickclvcibindungskatalysator arbeitet gelangt durch ilie Auslaüöllnung 34 über ein Ventil 08 zu der ersten Rohrleitung 35 bei 59. wo er mit einem von dem Rohr 57 wieder / geleiteten das vermischt wird, das durch den Wärmetauscher 58 gelangt ist. um in der /u der Zone 27 der Drehrostanordmmg 16 führenden ersten Rohrleitung 35 einen Ciasstrom mit ungefähr 815' C bis 930° C vorzusehen; für das beschriebene Beispiel beträgt der Durchsatz ungefähr 61.5 kg-Mol/ min, wobei das Gas ungefähr 56.8⁰O WasserstolT. 37.8% Kohlenmonoxyd, 4,7% Kohlendioxyd und 0,7 % Restmethan enthält.

Die Gase von der ersten Rohrleitung 35 gelangen innerhalb der Zone 27 durch die Pellets auf dem Drehrost 17 um den Sauerstoffgehalt der Pellets zu reduzieren und damit den erwünschten Grad an Metallisierung, Festigkeit und Zerfallswiderstand vorzusehen; dann gelangt der Gasstrom durch die Stahlkugclschicht 95. Falls keine Stahlkugelschicht 95 verwendet wird, können die reduzierenden Gase auch von unten nach oben durch die Pellets in der Zone

27 strömen.

Bei der die Stahlkugclschicht 95 enthaltenden Anordnung ändert sich die Temperatur der nach unten strömenden Reduktionsgase in der Zone 27 beim Strömen durch die Pellets sehr wenig, da die von dem Ofen 12 entleerten Pellets ziemlich genau die gleiche Temperatur wie die in uit Zone 27 jrcJangcndcn Reduktionsgase besitzen. Während jedoch die Reduktionsgase durch die Stahlkugclschicht passieren, übertragen sie viel von ihrer Wärme auf die Kugeln und erhitzen die Kugeln graduell auf ungefähr 815° C. bis die Kugeln von der Zone 27 in die Zone

28 gelangen. Während die Stahlkugeln erhitzt werden, fällt die Temperatur des Gasstromes, und die Temperatur der Gase in dem Rohr 37 der zweiten Rohrleitung beträgt durcnschnittlich ungefähr 370° C bis 43O^ Γ. Die Gase in dem Rohr 37 werden zum Zyklon 38 geliefert und enthalten bei dieser Verfahrensstufe für das beschriebene Beispiel ungefähr 61.9 kg/Mol/min Gas, das 48.10% Wasserstoff. 35.24% Kohlenmonoxyd, 7.04% Kohlcndioxyd und 9,62% Wasser als Nebel oder Dampf aufweist.

Diese Gase gelangen durch das Rohr 39 zum Kondensor 40. wo das Wasser entfernt wird. Das Gebläse 42 bläst die Gase zu den Zweigleitungen 51 und 52. Die Zweigleitung 51 liefert einen Teil des Gasstromes zur Haube 14 an dem Entleerungsende des Ofens 12, und der Zweig 52 liefert Gas zu dem Kohlendioxydwäscher53. Das Entfernen von Wasser durch den Kondensor 40 und von Kohlendioxyd durch den Wäscher 53 hat einen Gasstrom in dem Rohr 54 zur Folge, der im wesentlichen ganz aus Wasserstoff und Kohlenmonoxyd besteht. Die Gesamtmenge des Gases wird durch das Entfernen von Wasser (Dampf) und Kohlendioxyd vermindert, aber dadurch ist das verbleibende Gas reicher an Kohlenmonoxyd und Wasserstoff als die von der Reduzierzone 27 kommenden verbrauchten Gase.

Der angereicherte Strom teurer Gase stellt eine beträchtliche, wirtschaftliche Investition dar, und es ist deshalb erwünscht, diese Gase zu dem äußerst möglichen Ausmaß wieder zu verwenden. Nach F i g. 1 sind diese Gase von dem Rohr 54 nach oben durch die Zone 28 gerichtet Während diese Gase nach oben durch die Stahlkugelschicht gelangen, wird die in den kugeL gespeicheile Warme zurückgewonnen; dann gelangen die Gase· nach oben durch die von der /.one 27 zur /.one 28 gelangten, nun metallisierten und Ie einhaltenden Pellets, um diese PeI-lets in einer nicht oxydierenden Atmosphäre alvukühlen und ferner die Gase zu erhitzen. Da dieser Gasstrom durch die Sialilkugclschicht in der /one 28 wieder erhitzt wird, bevor er die Pellets in dieser Zone 28 abkühlt, werden die l'e-haltigcn Pellets von

ίο dem Bereich von ungefähr ^l)25 ' C bis ^l)80 C" nur bis zu dem Bereich von ungefähr 205° C bis 260" C* herabgekühlt. Dieses Absenken der Temperatur -der metallisierten Pellets genügt jedoch, ein weiteres Abkühlen mittels einer Lagerung im Freien oder mittels

is Besprühen mit Wasser ohne die Gefahr eines erneuten Oxydierens des Hisens zuzulassen. Wird das Verfahren ohne Stahlkugclschicht durchgeführt, werden die metallisierten Pellets auf wesentlich niedrigere Temperaturen mit wesentlich kühleren Gasen abge-

ao kühlt. Das Weglassen der Stahlkugelschicht hat jedoch einen geringeren Wiedergewinn von Wärme für das Verfahren zur Folge, da die Gase von der Zone 27 zum Kondensor 40 wesentlich heißer sind und durch das F.ntferncn von Wasser von dem Gasstrom mehr Wärme verlorengeht. Entweder wird mit einer maximalen Wärmewiedergew innung für das Verfahren (d. h. mit einer Stahlkugelschicht) gearbeitet oder mit einer maximalen Abkühlung der reduzierten Pellets mit Reduktionsgasen (d. h. ohne eine Stahlkugelan schicht). Beide Methoden sind mit jeweils eigenen Vorteilen anwendbar. In dem vorliegenden Beispiel, bei dem der Drehrost 17 ungefähr 815 kg Stahlkugeln pro Minute bei ungefähr 38¹C (100° F) und ungefähr 500 kg pro Minute Pellets bei ungefähr 205'C bis 260 C abgibt, wird der aus der Zone 28 im Rohr 55 ankommende Gassirom auf ungefähr 425° C vorerhitzt. I'm diesen Gasstrom auf die Temperatur. Zusammensetzung und Menge zu bringen, die den Werten des Stromes in der ersten Rohrleitung 35 cntspricht, wird der Gasstrom von dem Rohr 57 durch der Wärmetauscher 58 geführt, wo er durch das von der Anlage 30 gelieferte Rauchgas erhitzt wird. Bei 59 erfolgt dann die Vermischung. Die von dem Austauscher 30 übertragene Wärme und das bei 59 beigemischte heiße Zusatzgas sehen in kontinuierlicher Weise einen Gasstrom der Menge, Mischung und Temperatur vor. wie er zum Beliefern der Zone 27 durch die erste Rohrleitung 35 notwendig ist, um den Sauerstoffgehalt der Pellets zu vermindern und den

5© erwünschten Metallisierungsgrad zu erreichen.

Der Gasstrom der Drehrostanordnung 16 wird bewußt nicht wieder in die Anlage JO zugeleitet, da dann wesentlich mehr Dampf erforderlich wäre, um den Ausfall von Kohlenstoff und eine Beeinträchtigung des Katalysators zu verhindern.

Die Eisen enthaltenden, abgekühlten Pellets werden durch den Drehrostaufbau 17 zur Entleerungsstation 29 α getragen, wo jedes Rostsegment 18 nach F i g. 1 geneigt ist. um sowohl die metallisierten PcI-lets als auch die Stahlkugelschicht auf ein Sieb 70 zu entleeren. Die Stahlkugeln, die wesentlich größer als die Pellets und die öffnungen im Sieb 70 sind, gelangen nach F i g. 1 über das Sieb 70 zu einem Förderband 71 und entlang der durch dis stark ausgerogene

Linie 72 dargestellten Kugellaufbahn zurück zum ersten Trichter 29, wo der Drehrost 17 erneut beschickt wird. Die metallisierten Pellets gelangen durch das Sieb 70 zu einem Förderband 79.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (15)

i 955 170 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung weitgehend metallisierter Pellets mit einem Eisengehalt von mindestens 9O°o durch Reduktion von Eisenerzen in drei Stufen, wobei die Reduktion durch im Gegenstrom zur Beschickung geführte Kohlenmonoxyd- und wasserstoffhaJtige heiße Gase erfolgt und in der zweiten Stufe als Reduktionsaggregat ein Drehrohrofen verwendet wird, gekennzeich- υ net durch die Kombination nachstehender Verfahrensmerkmale, wonach

a) in der ersten Stufe die Pellets in an sich bekannter Weise auf einem Wanderrost unter Ausnutzung der Abgase der zweiten Stufe ^!5 getrocknet und zur Erzielung einer für die anschließende Behandlung ausreichenden Harte voi^/hitzt werden.

b) diese Pellets in der zweiten Stufe unter Verwendung von im Gegenstrom zur Re-Schickung geführtem, teilweise verbr.r hiem Reduktionsgas aus der innen Reüuktionsstufe vorreduziert werden.

c) diese vorreduzierten Pellets in der dntten Stufe auf einem Drehrost fertis reduziert werden, wobei das Kohlenmonoxyd- und wasserstorthaltige Reduktionsgas, das in bekannter Wuse durch Spaltung von Kohlenwasserstoffen erzeuft wird. 1'irch die auf dem Drehrost befindliche Beschickung geführt und anschließend in zwei T ilströmc geteilt wird, von denen einer dem Drehrohrofen der zweiten Stufe zugeleitet und der andere i'.i Kreislauf dem der dritten Stufe zugefiibrten frischen Reduktionsgas zugemisebt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung im Drehrohrofen auf eine Austragstemperatur von etwa980^c C eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsgas mit einci Temperatur zwischen 81 5 und 930° C der dritten Stufe zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Reduktionsgas das Verhältnis von Kohlenmonoxyd zu Wasserstoff so eingestellt wird, daß die durch die endotherm verlaufende Reduktion mit Wasserstoff dem Prozeß entzogene Reaktionswärme durch die Reaktionswärme der exotherm verlaufenden Reduktion mit Kohlenmonoxyd ausgeglichen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der dritten Reduktionsstufe austretende und im Kreislauf zurückzuführende Tcilstrom von Wasser und Kohlendioxyd befreit, durch Wärmeaustausch mit der reduzierten Beschickung aufgeheizt und mit frischem Reduktionsgas gemischt wieder der dritten Reduktionsstufc zugeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem im wesentlichen horizontalen Wanderrost, einem geneigten Drehrohrofen, dessen oberes Ende an das Entlecrungscnde des Wanderrostes anschließi, und einer Haube um das Austragsende des Drehrohrofens, gekennzeichnet durch eine mittels der

Haube (14) und eines Fallschachtes (15) an das Auslassende des Drehrohrofens (12) angeschlossene Drehrostanordnung (16) mit Anschlüssen (25 a, 25 b) für die Zufuhr und Ableitung des in einer.Anlaee (30) zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen erzeugten Reduktionsgases und durch einen Anschluß an der Haube (14) für die Zufuhr eines Teilstromes des aus dem Drehrost austretenden Gases.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrostanordnung (16) umfanosmäßig in einr die Anschlüsse (25 a. ISh) aufweisende Reduzierzone (27) und in -eine Wärmewiedergewinnungs- und Kühlzone (28) unterteilt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung unmittelbar vor der Mündung des Fallschachtes (15) über d,-Drehrostanordnung (.16) ein Zuführungstnchter (Z9) für Stahlkugel (95). die größer als die Pdlets (2) sind, angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche
und H. dadurch gekennzeichnet, daß der Ansch'ui'. (25α) für die Zufuhr der Reduktionsgase uk-rhalb und der Anschluß (25 b) für die AbleiiLnc unterhalb der Drehrostannrdnung (16) vorgesehen

ist

10. Vorrichtung nach einem der Anspruch.· t\ bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Ab ·.:- tungs-Rohrleiiung (36) in zwei Zweigleitungen (5Ϊ~. 52) unterteilt ist. von denen die eine (51) de:· Teilstrom zu der Hautx (14) und die andere üKr einen Kohlendioxydwäscher (53) einem Ansehe (25 c) an der Wärmewiedergewinnungs- i:nd Kuhlzone (28) der Drehrostanordnung (16) iu!·.;;

1 1. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßarisehluß (25 d :n der Wärmewiedergewinnungs- und Kühlzonc . 28) über Rohre (55, 57), ein Gebläse (56) und e^en Wärmetauscher (58) zu der Reduktionsga.szuii.hr-Rohrleitung (35) führt

12. Vorrichtung nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (58 j die Rauchgase von der Spaltungs-Anlage (30) empfängt und die Abgase des Wärmetauschers i?8) noch zur Dampfbildung ausgenutzt werden

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche S bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Entleerungsstation (29 a) der Drehrostannrdnung (16) ein Sieb (70) vorgesehen ist. das das reduzierte Erz von den Stahlkugeln trennt, die durch ein Forderband (71) zum Zufuhrtrichter (29) zurückgefördert werden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß in der Haube (14) im Bereich des mit der ersten Zweigleitung (51) verbundenen Teilstrom-Anschlusses zwei weitere Anschlüsse (75, 76) für die direkte Zuführung von Brennstoff bzw. Luft vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsgase am Zufuhranschluß (25 a) etwa die gleiche Temperatur wie die Pellets in der Reduktionszone (27) aufweisen.