DE1076629B - Verfahren und Vorrichtung zum Foerdern feinverteilter fester Stoffe, insbesondere zur Reduktion von Eisenerzen, mittels sie in aufeinanderfolgenden Schichten in Schwebe haltenden Gasen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung ei zum Fördern feinverteilter fester Stoffe, insbesondere zur Reduktion von Eisenerzen, mittels sie in aufeinanderfolgenden Schichten in Schwebe haltenden Gasen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum stetigen Transportieren von in schwebendem Zustand gehaltenen festen Stoffen zwischen zwei Kammern, wobei gleichzeitig ein Vermischen der Gase in diesen Kammern verhütet wird.
• Die Erfindung ist insbesondere für einen kontinuierlichen direkten Reduktionsprozeß für Eisenerz geeignet, um feinverteilte Eisenerzteile aus einer Vorwärmkammer in eine Reduktionskammer zu überführen. In der Vorwärmkammer werden die Erzteilchen auf eine Temperatur gebracht, die in der Regel im Bereich von 870 bis 950' C liegt, indem ein Brennstoff verbrannt wird. Die Verbrennungsprodukte dienen auch als ein den Schwebezustand hervorrufendes oxydierendes Gas. In der Reduktionskammer werden die vorerwärrnten feinen Erzteilchen in der Schwebe gehalten und durch Behandlung mit einem vorerhitzten Reduktionsgas, wie etwa Wasserstoff, Kohlenmonoxyd oder Mischungen davon reduziert. Sowohl aus Sicherheitsgründen als auch aus Verfahrensgründen ist es wesentlich, die Vermischung der Gase aus den beiden Kammern zu verhindern.
• Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um im Schwebezustand gehaltene feste Teilchen zwischen zwei Kammern zu transportieren, in denen eine U-Rohr-Abdichtung ein Vermischen von Gasen aus den Kammern verhindert, und die festen Stoffe innerhalb des U-förmigen Rohres werden in einem Schwebezustand gehalten, indem ein Gas eingeführt wird, das sich mit den Gasen in beiden Kammern verträgt, d. h. sich mit jedem einzelnen der anderen Gase ohne schädliche Wirkung vermischen kann.
• Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in einer oder beiden Kammern mit einem darauf einwirkenden Gegendruck gearbeitet werden.
• Die Vorrichtung ist mit durch Druck gesteuerten Abstelleinrichtungen versehen, um selbsttätig das Fließen zu unterbrechen, wenn eine Störung auftritt, wie etwa ein Druckabfall oder ein Mangel an Material.
• Die Zeichnung zeigt eine erste Kammer 10 und eine zweite Kammer 12, die in der Schwebe gehaltene Schichten feinverteilter fester Stoffe enthalten und eine Übertragungsvorrichtung 13 nach der Erfindung, um feste Teilchen aus der Kammer 10 in die Kamrner 12 zu übertragen. Die Kammer 10 enthält obere und untere Schichten A und B, die auf waagerechten durchbrochenen Zwischenböden 14 und 15 ruhen. In gleicher Weise enthält die Kammer 12 Schichten C und D, die auf durchbrochenen Zwischenböden 16 und 17 ruhen. Die Übertragungsvorrichtung kann genauso gut benutzt werden, wenn eine oder beide Kammern eine größere Anzahl von Schichten oder nur eine einzige Schicht enthalten. Die Kammer 10 hat einen Gaseinlaß 18 an ihrem unteren Ende und einen Gasauslaß 19 an ihrem oberen Ende, ein Zuleitungsrohr 20 für die festen Teile über dem oberen durchbrochenen Zwischenboden 16, ein überlaufrohr 21, das die Schichten A und B verbindet, und einen Abgabekanal 22 für die festen Teilchen über dem unteren durchbrochenen Zwischenboden 15. In gleicher Weise hat die Kammer 12 einen Gaseinlaß 23, einen Gasauslaß 24, eine Zuleitung für feste Teilchen 25, ein Überlaufrohr 26 und ein Abgaberohr 27 für feste Teile, die alle in gleicher Art angeordnet sind. Vorzugsweise ist einer oder beide Gasauslässe mit Zyklon-Staubabscheidern 28 versehen, die nur am Gasauslaß 24 der Kammer 12 dargestellt sind. Feinverteilte feste Stoffe werden durch die Zuleitung 20 in die obere Schicht A der Kammer 10 eingeführt, fließen aus der Schicht A über das Überlaufrohr 21 zu der Schicht B und fließen von der Schicht B durch den Abgabekanal 22 in die Übertragungsvorrichtung 13. Nach dem Durchlaufen durch die Übertragungsvorrichtung laufen diese festen Teilchen über die Zuleitung 25 zur oberen Schicht C in der Kammer 12, fließen von der Schicht C durch das Überlaufrohr 26 zu der Schicht D und fließen von der Schicht D durch das Abgaberohr 27 zur weiteren Behandlung ab. Im Schwebezustand haltendes Gas wird den Kammern 10 und 12 durch die Gaseinlässe 18 und 23 zugeführt, fließt nach aufwärts durch die durchbrochenen Zwischenböden und die Schichten gegen den Strom der festen Teilchen und tritt durch die Gasauslässe 19 und 24 aus. Die Übertragungsvorrichtung 13 hat erste und zweite senkrechte Standrohre29 und 30 und ein abwärts schräg geneigtes Verbindungsrohr31, das mit den unteren Teilen der Standrohre verbunden ist. Der Abgabekanal 22 aus der Kammer 10 tritt in den oberen Teil des Standrohres 29 ein. Der Zuleitungskanal 25 zur Kammer 12 gibt aus dem oberen Teil Feststoffteilchen des Standrohres 30 ab. Gas-Einlaßleitungen 32 und 33 sind mit den unteren Enden der Standrohre 29 und 30 verbunden.
• Ein Gas das sich mit den Gasen in den beiden Kammern 10 und 12 verträgt, wird über diese Einlaßrohre in die entsprechenden Standrohre eingeführt, wo es die festen Teilchen darin in einem Schwebezustand hält. Übliche nicht gezeigte Vorrichtungen können verwendet werden, um den Fluß dieses Gases zu regeln, um einen richtigen Schwebezustand zu gewährleisten. Dieses Gas fließt von den oberen Teilen der Standrohre durch den Abgabekanal 22 für die festen Teilchen in die Kammer 10 und durch den Zuleitungskanal 25 für die festen Teilchen in die Kammer 12. Die Standrohre 29 und 30 und das Verbindungsrohr 31 bilden ein U-förmiges Rohr. Vorzugsweise arbeitet das System so, daß der freie Raum über der Schicht B in der Kammer 10 den gleichen Druck hat wie der freie Raum über der Schicht C in der Kammer 12. Demgemäß unterliegen die Säulen im Schwebezustand gehaltener fester Stoffe in den Standrohren 29 und 30, die die Arme des U-förmigen Rohres bilden, gleichen Drücken. Die Höhen der Säulen sind genügend, um die Kammern gegen Austritt von Gas in eines der beiden Standrohre abzudichten, trotz jedes beliebigen Druckunterschiedes, der auftreten kann und trotz irgendeines positiven Gegendruckes, der auf eine der Kammern einwirken könnte. Die festen Teilchen fließen frei aus der Kammer 10 aus, durch den Abgabekanal 22, das Standrohr 29 und das Verbindtingsrohr 31, das Standrohr 30 aufwärts und abwärts durch die Zuleitung 25 in die Kammer 12.
• Als Sicherheitsmaßnahme wird vorzugsweise die Übertragungseinrichtung mit einem Mittel versehen, um selbsttätig das Durchfließen zu verhindern, wenn der Druck abfällt, obwohl die Säulenhöhen allein bereits genügen, um das Fließen zu verhindern. Eine statische Schicht von festen Teilchen ist für einen Gasstrom weniger durchlässig als eine im Schwebezustand gehaltene Schicht. Daher wird zunächst die Zuleitung von im Schwebezustand haltenden Gasen in die Standrohre 29 und 30 unterbrochen. Aus diesem Grunde enthalten die Gaseinlaßrohre 32 und 33 Absperrventile 34 und 35, die durch Druck gesteuerte Betätigungsvorichtungen 36 und 37 aufweisen. Eine Leitung 38 verbindet diese Einrichtungen mit einer Druckluftquelle. Die Leitung 38 enthält ein Dreiwegeventil 39, das einen Betätigungs-Solenoid 40 hat. Eine erste Druckunterschiedsvorrichtung 41 ist mit dem freien Raum oberhalb der Schicht B in Kammer 10 und dem freien Raum oberhalb der Schicht C in Kammer 12 verbunden. Eine zweite Druckunterschiedsvorrichtung 42 ist mit den oberen und unteren Teilen des Standrohres 29 verbunden. Eine dritte Druckunterschiedsvorrichtung 43 ist mit dem oberen und unteren Teil des Standrohres 30 verbunden. Die Druckunterschiedsvorrichtungen 41, 42 und 43 sind mit Druckschaltern 44, 45 und 46 verbunden. Wenn die Druckunterschiedsvorrichtung 41 einen merklichen Druckunterschied zwischen den beiden freien Räumen oder eine der Druckunterschiedsvorrichtunegen 42 oder 43 einen anormalen Druckunterschied zwischen dem Boden und der Oberseite der Säulen in den entsprechenden Standrohren anzeigt, beispielsweise durch Mangel an Material verursacht, schließt sich einer der Schalter 44, 45 oder 46 und schließt einen Stromkreis zu dem Solenoid 40. Daraufhin bewegt sich das Dreiwegeventil 39, um die Luftleitung 38 zu schließen und den Druck aus den Ventilbetätigungsvorrichtungen 36 und 37 ausströmen zu lassen. wodurch die Ventile 34 und 35 geschlossen werden. Die Ventile und ihre Betätigungseinrichtungen, die Differentialdruckvorrichtungen und die Druckschalter sind alle an sich allgemein bekannte und übliche ZD Vorrichtungen. Als weitere Sicherheitsmaßnahme wir ' d vorzugsweise das Standrohr30 abgeschlossen, wenn ein Druckabfall auftritt. Für diesen Zweck enthält das Standrohr einen Ventilsitz47 unter seiner Verbindung mit dem Zuleitungskana125 für feste Teilchen. Ein damit zusammenarbeitendes Ventil48 ist zur hin- und hergehenden Bewegung in dem Standrohr angeordnet und hat eine durch Druck gesteuerte Betätigungsvorrichtung49. Die Druckluftleitung38 ist ebenfalls mit der Betätigungsvorrichtung49 verbunden, so daß das Ventil47, 48 sich zu gleicher Zeit schließt, wie die Ventile 34 und 35.
• Bei dem Beispiel der Eisenerzreduktion kann die Kammer 10 ein zweistufiger Vorerhitzer sein, die ihr zugeführten festen Teilchen können Eisenerzteilchen sein und das Gas eine Mischung von brennbaren Gasen und Überschußluft. Die Kammer 12 kann eine zweistufige Reduktionsvorrichtung sein, die daraus abzugebenden festen Teilchen können Schwammeisen sein, und das zugeführte Gas kann ein vorerhitztes Reduktionsgas, wie etwa Wasserstoff, Kohlentnonoxyd oder Mischungen davon sein. Nachdem das Reduktionsgas das Reduktionsgerät verläßt, wird es durch Entfernung der Reaktionsprodukte regeneriert und in dem Verfahren erneut verwendet. Deswegen darf es nicht mit Verbrennungsprodukt -en aus dem Vorerhitzer vermischt werden. Das sich mit beiden Gasen vertragende und den beiden Standrohren zugeführte Gas kann Dampf sein. Im Standrohr 29 dient Dampf auch dazu, Oxydierungsprodukte der Verbrennung von den vorerhitzten Erzteilchen abzustreifen. Da diese Verbrennungsprodukte nur nützlich sind, um ihre Hitze wiederzugewinnen, ist Hinzufügen von Gas nicht schädlich, aber eine Durchsetzung mit erloschenem Reduktionsgas würde zweckmäßig sein. Verbrauchtes Reduktionsgas enthält bereits Wasserdampf als Reaktionsprodukt. Aus diesem Grunde erhöht über das Standrohr zugeführter Dampf nur leicht den Wassergehalt, der anschließend entfernt wird, wenn das Gas regeneriert wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE.' 1. Verfahren zum Fördern feinverteilter fester Stoffe, insbesondere zur Reduktion von Eisenerzen, mittels sie in aufeinanderfolgenden Schichten in Schwebe haltenden Gasen, wobei die festen Stoffe fortlaufend aus einer Kammer in eine andere gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Stoffe aus der ersten Kammer (10) in den Kopf einer nach abwärts fließenden Säule (29) austreten, aus deren unterem Teil sie in den unteren Teil einer hochsteigenden Säule (30) fließen, worauf sie vom Scheitel dieser Säule (30) in die zweite Kammer (12) fließen, wobei den Böden der beiden Säulen (29, 30) ein die Teilchen in Schwebe haltendes gegenüber den Gasen in beiden Kamern (10, 12) indifferentes Gas zugeführt wird (32, 33). 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die festen Stoffe mit verschiedenen sie in Schwebe haltenden Gasen behandelt werden und das Gas über den in Schwebe gehaltenen Schichten in jeder Kammer einen vorbestimmten Druck hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen der Säulen (29, 30) so gewählt werden, daß sie die Kammern (10, 12) gegen einen Übertritt von Gasen aus einer in die andere absperren, so daß die Säulen eine Art Flüssigkeitsverschluß gegen Vermischen der Gase in beiden Kammern (10, 12) bilden. 3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, bei welcher zwei Kammern mit Ein- und Auslaß oben und unten für die die Teilchen in Schwebe haltenden Gase vorgesehen sind, wobei die Teilchen fortlaufend aus der einen Kammer durch einen Auslaß und in die zweite Kammer durch einen Einlaß gefördert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Kammern (10, 12) ein U-Rohr (13) angeordnet ist, an dessen einem Arm (29) der Auslaß (22) aus der ersten Kammer (10) und an dessen anderem Arm (30) der Einlaß (25) in die zweite Kammer (12) angebracht sind, wobei beide Arme (29, 30) von solcher Höhe sind, daß die Säulen der darin in Schwebe gehaltenen festen Teilchen beide Kammern (10, 12) gegen Übertrömen von Gasen von einer zur anderen durch das U-Rohr hindurch abschließen und an den Böden der Arme des U-Rohres (29, 30) Zuleitungen (32, 35) für ein die Teilchen in Schwebe haltendes gegenüber den Gasen in den Kammern (10, 12) indifferentes Gas vorgesehen sind. 4. Vorrichtung nach Anspruch3, gekennzeichnet durch Absperrorgane (34, 35) in den Zuleitungsrohren (32, 33) des die Teilchen in Schwebe haltenden Gases zu den Böden der U-Rohr-Schenkel (29, 30) und eine auf Druckunterschiede ansprechende Vorrichtung (41) zum Betätigen der Absperrorgane (34, 35) bei einem Druckabfall, bei dem die Säulen der festen Teilchen im U-Rohr unbeweglich werden. 5. Vorrichtung nach Auspruch4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Druckunterschiede ansprechende Vorrichtung (41) so ausgebildet ist, daß sie auf die Druckunterschiede in beiden Kamniern (10, 12) und auf die Druckunterschiede zwischen Boden- und Kopfteilen der U-Rohr-Schenkel (29, 30) anspricht. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im U-Rohr-Schenkel der hochsteigenden Säule (30) ein durch Druckunterschiede betätigtes Absperrventil (48) unterhalb der Einmündung des Einlaufes (25) zur zweiten Kammer (12) sitzt, das bei Druckabfall geschlossen wird. 7. Vorrichtung nach Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, daß weitere durch Druckunterschiede ansprechende Vorrichtungen (42, 43) angeordnet sind, die derart angeordnet sind, daß sie auf Druckunterschiede zwischen den Kammern (10, 12) und auf Druckunterschiede zwischen Boden-und Kopfteil der U-Rohr-Schenkel (29, 30) ansprechen,