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DE10101157A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Gemisches aus Eisenerz und Schwelkoks - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen eines Gemisches aus Eisenerz und Schwelkoks

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Publication number
DE10101157A1
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Authority
DE
Germany
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reactor
iron ore
granular
smoldering
coke
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10101157A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Orth
Martin Hirsch
Peter Weber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Outokumpu Oyj
Original Assignee
MG Technologies AG
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Publication date
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Publication of DE10101157A1 publication Critical patent/DE10101157A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0033In fluidised bed furnaces or apparatus containing a dispersion of the material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
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Abstract

Man gibt körnige Kohle und vorgewärmtes körniges Eisenerz einem Schwelreaktor auf, in welchem durch Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und durch partielle Oxidation der Bestandteile der Kohle Temperaturen im Bereich von 800 bis 1050 DEG C erzeugt werden. Im Schwelreaktor hält man die körnigen Feststoffe in wirbelnder Bewegung. Aus dem oberen Bereich des Reaktors führt man heißes Abgas zu einem Feststoff-Abscheider. Das körnige Eisenerz wird mit dem heißen Abgas vorgewärmt und heißes, körniges Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks wird als Produkt aus dem Reaktor und/oder aus dem Abscheider abgezogen. Der Schwelreaktor kann als Wirbelschichtreaktor oder als pneumatische Förderstrecke ausgebildet sein. Das körnige Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks ist z. B. für einen Schmelzreduktionsprozess geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines heißen, körnigen Gemisches aus Eisenerz und Schwelkoks.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das eingangs genannte Gemisch auf kostengünstige Weise zu erzeugen. Das Erz-Koks-Gemisch soll dabei insbesondere für den Einsatz in einen nachfolgenden Schmelzreduktionsprozess geeignet sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass man körnige Kohle und vorgewärmtes körniges Eisenerz einem Schwelreaktor aufgibt, in welchem durch Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und durch partielle Oxidation der Bestandteile der Kohle Temperaturen im Bereich von 800 bis 1050°C erzeugt werden, wobei man die körnigen Feststoffe in wirbelnder Bewegung hält und aus dem oberen Bereich des Reaktors zu einem Feststoff-Abscheider führt, aus welchem man ein heißes Abgas ableitet, dass man das körnige Eisenerz mit dem heißen Abgas vorwärmt und dass man heißes, körniges Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks als Produkt aus dem Reaktor und/oder aus dem Abscheider abzieht.
Der Schwelreaktor kann z. B. als Wirbelschichtreaktor oder als pneumatische Förderstrecke ausgebildet sein. Üblicherweise liegt der Druck im Schwelreaktor im Bereich von 1 bis 10 bar und vorzugsweise 2 bis 7 bar.
Zweckmäßigerweise führt man dem Schwelreaktor hochflüchtige Kohle, auch Braunkohle, zu. Die Kohle kann auch wasserhaltig sein. Die Kohle, die man dem Schwelreaktor zuführt, weist Korngrößen bis etwa 10 mm und vorzugsweise bis höchstens etwa 6 mm auf, die Körnungen des Eisenerzes liegen im Bereich bis zu 10 mm und vorzugsweise bis zu 6 mm. Im Produkt aus Eisenerz und Schwelkoks liegt das Gewichtsverhältnis Fe : C üblicherweise im Bereich von 1 : 1 bis 2 : 1.
Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Fließschema des Verfahrens.
Einem Schwelreaktor (1) führt man durch die Leitung (2) körnige Kohle und durch die Leitung (3) vorgewärmtes körniges Eisenerz zu. Luft für die partielle Oxidation im Reaktor (1) und für die Verwirbelung und den Transport der Feststoffe wird in der Leitung (5) herangeführt und tritt durch einen Verteiler (6) in den Reaktor (1) ein. Sekundärluft wird in der Leitung (4) herangeführt. Im Reaktor sorgt man für Temperaturen im Bereich von 800 bis 1050°C und zumeist 850 bis 1000°C. Die Verweilzeiten für die Feststoffe im Reaktor (1) liegen etwa im Bereich von 2 bis 20 sec.
Durch heißes Abgas mitgeführt werden die Feststoffe vom oberen Bereich des Reaktors (1) durch den Kanal (8) zu einem als Zyklon ausgebildeten Abscheider (9) geleitet. Die weitgehend feststofffreien heißen Abgase strömen aufwärts in einen Suspensionswärmeaustauscher (10), dem man durch die Leitung (11) von außen körniges Eisenerz zuführt. Dieses Eisenerz wird im direkten Kontakt mit dem heißen Abgas vorgewärmt und durch die Leitung (12) zu einem Abscheidezyklon (13) geführt, von wo das vorgewärmte Eisenerz durch die Leitung (3) zurück in den Reaktor (1) gelangt. Abgas zieht in der Leitung (14) ab und wird einer nicht dargestellten Gasreinigung zugeführt.
Erzeugtes Erz-Koks-Gemisch zieht man einerseits durch die Leitung (15) aus dem Abscheidezyklon (9) und andererseits durch die Leitung (16) vom unteren Bereich des Reaktors (1) ab. Üblicherweise enthält die Leitung (16) grobkörnigeres Gemisch als die Leitung (15). Ein Syphon (15a) dient zweckmäßigerweise als Drucksperre. In der Leitung (16a) kann man das Feststoffgemisch der weiteren Verwendung z. B. in einem Schmelzreduktionsprozess zuführen. Ein solcher Schmelzreduktionsprozess ist z. B. in den US-Patenten 6083296 und 6143054 beschrieben. Das Eisenerz in den Leitungen (15) und (16) ist gegenüber dem Erz der Leitung (11) bereits teilweise reduziert, wobei üblicherweise 10 bis 40% des im ursprünglichen Eisenerz enthaltenen Sauerstoffs bereits entfernt sind.
Beispiel
In einer der Zeichnung entsprechenden Anlage werden durch die Leitung (11) 170 t/h körniges Eisenerz und durch die Leitung (2) 142 t/h körnige Kohle mit 25,4 Gew.-% Flüchtigen und 17 Gew.-% Feuchte herangeführt. Durch die Leitungen (4) und (5) treten insgesamt 114000 Nm3/h Luft in den Schwelreaktor (1) ein, mit welchem die Temperatur bei 950°C gehalten wird. Durch die Leitung (16a) zieht man 210 t/h Erz- Schwelkoks-Gemisch ab, welches aus 16 Gew.-% Fe2O3, 49 Gew.-% FeO, 28 Gew.-% Kohlenstoff und 7 Gew.-% Asche besteht. Das über die Leitung (14) abgezogene Prozessgas hat eine Temperatur von 518°C und die Zusammensetzung
CO 11 Vol.-%
CO2 11 Vol.-%
H2O 22 Vol.-%
H2 15 Vol.-%
CH4 1 Vol.-%
N2 40 Vol.-%

Claims (6)

1. Verfahren zum Erzeugen eines heißen, körnigen Gemisches aus Eisenerz und Schwelkoks, dadurch gekennzeichnet, dass man körnige Kohle und vorgewärmtes körniges Eisenerz einem Schwelreaktor aufgibt, in welchem durch Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas und durch partielle Oxidation der Bestandteile der Kohle Temperaturen im Bereich von 800 bis 1050°C erzeugt werden, wobei man die körnigen Feststoffe in wirbelnder Bewegung hält und aus dem oberen Bereich des Reaktors zu einem Feststoff-Abscheider führt, aus welchem man ein heißes Abgas ableitet, dass man das körnige Eisenerz mit dem heißen Abgas vorwärmt und dass man heißes, körniges Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks als Produkt aus dem Reaktor und/oder aus dem Abscheider abzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwelreaktor als Wirbelschichtreaktor oder als pneumatische Förderstrecke ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Schwelreaktor im Bereich von 1 bis 10 bar liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Schwelreaktor hochflüchtige Kohle zuführt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus Eisenerz und Schwelkoks ein Gewichtsverhältnis Fe : C von 1 : 1 bis 2 : 1 aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass man das körnige Gemisch aus Eisenerz und Schwelkoks in einen Schmelzreduktionsprozess leitet.
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