DE1226126B

DE1226126B - Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen im Drehrohrofen mit fluessigen oder gasfoermigen Kohlenwasserstoffen und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1226126B
Application number: DER35532A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Hermann Sche Dr-Ing; Dr-Ing Werner Wenzel
Original assignee: RHEINSTAHL IND PLANUNG GmbH; WERNER WENZEL DR ING
Current assignee: RHEINSTAHL IND PLANUNG GmbH; WERNER WENZEL DR ING
Priority date: 1963-06-28
Filing date: 1963-06-28
Publication date: 1966-10-06
Also published as: US3331679A

Description

Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen nn Drehrohrofen mit flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen im Drehruhrofen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Dabei kann dem Erz als Reduktionsmittel ft ter Kohlenstoff zugesetzt werden. Es ist aber auch bekannt, an dem die Beheizung tragenden Ende des Dsehrahrofens flüssige oder gastörmige Kohlenwasserstoffe mit dem heißen, bereits weitgehend reduzierten Erz in Berührung zu bringen, wobei das am anderen, kalten Ende in den Ofen aufgegebene feinkörnige Eisenerz infolge der Drehbewegung des mit geringer Achsenneigung angeordneten Drehrohrofens im Gegenstrom zu dem Heizgas geführt und aufgeheizt wird. Dabei liegt die Temperatur des Erzes in dem Bereich des Ofens, in dem dieses mit den Kohlenwasserstoffen in Berührung gebracht wird, bei etwa &00 bis 1100° C. Dieser Temperaturwert ist gegeben durch die Notwendigkeit, unterhalb der Sintertemperatux des anreduzierten bzw. bereits weitgehend reduzierten Erzes zu bleiben. Die Kohlenwasserstoffe werden durch die Berührung mit dein reduzierten Erz und die hohe Temperatur praktisch vollständig geknackt. Diese Krackung kann unter Bindung von Erzsauerstoff oder unter Reaktion, mit gleichzeitig eingeblasenen gasförmigen Sauerstoffträgern bis zu gasförmigen Reduktionsgasgemischen aus CO und Hz erfolgen. Die Krackung kann aber auch so gelenkt werden, daß sich Krackkohlenstoff abscheidet, der als Redaktionsmittel wirkt.
Bei einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag werden zwecks Erhöhung des wirksamen Kontaktes zwischen Erz und Reduktionsgas die gasförmigen oder flüssigen Reduktionsmittel etwa quer zur Achse des Drehrohrofens derart in das Rollbett eingeblasen, d'aß unter ihrer Einwirkung ein in Wirbelbewegung befindliches Roll-Fließbett hervorgerufen wird, das mithin flüssigkeitsähnliche Eigenschaften aufweist. Uni dabei zwecks Vermeidung eines Zusammensinterns des Beschickungsgutes die für eine ausreichende Krackung der eingeblasenen Kohlenwasser--stoffe erforderlicheMindesttemperaturherabzusetzen, geht ein weiterer nicht vorbekannter Vorschlag dahin, mit den für die Reduktion verwandten Kohlenwasserstoffen zusammen geringeMengen oxydierenderGase, wie z. B. Luft in das Roll-Fließbett einzublasen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion via Eisenerzen im Drehrohrofen mit flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen,bei dem im Bereich des Austragsendes des Ofens sowohl die Kohlenwasserstoffe mit dem heißen, bereits weitgehend reduzierten Erz in Berührung gebracht und unter Abscheidung von Kohlenstoff geknackt werden als auch gleichzeitig Verbrennungsluft oder sonstige oxydierende Gase, vornehmlich im vorgewärmten Zustand, eingeblasen werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, das Verfahren nach obiger Gattung derart in vorteilhafter Weise weiter auszugestalten, daß die Krackung der Kohlenwasserstoffe in eine für den Gesamtprozeß günstige Richtung gelenkt und dadurch ein Zusammensintern der Beschickung verhindert wird, ohne nachteilige Einwirkung auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Das beanspruchte Verfahren zeichnet sich gegenüber dem Bekannten erfindungsgemäß dadurch aus, daß ein überschuß an Krackkohlenstoff erzeugt wird, der zusammen mit dem Reduktionsgut und den Ofenabgasen aus dem Drehrohrofen ausgetragen wird, der ausgetragene Krackkohlenßtoff vom Reduktionsgut bzw. den Abgasen abgetrennt und anschließend in die Erzbeschickung des Ofens zurückgeführt wird.
Der bei der Krackung der Kohlenwasserstoffe entstehende Krackkohlenstoff (Ruß) wird zum Teil von den Abgasen mitgerissen, die den Ofen am kalten Ende verlassen und zum Teil von der festen Beschickung des Ofens aufgenommen. Der Krackkchlenstoff wird nun, soweit er nicht durch Reduktion oder Verbrennung verbraucht ist, aus den Abgasen des Ofens nach an sich bekannten Entstaubungsmethoden abgeschieden und auch aus den den Ofen verlassenden festen Reduktionsprodukten, z. B. durch eine Magnetscheidung derselben zurückgewonnen. Dieser hinsichtlich Reduktion und Verbrennung erfindungsgemäß im überschuß .erzeugte und zurückgewonnene Krackkoh'lenstoff wird dann dem frischen Eisenerzmöller wieder beigemischt. Er hat die Aufgabe und ist in seiner Menge so bemessen, daß beim Durchlaufen des Drehrohrofens das feinkörnige Erz nach seiner Erwärmung auf Temperaturen von .etwa 700 bis ä50° C nicht zusammenbacken kann. Des weiteren wirkt der Xrackkohlenstoff als Reduktionsmittel, indem er ab etwa 600°C mit bei ansteigenden Temperaturen anwachsender Intensität den Erzsauerstoff bindet. Die Gesamtreduktion erfolgt bei diesem Verfahren demnach zum Teil durch den Krackkohlenstoff und zum Teil durch die beider Kohlenwasserstoffzersetzung entstehenden Reduktionsgase.
Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß der an den chemischen Reaktionen nicht beteiligte, mithin. im überschuß vorliegende, die Erzsinterung verhindernde Anteil .des Krackkohlenstoffs nicht verloren ist, sondern einem dauernden Kreislauf unterliegt, wodurch das Verfahren besonders wirtschaftlich gestaltet ist.
Im einzelnen kann das Verfahren der Erfindung in verschiedener Weise realisiert werden. Zweckmäßig werden die Kohlenwasserstofft in das Beschickungsbett eingeblasen durch eine oder mehrere feststehende Lanzen, die von der Beschickung vorzugsweise allseitig umgeben sind. oder deren Düsen zumindest dicht über der Beschickungsoberfläche liegen. Diese Lanzen werden zweckmäßig fest mit dem stationär angeordneten Ofenkopf verbunden und sind von der Drehbewegung des Ofens ausgeschlossen. Man kann das Einblasen der Kohlenwasserstofft in das Beschickungsbett aber auch so durchführen, daß im Mantel des Ofens in an sich bekannter Weise als Einblasedüsen ausgebildete Öffnungen angeordnet sind, die sich mit dem Ofen drehen und durch die hindurch jeweils beim Untertauchen der Düse unter die Beschickungsoberfläche die Kohlenwasserstofft in die Beschickung eingeblasen werden. Die Intensität der Einblasung kann hierbei so gesteuert werden, daß die eingeblasene Menge an Kohlenwasserstoffen mit der Höhe des über den Einblasedüsen liegenden Beschickungsbettes zu- und abnimmt.
Als besonders vorteilhaft empfiehlt die Erfindung, am Ort der Kohlenwasserstoffeinblasung zugleich auch Luft (Primärluft) einzublasen, beispielsweise mittels einer Ringdüse. Die Primärluftmenge wird dabei derart eingestellt, daß sie 5 bis 25 % der für eine vollständige Verbrennung -der Kohlenwasserstofft bzw. deren Krackprodukte erforderlichen Luftmenge ausmacht. Die übrige Verbrennungsluft (Sekundärluft) wird durch einen am Austragsende über dem Bett angeordneten Kopfbrenner und durch über die gesamte Ofenlänge verteilte Mantelbrenner eingeführt. Dadurch gelingt es, die Menge des im überschuß zu erzeugenden Krackkohlenstoffs entsprechend zu steuern, eine übermäßige Verbrennung von Krackkohlenstoff im Gasraum des Ofens zu verhindern und gleichzeitig einen günstigen Temperaturverlauf längs des Ofens einzustellen. An der kalten Erzbeschickungsseite sollen beispielsweise etwa 30° C und an der heißen Erzaustragsseite etwa 1000° C herrschen.
Die Primärluft, die zusammen mit den Kohlenwasserstoffen in das. Beschickungsbett eingeblasen wird, kann gegebenenfalls mengenmäßig gesteuert und den jeweiligen. Kohlenwasserstoffmengen angepaßt werden, wobei zweckmäßig eine Teilluftmenge auch dann weitergeblasen wird, wenn oberhalb des Beschickungsbettes keine Kohlenwasserstofft mehr aus den Düsen austreten. Versuche haben gezeigt, daß innerhalb des genannten Regelbereiches es sich erreichen läßt, daß die für die Beifügung zum frischen Erzmöller erforderliche Menge an Krackkohlenstoff gebildet wird, die z. B. 20 o% a der Erzmenge betragen kann und etwa im Bereich zwischen 10 und 25 0/0 liegen soll. Anstatt Primärluft können auch andere oxydierende Gase, z. B. Gase mit gegenüber Luft erhöhtem Sauerstoffanteil verwendet werden.
Um zu verhindern, daß der in den Gasraum des Ofens übertretende feinverteilte Krackkohlenstoff durch die eingeblasene Sekundärluft verbrannt wird, kann erfindungsgemäß so vorgegangen werden, daß die Sekundärluft mit einem Hilfsbrennstoff ganz oder teilweise vorverbrannt wird. Als solcher Hilfsbrennstoff wird insbesondere das brennbare Abgas des Ofens verwandt. Diese Vorverbrennung der Sekundärluft kann so erfolgen, daß der Hilfsbrennstoff zusammen mit der Luft durch Brenner mit möglichst kurzer Flamme in den Ofen eingeblasen wird. Es können aber auch außerhalb des Ofens Vorverbrennungsräume eingerichtet werden, in denen zunächst die Sekundärluft mit dem Hilfsbrennstoff verbrannt wird und dann die dabei erhaltenen Verbrennungsgase in den Ofen eingeblasen werden.
Bei Eisenerzen, -die besonders stark zum Zusammenbacken neigen, ist es im Bedarfsfalle vorgesehen, daß das Verfahren auch mit einem beträchtlichen überschuß an Krackkohlenstoff in der Ausgangsmischung gefahren wird, z. B. mit 50 %: Kohlenstoffgehalt der-Mischung, wodurch die Backneigung praktisch vollständig vermieden wird bis zu Temperaturen von etwa 1100° C. Bei dieser Arbeitsweise befinden sich in dem Ofenaustrag entsprechend beträchtliche Mengen des überschüssigen Krackkohlenstoffs, z. B. 25 %,. Dieser Krackkohlenstoff wird, wie bereits erwähnt, durch Behandlung des Endproduktes auf einem Magnetscheider zurückgewonnen und dem Erzmöller wieder beigefügt.
Wegen der stark unterschiedlichen Bedingungen für die verschiedenen Teilprozesse des gesamten Reduktionsverfahrens nach der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen oder mehrere Drehöfen zu verwenden, die in ihren Teilen den darin durchzuführenden Prozessen besonders angepaßt sind. Man kann so z. B. zwei hintereinandergeschaltete Drehöfen verwenden, bei denen das Erzkohlenstoffgemisch zunächst durch den einen dieser Öfen geleitet wird, der in der Hauptsache der Aufheizung dient und danach durch den zweiten Ofen, der in der Hauptsache der Kohlenwasserstoffkrackung und der Eisenerzreduktion dient. Die Heizgase werden hierbei im Gegenstrom zu der Beschickung zuerst durch den heißen Ofen und danach durch den kälteren bzw. den Vorwärmofen geführt.
In der Abbildung ist schematisch eine derartige Drehrohrofenreduktionsanlage als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
1 ist ein in diesem Fall mit horizontaler Achse ausgebildeter Drehrohrofen, in dem ölkrackung und der größte Teil der Eisenerzreduktion durchgeführt wird. 2 und 3 sind die feststehenden Köpfe dieses Drehofens, der gegen diese feststehenden Teile durch an sich bekannte Dichtungselemente abgedichtet ist. 4 ist ein Drehofen mit geneigter Achse, in dem die Rufheizung und zum Teil bereits die Reduktion des Beschickurigsgutes_durchgeführt wird. 5 ist eine Durchtrittsöffnung im Ofenkopf 2 als Kopfbrenner für das Einblasen von Sekundärluft. 6 ist eine Durchtrittsöffnung mit hindurchgeführter Blaslanze für das Einblasen von Öl in das Reduktionsgut 12. Diese Lanze ist bei der dargestellten Ausführungsform in dem zweiten feststehenden Ofenkopf 3 des Drohofens 1 in einer besonderen Lagerung 7 aufgestützt und gelagert. Die Blaslanze 6 besitzt eine größere Zahl von öleinblasdüsen B. Zur Blaslanze 6 gehört ferner eine nicht dargestellte Vorrichtung für das Einblasen der Primärluft. Diese kann im vorliegenden Fall so ausgeführt sein, daß bei 6 bereits ein Gemisch aus Öl und z. B. 15 0/a Primärluft zugeführt wird.
Am Ofenkopf 2 ist des weiteren eine Auslaßöffnung 9 vorgesehen, mittels der das reduzierte feinkörnige Erz aus dem Ofen 1 z. B. in kontinuierlicher Weise abgeführt werden kann.
Das aus einem Gemisch von Erz mit beispielsweise 20 0/a Krackkohlenstoff bestehende Reduktionsgut 11 wird dem geneigten Drehrohrofen 4 an seinem nicht gezeichneten kalten Ende 13 zugeführt. Es verläßt den Ofen 1 bei 10. Auf den Mänteln der Öfen 1 und 2 sind Mantelbrenner 14 bh 16 angeordnet. Das aus der Verbrennung der Reduktionsabgase und der Krackabgase mittels der durch die Brenner 5 und 14 bis 16 eingeblasenen Verbrennungsluft entstehende Abgas der Öfen verläßt -diese am kalten Ende 13 des Ofens 4.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen im Drehrohrofen mit flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen, bei dem im Bereich des Austragsendes des Ofens sowohl die Kohlenwasserstoffe mit dem heißen, bereits weitgehend reduzierten Erz in Berührung gebracht und unter Abscheidung von Kohlenstoff gekrackt werden als auch gleichzeitig Verbrennungsluft, vornehmlich im vorgewärmten Zustand, eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß einüberschuß an Krackkohlenstoff erzeugt wird, der zusammen mit dem Reduktionsgut (12) und den Ofenabgasen aus dem Drehrohrofen (1) ausgetragen wird, der ausgetragene Krackkohlenstoff vom Reduktionsgut bzw. den Abgasen abgetrennt und anschließend in die Erzbeschickung des Ofens zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe in das Beschickungsbett eingeblasen werden durch eine oder mehrere feststehende Lanzen (6), die von dem Reduktionsgut (12) vorzugsweise allseitig umgeben sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe in das Beschickungsbett eingeblasen werden durch steuerbare CSffnungen in der sich drehenden Ofenwand, die beim Untertauchen unter die Beschickungsoberfläche jeweils geöffnet werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Beschikkungsbett zusammen mit den Kohlenwasserstoffen Luft (Primärluft) eingeblasen wird, deren Menge etwa 5 bis 25% der für die vollständige Verbrennung erforderlichen Menge beträgt, und daß ferner durch einen am Austragsende über dem Bett angeordnete Kopfbrenner (5) und durch über die gesamte Ofenlänge verteilte Mantelbrenner (14, 15, 16) weitere Luft (Sekundärluft) eingeführt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluft innerhalb oder außerhalb des Ofens mit einem Hilfsbrennstoff mindestens teilweise vorverbrannt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als solcher Hilfsbrennstoff die vom mitgeführten Krackkohlenstoff befreiten Abgase des Drehrohrofens Verwendung finden.
7. Vorrichtung für .die Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen in mehrere Abschnitte unterteilten Drehrohrofen, in dessen kälterem Teil eine Vorreduktion des Erzes durch den Krackkohlenstoff und eine Vorwärmung der Beschickung erfolgt, während in dem heißeren Teil die Kohlenwasserstoff-Krackung und eine Erznachreduktion geschieht, wobei der Gasfluß von .dem heißeren Teil in den kälteren und der Fluß des Reduktionsgutes in entgegengesetzter Richtung erfolgt. B.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei hinterandergeschalteten Drehrohröfen (1, 4), die in den Abmessungen und/oder in der Ofenneigung und/oder in der Umdrehungsgeschwindigkeit voneinander verschieden sind.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, gekennzeichnet durch einen weiteren Drehrohrofen, der von dem Reduktionsgut (12) nach dem Passieren des Krackofens (1) bzw. Krackofenteils durchlaufen wird und in dem eine weitere Temperatursteigerung des Reduktionsgutes (12) erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 857 812; deutsche Patentanmeldung T 180 VI a/ 18 a (bekanntgemacht am 14. 8.1952); USA.-Patentschriften Nr. 2 327101, 2 292 579, 2 349 688, 2107 549.