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Verfahren zum Rösten, insbesondere zum magnetisierenden Rösten von
fluidisierten Eisenerzen Bekanntlich besteht das magnetisierende Rösten von fluidisierten
Eisenerzen darin, daß das Erz bei einer Temperatur von 600 bis
7001 C in einem Gemisch von verbrannten, oxydierenden und reduzierenden Gasen
fluidisiert wird.
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Um den thermischen Wirkungsgrad dieses Vorganges zu verbessern, wird
in zahlreichen Verfahren ein Teil der nutzbaren Wärme des auf dem Behandlungsbett
austretenden Gases und Erzes benutzt, um die Temperatur des zu behandelnden Erzes
zu erhöhen. Das magnetisierende Rösten erfolgt daher meistens in wenigstens drei
Phasen, und zwar in einer Phase der Vorwärmung des Erzes durch Wärmeaustausch, in
einer zweiten Phase der Erhitzung und Reduktion in einer entsprechenden Atmosphäre
sowie in einer dritten Phase der Abkühlung des Erzes durch Übertragung der nutzbaren
Wärme auf das der ersten Behandlungsphase unterworfene Erz.
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Die erste und dritte Behandlungsphase gehen gewöhnlich in einem Wärmeaustauscher
vor sich. Das kalte Erz wird pneuinatisch durch eine Rohrleitung gefördert, die
durch ein Fluidisierungsbett des heißen trzes hindurchgeht oder umgekehrt. Man kann
aber auch ein Zwischenniedium verwenden, das in einem kohrsystem umläuft, welches
durch zwei getrennte Fluidisierungsbetten hindurchgeht.
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Im ersten Fall ist eine große Rohroberfläche erforderlich, weil der
Austausch mit den pneumatisch geförderten Materialien gering ist. überdies ist es
schwierig, eine gleichmäßige Verteilung der pulverförmigen Materialien in einem
Rohrbündel zu erzielen, d. h. die Oberfläche des Austauschers maximal auszunutzen.
Im zweiten Fall ist die Anlage komplizierter, und die Anschaffungskosten sind daher
höher. Nach einem bekannten Verfahren wird zunächst die Luft durch das behandelte
Erz vorgewärmt, diese dann nach Zugabe von Verbrennungsgasen oder Brennstoff unter
den mittleren Rost geführt und die hier entstehenden besonders heißen Oase anschließend
zur Vorwärmung des frischen Erzes auf dem oberen Rost eingesetzt. Hierbei kommt
es zum direkten Wärmeaustausch zwischen Luft und dem bereits behandelten Erz, und
erst nach Zugabe des Brennstoffes erfolgt die Wärmeübertragung auf das frische Erz.
]Dieses Verfahren arbeitet naturgemäß ebenfalls mit relativ niedrigem thermischem
Wirkungsgrad.
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Die Erfindung bezweckt, Verfahren zum magtietigierenden Rösten von
fluidisierten Erzen derart zu verbessern, daß der thermische Wirkungsgrad und die
Sicherheit des Betriebes erhöht und gleichzeitig die zur Ausführung dienenden Vorrichtungen
vereinfacht werden.
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, Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zum Rösten,
insbesondere zum magnetisierend den Rösten von fluidisierten Erzen in wenigstens
drei getrennten Fluidisierungsbetten mittels der gleichen Strömung heißer Gase unter
Übertragung eines Teils der nutzbaren Wärme des reduzierten Erzes auf das noch nicht
reduzierte Erz, wobei das erste und das dritte Bett auf gleicher Höhe liegen, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß das erste und das dritte Bett mit den Längsseiten
aneinandergrenzen und nur durch eine Scheidewand voneinander getrennt sind, daß
im ersten und im dritten Bett waagerechte, im wesentlichen parallel zur Scheidewand
gerichtete Strömungen zum Erztransport erzeugt werden und daß im zweiten Bett die
heißen Fluidisierungsgase
durch teilweise Verbrennung eines Brennstoffs
im zweiten Bett erzeugt werden. Dabei kann man so arbeiten, daß durch die Strömung
der heißen Gase zuerst das dritte Bett und dann das erste Bett fluidisiert wird,
oder man leitet die Gase in umgekehrter Richtung, so daß zuerst das erste Bett und
dann das dritte Bettfluidisiert wird.
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Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß äle erste und dritte Kammer Kammein des
gleichen Gehäuses sind, das durch wenigstens eine senkrechte Scheidewand in
Kammern
unterteilt ist. Dabei kann das Gehäuse zweckmäßig einen viereckigen
Umriß aufweisen und die Scheidewand zu einer der Seiten des Gehäuses parallel sein,
so daß die Kammern ebenfalls einen viereckigen Umriß aufweisen. Man -kann die Vorrichtung
auch so ausbilden, daß das Gehäuse durch zwei zueinander parallele, senkrechte geheidewände
in drei Kammern
unterteilt ist, wobei die mittlere Kammer die dritte
Kammer bildet, von welcher die beiden anderen Kammern sowohl fürdie Zuführung
und Abführung der Materialien, als auch für den Einlaß und die Ab-
führung
der Fluidisierungsgase abgezweigt sind.
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In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausfühmngsform"en v6ii
- iur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfabrens geeigneten Vorrichtungen
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 schematisch eine solche Vorrichtung, bei welcher
die Übertragung der Wärme des reduzierten und h - eißen - Erzes auf
das eintretende kalte Erz in einem Gehäuse er.fölgt, das durch zwei senkrechte und
parallele Scheidewände in drei Kammern unterteilt ist, wobei die Strömung der Fluidisierungsphase
zuerst durch die mittlere Kammer hindurchgeht, in der sich die heißen Materialien
befinden, und dann die in den seitlichen Kammern zu erhitzenden Materialien:fluidisiert,
und F i g. 2 einen waagerechten Schnitt nach der Linie II-II der F i g.-
1-,-F i g. 3 schematisch eine abgeänderte Vorrichtung, bei welcher die Übertragung
der Wärme des reduzierten und heißen Erzes auf das eintretende kalte Erz in einem
Gehäuse erfolgt, das in zwei Kammern
unterteilt ist, in welchen die Strömung
der. Fluidisierungsgase vom Bett der kalten Materialien zum Bett der heißen Materialien
verläuft, und F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 3.
In
F ig. 1 ist mit 1 eine Kammer bezeichnet, in welche das pulverförmige
Erz (das bereits erhitzt ist, wie später erklärt wird) bei 2 eingeführt wird, während
das Erz bei 3 aus der Kammer abgeführt wird. Das Erz wird in der Kammer
ohne Rost in einem Bett 4 mittels heißer Gase fluidisiert, welche aus dem unteren
Ende em*er Verbrennungskammer 5 austreten, die durch die Leitung
6 mit Brennstoff gespeist wird und die vollständig in das fluidisierte Bett
eingetaucht ist, um den thermischen Austausch zu verbessern. Das heiße und reduzierte
Erz wird bei 7
oberhalb eines Rostes 9 in eine Kammer
8 eingeführ4 in welcher das Erz in einem Bett 10 fluidisiert wird.
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Die Kammer 8 ist die mittlere Kammer eines Gehäuses
von rechteckigem Umriß, das Scheidewände 11 und 12 in drei Kammern
13, 8 und 14 unterteilen, von denen jede einen Fluidisierungsrost aufweist.
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Die Leitung 7, durch welche das reduzierte und heiße Erz in
die Kammer 8 eingeführt wird, liegt am einen Ende derselben, während die
Abführungsleitun- 15 für das Erz am anderen Ende der Kammer angeordnet ist,
so daß sich im Inneren des fluidisierten Bettes 10 eine Strömung zur Verschiebung
der Materialien bildet, die entsprechend dem Pfeil 16 gerichtet ist.
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In die Kammern 13 und 14 wird das zu behandelnde Erz bei
17 und 18 eingeführt sowie aus den Kammern an den entgegengesetzten
Enden bei 19
und 20 abgeführt, so daß sich Strömungen zur Verschiebung der
Materialien in der Richtung der Pfeile 21 und 22 bilden. Das bei 19 und 20
abgeführte Erz gelangt in die Leitung 2, welche die Kammer 1 speist,
in der das eigentliche magnetisierende Rösten erfolgt. Die von der Verbrennung im
Brenner 5 herrührenden heißen Gase fluidisieren und reduzieren das Erz des
Bettes 4 und werden dann durch eine Leitung 23
unterhalb des Fluidisierungsrostes
9 der Kammer 8
eingeführt. Am oberen Ende der Kammer werden
die Gase von einer Leitung 24 aufgenommen, welche sie einem Staubfänger
25 zufühit, aus dem sie durch eine Leitung 26 unterhalb der Fluidisierungsroste
der Karnmern 13 und 14 eingeführt werden, in welchen sie das kalte Erz fluidisieren,
indem sie den größeren Teil ihrer nutzbaren Wärme an dasselbe abgeben. Die Gase
werden an den oberen Enden der Kammern 13 und 14 durch Leitungen
27 und 28 aufgenommen, welche sie einem Staubfänger 29 zuführen,
aus dem sie durch eine Leitung 30 nach außen abgeführt werden.
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Die in den Staubfängem 25 und 29 gesarnmelten Staubteilchen
des Erzes werden durch Leitungen 31
und 32 wieder in die Auslaßleitungen
der Kammern
eingeführt, aus denen sie herkommen.
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F i g. 3 stellt schematisch den verzweigten Kreislauf einer
Behandlungsvorrichtung dar, die einen Reaktor 33 zum magnetisierenden Rösten
des pulverförmigen Erzes und einen Austauscher mit zwei Kammern 34 und
35 aufweist. Diese beiden Kammern sind in F i g. 3 der Deutlichkeit
halber getrennt dargestellt, obwohl sie einen Teil eines einzigen Gehäuses bilden,
wie F i g. 4 im Grundriß zeigt. Die Kammern sind nur durch ein senkrechtes
Blech 36 getrennt, durch welches die Wärmeübertragung erfolgt.
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Das zu behandelnde Erz kommt aus einem Vorratsbehälter 37 und
wird durch eine Förderschnecke 38 in die Kammer 34 des Austauschers
eingeführt, in welcher es fluidisiert und vorgewärmt wird, während es sich in der
Richtung des Pfeiles A verschiebt. Das Erz gelangt dann durch eine Leitung
39 in den Röstreaktor 33, in welchem es gleichzeitig durch die heißen
Gase fluidisiert wird, die aus einem in das Bett eingetauchten Brenner 40 aufsteigen.
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Das teilweise reduzierte, heiße Erz tritt aus dem Reaktor
33 durch eine Leitung 41 aus und gelangt in die Kammer 35 des
Austauschers, in welcher es fluidisiert und abgekühlt wird, während es sich in der
Richtung des Pfeiles B verschiebt. Hierauf wird das Erz aus der Vorrichtung durch
eine Leitung 42 nach außen abgeführt, in welche die Staubteilchen eingeführt werden,
die vom Staubfänger 43 herrühren, dessen Aufgabe darin besteht, das aus der Kammer
35 durch eine Leitung 44 austretende Fluidisierungsgas zu reinigen.
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Die Reihenfolge des Durchgangs der Gase durch die verschiedenen Fluidisierungsbetten
ist von jener des vorhergehenden Beispiels verschieden. Die aus dem Brenner 40 austretende
Strömung der heißen Gase geht durch das Bett des der Röstung untere
worfenen
Erzes hindurch und tritt dann durch eine Leitung 45 in einen Staubfänger 46 ein.
Aus diesem wird sie durch eine Leitung 47 unterhalb des Fluidisierungsrostes der
Kammer 34 eingeführt, in welcher sie das in die Vorrichtung eintretende Erz erhitzt
und fluidisiert. Hierauf gelangt die Strömung der Gase über eine Leitung 48 in einen
Staubfänger 49, aus welchem sie über eine Leitung 50 unterhalb des Fluidisierungsrostes
für das heiße Erz in cTie Kammer 35 eingeführt wird.
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Die aus der Karruner 34 herrührenden Staubteilchen, die im Staubfänger
49 abgeschieden werden, werden durch eine Leitung 51 wieder in den Erzkreislauf
eingeführt.
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Wie F i g. 3 zeigt, bestehen die Fluidisierungsroste der
Kammern 34 und 35 aus ebenen Elementen, die sich teilweise überdecken,
ohne sich zu berühren. Infolge ihrer Konstruktion weisen sie eine allgemeine Neigung
auf, und bei der Ausführung der Erfindung werden sie vorzugsweise so angeordnet,
daß ihre Neigungen relativ zueinander entgegengesetzt sind und in der Verschieberichtung
der pulverförmigen Materialien liegen.
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Bei 52 und 53 sind Leitungen für die Zuführung von Luft
und Brennstoff dargestellt. Wie F i g. 3 zeigt, geht die Leitung
52 durch das Bett des heißen Erzes in der Kammer 35 hindurch, so daß
die Verbrennungsluft vorgewärmt werden kann.
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Wenn man diese Vorrichtung mit jener des vorhergehenden Beispiels
vergleicht, ergibt sich, daß das kalte Erz im vorliegenden Fall etwas mehr Wärme
von den Fluidisierungsgasen und weniger Wärme durch Austausch an den Scheidewänden
empfängt, weil das heiße Erz in der Kammer 35 durch die gleichen Gase
nach ihrem Durchgang durch die Kammer 34 fluidisiert wird, d. h. nachdem
die Gase abgekühlt worden sind. Insgesamt hat das in die Leitung 39 eintretende
Erz in der Kammer 34 etwas weniger Wärme aufgenommen, als in der vorhergehenden
Vorrichtung. Man verfügt jedoch bei 44 über heißere Gase, die dann zum Trocknen
des rohen Erzes in einem Brecher dienen können.
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Selbstverständlich müssen alle beschriebenen Kreisläufe, Gehäuse,
Kammern, Rohrleitungen, Staubfänger usw. in nicht dargestellter üblicher Weise sorgfältig
mit Wänneschutz versehen werden, um die thermischen Verluste möglichst zu verringern.
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Nachstehend wird ein Beispiel des magnetisierenden Röstens von Eisenerzen
gegeben, um den Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung hinsichtlich der gesamten
thermischen Bilanz des Röstvorganges zu zeigen.
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Das verwendete Erz ist ein kalkarmes Erz, das ungefähr 120/9 Spateisenstein
enthält und dessen ehe-mische Zusammensetzung folgende ist: Fe
....................
30,60/0 si02
.... 5,811/o Ca0
.................. 19,40/0 A1203 ................
3,9% H20
.................. 6,01/0 c02
.................. 17,01/0
Fe
. ................. 9,4% Das Rösten wird nach dem Schema der F i
g. 3
ausgeführt. Die Fluidisierungsgase werden durch Verbrennung von Heizöl
mit Luft gebildet, welche in der Schlange vorgewärmt wird, die in das austretende
Erz eingebettet ist. Die Gase treten aus der Vorrichtung durch die Leitung 44 mit
einer Temperatur von
350' C, und die gerösteten Materialien treten durch
die Leitung 42 mit einer Temperatur von
300' C aus. Der thermische Gesamtverbrauch
der Vorrichtung beträgt 210
000 kcal/t des in die Vorrichtung eintretenden
trockenen Erzes und setzt sich
zusammen aus:
| Endothermischein Verbrauch |
| (Zersetzung der Hydrate und des |
| Spateisensteins, Reduktion) ..... 90 000 keal |
| Nutzbarer Wärme der austretenden |
| festen Produkte ................ 53 000 keal |
| Nutzbarer Wärme der austretenden |
| Gase ......................... 40 000 kcal |
| Thermischen Verlusten ............ 27 000 kcal |
| 210 000 kcal |
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht daher die Ausführung der magnetisierenden
Röstung mit einem besonders niedrigen thermischen Verbrauch von 210
000 kcal/t,
welcher nach Kenntnis des Erfinders bisher noch niemals erreicht wurde.