DE2020306A1

DE2020306A1 - Verfahren zur Direktreduktion von feinkoernigen Eisenoxyden im Drehrohrofen

Info

Publication number: DE2020306A1
Application number: DE19702020306
Authority: DE
Inventors: Rausch Hans Dipl-Chem Dr; Gerhard Dipl-Ing Reuter; Friedrich Rosenstock
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1970-04-25
Filing date: 1970-04-25
Publication date: 1971-11-11
Also published as: AU2645071A; NL7104658A; FR2086342A1; BR7002197D0; ZA71871B

Description

Frankfurt/M., den 24. April 1970 Sehr/HGa O η O η Q Π R

METALLGESELLSCHAFT Z U Z U d U D

Aktiengesellschaft .

Frankfurt/Main

und

The Steel Company of Canada Limited
Wilcox Street, Hamilton, Ontario (Canada)

prov. Nr. 6228 LC

Verfahren zur Direktreduktion von feinkörnigen Eisenoxyden im Drehrohrofen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktreduktion von ' \ feinkörnigen oxydischen eisenhaltigen Materialien im Drehrohrofen in Gegenwart von festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln und schwefelbindenden Materialien mit einer Aufbereitung des Ofenaustrags.

Insbesondere bei der Reduktion von feinkörnigen eisenoxydhaltigen Materialien im Drehrohrofen treten folgende Schwierigkeiten auf: Die Beschickung sintert zusammen, es bilden sich Ansätze an der Ofenwand, der Schwefelgehalt des erzeugten Schwammeisens ist zu groß und die Metallisierung ist nicht ausreichend. Diese Schwierigkeiten führen zu Betriebsstörungen und ergeben ein unbefriedigendes Schwammeisen, wodurch das g Verfahren unwirtschaftlich wird. Zur Erzielung eines geringen Schwefelgehaltes im Schwammeisen müssen die schwefelbindenden Materialien in feinkörniger Form vorliegen. Dadurch werden jedoch die Sinter- und Ansatzbildungen stark gefördert. Wird das schwefelbindende Material aus dies.em Grunde in gröberer Korngröße zugesetzt, dann liegt der Schwefelgehalt im Schwammeisen höher oder es muß eine größere Menge an schwefelbindendem Material, zugesetzt werden. Aber auch diese gröbere Korngröße verhindert die Sinter- und Ansatzbildung nicht vollständig, da bei der. Kalzination des Entschwefelungsmittels ein Anteil an feinkörnigem Entschwefelungsmittel anfällt;.

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Aus diesem Grunde wurde bereits vorgeschlagen, die Reduktion ohne schwefelbildende Materialien durchzuführen, und das erzeugte Schwammeisen anschließend unter Zusatz von Entschwefelungsmitteln zu entschwefeln (DAS 1 163 351). Dieses Verfahren ist jedoch aufwendiger als ein Verfahren, bei dem der Schwefel durch schwefelbindende Stoffe bei der Reduktion selbst gebunden wird.

Es ist auch ein Verfahren bekannt, nach dem Feinerze zusammen mit schwefelbindenden Materialien in einem Drehrohrofen reduziert werden können (Britisches Patent 1 098 157). Bei diesem Verfahren werden die Feinerze vom Austragsende des Drehrohrofens eingeblasen und über eine größere Länge des Drehrohrofens verteilt. Falls die erzielbare Verteilungslänge nicht ausreicht, kann weiteres Feinerz über Mantelrohre eingeblasen werden. Die Durchsatzleistung dieses Verfahrens ist bei der alleinigen Einblasung vom Austragsende von der erzielbaren Verteilungslänge des Erzes abhängig. Diese Länge kann durch die zusätzliche Mantelaufgabe vergrößert werden, jedoch erfordert das einen zusätzlichen apparativen und betrieblichen Aufwand, der in manchen Fällen nicht erwünscht ist. Außerdem ist der Staubgehalt in den Abgasen höher und erfordert ebenfalls zusätzliche Aufwendungen zur Abscheidung, die in manchen Fällen nicht erwünscht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, feinkörnige eisenoxydhaltige Materialien, insbesondere Eisenerze, im Drehrohrofen unter Zusatz von schwefelbindenden Stoffen ohne nennenswerte Sinter- und Ansatzbildungen und unter Erzeugung eines schwefelarmen Schwammeisens zu reduzieren, wobei das Erz in das Eintragsende des Drehrohrofens chargiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die schwefelbindenden Materialien in einer Korngröße von etwa 0,2 bis 2 mm in das Eintragsende des Drehrohrofens eingesetzt werden, der Drehrohrofen mit einer Umfangsgeschwindigkeit von

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2 bis 20 m/min angetrieben wird und die Temperatur in der Reduktionszone zwischen 1000 und 1115⁰C, vorzugsweise zwischen 1050 und 1110 C, gehalten wird.

Die Umfangsgeschwindigkeit des Drehrohrofens ist abhängig von der Korngröße und der Korngrößenzusammensetzung des eingesetzten Erzes. Bei kleiner Korngröße des Erzes muß die Umfangsgeschwindigkeit größer sein. Bei einem großen Anteil des Erzes mit kleiner Korngröße muß die Umfangsgeschwindigkeit ebenfalls größer sein, auch wenn der restliche Anteil des Erzes eine verhältnismäßig gröbere Korngröße hat. Vorzugsweise beträgt die erfindungsgemäße Umfangsgeschwindigkeit 4 bis 18 m/min und insbesondere 8 bis 12 m/min. "

Durch die erfindungsgemäße Einstellung von Korngröße, Umfangsgeschwindigkeit und Temperatur wird auf dem Schwammeisen eine sehr dünne passivierende Schicht des schwefelbindenden Materials gebildet, die unterstützt durch die hohen Reibungskräfte infolge der erfindungsgemäß angewendeten Umfangsgeschwindigkeit, Temperatur und der dadurch erzielten guten Durchmischung der Charge eine Sinter- und Ansatzbildung verhindert. Diese Schicht ist so dünn, daß trotzdem ein Schwammeisen mit einem Schwefelgehalt von f, 0,035 % erzeugt wird. Die passivierende Schicht besteht aus dem Anteil des schwefelbindenden Materials, der bei der Kalzinierung des λ Dolomits oder Kalks in eine sehr feinkörnige Korngröße zerfällt. Dieser Anteil wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen in einer Menge erzeugt, die gerade zur Passivierung ausreicht und trotzdem einen geringen Schwefelgehalt im Schwammeisen ergibt. Der feinkörnige Anteil beträgt etwa

3 bis 8 Gew% der eingesetzten Menge.

Das feinkörnige eisenhaltige Material wird mit einer Korngröße von etwa 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise 0,25 bis 2 mm,

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eingesetzt. Falls größere Mengen mit einer Korngröße unter 0,2 mm vorhanden sind, werden sie abgetrennt.

Eine "bevorzugte Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die schweferbindenden Materialien in einer Menge von 3 "bis 8 Gew%, vorzugsweise 4 bis 6 Gew%, bezogen auf den Einsatz an oxydischem Material, eingesetzt werden.

Eine vorzugsweise Ausführung der Erfindung besteht darin, daß der im Ofenaustrag vorliegende Eisenschwamm mit einer Korngröße, die über der ursprünglichen Korngröße des eingesetzten oxydischen eisenhaltigen Materials liegt, auf etwa die ursprüngliche Korngröße zerkleinert wird und nach der Zerkleinerung der Eisenschwamm von den Verunreinigungen abgetrennt wird.

Diese geringfügige Zerkleinerung, die praktisch nur ein Anmahlen leicht agglomerierter Schwammeisenpartikel darstellt, ermöglicht es, den Schwefelgehalt im Schwammeisen auf unter Oj025 Gew% zu senken. Außerdem wird auch der SiO₂~Gehalt gesenkt. Die Abtrennung des Eisenschwammes von den Verunreinigungen erfolgt zweckmäßigerweise durch Magnetscheidung.

Besonders wirtschaftlich erfolgt die Zerkleinerung in Prallmühlen oder in rotierenden Trommeln^ die mit Zerkleinerungsstäben oder Kugeln ausgerüstet sind, wie z. B. Prallmühlen, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit des Rotors von 22 bis 55 m/sec betrieben werden.

Eine weitere Ausführung der Erfindung besteht darin, daß der im Ofenaustrag vorliegende Eisenschwamm mit einer Korngröße, die über der ursprünglichen Korngröße des eingesetzten oxy·*· dischen eisenhaltigen Materials liegt, unter die ursprünglichen Korngröße zerkleinert wird und nach der Zerkleinerung der Eisenschwamm von den Verunreinigungen und Gangart abgetrennt wird. Durch diese Zerkleinerung wird der Schwefelgehalt

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im Schwammeisen zwar nur geringfügig unter den beim Anmahlen erzielten Wert gesenkt, jedoch wird eine weitere Senkung des SiO₂-Gehaltes erzielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1;

Der Drehrohrofen hatte eine Länge von 12 m, einen Innendurchmesser von 0,8 m und war mit acht auf der Ofenlänge verteilten Mantelrohren zur Einführung von Luft ausgerüstet. In das Beschickungsende des Ofens wurden 0,6 t Eisenerz pro Stunde mit einer Korngröße von 0,25 bis 2 mm und 30 kg Dolomit pro ' Stunde mit einer Korngröße von 0,5 bis 2 mm chargiert. Vom Austragsende des Ofens wurden 270 kg bituminöse Kohle pro Stunde pneumatisch eingeblasen und auf der Beschickung verteilt. Die Korngröße der Kohle war > 0 bis 3 mm mit ca. 15 % unter 1 mm. Die Umfangsgeschwindigkeit des Ofens betrug 10 m/min. Die Temperatur in der Reduktionszone betrug 1080 bis 1110⁰C.

Der Ofenaustrag betrug 474 kg/h. Er wurde durch eine mehrstufige Siebung 1 in eine Fraktion 2 von 100 kg mit einer Korngröße über 2 mm, eine Fraktion 3 von 120 kg mit einer Korngröße unter 2 mm und über 1 mm und eine Fraktion 4 von 254 kg mit einer Korngröße unter 1 mm getrennt. Aus der Fraktion 2 über 2 mm wurden durch eine Magnetscheidung 5 20 kg unmagnetisches Material 6 (Kohle und Verunreinigung) abgetrennt. Das magnetische Material 7 mit 80 kg wurde in einer Prallmühle 12 bei einer Umfangsgeschwindigkeit des Rotors von 38 m/sec behandelt.

Die Fraktion 3 unter 2 mm und über 1 mm wurde einer Magnetscheidung 8 zugeführt. Aus dieser Magnetscheidung fielen 40 kg unmagnetisches 9 und 80 kg magnetisches 10 Material an.

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Das unmagnetische Material 9 wurde zur Abtrennung des kalzinierten Dolomits in eine mehrstufige Starkfeld-Magnetscheidung 11 geführt, wobei 10 kg kalzinierter Dolomit (DoIochar) und 30 kg Rücklauf kohle anfielen. Das magnetische Material 10 wurde in einer Prallmühle 12 so angemahlen, daß die obere Korngröße 2 mm betrug. Die Fraktion 4 mit einer Korngröße unter 1 mm von 254 kg wurde in einer Magnetscheidung 16 in 14 kg unmagnetisches 17 (Dolchar) und 240 kg magnetisches 18 (Eisenschwamm) Material getrennt. Das magnetische Material 18 wurde mit den magnetischen Fraktionen 7 und 10 vereinigt und in die Prallmühle 12 geführt.

Nach der Behandlung in der Prallmühle 12 erfolgte eine weitere Magnetscheidung 13* bei der eine unmagnetische Fraktion 14 (Berge) von 12,5 kg und eine magnetische Fraktion 15 (Eisenschwamm) von 387,5 kg anfielen»

Chemische Analysen:	b)	nach Prallbehandlung	93,	9	Gew#
a) vor Prallbehandlung		Fe ges.	0,	02	Gew%
ges. 91,7 Gew#		S	1,	70	Gew%
S 0,032 Gew#		SiO₀
SiOr, 1,8 Gew%

In einem zweiten Versuch erfolgte die gleiche Arbeitsweise, jedoch mit einer Zerkleinerung in der Prallmühle 12 auf eine obere Korngröße von 1 mm. Dabei fielen bei der Magnetscheidung 13 375 kg Schwammeisen folgender Zusammensetzung an:

Fe

ges,

94,6

Oj 02 Gew?! 1,20

Beispiel 2;

In das Beschickungsende desselben Drehrohrofens wurden 600 kg/h Eisenerz mit einer Korngröße von 0,25 bis 2 mm und 130 kg/h Rücklaufkohle mit einer Korngröße von 1 bis 6 mm chargiert. Vom Austragsende des Ofens wurden 270 kg bituminöse Kohle pro Stunde und 30 kg Dolomit mit einer Korngröße von 0,2 bis 1 mm pneumatisch mit der Frischkohle eingeblasen und auf der Beschickung verteilt. Die Korngröße der Kohle war > 0 bis 6 mm mit ca. 15 % unter 1 mm. Die Temperatur der Reduktionszone betrug 1080 bis 1110⁰C. Die Umfangsgeschwindigkeit des Drehrohrofens betrug 10 m/min.

Der Ofenaustrag betrug 474 kg/h. Er wurde durch eine Siebung 1 (J in eine Fraktion 2a von 220 kg mit einer Korngröße über 1 mm und eine Fraktion 4 von 254 kg mit einer Korngröße unter 1 mm getrennt. Aus der Fraktion 2a über 1 mm wurden durch eine Magnetscheidung 5 60 kg unmagnetisches Material 6 (Kohle und Verunreinigungen) und 160 kg magnetisches Material 7 (Eisenschwamm über 1 mm) abgetrennt.

Die Fraktion 4 unter 1 mm mit 254 kg wurde einer Magnetscheidung 16 unterworfen. Aus dieser Magnetscheidung fielen 14 kg unmagnetisches 17 (kalzinierter Dolomit) und 240 kg magnetisches 18 (Eisenschwamm) Material an. Das magnetische Material über 1 mm (7) und unter 1 mm (18) wurde zusammen (400 kg) einer Prallmühlenbehandlung 12 bei 46 m/sec Umfangs- ™ geschwindigkeit des Rotors unterworfen. Anschließend wurde das in der Prallmühle 12 auf < 2 mm zerkleinerte Material einer Magnetscheidung 13 unterworfen. Aus dieser Magnetscheidung 13 fielen 14 kg unmagnetisches 14 (Berge) und 386 kg magnetisches 15 (Schwammeisen) Material an.

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Chemische Analysen:

a) vor Prallbehandlung

^Feges. ⁹¹'^{8 Gew%} S 0,035 SiOo 1,84

C.

b) nach Prallbehandlung
und Magnetscheidung

Fe

ges

SiO₂

93,8 Gew%

0,019 Gew% 1,75 Gew%

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß Feinerze ohne nennenswerte Sintererscheinungen, ohne Ansatzbildung im Drehrohrofen zu Schwammeisen reduziert werden können, wobei ein Schwammeisen mit niedrigem Schwefelgehalt erzeugt wird»

Das Verfahren läßt sich im Gegenstrom und Gleichstrom der Strömungsrichtung der Ofengase und der Bewegungsrichtung der Beschickung durchführen.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Direktreduktion von feinkörnigen oxydischen eisenhaltigen Materialien im Drehrohrofen in Gegenwart von festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels und schweferbindenden Materialien mit einer Aufbereitung des Ofenaustrages, dadurch gekennzeichnet, daß die schwefelbindenden Materialien in einer Korngröße von etwa 0,2 Ms 2 mm in das Eintragsende des Drehrohrofens eingesetzt werden, der Drehrohrofen mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 2 bis 20 m/min angetrieben wird und die Temperatur in der Reduktionszone zwischen 1000 und 1115⁰C, vorzugsweise zwischen 1050 und 111O⁰C, gehalten wird. . f

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 4 bis 18 m/min angetrieben wird,

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrohrofen mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 8 bis 12 m/min angetrieben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feinkörnige eisenhaltige Material in einer Korngröße von etwa 0,2 bis 3 mm, vorzugsweise 0,25 bis 2 mm, eingesetzt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schwefelbindenden Materialien in einer Menge von 3 bis 8 Gew%, vorzugsweise 4 bis 6 Gew#, bezogen auf den Einsatz an oxydischem Material, eingesetzt werden.

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