DE69707797T2

DE69707797T2 - Drehherdofen

Info

Publication number: DE69707797T2
Application number: DE69707797T
Authority: DE
Inventors: Piergiorgio Fontana
Original assignee: SMS Demag SpA
Current assignee: SMS Demag SpA
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2017-08-09
Also published as: EP0828127B1; BR9704652A; CA2213668A1; PL321919A1; DE69707797D1; AU3421397A; US5899688A; EP0828127A1; AU722005B2; ITGE960079A1; CN1128978C; CN1178316A; IT1287799B1; ATE208031T1; ZA977267B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehherdofen für die Behandlung von Mineralien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der reduktiven Kohle-Wärmebehandlung von metallischen Mineralien, die Metalloxide enthalten, ist der Einsatz von Drehherdöfen bekannt. Solche Öfen bestehen im allgemeinen aus einer ringförmigen Kammer mit einer Bodenplatte, dem sogenannten Drehherd, der bezogen auf den übrigen Teil der Kammer rotiert, und mit einer Vielzahl von Brennern, die an den Seitenwänden und an der Decke des Ofens angeordnet sind. Pellets, die aus dem Mineral bestehen, das das zu, behandelnde Metalloxid enthält, werden normalerweise gemischt mit Kohle in den Ofen eingeführt und auf dem Drehherd deponiert, um die Entwicklung von CO zu fördern, das das wirksame Reduktionsagens ist. Durch die von den Brennern gelieferte Wärme kann das heterogene Kohle/Mineral-Gemisch auf die für die Reduktionsreaktion richtige Temperatur gebracht werden.
Die auf diese Art konstruierten Öfen haben indessen Nachteile, und zwar sowohl im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des Betriebs als auch im Hinblick auf die Umweltbelastung. Einerseits ist bei Metalloxiden die Reduktionsreaktion mit C oder vielmehr CO tatsächlich endotherm und erreicht daher die höchsten Wirkungsgrade bei hohen Temperaturen; daher bringt ein gutes Verfahrensergebnis einen beträchtlichen Energieverbrauch mit sich, der die Betriebskosten unvermeidlich erhöht.
Andererseits ist die Atmosphäre im Inneren der Ofenkammer reich an CO und erzeugt ein Abgas mit hohem Verschmutzungspotential; infolgedessen ist die Umweltbelastung durch die hier infrage stehende Kohle-Wärmebehandlung ziemlich groß.
In dem Dokument EP-A-O 508 166 wird ein Drehherdofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben, bei dem die Abgase von einer ersten Zone der Kammer, stromabwärts von der Zufuhreinrichtung und stromaufwärts von der Einrichtung zum Extrahieren der Gase, bezogen auf die Drehrichtung des Herdes, in eine zweite Zone, stromaufwärts von der Material-Entnahmeeinrichtung und stromabwärts von der Einrichtung zum Extrahieren der Gase, durch einen Luft-/Gas-Brenner geleitet werden. Zu diesem Zweck ist die erste Zone von den anderen Teilen der Kammer durch einen Vorhang getrennt, der nur den Durchlauf des Minerals auf der Oberfläche des Drehherds erlaubt. Allerdings kann die Strömungsrate der Gase aus der ersten Zone in die zweite Zone nicht reguliert werden. Außerdem erfolgt die Verbrennung solcher Gase in der zweiten Zone nicht als eine diffuse Verbrennung, und das kann die Effizienz des Verfahrens beeinträchtigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Drehherdofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu liefern, der ein Absenken sowohl der Energiekosten als auch des Verschmutzungspotentials der erzeugten Abfallprodukte erlaubt, um den Betrieb wirtschaftlich günstiger und gleichzeitig umweltfreundlicher zu machen. Der erfindungsgemäße Ofen wird auch die Nachteile des bekannten Ofens beseitigen, indem er Mittel zur Regulierung der Strömungsrate der Gase vorsieht und die diffuse Verbrennung der Gase ermöglicht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Drehherdofen für die Behandlung von Mineralien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung für das zwangsweise Leiten der Gase eine Leitung umfasst, die an ihrem Ende mit einer Saugeinrichtung verbunden ist, die in der ersten Zone angeordnet ist, und mit einer Einrichtung zum Bereitstellen von Druck verbunden ist, die in der zweiten Zone angeordnet ist, wobei diese Leitung mit einer Zufuhreinrichtung für Gas im allgemeinen und/oder Luft in den Ofen ausgestattet ist, die es ermöglicht, dass das Gas, das von einer Zone der Kammer in die andere geleitet werden soll, um die Druckdifferenz und den Druckabfall in der Leitung selbst zu überwinden, geleitet werden kann und dass seine Strömungsrate durch eine Reguliervorrichtung kontrolliert werden kann und dass, falls zweckmäßig, die Verbrennung des Gases gefördert werden kann.
Weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das als nicht erschöpfendes Beispiel angeführt wird, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, deutlich werden, nämlich:
- Fig. 1 zeigt eine schematische teilweise aufgeschnittene Draufsicht eines erfindungsgemäßen Drehherdofens,
- Fig. 2 zeigt eine Querschnitt-Ansicht entlang der Linie II-II des in Fig. 1 dargestellten Ofens, und
- Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnitt-Teilansicht entlang der Linie III-III des in Fig. 1 dargestellten Ofens.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Drehherdofen dargestellt; 1 bezeichnet die ringförmige Kammer des Ofens. Diese Kammer ist von einer Decke 201 und zwei Seitenwänden 101 und einem Herd 301 gebildet, der aufgrund von Antriebsmitteln, die in der Figur nicht gezeigt und nicht im einzelnen beschrieben sind, in die von dem Pfeil F angezeigte Richtung rotiert. Die Kammer 1 ist mit einer Vielzahl von Brennern 111 ausgestattet, die an den Seitenwänden 101 angeordnet sind, sowie mit einer Vielzahl von Brennern 211, die an der Decke 201 angeordnet sind. Der Ofen bietet eine Zufuhreinrichtung für das Material, die ein Transportband 4 und einen Fülltrichter 104 umfasst, sowie, benachbart zu der Zufuhreinrichtung, eine Entnahmeeinrichtung für die im Ofen reduzierten Mineralien, die eine Schraube 5, einen Trichter 205 und ein Transportband 105 umfasst. Diese Entnahmeeinrichtung ist so angeordnet, dass das Material auf dem Herd 301 sie nach vollständigem Durchlaufen der gesamten Drehung der Kammer 1 erreicht. An den zwei äußeren Enden des Zugangs zu und des Ausgangs aus der Kammer 1, jeweils stromabwärts von der Mineral-Zufuhreinrichtung und stromaufwärts von der Mineral-Entnahmeeinrichtung, befinden sich zwei Öffnungen 106 und 206, die mit einer U-förmigen Leitung 6 verbunden sind. Die Leitung 6 hat zwei ringförmige Kollektoren 306, die koaxial zu ihr angeordnet und mit einer Vielzahl von Düsen 316 versehen sind, die sich in die Leitung 6 hinein öffnen. In einer Position etwa 90º stromabwärts von der Mineral- Zufuhreinrichtung liegt die Öffnung 103, die mit der Leitung 3 zum Extrahieren der Abgase aus dem Ofen verbunden ist.
Eine Teilansicht des Ofens der Fig. 1 ist in Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie II-II gezeigt. Gleiche Zahlen entsprechen gleichen Teilen in den zwei Figuren. Die zwei quer im Inneren der Kammer 1 angeordneten Wände, nämlich die Wand 401 stromabwärts von der Zufuhreinrichtung 4, 104 und die Wand 501 stromaufwärts von der Entnahmeeinrichtung 5, 105, 205 können in der Figur gesehen werden. Die zwei Wände trennen den freien Raum der Kammer 1 fast vollständig ab, mit Ausnahme einer kleinen Öffnung zum Herd 301 hin, auf den die Mineralschicht 10 von dem Trichter 104 deponiert wird. An der entgegengesetzten Seite zieht die Schraube 5 das reduzierte Mineral 11 ab und wirft es wieder in den Trichter 205. In der Figur sind auch zwei Einlassleitungen 326 gezeigt, die mit den ringförmigen Kollektoren 306 verbunden sind und die jeweils mit einer Reguliervorrichtung für die Durchströmungsrate, das ist in diesem Fall das Ventil 336, ausgestattet sind.
In Fig. 3 ist das Zusammenwirken zwischen der Leitung 6 und den ringförmigen Kollektoren 306 im einzelnen gezeigt. Die Düsen 316 können ihre Ladung in das Innere der Leitung 6 durch die Öffnungen 406 abgeben, die an der Innenfläche der Leitung 6 gebildet sind.
Der Betrieb des erfindungsgemäßen Drehherdofens wird aus dem folgenden klar werden. Das Material 10, das das zu behandelnde Mineral gemischt mit der passenden Menge Kohle umfasst, wird durch das Band 4 zu dem Trichter 104 gebracht und vom Trichter als dünne homogene Schicht auf dem Herd 301 deponiert. Am Einlass zur Kammer 1 wird das Material 10 von den Brennern 111 erwärmt; unter diesen Bedingungen entwickelt die Kohle CO und CO&sub2; und auf diese Weise wird die Reaktion zur Reduktion des in dem Mineral enthaltenen Metalloxids eingeleitet. Das im ersten Trakt der Kammer 1 des Drehherdofens erzeugte Gas besitzt dann eine hohe COKonzentration; einerseits fördert diese hohe Konzentration die Entwicklung der Reduktionsreaktion, aber andererseits macht sie das Abführen der erzeugten Gase problematisch.
Im erfindungsgemäßen Ofen erfolgt das Ansaugen der Gase durch die Öffnung 106 infolge der Düsen 316 der ringförmigen Kollektoren 306, welche es durch Zuführen von Gas im allgemeinen und/oder auch von Luft in das System in kontrollierter Weise mittels der Reguliervorrichtung 336 möglich machen, das zwangsweise Leiten der Gase zwischen den zwei Zonen zu bewirken und somit die Druckdifferenz zwischen diesen und den Druckabfall in der Leitung 6 selbst längs dieser Leitung 6 zu überwinden, und anschließend erfolgt die Wiederzufuhr solcher Gase unter Druck durch die Öffnung 206 in den Trakt stromaufwärts von der Entnahmeeinrichtung 5, 105, 205. Auf diese Weise wird Gas mit hohem Energiegehalt in diesen Trakt der Kammer 1 zugeführt, wodurch unter erheblicher Brennstoffersparnis die hohe Temperatur in der Kammer aufrechterhalten werden kann. Außerdem sichert diese erneute Verbrennung des aus dem ersten Kammertrakt abgeführten Gases einen geringeren Verschmutzungsgrad der aus der Extraktionsleitung 3 herauskommenden Abgase.
Die Gase, die die zweite Zone der Ofenkammer erreichen, können dann eine diffuse Verbrennung ausführen, die für die Gesamtausbeute des Verfahrens weit effektiver ist.
In den Figuren werden nur eine einzige Ansaugzone für das in der Kammer erzeugte Gas und nur eine einzige Zone für Druckzufuhr dargestellt. Dennoch kann, immer noch im Rahmen des gleichen Erfindungskonzepts, ein Drehherdofen in Betracht kommen, der mehr Ansaugöffnungen an verschiedenen Punkten des Ofens und mehr Öffnungen für die Druckgas- Zufuhr vorsieht.

Claims

1. Drehherdofen für die Behandlung von Mineralien, umfassend eine ringförmige Kammer (1), die mit einer Zuführeinrichtung (4, 104) und einer Entladeeinrichtung (5, 105, 205) für das Material versehen ist, die zueinander benachbart in einem gewissen Sektor der Kammer (1) angeordnet sind, eine Vielzahl von Brennern (111, 211), die alle entlang der ringförmige Kammer (1) an den Seitenwänden (101) und an der Decke (201) angeordnet sind, einer Einrichtung zum Extrahieren (3) der Entladungsgase, und einer Einrichtung zum Leiten der Gase von einer ersten Zone der Kammer stromabwärts von der Zuführeinrichtung (4, 104) und stromaufwärts von der Einrichtung zum Extrahieren (3) der Gase hinsichtlich der Drehrichtung des Herdes (301) zu einer zweiten Zone stromaufwärts von der Entladeeinrichtung (5, 105, 205) und stromabwärts der Einrichtung zum Extrahieren der Gase (3), wobei die Einrichtung zum Leiten eine Einrichtung (6, 106, 206, 306, 316) für das zwangsweise Leiten der Gase durch Saugen an der ersten Zone und durch Bereitstellen von Druck an dieser zweiten Zone ist, wobei diese Einrichtung für das zwangsweise Leiten der Gase eine Leitung (6), die an ihren Enden mit einer Saugeinrichtung (106) verbunden ist, die in der ersten Zone angeordnet ist, und mit einer Einrichtung zum Bereitstellen von Druck (206) verbunden ist, die in der zweiten Zone angeordnet ist, umfasst, gekennzeichnet durch die Einrichtung für das zwangsweise Leiten, die mit einer Einrichtung zum Regeln des zwangsweisen Leiten versehen ist, wobei die Leitung mit einer Zuführeinrichtung (306,316) für Gas im allgemeinen und/oder Luft in den Ofen versehen ist, die es dem Gas ermöglicht, welches zwischen den zwei Zonen der Kammer (1) geleitet werden soll, um die Druckdifferenz und den Druckabfall in der Leitung (6) selber zu überwinden, geleitet zu werden und seinen Volumenstrom durch eine Regeleinrichtung (336) zu steuern, und, falls erforderlich, die zu behandelnden Gase zu verbrennen.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung zumindest ein ringförmiger Kollektor (306) ist, der koaxial zu der Leitung (6) angeordnet ist und mit einer Vielzahl von Düsen (316) versehen ist, die in die Leitung (6) münden, wobei jeder Kollektor (306) mit einer Einlassleitung (326) verbunden ist, die mit einem Regelventil (336) versehen ist.

3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugeinrichtung zumindest eine geöffnete Öffnung (106) an der Decke (201) der Ofenkammer (1) umfasst.

4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Bereitstellen von Druck zumindest eine geöffnete Öffnung (206) an der Decke (201) der Ofenkammer (1) umfasst.

5. Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (106) benachbart zu der Zuführeinrichtung (4, 104) für das Material öffnet.

6. Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (206) benachbart zu der Entladeeinrichtung (5, 105, 205) für das Material öffnet.