DE831402C

DE831402C - Verfahren zur Erzeugung von Roheisen in zwei Stufen

Info

Publication number: DE831402C
Application number: DEG4991A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Georg Bulle
Original assignee: Gutehoffnungshutte Oberhausen AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Oberhausen AG
Priority date: 1951-01-11
Filing date: 1951-01-11
Publication date: 1952-02-14

Description

Verfahren zur Erzeugung von Roheisen in zwei Stufen Die Erzeugung von Roheisen nach den derzeit üblichen Verfahren ist thermisch unvollkommen und zudem meist an Koks als Brennstoff gebunden, wodurch der Anwendungsbereich derartiger Verfahren beschränkt ist. Die Reduktionsvorgänge beruhen im allgemeinen auf Kohlenstoff, weil eine Reduktion mit Gas (H2, CO u. a.) unter iooo° C unwirtschaftlich langsam verläuft, über iooo° C aber derGleichgewichtsverhältnisse wegen bald zum Stillstand kommt. Im übrigen wird bei einer Reduktion mit Kohlenstoff der Brennstoff bei hohen Temperaturen über iooo° C nur zu Kohlenoxydgas statt zu Kohlensäure verbrannt, so daß er nur zu 3o bis 4011/o ausgenutzt wird. So liefert z. B. Koks bei Verwendung heißer Verbrennungsluft von etwa 60o° C und guter Abgasausnutzung bis auf etwa 200° C durch Verbrennung zu C O nur 28ookcal/kg, durch Verbrennung zu CO 2' dagegen rund 8ooo kcal/kg. Neben den Reduktionsvorgängen (Wärmeprozeß I) finden im Roheisenofen noch andere thermische Vorgänge statt, nämlich die Wärmeerzeugung zur Deckung des Wärmedefizits der Reduktionsvorgänge (Wärmeprozeß II) und die Wärmeerzeugung zur Deckung des Wärmebedarfs der Vorbereitung des Möllers, zum Erwärmen und Schmelzen von Eisen und Schlacke sowie zur Deckung der Wärmeverluste durch die Ofenwandungen (Wärmeprozeß III). Praktisch führen alle diese Prozesse bei nicht örtlicher Trennung nur zur Bildung von CO, d. h. nur zu einer Brennstoffausnutzung in dem vorerwähnten, verhältnismäßig geringen Ausmaße. Lediglich im oberen Teil eines Hochofens können Teilmengen der gebildeten Kohlenoxydgase zu Kohlensäure nachverbrannt werden (sogenannte indirekte Reduktion). Im Drehofen kann ein Teil der Wärmeprozesse II und III .unter Ko'hlensäurebildung durchgeführt werden. Um nun die in diesem Zusammenhang bisher bestehenden Mängel zu beseitigen, soll eine Eisenerzeugung in zwei Stufen gemäß der Erfindung in der Weise durchgeführt werden, daß in der ersten Stufe der Einsatz vorbereitet, d. h. getrocknet, drehydratisiert, geröstet, geschmolzen und möglichst hoch erhitzt wird, worauf er dann erst in der zweiten Stufe reduziert und gegebenenfalls aufgekohlt wird. Als Einsatz kommen Eisenträger aller Art in Betracht, also Erze, Schlacken, Walzensinter, Abbrände usw., bei denen eine Reduktion und gegebenenfalls Anreicherung mit Kohlenstoff notwendig ist.
Das neue Verfahren zur Eisenerzeugung kann in nur einem Ofen oder in zwei Ofen durchgeführt werden; es ist nur für eine örtliche Trennung der beiden Verfahrensstufen zu sorgen. Es können Schacht- oder Herdöfen verwendet werden, die fest stehend oder beweglich ausgeführt sind, z. B. Drehöfen, Kippöfen, Konverter u. a. Für die erste Verfahrensstufe kommen Brennstoffe jeder Art, also feste (Stein-, Braunkohle, Koks usw.), flüssige (Teer, Öl usw.) oder gasförmige mit Gehalt an CO, 1I2, Kohlenwasserstoffen usw. in Betracht. Für die zweite Verfahrensstufe eignen sich besonders solche Brennstoffe, die festen Kohlenstoff enthalten, wie Koks oder Kokskohle. Der Wärmebedarf der zweiten Stufe kann aber auch durch elektrische Beheizung gedeckt werden.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung das neue Verfahren zur Gewinnung von Roheisen aus Erz in zwei Stufen unter Verwendung eines Doppelschachtofens dargestellt.
Zwei Schachtöfen 1, 2 von verschiedener Höhe stehen durch einen Kanal 3 miteinander in Verbindung, der vom unteren Ende des einen, niedrigeren Ofens i etwas schräg abwärts zu dem anderen, tiefer hinabreichenden Ofen führt. Beide Ofen haben einen in gleicher Richtung wie der Verbindungskanal geneigten Boden. Außerdem sind an jedem Ofen in verschiedener Höhe zwei seitliche Leitungen 4, 5 bzw. 6, 7 angeschlossen. Der tiefer hinabreichende Ofen besitzt ferner zwei Abstichöffnungen 8, 9, von denen die eine an der tiefsten Stelle und die andere in einem bestimmten Abstand darüber liegt. Am oberen Ende der Füllschächte befinden sich, wie üblich, die Verschlüsse i o, 11.
Der Betrieb eines solchen Doppelschachtofens erfolgt in der Weise, daß der niedrigere Ofen i mit Erz und der höhere Ofen 2 mit Koks o. dgl. beschickt wird. Das bei der im unteren Teil der Koksfüllung eingeleiteten und durch Zufuhr von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft aus der Leitung 6 unterhaltenen Verbrennung entstehende heiße Kohlenoxydgas strömt durch den Kanal 3 in den Ofen i. Dort dient es zusammen mit dem durch die Leitung 4 eingeblasenen Sauerstoff zum Trocknen, Rösten, Wärmen und schließlich zum Schmelzen des Erzes. Erforderlichenfalls können dem Ofen i zusätzlich noch andere Brennstoffe wie Kohlenstaub, Gas, Öl usw. zugeführt werden. An Stelle der Sauerstoffzufuhr kann das glühende Koksbett bei einem elektrisch arbeitenden Ofen durch Lichtbogenbeheizung unterhalten werden.
Der zähflüssige Erzschlamm fließt im Gegenstrom zu dem Kohlenoxydgas durch den Kanal 3 in den anderen Ofen 2 ab. Dort wird das Erz durch das glühende Koksbett reduziert und aufgekohlt und wandelt sich dabei in flüssiges Roheisen und flüssige Schlacke um. Roheisen und Schlacke werden dann wie bei einem Hochofen in an sich bekannter Weise durch die Öffnungen 8 bzw. 9 abgestochen.
Das in den Ofen i überströmende Kohlenoxydgas wird durch den mittels der Leitung 4 zugeführten Sauerstoff zu Kohlensäure verbrannt, die dann durch die Leitung 5 weggeführt wird. Ein Teil der aus Kohlenoxyd bestehenden Abgase der Koksverbrennung wärmt den Koks im Füllschacht 2 vor und strömt dann durch die Leitung 7 ab.
Die Vorteile des neuen zweistufigen Verfahrens bestehen in einer erheblichen Senkung des Wärmeverbrauchs der Eisenerzeugung, so daß eine wesentlich geringere Koksmenge bzw. weniger elektrische Energie je Tonne Roheisen verbraucht wird, ferner im Ersatz des Hochofens durch einen niedrigeren Erzschmelzofen, der als Schacht- oder Flammofen ausgebildet sein kann, und schließlich im Ersatz des hochwertigen Hochofenkokses oder der Holzkohle durch Koksgrus oder andere, in der Stückung minderwertige Brennstoffe, die auch gashaltig sein können und dann im Zuführungsschacht geschwelt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Roheisen in zwei Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Erzen und geeigneten Zuschlägen wie Abbränden, Schlacken und Walzensinter bestehende Einsatz in der ersten Stufe durch möglichst hohe Erhitzung bei Verbrennung des Brennstoffes zu Kohlensäure getrocknet, dehydratisiert, geröstet und geschmolzen und dann in der anschließenden zweiten Stufe mit durch sauerstoffreiche Luft oder reinen Sauerstoff heiß geblasenem oder durch elektrische Lichtbogenbeheizung aufgeheiztem kohlenstoffreichen Brennstoff gemischt und reduziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Beheizen des Einsatzes in der ersten Stufe heißes Kohlenoxydgas und Sauerstoff verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Reduzieren und Rufkohlen des flüssigen Möllers in der zweiten Stufe ein glühendes Koksbett verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Verbrennung des zur Reduktion und Autlcohlung in der zweiten Stufe dienenden festen Brennstoffes entstehende Kohlenoxydgas teils als Brennstoff der ersten Stufe zugeleitet, teils zum Vorwärmen des festen Brennstoffes verwendet wird.