DD215093A1

DD215093A1 - Verfahren zur rohstoffoptimierten energieoekonomischen roheisen- und stahlerzeugung

Info

Publication number: DD215093A1
Application number: DD24937083A
Authority: DD
Inventors: Hans Mau; Peter Mau
Original assignee: Hans Mau; Peter Mau
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1984-10-31

Abstract

Die Erfindung "Verfahren zur rohstoffoptimierten energieoekonomischen Roheisen- und Stahlerzeugung" beinhaltet Verfahrensschritte zur selbstgaengigen Roheisenherstellung aus magnetithaltiger staubfoermiger und/oder feinkoerniger Kohlenasche, indem aus dieser die Eisen-, Kalk- und Koks- bzw. Restkohlekomponenten separiert und dann dosiert, mittels Luft bzw. Sauerstoff, in den Schmelzofen eingewirbelt werden. Die mit Kalk gekoppelten Magnetitstaeube werden durch im Aschefoerderstrom rotierende Starkfeldmagnete angereichert. Die Brennstoffkomponente wird durch Windsichtung bzw. aus dem Absetzbecken gewonnen. Die Dosierung aller dem Schmelzofen zuzufuehrenden Komponenten wird mikroelektronisch optimiert. Durch entsprechende Zuschlaege und Prozessfuehrung kann die weitere Veredlung des primaeren Schmelzgutes integriert werden.

Description

a) Titel der Erfindung

Verfahren zur rohstoffoptimierten energieökonomischen Roh» eisen- und Stahlerzeugung.

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Substitution herkömmlicher Eisenhütten-Rohstoffe durch bisherige industrielle Abprodukte und umschließt die entsprechende Gewinnung sowohl der Eisenkomponente als auch der Kalkkomponente und des Energieträgerstoffes, desgleichen die hut» tentechnische Verarbeitung zu Roheisen und dessen weitere Veredlung, die bis hin zum Stahl gestaltet werden kann. Die Anwendungsmöglichkeit beginnt bei Industrieanlagen mit Kohlefeuerung und verbindet diese verfahrensmäßig mit der Eisenhütten- und Stahlindustrie.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Eisen ist auf der Erde das zweithäufigste Metall und das häufigste unter den Schwermetallen, doch befinden sich 80 % der gewinnbaren Eisenerzvorräte der Welt in nur 7 Ländern. Die bekannten technischen Verfahren basieren auf der bergmännischen Gewinnung von Eisenerz^ das dann mit Kalk und Koks zunächst zu Roheisen und in weiteren Stufen zu Stahl verarbeitet wird. Die bisher häuptsächlich angewendeten Verfahren sind in der Fachliteratur ausführlich beschrieben. Es wurden z. B. immer größere und leistungsfähigere Hochöfen als Schmelzschachtöfen zur Metallgewinnung aus Erzen entwickelt«, Sie sind feuerfest ausgemauert und werden zusätzlich durch Wasser gekühlt. Erz, Zuschläge (Kalk und andere) sowie Kok|s werden in adäquater

Wechselschichtung eingeführt (Beschickung-des'Ofens), ferner wird mittels Düsen der für den Schrnelzprözeß notwendige Gebläsewind (Luft_# Sauerstoff) in vorgewärmter Form eingeblasen« Infolge der Verbrennung des Kokses entsteht durch Re- duktion der .Eisenerze das kohlenstoff weiche Roheisen.

Für meist minderwertigere Erze wurden auch sogenannte Niederschachtöfen gebaut.

CJe nach Qualität und Bestandteilen unterscheidet man weißes und graues Roheisen sowie meliertes Roheisen. Die wei- tere Modifizierung kann entweder in Richtung Gußeisen oder in Richtung Stahl erfolgen. Stahl ist ohne Nachbehandlung schmiedbar bzw, verformbar und entsteht durch Behandlung j des Roheisens beispielsweise im Bessemerprozeß, im Thomasprozeß, im Siemens-Martin-Prozeß, im Elektroofen, im Tie<gelofen und/oder mit weiteren pyrotechnischen Mitteln. Unbrauchbar gewordene Eisen- und Metallteile und -geräte werden als Schrott in den Rohstoffkreislauf zurückgeführt. Unbefriedigend ist die derzeitige Vergeudung eisenhaltiger Kohlenasche, die außerdem noch Kalk und Koks enthält.

Es werden z. B. allein in der DDR mit den Braunkohlenaschen Mengen an Eisen, Kalk und unverbrannter Restkohle (z. T. verkokt) fortgeworfen, die etwa dem Stahlbedarf der Republik entsprechen

Dazu kommt, daß, Prognosen von Experten zufolge, die Welt-Eisenerzförderung von 1100 Millionen Tonnen pro Jahr im Oahre 1981 auf etwa 1600 Mio t/a im Oahre 2000 wachsen soll, um den wachsenden Stahlbedarf zu decken. Dabei werden sich Aufschluß- und Investitionskosten gegenüber bereits erschlossenen Bergbaugruben in ihrer spezifischen Höhe ver zehnfachen!

d) Ziel der Erfindung

Der nützliche Effekt, der durch Anwendung der Erfindung erzielt werden soll, ist die Erschließung der mit der Köh·.-lenesche z. Z₉ noch laufend vergeudeten Ressourcen an Eisenrohstoff, Energierohstoff und Deviseneinsparungsmögl ich- keiben sowie die Minderung der Investitionsaufwendungen^

e) Darlegung des Wesens der Erfindung In modernen Industriefeuerungen mit Kohle als Energieträger fällt die Asche in zwei Formen an. Erstens als Naßasche (Rostasche), zweitens als Filterasche, das können in Kraftwerken 80—90 % der Ges^mtasche sein, die als trockoner Staub, ζ. Β. mittels Elektrofilter (durch statische Aufladung wirkend) aus den Rauchgasen abgesondert werden. Mit Erfolg wurde bereits versucht, durch Magnetscheidung, sowohl trocken als auch naß, die eisenhaltigen Partikel aus der Asche auszusondern. Das gewonnene Produkt erwies sich als granulierbar und als brikettierfähig. Es konnte in dieser Form verhüttet, jedoch bisher nicht optimiert werden

Dementsprechend besteht das Wesen der Erfindung in folgenden Verfahrensschritten:

1. Aussonderung und Anreicherung der Magnetite bzw. Eisenverbindungen a) aus dem Filterasche-Förderstrom, b) aus dem Naßascheforderstrom durch rotierende, vorzugsweise in den Förderstrom eingeordnete Starkfeld-Magnete;

2. Gewinnung der unverbrannten Restkohle a) aus Naßasche-Absetzbecken, worin sie sich meterhoch ober silikatischeh und sonstigen schwereren Aschekomponenten in relativ reiner Form als separate Schicht absetzt, b) aus Filterasche, vorzugsweise durch Windsichtverfahren;

3. Vortrocknung naßer angereicherter Magnetite bzw, Eisenkonzentrate, die gemäß 1. gewonnen wurden, mittels der aus Asche gewonnenen Restkohle;

4, dosierte, optimierende, vorzugsweise elektronisch gesteuerte Mischung von Eisenkonzentrat, Kohlenstaub (Rest- kohle), Kalk und sonstiger für den Schmelzprozeß benötigter Komponenten;

5. mittels Luft- oder/und Sauerstoffdösen wirbelndes Einblasen des optimierten staubförmigen bis körnigen Konzentratgemenges in einen feuerfest ausgemauerten Ofen, wobei durch die Feinkörnigkeit aller Komponenten und die Art der Zuführung und Prozeßsteuerung selbstgängig und ohne Steinkohlenkoks aus der angereicherten Asche Roheisen, bei ent-

sprechender Prozeßfuhrung auch Stahl erschmolzen werden

" kann. ·'.. .·', . . ^:-^;;.;· · ._::-, .. "' ''. ; ' , ' ' ' ^: - ^:- ' /' " ' · "' / .' '._; f) Ausführungsbeispiel

Nachstehend soll die Erfindungsidee als Kette von Verfahrensschritten und -stufen fur eine sowohl die Naßasche als auch die FiIterasehe zur Roheisenerzeugung erschließende und verwertende Variante mittels einer Schemazeichnung in ihren '.Grundzügen erläutert werden

In der Figur» bedeutet 1 die unter dem Feuerungsrost einer Industrieanlage, beispielsweise eines Kondensationskraftwerkes mit Braunkohlenstaubfeuerung, anfallende bzw, im nachgeschalteten Absetzbecken gesammelte Naßasche, Ziffer 2 ist die naße unverbrannte Restkohle/ z. B, 25 % der Naßaschemenge/ die sich auf Grund ihrer geringeren spezifischen Dichte selbsttätig als oberste Schicht in dem Becken absetzt und mittels Greifer oder Vakuumsauger entnommen wird. Ziffer 3 zeigt die Vortrocknung dieses Brennstoffes durch Abwärme, 4 bedeutet die gebunkerte Filterasche, d. h. jene Hauptmenge der Kraftwerksasche, die staubförmig aus den Rauchgasen herausgefiltert wurde. Durch Windsichtung und/oder Vibration wird, dargestellt durch 5, auch aus der Filterasche unverbrannte Restkohle gewönnen. Die Ziffern 6 bzw* 7 zeigen die Anreicherung der eisenhaltigen Stäube, vorwiegend Magnetite, größtenteils mit Kalk verbunden, mittels Starkfeld-Magneten, die rotierend mit dem Ascheförderstrom kontaktieren. Durch Mehrfachscheidung kann der Konzentrationsgrad in Grenzen erhöht werden. Ziffer 8 bedeutet Vortrocknung des nassen Konzentrates durch Abwärme Und/oder Teilverbrennüng separie.rt.er Restkohle, z. B. aus der Prozeßstufe 5. Die mit den Ziffern 9, 10, 11 und 12 versehenen Pfeile zeigen die dosierte, vorzugsweise elektronisch gesteuerte optimale Zuführung der Komponenten aus den Stufen 8, 3, 5 und 6 zum feuerfest ausgemauerten Schmelzofen .13, dem auch weitere Zuschläge 14 dosiert über 15 zugeführt werden können« Es kann zweckmäßig sein und ist dem Erfindungsgedan-

ken mit immanent,- die Zuführungen 9, 10, Ii, 12 und 15 vor Einfuhrung in den Schmelzofen 13 zu einer Sammelzuführung zusammenzufassen oder ein Sammelgefäß (im Schema nicht dargestellt) dem Ofen 13 vorzuschalten. Die Zuführung aller Komponenten, separat oder gesammelt, zum Ofen erfolgt zweckmäßiger Weise so, daß ein IVirbeleffekt entsteht, der in Richtung des Ofenaustritts eine gleichmäßige zunehmende Erwärmung und Erschmelzung metallischen Eisens gewährleistet. Vorzugsweise erhält der Ofen 13 eine von der Zuführung zum Abstrich hin geneigte Lage. Die Luft- bzw, Sauerstoffzuführung wird gleichfalls dosier- und steuerbar gestaltet. Sie kann so angeordnet werden, daß Luft bzw. Sauerstoff mit als Treib- bzw, Förderstoff für die Feststoffkomponenten dient, die dem Ofen 13 zugeführt werden«

Dosierungen und Steuerungen können mit Hilfe der Mikroelektronik teil- oder vollautomatisiert werden. Abwandlungen derart/ daß entweder nur Uaßasche oder nur Filterasche eingesetzt wird, entsprechen ebenfalls der Erfindungsidee. Desgleichen kann die Zuführung der staubförmigen Komponenten mit Verwertung körniger und/oder granulierter Komponenten kombiniert werden. In der Schemazeichnung (Fig. 1) symbolisiert 16 das fertigte Roheisen bzw. den Abstich-, Ziffer 17 die Schlacke*

Claims

Erf indiingsansprücbe _;.

1.) Verfahren zur rohstoffoptimierten energieökonomischen Roheisen- und Stahlerzeugung, dadurch gekennzeichnet_/ daß 'aus eisen- bzw. magnetithaltiger Kohlenasche (1;2), vor-B zugsweise industriell anfallender Braunkphlenfilterasche (4) oder Braunkohlennaßasche (I)₇ die eisenhaltigen Partikel durch Starkfeldmagnete (6;?), die unter oder Ober dem oder im i'örderstrom angeordnet sind, herausgesondert und zu einem eisen- und kalkreichen Konzentrat separiert werden (6/7,P), das dann zusammen mit einer adäquat bemessenen Menge .Abfall-Kohlennstaub, z. B, unverbrannter Restkohle (3;5) aus der Asche und/oder Brikettabrieb in einen Schmelzofen (13) bzw. durch einen Feuerstrahl gewirbelt wird/ derart _f daß die Schmelzwärme im wesentlichen aus der Kohle (3;5) gewonnen wird und das (in ausreichenden Mengen anfallende) "Abprodukt" Asche, vermöge seines Gehaltes an den drei entscheidenden Komponenten Eisen, Kalk und Kohle bzw«, Koks/ verfahrensgemäß selbstgängig und an vorhandene öfen anpaßbärv ein weiterverarbeitbares Roheisen (16) oder durch Zusatz weiterer Komponenten (14;15) Stahl ergibt. 2.) Verfahren nach Punkt I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung und Beschickung vorhandener Schmelzöfen (13) mittels düsenartiger Zuführungen (9;10;ll;12;15) der Komponenten (3;5;6;8_;14) bzw. des Gemisches erfolgt, 3.) Verfahren nach Punkt 1 und Z₁ dadurch gekennzeichnet, daß Dosierung, Zuführung, Steuerung und Regelung des Prozesses teilweise oder vollständig durch mikroelektronisc¹-Mittel bzw« Mikrocomputer optimiert wird.