DE2461402A1

DE2461402A1 - Vorrichtung zum beschicken eines schachtofens mit feststoffpartikeln

Info

Publication number: DE2461402A1
Application number: DE19742461402
Authority: DE
Inventors: Donald Beggs
Original assignee: Midrex Corp
Current assignee: Midrex Corp
Priority date: 1973-12-26
Filing date: 1974-12-24
Publication date: 1975-07-03
Also published as: NO744602L; ZA748087B; SE7416087L; FR2256387A1; IN142831B; IT1027826B; AU7651974A; NL7416615A; BE823548A; KE3100A; CA1029952A; JPS5441012B2; AT329098B; GB1491519A; FR2256387B1; ATA1013674A; BR7410602D0; DE2461402B2; NO140026B; LU71525A1

Description

BLUMBACH ■ VvESER ■ BERGEN & KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN

DlPL-ING. P. G. BLUMBACH · DIPL-PHYS. DR. W. WESER- DIPL.-ING. DRJUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER

62 WIESBADEN 8 MÖNCHEN 60, FLOSSMANNSTRASSE15

TELEFON (089) 883603/883604

7VO7O1

Mdrex Corporation

Charlotte, North Carolina U.S.A.

Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens mit

Feststoffρartikeln

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens mit Feststoff ρartikeln wenigstens zweier verschiedener Größen, die ein am oberen Ende des Schachtofens vorgesehenes, die Partikel aufnehmendes, dosierendes Einfüllgefäß und zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Schachtofens einen Gaseinlaß enthält, durch den ein Gas in einer im wesentlichen radial nach innen weisenden "Richtung in den Schachtofen einleitbar däb.

Derartige Schachtofen wecden zum Beispiel zur Direktreduktion von Eisenerz verwendet, wobei als Beschickungsmaterial pelletisiertes, stückiges oder sortiertes Eisenerz dient, das mit Feinteilen vermischt ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf

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diesen Anwendungsfall beschränkt. Sie kann bei Jedem senkrechten Ofen angewandt werden, der mit verschieden großen Peststoffteilchen beschickt wird, die durch ein radial in den Ofen eingeleitetes Gas behandelt werden sollen.

Es sind in letzter Zeit in kommerzieller Hinsicht annehmbare !Prozesse entwickelt worden, durch die pelletisiertes, stückiges oder sortiertes Eisenerz zu metallischem Eisen direkt reduzierbar ist, das wiederum für die unmittelbare Beschickung von Elektroöfen oder dergleichen zur Stahlherstellung geeignet ist. Im allgemeinen werden derartige Reduktionsofen mit Oxidpellets beschickt. Diese können aus einem Eisenerzschiβτητη gebildet werden, welcher mit einem Binder gemischt und in einer Pelletiertrommel pelletiert wird, um "Grünpellets" zu erzeugen, die dann in einem Oxidofen hart gemacht werden, Derartige Pellets weisen im allgemeinen einen Durchmesser zwischen "3 und 2,5 cm auf. ¥enn sie gehäuft einem Direktreduktionsofen zugeführt werden, enthalten sie notwendigerweise einen bestimmten Prozentsatz an Oxid-Feinteilen, Diese haben einen Durchmesser von etwa 0,32 cm oder weniger und sind zwischen den Pellets verteilt angeordnet. Sie machen in der Regel 10 bis Λ5% des gesamten nicht reduzierten Oxidmaterials aus.

Werden Pellets mit Feinteilen, die in den Zwischenräumen zwischen den Pellets vorhanden sind in einen Gegenstrom-Schachtofen

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ORIGINAL INSPECTED

eingebracht, dann wird hierdurch offensichtlich die Schutt« dichte der Teilchen erhöht, Die Vergrößerung der Schüttdichte kann willkürlich über den Querschnitt des Ofens auftreten, was örtlich eine geringe Durchlässigkeit des Teilchenbettes und damit einen unerwünschten Einfluß auf die Ausnutzung des Reduktiorisgases zur Folge hat. Das Ergebnis ist entweder ein nur bis zu einem geringen Ausmaß metallisiertes Endprodukt oder ein Ansteigen der für die Eeduktion der Oxide bis zu einem geeigneten Endprodukt notwendigen Gasmenge. Hierdurch wird wiederum der Wirkungsgrad des Prozesses nachteilig beeinflußt.

Um diese unerwünschten Auswirkungen zu verhindern, verwendet man bei bekannten Prozessen eine Vorrichtung, durch die die Feinteilchen aus den Pellets herausgestellt werden, bevor der Schachtofen mit letzteren beschickt wird. Eine solche lösung ist sehr teuer und zwar nicht nur wegen der zusätzlichen Anlagekosten und der Wartung einer derartigen Siebvorrichtung, sondern auch deshalb, weil die Oxid-Feinteilchen, die sonst reduziert werden können, als Abfallmaterial behandelt werden.

Bei den bekannten Beschickungsvorrichtungen von Schachtofen hat man das oben erwähnte Problem noch nicht gelöst. Die übliche Gichtglockenanordnung eignet sich nicht, da von den freifallenden Partikeln Schüttkegel gebildet werden,, die ein

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ungleichmäßiges und in unerwünschter Weise angeordnetes Körnungsmuster ergeben. Dosierende Einfüllgefäße mit einer Vielzahl von "eingetauchten" Schüttrohren für d.ne gleichmäßige Beschickung des Schachtofens um die Ofenmittelachse führen zwar dem Ofen ein gleichmäßiges Teilchengemisch zu, erlauben jedoch nicht die Verwendung eines Reduktionsgases. Außerdem sind Schüttrohre in derartiger Anordnung gegenüber einem Verstopfen anfällig, da die Feuchtigkeit im Beschickungsmaterial die Gefahr in sich birgt, daß dieses agglomeriert. Außerdem ist bisher noch keine Einrichtung bekannt geworden, durch die festgestellt werden kann, welche Schüttröhren blockiert und welche nicht blockiert sind. Eine blockierte Schüttröhre, die die Symmetrie der Beschickung des Ofens zerstört, beeinflußt in nachteiliger Weise die Ausnutzung des Gases im Ofen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schachtofen eine verbesserte Beschickungsvorrichtung für unterschiedlich große Feststoffpartikel vorzusehen. Es sollen die genanrten Nachteile bekannter Beschickungsvorrichtungen vermieden werden. Insbesondere soll unter Einbeziehung der Feinteile in den Prozeß eine bessere Gasausnutzung als bisher erzielbar sein. Bei einer etwaigen Verstopfung von Teilen der Beschickungsvorrichtung soll diese einfach lokalisierbar und schnell beseitigbar sein.

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Die Aufgabe ist durch die in den Patentansprüchen 1, 5 und 9 angegebene Erfindung gelöst· Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die erfindungsgemäße Beschickungsvorrichtung wird bei einem Ofen verwendet, der eine sich peripher erstreckende Außenwand aufweist, die einen länglichen Hohlkörper mit einem oberen Ende zur Aufnahme der Feststoffpartikel und einem unteren Ende zum Austragen dieser Partikel bildet. Ferner weist der Ofen zwischen den beiden Enden einen Gaseinlaß auf, durch den in ihn in radialer Richtung Reduktionsgas einleitbar ist. Am oberen Ende dieses Schachtofens ist ein dosierendes Einfüllgefäß mit einer Vielzahl von Schüttrohren befestigt, die sich in den Ofen erstrecken. Die Schüttrohre sind nach einem vorgegebenen Muster innerhalb des Ofens angeordnet. Gemäß diesem Muster weist die Mehrzahl der Schüttrohre zur Außenwand des Ofens einen kleineren Abstand als zu dessen Mittelachse auf. Den die Mehrzahl bildenden, d.h. näher an der Außenwand angeordneten Schüttrohren kann eine Aussonderungseinrichtung zugeordnet sein, die aus dem Partikelgemisch die kleineren Partikel aussondert und in einem vorgegebenen geometrischen Muster innerhalb der größeren Partikel verteilt. D.a im wesentlichen sämtliche kleinen Partikel in solche Muster zusammengefaßt werden, ist die Schüttdichte derartiger Muster bedeutend größer und damit auch die Durchlässigkeit entsprechend kleiner als die der Umgebung,die im wesentlichen aus den größeren Partikeln besteht. Diese Muster sind jedoch relativ nahe der Außenwand des Schachtofens

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angeordnet und das !Reduktionsgas muß, so lange es noch hohe Beduktionseigenschaften aufweist, zunächst einmal durch dieses Muster und im. wesentlichen zwischen diesem Muster hindurchströmen, bevor es das aus den größeren Partikeln bestehende Schüttgut, das im wesentlichen in der Mitte des Ofens konzentriert ist und einen kleineren Widerstand entgegensetzt, durchdringt. Durch exakte Bemessung der geometrischen Muster der kleinen Partikel ist es so möglich, sowohl die großen als auch die kleinen Partikel im gleichen Ausmaß innerhalb des Ofens kontinuierlich zu reduzieren.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist wenigstens einem Schüttrohr ein Thermofühler und ein Strahlungsschirm zugeordnet, um das Temperaturdifferential zwischen der Temperatur des Gases im Ofen und der Temperatur der Partikel innerhalb des Schüttrohres zu erfassen. Wird,oder besteht die Gefahr dazu, daß das ßchüttrohr verstopft, dann nimmt das Temperaturdifferential ab, da die Partikel im Schüttrohr durch das Ofengas erhitzt werden und der Bedienungsmann wird über diesen Zustand in Kenntnis gesetzt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann in dem dosierenden Einfüllgefäß eine Spüleinrichtung vorgesehen sein, durch die im Falle eines drohenden Blockierens eines ßchüttrohres, das sich durch eine Abnahme des Temperaturdifferentials anzeigt, das betreffende Bohr durchspült und damit die Verstopfung beseitigt wird.

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Die Erfindung zeichnet sich also einmal dadurch aus, daß durch das Anordnen der kleineren Partikel innerhalb der größeren Partikel in einer "bestimmten Weise eine kontinuierliche Reduktion von pelletisiertem, stückigem oder sortiertem. Eisenerz, das Feinteile enthält, mit. einem größeren Wirkungsgrad möglich ist als bisher, ferner dadurch, daß durch eine Überwachungseinrichtung ein Blockieren des Beschickungsmechanismus angezeigt werden kann und schließlich dadurch, daß Mittel vorgesehen sind, ■um ein Blockieren automatisch zu verhindern.

Die Erfindung wird nun durch ein Ausführungsbeispiel anhand von drei !figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Schachtofens mit einer

dem Schachtofen zugeordneten Beschickungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt: dutch einen Teil der .erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung und

Fig. 3 eine Ansicht des Schnitts längs der Linie 3-3 der Fig.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Gegenstrom-Schachtofen 10 und eine allgemein mit 12 bezeichnete Beschickungsvorrichtung zum Einbringen von Beschickungsmaterial 13 ia den Schachtofen. Der Ausdruck ■Beschickungsmaterialⁿ wird mehr aus Gründen der Beschreibung als aus Gründen der Abgrenzung verwendet und soll im allgemeinen ein

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fts- ■■ - .

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Material aus unterschiedlich großen Feststoffpartikeln und im besonderen bei Verwendung in einem Reduktionsofen pelletiertes, stückiges oder sortiertes Eisenerz mit vermischten Oxidfeinteilen bedeuten.

Der Schachtofen 10 kann durch eine sich in senkrechter Richtung erstreckende Außenwand 14 definiert werden, die wenigstens im oberen Abschnitt mit feuerfestem Material ausgefüttert ist und einen vorgegebenen Umfang aufweist, so daß ein länglicher Hohlkörper mit einem oberen Ende 16 und einem unteren Ende 18 gebildet wird. Das untere Ende 18 ist als halsförmiger Abschnitt dargestellt, der mit einem Kühler 20 verbunden ist. und in diesen so eingreift, daß im Kühler eine Beschickungsoberfläche 22 mit einem Beschickungswinkel gebildet wird. Ein geeigneter Pellet-Austragförderer wie ein durch einen Motor 25 angetriebener Bandförderer 23, der am unteren Ende des Kühlers vorgesehen ist, dient dazu, die Pellets durch ein Austragrohr 24 aus dem Kühler 20 abzuziehen. Durch den Austragförderer 23 wird im Kühler 2O₁ im Schachtofen 10 und in der Beschickungsvorrichtung 12 aufgrund der Schwerkraft ein Absinken des Beschickungsmaterials hervorgerufen. Im Kühler 20 wird das Beschickungsmaterial gekühlt durch Einleiten eines inerten Kühlgases aus einer Quelle 26 in den unteren Abschnitt des Kühlers über ein Kühlgaseintrittsrohr 27, das mit einem geeigneten Gasverteiler 28 ausgerüstet ist und Abzug des verbrauchten Gases über ein Abzugsrohr 29 nach dem Verlassen des Beschickungsmaterials an der Beschickungsoberfläche

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Zwischen dem oberen Ende 16 und dem unteren Ende 18 des Schachtofens ist ein Gaseinlaßrohr 31 vorgesehen, das einer Gasringleitung 32,die sich um die Außenwand 14- des Schachtofens 10 erstreckt und mit dem Innern des Schachtofens durch eine Reihe von öffnungen 33> die durch die Außenwand 14· hindurchtreten, in Verbindung steht, heißes Reduktionsgas zuführt. Das so in das Beschickungsmaterial durch die öffnungen 33 eingeleitete heiße Reduktionsgas strömt nach unten und im wesentlichen radial nach innen quer zur Säule des Beschickungsmaterials, gemäß einem Strömungsmuster, wie es durch die Pfeile 36 angedeutet ist, bevor es im Gegenstrom zum absinkenden Beschickungsmaterial senkrecht nach oben strömt. Wenn das Reduktionsgas die Reaktion vollzogen hat, tritt es an der Beschickung soberfläche 38 im oberen Abschnitt des Ofens aus dem Beschickungsmaterial aus und strömt durch ein Abgasrohr 39» das in der Nähe des oberen Endes 16 des Schachtofens 1Q vorgesehen ist.

Am oberen Ende 16 des Schachtofens 10 ist ein dosierendes Einfüllgefäß 4-1 zum Einbringen des Beschickungsmaterials 13 in den Schachtofen befestigt· Das Beschickungsmaterial wird aus einem Verschlußteil 4-3 in das Einfüllgefäß A1 eingebracht, welches wiederum durch einen 3?üll trichter 44· beschickt wird. Das Schüttgut wird mittels eines durch einen nicht dargestellten Motor angetriebenen geneigten Bandförderers 46, der das Schüttgut in die Mitte des Fülltrichters 44· entleert,nahezu in der gleichen Menge pro Siteinheit eingegeben, in der es aus dem Kühleraustrag-

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rohr 24 entfernt wird. ISn ein gleichmäßiges Gemisch der Feinteilchen innerhalb der Pellets zu gewährleisten, ist am oberen Ende des Fülltrichters 44 ein oszillierender Feimaterial-Vertedler von bekanntem konischen Aufbau vorgesehen. Die oszillierende Bewegung dieses Verteilers gewährleistet, daß die Feinteilchen gleichmäßig auf die Zwischenräume zwischen den Pellets im Beschickungsmaterial zwischen dem Fülltrichter 44 und dem Ver·» schlußteil 43 verteilt werden.

Das Einfüllgefäß 41 weist eine Beschickungszone 50 auf, die nach außen durch eine zylindrische Außenwand 51 bestimmt ist. Diese Wand ist oben abgeschlossen. Durch diesen oberen Abschluß erstreckt sich im mittleren Bereich der Verschlußteil 43,so daß im Einfüllgefäß 41 eine Beschickungsoberfläche 53 gebildet wird. Die BeSchickungszone 50 wird ferner nach außen bestimmt durch eine kegelstumpfförmige Außenwand 56, die sich unten an die zylindrische Außenwand 51 anschließt. Nach innen wird die Beschickungszone 50 durch eine kegelförmige Innenwand 54 bestimmt, die im wesentlichen parallel zur kegelstumpfförmigen Außenwand 56 und im Abstand von dieser verläuft. Mit der Bodenfläche der Beschickungszone 50, die sich mit der Basis der kegelförmigen Innenwand 54'deckt, steht eine Vielzahl von runden Schüttrohren 58 in Verbindung, die gleichmäßig um die Bodenfläche der Beschickungszone 50 verteilt sind, damit sie gleiche Mengen an Beschickungsmaterial aufnehmen.

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Die Schüttrohre 58 erstrecken ach durch das obere Ende 16 des Schachtofens 10 gemäß einem vorgegebenen Muster in das Innere des Schachtofens hinein. Bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden optimale Ergebnisse dadurch erhalten, daß sämtliche Schüttrohre eng benachbart zur Außenwand 14 des Ofens angeordnet und aus dem Bereich der Mittelachse 60 des Schachtofens entfernt sind. Die Erfindung erfüllt jedoch, wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, auch ihren Zweck, wenn einige der Schüttrohre 58 näher der Mittelachse 60 des Schachtofens als andere liegen oder selbst dann, wenn einige im Bereich der Mittelachse 60.angeordnet sind. Es ist lediglich wesentlich, daß die Mehrzahl der Schüttrohre in einem kleineren Abstand zur Außenwand 14 als zur Mittelachse 60 angeordnet ist. Der Schüttwinkel der Beschickungsoberfläche 38 wird durch die Versetzung des Musters der Anordnung der .Schüttrohre 58 bestimmt und infolge des gewählten Musters ist der Schüttwinkel größer als bei anderen bekannten dosierenden Einfüllgefäßen.

Am Auslaß 59 jedes Schüttrohres ist eine Aussonderungseinrichtung vorgesehen, deren Aufbau am besten aus Pig. 2 ersichtlich ist. Sie enthält einen Feinmaterial-Konus 62 mit einem vorgegebenen eingeschriebenen Winkel. Der Konus 62 wird durch zw*i"J"-Haken 63 mit verzweigten Enden in der Mitte des Auslasses 59 des Schüttrohres gehalten. Die Haken 6$ sind mittels Zapfen 64 an einem Block 65 angelenkt, der am Schüttrohr 58 angeschweißt ist. Wenn das Beschickungsmaterial, das Schüttrohr 58 verläßt,

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stößt es gegen die Spitze des Konus 62. Hierdurck sollen die Pellets nach außen und die Feinteilchen fallen längs der Kegeloberflache und dann senkrecht nach unten,wodurch sich ein vorgegebenes Muster in Form eines Ringes 66 aus kleinen Partikeln bzw. Feinteilchen, die innerhalb der größeren Partikel bzw. Pellets verteilt sind, ergibt. Der Ring 66 aus Feinteilchen tendiert dazu eine senkrecht stehende Säule zu bilden, die mit dem Auslaß 59 des Jeweiligen Schüttrohres 58 fluchtet.

Vie am besten aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, ist Jedem Schüttrohr 58 ein Temperaturfühler zugeordnet. Dieser umfaßt ein Thermoelement 70, welches durch ein Edelstahlrohr 72 eingeführt ist. Das Edelstahlrohr 72 tritt durch das obere Ende 16 des Schachtofens im Abstand vom Schüttrohr 58 ein und verläuft dann freigehalten in enger Nachbarschaft zu dem Schüttrohr bis in die Nähe des Auslasses 59 desselben. Damit das Thermoelement 70 die Temperaturdifferenz zwischen den relativ kalten Pellets innerhalb des Schüttrohres und dem relativ heißen Gas, das die Reaktion ausgeführt hat, erfesen kann, ist es von einem Strahlungsschild 74· umgeben. Dieser kann einfach aus einer ersten U-formigen Platte 73 bestehen, die innerhalb einer areiten größeren U-förmigen Platte 76 angeordnet ist. Die beiden U-förmigen Platten, die aus Edelstahl hergestellt sein können, sind an der offenen Seite der IT-Form am Schüttrohr 58 angeschweißt und umhüllen so das Thermoelement 70. Obwohl die axialen Enden des ßtrahlungsschildes 74- offen dargestellt sind, kann ein Ende oder

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es können beide Enden geschlossen sein.

In Verbindung mit dem Thermoelement 70 kann eine automatische Deblockiereinrichtung für das dosierende Einfüllgefäß 41 vorgesehen sein. Wie am besten Fig. 1 zeigt, kann eine solche Einrichtung ein Wasserrohr 80 enthalten, das sich durch die Spitze der kegelförmigen Innenwand 54 erstreckt und dessen Austrittsöffnung im Innern einer konischen Abdeckkappe 81 liegt. Erfaßt das Thermoelement 70 einen Temperaturanstieg, der eine drohende Verstopfung in einem Schüttrohr anzeigt, dann wird ein Signal erzeugt, welches ein nichtdargestelltes Ventil betätigen kann, um durch das Wasserrohr 80 einen Wasserstrom einzuleiten, der gegen die Abdeckkappe 81 stößt und an der kegelförmigen Innenwand 54 herunterfließt, um die Schüttrohre 58 zu spülen. Das Wasserrohr 80 und die Abdeckkappe 81 könnten auch im Fülltrichter 44 angeordnet werden, wodurch zusätzlich ein Durchspülen des Fülltrichters 44 und des Verschlußteils 43 möglich wire. In beiden Fällen kann das Wasserrohr als dem dosierenden Einfüllgefäß 41 zugeordnet angesehen werden.

Die Arbeitsweise eines Schachtofens zur Direktreduktion von Eisenerz zu einem metallisierten Endprodukt ist bekannt und wird nicht im einzelnen erläutert. Kurz gesagt, wird heißes Reduktionsgas, das im wesentlichen die reduzierenden Bestandteile Hp und CO und Bestmengen an oxidierenden Bestandteilen HpO und COo enthält,durch die Öffnungen 33 radial nach innen

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in den unteren Bereich, des Ofens 10 eingeleitet. Das Gas reduziert das das im Schachtofen absinkende Eisenerz von Hämatit. zu Magnetit, zu Wüstit und zu metallischem Eisen während es

im Gegenstrom zu den absinkenden Partikeln nach oben strömt. Von diesen Reaktionen ist die Reduktion von Wüstit (FeO) zu metallischem Eisen (Fe) die schwierigste und erfordert ein Reduktionsgas mit hohen Reduktionseigenschaften in ausreichender Menge, um einen leistungsfähigen Betrieb des Schachtofens zu ermöglichen. Bisher verursachten die "bekannten dosierenden Beschickungsvorrichtungen örtliche und willkürlich im Bett des Beschickungsmaterials gelegene Konzentrationen an.Feinteilchen. Dies führte zu einer unterschiedlichen Durchlässigkeit des Beschickungsmaterials im gesamten Teilchenbett, wodurch zusätzliche Mengen an Reduktionsgas benötigt wurden, um eine vollständige Reduktion zu gewährleisten. Der Reduktionsprozeß war so unwirtschaftlich und schwer zu steuern.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verteilt der Feinmaterial-Konus 62 die zwischen den Pellets vorhandenen Feinteilchen in einer geometrischen Anordnung, die durch einen Ring 66 "bestimmt ist, der sich im Schachtofen senkrecht nach unten erstreckt. Da die Feinteilchen eng benachbart zu den öffnungen 33 liegen, wird faktisch das gesamte Reduktionsgas, so lange es noch eine hohe Reduktionsqualität aufweist, gezwungen,

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zwischen den Feinteilchen hindurchzuströmen, bevor es die Pellets im mittleren Bereich des Ofens erreicht. Auf diese Weise ist es somit möglich, sowohl die Feinteilchen, als auch die Pellets kontinuierlich und bei einer gleichmäßigen Absinkgeschwindigkeit der Partikel im Ofen zu reduzieren. Da ferner die Feinteilchen in einer ringförmigen Ordnung angeordnet werden, wird das Muster dieser Teilchen nicht so dicht, daß das Reduktionsgas nicht mehr hindurchdringen kann. Das Reduktionsgas muß_/während es zum Abzugsrohr 29 strömt, den Ring einmal von außen nach innen und dann von innen nach außen durchdringen. Obwohl optimale Ergebnisse erhalten werden, wenn sämtliche Schüttrohre 58 eng benachbart zur Außenwand 14· des Ofens angeordnet sind, sind gegenüber den bekannten Beschickungsvorrichtungen bereits verbesserte Ergebnisse zu erzielen, wenn lediglich die Mehrheit der Schüttrohre näher an der Außenwand als an der Mittelachse 60 des Ofens liegt und wenn ferner von dieser Mehrheit wiederum nur der überwiegende Teil mit Konussen 62 ausgestattet ist.

Ein weiterer,die Erfindung von bekannten Beschickungsvorrichtungen unterscheidender Aspekt ist im Schüttwinkel der Beschickungsoberfläche 38 innerhalb des Schachtofens 10 zu sehen. Infolge der beschriebenen Anordnung der Schüttrohre 58 innerhalb des Ofens muß der Schüttwinkel notwendigerweise größer als bei bekannten Anordnungen sein, wodurch wiederum ein größeres "Tal"

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Ein weiterer, die Erfindung von bekannten Beschickungsvorrichtungen unterscheidender Aspekt ist im Schüttwinkel der Beschickungsoberfläche 38 innerhalb des Schachtofens 10 zu sehen. Infolge der beschriebenen Anordnung der Schüttrohre 58 innerhalb des Ofens, ist die Tiefe des "Tals" der Beschickungsoberfläche in der Mitte des Ofens wesentlich größer als bei bekannten Anordnungen. Versuche zeigen, daß der Bereich des Beschickungsmaterials unmittelbar unterhalb der Beschickungsoberfläche 38 ein Bereich ist, in dem Eisenerz zu Vüstit reduziert wird. Dies erfolgt verhältnismäßig leicht und es konnte nicht festgestellt werden, daß dieser Vorgang in nachteiliger Weise durch die vergrößerte Tiefe des Tals in der Beschickungsoberfläche beeinflußt wird. Es hat sich im Gegenteil erwiesen, daß durch das vergrößerte Tal in der Beschickungsoberfläche die Leistungsfähigkeit des Ofens verbessert wird. Die kürzeste Wegstrecke, die das Gas durch das am meisten durchlässige Beschickungsmaterial zurücklegen muß, befindet sich im Bereich der Mittelachse des Ofens, Das Reduktionsgas neigt deshalb dazu, zur Mitte des Schachtofens hinzuströmen, wodurch die Reduktion der Pellets gefördert wird, die um die Mittelachse liegen. Bisher ist dieser Bereich als der am schwierigsten zu reduzierende Bereich des Teilchenbettes angesehen worden.

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in der Beschickungsoberfläclie gebildet wird. Es ist bisher angenommen worden, daß der Schüttwinkel minimal ausgebildet sein sollte, damit gewährleistet ist, daß sämtliche Partikel durch und durch mit dem Reduktionsgas reagieren. Versuche zeigen jedoch, daß der Bereich des Beschickungsmaterials unmittelbar unterhalb der Beschickungsoberfläche 38 ein Bereich ist, in dem Eisenerz zu Wüstit reduziert ist. Diese Reaktion tritt verhältnismäßig leicht auf und es konnte nicht festgestellt werden, daß sie in nachteiliger Weise durch den vergrößerten Schüttwinkel der Beschickungsoberfläche 38 beeinflußt wird. Es hat sich im Gegenteil erwiesen, daß durch den vergrößerten Schüttwinkel der Be schi ckungs oberfläche die Leistungsfähigkeit des Ofens verbessert wird. Die kürzeste Wegstrecke, die das Gas durch das am meisten durchlässige Beschickungsmaterial zurücklegen muß, befindet sich im Bereich der Mittelachse des Ofens. Das Reduktionsgas neigt deshalb dazu, zur Mitte des Schachtofens hinzuströmen, wodurch die Reduktion der Pellets gefördert wird, die um die Mittelachse liegen. Bisher ist dieser Bereich als der am schwierigsten zu reduzierende Bereich des Teilchenbettes angesehen worden.

Aus den oben genannten Gründen, die sich auf die Gleichmäßigkeit der Verteilung des Beschickungsmaterials beziehen, ist es für eine wirtschaftliche Arbeitsweise des Schachtofens wesentlich, daß die Schüttrohre 58 während des Betriebs nicht blockiert werden. Wie bereits erwähnt, neigt das Beschickungsmaterial

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dazu, während der Lagerung Feuchtigkeit aufzunehmen, und wenn es durch das dosierende Einfüllgefäß bzw. den Fülltrichter oder das Verschlußteil fließt, neigen die Peinteilchen dazu, sich auf den geneigten Oberflächen zu sammeln und es besteht die Gefahr, daß sich aus den feuchten Feinteilchen Agglomerate bilden. Diese können so groß werden, daß sie die Beschickungszone 50 überbrücken oder abbrechen und die Schüttrohre 58 blockieren. Wie oben bereits ausgeführt.wird ein Blockieren der Schüttrohre durch Thermoelemente 70 erfaßt, die den Temperaturanstieg anzeigen, wenn der Materialfluß in den blockierten Schüttrohren kleiner zu werden beginnt. Die steckengebliebenen Pellets beginnen nämlich die Hitze aus dem Ofen zu absorbieren. Vird das Blockieren erfaßt, dann kann es durch geeignete Maßnahmen von auße^wie durch Behämmern des Schüttrohres zum Lösen der blockierten Teilchen_/beseitigt werden. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, die Schüttrohre dadurch wieder freizumachen, daß durch das vom Thermoelement erfaßte Signal das Wasserrohr 80 betätigt wird. Das Wasserrohr kann auch unabhängig vom Thermoelement 70 periodisch eingeschaltet werden, um ein periodisches Auswaschen der Schüttrohre vorzusehen. Die periodische Eingabe von Wasser in dMcreten Mengen in den Ofen ist für dessen Betrieb nicht schädlich.

Es ist ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung, bei einem Schachtofen eine Beschickungsvorrichtung für unterschiedlich

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große Feststoff ρartikel vorzusehen, die diese gemäß einem vorgegebenen Muster in den Ofen einbringt, wodurch eine gleichmäßige Behandlung sämtlicher Partikel durch ein radial in den Ofen eingeleitetes Gas gewährleistet wird. '

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Wärmebehandlung verschieden großer Partikel, die einen Schachtofen umfaßt, an dessen oberem Ende ein die Partikel aufnehmendes dosierendes Einfüllgefäß und zwischen dessen oberem und unterem Ende eine Einrichtung zum Einleiten eines Gases in den Schachtofen in einer im wesentlichen radial nach innen weisenden Richtung zur Wärmebehandlung der Partikel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Einfüllgefäß- (4-1) eine Vielzahl von Schüttrohren (58) enthält, die sich in den Schachtofen (10) erstrecken und von denen wenigstens einige näher der Außenwand (14·) als der Mittelachse (60) des Schachtofens liegen.

2· Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß selektiven Schüttrohren eine Steuereinrichtung (62) zugeordnet ist, die das Fließen der Partikel in den Schachtofen in vorgegebener Weise steuert.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung angrenzend an die Ausgänge (59) der selektiven Schüttrohre (58) eine Aussonderungseinrichtung (62) enthält, die die kleineren Partikel zu einer sich senkrecht erstreckenden ringförmigen Anordnung (66) von unter den größeren Partikeln verteilten kleineren Partikeln sammelt.

4· Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet,

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daß die Steuereinrichtung einen wenigstens einem Schüttrohr (58) zugeordneten Temperaturfühler (70) aufweist, der das Temperaturdifferential zwischen dem Gas (36) im Ofen (10) und den Partikeln im Schüttrohr erfaßt und abhängig Hiervon den Durchfluß der Partikel durch das Schüttrohr festlegt.

5.. Vorrichtung zum Beschicken eines Schachtofens mit Peststoffpartikeln wenigsims zweier verschiedener Größen, die ein am oberen Ende des Schachtofens vorgesehenes, die Partikel aufnehmendes, dosierendes Einfüllgefäß und zwischen dem' oberen und dem unteren Ende des Schachtofens einen Gaseinlaß enthält, durch den ein Gas in einer im wesentlichen radial nach innen weisenden Richtung einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einfüllgefäß ■ (4-1) an der Austrittsseite eine Vielzahl von an den Enden offenen Schüttrohren (58) enthält, die äLch in den Schachtofen (10)erstrecken, daß im Einfüllgefäß ein Verteiler vorgesehen ist, der die Partikel gleichmäßig den Schüttrohren zuführt, daß ferner die Hehrzahl der Schüttrohre näher der Außenwand (14) als der Mittelachse (60) des Schachtofens liegt, und schließlich am Ausgang (59) cLer Schüttrohre jeweils eine Aussonderungseinrichtung (62) vorhanden ist, die die kleineren Partikel aus den größeren Partikeln aussondert und aus ihnen ein vorgegebenes, sich im Schachtofen senkrecht nach unten erstreckendes, örtlich konzentriertes Muster (66) bildet.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß

die Aussonderungseinrichtung einen Peinmaterial-Konus (62)enthält, der angrenzend an die Austrittsöffnung (59) cLes jeweiligen Schüttrohres (58) frei aufgehängt ist und die kleineren Partikel zu einem Muster (66) mit ringförmigem Querschnitt aussondert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttrohre (53) so angeordnet sind, daß sich in der Hahe des oberen Endes (16) des Schachtofens (10) eine Beschickungsoberfläche (38) mit einem Schüttwinkel ausbildet, der von der Außenwand (14·) des Schachtofens zu dessen Mitte Mn abfällt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 _s dadurch gekennzeichnet, daß das Beschickungsmaterial aus sortierten, stückigen oder pelletierten Partikeln zwischen 0,95 cm und 2,54- cm im Durchmesser besteht und von Peinteilchen aus Partikeln mit einem Durchmesser von weniger als 0,32 cm durchsetzt ist.

. Vorrichtung sum Beschicken eines Schachtofens mit Peststoffpartikeln, die ein am oberen Ende des Schachtofens vorgesehenes, die Partikel aufnehmendes, dosierendes Einfüllgefäß enthält, datttireii gekennzeichnet, daß das Einfüllgefäß (41) an der

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Austrittsseite eine Vielaahl von an den Enden offenen Schutt-, rohren (58) enthält, "die sich in den Schachtofen (10) erstrecken, daß ferner im Einfüllgefäß ein Verteiler vorgesehen ist, der die Partikel in nahezu gleichen Mengen auf die einzelnen Schüttrohre verteilt und daß ferner wenigstens einem Schüttrohr innerhalb des Schachtofens ein Temperaturfühler (70) zugeordnet dsb, der eine durch die Temperatur der Partikel innerhalb des jeweiligen Schüttrohres und die Temperatur des Schachtofens bestimmte Überwachungstemperatur erfaßt, . die sich bei einer Änderung der Durchflußmenge der Partikel durch das Schüttrohr ändert.

· Vorrichtung nach Anspruch 9 > dadurch gekennzeichnet, daß das Einfüllgefäß (41) eine kegelstumpfförmige Außenwand (56) aufweist und die·Verteilereinrichtung ein kegelförmiges Teil (54·) innerhalb des Einfüllgefäßes umfaßt, daß die Spitze dieses kegelförmigen Teils mit der Eintrittsöffnung des Einfüllgefäßes fluchtet und zusammen nrfc der kegelstumpffÖrmigen Außenwand (56) eine Beschickungszone begrenzt, die met den einzelnen Schüttrohren (58) in Verbindung steht und daß dem kegelförmigen Teil (54·) eine Düse (80) zugeordnet ist, durch, die abhängig von einem durch den Temperaturfühler (70) gelieferten Signal wenigstens eines der Schüttrohre zur Veränderung' einer Verstopfung spülbar ist·

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ΛΛ· Vorrichtung nach Anspruch 9 odeno, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (70) durch einen Strahlungsschild (740 gegenüber dem Ofeninneren abgeschirmt ist und dieser Strahlungsschild neben der Austrittsöffnung des Schüttrohres an diesem befestigt ist und den Thermofühler aufnimmt.

12- Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsschild aus zwei ineinanderliegenden U-förmigen Teilen gebildet ist, die jeweils mit ihrer offenen Seite am Schüttrohr (58) befestigt sind, so daß ein an den Enden offenes Gehäuse entsteht, innerhalb dessen der Thermofühler frei gehalten ist.

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Patentansprüche

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttrohre (58) so ausgebildet sind, daß die kleineren Partikel im wesentlichen längs der Peripherie des Schachtofens (10) in ringförmigen, von den größeren Partikeln umgebenen Beinen (66) und die Mehrzahl der größeren Partikel im wesentlichen näher in der Mitte (60) des Schachtofens als an dessen Peripherie unter Bildung eines zur Ofenmitte hin abfallenden Schüttwinkels eingegeben werden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13> dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttrohre (58) so ausgebildet sind, daß die größeren Partikel in einer ein möglichst tiefes Tal der Beschickungsoberfläche (38) bildenden Weise eingegeben werden.

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