LU82826A1 - Verfahren zum kontinuierlichen reduzieren von eisenerz - Google Patents

Description

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Verfahren zum kontinuierlichen Reduzieren von Eisenerz

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuier-5 liehen Reduzieren von Eisenerz, insbesondere von feinkörnigem Eisenerz.

Feinkörniges Eisenerz steht in grossen Mengen und zu relativ 10 niedrigen Preisen zur Verfügung. Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass der Billigtransport von Erzen mittels Rohrleitungen voraussetzt, dass die Erze in feingemahlenem Zustand vorliegen, wobei die mittlere Korngrösse bei rund 50 ja li.egt. Dies wiederum hat zur Folge, dass die auf billigem Wege transportierten Erze 15 erneut in eine Form überführt werden müssen, die ihre metallurgische Weiterverarbeitung gestattet, was bedeutet, dass die Erze vor ihrer Weiterverarbeitung pelletiert werden müssen. Das Pelletieren ist, da man die Pellets brennen muss, eine relativ kostspielige Angelegenheit, so dass die durch den Billigtransport 20 erzielten Gewinne infolge der zwangsläufig notwendigen Überführung der Erze in Pellets, wieder verloren gehen.

Es hat an Versuchen, Erze kontinuierlich zu reduzieren nicht gefehlt, wobei man sich vorwiegend grobkörnigen bis stückigen Erzen 25 >widmete, da die kontinuierliche Reduktion feinstkörniger Eisenerze problematisch ist und zwar ungeachtet, ob man die Reduktion in der Fest- oder bis in die Flüssigphase betreiben will.

. So hat die Anmelderin in ihrem luxemburgischen Patent No. 71.435 30 ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen beschrieben, das eine gleichzeitige Gewinnung eines Gasgemisches vorsieht, das zum Vorreduzieren des eingesetzten Erzes verwendet wird. Ein Kohlenstoff träger wird mit Hilfe eines Trägergases in einer ersten Zone eines Eisenbades tief in dasselbe eingeführt, wobei Kohlen-35 Stoff an das Eisen gebunden und das Bad gezielt aufgekohlt wird.In einer benachbarten Zone des einer stetigen Durchmischung unterzogenen Bades wird mittels eingeblasenem Sauerstoff der -2-

Kohlenstoffüberschuss wegoxydiert und in Kohlenoxyd überführt, während man das durch die entstandenen Reduktionsgase in einem anschliessenden Reaktionsraum wenigstens teilweise vorreduzierte Erz in nächster Umgebung der exothermen Reak-5 tionszone aufgibt und zum Schmelzen bringt.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens i.st selbstverständlich eine Kohlenstoff-Einblaslanze erforderlich, was hohe Kosten mit sich bringt.

10 „ Ein hervorstechendes Merkmal ist ferner darin zu sehen, dass im Verlauf des Prozesses sehr heisse Abgase entstehen, deren Temperatur bei ca. 1450 °C liegt. Will man diese Abgas nun zum Reduzieren oder zumindest zum Vorreduzieren von Erz 15 benutzen, so muss eine Kühlstufe vorgesehen werden. Eine Entstaubung der Abgase ist ebenfalls, zu empfehlen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das die oben erwähnten Schwierigkeiten 20 vermeidet, das die durch die hohe Temperatur der Abgase geschaffenen Probleme in einen Vorteil verwandelt und das den Einsatz von Feinsterz erlaubt.

* Dieses Ziel wird erreicht durch das erfindungsgemässe Ver- 25 fahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man feinkörnige Erze sowie gemahlene Steinkohle im Verhältnis 2:1 bis 5:1 " getrennt im Flugstromreaktor mit Hilfe von Heissgas aufheizt die heissen Komponenten mischt, wobei die Temperatur des Gemisches zwischen 470 und 530 °C liegt und anschliessend 30 heiss brikettiert, dass man die Briketts in einen ein

Eisenbad enthaltenden Konverter chargiert, das Bad durch Aufblasen von Sauerstoff entkohlt und es eventuell durch Einblasen von Inertgas durch den Boden spült und dass man die heissen, beim Entkohlen des Bades gebildeten Abgase 35 sammelt.

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Erfindungsgemäss kann man Feinerze mit als Bindemittel dienender backender, erweichender Steinkohle sowie zusätzlich mit nicht erweichenden, kohlenstoffhaltigen Substanzen wie niederflüchtigen Steinkohlen, Koksgrus, 5 feinkörnigem Schwelkoks und/oder Petrolkoks vermischen.

Man kann aber auch nicht backende Steinkohle verwenden und einen Zusatz von Pech als Bindemittel vorsehen.

Erfindungsgemäss verfährt man so, dass man die Feinerze sowie 10 gegebenenfalls die nicht erweichenden kohlenstoffhaltigen Substanzen vor dem Vermischen mit dem Anteil erweichender backender Steinkohle und vor dem Brikettieren auf eine Temperatur bringt, die oberhalb der Brikettiertemperatur liegt, während die erweichende backende Steinkohle auf eine Tem-15 peratur, die unterhalb des Erweichungspunktes der Steinkohle liegt, gebracht wird. Die Temperaturen der Komponenten stellt man vor dem Vermischen so ein, dasä als Gemischtemperatur die gewünschte Brikettiertemperatur resultiert.

20 Die Brikettierung erfolgt zweckmässigerweise auf einer Walzenpresse, die mit Anpressdrücken zwischen 1 und 5 kg/cm Walzenbreite arbeitet.

Die fertigen Briketts können nach dem Verlassen der Walzen-25 presse längere Zeit, mindestens jedoch 30 Minuten im Bereich der Presstemperatur gehalten und dadurch zusätzlich verfes-. tigt werden.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens 30 werden die Presslinge heiss chargiert. Auf diese Weise wird die sonst notwendige Kühlung eingespart und die fühlbare Wärme der Presslinge geht nicht verloren.

Was die Reduktionsverfahrensschritte anbelangt, so spielen 35 sie sich erfindungsgemäss so ab, dass man die Briketts in -4- « einen Konverter chargiert, der ein Eisenbad enthält, dessen Kohlenstoffgehalt möglichst hoch ist und das kontinuierlich durch Aufblasen von Sauerstoff entkohlt wird, wobei man das Bad gleichzeitig durch Einblasen von Inertgas durch den 5 Konverterboden spülen kann.

Infolge des hohen Kohlenstoffgehaltes des Eisenbades gelangen die Briketts sofort beim Auftreffen auf die Badoberfläche generell in ein stark reduzierendes Medium und zwar ungeachtet 10 ob und wieviel Schlacke sich über dem Bad befindet. In der

Tat kann man annehmen, dass sich ein Teil, wenn nicht gar der Hauptteil der metallurgischen Reaktionen beim Frischen innerhalb der Schlacke abspielt, was übrigens aus der Tatsache erhellt, dass sich in den Konverterschlacken stets metallische 15 Eisengranalien befinden. Aus diesem Grunde ist es verständlich, dass der Sauerstoffstrahl, mit dem man das Bad beaufschlagt, im vorliegenden Zusammenhang nicht stört, indem es etwa zu einer Oxydation des Brikettkohlenstoffs vor Eintritt der Briketts in das Bad käme, sondern, dass das Bad eben 20 durch den Sauerstoffstrahl in eine so intensive Wallung gebracht wird, dass die Briketts in die aus Schlacken und aus Eisen bestehende Wirbelschicht gelangen, wo auch die Reduk-* tion stattfindet.

25 Man kann sich vorstellen, dass das in den Briketts enthaltene Fe203 mit dem Brikettkohlenstoff gemäss Fe203 + C = 2 FeO + « CO vorreduziert wird, während das FeO im Bad durch den Bad kohlenstoff gemäss FeO + C = Fe + CO in die Metallphase ubergeht.

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Ob dies nun tatsächlich zutrifft oder nicht ist so lange nebensächlich, wie man Sorge trägt, dass über die Brikettzugabe immer genügend Kohlenstoff ins Bad gelangt um zu garantieren, dass das Bad soweit wie möglich an Kohlenstoff gesät-35 tigt bleibt; dies insofern, als dass die Energiezufuhr letzten Endes durch das Verbrennen von Kohlenstoff erfolgt.

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Das erfindungsgemässe Verfahren bietet sich zum kontinuierlichen Herstellen von flüssigem Eisen an, da man durch kontinuierliches Chargieren von Briketts kontinuierlich Kohlenstoff in das Bad einführt und es damit sättigt. Gleichzeitig 5 reduziert man kontinuierlich Feinerz zu Eisen und führt dem Bad Energie zu, indem man Kohlenstoff durch Aufblasen von Sauerstoff verbrennt. Letzteres kann selbstverständlich auch diskontinuierlich erfolgen, wobei Intensität und Dauer der SauerstoffZugabe von der jeweiligen im Bad herrschenden Tem-10 peratur sowie vom Kohlenstoffgehalt des Bades abhängen.

Diesen kann man mittels Analyse der Abgase abschätzen oder % über entnommene Proben bestimmen.

Was das Spülen des Bades mittels Inertgas durch den Konver-15 terboden anbelangt, so stellt diese Massnahme ein wichtiges Hilfsmittel dar, indem man durch Variieren der Spülintensität die Dicke sowie die Konsistenz der Schlackenschicht beeinflussen kann, so wie der Anmelder dies in seinem luxemburgischen Patent No. 81.207 beschrieben hat. In der Tat führt 20 ein intensives Spülen mit Inertgas zu einem Zusammenbruch des Schlackenschaumes, wohingegen man durch Drosseln der Spülintensität die Ausbildung einer dicken, schaumigen Schlacken-. Schicht herbeiführen kann. Beim Spülen entsteht dünnschich- , tige, nicht scäumende Schlacke; man begünstigt die Entkohlung 25 sowie die Nachverbrennung des CO über der Badoberfläche.

Dies ist für das erfindungsgemässe Verfahren von besonderer . Bedeutung, da die sich über dem Bad befindliche Zone einer seits nicht überwiegend aus Sauerstoff bestehen soll und andererseits ebendort hohe Temperaturen herrschen sollen.

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Durch das Spülen mit Inertgas kann man demnach erfindungs-gemäss die für die Brikettzugabe günstigsten Bedingungen schaffen, indem die Briketts über dem Bad ausreichend aufgeheizt werden und weder über dem Bad, noch innerhalb der 35 Schlackenschicht einem übermässigen Kontakt mit Sauerstoff ausgesetzt sind, so dass die Reduktion ohne bedeutende Störung vonstatten gehen kann.

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Ein erste Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass man die beim Entkohlen des Bades gebildeten heissen Abgase zum Ausnutzen ihrer fühlbaren Wärme, sowie ihres Verbrennungsenergiepotentials in die Anlage führt, in 5 der das Aufheizen des Erzes und der Kohlen, sowie das Brikettieren stattfinden.

Eine zweite Ausführungsform besteht darin, dass man die Abgase als Heiz- bzw. als Reduktionsgase verwendet. In der Tat beste-10 hen die Abgase zu rund 75% aus CO, wobei der Rest C02 und N2 ist.

Wichtig ist, dass man im Rahmen des Entkohlungsprozesses der Tatsache Rechnung trägt, dass sich in den verwendeten kohlen-15 stoffhaltigen Substanzen mehr oder weniger relevante Mengen an Schwefel befinden können. Aus diesem Grunde fügt man erfin-dungsgemäss Schlackenbildner zu, um'eine basische, gut fliessende und hauptsächlich entschwefelnd wirkende Schlacke zu erhalten. Die Schlackenbildner können entweder individuell, oder 20 aber als Bestandteile der Briketts in das Bad eingeführt werden.

„ Es sei ferner hervorgehoben, dass das erfindungsgemässe Verfahren nicht ausschliesslich für das Reduzieren oxydischer 25 Eisenträger geeignet ist, sondern dass es durchaus möglich ist, an Stelle von Feinerz eisenhaltige Stäube oder Walzensinter im Sinne einer Rückgewinnung und einer Umweltentlastung zu verwenden.

Claims (11)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Reduzieren von Eisenerz, insbesondere von feinkörnigem Eisenerz, dadurch gekennzei- 5 chnet, dass man feinkörnige Erze sowie gemahlene Steinkohle im Verhältnis 2:1 bis 5:1 getrennt im Flugstrobreaktor mit Hilfe von Heissgas aufheizt, die heissen Komponenten mischt, wobei die Temperatur des Gemisches zwischen 470 und 530 °C liegt, und heiss brikettiert, dass man die Briketts in einen 10 ein Eisenbad enthaltenden Konverter chargiert, das Bad kontinuierlich durch Aufblasen von Sauerstoff entkohlt, wobei man eventuell durch Einblasen von Inertgas durch den Boden „ spült und dass man die beim Entkohlen des Bades gebildeten Abgase sammelt. 15

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass man das Feinerz vor dem Vermischen mit backender Steinkohle, mit beliebigen Anteilen nicht, erweichender, kohlenstoffhaltiger Substanzen, wie niederflüchtiger Steinkohle,

20 Koksgrus, Schwelkoks, Petrolkoks vermengt.

3. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Feinerz vor dem Vermischen mit nicht backender Steinkohle mit beliebigen Anteilen an Pech als Bindemittel * 25 versetzt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet dass man das Feinerz, sowie die kohlenstoffhaltigen Zusätze * vor dem Vermischen mit der Steinkohle auf eine Temperatur 30 bringt, die oberhalb der Brikettirtemperatur liegt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet dass man den Anteil an Steinkohle vor dem Vermischen mit dem Erzanteil und vor dem Brikettieren auf eine Temperatur 35 bringt, die unterhalb dem Erweichungspunkt der Steinkohle liegt. -2- Μ l.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet dass man die Temperatur der Komponenten vor dem Vermischen so einstellt, dass als Gemischtemperatur die gewünschte Brikettiertemperatur resultiert. 5

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass man die gewonnenen Briketts nach dem PressVorgang zumindest 30 Minuten lang im Bereich der Brikettiertemperatur hält. 10

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Briketts heiss chargiert.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 u.8, dadurch gekennzech-. net, dass man die fühlbare Wärme, sowie die Verbrennungs wärme der beim Entkohlen des Bades gebildeten Gase ausnutzt, 25 indem man sie zum Aufheizen des Gemisches aus Kohlen und Erz in die hierfür verwendeten Reaktore leitet.

. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1,8 u.9, dadurch gekenn zeichnet, dass man die beim Entkohlen des Bades gebildeten 30 Abgase als Verbrennungsgase verwendet,

9. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 15 dass man das Bad während des Entkohlens gezielt mit Inertgas spült und die Spülintensität so.steuert, dass man die Entkohlung des Bades sowie die Nachverbrennung des hierbei gebildeten CO über der Badoberfläche begünstigt und eine dünne Schicht nicht schäumender Schlacke über dem Bad 20 erhält.

11. Verfahren nach de Ansprüchen 1,8-10, dadurch gekennzeichnet, dass man die beim Entkohlen des Bades gebildeten Abgase als Reduktionsgase verwendet. 35