DE1190967B - Verfahren zur Eisengewinnung aus Eisenerzen in einem mit Heisswind betriebenen Schachtofen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Eisengewinnung aus Eisenerzen in einem mit Heißwind betriebenen Schachtofen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Eisengewinnung aus Eisenerzen in einem mit Heißwind betriebenen Schachtofen und stellt eine Weiterbildung des in dem Hauptpatent 1147 960 beschriebenen Verfahrens dar.
• Das Hauptpatent bezieht sich auf ein derartiges Verfahren zur Eisengewinnung aus Eisenerzen in einem mit Heißwind betriebenen Schachtofen, in dessen Beschickungssäule an mindestens zwei oberhalb der Oxydationszone liegenden Ebenen abgekühlte Verbrennungsgase annähernd ohne freien Sauerstoff eingeführt und die Reduktionsgase abgekühlt werden, wobei während der Reduktion .der oxydischen Erze aus dem neu gebildeten Kohlenmonoxydgas Kohlenstoff ausgeschieden wird.
• Der Vorteil des Verfahrens nach dem Hauptpatent liegt darin, unter weitgehendster Ausnutzung der gegebenen Wärmeenergie einen störungsfreien Reduktionsprozeß und durch Verwendung kleinstückigen oder feinen, also billigen Brenngutes einen Schachtofen mit niedriger Bauhöhe und daher geringem Material- und Kostenaufwand zu erhalten.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich das Verfahren nach dem Hauptpatent mit gleichen Vorteilen auch anwenden läßt, wenn statt der festen Brepnstoffe gasförmige oder flüssige Brennstoffe benutzt werden. Die Erfindung ist demzufolge dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenstoffträger für die Erzreduktion an Stelle von festen Brennstoffen, wie Koks, gasförmige oder flüssige Brennstoffe, insbesondere Naturgas, sowohl einerseits zusammen mit Sauerstoff und vorgewärmtem Rückführgas oder Luft in die Schmelzzone, als auch andererseits getrennt davon in einer Brennkammer verbrannt und nach Wärmeabgabe in einem Wärmeaustauscher als abgekühlte Verbrennungsgase in die Beschickungssäule oberhalb der Oxydationszone eingeblasen werden.
• In der Zeichnung stellt 1 den Reduktions- und Schmelzofen dar, der, wie durch die großen Buchstaben angedeutet, in eine Schmelzzone S, eine Reduktionszone R, eine Kohlenstoffabscheidungszone C und eine Vorwärmzone V unterteilt ist. Neben dem Ofen befindet sich ein Wärmeaustauscher 2, der durch eine Brennkammer 3 beheizt wird. Es sei nun beispielsweise angenommen, daß nur Naturgas für das Reduzieren und Schmelzen zur Verfügung stünde. An der Stelle 4 wird das Naturgas der Brennkammer 3 zugeführt und dort mit Sauerstoff verbrannt. Um dabei das Entstehen zu hoher Temperatur zu vermeiden, werden kältere Gichtgase oder Rauchgase durch die Leitung 6 in die Brennkammer zurückgeführt und so die gewünschten Temperaturen eingeregelt. Die Verbrennungsgase geben im Wärmeaustauscher 2 ihre Wärme an Rückführgase ab, die aus dem oberen Teil des Schachtofens abgezogen werden und mit Hilfe des Umwälzgebläses 9 durch die Leitung 8 in den Wärmeaustauscher gedrückt und von dort in die Schmelzzone des Schachtofens eingeführt werden. Die Düsen des Schachtofens erhalten demnach Naturgas durch die Leitung 5, Sauerstoff durch die Leitung 7 und vorgewärmte Rückführgase durch die Leitung 8 bzw. 10. Durch die Dosierung dieser drei Gasgemengeteile ist es möglich, jede gewünschte Schmelztemperatur im Herd des Schmelzofens einzustellen und infolge der hohen Vorwärmung der Rückführgase mit einem Minimum an Sauerstoff auszukommen. Die Abgase aus dem Verbrennungsvorgang zur Bebeizung des Wärmeaustauschers 2 werden ähnlich wie in dem in dem Hauptpatent beschriebenen Schachtofen an mehreren Stellen durch die Leitungen 11 in dem Schachtofen zurückgedrückt zu dem ausdrücklichen Zweck, oberhalb der Reduktionszone die aufsteigenden Schachtgase so weit herunterzukühlen, daß die CO-Bildung weitgehend unterdrückt wird. Es tritt bei diesem Vorgang eine Ausscheidung von Kohlenstoff durch den Zerfall von CO ein, und zwar werden Menge und Temperatur der in den Schachtofen zurückgeführten Gase so eingeregelt, daß in diesem Falle eine möglichst starke Kohlenstoffabscheidung einsetzt. Dieser Kohlenstoff wandert mit dem Erz und den Zuschlägen im Schachtofen nach unten und gelangt in der Reduktionszone in den Bereich, wo die heißen, vorzugsweise CO "- und H_O-haltigen Gase aus der Schmelzzone nach oben steigen. Das CO., wird daher mit dem gebildeten Kohlenstoff unter CÖ- und H,-Bildung reagieren, und das so gebildete CO nebst dem in gleicher Weise gebildeten H2 dient als Reduktionsmittel innerhalb der Reduktionszone. Soweit ein überschuß an Rauchgasen zur Verführung steht, kann dieser durch die Leitung 12 abgeleitet werden.
• Mit derselben Einrichtung kann die Betriebsweise des Schmelz- und Reduktionsofens auch mit Luft durchgeführt werden. In diesem Falle wird die Luft bereits vor dem Wärmeaustauscher 2 zugeführt und im Wärmeaustauscher mit erhitzt. Um jedoch eine Anreicherung des Stickstoffballastes zu vermeiden, wird man unter Umständen durch die Leitung 9 nicht die Gichtgase des Schachtofens selbst zurückzuführen, sondern es können andere Gase, beispielsweise C02, die durch Auswaschen des Gichtgases, durch sonstige Verfahren oder aus fremden Quellen gewonnen werden, in bekannter Weise dazu benutzt werden, den C02 Gehalt der in den Schachtofen eingeführten Gase zu erhöhen. Es wird sodann in diesem Falle durch die Leitung 5 Naturgas herangebracht und mit diesem hocherhitzten Gemisch aus C02 und Luft in der Schmelzzone des Ofens verbrannt. Auch die Beheizung des Wärmeaustauschers 2 erfolgt in diesem Falle durch die Verbrennung von Naturgas mit Luft; die Abgase dieses Verbrennungsprozesses werden durch die Leitungen 11 in den Schachtofen zurückgeführt und Überschüsse durch die Leitung 12 abgeleitet.
• In der Zeichnung sind drei Leitungen 11 angegeben. Im Prinzip wäre eine Vielzahl von Leitungen und eine Vielzahl von Einführungsstellen erwünscht, aber aus praktischen Gründen wird man veraussichtlich die Zahl dieser Gasrückführstellen auf einige wenige begrenzen müssen.

  Diese Betriebsweisen mit Sauerstoff und mit Luft

  und die nicht ausdrücklich beschriebene Betriebs-

  weise mit sauerstoffangereicherter Luft lassen ferner

  noch eine weitere Modifikation des Verfahrens zu,

  bei welcher man sich nicht auf die Kohlenstoffab-

  scheidung in der Zone C des Schachtofens 1 allein

  beschränkt, sondern bei welchem eine kleinere Koks-

  menge zusammen mit dem Erz gegichtet wird. Auf

  diese Weise wird das Kohlenstoffangebot innerhalb

  des Ofens von der Menge des gebildeten Zersetzungs-

  kohlenstoffs unabhängig. Es kann dabei in Gegenden,

  in denen es an geeignetem Koks bzw. an Kokskohle

  mangelt, auch an die Verwendung von Petroikoks ge-

  dacht werden. Die Menge des zu gichtenden Kokses

  ist jedoch dabei nur ein Bruchteil derjenigen Koks-

  menge, die bei der Betriebsweise notwendig wäre, wie

  sie bei dem Hauptpatent beschrieben ist. Es läßt sich,

  wie die vorher beschriebenen Verfahren zeigen, diese

  Koksmenge in jeder gewünschten Weise bis herunter

  auf Null verringern.

  Es ist ferner möglich, an Stelle des Naturgases an-

  dere, insbesondere kohlenwasserstoffreichere Gase

  zu verwenden. Ebenso ist es möglich, flüssige Brenn-

  stoffe, wie Erdöl und Erdölprodukte, zu benutzen, die

  die Rolle des Naturgases übernehmen. Dies würde in

  einem Ofen üblicher Bauart unmöglich sein, denn

  eine wichtige Voraussetzung für die Durchführung

  des Verfahrens ist die hohe Vorerhitzung der Ver-

  brennungsluft und der Rückführgase und aus Grün-

  den der Wirtschaftlichkeit die Rückführung der

  kalten Rauchgase in den Schachtofenprozeß, um die

  CO-Bildung zurückzudämmen und die Kohlenstoff-

  abscheidung >!u begünstigen.

  Die Betriebsweise des beschriebenen Schmelz- und Reduktionsofens läßt sich ferner noch dahingehend abwandeln, daß oberhalb der Schmelzzone CO- und H2 haltige hochvorgewärmte Reduktionsgase eingeführt werden, wie dies durch die gestrichelte Leitung 13 angedeutet ist. Diese Reduktionsgase lassen sich durch einen thermischen Zersetzungsvorgang bzw. durch eine Teilverbrennung mit Sauerstoff aus dem Naturgas bzw. den kohlenwasserstoffhaltigen Gasen bzw. dem Öl gewinnen. Durch ihre Einführung durch die Leitung 13 wird die Schmelzzone des Ofens nicht berührt. Die eingeführten Gase vermischen sich mit den aus der Schmelzzone aufsteigenden CO.,- und H.0-haltigen Gasen und dienen ausschließlich der Reduktion der Oxyde in der Reduktionszone. Ihre Wirkung wird verstärkt durch die Neubildung von CO und H., aus dem CO., und H.,0 aus der Schmelzzone zusammen mit dem in der Zone C abgeschiedenen und nach unten wandernden Kohlenstoff.
• Eine weitere Modifikation des Verfahrens ergibt sich insbesondere beim Betrieb mit Sauerstoff durch die Möglichkeit, auf den Wärmeaustauscher zu verzichten und kalte Rauchgase aus anderen Quellen in den Schacht des Schachtofens zurückzudrücken. Hierzu kommen vorzugsweise Rauchgase aus einer Kesselanlage in Frage, unter der die gleichen gasförmigen oder flüssigen Brennstoffe verfeuert werden, und zwar entweder mit Sauerstoff und einer entsprechenden Zugabe an Rückführgasen, um die Temperaturspitze zu beherrschen, oder durch die Verbrennung mit Luft. In diesem Falle werden die Rückführgase aus dem oberen Teil des Schachtes nicht vorgewärmt, sondern direkt zusammen mit dem Brennstoff und dem Sauerstoff in die Schmelzzone des Schachtofens eingeführt.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur Eisengewinnung aus Eisenerzen in einem mit Heißwind betriebenen Schachtofen, in dessen Beschickungssäule an mindestens zwei oberhalb der Oxydationszone liegenden Ebenen abgekühlte Verbrennungsgase annähernd ohne freien Sauerstoff eingeführt und die Reduktionsgase abgekühlt werden, wobei während der Reduktion der oxydischen Erze aus dem neu gebildeten Kohlenmonoxydgas Kohlenstoff ausgeschieden wird nach Patent 1147 960, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Kohlenstoffträger für die Erzreduktion an Stelle von festen Brennstoffen, wie Koks, gasförmige oder flüssige Brennstoffe, insbesondere Naturgas, sowohl einerseits zusammen mit Sauerstoff und vorgewärmtem Rückführgas oder Luft in die Schmelzzone als auch andererseits getrennt davon in einer Brennkammer verbrannt und nach Wärmeabgabe in einem Wärmeaustauscher als abgekühlte Verbrennungsgase in die Beschickungssäule oberhalb der Oxydationszone eingeblasen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 348 383, 523 922, 678 326, 680 238, 697127; österreichische Patentschriften Nr. 122, 126 786; französische Patentschrift Nr. 582 658; USA.-Patentschriften Nr.1466 644, 1515 906, 1518 854, 1713 436.