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Verfahren zum Wärmebehandeln von Eisenerz, insbesondere, Eisenerz-Pellets.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Eisenerz,
insbesondere Eisenerzpellets in einem Schachtofeng den das Gut von oben nach unten
durchwandert und dabei eine Heiz- bzw. Brennzone, eine Zwischenzone und eine Reduktionszone
passiert* Es ist ein Verfahren zum Rösten und Reduzieren von Eisenerzen in
einem Ofen bekanntg bei dem das Erz nacheinander in einer Röstzone, einer Zwischenzone
und einer Reduktionszone behandelt wird* Das gasförmige Reduktionsmittel tritt in
das Fußende des Ofens ein und durchsteigt die Reduktionszoneg hinter der die Hauptmenge
des Gases aus dem»Ofen entweicht, während der Rest über die Zwischenzone zur Röstzone
aufsteigt. Vor dem Übertritt von der Zwischenzone in die Röstzone wird das Gas mit
Luft verbrannt und so ein Heißgas erzeugt, das das Rösten des Erzes in der Röstzone
bewirkt. Dieses bekannte Verfahren weist hinsichtlich seiner Wärmewirtschaftlichkeit
noch erhebliche Mängel auf, da ein großer Teil des in den Ofen eingebrachten Reduktionsgases
wieder-abgeführt und anderweitig'verwendet wird. Ferner nimmt das behandelte Erz
Wärme mit aus dem Ofen heraus, die in den Kühlkammern verloren geht. Schließlich
ist der Prozeß darauf angewiesen, daß ein fertiges Reduktionsgas verwendet wird.
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A ufgabe der Erfindung ist es, die angeführten Mängel zu beseitigen
und insbesondere die Wärmebehandlung, d.h. das Brennen und Vorreduzieren
von
Erzpellets in wärmewirtschaftlicher Hinsicht zu verbessern unter Einbeziehung des
Herstellens des Reduktionsgases in das Verf ahren. Die gestellte Aufgabe wird gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß am Fußende des Ofens in dessen Schacht flüssige
oder gasförmige Kohlenwasserstoffe, insbesondere Erdgas, eingebracht und an dem
fertig behandelten Gut zu einem zur Reduktion des Gutes dienenden Gas gekrackt werden,
das nach Passieren der Reduktionszone zum überwiegen den-Teil den Ofen verläßt und
zu einem die Behandlung des Gutes in der Brennzone vornehmenden Gas verbrannt wird.
Auf diese Weise läßt sich die. dem Gutl beispielsweise Erzpellets, bei der Wärmebehandlung
zugeführte Wärme außer für die Vorwärmung des Reduktionsgases auch für die Krackung
des Methans ausnutzen, wobei die katalytische Wirksamkeit der eisenoxydhaltigen
Fellets der Krackung außerordentlich dienlich ist. Bei der Krackung sich bildender
Kohlenstoff in Form von Ruß, der sich in den Poren und auf der Oberfläche der Pellets
absetzen kann" ist.ebenfalls nützlicht insofern, als der in den Pelletporen abgelagerte
Kohlenstoff die Restreduzierung im Schmelzofen fördert, während der Kohlenstoff
auf der'Oberfläche der Pellets außerhalb des Ofens durch Absiebung entfernt und
der Mischung, aus der die grünen Pellets hergestellt werden, zugefügt werden kann.
Das durch die Krackung erzeugte Redukti onsgas,'das beim Aufsteigen durch den Schacht
*einen Abba'u des Sauerstoffgehaltes der Pellets bewirkt, dient nach seiner Verbrennung
mit Luft zum Brennen der Pellets, so daß für deren gesamte Wärmebehandlung ein Ausganksstoff
Anwendung finden kann. Durch eine derartige Verknüpfung mehrerer für sich selbständiger
Verfahrensschritte erreicht man wärmewirtschaftlich gesehen einen hohen Wirkungsgrad
für das Brennen und di e Vorreduzierung von Erzpellets, ,sowie die Aufbereltung
des Redu#rtionsgases. Bei der Durchführung des Verfahrens wird man zweckmäßig die
Menge. der eingebrachten Kohlenwasserstoffe so abstimmen, daß das zur Verbrennung
kommende Abgas der Reduktionszone gerade ausreicht, um
nach seiner
vollständigen Verbrennung das Behandeln des Gutes'in der Heiz- bzw. Brennzone zu
bewirken. Dadurch ergibt sich ein wirtschaftliches Optimum für das Verfahren. Hierbei
kann die zu verbrennende Reduktionsgasmenge durch die Höhe der ZwischenzonebZwe
durch den damit festgelegten Aufstiegewiderstand für das Gas bestimmt werdent denn
je höher die Gutsäule in der Zwischenzone ist, um so größer ist das Bestreben des
Reduktionsgases den Ofen zu verlassen und in wenigstens eine an der Außenwand des
Schachtes über den Bereich der Zwischenzone sich erstreckende Brennkammer abzufließen,
in der die Verbrennung stattfindet.
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Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung.
und aus der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung einen Schnitt
durch einen Ofenschacht zeigt.
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In der Zeichnung bedeutet 1 die Wandung eines Schachtofens,
dessen Schacht in eine Brenn- bzw, Heizzone 2, eine Zwischenzone 3,sowie eine Reduktions-
und Krackzone 4 unterteilt ist. Am unteren Ende der Reduktions- bzw. Krackzone sind
in der Wandung 1 Öffnungen 5
ungeordnet, die von einem Ringkanal
6 gespeist werden, der einen Gaszuführungsanschluß 7 aufweist. Weitere
Wandöffnungen 8 und 10
mit Kanälen 9 und 11 befinden
sich an den unteren Enden der Zwischenzone 3 und der Brennzone 2, wobei die
Kanäle 9 und 11 durch eine mit einem luftzuführungsanschluß 12 versehene
Brennkammer 13
miteinander verbunden sind.
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Das Verfahren läuft -olgendermaßen ab: Das zu behandelnde Gut, beispielsweise
grüne Eisenerz-]?ellets, wird durch in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht
gezeigte Chargiervorrichtungen am Kopfende des Schachtes aufgegeben, in welchem
die Fellets entsprechend dem Austrag, der am Fußende des Schachtes mit Hilfe von
in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Austragvorrichtungen erfolgtg'nach
unten sinken, wobei sie nacheinander die Brennzone 2, die Zwischenzone
3 und die Reduktions- und Krackzone 4 passieren.
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Im Gegenst#-om zu den Pellets ziehen die zu deren Behandlung dienenden
Gase
durch den Ofenschacht, und zwar strömt bei spielsweise Erdgas, das durch die Leitung
7 und durch den Kanal 6 zufließt, durch die Öffnungen 6 in
den Schacht ein, wo es sich an den heissen Pellets unter Abkühlung derselben aufheizt,
um bei einer entsprechenden Temperatur zu einem Gas aufzuspalten, das als Reduk-:-tionsgas'dient
und beim Durchsteigen der Zone 4 die Pellets redu' ziert..Die Hauptmenge des Reduktionsgases
verläßt den Schacht durch die Öffnungen 8, während eine kleinere Gasmenge,
etwa 2b %, durch die Zwischenzone 3 steigt. al Eine Unterteilung der Reduktionsgasmenge
in das-gewünschte Verhil tnis wird durch die gegebenenfalls veränderliche Höhe der
Zwischenzone 3 erzielt, deren Durchströmwiderstand den überwiegenden Teil
des Gases veranlaßtg seinen Weg durch die Öffnungen 8 und durch den Ringkanal
9 in'die Brenhkammer 12 zu nehmen. Hier vermis chen sich die heißen Reduktionsgase
mit durch den Anschluß 13 zuströmender Luft und verbrennen zu einem Heizgasq
das mit einer Temperatur von etwa 1.2500 C durch die Öffnungen
10 in den Schacht zurückströmt und beim Aufsteigen durch die Brennzone 2
unter stetiger Wärmeabgabe die Fellets brennt, aufheizt und vorwärmt bzw. trocknet,
b#s' bs den Schacht auf etwa 1500 C abgekühlt verläßt. Die gebrannten Fellets
verlassen die Brennzone ca. 1.200 0 C heiß und verändern ihre TemDeratur
beim Abwärtssinken durch die Zwischenzone 3 wenig, da die kleine Men-e aufsteigenden
Reduktionsgases sich mit den Eisenoxyden der Pellets reduzierend umsetzt, in der-Weise,
daß ausgehend von der Hämatitstufe eine Reduktion bis etwa zur Magnetitstufe erfolgt.
Dieso reduzierten Pellets treten dann in die Redukt'ionszone über, in der ihr Sauerstoffgehalt
um etwa 50
his 85 5fo abgebaut wird. Beim weiteren Absinken
erfahren die Pelle.ts eine stetge Abkühlung, indem sie Viärme für den Krackprozeß
und die Aufwärmung des durch die Öffnung 5 einströmenden Erdgases abgebeno
Die Temperatur mit der die Pellets den Schacht verlassen, be-#rägt dann etwa noch
100 0 0, w ährend das eintretende Erdgas die Temperatur von etwa'30
0 0 haben kann.