DE1758372A1

DE1758372A1 - Verfahren und Anlage zum Gewinnen von Eisen

Info

Publication number: DE1758372A1
Application number: DE19681758372
Authority: DE
Inventors: Tatsuro Kanokogi
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1967-05-20
Filing date: 1968-05-20
Publication date: 1972-02-24
Also published as: US3594154A; NL140011B; BE715424A; GB1222236A; FR1569156A; NL6807122A

Description

EDUARD LORENZ · BERNHARD SEIDLER · MARGRITSEID

RECHTSANWÄLTE Bayerisches Oberstes Landesgericht · Oberlandesgericht München · Landgerichte München I und 11

8 München 22, Widentnayerstraße Telefon [0811] 297194/297834 Postscheck: München 170280 Bankkonto: Bayerische Hypotheken- und

Wechselbank München Re 8787 Ihr Zeichen

Unser Zeichen 16.605 Tag

SUMITOMO METAL INDUSTRIES LTD Osaka (Japan)

Verfahren und Anlage zum Gewinnen von Eisen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Gewinnen von Eisen.

Im Betrieb der üblichen Hochöfen zum Gewinnen von Eisen werden der Möller und der aus Koks bestehende Brennstoff unter Bildung abwechselnder Schichten in den Ofen eingebracht und wird durch Windformen ein Heisswind in den Ofen geblasen, damit in diesem ein auf hoher Temperatur befindliches Reduktionsgas erzeugt wird.

Zur wirksamen Ausnutzung der in dem Ofen entwickelten heissen Reduktionsgase muss für einen genügenden WärmetauBch zwischen dem Möller und den Gasen und eine wirksame Reduktion des Möllers gesorgt werden. Daher besteht in den letzten Jahren eine Tendenz zur Verwendung immer grösserer Öfen.

209809/0520

Inzwischen ist es durch verschiedene technologische Maasnahmen gelungen, die Produktivität des Hochofens zu erhöhen. Biese Produktivität ist der Roheisenausstoss pro Tag geteilt durch das Innenvolumen des Hochofens in m Zu diesen Massnahmen gehören beispielsweise das Trockenaufbereiten und die Vorbehandlung des Erzes, die Verwendung von hochwertigem Koks, die Anwendung hoher Betriebsdrücke, die Erhöhung der Windtemperatur, die Steuerung des Wasserdampfgehaltes in dem Heiaswind, die Anreicherung des Heisswindes mit Sauerstoff und das Einblasen von Brennstoff in Form von öl oder Gas in den Ofen. Daher kann man neuerdings sehr vorteilhafte Ergebnisse erzielen, die in der Tabelle angegeben sind.

Tabelle 1

lindmenge (pro t Roheisen) 1250 Hm'

Windtemperatür 1100° C Wassergehalt des Windes 25 g/Nm

Koksverbrauch (pro t Roheisen, Aschengehalt 10#) 460 kg

Schwerölverbrauch (pro t Roheisen) 50 kg Ofengasmenge (pro t Roheisen) 1814 Nar Gichttemperatur 215° C Zusammensetzung des Ofengases:

CO 23,0 #

CO₂ 19,3 *

H₂ 3,0 #

N₂ 54,3 *

209809/0520

■ζ

Heizwert des Ofengases 790 kcal/Nm

Produktivität des Hochofens

(bezogen auf das Innenvolumen des Ofens) 2,0 Tato/m

Bei einer sorgfältigen Untersuchung der Ergebnisse des üblichen Hochofenbetriebes erkennt man jedoch, dass mehrere Schwierigkeiten und Probleme noch nicht gelöst sind. (1) Das Gichtgas enthält noch grosse Mengen nicht ausgenutzten Reduktionsgases (Hp + CO), das nicht vollständig verwertet werden kann. (2) Pro Tonne des gewonnenen Roheisens ist ein grosses Ofengasvolumen erforderlich. (3) Bei der Zersetzung von Wasser und Schweröl im Innern des Ofens im Bereich der Windformen wird Wärme verbraucht. (4) Die Wasserkühlung des Ofenkörpers und der Windformen bedingt Wärmeverluste. (5) Lösungsverluste oder eine direkte Reduktion des Erzes in dem auf hoher Temperatur befindlichen Teil des Ofens führen zu endothermen Reaktionen.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Gewinnen von Eisen ist dadurch gekennzeichnet, dass Brennstoff und Möller in einen Schmelzschachtofen eingebracht werden, in dem sie drei getrennte, vertikale Zonen bilden, und zwar eine zentrale, säulenartige Brennstoffzone, eine an die Innenwandung des Ofens anschliessende, ringförmige Brennstoffzone und eine ringförmige Zwischenzone aus Möller, wobei ein Teil der Ofengaee aus dem Ofen abgezogen, wärmebehandelt und reformiert und zusammen mit Sauerstoff und Brennstoff durch Windformen wieder in den Ofen eingeleitet wird, so dass ein

209809/0520

hohes Roheisenausbringen bei wirtschaftlichem Brennstoffverbrauch und störungsfreiem Betrieb erzielt wird.

Durch das erfindungegemässe Verfahren werden die vorstehend angegebenen Schwierigkeiten beseitigt, die im Hochofenbetrieb auftreten. Während in dem üblichen Hochofenprozess das Erz und der Koks in den Ofen von dessen oberem Ende unter Bildung von miteinander abwechselnden, horizontalen Lagen eingebracht werden, werden in dem erfindungsgemässen Verfahren der Brennstoff und der Möller voneinander getrennt vertikal in einen Sohmelzechachtofen derart eingebracht, dass in der Ofenmitte eine zentrale, säulenartige Brennstoffzone und an der Innenwandung des Ofens eine ringförmige Brennstoffzone gebildet werden und zwischen diesen beiden Zonen eine ringförmige Möllerzone vorhanden ist. Die in dem Ofen auf dem Niveau der Windformen entwickelten Ofengase werden zuerst durch die säulenartige, zentrale Brennstoffzone und danach durch die ringförmige Möllerzone geführt, so dass das Erz von der Innenseite zur Aussenseite der Möllerzone fortschreitend reduziert wird. Eine Teilmenge dieser Gase wird danach noch durch die ringförmige Brennstoffzone geführt und von dem Ofen abgezogen. Danach wird diese Teilmenge der Gase von Staub befreit, verdichtet, erhitzt und reformiert und dann zusammen mit Sauerstoff und Brennstoff durch die Windformen wieder in den Ofen eingeleitet. Der übrige Teil der Gase wird durch die ringförmige Möllerzone aufsteigen gelassen, wobei er das ErE erhitzt und reduziert und schlieeslich am oberen Ende des Ofens

209809/0520

aus diesem austritt.

Die reduzierend wirkenden Ofengase bestehen somit aus dem Kreislaufgas, das ausserhalb des Ofens in dem Gaserhitzer erhitzt und in der Reformiereinrichtung reformiert und dann durch die Windformen wieder in den Ofen eingeleitet worden ist, ferner aus dem Reduktionsgas, das durch die Verbrennung von Brennstoff mit dem durch die Windformen eingeblasenen Sauerstoff erzeugt worden ist, und einer sehr kleinen Menge von in dem Ofen erzeugten, eine direkte Reduktion bewirkenden Gases.

Zur Steuerung der Gesamtmenge der reduzierend wirkenden Ofengase kann man die Menge des abgezogenen, Kreislaufgases und durch den Zusatz von Gichtgas und den Zusatz von kohlenwasserstoffhaltigem Brennstoff zu der Erhitzungsund Reformierungseinrichtung für das Kreislaufgas entsprechend steuern. Wenn es sich zeigt, dass das reduzierend wirkende Ofengas nicht genug fühlbare Wärme abgibt, kann die durch die Windformen eingeleitete Sauerstoffmenge erhöht werden. Um die Betriebskosten herabzusetzen, kann man in diesem Fall jedoch auch luft in die ringförmige Möllerzone einblasen, so dass ein Teil der Ofengase verbrannt wird und fühlbare Wärme an das Erz abgibt.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Gichtgas entstaubt, entwässert und verdichtet und dann als Wärmequelle zum Erhitzen und Reformieren des reduzierend wirkenden Kreislaufgases verwendet wird.

209809/0520

In dem erfindungsgemässen Verfahren wird somit das Erz zum grössten Teil durch die indirekte Reduktion mit Hilfe des reduzierend wirkenden Ofengases reduziert, während die auf die direkte Reduktion oder Lösungsverluste zurückzuführenden, endothermen Reaktionen vernachlässigbar gering sind. Infolgedessen kann das Reduktionsgas an jedem gegebenen Punkt des Schmelzofens auf einer höheren Temperatur gehalten werden als der Möller und ist es zu erwarten, dass der FeO-Gehalt der Schlacke verringert, die Entschwefelung verbessert und ein starker Wärmetausch zwischen dem Möller und den reduzierend wirkenden Ofengasen erzielt wird. Ferner kann man erwarten, dass durch die Lösungsverluste des abzuziehenden Grases in der ringförmigen Brennst off zone an der Ofenwandung die Temperatur des abgezogenen Gases gesenkt und gleichzeitig der Wärmeverlust des Ofenkörpers und damit die Abkühlung desselben klein gehalten werden kann. In dem erfindungsgemässen Verfahren bestehen ferner die Ofengase fast ausschliesslich aus reduzierend wirkenden Gasen und ist die für eine gegebene Roheisenmenge erforderliche Menge dieser reduzierend wirkenden Gase kleiner als in üblichen Hochöfen, in denen diese Gase einen hohen Np-Gehalt haben. Die Gasmenge wird ferner dadurch herabgesetzt, dass der Querschnitt, durch den die Ofengase abgezogen werden, um ein Mehrfaches grosser ist als bei einem üblichen Hochofen und die Strömungsgeschwindigkeit klein ist. Die Kombination aller dieser vorteilhaften Faktoren führt dazu, dass die Produktivität des erfindungsgemässen Schmelzschachtofens um ein

209809/0520

Mehrfaches grosser ist al» die eines üblichen Hochofens.

Die Anordnung des Ofens und die Arbeitsbedingungen bei der Eisengewinnung gemäes der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt

Pig. 1 schematisch einen erfindungsgemässen Schmelzschachtofen und

Fig. 2 ein Schema der erfindungsgemässen Anlage.

Gemäss Fig. 1 wird Brennstoff, z.B. Koks oder Kohle, mit Hilfe eines nicht gezeigten Brennstofförderers bis über das obere Ende des Ofens transportiert und in einen Brennstoff trichter 1 eingebracht, der zum Zuführen des Brennstoffs zu der Kernzone des Ofens dient. Der Brennstofförderer kann aus einem Kippgefässaufzug oder einem Förderband bestehen. Beim Öffnen eines Ventils 2 am unteren Ende des Trichters 1 fällt der Brennstoff in einen kleinen Gichtkübel 4·» der unter dem Trichter 1 angeordnet ist. Danach wird das Ventil 2 geschlossen und eine kleine Glocke 3 abwärtsbewegt. Diese kleine Glocke ist durch eine Stange 5 mit einer nicht gezeigten Einrichtung zum Heben und Senken der kleinen Glocke verbunden. Bei gehobener kleiner Glocke 3 ist der Spalt «wischen ihr und dem kleinen Gichtkübel 4(durch eine Dichtung 6 geschlossen. Durch das Senken der kleinen Glocke 3 wird dieser Spalt geöffnet, so dass der Brennstoff in den von einer ringförmigen Trennwand 15 umgebenen Baum bis zu einer Teufe 29 eingebracht werden kann. Dadurch wird eine vertikale, säulenartige Brennstoffzone C gebildet. Mit Hilfe der Stange 5 und des Glockenantriebes wird dann die kleine Glocke 3 ge-

209809/0520

hoben, so dass der Spalt zwischen ihr und dem Gichtkübel 4 durch die Dichtung 6 geschlossen wird. Wenn man diese Vorgänge wiederholt, kann man in der Mitte des Ofens die säulenartige, zentrale Brennstoffzone bis zu der gewünschten Teufe aufbauen.

Inzwischen werden der Koks für die an der Innenwandung des Ofens aufzubauende, ringförmige Brennstoffzone und das Eisenerz, der Zuschlag und andere Anteile für den Aufbau der ringförmigen Möllerzone mit geeigneten üblichen (nicht gezeigten) Fördereinrichtungen, z.B. Kippgefässaufzügen oder Förderbändern, zum oberen Ende des Ofens transportiert und in Trichter 7 eingebracht, die in gleichen Abständen von der Mitte des Ofens angeordnet sind. Wenn die Ventile 8 an den Trichtern 7 geöffnet werden, fallen das Erz und der Brennstoff über eine Rutsche 11 in einen grossen Gichtkübel, der unter den Trichtern 7 angeordnet und unten durch eine groese Glocke 9 verschlossen ist. Danach werden die Ventile 8 für die Trichter 7 geschlossen.

Die ringförmige Brennstoffzone längs der Innenwandung des Ofens wird wie folgt aufgebaut: Zunächst wird der Koks von den Trichtern 7 über die Ventile 8 und die Rutsche 11 geführt und in dem grossen Gichtkübel Tp gespeichert, der unten mit der grossen Glocke 9 geschlossen ist. Am Oberteil 19 des Ofens ist eine Einrichtung 18 zum Heben des grossen Gichtkübele 10 angebracht. Der grosse Gichtkübel 10 ist mit der Hebeeinrichtung 18 durch eine Tragplatte 20 verbunden. Der Spalt zwischen der grossen Glocke 9 und

209809/0520

dem grossen Gichtkübel 10 ist mit einer Dichtung 13 und der Spalt zwischen dem grossen Gichtkübel 10 und einer Haube ist mit einer Dichtung H verschlossen. Die Haube 17 sitzt auf einer ringförmigen äusseren Trennwand 16, die sich vom oberen Ende des Ofens bis einige Meter unter die Teufe 31 erstreckt. Bei gehobenem Glockenkübel 10 sind die mit den Dichtungen 13 und H versehenen Spalte offen. Infolgedessen gleitet der Koks auf der Oberseite der grossen Glocke und der Haube 17 abwärts in den Ofenraum zwischen der Ofenwand 21 und der äusseren ringförmigen Trennwand 16 bis zur Teufe 30. Auf diese Weise wird längs der Innenwandung des Ofens eine ringförmige Brennstoffzone A aufgebaut.

Der Möller wird ähnlich zugeführt wie der Brennstoff. Der Möller wird zunächst in dem Haum zwischen dem grossen Gichtkübel 10 und der grossen Glocke 9 gesammelt. Mit Hilfe einer nicht gezeigten Einrichtung zum Heben und Senken der grossen Glocke 9 wird mittels der Stange 12 die grosse Glocke 9 gesenkt, so dass der mit der Dichtung 13 versehene Spalt zwischen der groeeen Glocke 9 und dem groasen Gichtkübel 10 geöffnet und der Möller in den Raum zwischen der inneren und äueseren ringförmigen Trennwand 15 bzw. 16 eingebracht und zu einer ringförmigen Möllerzone B aufgebaut wird.

Durch Wiederholung der vorstehend beschriebenen Vorgänge können die ringförmige Brennstoffeone A an der Innenwandung des Ofens und die ringförmige Möllerzone B bis zu den vorherbestimmten Teufen aufgebaut werden.

209809/0520

Gemäss Tig« 1 tritt Gichtgas nach, dem Burefc* trömen der ringförmigen Möllerzone durch Abzugsrohre 22, 23 und 24 aus. Sichtungen 25, 26, 27 und 28 verhindern einen Austritt ▼on Gichtgas durch Spalte zwischen dem Oberteil des Ofens und dem grossen Gichtkübel zum Einbringen des Möllers und des Brennstoffs und zwischen dem Oberteil des Ofens und den Glockenstangen.

Bor Trichter 1 zur Aufnahm« des Brennstoffs und die Trichter 7 zur Aufnahme des Möllers und des Brennstoffs können anstatt mit Ventilen mit Glocken versehen sein. Dm ein gleichmässiges Einbringen des Brennstoffs und des Möllers in den Ofen zu gewährleisten, Itrtiti man eine grossere Apmafti von Trichtern 7 zur Aufnahme des Brennstoffs und des Möllers oder eine grössere Anzahl von Ventilen für die Trichter vorsehen oder man kann Einrichtungen zum Verstellen des Neigungswinkels der Rutsche oder der Belativstellung zwischen Butsche und Glocke verwenden.

Man kann auch die Abdichtung und Belativstellung und den Mechanismus der grossen Glocke 9» des grossen Gichtkübels 10 für den Möller und den Brennstoff, der Haube 17 der äuseeren ringförmigen Trennwand und des grossen Gichtkübels 10 so abändern, dass eine Vermengung von Brennstoff und Möller verhindert oder die Einheitlichkeit der Beschickung verbessert wird.

Zum Beben und Senken oder Öffnern und Sohliessen der kleinen Glocke 3, der grossen Glocke 9 und des grossen Gichtkübel· 10 kann man bekannte Einrichtungen mechanischer, hydrau-

209809/0520

lischer oder anderer Art verwenden. Um die konzentrische Anordnung der Ofenwand und der inneren und äusseren ringförmigen Trennwand aufrechtzuerhalten, kann man zwischen diesen Wänden Versteifungen 52, 35 aus warmfestem Stahl oder feuerfestem Material anordnen. Die Standzeit dieser Versteifungen kann durch Wasser- oder Luftkühlung verlängert werden.

Wenn im Rahmen der Erfindung der Koks in der zentralen Brennstoffzone ganz oder teilweise durch Kohle ersetzt wird, muss auf dem Oberteil des Ofens eine Einrichtung zum Verbrennen der teerartigen Nebenprodukte vorgesehen werden, damit eine Verlegung des Gaskreislaufsystems und des Gichtgassystems durch Teer vermieden wird.

Bei der Anwendung der Erfindung kann das Mengenverhältnis zwischen dem Brennstoff und dem Möller im wesentlichen konstantgehalten werden, wenn man die Querschnittsflächen der Zonen A, B und C in den vorgesehenen Teufen entsprechend bemisst. Im Betrieb kann das Mengenverhältnis in einem beträchtlichen Bereich verändert werden, z.B. indem man die Teufen hebt oder senkt, die Windformen mit Heizöl beschickt und die Mengen des durch die Windformen eingeblasenen Sauerstoffs und des reduzierend wirkenden Kreislaufgases entsprechend steuert.

Wenn in dem erfindungsgemässen Verfahren der Möller, der Brennstoff und andere in der vorstehend beschriebenen Weise dem Schmelzschachtofen zugeführten Stoffe in dem Ofen abwärtswandern, bewirken die Ofengase eine Erhitzung oder Eeduktion dieser Stoffe. Wenn die Beschickungsetoffe den auf

209809/0520

hoher Temperatur befindlichen Bereich des Schmelzofens erreichen, wird der Möller geschmolzen und in schmelzflüssiges Eisen und Schlacke getrennt. Bas Eisen und die Sohlakke werden am Boden des Ofens gesammelt. Wie in dem üblichen Schachtofen wird das schmelzflüssige Eisen durch einen Roheisenaustritt 61 und die Schlacke durch einen Schlackenaustritt 62 entnommen.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der mit dem erfindungsgemäseen Schmelzschachtofen versehenen Anlage anhand der Fig. 2 beschrieben.

Ein Teil der Ofengase wird von einem Verdichter 34 abgezogen und im Kreislauf geführt. Sie Gase treten durch Abzugsöffnungen 35 am Umfang des Ofenkörpers, ein ringförmiges Sammelrohr 36, eine Abzugsleitung 37 und einen Wärmetauscher 49 in einen Staubabscheider 38, in dem ein Teil des Staubeβ abgeschieden wird. Danach treten die Gase durch einen venturirohr ähnlichen Gaswäscher 39» in dem die Gase abgekühlt und entwässert werden und weiterer Staub von ihnen entfernt wird. In einem elektrischen Staubabscheider 40 werden die Gase im wesentlichen vollständig gereinigt. Danach werden sie von dem Verdichter 34 auf einen vorherbestimmten Druck verdichtet und in eine Gaserhitzunge- und -reformiereinrichtung 41 gedrückt, in der sie auf eine Temperatur von 1000-1500° C erhitzt werden. Gleichzeitig werden kohlenwasserstoffhaltige Brennstoffe bei 42 in die Gaserhitzungs- und -reformiereinrichtung 41 eingeleitet. In dieser werden CO₂-GaB und H₂O-Dampf, dl· In dem abgezogenen Gas enthalten sind, in CO und H^ umgewandelt,

209809/0520

wobei ein auf hoher Temperatur befindliches, reduzierend wirkendes Kreislaufgas in der erforderlichen Menge gebildet wird. Dieses Gas wird über eine Kreislaufleitung 43 und einen Verteilerring 44 und am unteren Ende des Schmelzofens angeordnete Windformen in den Ofen eingeblasen. Von einem nicht gezeigten Sauerstofferzeuger wird Sauerstoff über eine Sauerstoffleitung 46 und eine Einblaseleitung den Windformen zugeführt und gemeinsam mit dem Kreislaufgas in den Ofen eingeblasen. In dem Ofen wird der Sauerstoff mit dem Koka und dem bei 48 in Form von Öl oder Gas eingeleiteten, zusätzlichen Brennstoff umgesetzt. Dabei werden die reduzierend wirkenden Ofengase mit der gewünschten, hohen Temperatur in den gewünschten Mengen erzeugt.

Der übrige Teil der Ofengase tritt durch die ringförmige Möllerzone, die sich zwischen der inneren und der äusseren ringförmigen Trennwand 15 bzw. 16 befindet, und reduziert das in dieser Zone befindliche Erz. Danach tritt dieser Teil der Ofengase durch die Abzugsrohre 22, 23 und 24 aus, die an der konischen Haube 17 der äusseren ringförmigen Trennwand 16 angeordnet sind. Da das auf diese Weise abgeblasene Gichtgas noch einen ziemlich hohen Heizwert hat, wird es zur Entstaubung und Abkühlung durch einen Staubabscheider 50, einen venturirohrartigen Gaswäscher 51 und einen elektrischen Staubabscheider 52 geführt und danach in einem Behälter 53 gespeichert. Dieses Gas wird später zum Heizen der Erhitzungs- und Reformiereinrichtung 41 für dae Kreielaufgae verwendet. Wenn der Wärmebedarf der Einrichtung 41 durch das

209809/0520

Gichtgas allein nicht gedeckt werden kann, wird zusätzlich Brennstoff 42 zugeführt.

Die Verbrennungsluft wird der Gaserhitzungs- und -reformiereinrichtung 41 von einem Gebläse 54 zugeführt und kann in dem Wärmetauscher 49 mit Hilfe der von dem Ofen abgezogenen Kreislaufgase vorerhitzt werden, um den Wärmewirkungsgrad des Gesamtprozesses zu verbessern/Die Abgase der Erhitzungs- und Reformiereinrichtung werden durch eine Esse 55 abgeblasen. Mit Hilfe eines Gebläses 56 wird ein Teil der Ofengase verbrannt, wenn die fühlbare Wärme der Ofengase in der ringförmigen Möllerzone nicht genügt oder der Teer in reduzierend wirkende Gase umgewandelt werden soll. In der Tabelle 2 sind die Ergebnisse des Arbeitens mit einer Versuchsanlage gemäss der Erfindung angegeben.

Tabelle 2

Eingeblasene Kreislaufgasmenge pro ,

Tonne Roheisen ca. 1100 Nur

Temperatur der eingeblasenen Kreislauf gase 1300" C

Abgezogene Gasmenge pro Tonne Roh- ,

eisen (nach der Wäsche) 801 Nm.

Zusammensetzung der abgezogenen Gase nach der Wasch·

CO₂ 12,6 J4

CO 70,5 96

H₂ 14,8 #

N₂ 1,3 *

Austrittetemperatur der abgezogenen

Gase 695° C

209809/0520

Koksverbrauch pro Tonne Hoheisen 251 kg

Kohlenwasserstoff-Brennstoff

Verbrauch von kohlenwasserstoffhaltigem Brennstoff pro Tonne Roheisen 133,4 kg

Gichtgasmenge pro Tonne Roheisen ,

(nach der Wäsche) ca. 700 Nnr

Zusammensetzung des Gichtgases
nach der Wäsche

CO₂ 4-3,1 io

00 35,0 io

H₂ 9,1 #

Durch die Windformen eingeblasene

Säuerst off menge (Reinheit 99,5 ^) ■*

pro Tonne Roheisen 154 Nm

Wie vorstehend beschrieben wurde, unterscheidet sich das erfindungsgemässe Verfahren grundlegend von dem üblichen Hochofenprozess. Gegenüber dem üblichen Hochofenprozess, der vom Gesichtspunkt der metallurgischen Technologie offenbar am Ende seiner Entwicklung angelangt ist, schafft die Erfindung somit ein neuartiges Verfahren zum Gewinnen von Eisen. Der Erfindungsgegenstand hat folgende Vorteile:

(1) In dem erfindungsgemässen Verfahren treten praktisch keine Lösungsverlustreaktionen auf, wie sie in dem gewöhnlichen Hochofen vorkommen, weil die Ofengase nach der Reduktion der Eisenoxyde durch Koksschichtentreten. Infolgedessen finden in dem erfindungsgemässen Verfahren fast keine auf Lösungsverlustreaktionen zurückzuführenden endothermen Reak-

209809/0520

tionen statt.

(2) In dem erfindungsgemässen Verfahren tritt ein Lösungsverlust nur beim Durchtritt der abzuziehenden Gase durch die an der Innenwandung des Ofens befindliche, ringförmige Kokszone auf. Es wird jedoch die Temperatur des abzuziehenden Grases und damit deren Verlustwärme herabgesetzt, ebenso die Temperatur der von dem abzuziehenden Gas bestrichenen Ofenwandung, so dass auch der Wärmeverlust des Ofenkörpers verringert wird. Durch die Lösungsverlustreaktion wird die Zusammensetzung des abgezogenen Gases verbessert und der Energiebedarf beim Erhitzen und Reformieren des Kreislaufgases herabgesetzt.

(3) In dem erfindungsgemässen Verfahren tritt der nicht abzuziehende Teil der Ofengase aufwärts durch die ringförmige Möllerzone und bildet dieser Teil das Gichtgas, das einen niedrigen CO-Gehalt hat. Die in dem üblichen Hochofen zur Ablagerung von Kohlenstoff führende Reaktion entfällt daher.

(4) In dem erfindungsgemässen Verfahren werden die schädlichen Bestandteile des Möllers, z.B. Zn, Pb, Sn, K und Na, nicht in dem Ofen angereichert, wie dies bei dem üblichen Hochofen der Fall ist, sondern zusammen mit dem abgezogenen Gas aus dem Ofen entfernt.

(5) Da beim erfindungsgemässen Betrieb des Schmelzofens reiner Sauerstoff in den Ofen geblasen wird, bestehen die gebildeten Ofengase zum grössten Teil aus reduzierend wirkenden Gasen. Die in dem Ofen befindliche Reduktionsgasmenge, bezogen auf eine Tonne Roheisen, ist daher mehr als

209809/0520

doppelt so gross wie bei einem üblichen Hochofen. Da die Ofengase kein Np enthalten, ist die &esamtgasmenge um etwa 20 io kleiner als bei einem üblichen Hochofen. Ferner wird durch das Abziehen der Ofengase die von den Ofengasen durchströmte Querschnittsfläche vergrössert, so dass der Zugwiderstand herabgesetzt wird. Diese Wirkungen führen zu einer Erhöhung der Produktivität des Ofens.

(6) In dem erfindungsgemässen Verfahren kann das Reduktionsgas in dem Ofen auf einer beträchtlich höheren Temperatur gehalten werden als der Möller, so dass eine grosse Wärmemenge übertragen wird. Infolgedessen kann man eine hohe Produktivität der Roheisengewinnung erzielen.

(7) Da die erfindungsgemäss an der Innenwandung des Ofens gebildete, ringförmige Kokszone als Zustellung für diese Wandung dient, ist eine Ausmauerung des Ofens praktisch nur in dessen unterem Teil und daher nur eine minimale Kühlung des Ofenkörpers erforderlich.

(8) In dem erfindungsgemässen Verfahren kann man die zentrale, säulenförmige Brennstoffzone in dem Ofen aus Kohle anstatt aus Koks aufbauen. In diesem Fall wird in dem Ofen eine Verkokung durchgeführt und werden die aus der Kohle entwickelten Gase zur Reduktion des Erzes verwendet.

(9) In dem erfindungsgemässen Verfahren wandert das Erz bei seiner Reduktion zwischen den Brennstoffzonen abwärts, so dass zum Unterschied von dem üblichen Hochofen ein Rutschen, Hängenbleiben oder andere Schwierigkeiten

209809/0520

Ί758372

kaum auftreten.

(10) In dem erfindungsgemässen Verfahren wird der Koksverbrauch durch die Betriebsbedingungen automatisch geregelt und braucht die zugeführte Koksmenge zum Unterschied von dem üblichen Hochofenbetrieb nicht vorherbestimmt zu werden.

209809/0520

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Gewinnen von Eisen, dadurch gekennzeichnet, dass Brennstoff und Möller derart in einen Schmelzschachtofen eingebracht werden, dass von der Mitte des Ofens nach aussen konzentrisch eine zentrale, säulenartige Brennstoffzone, eine ringförmige Möllerzone und eine an der Innenwandung des Ofens befindliche, ringförmige Brennstoffzone gebildet werden, ein Teil der Ofengase durch die an der Innenwandung des Ofens befindliche, ringförmige Brennstoff zone abgezogen und danach entstaubt, verdichtet und reformiert und dadurch in ein reduzierend wirkendes Gas umgewandelt wird, das zusammen mit Sauerstoff durch Windformen in den Ofen geblasen wird, der übrige Teil der Ofengase durch die ringförmige Möllerzone geführt wird, wodurch das Erz erhitzt und reduziert wird, und dieser Teil der Gase als Gichtgas vom oberen Ende des Ofens abgeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass kohlenwasserstoffhaltiger Brennstoff zusammen mit dem reduzierend wirkenden Kreislaufgas und dem Sauerstoff in den Ofen eingeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Unterstützung der Erhitzung des Möllers ein Teil der Ofengase in der ringförmigen Möllerzone verbrannt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vom oberen Teil der ringförmigen Möllerzone abgegebene Gichtgas entstaubt, entwässert und verdichtet

209809/0520

und als Wärmequelle beim Erhitzen .and Reformieren des Kreislaufgases ala Wärmequelle verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des vom oberen Teil der ringförmigen Möllerzone abgegebenen Gichtgases zur Steuerung der Menge des reduzierend wirkenden Kreislaufgases verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale säulenartige Brennstoffzone aus Koks oder Kohle aufgebaut wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teergehalt der Ofengase, die in der zentralen, säulenartigen Kohlezone entwickelt werden, in der ringförmigen Möllerzone in Brennstoffgas umgewandelt wird.

8. Anordnung in einem Schmelzschachtofen, gekennzeichnet durch eine innere und eine aussere ringförmige Trennwand, die sich zueinander konzentrisch vom Oberteil des Ofens bis einige Meter unterhalb der gewünschten Teufe erstrecken, so dass in dem Ofen innerhalb der inneren ringförmigen Trennwand eine zentrale, säulenartige Brennstoffzone, zwischen der inneren und der äusseren ringförmigen Trennwand eine ringförmige Möllerzone und zwischen der ausseren ringförmigen Trennwand und der Ofenwand eine ringförmige Brennetoffzone gebildet werden kann.

9« Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander unabhängige Beβchiokungesysterne vorgesehen sind, von denen das eine zum Einbringen von Brennstoff in die zentrale, säulenartige Brennetoffzone

209809/0520

und das andere zum Einbringen von Möller in die ringförmige Möllerzone und von Brennstoff in die ringförmige Brennstoffzone dient.

10. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einbringen von Brennstoff in die zentrale säulenartige Brennstoffzone einen Brennstofftrichter, einen kleinen Gichtkübel und eine kleine Glocke besitzt.

11. Anordnung nach Anspruch 9_f dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einbringen des Brennstoffs und des Möllers in die ringförmigen Zonen einen konische Haube besitzt, die sich von der äusseren ringförmigen Trennwand aufwärts erstreckt, ferner eine grosse Glocke, die sich über die konische Haube erstreckt, einen grossen Gichtkübel, der an seinem Aussenumfang an einer Stelle, an dem die konische Haube und der grosse Gichtkübel einander angepasst sind, mit einer Dichtung innen mit mehreren Trichtern für Brennstoff und Möller und in seinem oberen Teil' mit einer Rutsche für Brennstoff und Möller versehen ist, so dass beim Einbringen des Möllers der grosse Gichtkübel eine Abwärtsbewegung der grossen Glocke gestattet, die an der konischen Haube abgedichtet ist, mit der die äussere ringförmige Trennwand versehen ist, und der Möller in den Baum zwischen der inneren und äusseren ringförmigen Trennwand gelangt, während beim Einbringen des Brennstoffs die grosse Glocke auf einem Fortsatz der konisohenHaube angeordnet und der grosae Gichtkübel angehoben ist, so dass die beiden Spalten zwi-

209809/0520

sehen der konischen Haube und dem grossen Gichtkübel bzw. der grossen Glocke gleichzeitig offen sind und der Brennstoff in den Baum zwischen der Ofenwand und der äusseren ringförmigen Trennwand gelangt.

12. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einbringen von Brennstoff die zentrale, säulenartige Zone die Einrichtung zum Einbringen von Brennstoff und Möller in die ringförmigen Zonen konzentrisch durchsetzt.

209809/0520

Leerseite