DE2414968C2

DE2414968C2 - Sinterverfahren mit Möllervorwärmung

Info

Publication number: DE2414968C2
Application number: DE19742414968
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl.-Ing. 5100 Aachen Deja; Heinrich Wilhelm Dr.-Ing. Gudenau; Mohammed Dr.-Ing. Meraikib; Werner Prof. Dr.-Ing. Wenzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-28
Filing date: 1974-03-28
Publication date: 1984-10-04
Also published as: DE2414968A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für das Agglomerieren von Eisenerzen. NE-Metall-Erzen und Zementklinker auf Wanderrosten nach dem Sinterverfahren, bei dem durch eine brennstoffhaltige Materialschicht vor der Zündung ihrer Oberfläche heißes Gas gesaugt oder gedrückt wird und nach der Zündung Verbrennungsluft durch die Schicht gesaugt oder gedrückt wird.

Bei der Saugzugsinterung, insbesondere von Eisenerzen, ist es ein besonders wichtiges Problem, den Verbrauch an festem Sinterbrennstoff möglichst niedrig zu halten. An vielen Standorten für Sinteranlagen ist die Verwendung von fluiden Brennstoffen, wie öl. Erdgas und anderen Brenngasen, sowie von bituminösen, festen Brennstoffen wirtschaftlicher als der normalerweise von seinem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen weitgehend befreite Sinterbrennstoff bzw. Sinterkoks. Besonders wirtschaftlich steht meistens Abfallwärme in Form von Abgasen verschiedener Herkunft zur Verfügung, wobei solche Abfallwärme meist minderer Qualität ist, indem damit nur relativ niedrigere Temperaturen erzielt werden können, die u. U. weit unterhalb der Sintertemperatür liegen.

Ein weiteres wichtiges Problem der Weiterentwicklung de·= Sinterprozesses ist die Befreiung der Sinterabgase von in Staubform nicht abscheidbare" Schadstoffen, neben SO2 und SO3 vor allem von NO,.

Es sind bereits Sinterverfahren bekannt, bei denen vor der Zündung mittels heißer Gase das Wasser aus der Sinterschächt entfernt wird. Hier hat sich gezeigt, daß — wenn überhaupt — so nur verhältnismäßig geringe Mengen an Sinterbrenr.stoff durch eine solche Maßnähme eingespart werden können. (Siehe Cappei u. Wendeborn, »Sinter von Eisenerzen«, Verlag Stahleisen 1973. S. 52/53). Nach diesen Ergebnissen ist es deshalb relativ überraschend, daß die höhere Vorwärmung gemäß der Erfindung wesentlich größere Brennstoffeinsparungen erbringt.

Des weiteren sind Verfahren bekannt, bei denen nach der Zündung der Sinterschicht an ihrer Oberfläche heiße Oi-haltige Gase, insbesondere Verbrennungsgase mit hohem Luftüberschuß, durch die Sinterschicht gesaugt werden (Mischfeuerung). Diese Betriebsweise bringt zwar höhere Brennstoffeinsparungen als die Möllertrocknung (10 bis 50% nach Cappei und Wendeborn, siehe wie oben, S. 173), liegt aber mit diesem Ergebnis deutlich unterhalb der nach dieser Erfindung erzielbaren Brennstoffeinsparung.

Nach einer weiteren Literaturstelle (Steel in the USSR, April 1973, S. 262/263) ist ein vorwiegend aus Magnetiterz bestehender Sintermöller mit heißen Verbrennungsgasen während des ersten Teiles der Sinterzeit beaufschlagt worden, wobei der Sauerstoffgehalt des Verbrennungsgases bei der obersten Temperatur (1170° C) 6% betrug und bei der untersten Temperatur (980⁰C) 15%. Diese Temperaturen liegen unter Berücksichtigung des 02-Gehaltes oberhalb der Zündtemperatür des festen Brennstoffes, wobei auch zur Geltung kommt, daß bei Magnetiterz infolge der Aufoxidation zu Fe2O3 bereits bei tieferen Temperaturen Wärme frei wird, die eine zusätzliche Aufheizung bewirkt. Dieses vorbekannte Verfahren arbeitet deshalb eindeutig im Gegensatz zu der Erfindung mit gleichzeitiger Verbrennung des festen Brennstoffes in der Sintermischung während des Aufheizens durch die von außen zugeführte Wärme. Der Brennstoffverbrauch liegt deshalb spezifisch optimal etwa in der gleichen Höhe wie bei dem in der vorangehenden Literaturstelle genannten, d. h. bei niedrigst etwa 50% des Verbrauches unter Normalbedingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für die Sinterung notwendige Menge an festen Brennstoffen, die der Sintermischung beizumengen ist. möglichst zu verringern und des weiteren den Gehalt der Abgase an in Staubform nicht abscheidbaren Schadstoffen möglichst niedrig zu halten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Damit wird erreicht, daß der Sintermöller vor seiner mit bekannten Maßnahmen auf dem Sinterrost durchzuführenden Zündung mit physikalischer und chemischer Wärme angereichert wird, so daß die zusätzlich durch Verbrennung von festem Brennstoff in der Sinterschicht zum Erreichen der Sinterspitzentemperatur aufzubringende Wärme gering gehalten werden kann, im Grenzfall gegen null geht

Unter physikalischer Wärme wird hierbei die Vorwärmung der Sinterschicht vor der Zündung des Brennstoffes verstanden, unter chemischer Wärme die Durchführung endothermer Reaktionen in der Sinterschicht vor der Zündung, die nach der Zündung zum Ablauf von exothermen chemischen Reaktionen führt.

Die Vorwärmung der Sinterschicht erfolgt durch Hindurchsaugen oder Hindurchdrücken von heißen Gasen durch die Schicht. Hierbei kann es sich um einen zweckmäßigerweise im "Jmlauf geführten Inertgasstrom handeln, wie Stickstoff, dsr an der kältesten Stelle des Kreislaufes durch ein geeignetes Förderorgan umgepumpt wird und vor dem Einleiten in die Sinterschicht jeweils wieder aufgeheizt wird. Im aligemeinen ist es aber zweckmäßig, für die Vorwärmung Gase zu verwenden, die durch Verbrennung von Brennstoffen mittels Luft entstehen und dementsprechend neben Stickstoff noch Kohlensäure, Wasserdampf, gegebenenfalls Kohlenmonoxid und Wasserstoff und andererseits auch Sauerstoff enthalten.

Bei der Verwendung von solchen Heizgasen mit oxidierenden Bestandteilen wird erfindnngsgemäß die Vorwärmung der Sinterschicht nur soweit getrieben, daß die Temperatur an der heißesten Stellf· — das ist normalerweise die Oberfläche der Schicht — nur soweit ansteigt, daß der in der Sintermischung enthaltene feste Brennstoff durch die oxiderenden Gase des Vorwärmmediums noch nicht angegriffen wird, bzw. daß dieser Brennstoffverbrauch so niedrig bleibt, daß er wirtschaftiieh nicht ins Gewicht fällt. Dies bedeutet, daß bei sauerstoffhaltigen Gasen je nach dem Restsauerstoffgehalt derselben die Zündtemperatur des Brennstoffes in der Sinterschicht nicht erreicht werden darf, wobei davon auszugehen ist, daß entsprechend den vorliegenden Erfahrungen mit der Saugzugsinterung diese Zündtemperatur bei einem Restsauerstoffgehalt von etwa 5% abhängig von den Brennstoffeigenschaften, den Erzeigenschaften und der Vorbereitung des Sintermöllers bei etwa 900° — 1000⁰C liegt. Demgegenüber ist damit zu rechnen, daß bei sauerstofffreien Vorwärmgasen die Oxidation des Sinterbrennstoffes durch CO2 bzw. H2O unter den Bedingungen eines Sinterbettes erst oberhalb etwa 1100⁰C einsetzt.

Nach erfolgter Vorwärmung der Sinterschicht wird die eigentliche Sinterung in der bisher üblichen Weise durchgeführt Dies bedeutet, daß die Sinterschicht an ihrer Oberfläche mittels einer Zündflamme gezündet wird, das heißt bis auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der der in der Sinterschicht enthaltene feste Brennstoff mit der hindurchgesaugten Luft verbrennt. Nach der Zündung wird weiter Luft durch die Sinterschicht gesaugt, wobei in bekannter Weise das Temperaturmaximum, das die Sinterspitzentemperatur bei etwa 1300° —1400"C erreicht, von oben nach unten durch die Sinterschicht wandert. Die an der Oberfläche der Schicht eingesaugte kalte Luft erwärmt sich hierbei an dem bereits fertigen Sinter und transportiert die Wärme aus dem oberen Teil der Sinterschicht in den unteren Teü.

Es hat sich gezeigt, daß bei einer mittleren Vorwärmungstemperatur der Sinterschicht von etwa .450° C der erforderliche Gehalt der Sintermischung an festem Sinterbrennstoff von ca. 7% auf ca. 3% abgesenkt werden konnte bei gleichbleibender Sinterqualität.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, bei der Vorwärmung der Silberschicht ein Temperaturgefälle zwischen der Schichtoberfläche und dem Bereich direkt über dem Rost einzuhalten. Dies ist einmal zweckmäßig, um d:2 Temperaturstandfestigkeit der Rostkonstruktion nicht zu überschreiten, desweiteren aber auch, um optimale Wärmeverbrauchszahlen des Sinterprozesses zu erzielen. So soll die Austrittstemperatur des Vorwärmgases aiii der Sinterschicht in den Rost etwa 600⁰C nicht überschreiten, sie wird normalerweise zwischen etwa 200— etwa 600° C zu liegen kommen. Hierbei kann die maximale Vorwärmtemperatur im Bereich der Schichtoberfläche wesentiicn höher liegen, sie kann beispielsweise bei etwa 1100⁰C liegen, während vornehmlich im unteren Teil der Sinterschichi die Temperatur stark abfällt, beispielsweise auf etwa 400° C dicht über dem Rost

Die vorangehend geschilderten Maßnahmen zum Einsparen von festem Sinterbrennstoff beinhalten die Speicherung von fühlbarer Wärme in der Sinterschicht, bevor durch Zündung des festen Brennstoffes in der Sintermischung chemisch gebundene Wärme für die Erreichung der Sinterspitzentemperatur frei gemacht wird. Nach der zuvor gegebenen Definition der Erfindung besteht eine wichtige weitere Ausgestaltung derselben darin, daß neben der als fester Brennstoff im Sintermöller enthaltenen Wärmequelle innerhalb der Sinterschicht durch entsprechende Vorbehandlung noch weitere Wärme chemisch gebunden gespeichert wird. Dies erfolgt dadurch, daß der Sauerstoff der Eisenoxide im Verlauf der Vorwärmung der Sinterschicht mittels der durch die Sinterschicht hindurchgesaugten oder -gedrückten Vorwärmgase 7U niedrigeren Oxidstufen unter Aufwand von Wärme at^^baut wird. Bei dem nachfolgenden Hindurchsaugen von Luft durch die partiell reduzierte Sinterschicht findet eine Wiederaufoxidation der Eisenoxide statt, die normalerweise bis zum Fe2Oj erfolgt. Hierdurch wird ein großer Wärmebetrag frei, der zum Erreichen der Sinterspitzentemperatur beiträgt. Nach Maßgabe der bei der Aufoxidation freiwerdenden Oxidationswärme kann die in der Sintermischung eingebrachte Menge an festem Sinterbrennstoff weiter vermindert werden. Im Grenzfall kann sie bei gleichzeitig hoher Vorwärmung der Sinterschicht efen Wert 0 erreichen.

Die mit der Vorwärmung gleichzeitig erfolgende Vorreduktion der Sinterschicht wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man ein Vorwärmgas mit reduzierenden Bestandteilen wie CO und H2 verwendet.

Dieses Vorwärmgas kann durch die unvollkommene Verbrennung des Vorwärmbrennstoffes mit Luftunterschuß hergestellt werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß für eine Vorreduktion vor. Fe2Ü3 zu Fe^ nur sehr geringe Gehalte an reduzierenden Bestandteilen (CO und H2) notwendig sind, beispielsweise 5%. Wenn partiell noch niedrige Reduktionsstufen erreicht werden sollen, muß der Gehalt an CO und H2 in entsprechender und bekannter Weise heraufgesetzt werden.

Es hat sich gezeigt, daß die reduzierende Vorwärmung der Sinterschicht eine besonders wirksame Maßnahme zur Verminderung des hochschädlichen NO,-Gehalt der Sinterabgase ist.

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Es kann auch zweckmäßig sein, zur Verhinderung des mung der Verbrennungsluft u. a. Letztere Maßnahme ist

Zerfalls der bei der Rollierung des Sintermcllers gebil- insbesondere dann erforderlich, wenn aus gegebenen

deten Kleinpellets infolge des Transports auf das Sinter- Hilfsbrennstoffen, wie Erdgas oder Kokereigas, durch

band dem Sintermöller an sich bekannte Verfestigungs- Teilverbrennung ein Vorwärmgas mit gleichzeitig iio-

mittel wie Bentonit zufügen. Durch Einhalten einer be- 5 her Temperatur, wie 1150— 1200°C, und Gehalten an

stimmten Gasdurchlässigkeit auf dem Sinterband kön- reduzierenden Bestandteilen, wie 5—25% Co + H>und

nen Leistungsverminderungen vermieden werden. darüber, hergestellt werden soll. Für die Vorwärmung

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der des Verbrennungsstoffes und gegebenenfalls auch des

folgenden Beispiele erläutert: Brenngases kann vorteilhaft auch das Abgas des Sin-

IO terrostes herangezogen werden und zwar der Vor-

Beispiel 1 wärmzone oder/und der Sinterzone.

Eire Sintermischung der nachfolgend wiedergegebenen Zusammensetzung wird auf einem Sinterrost gesintert

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Anzahl der Erze	5%
Anteil der hämatitischen Erze	80%
Anteil der magnetischen Erze	15%
Anteil sonstiger Eisenträger
(Gichtstaub u.a.)	5%
Anteil Zuschläge (Kalk)	11%
Anteil Sinterbrennstoff
(Steinkohlenkoksgrus)	5,5"/o
Wassergehalt	8%

diese Sintermischung wurde 7 Minuten rolliert und auf dem Sinterrost mit einer Zündflamme gezündet.

Die Sinterung ergab einen normalen Hochofensinter mit einer ausgeglichenen Rückgutbilanz bei Rückführung von 40% Rückgut in die Angabesintermischung. Der Oxidationsgrad des Sinters lag bei 92%.

Beispiel 2

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Bei dem gleichen Sintermöller wie im Beispiel 1 wurde der Brennstoffsatz auf 3,5% gesenkt. Die Sinterschicht wurde auf dem Rost durch Hindurchleiten von Rauchgas mit einer Maximaltemperatur von 750⁰C und einem Restsauerstoffgehalt von 13% auf eine mittlere Vorwärmt ;mperatur von 520⁰C erhitzt. Danach wurde die Sinterschicht durch eine Flamme normal gezündet, und wurde heiße Luft hindurchgesaugt.

Es ergab sich ein Hochofensinter normaler Beschaffenheit. Das ausgeglichene Rückgutverhältnis lag bei 37%. Der Oxidationsgrad betrug 92%.

Beispiel 3

Bei dem gleichen Sintermöller wie in den Beispielen 1 und 2 wurde der Brenni'.offsatz auf 2,5% abgesenkt. Auf dem Sinterrost wurde durch die Sinterschicht ein Heißgas mit einer Maximalteiiiperatur von 850° C und einem Gehalt an Kohlenmonoxid von 25% hindurchgesaugt. Es ergab sich eine mittlere Temperatur der Sinterschicht von 590^cC bei einem mittleren Oxidationsgrad der in der Sinterschicht enthaltenen Eisenoxide von 83%.

Danach wurde die vorgewärmte und vorreduzierte Sinterschicht an ihrer Oberfläche mittels einer Flamme normal gezündet und wurde nach erfolgter Zündung kalte Luft hindurchgesaugt

Es ergab sich ein normaler Hochofensinter bei einem Rückgutverhältnis von 32% und einem Oxidationsgrad von 94%.

Auf das vorangehend beschriebene Verfahren lassen sich verschiedene bekannte Verfahren des Sinterprozesses anwenden, wie fMe Drucksinterung, die Vorwär-

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren für das Agglomerieren von Eisenerzen, NE-Metall-Erzen und Zementklinker auf Wanderrosten nach dem Sinterverfahren, bei dem durch eine brennstoffhaltige Materialschicht vor der Zündung ihrer Oberfläche heißes Gas gesaugt oder gedruckt wird und nach der Zündung Verbrennungsluft durch die Schicht gesaugt oder gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung der Sinterschicht mit heißem Gas wesentlich über der Trocknungstemperatur, d. h. im Temperaturbereich der Zündung des festen Brennstoffes bei Luftdurchleitung liegt und die Zündung bzw. Verbrennung des festen Brennstoffes in der Sinterschicht vermieden wird durch einen entsprechend niedrigen Gehalt des Vorwärmgases an oxidierenden Bestandteilen, wie CO2 + H2O oder auch O2, und weiter vermieden wird durch entsprechende Anpassung bzw. Niedrighaltung der Temperatur des Vervvärmgases \md der maximalen Vcrsvärmterrspe ratur der Sinterschicht, und daß der Brennstoffsatz der in der Sintermischung nach Maßgabe der Vorwärmung vermindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung von Verbrennungsgasen als Vorwärmgas mit oxidierenden Bestandteilen die maximale Vorwärmtemperatur der Sinterschicht dicht unterhalb der Temperatur des merklichen Beginns der oxidativen Umsetzung des festen Sinterbrennstoffes mit diesen Gasen liegt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmgas nur so lange durch die Sinterschicht geleitet wird, bis die Temperatur des aus dem Rost austretenden Abgases eine für die Standfestigkeit der Rostkonstruktion zulässige Höhe erreicht, wie etwa 200 bis etwa 600°C, so daß in der Sinterschicht nach erfolgter Vorwärmung ein Temperaturgefälle besteht die zwischen etwa HOO⁰C an der Oberfläche und etwa 400⁰C dicht über dem Rost.

4. Verfahren nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorwärmgas mit reduzierenden Bestandteilen, wie CO und H2, Verwendung findet, wobei gleichzeitig mit der Vorwärmung bei Erreichen geeigneter Vorwärmtemperaturen eine Reduktion von in der Sinterschicht enthaltenen Eisenoxiden vornehmlich von der Fe:Oj-Stufe zur Fc)O4-Stufe, gegebenenfalls auch mindestens teilweise zu FeO und Fe erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Vorwärmung dienenden Gase ganz oder teilweise heiße Abgase sind, die unter dem Sinterrost entnommen werden oder bei der Sinterkühlung anfallen.