DE2810657B1 - Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei dem durch die DE-AS 17 83 180 bekanntgewordenen
Verfahren dieser Art wird das aus der Reduktionszone abgezogene Gichtgas nach einer Gaswäsche von
Wasser befreit, mit Methan angereichert und in den untersten Kühlabschnitt des Schachtofens eingeführt, in
dem es mit den nach unten sinkenden reduzierten heißen Erzpellets im Gegenstrom in Kontakt kommt,
wodurch die nach unten sinkenden Erzpellets abgekühlt und die nach oben in die Reduktionszone aufsteigenden
Gichtgase bis auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der unter der Einwirkung der als Katalysatoren
fungierenden Erzpellets bei Eintritt des Gichtgases in die Reduktionszone die Umwandlungsreaktion unter
Bildung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gang kommt.
Es wird also unter Ausnutzung des Eisenschwamms als Katalysator eine Gasreformierung gemäß
CO2 + CH4 -* 2CO+2 H2
ausgenutzt und das erzeugte Reduktionsgas zur Direktreduktion der Eisenoxidpellets verwendet.
Bei dem bekannten Verfahren ist außerdem vorgesehen, einen Teil des abgekühlten Gichtgases vor der
Anreicherung mit Methan abzuzweigen und zur Temperatursteuerung in einen mittleren Bereich des
Schachtofens einzuführen.
Durch die DE-OS 14 33 383 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung und Direktreduktion von Eisenerzpellets
in einem Schachtofen bekanntgeworden, bei dem das Gut von oben nach unten eine Brennzone, eine
Zwischenzone und eine Reduktionszone durchwandert und am Fußende des Ofens in den Schacht Erdgas
eingebracht wird, um an dem fertig behandelten Gut zu einem zur Reduktion des Gutes dienenden Gas gekrackt
zu werden, das nach Passieren der Reduktionszone zum überwiegenden Teil den Schacht verläßt und zu einem
die Wärmebehandlung des Gutes in der Heiz- bzw. Brennzone vornehmenden Gas verbrannt wird. Auch
hier wird die katalytische Wirksamkeit der eisenoxidhaltigen Pellets ausgenutzt. Bei der Krackung sich
bildender Kohlenstoff tritt in Form von Ruß auf, der sich in den Poren und auf der Oberfläche der Pellets
ablagert.
Durch die DE-OS 26 22 349 ist ein Verfahren der einleitend genannten Art bekanntgeworden, bei dem ein
Teil des Kühlgases innerhalb des Ofens aus der Kühlzone nach oben in die Reduktionszone geführt
wird. Dem aufbereiteten Kühlgas kann Gichtgas und Erdgas zugesetzt werden, das gemäß
CH4+CO2 -»■ 2CO+2H2
CH4+H2O -> 3H2+CO
CH4+H2O -> 3H2+CO
im Schachtofen zu Reduktionsgas reformiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeinhalt des frisch reduzierten Eisenschwamms für
die Umwandlung des Erdgases in Reduktionsgas besser als bei den bekannten Verfahren nutzbar zu machen und
die Leistungsfähigkeit von Direktreduktionsanlagen, insbesondere wenn sie als Reduktionsofen einen
Schachtofen verwenden, mit geringer Investition
merklich zu erhöhen. Gleichzeitig soll über den gesamten Querschnitt der Schüttung ein nahezu
gleichmäßiger, hoher Reduktionsgrad des Eisenerzes erreicht werden.
Die Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es für die Erdgas- bzw. Methanspaltung wichtig ist, dem
Eisenschwamm mit fallender Temperatur ein Gasgemisch mit steigendem Erdgas- und fallendem Gichtgasanteil
anzubieten. Auf diese Weise ist eine Erdgasspaltung am Eisenschwamm zur Gewinnung von Reduk-
tionsgas bis herunter zu Temperaturen von etwa 450° C
und damit eine wirtschaftlichere Ausnutzung des Wärmeinhaltes des Eisenschwammes als bisher möglich.
Es wurden mehrere Versuche durchgeführt, um den Einfluß der Temperatur und des Verhältnisses von
Gichtgas zu Erdgas bei der Erdgasspaltung in Eisenschwammschüttungen zu untersuchen und hierbei
jeweils die Eingangszusammensetzung des in die Eisenschwammschüttung eingeleiteten Gasgemisches
und die Ausgangszusammensetzung des die Eisenschwammschüttung verlassenden Gasgemisches bestimmt.
Das Ergebnis dieser Versuche ist in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Ergebnisse aus den Versuchen zur Erdgasspaltung in Eisenschwammschüttungen
Temp. | Gichtgas/Erdgas | Feuchte | Eingangszusammensetzungen (VoI.-%) | CO | CO2 | H2 | * | 0 | Ausgangszusammensetzungen (VoI.-0/)) | CO | CO2 | H2 |
CH4 | 0 | 1,1 | 0 | * | 0 | CH4 | 9,95 | 0 | 80,7 | |||
900° C | 0/100 | 19,4% | 82,8 | * | * | * | 0 | 3,5 | 9,5 | 0,05 | 69-66,5 | |
820° C | 0/100 | 19,4% | * | * | 0 | 13-16 | 8,4 | 0,6 | 47,5 | |||
750° C | 0/100 | 19,4% | # | * | * | 0 | 36 | 6,5 | 0 | 82,3 | ||
900° C | 0/100 | 18,5% | # | 0 | 1,0 | 0 | 4,2 | 0,4 | 1,0 | 3,8 | ||
480° C | 0/100 | 17,7% | 82,3 | 0 | 1,0 | 0 | 79,4 | 1,6 | 1,1 | 4,4 | ||
550° C | 0/100 | 17,7% | 82,4 | 0 | 1,0 | 17,8 | 76,5 | 3,77 | 0,95 | 8,3 | ||
630° C | 0/100 | 17,7% | 82,4 | 0 | 1,0 | 12 | 74 | 2,1 | 0,9 | 9,0 | ||
690° C | 0/100 | 17,7% | 81,5 | 0 | 1,3 | 10 | 71 | 5,0 | 0,7 | 16,4 | ||
750° C | 0/100 | 17,7% | 83,8 | 0 | 1,0 | 5,3 | 62 | 2,4 | 0,8 | 10,9 | ||
710°C | 0/100 | 17,7% | 81,5 | 0 | * | 12,3 | 71 | 0,6 | 0,6 | 6,5 | ||
700° C | 0/100 | 17,7% | 81,5 | 9,7 | 6,0 | 13,1 | 75 | 12,0 | 4,7 | 18,0 | ||
700° C | 50/50 | ohne | 52 | 7 | 5 | 12,5 | 50,7 | 14 | 1 | 20 | ||
710° C | 1/3/2/3 | ohne | 60 | 5 | 4,6 | 0 | 50 | 10 | 3,4 | 14 | ||
660° C | •/3/2/3 | ohne | 60 | 2,5 | 2,6 | 57 | 4,2 | 1,9 | 6,5 | |||
61O0C | 1/4/3/4 | ohne | 72 | 7,0 | 4,8 | 70 | 5,7 | 4,9 | 11,3 | |||
550°C | 1/3/2/3 | ohne | 62,5 | 7,2 | 4,6 | 63,5 | 5,2 | 5,2 | 12,9 | |||
500° C | 1/3/2/3 | ohne | 60,4 | 7 | 4,7 | 61,9 | 7,3 | 4,3 | 11,7 | |||
6050C | 1/3/2/3 | ohne | 60 | 0 | 1 | 62 | 0,4 | 0,5 | 7 | |||
600° C | 0/100 | 17,7% | 83 | 76 | ||||||||
* nicht | bestimmt |
Wie die Tabelle zeigt, setzt sich ein Gasgemisch mit stöchiometrischen Anteilen an CH4 und CO2 bereits bei
700° C am Eisenschwamm nicht mehr um. Wird deshalb entsprechend dem Verfahren nach der DE-AS 17 83 180
in den untersten Kühlabschnitt des Schachtofens ein mit Methan angereichertes Gichtgas eingeführt, so kann die
Methanspaltung, selbst wenn das Gichtgas mit Methan bis zum angestrebten stöchiometrischen Verhältnis
angereichert wird, erst oberhalb 700° C einsetzen und der Wärmeinhalt des Eisenschwamms unterhalb 700° C
bleibt für die Reduktionsgaserzeugung ungenutzt.
Bei 660° C erfolgt, wie die Tabelle zeigt, eine Umsetzung des Erdgases, wenn das Gasgemisch etwa
zwei Drittel Erdgas und ein Drittel Gichtgas enthält. Unterhalb etwa 600° C läuft nur noch die Reaktion
CH4 -* C+2H2
ab. Diese Reaktion kann, wie die Tabelle zeigt, bis auf etwa 4700C herunter genutzt werden. Sie wird jedoch
schon durch verhältnismäßig geringe Mengen an Gichtgas wegen des Verdünnungseffektes und der
durch den Wasserstoffgehalt des Gichtgases bedingten Rückreaktion gebremst, läuft also nur in reinem oder
wenig verdünntem Erdgas ab.
Das bei der Direktreduktion anfallende Gichtgas enthält z. B.:
CO2
H2O
H2
CO
N2
CH4
17,8% 7,0% 42,8% 19,1% 10,1% 3,3%
Das Gichtgas enthält also außer Kohlendioxid und Wasserdampf noch einen wesentlichen Anteil an
Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Dies ist der Grund, weshalb dem Eisenschwamm mit fallender Temperatur
ein Gasgemisch mit steigendem Erdgas- und fallendem Gichtgasanteil angeboten werden muß. Um den
Wärmeinhalt des Eisenschwammes unterhalb 600° C für die Erdgasspaltung ausnutzen zu können, muß das
eo Erdgas deshalb konzentriert oder nur wenig mit Gichtgas vermischt in die Kühlzone des Reduktionsofens eingeblasen werden.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Vorschrift zu realisieren, dem Eisenschwamm mit fallender Temperatür
ein Gasgemisch mit steigendem Erdgas- und fallendem Gichtgasanteil anzubieten. Hierzu kann bei
Direktreduktionsverfahren entsprechend der DE-OS 14 33 383, bei denen am Fußende des Ofens Erdgas
eingeleitet wird, das Gichtgas in einer Höhe zugeführt werden, bei der die Temperatur des aufsteigenden
Erdgases etwa 6000C überschritten hat, wodurch sich von dieser Ebene an eine allmählich stärker werdende
Vermischung mit dem Erdgas ergibt. Es kann aber auch bei Direktreduktionsverfahren, bei denen, ähnlich den
Verfahren gemäß der DE-AS 17 83 180 bzw. der DE-OS 26 22 349 das Kühlgas Gichtgas enthält, von dem
wenigstens ein Teil nach oben in die Reduktionszone gelangt, das Erdgas in weitgehend konzentrierter Form
so zugeführt werden, daß es vor der Vereinigung mit dem aufsteigenden Gichtgas eine Temperatur oberhalb
600° C erreicht hat, so daß vor der Vermischung mit dem Gichtgas im Temperaturbereich von etwa 470° C bis
600° C die Spaltung des Erdgases zu Kohlenstoff und Wasserstoff erfolgt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von acht Figuren näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Vorrichtung zur Direktreduktion von Eisenerz zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 in abgewandelter Form,
F i g. 3 bis 8 weitere erfindungsgemäße Lösungen im Prinzip.
F i g. 1 stellt einen Schachtofen 1 mit einem Eingabetrichter 2 für Eisenoxidpellets 3 oder anderes
Material wie Stückerz dar. Die Pellets sinken durch eines oder mehrere Zuführungsrohre 4 und bilden ein
Bett 5 aus teilchenförmigem, Eisenoxid enthaltendem Material. Der Schachtofen weist im oberen Bereich eine
Reduktionszone 6 und im unteren Bereich eine Kühlzone 7 auf. An der Sohle des Schachtofens ist ein
Pelletaustragrohr 8 angebracht Die durch dieses Rohr austretenden metallisierten und gekühlten Pellets
werden mittels eines Förderbandes 9 abtransportiert. Das für die Direktreduktion der Eisenoxidpellets
erforderliche Reduktionsgas, welches beispielsweise aus gasförmigen Kohlenwasserstoffen und Gichtgas in
einem Gasreformer erzeugt worden ist, wird über eine Gaszuleitung 10 in eine Ringleitung 11 eingeleitet und
gelangt durch längs des Umlaufs verteilt angeordnete Gasdurchlässe 12 in die Beschickung des Schachtofens,
in der es nach oben strömt. Das verbrauchte Reduktionsgas wird als Gichtgas am Gasauslaß 13
abgezogen und nach einer Reinigung in einem Gaswäscher 14 mittels eines Gebläses 15 teilweise zum
Gasumformer für die Reduktionsgaserzeugung über die Leitung 16 und teilweise in einen Kühlkreislauf über die
Leitung 17 geleitet. Die Leitung 17 mündet in einen Einlaß 18 des Schachtofens, der am unteren Ende der
Kühlzone vorgesehen ist und das zugeführte Gas über ein Gasverteilungselement 19 in die Beschickung bläst.
Am oberen Ende der Kühlzone wird ein Teil des Kühlgases durch ein Element 20 gesammelt und über
einen Gasauslaß 21 zum Gaswäscher 14 geleitet. In die Leitung 17 mündet eine Leitung 22, über die dem
zurückgeführten Kühlgas und Gichtgas Erdgas zugesetzt werden kann.
Im Schachtofen sind unterhalb der Reduktionszone Konstantförderer 46 (Fig. 1) und direkt darunter
Gasverteilerrohre 23 angeordnet, denen über eine Leitung 24 Erdgas zugeführt wird. Dem Erdgas kann bis
zu 25% Gichtgas beigemischt werden, das über eine Leitung 25 zugegeben werden kann. Sind im Schachtofen
keine Konstantförderer vorgesehen, unter denen die Gasverteilerrohre 23 angebracht werden können, so
müssen die Gasverteilerrohre, etwa wie in Fig.2 gezeigt, durch Überdachungen 47 gegen das absinkende
Erz geschützt werden.
Das aus den Gasverteilerrohren 23 austretende Erdgas steigt etwa in der durch gestrichelte Linien 26
angedeuteten Weise nach oben und reagiert zunächst in konzentrierter Form am Eisenschwamm. Beim Aufsteigen
in die heißeren Zonen des Schachtes mischt es sich allmählich mit Gichtgas, das aus dem unteren Teil des
Schachtes aufsteigt und durch strichpunktierte Linien 27
ίο angedeutet ist. Dadurch wird erreicht, daß mit
steigender Temperatur des Eisenschwammes ein immer stärker mit Gichtgas durchmischtes Erdgas zur Verfügung
steht, so daß das Angebot an CO2 und auch an H2O
zur Spaltung des Methans ständig zunimmt. Die Spaltung des Erdgases erfolgt zu einem kleineren Teil
auch durch das bei der Erzreduktion gebildete CO2 und H2O.
Wie F i g. 1 zeigt, hat das von unten in die Reduktionszone 6 aufsteigende Gasgemisch die Tendenz,
durch das von der Peripherie her eingeblasene heiße Reduktionsgas, das durch ausgezogene Linien 28
veranschaulicht ist, in der Mitte des Schachtofens zusammengedrängt zu werden. Dadurch wird die
mittlere Zone überdurchschnittlich abgekühlt und hierdurch nicht nur die Menge des spaltbaren Erdgases
eingeschränkt, sondern es entsteht auch die Gefahr einer ungleichmäßigen Reduktion der Eisenoxidpellets
über den Querschnitt des Schachtofens. Um dies zu verhindern, wird gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung im unteren Abschnitt der Reduktionszone der aufsteigende Kühlgasstrom entweder aus der Mitte
nach außen gedrängt oder durch einen sich zeitlich in der Richtung und/oder durch einen sich zeitlich in der
Stärke ändernden Reduktionsgasstrom nacheinander in verschiedene Bereiche des Querschnitts der Reduktionszone
gedrängt. Die F i g. 3 bis 8 zeigen, zum Teil nur schematisch angedeutet, verschiedene Möglichkeiten
zur Realisierung dieses Lösungsprinzips, das allgemein überall dort anwendbar ist, wo kühles Gas in
die Reduktionszone aufsteigt.
Gemäß F i g. 2 wird ein Teil des heißen Reduktionsgases nicht von der Peripherie des Schachtofens, d. h. über
die Ringleitung 11, sondern durch ein im Schachtofen axiales, mittig angeordnetes Rohr 29 bzw. mehrere
Rohre eingeblasen, dessen Austrittsöffnung oberhalb der horizontal angeordneten Gasverteilerrohre 23 liegt.
Hierdurch ergeben sich die durch Linien 26', 27', 28' und 28" angedeuteten Strömungsverhältnisse. Die mittlere
Zone wird durch das axial zugeführte Reduktionsgas auf der erforderlichen Temperatur gehalten.
Bei dem in den F i g. 3 bis 6 schematisch dargestellten Beispiel wird das Problem eine Unterkühlung in einem
Querschnittsbereich der Reduktionszone zu verhindern durch abschnittweises Sperren der Gasdurchlässe 12,
d. h. der Eintrittsöffnungen des heißen Reduktionsgases in den Reduktionsofen, gelöst. Zu diesem Zweck besteht
beispielsweise die Ringleitung 11 aus drei nicht verbundenen Abschnitten 34,35 und 36, die jeweils mit
Hilfe von Schiebern 31,32 und 33, von der ringförmigen Reduktionsgaszuleitung 41 abgesperrt oder in der
Gaszufuhr gedrosselt werden können. Die Reduktionsgaszuleitung 41 ist mit der Gaszuleitung 10 verbunden.
Der Querschnitt des Schachtes sei gedanklich in die den Ringleitungsabschnitten 34,35,36 zugeordneten Sekto-
ren 42, 43 und 44 unterteilt. Werden, wie in Fig.3
dargestellt, die Eintrittsöffnungen des Ringleitungsabschnittes 34 durch Schließen des Schiebers 31 gesperrt,
dann kann das Reduktionsgas nur noch durch die
Eintrittsöffnungen der Abschnitte 35 und 36 in die Reduktionszone eintreten, es wird also ein radial
unsymmetrischer Reduktionsgasstrom eingeblasen, der zu den in F i g. 4 angedeuteten Strömungsverhältnissen
führt. Die von unten aufsteigenden, mit 37 bezeichneten Gasströme werden durch das einseitig eingeblasene
Reduktionsgas 38 vorwiegend in den Sektor 42 des Querschnitts der Reduktionszone gedrängt. Dadurch
wird sich — wie sonst die Schachtmitte — dieser Teil des Schachtquerschnitts in den unteren Zonen abkühlen,
da dem heißen Eisenschwamm die Wärme zum Aufheizen des aus der Kühlzone aufsteigenden Gases
sowie für die Reaktionen
CH4+CO2 =?=
CH4+H2O =*=
CH4+H2O =*=
2CO+2 H2
CO+3 H2
CO+3 H2
10
15
entzogen wird. Nach einer gewissen Zeit muß umgeschaltet werden, damit der abgekühlte Teil des
Schachtquerschnittes wieder mit Reduktionsgas aufgeheizt und ein anderer Teil des Schachtquerschnittes
abgekühlt wird. Dies erfolgt in der in den F i g. 5 und 6 angedeuteten Weise durch Sperren des Ringleitungsabschnittes
35 mittels des Schiebers 32. Die Schieber 31 und 33 sind dann geöffnet
Die Eisenschwammschüttung dient also als Wärmetauscher.
Die absinkende Schüttung wird abschnittsweise als Regenerator genutzt, wobei das nach oben
strömende Reduktionsgas als Heizmedium dient, das absinkende Schüttgut die Wärme speichert und sie dann
an das Erdgas/Gichtgasgemisch abgibt als fühlbare Wärme zum Aufheizen des Gasgemisches und als
Reaktionswärme für die Spaltreaktion des Erdgases.
Werden die Heißgasschieber 31 bis 33 mit der richtigen Geschwindigkeit geöffnet und geschlossen, so
wird die Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Schacht nicht verändert Die Gasströmung im Schacht
kommt in eine langsame Drehung, so daß die Elemente der Schüttung abwechselnd für bestimmte Zeit von dem
kalten aus dem Kühlteil des Schachtes aufsteigendem Gasstrom und dann wieder von dem heißen Reduktionsgas
getroffen werden. Dadurch wird ein in der gesamten Schüttung nahezu gleichmäßiger Reduktionsgrad des
Eisenerzes erreicht
Eine Auskühlung der Mitte läßt sich auch verhindern, wenn ein Teil des Reduktionsgases durch ein in der
Mitte angeordnetes axiales Rohr, wie das Rohr 29 von Fig.2 bzw. durch mehrere Rohre eingeblasen wird,
wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn mit wechselnder Strömungsgeschwindigkeit, d. h. pulsierend eingeblasen
wird. Auch dann werden Teile der Schüttung zeitweise von dem kalten, aus der Kühlzone aufsteigendem
Gas durchströmt und anschließend wieder vom heißen Reduktionsgas aufgeheizt.
Durch die Fig.7 und 8 sind schematisch zwei Möglichkeiten angedeutet durch einen sich zeitlich in
der Richtung und/oder einen sich zeitlich in derStärke ändernden Reduktionsgasstrom den aufsteigenden
Kühlgasstrom nacheinander in verschiedene Bereiche des Querschnitts der Reduktionszone zu drängen. In den
Figuren sind mit 37 die aus der Kühlzone aufsteigenden Gasströme, z.B. Erdgas oder ein Erdgas/Gichtgasgemisch,
mit 38 das von der Peripherie eingeblasene Reduktionsgas, mit 39 ein von der Peripherie her
eingeblasenes Erdgas bzw. Erdgas/Gichtgasgemisch und mit 40 Rohre entsprechend den Rohren 23 von
F i g. 1 bezeichnet, durch die Erdgas bzw. ein Erdgas/ Gichtgasgemisch eingeblasen wird. Die F i g. 7 und 8
zeigen einen der F i g. 4 entsprechenden Zustand. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer wird die Richtung des
eingeblasenen Reduktionsgasstromes und soweit es die in F i g. 7 angedeutete Vorrichtung betrifft auch des
Erdgasstromes geändert, so daß der aufsteigende Gasstrom in einen anderen Bereich des Querschnitts der
Reduktionszone gedrängt wird. Es werden im folgenden noch zwei konkrete Beispiele erläutert.
In einem Schachtofen, der zur Eisenerzdirektreduktion dient, wird Eisenerz bei 8500C mit einem Gemisch
aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid reduziert das zum großen Teil durch Spaltung von Methan mit dem
Kohlendioxid des Gichtgases entsteht. Für 1 t reduzierten Eisenschwamm werden ca. 1700 Nm3 Reduktionsgas
benötigt. Der Erdgasverbrauch liegt bei 3,1 Gcal HJt (Hu — unterer Heizwert) Eisenschwamm. Im Eisenschwamm
liegen 91 % des Eisens metallisch, 9% als Oxid vor.
Beim Einblasen von Erdgas gemäß der Erfindung werden je t Eisenschwamm der Normalproduktion
zusätzlich etwa 220 Nm3 Reduktionsgas und etwa 9 kg Kohlenstoff erzeugt, die zur Herstellung von zusätzlich
etwa 130 kg Eisenschwamm und einer Steigerung des Kohlenstoffgehaltes um ca. 0,8% ausreichen. Dafür
müssen ca. 47 Nm3 Erdgas unterhalb der Reduktionszone des Schachtofens eingeblasen werden und 24 Nm3
Gichtgas von unten in die Reduktionszone einströmen.
Beim zweiten Beispiel wurde das in F i g. 8 dargestellte Prinzip angewandt. Durch das abwechselnde
Verschieben des Reduktionsgasstromes in verschiedene Querschnittsbereiche der Reduktionszone und damit
durch das periodische Aufheizen von durch das Kühlgas abgekühlten Bereichen ist es möglich, unterhalb der
Reduktionszone des Schachtofens ca. 64 Nm3 Erdgas einzublasen und 32 Nm3 Gichtgas von unten in die
Reduktionszone einströmen zu lassen. Damit werden je t Eisenschwamm der Normalproduktion zusätzlich etwa
300Nm3 Reduktionsgas und etwa 12 kg Kohlenstoff
erzeugt, die zur Herstellung von zusätzlich etwa 180 kg Eisenschwamm und einer Steigerung des Kohlenstoffgehaltes
um ca. 1% ausreichen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 909522/494
Claims (9)
1. Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen
in einem von oben mit Eisenerzen beschickten Reduktionsofen, insbesondere Schachtofen, der im
oberen Bereich eine Reduktionszone und im unteren Bereich eine Kühlzone aufweist, wobei in die
Reduktionszone heißes Reduktionsgas und unterhalb der Reduktionszone Erdgas eingeblasen wird, ι ο
ferner wenigstens ein Teil des oberhalb der Reduktionszone aus dem Schachtofen abgezogenen
Gichtgases nach einer Reinigung bzw. Aufbereitung wieder in die Kühlzone des Schachtofens zurückgeführt
wird und wenigstens ein Teil des Gases aus der Kühlzone nach oben in die Reduktionszone gelangt,
dadurch gekennzeichnet, daß durch die Austrittsöffnungen von horizontal unterhalb der
Reduktionszone (6) angeordneten Rohren (23, 40) Kohlenwasserstoffe mit bis zu 25% des gereinigten
bzw. aufbereiteten Gichtgases vermischt eingeblasen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls durch weitere Gaszuführungen
unterhalb der Reduktionszone (6) und oberhalb der Kühlzone (7) die Zufuhr von Kohlenwasserstoff
und Gichtgas so gesteuert wird, daß bei einer Temperatur der im Ofeninneren aufsteigenden
Gasströme zwischen etwa 47O0C und 600° C im
wesentlichen kein Gichtgas vorhanden ist und der Gichtgasanteil bei einer Temperatur zwischen etwa
600° C und 700° C höchstens etwa ein Drittel des Erdgasanteils beträgt.
3. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im
unteren Abschnitt der Reduktionszone (6) der aufsteigende Kühlgasstrom (27,37) durch einen sich
zeitlich in der Richtung und/oder durch einen sich zeitlich in der Stärke ändernden heißen Reduktionsgasstrom
(28, 38) nacheinander in verschiedene Bereiche des Querschnitts der Reduktionszone
gedrängt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Reduktionsgasstrom radial
unsymmetrisch in sich periodisch ändernden Riehtungen eingeblasen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Reduktionsgas durch
längs des Umfangs des Ofens (1) angeordnete, zu Abschnitten (34, 35, 36) zusammengefaßte Gaseintrittsöffnungen
(12) einblasbar ist und die Gaszufuhr zu den einzelnen Abschnitten periodisch gesperrt
oder vermindert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch das periodische Sperren bzw.
Vermindern der Zufuhr des heißen Reduktionsgases in der Reduktionszone (6) eine sich langsam
drehende Gasströmung erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des heißen
Reduktionsgases durch ein Rohr (29) eingeblasen wird, dessen öffnung sich etwa in der Mitte des
Schachtofens (1) befindet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Reduktionsgas führende
Rohr (29) im Schachtofen (1) axial angeordnet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Reduktionsgas durch
das Rohr mit wechselnder Strömungsgeschwindigkeit pulsierend eingeblasen wird.
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