DE2810657B1 - Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen - Google Patents

Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen

Info

Publication number
DE2810657B1
DE2810657B1 DE2810657A DE2810657A DE2810657B1 DE 2810657 B1 DE2810657 B1 DE 2810657B1 DE 2810657 A DE2810657 A DE 2810657A DE 2810657 A DE2810657 A DE 2810657A DE 2810657 B1 DE2810657 B1 DE 2810657B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
furnace
zone
reduction
reduction zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2810657A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2810657C2 (de
Inventor
Gero Dr-Ing Papst
Guenther Roepke
Hans-Joerg Dr-Ing Toepfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neue Hamburger Stahlwerke 2103 Hamburg De GmbH
Original Assignee
Hamburger Stahlwerke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamburger Stahlwerke GmbH filed Critical Hamburger Stahlwerke GmbH
Priority to DE2810657A priority Critical patent/DE2810657C2/de
Priority to GB7906697A priority patent/GB2016124B/en
Priority to AU44894/79A priority patent/AU4489479A/en
Priority to SU792733595A priority patent/SU931111A3/ru
Priority to MX176850A priority patent/MX151326A/es
Priority to NO790802A priority patent/NO790802L/no
Priority to CA323,048A priority patent/CA1125029A/en
Priority to US06/018,977 priority patent/US4248623A/en
Priority to JP2758579A priority patent/JPS54163710A/ja
Publication of DE2810657B1 publication Critical patent/DE2810657B1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2810657C2 publication Critical patent/DE2810657C2/de
Priority to US06/176,894 priority patent/US4374585A/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • C21B13/029—Introducing coolant gas in the shaft furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/26—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by adding additional fuel in recirculation pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
    • C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/64—Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

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
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.
Tabelle
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 =*=
2CO+2 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)

Patentansprüche:
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.
DE2810657A 1978-03-11 1978-03-11 Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen Expired DE2810657C2 (de)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2810657A DE2810657C2 (de) 1978-03-11 1978-03-11 Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen
GB7906697A GB2016124B (en) 1978-03-11 1979-02-26 Rocess and apparatus for the direct reduction of iron ores
SU792733595A SU931111A3 (ru) 1978-03-11 1979-03-07 Способ восстановлени железной руды
AU44894/79A AU4489479A (en) 1978-03-11 1979-03-07 Direct reduction of iron ores
MX176850A MX151326A (es) 1978-03-11 1979-03-08 Mejoras en procedimiento y horno para la reduccion directa de minerales de hierro
NO790802A NO790802L (no) 1978-03-11 1979-03-09 Fremgangsmaate for direkte reduksjon av jernmalmer
CA323,048A CA1125029A (en) 1978-03-11 1979-03-09 Process for the direct reduction of iron ores
US06/018,977 US4248623A (en) 1978-03-11 1979-03-09 Process for the direct reduction of iron ores
JP2758579A JPS54163710A (en) 1978-03-11 1979-03-09 Direct reduction of iron ores and apparatus therefor
US06/176,894 US4374585A (en) 1978-03-11 1980-08-11 Apparatus for the direct reduction of iron ores

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2810657A DE2810657C2 (de) 1978-03-11 1978-03-11 Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2810657B1 true DE2810657B1 (de) 1979-05-31
DE2810657C2 DE2810657C2 (de) 1980-01-24

Family

ID=6034185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2810657A Expired DE2810657C2 (de) 1978-03-11 1978-03-11 Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4248623A (de)
JP (1) JPS54163710A (de)
DE (1) DE2810657C2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4270739A (en) * 1979-10-22 1981-06-02 Midrex Corporation Apparatus for direct reduction of iron using high sulfur gas
EP0204684A1 (de) * 1985-05-13 1986-12-10 VOEST-ALPINE Aktiengesellschaft Verfahren zur Direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhaltigem Material
US8124005B2 (en) 2007-06-28 2012-02-28 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Process and apparatus for producing sponge iron

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5952682B2 (ja) * 1979-01-19 1984-12-21 石川島播磨重工業株式会社 鉄鉱石等の還元方法及び装置
US4556417A (en) * 1983-05-17 1985-12-03 Hylsa, S.A. Process for the direct reduction of iron ores
JPS6336308U (de) * 1986-08-27 1988-03-09
US5618032A (en) * 1994-05-04 1997-04-08 Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch Shaft furnace for production of iron carbide
US5437708A (en) * 1994-05-04 1995-08-01 Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch Iron carbide production in shaft furnace
US6224649B1 (en) 1998-07-06 2001-05-01 Hylsa, S.A. De C.V. Method and apparatus for reducing iron-oxides-particles having a broad range of sizes
AU2002357816A1 (en) * 2002-12-12 2004-07-09 Midrex Internaitonal B.V. Rotterdam, Zurich Branch Method and apparatus for controling temperature uniformity of the burden in a direct reduction shaft furnace
CN102758078B (zh) * 2012-07-24 2013-12-18 陈小众 焙烧菱铁矿的方法及竖炉
UA111685C2 (uk) 2012-10-01 2016-05-25 Мідрекс Текнолоджиз, Інк. Пристрій та спосіб для поліпшення однорідності шихти в шахтній печі для комбінованого риформінгу/відновлення
UA117374C2 (uk) * 2013-07-31 2018-07-25 Мідрекс Текнолоджиз, Інк. Відновлення оксиду заліза до металевого заліза із застосуванням коксового газу та газу зі сталеплавильної печі з подачею кисню
JP7007256B2 (ja) * 2015-03-31 2022-01-24 ヘイザー グループ リミテッド 炭化水素から水素及び黒鉛状炭素を生成するプロセス
CN106755689A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 江苏省冶金设计院有限公司 一种冷固结球团制备海绵铁的气基竖炉及其方法
EP3880852A1 (de) * 2018-11-13 2021-09-22 ArcelorMittal Direktreduktionsschachtofen mit sonde zur innengasanalyse

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2591789A (en) * 1948-06-24 1952-04-08 Brassert & Co Apparatus for reducing metallic oxides
US3098738A (en) * 1954-08-30 1963-07-23 Gas Inc Method of heating and sintering
US4046557A (en) * 1975-09-08 1977-09-06 Midrex Corporation Method for producing metallic iron particles
US4118017A (en) * 1976-01-02 1978-10-03 United States Steel Corporation Shaft furnace design

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4270739A (en) * 1979-10-22 1981-06-02 Midrex Corporation Apparatus for direct reduction of iron using high sulfur gas
EP0204684A1 (de) * 1985-05-13 1986-12-10 VOEST-ALPINE Aktiengesellschaft Verfahren zur Direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhaltigem Material
US8124005B2 (en) 2007-06-28 2012-02-28 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Process and apparatus for producing sponge iron
US8361190B2 (en) 2007-06-28 2013-01-29 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Process and apparatus for producing sponge iron

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5727924B2 (de) 1982-06-14
JPS54163710A (en) 1979-12-26
US4248623A (en) 1981-02-03
DE2810657C2 (de) 1980-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2810657C2 (de) Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerzen
DE3216019C3 (de) Verfahren zum Erzeugen von Roheisen und Nutzgas und Verwendung eines Schmelz/Vergasungs-Ofens zu dessen Durchführung
DE69732151T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung der direktaufkohlung
DE69130568T2 (de) Verfahren zum vorheizen einer eisen enthaltenden reaktor einspeise vor der behandlung in einem wirbelbettreaktor
DE4025320C2 (de) Verfahren und Reduktionsschachtofen zur Direktreduktion von eisenhaltigen Metalloxiden
DE4437679C2 (de) Verfahren und Anlage zur Verarbeitung von eisenhaltigen Metalloxiden
DE1783180B2 (de) Verfahren zur gasfoermigen reduktion von eisenerzen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE19637180C2 (de) Direktreduktionssystem mit Sprudelbett vom Zirkulationswirbeltyp
DE3039838A1 (de) Verfahren und anlage zur reduktion von eisenoxid zu metallisiertem eisen
DE2405898C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Metallschwamm
DE2850053A1 (de) Verfahren zum reduzieren von teilchenfoermigem metallerz
DE2250056A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur reduktion von teilchenfoermigem metallerz zu metallteilchen
DE69906384T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur direktreduktion von eisenerzen
DE4128379C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur direkten Reduktion von Eisen
DD247025A5 (de) Verfahren zur herstellung von fluessigem roheisen oder stahlvorprodukten
EP0871782B1 (de) Verfahren zum herstellen von eisenschwamm durch direktreduktion von eisenoxidhältigem material
AT406271B (de) Verfahren und anlage zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigem material
DE2711423A1 (de) Verfahren zur herstellung von rohstahl und gegebenenfalls wasserstoff und/oder ammoniak
DE2622349A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von metallisiertem produkt
DE4233140A1 (de) Verfahren zur Reduktion von feinkörnigen eisenoxidhaltigen Stoffen durch Gasreduktion
DE3317701C2 (de) Verfahren zum Betreiben eines Bewegtbett-Reduktionsreaktors mit vertikalem Schacht zum Reduzieren von Eisenerz zu Schwammeisen
AT406379B (de) Verfahren zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigem material und anlage zur durchführung des verfahrens
DE2947128A1 (de) Verfahren zur kontinuierlichen erzeugung eines hochtemperatur-reduktionsgases
AT404256B (de) Verfahren zum herstellen von eisenschwamm
DE19748968C1 (de) Verfahren zum Erzeugen eines Gemisches aus Eisencarbid und körnigem, direkt reduziertem Eisen

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NEUE HAMBURGER STAHLWERKE GMBH, 2103 HAMBURG, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee