DE3209836A1

DE3209836A1 - Verfahren zur herstellung von sinterdolomit in einem schachtofen sowie schachtofen zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3209836A1
Application number: DE19823209836
Authority: DE
Inventors: Max Ing.(grad.) 5800 Hagen Chmiel; Dieter Dipl.-Ing. Dr. 4035 Breitscheid Opitz; Alfred Dr. 4100 Duisburg Roeder; Karl Heinz Dipl.-Berg.-Ing. 4020 Mettmann Zepter
Original assignee: Dolomitwerke GmbH
Current assignee: Dolomitwerke GmbH
Priority date: 1982-03-18
Filing date: 1982-03-18
Publication date: 1983-09-29
Also published as: JPH0319175B2; GB8302929D0; GB2116957A; GB2116957B; ATA95683A; JPS58208157A; US4627948A; AT383799B; DE3209836C2

Description

Dolomitwerke GmbH. Wülfrath -; -*"- : ": "_"^: --"--■"*>

Verfahren zur Herstellung von Sinterdolomit in einem Schachtofen sowie Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung

3 von Sinterdolomit mit Rohdichten von mehr als 3 g/cm aus zu Formkörpern brikettiertem beziehungsweise pe!letisiertem gemahlenem Rohdolomit in einem Schachtofen. Ferner betrifft die Erfindung den zur Durchführung vorgenannten Verfahrens geeigneten Schachtofen.

Sinterdolomit wird zur Herstellung feuerfester Formkörper benötigt. Er ist qualitativ um so wertvoller, je dichter er gebrannt ist und je weniger Verunreinigungen er enthält. Falls möglich, wird Sinterdolomit aus stückigem Rohdolomit im sogenannten Einbrandverfahren im Schachtofen oder im Drehrohrofen gebrannt, wobei dem stückigen Rohdolomit beim Schachtofenbrennverfahren feste Brennstoffe, Koks oder Anthrazit beigemischt werden, während das Brennen im Drehrohrofen meistens mit einer Kohlenstaub- oder 'Ölfeuerung, seltener mit Erdgas, vorgenommen wird. Der Drehrohrofensinterdolomit ist gegenüber dem Schachtofensinter gleichmässiger in seiner Qualität. Der Schachtofensinter erfordert bei mehr als 97 Gew% Karbonatgehalt des Rohdolomits einen Wärmeaufwand von mehr als 8ooo kJ/kg Sinter, während moderne Drehofen zur Herstellung von Sinterdolomit eine Wärmemenge von mehr als 7 ooo kJ/kg Sinter erfordern, allerdings hochwertigeren und somit teueren Brennstoff benötigen. ^

Ferner wird in Ausnahmefällen, insbesondere, wenn der Rohdolomit sehr ungleichmässig in seiner Zusammensetzung ausfällt oder wenn er sich schwer sintern lässt oder wenn zu niedrige MgO-Gehalte vorliegen, Sinter dolomit nach einem sogenannten Zweibrandverfahren erzeugt. In einem ersten Brand wird der Rohdolomit lediglich kaustisch gebrannt, dann gemahlen, eventuell mit Zuschlagstoffen vermischt und zu Pellets geformt oder Briketts verpresst, die dann in einem Schachtofen oder

Drehrohrofen gesintert werden. Der Wärmeaufwand für

dieses Verfahren ist je nach den verwendeten Brennaggregaten unterschiedlich, jedoch sehr hoch, so dass es nur in Ausnahmefällen Anwendung findet.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde,

ein Verfahren zur Herstellung von hochwertigem Sinterdolomit mit Rohdichten von mehr als 3,ο g/cm aufzufinden, das von brikettiertem beziehungsweise pellettiertem gemahlenem Rohdolomit ausgeht und das in einem Schachtofen mit möglichst geringem Wärmeaufwand und unter Einsatz - wenigstens teilweise - von billigen, minderwertigen Brennstoffen durchgeführt werden kann,

so dass die Vorteile des Zweibrandverfahrens erhalten bleiben, welche es erlauben, den Sinter zu homogeni sieren und durch Zusätze zu verbessern.

Es wurde gefunden, dass diese Aufgabe lösbar ist, wenn man den zu Formkörpern brikettierten beziehungsweise pelletisieren Rohdolomit im oberen Teil des Schacht ofens in einer mit Brennstoffen geringer Wärmewerte beheizten Vorwärm- und Entsäuerungszone entsäuert und auf wenigstens etwa looo°C erhitzt, danach in einer unteren mit Brennstoffen hoher Wärmewerte beheizten Sinterzone sintert und dabei auf Temperaturen von etwa 16oo° bis etwa 2ooo C erhitzt, darauf das Sintergut in der darunter befind·

lichen Kühlzone kühlt und abzieht.

Vorteilhafterweise werden bei diesem Verfahren mindestens 60 % ( etwa 2/3) der erwärmten Kühlluft als Primärluft zur Verbrennung der Brennstoffe geringerer Wärme werte zur Beheizung der Entsäuerungszone und höchsten 4o % ( etwa 1/3) der erwärmten Kühlluft als Primärluft zur Verbrennung der Brennstoffe hoher Wärmewerte zur

Beheizung der Sinterzone eingesetzt. Unter dem Begriff Brennstoff mit geringem Wärmewert

wird erfindungsgemäss verstanden: aschereiche Steinkohle, wasserhaltige Braunkohle, Gichtgas, Abfalloele oder Koksgrus mit Korngrössen < als 3 mm; unter Brenn stoffen mit hohen Wärmewerten wird erfindungsgemäss insbesondere aschearme Kohle mit weniger als loJS Asche, weniger als 1 % Wasser und weniger als lo# flüchtige Bestandteile, schweres Heizöl mit weniger als 2% Schwefel, leichtes Heizöl mit weniger als 1% Schwefel,

Erdgas, Raffineriegas verstanden.

Die Brennstoffe mit hohem Wärmewert (Hochwertbrennstoffe) unterscheiden sich von den Brennstoffen mit geringeren (niedrigeren) Wärmewerten (geringwertige oder minderwertige Brennstoffe) durch grössere Gleichmässigkeit und einen kleineren Gehalt an Verunreinigungen. Sie liegen im Preis daher recjelmässig höher. Die minderwertigen Brennstoffe sind jedoch deshalb für die Beheizung für die Entsäuerungszone geeignet, weil in diesem Ofenbereich lediglich Brennguttemperaturen bis zu looo°C angestrebt werden. Geringe Ungleichmässigkeiten bei der Wärmebeaufschlagung der Calcinierzone können vernachlässigt werden. Im Gegensatz dazu muss in der Sinterzone eine hohe Brennguttemperatur von über 16oo°C, bevorzugt von 2ooo°C, erzeugt werden mit möglichst gleichmässiger Ausdehnung über den gesamten Ofen-

querschnitt und mit möglichst gleichmässigem Temperaturprofil. Für diesen Hochtemperaturbereich der Sinterzone sind deshalb hochwertige Brennstoffe erforderlich, mit denen sich auch leichter ein definiertes Brennstoffluftverhältnis einstellen lasst.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Primärluft, die bei der Beheizung der Sinterzone eingesetzt wird, Sauerstoff hinzugefügt. Die Sauerstoffzugabe in gezielten Mengen bewirkt, wie an sich bekannt, eine Erhöhung der Flammentemperatur und eine Verminderung der Brenngasmenge.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die zu sinternden Formkörper, Briketts beziehungsweise Pellets, nach Massgabe der deutschen Patentanmeldung P 31 18 481 auszubilden beziehungsweise herzustellen. Insbesondere handelt es sich dabei um Formkörper, die aus gemahlenem, sehr reinem Rohdolomit bestehen und nur geringe Gehalte an. Fremdoxyden aufweisen. Dem Rohdolomit kann kaustisch gebrannter Dolomit, Dolomithydrat oder halbgebrannter Dolomit in Mengen von 3 bis 2o Gewft zugemischt werden, ausserdem können Fremdoxyde, wie Eisenoxyd, Aluminiumoxyd oder Quarz in solchen Mengen zugemischt werden, dass der Gesamtgehalt der Mischung an Fremdoxyden gllihverlustfrei berechnet 1 bis 3 GewSS beträgt. Die zu verformende Mischung sollte möglichst aus Korngrössen <als 1 mm, vorzugsweise < als o,l mm bestehen und die Verpressung sollte, wenn brikettiert wird, mit

2 Drucken von mehr als 2 t/cm erfolgen.

Die besonderen Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Wärmebilanz:

-X*

Trocknen und Dehydratisieren Entsäuern (Decarbonatisieren) Wandverluste

(2,5 m³/kg Sinter, 65o°K)

	kJ/kg	3209836	O of
loo	kJ/kg	Sinter	60 %
3ooo	kJ/kg	Sinter	O 0/ C /O
loo	kJ/kg	Sinter	26 %
13oo	kJ/kg	Sinter	Io %
5oo	Sinter

Abgasverluste

j Sii
Sinterabwärme (53o*K)

gesamt 5ooo kJ/kg Sinter loo %

Die sich aus der Wärmebilanz ergebende Wärmemenge von 5ooo kJ kann zu 60% beispielsweise durch Einsatz minderwertiger Kohle und zu 4o % mit hochwertiger Kohle erbracht werden. Der spezifische Brennstoffverbrauch pro kg Sinterdolomit liegt bei dem erfindungsgemässen Verfahren somit ganz erheblich unterhalb üblicher Werte ( ca. 7o %). Die Ersparnis durch die günstige Wärmebilanz in Verbindung mit dem Einsatz billiger Brennstoffe ist somit ganz erheblich.

Der erfindungsgemässe Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Sinterdolomit hat einen im wesentlichen schachtartigen Aufbau mit einer oberen Vorwärm- und Entsäuerungszone und dieser zugeordneten seitlichen Heizkanälen sowie mit den Heizkanälen verbundenen Brennkammern, einer darunterliegenden Sinterzone mit peripher angeordneten Brennern und mit einer unteren Kühlzone mit seitlichen Abzugskanälen für die erwärmte Kühlluft. Bevorzugt weist der erfindungsgemässe Schachtofen einen druckbeaufschlagten Sinterabzug und eine unterdruckbeaufschlagte Gicht mit Beschickungseinrichtung auf. Der Schachtofen weist ferner bevorzugt einen Heißgasabzug für die erwärmte Kühlluft und Einrichtung zur dosierten Zuführung dieser Kühlluft als Primärluft zur Sinterzone und Entsäuerungszone auf unter Vorschaltung einer Heißentstaubungseinrichtung.

Weitere vorteilhafte Verfahrensvarianten und bevorzugte Ausführungsformen des Schachtofens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Verfahrensweise und der Beschreibung der Figuren.

Die Zuführung der Brennstoffenergie für die Entsäuerungsarbeit und somit auch für die Vorwärmung des Brenngutes kann auf verschiedene Arten erfolgen. Die Verbrennung des Brennstoffes kann zum Beispiel in aussen liegenden Brennkammern vorgenommen werden, die auch einen Schlackenabzug nach aussen ermöglichen und die lediglich die heißen Verbrennungsgase in den Ofenschacht abgeben. Der Brennstoff kann aber auch unter Berücksichtigung seines Ascheanteils in entsprechender Menge dem

Rohdolomit in feingemahlener Form zugemischt werden

und zusammen mit diesem in die Formkörper eingebracht werden. Während der Calcinierung und beim nachfolgenden Höhererhitzen verbrennt der eingepresste Brennstoff und der Aschegehalt verbessert die Sinterfähigkeit.

Andererseits ist es auch möglich, die Entsäuerungszone mit Staubbrennern zu beheizen oder stückigen Brennstoff zusammen mit den Formkörpern aufzugeben, wobei wiederum der Aschegehalt zu berücksichtigen ist. Am günstigsten hat es sich jedoch erwiesen, aussenliegende Brennkammern zu betreiben.

Die Sinterzone wird mit hochwertigen Brennstoffen, gegebenenfalls unter Zusatz von Sauerstoff, beheizt. Am zweckmässigsten haben sich flüssige und gasförmige Brennstoffe zur Beheizung der Sinterzone erwiesen, da deren Dosierung leichter zu beherrschen ist. Die Anzahl der Brenner und ihre Anordnung sind so zu bemessen, dass der gesamte Ofenquerschnitt eine gleichmässige Temperaturbeaufschlagung erfährt.

Von Bedeutung ist die möglichst weitgehende Ausnutzung der Wärmeenergie aus der erwärmten Kühlluft. Diese wird unter Anwendung von überdruck durch den Sintergutaustrag des Ofens in den Schacht gedrückt, sie kühlt den Sinter im Gegenstrom ab, die heiße Kühlluft wird unterhalb der Sinterzone über Abzugskanäle durch einen Heißzyklon zur Grobreinigung von Staub durch einen Heißluftventilator abgesaugt und durch letzteren zu höchstens 4o % ( etwa 1/3) als Primärluft den ßrennaggregaten der Sinterzone und zu mindestens 60 % ( etwa 2/3) zur Verbrennung der Brennstoffe für die Entsäuerungszone jenen zugeführt. Das Gichtgas wird am Ofenkopf oberhalb der Vorwärmzone abgesaugt.

Die Aufteilung der abgezogenen heißen Kühlluft gemäss der Erfindung zu mindestens 60 % auf die Entsäuerungszone und zu höchstens 4o % auf die Sinterzone ist abhängig von der Wahl der in beiden Zonen verwendeten Brennstoffe beziehungsweise von der Art der Beheizung insbesondere der Entsäuerungszone mit den Brennstoffen, ferner von der Zusammensetzung der aufgegebenen Formkörper und schliesslich von der erforderlichen Sintertemperatur in der Sinterzone. Ein Anhaltspunkt für die Verteilung der heißen Kühlluft ist durch die Maßgabe 1/3 zu 2/3 gegeben.

Die Steuerung der Gasströme i.-n Ofenschacht erfolgt weitgehend nach dem Ofeninnendruck. Um zu verhindern, dass heiße Brenngase aus der Sinterzone in die abgesaugte erwärmte Kühlluft gelangen, wird der Sauerstoffgehalt der Kühlluft zweckmässig ständig überwacht. Wird ein verringerter Sauerstoffgehalt gemessen, so wird über eine Regelstrecke der drehzahlregelbare Heißluftventilator in seiner Saugleistung vermindert, so dass sich der Ofeninnendruck im Bereich des Kühlluftabzuges erhöht, so dass Rauchgas von den Brennern der Sinterzone nicht mehr nachströmen kann.

Bevorzugt wird das Verfahren zur Herstellung von Sinterdolornit in der Weise geleitet, dass die Druckdifferenz des Ofeninnendruckes zwischen der Ebene der Sinterbrennzone und der Ebene der KLihlluftabzugskanäle annähernd gleich Null ist.

Zusätzlich zur Sauerstoffanalyse kann als Regelgrösse die Temperatur der abgezogenen Kühlluft herangezogen werden.
Io

Figurenbeschreibung:

Die Zeichnung Figur 1 soll den erfindungsgemässen Schachtofen und seine Betriebsweise beispielhaft erläutern

Der im wesentlichen schachtartig aufgebaute Ofen mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt besitzt in seinem oberen Teil 1 eine Vorwärme- und Calcinierzone, in seinem mittleren Teil 2 die Sinterzone und in seinem unteren Teil 3 eine Kühlzone. Oberhalb der Vorwärmzone befinden sich absperr- beziehungsweise steuerbare Einrichtungen zur Beschickung 4 und zur Abführung von Gichtgasen 5. Der Austrag 6 ist ebenfalls absperrbar ausgestaltet und mit einem Einlass 7 für die Kühlluft versehen. Im Bereich des Austrages unterhalb der Kühlzone 3 sind Brechwalzen 8 angeordnet, durch welche die Entnahme des Sinterguts und dessen überführung in den Austrag erleichtert wird. Die Beheizung der Entsäuerungszone erfolgt über seitliche Heizkanäle 9 durch dort ange- ordnete, jedoch nicht gezeigte Brenner oder Brennkammern, gegebenenfalls auch durch Zuführung von heißer Kühlluft in Verbindung mit Brennstoffen, die zusammen mit den Formkörpern aufgegeben wurden. Im Bereich der Sinterzone 2 sind periphere Brenner Io in ausreichender Anzahl und Verteilung angeordnet. Die erforderliche Kühlluft-

menge wird durch den Ventilator 11 über den Austrag in die Kühlzone 3 gedrückt und am oberen Ende der Kühlzone durch Auslässe und seitliche Abzugskanäle unter Zwischenschaltung einer Heißentstaubungseinrichtung 13 durch eine Heißgasabzugseinrichtung 14 abgesaugt und durch letztere den Brennern Io sowie der Entsäuerungszone 1 zugeführt. Die Verteilung der heißen Kühlluft erfolgt über ein Rohrsystem 15 mit Regeleinrichtungen zur Mengenverteilung. Das Leitungssystem 15 enthält Meßstellen 16 zur Feststellung des (^-Gehaltes der Gase, ihrer Durchflußmengen, Temperaturen usw. Die Meßergebnisse werden zur Steuerung beziehungsweise Regelung des Ofenbetriebes verwendet. Die Pfeile 17 deuten die Brennstoffzuführung an.

Selbstverständlich können statt der Regeleinrichtung zur Verteilung der heißen Kühlluft im Rohrleitungssystem auch zwei Heißgasabsaugvorrichtungen 14 in regelbarer Ausführung eingesetzt werden, wobei jede der beiden Einrichtungen jeweils einem Beheizungsbereich, Sinterzone 2 beziehungsweise Entsäuerungszone 1 zugeordnet ist. Die Meßstellen 16 sind dabei zweckmässig den beiden Heißgasventilatoren vorzuordnen.

-IZ-

Leerseite

Claims

Patentansprüche.

1/.) Verfahren zur Herstellung von Sinterdolomit mit ^ Rohdichten von mehr als 3,ο g/cm aus zu Form körpern brikettiertem beziehungsweise pelleti- siertem gemahlenem Rohdolomit in einem Schachtofen, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper im oberen Teil des Schachtofens in einer mit Brennstoffen geringer Wärmewerte beheizten Vorwärm- und Entsäuerungszone entsäuert und auf wenigstens

etwa looo°C erhitzt werden und danach in einer unteren mit Brennstoffen hoher Wärmewerte beheizten Sinterzone gesintert und dabei auf Temperaturen von etwa 16oo° bis 2ooo°C erhitzt werden, worauf das Sinter gut in der unteren Kühlzone gekühlt und abgezogen wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 6o % der erwärmten Kühlluft als Primärluft zur Verbrennung der Brennstoffe geringerer Wärmewerte zur Beheizung der Entsäuerungszone und höchstens 4o % der erwärmten Kühlluft als Primärluft zur Verbennung der Brennstoffe hoher Wärmewerte zur Beheizung der Sinterzone eingesetzt werden.
3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Brennstoffe geringer Wärmewerte aschereiche Steinkohle, wasserhaltige Braun- kohle, Gichtgas, Abfalloel oder Koksgrus und als Brennstoffe hoher Wärmewerte Steinkohle mit weniger als lo# Asche, weniger als 1 % Wasser und weniger als lo# flüchtige Bestandteile, schweres Heizöl mit weniger als 2 % Schwefel, leichtes Heizöl mit weniger als 1 % Schwefel, Erdgas, Raffineriegas eingesetzt werden.
4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beheizung der Sinterzone unter Zusatz von Sauerstoff zur erwärmten Kühlluft erfolgt.
5.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Einsatz von zu sinternden Formkörpern nach Maßgabe der DE-Patentanmeldung P 31 18 481.
6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz des Ofeninnendruckes zwischen der Ebene der Sinterbrennzone und der Ebene der Kühlluftabzugskanäle annähernd gleich Null ist.
7.) Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen schachtartigen Aufbau mit einer oberen Vorwärm- und Entsäuerungszone und dieser zugeordneten seitlichen Heizkanälen sowie mit diesen verbundenen Brennkammern, einer darunterliegenden Sinterzone mit peripher angeordneten Brennern und mit einer unteren Kühlzone mit seitliehen Abzugskanälen für die erwärmte Kühlluft.
8.) Schachtofen nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen druckbeaufschlagten Sinterabzug und eine unterdruckbeaufschlagte Gicht mit Beschickungseinrichtung.
9.) Schachtofen nach den Ansprüchen 6 und 7, gekennzeichnet durch eine Heißgasabsaugung für die erwärmte Kühlluft mit Einrichtungen zur dosierten Zuführung dieser Kühlluft als Primärluft zur Sinterzone und Ent· Säuerungszone unter Vorschaltung einer Heißentstaubungsainrichtung.