DE3441355C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von oxidischen Erzen in einem Schachtofen mittels eines im wesentlichen aus CO und H2 be­ stehenden Reduktionsgases,The invention relates to a process for the reduction of oxidic ores in a shaft furnace by means of a reducing gas consisting essentially of CO and H 2 ,

  • welches mit einer Temperatur von 700 bis 1000°C, insbesondere 825°C, in den Schachtofen eingeleitet und durch Reduktion in staubbeladenes Gichtgas mit den Hauptkomponenten CO, CO2, H2 und H2O überführt wird,which is introduced into the shaft furnace at a temperature of 700 to 1000 ° C., in particular 825 ° C., and is converted into the dust-laden blast furnace gas with the main components CO, CO 2 , H 2 and H 2 O,

bei welchem Verfahren das Gichtgas durch Entstaubung und Entfernung von CO2 und H2 aufbereitet und, abgesehen von einem kleinen der Druckregelung des Verfahrens dienenden Teilstrom, in den Reduktions­ prozeß zurückgeführt wird,
bei welchem Verfahren ein CO- und H2-reiches Reaktionsgas durch Ver­ gasung von kohlenstoffhaltigem oder kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangs­ material mit Oxidationsmittel im unteren Bereich eines mit stückigem, kohlenstoffhaltigen Material gefüllten, schachtförmigen Gaserzeuger bei einer für die Bildung schlackenförmiger Rückstände erforderlichen Temperatur von 1000 bis 1500°C hergestellt wird, und bei welchem Verfahren das Reaktionsgas in einem Schwefelabschei­ der entschwefelt und anschließend mit durch Gaswäsche zu Umlaufgas aufbereitetem und gekühltem Gichtgas gemischt und als Reduktionsgas in den Schachtofen zurückgeführt wird,in which process the blast furnace gas is processed by dedusting and removing CO 2 and H 2 and, apart from a small partial flow serving to regulate the pressure of the process, is returned to the reduction process,
in which process a CO and H 2 -rich reaction gas by gasification of carbon-containing or hydrocarbon-containing starting material with oxidizing agent in the lower region of a shaft-shaped gas generator filled with lumpy, carbon-containing material at a temperature of 1000 to 1500 ° required for the formation of slag-like residues C is produced, and in which process the reaction gas is desulphurized in a sulfur separator and then mixed with blast furnace gas which has been processed and cooled by recycle gas and is returned to the shaft furnace as a reducing gas,

  • wobei die Eintrittstemperatur des Reduktionsgases in den Schwefel­ abscheider durch Zumischen eines Teilstromes des Umlaufgases reduziert und die Eintrittstemperatur des Reduktionsgases in den Schachtofen durch Beheizen eines weiteren Teilstromes des Umlauf­ gases eingestellt wird.where the entry temperature of the reducing gas into the sulfur separator by admixing a partial flow of the recycle gas  reduced and the inlet temperature of the reducing gas in the Shaft furnace by heating another partial flow of the circulation gases is set.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Gattung (DE-OS 29 32 939) wird das gesamte, in den Reduktionsprozeß zurückgeführte Umlaufgas von H2O befreit und einer regenerativ arbeitenden Anlage zur Entfernung von CO2 zugeführt. Das ist nachteilig, weil die CO2-Abtrennung immer auch mit Verlusten an CO und H2 verbunden ist. Das bedeutet auch Verluste an Oxidationsmittel. Außerdem muß die Gasreinigungsanlage für große Volumenströme ausgelegt sein.In a known method of this type (DE-OS 29 32 939), the entire circulating gas returned to the reduction process is freed of H 2 O and fed to a regenerative system for removing CO 2 . This is disadvantageous because the CO 2 separation is always associated with losses of CO and H 2 . This also means loss of oxidizing agent. In addition, the gas cleaning system must be designed for large volume flows.

Ähnliches gilt auch für ein anderes bekanntes Verfahren (DE-PS 31 04 405), bei dem dem Gichtgas in einer Gaswäsche ebenfalls das ge­ samte CO2 und der gesamte Wasseranteil entzogen werden, bevor das aufbereitete Gichtgas in einem starr vorgegebenen Verhältnis in zwei Teilströme aufgeteilt wird. The same applies to another known method (DE-PS 31 04 405), in which the blast furnace gas in a gas scrubber also the entire CO 2 and the entire water content are removed before the processed blast furnace gas is divided into two partial flows in a rigidly predetermined ratio becomes.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren so weiter auszubilden, daß der Energieinhalt des Gichtgases besser ausgenutzt wird.The object of the invention is to continue the generic method train that the energy content of the blast furnace gas is better utilized becomes.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Teilstrom des Gichtgases nach der Entstaubung, aber vor der CO2-Reinigung abgetrennt und als oxidationsmittelhaltiger Rohgasstrom, wahlweise mit Wasser und Sauer­ stoff aus weiteren Oxidationsmitteln, dem Gaserzeuger zugeführt wird, und daß die Oxidationsmittel durch einen Plasmagenerator in den Gas­ erzeuger eingebracht und aufgeheizt werden. This object is achieved in that a partial stream of the blast furnace gas is removed after dedusting, but before the CO 2 purification and as a raw gas stream containing oxidizing agent, optionally with water and oxygen from further oxidizing agents, the gas generator is supplied, and that the oxidizing agent is supplied by a plasma generator introduced and heated in the gas generator.

Im nichtbehandelten Teilstrom wird CO2 ebenso wie ein Rest Wasser durch chemische Umwandlung an kohlenstoffhaltigem Material im Gas­ erzeuger in CO und H2 überführt. Auf diese Weise werden Verluste an CO und H2 verringert bzw. verhindert. Es ergibt sich eine Einsparung an Oxidationsmitteln, insbesondere Sauerstoff. Der Wirkungsgrad bei der Energierückgewinnung ist wesentlich verbessert.In the untreated partial stream, CO 2 , like a remainder of water, is converted into CO and H 2 by chemical conversion of carbonaceous material in the gas generator. In this way, losses of CO and H 2 are reduced or prevented. There is a saving in oxidizing agents, especially oxygen. The efficiency in energy recovery is significantly improved.

Weitere Merkmale und Besonderheiten ergeben sich aus der nachfolgen­ den Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen; es zeigtFurther characteristics and special features result from the following the description of two exemplary embodiments based on the Drawings; it shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Reduktion von oxidischen Erzen mit einem einstufigen Gasgenerator; und Figure 1 is a schematic representation of a device for the reduction of oxidic ores with a single-stage gas generator. and

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 mit einem zweistufigen Gasgenerator. Fig. 2 shows the subject of Fig. 1 with a two-stage gas generator.

Die Einrichtung gemäß Fig. 1 besitzt einen Reduktionsschachtofen 1 zur Reduktion von oxidischem, stückigem Material. Dieser Schachtofen 1 be­ sitzt eine Beschickungseinrichtung 2 zum Einbringen von zu reduzieren­ dem, oxidischem, stückigem Material. Am Boden des Schachtofens befin­ det sich eine Einlaßleitung 3 für heißes Reduktionsgas, welches im we­ sentlichen aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, wobei dieses Gas im Gegenstrom durch den Schachtofen 1 hindurchgeleitet wird. Diese Auslaßleitung 4 ist mit einem Abscheider 5 für staubartige Teilchen und Wasser, einem sogenannten Gaswäscher, verbunden, von welchem das von Wasser und Staubteilchen befreite und gleichzeitig abgekühlte Gas einem zur Druckregelung vorgesehenen Auslaß 6 zuströmt und dann über eine Hauptrückleitung 7 zwecks erneuter Verwendung im Prozeß zurück­ geführt wird, wie noch zu beschreiben sein wird. Die Hauptrückleitung 7 enthält einen Kompressor 8.The device according to Fig. 1 has a reduction shaft furnace 1 for reducing oxide, lumpy material. This shaft furnace 1 be a loading device 2 for introducing to reduce the oxidic, lumpy material. At the bottom of the shaft furnace there is an inlet line 3 for hot reducing gas, which consists essentially of carbon monoxide and hydrogen, this gas being passed in countercurrent through the shaft furnace 1 . This outlet line 4 is connected to a separator 5 for dust-like particles and water, a so-called gas scrubber, from which the water freed from dust and dust particles and at the same time cooled gas flows to an outlet 6 provided for pressure control and then via a main return line 7 for reuse in the process is returned, as will be described. The main return line 7 contains a compressor 8 .

Wenigstens ein Plasmagenerator 10 mündet in einen schacht­ förmigen Gasgenerator 11. Eine Lanze 12 für die Zufuhr von zur Gaserzeugung erforderlichem Material mündet ebenfalls in diesen Gasgenerator, während am Boden des Gasgenerators ein Auslaß vorgesehen ist.At least one plasma generator 10 opens into a shaft-shaped gas generator 11 . A lance 12 for the supply of material required for gas generation also opens into this gas generator, while an outlet is provided at the bottom of the gas generator.

Hinter dem Kompressor 8 ist die Rückleitung 7 mit einem CO2- Wäscher verbunden. Diese Anordnung weist außerdem eine Neben­ leitung 7 a auf, die in eine direkte Verlängerung der zum Gas­ generator 11 führenden Rückleitung 7 für Umlaufgas einmündet. Sie mündet außerdem in eine zweite Hauptrückleitung 14 für Umlaufgas ein, wobei diese zweite Leitung 14 jedoch von CO2 praktisch freies Umlaufgas dem frisch erzeugten Reduktionsgas zu dessen Temperaturregelung zuführt.After the compressor 8 , the return line 7 is connected to a CO 2 scrubber. This arrangement also has an auxiliary line 7 a , which opens into a direct extension of the return line 7 leading to the gas generator 11 for circulating gas. It also opens into a second main return line 14 for recycle gas, this second line 14, however, supplying recycle gas which is practically free of CO 2 to the freshly generated reducing gas for temperature control thereof.

Im Prinzip bietet diese Anordnung nachstehende Funktions­ bequemlichkeiten:In principle, this arrangement offers the following function conveniences:

  • Über eine erste Abzweigleitung 16 kann die Leitung 14 mit dem oberen Bereich des Gasgenerators verbunden werden;
    die Hauptrückleitung 7 kann über zusätzliche Abzweig­ leitungen 15 und 15 a mit der Vergasungszone im unteren Bereich des Gasgenerators 11 verbunden werden, d. h. Umlaufgas kann vor dem Plasmagenerator durch die Leitung 15 und nach Verdichtung im Kompressor 27 durch die Leitung 15 a hinter dem Plasmagenerator eingespeist werden, um diesen zu durchlaufen;
    über eine weitere Abzweigleitung 17 kann die Leitung 14 mit dem vom Gasgenerator entnommenen Reduktionsgas, welches den oberen Teil des Gasgenerators über eine Auslaßleitung 18 verläßt, verbunden werden, und über eine weitere Abzweigleitung 19 kann die Leitung 14 über eine Mischkammer 20 mit dem aus einem Schwefel­ filter 22 über eine Leitung 21 ausströmenden Reduktions­ gas verbunden werden, und schließlich kann die Leitung 14 mit der Reduktionsgasleitung 21 unmittelbar vor dem Eintritt des Reduktionsgases in den Reduktionsschacht­ ofen 1 verbunden werden.    The line 14 can be connected to the upper region of the gas generator via a first branch line 16 ;
    the main return line 7 can be connected via additional branch lines 15 and 15 a to the gasification zone in the lower region of the gas generator 11 , ie circulating gas can be fed in before the plasma generator through line 15 and after compression in the compressor 27 through line 15 a behind the plasma generator to go through this;
    Via a further branch line 17 , the line 14 can be connected to the reducing gas withdrawn from the gas generator, which leaves the upper part of the gas generator via an outlet line 18 , and via a further branch line 19 , the line 14 can be connected via a mixing chamber 20 with the sulfur Filter 22 can be connected via a line 21 flowing reducing gas, and finally the line 14 can be connected to the reducing gas line 21 immediately before the entry of the reducing gas into the reduction shaft furnace 1 .

Auf diese Weise läßt sich der CO2-Gehalt im Umlaufgas ein­ wandfrei steuern.In this way, the CO 2 content in the circulating gas can be controlled without a wall.

Eine Speiseleitung 9 für das Oxidationsmittel, beispiels­ weise in Form von Sauerstoff und/oder Wasser und/oder Luft und/oder Umlaufgas, ist direkt mit dem Plasmagenerator 10, wahlweise nach Vorwärmung, verbunden, wobei dieses Oxidations­ mittel der Reaktionszone im Boden des Gasgenerators 11 zu­ geführt werden kann.A feed line 9 for the oxidizing agent, for example in the form of oxygen and / or water and / or air and / or circulating gas, is connected directly to the plasma generator 10 , optionally after preheating, this oxidizing agent in the reaction zone in the bottom of the gas generator 11 can be led to.

Die vorbeschriebene und in Fig. 1 dargestellte Einrichtung arbeitet im Prinzip folgendermaßen: The device described above and shown in FIG. 1 works in principle as follows:

Das Reduktionsgas zur Reduktion des oxidischen Materials im Schachtofen 1, welches in denselben über die Einlaßleitung 3 eingeleitet wird, wird im Prinzip im Gasgenerator 11 erzeugt, indem ein kohlenstoffhaltiges und/oder kohlenwasserstoff­ haltiges Ausgangsmaterial zusammen mit Oxidationsmittel und wahlweise mit Schlackenbildnern einer Vergasungszone im unteren Teil des Gasgenerators 11 zugeführt wird, während gleichzeitig Wärmeenergie über wenigstens einen Plasmagenera­ tor 10 zugeführt wird. Das auf diese Weise hergestellte Reduk­ tionsgas wird dann im Prinzip auf eine für die nachfolgende Reduktion des oxidischen Materials im Schachtofen 1 geeignete Temperatur gebracht und in den Schachtofen 1 im Gegenstrom zu dem zu reduzierenden Material eingeblasen. Nach Reduktion des oxidischen Materials enthält das Reduktionsgas oxidierende Bestandteile wie beispielsweise Kohlendioxid und Wasser sowie staubartige Teilchen, und ist daher in bezug auf seine Reduk­ tionsfähigkeit teilweise verbraucht. Das Reduktionsgas wird durch die Gasauslaßleitung 4 von der Gicht des Reduktions­ schachtofens abgezogen und anschließend von Wasser und staub­ artigen Teilchen im Gaswäscher 5 befreit. Ein geringer Teil des auf diese Weise im Gaswäscher 5 behandelten Gases, wel­ ches gleichzeitig dabei abgekühlt wurde, wird dann dem System über die Gasauslaßleitung 6 zwecks Temperaturregelung ent­ nommen, während der Hauptstrom dieses Gases dem Prozeß durch die Rückleitung 7 erneut zugeführt wird, d. h. es kann erneut zur Erzeugung von Reduktionsgas verwendet werden.The reducing gas for reducing the oxidic material in the shaft furnace 1 , which is introduced into the same via the inlet line 3 , is generated in principle in the gas generator 11 by a carbon-containing and / or hydrocarbon-containing starting material together with oxidizing agent and optionally with slag formers of a gasification zone in the lower part the gas generator 11 is supplied while at the same time thermal energy is supplied via at least one plasma generator 10 . The reducing gas produced in this way is then in principle brought to a temperature suitable for the subsequent reduction of the oxidic material in the shaft furnace 1 and blown into the shaft furnace 1 in countercurrent to the material to be reduced. After reduction of the oxidic material, the reducing gas contains oxidizing constituents such as carbon dioxide and water as well as dust-like particles, and is therefore partially consumed in terms of its reducibility. The reducing gas is withdrawn through the gas outlet line 4 from the gout of the reduction shaft furnace and then freed from water and dust-like particles in the scrubber 5 . A small part of the gas treated in this way in the gas scrubber 5 , which was simultaneously cooled, is then removed from the system via the gas outlet line 6 for temperature control, while the main stream of this gas is fed back to the process through the return line 7 , ie it can be used again to generate reducing gas.

Die Gaserzeugung im schachtförmigen Gasgenerator 11 kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Pulveriges und/oder flüssiges kohlenstoffhaltiges und/oder kohlenwasserstoff­ haltiges Ausgangsmaterial kann in die Vergasungszone bei­ spielsweise durch eine Zufuhrleitung 12 eingeblasen werden, in welchem Fall Oxidationsmittel wie beispielsweise Sauer­ stoff oder Wasserdampf in die Reaktionszone durch den Plasma­ generator eingebracht werden kann. Umlaufgas kann der Reak­ tionszone vor dem Plasmabrenner über die Leitung 15 zugeführt werden, oder das Gas kann durch den Plasmagenerator über die Leitung 15 a zugeführt werden. Das kohlenstoffhaltige und/oder kohlenwasserstoffhaltige Ausgangsmaterial kann auch in stücki­ ger Form über die Gicht des Gasgenerators zugeführt werden, so daß die Vergasungszone im unteren Teil des mit festem kohlenstoffhaltigen Material in stückiger Form gefüllten Gas­ generators ausgebildet wird. Zweckmäßigerweise wird als kohlenstoffhaltige Füllung des Gasgenerators Koks verwendet.The gas generation in the shaft-shaped gas generator 11 can be achieved in various ways. Powdery and / or liquid carbon-containing and / or hydrocarbon-containing starting material can be blown into the gasification zone, for example, through a feed line 12 , in which case oxidizing agents such as oxygen or water vapor can be introduced into the reaction zone by the plasma generator. Recycle gas can be supplied to the reaction zone in front of the plasma torch via line 15 , or the gas can be supplied through the plasma generator via line 15 a . The carbonaceous and / or hydrocarbonaceous starting material can also be supplied in piece form via the gout of the gas generator so that the gasification zone is formed in the lower part of the gas generator filled with solid carbonaceous material in piece form. Expediently, coke is used as the carbon-containing filling of the gas generator.

Außerdem kann Wasser oder ein Teil des teilweise verbrauchten Reduktionsgases, welches dem Reduktionsschachtofen 1 über die Leitung 7 und die Abzweigleitung 16 entzogen wurde, ebenfalls in den Gasgenerator 11 eingebracht werden, welcher in diesem Fall mit stückigem Reduktionsmaterial gefüllt ist. In diesem Fall werden Wasser oder verbrauchtes Reduktionsgas über der Vergasungszone selbst und in einem geeigneten Abstand von derselben eingebracht, wodurch die Hitze der Schachtfüllung ausgenutzt wird, um H2O in H2 + CO und Kohlendioxid in Kohlen­ monoxid umzuwandeln.In addition, water or part of the partially used reduction gas, which was withdrawn from the reduction shaft furnace 1 via the line 7 and the branch line 16 , can also be introduced into the gas generator 11 , which in this case is filled with lumpy reduction material. In this case, water or used reducing gas is introduced over the gasification zone itself and at a suitable distance therefrom, whereby the heat of the shaft filling is used to convert H 2 O into H 2 + CO and carbon dioxide into carbon monoxide.

Die Gaserzeugung im Gasgenerator 11 kann auch dadurch er­ reicht werden, daß pulveriges, kohlenstoffhaltiges Material, wahlweise mit Schwefelakzeptoren und/oder Schlackenbildnern mittels Wasserdampf oder einem Trägergas eingeblasen wird, welches aus teilweise verbrauchtem Reduktionsgas eines Teil­ stromes besteht, der dem Reduktionsschachtofen entnommen wurde, oder aus Sauerstoff oder einer Mischung von Sauerstoff und Wasserdampf.The gas generation in the gas generator 11 can also be sufficient that powdery, carbon-containing material, optionally with sulfur acceptors and / or slag formers is blown in by means of water vapor or a carrier gas, which consists of partially consumed reducing gas from a partial stream that was removed from the reduction shaft furnace, or from oxygen or a mixture of oxygen and water vapor.

Das im Gasgenerator 11 erzeugte Reduktionsgas kann ent­ schwefelt werden, indem beispielsweise ein geeigneter Schwefelakzeptor der Schachtfüllung zugesetzt wird, oder indem Schwefelakzeptoren in die Vergasungszone eingeblasen werden oder indem das in dem Gasgenerator erzeugte Gas über die Auslaßleitung 18 einem Schwefelabscheidefilter 22 zu­ geleitet wird. Irgendwelche übrigbleibenden Schwefelverun­ reinigungen werden von dem im unteren Teil des Reduktions­ schachtofens reduzierten Metalloxid absorbiert.The reducing gas generated in the gas generator 11 can be sulfurized by, for example, adding a suitable sulfur acceptor to the shaft filling, or by blowing sulfur acceptors into the gasification zone or by passing the gas generated in the gas generator to a sulfur separating filter 22 via the outlet line 18 . Any remaining sulfur impurities are absorbed by the metal oxide reduced in the lower part of the reduction shaft furnace.

Das Reduktionsgas wird im allgemeinen auf einem Temperatur­ bereich von 1000-1500°C gehalten. Allerdings kann ein derart heißes Reduktionsgas nicht direkt zur Reduktion im Reduk­ tionsschachtofen verwendet werden, so daß seine Temperatur herabgesetzt werden muß, bevor es in den Schachtofen 1 ein­ geleitet wird. Dies kann im Rahmen der Erfindung auf ver­ schiedene Weise erfolgen.The reducing gas is generally kept at a temperature range of 1000-1500 ° C. However, such a hot reducing gas cannot be used directly for reduction in the reduction shaft furnace, so that its temperature must be reduced before it is passed into the shaft furnace 1 . This can be done in different ways within the scope of the invention.

Beispielsweise kann das aus dem Gasgenerator 11 ausströmende Reduktionsgas über die Leitung 18 mit einem geeigneten Teil­ strom von Umlaufgas vermischt werden. Dies geschieht über die Leitung 14, so daß die Temperatur der Gasmischung zwischen Leitung 14, so daß die Temperatur der Gasmischung zwischen 700 und 1000°C liegt. Alternativ kann diese Vermischung mit einem Teilstrom des vom Reduktionsschachtofen 1 zurück­ geführten Gases dadurch erreicht werden, daß das Reduktions­ gas nach Durchlaufen des Schwefelfilters 22, d. h. auf seinem Wege von der Leitung 14 zur Leitung 3, vermischt wird. Wenn ein geringer Teilstrom an Umlaufgas aus der Leitung 14 ver­ wendet wird, sollte dies ausreichen, um die gewünschte Ab­ kühlung des erzeugten Reduktionsgases zu bewirken. Wenn aller­ dings eine überaus große Menge an Umlaufgas dem Reduktions­ gas zugemischt wird, sollte ein derart starker Strom vorzugs­ weise auf die genaue Temperatur in der Mischkammer 20 auf­ geheizt werden. Diese Aufheizung kann beispielsweise mittels eines Plasmagenerators erfolgen.For example, the reducing gas flowing out of the gas generator 11 can be mixed via the line 18 with a suitable partial stream of circulating gas. This is done via line 14 , so that the temperature of the gas mixture between line 14 , so that the temperature of the gas mixture is between 700 and 1000 ° C. Alternatively, this mixing can be achieved with a partial flow of the gas returned from the reduction shaft furnace 1 by mixing the reduction gas after passing through the sulfur filter 22 , ie on its way from line 14 to line 3 . If a small partial flow of circulating gas from line 14 is used ver, this should be sufficient to effect the desired cooling of the generated reducing gas. However, if an extremely large amount of circulating gas is mixed with the reducing gas, such a strong current should preferably be heated to the exact temperature in the mixing chamber 20 . This heating can take place, for example, by means of a plasma generator.

Die Temperatureinstellung kann auch dadurch erreicht werden, daß ein Teilstrom des erzeugten Gases durch Leitungen 21 und 19 durch eine als Kühler wirkende Mischkammer 20 geleitet wird.The temperature setting can also be achieved in that a partial flow of the gas generated is passed through lines 21 and 19 through a mixing chamber 20 acting as a cooler.

Außerdem kann die erforderliche Temperatureinstellung auch zumindest teilweise durch die Zufuhr von Wasser und/oder Wasserdampf über eine Zufuhrleitung 24 erfolgen. Diese Maß­ nahme verhindert auch das Entstehen von Rußablagerungen.In addition, the required temperature setting can also be carried out at least in part by the supply of water and / or water vapor via a supply line 24 . This measure also prevents the formation of soot deposits.

Um das Aufkohlungspotential des erzeugten Reduktionsgases zu steuern und um eine Methanisierung zu verhindern, können geeignete kohlenstoffhaltige Materialien wie beispielsweise Methan, Methanol und/oder Propan über die Leitung 25 zugeführt werden. In order to control the carburizing potential of the reducing gas generated and to prevent methanization, suitable carbon-containing materials such as methane, methanol and / or propane can be supplied via line 25 .

Rußablagerungen kann auch dadurch entgegengewirkt werden, daß H2S über die Leitung 26 eingeblasen wird.Soot deposits can also be counteracted by blowing H 2 S through line 26 .

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der CO2-Gehalt in dem zur Steuerung der Temperatur des Reduktions­ gases verwendeten Umlaufgas fortlaufend durch die CO2-Wasch­ einrichtung gesteuert werden kann.An important feature of the invention is that the CO 2 content in the circulating gas used to control the temperature of the reducing gas can be continuously controlled by the CO 2 washing device.

Die vorbeschriebene Erzeugung von Reduktionsgas im schacht­ artigen Gasgenerator 11 kann auch durch eine zweistufige Vergasung durchgeführt werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.The above-described generation of reducing gas in the shaft-like gas generator 11 can also be carried out by two-stage gasification, as shown in FIG. 2.

Die erfindungsgemäße Gaserzeugung bietet wichtige technische Vorteile. Die Gaserzeugung kann bei derartigen Temperaturen durchgeführt werden, daß die Asche eine leicht handhabbare Schlacke bildet, welche abgelassen wird, ohne daß Verstop­ fungsprobleme im Prozeß entstehen. Der Wasserstoffgehalt im Reduktionsgas kann auf einen für den Reduktionsprozeß geeig­ neten Prozentsatz gesteuert werden, indem Wasser und/oder Sauerstoff in der Gaserzeugungsstufe und in der Temperatur­ steuerstufe gesteuert eingeblasen wird. Auch im Hinblick auf den Energieverbrauch wird ein optimaler Reduktionsprozeß und ein bequem steuerbares Gaserzeugungssystem verwirklicht. Die Steuerung der Anteile von H2O und CO2 in der Leitung 3 kann infolgedessen in der Weise ausgeführt werden, daß die Strömung in den Leitungen 14 bis 18 sowie 21 und 3 bzw. auch in der Leitung 24 eingestellt wird. The gas generation according to the invention offers important technical advantages. The gas generation can be carried out at temperatures such that the ash forms an easily manageable slag which is discharged without clogging problems in the process. The hydrogen content in the reducing gas can be controlled to a percentage suitable for the reduction process by blowing water and / or oxygen in a controlled manner in the gas generation stage and in the temperature control stage. An optimal reduction process and a conveniently controllable gas generation system are also realized with regard to energy consumption. The control of the proportions of H 2 O and CO 2 in line 3 can consequently be carried out in such a way that the flow in lines 14 to 18 and 21 and 3 and also in line 24 is set.

Wie bereits erwähnt, kann die Entschwefelung statt durch einen besonderen Schwefelfilter auch direkt in dem Gasgenera­ tor eingebaut werden, indem die Koksschüttung beispielsweise mit geeignetem Material versehen wird oder indem geeignetes Material in die Vergasungszone eingeblasen wird.As already mentioned, desulfurization can take place instead a special sulfur filter directly in the gas generator Tor be installed, for example by the coke fill is provided with suitable material or by suitable Material is blown into the gasification zone.

Die in Fig. 2 dargestellte abgewandelte Ausführung der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung besitzt anstelle des einstufigen Gasgenerators 11 gemäß Fig. 1 einen zweistufigen Gasgenerator 31. Die Einrichtung ist im übrigen nach den gleichen Prin­ zipien wie die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung aufgebaut.The modified embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 2 has a two-stage gas generator 31 instead of the single-stage gas generator 11 according to FIG. 1. The device is constructed according to the same principles as the device shown in Fig. 1.

Der zweistufige Gasgenerator gemäß Fig. 2 besitzt eine Ver­ gasungskammer 29 und einen mit einer Koksschüttung 31 gefüll­ ten Schacht 30.The two-stage gas generator according to FIG. 2 has a gas chamber 29 and a shaft 30 filled with a coke fill 31 .

Die Vergasungskammer 29 besitzt einen wassergekühlten Außen­ mantel 32 sowie eine feuerfeste Auskleidung 33 und ist vor­ zugsweise im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Vorzugs­ weise sind außerdem rund um den Schacht 30 mehrere Vergasungs­ kammern angeordnet.The gasification chamber 29 has a water-cooled outer jacket 32 and a refractory lining 33 and is preferably substantially cylindrical before. Preference, also several gasification chambers are arranged around the shaft 30 .

Der Schacht 30 besitzt einen unteren Schlackenauslaß 34 und einen oberen Gasauslaß 35. Koks in stückiger Form wird dem Schacht durch eine gasdichte Zuführung 36 am Kopf zugeführt. Die Mündung der Vergasungskammer 29 befindet sich im unteren Teil des Schachtes, und das Gas strömt durch die Koksschüttung nach oben und durch den Gasauslaß aus dem Schacht heraus. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient der Schlackenaus­ laß 34 für die Vergasungskammer und den Schacht gemeinsam. The shaft 30 has a lower slag outlet 34 and an upper gas outlet 35 . Coke in lump form is fed to the shaft through a gas-tight feed 36 at the top. The mouth of the gasification chamber 29 is in the lower part of the shaft and the gas flows up through the coke bed and out of the shaft through the gas outlet. In the illustrated embodiment, the Schlackenaus serves 34 together for the gasification chamber and the shaft.

In Verbindung mit der Vergasungskammer ist wenigstens ein Brenner vorgesehen, welcher bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel aus einem Plasmagenerator 37 besteht. Der Plasma­ generator ist mit der Vergasungskammer durch ein Ventil 38 verbunden. Oxidationsmittel wird in den Plasmagenerator durch eine Speiseleitung 9 geleitet oder kann auch vor dem Plasma­ generator durch eine Speiseleitung 39 eingebracht werden. Das Oxidationsmittel kann auch aus einem Trägergas bestehen, welches durch den Plasmagenerator hindurchgeleitet wird, oder aus einem Umlaufgas, welches durch die Leitung 15 a zugeführt wird. Das heiße turbulente Gas, welches im Plasmagenerator erzeugt wird, gelangt durch die Mündung 40 des Plasmagene­ rators in die Vergasungskammer. Der kohlenstoffhaltige Brenn­ stoff, vorzugsweise in Pulverform, wird durch eine Speise­ leitung 41 in einen Ringraum 42 eingeblasen, welcher kon­ zentrisch um die Mündung des Plasmagenerators ausgebildet ist, und/oder durch eine Lanze 43, welche auch für die Zufuhr weiterer Zuschlänge wie beispielsweise Schlackenbildner ver­ wendet werden kann.In connection with the gasification chamber, at least one burner is provided, which, for example, consists of a plasma generator 37 in the illustrated embodiment. The plasma generator is connected to the gasification chamber by a valve 38 . Oxidizing agent is fed into the plasma generator through a feed line 9 or can also be introduced before the plasma generator through a feed line 39 . The oxidizing agent can also consist of a carrier gas which is passed through the plasma generator, or of a recycle gas which is fed through line 15 a . The hot turbulent gas, which is generated in the plasma generator, passes through the mouth 40 of the plasma generator into the gasification chamber. The carbon-containing fuel, preferably in powder form, is blown through a feed line 41 into an annular space 42 , which is formed con centrically around the mouth of the plasma generator, and / or through a lance 43 , which is also for the supply of additional additives such as slag formers can be used.

Im Schacht sind außerdem Lanzen 44 und 45 vorgesehen, durch welches wahlweise weiteres Oxidationsmittel wie beispiels­ weise H2O, CO2, zugesetzt werden kann, um die physikalische Überschußhitze im Gas auszunutzen. Dadurch lassen sich auch die Temperatur und die Zusammensetzung des Gases steuern.Lances 44 and 45 are also provided in the shaft, through which additional oxidizing agents such as H 2 O, CO 2 can optionally be added in order to utilize the excess physical heat in the gas. This also allows the temperature and the composition of the gas to be controlled.

Am Ausgang der Vergasungskammer ist ein erster Meßfühler 46 angeordnet, während ein zweiter Meßfühler 47 im Gasauslaß 35 des Schachtes sitzt. Diese Meßfühler dienen zur Messung der Temperatur und/oder zur Analyse des Gases. Diese beiden Meß­ fühler geben die Möglichkeit, den Prozeß durch Steuerung der zugeführten Außenenergie und/oder der zugeführten Material­ ströme zu steuern.A first sensor 46 is arranged at the outlet of the gasification chamber, while a second sensor 47 is located in the gas outlet 35 of the shaft. These sensors are used to measure the temperature and / or to analyze the gas. These two sensors give the possibility to control the process by controlling the external energy and / or the supplied material flows.

Fig. 2 zeigt nur ein Ausführungsbeispiel eines geeigneten zweistufigen Gasgenerators in einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei viele andere Lösungen ebenfalls denkbar sind. Beispielsweise können die Plasma­ generatoren tangential am Umfang der Vergasungskammer an­ geordnet werden, so daß in der Vergasungskammer eine umlaufen­ de Strömung erzielt wird. Außerdem kann zur Erleichterung der Schlackenabscheidung die Vergasungskammer vertikal angeordnet werden, oder die Vergasungskammer und der Schacht können mit getrennten Schlackenauslässen versehen werden. Fig. 2 only shows an embodiment of a suitable two-stage gas generator in a plant for carrying out the method according to the invention, many other solutions are also conceivable. For example, the plasma generators can be arranged tangentially on the circumference of the gasification chamber, so that a circulating flow is achieved in the gasification chamber. In addition, the gasification chamber can be arranged vertically to facilitate the slag separation, or the gasification chamber and the shaft can be provided with separate slag outlets.

Bei der zweistufigen Vergasungseinrichtung gemäß Fig. 2 wird das Ausgangsmaterial teilweise verbrannt und zumindest teil­ weise in der Vergasungskammer vergast, und die auf diese Weise erhaltene Mischung wird in einen Schacht eingebracht, welcher eine Schüttung aus kohlenstoffhaltigen Material in stückiger Form enthält. Der physikalische Wärmegehalt der Gasmischung, welche aus der Vergasungskammer austritt, wird dadurch in der Koksschüttung ausgenutzt, um den Gehalt an Kohlendioxid und Wasser im Gas zu reduzieren. Auf diese Weise kann der Gaserzeugungsprozeß derart gesteuert werden, daß das ausströmende Gas eine mit dem nachfolgenden Prozeßschritt ohne weiteres verträgliche Temperatur und Zusammensetzung aufweist. In the two-stage gasification device according to FIG. 2, the starting material is partially burned and at least partially gasified in the gasification chamber, and the mixture obtained in this way is introduced into a shaft which contains a bed of carbon-containing material in particulate form. The physical heat content of the gas mixture, which emerges from the gasification chamber, is thereby used in the coke bed in order to reduce the content of carbon dioxide and water in the gas. In this way, the gas generation process can be controlled in such a way that the outflowing gas has a temperature and composition which are readily compatible with the subsequent process step.

Das vom Plasmagenerator herkommende heiße Trägergas enthält zweckmäßigerweise eine Drehbewegung, bevor es in die Ver­ gasungskammer eingebracht wird, und der pulverige kohlen­ stoffhaltige Brennstoff kann konzentrisch um den heißen Gas­ strom eingebracht werden, welcher in die Vergasungskammer einströmt. Dadurch, daß das Material in der Vergasungskammer eine Drehbewegung erhält, ergibt sich eine Schutzschicht aus Schlacke an den inneren Wandungen der Vergasungskammer.The hot carrier gas coming from the plasma generator contains expediently a rotary movement before it enters the ver Gassing chamber is introduced, and the powdery coal fuel can concentrate around the hot gas current are introduced, which in the gasification chamber flows in. Because the material in the gasification chamber receives a rotary movement, a protective layer results Slag on the inner walls of the gasification chamber.

Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschrie­ benen Ausführungsbeispiele bestimmt, sondern kann auch dermaßen abgewandelt werden, daß beispielsweise zur Gas­ erzeugung durch Vorwärmung des Oxidationsmittels von außen her Wärmeenergie zugeführt wird.The invention is not described above Ben exemplary embodiments determined, but can also be such be modified, for example, to gas generation by preheating the oxidizing agent from the outside Thermal energy is supplied.

Claims (6)

1. Verfahren zur Reduktion von oxidischen Erzen in einem Schachtofen mittels eines im wesentlichen aus CO und H2 bestehenden Reduktionsgases,
  • welches mit einer Temperatur von 700 bis 1000°C, insbesondere 825°C, in den Schachtofen eingeleitet und durch Reduktion in staub­ beladenes Gichtgas mit den Hauptkomponenten CO, CO2, H2 und H2O überführt wird,
1. Process for the reduction of oxidic ores in a shaft furnace by means of a reducing gas consisting essentially of CO and H 2 ,
  • which is introduced into the shaft furnace at a temperature of 700 to 1000 ° C., in particular 825 ° C., and is converted into the blast furnace gas containing the main components CO, CO 2 , H 2 and H 2 O by reduction,
bei welchem Verfahren das Gichtgas durch Entstaubung und Entfernung von CO2 und H2O aufbereitet und, abgesehen von einem kleinen der Druck­ regelung des Verfahrens dienenden Teilstrom, in den Reduktionsprozeß zu­ rückgeführt wird,
bei welchem Verfahren ein CO- und H2-reiches Reaktionsgas durch Verga­ sung von kohlenstoffhaltigem oder kohlenwasserstoffhaltigem Ausgangsma­ terial mit Oxidationsmittel im unteren Bereich eines mit stückigem, kohlenstoffhaltigen Material gefüllten, schachtförmigen Gaserzeugers bei einer für die Bildung schlackenförmiger Rückstände erforderlichen Temperatur von 1000 bis 1500°C hergestellt wird,
und bei welchem Verfahren das Reaktionsgas in einem Schwefelabschei­ der entschwefelt und anschließend mit durch Gaswäsche zu Umlaufgas aufbereitetem und gekühltem Gichtgas gemischt und als Reduktionsgas in den Schachtofen zurückgeführt wird,
  • wobei die Eintrittstemperatur des Reduktionsgases in den Schwefel­ abscheider durch Zumischen eines Teilstromes des Umlaufgases re­ duziert und die Eintrittstemperatur des Reduktionsgases in den Schachtofen durch Beheizen eines weiteren Teilstromes des Umlauf­ gases eingestellt wird,
in which process the blast furnace gas is processed by dedusting and removing CO 2 and H 2 O and, apart from a small partial flow serving to regulate the pressure of the process, is returned to the reduction process,
in which process a CO and H 2 -rich reaction gas by gasification of carbon-containing or hydrocarbon-containing starting material with oxidizing agent in the lower region of a shaft-shaped gas generator filled with lumpy, carbon-containing material at a temperature of 1000 to 1500 ° required for the formation of slag-like residues C is made
and in which process the reaction gas is desulphurized in a sulfur separator and then mixed with blast furnace gas which has been processed and cooled by circulating gas and is returned to the shaft furnace as a reducing gas,
  • wherein the inlet temperature of the reducing gas in the sulfur separator is reduced by admixing a partial stream of the circulating gas and the inlet temperature of the reducing gas in the shaft furnace is adjusted by heating a further partial stream of the circulating gas,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teilstrom des Gichtgases nach der Entstaubung, aber vor der CO2-Reinigung abge­ trennt und als oxidationsmittelhaltiger Rohgasstrom, wahlweise mit Was­ ser und Sauerstoff aus weiteren Oxidationsmitteln, dem Gaserzeuger zu­ geführt wird,
und daß die Oxidationsmittel durch einen Plasmagenerator in den Gas­ erzeuger eingebracht und aufgeheizt werden. characterized,
that a partial stream of the blast furnace gas is separated after dedusting, but before the CO 2 purification and is fed to the gas generator as a raw gas stream containing oxidizing agent, optionally with water and oxygen from further oxidizing agents,
and that the oxidizing agents are introduced into the gas generator and heated by a plasma generator. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil­ strom des Rohgasstromes, wahlweise mit Wasser, in den oberen Teil des Schachtofens eingebracht und die fühlbare Wärme in der kohlenstoffhal­ tigen Schüttung und dem Reaktionsgas für die Umwandlung von H2O und CO2 zu H2 und CO ausgenutzt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that a part of the stream of raw gas, optionally with water, introduced into the upper part of the shaft furnace and the sensible heat in the carbon-containing bed and the reaction gas for the conversion of H 2 O and CO 2 to use H 2 and CO. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoff- und/oder kohlenwasserstoffhaltige Material in einer an den schachtofenförmigen Gaserzeuger angeschlossenen Vergasungskammer ver­ gast und das dabei gebildete Gas durch die kohlenstoffhaltige Schüt­ tung des schachtförmigen Gaserzeugers geleitet wird, und daß unter Ausnutzung des physikalischen Wärmegehaltes H2O und CO2 zu H2 und CO umgesetzt werden, wobei der Gaserzeugungsprozeß derart gesteuert wird, daß das Reduktionsgas eine für den nachfolgenden Prozeßschritt geeignete Temperatur und Zusammensetzung aufweist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the carbon- and / or hydrocarbonaceous material in a gasification chamber connected to the gas furnace-shaped gasification chamber and the gas thus formed is passed through the carbon-containing bulk of the shaft-shaped gas generator, and that under Utilization of the physical heat content H 2 O and CO 2 can be converted to H 2 and CO, the gas generation process being controlled in such a way that the reducing gas has a temperature and composition suitable for the subsequent process step. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Reduktionsgas vor Eintritt in den Schachtofen wahlweise Wasser und/oder Wasserdampf oder H2S zur Vermeidung von Rußablage­ rungen oder Kohlenstoffträger wie Methan, Methanol und/oder Propan zur Steuerung des Aufkohlungspotentials des Reduktionsgases zugegeben werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reducing gas before entering the shaft furnace either water and / or steam or H 2 S to avoid soot deposits or carbon carriers such as methane, methanol and / or propane for control of the carburizing potential of the reducing gas are added.
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