DE1066215B

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Publication number: DE1066215B
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bundesrepublik deutschland

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1066 AHMEIiDETAG:

BEKANNTMACHUNG DEH ANMELDUNG . DND AUSGABE DER AU SLEGE SCHRITT:

AUSGABE DSH PATKNTSCHBIFTi

kl. ISa 1/01 umwnxr. kl. C 21 h

14. märz 1958

1.oktober 1».s9 24. märz i960

STIMMT- UBEREIN MIT AUSLKGESCHEIFT

Es ist bekannt, Eisenerze mit reduzierenden Gasen zu niedrigen Oxydationsstufen wie FeO und Fe₈O₄ zu reduzieren. Ein besonderes Anwendungsgebiet dieser reduzierenden Röstung ist das sogenannte tnagne- , tisierende Rösten, wobei als Vorstufe für die nachgeschaltete Magnetscheidung darauf hingearbeitet wird, den Eisenvorlauf des Erzes möglichst vollständig zu Magnetit zu reduzieren. Diese Reduktion wird im allgemeinen in Drehrohöfen durchgeführt, und zwar vorwiegend in solchen verhältnismäßig neuerer Konstruktion, welche nicht nur einen Brenner am Austragsende enthalten, sondern bei denen die Brenner, auch über die Länge des Drehrohres verteilt sind, wobei meistens der Brenner am Austragsende in Fortfall kommt. Die Verteilung der Brenner über die Ofenlänge ermöglicht es, den Temperaturverlauf und die Gaszusammensetzung in weiten Grenzen zu regeln und auf den jeweils optimalen Wert einzustellen.

Ein Teil des reduzierenden Gases wird gewöhnlich am Röstgutaustragsende kalt, also nicht über einem ao Brenner aufgegeben. Dieses führt innerhalb der zwischen Austragsende und dem letzten Brenner liegenden Zone, der sogenannten- Kühlzone, einen Teil der im Austragsgut steckenden fühlbaren Wärme in die Reduktionszone zurück und macht sie dadurch nutzbar.

Der größte Teil des fühlbaren Wärmemhaltes des Austragsgutes muß aber trotzdem in einer SchIufS-kühlung vernichtet werden, was. gewöhnlich durch Eintragen des Gutes in Wasser erfolgt, wenn man nicht verhältnismäßig komplizierte und daher aufwendige Schlußkühler hinter den Drehrohröfen nachschaltet'.

Andererseits ist es bekannt, bei der Gewinnung verflüchtigungsfälliger , Metalle als Metallrauch aus Erzen, Hüttenprodukten u. dgl. durch Reduktion in einem bewegten Ofen die Reaktionsbedingungen da- · durch zu regeln, daß feinkörnige Erze oder Hütten-, produkte, z. B. Zwischenoxyde des Prozesses, ganz oder zum Teil erst in, die Reaktionszone eingeführt werden, und zwar gegebenenfalls zusammen mit den zur Weiterverarbeitung erforderlichen Zuschlägen bzw. Reduktionsmitteln.

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, das es unter Anwendung _ dieser für ' die Gewinnung verfiüchtigungsfähiger Metalle bekannten Maßnahme der Einführung des Roherzes in die Reaktionszone auf die · reduzierende Röstung oxydischer Eisenerze im Drehrohrofen ermöglicht, die im Austragsgut enthaltene fühlbare Wärme mit einem weit größeren Ausmaß als nach den bekannten Verfahren für die' Reduktion nutzbar zu' machen.

Bei den bekannten Verfahren wird ein Teil des aufgegebenen' Erzes stets von den am Erzeintragsende Verfahren zur reduzierenden Röstung von Eisenerzen >

Patentiert für:

Metailgesellsciiaft Aktiengesellschaft, Frankfurt/M.

Dr. Hans Rausch, Obertirsel (Taunus), Dr. Kurt Meyer, Frankfurt/M., und Walter Koch, Offenbach/M., sind als Erfinder genannt worden

austretenden Gasen als Staub mitgenommen, und zwar je nach dem Feinkorngehalt des aufgegebenen Erzes und dem Grad des KornzerfalIs im Drehrohrofen zwischen etwa 5 -und 30*/» der aufgegebenen Erz-. menge. Dieser ausgetragene Staub ist nicht oder nur sehr selten unvollkommen reduziert, nicht nur, weil die Temperatur in der Zone, bis zu der er eindringen kann, zu einer vollständigen Reduktion nicht ausreicht, sondern auch weil das Aufgabeende des Drehrohres gewöhnlich oxydierend gefahren wird, um das Reduktionsgas möglichst vollständig auszunutzen. Seine Behandlung stellt ein emsthaftes Problem dar.

Die vorliegende Erfindung ist .auch geeignet, zur Losung dieses Problems beizutragen. Sie besteht im wesentlichen darin, einen Teil des Roherzes dem Ofen nicht am Eintragsende aufzugeben, sondern in seiner Schlußzone.

Dieser in der Schlußzone aufgegebene Anteil des Erzes soll erfindungsgemäß besonders feinkörnig, vorzugsweise unter 1 mm sein. Da die meisten Erze ohnehin etwa 5 bis 20^c/o als Solchen Feinkornanteil enthalten, können solche Erze erfindungsgemäß in der Weise verarbeitet werden, daß ihr Feinkornanteil z. B. durch Sieben oder Windsichten abgetrennt wird, der grobe Anteile in an sich bekannter Weise im Drehrohrofen reduziert und der Feinkornanteil dem Ofen erst in seiner Schlußzöne zugeführt wird.

Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß die Temperatur und der Wärmeinhalt des fes,ten Gutes in der Scjilußzone ausreichen,, um feine staubförmige Anteile noch vollständig fertigzureduzieren, solange.die Menge nicht allzu groß wird. Die genaue

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•enze der maximalen 'Staubmenge, der in der Kühlne noch fertigreduziert werden kann, hängt unter derem ab vom Fe₂O₃-Gehalt des aufgegebenen aubes, seiner Kornfeinheit, seiner Eiritrittstempetür bei der Rückführung, der Zusammensetzung des iduktionsgases und der Temperatur, bei der die auptreduktion durchgeführt werden muß. Dieser iximal zulässige Wert kann von Fall zu Fall durch ;rsuche bestimmt werden. Er liegt bei Erzen übher Zusammensetzung, Verwendung von Generators als Reduktionsmittel und einer Reduktionsmperatur von 750 bis 800° C bei etwa 20 bis 25«/».

besonders ungünstigen Fällen kann dieser Wert s auf etwa 10% absinken und in besonders günigen Fällen auf etwa 35 bis 40% steigen. Die angebene Grenze von etwa 20 bis 25% entspricht >er dem größeren Durchschnitt der meisten Erze.
Da normalerweise auch im Ofen eine gewisse 'indsichtung von selbst eintritt, dergestalt, daß unduzierter oder wenig reduzierter Staub von den istretenden Gasen mitgerissen wird, ist es gemäß ner besonderen Ausgestaltung der Erfindung nicht )twendig, den Feinkornanteil der Erze in einer paraten Verfahrensstufe abzutrennen. Man kann elmehr den aus dem Drehrohrofen ausgetragenen :aub nach seiner bekannten Abscheidung, z. B. in /klonen, als Feinkornanteil des Roherzes verwenden id in die Schlußzone des Ofens zurückführen.
Selbstverständlich ist es zweckmäßig, diesen rückiführten Staub so heiß wie möglich, d. h. ohne wischenkühlung nach der Abscheidung aus dem ustrittsgas, wieder dem Ofen aufzugeben.
Wenn das aufzugebende Erz besonders viel Feinlteile enthält oder wenn es sehr mürbe ist oder wäh- :nd der Reduktion stark zum KornzerfaIl neigt, kann ; vorkommen, daß der natürliche Anteil an Feinkorn rößer wird, als in der Schlußzone hinter dem letzten renner fertigreduziert werden kann. In diesem Fall inn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfinung trotzdem der ganze Staubanfall rückgeführt und :rtigreduziert werden, indem die Rückführung nicht inter, sondern vor der letzten Wärmezuführungszone, η allgemeinen dem letzten Brenner, erfolgt.
Häufig aber ist der natürliche Anfall an Feinkorn leiner als die Aufnahmefähigkeit der Kühlzone. In iesem Fall wird die beste Ausnutzung des Wärmeihaltes des Austraggutes in der Weise sichergestellt, aß zusammen mit dem rückgeführten Staub so viel 'einanteil des Roherzes in die Schlußzone aufgegeben 'ird, daß die Summe von Rohrerz und rückgeführtem taub gerade der maximalen Aufnahmefähigkeit der aihlzone entspricht, wenn der Feinanteil des Rohrzes dazu ausreicht.

Reicht der Feinanteil des Roherzes aber nicht aus, m zusammen mit dem rückgeführten Staub die maxiiale Aufnahmefähigkeit der Kühlzone auslasten zu ^nnen und/oder ist eine Absiebung des Feinanteiles ;hv7^ierig oder nicht erwünscht, kann gemäß einer nderC" Ausgestaltung, der Erfindung ein entsprechener Anteil des Roherzes mit oder ohne vorherige Abiebung .aufgemahlen und zusammen mit dem Staub er Kühlzone aufgegeben werden. Die Menge Roherz, ie zur Auffüllung der maximalen Aufnahmefähigkeit er Kühlzone über den natürlichen Staubanfall an-.ewendet werden kann, hängt in erster Linie von der ^reuchtigkeit des Erzes ab, wenn es nicht vor der Aufgabe vorgetrocknet wird, beispielsweise mit den AbJasen des Drehrohres. Im allgemeinen ist es zwecknaßig, das Roherz mit keinem höheren Wassergehalt als etwa 5 bis 6% aufzugeben.

Ein Teil des rückläufigen Staubes bzw. Feinerzes verläßt im allgemeinen das Drehrohr nicht zusammen mit dem Austragsgut, sondern wird mit den Austrittsgasen am Aufgabeende ausgetragen. Das stört aber die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht, weil sich dann nur ein neuer Gleichgewichtszustand einstellt mit einem etwas höheren Staubaustrag als ohne Rückführung. Es wurde z. B. in einem bestimmten Fall gefunden, daß die Abgase

ίο eines mit besonders feinkörnigem Eisenerz beaufschlagten Drehrohrofens 18,3% des ausgetragenen Gutes als Staubaustrag mitführten, wenn dieser anschließend verlorengegeben und nicht mehr rückgeführt wurde, 22,7% des aufgetragenen Gutes, wenn der gesamte Staubanfall gemäß der Erfindung in die Schlußzone des Drehrohrofens zurückgeführt wurde, nachdem der stationäre Gleichgewichtszustand erreicht war. Wird aber der ausgetragene Staub entsprechend der üblichen Fahrweise von Drehrohröfen dem Ofen

so zusammen mit dem Roherz am Aufgabeende wieder zugegeben, so steigt der Staubaustrag auf 45,2% des aufgegebenen Roherzes. Die erfindungsgemäße Arbeitsweise ermöglicht also außer der besseren Wärmeökonomie auch eine erhebliche Verringerung des Staubanfalles gegenüber den bekannten Verfahren, außer solchen, bei denen der Staub verlorengegeben wird.

In Sonderfällen ist es möglich, daß der Feinkornanteil des Erzes so hoch wird, daß sich bei vollständiger Einführung desselben in die Schlußzone des Drehrohrofens ein Gleichgewichtszustand erst bei technisch nicht tragbaren Staubgehalten des Austrittsgases einstellt. In diesen Fällen ist es gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung möglich, das Ansteigen des Staubpegels dadurch in erträglichen Grenzen zu halten, daß der Feinkornanteil oder ein Teil desselben vor der Einführung in die Schlußzone pelletisiert wird, gegebenenfalls unter Zusatz von Betonit oder anderen an sich bekannten Bindemitteln.

Vorzugsweise wird nur der feinste Anteil des rückr geführten Staubes pelletisiert, also der in der Endsichtung (Schlußzyklon, Sackfilter oder EGR) anfallende Anteil. Als ausreichende Größe hat sich m allen untersuchten Fällen eine Pelletsgröße von 2 bis 3 mm erwiesen. Die Herstellung größerer Pellets ist nicht notwendig, ja im allgemeinen nicht einmal zweckmäßig.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Querschnitt des Drehrohres von der Aufgabestelle des Staubes bzw. des Feinerzes an zu vergrößern. Durch diese Maßnahme wird die Gasgeschwindigkeit in der Kühlzone verringert, so daß der Anteil, der als Staub am Ofenkopf ausgetragen wird, weiter eingeschränkt wird.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Kühlzone nicht im Drehrohrofen selbst anzuordnen, sondern in eine dahinter geschaltete Trommel zu verlagern, deren Querschnitt zweckmäßig größer gehalten wird als der des Drehrohres. Bei dieser Äusführungsform der Erfindung kann zwischen Kühltrommel und Drehrohrofen ein Zyklon oder ein anderes Abscheideorgan geschaltet werden, wodurch der Anteil, der mit den Austrittsgasen staubförmig ausgetragen wird, noch weiter eingeschränkt wird.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig, das Gas in der Kühl trommel ebenso wie im Drehrohrofen im Gegenstrom zum festen Stoff zu führen, um die beste AVärmeökonomie zu erzielen. Wird aber auf die höchste Wärmeökonomie weniger Wert gelegt als auf einen möglichst vollständig fertigreduzierten Staub,

Claims

i Obb Z ιb ; dann kann es zweckmäßig sein, in der Kühltrommel i das reduzierende Kühlgas mit dem festen Stoff in i Gleichstrom zu führen, dann wird es aber im allge-' meinen notwendig sein, die zweite Trommel nicht nur \ als Kühltrommel zu betreiben, sondern in diese noch ι ein wenig zuzuheizen. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung • möglich und zweckmäßig, in an sich bekannter Weise j Überreduktionen dadurch zu vermeiden, daß die Zu; sammensetzung des kalt aufgegebenen Reduktions- • gases entsprechend eingestellt wird, beispielsweise j durch Zugabe von Gasbestandteilen, die zwar gegen! über Fe2 O3 reduzierend oder inert, aber gegenüber j FeO oxydierend wirken, wie z. B. H2O oder CO2. Zu ! dieser Einstellung der Gaszusammensetzung kann das j eigene Abgas des Drehrohrofens als Rückgas ver- \ wendet werden, insbesondere wenn die Aufheizzone neutral oder schwach reduzierend gefahren wird. Selbstverständlich ist es zweckmäßig, die Eintragsstelle für Staub und gegebenenfalls Feinerz möglichst j gasdicht auszuführen. Eine besondere Ausgestaltung i der Erfindung sieht für diesen Zweck eine mit dem Drehrohrofen festverbundene Schleuse, z. B. Zellenradschleuse, vor, die durch eine automatische Steuerung nur so lange gefahren wird, als sie sich unter der Aufgabestelle für den Staub, beispielsweise dem Staubbunker, befindet, um ein Eindringen von Falschluft während der Betriebsperiode zu vermeiden, in der durch diese Schleuse nicht aufgegeben wird. 30 Patentansprüche:

1. Verfahren zum reduzierenden Rösten von Eisenerzen im Drehrohrofen mit Hilfe reduzierender Gase, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil

j des Erzes mit einer Korngröße unter 1 mm dem j Drehrohrofen erst in seiner Schlußzone aufgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Schlußzone aufgegebene Feinanteil des Erzes ganz oder teilweise aus dem nicht fertigreduzierten Austragsstaub des Dreh-

I rohrofens besteht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der der Schlußzone

j aufgegebene Feinkornanteil 10 bis 35%, vorzugs! weise 20 bis 25%, der dem Ofen aufgegebenen Erze beträgt.

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4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabestelle des I Feinkornanteiles hinter der letzten Wärmezufüh- : rungszone liegt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabestelle des Feinkornanteiles in der Gegend oder vor der letzten Wärmezuführungszone liegt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlußzone und damit die Aufgabestelle von feinkörnigem Roherz aus dem Ofen heraus in eine zweite Trommel verlagert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trommel im Gegenstrom betrieben und zwischen die zweite Trommel und dem Drehrohrofen ein Staubabscheideorgan geschaltet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trommel im Gleichstrom betrieben wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinkornanteil vor seiner Aufgabe in die Schlußzone des Ofens ganz oder teilweise pelletisiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Feinanteil des rückgeführten Staubes pelletisiert wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Feinkorn vor seiner Aufgabe zu Pellets von 2 bis 3 mm Durchmesser verformt wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Roherzes, der gemeinsam mit dem rückgeführten Staub in der Schlußzone des Ofens aufgegeben wird, vor seiner Aufgabe vermählen wird.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 12, bestehenc aus einem Drehrohrofen mit Aufgabe- und Austragsvorrichtung sowie über die Länge des Drehrohrofens verteilten Brennern und einer Abzugs leitung für das Austrittsgas, gekennzeichnet dure! eine Aufgabevorrichtung für feinkörnige Erze ii der Gegend der letzten Brenner des Ofens.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekenn zeichnet durch eine gasdichte Schleuse als Auf gabevorrichtung für das feinkörnige Gut.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekenn zeichnet durch eine automatisch gesteuerte Schleuse die während der Betriebsperiode, in der kein Aufgabe möglich ist, geschlossen bleibt.

16. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13 bis If gekennzeichnet durch einen vergrößerten Quer schnitt des Drehrohrofens vor der Aufgabestell für das feine Gut.