DE1178869B - Plant and process for the production of iron sponge from lump ore or agglomerates - Google Patents
Plant and process for the production of iron sponge from lump ore or agglomeratesInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:Number: File number: Registration date: Display day:
Deutsche Kl.: 18 a -13/00 German class: 18 a -13/00
H 37987 VI a/18 a 27. November 1959 1. Oktober 1964H 37987 VI a / 18 a November 27, 1959 October 1, 1964
Anlagen zur Herstellung von Eisenschwamm aus Stückerz oder Agglomeraten sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Sie bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer Einrichtung zur Erzeugung eines Reduktionsgases, zumeist aus Kohlenwasserstoffen, einem Reduktionsraum und nachgeschalteten regenerativen Wärmeaustauschern. Die Stückerze bzw. Agglomerate werden in dem Reduktionsraum mit den reduzierenden Gasen bei Temperaturen von 700 bis 1000° C ohne Schmelzung zu Eisenschwamm reduziert. Das bereitet reduktionstechnisch im allgemeinen keine Schwierigkeiten. Bei den bekannten Anlagen ist jedoch der Aufwand an Energie und Brennstoff für die Beheizung bzw. die Herstellung der Reduktionsgase beachtlich. Tatsächlieh ist zumeist eine fortlaufende Bewegung der Stückerze oder Agglomerate durch einen schachtförmigen Reduktionsraum hindurch im Gegenstrom zu einem Strom vorerhitzter Reduktionsgase erforderlich. Selbst unter den günstigsten Umständen kann hier nur etwa ein Viertel des Reduktionsgases bei jedem Durchgang ausgenutzt werden. Es ist daher notwendig und üblich, die austretenden Gase zu kühlen und die Reduktionsprodukte zu entfernen, bevor die unausgenutzten Teile des Reduktionsgases rückgewonnen und wieder zur weiteren Zirkulation auf etwa 1000° C erhitzt werden. Folglich gehen bei den Gasen, die die Reduktionszone verlassen, und den erhitzten Reduktionsprodukten große Wärmemengen durch Ausstrahlung verloren, wenn auch ein Teil dieser Gase häufig zurückgewonnen wird, so sind die Verluste dennoch beachtlich. Das gilt beispielsweise für eine Vorrichtung, welche gekennzeichnet ist durch einen senkrechten, im allgemeinen kreisförmigen, in eine Schmelzzone und eine Reduktionszone unterteilten Reduktionsraum, einem mit diesen durch einen Spaltgaskanal verbundenen, neben dem Reduktionsraum zweckmäßig in Höhe der Schmelzzone angeordneten Spaltraum und einem Abgasrückführungskanal zwischen dem oberen Ende des Reduktionsraumes und der Schmelzzone. Das gilt auch dann, wenn der Spaltraum im Mauerwerk des Reduktionsraumes angeordnet ist und diesen ringförmig umschließt.Plants for the production of sponge iron from lump ore or agglomerates are in different Embodiments known. In their basic structure, they consist of a device for Generation of a reducing gas, mostly from hydrocarbons, a reduction room and downstream regenerative heat exchangers. The lump ores or agglomerates are in the reduction room with the reducing gases at temperatures of 700 to 1000 ° C without melting Reduced sponge iron. This does not generally cause any difficulties in terms of reduction technology. at the known systems, however, is the cost of energy and fuel for heating or the Production of the reducing gases considerable. In fact, there is mostly a continuous movement in the Lump ores or agglomerates through a shaft-shaped reduction chamber in countercurrent required to a stream of preheated reducing gases. Even in the most favorable of circumstances, it can here only about a quarter of the reducing gas can be used with each pass. It is therefore necessary and usual to cool the escaping gases and remove the reduction products before the unused parts of the reducing gas recovered and again for further circulation heated to about 1000 ° C. As a result, the gases that leave the reduction zone and the Heated reduction products lost large amounts of heat through radiation, albeit a part of this Gases are often recovered, the losses are still considerable. This applies, for example for a device which is characterized by a vertical, generally circular, Reduction space divided into a melting zone and a reduction zone, one with these through connected to a cracked gas channel, expediently arranged next to the reduction chamber at the level of the melting zone Gap space and an exhaust gas recirculation duct between the upper end of the reduction space and the melting zone. This also applies if the gap is in the masonry of the reduction room is arranged and surrounds it in a ring.
Um wirtschaftlicher zu arbeiten, sind verhältnis- 4-5 mäßig komplizierte Maßnahmen vorgeschlagen worden. So ist es insbesondere bekannt, einen schachtförmigen Reduktionsraum und zwei getrennte, voneinander unabhängige Gaskreisläufe zu verwenden, deren einer hauptsächlich zur Reduktion und deren anderer vornehmlich für den Wärmetransport dient. Dabei arbeitet man mit einer verhältnismäßig kleinen Anlage und Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm aus Stückerz oder AgglomeratenTo work more economically, ratios are 4-5 moderately complicated measures have been proposed. In particular, it is known to have a shaft-shaped To use a reduction room and two separate, independent gas circuits, one of which is mainly used for reduction and the other primarily for heat transport. Here one works with a relatively small system and process for the production of sponge iron from lump ore or agglomerates
Anmelder:Applicant:
Hüttenwerk Oberhausen Aktiengesellschaft, Oberhausen (RhId.), Essener Str. 66Hüttenwerk Oberhausen Aktiengesellschaft, Oberhausen (RhId.), Essener Str. 66
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr.-Ing. Ludwig von Bogdandy, Essen-FrintropDr.-Ing. Ludwig von Bogdandy, Essen-Frintrop
Reduktionszone, in der die vorerwärmten Stückerze oder Agglomerate für eine gewisse Zeit bleiben. Frisch zubereitetes und vorerhitztes Gas geht dann nur durch die Reduktionszone und wird unmittelbar danach abgezogen sowie zu einer Vorrichtung geleitet, die Wärme hoher Temperatur für kurze Zeit wirksam speichern kann. Arbeitet man mit zwei derartigen Vorrichtungen, die die Wärme speichern können, so kann der Strom des erhitzten Gases wiederholt umgekehrt werden, so daß das StückeLz oder die Agglomerate in der Reduktionszone von oben nach unten und von unten nach oben reduziert werden können. Wenn die Reduktion vollendet ist, wird dieser Gaskreislauf abgestellt und sinken die festen Teile innerhalb des Reduktionsraumes durch Entfernung des im unteren Teil des Schachtes befindlichen abgekühlten Metallschwamms nach unten. Dadurch fällt heißes reduziertes Metall aus der Reduktionszone in eine Kühlzone herab und wird von oben her durch eine vorerwärmte Beschickung ersetzt. Es werden dann neue Erze bzw. Agglomerate oben in den schachtförmigen Reduktionsraum gegeben, und ein zweiter Gaskreislauf wird eingeleitet. Dazu wird Kühlgas senkrecht von unten nach oben durch den Schacht und dann heraus zu einem Gasbehälter geleitet. Durch diese Maßnahme soll der Wärmegehalt des heißen Metalls am Boden des Schachtes nach oben zu dem oberen Teil geleitet werden, der mit dem kalten Stückerz bzw. den Agglomeraten beschickt wurde. Die heißen Gase gehen ebenfalls in und durch die Reduktionszone und dann den schachtförmigen Reduktionsraum hinauf, um die Temperatur in der Reduktionszone auf die gewünschte Höhe zu heben und um einen Teil des Erzes in dem Schacht oberhalb der Reduktionszone vorzuwärmen.Reduction zone in which the preheated lump ores or agglomerates remain for a certain period of time. Freshly prepared and preheated gas then only goes through the reduction zone and becomes instantaneous then removed and passed to a device, the high temperature heat for a short time can save effectively. If you work with two such devices that can store the heat, thus the flow of the heated gas can be repeatedly reversed so that the piece Lz or the Agglomerates are reduced in the reduction zone from top to bottom and from bottom to top can. When the reduction is complete, this gas cycle is shut off and the solid parts sink inside the reduction room by removing the cooled one located in the lower part of the shaft Metal sponge down. This causes hot reduced metal to fall in from the reduction zone down a cooling zone and is replaced from above by a preheated feed. It will then new ores or agglomerates are added to the top of the shaft-shaped reduction room, and a second gas cycle is initiated. For this purpose, cooling gas is fed vertically from the bottom up through the Shaft and then passed out to a gas container. This measure is intended to increase the heat content of the hot metal at the bottom of the shaft up to the upper part, which is with was charged to the cold lump ore or agglomerates. The hot gases also go in and through the reduction zone and then up the shaft-shaped reduction space to the To raise the temperature in the reduction zone to the desired level and around part of the ore in the Preheat the shaft above the reduction zone.
409 689/213409 689/213
I 178 869I 178 869
Die vorgewärmten Stückerze bzw. Agglomerate befinden sich dann in der Reduktionszone und sind zur Reduktion durch das vorerwärmte Gas bereit. Durch das Durchfließen durch den Wärmespeicher wird neues Reduktionsgas vorgewärmt und direkt in die Reduktionszone des schachtförmigen Reduktionsraumes geleitet. Die heißen Gase werden unmittelbar nach dem Durchgang durch die Reduktionszone abgezogen und gehen dann zu einem zweiten Wärmein der Einfachheit der erfindungsgemäßen Anlage spiegelt. Darüber hinaus sind erfindungsgemäß die Regeneratorkammern gleichzeitig Spaltöfen für die Erzeugung des Reduktionsgases aus frisch eingeführten Kohlenwasserstoffen, so daß erfindungsgemäß zwischen dem Reduktionsofen und den regenerativen Gasspaltern ein optimaler wärmewirtschaftlicher Verbund geschaffen wird.The preheated lump ores or agglomerates are then in the reduction zone and are for Reduction by the preheated gas ready. By flowing through the heat accumulator new reducing gas is preheated and fed directly into the reduction zone of the shaft-shaped reduction space. The hot gases are immediate withdrawn after passing through the reduction zone and then go to a second heat input reflects the simplicity of the system according to the invention. In addition, according to the invention, the Regenerator chambers at the same time cracking furnaces for the generation of the reducing gas from freshly imported Hydrocarbons, so that according to the invention between the reduction furnace and the regenerative Gas splitters an optimal thermal network is created.
So sind die durch die Erfindung erreichten VorteileSuch are the advantages achieved by the invention
speicher. Die Gase, die durch das Durchlaufen des io zusammengefaßt vor allem in der wesentlichen Ver-Wärmespeichers abgekühlt sind, enthalten die unver- besserung der Wärmewirtschaft zu sehen, zumal erbrauchten Teile des Reduktionsgases und den findungsgemäß in bezug auf den Wärmefluß gleich-Wasserdampf und etwaiges Kohlendioxyd, das in der sam ein geschlossener Kreislauf verwirklicht ist, wo-Reduktionszone gebildet wurde. Diese Produkte wer- bei einerseits die Umformungsreaktionen und andeden entfernt, und überschüssige Reduktionsgase 15 rerseits die Reduktion in vorteilhafter Weise in diesen gehen zu einem Gasbehälter zur weiteren Zirkulation. Wärmekreislauf einbezogen sind und lediglich ver-Ergänzungsgas wird dem System zugegeben, und die brauchte Wärme wieder zugesetzt wird. Reduktionsgase werden in die Anlage zurückge- Im folgenden wird die Erfindung an Hand einerStorage. The gases, which are summarized by passing through the io mainly in the essential Ver-heat storage have cooled down, contain the improvement in the heat economy, especially since they are consumed Parts of the reducing gas and, according to the invention, with regard to the heat flow equal to water vapor and any carbon dioxide realized in the sam a closed circuit where reduction zone was formed. These products are, on the one hand, the transformation reactions and andden removed, and excess reducing gases 15 on the other hand the reduction in an advantageous manner in these go to a gas tank for further circulation. Heat cycle are included and only ver-complementary gas is added to the system and the required heat is added again. Reducing gases are returned to the plant. In the following, the invention is based on a
pumpt. — Das alles ist offenbar aufwendig. lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden sche-pumps. - All of this is obviously complex. only one embodiment illustrative schematic
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine 20 matischen Skizze ausführlicher erläutert. Anlage sowie ein Verfahren zur Herstellung von Nach der Skizze besteht eine erfindungsgemäßeThe invention has set itself the task of explaining a 20 matic sketch in more detail. Plant and a method for producing According to the sketch, there is one according to the invention
Eisenschwamm aus Stückerz oder Agglomeraten an- Anlage aus zwei Primärumsetzern 1 und 1 α für das zugeben, bei der bzw. bei dem zwischen dem Reduk- kohlenwasserstoffhaltige Gas (ζ. B. Erdgas) oder öl, tionsraum und der Einrichtung zur Erzeugung eines das über die Leitung 4 abwechselnd in 1 und 1 α ge-Reduktionsgases ein funktioneller und wärmewirt- 25 leitet und dort mit Umformungsmitteln, wie z. B. schaftlicher Verbund geschaffen wird. Dampf, Kohlensäure, O2 oder diese Stoffe enthalten-Sponge iron from lump ore or agglomerates to add system of two primary converters 1 and 1 α for the, in which or in which between the reducing hydrocarbon-containing gas (ζ. B. natural gas) or oil, tion room and the device for generating one of the over the line 4 alternately in 1 and 1 α ge reducing gas a functional and heat-hosted 25 conducts and there with forming agents, such as. B. Association is created. Steam, carbonic acid, O 2 or these substances -
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung den Gasen (durch Leitung 5), bereits teilweise zu CO
von Eisenschwamm aus Stückerz oder Agglomera- und H2 umgeformt wird, mit nachgeschalteten regeten,
bestehend aus einer Einrichtung zur Erzeugung nerativen Sekundärumsetzern 2 und 2 a, die gleicheines
Reduktionsgases aus Kohlenwasserstoffen, dem 3° zeitig Wärme an das aus 1 bzw. la einströmende
Reduktionsraum und nachgeschalteten regenerativen Gasgemisch abgeben und bewirken, daß das bei 6
Wärmeaustauschern. Die Erfindung besteht darin,
daß die regenerativen Wärmeaustauscher zugleich als
Spaltöfen für die umzusetzenden Kohlenwasserstoffe
ausgebildet und im Wechseltakt durch Verbrennung. 35
der aus dem Reduktionsraum abgezogen, teilverbrauchten Reduktionsabgase mit Luft- oder Sauerstoff
beheizbar sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind diese regenerativen
Wärmeaustauscher als Sekundär-Spaltöfen ausgebil- 40 reaktoren ein, wo die darin noch enthaltenen brenndet
und mit vorgeschalteten Primär-Spalteinrichtun- baren Bestandteile mit Luft und/oder O2 zwecks Begen
kombiniert. In der baulichen Gestaltung besteht
nun die Möglichkeit, den Reduktionsraum und die
regenerativen Wärmeaustauscher, gegebenenfalls mit
den vorgeschalteten Primär-Spaltöfen, ineinanderzu- 45
schachteln, wobei zweckmäßig die regenerativen
Wärmeaustauscher den Reduktionsreaktor mantelartig umgeben.The invention relates to a plant for the production of the gases (through line 5), already partially converted to CO by sponge iron from lump ore or agglomerates and H 2 , with downstream activated, consisting of a device for generating secondary secondary converters 2 and 2 a, which equal to a reducing gas made of hydrocarbons, which at 3 ° give off heat to the reduction chamber flowing in from 1 or la and the downstream regenerative gas mixture and cause that with 6 heat exchangers. The invention consists in
that the regenerative heat exchanger at the same time as
Cracking furnaces for the hydrocarbons to be converted
trained and alternating with combustion. 35
the partially consumed reduction exhaust gases withdrawn from the reduction chamber can be heated with air or oxygen. According to a preferred embodiment of the invention, these are regenerative
Heat exchangers designed as secondary cracking furnaces 40 reactors, where the still contained therein burns and combined with upstream primary cracking equipment with air and / or O 2 for the purpose of agitation. In the structural design consists
now the possibility of the reduction room and the
regenerative heat exchanger, optionally with
the upstream primary cracking furnaces, one into the other 45
boxes, whereby the regenerative ones are expedient
Heat exchanger surround the reduction reactor like a jacket.
Die erfindungsgemäße Anlage kann unschwer so betrieben werden, daß die Reduktionsgase in den regenerativen Wärmeaustauschern auf eine Temperatur von über 1000° C gebracht wird, wobei die Umformungsmittel, z. B. Sauerstoff, Luft, Dampf, Kohlendioxyd, in einem derartigen Verhältnis gemischt und auf die umzuformenden Kohlenwasserstoffe abgestellt werden, daß die gesamten Reduk-The system according to the invention can easily be operated so that the reducing gases in the regenerative heat exchangers is brought to a temperature of over 1000 ° C, with the Forming means, e.g. B. oxygen, air, steam, carbon dioxide, mixed in such a ratio and on the hydrocarbons to be converted, so that the entire reduction
bzw. 6 a austretende Gasgemisch vorwiegend CO und H2 und nur wenig CO2, H2O und Kohlenwasserstoffe enthält und eine Temperatur von > 1000° C besitzt. Das aus 6 bzw. 6 a austretende CO: H2-Gemisch tritt bei 7 in das Reduktionsgefäß 3 ein und trifft dort auf das zu reduzierende Erz. Nach stattgefundener Umsetzung verläßt das Gas das Reduktionsgefäß bei 8 und tritt bei 9 bzw. 9 a wieder in die Sekundärheizung des Wärmespeichers teilweise oder ganz verbrannt werden. Die Luft wird bei 10 bzw. 10 a eingeleitet. or 6 a exiting gas mixture contains predominantly CO and H 2 and only a little CO 2 , H 2 O and hydrocarbons and has a temperature of> 1000 ° C. The CO: H 2 mixture emerging from 6 or 6 a enters the reduction vessel 3 at 7 and meets the ore to be reduced there. After the reaction has taken place, the gas leaves the reduction vessel at 8 and re-enters at 9 or 9 a be partially or completely burned in the secondary heating of the heat accumulator. The air is introduced at 10 or 10 a.
Die in den Leitungen vorgesehenen Absperrorgane werden im Wechseltakt wie folgt geschaltet:The shut-off devices provided in the lines are switched alternately as follows:
tionsgase in dem jeweils zu beheizenden regenerativen Wärmeaustauscher verbrannt werden können. So findet erfindungsgemäß eine Kreislaufführung des Reduktionsgases insofern nicht statt, als dieses nach Passieren des das zu reduzierende Erz enthaltenden Reduktionsraumes hauptsächlich einem nachgesjäialteten Regenerator zugeführt wird, um in diesem verbrannt zu werden und diesen zu beheizen. Daß darüber hinaus ein überschüssiger Teil des Reduktionsgases eventuell im Kreislauf geführt werden kann, ist unbeachtlich. Das bedingt im Ergebnis eine beachtliche verfahrensmäßige Vereinfachung, die sich auchtion gases can be burned in the regenerative heat exchanger to be heated. So According to the invention, there is no recirculation of the reducing gas to the extent that it is after Passing through the reduction space containing the ore to be reduced is mainly a post-shredded space Regenerator is fed to be burned in this and to heat it. That about in addition, an excess part of the reducing gas can possibly be circulated irrelevant. The result is a considerable procedural simplification, which also results
Periode aPeriod a
Ventile 11,12, 13, 14,15,16 offen, Ventile 11a, 12 a, 13 a, 14 a, 15 a, 16 a geschlossen. Valves 11, 12, 13, 14, 15, 16 open, Valves 11a, 12 a, 13 a, 14 a, 15 a, 16 a closed.
Gas bzw. öl und Umformungsmittel aus Leitung 4 und 5 strömen in die Primär- und Sekundärreaktoren 1 und 2, wo sie in CO: H2-Gemische von > 1000° C umgewandelt werden, die im Reaktor 3 das Erz reduzieren. Anschließend strömt das Reduktionsabgas, das stets noch CO + H2 enthält, in den Wärmespeicher 2 α und wird dort verbrannt. Das Abgas entweicht durch Kamin 17.Gas or oil and reforming agent from lines 4 and 5 flow into the primary and secondary reactors 1 and 2, where they are converted into CO: H 2 mixtures of> 1000 ° C, which reduce the ore in reactor 3. The reduction exhaust gas, which still contains CO + H 2 , then flows into the heat accumulator 2 α and is burned there. The exhaust gas escapes through chimney 17.
Periode bPeriod b
Ventile 11a, 12a, 13a, 14a, 15a, 16a offen, Ventile 11, 12, 13, 14, 15,16 geschlossen.Valves 11a, 12a, 13a, 14a, 15a, 16a open, valves 11, 12, 13, 14, 15, 16 closed.
Vorzugsweise werden erfindungsgemäß die Umformungsmittel O2, Luft und Dampf in einem Verhältnis gemischt, daß das gesamte Reduktionsabgas im Wärmespeicher verbrannt werden kann. Sein Wärme-According to the invention, the reforming agents O 2 , air and steam are preferably mixed in a ratio such that the entire reduction exhaust gas can be burned in the heat storage device. His warmth
inhalt wird dann zur Zerlegung von Dampf in Wasserstoff, beispielsweise nach der Reaktioncontent is then used to break down steam into hydrogen, for example after the reaction
CH4 + H2O = CO + 3 H2,CH 4 + H 2 O = CO + 3 H 2 ,
ausgenutzt, für die 49,3 kcal/Mol verbraucht werden. Im Gegensatz zu der Reaktionexploited, for which 49.3 kcal / mole are consumed. Contrary to the reaction
CH4+ V2O2-CO+ 2 H2,CH 4 + V 2 O 2 -CO + 2 H 2 ,
die mit 8,5 kcal/Mol exotherm ist. Bei dieser Verfahrensweise enthält das Abgas keinen Heizwert mehr, so daß alle mit einer Abgasverwertung verbundenen technischen Schwierigkeiten entfallen. Die fühlbare Wärme des bei 17 bzw. 17 a entweichenden Abgases kann benutzt werden, um die eintretenden Gase vorzuwärmen.which is exothermic at 8.5 kcal / mole. With this procedure, the exhaust gas does not contain any calorific value more, so that all technical difficulties associated with exhaust gas recycling are eliminated. the sensible heat of the exhaust gas escaping at 17 or 17 a can be used to prevent the entering Preheat gases.
Bei der beschriebenen Anlage besteht die Möglichkeit, den Reduktionsreaktor 3 und die umgebenden Umformer 2, la mit den zugeordneten Primärumsetzern 1, la gleichsam ineinanderzuschachteln, wobei zweckmäßig die Umformer 2, 2 a den Reduktionsreaktor 3 mantelartig umgaben. Auf diese Weise erhält man eine Anlage sehr gedrungener Bauart, die auch für die Wärmewirtschaft günstig ist, da die Außenflächen, an denen Wärmeverluste auftreten können, gering*smd.In the described system, it is possible the reduction reactor 3 and the surrounding converters 2, la with the associated primary converters 1, la, as it ineinanderzuschachteln, wherein suitably the transducers 2, 2 surrounded coat a manner the reduction reactor. 3 In this way you get a system of very compact design, which is also favorable for the heat economy, since the outer surfaces, where heat losses can occur, are small.
Claims (4)
Deutsche Patentschrift Nr. 1 033 902;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 046 327,
419.Considered publications:
German Patent No. 1,033,902;
German explanatory documents No. 1 046 327,
419
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|---|---|---|---|---|
| WO1998048057A1 (en) * | 1997-04-21 | 1998-10-29 | Manfred Ottow | Method and device for extracting iron by direct reduction |
| US6423116B1 (en) | 1997-04-21 | 2002-07-23 | Manfred Ottow | Method for extracting iron by direct reduction |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE597159A (en) | 1961-03-15 |
| GB941885A (en) | 1963-11-13 |
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