DE1508066B1 - Verfahren zur Reduktion von Eisen-,Mangan- und Chromoxyden - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur eine Zuleitung für den in die Flamme einzublasenden Reduktion von Eisen-, Mangan- und Chromoxyden Sauerstoff in vergrößertem Maßstab, in einem Drehrohrofen, bei dem Metalloxyde durch Der in F i g. 1 gezeigte Ofen umfaßt ein zylinden Brenner in den Ofen eingebracht werden. drisches Ofengehäuse 1 mit kegelstumpfartigen Ver-Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird 5 längerungen an beiden Enden, der die Beschickung 2 die gesamte zu reduzierende Oxydmenge zwecks Vor- einschließt. Dieser Drehkörper ist mit Ringen 3 verwärmung mit dem Brennstoff und Sauerstoff zusam- sehen, die auf Rollen 4 laufen. Der Ofen wird durch men eingebracht, wobei der Drehrohrofen oxydierend ein oder mehrere (nicht gezeigte) Antriebsräder angegefahren wird. Unabhängig davon ist es auch bekannt, trieben, die zwei unterschiedliche Arten der Bewegung durch Sauerstoffunterschuß am Brennerausgang eines io zulassen: Eine kontinuierliche Drehbewegung, deren Drehrohrofens eine reduzierende Zone zu schaffen Geschwindigkeit während der Reduktionsphasen im und durch Zufuhr von Sauerstoff im Gegenstrcm vom Mittel auf 10 U/mjn begrenzt sein kann, und eine Abgasauslaßende her die noch unverbrannten brenn- Dreh- bzw. Pendelbewegung mit wechselndem Drebaren Stoffe in einer vom Brennerausgang weiter ent- hungssinn.

fernten Zone zu verbrennen. 15 Ein Brenner für gasförmigen bzw. flüssigen oder

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das ein- pulverisierten Brennstoff wird mit 5 bezeichnet,

gangs genannte Verfahren so auszubilden, daß gleich- dessen Flamme in das Innere des Ofens gerichtet

zeitig ein möglichst guter thermischer Wirkungsgrad ist. Die Orientierung der Flamme und der Grad der

des Verfahrens und eine Beschleunigung des Reak- Verbrennung werden durch einen Sauerstcffstrahl

tionsablaufs erreicht werden. 20 gesteuert, der von einer Zuleitung 6 herkcrnmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch Die Teilchen des zu behandelnden Produktes, d. h. gelöst, daß nur ein Teil der zu reduzierenden Metall- die gepulverten Erze oder die pulverförmigen bereits oxyde in pulvriger Form durch den mit reduzierender vorreduzierten Erze, werden mittels einer Lanze tzw. Flamme betriebenen Brenner in den Ofen eingebracht eines Rohres 7 oder durch den Brenner 5 in den Ofen und daß im Gegenstrcm zu den Flammgasen vcm 25 eingeführt. Diese Injektion der zu behandelnden Pro-Gasabzugsende zusätzlich Sauerstoff zur vollständigen dukte kann unter Verwendung eines Inertgases, wie Verbrennung der in den Ofengasen enthaltenen brenn- Stickstoff, oder eines reaktiven Gases, wie Luft, baren Bestandteile eingeblasen wird. Sauerstoff, Wasserstoff oder Methan, vorgenommen Die Maßnahme, daß ein Teil der Metalloxyd- werden. Das Verhältnis der Massendurchsätze zwiteilchen in die Brennerflamme eingebracht wird und 30 sehen den gepulverten Produkten und den Gasen diese reduzierend wirkt, hat zur Folge, daß ein Teil kann beim Einblasen in den Ofen größer oder zuminder Oxyde zum metallischen Zustand reduziert wird dest gleich eins sein.

und eine beschleunigte Ingangsetzung der Reduktion Die F i g. 2 zeigt die Art und Weise, in der die der restlichen Metalloxyde herbeiführt, die — zusam- pulverförmigen Produkte in den Ofen über den Hauptmen mit Reduktionsmittel und Schlackenbildnern — 35 brenner eingeführt werden können. Das Austrittsrohr nicht in die Brennerflamme, sondern anderweitig dieses Brenners kann mehrere konzentrische Kreisais Charge in den Ofen eingebracht werden. Die ringe aufweisen, welche die Leitungen für den Durchandere Maßnahme, d. h. das Einblasen zusätzlichen tritt von Sauerstoff, Erdgas und Erz begrenzen, wobei Sauerstoffs im Gegenstrom zu den Flammgasen vom Kühlmäntel für eine Wasserkühlung zwischen diesen Gasabzugsende her zum vollständigen Verbrennen 40 Leitungen vorgesehen sein können, der in den Ofengasen enthaltenen brennbaren Bestand- Das in F i g. 2 gezeigte Austrittsrohr umfaßt eine teile, führt zur Erreichung eines möglichst guten ther- zentrale Leitung 8 für gepulvertes Erz, eine ringmischen Wirkungsgrades. förmige Leitung 9 für das Erdgas und eine äußere

Vorzugsweise werden die pulverförmigen Metall- Leitung 10 für Sauerstoff.

oxyde im Mundstück des Brenners mit den Brenn- 45 Die (dazwischen) gebildeten Kühlmäntel 11 werden

stoffen gemischt, wodurch eine feine gegenseitige von Kühlwasser durchströmt.

Verteilung gesichert wird, die die gewünschte teil- Die F i g. 2 zeigt außerdem die Leitung 6, die

weise Reduktion der Oxyde fördert. den Sauerstoffstrahl liefert, welcher die Flamme zum

Dieses Verfahren bietet einen besonders deutlichen oberen Teil des Ofens ablenkt.

Vorteil, wenn die partielle oder vollständige Abtren- So Querschnitte und Durchsätze werden derart gewählt, nung des Sauerstoffs von den zu verarbeitenden daß für den von der Leitung 6 herkommenden sekun-Metalloxyden kein sehr stark reduzierendes Gas dären Sauerstoffstrahl und den durch die Ringerfordert; in diesem Falle können die Brennerflam- leitung 9 zutretenden Brennstoffstrahl ein sehr hoher men die Metalloxyde reduzieren und dabei gleich- Strömungsdruck bzw. Impuls sichergestellt wird, zeitig für eine erhöhte Temperatur sorgen, die mit 55 Der Impuls des durch die Leitung 8 eintretenden der teilweisen Verbrennung von Kohlenoxyd und Strahls mit dem zu reduzierenden Produkt ist geringer; Wasserstoff verbunden sind. Das (Strahlungs-)Emis- er wird unter Berücksichtigung der Impulse der Sauersionsvermögen des Kohlendioxyds und des Wasser- stoffstrahlen in der Weise festgelegt, daß die Mitdampfes wird dann durch das Glühen der Teilchen führung von Pulverteilchen in den Abzugsschacht des pulverisierten Produktes während der Behandlung 60 des Ofens vermieden wird.

verstärkt. Ein Strahl von zusätzlichem Sauerstoff wird in ent-

Die Erfindung wird im nachfolgenden an Hand gegengesetzter Richtung zu den vorgenannten am

einer besonderen Ausführungsform einer brauch- Ofenausgang durch die Leitung 12 mit einem Impuls

baren Anlage beschrieben, die in den Zeichnungen eingeblasen, der geringer als derjenige des durch 6

schematisch wiedergegeben ist. Es zeigt 65 tretenden Strahls ist; dieser zusätzliche Sauerstoff

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungs- dient zur Erzeugung einer oxydierenden Zone am

gemäße Anlage und Ofenausgang. Der von der Leitung 12 kommende

F i g. 2 den wesentlichen Teil des Brenners und Strahl ist entweder in Richtung der Ofenachse oder

Claims (2)

1. 3 4

   leicht gegen das Bad geneigt orientiert, und sein Durch- Sortier- und ein Trockenvorgang angeschlossen wursatz, sein Impuls und seine Richtung werden in jedem den. Die Korngröße lag zwischen 0 und 300 μ. besonderen Fall festgelegt, um Bedingungen zu schaf- Seine Zusammensetzung entsprach folgenden Werfen, die gleichzeitig eine gute Verbrennung von Koh- ten:

   lenoxyd und von Wasserstoff ermöglichen, die unver- ⁵ pe O 77°/

   brannt zum Ofenausgang streben, jedoch gegebenen- gjA^{1 4} " " g J,⁰

   falls ohne Verbrennung von nützlichen Metalldämpfen, AlO 6 °/°

   die in den Abgasen vorhanden sein können und die q ²q ³ Q₀,⁰

   man dann aus diesen Abgasen gewinnen will.

   Eine Anlage wie die soeben beschriebene umfaßt io Dieses Oxyd wurde in einem Stickstoffstrom durch

   drei unterschiedliche Zonen. den Brenner 5 in einer Menge von 600 kg pro Stunde

   Die erste Zone befindet sich am Ausgang des Bren- mit einem Stickstoffdurchsatz von 30 Nm³/Std. ein-

   ners, und sie ist schwach oder mäßig reduzierend. geblasen.

   Sie wird gebildet durch die Produkte der unvoll- Der »feste Teil« der zu behandelnden Eisenoxyde ständigen Verbrennung des verwendeten Brennstoffs 15 bestand aus einem vor der Ofenbeschickung vor- und durch die pulverförmigen Teilchen der zu redu- geheizten vorreduzierten und fließfähig gemachten zierenden Produkte. Die Sauerstoffmenge für die Erz. Dieses in fließfähigem Zustand gebrachte Erz Verbrennung wird in der Weise geregelt, daß in dieser wurde kontinuierlich mit Hilfe eines mit Wasser ersten Zone ausreichende Gehalte an Kohlenoxyd gekühlten Rohres 13 mit einem Durchsatz von 1700 kg und Wasserstoff vorhanden sind, um die zumindest 20 Eisen (im Mineral) pro Stunde eingebracht, teilweise Abtrennung des gebundenen Sauerstoffs Die Abmessungen der Teilchen dieser Oxyde lagen der in die Flamme eingebrachten pulverförmigen zwischen 0,2 und 2 mm. Produkte zu ermöglichen. Die Zusammensetzung der Oxyde entsprach fol-

   Die zweite Zone umfaßt im wesentlichen das Bad, genden Werten:

   d. h. die kondensierten festen oder flüssigen Phasen, 25 ρ (Metall) 20 °/

   die durch die Rückstände der in die Flamme inji- Fe⁺+ 58 ⁰I

   zierten, nicht in den Gaszustand übergegangenen gjQ 2o/°

   pulverförmigen Produkte gebildet werden, die aus Al 6 15*/

   dem Gasraum abgeschieden wurden. Diese Zone q*q ³ l'°/

   umschließt ebenfalls die Produkte, mit denen der 30 MeO 0 5°/

   Ofen kontinuierlich oder diskontinuierlich beschickt '

   wird, d. h. die zu reduzierenden Oxyde und zumindest Diese Oxyde wurden vorangehend mit Koksstaub

   ein festes Reduktionsmittel. Die zu reduzierenden bzw. -grus in einem Wirbelschichtreaktor (reacteur

   Metalloxyde können entweder von der gleichen Art de fluidisation) gemischt, und das Reduktionsmittel

   sein wie die in die Flamme eingebrachten pulver- 35 wurde mithin gleichzeitig mit den Oxyden in den Ofen

   förmigen Produkte oder sich vom gleichen zugrunde- eingebracht.

   liegenden Metall ableiten, aber einer unterschiedlichen Als Brennstoff wurde Methan in einer Menge von

   Oxydationsstufe entsprechen oder auch durch ein 80 Nm³/Std. eingeblasen.

   unterschiedliches Metalloxyd gebildet werden. Der Durchsatz des durch die Lanze 6 eingeblasenen

   Die dritte Zone, in der eine Oxydation der Ofen- 40 Sauerstoffs erreichte 3C0 Nm³/Std. und derjenige des

   bzw. Abgase stattfindet, ist gekennzeichnet durch durch die Lanze 12 eingeblasenen erreichte ebenfalls

   erhöhte Gehalte an Kohlendioxyd und Wasserdampf; 3C0 Nm³/Std.

   sie wird durch Einblasen von Sauerstoff durch die Der Betrieb wurde kontinuierlich überwacht; das

   Leitung 12 erhalten und befindet sich in der Nähe Niveau des reduzierten Metalls stieg in der Apparatur

   des Ausganges bzw. Abzuges für die Abgase und in 45 an. Dieses Metall hatte eine mittlere Zusammensetzung

   Nachbarschaft zur metallischen Beschickung oder zwischen Gußeisen und Stahl.

   zum Bad. Durch diese dritte Zone soll eine optimale Wenn das Metallniveau eine genügende Höhe

   Energieausnutzung der eingeblasenen Brennstoffe erreicht hatte, wurde die Einführung von Methan

   erzielt werden, ohne daß die Oxydation von gegebenen- und gepulverten magnetischen Oxyden unterbrochen,

   falls vorhandenen Metalldämpfen hervorgerufen wird. 50 Ein Zusatz von Wüstit durch die Lanze 13 und das

   Die Ausdehnung dieser Zone im Ofen wird in der Einblasen von Sauerstoff durch die Lanzen 6 und 12

   Weise bestimmt, daß eine möglichst vollständige dienten zur Einstellung des Badkohlenstoffs vor dem

   Verbrennung des von der Gasverbrennung oder der Abstich.

   Reduktion in der zweiten Zone mit festem Kohlen- Ein Abstich wurde alle 2 Stunden vorgenommen,

   stoff herstammenden Kohlenoxyds erreicht wird. 55 _D

   Sie soll ebenso die möglichst vollständige Verbrennung Patentansprüche:

   des Wasserstoffs gestatten. 1. Verfahren zur Reduktion von Eisen-, Mangan-

   und Chromoxyden in einem Drehrohrofen, bei

   Beispiel dem Metalloxyde durch den Brenner in den Ofen

   60 eingebracht werden, dadurch gekenn-

   Die beschriebene Anlage bzw. Einrichtung wurde zeichnet, daß nur ein Teil der zu redu-

   für die Reduktion von Eisenoxyden verwendet. zierenden Metalloxyde in pulvriger Form durch

   Der Innendurchmesser des Ofens betrug 1,8 m, den mit reduzierender Flamme betriebenen Bren-

   und seine innere Nutzlänge zwischen den konischen ner in den Ofen eingebracht und der restliche Teil

   Enden lag bei 6 m. 65 der Beschickung in an sich bekannter Weise

   Das pulverförmige eingebrachte Oxyd war magne- chargiert wird und daß im Gegenstrom zu den

   tisches Eisenoxyd vom »magnetisierenden« Rösten Flammgasen vcm Gasabzugsende zusätzlich

   eines lothringischen Erzes, dem ein magnetischer Sauerstoff zur vollständigen Verbrennung der in

   den Ofengasen enthaltenen brennbaren Bestandteile eingeblasen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmigen Metalloxyde im Mundstück des Brenners mit den Brennstoffen gemischt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen