DE1508066C

DE1508066C - Verfahren zur Reduktion von Eisen , Mangan und Chromoxyden

Info

Publication number: DE1508066C
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Societe des Forges et Ateliers du Creu sot, Paris
Publication date: 1971-08-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduktion von Eisen-, Mangan- und Chromoxyden in einem Drehrohrofen, bei dem Metalloxyde durch den Brenner in den Ofen eingebracht werden.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird die gesamte zu reduzierende Oxydmenge zwecks Vorwärmung mit dem Brennstoff und Sauerstoff zusammen eingebracht, wobei der Drehrohrofen oxydierend gefahren wird. Unabhängig davon ist es auch bekannt, durch Sauerstoffunterschuß am Brennerausgang eines Drehrohrofens eine reduzierende Zone zu schaffen und durch Zufuhr von Sauerstoff im Gegenstrom vom Abgasauslaßende her die noch unverbrannten brennbaren Stoffe in einer vom Brennerausgang weiter entfernten Zone zu verbrennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so auszubilden, daß gleichzeitig ein mögjichst guter thermischer Wirkungsgrad des Verfahrens und eine Beschleunigung des Reaktionsablaufs erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur. ein Teil der zu reduzierenden Metallpxyde in pulvriger Form durch den mit reduzierender Flamme betriebenen Brenner in den Ofen eingebracht und daß im Gegenstrcm zu den Flarr.mgasen vom Gasabzugsende zusätzlich Sauerstoff zur vollständigen Verbrennung der in den Ofengasen enthaltenen brennbaren Bestandteile eingeblasen wird.

Die Maßnahme, daß ein Teil der Metalloxydtcilchen in die Brennerflamme eingebracht wird und diese reduzierend wirkt, hat zur Folge, daß ein Teil der Oxyde zum metallischen Zustand reduziert wird und eine beschleunigte Ingangsetzung der Reduktion der restlichen Metalloxyde herbeiführt, die -^ zusammen mit Reduktionsmittel und Schlackenbildnern ·— nicht in die Brennerflamme, sondern anderweitig als Charge in den Ofen eingebracht werden. Die andere Maßnahme, d. h. das Einblasen zusätzlichen Sauerstoffs im Gegenstrom zu den Flammgasen vom Gasabzugsendc her zum vollständigen Verbrennen der in den Ofengasen enthaltenen brennbaren Bestandteile, führt zur Erreichung eines möglichst guten thermischen Wirkungsgrades.

Vorzugsweise werden die pulverförrnigeri Metalloxyde im Mundstück des Brenners mit den Brennstoffen gemischt, wodurch ejne feine gegenseitige Verteilung gesichert wird, die die gewünschte teilweise Reduktion der Oxyde fördert.

Dieses Verfahren bietet einen besonders deutlichen Vorteil, wenn die partielle oder vollständjge Abtrenpung des Sauerstoffs von den. zu verarbeitenden Mctajloxyden kein se|ir stark, reduzierendes Gas erfordert; in diesem Falle können die Brennerflammen die Metallpxyde reduzieren und, d,abei gleichzejtig für eine erhöhte Temperatur sorgen, die mit c|er teilweiseri Verbrennung "von Kphlenoxyd und Wasserstoff verbijnclen sind. Das (Strahjungs-)Emissiqnsyermögen des Kohlencjiqxyds und des Wasserdanipfes wird fjann cjurch cjas Glühen eier Teilchen i|es pulverisierten Produktes während, der Behandlung verstärkt. .

Pje Erfindung wirti im nachfolgenden an Hand, einer besonderen Ausführungsfqrm einer brauchbarcp Anlage beschrieben, die in den Zeichnungen schematisch wiedergegeben ist. Es zeigt

)· j g. 1 einen Längsschnitt durch eine eriindungsgemäße Anlage i|nd

F i g. 2 deri wesentlichen Teil des Brenners und eine Zuleitung für den in die Flamme einzublasenden Sauerstoff in vergrößertem Maßstab.

Der in F i g. 1 gezeigte Ofen umfaßt ein zylindrisches Ofengehäuse 1 mit kegelstumpfartigen Verlängerungen an beiden Enden, der die Beschickung 2 einschließt. Dieser Drehkörper ist mit Ringen 3 versehen, die auf Rollen 4 laufen: Der Ofen wird durch ein oder mehrere (nicht gezeigte) Antriebsräder angetrieben, die zwei unterschiedliche Arten der Bewegung

ίο zulassen: Eine kontinuierliche Drehbewegung, deren Geschwindigkeit während der Reduktionsphasen im Mittel auf 10 U/min begrenzt sein kann, und eine Dreh- bzw. Pendelbewegung mit wechselndem Prehungssinn.

Ein Brenner für gasförmigen bzw. flüssigen oder pulverisierten Brennstoff wird mit 5 bezeichnet, dessen Flamme in das Innere des Ofens gerichtet ist. Die Orientierung der Flamme und der Grad der Verbrennung werden durch einen Sauerstoffstrahl gesteuert, der von einer Zuleitung 6 herkommt.

Die Teilchen des zu behandelnden Produktes, d. h. die gepulverten Erze oder die pulverförmigeri bereits vorreduzierten Erze, werden mittels einer Lanze bzw. eines Rohres 7 oder durch den Brenner 5 in den Ofen eingeführt. Diese Injektion der zu behandelnden Produkte kann unter Verwendung eines Inertgases, wie Stickstoff, oder eines reaktiven Gases, wie Luft, Sauerstoff, Wasserstoff oder Methan, vorgenommen werden. Das Verhältnis der Massendurchsätze zwisehen den gepulverten Produkten und den Gasen kann beim Einblasen in den Ofen größer oder zumindest gleich eins sein.

Die Fig. 2 zeigt die Art und Weise, in der die pulverförmigen Produkte in den Ofen über den Hauptbrenner eingeführt werden können. Das Austrittsrphr dieses Brenners kann mehrere konzentrische Kreisringe aufweisen, welche die Leitungen für den Durchtritt von Sauerstoff, Erdgas und Erz begrenzen, wobei Kühlmäntel für eine Wasserkühlung zwischen diesen Leitungen vorgesehen sein können.

Das in F i g. 2 gezeigte Austrittsrohr umfaßt eine zentrale Leitung 3 für gepulvertes Erz, eine ringförmige Leitung 9 für das Erdgas und eine äußere Leitung 10 für Sauerstoff.

Die (dazwischen) gebildeten Kühlmantel 11 werden yon Kühlwasser durchströmt.

Die F i g. 2 zeigt außerdem die Leitung 6, die den Sauerstpffstrahl liefert, welcher die F}amme zum oberen Teil des Ofens ablenkt.

Querschnitte und Durchsätze werden derart gewählt, daß für den ypn der Leitung 6 herkpmmenden sekundären Sauerstpffstrahl und den durch die Ringleitung 3 zutretenden Brennstpffstrah| ein sehr hoher .Strörnungsdruck bzw. Impuls sichergestellt wird.

Per Impuls des durch die Leitung 8 eintretenden Strahls rn|t dem zu reduzierenden Produkt ist geringer; er wird unter Berücksichtigung der Impulse der Sauerstpffstrahlen in der Weise festgelegt^ (laß die Mitführiirig von Puiyertei|chen in den Abzugsschacht

d^es Qfens vermieten wird.

Eiri Strahl von zusätzlichem Sauerstoff wird in entgegengesetzter Richtung zu den vorgenannten am Ofenausgang durch die Leimung 12 mit einem Inipuls eingeblasen, der geringer als derjenige des durch 6 tretenden Strahls ist; dieser zusätzliche Sauerstoff

cjient. zur Erzeugung einer oxydierenden Zone am

. Ofenausgang. Der von der Leitung 12 kommende Strahl ist entweder in Richtung der Ofenachse oder

Claims

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leicht gegen das Bad geneigt orientiert, und sein Durch- Sortier- und ein Trockenvorgang angeschlossen wur-

satz, 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 Wer-

ien, dje gleichzeitig eine gute Verbrennung von Koh- ten:

lenoxyd und von Wasserstoff ermöglichen, die unver- ⁵ p_e η 77 ο/

brannt zum Ofenausgang streben, jedoch gegebenen- g-Ä" ⁴ ·.··■· ■ · · . /o

falls ohne Verbrennung von nützlichen Metalldämpfen, Al O 6°/°

die in den Abgasen vorhanden sein können und die q^q ³ '' 9°/°

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 p_e (^,j_etajn 20°/

die durch die Rückstände der in die Flamme inji- Fe⁺⁺ 58°/°

zierten, nicht in den Gaszustand übergegangenen o-q ■·■·■:. y»

pulverförmigen Produkte gebildet werden, die aus ' AlO 1 5°°/

dem Gasraum abgeschieden wurden. Diese Zone ρ ²Q³ " ■' l'°/

umschließt ebenfalls die ■ Produkte, mit denen der 30 M2O 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- 4° Sauerstoffs erreichte 3C0 Nm³/Std. und derjenige des

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

erhöhte Gehalte an Kahlendioxyd und Wasserdampf; 3C0Nm³/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 Besqhickung 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

erziejt 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

Verbrepnung des von der Gasverbrennung oder der Abstich.

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

stoff herstammenden Kohlenpxyds erreicht wird. 55 _p .. .

Sie soll ebenso die möglichst vollständige Verbrerinung Patentansprüche:

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

und Chrompxyden in einem Drehrohrofen, bei

Beispiel dem Metalioxyde durch den Brenner in den Ofen

·.■·'·■■· 60 eingebracht werden, dadurch gekenn-

Pip beschriebene Anjage bzw. Einrichtung wurde zeichnet, daß nur ein Teil der zu rcdu-

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

Per Innendurchmesser des Ofens betrug 1,8 m, den mit reduzierender Flamme betriebenen Brcn-

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

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

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

tisches Ejsenpxyd 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. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmigen Metalloxyde im Mundstück des Brenners mit den Brennstoffen gemischt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen