DE1508081A1

DE1508081A1 - Process for the reduction of iron ores with hydrocarbons

Info

Publication number: DE1508081A1
Application number: DE19661508081
Authority: DE
Inventors: Seelig Dr-Ing Henry Fernand; Schenk Dr-Ing Dres J C Hermann; Moritz Dr-Ing Volker; Wenzel Dr-Ing Werner; Gudenau Dr-Ing Heinric Wilhelm
Original assignee: SCHENK DR ING DR ING E H HERMA
Current assignee: SCHENK DR ING DR ING E H HERMA
Priority date: 1966-01-07
Filing date: 1966-01-07
Publication date: 1970-03-12

Description

Die Reduktion von Eisenerzen zum Zwecke der Gewinnung von metallischen Eisen unter Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Reduktionsmittel wird nach bekanntem Verfahren so durchgeführt, dass aus den Kohlenwasserstoffen zunächst ein Reduktionsgas gewonnen wird, mit dem in einem zweiten Verfahrensschritt die eigentliche Eisenerzreduktion erfolgt.The reduction of iron ores for the purpose of obtaining metallic iron using hydrocarbons as reducing agents is carried out according to a known method in such a way that a reducing gas is first obtained from the hydrocarbons, with which the actual iron ore reduction takes place in a second process step.

Die Herstellung eines Reduktionsgases, das in der Hauptsache aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht, aus Kohlenwasserstoffen ist nach den bekannten Verfahren eine aufwendige Maßnahme. Bei solchen Verfahren wird der zur Reduktion zur Verfügung stehende Kohlenwasserstoff, z.B. das Methan, mit Wasserdampf oder Kohlensäure umgesetzt, so dass sich ein Reduktionsgas aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid ergibt, dessen Gehalt an Wasserdampf und Kohlensäure möglichst gering sein muß. Um diese Umsetzungen durchzuführen, müssen dem Reaktionsgemisch große Wärmemengen zugeführt werden. Die Notwendigkeit, die Restgehalte an Wasserdampf und Kohlensäure möglichst niedrig zu halten, haben meistens zur Folge, dass besondere Maßnahmen zur Ausscheidung dieser Stoffe aus dem Reduktionsgas erforderlich werden.The production of a reducing gas, which consists mainly of hydrogen and carbon monoxide, from hydrocarbons is an expensive measure according to the known processes. In such processes, the hydrocarbon available for reduction, e.g. methane, is reacted with water vapor or carbonic acid, so that a reducing gas consisting of hydrogen and carbon monoxide results, whose water vapor and carbonic acid content must be as low as possible. In order to carry out these reactions, large amounts of heat must be supplied to the reaction mixture. The need to keep the residual content of water vapor and carbon dioxide as low as possible usually means that special measures are required to remove these substances from the reducing gas.

Die vorliegende Erfindung bedeutet eine wesentliche Vereinfachung der Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Reduktionsmittel für Eisenerze. Die erfindungsgemäße Maßnahme besteht darin, dass man auf die Gewinnung von nur gasförmigen Reduktionsmitteln verzichtet, indem man den Kohlenwasserstoff, wie z.B. Methan, lediglich in seine Komponenten Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt und diese Produkte entweder getrennt oder kombiniert miteinander als Reduktionsmittel verwendet.The present invention significantly simplifies the conversion of hydrocarbons into reducing agents for iron ores. The measure according to the invention consists in dispensing with the production of only gaseous reducing agents by simply breaking down the hydrocarbon, such as methane, into its components carbon and hydrogen and using these products either separately or in combination with one another as reducing agents.

Die Zerlegung von Kohlenwasserstoffen in Kohlenstoff und Wasserstoff, die sogenannte Krackung derselben, ist ein an sich in der Technik wohlbekannter Prozeß. Bevorzugt werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Reduktionsverfahrens solche Kohlenwasserstoffkrackprozesse, bei denen der Krackkohlenstoff sich in feinkörniger Form als sogenannter Ruß abscheidet. In dem nachfolgenden Verfahrensschritt wird alsdann dieser Krackruß als Reduktionsmittel für Eisenerz verwendet.The breakdown of hydrocarbons into carbon and hydrogen, the so-called cracking thereof, is a process well known per se in the art. In the context of the reduction process according to the invention, preference is given to those hydrocarbon cracking processes in which the cracking carbon is deposited in fine-grained form as so-called soot. In the subsequent process step, this cracked soot is then used as a reducing agent for iron ore.

Nach bisheriger Kenntnis ist Krackruß eine besonders reaktionsträge Form von Kohlenstoff, deren Verwendung als Reduktionsmittel nur bei langen Reduktionszeiten und hohen Reduktionstemperaturen möglich ist. In der Technik wurde deshalb bisher ein solches Reduktionsverfahren nicht für durchführbar gehalten. Überraschend wurde gefunden, dass man den Krackruß in hervorragender Weise als Reduktionsmittel gebrauchen kann, wenn man ihm kleine Mengen von Natriumkarbonat beifügt (ca. 1 10 %). Des weiteren wurde gefunden, dass die Reduktionswirkung des Krackrußes dann besonders günstig ist, wenn man solchen Krackruß in Eisenerzpellets einbindet und diese auf die erforderliche Reduktionstemperatur erhitzt. Man kann aber auch so arbeiten, dass man kleinstückige Eisenerze oder Eisenerzpellets in Krackruß einbettet und die Mischung auf die erforderliche Reduktionstemperatur erhitzt.As far as we know, cracked soot is a particularly inert form of carbon, the use of which as a reducing agent is only possible with long reduction times and high reduction temperatures. For this reason, such a reduction process has not been considered feasible up to now in technology. Surprisingly, it has been found that the cracked soot can be used in an excellent manner as a reducing agent if small amounts of sodium carbonate are added to it (approx. 1 10%). Furthermore, it has been found that the reducing effect of the cracked soot is particularly favorable if such cracked soot is incorporated into iron ore pellets and these are heated to the required reduction temperature. However, one can also work by embedding small-sized iron ores or iron ore pellets in cracked soot and heating the mixture to the required reduction temperature.

An Stelle von Natriumkarbonat können dem Krackruß auch andere Verbindungen der Alkalielemente z.B. Ktief2COtief3 und Ktief2Crtief3Otief7 beigefügt werden. Ähnliche Wirkungen haben auch Verbindungen der Erdalkalielemente z.B. Ca (Ctief2Htief3Otief2)tief2 Htief2O und Gemische dieser Verbindungen.Instead of sodium carbonate, other compounds of the alkali elements, e.g. Ktief2COtief3 and Ktief2Crtief3Otief7, can also be added to the cracked soot. Compounds of the alkaline earth elements e.g. Ca (Ctief2Htief3Otief2) tief2 Htief2O and mixtures of these compounds have similar effects.

Das Verfahren nach der Erfindung ist in der Abbildung 1 schematisch dargestellt. In dieser Abbildung bedeutet 1 eine an sich bekannte Einrichtung für die Zerlegung von Kohlenwasserstoffen in Kohlenstoff und Wasserstoff. 2 bedeutet eine an sich bekannte Einrichtung für die Reduktion von Eisenerz mit Kohlenstoff und Wasserstoff. Bei diesem Schema werden die Reduktionsmittel Kohlenstoff und Wasserstoff getrennt voneinander in der Krackeinrichtung 1 gewonnen und der Reduktionseinrichtung 2 zugeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so durchgeführt werden, dass die beiden Reduktionsmittel Kohlenstoff und Wasserstoff nacheinander auf das zu reduzierende Erz zur Einwirkung gelangen, z.B. derart, dass kohlenstoffhaltige Erzpellets zunächst durch ihren Kohlenstoffgehalt vorreduziert und danach mittels Wasserstoff fertig reduziert werden.The method according to the invention is shown schematically in FIG. In this figure, 1 denotes a device known per se for the decomposition of hydrocarbons into carbon and hydrogen. 2 means a per se known device for the reduction of iron ore with carbon and hydrogen. In this scheme, the reducing agents carbon and hydrogen are obtained separately from one another in the cracking device 1 and fed to the reducing device 2. The method according to the invention can also be carried out in such a way that the two reducing agents carbon and hydrogen are applied one after the other to the ore to be reduced, e.g. in such a way that carbon-containing ore pellets are first pre-reduced by their carbon content and then completely reduced by means of hydrogen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand des folgenden Beispieles weiter erläutert:The method according to the invention is further explained using the following example:

Methan wird bei 900° C an einem beheizten Nickelkontakt in Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt. Der Krackkohlenstoff wird in bekühlten Gas in bekannter Weise abgeschieden und mit 3 % wasserfreiem staubförmigem als kleinkörnigem Natriumkarbonat versetzt. Die Mischung aus Krackruß und Natriumkarbonat wird in Eisenerzpellets eingebunden, und zwar so, dass die hämatitischen Pellets mit 62 % Eisengehalt 12 % Kohlenstoff enthalten.Methane is broken down into carbon and hydrogen at 900 ° C on a heated nickel contact. The cracked carbon is separated in a known manner in cooled gas and mixed with 3% anhydrous, powdery, as small-grained sodium carbonate. The mixture of cracked soot and sodium carbonate is incorporated into iron ore pellets in such a way that the hematitic pellets with 62% iron content contain 12% carbon.

Die kohlenstoffhaltigen Pellets werden in einem Drehrohrofen auf 1060° C erhitzt. Sie verlassen den Drehrohrofen mit einem mittleren Reduktionsgrad von 30 %.The carbonaceous pellets are heated to 1060 ° C in a rotary kiln. They leave the rotary kiln with an average degree of reduction of 30%.

Die im Drehrohrofen vorreduzierten Pellets werden ohne Abkühlung einem Schachtofen zugeführt und hier bei 1000° C mit Wasserstoff bis zu 95 % Reduktionsgrad reduziert.The pellets, which are pre-reduced in the rotary kiln, are fed to a shaft furnace without cooling and are reduced here at 1000 ° C with hydrogen up to 95% degree of reduction.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht verschiedene Varianten und Abänderungen. So kann z.B. die Reduktion der Eisenerze ganz oder vornehmlich mit dem Krackkohlenstoff erfolgen, während der bei der Krackung entstehende Wasserstoff ganz oder teilweise als Heizmittel für die Aufbringung des Wärmebedarfes des Prozesses Verwendung findet. Es kann auch der Krackwasserstoff für andere, außerhalb der Eisengewinnung liegende Prozesse herangezogen werden, wie als Hydriermittel in chemischen Prozessen, beispielsweise bei der Benzingewinnung.The method according to the invention allows various variants and modifications. For example, the iron ore can be reduced entirely or primarily with the cracking carbon, while the hydrogen produced during cracking can be wholly or partly used as a heating medium to generate the heat required by the process. The cracked hydrogen can also be used for other processes outside of iron production, such as as a hydrogenation agent in chemical processes, for example in gasoline production.

Andererseits liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Eisenerzreduktion in der Hauptsache und/oder zeitlich zuerst mit dem Krackwasserstoff durchgeführt wird, und der Krackkohlenstoff hauptsächlich durch Verbrennung zur Aufbringung des Wärmebedarfes dieses Prozesses herangezogen wird und/oder die Reduktion mit dem Krackkohlenstoff zeitlich nach der Wasserstoffreduktion erfolgt.On the other hand, it is within the scope of the present invention that the iron ore reduction is mainly and / or temporally carried out first with the cracked hydrogen, and the cracked carbon is mainly used by combustion to generate the heat demand of this process and / or the reduction with the cracked carbon afterwards the hydrogen reduction takes place.

Die Durchführung des Reduktionsprozesses nach der Erfindung bzw. der einzelnen Verfahrensschritte erfolgt in an sich bekannten Apparaturen, wie Schachtöfen und/oder Drehöfen und/oder Fluidatbetten.The reduction process according to the invention or the individual process steps are carried out in apparatuses known per se, such as shaft furnaces and / or rotary furnaces and / or fluidized beds.

Claims

1. Process for the reduction of iron ores with hydrocarbons, in which a reducing agent is produced from the hydrocarbons by chemical and / or thermal conversion in the first process stage, which is combined with the iron ore for the purpose of reduction in the second process stage, characterized in that in the In the first process stage, cracked carbon, so-called soot, and hydrogen is formed entirely or primarily, while in the second process stage the reduction is carried out with the cracked soot and the hydrogen.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cracked soot is incorporated in iron ore pellets which are subjected to heating to the reduction temperature.

3. The method according to claim 1, characterized in that iron ore pellets or small-sized iron ores are embedded in cracked soot and heated to the reduction temperature.

4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that small amounts (approx. 1 10%) of sodium carbonate and / or another alkali compound and / or an alkaline earth compound are added to the cracking soot.