AT406272B

AT406272B - Verfahren zur herstellung von direkt reduziertem eisen, flüssigem roheisen und stahl sowie anlage zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: AT406272B
Application number: AT0190497A
Authority: AT
Inventors: Guenter Dipl Ing Dr Schrey; Herbert Gruenbacher
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 2000-03-27
Also published as: ZA9810208B; US6395052B1; CN1278871A; BR9813200A; TR200001283T2; CN1267568C; KR100557710B1; ID24503A; AU751205B2; EP1029092A1; CA2309606A1; WO1999024627A1; SK6682000A3; TW474995B; KR20010031922A; CZ20001652A3; PL340539A1; AU1155999A; JP2001522938A; ATA190497A

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von direkt reduziertem Eisen, flüssigem Roheisen und Stahl, wobei von Eisenerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschlagstoffen gebildete Einsatzstoffe in einer ersten Reduktionszone zu Eisenschwamm direkt reduziert werden, der Eisenschwamm in einer Einschmelzvergasungszone unter Zufuhr von Kohlenstoffträgern und sauerstoffhältigem Gas zu flüssigem Roheisen erschmolzen und ein Reduktionsgas erzeugt wird, welches nach einer Abgasreinigung in die erste Reduktionszone eingeleitet, dort umgesetzt und als Topgas abgezogen wird, und wobei das Topgas einer Abgasreinigung unterzogen, gegebenenfalls einer weiteren Reduktionszone zur Direktreduktion von Eisenerz zu Eisenschwamm zugerührt und nach Umsetzung mit dem Eisenerz als Exportgas abgezogen und einer Abgasreinigung unterzogen wird,

   und wobei das flüssige Roheisen und gegebenenfalls der Eisenschwamm aus der weiteren Reduktionszone einem Stahlherstellungsprozess, vorzugsweise einem nach einem Elektrostahlverfahren ablaufenden Stahlherstellungsprozess, zugeführt werden und wobei die Abgase des Stahlherstellungsprozesses einer Reinigung unterzogen werden, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. 



   Sowohl bei der Reinigung des Reduktionsgases aus der Einschmelzvergasungszone, des Topgases aus der ersten Reduktionszone, gegebenenfalls der Reinigung des Exportgases der weiteren Reduktionszone, als auch der Reinigung der Abgase des Stahlherstellungsprozesses fallen je nach Reinigungsmethode Stäube und/oder Schlämme an, die sowohl Eisen in oxidischer Form als auch in metallischer Form als auch gegebenenfalls Kohlestaub enthalten Diese Stäube und/oder Schlämme stellen Abfall- bzw. Reststoffe dar, deren Verwertung im Sinne eines abfallfreien Hüttenbetriebs wie auch aus Wirtschaftlichkeitsgründen in der Hüttenindustrie angestrebt wird. 



   Es ist bekannt, diese Reststoffe auf Halden zu deponieren. Nach Möglichkeit soll allerdings eine Deponierung der Reststoffe und damit ein Verlust der in ihnen enthaltenen Wertstoffe vermieden werden und eine Verwertung der Reststoffe mit möglichst geringem Energieaufwand und unter optimaler Ausnutzung ihrer Wertstoffe erfolgen. 



   Ein Verfahren zum Verwerten von Eisen in oxidischer und/oder Eisen in metallischer Form enthaltenden, sowie kohlenstoffhaltiger Abfall- und Reststoffe ist aus der AT-376 241 B bekannt Hierbei werden Feststoffpartikel aus dem Reduktionsgas sowie aus dem aus der Direktreduktionszone austretenden Topgas in Zyklonen abgeschieden und die abgeschiedenen Feststoffe mit Bindemittel, wie Eisenoxidstaub, versetzt, brikettiert und ausschliesslich der Einschmelzvergasungszone zugeführt, wobei der Eisenoxidstaub aus einer Gichtgasreinigungsanlage stammt, so dass die in der Gichtgasreinigungsanlage anfallenden Feststoffe ebenfalls verwertet werden können 
Aus der DE-41 23 626 A1 ist es bekannt, Hüttenwerksreststoffe unter Zuhilfenahme von Bindemitteln,

   Schlackenbildnern und Reduktionsmitteln zu agglomerieren und die Agglomerate in den oberen Möllerbereich eines Schmelzaggregates einzubringen, wobei die Vorwärmung und Trocknung der Agglomerate in diesem Möllerbereich des Schmelzaggregates erfolgt. Der Möller durchsetzt das Schmelzaggregat nach dem Gegenstromprinzip, wobei er zunächst in einen im Inneren des Schmelzaggregates vorgesehenen Reduktionsbereich gelangt und anschliessend im unteren Bereich des Schmelzaggregates geschmolzen wird. 



   Aus der EP-0 623 684 A2 ist es bekannt, Abfall- und Reststoffe mit Kohlestaub und Eisen in metallischer und oxidischer Form nach ihrer chemischen Zusammensetzung in drei Gruppen getrennt zu sammeln, und zwar soll die erste Gruppe hauptsächlich Eisen in oxidischer Form enthalten, die zweite Gruppe hauptsächlich Eisen in metallischer Form und die dritte Gruppe hauptsächlich kohlenstoffhaltige Stoffe.

   Die Verwertung erfolgt, indem die Stoffe der ersten Gruppe in die Direktreduktionszone und die der zweiten und dritten Gruppe zugehörenden Stoffe direkt in die Einschmelzvergasungszone eingesetzt werden 
Dieses Verfahren hat sich insbesondere bewährt, wenn die Abfall- und Reststoffe nach den genannten unterschiedlichen Stoffen getrennt, also gruppenweise, anfallen Ein Sortieren der Abfall- und Reststorfe aus der   Hüttenindustrie,   wenn Eisen in oxidischer und Eisen in metallischer Form sowie Kohlenstoff gemischt anfallen, wäre aber zu aufwendig. 



   Die WO 96/22950 A1 offenbart ein Verfahren zum Verwerten von beim Reduzieren von Eisenerz mit einem Reduktionsgas anfallenden und in einem Wäscher als Schlämme abgeschiedenen Stäuben, wobei die Schlämme entwässert und als Ausgangsmaterial für die Zementherstellung eingesetzt werden 

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Allen vorgenannten Verfahren ist gemeinsam, dass stets nur ein Teil der in der Hüttenindustrie anfallenden Stäube und/oder Schlamme verwertet wird. Die Entsorgung anderer Abfallstoffe, die zum Teil mit hohen Konzentrationen an Schwermetallen und/oder Nichteisenmetallen belastet sind, muss auf konventionellem Wege, d. h. Entsorgung auf Deponien, erfolgen. 



   Aus der WO 96/34120 A1 ist es bekannt, eisenhaltige Hüttenreststoffe die beim Waschen von Abgasen, also beispielsweise Gichtgas, Reduktionsgas und Konverterabgas, als Schlämme abgeschieden werden, zu agglomerieren und zur Gänze in einem nach dem Sauerstoffaufblasverfahren ablaufenden Stahlherstellungsprozess gemeinsam mit Roheisen, Schrott und/oder Eisenerz und/oder Eisenschwamm einzusetzen. Nachteilig an diesem Verfahren ist es, dass für die Stahlherstellung unerwünschte Begleitelemente, wie Nichteisenmetalle und Schwermetalle, sich durch die Wiedereinbringung der Agglomerate in dem Stahlherstellungsprozess anreichern. Es muss daher ständig ein Teil der abgeschiedenen Schlämme ausgeschleust werden.

   Daraus ergeben sich hohe Betriebskosten des Verfahrens, weil der ausgeschleuste Teil der Schlämme wieder deponiert werden muss Auch ist dieses Verfahren für die Verwirklichung eines geschlossenen Kreislaufs in der Hüttenindustrie nicht geeignet. 



   Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm, flüssigem Roheisen und Stahl bereitzustellen, dessen sämtliche bei der Abgasreinigung abgeschiedenen Stäube und/oder Schlämme einer Weiterverwertung zugeführt werden. Insbesondere soll es mit dem erfindungsgemässen Verfahren möglich sein, die abgeschiedenen Stäube und/oder Schlämme ungeachtet ihrer Zusammensetzung, also des Abgases aus dem sie abgeschieden werden, verschiedenen Verwertungsmöglichkeiten zuzuführen.

   Weiters soll eine Deponielegung, die bisher bei der Verwertung solcher Stäube und/oder Schlämme wegen des Gehaltes an Schwermetallverbindungen erforderlich war, zur Gänze vermieden werden 
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die bei der Reinigung der Abgase des Stahlherstellungsprozesses abgeschiedenen eisenhaltigen Stäube und/oder Schlämme gemeinsam mit anderen, bei der Abgasreinigung des Reduktionsgases aus der Einschmelzvergasungszone,

   bei der Abgasreinigung des Topgases aus der ersten Reduktionszone und gegebenenfalls bei der Abgasreinigung des Exportgases aus der weiteren Reduktionszone anfallenden Stäube und/oder Schlämme agglomeriert werden und die Agglomerate einer Weiterverwertung als Einsatzstoffe eisenmetallurgischen Schmelz- und/oder Reduktionsprozessen und/oder der Zementherstellung zugeführt werden und dass das produzierte flüssige Roheisen und gegebenenfalls der Eisenschwamm aus der weiteren Reduktionszone, sowie gegebenenfalls im Rahmen des Verfahrens anfallende Stäube und/oder Schlämme, bzw. daraus hergestellte Agglomerate, sowie gegebenenfalls Eigenschrott die ausschliesslichen eisenhaltigen Einsatzstoffe des Stahlherstellungsprozesses bilden. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es erstmals, sämtliche in einem Verbund aus Eisenschwammherstellung, Roheisenherstellung und Stahlherstellung bei der Abgasreinigung abgeschiedenen Stäube und/oder Schlämme gemeinsam zu agglomerieren und das daraus hervorgehende Mischagglomerat einer   Weiterverwertung   zuzuführen. Da die einzigen eisenhaltigen Einsatzstoffe des Stahlherstellungsprozesses das Produkt aus der Einschmelzvergasungszone, also flüssiges Roheisen, sowie gegebenenfalls das Produkt aus einer weiteren Reduktionszone, also Eisenschwamm, sind, sind die bei der Abgasreinigung des Stahlherstellungsprozesses abgeschiedenen Stäube und/oder Schlämme frei von Schwermetallkomponenten. 



   Vorteilhaft werden das aus der ersten Reduktionszone austretende Topgas, das gegebenenfalls aus der weiteren Reduktionszone austretende Exportgas, sowie zumindest ein Teil des aus der Einschmelzvergasungszone austretende Reduktionsgases einer Gaswäsche unterzogen und die dabei jeweils anfallenden zu agglomerierenden Schlämme gemeinsam weiterbehandelt. Dadurch können Investitionskosten minimiert werden. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die zu agglomerierenden Schlämme zunächst auf einen Restfeuchtengehalt entwässert, wodurch das Volumen der Schlämme verringert und die Handhabung der Schlämme in darauffolgenden Verarbeitungsschritten erleichtert wird. 



   Vorteilhafterweise werden die aus dem Stahlerzeugungsprozess austretenden Abgase einer Trockenentstaubung unterzogen und die dabei anfallenden Stäube gemeinsam mit den zu agglomerierenden entwässerten Schlämmen weiterbehandelt. 

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   Die zu agglomerierenden entwässerten Schlämme werden, bevorzugterweise in einem kontinuierlichen zweistufigen Verfahren, mit den bei der Trockenentstaubung des Stahlerzeugungsprozesses anfallenden Stäuben, mit weiteren oxidischen Stäuben, Branntkalk und gegebenenfalls Kohlestaub gemischt und anschliessend granuliert. Die oxidischen Stäube stammen zweckmässigerweise aus einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens, beispielsweise aus der Produktentstaubung der weiteren Reduktionszone, und/oder aus der Giesshallenentstaubung eines einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nachgeschalteten Stahlverarbeitungsprozesses 
Die Granulate werden zweckmässig vor ihrer Weiterverwertung getrocknet. Dadurch werden die Festigkeit der Granulate, sowie deren Thermostabilität erhöht. 



   Bei bisherigen Stahlherstellungsverfahren war und ist es notwendig, Schrott, sogenannten Fremdschrott, zuzukaufen und einzusetzen. Dieser Fremdschrott enthält u. a Schwermetalle wie Blei und Zink und ist verantwortlich für die bekannten Probleme bei der Stahlherstellung, die daraus resultieren, dass sich diese Schwermetalle in der Gasphase des Elektroofens anreichern. 



  Beim erfindungsgemässen Verfahren ist der Einsatz von Fremdschrott nicht mehr notwendig, weil flüssiges Roheisen und gegebenenfalls Eisenschwamm die Einsatzstoffe des Stahlherstellungsprozesses bilden und weil das Mischagglomerat aufgrund seines Anteils an oxidischem Eisen hervorragend als Schrottersatz verwendet werden kann Allenfalls kann sogenannter Eigenschrott, wie er im Rahmen eines dem erfindungsgemässen Verfahren nachgeschalteten Stahlverarbeitungsprozesses anfällt, im Stahlherstellungsverfahren eingesetzt werden Dieser Eigenschrott ist aber auch frei von Schwermetallen und verursacht infolgedessen keinen Schwermetalleintrag. 



   Vorteilhafterweise erfolgt erfindungsgemäss die Weiterverwertung der Agglomerate in einem weiteren Stahlherstellungsprozess, insbesondere einem nach einem Elektrostahlverfahren oder einem nach dem Sauerstoffaufblasverfahren ablaufenden Prozess. 



   Weiters erfolgt erfindungsgemäss zweckmässig die Weiterverwertung der Agglomerate, indem sie der Einschmelzvergasungszone und/oder der ersten Reduktionszone zugeführt werden Aufgrund ihres Kohlenstoffgehaltes leisten die Agglomerate in der Einschmelzvergasungszone einen wertvollen energetischen Beitrag. In der ersten Reduktionszone wird der Anteil an oxidischem Eisen zu metallischem Eisen bzw. Eisenschwamm reduziert, während der Kohlenstoffanteil der Agglomerate teilweise zu Reduktionsgas umgesetzt wird und einen wertvollen Beitrag zur Qualität des Topgases leistet 
Gemäss einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Weiterverwertung der Agglomerate, indem diese einem Hochofenprozess zugeführt werden.

   Wegen der chemischen Zusammensetzung der Agglomerate, sowie wegen der erreichbaren mechanischen Festigkeit sind diese hervorragend geeignet in einem Hochofenprozess eingesetzt zu werden, wobei der Kohlenstoffgehalt wiederum einen energetischen Beitrag leistet. 



   Vorteilhafterweise werden erfindungsgemäss die Agglomerate als Ausgangsmaterial für die Zementherstellung verwendet. Da die für die Zementherstellung erforderlichen Komponenten des Zementmaterials, nämlich Eisenoxide, Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Kalziumoxid, bzw Kalziumhydroxid bereits in den Agglomeraten enthalten sind, können diese Agglomerate beispielsweise einer Drehrohrofenanlage zur Zementherstellung aufgegeben werden. 



   Stoffströme des erfindungsgemässen Verfahrens (bei Vorhandensein einer weiteren Reduktionszone) flüssiges Roheisen aus der Einschmelzvergasungszone: ca. 80 t/h   Eisenschwamm aus weiterer Reduktionszone : ca.98,5 t/h   
Stahl aus dem Stahlherstellungsprozess: ca. 160 t/h   Nasswäscherschlämme   (Trockensubstanz) und Stäube: aus Reduktionsgas- und   Topgaswasche   ca. 4,6 t/h aus Exportgaswäsche: ca. 6,5 t/h 
Stäube aus Abgas des Stahlherstellungsprozesses: ca. 2,5 t/h weitere oxidische Stäube ca. 0,5 t/h 
Die erfindungsgemäss hergestellten Granulate bestehen aus folgenden Hauptkomponenten   (in   Gewichtsprozent, bezogen auf Trockensubstanz)   @   Eisen und Eisenoxide 50 - 60 %   @   Kalziumhydroxid: 20 - 25 % .

   Kohlenstoff   10-14%     @   Kohlenaschebestandteile wie   A1203,   Si02, etc.: 4 - 7 % 

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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung Fig. 1 dargestellten Ausrührungsbeispiels näher erläutert, wobei die Zeichnung in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens veranschaulicht 
In einen als Schachtofen (1) ausgebildeten Reduktionsreaktor, d h. in dessen Reduktionszone (2), werden von oben über eine Zuleitung (3) stückige eisenoxidhältige Einsatzstoffe, wie Erz (4), gegebenenfalls mit ungebrannten Zuschlagstoffen (5), chargiert.

   Der Schachtofen (I) steht mit einem Einschmelzvergaser (6) in Verbindung, in dem aus Kohlenstoffträgem und sauerstoffhältigem Gas ein Reduktionsgas erzeugt wird, welches über eine Zuleitung (7) dem Schachtofen (1) zugeführt wird und diesen im Gegenstrom zu den Einsatzstoffen (4,5) durchströmt In der Zuleitung (7) ist eine Gasreinigungs- und Gaskühlungseinrichtung, die als Wäscher (8) ausgebildet ist, vorgesehen, durch die zumindest ein Teilstrom des Reduktionsgases zwecks Temperatureinstellung hindurchgeleitet wird. 



   Der Einschmelzvergaser (6) weist eine Zuleitung (9) für feste stückige Kohlenstoffträger (10) und Zuleitungen (11) für sauerstoffhältige Gase auf. Im Einschmelzvergaser (6) sammeln sich unterhalb der Einschmelzvergasungszone (12) schmelzflüssiges Roheisen (13) und schmelzflüssige Schlacke (14), die über einen Abstich (16,15) abgestochen werden. 



   Die im Schachtofen (1) in der Reduktionszone (2) zu Eisenschwamm teil- oder fertigreduzierten Einsatzstoffe (4,5) werden dem Einschmelzvergaser (6) über eine oder mehrere Förderleitungen (17) zugeführt, beispielsweise mittels Förderschnecken. An den oberen Teil des Schachtofens (1) schliesst eine Ableitung (18) für das in der Reduktionszone entstehende Topgas an. Dieses Topgas wird zwecks Befreiung von Staub und Wasserdampf einer ebenfalls als Wäscher (19) ausgebildeten Gasreinigungseinrichtung zugeleitet. 



   Das im Wäscher (19) gereinigte Topgas steht nach einer CO2-Eliminierung (nicht dargestellt) gegebenenfalls einem weiteren Reduktionsreaktor (20) als Reduktionsgas zur Verfügung, welches über eine Reduktionsgaszuleitung (46) in den Schachtofen (20) eingebracht wird 
Der weitere Reduktionsreaktor (20) ist ebenfalls als Schachtofen ausgebildet und arbeitet wie der erste Reduktionsreaktor (1) im Gegenstromprinzip. In diesem weiteren Reduktionsreaktor (20) wird Eisenerz (21) in Stück und/oder Pelletform ebenfalls in einer Reduktionszone (22) zu Eisenschwamm direktreduziert welcher über eine Austragsvorrichtung (23) aus dem Schachtofen (20) ausgetragen wird. 



   Das aus dem weiteren Reduktionsreaktor (20) über eine Leitung (24) abgezogene Exportgas wird ebenfalls einer Reinigung und Kühlung in einem Exportgaswäscher (25) unterzogen, um es von Staubpartikeln zu reinigen und den Wasserdampfgehalt zu erniedrigen, worauf es einer weiteren Verwendung zugeführt werden kann. 



   Das aus dem Einschmelzvergaser (6) abgestochene Roheisen, sowie gegebenenfalls der aus dem weiteren Reduktionsreaktor (20) ausgetragene Eisenschwamm werden in einen Elektroofen (26) zur Herstellung von Stahl chargiert. Die bei der Stahlherstellung in diesem Elektroofen (26) entstehenden staubbelasteten Abgase werden in einer Entstaubungsanlage (27) gereinigt 
Die in den Wäschern des Reduktionsgases (8), des Topgases (19), sowie gegebenenfalls des Exportgases (25) anfallenden Schlämme werden einem Eindicker (28) zugeleitet Vom Eindicker (28) werden die eingedickten Schlämme über eine Förderleitung (29) einer Schlammtrocknungseinrichtung (30), beispielsweise einer Dekanterzentrifuge, zugeführt. 



   Die entwässerten Schlämme werden mit den in der Entstaubungsanlage (27) der Abgase aus dem Elektroofen (26) angefallenen Stauben, mit weiteren oxidischen Stäuben (31), wie   Erzabneb   und Giesshallenstäuben, und Kohlestaub (32) im Mischer (33a) einer Misch- und Granuliereinrichtung (33a, 33b) vermischt. Weiters wird dem Mischer (33a) zur weiteren Herabsetzung der Restfeuchte der entwässerten Schlämme, sowie als Bindemittel, gebrannter Kalk (34) zugefügt. Dieses Gemisch aus Schlämmen, Stäuben und Branntkalk wird anschliessend dem Granulator (33b) der Misch- und Granuliereinrichtung (33a, 33b) zugeführt In der Misch- und Granuliereinrichtung (33a, 33b) erfolgt die Granulierung des Gemischs aus Schlämmen, Stäuben und gebranntem Kalk also zweistufig.

   Beim zweistufigen Granulationsverfahren erfolgen die Verfahrensschritte Mischen und Granulieren in voneinander getrennten Reaktoren, welche unterschiedliche Grösse haben, mit separaten Antrieben ausgerüstet sind und auf die Aufgaben Mischen einerseits und Granulieren andererseits abgestimmte Misch- und Granulierwerkzeuge aufweisen 

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Das Granulat wird über eine Förderleitung (35) einer Trocknungseinrichtung (36) zugeführt. Die Trocknung der Granulate erfolgt vorzugsweise kontinuierlich in einem dritten Aggregat nach der Granulation. Dieses Aggregat kann mit einem beheizbaren Doppelmantel ausgeführt sein 
Die erfindungsgemäss hergestellten Granulate sind aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung, sowie wegen ihrer mechanischen Eigenschaften vielseitig nutzbringend verwertbar. 



   Nach einer Ausgestaltung werden die getrockneten Granulate über eine Förderleitung (37) und über die Zuleitung (3) für die stückigen eisenoxidhältigen Einsatzstoffe (4) und die Zuschlagstoffe (5) in den Schachtofen (1) eingebracht. Nach einer weiteren Ausgestaltung werden die Granulate über die Förderleitung (37) in den Einschmelzvergaser eingebracht. 



   Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zufolge werden die Granulate über eine Förderleitung (38) in den Elektroofen (26) chargiert Erfindungsgemäss werden die Granulate in einer weiteren Ausführungsform mittels einer Förderleitung oder eines Transportmittels (39), beispielsweise per Bahn, einem von der erfindungsgemässen Anlage räumlich getrennten Schmelz- und/oder Reduktionsaggregat (40), beispielsweise einem Hochofen (40a), oder einem weiteren Stahlherstellungsaggregat, bevorzugterweise einem Stahlkonverter (40b) oder Elektroofen (40c), zugeführt. 

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Claims

Gemäss einer weiteren Ausführungsform werden die Granulate mittels eines Transportmittels (41), beispielsweise per Bahn, einem Zementherstellungsprozess (42) zugeführt Auf diese Weise gelingt es, sämtliche Stäube und/oder Schlämme, die beim Waschen (8,19,25) bzw Entstauben (27) sowohl des Reduktionsgases aus dem Einschmelzvergaser (6), des Topgases aus dem ersten Reduktionsreaktor (1), der Abgase aus dem Stahlherstellungsaggregat (26) und gegebenenfalls des Exportgases aus dem weiteren Reduktionsreaktor (20) anfallen, nutzbringend in der Weise zu verwerten, dass die aus den Stäuben und/oder Schlämmen gebildeten Agglomerate der ersten Reduktionszone (2) und/oder der Einschmelzvergasungszone (12) und/oder dem Stahlherstellungsaggregat (26) und/oder der Zementindustrie (42) und/oder einem weiteren Schmelz- und/oder Reduktionsaggregat (40)

zugeführt werden Wegen der schrottlosen Fahrweise des vorzugsweise als Elektroofen ausgebildeten Stahlherstellungsaggregates (26) ist es erstmals möglich, alle in einer solchen Anlage zur Herstellung von Roheisen, Eisenschwamm und Stahl bei der Abgasreinigung anfallenden Abfall- und Reststoffe gemeinsam zu verwerten Patentansprüche:

1 Verfahren zur Herstellung von direkt reduziertem Eisen, flüssigem Roheisen und Stahl, wobei von Eisenerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschlagstoffen gebildete Einsatzstoffe in einer ersten Reduktionszone zu Eisenschwamm direkt reduziert werden, der Eisenschwamm in einer Einschmelzvergasungszone unter Zufuhr von Kohlenstoffträgern und sauerstoffhältigem Gas zu flüssigem Roheisen erschmolzen und ein Reduktionsgas erzeugt wird, welches nach einer Abgasreinigung in die erste Reduktionszone eingeleitet, dort umgesetzt und als Topgas abgezogen wird, und wobei das Topgas einer Abgasreinigung unterzogen, gegebenenfalls einer weiteren Reduktionszone zur Direktreduktion von Eisenerz zu Eisenschwamm zugeführt und nach Umsetzung mit dem Eisenerz als Exportgas abgezogen und einer Abgasreinigung unterzogen wird,

und wobei das flüssige Roheisen und gegebenenfalls der Eisenschwamm aus der weiteren Reduktionszone einem Stahlherstellungsprozess, insbesondere einem nach einem Elektrostahlverfahren ablaufenden Stahlherstellungsprozess, zugeführt werden und wobei die Abgase des Stahlherstellungsprozesses einer Reinigung unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass dass die bei der Reinigung der Abgase des Stahlherstellungsprozesses abgeschiedenen eisenhaltigen Stäube und/oder Schlämme gemeinsam mit anderen, bei der Abgasreinigung des Reduktionsgases aus der Einschmelzvergasungszone,

bei der Abgasreinigung des Topgases aus der ersten Reduktionszone und gegebenenfalls bei der Abgasreinigung des Exportgases aus der weiteren Reduktionszone anfallenden Stäube und/oder Schlämme agglomeriert werden <Desc/Clms Page number 6> und die Agglomerate einer Weiterverwertung als Einsatzstoffe eisenmetallurgischen Schmelz- und/oder Reduktionsprozessen und/oder der Zementherstellung zugeführt werden und dass das produzierte flüssige Roheisen und gegebenenfalls der Eisenschwamm aus der weiteren Reduktionszone, sowie gegebenenfalls im Rahmen des Verfahrens anfallende Staube und/oder Schlämme, bzw. daraus hergestellte Agglomerate, sowie gegebenenfalls Eigenschrott die ausschliesslichen eisenhaltigen Einsatzstoffe des Stahlherstellungsprozesses bilden.

2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der ersten Reduktionszone austretende Topgas, das gegebenenfalls aus der weiteren Reduktionszone austretende Exportgas, sowie zumindest ein Teil des aus der Einschmelzvergasungszone austretenden Reduktionsgases gewaschen und die dabei jeweils anfallenden zu agglomerierenden Schlämme gemeinsam weiterbehandelt werden 3 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Stahlerzeugungsprozess austretenden Abgase einer Trockenentstaubung unterzogen werden und die dabei anfallenden Staube gemeinsam mit den zu agglomerierenden Schlämmen agglomeriert werden.

4 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu agglomerierenden Schlämme zunächst auf einen Restfeuchtengehalt entwässert werden 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zu agglomerierenden, entwässerten Schlämme mit den bei der Trockenentstaubung des Stahlerzeugungsprozesses anfallenden Stäuben, mit weiteren oxidischen Stäuben, gegebenenfalls Kohlestaub und Branntkalk gemischt und granuliert werden 6 Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu agglomerierenden, entwässerten Schlämme in einem zweistufigen kontinuierlichen Verfahren mit den bei der Trockenentstaubung des Stahlerzeugungsprozesses anfallenden Stäuben, mit weiteren oxidischen Stäuben, gegebenenfalls Kohlestaub und Branntkalk gemischt und anschliessend granuliert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass oxidische Stäube aus einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bzw aus der Giesshallenentstaubung eines einer solchen Anlage nachgeschalteten Stahlverarbeitungsprozesses eingesetzt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate bzw. Granulate vor ihrer Weiterverwertung getrocknet werden 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate zu ihrer Weiterverwertung dem Stahlherstellungsprozess zugefuhrt werden 10 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate zu ihrer Weiterverwertung in einem weiteren Stahlherstellungsprozess, vorzugsweise einem nach einem Elektrostahlverfahren oder einem nach dem Sauerstoffaufblasverfahren ablaufenden Prozess eingesetzt werden 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate zu ihrer Weiterverwertung der Einschmelzvergasungszone und/oder der ersten Reduktionszone zugeführt werden.

12 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate zu ihrer Weiterverwertung einem Hochofenprozess zugerührt werden 13 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomerate als Ausgangsmaterial für die Zementherstellung eingesetzt werden 14 Anlage zur Herstellung von flüssigem Roheisen (13), direkt reduziertem Eisen und Stahl aus von Eisenerz (4), vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschlagstoffen (5) gebildeten Einsatzstoffen, mit einem Reduktionsreaktor (1) für Eisenerz, einem Einschmelzvergaser (6), einer den Einschmelzvergaser (6) mit dem Reduktionsreaktor (1) verbindenden Zuleitung (7) für ein im Einschmelzvergaser (6) gebildetes Reduktionsgas, wobei die Zuleitung (7) mit einem Wäscher (8)

für zumindest eine Teilmenge des Reduktionsgases versehen ist, mit einer den Reduktionsreaktor (1) mit dem Einschmelzvergaser (6) verbindenden Förderleitung (17) für das im Reduktionsreaktor (1) gebildete Reduktionsprodukt, mit einer vom Reduktionsreaktor (1) <Desc/Clms Page number 7> ausgehenden, mit einem Wäscher (19) versehenen Topgas-Ableitung (18), mit in den Einschmelzvergaser (6) mündenden Zuleitungen (9,11) für Kohlenstoffträger (10) und sauerstoffhältige Gase und einem am Einschmelzvergaser (6) vorgesehenen Abstich (15,16) für Roheisen (13) und Schlacke (14), mit einem Stahlherstellungsaggregat (26), vorzugsweise einem Elektroofen, einer von dem Stahlherstellungsaggregat (26) wegführenden, eine Entstaubungseinrichtung (27) enthaltende Abgasleitung (43), mit von den Wäschern (8,19) zu einer Einrichtung (33a,33b)

zum Agglomerieren der Schlämme führenden Schlammableitungen (44,45), dadurch gekennzeichnet, dass die Entstaubungsanlage (27) mit der Einrichtung zum Agglomerieren (33a,33b) verbunden ist und dass das Stahlherstellungsaggregat (26) ausschliesslich mit dem Roheisenabstich (16) am Einschmelzvergaser (6), gegebenenfalls mit der Einrichtung (33a,33b) zum Agglomerieren und/oder einer Einrichtung zum Zuführen von Eigenschrott und/oder einer Einrichtung zur Herstellung von direkt reduziertem Eisen verbunden ist 15.

Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Reduktionsreaktor (20) zur Aufnahme von Metallerz (21),insbesondere von weiterem Eisenerz und/oder Pellets, mit einer Reduktionsgas-Zuleitung (46), mit einer mit einem Wäscher (25) versehenen Exportgas-Ableitung (24) und mit einer Austragsvorrichtung (23) für das in diesem Reduktionsreaktor (20) gebildete Reduktionsprodukt vorgesehen ist, wobei die Topgas-Ableitung (18) des ersten Reduktionsreaktors (1) leitungsmässig mit der Reduktionsgas-Zuleitung (46) des weiteren Reduktionsreaktors (20) verbunden ist und wobei eine Schlammableitung (47) aus dem Wäscher (25) zu einer Einrichtung zum Agglomerieren (33a, 33b) der im Wäscher (25) anfallenden Schlämme führt und wobei das Stahlherstellungsaggregat (26) ausschliesslich mit der Austragsvorrichtung (23)

für das Reduktionsprodukt aus dem weiteren Reduktionsreaktor (20) und dem Roheisenabstich (16) am Einschmelzvergaser (6), sowie gegebenenfalls mit der Einrichtung (33a,33b) zum Agglomerieren und/oder einer Einrichtung zum Zuführen von Eigenschrott verbunden ist 16. Anlage nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die den Wäschern (8,19,25) zugeordneten Schlammableitungen (44,45,47) über eine Schlammentwässerungseinrichtung (30) mit der Einrichtung zum Agglomerieren (33a,33b) verbunden sind.

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlammentwässerungseinrichtung (30) als Dekanterzentrifuge ausgebildet ist.

18 Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Einrichtung zum Agglomerieren (33a,33b) als zweistufige Misch- und Granuliereinrichtung ausgebildet ist 19 Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Agglomerieren (33a, 33b) mit einer Trocknungseinrichtung (36) verbunden ist 20 Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Agglomerieren (33a, 33b) mit dem ersten Reduktionsreaktor (1) verbunden ist.

21 Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Agglomerieren (33a, 33b) mit dem Einschmelzvergaser (6) verbunden ist.

22. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Agglomerieren (33a, 33b) mit dem Stahlherstellungsaggregat (26) verbunden ist.

23. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Agglomerieren (33a,33b) leitungsmässig oder über einer Transportverbindung (39,41), beispielsweise per Bahn, mit einem Zementherstellungsprozess (42) und/oder einem von der erfindungsgemässen Anlage räumlich getrennten Schmelz- und/oder Reduktionsaggregat (40), insbesondere einem Hochofen (40a) oder einem weiteren Stahlherstellungsaggregat, vorzugsweise einem Stahlkonverter (40b) oder einem Elektroofen (40c) verbunden ist.

Hiezu 1 Blatt Zeichnungen