AT411265B - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von metallen und/oder metallvorprodukten - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Metallen und/oder Metallvorprodukten, insbesondere Roheisen und/oder Roheisenvorprodukten, wobei ein metallhaltiger Einsatzstoff in einem Schmelzaggregat aufgeschmolzen, und in dem Schmelzaggre- gat zusätzlich ein, insbesondere zumindest teilweise reduzierendes, Arbeitsgas erzeugt, und das erzeugte Arbeitsgas abgezogen wird. 



   Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Verfahren und Anlagen zur Erzeugung von Metal- len und/oder Metallvorprodukten bekannt. Einen besonderen Stellenwert nimmt dabei in einem jeden Verfahren die optimale Verwertung aller bestehender prozessbedingter Ressourcen, bei- spielsweise die Nutzung entstehender Abwärme, ein. Für den Kunden bedeutet die Nutzung dieser in der Vergangenheit oft vernachlässigten Ressourcen eine deutliche Verbesserung der Wirtschaft- lichkeit der installierten Anlage. 



   Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 8 weiter zu entwickeln, sodass eine wirtschaftlichere und ressourcenschonendere Betriebsweise eines solchen Verfahrens sowie einer solchen Vorrichtung, als bisher im Stand der Technik gezeigt, möglich ist. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss entsprechend dem Verfahren nach dem kennzeichnen- den Teil des Anspruchs 1, sowie entsprechend der Vorrichtung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 8 gelöst. 



   Dadurch, dass das abgezogene Arbeitsgas, gegebenenfalls nach einer Reinigung, insbesonde- re als Fördergas, zumindest teilweise zu einem pneumatischen Transport eines, insbesondere feinteilchenförmigen, zumindest teilweise reduzierten metallhaltigen, Materiales verwendet wird, erfolgt eine besonders effektive Verwertung des in dem Schmelzaggregat erzeugten Arbeitsgases. 



  Damit wird die Wirtschaftlichkeit des Betriebes des Schmelzaggregates bzw. der gesamten hütten- technischen Anlage verbessert. 



   Es ist im Stand der Technik bislang unbekannt die bei einem Einschmelzprozess entstehenden Gase direkt für die Förderung bzw. den Transport von zumindest teilweise reduziertem Material zu verwenden. 



   Zum Transport von Materialien in einem Hüttenwerk gelangen im Stand der Technik beispiels- weise Gurtföderer oder pneumatische Förderleitungen zum Einsatz. Bei der Förderung von Feiner- zen erfreut sich die pneumatische Förderung grosser Beliebtheit. Die aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen zur pneumatischen Förderung von Feinerz sind jedoch teuer, aufwendig, und störungsanfällig. 



   Ein Schmelzaggregat zur Erzeugung von Arbeitsgas ist dem Fachmann aus der Patentveröf- fentlichung W09704136A1 bekannt. Bislang wurde dieses Arbeitsgas direkt in einen Behandlungs- reaktor, beispielsweise einen Schachtofen eingeleitet. Für die Förderung von feinteilchenförmigen Stoffen waren gesonderte aufwendig gestaltete pneumatische Anlagen vorgesehen. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens eignet sich die vorliegende Erfindung besonders für den Transport von heissen (zumindest oberhalb der Umge- bungstemperatur temperierten) zumindest teilweise direkt reduzierten Materiales. Die Temperatur eines solchen Materiales beträgt entsprechend verschiedener Ausführungsformen der vorliegen- den Erfindung mehr als 100 C oder 200  C, bevorzugt mehr als 300  C, besonders bevorzugt mehr als 400  C oder 500  C. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Materi- al bei dem Transport mit dem Arbeitsgas umströmt, und das Material nach erfolgtem Transport wiederum von dem Arbeitsgas abgetrennt. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Ar- beitsgas, insbesondere nachder Trennung vondem Material, inein Behandlungsaggregat, vor- zugsweise zur zumindest teilweisen Reduktion und/oder Vorwärmung eines Feststoffes, eingelei- tet. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein Be- handlungsreaktor zur Behandlung, insbesondere zur zumindest teilweisen Reduktion und/oder Vorwärmung, eines, insbesondere feinteilchenförmigen und metallhaltigen, Einsatzmateriales betrieben, wobei das aus dem Behandlungsreaktor ausgebrachte behandelte Einsatzmaterial durch den, vorzugsweise pneumatischen, Transport in ein Schmelzaggregat und/oder ein anderes Aggregat zur Weiterverarbeitung des behandelten Einsatzmateriales gefördert wird. 

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   Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens handelt es sich bei dem Behandlungsreaktor um einen Reduktionsreaktor, insbesondere einen Wirbelschichtreak- tor zur Reduktion von feinteilchenförmigen Feststoffen, wie beispielsweise aus der Patentveröffent- lichung US5961690A bekannt. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Einsatzmaterial nach der Behandlung in dem Behandlungsreaktor, vorzugsweise in einem Zwi- schenbehälter, besonders bevorzugt in einer Wirbelschichtschleuse, zwischengespeichert. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Einsatzmaterial nach der Zwischenspeicherung durch das Arbeitsgas, vorzugsweise aus dem Zwischenbehälter, entnommen und transportiert. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das in dem Behandlungsreaktor behandelte Einsatzmaterial zumindest teilweise, gegebenenfalls über eine Wirbelschichtschleuse und/oder ein anderes Zwischengefäss, als Einsatzstoff in das Schmelzag- gregat eingebracht und aufgeschmolzen. 



   Die Erfindung ist weiters durch eine Vorrichtung nach Anspruch 8 gekennzeichnet. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine oder mehrere Leitungen zum Transfer des Arbeitsgases vom Schmelzaggregat zu der Einrichtung zum Transport des Materiales vorgesehen ist. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist ein Behand- lungsreaktor zur Behandlung, insbesondere zur zumindest teilweisen Reduktion und/oder Vorwär- mung eines, insbesondere feinteilchenförmigen und metallhaltigen, Einsatzmateriales vorgesehen, wobei die Einrichtung zum Transport an den Behandlungsreaktor anschliesst und zum Transport des behandelten Einsatzmateriales geeignet ist. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung führt die Ein- richtung zum Transport das behandelte Einsatzmaterial zu dem Schmelzaggreagat und/oder zu einer anderen Einrichtung zur Weiterverarbeitung des Einsatzmateriales. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist nach dem Behandlungsreaktor ein Zwischenbehälter, insbesondere eine Wirbelschichtschleuse, vorgesehen, aus dem, mittels des in dem Schmelzaggregat erzeugten Arbeitsgases, das aus dem Behand- lungsreaktor ausgebrachte Einsatzmaterial entnehmbar ist. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine Gas- Feststoff-Trennvorrichtung vorgesehen, in der das Arbeitsgas von dem, insbesondere aus einem Zwischenbehälter entnommenen, durch die Einrichtung zum Transport transportierten Materiales abtrennbar ist. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens fördert das Ar- beitsgas das Einsatzmaterial zu einer Gas-Feststoff-Trennvorrichtung, insbesondere zu einem Feststoffzyklon, in welcher das Arbeitsgas nachfolgend von dem metallhaltigen Einsatzmaterial getrennt wird. 



   Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Einsatzmaterial, gegebenenfalls über eine Wirbelschichtschleuse und/oder ein anderes Zwi- schengefäss, zur weiteren Raffination oder Verarbeitung in ein Schmelzaggregat oder einen andere technische Einrichtung eingebracht. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist das Schmelzaggregat zum Einschmelzen des behandelten, insbesondere vorreduzierten und/oder vorgewärmten, Einsatzmateriales eingerichtet. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung handelt es sich bei der Einrichtung zum Transport um eine von dem Behandlungsreaktor zu einem Schmelzaggre- gat führende, insbesondere zumindest teilweise ausgemauerte und/oder feuerfest ausgekleidete, Leitung zum pneumatischen Transport des behandelten Einsatzstoffes. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist an der Ein- richtung zum Transport, insbesondere zum Transport des behandelten Einsatzstoffes, eine Zulei- tung für das in dem Schmelzaggregat erzeugte Arbeitsgas vorgesehen. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine geeig- nete Regeleinrichtung vorgesehen, durch welche der Gasfluss und/oder die Strömung in der Ein- richtung zum Transport, insbesondere der Leitung zum pneumatischen Transport, regelbar ist. 

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  Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist diese Regeleinrichtung am Einschmelz- aggregat angeordnet, wobei gegebenenfalls ein regelbares Volumen an Arbeitsgas, beispielsweise über eine Fackel, abgeleitet und damit nicht zum Betrieb der Einrichtung zum Transport des Mate- riales zur Verfügung steht. 



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung ein neuartiges Verfahren zur Er- zeugung von Metallen und/oder Metallvorprodukten, insbesondere Roheisen und/oder Roheisen- vorprodukten, aus einem feinteilchenförmigen und metallhaltigen Einsatzstoffes vor, wobei die implementierte Förderanlage auf bewegte Teile verzichtet. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das behandelte Einsatzmaterial aus dem Behandlungsreaktor ungekühlt mittels der pneumatischen Förderung über das Schmelz- aggregat gefördert, dort von dem Fördergasstrom getrennt und beispielsweise mittels Schwerkraft- förderung oder durch Einblasen in das Schmelzaggregat, insbesondere in einen Einschmelzverga- ser, befördert. 



   Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung zum Transport (die Förderanlage) keine bewegten Teile auf. Damit entfallen die hohen Instandhaltungskosten, wie sie aus anderen pneumatischen Förderanlagen bekannt sind. 



   Die Erfindung ist entsprechend einer besonderen und nicht-einschränkenden Ausführungsform anhand einer schematischen Skizze dargestellt. Es zeigt: 
Fig.1ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Metallen und/oder Metallvorpro- dukten 
Ein Einschmelzvergaser (1) erzeugt Reduktionsgas mit einer Temperatur zwischen 500 und 900  C, insbesondere einer Temperatur von 800  C bis 850  C, das in Zyklonen (3) entstaubt wird und in einer ausgemauerten Rohrleitung (7) abgeführt wird. Diese Rohrleitung (7) wird zur Aufga- bestelle des DRI (direkt reduziertes Eisenerz) geführt, wo DRI mit Hilfe einer Wirbelschichtschleuse (10) in den Reduktionsgasstrom aufgegeben wird. Das DRI stammt aus einem Behandlungsreak- tor, vorzugsweise einem Reduktionsofen, insbesondere einem Wirbelschichtreduktionsreaktor (12). 



   Das Reduktionsgas mit dem DRI wird nun in der ansteigenden Reduktionsgasleitung (8) über den Einschmelzvergaser geführt und gelangt in einen Abscheidezyklon (6). Dort wird das DRI vom Reduktionsgas getrennt. Wieder mit Hilfe einer Wirbelschichtschleuse (4) gelangt das DRI mit Schwerkraft über mehrere Eintragsrohre (5) in den Einschmelzvergaser. Das vom DRI getrennte Reduktionsgas wird nun wieder in einem Rohrleitungsabschnitt (9) unter den Reaktor (12) geführt. 



  Durch die Reduktionsgasleitungen (8) und (9) sowie durch die Wirbelschichtschleuse (10) wird eine höchst funktionelle pneumatische Förderanlage realisiert. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Erzeugung von Metallen und/oder Metallvorprodukten, insbesondere Roh- eisen und/oder Roheisenvorprodukten, wobei ein metallhaltiger Einsatzstoff in einem 
Schmelzaggregat aufgeschmolzen, und in dem Schmelzaggregat zusätzlich ein, insbeson- dere zumindest teilweise reduzierendes, Arbeitsgas erzeugt, und das erzeugte Arbeitsgas abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das abgezogene Arbeitsgas, gegebe- nenfalls nach einer Reinigung, insbesondere als Fördergas, zumindest teilweise zu einem pneumatischen Transport eines, insbesondere feinteilchenförmigen, zumindest teilweise reduzierten metallhaltigen Materiales verwendet wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material bei dem Trans- port mit dem Arbeitsgas umströmt, und das Material nach erfolgtem Transport wiederum von dem Arbeitsgas abgetrennt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgas, ins- besondere nach der Trennung von dem Material, in ein Behandlungsaggregat, vorzugs- weise zur zumindest teilweisen Reduktion und/oder Vorwärmung eines Feststoffes, einge- leitet wird.

   4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behandlungsreaktor zur Behandlung, insbesondere zur zumindest teilweisen Re- duktion und/oder Vorwärmung, eines, insbesondere feinteilchenförmigen und metallhalti- <Desc/Clms Page number 4> gen, Einsatzmateriales betrieben wird, wobei das aus dem Behandlungsreaktor ausge- brachte behandelte Einsatzmaterial durch den pneumatischen Transport in ein Schmelz- aggregat und/oder ein anderes Aggregat zur Weiterverarbeitung des behandelten Einsatz- materiales gefördert wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzmaterial nach der Behandlung in dem Behandlungsreaktor, vorzugsweise in einem Zwischenbehälter, besonders bevorzugt in einer Wirbelschichtschleuse, zwischengespeichert wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzmaterial nach der Zwischenspeicherung durch das Arbeitsgas, vorzugsweise aus dem Zwischenbehälter, entnommen und transportiert wird.

   7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Behandlungsreaktor behandelte Einsatzmaterial zumindest teilweise, ge- gebenenfalls über eine Wirbelschichtschleuse und/oder ein anderes Zwischengefäss, als Einsatzstoff in das Schmelzaggregat eingebracht und aufgeschmolzen wird.

   8. Vorrichtung zur Erzeugung von Metallen und/oder Metallvorprodukten, insbesondere Roh- eisen und/oder Roheisenvorprodukten, aus einem metallhaltigen Einsatzstoff mit einem Schmelzaggregat (1) zum Einschmelzen des Einsatzstoffes, wobei in dem Schmelzaggre- gat zusätzlich ein, insbesondere zumindest teilweise reduzierendes, Arbeitsgas erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (8) zum pneumatischen Transport eines, insbesondere feinteilchenförmigen, zumindest teilweise reduzierten metallhaltigen, Materiales vorgesehen ist, die zumindest teilweise durch das im Schmelzaggregat erzeug- te Arbeitsgas betreibbar ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Leitun- gen (7) zum Transfer des Arbeitsgases vom Schmelzaggregat zu der Einrichtung (8) zum Transport des Materiales vorgesehen ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behandlungs- reaktor zur Behandlung, insbesondere zur zumindest teilweisen Reduktion und/oder Vor- wärmung eines, insbesondere feinteilchenförmigen und metallhaltigen, Einsatzmateriales vorgesehen ist, wobei die Einrichtung zum Transport an den Behandlungsreaktor an- schliesst und zum Transport des behandelten Einsatzmateriales geeignet ist.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Transport (9) das behandelte Einsatzmaterial zu dem Schmelzaggregat (1) und/oder zu einer anderen Einrichtung zur Weiterverarbeitung des Einsatzmateriales führt.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Be- handlungsreaktor ein Zwischenbehälter, insbesondere eine Wirbelschichtschleuse (10), vorgesehen ist, aus der, mittels des in dem Schmelzaggregat erzeugten Arbeitsgases, das aus dem Behandlungsreaktor ausgebrachte Einsatzmaterial entnehmbar ist.

   13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeich- net, dass eine Gas-Feststoff-Trennvorrichtung (6) vorgesehen ist, in der das Arbeitsgas von dem, insbesondere aus einem Zwischenbehälter entnommenen, durch die Einrichtung zum Transport transportierten Material abtrennbar ist.