AT508930B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von presslingen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Presslingen, welche direktreduziertes feinteilchenförmiges Eisen (Direct reduced iron, DRI) aus einer Wirbelschichtreduktionsanlage (1) zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz (2) enthalten, wobei in der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) bei der Direktreduktion hergestelltes direktreduziertes feinteilchenförmiges Eisen (DRI) zu Presslingen (8) kompaktiert wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass dem direktreduzierten feinteilchenförmigen Eisen (DRI) trockenes feinteilchenförmiges Material welches zumindest feinteilchenförmiges Eisenerz (2) sowie gegebenenfalls feinteilchenförmiges Eisen und Kohlenstoff enthält, zugemischt wird, und die dabei erhaltene Mischung darauffolgend zu Presslingen (8) kompaktiert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

österreichisches Patentamt AT508 930B1 2011-05-15

Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON PRESSLINGEN

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Presslingen enthaltend direktreduziertes feinteilchenförmiges Eisen (Direct reduced iron, DRI) aus einer Wirbelschichtreduktionsanlage zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Eine Art der Direktreduktion von Eisenerz mittels eines Reduktionsgases basiert darauf, dass feinteilchenförmiges Eisenerz mit einer Korngröße von 0,005 bis 12 mm in einer Wirbelschicht reduziert wird. Die Wirbelschicht wird dadurch erhalten, dass Reduktionsgas in einem Wirbelschichtreaktor einer Wirbelschichtreduktionsanlage in das feinteilchenförmige Eisenerz eingeblasen wird. Das feinteilchenförmige Eisenerz wird durch den Gasstrom in der Schwebe gehalten und reagiert mit dem Reduktionsgas, wobei es selber reduziert wird und das Reduktionsgas oxidiert wird. Nach einer gewissen Verweilzeit in dem Wirbelschichtreaktor wird das so reduzierte feinteilchenförmige Material entnommen. Es ist bekannt, das feinteilchenförmige Eisenerz in einer Kaskade von mehreren Wirbelschichtreaktoren durch Reduktionsgas zu reduzieren. Beispielsweise wird beim FINEX®- Verfahren oder beim FINMET®-Verfahren das feinteilchenförmige Eisenerz im Gegenstrom zu einem Reduktionsgasstrom durch eine Kaskade mehrerer Wirbelschichtreaktoren geleitet.

[0003] Das aus dem in Strömungsrichtung des feinteilchenförmigen Eisenerzes gesehen letzten Wirbelschichtreaktor entnommene Material, das weitgehend reduziert ist, wird meist einem Endreduktions- beziehungsweise Einschmelzschritt zur Erzeugung von Roheisen unterworfen. Dieses Material wird auch als direktreduziertes feinteilchenförmiges Eisen (Direct reduced iron, DRI) bezeichnet. Ein solcher Endreduktions- beziehungsweise Einschmelzschritt wird beispielsweise in einem Einschmelzvergaser durchgeführt. In einem solchen Einschmelzvergaser wird aus Kohlenstoffträgern und Sauerstoff durch Vergasungsreaktionen ein Reduktionsgas hergestellt sowie vorreduzierte Eisenträger -beispielsweise eben das dem letzten Wirbelschichtreaktor entnommene, weitgehend reduzierte Material DRI - einer Endreduktion unterworfen sowie das dabei entstehende Roheisen eingeschmolzen. Der Endreduktions- beziehungsweise Einschmelzschritt kann aber auch in einem von einem Einschmelzvergaser verschiedenen Typ einer Schmelzreduktionsanlage, oder beispielsweise in einem Hochofen stattfinden.

[0004] Das DRI kann aber auch als Eisenträger für andere Anwendung, beispielsweise für ein Stahlwerk etwa in Lichtbogenöfen oder Konvertern, verwendet werden.

[0005] Zwecks effizienter Verfahrensführung sollen für eine Nutzung in einem Einschmelzvergaser vorgesehene Eisenträger eine Korngrößenverteilung aufweisen, mit der einerseits die mit zu geringen Korngrößen der Eisenträger verbundenen negativen Effekte - wie ungleichmäßige Gasverteilung im Einschmelzvergaser -, und andererseits die mit zu großen Korngrößen der Eisenträger verbundenen negativen Effekte auf den Einschmelzvergaserbetrieb - wie verzögertes Einschmelzverhalten und erhöhter Anteil an direkter Reduktion, und infolgedessen auch höhere Reduktionsmittelverbräuche - vermieden werden. Um das feinteilchenförmig vorliegende, aus dem letzten Wirbelschichtreaktor entnommene Material DRI im Einschmelzvergaser als Eisenträger nutzen zu können, wird es beispielsweise durch Kompaktierung zu Presslingen verarbeitet. Dazu wird das dem letzten Wirbelschichtreaktor entnommene Material DRI zunächst einem Sammelbehälter, auch genannt DRI-Fines Bunker, zugeführt und von dort einer Kompaktierungsanlage zugeführt. Da das DRI feinteilchenförmig anfällt, wird im Rahmen dieser Anmeldung die Bezeichnung DRI-Fines Bunker verwendet, wobei in dieser Bezeichnung der Teil Fines aufgrund der feinteilchenförmigen Größe des DRI vorhanden ist. Der Sammelbehälter - beziehungsweise DRI-Fines Bunker - ist im Betrieb erforderlich, um kurzzeitige Anlagenstörungen, welche beim pneumatischen Transport zwischen dem letzten Wirbelschichtreaktor und Sammelbehälter - beziehungsweise DRI-Fines Bunker - auftreten können, ausgleichen zu können; der Sammelbehälter -beziehungsweise DRI-Fines Bunker - wirkt dabei als Pufferspeicher für die Materialzufuhr von DRI in ihm nachgeschaltete Anlagenteile. 1/11 österreichisches Patentamt AT508 930 B1 2011-05-15 [0006] Auch bei Verwendung von DRI als Eisenträger in Hochofen oder Stahlwerk wird das DRI kompaktiert.

[0007] Verbrauchtes, das heißt für die Reduktionsreaktion genutztes, Reduktionsgas wird im Allgemeinen bei Wirbelschichtreduktionsverfahren aus dem in seiner Strömungsrichtung gesehen letzten Wirbelschichtreaktor entnommen und als sogenanntes Off-Gas abgeführt. Das Off-Gas führt, da es ja einen oder mehrere Wirbelschichtreaktoren mit feinteilchenförmigem Eisenerz durchlaufen hat, feinteilchenförmiges Material mit sich, das unter Anderem feinteilchenförmiges Eisenoxid aus dem Eisenerz sowie bei der Reduktion entstandenes feinteilchenförmiges Eisen und etwas Kohlenstoff enthält. Zur Abtrennung dieser Staubfracht wird das Off-Gas entstaubt, beispielsweise mittels einer Trockenentstaubungsvorrichtung, wie etwa Filtervorrichtung mittels Schlauchfiltern oder Keramischen Filtern oder mittels Zyklon. Das abgetrennte Material, welches im Fall einer Trockenentstaubung ein trockener eisenoxidhaltiger Staub ist, hat - besonders da er ja neben Eisenoxid auch bereits zu Eisen reduziertes Material enthält - einen hohen Eisengehalt und Kohlenstoffgehalt und sollte daher aus ökonomischen Gründen als Eisenträger-Rohstoff genutzt werden - beispielsweise bei einer Roheisenerzeugung in einem Einschmelzvergaser oder Hochofen, oder in einem Stahlwerk. Bevorzugterweise sollte es in Roheisenerzeugungsprozessen genutzt werden, die mit den Wirbelschichtreaktoren, in denen es entstanden ist, verbunden sind. Da das abgetrennte Material aber wesentlich feiner ist als das den Wirbelschichtreaktoren zugeführte feinteilchenförmige Material und es auch zu fein ist, um beispielsweise dem Einschmelzvergaser zugegeben zu werden, bereitet seine ökonomische Nutzung Schwierigkeiten.

[0008] Im Fall der Stilllegung einer Wirbelschichtreduktionsanlage müssen die Wirbelschichtreaktoren entleert werden, um ein Durchlaufen des in ihnen enthaltenen Materials durch die Verteilerböden und Agglomeration sowie Anpackungen zu vermeiden. Ebenso wie in den Trockenentstaubungsvorrichtungen für Off-Gas fällt dabei feinteilchenförmiges Material an, das unter Anderem feinteilchenförmiges Eisenoxid aus dem Eisenerz, sowie bei der Reduktion entstandene feinteilchenförmiges Eisen, sowie Kohlenstoff enthält. Auch dieses Material sollte einer Nutzung als Eisenträger-Rohstoff zugeführt werden, beispielsweise bei einer Roheisenerzeugung in einem Einschmelzvergaser oder Hochofen, oder in einem Stahlwerk.

[0009] Eine Nutzung derartiger feinteilchenförmigen Materialien durch Zugabe in die Wirbelschichtreaktoren ist nicht möglich, da die feinteilchenförmigen Materialien zu einem großen Anteil sofort wieder aus den Wirbelschichten ausgeblasen werden würden, weil sie größenmäßig überwiegend unterhalb beziehungsweise im Bereich der Trenngröße der in den Wirbelschichtreaktoren enthaltenen Zyklone liegen.

[0010] Eine Nutzung der feinteilchenförmigen Materialien in Staubbrennern zur Einbringung in einen Einschmelzvergaser ist aufgrund des für Staubbrenner zu geringen Kohlenstoff-Gehaltes ungünstig, weil dazu ein Einsatz von zusätzlichen Energieträgern, beispielsweise in Form von Kohle oder Brenngas, notwendig wäre.

[0011] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine einfache, ökonomisch vorteilhafte Nutzung von feinteilchenförmigen Materialien als Eisenträger-Rohstoff erlaubt, wobei diese feinteilchenförmigen Materialien in Wirbelschichtreduktionsanlage zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz anfallen und feinteilchenförmiges Eisenoxid sowie gegebenenfalls feinteilchenförmiges Eisen sowie Kohlenstoff enthalten, und eine für eine Nutzung in den Wirbelschichtreaktoren zu geringe Teilchengröße haben. Bevorzugt erfolgt die Nutzung im Rahmen der mit den Wirbelschichtreduktionsanlagen verbundenen Roheisenerzeugungsprozessen.

[0012] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Presslingen, welche direktreduziertes feinteilchenförmiges Eisen (Direct reduced iron, DRI) aus einer Wirbelschichtreduktionsanlage zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz enthalten, wobei in der Wirbelschichtreduktionsanlage bei der Direktreduktion hergestelltes direktreduziertes feinteilchenförmiges Eisen (DRI) zu Presslingen kompaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem direktreduzierten feinteilchenförmigen Eisen (DRI) trockenes feinteilchenförmiges Material 2/11 österreichisches Patentamt AT508 930 B1 2011-05-15 welches zumindest feinteilchenförmiges Eisenoxid sowie gegebenenfalls feinteilchenförmiges Eisen und Kohlenstoff enthält, zugemischt wird, und die dabei erhaltene Mischung darauffolgend zu den Presslingen kompaktiert wird.

[0013] Durch die Zuführung des trockenen feinteilchenförmigen Materials zum DRI werden aus der entstehenden Mischung Presslinge erhalten, die dieses Material enthalten. Die Bestandteile des trockenen feinteilchenförmigen Materials werden in den Presslingen weiteren Nutzungen als Eisenträger-Rohstoff - beispielsweise zur Roheisenerzeugung -die den Einsatz von Material erfordern, welches grober ist als das trockene feinteilchenförmige Material, zugänglich gemacht.

[0014] Wenn DRI kompaktiert wird, wird das Produkt auch heißes kompaktiertes Eisen (Hot compacted iron, HCl) genannt. Die erfindungsgemäßen Presslinge enthalten gemäß einer solchen Nomenklatur also heißes kompaktiertes Eisen.

[0015] Das trockene feinteilchenförmige Material enthält zumindest Eisenoxid. Dabei ist Eisenoxid mit jeglicher Oxidationsstufe des Eisens von dem Begriff Eisenoxid umfasst, es kann sich also beispielsweise um FeO, oder um Fe203, oder um Fe304, oder um andere Eisenoxide, oder um Mischungen verschiedener Eisenoxide handeln. Das Eisenoxid kann dabei aus dem Eisenerz, welches in der Wirbelschichtreduktionsanlage reduziert wird, stammen.

[0016] Das trockene feinteilchenförmige Material kann auch feinteilchenförmiges Eisen enthalten, und es kann auch feinteilchenförmigen Kohlenstoff enthalten. Das feinteilchenförmige Eisen kann dabei aus der Reduktion des feinteilchenförmigen Eisenerzes in der Wirbelschichtreduktionsanlage stammen.

[0017] Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stammt das trockene feinteilchenförmige Material aus einer Trockenentstaubung des Off-Gases der Wirbelschichtreduktionsanlage.

[0018] Als Off-Gas wird das verbrauchte Reduktionsgas bezeichnet, welches aus dem in Strömungsrichtung des Reduktionsgases gesehen letzten Wirbelschichtreaktor einer Wirbelschichtreduktionsanlage ausgeführt wird.

[0019] Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das trockene feinteilchenförmiges Material dadurch gewonnen, dass aus Wirbelschichtreaktoren der Wirbelschichtreduktionsanlage vor einem Anlagenstillstand direktreduziertes feinteilchenförmiges Material entnommen wird.

[0020] Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stammt das trockene feinteilchenförmige Material aus einer, bevorzugt der Wirbelschichtreduktionsanlage in einem Anlagenverbund zugeordneten, Feinerztrocknungsanlage, beispielsweise einer Wirbelschichttrocknungsanlage.

[0021] Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stammt das trockene feinteilchenförmige Material aus einer Entstaubungseinrichtung einer Materialtransportvorrichtung, die bevorzugterweise der Wirbelschichtreduktionsanlage in einem Anlagenverbund zugeordnet ist.

[0022] Es sind auch Mischformen dieser Ausführungsformen möglich.

[0023] Vorteilhafterweise hat der Mengenanteil des trockenen feinteilchenförmigen Materials in der Mischung eine Untergrenze von 0,25 Gewichts%, bevorzugt von 0,5 Gewichts%, und beträgt der Mengenanteil bis zu 10 Gewichts%, bevorzugt bis zu 5 Gewichts%. Dabei sind die angegebenen Grenzwerte der Bereiche inkludiert. Die entsprechende Limitierung ergibt sich durch eine ungünstige Produktqualität wie beispielsweise niedrige Dichte und erhöhte Zerfallsanfälligkeit der Presslinge.

[0024] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer zumindest einen Wirbelschichtreaktor umfassenden Wirbelschichtreduktionsanlage zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz, einem Sammelbehälter zur Aufnahme von in der Wirbelschichtreduktionsanlage hergestell- 3/11 österreichisches Patentamt AT508 930B1 2011-05-15 tem direktreduziertem feinteilchenförmigem Eisen (DRI), einer Überführungsleitung zur Überführung des in der Wirbelschichtreduktionsanlage hergestellten direktreduzierten feinteilchenförmigen Eisens (DRI) in den Sammelbehälter, einer Kompaktierungsanlage zur Kompaktierung von feinteilchenförmigem Material, einer Zufuhrleitung zur Zufuhr von direktreduziertem feinteilchenförmigem Eisen (DRI) aus dem Sammelbehälter in die Kompaktierungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Staubzufuhrleitungen zur Zufuhr von trockenem feinteilchenförmigem Material welches zumindest feinteilchenförmiges Eisenoxid sowie gegebenenfalls feinteilchenförmiges Eisen und Kohlenstoff enthält, in den Sammelbehälter zur Sammlung von direktreduziertem feinteilchenförmigen Eisen (DRI) und/oder in die Zufuhrleitung münden.

[0025] Die Zufuhr von trockenem feinteilchenförmigem Material welches zumindest feinteilchenförmiges Eisenoxid sowie gegebenenfalls feinteilchenförmiges Eisen und Kohlenstoff enthält erfolgt nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung pneumatisch. Da das Material trocken vorliegt, kann es mittels einer pneumatischen Förderung ohne Verstopfungsgefahr transportiert werden. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann die Zufuhr mittels Becherwerken, Kratzförderern oder mittels Schwerkraft erfolgen.

[0026] Nach einer bevorzugten Ausführungsform entspringt aus zumindest einem Wirbelschichtreaktor der Wirbelschichtreduktionsanlage eine Off-Gas-Leitung zur Abfuhr von verbrauchtem Reduktionsgas - genannt Off-Gas -, wobei in der Off-Gas-Leitung eine Trockenentstaubungsvorrichtung des in der Off-Gas-Leitung geführten Gasstromes vorhanden ist, wobei zumindest eine von der einen oder mehreren Staubzufuhrleitungen aus der Trockenentstaubungsvorrichtung entspringt.

[0027] Die Trockenentstaubungsvorrichtung ist bevorzugterweise mit keramischen und/oder metallischen Filterkerzen, und/oder mit Schlauchfiltern, und/oder mit einem oder mehreren Zyklonen ausgestattet. Je nachdem, welche Temperatur die Trockenentstaubungsvorrichtung ohne Schaden überstehen kann, ist in Strömungsrichtung des Off-Gases gesehen vor der Trockenentstaubungsvorrichtung eine Vorrichtung zur Kühlung des Off-Gases in der Off-Gas-Leitung angeordnet. Mit dieser kann das Off-Gas bei Bedarf auf eine für die Trockenentstaubungsvorrichtung unschädliche Temperatur gekühlt werden.

[0028] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entspringt aus den Wirbelschichtreaktoren der Wirbelschichtreduktionsanlage jeweils eine Abzugsleitung zum Abziehen von in dem jeweiligen Wirbelschichtreaktor vorhandenem direktreduzierten feinteilchenförmigen Material -vorzugsweise vor einem Stillstand der Wirbelschichtreduktionsanlage -, wobei zumindest eine von der einen oder mehreren Staubzufuhrleitungen in zumindest einer der Abzugsleitungen entspringt.

[0029] Der DRI-Fines Bunker ist mit einer Gasausleitung versehen, durch die beispielsweise das in einer pneumatisch betriebene Staubzufuhrleitung zur Zufuhr von trockenem eisenoxidhaltigem Material in den Sammelbehälter zur Sammlung von direktreduziertem feinteilchenförmigen Eisen (DRI) für pneumatischen Transport genutzte Gas -beispielsweise Stickstoff oder andere inerte Fördergase -, oder mit aus dem letzten Wirbelschichtreaktor gelieferten DRI in den DRI-Fines Bunker gelangtes Gas, aus dem DRI-Fines Bunker ausgeleitet wird.

[0030] Aus dem DRI-Fines Bunker auszuleitendes Gas, genannt Vent-Gas, führt eine erhebliche Menge an Staub mit sich, denn einerseits ist der Inhalt des DRI-Fines Bunker feinteilchenförmig, und andererseits entstehen bei der Lieferung von DRI aus dem letzten Wirbelschichtreaktor in den DRI-Fines Bunker durch Reibung der Partikel aneinander immer kleinere Partikel -was selbstverständlich auch für die Partikel des dem DRI-Fines Bunker zugeführten trockenen feinteilchenförmigen Materials während der Zufuhr in den DRI-Fines Bunker gilt. Zwecks Entstaubung des Vent-Gases ist daher eine Entstaubungsvorrichtung, bevorzugt eine Trockenentstaubungsvorrichtung, vorgesehen. Diese ist entweder noch innerhalb des DRI-Fines Bunkers so angeordnet, dass die Entstaubung vor Eintritt des Vent-Gases in die Gasausleitung erfolgt.

[0031] Oder sie ist in der Gasausleitung angeordnet. Dabei kann die Trockenentstaubungsvorrichtung in der Gasausleitung beispielsweise seitlich neben dem DRI-Fines Bunker, oder ober- 4/11 österreichisches Patentamt AT508 930 B1 2011-05-15 halb beziehungsweise unterhalb des DRI-Fines Bunkers angeordnet sein. Das in der Trockenentstaubungsvorrichtung aus dem Vent-Gas abgeschiedene trockene feinteilchenförmige Material wird bevorzugt in die Zufuhrleitung zur Zufuhr von direktreduziertem feinteilchenförmigem Eisen (DRI) aus dem Sammelbehälter in die Kompaktierungsanlage zugeben. Entsprechend ist in einer entsprechenden Ausführungsform eine von der Trockenentstaubungsvorrichtung in der Gasausleitung ausgehende und in die Zufuhrleitung mündende Staubzufuhrleitung vorhanden.

[0032] Die Trockenentstaubungsvorrichtung ist bevorzugterweise mit keramischen und/oder metallischen Filterkerzen, und/oder mit Schlauchfiltern, und/oder mit einem oder mehreren Zyklonen ausgestattet.

[0033] Nach einer anderen Ausführungsform ist eine in den Sammelbehälter und/oder die Zufuhrleitung mündende Staubzufuhrleitung vorhanden, die von einer- bevorzugt der Wirbelschichtreduktionsanlage in einem Anlagenverbund zugeordneten -Feinerztrocknungsanlage, beispielsweise einer Wirbelschichttrocknungsanlage, ausgeht. Nach einer anderen Ausführungsform ist eine in den Sammelbehälter und/oder die Zufuhrleitung mündende Staubzufuhrleitung vorhanden, die von einer Entstaubungseinrichtung einer Materialtransportvorrichtung -welche selbst bevorzugterweise der Wirbelschichtreduktionsanlage in einem Anlagenverbund zugeordnet ist - ausgeht.

[0034] Die erfindungsgemäß hergestellten Presslinge können beispielsweise wie beschrieben als Eisenträger für eine Schmelzreduktionsanlage wie beispielsweise einen Einschmelzvergaser verwendet werden.

[0035] Sie können auch als Eisenträger für einen Hochofen verwendet werden.

[0036] Sie können auch als Eisenträger für ein Stahlwerk, beispielsweise für Lichtbogenofen oder Konverter, verwendet werden.

[0037] Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden schematischen Figuren diskutiert.

[0038] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Wirbelschicht reduktionsanlage zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz, bei der die Presslinge einem Schachtreaktor zugeführt werden.

[0039] Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Wirbelschicht reduktionsanlage zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz, bei der die Presslinge einer Chargiervorrichtung zur Chargierung in einen Einschmelzvergaser zugeführt werden.

[0040] Figur 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Sammelbehälter 5 aus Fi gur 1.

[0041] Die in Figur 1 dargestellte Wirbelschichtreduktionsanlage 1 zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz 2 umfasst vier in Serie geschaltete Wirbelschichtreaktoren 3a, 3b, 3c, 3d. Feinteilchenförmiges Eisenerz 2 wird in den Wirbelschichtreaktor 3a eingegeben und durchläuft die Serie der Wirbelschichtreaktoren in Richtung des Wirbelschichtreaktors 3d, was durch strichlierte Pfeile dargestellt ist. Das in der Serie der Wirbelschichtreaktoren hergestellte direktreduzierte feinteilchenförmige Eisen (DRI) wird aus dem Wirbelschichtreaktor 3d über eine pneumatisch betriebene Überführungsleitung 4 in einen Sammelbehälter 5 überführt. Aus dem Sammelbehälter 5 wird das direktreduzierte feinteilchenförmige Eisen (DRI) über eine Zufuhrleitung 6 einer Kompaktierungsanlage 7 zur Kompaktierung von feinteilchenförmigem Material zugeführt. In der Kompaktierungsanlage 7 werden Presslinge 8 aus dem DRI hergestellt. Diese werden dem Schachtreaktor 13 zugeführt und in diesem vorreduziert.

[0042] Reduktionsgas 9 wird durch Vergasung von Kohlenstoffträgern 11 unter Zufuhr von Sauerstoff 12 in einem Einschmelzvergaser 10 gewonnen. Weiterhin wird im Einschmelzvergaser 10 vorreduziertes eisenhaltiges Material aus dem Schachtreaktor 13 ausreduziert und geschmolzen. Das dabei erhaltene Roheisen 14 wird aus dem Einschmelzvergaser 10 abgestochen. Das Reduktionsgas 9 wird zum Teil in die Serie der Wirbelschichtreaktoren 3a, 3b, 3c, 3d 5/11 österreichisches Patentamt AT508 930B1 2011-05-15 und zum Teil in den Schachtreaktor 13 eingeleitet. Das Reduktionsgas 9 durchläuft die Wirbelschichtreaktoren 3a, 3b, 3c, 3d in Richtung von Wirbelschichtreaktor 3d nach Wirbelschichtreaktor 3a. Aus dem Wirbelschichtreaktors 3a wird verbrauchtes Reduktionsgas, genannt Off-Gas, durch die Off-Gas-Leitung 15 abgeführt.

[0043] In der Off-Gas-Leitung 15 ist eine Trockenentstaubungsvorrichtung 16 zur Entstaubung des in der Off-Gas-Leitung geführten Gasstromes von Off-Gas vorhanden, die in diesem Fall keramische Filterkerzen umfasst. Dabei fällt in der Trockenentstaubungsvorrichtung 16 trockenes feinteilchenförmiges Material an. Aus der Trockenentstaubungsvorrichtung 16 entspringt eine Staubzufuhrleitung 17 zur Zufuhr von trockenem feinteilchenförmigem Material aus der Trockenentstaubungsvorrichtung 16 in den Sammelbehälter 5. Die Zufuhr erfolgt pneumatisch.

[0044] Aus jedem der Wirbelschichtreaktoren 3a, 3b, 3c, 3d entspringt jeweils eine Abzugsleitung 18a, 18b, 18c, 18d zum Abziehen von in dem jeweiligen Wirbelschichtreaktor vorhandenem direktreduzierten trockenen feinteilchenförmigen Material bei Stillstand des Wirbelschichtreduktionsanlage. Eine Staubzufuhrleitung 19 zur Zufuhr von trockenem feinteilchenförmigem Material aus den Abzugsleitungen in den Sammelbehälter 5 entspringt in jeder der Abzugsleitungen. Die Zufuhr erfolgt pneumatisch.

[0045] In einer Feinerztrocknungsanlage 20, die der Wirbelschichtreduktionsanlage 1 in einem Anlagenverbund zugeordnet ist, anfallendes trockenes feinteilchenförmiges Material wird über die Staubzufuhrleitung 21 dem Sammelbehälter 5 zugeführt.

[0046] In einer Entstaubungsanlage 22 einer Materialtransportvorrichtung 23, die der Wirbelschichtreduktionsanlage 1 in einem Anlagenverbund zugeordnet ist, anfallendes trockenes feinteilchenförmiges Material wird über die Staubzufuhrleitung 24 dem Sammelbehälter 5 zugeführt.

[0047] Auf die Darstellung von Teilen der Wirbelschichtreduktionsanlage 1, die eine Weiterführung und Weiterbehandlung des Off-Gases betreffen und sowie auf andere Anlagendetails, wie beispielsweise einen Kühlgaskreislauf für das Reduktionsgas 9, wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.

[0048] Figur 2 zeigt eine Abwandlung der in Figur 1 gezeigten Wirbelschichtreduktionsanlage. Der Unterschied zu Figur 1 besteht darin, dass die Presslinge 8 nicht einem Schachtreaktor, sondern einer Chargiervorrichtung 28 zur Chargierung in einen Einschmelzvergaser 10 zugeführt werden. Von der Chargiervorrichtung 28 werden die Presslinge 8 in den Einschmelzvergaser eingebracht. Das Reduktionsgas 9 wird der Chargiervorrichtung 28 nicht zugeführt. Außerdem münden die Staubzufuhrleitung 24 und die Staubzufuhrleitung 21 in die Zufuhrleitung, und nicht in den Sammelbehälter 5.

[0049] Figur 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Sammelbehälter 5 aus Figur 1 samt mit ihm verbundener Anlagenteile, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in Figur 1 nicht alle dargestellt waren. Das in der Serie der Wirbelschichtreaktoren hergestellte direktreduzierte feinteilchenförmige Eisen (DRI) wird aus dem Wirbelschichtreaktor 3d der Figur 1 über die pneumatisch betriebene Überführungsleitung 4 in den Sammelbehälter 5 überführt. Aus dem Sammelbehälter 5 wird das direktreduzierte feinteilchenförmige Eisen (DRI) über eine Zufuhrleitung 6 einer Kompaktierungsanlage 7 zur Kompaktierung von feinteilchenförmigem Material zugeführt. Die Staubzufuhrleitung 17 zur Zufuhr von trockenem eisenoxidhaltigem Staub aus der Trockenentstaubungsvorrichtung 16 der Figur 1 mündet in den Sammelbehälter 5. Vent-Gas wird über die Gasausleitung 26 aus dem Sammelbehälter 5 ausgeleitet. Zwecks Entstaubung des Vent-Gases ist eine Trockenentstaubungsvorrichtung 25, die keramische Filterkerzen umfasst, innerhalb des DRI-Fines Bunker so angeordnet, dass die Entstaubung vor Eintritt des Vent-Gases in die Gasausleitung 26 erfolgt. An den keramischen Filterkerzen abgeschiedener Staub fällt beim Abreinigen der keramischen Filterkerzen -beispielsweise durch einen Spülgasstoß - auf das im Sammelbehälter gesammelte Material 27.

[0050] Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass ein Eisenträger erstellt wird, der mit bereits zur Kompaktierung von DRI vorhandenen Kompaktierungsvorrichtungen erzeugt 6/11 österreichisches Patentamt AT508 930B1 2011-05-15 wird und daher minimale Modifikationen oder Erweiterungen von Anlagen, beziehungsweise keine zusätzlichen Anlagen zu seiner Erstellung, erfordert. Das reduziert die mit der Erstellung der erfindungsgemäßen Eisenträger verbundenen Kosten. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass trockenes feinteilchenförmiges Material, welches zumindest feinteilchenförmiges Eisenoxid sowie gegebenenfalls feinteilchenförmiges Eisen und Kohlenstoff enthält, als Eisenträger genutzt wird, anstatt wie bisher einer mit Kosten und Aufwand verbundenen Entsorgung zugeführt werden zu müssen.

[0051] Durch Nutzung des trockenen feinteilchenförmiges Materials welches zumindest feinteilchenförmiges Eisenoxid sowie gegebenenfalls feinteilchenförmiges Eisen und Kohlenstoff enthält, als Eisenträger kann Eisenerz als Eisenträger substituiert werden, was Rohstoffkosten einspart. BEZUGSZEICHENLISTE: 1 2 3a, 3b, 3c, 3d 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18a, 18b, 18c, 18d 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Wirbelschichtreduktionsanlage feinteilchenförmigem Eisenerz

Wirbelschichtreaktoren Überführungsleitung

Sammelbehälter

Zufuhrleitung

Kompaktierungsanlage

Presslinge

Reduktionsgas

Einschmelzvergaser

Kohlenstoffträger

Sauerstoff

Schachtreaktor

Roheisen

Off-Gas-Leitung T rockenentstaubungsvorrichtung

Staubzufuhrleitung

Abzugsleitung

Staubzufuhrleitung

Feinerztrocknungsanlage

Staubzufuhrleitung

Entstaubungsanlage

Materialtransportvorrichtung

Staubzufuhrleitung T rockenentstaubungsvorrichtung

Gasausleitung

Material

Chargiervorrichtung 7/11

Claims (11)

1. österreichisches Patentamt AT508 930B1 2011-05-15 Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Presslingen, welche direktreduziertes feinteilchenförmiges Eisen (Direct reduced iron, DRI) aus einer Wirbelschichtreduktionsanlage (1) zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz enthalten, wobei in der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) bei der Direktreduktion hergestelltes direktreduziertes feinteilchenförmiges Eisen (DRI) zu Presslingen kompaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem direktreduzierten feinteilchenförmigen Eisen (DRI) trockenes feinteilchenförmiges Material welches zumindest feinteilchenförmiges Eisenoxid sowie gegebenenfalls feinteilchenförmiges Eisen und Kohlenstoff enthält, zugemischt wird, und die dabei erhaltene Mischung darauffolgend zu den Presslingen kompaktiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das trockene feinteilchenförmige Material aus einer Trockenentstaubung des Off-Gases der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) stammt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das trockene feinteilchenförmige Material dadurch gewonnen wird, dass aus Wirbelschichtreaktoren (3a,3b,3c,3d) der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) vor einem Anlagenstillstand direktreduziertes feinteilchenförmiges Material entnommen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das trockene feinteilchenförmige Material aus einer, bevorzugt der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) in einem Anlagenverbund zugeordneten, Feinerztrocknungsanlage (20) stammt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das trockene feinteilchenförmige Material das trockene feinteilchenförmige Material aus einer Entstaubungseinrichtung einer Materialtransportvorrichtung (23), die bevorzugterweise der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) in einem Anlagenverbund zugeordnet ist, stammt.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenanteil des trockenen feinteilchenförmigen Materials in der Mischung eine Untergrenze von 0,25 Gewichts%, bevorzugt von 0,5 Gewichts%, hat, und der Mengenanteil bis zu 10 Gewichts%, bevorzugt bis zu 5 Gewichts%, beträgt.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer zumindest einen Wirbelschichtreaktor (3a,3b,3c,3d) umfassenden Wirbelschichtreduktionsanlage (1) zur Direktreduktion von feinteilchenförmigem Eisenerz (2), einem Sammelbehälter (5) zur Aufnahme von in der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) hergestelltem direktreduziertem feinteilchenförmigem Eisen (DRI), einer Überführungsleitung (4) zur Überführung des in der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) hergestellten direktreduzierten feinteilchenförmigen Eisens (DRI) in den Sammelbehälter (5), einer Kompaktierungsanlage (7) zur Kompaktierung von feinteilchenförmigem Material, einer Zufuhrleitung (6) zur Zufuhr von direktreduziertem feinteilchenförmigem Eisen (DRI) aus dem Sammelbehälter (5) in die Kompaktierungsanlage (7), dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Staubzufuhrleitungen (17,19,21) zur Zufuhr von trockenem feinteilchenförmigem Material welches zumindest feinteilchenförmiges Eisenoxid sowie gegebenenfalls feinteilchenförmiges Eisen und Kohlenstoff enthält, in den Sammelbehälter (5) zur Sammlung von direktreduziertem feinteilchenförmigen Eisen (DRI) und/oder in die Zufuhrleitung (6) münden.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei aus zumindest einem Wirbelschichtreaktor (3a,3b,3c,3d) der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) eine Off-Gas-Leitung (15) zur Abfuhr von Off-Gas entspringt, wobei in der Off-Gas-Leitung (15) eine Trockenentstaubungsvorrichtung (16) des in der Off-Gas-Leitung (15) geführten Gasstromes vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine von der einen oder mehreren Staubzufuhrleitungen (17) aus der Trockenentstaubungsvorrichtung (16) entspringt. 8/11 österreichisches Patentamt AT508 930 B1 2011-05-15
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei aus den Wirbelschichtreaktoren (3a,3b,3c,3d) der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) jeweils eine Abzugsleitung (18a,18b,18c,18d) zum Abziehen von in dem jeweiligen Wirbelschichtreaktor (3a,3b,3c,3d) vorhandenem direktreduzierten feinteilchenförmigen Material, vorzugsweise vor einem Stillstand der Wirbelschichtreduktionsanlage (1), entspringt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine von der einen oder mehreren Staubzufuhrleitungen (17,19,21) in zumindest einer der Abzugsleitungen (18a,18b,18c,18d) entspringt.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine in den Sammelbehälter (5) und/oderdie Zufuhrleitung (6) mündende Staubzufuhrleitung (21) vorhanden ist, die von einer- bevorzugt der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) in einem Anlagenverbund zugeordneten -Feinerztrocknungsanlage (20) ausgeht.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine in den Sammelbehälter (5) und/oder die Zufuhrleitung (6) mündende Staubzufuhrleitung (24) vorhanden ist, die von einer Entstaubungseinrichtung (22) einer Materialtransportvorrichtung (23) - welche selbst bevorzugterweise der Wirbelschichtreduktionsanlage (1) in einem Anlagenverbund zugeordnet ist -ausgeht. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 9/11