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DE19708034A1 - Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder zumindest teilreduziertem Nichteisen-Erz sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder zumindest teilreduziertem Nichteisen-Erz sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens

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Publication number
DE19708034A1
DE19708034A1 DE19708034A DE19708034A DE19708034A1 DE 19708034 A1 DE19708034 A1 DE 19708034A1 DE 19708034 A DE19708034 A DE 19708034A DE 19708034 A DE19708034 A DE 19708034A DE 19708034 A1 DE19708034 A1 DE 19708034A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
reduction
export
ore
reduction reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19708034A
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English (en)
Inventor
Gerald Rosenfellner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH filed Critical Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Publication of DE19708034A1 publication Critical patent/DE19708034A1/de
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    • C21B13/0013Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C21B13/002Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und zumindest teilreduziertem Nichteisen-Erz, insbesondere Nichteisen- Metallschwamm, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und zusätzlich von Eisenschwamm ist aus der DE-C-40 37 977 bekannt. Hierbei wird aus der ersten Reduktionszone stammendes Exportgas einer CO₂-Eliminierung sowie einer Aufheizung unterzogen und als Reduktionsgas der weiteren Reduktionszone zugeführt. Zur Ergänzung dieses Reduktionsgases wird aus der weiteren Reduktionszone abgezogenes Topgas einer Wäsche unterworfen und anschließend gemeinsam mit dem aus der ersten Reduktionszone stammenden Exportgas von CO₂ befreit. Das so gebildete Mischgas wird dann dem weiteren Reduktionsprozeß als Reduktionsgas zugeführt.
Hierdurch gelingt eine Ausnützung eines Teiles der im Exportgas aus der ersten Reduktionszone und dem Topgas aus der weiteren Reduktionszone noch vorhandenen Reduktanten zur Erzeugung von Eisenschwamm.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein aus der Reduktionszone zum Reduzieren von Eisenerz stammendes Exportgas auch dann sinnvoll und unter Ausnutzung seines chemisch gebundenen Rest-Potentials verwenden zu können, wenn kein Bedarf an einer zusätzlichen Erzeugung von Eisenschwamm besteht. Ein reines Verbrennen dieses Exportgases, das nur mehr einen relativ geringen Heizwert aufweist (etwa 1/4 des Heizwertes von Erdgas), wie es bisher gehandhabt wurde, soll vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird das aus der Eisenerz-Reduktionszone stammende Exportgas zur Reduktion von Nichteisen-Erzen zu zumindest teilreduziertem Nichteisen-Metallschwamm herangezogen, wobei wie folgt vorgegangen wird:
  • - Eisenerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschläge werden in mindestens einer ersten Reduktionszone zu Eisenschwamm direkt reduziert,
  • - der Eisenschwamm wird in einer Einschmelz-Vergasungszone unter Zufuhr von Kohlenstoffträgern und sauerstoffhältigem Gas erschmolzen und es wird ein CO- und H₂- hältiges Reduktionsgas erzeugt,
  • - das Reduktionsgas wird in die Reduktionszone eingeleitet, dort umgesetzt und als Exportgas abgezogen, und
  • - es wird das Exportgas in mindestens eine weitere Reduktionszone zur Direktreduktion von Nichteisen-Erz, vorzugsweise zur Direktreduktion zu zumindest teilreduziertem Nichteisen- Metallschwamm, zugeführt.
Für verschiedene Metalle ergibt sich beim Reduzieren kein Metallschwamm, sondern es fällt, wie z. B. für Zinn, ein fertigreduziertes Flüssigprodukt infolge eines niedrigen Schmelzpunktes des Metalles an. Daher wird unter Direktreduktion erfindungsgemäß auch eine Reduktion verstanden, die auf direktem Weg - wie z. B. auch für Kupfer - zum flüssigen Endprodukt führt.
Unter "Metallschwamm" wird ein festes End- oder Zwischenprodukt verstanden, das aus einem Metalloxid durch Direktreduktion gebildet wird, u.zw. ausschließlich über die feste Phase, d. h. ohne daß es notwendig ist, den Weg über ein flüssiges Zwischenprodukt zu beschreiten.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich, wenn das Exportgas in chemisch unverändertem Zustand als Reduktionsgas für das Reduzieren von Nichteisen-Erzen, insbesondere von Kupfer-, Blei-, Nickel- und Kobalterz eingesetzt wird. Bei den Kupfer-, Blei-, Nickel- und Kobalterzen handelt es sich um Metallerze, deren Oxidverbindungen weniger beständig sind als das bei der Reduktion entstehende CO₂ des der weiteren Reduktionszone als Reduktionsgas zugeführten Exportgases, wenn dieses, so wie es aus der ersten Reduktionszone austritt, d. h. chemisch unverändert, eingesetzt wird.
Um die Differenz der Sauerstoffpotentiale von Metalloxid und dem bei der Reduktion entstehenden CO₂ zu vergrößern, wird zweckmäßig das Exportgas vor Einleiten in die weitere Reduktionszone einer CO₂-Eliminierung unterworfen, beispielsweise durch Reformieren oder im Druckwechsel-Adsorptionsverfahren.
Ein noch weiterer Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens für Nichteisen-Erze ergibt sich, wenn das Exportgas vor Einleiten in die weitere Reduktionszone einer CO- Konvertierung und anschließend einer CO₂-Eliminierung unterworfen wird. Hierdurch wird in dem Exportgas der H₂-Anteil wesentlich erhöht und es erfolgt die Reduktion der Nichteisen- Erze nahezu ausschließlich über die Reaktion, bei der Wasserstoff in Wasser, d. h. Wasserdampf, umgesetzt wird.
Um das Exportgas noch reaktionsfreudiger zu machen, wird vorzugsweise der Partialdruck des Wasserdampfes nach der CO-Konvertierung des Exportgases erniedrigt, vorzugsweise so weit wie möglich. Hierdurch kann das Exportgas zur Reduktion von Wolframerz, Molybdänerz, Antimonerz etc. herangezogen werden. Hierdurch gelingt es wirkungsvoll, eine Karbidbildung zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante wird aus der weiteren Reduktionszone abgezogenes Topgas nach einer CO₂-Eliminierung dem aus der ersten Reduktionszone austretenden Exportgas als Recycle-Reduktionsgas zugemischt.
Zweckmäßig wird zur Aufheizung des der weiteren Reduktionszone zugeführten Exportgases aus der weiteren Reduktionszone abgezogenes Topgas als Heizgas zur Aufheizung des aus der ersten Reduktionszone abgezogenen und der weiteren Reduktionszone zugeführten Exportgases verwendet.
Eine Anlage zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und zumindest teilreduziertem Nichteisen-Erz ist durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet: mindestens einem ersten Reduktionsreaktor für Eisenerz, einem Einschmelzvergaser, einer den Einschmelzvergaser mit dem ersten Reduktionsreaktor verbindenden Zuleitung für ein Reduktionsgas, einer den Reduktionsreaktor mit dem Einschmelzvergaser verbindenden Förderleitung für das im Reduktionsreaktor gebildete Reduktionsprodukt, mit einer vom ersten Reduktionsreaktor ausgehenden Exportgas- Ableitung, mit in den Einschmelzvergaser mündenden Zuleitungen für sauerstoffhältige Gase und Kohlenstoffträger, einem am Einschmelzvergaser vorgesehenen Abstich für Roheisen und Schlacke, und mit mindestens einem weiteren Reduktionsreaktor zur Aufnahme von über eine Zuleitung chargiertem Nichteisen-Erz in Stück- und/oder Pelletform, einer Reaktionsgas- Zuleitung zu diesem Reduktionsreaktor, einer Topgas-Ableitung aus diesem Reduktionsreaktor und einer Austragsvorrichtung für das in diesem Reduktionsreaktor gebildete Reduktionsprodukt, wobei die Exportgas-Ableitung des ersten Reduktionsreaktors in den zusätzlichen Reduktionsreaktor mündet. Die Nichteisen-Erze können auch als Feinerze eingesetzt werden.
Vorteilhaft mündet die Exportgas-Ableitung über eine Heizeinrichtung in den weiteren Reduktionsreaktor, wobei zweckmäßig die Heizeinrichtung einen Brenner aufweist, zu dem eine Topgas aus dem weiteren Reduktionsreaktor als Brenngas zuführende Leitung mündet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist Topgas aus dem weiteren Reduktionsreaktor mittels einer Recyclegasleitung, die zu einer CO₂-Eliminierungsanlage führt und weiter in die Exportgas-Ableitung des ersten Reduktionsreaktors mündet, im Kreislauf geführt.
Die CO₂-Eliminierungsanlage kann von einem Reformer oder auch von einer Druckwechsel- Adsorptionsanlage gebildet sein. Letztere ist besonders vorteilhaft, da der H₂O-Anteil des Produktgases besonders gering ist.
Zur Reduktion von ein sehr niedriges Sauerstoffpotential aufweisenden Nichteisen-Erzen führt zweckmäßig die Exportgas-Ableitung zu einer CO-Shiftanlage, der eine CO₂- Eliminierungsanlage nachgeordnet ist, von der eine das so behandelte Exportgas dem weiteren Reduktionsreaktor zuführende Leitung ausgeht.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei die Fig. 1 bis 3 jeweils ein Verfahrensschema nach je einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen. Fig. 4 veranschaulicht in Diagrammform frei nach F.D. Richardson und J.H.E. Jeffes Sauerstoffpotentiale für einige Nichteisen-Metallerze und für zur Verfügung stehendes Reduktionsgas. In den Fig. 5 und 6 ist die Änderung des Sauerstoffpotentials für unterschiedliche chemische Zusammensetzungen des Reduktionsgases in Diagrammform gezeigt.
In einen ersten, einen Reduktionsreaktor 1 bildenden Schachtofen wird von oben über eine Fördereinrichtung 2 stückiges Eisenerz und/oder Eisenerz in Pelletform über ein nicht dargestelltes Schleusensystem, gegebenenfalls zusammen mit Zuschlagstoffen unter Bildung eines bewegten Bettes, chargiert. Der Schachtofen 1 steht mit einem Einschmelzvergaser 3 in Verbindung, in dem aus Kohle und sauerstoffhältigem Gas ein Reduktionsgas erzeugt wird, welches über eine Zuleitung 4 dem Schachtofen 1 zugeführt wird, wobei in der Zuleitung 4 gegebenenfalls eine Gasreinigungseinrichtung 4′ für eine Trocken-Entstaubung vorgesehen ist.
Unter bewegtem Bett wird ein sich kontinuierlich bewegender Materialstrom verstanden, dessen sich bewegende Teilchen mit einem strömenden Reduktionsgas in Kontakt gelangen. Vorzugsweise kommt ein sich kontinuierlich infolge Schwerkraftwirkung nach unten bewegender Materialstrom zur Anwendung.
Als Reduktionsreaktor kann anstelle eines Schachtofens 1 auch ein Reaktor mit einer Venturi- Wirbelschicht, einer zirkulierenden Wirbelschicht, einem Fließbett oder ein Reaktor mit Wanderrost bzw. ein Drehrohrofen vorgesehen sein.
Der Einschmelzvergaser 3 weist eine Zuführung 5 für feste Kohlenstoffträger, eine Zuführung 6 für sauerstoffhältige Gase sowie gegebenenfalls Zuführungen 7 für bei Raumtemperatur flüssige oder gasförmige Kohlenstoffträger, wie Kohlenwasserstoffe, sowie für gebrannte Zuschläge auf. In dem Einschmelzvergaser 3 sammelt sich unterhalb der Einschmelzvergasungszone 8 schmelzflüssiges Roheisen 9 und schmelzflüssige Schlacke 10, die über einen Abstich 11 abgestochen werden.
Das im Schachtofen 1 in einer Direktreduktionszone 12 zu Eisenschwamm reduzierte Eisenerz wird zusammen mit den in der Direktreduktionszone 12 gebrannten Zuschlägen über eine den Schachtofen 1 mit dem Einschmelzvergaser 3 verbindende Förderleitung 13 zugeführt, beispielsweise mittels Austragsschnecken etc. An dem oberen Teil des Schachtofens 1 schließt eine Exportgas-Ableitung 14 für das in der Direktreduktionszone 12 aus Reduktionsgas entstehende Exportgas an.
Das über die Exportgas-Ableitung 14 abgezogene Exportgas wird zunächst einer Reinigung in einem Wäscher 15 unterzogen, um es möglichst vollständig von Staubpartikeln zu befreien und den Wasserdampfgehalt zu erniedrigen, so daß es dann einer weiteren Verwendung zur Verfügung stehen kann. Das Exportgas gelangt nach Verdichtung mit Hilfe eines Gasverdichters 16 zu einem Wärmetauscher 17, in dem es auf eine für den nachfolgenden Reduktionsprozeß, dem es als Reduktionsgas dient, erforderliche Temperatur erwärmt wird.
Ein Teil des im Einschmelzvergaser 3 gebildeten Reduktionsgases wird über einen Wäscher 18 und über eine Leitung 19 mit Gasverdichter 20 im Kreislauf wieder in die Zuleitung 4 eingespeist, um das in sehr heißem Zustand aus dem Einschmelzvergaser 3 austretende Reduktionsgas vor Eintritt in die Gasreinigungseinrichtung 4′ zu konditionieren, insbesondere auf einen für den Direktreduktionsprozeß im Schachtofen 1 günstigen Temperaturbereich zu kühlen. Über eine Ausgleichsleitung 21 kann gegebenenfalls Überschuß-Reduktionsgas dem aus dem Schachtofen 1 austretenden Exportgas zwecks Konstanthaltung des Systemdruckes zugemischt werden. Dieses Überschuß-Reduktionsgas wird gegebenenfalls einer Teerabscheidung, z. B. in einer Teerfalle, in der sich Teer des durch ein Schüttbett hindurchgeleiteten Überschuß-Reduktionsgases am Schüttmaterial ablagert, unterworfen.
Die chemische Zusammensetzung des als Reduktionsgas dienenden Exportgases ist in nachstehender Tabelle I wiedergeben.
Sämtliche Werte in den Tabellen sind gerundet, wodurch sich geringfügige Abweichungen von 100% ergeben können. Bei den Tabellenwerten handelt es sich, wenn nicht anders angegeben, um Volumsprozent.
TabelleI
CO (%)
47
CO₂(%) 25
H₂(%) 22
H₂O(%) 2
H₂S ppm 100
N₂,Ar(%) 3
CH₄(%) 1
Erfindungsgemäß wird das Exportgas mit dieser chemischen Zusammensetzung bevorzugt zur Reduktion von Kupfererz, Bleierz, Nickelerz oder Kobalterz herangezogen. Für diese Erze ist in Fig. 4 das Sauerstoffpotential im Vergleich zu den Sauerstoff-Potentialen der Sauerstoffverbindungen der Reduktanten des Reduktionsgases veranschaulicht, u.zw. mit voll ausgezogener Linie für ein CO/CO₂-Verhältnis von 1 : 1 und mit strichliert ausgezogenen Linien für ein H₂/H₂O-Verhältnis von 10 : 1.
Das Exportgas wird zur Reduktion der oben genannten Nichteisen-Erze einem weiteren Reduktionsreaktor 22 zugeführt, der mit einem der oben genannten Erze über eine Erz- Zuleitung 23 versorgt wird und aus dem die teil- oder fertigreduzierten Erze über eine Metallschwamm-Ausbringeinrichtung 24 ausgebracht werden. In diesem weiteren Reduktionsreaktor, der als Schachtofen 22 ausgebildet ist, wird von den Erzen ebenfalls ein bewegtes Bett 25 gebildet, das vom Reduktionsgasstrom, d. h. dem Exportgas, durchströmt wird.
Das sich im Schachtofen 22 bildende und über eine Topgas-Ableitung 26 abgeführte Topgas wird mittels eines Wäschers 27 gewaschen und steht für einen Verbraucher zur Verfügung. Von der Topgas-Ableitung 26 zweigt eine Zweigleitung 28 ab, die zum Wärmetauscher 17 führt und dort in einen Brenner 29 des Wärmetauschers zusammen mit einer Sauerstoffzuleitung 30 für ein sauerstoffhältiges Gas mündet. Ein Teil des Topgases wird somit als Brenngas für den Wärmetauscher 17 eingesetzt.
Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird ein Teil des aus dem weiteren Schachtofen 22 austretenden Topgases über eine weitere Zweigleitung 31 und einen Verdichter 32 einer CO₂-Eliminierungsanlage 33, die beispielsweise als Reformer oder als CO₂- Wäscher oder als Druckwechsel-Adsorptionsanlage ausgebildet sein kann, recycliert, u.zw. mündet die Zweigleitung 31 in die Exportgas-Ableitung 14 aus dem ersten Reduktionsreaktor 1, bevor diese in den Wärmetauscher 17 mündet. Eine Einmündung nach dem Wärmetauscher 17 ist für den Fall des Einsatzes eines Reformers möglich.
Besteht der Wunsch, Metalle zu reduzieren, deren Erze ein niedriges Sauerstoffpotential aufweisen, also eine freie Reaktionsenthalpie aufweisen als die Erze, für die die freie Reaktionsenthalpie in Fig. 4 veranschaulicht ist, ist es zweckmäßig, die Sauerstoffpotentiale der Sauerstoffverbindungen der Reduktanten des Reduktionsgases zu erniedrigen, um eine genügende Reduktionskraft zur Reduktion solcher Erze zur Verfügung zu haben, so daß die Reduktion auch überhaupt und weiters auch in einem zeitlich vertretbaren Rahmen abläuft.
Eine Absenkung des Sauerstoffpotentials des Reduktionsgases kann z. B. dadurch erfolgen, daß das CO₂ des Reduktionsgases eliminiert wird, wodurch das CO/CO₂-Verhältnis stark erhöht wird. Dies ergibt eine Änderung der Neigung der das Sauerstoffpotential der Komponenten des Reduktionsgases veranschaulichenden Geraden im Diagramm der Fig. 4. Diese Veränderung der Neigung der Geraden ist in Fig. 5 für unterschiedliche CO/CO₂-Verhältnisse dargelegt.
Es kann auch das Sauerstoffpotential der Komponenten des Reduktionsgases erniedrigt werden, indem das Kohlenmonoxid konvertiert wird nach der Form
CO + H₂O → CO₂ + H₂
worauf das CO₂ eliminiert wird, so daß ein hauptsächlich H₂ enthaltendes Reduktionsgas gebildet wird. Hierbei wird noch zweckmäßig der Partialdruck des Wasserdampfes dieses Reduktionsgases gesenkt, so daß sich ein für die Reduktionskraft sehr effektives Sauerstoffpotential des Reduktionsgases einstellt, vgl. Fig. 6, in der Sauerstoffpotentiale für Reduktionsgase mit unterschiedlichen H₂/H₂O-Verhältnissen dargestellt sind.
Eine Anlage mit einer CO-Konvertierung ist in Fig. 3 veranschaulicht. Gemäß Fig. 3 wird das Exportgas über eine von der Exportgas-Ableitung 14 abzweigende Leitung 34 über einen Gasverdichter 35 zwecks CO-Konvertierung einer CO-Shiftanlage 36 (auch CO- Konvertieranlage genannt) zugeführt. In diesem Fall ist die Exportgas-Ableitung 14 mittels eines Ventiles 37 vor Einmündung in den Wärmetauscher 17 unterbrochen. In die Shiftanlage 36 wird das Exportgas mit der in Tabelle I angegebenen chemischen Zusammensetzung mit einer Temperatur von etwa 110°C in einer Menge von etwa 167.500 Nm³/h eingeleitet. Es wird dort in einem internen Wärmetauscher, der, wie später noch erläutert, betrieben wird, auf eine Temperatur von 230°C aufgeheizt. Anschließend wird dieses Gas in einem Mischer mit Dampf vermischt und dem Shiftbett der Shiftanlage 36 zugeführt. Dampf wird in einer Menge von etwa 242.700 Nm³/h mit einer Temperatur von etwa 247°C zugemischt.
Die Mischung aus Gas und Dampf weist die in nachstehender Tabelle II angegebene chemische Zusammensetzung auf:
Tabelle II
CO(%)
19
CO₂(%) 10
H₂(%) 9
H₂O(%) 60
N₂(%) 1
CH₄(%) 0,5
H₂S 0
Das aus dem Shiftbett austretende Gas, das in einer Menge von 410.200 Nm³/h anfallt, u.zw. mit einer Temperatur von 420°C, hat die in Tabelle III angegebene chemische Zusammensetzung:
Tabelle III
Im Trockenzustand fällt das Gas in einer Menge von 235.700 Nm³/h an. Dieses aus dem Shiftbett austretende Gas dient dann zur Aufwärmung des dem internen Wärmetauscher der Shiftanlage 36 zugeführten Exportgases und weist nach Austritt aus dem internen Wärmetauscher eine Temperatur von 377°C auf. Anschließend erfolgt eine Waschung, um den H₂O-Gehalt zu senken. Die chemische Zusammensetzung des gewaschenen Gases ist in Tabelle IV wiedergegeben.
Tabelle IV
CO(%)
3
CO₂(%) 47
H₂(%) 45
H₂O(%) 2,5
N₂(%) 2
CH₄(%) 0,6
H₂S 0,01
Danach wird das Gas aus der Shiftanlage 36 über eine Leitung 38 einer CO₂- Eliminierungsanlage 39 zugeführt, aus der es mit der in Tabelle V angegebenen chemischen Zusammensetzung austritt.
Tabelle V
CO(%)
5
CO₂(%) 4
H₂(%) 86
H₂O(%) 0
N₂(%) 4
CH₄(%) 1
H₂S 0
Dieses so erzeugte Reduktionsgas wird dann über den dem weiteren Schachtofen 22 vorgeordneten Wärmetauscher 17 auf die für die Direktreduktion eines Nichteisen-Metallerzes erforderliche Temperatur gebracht und anschließend dem weiteren Schachtofen 22 als Reduktionsgas mit besonders niedrigem Sauerstoffpotential - das Verhältnis H₂/H₂O ist wegen der Trockenheit des Gases extrem hoch - zugeleitet.
Das CO-Konvertieren ist vor allem dann vorteilhaft anzuwenden, wenn es darauf ankommt, die Bildung von Karbiden zu vermeiden. Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß es mit relativ einfachen Mitteln gelingt, ein sehr trockenes und ein hohes Reduktionspotential aufweisendes Reduktionsgas herzustellen. Eine H₂O-Ausfällung ist verfahrenstechnisch und Investitionskosten betreffend weniger aufwendig als eine CO₂- Eliminierung.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und zumindest teilreduziertem Nichteisen-Erz, insbesondere Nichteisen-Metallschwamm, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
  • - Eisenerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschläge werden in mindestens einer ersten Reduktionszone (12) zu Eisenschwamm direkt reduziert,
  • - der Eisenschwamm wird in einer Einschmelz-Vergasungszone (8) unter Zufuhr von Kohlenstoffträgern und sauerstoffhältigem Gas erschmolzen und es wird ein CO- und H₂- hältiges Reduktionsgas erzeugt,
  • - das Reduktionsgas wird in die Reduktionszone (12) eingeleitet, dort umgesetzt und als Exportgas abgezogen, und
  • - es wird das Exportgas in mindestens eine weitere Reduktionszone (25) zur Direktreduktion von Nichteisen-Erz, vorzugsweise zur Direktreduktion zu zumindest teilreduziertem Nichteisen-Metallschwamm, zugeführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Exportgas in chemisch unverändertem Zustand als Reduktionsgas für das Reduzieren von Nichteisen-Erzen, insbesondere von Kupfer-, Blei-, Nickel- und Kobalterz eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Exportgas vor Einleiten in die weitere Reduktionszone (25) einer CO₂-Eliminierung unterworfen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Exportgas vor Einleiten in die weitere Reduktionszone (25) einer CO-Konvertierung und anschließend einer CO₂- Eliminierung unterworfen wird (Fig. 3).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck des Wasserdampfes nach der CO-Konvertierung des Exportgases erniedrigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Exportgas zur Reduktion von Wolframerz, Molybdänerz, Antimonerz etc. herangezogen wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus der weiteren Reduktionszone (25) abgezogenes Topgas nach einer CO₂-Eliminierung dem aus der ersten Reduktionszone (12) austretenden Exportgas als Recycle-Reduktionsgas zugemischt wird (Fig. 2).
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus der weiteren Reduktionszone (25) abgezogenes Topgas als Heizgas zur Aufheizung des aus der ersten Reduktionszone (12) abgezogenen und der weiteren Reduktionszone (25) zugeführten Exportgases verwendet wird.
9. Anlage zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und zumindest teilreduziertem Nichteisen-Erz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: mindestens einem ersten Reduktionsreaktor (1) für Eisenerz, einem Einschmelzvergaser (3), einer den Einschmelzvergaser (3) mit dem ersten Reduktionsreaktor (1) verbindenden Zuleitung (4) für ein Reduktionsgas, einer den Reduktionsreaktor (1) mit dem Einschmelzvergaser (3) verbindenden Förderleitung (13) für das im Reduktionsreaktor gebildete Reduktionsprodukt, mit einer vom ersten Reduktionsreaktor (1) ausgehenden Exportgas-Ableitung (14), mit in den Einschmelzvergaser (3) mündenden Zuleitungen (5, 6, 7) für sauerstoffhaltige Gase und Kohlenstoffträger, einem am Einschmelzvergaser (3) vorgesehenen Abstich (11) für Roheisen (9) und Schlacke (10), und mit mindestens einem weiteren Reduktionsreaktor (22) zur Aufnahme von über eine Zuleitung (23) chargiertem Nichteisen-Erz in Stück- und/oder Pelletform, einer Reduktionsgas-Zuleitung zu diesem Reduktionsreaktor (22), einer Topgas- Ableitung (26) aus diesem Reduktionsreaktor (22) und einer Austragsvorrichtung (24) für das in diesem Reduktionsreaktor gebildete Reduktionsprodukt, wobei die Exportgas-Ableitung (14) des ersten Reduktionsreaktors in den zusätzlichen Reduktionsreaktor (22) mündet.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Exportgas-Ableitung (14) über eine Heizeinrichtung (17) in den weiteren Reduktionsreaktor (22) mündet.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (17) einen Brenner (29) aufweist, zu dem eine Topgas aus dem weiteren Reduktionsreaktor (22) als Brenngas zuführende Leitung (28) mündet.
12. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Topgas aus dem weiteren Reduktionsreaktor (22) mittels einer Recyclegasleitung (31), die zu einer CO₂-Eliminierungsanlage (33) führt und weiter in die Exportgas-Ableitung (14) des ersten Reduktionsreaktors (1) mündet, im Kreislauf geführt ist.
13. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Exportgas-Ableitung (14) zu einer CO-Shiftanlage (36) führt, der eine CO₂- Elimnierungsanlage (39) nachgeordnet ist, von der eine das so behandelte Exportgas dem weiteren Reduktionsreaktor (22) zuführende Leitung ausgeht.
DE19708034A 1996-03-05 1997-02-27 Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder zumindest teilreduziertem Nichteisen-Erz sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens Withdrawn DE19708034A1 (de)

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DE19708034A Withdrawn DE19708034A1 (de) 1996-03-05 1997-02-27 Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder zumindest teilreduziertem Nichteisen-Erz sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens

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