DE2628447A1

DE2628447A1 - Schachtofen zur direktreduktion von eisenerzen

Info

Publication number: DE2628447A1
Application number: DE19762628447
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Ing Ulrich
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1976-06-24
Filing date: 1976-06-24
Publication date: 1978-01-05
Also published as: ES458465A1; AR211969A1; JPS531606A; IT1078346B; GB1522929A; BR7704104A

Description

PRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄMER HiII¹TUiTG in Essen

Schachtofen zur Direktreduktion von Eisenerzen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schachtofen zur Direktreduktion von Eisenerzen, in dem das Erz mit Hilfe γοη heißem, den Ofen von unten nach oben durchströmenden Reduktionsgas kontinuierlich in Eisenschwamm umgesetzt wird.

Es ist bereits bekannt, die sog. Direktreduktion von Eiseners in einen Schachtofen durchzuführen, in dessen oberen Teil das Eisenerz eingeführt und dar von unten nach oben von einem heißen Reduktionsgas durchströmt wird. Um eine hohe Metallisierung des bsi der Direktreduktion entstehenden Eisenschwamms zu erreichen, muß man darauf achten, daß die Erzschüttsäule möglichst gleichmäßig vom heißen Reduktionsgas durchströmt wird. Ferner ist auf die Anwendung einer möglichst hohen Reduktionstemperatur Wert zu legen, deren Höchstwert jedoch dadurch begrenzt wird, daß der innere Druck der Erasäule bei zu hoher Temperatur ein Zusammensintern der metallisierten Erzpartikel verursacht. Die dabei sich bildenden Sinterbrocken blockieren den Materialfluß im Ofen, wodurch der Ofenbetrieb zum Erliegen kommen kann. Die Gleichmäßigkeit der Metallisierung des entstehenden Eisenschwamms ist außerdem von der Yer-

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weilzeit des Erzes in der Reductionszone des Schachtofens abhängig. !Pur eine optimale Nutzung des aus Kostengründen so weit wie möglich zu begrenzenden Ofenraumes sollte jedes den Ofen durchlaufende Erzstück im Idealfall die gleiche Zeit in der Reduktionszone verweilen, und es wird daher angestrebt, das Bewegungsprofil der Materialströmung dem Massenfluß im Ofen weitestgehend anzunähern.

Es sind schon verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, um eine gleichmäßige Durchströmung der Erz-Schüttsäule mit Reduktionsgas zu erreichen. So werden neben der bekannten Einleitung von Gas durch am Umfang des Ofenschachts angeordnete Düsen in das Schachtinnere, die wegen der begrenzten Eindringtiefe des Ga- ses in die Materialsäule eine gleichmäßige Verteilung des Reduktionsgases erst von einer gewissen Höhe über der Düsenebene ab ermöglicht, und die daher eine verhältnismäßig hohe Materialschüttsäule erfordert, schon zentrale Einleitungsvorrichtungen für das Reduktionsgas angewandt (DT-AS 23 33 519). Auch ist, um ein gleichmäßiges kolbenartiges Absinken des Materials über den gesamten Querschnitt eines zum Austragungsende nach unten konisch zulaufenden Schachtofens zu erreichen, bereits vorgeschlagen worden, kegelförmige Einbauten anzuwenden, die mit der Spitze nach oben, d.h. gegen den Materialstrom weisen.

Die Anwendung dieser Maßnahmen liegt zwar im Interesse der Erhöhung des Metallisierungsgrades des erzeugten Eisenschwamms. Dem Bestreben, einen gleichmäßigen Ofengang zu gewährleisten, laufen diese Maßnahmen jedoch

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zum Teil zuwider, da sie die Bildung von Sinterbrokken aus metallisiertem Material "begünstigen. Die Bildung von Sinteragglomeraten ist abhängig von der Materialtemperatur und dem in der Materialsäule herrschenden Druck. Untersuchungen über den Materialdruckverlauf in einer zylindrischen Schüttsäule, die nach unten konisch zusammengezogen wird, haben ergeben, daß am übergang vom zylindrischen Teil zum konischen Teil der Säule Druckspilzen auftreten, die dann wesentlich zur Agglomeratbildung beitragen, wenn gleichzeitig eine kritische Materialteiaperatur erreicht wird. Bin entsprechender Druckanstieg in der Materialsäule wird auch beobachtet, wenn kegelförmige Einbauten zur zentralen Einspeisung von Heizgas verwendet werden. An der Spitze dieser Kegel, an denen eine Verdrängung des Materials erfolgt, treten besonders kritische Bedingungen auf, da im Bereich des Heizgaseintritts Druckspitzen im Material entstehen, die ein Zusammensintern von Schüttgut bewirken können. Um ein Zusammensintern von Material zu unterbinden, hat man bei öfen dieser Art deshalb schon mechanische Vorrichtungen angewandt, die das absinkende Erz in bestimmten Ebenen des Ofens in Bewegung halten und so ein Versintern zu größeren Agglomeraten verhindern (US-PS 3 063 695). Einrichtungen dieser Art sind jedoch aufwendig und bedürfen besonderer Wartung, da sie wassergekühlte, über eine Hydraulik angetriebene Breoherwellen vorsehen, die bei den herrschenden Temperaturen einem erheblichen Verschleiß unterworfen sind.

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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Mängel der bekannten Schachtöfen zu vermeiden und einen Ofen zu schaffen, der ohne mechanisch bewegte Einrichtungen sowohl eine gleichmäßige Durehgasung der Schüttgutsäule als auch einen gMchmäßigen Materialfluß sicherstellt, ohne daß die Gefahr des Zusammeiisinterns von Erzteilchen auftritt. Die Läsung dieser Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 der Anmeldung angegebenen Maßnahmen erreicht, nach denen die freie Querschnittsfläche des Ofens an den Stellen erweitert ist, an denen die Einspeisung des heißen Rediiktionsgases erfolgt. Durch eine entsprechende stufenartige Vergrößerung der Querschnittsfläche das Ofens lockert sich die absinkende Schütt- säule vor den Heißgaseintritten auf, was sowohl zu einer Erhöhung des Zwischenkornvolurnens als auch zu einer Abnahme des Materialdruckes führt. Beides führt sowohl zu einer Begünstigung der Durehgasung als auch zu einer Herabsetzung der Gefahr einer Sinterbildung.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes einen Längsschnitt durch einen Schachtofen zur Direktreduktion in schematischer Darstellung.

In dem Schachtofen 1 mit einem kreisrunden Querschnitt von etwa 4 bis 8 m Durchmesser, ist eine Auskleidung 2 mit feuerfestem Material von 25 bis 60 cm Stärke vorgesehen. Da3 zu reduzierende Erz wird dem Innenraum 3 des Schachtofens 1 über eine über dem Ofen angeordnete Aufgabevorrichtung 4 zugeführt. Es

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entsteht im Innenraum 3 eine Materialsäule 5, die sich von oben nach unten bewegt und die von dem. Heißgas durchströmt wird, das über Düsen 6 im unteren Drittel des Schachtes am Umfang verteilt und über eine zentral angeordnete Gaseinspeisevorrichtung 7, die in der Längsachse des Schachtofens 1 angeordnet ist, zugeführt wird. Die Zufuhr des Reduktionsgases zu den Düsen 6 erfolgt über einen Ringkanal 8, die Zufuhr des Reduktions— gases zur zentralen Gaseinspeisevorrichtung 7 über die mit feuerfestem Material ausgekleidete Leitung 10.

Das durch die Heißgasdüsen β in das Innere 3 des Schachtofens 1 eingeleitete heiße Reduktionsgas besteht aus etwa 40 bis 70^ Hp und 60 bis 3C$ GO und hat abhängig von der Sinterneigung des Einsatzmaterials eine lemperatur zwischen 700 und 1000 C. Der Rest des benötigten Reduktionsgases wird dem Innenraum 3 des Schachtofens 1 über die zentrale Gaseinspeisavarichtung 7 zugeführt, die mit einem pilzförmigen. Aufbau 11 versehen ist. Die Aufteilung der Gasmenge erfolgt in der Weise, daß etwa 15 bis 30$ der gesamten Reduktionsgas— menge über die zentrale Gaseinspeisung 7 zugeführt wird.

Gemäß der Erfindung ist der Querschnitt des Schachtofens an den Stellen, an denen die Gaseinspeisung erfolgt, erweitert, um die für einen Abbau des Innendrucks der Materialsäule erforderliche Auflockerung des Schüttguts zu erreichen, und zwar in der Weise,

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daß sich die Innenwand des Schachtofens an den Stellen 12 und 13 konisch nach unten erweitert, Dadurch wird eine entscheidende Verringerung der Sinterneigung in diesen kritischen Bereichen bewirkt. Vorzugsweise erfolgt die stufenweise Erweiterung des Querschnittes so, daß jeweils eine Zunahme von 12 bis 20^_tbezogen auf die jeweilige obere Querschnittsfläche,vorgesehen ist. Darüberhinaus ist es, um das Entstehen von kritischen Temperaturzonen, die sich über den gesamten Querschnitt des Schachts erstrecken, besonders vorteilhaft, wenn die ain Umfang angeordnete Düsen zur Gaseinspeisung und die zentrale Gaseinspeisung in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, und zwar so, wie dies im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles geschieht in der Weise, dai3 die zentrale Gas einspei sung unterhalb der Einspeisung durch am Mantel des Ofens angeordnete Düsen erfolgt. Der vertikale Abstand zwrischen den am Umfang angeordneten Düsen 6 und der zentralen Düse 7 beträgt dabei zweckmäßig zwischen 1 und 3 m, vorzugsweise etwa 2 m. Das reduzierte Material wird durch den Austrag 14 abgezogen.

Ansprüche -

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Claims

Ansprüche :

1. Schachtofen zur Direktreduktion von Eisenerzen, in dem das Erz mit Hilfe von heißem, den Ofenschacht von unten nach, oben durchströmenden Reduktionsgas kontinuierlich in Eisenschwamm umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißgaseinspeisung sowohl über am "Umfang des Schachts angeordnete Düsen (6) als auch über eine zentrale Einspeisevorrichtung (7) erfolgt, und daß im Bereich der Heißgaseinspeisung der Ofenquerschnitt stufenartig von oben nach, unten erweitert ist.

2. Schachtofen zur Direktreduktion nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseinspeisung in mehreren vertikal voneinander getrennten Ebenen erfolgt.

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