OPTIMIERTES AUFSCHMELZEN VON VERDICHTETEM DRI

Abstract

 Verfahren zum Aufschmelzen von zumindest teilweise aus HBI (40) und/oder HCl (110) bestehendem DRI (20,90) mittels eines Aufschmelzprozesses, wobei das HBI (40) und/oder das HCl (110) vor der Zuführung zu dem Aufschmelzprozess zerkleinert wird, und bei der Zerkleinerung erhaltene Fragmente des HBI (40) beziehungsweise des HCl (110) dem Aufschmelzprozess zugeführt werden.

Beschreibung

Gebiet der Technik

[0001] Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Aufschmelzen von zumindest teilweise aus HBI und/oder HCl bestehendem DRI mittels eines Aufschmelzprozesses.

Stand der Technik

[0002] Es ist bekannt, eisenoxidhaltiges, Material mittels Direktreduktion mit Reduktionsgas in einem Reduktionsaggregat - beispielsweise in einem Festbett oder einem Fließbett oder einer Wirbelschicht - bei erhöhter Temperatur zu reduzieren. Das feste Produkt der Direktreduktion wird Eisenschwamm oder DRI direct reduced iron genannt; es ist sehr porös und daher sehr reaktiv, beispielsweise bezüglich Oxidation. Im Zuge seiner Weiterverarbeitung wird DRI in der Regel aufgeschmolzen.

[0003] Zur Verminderung der Reaktivität und damit verbundener einfacherer Weiterverarbeitung wird DRI oft in heißem Zustand - also als HDRI hot direct reduced iron - verdichtet. Das Produkt der Verdichtung wird beispielsweise - bei der Herstellung von Briketts - HBI hot briquetted iron genannt, oder - im Fall der Herstellung von DRI in einem Fließbett oder einer Wirbelschicht - HCl hot compacted iron. Speziell für feinteilchenförmigen HDRI-Staub, beispielsweise aus Wirbelschicht- oder Fließbett-Verfahren, trägt Verdichtung zu HBI oder HCl zur Vermeidung von Ausbeuteverlusten durch Staubverluste und Qualitätsverlusten bei.

[0004] Die gängige Größe weltweit verfügbarer, aufgrund einer Scheindichte größer gleich 5,0 g/cm³ verschiffbarer HBI-Briketts beträgt 106 x 48 x 33 mm; sie ergibt sich aus dem Bestreben, möglichst große HBI-Leistung mit möglichst wenigen Brikettiermaschinen zu erreichen. Die Scheindichte von HCl ist geringer als von HBI und liegt unter 5,0 g/cm³ - typischerweise im Bereich 3,5-4,2 g/cm³ - und ist daher für den Schiff transport aufgrund IMO nicht geeignet. Die Größe von HCl kann gegenüber von HBI auch geringer sein, beispielsweise 50 x 38 x 22 mm.

[0005] Wird verdichtetes DRI - wie beispielsweise HBI oder HCl - bei seiner weiteren Verarbeitung aufgeschmolzen - beispielsweise in einem Lichtbogenofen, einem Schmelzaggregat oder einem SAF submerged arc furnace- -, ist wird der Spielraum für die Zugaberate zu einem Schmelzprozess durch die dort für das Aufschmelzen eines Briketts benötigte Zeitdauer vorgegeben. Diese hängt auch von der dem Aufschmelzprozess zuführbaren energetischen Leistung ab, welche wiederum Einfluss auf dessen Produktivität haben kann. Im Vergleich zum Aufschmelzen von DRI ist HBI diesbezüglich mit Nachteilen behaftet.

Zusammenfassung der Erfindung

Technische Aufgabe

[0006] Es soll ein Verfahren vorgestellt werden, das es erlaubt, zumindest einige der voranstehend genannten Nachteile bei der Verwendung von verdichtetem DRI zu vermindern oder zu vermeiden.

Technische Lösung

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren

zum Aufschmelzen von zumindest teilweise aus HBI und/oder HCl bestehendem DRI mittels eines Aufschmelzprozesses,

wobei das HBI und/oder das HCl vor der Zuführung zu dem Aufschmelzprozess zerkleinert wird, und bei der Zerkleinerung erhaltene Fragmente des HBI beziehungsweise des HCl dem Aufschmelzprozess zugeführt werden.

[0008] DRI kann wie eingangs beschrieben unverdichtet oder verdichtet sein. HBI und HCl sind Spezialfälle des allgemeinen Begriffs DRI, sie bezeichnen verdichtetes DRI.

[0009] Bevorzugt erfolgt der Aufschmelzprozess unter Verwendung elektrischer Energie.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung

[0010] Durch Zerkleinerung werden Fragmente erhalten, die kleiner sind als das zugrundeliegende HBI beziehungsweise HCl. Fragmente benötigen weniger Zeit, um aufzuschmelzen. Entsprechend erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine höhere Zugaberate zu einem Schmelzprozess, als wenn ihm HBI beziehungsweise HCI ohne die erfindungsgemäße Zerkleinerung zugeführt werden. Zur Erhöhung der Zugaberate muss also nicht wie bisher auf Erhöhung der dem Aufschmelzprozess zugeführten energetischen Leistung - welche ungünstigen Einfluss auf die Produktivität haben kann - zurückgegriffen werden. Nachteile im Vergleich zum Aufschmelzen von unverdichtetem DRI werden somit zumindest vermindert.

[0011] Es ist bevorzugt, wenn es sich bei der Zerkleinerung um einen Brechvorgang handelt, der bevorzugt zumindest zweistufig verläuft.

[0012] Ein Brechvorgang liefert Bruchstücke als Fragmente des HBI beziehungsweise des HCl. Ein Brechvorgang wird mittels Brechern durchgeführt; es kann ein einzelner Brecher oder ein Brechersystem mit mehreren Brechern eingesetzt werden - beispielsweise angeordnet in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen, wobei eine hintere Stufe mit den in der vorhergehenden Stufe erzeugten Fragmenten beziehungsweise Bruchstücken als Ausgangsmaterial für die in ihr stattfindende Zerkleinerung versorgt wird. Ein mittels mehrerer aufeinanderfolgender Stufen erfolgender Brechvorgang verläuft mehrstufig.

[0013] Vorzugsweise erfolgt die Zerkleinerung auf eine Größe der Fragmente - auch Korngröße genannt -, die in einem Bereich von 3,35 mm bis 31,5 mm, bevorzugt von 3,35 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt 6,3 mm bis 16 mm, liegt. Dabei sind die Grenzen der Bereiche mit umfasst. Die obere Grenze für die bei der Zerkleinerung vorzugsweise erhaltene Größe der Fragmente beträgt vorzugsweise 31,5 mm, besonders bevorzugt 25 mm, ganz besonders bevorzugt 16 mm. Die untere Grenze für die bei der Zerkleinerung vorzugsweise erhaltene Größe der Fragmente beträgt vorzugsweise 3,35 mm, besonders bevorzugt 6,3 mm.

[0014] Diese Größe hat sich als günstig bezüglich der erfindungsgemäß angestrebten Effekte beim Aufschmelzen erwiesen.

[0015] Die obigen Korngrößen beziehen sich auf US Norm ASTM E11.

[0016] Bei dem Prozess der Zerkleinerung auf eine Korngröße gemäß des oben angeführten Bereichs 3,35 bis 31,5 mm beziehungsweise seiner bevorzugten und besonders bevorzugten Teilbereiche werden in der Praxis auch einige kleinere Fragmente und gegebenenfalls auch einige größere Fragmente erhalten werden.

[0017] Nach einer Ausführungsform werden bei der Zerkleinerung erhaltene Fragmente dem Aufschmelzprozess zugeführt, unabhängig davon, ob sie tatsächlich im oben angeführten Bereich 3,35 bis 31,5 mm beziehungsweise seinen bevorzugten und besonders bevorzugten Teilbereichen liegen oder nicht. Dann werden also nicht nur Fragmente, deren Korngröße im oben angeführten Bereich 3,35 bis 31,5 mm beziehungsweise seinen bevorzugten und besonders bevorzugten Teilbereichen liegt, dem Aufschmelzprozess zugeführt, sondern auch außerhalb dieses Bereichs beziehungsweise der Teilbereiche liegende Fragmente.

[0018] Nach einer anderen Ausführungsform, welche nachfolgend noch näher erläutert wird, wird eine Mindestgröße für die bei der Zerkleinerung anfallenden Fragmente definiert, und werden bei der Zerkleinerung anfallende Fragmente unterhalb der Mindestgröße abgetrennt, und nur Fragmente oberhalb der Mindestgröße dem Aufschmelzprozess zugeführt.

[0019] Nach einer Ausführungsform werden bei der Zerkleinerung erhaltene Fragmente dem

[0020] Aufschmelzprozess nur dann zugeführt, wenn sie tatsächlich im oben angeführten Bereich 3,35 bis 31,5 mm beziehungsweise seinen bevorzugten und besonders bevorzugten Teilbereichen liegen.

[0021] Vorzugsweise besteht das DRI vollständig aus HBI und/oder HCl.

[0022] Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Aufschmelzprozess zumindest ein Mitglied der Gruppe von Verfahren bestehend aus

• Schmelzen in einem Elektrolichtbogenofen electric arc furnace EAF;
• Schmelzen in einem Submerged arc furnace SAF,
• Schmelzen in einem Open Slag Bath Furnace OSBF,
• Schmelzen in einem Schmelzaggregat,
• Schmelzen in einem Konvertergefäß.

[0023] Ein Schmelzaggregat schmilzt zumindest teilweise auf Basis elektrischer Energie.

[0024] EAF und SAF und OSBF sind im Rahmen dieser Anmeldung nicht als Schmelzaggregat zu verstehen.

[0025] Unter einem Konvertergefäß ist beispielsweise ein Stahlwerkskonverter zur Stahlherstellung zu verstehen.

[0026] Nach einer Ausführungsform wird eine Mindestgröße für die bei der Zerkleinerung anfallenden Fragmente definiert, und werden bei der Zerkleinerung anfallende Fragmente unterhalb der Mindestgröße abgetrennt.

[0027] Die Abtrennung erfolgt beispielsweise durch Sieben.

[0028] Die Fragmente unterhalb der Mindestgröße können einem Verfahren zur Herstellung von HBI oder HCl zugeführt werden - beispielsweise mittels Becherwerken oder pneumatischer Förderung -, um dort zusammen mit HDRI verdichtet zu werden.

[0029] Fragmente oberhalb der Mindestgröße werden zumindest teilweise dem Aufschmelzprozess zugeführt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0030] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den schematischen und beispielhaften Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig 1 schematisch die Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit HBI.

Fig 2 schematisch die Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit HCl.

Beschreibung der Ausführungsformen

Beispiele

[0031] Figur 1 zeigt, wie in einem Reduktionsaggregat 10 - basierend auf Direktreduktion in Festbett oder Fließbett oder Wirbelschicht - erzeugtes DRI 20 - im vorliegenden Fall HDRI - in einer Brikettiervorrichtung 30 zu HBI 40 verdichtet wird. Das HBI wird - gegebenenfalls nach Transport an einen anderen Ort, beispielswiese per Eisenbahn, oder per Schiff - einem Aufschmelzprozess in einer Aufschmelzvorrichtung 50 zugeführt. Bei der Aufschmelzvorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Vorrichtung geeignet zur Durchführung eines Mitgliedes der Gruppe von Verfahren bestehend aus

• Schmelzen in einem Elektrolichtbogenofen electric arc furnace EAF;
• Schmelzen in einem Submerged arc furnace SAF,
• Schmelzen in einem Open Slag Bath Furnace OSBF,
• Schmelzen in einem Schmelzaggregat
• Schmelzen in einem Konvertergefäß.

[0032] Vor der Zuführung - die im dargestellten Beispiel über einen Zwischenbunker 60 erfolgt; sie kann aber auch direkt, also ohne Zwischenbunker, erfolgen - wird das HBI 40 in der Zerkleinerungsvorrichtung 70 - diese kann einstufig oder mehrstufig, beispielsweise zweistufig, sein - zerkleinert. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Zerkleinerungsvorrichtung um einen Brecher. Bei der Zerkleinerung erhaltene Fragmente des HBI 40 werden der Aufschmelzvorrichtung 50 über den Zwischenbunker 60 zugeführt.

[0033] Figur 2 zeigt, wie in einem Reduktionsaggregat 80 - basierend auf Direktreduktion in Fließbett oder Wirbelschicht - erzeugtes DRI 90 - im vorliegenden Fall HDRI - in einer Kompaktiervorrichtung 100 zu HCl 110 verdichtet wird. Das HCl 110 wird danach, gegebenenfalls ortsnah zur Kompaktierung in einem Anlagenverbund, einem Aufschmelzprozess in einer Aufschmelzvorrichtung 120 zugeführt. Bei der Aufschmelzvorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Vorrichtung geeignet zur Durchführung eines Mitgliedes der Gruppe von Verfahren bestehend aus

• Schmelzen in einem Elektrolichtbogenofen electric arc furnace EAF;
• Schmelzen in einem Submerged arc furnace SAF,
• Schmelzen in einem Open Slag Bath Furnace OSBF,
• Schmelzen in einem Schmelzaggregat,
• Schmelzen in einem Konvertergefäß.

[0034] Vor der Zuführung - die im dargestellten Beispiel über einen Zwischenbunker 130 erfolgt; sie kann aber auch direkt, also ohne Zwischenbunker, erfolgen - wird das HCl 110 in der Zerkleinerungsvorrichtung 140 - diese kann einstufig oder mehrstufig, beispielsweise zweistufig, sein - zerkleinert. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der Zerkleinerungsvorrichtung um einen Brecher. Bei der Zerkleinerung erhaltene Fragmente 150a, 150b des HCl 110 werden in einer Siebvorrichtung 160 gesiebt. Nur die Fragmente 150a oberhalb einer Mindestgröße werden der Aufschmelzvorrichtung 120 über den Zwischenbunker 130 zugeführt. Die Fragmente 150b unterhalb der Mindestgröße werden der Kompaktiervorrichtung 100 zugeführt, um dort zusammen mit HDRI verdichtet zu werden.

[0035] Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Liste der Bezugszeichen

[0036] 

10

Reduktionsaggregat

20

DRI

30

Brikettiervorrichtung

40

HBI

50

Aufschmelzvorrichtung

60

Zwischenbunker

70

Zerkleinerungsvorrichtung

80

Reduktionsaggregat

90

DRI

100

Kompaktiervorrichtung

110

HCl

120

Aufschmelzvorrichtung

130

Zwischenbunker

140

Zerkleinerungsvorrichtung

150a,150b

Fragmente

160

Siebvorrichtung

Ansprüche

1. Verfahren zum Aufschmelzen von zumindest teilweise aus HBI (40) und/oder HCl (110) bestehendem DRI (20,90) mittels eines Aufschmelzprozesses,
wobei das HBI (40) und/oder das HCl (110) vor der Zuführung zu dem Aufschmelzprozess zerkleinert wird, und bei der Zerkleinerung erhaltene Fragmente des HBI (40) beziehungsweise des HCl (110) dem Aufschmelzprozess zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Zerkleinerung um einen Brechvorgang handelt, der bevorzugt zumindest zweistufig verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung auf eine Größe der Fragmente, die in einem Bereich von 3,35 mm bis 31,5 mm, bevorzugt von 3,35 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt 6,3 mm bis 16 mm, liegt, erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das DRI (20,90) vollständig aus HBI (40) und/oder HCI (110) besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschmelzprozess zumindest ein Mitglied der Gruppe von Verfahren bestehend aus

- Schmelzen in einem Elektrolichtbogenofen electric arc furnace EAF;

- Schmelzen in einem Submerged arc furnace SAF,

- Schmelzen in einem Open Slag Bath Furnace OSBF,

- Schmelzen in einem Schmelzaggregat,

- Schmelzen in einem Konvertergefäß,

umfasst.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mindestgröße für die bei der Zerkleinerung anfallenden Fragmente definiert wird, und bei der Zerkleinerung anfallende Fragmente unterhalb der Mindestgröße abgetrennt werden.

Zeichnung