Memory-Effekte von Eisenerzen bei hohen Drücken und Temperaturen

Abstract

In Großanlagen der mehrstufigen Direktreduktionsverfahren von Feineisenerz (FIOR®, FINMET®, FINEX®) hat sich gezeigt, dass die Betriebsweise der Vorreduktion einen starken Einfluss auf den Endreduktionsgrad hat. Das Erz scheint sich seine Behandlungsschritte in der Vorreduktion zu merken ("Memory-Effekt") und eine Auswirkung auf den Endreduktionsgrad zu haben.Um diesen Einfluss im Labormaßstab nachbilden und untersuchen zu können, wurde eine Versuchsapparatur, nach dem Konzept der Chemischen Ähnlichkeit konzipiert, die bei ähnlichen Bedingungen, wie jener der Großanlage, betrieben werden kann. Da die Großanlagen bei erhöhtem Druck arbeiten, wurde ein Druckwirbelschichtreaktor geplant und gebaut, welcher Versuche bei Drücken bis 10 bar und Temperaturen bis 900°C ermöglicht. Es wurden zwei- und dreistufige Versuche mit unterschiedlichen Erzen bei unterschiedlichen Temperaturen und Verweilzeiten durchgeführt.<br />

Fluidized bed processes for iron ore reduction (e.g. FIOR®, FINMET®, FINEX®) operate in a continuous multi-staged countercurrent mode. To optimize iron ore reduction, different operating conditions occur in each stage.<br />Significant influence of the first reduction stage on the final reduction degree was observed in industrial plant. The iron ore particles seem to "memorize" the precursor autoclave conditions.<br />To optimize iron ore reduction, as well as to develop new reduction processes, it is necessary to understand this phenomenon. Industrial plants operate on pressures up to 12bar and temperatures up to 900°C. So a laboratory-scale pressurized fluidized bed reactor was built to perform experiments similar to industrial conditions.Two- and three stage experiments with different hematite ore at variable operating conditions show significant influences of temperature and residence time of the pre-reduction stage on the final reduction degree.