<Desc/Clms Page number 1>
INVENTEUR :SVEN EKELUND
L'objet de la présente invention est la réduction plus économique desminerais en diminuant la quantité de carbone nécessaire, la main d'oeuvre et les frais d'entretien des fours. Et, dans le cas particulier du minerai de fer, d'obtenir directement le métal sous une forme spongieuse contenant pas ou peu de carbone, donc sous forme d'acier doux ou dur.
Pour atteindre ce but, le minerai est d'abord chauffé à haute température soit au moyen des gaz récupérables dans le procédé de réduction, soit au moyen d'un gazogène spécial. Le point essentiel est que ce chantage se fasse avant que le minerai ne soit sous l'action des agents réducteurs : charbon, coke, tourbe, bois, gaz, etc..
La grande ficulté d'absorption de calories que possède le minerai est ainsi utilisée.
Un long four, de préférence horizontal, est chargé à un bout aveo du minerai et autres matériaux appropries tels que calcaire, carbone, etc.. Ce chargement peut être fait par apports successifs qui sont chacun poussés en avant par moyen mécanique et non par gravité.
Lea gaz .de réduction entrent par le coté opposé et comme le four a été rempli parfaitement, ces gaz doivent traverser toute la masse de minerai qui est ainsi chaut- -fée à haute température.
La quantité de minerai étant plus grande par rapport à la surface extérieure du four que dans les fours rotatifs et autres qui ne sont pas remplis parfaitement,
<Desc/Clms Page number 2>
il en résulte une diminution des pertes par radiation.
On peut prévoir des plaques en fonte ou autre métal peu oxydable et en garnir les parois de ce four pour faciliter le travail du poussoir mécanique.
Pour la réduction, on introduit du monoxyde de carbone et de l'hydrogène ou encore un mélange des deux et cela à haute température. De préférence, cette introduction se fera du cote du déchargement du minerai chauffe. Ce gaz de réduction peut être produit dans un gazogène spécial à scories liquéfiées d'où il sort à haute pression et température. On obtient facilement ce résultat en faisant passer une partie des gaz pro- -duits au travers du combustible à carboniser. Il abandonne ainsi les hydrocarbures, la vapeur et le dioxyde de carbone . Un ventilateur force ces gaz dans la zone chaude du gazogène où ils sont décomposés en monoxyde de carbone et hydrogène.
Le combustible à carboniser peut être préliminairement chauffé dans le gazogène si la sortie des gaz est plus basse que ce combustible ou bien ce chauffage peut se faire dans une trémie supérieure dans laquelle les gaz chauds passent.
Le tirage force à air chaud sera utilisé dans le gazogène pour rendre la scorie fluide.
Le fer spongieux obtenu dans le long four décrit plus haut est retiré sans être fondu..Il contient des matières étrangères et doit être fondu dans un four électrique, par exemple. Un moyen mécanique peut être prévu pour faire passer le fer spongieux du four allongé dans lequel il se trouve au four électrique où s'opérera la fusion.
Dans le cas où on désire employer un réducteur solide au lieu de gazeux, on chauffe bien le minerai au moyen des gaz de réduction. Le four doit être chauffé électriquement et relié à la partie la plus
<Desc/Clms Page number 3>
chaude du four de Chauffage préliminaire. Il formera avec ce dernier un ensemble étanche pouvant supporter une pression intérieure.
Suivant le cas, on placera d'abord au fond la plus grande partie du réducteur, par exemple des fines de charbon ou coke et au dessus on chargera le minerai chauffe. Quand la première réduction a eu lieu, la scorie riche en oxyde est réduite à son tour par addi- -tion de carbone. Le métal est alors dirige vers une poche pour être transfère à l'affinage. Réduotion et fusion peuvent se faire dans le même four mais en cas de marche intermittente un four pour chaque opération est avantageux.
Par l'emploi judicieux de tous les gaz de fusion, on économise environ 75% de l'énergie requise autrement.
Et cette économie est due à la capacité d'absorption de calories du minerai.
Se référant aux dessins, la planche I représente un appareil dans lequel la réduction s'opère entièrement par gaz. La Fig 1 est une section longitudinale, la Fig 2 une vue en plan et la Fig 3 une vue sur bout avec section sur ligne A-A de la Fig 1 & 2.
Un couvercle amovible "a" ferme l'ouverture de chargement du minerai. Des plaques "b" supportant le minerai sont introduites au fur et à mesure. Une plaque verticale "c" forme partie du mécanisme d'avance- -ment et ferme le four. Un tuyau "d" a mi-longueur du four environ amène l'air de combustiom aux tuyères "e".
Une plaque "f" est suspendue au sommet dit four au moyen du levier "g" et repose sur le minerai.
Les registres "h" empêchent les gaz de passer au dessus de cette plaque. Un tuyau "i" sert d'entrée pour les gaz d'un gazogène. Les plaques "b" peuvent être retirées par l'ouverture "j"" qui est maintenue fermée en temps normal. Les gaz utilisés peuvent être
<Desc/Clms Page number 4>
retirée pax l'ouverture "k" et peuvent encore servir à chauffer l'air nécessaire au gazogène "1" si leur combustion n'a pas été complète.
Au moyen de la plaque "m" et de la porte "n", on peut enlever le minerai mécaniquement. Un mur "o" à angle droit empêche que le minerai ne tombe derrière la plaque. Le matai spongieux et sa gangue passent dans la trémie "p" pour aller au four électrique "q" ayant électrodes "r".
La planche II Fig 4 représente le gazogène à cou- -verole amovible (I) qui permet l'introduction du combustible et additions. L'air est admis par le tuyau (2) au distributeur annulaire pourvu de tuyères (3). Le gaz est soutire par l'ouverture (4) munie d'un tuyau (5).
Toutefois une partie s'élève au dessus de cette ouver- -ture pour traverser le combustible non carbonisé et passer dans le tuyau (6),le ventilateur (7), le tuyau (8), le distributeur (9) et les tuyères (10) pour entrer dans le gazogène un peu au dessus des tuyères à vent.
La planche III montre un appareil pour réduire le minerai au moyen de carbone solide et de gaz. La Fig 5 donne une coupe verticale longitudinale du four et la Fig 6 une section verticale suivant lignes A-A de la Fig 5. Un couvercle amovible (II) permet l'introduction du minerai et des plaques (12) facilitent sa translation le long du four. La plaque de fermeture (13) fait partie du mécanisme de translation. L'air est soufflé par l'ouverture (14)et la rainure (15). Des plateaux (16) divisent la charge en lots sensiblement égaux; ils sont perforés pour permettre le passage des gaz.
Au bout, le four électrique (17) a des électrodes (18), flin trou de coulée (19) et une porte de travail (20). Les électrodes sont réglables et pourvues de boites à bourrages étan- -chas (21). Les gaz sont évacuée par l'ouverture (22).
<Desc / Clms Page number 1>
INVENTOR: SVEN EKELUND
The object of the present invention is the more economical reduction of minerals by decreasing the amount of carbon required, the labor and the maintenance costs of the furnaces. And, in the particular case of iron ore, to obtain the metal directly in a spongy form containing little or no carbon, therefore in the form of mild or hard steel.
To achieve this goal, the ore is first heated to a high temperature either by means of the gases recoverable in the reduction process or by means of a special gasifier. The essential point is that this blackmail takes place before the ore is under the action of reducing agents: coal, coke, peat, wood, gas, etc.
The great calorie absorption difficulty possessed by the ore is thus utilized.
A long furnace, preferably horizontal, is loaded at one end with ore and other suitable materials such as limestone, carbon, etc. This loading can be done by successive contributions which are each pushed forward by mechanical means and not by gravity. .
The reduction gases enter from the opposite side and as the furnace has been filled perfectly, these gases must pass through the entire mass of ore which is thus heated at high temperature.
The quantity of ore being greater compared to the outer surface of the furnace than in rotary furnaces and others which are not filled perfectly,
<Desc / Clms Page number 2>
this results in a reduction in radiation losses.
Plates of cast iron or other slightly oxidizable metal can be provided and the walls of this furnace lined with them to facilitate the work of the mechanical pusher.
For the reduction, carbon monoxide and hydrogen or even a mixture of the two are introduced at high temperature. Preferably, this introduction will take place on the side of the unloading of the heated ore. This reduction gas can be produced in a special liquefied slag gasifier from which it exits at high pressure and temperature. This is easily obtained by passing part of the gas produced through the fuel to be carbonized. It thus gives up hydrocarbons, steam and carbon dioxide. A fan forces these gases into the hot zone of the gasifier where they are broken down into carbon monoxide and hydrogen.
The fuel to be carbonized can be preliminarily heated in the gasifier if the gas outlet is lower than this fuel or else this heating can be done in an upper hopper through which the hot gases pass.
The hot air draft will be used in the gasifier to make the slag fluid.
The spongy iron obtained in the long furnace described above is removed without being melted. It contains foreign matter and must be melted in an electric furnace, for example. Mechanical means can be provided to pass the spongy iron from the elongated furnace in which it is located to the electric furnace where the melting will take place.
In the case where it is desired to use a solid reducing agent instead of a gaseous one, the ore is well heated by means of the reduction gases. The oven must be electrically heated and connected to the most
<Desc / Clms Page number 3>
heat from the Preliminary Heating oven. With the latter, it will form a sealed assembly capable of withstanding internal pressure.
Depending on the case, we will first place at the bottom most of the reducing agent, for example coal fines or coke and above we will load the heated ore. When the first reduction has taken place, the oxide-rich slag is in turn reduced by the addition of carbon. The metal is then directed to a ladle to be transferred to refining. Reduction and melting can be done in the same furnace but in case of intermittent operation one furnace for each operation is advantageous.
By the judicious use of all the fusion gases, approximately 75% of the energy required otherwise is saved.
And this saving is due to the calorie absorption capacity of the ore.
Referring to the drawings, Plate I shows an apparatus in which the reduction takes place entirely by gas. Fig 1 is a longitudinal section, Fig 2 a plan view and Fig 3 an end view with section on line A-A of Fig 1 & 2.
A removable cover "a" closes the ore loading opening. Plates "b" supporting the ore are introduced as and when. A vertical plate "c" forms part of the advance mechanism and closes the oven. A pipe "d" about mid-length of the furnace leads the combustiom air to the nozzles "e".
A plate "f" is suspended from the top said furnace by means of the lever "g" and rests on the ore.
The "h" registers prevent gases from passing over this plate. A pipe "i" serves as an inlet for the gases of a gasifier. Plates "b" can be removed through opening "j" "which is normally kept closed. The gases used can be
<Desc / Clms Page number 4>
removed by opening "k" and can still be used to heat the air required for gasifier "1" if their combustion has not been complete.
By means of the plate "m" and the door "n", the ore can be removed mechanically. A right angled “o” wall prevents ore from falling behind the plate. The spongy matai and its matrix pass through the hopper "p" to go to the electric furnace "q" having electrodes "r".
Plate II Fig 4 represents the gasifier with removable cover (I) which allows the introduction of fuel and additions. The air is admitted through the pipe (2) to the annular distributor provided with nozzles (3). The gas is withdrawn through the opening (4) provided with a pipe (5).
However, a part rises above this opening to pass through the uncarbonized fuel and pass into the pipe (6), the fan (7), the pipe (8), the distributor (9) and the nozzles ( 10) to enter the gasifier a little above the wind nozzles.
Plate III shows an apparatus for reducing ore by means of solid carbon and gas. Fig 5 gives a longitudinal vertical section of the kiln and Fig 6 a vertical section along lines AA of Fig 5. A removable cover (II) allows the introduction of the ore and plates (12) facilitate its translation along the kiln . The closure plate (13) is part of the translation mechanism. Air is blown through the opening (14) and the groove (15). Trays (16) divide the load into substantially equal batches; they are perforated to allow the passage of gases.
At the end, the electric furnace (17) has electrodes (18), taphole flin (19) and a working door (20). The electrodes are adjustable and provided with sealed packing boxes (21). The gases are evacuated through the opening (22).