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PROCEDE ET APPAREIL POUR LA PRODUCTION DIRECTE DE FER SOUDE
La présente inventionse rapporte à la production direc- te de ier soudé à partir de minerais et de produits métallurgiques ferrifères,comprenant les minerais bruts,les résidus de pyrites grillées, les scories,l'éponge de fer,etc..
Il a été proposé récemment un procédé pour la production de fer soudé sous forme de loupes à partir d' éponge de fer, procédé d'après lequel l'éponge de fer est chauffée, avec des constituants donnant lieu à la formation de scories,à des températures supérieu res au point de l'union de la matière scorifiante,et inférieures au point de fusion du fer, dans un four électrique,à l'abri de l'air, dans le but d'éviter l'oxydation du fer finement divisé.
Il n'a pas été possible à la demanderesse d'établir si ce procédé électrique,dont une caractéristique importante consis- te à traiter la charge à l'abri de l'air,a été réalisé en pratique, et si la production de ier soudé dans un tel four chauffage élec trique est possible dans des conditions économiques.La demanderes- se a constaté, @u cours de ses travaux de recherches, ue l'éponge de fer retient habituellement une quantité importante de combmstible, non consomma,utilise pour la réluction, et pour cette raison elle
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suppose que,dans ce procédé électrique,
vant @ue la charge ait été chauffée aux températures de soudage du ier,une grande propor- tion des oxyde, de fer, ajoutés com. e scorifiants, aura été ,trans- formée,par le combustible retenu dans l'éponge et par l'éponge de fer elle-même, en fier métallique ou en un oxyde de fer inférieur (BeOou Fe3O4), avec le résultat que,dans la. zone de formation des loupes proprement dite du four,il reste trop peu d'oxygène dis- ponible pour la production d'une scorie fortement chauffée, suffi- sam@ent liquide,pour qu'elle puisse s'écouler librement du fer,se formant en loupes.
En outre, comme des températures d'environ 1300-1400 C et au-delà sont nécessaires pour réaliser l'opération de formation de loupes,et comme la totalité de la chaleur est produite exclusi- vement par un chauffage indirect par électricité,ce procédé connu semble être peu économique en pratique.
Le but principal de la présente invention est d'obtenir un procédé perfectionné pour produire directement du fer soudé sous la forme de loupes,de préférence de petites dimensions,procé- dé qui puisse être réalisé en pratique d'une manière économique, en ce qui concerne la consommation de combustible.
L'invention a également pour but de réaliser le procédé en pratique de telle manière que son avancement et ses différentes phases puissant être facilement observés et facilement contrôlés, 'le façon à obtenir une quantité maximum de ler soudé en loupes,de qualité supérieure,et de scories ne contenant que peu de fer.
L'invention est décrite ci-après de iaçon détaillée,en référence aux dessins ci-joints, qui représentent schématiquement à tire d'exemples diverses formes de réalisation de fours permet- tant l'exécution de ce procédé.
Contrairement au procédé connu,rappelé ci-dessus,pour la production, de fer soudé l'abri de l'air, conformément à la présente invention on amène des gaz oxydants,tels que l'air ou des gaz de chauffage entraînant avec eux de l'air en excès,en contact direct,de façon locale et temporaire, avec les matières ferrifères
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à traiter, dans des conditions spéciales.
Le procédé suivant l'in- vention oomprend essentiellement les phases suivantes: on chauffe la matière ferrifère brute, en présence d'agents réducteurs,jusqu'à des températures auxquelles la matière est transformée en éponge de fer,on fait passer la matière spongieuse à travers un four mé- tallurgique en une couche,de façon quelle soit énergiquement agi- tée et chauffée dans celui:
-ci jusqu'à un ordre de températures auxquelles le f er estsusceptible de se souder (900-1400 C.),on fait venir des gaz oxydants en contact avec la matière soumise au traitement de façon qu'ils réagissent avec cette dernière,et on contrôle la réaction des gaz oxydants avecla matière de telle manière qu'une quantité relativement petite du fer de la charge soit brûlée pour produire localement les températures élevées né- cessaires pour eflectuer le soudage entre elles de la masse des particules de ier de la charge en loupes et pour produire des sco- ries suffisamment liquides pour qu'elles sortent librement du f.er se formant en loupes,de telle façon qu'à la fin du procédé,on ob- tienne des loupes de fer soudé,de dimensions désirées quelconques,
incorporées dans des scories..
Pour la réalisation du procédé suivant l'invention,il est préférable d'employer un four tabulaire tournant ouvert aux deux extrémités, com@e représenté ur les dessins,four en passant à travers lequel la couche de matière reçoit un mouvement de ro- tation et de ruulement sur elle-même. le mode de travail du four,et lus spécialement les con- ditions dans lesquelles se produit la réaction des gaz oxydants avecla charge,sont contrôlés par l'opérateur de l'installation, qui peut inspecter l'intérieur du four par des regards ménagés dans les têtes aux extrémités supérieure et intérieure du four.
L'une des caractéristiques es entielles de ce procédé consiste en ce que les oxydes de fer, qui sont nécessdres pour la scorification de la silice et analogues,existant dans l'éponge de fer,sont seulement produits à à l'endroit et au moment de leur utilisation,par oxydation de quantités relativement petites de fer,
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de sorte que des températures élevées so@t roduites de façon lo- cale et qu'il se forme une scorie surchaufiée fluide,qui s'écoule librement du ler se formant en luupes.
Un avantage social réside dans le -Lait que La formation de le@pes proprement dite a lieu à des températures très élevées supérieures -Il 1400 C,tandis que les températures moyennes dans la zône (le formation de loupes sont seulement de 900-1400 C, condition qui signifie une économie c'on- siiérable lorsqu'oh la compare avec le procédé con.u mentionné ci- dessus,dans lequel la totalité de la cnarge est chauffée jusqu'à la température de formation de loupes (le @er.
11 a' été constaté par la demanderesse qu'il est avanta- geux, dans beaucoup de ,cas,'e réaliser le procédé de formation de loupes de telle manière qu'une partie limitée seulement de la sur- face de la charge soit rencontrée par les gaz oxydants.Ceci peut être efiectué de la manière indiquée sur les figs.5 et 6,c'est-à- dire en faisant frapper un jet d'air sur la charge;on peut obte- nir le mê@e résultat en insufilant plusieurs jets d'air dans le four à travers la charge,au moyen de tuyères réparties à à la cir- conférence du four (non représenté).
La demanderesse a réussi obtenir de bons résultats en pratique,simplement en insufflant ou aspirant de l'air dans le four travers un anneau de retenue,laissant une ouverture rela- tivement étroite pour le passage de l'air sous la forme d'un cou- rant de largeur limitée,qui,en passant sur la charge, conservera sa forme pendant une période de temps sufiisante, comme on le com- prendra d'après la fig.8.
Le même anneau de retenue sert un autre but utile,à savoir h rassembler la charge,pendant sur, passage travers la zone de formation de loupes,en une couche relativement épaisse.
De cette anière,les particules individuelles de la charge seront amenéesà la surface de la charge des intervalles relativement longs et pendant des périodes de temps relativement courtes,avec le résultat que les températures élevées de soudage, produites à la surface de la charge par la combustion de fer,comme.
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mentionné plus haut,seront sensiblement confinées de façon locale à la surface de la charge.
La quantité relativement grande de matière,ainsi accumu- léedans la zône de formation de loupes,rend également plus faci- le à l'opérateur de tenir co .pte de variations accidentelles dans le mode de travail du four.
Diverses sources de chaleur peuvent être employées pour chauffer la charge jusqu'à des températures auxquelles le fer,con- tenu dans la charge,est susceptible de se former en loupes,-y com- pris un chauffage électrique,comme représenté schématiquement sur la fig. 2,et des combustibles suus diverses formes,par exemple des matières carbonées solides,telles que charbon, coke,ou aussi des combustibles liquides et gazeux.
Un mode très avantageux pour le chauffage du four consis- te à insuffler dans ce dernier,par un brûleur,une flamme produite par du charbon pulvérisé ou de l'huile,et à introduire de l'air en excès par ce mê-..e brûleur ou par un autre tuyau,comme ihdiqué sur la fig.l;
ce mode de chauffage est susceptible d'un réglage rapi- de,à la fois en ce qui concerne la quantité de combustible et de l'air en excès introduits dans le four,ce qui constitue un avanta- ge dans tous les cas où des changements dans les conditions de travail du four et des irrégularités dans la qualité et les dimen- sions des loupas de ier soudé et dans La teneur en fer des scories sortant du four exigent l'attention de l'opérateur et le réglage .de l'installation par celui-ci. la chauleur, nécessa re pour chaufier la charge jusqu'à des températures auxquelles le er est susceptible de se souder, peut également être produite avantageusement par la combustion de combustible introduit 'tari;
. le four en même temps que la charge, comme indiqué sur les figs.3 et 7;ce dernier mode de fonctionnement .entraîne l'avantage qu'on @eut chois@r les proportions de combus- tible et de la charge l'un @ar rapport à l'autre,de telle manière que, dans la charge,pondant qu'elle passe à travers la zône de for- mation de luupes,il y aura toujours un reste de combustible dispo-
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nible pour réagir avec les oxydes de fer e la scorie, qui sont produits 'Il la surface dè la charge.
Comme résultat du mouvement de roulement de la charge, les scories riches en oxydes de ier sont ramendes à l'intérieur de la charge,ou ces oxydes sont réduits par le reste de combusti- ble,avec le résultat qu'une lroportiun importante du fer de.. sco- ries sera récupérée.
La fig.4: représente schématiquement cette forme de réa- lisatiun avantageuse du procédé; dans/la mè@e section transversale du four,la surface de La charge est oxydée et il y a production de scories surchauffées très liquides,qui d'u.ie part sont favorables à l'endroit où se produit la formation de loures proprement dite, étant donné que ces scories liquides s'écouleront librement hors du fer se formant en loupes,mais qui d'autre part sont nuisibles, en ce qu'elles sont assez riches en oxyder de fer;
dans la même seo- tion transversale du four,ces scories riches en fer sont à leur tour réduites au sein de la charge en éponge de fer par la matière réductrice,et une grande proportion du fer qu'elles contiennent est ainsi récupérée.
En d'autres mots, pendant la formation de loupes,il se produit facilement une scorie riche en ier,qui est nécessaire pour l'épuration convenable du fer d'avec le,-3 constituants étrangers, et,dans le même cycle de travail,il s'effectue une séparation très complète en fer,pauvre en scories,et en scorie pauvre en fer.Les loupes de fer produites,en raison de leur forme condensée et com- pacte, ne seront pas oxydées en sortant de la zone de formation de loupes.
L'agent réducteur,à savoir le combustible existant dans ou ajouté à la charge,empêche également une oxydation prématurée de cette dernière dans/la zone e chauffage préalable ,car la com- bustion du combustible,existant à la surface de la charge,ou des gaz réducteurs, dégagés de la charge,empêchera les gaz oxydants, sortant de la zône de formation de loupes, de venir en contact inti- me avec]a charge dans la zone de chauffage préalable,tandis que @
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d'autre part, dans la zone de formation de loupes,l'énergie méca- nique plus grande du courant de gaz oxydante repoussera latérale- @ ment la couche de CO et CO gazeux se trouvant sur la charge ,de sorte que les gaz oxydants auront iacilement accès à la charge.
A la fin du procédé,il sortira,par l'extrémité de dé- chargement du iour,des scuries pauvre en ier et en général d'une nature assez épaisse,dans lesquelies sont incorporées des loupes compactes de fer soude.
Ces scories,renfermant des loupes de fer soudé...sont soumisesà une opération de division et de tamisage,par laquelle les particules plus retites sont séparées des loupes compactes de fer. En classant ensuite les scories finement divisées,par exem- ple par séparation magnétique,on peut récupérer et recueillir de petites granules de fer en loupes et d'éponge de ier contenues dans les scories,de Lanière à former un produit intermédiaire,enri- chi en fer,qui est renvoyé dans le four.
Divers autres change ents et modifications, en outre de ceux mention@@s ci-dessus .peuvent être apportés au procédé suivant l'invention et aux détails de construction de fours utilisés pour la réalisation de ce procédé en pratique,de façon à s'adapter à des conditions particulières.
Dans beaucoup de cas,par exemple si la teneur en gangue est si faible qu'une séparation @agnétique de l'éponge de fer d'a- ved la gangue peut être supprimée,la production de l'éponge de fer et du fer soudé en loupes peut être réalisée avantageusement-en un seul procédé continu, de préférence dans un seul et même four.
Les gaz perdus,sortant de la zône de formation de loupes, quineprésente habituellement qu'une longueur de quelques mètres, contiennent en général très peu d'oxygène libre ou n'en contien- nent p@s;leu4 chaleur sensible esttoutefois encore si grande que,spécialement si on l'accroît convenablement par l'addition de combustible et d'air,une zone assez longue du four peut être chauf- fée par eux jusqu'à. unetempérature moyenne de 600-900 C,c'est-à- dire une température suffisam@ent élevée puur réduire effectivement
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des matières premières ferrifères.
Il a été constaté par la de- mandersse qu'une zone assezlongue du four, dans laquelle règnent des températures de cet ordre,convient très bien pour la produc- tiond'éponge de fer.
Chaque fois que la matière première ferrifère, ou le combustible ajouté à cette dernière,contient des if puretés qui nui- raient à la qualité du fer soudé,par exemple du soufre ou de l'ar- senic,il a été constaté par la demanderesse qu'il est avantageux ' d'ajouter dans de tels cas des réactifs réagissant de façonappro- priée avec ces impuretés,de manière à éliminer ces dernières du fer.
Des réactifs, appropriés pour l'élimination du soufre,sont la chaux ou l'oxyde de manganèse qui se combinent avec le soufre en donnant un produit réfractaire,ou des métaux alcalins,produi- sant avec le soufre une combinaison sulfurée très fluide,ou des substances qui forment avec le soufre des combinaisons facilement volatiles,pa.r exemple 1'antimoine,le plomb et l'étain.La volatili- sation du soufre et de l'arsenic peut être convenablement favo- risée par l'addition de substances contenant du chlore.
Au lieu de munir le four rotatif d'un anneau de retenue, cornue mentionné plus haut,et d'utiliser celui-ci pour rassembler la charge en une couche relativement épaisse,on peut donner au four une forme conique,avec son diamètre allant graduellement en dimi- nuant vers l'extrémité de déchargement,cornue représenté sur la fig.9,ou bien ou peut donner au four,8 l'endroit de la zone de for- mation de loupes,un diamètre plus Rrand que dans le reste du four, comme représenta sur la fig.10.
Il est t évident qu'on peut avantageusement utiliser di- vers moyens et expédients,connus en eux-mêmes dans le domaine de la Métallurgie,en outre de ceux décrits précédemment,pour la réa- lisation de l'inventiun en pratique.de façon à obtenir une écono- mie encore plus grande dans la consommation de combustible et dans la production de @er soudé à partir de la matière première.
Par exemple, on peut soumettre à un chauffage préalable l'air ou les gaz oxydants insufllés ou aspirés dans le four,et on
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peut utiliser des valves pour régler convenablement la quantité de gaz pénétrant dans le four.
On peut employer avantageusement un brûleur auxiliaire - . non représenté- pour introduire de la chaleur additionnelle dans le four dans des cas o@ seulement de l'air -et non des gaz de chauf- fage- et du combustible,ajoutés à la charge,sont introduits dans le'four et où la chaleur produite dan ce dernier descend acciden- tellement en dessous des températures normales auxquelles se pro- du fer duit la formation'/en loupes.
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Un peut également employer avantageusement un brûleur auxiliaire de ce genre pour mettre l' opération en marche et. pour accélérer la pruduction de chaleur à l'intérieur du iour pendant que le procédé est en cours.
Un peut appliquer des mécaniques appropriés, connus en eux-mêmes,pour modifier l'inclinaison du four et sa vitesse de rotation,de façon à pouvoir régler convenablement la durée totale du passage de la charge à travers le four et de la réaction des gaz oxydants sur la charge.
Pour permettre des m;tallurgistes de réaliser avec suo- cès en pratique le procédé ci-dessus, il est brièvement spéciLié ci- après dans quelles .auditions la demanderesse a réussi à transfor- mer des pyrite grillées,dans un seul et mème four,d'abord en éponge de fer,et enfin en ier soudé:
Un a utilis.é un four rotatif d'un diamètre de 2,5 mètres et d'une Longueur de 40 mêtres, muni, à son extrémité de décharge- ment,d'un an@eau de retenue,dont la diamètre intérieur était de 0,8 mètre.On a traité par jour environ l0u tonnes de pyrites gril- lées,renfermant 42 le, de ier, aux @uelles on a ajout:
30 % de déchets de coke.Après que l'opération eût été,par un chauffage addition- nel initial,amenée à l'état de régime,on a insufflé,au. lieu de gaz de chauffage,de l'air comprimé dans le tour au moyen d'un ven- tilateur par l'ouverture de l'anneau de retenue, et on a maintenu ces conditions de travail pen@ant une marche d'essai ultérieure de huit jours.L'inclinaison du @our était de 2 % et la durée totale
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de passage de la matière à travers le four était .l'environ 6 à 8 heures.
Il se produisit ,dans la zone d'une température moyenne de 600 à 900 C,une réduction si complète en éponge de fer quela matière ne fondit plus en pénétrant dans la zone de forration de loupes,bien que les pyrites grillées,soumises au traitement,ren- fermassent encore 12 % de silice. A l'extrémité de déchargement du four,ou. on constata par mesure des températures de 1300-1400 C, on obtint', dee loupes (le fer de dimensions allant de celles de pois jusqu'à celles de noix,incorporées dans des scories modérément molles,assez épaisses,pauvres en ier,ne reniermant que 2-3 ' en- viron de fer et riches en silice.
REVENDICATIONS.
Il-Procédé pour la production directe le fer soudé, consistant à chauffer des matières premières ferrifères,telles que minerais, résidus de pyrite:; grillées,scories et analogues,en présence d'agents réducteurs jusqu'à de,: températures auxquelless la matière est transformée en éponge de fer, faire passer la matière spongieuse à travers un four métallurgique en une couche, et à l'agiter énergiquement et à la, chauffer dans celui-ci jusqu' à un ordre de températures d'environ 900-1400 C, auxquelles le fer est susceptible de se souder,en amenant des gaz oxydants en contact avec la matière soumise au traitement pour scorifier des impuretés existant dans l'éponge de fer.
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METHOD AND APPARATUS FOR THE DIRECT PRODUCTION OF WELDED IRON
The present invention relates to the direct production of welded iron from iron ore and metallurgical products, including crude ores, toasted pyrite residues, slag, iron sponge, etc.
Recently a process has been proposed for the production of welded iron in the form of burls from iron sponge, whereby the iron sponge is heated, with constituents giving rise to the formation of slag, to. temperatures above the point of union of the slagging material, and below the melting point of iron, in an electric furnace, protected from air, in order to avoid oxidation of finely iron Split.
It has not been possible for the Applicant to establish whether this electrical process, an important characteristic of which consists of treating the load in the absence of air, has been carried out in practice, and whether the production of ier welded in such an electrically heated furnace is possible under economic conditions. The Applicant has found, during its research work, that the iron sponge usually retains a large quantity of fuel, not consumed, used for reeluction, and for this reason she
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suppose that, in this electrical process,
Since the load has been heated to the welding temperatures of the first, a large proportion of the oxides of iron added as well. e scorifiers, will have been, transformed, by the fuel retained in the sponge and by the iron sponge itself, into metallic iron or into a lower iron oxide (BeO or Fe3O4), with the result that, in the. the actual wafer-forming zone of the furnace, too little oxygen remains available for the production of a strongly heated slag, sufficiently liquid, so that it can flow freely from the iron, forming in loupes.
Furthermore, since temperatures of about 1300-1400 C and above are required to perform the magnifying operation, and since all of the heat is produced exclusively by indirect electric heating, this process known seems to be uneconomical in practice.
The main object of the present invention is to obtain an improved process for directly producing welded iron in the form of magnifying glasses, preferably of small dimensions, which process can be practically carried out in an economical manner, as regards concerns fuel consumption.
The invention also aims to carry out the process in practice in such a way that its progress and its different phases can be easily observed and easily controlled, the way to obtain a maximum quantity of welded ler, of superior quality, and slag containing only a little iron.
The invention is described in detail below, with reference to the accompanying drawings, which show schematically by way of example various embodiments of ovens for carrying out this process.
Unlike the known process, recalled above, for the production of welded iron sheltered from air, in accordance with the present invention oxidizing gases, such as air or heating gases are brought in, carrying with them excess air, in direct contact, locally and temporarily, with iron-containing materials
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to be treated, under special conditions.
The process according to the invention essentially comprises the following phases: the crude iron material is heated, in the presence of reducing agents, to temperatures at which the material is transformed into an iron sponge, the spongy material is passed through through a metallurgical furnace in one layer, so that it is vigorously stirred and heated in that:
-Here up to an order of temperatures at which the iron is liable to weld (900-1400 C.), oxidizing gases are brought into contact with the material subjected to the treatment so that they react with the latter, and the reaction of the oxidizing gases with the material is controlled in such a way that a relatively small amount of the iron in the charge is burnt to locally produce the high temperatures necessary to weld the mass of the iron particles of the charge together. in loupes and to produce sufficiently liquid slices so that they come out freely from the iron forming in loupes, so that at the end of the process, welded iron burls of the desired dimensions are obtained any,
incorporated in slag.
For carrying out the process according to the invention, it is preferable to use a rotating tabular furnace open at both ends, as shown in the drawings, passing furnace through which the layer of material receives a rotational movement. and collapse on itself. the working mode of the furnace, and especially the conditions under which the reaction of the oxidizing gases with the load takes place, are controlled by the operator of the installation, who can inspect the interior of the furnace through manholes provided in the heads at the top and inner ends of the oven.
One of the essential characteristics of this process is that the iron oxides, which are required for slagging silica and the like, existing in the iron sponge, are only produced where and when. their use, by oxidation of relatively small amounts of iron,
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so that high temperatures are produced locally and a fluid superheated slag forms, which freely flows from the ler forming lupus.
A social advantage lies in the -Milk that The formation of the @ pes proper takes place at very high temperatures above -Il 1400 C, while the average temperatures in the area (the formation of loupes are only 900-1400 C , a condition which signifies a substantial saving when compared with the designed process mentioned above, in which the whole of the barge is heated up to the magnifying temperature (the @er.
It has been found by the Applicant that it is advantageous in many cases to carry out the method of forming the loupes in such a way that only a limited part of the surface of the load is encountered. by oxidizing gases. This can be carried out in the manner shown in figs. 5 and 6, i.e. by striking a jet of air on the load; the same result can be obtained by blowing several jets of air into the furnace through the load, by means of nozzles distributed around the circumference of the furnace (not shown).
Applicants have succeeded in obtaining good results in practice, simply by blowing or drawing air into the furnace through a retaining ring, leaving a relatively narrow opening for the passage of air in the form of a neck. - rant of limited width, which, by passing over the load, will retain its shape for a sufficient period of time, as will be understood from fig. 8.
The same retaining ring serves another useful purpose, namely to collect the load, hanging over, passing through the magnifying area, into a relatively thick layer.
In this way, the individual particles of the charge will be brought to the surface of the charge at relatively long intervals and for relatively short periods of time, with the result that the high welding temperatures, produced at the surface of the charge by combustion. of iron, like.
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mentioned above, will be substantially confined locally to the surface of the load.
The relatively large amount of material thus accumulated in the burl forming area also makes it easier for the operator to keep account of accidental variations in the working mode of the furnace.
Various heat sources can be employed to heat the load to temperatures at which the iron, contained in the load, is liable to form into magnifying glasses, including electric heating, as shown schematically in fig. . 2, and fuels in various forms, for example solid carbonaceous materials, such as coal, coke, or also liquid and gaseous fuels.
A very advantageous method of heating the furnace consists in blowing into the latter, by a burner, a flame produced by pulverized coal or oil, and in introducing excess air by this same. the burner or by another pipe, as shown in fig.l;
this heating method is capable of rapid adjustment, both with regard to the quantity of fuel and of the excess air introduced into the furnace, which constitutes an advantage in all cases where changes in the working conditions of the furnace and irregularities in the quality and dimensions of the welded iron and in the iron content of the slag exiting the furnace require operator attention and adjustment. installation by it. the heat, necessary to heat the load to temperatures at which the er is capable of welding, can also be produced advantageously by the combustion of fuel introduced 'dried up;
. the furnace at the same time as the load, as shown in figs. 3 and 7; this last mode of operation has the advantage of choosing the proportions of fuel and of the load one @ in relation to the other, in such a way that, in the load, so that it passes through the zone of formation of luupes, there will always be a remainder of fuel available.
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nible to react with iron oxides and slag, which are produced on the surface of the feed.
As a result of the rolling motion of the charge, slags rich in iron oxides are deposited inside the charge, or these oxides are reduced by the remainder of the fuel, with the result that a large proportion of iron of .. schooling will be recovered.
Fig.4: schematically shows this advantageous embodiment of the process; in the same cross section of the furnace, the surface of the charge is oxidized and there is production of very liquid superheated slag, which in turn is favorable to the place where the formation of heavy properly occurs. said, since these liquid slags will flow freely out of the iron forming in magnifying glass, but which on the other hand are harmful, in that they are rich enough in oxidizing iron;
in the same cross section of the furnace, these iron rich slags are in turn reduced within the iron sponge charge by the reducing material, and a large proportion of the iron contained therein is thus recovered.
In other words, during the formation of loupes, an iron-rich slag readily occurs, which is necessary for the proper purification of iron from the foreign constituents, and, in the same cycle of work. , a very complete separation takes place in iron, poor in slag, and in slag poor in iron. The iron burls produced, due to their condensed and compact form, will not be oxidized when leaving the zone of training of loupes.
The reducing agent, i.e. the fuel existing in or added to the charge, also prevents premature oxidation of the latter in / the preheating zone, because the combustion of the fuel, existing on the surface of the charge, or reducing gases, released from the charge, will prevent the oxidizing gases, leaving the magnifying zone, from coming into intimate contact with the charge in the pre-heating zone, while @
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on the other hand, in the magnifying zone, the greater mechanical energy of the oxidizing gas stream will laterally push back the layer of gaseous CO and CO on the load, so that the oxidizing gases will have easy access to the load.
At the end of the process, it will leave, through the day's unloading end, scuries poor in iron and generally of a rather thick nature, in which compact soda iron magnifying glasses are incorporated.
These slags, containing welded iron burls ... are subjected to an operation of division and sieving, by which the more withdrawn particles are separated from the compact iron burls. By then classifying the finely divided slag, for example by magnetic separation, one can recover and collect small iron granules in burls and sponge of ier contained in the slag, from Laniere to form an intermediate product, enriched iron, which is returned to the oven.
Various other changes and modifications, in addition to those mentioned above, may be made to the process according to the invention and to the constructional details of furnaces used for carrying out this process in practice, so as to avoid adapt to specific conditions.
In many cases, for example if the gangue content is so low that an agnetic separation of the iron sponge after the gangue can be suppressed, the production of the iron sponge and the welded iron. Magnifying glasses can advantageously be produced in a single continuous process, preferably in one and the same oven.
The waste gases exiting the magnifying area, which are usually only a few meters in length, usually contain very little or no free oxygen; the sensible heat is however still so great. that, especially if properly increased by the addition of fuel and air, a fairly long area of the furnace can be heated by them to. an average temperature of 600-900 C, i.e. a sufficiently high temperature to effectively reduce
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iron raw materials.
It has been found by the demand that a rather long zone of the furnace, in which temperatures of this order prevail, is very suitable for the production of iron sponge.
Each time the ferriferous raw material, or the fuel added to the latter, contains purities which would adversely affect the quality of the welded iron, for example sulfur or arsenic, it has been observed by the applicant that it is advantageous in such cases to add reagents which react appropriately with these impurities so as to remove them from the iron.
Suitable reagents for the removal of sulfur are lime or manganese oxide which combine with sulfur to give a refractory product, or alkali metals, which together with sulfur produce a very fluid sulfur combination, or substances which form easily volatile combinations with sulfur, for example antimony, lead and tin. The volatilization of sulfur and arsenic may be suitably favored by the addition of substances containing chlorine.
Instead of providing the rotary kiln with a retaining ring, retort mentioned above, and using this to collect the charge into a relatively thick layer, the kiln can be made a conical shape, with its diameter gradually increasing. by decreasing towards the unloading end, retort shown in fig. 9, or alternatively or can give the furnace, 8 the location of the burl forming zone, a larger diameter than in the rest of the oven, as shown in fig. 10.
It is evident that various means and expedients, known per se in the field of metallurgy, in addition to those described above, can advantageously be used for carrying out the invention in practice. to achieve even greater savings in fuel consumption and in the production of welded material from the raw material.
For example, it is possible to preheat the air or the oxidizing gases blown into or sucked into the oven, and
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may use valves to properly regulate the amount of gas entering the oven.
An auxiliary burner can advantageously be used. not shown- to introduce additional heat into the furnace in cases where only air -and not heating gases- and fuel, added to the charge, are introduced into the furnace and where the heat produced in the latter accidentally drops below the normal temperatures at which iron formation occurs.
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One can also advantageously employ such an auxiliary burner to start the operation and. to speed up the heat pruduction inside the day while the process is in progress.
One can apply suitable mechanics, known in themselves, to modify the inclination of the furnace and its speed of rotation, so as to be able to suitably adjust the total time of the passage of the charge through the furnace and of the reaction of the gases. oxidants on the load.
To enable metallurgists to successfully carry out the above process in practice, it is briefly specified below in which hearings the plaintiff has succeeded in transforming roasted pyrites in one and the same furnace, first in iron sponge, and finally in welded:
One used a rotary kiln with a diameter of 2.5 meters and a length of 40 meters, fitted at its discharge end with a water holding water, the internal diameter of which was of 0.8 meters. We treated per day about 10 or tons of roasted pyrites, containing 42 the, of ier, to the @uelles we added:
30% coke waste. After the operation had been brought into steady state by an initial additional heating, the. gas instead of heating gas, compressed air in the tower by means of a fan through the opening of the retaining ring, and these working conditions were maintained during a subsequent test run eight days.The incline of the @our was 2% and the total duration
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The passage of the material through the oven was about 6 to 8 hours.
In the area with an average temperature of 600 to 900 C, such a complete reduction in iron sponge occurred that the material no longer melted on entering the burl forration zone, although the roasted pyrites, subjected to the treatment. , still contained 12% silica. At the unloading end of the oven, or. we observed by measuring the temperatures of 1300-1400 C, we obtained ', dee loupes (the iron of dimensions ranging from those of peas to those of walnuts, incorporated in moderately soft slag, rather thick, poor in iron, not only about 2-3 'iron and rich in silica.
CLAIMS.
II-Process for the direct production of welded iron, consisting of heating iron raw materials, such as ores, pyrite residues :; roasted, slag and the like, in the presence of reducing agents up to temperatures at which the material is transformed into an iron sponge, passing the spongy material through a metallurgical furnace in a layer, and vigorously agitating it and at the, heat in it up to an order of temperatures of about 900-1400 C, at which the iron is able to weld, bringing oxidizing gases in contact with the material subjected to the treatment to slag existing impurities in the iron sponge.