<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE PRODUCTION DIRECTE DE FER OU D'ACIER LIQUIDE,."
L'obtention directe du fer a été déjà réalisée au moyen d'agents réducteurs gazeux. Pour ce procédé on utilisa de préférence des fours tubulaires rotatifs, par lesquels on fit passer la charge en contrecourant par rapport au gaz réducteur.
La chaleur nécessaire au procédé fût fournie au four tubulaire rotatif, soit par le gaz soit par le chauffage extérieur de ce dernier. Avec ces procédés on ne parvenait le plus souvent qu'à la formation d'éponge de fer, car il est difficile et en outre coûteux de chauffer la matière à réduire dans une at- mosphère réductrice jusqu'à la température de coulée du fer.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Pour ces rüison-- le produit réduit fût généralement fondu dans un four spécial, lorsqu'il s'agissaitd'obtenir du fer ou de l'acier liquide.
L'obtention directe du fer a été déjà réalisée également au moyen d'agents réducteurs solides. Ainsi, des briquettes de mi- nerai et de l'agent réducteur ont été enrobées dans une couche de charbon etchauffées dans un four tubulaire rotatif que les
EMI2.2
briquettes traversaient en oontrecourant -car rapport aux gaz de chauffage. Le noyau des briquettes fût ainsi réduit en métal, tandis que la couche de charbon empêcha les influences oxydantes des gaz de chauffage d'atteindre le noyau.
S'il s'agissait d'obtenir des alliages de fer, par exemple
EMI2.3
du ferro-silicium, on mélangea au minerai, lors de la fabrication des briquettes, encore les matières brutes nécessaires, par exemple de l'acide silicique ou du silicium métallique. On a
EMI2.4
également voulu protéger le fer réduit, contre la réeayc3.ation, par la formation d'une scorie. Dans ce but le mélange des matières
EMI2.5
réagissant entre elles lors de la ..é::.ctio=oe, destiné à être trans- formé en morceaux, fût additionné de matières comme le sel ou le chlorure :.:'12:.l1ao:'liaque,l'acide silicique avec des sciures de boi.7, de lE- noix liquide, du goudron, de la mélasse, de la- marne, du carbonate,de l'argile, ou analogue.
De ces additions naissait une scorie vitreuse qui devaitempêcher le contact avec le fer
EMI2.6
du gaz a action oxydante. L;. à=rino,iic.n de scories n'était natu- rellement 0(-''3 Y1cesS?7.rL =.Vc.=1t le moment, où 11 action des agents réducteurs ;j, 1 ::Ít2::lt plus suffisante -cour empêcher la réoxydation du fer déjà. rénuit.
Cette action des scories, qui sont formées lorsque la charge réduite est chauffée à la température de fusion, était utilisée naturellement aussi par les procédés connus, dans lesquels la ré- du.ction du fer est réalisée par charge dans un four tubulaire ro- tatif .avec chauffage direct de la charge, constituée de mine- rai de fer, de charbon et de fondante
Ces procédés sont, au point de vue économie thermique,
<Desc/Clms Page number 3>
beaucoup plus avantageux que la réduction au moyen de gaz.
Ce- pendant, ces procédés aussi bien que la réduction des silicates de fer, - extraits des minerais par fusion suivant des procédés spéciaux,- au moyen de carbone\solide qui fût plongé dans le bain de fusion, entrainaient de grandes difficultés par le fait, que le revêtement du four ne résistait -cas.
La présente invention permet de supprimer ces difficultés.
Suivant l'invention la production directe du fer ou de l'acier liquide est réalisée par la réduction de minerais de fer, ou analogues au moyen de carbone, dans un four mobile à chauffage direct, particulièrement dans un four tubulaire rotatif.
Les teneurs en carbone et en acide silicique de la charge sont réglées de manière, à ce qu'il se produise, à une tempéra- ture continuellement croissante, d'abord la formation simultanée de l'éponge de feret de la scorie de silicate ferreux, et, durant la fusion subséquente, la réduction du protoxyde de fer de la scorie de silicate ferreux, convertie avec de la chaux. Le tra- vail du four est réalisé de préférence de manière discontinue par le fait, qu'une charge, avantageusement préchauffée, est introduite dans le four, réduite et fondue. Après la coulée du - fer et de la scorie, le four est prêt à recevoir une charge ul- térieure. Avec un four de longueur appropriée on peut a.ussi passer du travail par charges, au travail continu.
Par cet usage d'un four mobile, de préférence d'un four tu- bulaire rotatif, on parvient à ce que l'acide silicique, les oxydes de fer et le charbon de réduction viennent en contact in- time entre eu=:, ce qui favorise beaucoup la formation des scories et naturellement aussi la réduction.
La. quantité d'acide silicique, présente dans la charge, doit être telle que la scorie se forme simultanément avec l'éponge de fer, se formant à environ 900 à 1000 . Par conséquent la scorie est d'une liquidité épaisse, ou pâteuse, déjà lors de la formation . de 1.1 éponge de fer, de sorte que, nar suitedu mouvement du four, les particules distinctes d'éponge de fer sont enveloppées dans la scorie, pour ainsi dire déjà lors de leur formation.
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
Du fait la r é0:2'7.t.t'!O¯1 de l'éponge de fer est empêchée., au Moins ;
1- --r&nde partie, en tous cas elle [Le se nroclui pas dans une mesure nuisible, et par con '3éQueht l'attaque du revêtement du four par du pyotoxyde de fer ne peut pas se,,vraduire, le proto- xyde de fer éte.nt fixé par la teneur de la charge en acide silicique. En outre la teneur de la charge en carbone, réglée suivant l'invention, comme mentionné plus haut, de manière, à
EMI4.2
suffire à 1. réduction jusqu'2t ce que la. charge soit complètement fondue, e;;;.iêil.:e une forte réoxydation.
Au cours ultérieur de la réduction il se produit, par suite du mouvement du four, un contact intime entre l'éponge de fer réduite et le carbone de réduction incandescent, présent en encès.
L'éponge de fer s'incorpore par conséquent du carbone et commence
EMI4.3
31 fondre. Par addition de chaux et avec l'augmentation de la teifi- pérature, la scorie de silicate ferreux est de plus en plus dé- composée et il se forme du silicate ferreux ,du silicate de chaux,
EMI4.4
de porte que le ;votoxyde de fer est libère pour la, réduction.La réduction du protoxyde de fer est aussi réalisée en partie par le carbone du fer déjà, fondu, d'où la teneur du bain en carbone est diminuée. Dans ce qui précède il est suprenant, que l'ajoute de
EMI4.5
ch#..ux ne dérange pas la formatio.- des scories de silicate ferreux, réalisée suivant l'invention au début de la réduction.
Pour la dé- composition de la scorie de silicate ferreux il suffit d'une faible quantité de chaux; parfois il suffit déjà de 5%.- Cependant, l'addition de chaux n'agit pas de manière nuisible, même das le cas, où on emploie,- par exemple dans le but de ménager davantage
EMI4.6
le :cevôte;;lent du four, ou dans d'autres buts,- le quadruple, ou le quintuple, ou même plus, de la quantité nécessaire à la dé- composition de la scorie de silicate ferreux.
La quantité d'acide silicique nécessaire au procédé suivant
EMI4.7
l'invention peut être spécialement ajoutée à la matière dié=la,rt , par exemple sous fotme de matière à teneur d'acide silicique, ou
EMI4.8
on neut 4.voix soin de sa présence en employant pour le procédé, des minerais contenant juste la quantité nécessaire d'acide silici- que.
<Desc/Clms Page number 5>
Des minerais de cette espèce ne se prêtent généralement pas très bien pour les hauts fourneaux. Par conséquent la possibilité d'emploi de ces matières constitue un avantage ultérieur du pro- cédé suivant l'invention, On peut aussi obtenir ure charge pos- sédant une teneur appropriée en acide silicique par le mélange de différents minerais, ou analogue, possédant de hautes et basses teneurs en acide silicique.
La formation de la, scorie de silicate ferreux -peut être fa- vorisée par l'addition de fondants appropriés, comme le minerai carbonate grillé, le spath fluor, la cryolite, le chlorure de calcium, la soude, etc. L'addition l'acide silicique et d'autres fondants,comme le minerai carbonaté grillé,ou le spath fluor, da.ns la production directe du fer, n'est pas nouvelle comme telle.
Cependant, les additions de cette espèce n'ont jamais été utili- sées jusqu'à présent dans le but,et le procédé n'a jamais été conduit de manière, à réaliser déjà. au début de la réduction du fer la, formation d'une scorie de silicate ferreux.
La charge peut être introduite à froid dans le four à ré- duction, Mais il est plus avantageux de la préchauffer.
Par le préchauffage, qui peut aussi être poussé jusqu'à la température de réduction et même au delà, les processus de réduc- tion sont correspondemment raccourcis. L'action réductrice du car- bone est ainsi accélérée, de sorte que la formation de l'éponge de fer se produit rapidement. Ce processus ne provoque alors pas un refroidissem.nt notable du four de réduction. Il est en outre im- portant que, par le préchauffage, on évite les destructions du re- vêtement du four, qui seraient provoquées, en cas d'une charge non préchauffée, par la va,peur d'eau formée dans le four lors de la vaporisation de la teneur en humidité de la charge.
Le calcaire nécessaire à la décomposition de la scorie de silicate ferreux est rapidement désagrégé, de sorte que l'oxyde de calcium peut réa.gir de manière correspondemment rapide avec le silicate ferreux non encore complètement liquéfié, et former du silicate de chaux, pendant que le protoxyde de fer est réduit en fer.
@
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
Le '9r6chauffage neut être réalisé de Manière à' expulser simultanément de 1(;- matière de dé'o.-rt,les matières nuisibles, par exemple le soufre. Il peutêtre réalisé par exemple dans ,:un four tubulaire :rotatif disposé en amont du four à réduction et chauffé avec les gaz (le sortie du four à réduction. D'autres matières peuvent également être entièrement ou partiellement volatilisées
EMI6.2
hors de 1s, charge lors de son préchauffage, par exemple du zinc, du vlGml , de l'étain et des métaux analogues vol,,¯tiliss.bleliJ.
Dans ces cas, le préchauffage est réalisé en quelque sorte ;-.t< la manière du procédé dit t 1' 'c?,ell t' .
Pour le préchauffage on T'eut également se servir de manière CG'I?ia:e, de '::'J.'OG85.rj", de grillage, lorsqu'on emploie comme matière cO::1ten,".l-; du fer, d.".1 fer apathique, des résidus de pyrites :ri 1383 OU d'autres matières, CC.iî'tei'l:,ït.t du fer sulfure. L'expul- 3i(;'([ ±.ies dites itic..'ï,l"-;'eS accessoires de la matière de dé-P::.1't par 'WE3:;1:¯1.:.:¯yC: n'est, cependant, pas indispensable. Par le procédé de réduction lui ,lê.el8 l ' ét;.,in le rJlo..,1:), le zinc, l'antimoine, 1'Ï-.-rseiiio et des métaux volât ilisables analogues, sont E.'li¯.=.Tl:,'-i le 1,' '1' .", ';"n" 1'" 'u" J'l" c' 1'\rO'10'''' \ Ils i)CL1VG'i1- CtlC, r=l- oucérés, de?, gaz 0.2 sortie du four par exemple sous forme de leurs oxydes. L[ëi:.e du soufre est 'expulsé en pe.rtie lors de la réduction.
Lla..:.:"j..tio, ..'.8 chaux, nécessaire a. la C COti1'1?OS:I.'':1.0i1 de la scorie e silicate ferreux, peut se faire a la charge des le début, comme ceci ressort déjà. de ce qui préoède. Lorsque la charge 8;t '!:it7.'C;.1'x.t¯. C.¯4.ï1; le four de réduction après avoir été préchauf- fée, l'addition de la chaux peut se faire avant ou après le "')r'cJ1é'.1.1.ff:..::::e. 1,,::,,1"::; 11 est également possible d'ajouter la chaux seulement en un endroit approprié du four à réduction lui-même.
Lorsque la; réduction est suffisamment avancée, la scorie de silicate est évacuée du four, et le fer est fini ou achevé soit dans le four lui-même ou dans un second four ( four rotatif, four . sole, four électrique), dans lequel l'acier brut, coulé du four à réduction, est enfourné à l'état liquide.. L'achèvement est réalisé de la manière connue, par exemple par le fait, qu'on
<Desc/Clms Page number 7>
place sur le bain de fer liquide de la chaux, du minerai car- bonaté grillé, du minerais de manganèse et le cas échéant du ferro-manganèse. La scorie formée lors de l'achèvement peut être ajoutée à une charge ultérieure, en vue d'utiliser le fer, le manganèse, etc, de la scorie.
L'achèvement dans un four spécial est préférable par exemple dans le cas, où le four . réduction est accouplé,au point de vue de sa charge, d'une manière imposée à un autre dispo- sitif, servant à la préparation de la. charge ( four Waelz, ap- pareil Dwight-Lloyd, four à préchauffage).
Les dessins annexés représentent schématiquement et à titre d'exemples non limitatifs deux installations différentes pour la réalisation du procédé suivant l'invention.
La matière brute, qui peut avoir été préalablement traitée dans un but de grillage, ou d'agglomération, sur un appareil de frittage à bande transporteuse, est amenée,- âpres avoir été mélangée avec environ 20% de charbon de réduetion, par exemple sous forme de poussier de coke,- désintégrée, ou. non désintégrée, par la bande transporteuse 1 et le chenal de chargement 2, dans le four 3. Dans ce four les métaux facilement volatilisables, comme le zinc, le plomb, et analogues, sont éliminés de la matière de départ suivant des procédés connus, par exemple suivant le procédé dit " Waelz".
Du four 3 la charge , libérée des métaux volatils, passe;- autant que possible préservée contre les pertes de chaleur,- par le couloir 4 dans 1(four à réduction 5, chauffé par exemple au moyen de brûleurs à charbon pulvérisé 6.. L'ajoute du charbon de réduction et des autres additions, nécessaires suivant l'in- vention à la réduction du fer, peut également se faire au moyen du couloir-4,dans lequel le charbon de réduction et les additions sont débitées par des trémies disposées latéralement. En 7 est représenté la trémie contenant la réserve de charbon pulvérisé, en 8 la conduitedébitant le charbon pulvérisé dans le four réduction 5.
Les gaz de sortie du four 5 sont conduits par le
<Desc/Clms Page number 8>
couloir 4 et la¯ tête de four dans le four 3, dans lequel ils cèdent une partie de leur chaleur à la matière à traiter. Du four 3, les gaz de sortie passent dans la tête du four 10 et de
EMI8.1
celle-ci, dsns le réchauffeur d'air 11, pour être 21Ilenés ensuite par la conduite 12 dans un dispositif de filtrage,dans lequel les oxydes métalliques sont élimines des gaz de sortie. Un ventila- teur 13 refoule l'air de combustion par l'échangeur de chaleur 11 et la conduite 14 dans le brûleur à charbon pulvérisé 6 du four 5. La poche 15 sert à recevoir le contenu du four ± après
EMI8.2
-terin'vr,.ïson de 1:-' réduction.
Lorsqu'on traite dans une installation de cette espèce des minerais qui ne contiennent pas de métaux volâtilisables, le four 3 sertuniquement au préchauffage de la matière à traiter.
Des matières exemptes de soufre, ou pauvres en soufre, peuvent être débitées directement dans le four 3 au moyen du dispositif
EMI8.3
transporteur 1, sans grillade ."rÓILlin2.ire. Le four 3 peut être utiliss oralement uour le grillage de la matière de départ.L'ins- talla.tien -neuf être conçue aussi de manière, à ce que le charbon
EMI8.4
et les autres additions nécessaires a la réduction dans le four 5 soient ;slE.:.1gGS 2. la matière de départ déjà. aVé-.n-t son entrée dans le four
Dans l'installation représentée schématiquement à la figure
EMI8.5
2, manque le four µ. De l'appareil de ::;rillage"uu de frittage 2 , la .,..vire toit;?Je tout d'abord entre les rouleaux concasseurs 16.
¯.)J..":,3 Set désintégration elle glisse 1)&.1' un dispositif de tamisage, par e:e;':1Jle 1::. -;ille de tamisage 17, dans le chenal de chargement I8 Le' ..;:.:tiÀr<93 tr;vers.'..nt le tê.:;1lS tombent dans li. trémie 19, 1)CUl' Bervir en-uitn, l';é.1.l' exemple comme recouvrement de . de l'éè1)T)ë.'.reil de r"'L11::.8. Par le chenal de chargement 18 le mine- rai est lébité J:-l1.:: le fC1JJ? 8. réèi1.10tiol1.f2., c..ïart avoir été ú1éla-Il- é sur le .::::i1ent]. avec le combustible, par exemple le coke, et yxrec les additions, par exenmle 18. chaux et l'acide silicique, qui sont n<3ceS',S.ir'3s . la réduction du fer suivant l' invention.
Les dispositifs de chauffage du four 5 et les dispositifs de
<Desc/Clms Page number 9>
préchauffage d'air 13, 11, 14 peuvent être les mêmes que suivant la figure 1. fies gaz de sortie du four 5 passent par la tête 10 d.u four et par la conduite 12, lorsqu'ils contiennent des mé- taux, ou 1-orsqu'ils doivent être dépoussières, dans une installa- tion de filtrage, ou, lorsqu'une récupération des matières con- tenues dans les gaz n'est pas profitable., dans la cheminée. Après terminaison de la réduction, le contenu du four 5 peut être ooulé dans la poche 15, comme décrit plus haut, et il est natu- rel que ceci -oeut être réalisé en coulant, soit d'abord les scories et ensuite l'acier, ou inversement, séparément l'un de l'autre dans des poches différentes.
Le four ± peut être mis en rotation par des moyens connus comme tels.
Exemples de réalisation : -----------------------
En employant les dispositifs décrits dans ce qui précède et représentés schématiquement dans les dessins annexés, le nrocédé suiva.nt la présente invention est réalisé. par exemple comme suit:
Des résidus de pyrite grillée, de la compositon approxima- tivement suivante:
Fe 42,1%
Zn 8,0%
S 3,4% SiO2 10,9% humidité 15,0% sont grillés sur un appareil de frittage Dwight-Lloyd, avec une addition d'environ 6% de poussier de coke. L'aggloméré obtenu présente alors la composition approximativement suivante:
Fe 48,0 %
Zn 8,6 %
S 0,10 %
SiO2 12,5 %
L'aggloméré est soumis, soit à l'état dans lequel il est déchargé du dispositif de frittage, soit après désintégration préliminaire et ajoute d'environ 20% de poussier de coke , à l'extraction du zinc dans un four tubulaire rotatif suivant le procédé connu dit "Waelz".
Si la matière contient encore d'autre métaux facilement
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
volatils, ceux-ci peuvent <U1.a.tul'elle;r;;nt être élimines de la :¯:8,t7.''.re en. v'!'.1.''c':::iî-:¯i'i Si.1J.Üte.nément ;:¯tieC le zinc. Des gaz de u O'':1'v. '.1.i four '::c'E17 l'oxyde Métallique zTî,lc9¯1.1 est récupéré dans une installation de filtrage ( électrofiltre, filtre ?i, sac, etc.).
1'.îr'^ ce ';l'2iiiC;'le,, 1,z:, t:.::.'7.É1'E possède le. composition approxi- !ll?Jt j."'" 8.11 ei1"t 81) i -\lZ:;..!J. te:' Fe 5=±, 2 % Zn 1,5 1 S 0, 08 ;0 S io2 ils Ensuite 8e produit entre, soit de i:ic'¯I?1È7.'E continue, soit jjz,r charge?, 1.'.'t1 1s fnn' 3.. 1':3.1J.C t10;::. du fer, qui est chauffé, av;.,lt8peusel:lell"c au Moyen, d'un brûleur a charbon pulvérisé ,par 1 <:. : rv.c d'extrémité du î :=v-.-: opposse h so' extrémité de chë.rge- ;ne=1t. La, charge e-3t additionnée d'environ 3070 de poussier de coke et de 5% de CÜc[i1:e. A l'intérieur lu four le. charge prend peu . peu des te",pé2:'C'.t1..'.:ces de plu3 en plus élevées. Il se forme de e 1 scorie de silicate ferreux et de l'éponge de fer.
Ensuite le iJrotc:xyré.e de fer est peu à peu libéré de le. scorie de silicate ferreux TJ :.7' l'action de Itl chaux, et est également réduit en fer :.n> ta.lliue, tandis que le fe: déj 0. réduit s'incorpore ':-Jeu à peu de carbone et fond. Le fer fondu se répare de la scorie pz,.r- . suite du mouvement rots.tif du four, la scorie se trouvant, durant la majeure partie de la réduction, 8, un état piteux jusqu'à, liquidité épaisse. Avec un chargetitent discontinu de la matière '1.:.n. le four, 1;:,. scorie 'le silicate est fondue et essentiellement libérée clé fer a.'";rcs environ 3 heures. Elle est alors coulée à l'état liquide. Pour le# traitement ultérieur de l'acier fondu on /j o1=te alors encore un peu. de chaux, environ 5j de lainerai carbonate grillé et environ 0,6jô de ferro-nianganese.
Apres un court .fiîl.e l'acier liquide peut alors également être
EMI10.2
coulé. Il possède la composition approximativement suivante:
<Desc/Clms Page number 11>
Fe 98,0 - 98,5%
C 0,8 - 1,2%
P 0,02%
Si traces
Zn -------
Ou 0,08%
As 0,01%
S 0,03- 0,04%
Mn 0,13%
Le rendement en acier liquide est d'environ 92% du fer contenu dans le minerai. Le point de fusion de l'acier obtenu est situé à 1400-1450 C. La température du four monte jusqu'à 1600-1700 0. La scorie de silicate, coulée a l'état liquide, contient environ 5% de fer, 40% d'acide silicique et 15-20% de chaux. Elle peut être transformée par moulage de la manière connue en pierres de pavage.
Le procédé peut être réalisé également 'car le fait que l'aggloméré à teneur de zinc est amené directement dans le four à réduction de fer. Dans ce dernier à lieu alors, à coté de la réduction du fer, la volatilisation d.u zinc et le cas échéant d'autres métaux volatils encore contenus dans la matière en trai- tement. Au lieu de charbon pulvérisé, le four à réduction de fer peut être chauffa aussi avec du gaz, ou de l'huile. De même, au lieu de poussier'de coke, on peut employer comme agent réducteur, du charbon maigre, des cendres de coke, du charbon de acis et des combustibles analogues.
Au lieu du four tubulaire rotatif 3 on peut aussi employer d'autres fours connus de grillage, ou de préchauffage. De même, a.u lieu d'un appareil de frittage à bande transporteuse, on peut se servir pour le frittage ou l'agglomération de la matière à traiter d'autres dispositifs de frittage, par exemple des cuves de frittage. Dans de nombreux cas on peut s'abstenir de tout traitement préparatoire de la matière de départ et introduire cette dernière directement dans le four à réduction de fer.
<Desc / Clms Page number 1>
PROCESS FOR THE DIRECT PRODUCTION OF IRON OR LIQUID STEEL ,. "
The direct production of iron has already been carried out by means of gaseous reducing agents. For this process, rotary tube furnaces are preferably used, through which the charge is passed countercurrently with respect to the reducing gas.
The heat necessary for the process was supplied to the rotary tube furnace, either by gas or by the external heating of the latter. In most cases, only the formation of an iron sponge was achieved with these methods, since it is difficult and moreover expensive to heat the material to be reduced in a reducing atmosphere to the temperature of the iron casting.
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
For these rüison-- the reduced product was generally melted in a special furnace, when it came to obtaining liquid iron or steel.
The direct production of iron has already been carried out also by means of solid reducing agents. Thus, ore briquettes and reducing agent were coated in a layer of charcoal and heated in a rotary tube furnace which the
EMI2.2
briquettes crossed against the current - compared to the heating gases. The core of the briquettes was thus reduced to metal, while the carbon layer prevented the oxidizing influences of the heating gases from reaching the core.
If it was a question of obtaining iron alloys, for example
EMI2.3
ferro-silicon, during the manufacture of briquettes, the necessary raw materials, for example silicic acid or metallic silicon, were mixed with the ore. We have
EMI2.4
also wanted to protect the reduced iron, against reeayc3.ation, by the formation of a slag. For this purpose the mixture of materials
EMI2.5
reacting with each other during the ..é ::. ctio = oe, intended to be transformed into pieces, with the addition of materials such as salt or chloride:.: '12: .l1ao:' liac, acid silicic with sawdust, liquid nut, tar, molasses, marl, carbonate, clay, or the like.
From these additions was born a vitreous slag which was to prevent contact with the iron.
EMI2.6
gas with oxidative action. L ;. at = rino, iic.n of slag was naturally 0 (- '' 3 Y1cesS? 7.rL = .Vc. = 1t the moment, when 11 action of reducing agents; j, 1 :: Ít2 :: lt more sufficient -to prevent reoxidation of the already renuct iron.
This action of the slag, which is formed when the reduced charge is heated to the melting temperature, was naturally used also by the known methods, in which the reduction of iron is carried out by charging in a rotary tube furnace. .with direct heating of the load, consisting of iron ore, coal and flux
These processes are, from the point of view of thermal economy,
<Desc / Clms Page number 3>
much more advantageous than reduction by means of gas.
However, these processes as well as the reduction of iron silicates - extracted from ores by smelting using special processes - by means of solid carbon which was immersed in the molten bath, caused great difficulties by the fact. , that the coating of the oven did not resist.
The present invention makes it possible to overcome these difficulties.
According to the invention the direct production of iron or liquid steel is carried out by the reduction of iron ores, or the like by means of carbon, in a mobile furnace with direct heating, particularly in a rotary tube furnace.
The carbon and silicic acid contents of the filler are regulated in such a way that, at a continuously increasing temperature, first the simultaneous formation of the iron sponge and the ferrous silicate slag occurs. , and, during the subsequent smelting, the reduction of iron protoxide from the ferrous silicate slag, converted with lime. The work of the furnace is preferably carried out discontinuously in that a charge, advantageously preheated, is introduced into the furnace, reduced and melted. After casting the iron and the slag, the furnace is ready to receive a further load. With a furnace of suitable length it is also possible to switch from batch work to continuous work.
By this use of a mobile furnace, preferably a rotary tube furnace, it is achieved that the silicic acid, the iron oxides and the reducing carbon come into intimate contact between eu = :, which greatly favors the formation of slag and naturally also the reduction.
The amount of silicic acid present in the filler should be such that the slag forms simultaneously with the iron sponge, forming at about 900 to 1000. Therefore the slag is thick, or pasty, liquid already during formation. 1.1 iron sponge, so that, as a result of the movement of the furnace, the separate particles of iron sponge are enveloped in the slag, so to speak already during their formation.
<Desc / Clms Page number 4>
EMI4.1
Due to the fact the re0: 2'7.t.t '! O¯1 of the iron sponge is prevented., At least;
1- --r & nde part, in any case it does not harm itself to a detrimental extent, and therefore the attack of the furnace coating by iron pyotoxide cannot be converted, the protoxide of iron ete.nt fixed by the silicic acid content of the load. In addition, the content of the carbon filler, adjusted according to the invention, as mentioned above, so as to
EMI4.2
suffice for 1. reduction until the. charge is completely melted, e ;;;. there.: e strong reoxidation.
In the subsequent course of the reduction, as a result of the movement of the furnace, an intimate contact occurs between the reduced iron sponge and the incandescent reducing carbon present in it.
The iron sponge therefore incorporates carbon and begins
EMI4.3
31 melt. By addition of lime and with the increase of temperature, the ferrous silicate slag is more and more broken down and ferrous silicate, lime silicate, is formed.
EMI4.4
The reduction of iron protoxide is also achieved in part by the carbon of the already molten iron, hence the carbon content of the carbon bath is reduced. In the above it is surprising that the addition of
EMI4.5
ch # .. ux does not disturb the formatio.- ferrous silicate slag, carried out according to the invention at the start of reduction.
For the decomposition of the ferrous silicate slag a small quantity of lime is sufficient; sometimes 5% is already sufficient .- However, the addition of lime does not act in a harmful way, even in the case, where one uses, - for example in order to save more
EMI4.6
the: cevote ;; slow from the furnace, or for other purposes, - quadruple, or quintuple, or even more, of the quantity necessary for the decomposition of the ferrous silicate slag.
The amount of silicic acid required for the following process
EMI4.7
the invention can be specially added to the material dié = la, rt, for example in the form of material containing silicic acid, or
EMI4.8
We take care of its presence by employing for the process, ores containing just the necessary quantity of silicic acid.
<Desc / Clms Page number 5>
Ores of this species are generally not very suitable for blast furnaces. Therefore, the possibility of using these materials constitutes a further advantage of the process according to the invention. A filler having an appropriate content of silicic acid can also be obtained by the mixture of different ores, or the like, having high and low silicic acid contents.
The formation of the ferrous silicate slag can be promoted by the addition of suitable fluxes, such as roasted carbonate ore, fluorspar, cryolite, calcium chloride, soda, etc. The addition of silicic acid and other fluxes, such as roasted carbonate ore, or fluorspar, in the direct production of iron, is not new as such.
However, additions of this kind have heretofore never been used for the purpose, and the process has never been carried out in such a way as already to be carried out. at the start of iron reduction, formation of a ferrous silicate slag.
The load can be introduced cold into the reduction oven, but it is more advantageous to preheat it.
By preheating, which can also be extended to the reduction temperature and even beyond, the reduction processes are correspondingly shortened. The reducing action of the carbon is thus accelerated, so that the formation of the iron sponge occurs rapidly. This process does not then cause a noticeable cooling of the reduction furnace. It is moreover important that, by preheating, one avoids the destruction of the coating of the furnace, which would be caused, in the event of an unheated load, by the va, fear of water formed in the furnace during vaporization of the moisture content of the feed.
The lime necessary for the decomposition of the ferrous silicate slag is quickly broken up, so that the calcium oxide can react correspondingly quickly with the ferrous silicate not yet completely liquefied, and form lime silicate, while iron protoxide is reduced to iron.
@
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
The '9r6heating can be carried out so as to' simultaneously expel from 1 (; - de'o.-rt material, harmful materials, for example sulfur. It can be carried out, for example, in: a tube furnace: rotary arranged in upstream of the reduction furnace and heated with the gases (the outlet of the reduction furnace. Other materials may also be fully or partially volatilized
EMI6.2
out of 1s, charge when preheating, for example zinc, vlGml, tin and similar metals vol ,, ¯tiliss.bleliJ.
In these cases, the preheating is carried out in a way; -. T <the manner of the process called t 1 '' c?, Ell t '.
For preheating we also used CG'I? Ia: e, of '::' J.'OG85.rj ", roasting, when using as material cO :: 1ten,". -; iron, d. ". 1 listless iron, residues of pyrites: ri 1383 OR other matter, CC.iî'tei'l:, ït.t iron sulphide. The expul- 3i (; '([ ± .ies say itic .. 'ï, l "-;' eS accessories of the matter of de-P ::. 1't by 'WE3:; 1: ¯1.:.: ¯yC: is, however, not essential. By the reduction process it, lê.el8 l 'ét;., in rJlo .., 1 :), zinc, antimony, 1'Ï -.- rseiiio and volatile metals. analogues, are E.'lī. =. Tl:, '- i le 1,' '1'. ", ';" n "1'" 'u "J'l" c' 1 '\ rO'10 '' '' \ They i) CL1VG'i1- CtlC, r = l- orcered, of ?, gas 0.2 leaving the furnace for example in the form of their oxides. L [ëi: .e sulfur is partially expelled during the reduction.
Lla ..:.: "J..tio, .. '. 8 lime, necessary for. The C COti1'1? OS: I.' ': 1.0i1 of the slag and ferrous silicate, can be done at the load from the beginning, as this already emerges from what precedes. When the load 8; t '!: it7.'C; .1'xt¯. C.¯4.ï1; the reduction furnace after having been preheated fairy, the addition of lime can be done before or after the "') r'cJ1é'.1.1.ff: .. :::: e. 1 ,, :: ,, 1 "::; It is also possible to add lime only at a suitable point in the reduction furnace itself.
When the; reduction is sufficiently advanced, the silicate slag is discharged from the furnace, and the iron is finished or finished either in the furnace itself or in a second furnace (rotary furnace, hearth furnace, electric furnace), in which the steel crude, cast from the reduction furnace, is charged in the liquid state. Completion is carried out in the known manner, for example by the fact that
<Desc / Clms Page number 7>
Place lime, roasted carbonate ore, manganese ores and if necessary ferro-manganese in the liquid iron bath. The slag formed on completion can be added to a subsequent charge, with a view to using the iron, manganese, etc., of the slag.
Completion in a special oven is preferable for example in the case where the oven. reduction is coupled, from the point of view of its load, in an imposed manner to another device, serving for the preparation of the. load (Waelz oven, Dwight-Lloyd appliance, preheating oven).
The appended drawings represent schematically and by way of nonlimiting examples two different installations for carrying out the process according to the invention.
The raw material, which may have been previously treated for the purpose of roasting, or agglomeration, on a conveyor belt sintering apparatus, is fed, - after having been mixed with about 20% reducing carbon, for example under form of coke dust, - disintegrated, or. not disintegrated, by the conveyor belt 1 and the loading channel 2, in the furnace 3. In this furnace easily volatilisable metals, such as zinc, lead, and the like, are removed from the starting material according to known methods, for example according to the so-called “Waelz” process.
From furnace 3 the charge, freed from volatile metals, passes; - as far as possible preserved against heat loss, - through lane 4 in 1 (reduction furnace 5, heated for example by means of pulverized coal burners 6 .. The addition of the reducing carbon and other additions, required according to the invention for the reduction of iron, can also be done by means of lane-4, in which the reducing carbon and the additions are fed through hoppers. arranged laterally, 7 shows the hopper containing the reserve of pulverized coal, 8 shows the conduit for the flow of pulverized coal into the reduction furnace 5.
The gases leaving the furnace 5 are conducted through the
<Desc / Clms Page number 8>
corridor 4 and the furnace head in furnace 3, in which they give up part of their heat to the material to be treated. From furnace 3, the outlet gases pass through the head of furnace 10 and from
EMI8.1
the latter, dsns the air heater 11, to be 21Ilenés then by the pipe 12 in a filtering device, in which the metal oxides are removed from the outlet gases. A fan 13 delivers the combustion air through the heat exchanger 11 and the pipe 14 into the pulverized carbon burner 6 of the oven 5. The pocket 15 is used to receive the contents of the oven ± after
EMI8.2
-terin'vr,. ison of 1: - 'reduction.
When ores which do not contain volatilizable metals are treated in an installation of this kind, the furnace 3 serves only for preheating the material to be treated.
Sulfur-free or low-sulfur materials can be fed directly into the furnace 3 by means of the device
EMI8.3
conveyor 1, without grill. "rÓILlin2.ire. Oven 3 can be used orally for roasting the starting material. The installation will also be designed so that the charcoal
EMI8.4
and the other additions necessary for the reduction in furnace 5 are; slE.:. 1gGS 2. the starting material already. aVé-.n-t its entry into the oven
In the installation shown schematically in figure
EMI8.5
2, the oven µ is missing. From the sintering apparatus 2, la., .. roof hauler;? I first between the crushing rollers 16.
¯.) J .. ":, 3 Set disintegration it slips 1) &. 1 'a sieving device, by e: e;': 1Jle 1 ::. -; sieving island 17, in the loading channel I8 The '..;:.: TiÀr <93 tr; vers.' .. nt the head:; 1lS fall into the. Hopper 19, 1) CUl 'Bervir en-uitn, l'; é.1.l ' example as an overlap of. of the element1) T) ë. '. reil of r "' L11 ::. 8. Through the loading channel 18 the mine is released J: -l1. :: the fC1JJ? 8. réèi1.10tiol1.f2., C..ïart to have been ú1éla-Il- é on the. :::: i1ent]. with the fuel, for example coke, and with additions, for example 18 lime and silicic acid, which are n <3ceS ', S.ir'3s. reduction of iron according to the invention.
The heating devices of the oven 5 and the
<Desc / Clms Page number 9>
air preheating 13, 11, 14 can be the same as in figure 1. f the outlet gases from the furnace 5 pass through the furnace head 10 and through the pipe 12, when they contain metals, or 1 -when they have to be dusted, in a filtering installation, or, when recovery of the materials contained in the gases is not beneficial., in the chimney. After completion of the reduction, the contents of the furnace 5 can be poured into the ladle 15, as described above, and it is natural that this can be done by pouring either the slag first and then the steel. , or vice versa, separately from each other in different pockets.
The oven ± can be rotated by means known as such.
Examples of realization: -----------------------
By employing the devices described in the foregoing and shown schematically in the accompanying drawings, the process following the present invention is achieved. for example as follows:
Residues of roasted pyrite, approximately of the following composition:
Fe 42.1%
Zn 8.0%
S 3.4% SiO2 10.9% moisture 15.0% is roasted on a Dwight-Lloyd sintering apparatus, with an addition of about 6% coke dust. The agglomerate obtained then has the approximately following composition:
Fe 48.0%
Zn 8.6%
S 0.10%
SiO2 12.5%
The agglomerate is subjected, either in the state in which it is discharged from the sintering device, or after preliminary disintegration and adds about 20% of coke dust, to the extraction of zinc in a rotary tube furnace according to the known process called "Waelz".
If the material still contains other metals easily
<Desc / Clms Page number 10>
EMI10.1
volatile, these can <U1.a.tul'elle; r ;; nt be eliminated from the: ¯: 8, t7. ''. re en. v '!'. 1. '' c '::: iî-: ¯i'i Si.1J.Üte.nément;: ¯tieC zinc. Gases of u O '': 1'v. '.1.i furnace' :: c'E17 the Metal oxide zTî, lc9¯1.1 is recovered in a filtering installation (electrostatic precipitator, filter? I, bag, etc.).
1'.îr '^ ce'; l'2iiiC; 'le ,, 1, z :, t:. ::.' 7.É1'E has the. composition approxi-! ll? Jt j. "'" 8.11 ei1 "t 81) i - \ lZ:; ..! J. te:' Fe 5 = ±, 2% Zn 1,5 1 S 0, 08; 0 S io2 they Then eighth product enters, either from i: ic'¯I? 1È7.'E continues, or jjz, r charge ?, 1. '.' T1 1s fnn '3 .. 1': 3.1JC t10 ;: :. iron, which is heated, av;., lt8peusel: lell "c in the Middle, from a pulverized coal burner, by 1 <:. : end rv.c of î: = v -.-: opposite h so 'end of chë.rge-; ne = 1t. The feed was added to about 3070 coke dust and 5% C0c [i1: e. Inside read the oven. load takes little. peu des te ", pe2: 'C'.t1 ..' .: these increasingly higher. Ferrous silicate slag and iron sponge are formed.
Then the iron iJrotc: xyré.e is gradually released from it. ferrous silicate slag TJ: .7 'the action of Itl lime, and is also reduced in iron: .n> ta.lliue, while the fe: already reduced is incorporated': -Little carbon and background. The molten iron is repaired from the slag pz, .r-. following the burping movement of the furnace, the slag being, during the major part of the reduction, 8, a pitiful state until, thick liquidity. With a discontinuous chargetitent of matter '1.:.n. the oven, 1;:,. slag 'the silicate is melted and essentially released key iron a.' "; rcs about 3 hours. It is then poured in the liquid state. For the # subsequent treatment of the molten steel on / j o1 = te then still a little lime, about 5 d of toasted carbonate ore and about 0.6 d of ferro-nianganese.
After a short .fil.e liquid steel can then also be
EMI10.2
sunk. It has approximately the following composition:
<Desc / Clms Page number 11>
Fe 98.0 - 98.5%
C 0.8 - 1.2%
P 0.02%
If traces
Zn -------
Or 0.08%
As 0.01%
S 0.03-0.04%
Mn 0.13%
The yield of liquid steel is about 92% of the iron contained in the ore. The melting point of the steel obtained is located at 1400-1450 C. The temperature of the furnace rises to 1600-1700 0. The silicate slag, cast in the liquid state, contains about 5% iron, 40 % silicic acid and 15-20% lime. It can be transformed by molding in the known manner into paving stones.
The process can also be carried out because the fact that the zinc-containing agglomerate is fed directly into the iron reduction furnace. In the latter then takes place, alongside the reduction of iron, the volatilization of zinc and, where appropriate, of other volatile metals still contained in the material being treated. Instead of pulverized coal, the iron reduction furnace can also be heated with gas, or oil. Likewise, instead of coke dust, lean charcoal, coke ash, charcoal and the like can be employed as the reducing agent.
Instead of the rotary tube furnace 3, other known grilling or preheating furnaces can also be used. Likewise, instead of a conveyor belt sintering apparatus, it is possible to use for the sintering or agglomeration of the material to be processed other sintering devices, for example sintering vessels. In many cases it is possible to refrain from any preparatory treatment of the starting material and introduce the latter directly into the iron reduction furnace.