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La présente invention est relative à un procédé pour réduire des minerais du type du minerai de fer en métal en mettant le minerai en contact dans un lit fluidisé à des températures modérées avec un gaz à teneur élevée en CO qui contient également du carbone entraîné, ledit gaz riche en CO étant produit par une gazéification à température élevée de matières carbonées dans un second lit fluidisé. La présente , invention s'applique particulièrement à la production de fer spongieux à partir de minerai de fer.
On a déjà décrit un procédé de réduction de mine- rais dans lequel des matières carbonées sont transformées en un gaz contenant du CO, en partie cependant qu'on les mélange intimement dans un lit fluidisé avec le minerai à réduire. Le OQproduit est l'agent principal pour effectuer la réduction du minerai. Etant donné la nature de la matière carbonée, il est parfois nécessaire de maintenir le lit fluidisé dans ce pro- cédé à des températures relativement élevées de l'ordre de 980 C environ et davantage, en vue d'obtenir un produit de gazéifi- cation suffisamment riche en CO pour réaliser une réduction satisfaisante du minerai de fer mélangé à la matière carbonée en cours de gazéification.
Fréquemment, des températures de cet ordre sont suffisamment élevées pour provoquer une agglo- mération et se traduisent par une fluidisation insatisfaisante du lit de minerai. Ceci peut se produire même si un substantiel excès de carbone solide qui tend à empêcher le collage du mine-' rai réduit est présent .
La présente invention a pour objet un procédé grâce auquel on peut conserver tous les avantagea résultant de
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l'emploi d'agents réducteurs solides, bon marché et disponibles pour la réduction du minerai , cependant que l'on élimine complètement le désavantage susmentionné.
Selon la présente invention, un gaz à teneur élevée en CO contenant du carbone entraîné est fabriqué à partir d'un solide carboné, tel que du charbon, du charbon de bois, du coke, du coke de pétrole, de la tourbe, de la lignite ou analogues dans une zone de gazéification fluidisée et séparée.
Le solide carboné est ajouté au procédé dans un rapport équivalent à environ 0,3 à environ 0,75 partie en poids de carbone par partie de minerais. A la fois le solide carboné et le minerai de fer peuvent être réduits en par- ticules possédant approximativement la même granulométrie, à savoir 20 à 500 microns. Cependant, le carbone peut être un peu plus grossier que le minerais lorsqu'il est chargé, sa granulométrie ne pouvant cependant pas être supérieure à celle qui correspond à une ouverture de maille de 0,84 mm; la densité moins élevée du carbone lui permet d'être fluidisé plus aisément que le minerais, de même que sa granulométrie diminue à mesure qu'il est consommé au cours du traitement.
Le gaz ainsi produit est introduit dans une zone de réduction de minerai fluidisé qui est de préférence superposée directement au-dessus de la zone de gazéification et qui opère généralement à une température inférieure à celle régnant dans la zone de gazéification. Dans la zone de réduction, le minerai est réduit à l'aide du gaz riche en CO qui est amené dans la zone de réduction à partir du gazéificateur. Le métal réduit en même temps que du cerbo@e n'ayant pas réagi entraî- né à partir du gazéificateur est enlevé de la zone de réduction et amené à une zone de séparation à vitesse peu élevée
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ou un gaz non oxydant ou réducteur de nature sépare une couche supérieure de carbone d'une couche inférieure de métal réduit.
Les minerais convenant pour subir le traitement selon la présente invention englobent les minerais deer oxydique, tels que l'hématite, la magnétite, la lionite, la sidérite et la latérite. Ainsi qu'on le sait parfaitement bien, ces minerais de fer se trouvent dans des roches sédimen- taires et métamorphiques, habituellement associés à d'autres constituants minéraux, tels que du quartz et des argiles. Pour convenir aux fins de la présente invention, il est souhaitable que les minerais de fei contiennent au moins environ 40% de Fe, de préférencr environ 50 de Fe.
Avant de charger le minerai dans l'installation servant à réaliser le procédé de la présente invention, ce minerai est broyé ou pulvéri@é de la manière ci-dessus indi- quée. La granulométrie optimale dépend quelque peu de la den- sité du minerai et de la vitesse ascendante du gaz fluidi- sant dans le réacteur, vitesse qui peut être comprise entre environ 9,14 m/minutes et 91,44 m/minutes ou, de préférence, entre environ 27,43 m/minutes et environ 54,86 m/ minutes.
Avec les vitesses préférées de gaz juste précitées, la gra- nulométrie moyenne du minerai peut avantageusement être de l'ordre d'environ 20 à 150 microns.
La zone de gazéification peut être fluidisée de avec de l'air manière appropriée bien que d'autres gaz comburants, tels que de l'air enrichit en oxygène, de l'oxygène pur ou des mélanges d'oxygène et de vapeur d'eau puissent être utilisés dans le même but. Evidemment, le minerai est fluidisé dans la zone de réduction du minerai par le gaz de combustion
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riche en CO produit dans la zone de gazéification. La quantité d'air ou de gaz comburant est injectée dans la zone de gazéification en une quantité suffisante pour donner environ 941 à 1881 litres d'oxygène par kilo de carbone introduit.
Le carbone à son tour est amené à une vitesse d'environ 0,3 à 0,75 partie par partie de minerai .Le facteur qui détermine principalement les besoins en carbone du procédé est la quantité de chaleur qui doit être fournie tout en maintenant un pouvoir réducteur suffisamment élevé comme indiqué par la teneur en CO du gaz évacué.
L'invention sera à présent mieux comprise en se référant au dessin ci-annexé dont la figure unique représente une vue semi-schématique en élévation d'un type d'appareil convenant à la mise en oeuvre de la présente invention.
La notation de référence 1 représente un récipient comprenant une zone A inférieure de gazéification à température élevée ainsi qu'une zone B supérieure de réduction. La zone de gazéification contient un lit de matière solide carbonée finement divisée 23 subissant la gazéification. La couche supérieure de ce lit est représentée par L'. Ce lit est supporté par une grille 3. Dans la zone de réduction directement située au-dessus du gazéificateur se trouve un lit fluidisé de minerai solide 2 supporté par une grille 10. La couche supérieure du lit de inerai est représentée par L.
A la partie inférieure du récipient 1 on a prévu une conduite 6 pour l'introduction ascendante d'air préchauffé dans la zone de gazéification à température élevée; une conduite 5 pour l'introduction de coke finement divisé dans la zone de gazé- ification, une conduite 4 pour l'introduction de minerai finement divisé dans la zone de réduction de minerai ,une conduite 21 pour l'évacuation du métal réduit et du carbone
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de la zone de réduction de minerai vers une zone de séparation 11, une conduite 25 pour le transfert de gaz à teneur élevée en CO du gazéificateur à la zone de séparation, un système de cyclone 7 pourvu d'un coupe-air 8 pour le retour de fines récupérées des gaz quittant la zone de réduction,
une conduite 9 pour l'évacuation de gaz provenant de la zone de réduction par l'intermédiaire du système à cyclone et une conduite 24 pour le retour du carbone récupéré de la zone de séparation au gazéificateur sont aussi prévus sur le récipient 1.
Le sépérateur 11 est ur. récipient dont le diamètre est de préférence plus petit que celui du récipient 1, séparateur dans lequel le mélange de métal réduit et de carbone est transféré à partir de la zone de réduction par l'intermédiaire d'une conduite 21.
Le récipient est pourvu d'une conduite 27 à sa partie inférieure pour l'introduction du gaz réducteur à vitesse peu élevée en vue de séparer le carbone du métal réduit, d'une conduite 14 équipée d'une valve à tiroir 26 pour l'évacuation du métal réduit 13t d'une conduite 24 pour le retour de carbone séparé 12 de la zone de séparation 11 au gazéificateur à température élevée et d'une conduite 22 pour l'évacuation des gaz d'échappement.
On décrira la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention en prenant en exemple la réduction d'un mine- rai d'hémalite contenant 78,6 de Fe203, 7,3% Si02 et 14,1% de H20.
Au cours du procédé, du coke de pétrole est introduit dans la sec- tion A du récipient 1 à une vitesse d'environ 0,35 partie de mine- rai et ce coke est gazéifié avec de l'air dans le lit fluidisé 23 à une température élevée de l'ordre de 815 à 1?480 C, par exemple, 1200 C. On amène de l'air dans un lit de gazéification à une
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équivalent à environ 941 litres d'oxygène par kilo de coke; l'oxygène qu'il contient est sensiblement entièrement consommé dans le lit 23. Ce lit est, de préférence, le lit inférieur du récipient à deux lits, comme montré sur le dessin.
Cependant, la zone de gazéification peut aussi se trouver dans un récipient entièrement séparé. La profondeur du lit de gazéification est comprise, de préférence, entre environ 3 mètres et 9 mètres, par exemple 6 mètres, de manière à aider à garder une concentration élevée en monoxydede carbone par rapport à l'anhydride carbonique. Dans chaque cas, la gazéification du coke s'opère à température élevée, ce qui conduit à la production d'un gaz à teneur élevée en CO et à teneur peu élevée en C02. Ce gaz chaud est dirigé à travers une grille 10 distributrice dans un lit de minerai 2 qui est maintenu par la chaleur sensible du gaz réducteur à un niveau de température modéré convenant à la réduction du minerai par le gaz riche en C0.
Ce niveau de température est de l'ordre de 538 à 815 C et peut même s'élever jusqu'à 1093 C, cette température étant de préférence d'environ 704 C. La chute de pression à travers les trous de la grille distributrice 10 est telle que le gaz s'écoule du gazéificateur dans la zone de réduction à une vitesse qui empêche le passage du solide de la zone de réduction du minerai dans le gazéificateur. Normalement, une chute de pression à travers la grille de 0,035 à 0,07 kilo par cm2 environ est satisfaisante.
Du minerai finement divisé est chargé directement dans le lit 2 par l'intermédiaire de la conduite 4. Les gaz chauds provenant de la zone de gazéification véhiculent également dans le lit de réduction une quantité substantielle de carbone entraîné qui sert alors au but très intéressant de minimiser la tendance que possèdent les particules de métal
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de coller l'une à l'autre, Il s'en suit que la température opé- ratoire dans ledit lit de réduction peut être considérablement plus élevée que celle que l'on peut tolérer en l'absence de telles particules de carbone. Gâce à ce fait, la vitesse de réduction peut être sensiblement augmentée par rapport aux vitesses mises en oeuvre lors de la réduction vers un gaz riche en CO en l'absence de carbone solide.
Les vitesses dans les zones de gazéification et de réduction sont d'environ 45,72 mètres par minute. A cette vitesse, la turbulence maintenue dans les lits respectifs est telle que dans la sone de réduction les solides sont dispersés dans tout le lit et qu'un mélange intime de mine- rai et de carbone soit obtenu, rendant que dans le gazéificateur la formation de points chauds dans la zone de combustion forte- ment exothermique est évitée de manière efficace. Le procédé peut être mis en oeuvre des des pressions allant jusqu'à environ 10 ou 20 atmosphères mais on préfère normalement opérer à des pres- sions sensiblement voisines de la pression atmosphérique. Aucun dispositif pour la séparation des solides entraînés n'est néces- saire entre la zone de gazéification et la zone de réduction.
Cependant, 11 peut à l'occasion être souhaitable d'évacuer de la chaleur du carbone entraîné et des gaz produits dans le gazéifi- cateur à l'aide d'un appareil 29 d'échange de chaleur indirect, tel qu'un boiler à chaleur perdue. Les solides sont récupérés des gaz quittant la zone de réduction par le système à cyclone 7 et ramené au lit 2 à l'aide du coupe-air 8.
Un mélange de métal réduit et de carbone déborde du lit fluidisé réducteur 2 dans la conduite 21 est introduit dans un séparateur 11 à vitesse peu élevée, de préférence dans la partie médiane de celui-ci. Le séparateur opère à une température @ de l'ordre de celle qui existe dans le ----------------------------
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lit de réduction du minerai.. Dans ce séparateur, le mélange se sépare en une phase métallique 13 inférieure et en une phase supérieure 12 de carbone. La séparation s'effectue à l'aide d'un gaz réducteur à vitesse peu élevée introduit à la partie inférieure du séparateur par la conduite 27. Une partie du gaz produit dans le procédé par gazéification de la charge de carbone peut être utilisée à cette fin.
Dans un tel cas, on utilise le courant d'écoulement qui passe par la conduite 25. Cependant, on peut substituer au gaz riche en C0 du procédé n'importe quel autre gaz non oxydant, tel que de l'azote. La faible vitesse du gaz dans le séparateur 11 est telle que les solides, cependant qu'ils sont aérés sous la forme d'une masse fluidisée dense, ne soient pas maintenus en mouvement turbulent tel qu'il existe dans la zone de gazéification et dans la zone de réduction. Il résulte de la différence considérable qui existe entre les légèretés des deux solides que la matière carbonée légère est aisément séparée sous forme d'une couche supérieure du fer réduit lourd qui forme la couche inférieure. La couche de fer est évacuée du système par la conduite 14 équipée d'une vanne ou valve 26.
Des vitesses superficielles appropriées mesurées dans toute la section transversale totale du séparateur 11 sont de l'ordre d'environ 0,36 à 9,14 mètres par minute, par exemple, 1,83 mètre par minute. Le carbone séparé est de préférence ramené par la conduite 24 au gazéificateur. Des gaz d'échappement évacués par l'intermédiaire de la conduite
22 sortant du séparateur, sont de préférence introduites par la conduite 28 au sommet du récipient 1 où ils se mélangent aux gaz provenant de la zone de réduction. Ceci permet d'uti- liser le même système à cyclone 7 à la fois pour les gaz d'échappement du séparateur et pour les gaz produits dans la
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zone de réduction.
On règle la système en chargeant du minerai de fer finement divisé d'une manière continue à une vitesse telle qu'une réduction satisfaisante soit obtenue, par exemple, en laissant le minerai séjourner dans le lit de réduction pendant environ 10 à 60 minutes et en évacuant le métal réduit du sépa- rateur 11 à une vitesse telle que l'on maintienne une profondeur fixe de la couche de métal 13 dans la zone de séparation 11,
Le carbone évacué de la zone de réduction avec le métal réduit sert également, au cours de passage à travers le séparateur et avant sa séparation de phase, à compléter l'éva- cuation .de tout oxygène sous la forme de minerai non réduit, con- tenu dans le courant qui y est intermélangé.
Le gaz de tête de la zone de @ duction correspond en nature à du gaz de haut four- là où un gaz combustible neau et convient pareillement comme combustiblede qualité peu élevée est satisfaisante.
Les particules de fer réduit évacuées par la con- duite 14 contiennent habituellement une quantité sensible de gangue, par exemple, entre environ 10 et 20%. Cette gangue peut subséquemment être séparée du fer réduit de n'importe quelle manière appropriée, notamment par le procédé décrit dans le bre- vet des Etats Unis d'Amérique n 2.540.593. De plus, certaines particules de gangue essentiellement exemptes de fer peuvent également être formées au cours de la mise en oeuvre du procédé.
Etant donné que de telles particules de gangue sont plus légères que le métal réduit, ces particules de gangue' ont une certaine tendance à sa séparer du lit de fer réduit 13 et à passer dans la couche de coke 12. Une accumulation excessive de gangue dans le système peut être empêchée dans un tel cas en évacuant un courant de purge de solides, de préférence de la couche 12, Ce
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de purge peut être soit jeté soit séparé ultérieurement dans un autre séparateur ou à l'aide d'autres moyens appropriés en gangué destinée à être jetée et en coke que l'on peut recycler au gazéificateur.
Il est évident que tous les rapports et pourcentages de matières cités dans le présent mémoire sont exprimée ; sur une base pondérale sauf spécification contraire.
Il est également évident que la description qui précède ne fait qu'illustrer la présente invention et que de nombreuses variantes et modifications peuvent être apportées au procédé de la présente invention sans pour autant sortir de son cadre et de son esprit. ,
REVENDICATIONS.
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The present invention relates to a process for reducing iron ore type ores to metal by contacting the ore in a fluidized bed at moderate temperatures with a high CO content gas which also contains entrained carbon, said CO-rich gas being produced by high temperature gasification of carbonaceous materials in a second fluidized bed. The present invention is particularly applicable to the production of spongy iron from iron ore.
A ore reduction process has already been described in which carbonaceous materials are converted into a gas containing CO, while in part being intimately mixed in a fluidized bed with the ore to be reduced. The OQproduct is the main agent to effect ore reduction. Due to the nature of the carbonaceous material, it is sometimes necessary to maintain the fluidized bed in this process at relatively high temperatures of the order of about 980 ° C and above, in order to obtain a gasification product. sufficiently rich in CO to achieve a satisfactory reduction of the iron ore mixed with the carbonaceous material being gasified.
Frequently, temperatures of this order are high enough to cause agglomeration and result in unsatisfactory fluidization of the ore bed. This can occur even if a substantial excess of solid carbon which tends to prevent sticking of the reduced ore is present.
The present invention relates to a process by which all the advantages resulting from
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the use of solid, inexpensive and readily available reducing agents for ore reduction, while completely eliminating the aforementioned disadvantage.
According to the present invention, a high CO gas containing entrained carbon is made from a carbonaceous solid, such as coal, charcoal, coke, petroleum coke, peat, peat, peat. lignite or the like in a fluidized and separate gasification zone.
The carbonaceous solid is added to the process in a ratio equivalent to about 0.3 to about 0.75 parts by weight of carbon per part of ore. Both the carbonaceous solid and the iron ore can be reduced to particles having approximately the same particle size, namely 20 to 500 microns. However, carbon can be a little coarser than ore when loaded, but its particle size cannot be greater than that corresponding to a mesh opening of 0.84 mm; the lower density of carbon allows it to be fluidized more easily than ores, as well as its particle size decreases as it is consumed during processing.
The gas thus produced is introduced into a fluidized ore reduction zone which is preferably superimposed directly above the gasification zone and which generally operates at a temperature lower than that prevailing in the gasification zone. In the reduction zone, the ore is reduced using the CO-rich gas which is fed into the reduction zone from the gasifier. The reduced metal along with unreacted cerbo @ e entrained from the gasifier is removed from the reduction zone and passed to a low speed separation zone.
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or a non-oxidizing or reducing gas in nature separates an upper layer of carbon from a lower layer of reduced metal.
The ores suitable for undergoing the treatment according to the present invention include oxidic deer ores, such as hematite, magnetite, lionite, siderite and laterite. As is well known, these iron ores are found in sedimentary and metamorphic rocks, usually associated with other mineral constituents, such as quartz and clays. To be suitable for the purposes of the present invention, it is desirable that the Fe ores contain at least about 40% Fe, preferably about 50% Fe.
Prior to loading the ore into the plant for carrying out the process of the present invention, this ore is crushed or pulverized in the above manner. The optimum particle size depends somewhat on the density of the ore and the upward velocity of the fluidizing gas in the reactor, which velocity may be between about 9.14 m / minute and 91.44 m / minute or, preferably between about 27.43 m / minute and about 54.86 m / minute.
With the preferred gas velocities just above, the average ore particle size may advantageously be on the order of about 20 to 150 microns.
The gasification zone can be fluidized with air in a suitable manner although other oxidizing gases, such as oxygen enriched air, pure oxygen or mixtures of oxygen and water vapor. can be used for the same purpose. Obviously, the ore is fluidized in the ore reduction zone by the combustion gas
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rich in CO produced in the gasification zone. The quantity of air or of oxidizing gas is injected into the gasification zone in an amount sufficient to give approximately 941 to 1881 liters of oxygen per kilogram of carbon introduced.
The carbon in turn is fed at a rate of about 0.3 to 0.75 parts per part of ore. The factor which primarily determines the carbon requirements of the process is the amount of heat that must be supplied while maintaining a sufficiently high reducing power as indicated by the CO content of the exhaust gas.
The invention will now be better understood by referring to the accompanying drawing, the single figure of which represents a semi-schematic elevational view of a type of apparatus suitable for implementing the present invention.
Reference notation 1 represents a vessel comprising a lower elevated temperature gasification zone A as well as an upper reduction zone B. The gasification zone contains a bed of finely divided carbonaceous solid 23 undergoing gasification. The upper layer of this bed is represented by L '. This bed is supported by a grid 3. In the reduction zone located directly above the gasifier is a fluidized bed of solid ore 2 supported by a grid 10. The upper layer of the ore bed is represented by L.
At the lower part of the container 1 there is provided a pipe 6 for the ascending introduction of preheated air into the high temperature gasification zone; a pipe 5 for the introduction of finely divided coke into the gasification zone, a pipe 4 for the introduction of finely divided ore into the ore reduction zone, a pipe 21 for the discharge of the reduced metal and the carbon
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from the ore reduction zone to a separation zone 11, a pipe 25 for the transfer of gas with a high CO content from the gasifier to the separation zone, a cyclone system 7 provided with an air barrier 8 for the return of fines recovered from the gases leaving the reduction zone,
a pipe 9 for the evacuation of gas from the reduction zone via the cyclone system and a pipe 24 for the return of the carbon recovered from the separation zone to the gasifier are also provided on the vessel 1.
The separator 11 is ur. container, the diameter of which is preferably smaller than that of container 1, a separator in which the mixture of reduced metal and carbon is transferred from the reduction zone via a pipe 21.
The receptacle is provided with a pipe 27 at its lower part for the introduction of the reducing gas at low speed in order to separate the carbon from the reduced metal, with a pipe 14 equipped with a slide valve 26 for the discharge of the reduced metal 13t from a pipe 24 for the return of separated carbon 12 from the separation zone 11 to the high temperature gasifier and from a pipe 22 for the discharge of the exhaust gases.
The implementation of the process according to the present invention will be described by taking as an example the reduction of a hemalite ore containing 78.6 of Fe 2 O 3, 7.3% SiO 2 and 14.1% of H 2 O.
During the process, petroleum coke is introduced into section A of vessel 1 at a rate of about 0.35 part of ore and this coke is gasified with air in fluidized bed 23 at a high temperature of the order of 815 to 1480 C, for example 1200 C. Air is brought into a gasification bed at a temperature
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equivalent to about 941 liters of oxygen per kilogram of coke; the oxygen it contains is substantially entirely consumed in bed 23. This bed is preferably the lower bed of the twin-bed container, as shown in the drawing.
However, the gasification zone can also be in a completely separate container. The depth of the gasification bed is preferably between about 3 meters and 9 meters, for example 6 meters, so as to help keep a high concentration of carbon monoxide relative to carbon dioxide. In each case, the gasification of the coke takes place at high temperature, which results in the production of a gas with a high CO content and a low CO 2 content. This hot gas is directed through a distributor grid 10 into an ore bed 2 which is maintained by the sensible heat of the reducing gas at a moderate temperature level suitable for the reduction of the ore by the CO-rich gas.
This temperature level is of the order of 538 to 815 C and may even rise up to 1093 C, this temperature preferably being about 704 C. The pressure drop across the holes of the distributor grid 10 is such that gas flows from the gasifier into the reduction zone at a rate which prevents the passage of solid from the ore reduction zone into the gasifier. Normally a pressure drop across the screen of about 0.035 to 0.07 kilograms per cm2 is satisfactory.
Finely divided ore is loaded directly into bed 2 via line 4. The hot gases from the gasification zone also convey into the reduction bed a substantial amount of entrained carbon which then serves the very interesting purpose of minimize the tendency of metal particles
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sticking to each other. It follows that the operating temperature in said reduction bed can be considerably higher than that which can be tolerated in the absence of such carbon particles. By virtue of this fact, the reduction rate can be significantly increased compared to the speeds used during the reduction to a CO-rich gas in the absence of solid carbon.
The speeds in the gasification and reduction zones are approximately 45.72 meters per minute. At this speed, the turbulence maintained in the respective beds is such that in the reduction zone the solids are dispersed throughout the bed and an intimate mixture of ore and carbon is obtained, making the formation in the gasifier. hot spots in the highly exothermic combustion zone is effectively avoided. The process can be carried out at pressures up to about 10 or 20 atmospheres but it is normally preferred to operate at pressures substantially in the region of atmospheric pressure. No device for separating entrained solids is necessary between the gasification zone and the reduction zone.
However, on occasion it may be desirable to remove heat from the entrained carbon and gases produced in the gasifier by means of an indirect heat exchange apparatus 29, such as a gas boiler. waste heat. The solids are recovered from the gases leaving the reduction zone by the cyclone system 7 and returned to bed 2 using the air barrier 8.
A mixture of reduced metal and carbon overflows from the reducing fluidized bed 2 in the pipe 21 is introduced into a separator 11 at low speed, preferably in the middle part thereof. The separator operates at a temperature @ of the order of that which exists in the ----------------------------
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ore reduction bed. In this separator, the mixture separates into a lower metal phase 13 and an upper carbon phase 12. The separation is carried out using a reducing gas at low speed introduced to the lower part of the separator through line 27. Part of the gas produced in the process by gasification of the carbon feed can be used for this. end.
In such a case, use is made of the flow stream which passes through line 25. However, the CO-rich gas of the process can be substituted for any other non-oxidizing gas, such as nitrogen. The low speed of the gas in the separator 11 is such that the solids, while aerated as a dense fluidized mass, are not kept in turbulent motion as they exist in the gasification zone and in the gasification zone. the reduction zone. It follows from the considerable difference which exists between the lightnesses of the two solids that the light carbonaceous material is easily separated in the form of an upper layer from the heavy reduced iron which forms the lower layer. The iron layer is evacuated from the system through line 14 equipped with a valve or valve 26.
Suitable surface velocities measured throughout the total cross section of separator 11 are on the order of about 0.36 to 9.14 meters per minute, for example, 1.83 meters per minute. The separated carbon is preferably returned via line 24 to the gasifier. Exhaust gases evacuated through the pipe
22 exiting the separator, are preferably introduced through line 28 at the top of the container 1 where they mix with the gases coming from the reduction zone. This makes it possible to use the same cyclone system 7 both for the exhaust gases from the separator and for the gases produced in the
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reduction zone.
The system is controlled by charging finely divided iron ore continuously at a rate such that satisfactory reduction is obtained, for example, by allowing the ore to remain in the reduction bed for about 10 to 60 minutes and then removing the reduced metal from the separator 11 at a speed such that a fixed depth of the metal layer 13 is maintained in the separation zone 11,
The carbon discharged from the reduction zone with the reduced metal also serves, during passage through the separator and before its phase separation, to complete the evacuation of any oxygen in the form of unreduced ore, con - kept in the current which is intermixed therein.
The overhead gas from the build-up zone corresponds in nature to top-furnace gas where a clean combustible gas and similarly suitable as a low quality fuel is satisfactory.
The reduced iron particles discharged through line 14 usually contain a substantial amount of gangue, for example, between about 10 and 20%. This gangue can subsequently be separated from the reduced iron in any suitable manner, particularly by the method described in US Pat. No. 2,540,593. In addition, certain substantially iron-free gangue particles may also be formed during the course of the process.
Since such gangue particles are lighter than the reduced metal, these gangue particles have some tendency to separate from the reduced iron bed 13 and pass into the coke layer 12. Excessive gangue build-up in the bed. The system can be prevented in such a case by removing a purge stream of solids, preferably from layer 12, This
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The purge can be either discarded or subsequently separated in another separator or by other suitable means into gangue intended to be discarded and coke which can be recycled to the gasifier.
It is evident that all the ratios and percentages of materials cited in this specification are expressed; on a weight basis unless otherwise specified.
It is also obvious that the foregoing description only illustrates the present invention and that numerous variations and modifications can be made to the process of the present invention without however departing from its scope and spirit. ,
CLAIMS.
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