CZ279498A3 - Způsob výroby železa a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

(57) Anotace:

Kompaktní zrna /1/ obsahující pojivo, rozdrcenou železnou rudu a práškové prosáté uhlí, sloužící jako uhlíkaté redukční činidlo, se zahřívají na teplotu v rozsahu 1 400 °C až 1 500 °C v atmosféře bez kyslíku, při kterémžto ohřevu jednotlivé částice železa difundují k povrchu svých zrn /1/, spojují se dohromady a vytváří slupku /la/, uvnitř které se shromažďuje většina strusky /Sg/, a to za uvolňování CO nebo CO2, jejichž absence ukazuje na ukončení redukční reakce, načež se slupky

N /la/ taví a to buď jejich ohřevem při vyšší teplotě, nebo snížením hodnoty bodu tání slupky / la/ jejím nauhličením, přičemž roztavené železo ze slupek /la/ se následně separuje od strusky /Sg/. Zařízení sestává z redukční části /123/ s nejméně jedním redukčním hořákem /148/, pro zahřátí redukční částí /123/ kontinuálně procházejících zrn /1, 104/ na teplotu, jejíž hodnota je menší než generovaná tavící teplota slupky /la/, za kterým následuje tavící zařízení /112/ s tavícím hořákem /161/, na které je napojen separátor /113/, opatřený jednak výtokovým otvorem /155/ pro strusku /Sg, 153/ a jednak výtokovým otvorem /156/ pro roztavené železo /154/.

• ·

9 9·· • 9 ·· · • ··· 999

9 9 9

Způsob výroby železa a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby železa, zejména železa o vysoké čistotě, ve kterém jsou oxidy železa účinně redukovány, zatímco různé složky strusky, včetně hlušiny obsažené ve zdroji oxidu železa, například v železné rudě, jsou roztaveny a odděleny od železa. Vynález se též týká zařízení k provádění tohoto způsobu při průmyslové výrobě železa.

Dosavadní stav techniky

Obvyklý způsob výroby přímo redukovaného železa je realizován tak, že železná ruda nebo pelety obsahující oxidy železa jsou přímo redukovány pomocí redukčního plynu s cílem získat redukované železo. Příkladem je způsob výroby v Šachtové peci, reprezentovaný procesem podle Midrexe. Při tomto způsobu výroby přímo redukovaného železa je redukční plyn, získaný ze zemního (přírodního) plynu, hnán do šachtové pece z výfučny umístěné u dna pece, kde probíhá redukce oxidů železa za účelem získání redukovaného železa.

V minulých létech byl středem pozornosti proces výroby redukovaného železa, při kterém se používal místo zemního plynu jako redukčního činidla, uhlíkatý materiál, například uhlí.Tento způsob se již v praxi realizoval a je znám jako způsob SL/RN, u kterého jsou zatvrdlé pelety, vyráběné ze železné rudy, redukovány použitím tepla a uhlí jako redukčního činidla.

Jiný redukční proces výroby železa je popsán v US pateiřtu 3,443,931, u kterého je směs práškového železa a práškového uhlí aglomerována, přičemž získaný aglomérát je redukován působením • · tepla na rotační nístěji v atmosféře o vysoké teplotě, čehož výsledkem je získání redukovaného železa.

Redukované železo, získané zmíněným způsobem, je přímo zavedeno do elektrické pece jako zdrojové železo, nebo ve formě briket. Společně s narůstajícím trendem recyklovat železný šrot, stává se redukované železo rovněž středem zájmu, jelikož se dá použít jako ředidlo nečistot obsažených ve šrotu.

Konvenční způsob však nezahrnuje separování složek strusky z odlévaného železa, například SiO^, Al^C/ a CaO, které jsou obsaženy v železné rudě a v uhlíkatém materiálu (uhlí a pod.). Výsledné redukované železo má relativně malý obsah železa (čistota železa v kovovém železe). V současné praxi jsou složky strusky separovány a odstraňovány v následném rafinačním procesu. Zvýšené množství strusky nejenže snižuje výnos rafinovaného tekutého železa, ale významně zvyšuje provozní náklady elektrické pece. Z tohoto důvodu se od redukovaného železa očekává, že bude bohaté na železo s relativně malým obsahem složek strusky. Pro splnění těchto požadavků je nutné, u zmíněných způsobů výroby redukovaného železa, použít železnou rudu s vysokým obsahem železa, což zužuje výběr zdrojových materiálů pro výrobu takového železa. Kromě toho, cílem popsaných konvenčních způsobů výroby redukovaného železa je získat, jako bezprostřední produkt procesu výroby železa, redukovaný pevný výrobek. Dodatečné kroky, jako například doprava, skladování vytváření briket a ochlazování, jsou požadovány ještě před tím, než je redukované železo podrobeno následnému rafinačnímu procesu. Kroky zahrnují velké energetické ztráty, přičemž samotné briketování -vyžaduje zvýšený přívod energie a zvláštní zařízení. Proces redukčního tavení, například známá metoda DIOS, u které jsou oxidy železa přímo redukovány tak, aby se získalo roztavené železo. U tohoto způsobu jsou oxidy železa předredukovány na čistotu železa s přibližnou hodnotou 30% až 50%, následuje proces, při kterém je roztavené železo podrobeno přímé redukci uhlíkem, s cílem získat kovové železo. Tento způsob však má jeden problém v tom, že vyžaduje dva kroky, a sice předredukci a konečnou redukci v tavenině, čímž se pracovní proces komplikuje, a kromě toho, vlivem přímého kontaktu mezi roztaveným oxidem železa (FeO), který je v tavenině přítomen, a vyzdívkou pece se tato vyzdívka ničí.

Japonská patentová přihláška (kokoku) 56-19366 uvádí způsob, při kterém je aglomerát oxidu kovu, tuhého uhlíkatého materiálu a strusky, redukován působením tepla, přičemž dochází k uzavřeni redukovaného kovu slupkou strusky, a to při zachování tvaru aglomerátu, vytvořené pouzdro strusky se dále roztaví, čímž se oddělí kov od strusky. U tohoto způsobu je nutné vytvářet velké množství strusky, aby docházelo k úplnému uzavření redukovaného kovového železa, a to proto, aby se zabránilo reoxidaci kovového železa. Proto se musí zvýšit obsah struskového materiálu. Kromě toho, tento způsob pravděpodobně vytváří strusku s relativně vysokým obsahem FeC, který způsobuje vážný problém při praktické aplikaci tím, že významně škodí vyzdívce zařízení.

Je velmi důležité realizovat způsob výroby kovového železa s relativně nízkým obsahem složek strusky, jelikož tento způsob více zhodnocuje kovové železo, snižuje provozní náklady elektrické pece, a zpružňuje výběr zdrojových materiálů.

Jelikož struska s relativně velkým obsahem oxidu železa taví vyzdívku pece, je pro průmyslovou využitelnost tohoto způsobu výroby železa velmi důležité, snižovat obsah oxidu železa ve strusce, aby se minimalizovala možnost poškození vyzdívky.

Podstata vynálezu

Tohoto vynálezu bylo dosaženo na základě zohlednění uvedených problému dosavadního stavu techniky. Cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob a zařízení pro výrobu kovového železa, a to v tuhém nebo roztaveném stavu, s vysokou čistotou, které se snadno a efektivně vyrábí ze železné rudy, která má relativně nízký obsah železa, nebo má relativně vysoký obsah železa, aniž by přitom docházelo k poškozování vyzdívky pece při přímém kontaktu s roztaveným oxidem železa.

• · • · · · • · · · • · · · · · · • · • · · · · · • · · · • · · • · · ·

U způsobu výroby kovového železa podle tohoto vynálezu, je oxid železa, spojený s uhlíkatým redukčním činidlem, podroben redukci pomocí tepla, při které se získává kovové železo, přičemž tento způsob má následující aspekty:

1) generuje slupka obsahující kovové železo, která v redukčním procesu použitím tepla roste. Redukce pokračuje až do okamžiku, kdy uvnitř slupky není přítomen žádný oxid železa, a kdy struska v průběhu tohoto procesu uvnitř zmíněné slupky agreguje;

2) generuje se železná slupka, která během redukčního procesu vlivem tepla roste, přitom redukce pokračuje až do okamžiku, kdy uvnitř slupky není přítomen v podstatě žádný oxid železa, pokračuje i zahřívání, aby uvnitř slupky vytvořená struska mohla z této slupky vytéct;

3) generuje se slupka z kovového železa, která během redukčního procesu vlivem tepla roste, přitom redukce pokračuje až do okamžiku, kdy není uvnitř slupky přítomen žádný oxid železa, pokračuje i zahřívání, aby se roztavené kovové železo oddělilo od roztavené strusky;

4) generuje se slupka z kovového železa, která během redukčního procesu vlivem tepla roste, přitom redukce pokračuje až do okamžiku, kdy není uvnitř slupky přítomen žádný oxid železa, a kdy během zmíněné redukce struska uvnitř slupky agreguje, přičemž se následně agregovaná slupka od kovového železa oddělí.

Pro realizaci popsaného aspektu 2), může být část kovového železa roztavená, aby se tím umožnil výtok roztavené strusky ven ze slupky. V tomto případě, aby se zajistila realizace popsaného aspektu 3), může následovat nauhličování uvnitř slupky kovového železa, za přítomnosti uhlíkatého redukčního činidla, a to za účelem snížení hodnoty budu tání slupky kovového železa a snadného roztavení části slupky kovového železa.

···· ·· · ·· • · · · · · · ·

Jestliže je realizován každý popsaný aspekt 1) až 4), lze ovládat maximální teplotu ohřevu při redukci, a to tak, aby nebyla menší než je hodnota bodu tání strusky, a zároveň nebyla větším než hodnota bodu tání slupky kovového železa, čímž se mnohem efektivněji řídí reakce generovaného kovového železa. Tento redukční krok může představovat redukci tuhé fáze, při které se redukuje oxid železa, redukci tekuté fáze, která pokračuje až do okamžiku, kdy není přítomen žádný oxid železa, sestávající především z FeO, přičemž lze u získaného kovového železa efektivně zlepšit čistotu.

Výraz ” redukce pokračuje až do okamžiku, kdy ve slupce kovového železa není přítomen žádný oxid železa znamená, na kvantitativním základě, že redukce pomocí tepla pokračuje až do okamžiku, kdy obsah oxidu železa, složeného převážně z FeO, je snížen na 5% hmotnosti a méně, lépe na 2% a méně. Podle jiného hlediska to znamená, že redukce pomocí tepla pokračuje až do okamžiku, kdy obsah oxidu železa, složeného převážně z FeO, ve strusce oddělené od kovového železa, dosahuje hodnoty ne větší jak 5% hmotnosti, lépe 2% a méně.

Tímto způsobem získané kovové železo, s vysokou hodnotou čistoty a s příslušnou struskou, se může tavit dodáním dalšího tepla, a to za účelem oddělení železa od strusky pomocí rozdílu jejich specifických hmotností. Alternativně se mohou nechat ochlazováním ztuhnout, potom rozdrtit a následně magneticky (nebo jiným způsobem) oddělit železo od strusky. Tímto způsobem lze získat kovové železo s vysokou hodnotou čistoty a poměrem obsahu kovu ne menším jak 95%, v některých případech ne menším jak 98%.

Při realizaci výše popsaného způsobu, podle tohoto vynálezu, muže mít kompakt oxidu železa, obsahující uhlíkaté redukční činidlo, tvar granulí nebo aglomerátu, a může se redukovat působením tepla způsobem, který zahrnuje následující aspekty:

1) kompakt se pohybuje ve vodorovné poloze;

• ·

2) kompakt je umístěn na kovovém pásu se stěnami na obou koncích, které kompaktu brání padat mimo pás při pohybu ve vodorovném směru;

3) kompakt je umístěn na vodorovném povrchu;

4) kompakt je na pásu zpracováván převalováním;

5) kompakt padá směrem dolů.

Kompakt může být navíc prodlužován a redukován působením tepla způsobem, který zahrnuje následující aspekty:

6) prodloužený kompakt se pohybuje směrem dolů ve svislé poloze.

Aspekt 6 může zahrnovat dílčí aspekty :

6.1) prodloužený kompakt se plynule přepravuje a dodává do sekce, ve které dochází k redukci pomocí tepla, přičemž prodloužený kompakt zahrnuje:

6.1.1) podpůrné kovové pletivo obalující prodloužený kompakt;

6.1.2) kovovou tyč, která slouží jako jádro.

Přednost se dává použití kovového pletiva nebo tyče, jelikož brání kompakt před rozlámáním ve střední poloze, a to vlivem vlastní hmotnosti při pohybu směrem dolů.

7) Prodloužený kompakt se pohybuje směrem dolů podél sešikmeného povrchu.

Aspekt 7 může zahrnovat dílčí aspekty:

7.1) prodloužený kompakt je umístěn na kovovém pásu a plynule • · pomocí tepla.

výroby kovového

- Ί dodáván do sekce, ve které dochází k redukci

Realizací kteréhokoliv aspektu lze způsob železa uvést do praxe mnohem efektivněji.

Zařízení pro výrobu kovového železa, podle tohoto vynálezu, realizuje popsaný způsob výroby kovového železa a má následující základní konstrukci.

Zařízení pro výrobu kovového železa redukcí kompaktu oxidu železa s obsahem uhlíkatého redukčního činidla, a to pomocí tepla, zahrnuje:

zařízení tepelné redukce sloužící k redukci kompaktu pomocí tepla, kdy se přitom vytváří slupka obsahující uvnitř kovové železo a strusku, tavící zařízení k roztavení slupky a strusky, separátor k separaci roztaveného železa od roztavené strusky.

U shora popsaného zařízení k výrobě kového železa, je-li kompakt ve formě granulí nebo konglomerátu, může zmíněné zařízení tepelné redukce zahrnovat mechanismus k redukci kompaktu, pohybujícího se ve vodorovném směru, pomocí tepla. Provedení mechanismu, kterému se dává přednost, je typu nekonečného rotačního prvku s topeništěm umístěnýn na prvku, nad kterým se přivádí zmíněný kompakt. Nad topeništěm se může v jistých intervalech umístit separační prvek, který má zabránit tomu, aby kompakty k sobě navzájem přilnuly. Separační prvky jsou tvořeny odsiřovacími látkami, což znamená, že se odsiřování může provádět zároveň při redukci pomocí tepla.

Popsaný mechanismus může mít podobu kovového pásu se stěnami umístěnými na obou koncích, které kompaktu brání z pásu padat, mechanismus přitom kompakt posunuje ve vodorovném směru, přičemž při tomto posunu dochází k redukci kompaktu, a to při použití tepla.

Jestliže se kompakt vyskytuje ve formě aglomerátu, může jiné zařízení tepelné redukce, kterému se dává přednost, zahrnovat podávači zařízení s vodorovnou rovinou, které slouží k

střídavému podávání kompaktu umístěného na vodorovné rovině, dále zahrnuje rozpojovací prvek k oddělení kompaktu od podávacího prvku, dále zahrnuje ohřívací mechanismus sloužící k ohřevu kompaktu. Rozpojovacím prvkem může být vyklápěcí prvek, který střídavě mění polohu podavače z vodorovné do skloněné polohy, nebo tlačný prvkek, který vytlačuje kompakt z podávacího prvku, přitom oddělování kompaktu probíhá hladce.

Kovová podpěra může být umístěna na podávacím prvku a uzpůsobená k oddělení od podávacího prvku společně s kompaktem. Separační prvky (přednost se dává tomu, aby to byly odsiřovací látky) se nachází na podávacím prvku v jistých intervalech, a jejich úkolem je zabránit vzájemnému přilnutí kompaktů.

Provedení podávacího prvku, kterému se dává přednost, může zahrnovat kovový pás sloužící k plynulé dopravě kompaktu a zajištění redukce pomocí tepla. Je možné se tím vyhnout tomu, že část redukovaného kompaktu se taví a přilnavostí se kumuluje na vnitřním povrchu pece. Použije-li se toto provedení, potom se kovový pás, používaný k dopravě kompaktu, společně s redukovaným kovovým železem roztaví jako roztavené železo.

Provedení zmíněného tavícího zařízení, kterému se dává přednost, může zahrnovat skloněnou podlahu, na které dochází k roztavení kompaktu, klouzajícího na zmíněnou podlahu, vlivem tepla.

K dosažení účinnější redukce pomocí tepla, zmíněné zařízení tepelné redukce zahrnuje:

- mechanismus k redukci kompaktu pomocí tepla při současném převracení kompaktů,

- mechanismu sloužící k převracení kompaktů a oddělovací jednotku k oddělení kompaktů od povrchu na kterém dochází k převracení kompaktů, a dále tepelné redukční zařízení sloužící k ohřevu kompaktu.

Zmíněné zařízení tepelné redukce a tavící zařízení se může integrovat do tepelného redukčního tavícího zařízení, které

zahrnuje zařízení k převracení kompaktů, které má skloněný povrch k postupnému převracení kompaktů podél skloněného povrchu, a dále separační sekci sloužící k oddělování kompaktů od skloněného povrchu sloužícího k převracení kompaktů, a dále mechanismus pro redukci a tavení kompaktu pomocí tepla. Zařízení umožňuje účinnou, plynulou redukci a tavení kompaktu, a to pomocí tepla.

Ve zmíněném tepelném redukčním tavícím zařízení může povrch k převracení kompaktů zahrnovat vnitřní povrch prvku podobnému kanálku ve tvaru oblouku, ve tvaru V nebo s podobným vybráním, přičemž tento povrch je po celé délce skloněný. Umožňuje to snazší redukci a tavení pomoci tepla.

Další provedení zařízení tepelné redukce, které zpracovává kompakty ve formě granulí nebo aglomerátů, může zahrnovat mechanismus, který kompaktům umožňuje padat směrem dolů a během pádu se podrobit tepelné redukci. Alternativně tepelné redukční taviči zařízení, které integrálně zahrnuje zařízení tepelné redukce a tavící zařízení, může dále zahrnovat prostor, který granulím dovoluje padat dolů, dále zahrnuje ohřívací prvek určený k redukci a tavení granulovaného kompaktu, a to pomocí sekvenční aplikace tepla na padajíc! granule.

Separátor zahrnuje ponornou stěnu k zachycování roztavené strusky a roztaveného železa na jedné straně stěny, a dále k uvolnění roztavené strusky z jedné strany stěny a roztaveného železa z druhé strany. Tím se plynule separuje struska od železa.

Pokud se používá prodloužený kompakt, může zařízení tepelné redukce zahrnovat mechanismus redukce prodlouženého kompaktu pomocí tepla, a to při pohybu prodlouženého kompaktu ve svislém směru, nebo ve směru podél směrem dolů skloněného povrchu. Tím se umožňuje plynulá redukce prodlouženého kompaktu pomocí tepla, a to při jeho pohybu ve svislém směru, nebo podél směrem dolů skloněného povrchu.

Jestliže se používá prodloužený kompakt, může se tento prodloužený kompakt pomocí podavače plynule dodávat na kovový • · ·

pás, který ho dopraví do zařízení tepelné redukce, kde se pomocí tepla podrobí redukci. V tomto případě se kovový pás rovněž roztaví společně s kovovým železem získaným redukcí, přičemž získaná tavenina se shromažďuje jako roztavené železo.

Zařízení k výrobě kovového železa, podle tohoto vynálezu, může dále zahrnovat prostředek k podávání kovového pásu, s na něm umístěným kompaktem, do zařízení tepelné redukce a tavícího zařízení, kde se kompakt podrobí redukci a tavení pomocí tepla. Jestliže má kompakt v tomto případě podobu granule nebo aglomerátu, kovový pás může zahrnovat stěny vytvořené na obou koncích pásu, které kompaktu brání padat z kovového pásu, a zároveň se umožnil pohyb kompaktu uvnitř zařízení tepelné redukce ve vodorovném směru, kde dochází k redukci kompaktu pomocí tepla. Jestliže se redukuje prodloužený kompakt, může se použít formovací prostředek, který slouží k plynulému formování prodlouženého kompaktu a jeho dopravě na kovový pás a následné redukci a tavení pomocí tepla. Kovový pás se taví v tavícím zařízení, kde se spojuje s kovovým železem získaným redukcí, přičemž takto získaná tavenina se shromažďuje jako roztavené železo.

Přehled obrázků na výkrese

Při prostudování následujícího popisu a přiložených výkresu se lépe objasní výhody tohoto vynálezu.

Obr.l znázorňuje příčný řez kompaktem, na kterém je zobrazen postup redukce při realizaci tohoto vynálezu, obr.2 znázorňuje sadu náčrtů zobrazujících příčný řez peletou, která je podrobována redukci pomocí tepla při různých hodnotách teploty, obr.3 znázorňuje sadu náčrtů, na kterých je zobrazena změna vzhledu redukované palety při změně redukční doby a při teplotě 1500°C, obr.4 znázorňuje graf, na kterém jsou zobrazeny změny poměru metalizace v redukované peletě v daném redukčním čase a při redukční

9999 99 9 99 ··

9 9 9 9 99 9999 • 9 9 9 9 9 9 9 9

9999 99999999

9 9 9 9 9 9 9

999 ·» ·· ··· ·· ··

- 11 teplotě 1500°C, obr.5 znázorňuje graf, na kterém je zobrazena změna v obsahu složek v daném redukčním čase a při redukční teplotě 1500°C, obr.6 znázorňuje graf, na kterém je zobrazena změna obsahu FeO redukované pelety v daném redukčním čase a při redukční teplotě 1500”C, obr.7 znázorňuje graf, na kterém je zobrazena změna obsahu uhlíku v redukované peletě v daném redukčním čase a při redukční teplotě 1500°C, obr.8 znázorňuje postupový diagram redukčního procesu výroby železa, a to podle provedení tohoto vynálezu, obr.9 schematicky znázorňuje příčný řez druhým provedením zařízení pro výrobu kovového železa podle tohoto vynálezu, obr.10 schematicky znázorňuje půdorys zařízení, podle třetího provedení tohoto vynálezu, pro výrobu kovového železa, obr.11 schematicky znázorňuje příčný řez podél čáry Z-Z a Y-Y na obr.10, obr.12 schematicky znázorňuje příčný řez čtvrtým provedením zařízení podle tohoto vynálezu, obr.13 schematicky znázorňuje příčný řez podél čáry A-A na obr.12, obr.14 schematicky znázorňuje příčný řez pátým provedením zařízení pro výrobu kovového železa podle tohoto vynálezu, obr.15 schematicky znázorňuje příčný řez šestým provedením zařízení a způsob (používá suspenzní způsob výroby) pro výrobu kovového železa podle tohoto vynálezu, obr.16 schematicky znázorňuje příčný řez sedmým provedením zařízení a způsob (používá jako palivo redukční plyn generovaný redukčním procesem) pro výrobu kovového železa podle tohoto vynálezu, obr.17 schematicky znázorňuje příčný řez osmým provedením zařízení a způsob pro výroby kovového železa podle tohoto vynálezu, obr.18 schematicky znázorňuje příčný řez devátým provedením zařízení pro výrobu kovového železa podle tohoto vynálezu, ···· • · · 44 ·4

4 4 4 4· 4 4 4 4

9 4 4 4 9 4 4 4

4 4 4 4 44 944 ··· ···«·· · ·

4*9 44 44 444 44 44

- 12 obr.19 schematicky znázorňuje příčný řez desátým provedením zařízení pro výrobu kovového železa podle tohoto vynálezu, obr.20 schematicky znázorňuje příčný řez jedenáctým provedením zařízení pro výrobu kovového železa podle tohoto vynálezu, obr.21 schematicky znázorňuje příčný řez dvanáctým provedením zařízení pro výrobu kovového železa podle tohoto vynálezu, obr.22 schematicky znázorňuje půdorys dvanáctým provedením zařízení pro výrobu kovového železa podle tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Způsob výroby kovového železa, podle tohoto vynálezu, zahrnuje vytvoření kompaktu z práškové směsi, která sestává ze železné rudy obsahující oxidy železa a uhlí (nebo podobný prvek), které slouží jako uhlíkaté redukční činidlo, přičemž vytvořený kompakt může mít tvar zrn, pelet a jiné tvary. Znakem tohoto způsobu je skutečnost, že se vytváří slupka kovového železa, která v průběhu redukce pomocí tepla roste. Redukce pokračuje až do okamžiku, kdy uvnitř slupky již nezůstal žádný oxid železa.

Během studia nových způsobů výroby kovového železa, které mohou nahradit jak nepřímý způsob výroby, například ve vysoké peci, tak i přímý způsob výroby, například již zmíněný způsob SL/RN, majitel tohoto vynálezu zjistil, že když kompakt, ve tvaru zrn, pelet nebo jiných tvarů, práškových oxidů železa a uhlíkatých redukčních činidel, se ohřívá v neoxidující atmosféře, nastane následující jev. Po zahřátí kompaktu přítomné uhlíkaté redukční činidlo redukuje oxidy železa následujícím způsobem:

redukce pokračuje směrem od obvodu kompaktu, přičemž železo generované během počátečního stadia redukce difunduje a spojuje se na povrchu kompaktu, kde vytváří slupku kovového železa. Redukce oxidů železa pomocí uhlíkatého redukčního činidla postupuje uvnitř slupky tak, že nastane stav, a to v krátkém

časovém úseku, kdy se uvnitř zmíněné slupky již nenachází žádný oxid železa, takto generované kovové železo lne k vnitřnímu povrchu slupky, která v souladu s tím roste. Na druhé straně většina strusky, jako vedlejší produkt jak hlušiny obsažené ve zdroji železné rudy, tak i popela obsaženého v uhlíkatém redukčním činidle, se shromažďuje uvnitř slupky kovového železa. Kovové železo s vysokým obsahem čistého železa vytvářející slupku, se dá snadno oddělit od shromážděné strusky.

Tento jev, který se vyskytuje během redukce, a který bude později popsán, bude probíhat následovně. Obr.lA až 1F znázorňuje příčný řez kompaktem a zobrazuje jev, který nastává při realizaci způsobu podle tohoto vynálezu. Jestliže je kompakt 1, složený z materiálu obsahujícího oxid železa a uhlíkaté redukční činidlo a vyskytující se ve tvaru znázorněném na obr.lA, zahříván, například při teplotě 1450 až 1500°C v atmosféře bez kyslíku, postupuje redukce oxidu železa od obvodu kompaktu 1 a generované kovové železo difunduje a spojuje se dohromady tak, aby se vytvořila slupka kovového železa la (obr.lB). Tak jak pokračuje zahřívání, oxidy železa uvnitř slupky la se rychle redukují (obr.lC) uhlíkatým redukčním činidlem přítomným uvnitř slupky la a redukcí pomocí CO generovaným reakcí mezi uhlíkatým redukčním činidlem a oxidy železa. Takto získané kovové železo Fe lne k vnitřnímu povrchu slupky, která v souladu s tím roste.

Na druhé straně většina strusky Sg, jako vedlejší produkt, která pochází ze zmíněné hlušiny, se shromažďuje uvnitř slupky la.

Redukce pomocí tepla probíhá podle následujících schémat:

FeO + xC -> Fe + xCO	1) (x/2)COa 2) 3)
FeO + X γ = y Λ i	(x/2)C -> + y -2 2	Fe +
kde Y =	- chemický	ekvivalent (mol) uhlíku potřebného pro
redukci,
yu	= množství	(mol)	uhlíku potřebného k uskutečnění

rekce podle 1) y_a = množství (mol) uhlíku potřebného k uskutečnění reakce podle 2).

Jestliže se připravují kompakty, s použitím oxidu železa, obsahující materiál a uhlíkaté redukční činidlo, stanoví se poměr míšení mezi oxidem železa a uhlíkatým redukčním činidlem tak, aby množství uhlíkatého redukčního činidla nebylo menší, než teoretický ekvivalent vyjádřený schématem 3). Umožňuje to efektivní postup při redukci pomocí tepla.

Tak jak to již bylo popsáno, podle tohoto vynálezu, vytváří se na okraji kompaktu la slupka kovového železa, a to v počátečním stadiu redukce pomocí tepla, přičemž redukce pokračuje dále uvnitř dutiny definované slupkou la, čímž se významně zlepšuje efektivnost redukčního procesu.

Konečná teplota ohřevu při redukci se může ovládat tak, aby nebyla menší než hodnota bodu tání přítomné strusky, a nebyla větší než hodnota bodu tání slupky z kovového železa la. Je-li koncová teplota rovna nebo větší než je hodnota bodu tání slupky kovového železa la, generované kovové železo začne tát a agregovat, což by mělo za následek, že se nevytvoří slupka z kovového železa a následná redukce neproběhne efektivním způsobem. Jestliže ze slupky la vyteče nezredukováný roztavený oxid železa, dojde pravděpodobně k poškození vyzdívky pece.

Naopak platí, že je-li konečná teplota ohřevu zvolena tak, že není menší jak hodnota bodu tání přítomné strusky, struska se roztaví a agreguje, kovové železo difunduje a spojí se dohromady velmi intenzivně, což má za následek, že slupka z kovového železa la roste správně, zatímco struska Sg se odděluje od slupky la, tak jak je to znázorněno na obr.l C a ID.

Tak jak to již bylo uvedeno, klíčovým znakem tohoto vynálezu je, že se vytváří se slupka kovového železa a uvnitř této slupky probíhá redukce efektivním způsobem, což takto u konvenčního nepřímého a přímého způsobu výroby železa neprobíhá, přičemž se, podle tohoto vynálezu, významně zvyšuje samotná redukce pomocí tepla. Slupka z kovového železa la roste, když uhlíkaté redukční činidlo, přítomné v kompaktu, progresivním způsobem tento kompakt redukuje. Jakmile je vytvořena slupka z kovového železa la, uhlíkaté redukční činidlo a generovaný CO pokračuje v redukci materiálu uvnitř slupky la. Atmosféra, ve které dochází k redukci, nemusí sama být redukční atmosférou, ale může být neoxidační atmosférou, například atmosférou obsahující dusík. Tímto se tento způsob redukce liší od konvenčního způsobu.

V peletě je přítomno veškeré redukční činidlo určení k redukci oxidu železa. Není nutné použít vnější redukční činidlo, ani se nemusí v průběhu redukce přivádět další pevné nebo plynné redukční činidlo. Redukčním činidlem v procesu redukce může být pouze uhlíkaté redukční činidlo přítomné v kompaktu. Slupka z kovového železa může být ve styku s atmosférou v peci, přitom není nutné slupku pokrývat pláštěm nebo jinou vrstvou.

Shora zmíněná redukce pomocí tepla postupuje ve formě redukce pevné fáze, která nezpůsobuje tavení slupky kovového železa la. Redukce tekuté fáze rovněž probíhá v pozdějším nebo koncovém stádiu redukční reakce, a to z následujícího důvodu. Prostor uvnitř slupky kovového železa obsahuje vysoce redukční atmosféru vlivem přítomnosti uhlíkatého redukčního činidla a CO, generovaného redukční reakcí redukčního činidla, což má za následek podstatné zvýšení redukční efektivnosti. V tak vysoce redukční atmosféře se kovové železo uvnitř slupky la podrobuje nauhličování, čímž se hodnota jeho bodu tání postupně snižuje. Výsledkem je, že se část kompaktů v pozdějším nebo koncovém stadiu redukční reakce taví, čímž oxidy železa podstupuji redukci v tekuté fázi. Nastavením relativně nízké redukční teploty se může redukce realizovat pouze v pevné fázi. Platí, že čím je vyšší redukční teplota, tím rychleji probíhá redukce, takže relativně vysoká teplota je pro dokončení reakce v krátké době výhodná. Přitom je žádoucí, aby redukční reakce končila redukcí tekuté fáze.

Zda je, nebo není zmíněná redukční reakce dokončena, se může potvrdit měřením koncentrace CO nebo C0₂ přítomného v plynné atmosféře, která vzniká během redukce působením tepla. Jinými

slovy, vznikající plyn je v pravidelných intervalech odváděn z vnitřku pece, kde reakce probíhá.

Pokud není v plynu zjištěna přítomnost CO nebo CO^, ukazuje to na ukončení redukční reakce. Tento způsob využívá skutečnosti, že redukce pomocí tepla zahrnuje redukční reakci prováděnou pomocí samotného uhlíkatého reakčního činidla, a dále redukční reakci prováděnou pomocí CO, který vzniká reakcí mezi uhlíkatým činidlem a oxidy železa. Po úplné redukci oxidů železa se oba plyny (CO a CO_J již negenerují. V praxi není nutné v reakci pokračovat až do úplného ukončení uvolňování CO a C0__. Vynálezce potvrzuje, že záleží na vnitřním objemu pece ve které reakce probíhá, ale jestliže koncentrace Co a C0₂ v plynu pece poklesne na přibližně 2% objemu, je redukováno nejméně 95% hmotnosti oxidů železa, jestliže koncentrace plynu poklesne na 1% nebo méně, je redukováno nejméně 98% hmotnosti oxidu železa.

Ve stavu znázorněném na obr. ID, oxidy železa, složené převážně z FeO a nacházející se v kompaktu, jsou v podstatě všechny redukovány na kovové železo (obsah oxidu železa, zjišťovaný v průběhu redukce, netvoří více jak 5% hmotnosti, přičemž je experimentálně potvrzeno, že netvoří více jak 2% hmotnosti a ne více jak 1% hmotnosti), a některé oxidy železa, složené většinou z FeO a fúzované do vnitřku agregátu roztavené strusky Sg, jsou rovněž většinou redukovány (obsah oxidů železa, složených většinou z FeO a obsažených ve strusce a zjišťovaný v průběhu redukce, netvoří více jak 5% hmotnosti, přičemž je experimentálně prokázáno, že netvoří více jak 2% hmotnosti a ne více jak 1% hmotnosti). V souladu s tím lze efektivním způsobem získat kovové železo s relativně vysokou čistotou železa, a to ochlazováním kompaktů ve stavu znázorněném na obr.ID, rozdrcením jejich slupek z kovového železa v drtiči a magnetickou separací kovového železa od strusky. Alternativně lze udržovat ohřev při stejné nebo vyšší teplotě až do dosažení stavu na obr.ID, kdy část nebo veškeré slupky z kovového železa la jsou roztaveny, takže je možné strusku separovat od kovového železa, což bude popsáno později.

• · · ·· ··

Jestliže ohřev pokračuje při mírně zvýšené teplotě, tak jak je to potřebné, následně po dosažení stavu znázorněném na obr.ID, se část slupky z kovového železa la roztaví, tak jak je to například znázorněno na obr.lE. Strusce Sg to umožňuje vytékat ze slupky la, což usnadňuje separaci kovového železa od strusky. Alternativně může ohřev pokračovat až do dosažení stavu znázorněného na obr.lE, přičemž se celá slupka la roztaví a agreguje, a to proto, aby se mohla oddělit od strusky Sg, která se roztavila a agregovala již dříve. Takto připravená hmota, nacházející se ve stavu znázorněném na obr.lE nebo 1F, se drtí, přičemž se rozdrtí pouze křehká slupka a kovové železo zůstává ve formě aglomerátů. Rozdrcená hmota se prosévá na sítech s odpovídající velikostí ok, nebo se podrobuje magnetické separaci, čímž se snadno získává kovové železo s relativně vysokou čistotou železa. Kromě toho lze k oddělení roztaveného kovového železa od strusky využit i rozdílu ve specifické gravitaci kovového železa a strusky.

Slupku z kovového železa lze roztavit nejen ohřevem při vyšší teplotě až do dokončení redukce, ale rovněž snížením hodnoty bodu tání slupky z kovového železa, a to nauhličením zmíněné slupky. V posledním stádiu redukce uvnitř slupky kovového železa, vnitřní silně redukční atmosféra způsobuje nauhličení kovového železa se současným snížením hodnoty bodu tání redukovaného železa. Proto, dokonce i při udržování hodnoty redukční teploty, lze slupku la roztavit snížením hodnoty bodu tání.

Uhlíkaté redukční činidlo, použitelné podle tohoto vynálezu, zahrnuje uhlí, koks nebo jiný podobný uhlíkatý materiál podrobený suché destilaci, například ropný koks, a jakoukoliv jinou formu uhlíkatého materiálu. Běžně se používá práškové prosáté uhlí, ale je možné použít i práškový koks. Kromě toho se může například použít i prach z vysokém pece, který se shromažďuje jako odpad obsahující uhlíkatá materiál, shromažďuje. Aby redukce pomocí tepla probíhala efektivním způsobem, mělo by použité uhlíkaté redukční činidlo obsahovat

- 18 uhlík s hodnotou nejméně 70% hmotnosti, lépe nejméně 80% hmotnosti. V případě použití vysokopecního prachu s obsahem oxidů železa a uhlíkatého redukčního činidla, není zmíněná hodnota množství omezena. V případě použití vysokopecního prachu může obsah uhlíku dosahovat hodnoty alespoň 20% hmotnosti. Kromě toho, aby se zvýšila specifická povrchová plocha uhlíkatého činidla, neměla by velikost zrn přesahovat hodnotu 2 mm, lépe menší jak 1 mm.

U současného provedení se homogenním způsobem smísí oxid železa, uhlíkaté redukční činidlo a je-li to nutné i pojidlo, a takto vzniklá směs se dále formuje do aglomerátů, zrn, briket, pelet tyčí a jiných tvarů kompaktů, přičemž výsledné kompakty se podrobují redukci pomocí tepla. Množství uhlíkatého redukčního činidla, které se má mísit, nemá být menší než teoretický chemický ekvivalent potřebný k redukci podle zmíněného schématu 1) až 3). Množství položek y a y^, uvedených ve schématu 1) a 2) se mění podle vlastností materiálu (chemické složení, velikost zrna, velikost pelet atd.) a redukční teploty. Teoretický chemický ekvivalent se stanovuje měřením hustoty plynů CO a CO^, které se uvolňují v malých redukčních zařízeních, kde se pelety redukují při specifické teplotě.

Pelety s uhlíkatým redukčním činidlem se přidávají v množství, které je mírně větší než nutné množství, a to pouze u případu podle schématu 1). Uhlíkaté redukční činidlo se používá s přebytkem, se zřetelem na množství spotřebované na nauhličování za účelem snížení hodnoty bodu tání slupky z kovového železa.

Podle toho co již bylo uvedeno, není konečná teplota během redukce pomocí tepla menší než hodnota bodu tání strusky, jako vedlejšího produktu, a není větší než hodnota bodu tání slupky kovového železa. Není však nutné předem stanovovat konečnou teplotu, jelikož teplota strusky se mění v závislosti na množství hlušiny v železné rudě nebo jiných zdrojů oxidů železa, a rovněž v závislosti na obsahu oxidu železa ve strusce.

Nicméně, redukční teplota klesá na hodnoty, kterým se • ·

- 19 dává přednost, v rozmezí 135 až 1540°C, lépe v rozmezí 1400 až 1540°C, nejlépe na hodnoty 1430 až 1500°C. Takovým rozsahem teplot při redukci získáme kovové železo s velkou čistotou železa, a tonotě alespoň 95% hmotnosti a poměrem kovu, který obvykle nebývá menší jak 98% hmotnosti, v některých mimořádných případech nebývá menší jak 99% hmotnosti.

Pokud jde o strusku jako vedlejší produkt, může být obsah oxidů železa v ní obsažených (hlavně FeO) snížen na hodnotu ne větší jak 5% hmotnosti, obvykle na 2% hmotnosti, při zvláště výhodných podmínkách redukce pomocí tepla, na hodnotu ne větší jak 1% hmotnosti.

Tento znak vynálezu je výhodný v tom, že brání poškození stěn pece, ke kterému dochází přímým stykem s roztaveným oxidem železa. Podle zde zmíněných redukčních způsobů výroby železa, při kterých oxidy železa obsažené v železné rudě a pod., jsou podrobeny redukci pomocí tepla při použití uhlíkatých materiálů, nebo při kterých kovové železo, získané v průběhu redukce, je separováno od přítomné strusky, zůstává značné množství oxidů železa (převážně FeO) ve strusce nezredukováno, což způsobuje poškození vyzdívky pece. Podle tohoto vynálezu jsou oxidy železa (převážně FeO), obsažené ve strusce, většinou zredukovány, takže v strusce zůstává, pokud vůbec, jen velmi málo nezredukovaných oxidů železa. Problém poškození vyzdívky pece tím přestává být aktuální, a to nejen v průběhu redukčního kroku, ale i v následujícím kroku separace strusky.

Jelikož takto získané kovové železo má relativně vysokou čistotu a neobsahuje složky strusky, může se použít po celou dobu používání jako zřeďovací složka při výrobě oceli. Jelikož kovové železo obsahuje řadu nečistot, například síry a fosfor, musí se podrobit rafinaci, pokud ovšem takové nečistoty způsobují problémy. Kromě toho, kovové železo umožňuje, aby obsah uhlíku v železe mohl být upraven.

Kovové železo může vytvářet neporušenou uzavřenou slupku.

V této formě se většina (pokud ne všechno), redukovaného železa vyskytuje jako jeden kus (nebo hmota) oddělený od strusky.

• · • · ·

Dokonce i po tom, co se slupka částečně (nebo celá) roztaví, zůstává většina redukovaného železa ve formě kusů nebo hmoty.

Při realizaci tohoto vynález není vzniklé slupce z kovového železa dovoleno tavit se, pokud se roztavená struska agreguje, což platí i pro následný krok separace strusky od kovového železa. Tento postup minimalizuje množství síry a fosforu v získaném kovovém železe. Mechanismus této činnosti je popsán níže. Po dokončení procesu redukce, jestliže je kovové železo společně se struskou roztaveno, může se část síry a fosforu v roztavené strusce smíchat s roztaveným kovovým železem. Jestliže se krok redukce a následný krok separace strusky realizuje tak, že kovové železo zůstává v pevném stavu a z důvodu separace se taví pouze struska, potom se síra a fosfor v uhlíkatém redukčním činidle, například uhlí, taví v roztavené strusce a odstraní se společně se struskou, čímž se minimalizuje vstup síry a fosforu do kovového železa.

Tento vynález bude dále podrobněji popsán u jednotlivých provedeních, která nejsou navržena tak, aby omezovala podstatu vynálezu. Je možné realizovat různé variace a modifikace, a to bez vzdálení se podstatě vynálezu.

Provedení 1:

Práškové uhlí (uhlíkaté redukční činidlo), železná ruda (materiál obsahující železo) a pojivo (bentonit), kdy každá uvedená složka má složení uvedené v tab.l, a kdy průměrný průměr zrna nepřesahuje hodnotu 45<ťim, jsou smíchány v poměru uvedeném v tab.l. Výsledná směs byla zformována do do kulových pelet s průměrem 17 mm. Takto vytvořené pelety byly podrobeny redukci pomocí tepla v bezkyslíkové atmosféře ( atmosféra dusíku) po dobu 20 minut a při teplotě 1400°C, 1450°C a 1500°C a následnému ochlazení. Byl zkoumán příčný řez redukovanými peletami. Na obr.2 jsou znázorněny typické příčné řezy peletami. V tabulkách uvedené písmeno T znamená celkový (total) a M znamená kovový (metallíc).

Tab.l

Podmínky výroby pelet

Poměr Železná ruda míšení (%)80,3	T. Fe (%) 69,7	FeO (%) 38,5	SiO (%) 1,5	Al 0 (?)3 0,44	CaO (%) 0,5
Poměr Uhlí míšení (%) 18,5	T uhlík (%) 83,5	Pevný uhlík (%) 78,4	Těkavé látky (%) 17,1	Obsah popela (%) 4,5
Poměr míšení Po j ivo (%) 1,2	SiO 2 (%) 69,2	Al 0 2 3 (%) 14,7	CaO (%) 0,9
T. Fe Peleta (%) 56,1	T uhlík (%) 15,4	Těkavé látky (%) 14,4	SiO 2 (%) 3,3	Al 0 2 3 (%) 0,9	CaO (%) 0,5

V peletách (obr.2) redukovaných pomocí tepla s hodnotou teploty 1400^θ0 a 1450°C se na povrchu pelet vytváří slupka z kovového železa, přičemž kovové železo při akumulaci lne k vnitřnímu povrchu slupky a struska aglomeruje odděleně od slupky ve vnitřním prostoru definovaným zmíněnou slupkou. Zdá se, že se v redukované peletě při teplotě 1500°C vytvořená slupka z kovového železa po dokončení redukce taví, přičemž roztavené kovové železo a roztavená struska tuhnou odděleně a vzniká kovové železo s kovovým leskem a sklovitá hmota strusky (odpovídající fotografie na obr.2 znázorňuje pouze kovové železo získané odstraněním strusky po rozdrcení). Tab. 2 zobrazuje chemické složení sklovité strusky.

Tab. 2 • ·

Chemické složení redukovaných pelet

Doba	redukce:	20 minut
Jednotka : % hmotnosti
Redukční teplota	1400°C	1450°C	1500°C
T.Fe	94,20	94,33	99,10
M.Fe	89,42	93,02	98,88
FeO	4,70	0,79	0,28
sio	2,21	1,44	0,22
Al δ	1,02	0,45	0,01
CaÓ	0,43	0,20	0,01
T.uhlík	0,60	0,42	0,49
S	0,062	0,068	0,072
Poměr obs.kovu	94,93	98,61	99,78

Tab. 3

Jednotka:	Chemické složení % hmotnosti	sklovité látky
M.FE	FeO	CaO	SiO 2	A 1O 2 3
8,46	0,18	4,47	57,53	1,55

V redukovaných peletách (tab.2) při teplotě 1500°C, ztuhlé kovové železo (obr.2) eliptického tvaru a kovového lesku neobsahuje téměř žádné složky strusky, přičemž redukované kovové železo, s poměrem obsahu kovu ne menším jak 99% hmotnosti, je v podstatě úplně oddělené od strusky. Na druhé straně, v peletách, redukovaných při teplotě 1400°C nebo 1450°C, stále zůstává slupka kovového železa, a jejich chemické složení ukazuje, že redukce oxidů železa není dostatečná. Obr.2 ukazuje, že v těchto peletách je slupka z kovového železa již oddělena od

agregované strusky uvnitř slupky. To znamená, že granulované kovové železo s vysokou čistotou železa lze získat:

drcením redukovaných pelet a shromažďováním kovového železa magnetickou separací; pokračujícím zahříváním při vyšší teplotě, při které se taví část slupky kovového železa, a kdy má roztavená struska možnost odtékat z vnitřku slupky, a kdy následuje separace kovového železa od strusky; nebo pokračujícím zahříváním při vyšší teplotě, a to za účelem roztavit celou slupku kovového železa a umožnit roztavenému železu a roztavené strusce odděleně agregovat.

Obr.3 znázorňuje rozdíl ve vzhledu pelet, pozorovaných tehdy, když redukční doba se mění od 3 minut do 15 minut při redukční teplotě 1500°C. Tabulka 4 až 7 ukazuje změnu poměru obsahu kovu, obsah složek strusky, obsah oxidu železa, obsah uhlíku, a to při změně redukční doby.

Tab. 4

Vliv doby redukce na chemické složení redukovaných pelet

Jednotka: % hmotnosti

Doba redukce (min)	3	5	6	9	12	15
T.Fe	83,75	92,35	98,50	98,75	99,03	98,98
M.Fe	71,75	92,16	98,04	98,08	98,30	98,40
FeO	14,01	0,23	0,27	0,29	0,20	0,34
SiO	4,04	3,42	0,22	0,18	0,27	0,27
Al δ	1,49	1,34	0,29	0,01	0,01	0,01
CaÓ 3	0,64	0,56	0,03	0,01	0,01	0,01
T.uhlík	5,57	0,79	0,51	0,46	0,48	0,68
S	0,061	0,064	0,066	0,066	0,071	0,074
Poměr
obsahu
kovu (%)	86,57	99,79	99,53	99,32	99,26	99,41

Jak to lze vidět na obr.3, není ještě u palety tři minuty po začátku ohřevu vidět žádná zvláštní změna. Na obr.4 je však vidět, že v paletě postupovala redukce oxidů železa velmi výrazně. Pět minut po zahájení ohřevu se na povrchu pelety objevuje kovový lesk, který ukazuje na to, že se vytváří slupka kovového železa. Kromě toho, T.Fe kovového železa je v přebytku s hodnotou 90% hmotnosti. Šest minut po ohřevu má obsah T.Fe kovového železa hodnotu ne menší jak 98% hmotnosti, tak jak je to znázorněno na obr.4.

V tomto okamžiku lze pozorovat, že část slupky kovového železa se taví, čímž roztavené strusce umožňuje vytékat z vnitřního prostoru slupky. Po devíti minutách se taví většina slupky kovového železa a agreguje se do podoby smaženého vejce, přitom kovové železo aglomeruje do podoby žloutku, přičemž sklovitá struska agreguje okolo kovového železa v podobě bílku. Po této době se tvar kovového železa poněkud mění, ale jak je to • ·

vidět v tab.4, nevykazuje koncentrace T.Fe v kovovém železe další vzrůst. Ukazuje to na skutečnost, že redukce oxidů železa obsažených v peletě pokračuje velmi rychle a je téměř ukončena, zatímco se vytváří slupka kovového železa, a potom co je slupka vytvořena při zvýšené redukční reakci uvnitř slupky, separace kovového železa od strusky dále pokračuje. Z tab.4 a obr.4 až 7 je vidět, že šest minut po zahájení redukce pomocí tepla je obsah strusky a FeO v získaném kovovém železe snížen na velmi nízkou hodnotu, přitom se získává kovové železo s poměrem obsahu kovu ne menším jak 99%.

Je pochopitelné, že obsahuje-li kompakt, složený z materiálu obsahujícího oxid železa a uhlíkatého redukčního činidla, tolik uhlíkatého redukčního činidla, že se jeho hodnota rovná nebo je větší jak ekvivalent požadovaný pro redukci oxidů železa obsažených v kompaktu, potom se, při ohřátí kompaktu na teplotu okolo 1400°C a vyšší, vytvoří na obvodu kompaktu kovové železo, a to v počáteční stádiu ohřevu, a následně se uvnitř slupky kovového železa rychle sníží obsah oxidu železa, přitom se roztavená struska odděluje od kovového železa. Jestliže se redukční teplota zvýší na hodnotu 1500°C, pokračuje redukce a oddělování kovového železa od strusky ve velmi krátkém časovém úseku, přitom se získá kovové železo s vysokou čistotou, při relativně vysoké výtěžnosti.

Obr.8 znázorňuje vývojový diagram provedení podle tohoto vynálezu. Práškový materiál s obsahem oxidu železa a práškové uhlíkaté redukční činidlo společně s pojidlem se míchá a formuje do pelet, nebo jiného tvaru kompaktů. Takto vytvořené pelety se podrobují redukci pomocí tepla při teplotě v peci ne menší než 1400°C. Během redukčního kroku se v počátečním stádiu vytváří slupka kovového železa, přičemž redukce uvnitř slupky dále pokračuje, zatímco roztavená struska uvnitř slupky agreguje. V separačním kroku jsou redukované hmoty ochlazovány do pevného stavu, přičemž výsledné pevné hmoty se drtí za současného shromažďování kovového železa pomocí magnetické separace a pod. Alternativně se může pokračovat v zahřívání s cílem roztavit »·· · ·· ·· • · · · • · · · · «·· • · • · 99

- 26 kovové železo tak, aby se mohlo separovat od roztavené strusky využitím rozdílu jejich gravitace. Pokud je to nutné, může se se shromážděné kovové železo podrobit rafinaci, aby se odstranily nečistoty, například síra a fosfor, a dále se umožnila úprava obsahu kovového železa.

Uvedený způsob výroby kovového železa, podle tohoto vynálezu, lze průmyslově využít, tak jak to bude dále popsáno.

Provedení 2:

U provedení kovového železa v souladu s provedením 2, podle tohoto vynálezu, se kompakt ve tvaru granulí nebo aglomerátu (dále bude uváděn jako kompakt) oxidu železa a s obsahem uhlíkatého redukčního činidla, redukuje pomocí tepla a vniká tak kovové železo. Konkrétně, zmíněný kompakt se redukuje pomocí tepla při pohybu ve vodorovném směru. V průběhu redukce se vytváří a roste slupka složená z kovového železa, uvnitř které agraguje struska. Redukce pokračuje až do okamžiku, kdy se ve slupce již nenachází žádný oxid železa. Kompakt ve tvaru slupky, ve které je obsažena agregovaná struska, se na konci dopravníku přesune do následujícího procesu, ve kterém se slupka a agregovaná struska roztaví a následně oddělí na roztavenou slupku a roztavené železo.

Jelikož je v kompaktu obsaženo uhlíkaté redukční činidlo, pokračuje redukce uvnitř kompaktu, čímž se generuje kovové železo (slupka) a struska (uvnitř slupky). Výsledná substance se taví a dále separuje na kovové železo a roztavenou strusku pomocí rozdílu v působení specifické gravitace.

Množství uhlíkatého redukčního činidla v kompaktu musí být alespoň na úrovni potřebné k redukci oxidu železa, lépe však plus množství potřebné k nauhličení redukovaného železa, takže za procesem vytváření redukovaného železa (kovového železa) může následovat nauhličování. Pevné (neroztavené) redukované železo, které vytváří slupku, je porézní, a tím se pravděpodobně bude okysličovat. Této reoxidaci se dá zabránit přítomnosti ·· · ft··· • · · • · · • · · · • · · ·€ ·· • ·· ftft ·· «ftftft • · · · · • · ··· ftftft • ·· • ftft ·· ftft uhlíkatého redukčního činidla v kompaktu, a to v množství, které je vyšší, než dříve popsané množství potřebné k redukci zdroje oxidu železa + množství potřebné k nauhličování redukovaného železa. Je tomu tak proto, že CO generovaný z kompaktu vytváří okolo kompaktu atmosféru bez kyslíku. Dává se přednost tomu, aby kompakt obsahoval uhlíkaté redukční činidlo v množství, které se požaduje pro redukci zdroje oxidu železa + množství potřebné k nauhličení redukovaného železa + množství nahrazující ztrátu při oxidaci.

Kromě toho se dodatečně dodává uhlíkaté redukční činidlo při posunu kompaktu ve vodorovném směru při současné redukci pomocí tepla.

U shora popsaného procesu je uhlíkaté redukční činidlo původně obsaženo v množství potřebném k redukci zdroje oxidu železa + množství potřebné pro nauhličení redukovaného železa + množství k úhradě ztráty způsobené v procesu oxidace.

Uhlíkaté redukční činidlo může být v kompaktu obsaženo v množství potřebném k redukci zdroje oxidu železa, přičemž další uhlíkaté redukční činidlo se může dodatečně přidat z věnčí v množství potřebném k nauhličení redukovaného železa + množství, které je nutné k uhrazení ztrát během procesu oxidace, a to během redukce pomocí tepla. Alternativně může být uhlíkaté redukční činidlo v kompaktu přítomno v množství potřebném k redukci zdroje oxidu železa + množství potřebné k nauhličení redukovaného železa, přičemž další uhlíkaté redukční činidlo se může dodatečně přidat z věnčí v množství, které uhradí ztráty způsobené během procesu oxidace, a to během redukce pomocí tepla. Takovým způsobem se může uhlíkaté redukční činidlo dodatečně přidat z důvodu uhrazeni ztráty. V každém uvedeném případě uhlíkaté redukční činidlo v množství potřebném k redukci zdroje oxidu železa umožňuje vytvoření slupky kovového železa správným způsobem, při současné agregaci strusky uvnitř s1upky.

Použitím práškového uhlíkatého redukčního činidla, může být toto uhlíkaté redukční činidlo umístěno na povrchu kompaktu, kde • · ·

- 28 může zabránit vzájemnému sintrování, které by znamenalo vytváření relativně velkých kompaktu, nebo také zabránit sintrování ke stěnám pece, čímž se usnadní další manipulace s kompakty.

Uhlíkaté redukční činidlo v množství potřebném k nauhličení redukovaného železa nebo v množství nahrazujícím ztráty během procesu oxidace, se může dodatečně přidávat v době, kdy se kovové železo (redukované železo) taví. V tomto případě nauhličování probíhá během procesu tavení a plyn CO, generovaný z uhlíkatého redukčního činidla, udržuje okolo kompaktu atmosféru bez kyslíku, čímž se brání reoxidaci kovového železa.

Zařízení k výrobě kovového železa, podle provedení 2, zahrnuje shora popsaný způsob výroby kovového železa. Znamená to, že se poskytuje zařízení k výrobě kovového železa redukováním kompaktu ve tvaru granulí nebo aglomerátů oxidu železa, který obsahuje uhlíkaté redukční činidlo, kdy toto zařízení zahrnuje: zařízení tepelné redukce s dopravníkem, který slouží k dopravě kompaktu ve vodorovném směru, dále mechanismus tepelné redukce sloužící k ohřevu kompaktu, dále zahrnuje tavící zařízení s tavícím mechanismem sloužícím k tavení kompaktu, odstraněného z koncové části dopravního pásu, v zařízení tepelné redukce, a dále zahrnuje separátor umístěný za tavícím zařízením, který slouží k separaci roztavené strusky od roztaveného železa.

Pomocí zařízení podle provedení 2, se může roztavené železo plynule vyrábět z kompaktů.

U provedení 2 zahrnuje dopravník, sloužící k dopravě kompaktů ve vodorovném směru, systém nekonečného pásu s topeništěm, na kterém je kompakt umístěn.

U provedení 2 má topeniště separační prvky umístěné v jistých intervalech, které slouží k tomu, aby se kompakty nespojovaly. Příklady separačních prvků zahrnují žáruvzdornou hmotu ve tvaru desek. Pomocí těchto separačních prvků lze zabránit vzájemnému sintrování kompaktů, a tím vytváření relativně velkých kompaktu, což usnadňuje manipulaci s kompakty.

• · ·

Kromě toho se dává přednost tomu, aby byl separační prvek vyroben s odsířovadla. V tomto případě je separační prvek (odsířovač) konstruován tak, aby se dal snadno od výhně oddělit, takže odsířovadlo je společně se redukovaným kompaktem zaveden do tavícího zařízení. Znamená to, že k odsíření může dojít v tavícím zařízení. Separační prvek, vyrobený z odsířovadla, může mít například tvar desky, nebo může existovat ve formě kupky prášku.

Práškové odsířovadlo se používá tak, že se umístí na povrch kompaktu. Zabrání se tím sintrování kompaktů a vytváření relativně velkých aglomerátů, nebo lnutí kompaktů ke stěnám pece. Kromě toho, jelikož se práškové odsířovadlo, ulpívající na kompaktech, dostává do tavícího zařízení, může k odsířování dojít v tomto tavícím zařízení. Příkladem používaného odsířovadla je vápenec.

U provedení 2 má tavící zařízení šikmé dno, takže kompakty tavené teplem se při tavení převrací a kloužou po šikmém dnu.

Použitím šikmého dna se kompaktu hladce pohybují tavícím zařízením směrem k separátoru. Jak se kompakty pohybují po šikmém dnu směrem dolů, jejich stupně tavení se zvyšují a kompakty se stávají homogenními (nevyskytují se kompakty s různými stupni tavení), což má vliv na efektivnost tavení.

Provedení 2 bude dále podrobněji popsáno s odkazem na obr.9.

Obr.9 schematicky znázorňuje zařízení k výrobě kovového železa v provedení 2.

Zařízení k výrobě kovového železa zahrnuje zařízení k tepelné redukci 123, tavící zařízení 112 a separátor 113. Zařízení k tepelné redukci 123 používá jako dopravník topeniště 146, na kterém jsou umístěny kompakty, dále zahrnuje válečky 147 sloužící k vodorovnému pohybu zmíněného topeniště 146. Dopravník používá systém nekonečného pásu, na kterém jsou namontovány prvky topeniště ve tvaru palet 146. přičemž válečky se otáčí pomocí vnější pohonné jednotky (není zobrazena). Zařízení k tepelné redukci 123 používá jako mechanismu k tepelné redukci redukční hořák 148. který zahřívá vnitřní prostor pecí tepelné

redukce 150. uzavřený stěnami pece 105 z žáruvzdorné vyzdívky, na předem stanovenou teplotu. Prvky topeniště 146 unášející kompakty 104 ve vodorovném směru, prochází vnitřním prostorem pecí tepelné redukce 150. Obr.9 znázorňuje tři pece tepelné redukce 150, přitom každá z nich je schopna regulace na požadovanou teplotu v souladu se stádiem redukce.

Za zařízením k tepelné redukci 123 následuje tavící zařízení 112 umístěné u jednoho konce dopravníku na topeništi 146 (po směru pohybu dopravníku). Tavící zařízení 112 používá jako mechanismus tavení tavící hořák 161, který slouží k ohřevu vnitřního prostoru tavícího zařízení 112. které je uzavřeno stěnami pece 106 ze žáruvzdorné vyzdívky. Tavící zařízení 112 mán rovněž šikmé dno 151, které kompakty vede k následujícímu zařízení, kterým je separátor 113. Přepad 152 je umístěn mezi tavícím zařízením a separátorem 113. Separátor 113 shromažďuje roztavené železo 154 a roztavenou strusku. Separátor 113 zahrnuje výtokový otvor strusky 155 a výtokový otvor roztaveného železa 156.

Pece tepelné redukce 150 a tavící zařízení 112 mají výstupní otvory sloužící k vypuzování plynu 149 a 157.

Dále bude popsán proces -výroby kovového železa s odvoláním na obr.9.

Prášková směs sestávající z uhlíkatého redukčního činidla, například z uhlí, a materiálu obsahujícího oxid železa, například železné rudy, je upravena například do tvaru zrn.

Takto vytvořený kompakt obsahuje uhlíkaté redukční činidlo v množství požadovaném k redukci zdroje oxidu železa + množství potřebné k nauhličení redukovaného železa + množství k uhrazení ztrát spojených z oxidací.

Kompakty 104 jsou umístěny na topeništi 146 u vstupu (na levé straně obr.9) zařízení tepelné redukce 123. odkud jeden po druhém prochází tepelně redukční pecí 150. Vnitřní teplota v tepelně redukční peci 150 je regulována úpravou intenzity plamene redukčního hořáku 148 tak, že je její hodnota menší než generovaná tavící teplota slupky kovového železa, a není menší » · · · ι • ( > · » než tavící teplota strusky. Pomocí takto aplikovaného tepla se kompakty 104 redukují.

V tomto tepelně redukčním procesu redukce nejprve probíhá v obvodových částech kompaktu 104, přitom se vytváří slupka složená z kovového železa. Redukcí monoxidem uhlíku, který se generuje uvnitř slupky z uhlíkatého redukčního činidla, a rovněž pyrolýzou uhlíkatého redukčního činidla, dochází uvnitř slupky k účinné následné redukční reakci. V souladu s tím generované kovové železo agreguje, což vede k zvětšování slupky, přičemž generovaná struska rovněž fúzuje a agreguje. Výsledkem tohoto tepelného redukčního procesu je to, že poměr kovu se značně zvyšuje a množství oxidu železa ve strusce se značně zmenšuje.

Popsaná redukce pokračuje až do okamžiku, kdy se v kompaktu 104 v podstatě nevyskytuje žádný oxid železa. Rychlost pohybu topeniště 146 je nastavena na hodnotu odpovídající požadované době k provedení redukce. Jelikož množství oxidu železa ve strusce se může snížit dostatečnou redukcí, může se zabránit poškození vyzdívky (stěny pece) následujícího tavicího zařízení 112 oxidem železa tím, že se kompakty 104 taví v tavicím zařízení 112. Délka tepelně redukční pece 150, kterou se pohybuje topeniště 146. může být stanovena na základě doby potřebné k redukci, a rovněž na základě rychlostí, kterou se topeniště pohybuje.

Jak to již bylo popsáno, během redukce uvnitř redukční tepelné pece 150 dochází k nauhličování redukovaného železa uhlíkatým redukčním činidlem přítomným v kompaktu 104, přičemž plyn CO, generovaný z kompaktu 104 vytváří okolo kompaktu 104 neoxidační atmosféru, která brání tomu, aby se redukované železo znovu oxidovalo.

Na konci redukčního procesu je kompakt 104 složen ze slupky kovového železa a strusky, která agregovala uvnitř slupky, a je dále dopraven pohyblivým topeništěm 146 do tavicího zařízení 112, přičemž je alespoň slupka v pevném stavu. V tavicím zařízení 112 jsou kompakty 104, které se převrací a kloužou po skloněných

- 32 stěnách směrem dolů, vystaveny teplu a taví se. Uvnitř tavicího zařízení 112 je teplota nastavena tak, aby tavila nejen strusku, ale rovněž slupku kovového železa. Dokonce i tehdy, když v kompaktu 104. vedeném do tavicího zařízení 112, zůstane malé množství nezredukovaných částí (k redukci dochází uvnitř pece tepelné redukce 150 až do okamžiku, kdy se ve slupce kovového železa nenachází žádné podstatné množství oxidu železa, ale může zůstat v množství, které nepřesahuje 5% hmotnosti a v některých případech nepřesahuje 2% hmotnosti), redukují se tyto nezredukované částice pomocí tepla v průběhu procesu tavení. V tomto případě se může uhlíkaté redukční činidlo do tavicího zařízení doplnit.

Tavené kompakty 104 zůstávají za přepážkou 152 a roztavená substance přetéká přes přepážku 152. kde se shromažďuje v separátoru 113.

Jelikož roztavená struska 153 a roztavené železo mají různou specifickou hmotnost, dochází k jejich separaci v separátoru 113 tak, že se roztavená struska 153 shromažďuje na roztaveném železe 154. čímž vytváří dvě vrstvy. Tímto způsobem separovaná struska 153 odchází výtokovým otvorem strusky 155 a roztavené železo výtokovým otvorem železa 156.

Jak to již bylo popsáno, můžeme redukované kovové železo získat ve tvaru roztaveného železa s poměrem kovu, který má hodnotu ne menší jak 95%, některých případech ne menší jak 98%. Kromě toho, je výsledkem vysoce účinné redukce oxidu železa v tepelném redukčním procesu nízké množství oxidu železa ve strusce. Tím je možné zabránit tomu, aby vyzdívka tavicího zařízení byly tavena oxidem železa, který je přítomen v roztavené strusce.

Separátor 113 může být opatřen hořákem nebo elektrickým ohřívacím zařízením, které slouží k dalšímu ohřevu roztavené strusky 153 a roztaveného železa na vyšší teplotu, aby se tím zvýšila jejich tekutost, a tím i možnost snadněji od sebe roztavenou strusku 153 a roztavené železo 154 separovat.

Jelikož vypuzovaný plyn z výstupního otvoru plynu 149 a 157 • · · má vysokou teplotu a obsahuje i spalovatelný plyn, může se tento spalovatelný plyn využít jako palivo dodávané do hořáků 148 a 161. Vypuzovaný plyn se může rovněž použít jako zdroj tepla k sušení a předehřívání kompaktů 104 , nebo k předehřívání paliva a spalovaného vzduchu. Vypuzovaný plyn se však nemusí vůbec využívat.

Provedení 3

U způsobu výroby kovového železa podle provedení 3 tohoto vynálezu, je granulovaný nebo aglomerovaný kompakt (dále jen kompakt) oxidu železa, který zahrnuje uhlíkaté redukční činidlo, redukován pomocí tepla, čímž se získá kovové železo. Konkrétně, zmíněný kompakt se redukuje pomocí tepla v době, kdy je umístěn na vodorovném povrchu. V průběhu takové redukce se generuje slupka obsahující kovové železo, která v průběhu redukce narůstá, a dále strusku, která uvnitř slupky agreguje. Redukce pokračuje tak dlouho, dokud není uvnitř slupky přítomen žádný oxid železa. Následně je kompakt ve formě slupky, ve které se nachází agregovaná struska, z vodorovného povrchu odstraněn a je dále ohříván tak, aby se roztavil. Výsledná roztavená substance je separována na roztavenou strusku a roztavené železo.

Jak to již bylo popsáno, protože je uhlíkaté redukční činidlo přítomno v kompaktu, probíhá redukce uvnitř kompaktu, přitom se generuje kovové železo (slupka) a struska (uvnitř slupky).

Výsledná substance se taví, následuje separace na roztavené železo a roztavenou strusku využitím rozdílu ve specifické hmotnosti mezi oběma látkami.

Tak jako u provedení 2, musí být množství uhlíkatého redukčního činidla takové, aby pokrylo požadované množství k redukci oxidu železa, přičemž je žádoucí, aby pokrylo i množství požadované pro nauhličení redukovaného železa. Nejlépe, jestliže množství uhlíkatého redukčního činidla pokryje množství požadované k redukci zdrojového oxidu železa + množství potřebné k nauhličení redukovaného železa + množství k pokrytí ztrát spojených s ·· · oxidací .

U provedení 3 je uhlíkaté redukční činidlo rovněž dodatečně dodáváno v době, kdy je kompakt, umístěný na vodorovné rovině, redukován pomocí tepla.

Podobně jako u provedení 2, uhlíkaté redukční činidlo může být obsaženo v kompaktu v množství požadovaném k redukci zdrojového oxidu železa, přičemž redukční činidlo může být dodatečně přidáno v průběhu redukce z venku v množství potřebném pro nauhličení redukovaného železa + množství pokrývající ztráty spojené s oxidací. Alternativně může být uhlíkaté redukční činidlo obsaženo v v kompaktu v množství požadovaném k redukci zdrojového oxidu železa + množství potřebné k nauhličení redukovaného železa, přičemž uhlíkaté redukční činidlo se může dodatečně dodávat, během redukce pomocí tepla, z venku v množství pokrývajícím ztráty spojené s oxidací. Tímto způsobem se může uhlíkaté redukční činidlo dodatečně dodávat z důvodu kompenzace ztrát zmíněného činidla.

Tak jak to již bylo popsáno, uhlíkaté redukční činidlo v množství požadovaném k nauhličení redukovaného železa nebo v množství pokrývajícím ztráty spojené s oxidací se může dodatečně dodávat v době, kdy se kovové železo taví. V tomto případě nauhličování pokračuje během procesu tavení, přičemž plyn CO generovaný z uhlíkatého redukčního činidla udržuje kolem kompaktu neoxidační atmosféru, což brání v reoxidaci kovového železa.

Zařízení k výrobě kovového železa, podle provedení 3, zahrnuje již popsaný způsob výroby kovového železa. Znamená to, že se poskytuje zařízení k výrobě kovového železa redukováním kompaktů oxidu železa ve tvaru granulí nebo aglomerátů, které obsahují uhlíkaté redukční činidlo, kdy toto zařízení zahrnuje:

zařízení k tepelné redukci, které zahrnuje podavač sloužící k přísunu kompaktu, který se nachází na vodorovném povrchu, vykládací prvek, který slouží k odstranění (vyložení) kompaktu z podavače a mechanismus tepelné redukce sloužící k ohřevu kompaktů, tavící zařízení s mechanismem tavení, které slouží

·· · ··· • · • 9 · ·

- 35 k tavení kompaktů pomocí tepla, které byly odstraněny ze zařízení k tepelné redukci, separátor umístěný za tavícím zařízením a sloužící k separaci roztavené strusky a roztaveného železa.

Použitím zařízení podle provedení 3, lze z kompaktů vyrábět roztavené železo plynulým způsobem.

U provedení 3 je vykládacím prvkem vyklápěcí prvek, který mění polohu podavače mezi vodorovnou a skloněnou polohou. Alternativně může být vykládacím prvkem tlačný prvek, který vytlačuje kompakt z podavače. Přednost se dává tu, aby i podavačem byl vyklápěcím prvek s tlačným prvkem. Pomocí vykládacího prvku, ve formě vyklápěcího nebo tlačného prvku, mohou být kompakty snadno vedeny do tavícího zařízení dokonce i tehdy, jestliže kompakty v průběhu redukce pomocí tepla sintrovaly a vytvořily relativně velké aglomeráty.

Stejně jako u provedení 2, tak i u provedení 3 může být na podavač umístěna železná podpora, která může být společně s kompakty odstraněna. I v tomto případě je možné kompakty snadno zavádět do tavícího zařízení i tehdy, když kompakty navzájem sintrují, a tím vytváří relativně velké aglomeráty, nebo když k železné podpoře, v průběhu redukce pomocí tepla, lnou.

Kromě toho podavač zahrnuje separační prvky, které jsou k podavači upevněny v jistých intervalech, aby tak kompaktům zabránily ve vzájemném spojení. Příklady separačních prvků zahrnují vyzdívku ve tvaru desek. Pomocí separačních prvků lze zabránit tomu, aby docházelo k sintraci kompaktů a vytváření relativně velkých kompaktů, čímž se manipulace s kompakty usnadní. Jak to již bylo popsáno, je separační prvek vytvořen s odsiřovací látky. V tomto případě je separační prvek (odsiřovač) konstruován tak, aby mohl být snadno oddělen od topeniště a mohl být společně redukovaným kompaktem odveden do tavícího zařízení. Odsiřování lze provádět v tavícím zařízení. Separační prvek vyrobený z odsiřovací látky může mít například tvar desky, nebo jím může být kupa prášku.

• · • · • · 4 • · 4 » · · · · « • 4 » · · *

Práškový odsiřovač se používá tak, že se umístí na povrch kompaktu. Brání se tím vzájemnému sintrování kompaktů a ve vytváření relativně velkých aglomerátů, stejně jako k ulpívání kompaktů ke stěně pece. Jelikož je práškový odsiřovač, obalující kompakt, zaveden do tavícího zařízení, může se odsiřování realizovat v tomto tavícím zařízení. Představitelem takového odsiřovače může být vápenec.

U provedení 3 se dává přednost tomu, aby podlaha tavícího zařízení byla skloněna, a tím tavení kompaktu probíhalo při současném převracení nebo klouzání po skloněné podlaze.

Pomocí takto skloněné podlahy se mohou kompakty uvnitř tavícího zařízení snadno pohybovat směrem k separátoru. Při pohybu kompaktu směrem dolů po skloněné podlaze se stupeň tavení postupně zvyšuje, přičemž smísené kompakty s různým stupněm tavení se nevyskytují ( stupně tavení jsou v podstatě na skloněné podlaze v každém místě stejné), což umožňuje efektivní tavení kompaktů.

Provedení 3 bude dále popsáno mnohem podrobněji s odkazem na obr.10 a 11.

Obr.10 a 11 zobrazuje třetí provedení zařízení k výrobě kovového železa podle tohoto vynálezu. Obr.10 zobrazuje vodorovný řez zařízením, přičemž obr.11 znázorňuje příčný řez zařízením z obr.10, a to podél čar Z-Z a Y-Y.

Zařízení k výrobě kovového železa zahrnuje zařízení tepelné redukce 223. tavící zařízení 212 a separátor 213. Zařízení tepelné redukce 223 se skládá z přípravných komor kompaktů 202 a 209 a tepelné redukční pece 210. Zařízení tepelné redukce 223 zahrnuje vozík (podavač) 207. kterým se vozí kompakty 204, přičemž vozík se pohybuje mezi přípravnými komorami kompaktů 202 a 209 a tepelnou redukční pecí 210. Vozík 207 má výkyvný prvek (není zobrazen), který umožňuje měnit polohu roviny, na které jsou umístěny kompakty (topeniště), a to mezi vodorovnou polohou a skloněnou polohou. Přípravné komory kompaktů 202 a 209 mají zásobovací otvory 217 a 218, které složí k dodávce kompaktů 204 z vnějšku přípravných komor 202. 209. Tepelná redukční pec 210

zahrnuje redukční hořák 211 (mechanismus tepelné redukce) a výstupní otvor plynu 221 sloužící k vypuzování generovaných plynů.

Tavící zařízení 212 je umístěno na výstupní straně pece tepelné redukce 210 a zahrnuje tavící hořák 216 (mechanismus tavení za tepla) a má rovněž výstupní otvor plynu 222. Tavící zařízení 212 má rovněž skloněnou podlahu 224 , která kompakty 204 vede směrem k následujícímu procesu (separátoru 213).

Separátor 213, který je umístěn za tavícím zařízením 212, shromažďuje roztavenou strusku 254 a roztavené železo 253, zahrnuje výtokový otvor strusky 219 a výtokový otvor roztaveného železa 220.

Způsob výroby kovového železa bude popsán s odkazemm na obr.10 a 11.

Předem se vytvoří kompakt z práškové směsi složené z uhlíkatého redukčního činidla, kterým může například být uhlí, oxidu železa, například železné rudy. Tak jak tomu bylo u provedení 2, obsahuje takto vytvořený kompakt uhlíkaté redukční činidlo v množství požadované k redukci zdrojového oxidu železa + množství požadované k nauhličení redukovaného železa + množství potřebné k pokrytí ztrát spojených s oxidací.

U provedení 3 práškové odsiřovadlo, například práškový vápenec, obaluje povrch kompaktu a lne k němu.

Kompakty 204 se dodávají do přípravné komory kompaktů 202 zásobovacím otvorem 217 a umísťují se na vozík 207 (ve vodorovné poloze) Vozík 207 s kompakty 204 se pohybuje do tepelné redukční pece 210. Kompakty 204 jsou redukovány pomocí tepla uvnitř tepelné redukční pece 210. jejíž maximální teplota se reguluje pomocí redukčního hořáku 211 tak, aby její hodnota nebyla menší než hodnota bodu tání generované strusky a nebyla větší než hodnota bodu tání slupky kovového železa. V průběhu redukce vozík 207 zůstává ve vodorovné poloze, to znamená, že kompakty 204 se pomocí tepla redukují v době, kdy jsou umístěny na vodorovné rovině (topeništi).

V tomto procesu tepelné redukce probíhá nejprve redukce v • ·

- 38 obvodových částech kompaktu 204.přičemž se vytváří slupka složená z kovového železa. Následuje redukce v ostatních částech slupky , a to redukcí pomocí monooxidu uhlíku, který se generuje uvnitř slupky z uhlíkatého redukčního činidla, a dále pyrolýzou uhlíkatého redukčního činidla. Agregací kovového železa slupka roste a současně do agregátu fúzuje i agregovaná struska.

Znamená to, že současně s postupem redukčního procesu kompakt 204 generuje a zvětšuje slupku kovového železa a struska přitom agreguje uvnitř slupky. Výsledkem tohoto procesu tepelné redukce je zvýšení poměru obsahu kovu a značné snížení množství oxidu železa ve strusce. Popsaná redukce dále pokračuje až do okamžiku, kdy se v kompaktu 204 již podstatě nenachází žádný oxid železa, jelikož se množství oxidu železa ve strusce dá snížit dostatečně prováděnou redukcí, vyzdívka (stěny pece) následujícího tavícího zařízení 212 může být, během tavení kompaktu 204 v tavícím zařízení 212, zbavena nebezpečí poškození oxidem železa.

Vlivem adheze práškového odsiřovadla na povrchu kompaktu 204, tak jak to již bylo popsáno, je kompaktům zabráněno navzájem sintrovat a vytvářet relativně velké aglomeráty, který by během redukce ulpívaly na stěnách pece. Kromě již uvedeného popisu, uhlíkaté redukční činidlo, obsažené v kompaktu 204, během redukce v tepelné redukční peci 250 nauhličuje redukované železo, přičemž generovaný plyn CO z kompaktu 204 vytváří okolo kompaktu 204 neoxidační atmosféru, čímž brání reoxidaci redukovaného železa.

Po ukončení redukce je kompakt 204 složen ze slupky kovového železa a strusky agregované uvnitř zmíněné slupky. V tomto stádiu výkyvný prvek (na obr.11 znázorněný tečkovanou čárou) vykloní vozík 207. Jelikož je alespoň slupka kompaktu 204 v pevném stavu, může se kompakt pohybovat po skloněném topeništi na vozíku 207, a může tak být z tepelné redukční pece 210 převeden do tavícího zařízení 212. Vyprázdněný vozík 207 se • · · · • · · • · · ·· · ·· ·

- 39 vrací do přípravné komory kompaktů 202. kde je otvorem 217 znovu naplněn kompakty 204.

Podle tohoto vynálezu platí, že jelikož je vozík 207 vykloněn tak, aby mohl kompakty 204 poslat z tepelné redukční pece 210 do tavičiho zařízení 212, dokonce i tehdy, když se nepoužije žádné práškové odsiřovadlo a dochází k vytváření relativně velkých aglomerátů kompaktů 204. které se podrobily redukci za přítomnosti tepla, mohou se takto vytvořené kompakty snadno dopravit do tavícího zařízení 212.

Jelikož je uvnitř tavícího zařízení 212 nastavena teplota, která má zajistit tavení nejen strusky, ale i slupky kovového železa, kompakty se uvnitř tohoto zařízení taví. Během odvalování a klouzání po skloněné podlaze 224 (směrem k separátoru 213) jsou kompakty vystaveny teplu za účelem tavení. Výsledná roztavená substance se zavádí do separátoru 213.

I když se do tavícího zařízení 212 dostane malé množství nezredukované části přítomné v kompaktu 204 (redukce probíhá uvnitř tepelné redukční pece 250 až do okamžiku, kdy se již ve slupce kovového železa nenachází žádný oxid železa, ale v některých případech může ve slupce zůstat malé množství oxidu železa s hodnotou, která nepřesáhne 5% hmotnosti, nebo nepřesáhne 2% hmotnosti), potom jen tato část redukována teplem během tavení. V tomto případě se může taviči zařízení 212 doplnit uhlíkatým redukčním činidlem.

Vlivem rozdílu v působení gravitace na roztavenou strusku a roztavené železo 253 se obě složky od sebe v separátoru 213 snadno oddělí tak, že roztavená struska 254 se shromažďuje na roztaveném železe 253 a vytváří tak dvě vrstvy. Právě separovaná struska 254 je vypouštěna výtokovým otvorem strusky 219 a roztavené železo 253 je vypouštěno výtokovým otvorem roztaveného železa 220.

Jak to již bylo popsáno, lze efektivním způsobem získat kovové železo ve stavu roztaveného železa s obsahem kovu ne menším jak 95%, v některých případech ne menším jak 98%. Kromě toho, jako výsledek velmi úspěšné redukce oxidu železa v tepelném redukčním procesu, je množství oxidu železa v přítomné roztavené strusce velmi malé. Proto může být vyzdívka tavícího zařízení rovněž chráněna proti poškození oxidem železa přítomného ve strusce.

Tak jak je tomu u provedení 2, může být separátor 213 opatřen hořákem nebo elektrickým ohřívacím zařízením, které slouží k dalšímu ohřevu roztavené strusky 254 a roztaveného železa 253 na vyšší teplotu, čímž se zvýší tekutost obou složek, a tím je možné je snadno od sebe oddělit.

Jelikož zařízení tepelné redukce 223 rovněž zahrnuje přípravnou komoru kompaktů 209. jsou kompakty 204 rovněž dodávány do přípravné komory 209 zásobovacím otvorem 218, jsou umístěny na vozík 207 (ve vodorovné poloze). Vozík s kompakty 204 se pohybuje směrem do tepelné redukční pece 210. ve které se kompakty podrobují tepelné redukci, a to stejným, již popsaným způsobem. Kompakty (na vozíku 207) se z přípravné komory 202 a 209 střídavě vedou do tepelné redukční pece 210. Zatímco se kompakty 204 z přípravných komor 209 a 202 podrobují redukci, zásobují se kompakty jiné přípravné komory 209, 202, čímž se zkracuje čas potřebný k dodání kompaktů 204 a k jejich redukci.

Vypuzovaný plyn výstupními otvory 221 a 222 má vysokou teplotu a obsahuje spalovatelný plyn, který se může využít jako palivo dodávané do hořáků 211 a 216. Vypuzovaný plyn se může rovněž použít jako zdroj tepla k vysoušení a předehřívání kompaktů 204. nebo k předehřívání paliva a spalovaného vzduchu.

Tento plyn se stejně tak může vypouštět bez toho, že by se nějak využíval.

V zařízení k výrobě kovového železa zobrazeném na obr.10 a 11, zařízení tepelné redukce 223 používá výkyvný prvek, sloužící jako vykládací prvek, který mění polohu vozíku 207 (podavače) z vodorovné polohy do vykloněné polohy, čímž se kompakty 204 mohou posunout ze zařízení tepelné redukce 223 do tavícího zařízení 212. Vykládací prvek není omezen pouze na tuto činnost, ale může působit jako tlačný prvek, který vytlačuje kompakty 204 umístěné na vozíku 207, přičemž kompakty ze zařízení tepelné redukce 223

odsunuje. Alternativně může být na na vozíku 207 umístěna železná podpora, a na ní mohou být umístěny kompakty, přičemž kompakty 204, společně se železnou podporou, mohou být ze zařízení tepelné redukce 223 odstraněny. Způsob, při kterém jsou kompakty 204 odstraňovány tlačným prvkem, nebo společně se železnou podporou, umožňuje snadné vedení kompaktů 204 do tavícího zařízení 212. a to i tehdy, když kompakty narostou do značné velikosti.

Provedení 4

U provedení 3 tohoto vynálezu, je granulovaný nebo aglomerovaný kompakt (dále jen kompakt) oxidu železa, který zahrnuje uhlíkaté redukční činidlo, redukován pomocí tepla, čímž se získá kovové železo. Konkrétně, zmíněný kompakt se převaluje, aby došlo ke stejnému ohřevu, a tím i k efektivní redukci. V průběhu redukce se generuje a roste slupka složená z kovového železa, uvnitř které agreguje struska. Redukce pokračuje až do okamžiku, kdy se ve slupce již nenachází v podstatě žádný oxid železa. Kompakt ve tvaru slupky s obsahem agregované struky se dále zahřívá a taví, přičemž následuje separace na roztavenou strusku a roztavené železo. Jelikož se kompakty převalují, brání se jejich sintrování do velkých aglomerátů, a rovněž jejich ulpívání na stěně pece během tepelné redukce.

Obr.12 znázorňuje příčný řez čtvrtým provedením zařízení k výrobě kovového železa podle tohoto vynálezu. Obr.13 znázorňuje příčný řez zařízením k výrobě kovového železa, a to podél čáry A-A na obr.12.

Na obr.13 a 12 označuje referenční číslice 301 tepelné redukční a tavící zařízení a číslice 302 označuje separátor. Tepelné redukční a tavící zařízení 301 (a rovněž i separátor 302) je vytvořeno z vyzdívky, nebo je vyzdívkou ohraničeno .

Tepelné redukční a tavící zařízení 301 zahrnuje prvek ve tvaru kanálku 303 a víko 304. Vnitřní povrch prvku ve tvaru kanálku 303 má tvar oblouku, to znamená skloněný povrch sloužící • ·

- 42 k převalování kompaktů 308. přičemž sklon povrchu je realizován podél délky kanálku ( v pravo-levém směru na obr.12). Prvek ve tvaru kanálku 303 je podpírán válečky 307, na kterých se kývá ve směru šipek B. Stejně tak se kývá skloněný povrch k převalování 308. Válením po kývajícím se skloněném povrchu 308 se kompakty 305 postupně pohybují směrem dolů podél směru sklonu (směrem doprava na obr.12). Hořák 306. sloužící jako tepelný redukční a tavící prvek, se nachází v tepelném redukčním a tavícím zařízení 301, a to na spodní straně sklonu (oblast na pravé straně obr.12). Hořák 306 vytváří, uvnitř tepelného redukčního a tavícího zařízení 301. tepelnou redukční atmosféru (oblast na levé straně obr.12) a tavící atmosféru (oblast na pravé straně obr.12). Na obr.12 označuje referenční číslice 309 výstupní otvor vypuzovaného plynu, generovaného hořákem 306.

Kompakty 305 se vytváří zhuštěním směsi, která je složena z uhlíkatého redukčního činidla, například z uhlí, a oxidu železa, například ze železné rudy a pod. Takto vytvořené kompakty jsou dodávány do tepelného redukčního a tavícího zařízení 301 zásobovacím otvorem 310. Jak to již bylo popsáno, kompakty se postupně posunují směrem dolů podél směru sklonu (na pravou stranu obr.12), přitom se převalují a jsou redukovány a taveny teplem dodávaným hořákem 306. Výsledná roztavená substance 315 je odvedena přes sekci 311, která je vytvořena u spodní koncové části skloněného povrchu určeného k převalování kompaktů 308. do separátoru 302. Vnitřní teplota tepelného redukčního a tavícího zařízení 301 je regulována tak, že oblast tepelné redukce má hodnotu teploty menši než je hodnota bodu tání generované slupky kovového železa a není menší než hodnota bodu tání generované strusky, a takovou hodnotu teploty, při které se jak redukované kovové železo, tak i generovaná struska taví. Tepelný redukční proces v tepelném redukčním a tavícím zařízení 301 nejprve probíhá v obvodové části kompaktu 305. kdy dochází k vytvoření slupky složené z kovového železa. Redukcí monoxidem uhlíku, který je generován uvnitř slupky ze samotného uhlíkatého redukčního činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčního činidla,

• 9

redukční reakce oxidu železa pokračuje uvnitř slupky.

Generované kovové železo agreguje a způsobuje růst slupky. Generovaná struska rovněž fúzuje a agreguje. Výsledkem tohoto redukčního procesu je, že poměr kovu se značně zvyšuje a množství oxidu ve strusce se výrazně snižuje.

Popsaná redukce pokračuje až do okamžiku, kdy již v kompaktu 305 není přítomen žádný oxid železa. Rychlost pohybu (směrem dolů) kompaktů je upravena tak, aby byla v souladu s časem potřebným k realizaci redukčního procesu. Pohyb kompaktu se může účinně upravit nastavením úhlu sklonu povrchu sloužícího k převalování kompaktů 308. nebo vytvořením množství prodloužených vydutin na skloněném povrchu 308. a to ve směru kolmém na směr sklonu povrchu 308. Již redukované kompakty 305, které jsou složeny ze slupky kovového železa a strusky, agregované uvnitř slupky, se vysokou teplotou taví ve spodní oblasti (ve směru probíhající reakce) tepelného redukčního a tavícího zařízení 301, tak jak to již bylo popsáno.

Jelikož roztavená struska S, s menší specifickou gravitací, teče odděleně po povrchu roztaveného železa, může se separovaná roztavená struska v separátoru 302 odvést výtokovým otvorem strusky 321 a roztavené železo se může odvést otvorem roztaveného železa 322.

U popsaného provedení 4 jsou kompakty 305 redukovány a taveny pomocí tepla uvnitř tepelného redukčního a tavícího zařízení 301 se skloněným povrchem, určeným k převalování kompaktů 308. Tepelné redukční a tavící zařízení může být alternativně konstruováno jako zařízení tepelné redukce, u kterého se používá hořák 306. jako prvek tepelné redukce kompaktů 305, přičemž redukce kompaktů 305 se realizuje pouze použitím tepla. V tomto případě může být separátor 302 opatřen hořákem (elektrickým ohřívacím zařízením a pod.), který vykonává funkci tavícího zařízení, nebo může být tavící zařízení umístěno mezi zařízení tepelné redukce a separátor, přičemž tavení probíhá uvnitř separačního tavícího zařízení. Kromě toho se může zařadit množství hořáků 306, které se použijí k udržování ··· ··«

- 44 atmosféry tepelné redukce. Separátor 302 může být opatřen hořákem ohřevu (nebo elektrickým zahřívacím zařízením), který slouží k dalšímu ohřevu roztavené strusky S a roztaveného železa F na vyšší teplotu, aby se zvýšila jejich tekutost, aby se roztavená struska S mohla snadněji oddělit od roztaveného železa F. U shora popsaného čtvrtého provedení je skloněný povrch 308 upraven tak, že se kompakty přirozeným způsobem pohybují směrem dolů ve směru sklonu povrchu. Povrch sloužící k převalování kompaktů není omezen pouze provedením se skloněným povrchem, ale může se pohyblivě realizovat tak, že v průběhu redukce zůstává ve vodorovné poloze, a teprve po ukončení redukce kompaktů 305 se naklání. Alternativně se mohou poskytnout mechanické prostředky, které by redukované kompakty 305 poslaly na stranu separátoru, zatímco povrch by zůstal ve vodorovné poloze.

Popsaný skloněný povrch 308 (nebo vodorovný povrch k převalování) je vytvořen jako obloukovítý povrch, ale není omezen pouze na tento tvar. Může mít jakýkoliv tvar, včetně V tvaru a U tvaru, pokud zajistí převalování kompaktů 305.

Množství uhlíkatého redukčního činidla obsaženého v kompaktu 305 se musí rovnat alespoň množství požadovaného pro redukci oxidu železa, přednostně plus množství potřebné k nauhličení redukovaného železa, takže tímto nauhličením se generace redukovaného železa ukončí. Pevné (neroztavené) redukované železo, vytvářející slupku, má pórovitou strukturu, která zvyšuje pravděpodobnost reoxidace. Reoxidaci se dá zabránit přidáním dalšího množství uhlíkatého redukčního činidla v kompaktu 305, jelikož CO generovaný z kompaktu 305 vytváří okolo kompaktu 305 neoxidační atmosféru. Kompakt tím obsahuje uhlíkaté redukční činidlo v množství požadovaném k redukci zdroje oxidu železa + množství potřebné k nauhličení redukovaného železa + množství k pokrytí ztráty spojené s oxidací.

U provedení 4 je uhlíkaté redukční činidlo rovněž dodáváno dodatečně, a to v době, kdy se kompakt odvaluje a redukuje pomocí tepla.

- 45 V tomto popsaném návrhu se uhlíkaté redukční činidlo v kompaktu původně vyskytuje v množství požadovaném k redukci zdroje oxidu železa + množství potřebném k nauhličení redukovaného železa + množství k pokrytí ztráty spojené z oxidací. Stejně jako u druhého provedení se uhlíkaté redukční činidlo může v kompaktu vyskytovat v množství požadovaném k redukci zdroje oxidu železa, přičemž uhlíkaté redukční činidlo se může dodatečně dodávat zvenčí v množství požadovaném k nauhličení redukovaného železa + množství k pokrytí ztráty spojené s oxidací, a to během redukce pomocí tepla.

Alternativně se se uhlíkaté redukční činidlo může v kompaktu vyskytovat vmnožství požadovaném k redukci zdroje oxidu železa + množtví potřebné k nauhličení redukovaného železa, a další uhlíkaté redukční činidlo se může přidávat zvenčí v množství potřeném k pokrytí ztráty způsobené oxidací, a to během redukce pomoci tepla. Uhlíkaté redukční činidlo se může tímto způsobem přidávat k úhradě způsobené ztráty.

Jak to již bylo popsáno, může se uhlíkaté redukční činidlo použít na povrchu kompaktu, čímž se zabrání sintrování kompaktů do velkých aglomerátů nebo k ulpívání kompaktů na stěnách pece, čímž se značně usnadní manipulace se zmíněnými kompakty.

V době, kdy se kovové železo (redukované železo) taví, může se tepelné redukční a tavící zařízení doplnit uhlíkatým redukčním činidlem, aby se tak nahradil úbytek uhlíkatého redukčního činidla, přičemž CO generovaný z uhlíkatého redukčního činidla udržuje okolo kompaktů 305 neoxidační atmosféru, a tím oxidaci kovového železa brání. Přednost se dává tomu, aby se během tavení kovového železa dodávalo uhlíkaté redukční činidlo v množství pokrývajícím jeho nedostatek, nebo aby i v případě, že se vyskytuje nadbytek uhlíkatého redukčního činidla, se tento nadbytek mohl použít k redukci zbytku oxidu železa, a to v průběhu procesu tavení.

V souladu s popisem čtvrtého provedení, nejsou kompakty 305, před zavedením do tepelného redukčního a tavícího zařízení 301 (nebo do tepelného redukčního zařízení), podrobeny žádné úpravě.

·» ·· • · · · • · · · ·· · ··· • · ·· ·· ··« · ·· • « ·

- 46 Z důvodu zkrácení délky povrchu převalování tepelného redukčního a tavícího zařízení 301 (tj. délky ve směru sklonu na obr.12), kterým by se zkrátila doba požadovaná k realizaci redukce pomocí tepla, mohou se kompakty před zavedením do zařízení 301 podrobit předběžné redukci. V tomto případě musí být zařízení předběžné redukce umístěno před tepelným redukčním a tavícím zařízením 301 (nebo tepelným redukčním zařízením).

Provedení 5 až 7

U provedení 5 až 7 je granulovaný nebo aglomerovaný kompakt kovového železa, obsahující uhlíkaté redukční činidlo, redukován pomocí tepla, přičemž v průběhu redukce vzniká kovové železo.

Zmíněný kompakt je redukován pomocí tepla při pádu směrem dolů. V průběhu redukce je generována (a roste) slupka složená z kovového železa, uvnitř které agreguje struska.

Redukce pokračuje až do okamžiku, kdy se již ve slupce nenachází žádný oxid železa. Kompakt ve tvaru slupky, s uvnitř agregovanou struskou, se dále zahřívá a během pádu taví, dále následuje separace na roztavenou strusku a roztavené železo. Přidáním předchozího procesu trvalého vytváření granulovaného kompaktu k procesu redukce pomocí tepla, je možné plynule realizovat procesy přípravy granulovaných kompaktů pomocí tepla, které slouží jako materiál pro kovové železo, dále je možné redukovat kompakty pomocí tepla a realizovat separování kovového železa generovaného ze strusky redukcí.

U shora popsaného procesu redukce pomocí tepla, redukce pokračuje od povrchu granulovaného kompaktu, kde se vytváří slupka z kovového železa. Následně, vlivem redukční aktivity monoxidu uhlíku generovaného z uhlíkatého redukčního činidla a vlivem pyrolýzy uhlíkatého redukčního činidla, pokračuje redukční reakce CO s oxidem železa směrem dovnitř slupky. Generované kovové železo, v souladu s tím, k sobě lne, a tím agreguje, zatímco generovaná struska se taví a agreguje. Výsledkem tohoto tepelného redukčního procesu je skutečnost, že ·«··

- 47 poměr obsahu kovu roste a množství oxidu železa ve strusce značně klesá.

V sekci, umístěné pod sekcí redukce teplem, se realizuje další ohřev k tavení kovového železa. Výsledná roztavená substance padá do separátoru, umístěného pod zmíněnou sekcí, kde se roztavené železo separuje od roztavené strusky vlivem rozdílu jejich specifické gravitace. Získá se vysoce redukované kovové železo ve tvaru roztaveného železa. Jelikož je oxid železa v tepelném redukčním procesu intenzivně redukován, je množství oxidu železa v roztavené strusce velmi malý. Tím je možné zajistit, že vyzdívka tavicího zařízení bude ochráněna před tavením oxidem železa přítomného ve strusce.

Na obr.14 je znázorněn příčný řez pátým provedením tohoto vynálezu. Obr.14 zobrazuje typický způsob a zařízení k výrobě kovového železa. Referenční číslice 401 označuje dopravní zařízení ve tvaru šroubu, číslice 402 označuje redukční a tavící pec s prostorem pro padání kompaktu, ve kterém probíhá ohřev, redukce a tavení, číslice 403 označuje sekcím ohřevu, která slouží k nepřímému vnějšímu ohřevu redukční a tavící pece 402, a číslice 404 označuje separační pec pro příjem roztavené strusky a roztaveného kovového železa, kdy obě složky padají shora, a dále složí k jejich vzájemnému separování. Pro použití, v tomto zařízení k výrobě kovového železa, se směs složená z uhlíkatého redukčního činidla, například z uhlí a pod., a oxidu železa, například železné rudy a pod. (vše podle potřeby), a dále z pojivá, zhušťuje do zrn, čímž vznikají granulované kompakty D. Granulované kompakty D se dodávají dopravního zařízení 401, které kompakty postupně dodává z horní části zařízení 401 do horní části redukční a tavící pece 402.

Na obr.14 znázorněné, dříve připravené granulované kompakty D,se zavádí do redukční a tavící pece 402 pomocí dopravního zařízení 401. Alternativně se může před dopravní zařízení 401 umístit plynule zhušťující zařízení, například kotoučové peletizační zařízení, čímž jsou granulované kompakty D připravovány a pomocí dopravního zařízení 401 jsou dodávány do

redukční a tavící pece 402.

Tomuto uspořádání se dává přednost zvláště proto, že se série procesů přípravy, dopravy a redukce pomocí tepla, granulovaných kompaktů D, může provádět plynule.

Redukční a tavící pec 402 je nepřímo zahřívána sekcí zahřívání 403, která je umístěna okolo pece. Jelikož zaváděné granulované kompakty, nacházející se uvnitř redukční a tavící pece 402. padají vlastní vahou směrem dolů, redukce pokračuje od povrchu každého granulovaného kompaktu D, kde se vytváří, v průběhu redukce, slupka převážně z kovového železa, generovaného při zmíněné redukci na povrchu kompaktu. Monoxid uhlíku, generovaný z uhlíkatého redukčního činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčního činidla, vytváří uvnitř slupky intenzivní redukční atmosféru, čímž značně urychluje redukci oxidu železa uvnitř zmíněné slupky. Správným určením délky redukční a tavící pece 402, a dále ohřívací teploty, ve shodě s rychlostí padání granulovaných kompaktů D, intenzivně redukční atmosféra uvnitř slupky kovového železa účinně redukuje oxid železa uvnitř slupky, čímž se získá poměr obsahu kovu, jehož hodnota není menší jak 95%, v některých případech není menší jak 98%.

Struska získaná v průběhu generace kovového železa se uvnitř slupky kovového železa granulovaného kompaktu D taví, a to při nižší teplotě než při jaké se taví kovové železo. Tím roztavená struska a slupka kovového železa v separovaném stavu spolu fúzují. Jelikož granulovaný kompakt D padá uvnitř redukčního a tavícího zařízení dále směrem dolů, taví se i slupka kovového železa. Roztavené kovové železo padá spolu s roztavenou struskou do separační pece 404. která je umístěna vespod. V separační peci 404 roztavená struska S, s menší hodnotou specifické gravitace, odděleně odtéká na povrch roztaveného železa F. Tím se struska S vypouští v blízkosti povrchu roztaveného železa F, zatímco roztavené železo F se vypouští u dna separační pece 404.

U provedení 5 tohoto vynálezu je uvnitř separační pece 404 použit ponořený přepad 408.Vlivem rozdílné specifické gravitace mezi roztavenou struskou S a roztaveným železem F, roztavená struska • ·· • · · · ' · · ·· · · · · · • « · · · · · ··· ··· ··*··· · · ··· ·« *· ··· ·· ·*

- 49 S teče po povrchu roztaveného železa F, a to na jedné straně ponořeného přepadu 408 a ze separační pece 404 se vypouští v blízkosti povrchu roztaveného železa. Roztavený povrch F teče pod ponořeným přepadem 408 na druhou stranu přepadu (na pravé straně obr.14) a vypouští se u dna separační pece 404. Toto uspořádání separuje roztavené železo F od roztavené strusky S mnohem efektivněji.

Dodatečně lze k popsanému uspořádání s ponořeným přepadem 408, kde roztavená substance granulovaných kompaktů D padá na jednu stranu ponořeného přepadu kde se i shromažďuje, může použít ohřívací zařízení sloužící k ohřevu roztavené strusky S, která se shromažďuje na již zmíněné straně přepadu 408. V tomto případě, když roztavená substance granulovaných kompaktů D, u které je její část již částečně redukována, padá do separační pece 404. se vrstva roztavené strusky opět zahřívá, čímž se dokončuje redukční reakce. V souladu s tím se zlepšuje poměr obsahu kovu.

Na obr.14 označuje referenční číslice 406 výstup plynů. Vypuzované plyny se mohou uvolnit přes odpovídající výstupní otvory 406, aniž by se nějak zužitkovaly. Vzhledem k tomu, že vypuzované plyny mají vysokou teplotu a obsahují spálovátelné plyny, mohou se využít jako palivové plyny dodávané do hořáků 405, umístěných v ohřívací sekci 403, což snižuje spotřebu paliva spojenou s procesem ohřívání. U shora uvedeného popisu je redukční a tavící pec 402 nepřímo ohřívána zvenčí. Pro přímý ohřev se však mohou instalovat uvnitř redukční a tavící pece 402 hořáky, sloužící k přímému ohřevu granulovaných kompaktů D.

Tento vynález je úmyslně realizován tak, že zatímco granulované kompakty D uvnitř pece 402 vlastní vahou padají, dokončuje se v podstatě jejich redukce, přičemž právě redukované železo se taví v prostoru u dna redukční a tavící pece 402 a v roztaveném stavu padá do separační pece 404. Aby se zajistil dostatečně dlouhý čas k provedení operace v souladu s rychlostí pádu granulovaných kompaktů D, musí být redukční a tavící pec ve svislém směru značně prodloužena. Kromě toho lze realizovat

- 50 zlepšení poskytnutím zachycovacích desek (odrazových desek), které mají za úkol snižovat rychlost pádu granulovaných kompaktů D, nebo zavést vedení, které by způsobilo víření granulovaných kompaktů D při jejich pádu. Jestliže se ve spodní části redukční a taviči pece 402 použijí ovládací prvky rychlosti pádu, například zmíněné zachycovací desky nebo vedení, potom kovové železo, generované během tepelné redukce a tavené použitím další dodávky tepla, může na těchto ovládacích prvcích ulpívat a shromažďovat se, což by mohlo bránit plynulé realizaci procesu. Proto se tyto prvky montují nad místem, kde se kovové železo začíná tavit.

Na obr. 15 je schematicky znázorněn příčný řez šestým provedením tohoto vynálezu, které je konstruováno tak, že rychlost pádu granulovaných kompaktů D se může snížit bez použití zmíněných ovládacích prvků. U šestého provedení je separační pec 404 vytvořena u spodní části redukční a tavící pece 402. Kromě toho se do takto provedené pece dodává neoxidační plyn o vysoké teplotě, a to v místě těsně nad rozhraním mezi redukční a tavící pecí 402 a separační pecí 404, kde dochází k značnému zpomalení pádu granulovaných kompaktů D, pomocí vzestupného proudu neoxidujícího plynu. Výsledkem je, že lze takto granulovaným kompaktům D poskytnout více času pro setrvání v redukční a tavící peci 402. V tomto případě, zatímco plynem zavěšené granulované kompakty D se podrobují tepelné redukci, vytváří se na povrchu granulovaného kompaktu D slupka kovového železa, přičemž redukční reakce postupuje dále dovnitř slupky. Jestliže je takto vytvořená slupka kovového železa tavena přidáním dalšího tepla, roztavené železo fúzuje a roste. Takto narůstající roztavené železo padá směrem dolů. Pomocí adekvátním způsobem regulované rychlosti proudění neoxidujícího plynu, v souladu s odporem granulovaných kompaktů D proti vzestupnému proudu, se může potřebný čas pro granulované kompakty D uvnitř redukční a tavící pece 402, podle uvážení ovládat. V době přítomnosti granulovaných kompaktů D v redukční a tavící peci 402 může tepelná redukce, podle shora uvedeného, • · · · · ·

- 51 úspěšně pokračovat. Této aplikace tepla k redukci lze dosáhnout pomocí přímého ohřevu dodávaným neredukčním plynem, nebo nepřímým ohřevem použitím hořáků, umístěných okolo redukční a tavící pece 402.

Na obr.16 je schematicky znázorněn řez sedmým provedením tohoto vynálezu. Sedmé provedení je konstruováno tak, že redukční plyn generovaný uvnitř redukční a tavící pece 402 se může jako palivo využít pro nepřímý ohřev redukční a tavící pece 402. Jelikož granulované kompakty D, používané u tohoto vynálezu, obsahují velké množství uhlíkatého redukčního činidla, které se efektivně využívá jako redukční látka, obsahuje plyn uvnitř redukční a tavící pece 402 spalovatelný plyn, který se dá použít jako palivový plyn. Sedmé provedení je konstruováno tak, aby se dal využít zmíněný spalovatelný plyn. Redukční a tavící pec 402 je nepřímo zahřívána zvnějšku pomocí hořáků 405. přičemž redukční plyn se získává přes horní stěnu redukční a tavící pece 402, je veden do sekce hořáků 403 obklopující pec, kde je využíván jako palivo. Výsledný vyčerpaný plyn je uvolňován přes výstupní otvor 406. Tomuto uspořádání se dává přednost, jelikož množství paliva, které se využívá k ohřevu, se může snížit.

Rovněž u provedení 5 až 7, tak jak to již bylo popsáno u jiných provedení, uhlíkaté redukční činidlo, obsažené ve shora popsaných granulovaných kompaktů D, se spotřebovává během redukce oxidu železa a nauhličování kovového železa generovaného redukcí, jako první. Pevné redukované železo, které se má tavit, má pórovitou strukturu, a je tím náchylné k nové oxidaci. Aby se zabránilo reoxidaci redukovaného železa, musí v granulovaném kompaktu D být uhlíkaté redukční činidlo obsaženo v dostatečném množství, přičemž CO, generovaný spalováním uhlíkatého redukčního činidla, vytváří okolo granulovaného kompaktu D, padajícího v redukční a tavící peci 402. neoxidační atmosféru. Aby k tomu došlo, musí granulovaný kompakt D obsahovat uhlíkaté redukční činidlo alespoň v množství požadovaném k redukci zdroje oxidu železa + množství potřebné k nauhličení redukovaného železa + množství k pokrytí ztrát spojených

- 52 s oxidací uvnitř redukční a taviči pece . Kromě toho, aby se zabránilo reoxidaci redukovaného železa, se musí do spodní části redukční a taviči pece 402, nebo do separační pece 404, dodávat uhlíkaté redukční činidlo nebo CO, a to v množství, který by kompenzovalo jeho nedostatek ve zmíněné spodní části pece 402, 404.

Jestliže se použije způsob doplňování separační pece 404 uhlíkatým redukčním činidlem, nebo při stavu, kdy pec již dříve obsahovala uhlíkaté redukční činidlo v množství, které přesahovalo požadované množství v granulovaném kompaktu D, a to i tehdy, když nějaký oxid železa, který ještě nebyl zcela v redukční a taviči peci 402 zredukován a padá do separační pece 404, přičemž takový oxid železa může být zcela zredukován v separační peci 404.

Podle již popsaného provedení 5 až 7, není granulovaný kompakt D před tím, než je dopraven do redukční a taviči pece 402, žádným způsobem upravován. Aby se snížila délka redukční a taviči pece 402, a přitom se zkrátila doba požadovaná k tepelné redukci, může se redukovaný kompakt D před dopravením do redukční a taviči pece 402 předredukovat. V tomto případě se zařízení předredukce musí umístit před redukční a taviči pec 402.

U provedení 5 až 7, tak jak to bylo popsáno u jiných provedení, může být separační pec 404 opatřena ohřívacím hořákem, nebo elektrickým ohřívacím zařízením, k dalšímu ohřevu roztavené strusky a železa na vyšší teplotu, aby se tím zvýšila jejich tekutost, a tím aby se roztavené železo a struska mohly od sebe snadno oddělit a z pece odvést.

Provedení 8 a 9

U provedení 8 a 7 je prodloužený kompakt oxidu železa, obsahující uhlíkaté redukční činidlo, redukován pomocí tepla, přičemž se získává kovové železo. Zmíněný prodloužený kompakt je redukován pomocí tepla při svislém pohybu směrem dolů. V průběhu

9 9 v · 9 · · · ♦ · · · • 9 V 9 · · · 9·· • * 9 9 9 9 · · • · 9 « 9 V*···

999· ·· · ·

999 9» 99 999 99 99

- 53 redukce se generuje a roste slupka obsahující kovové železo, a současně uvnitř slupky agreguje struska. Slupka kovového železa, s uvnitř agregovanou struskou, se dále zahřívá a taví, a to během pohybu směrem dolů, přičemž následuje separace na roztavenou strusku a roztavené železo. Zařazením předcházejícího procesu formování prodlouženého kompaktu k redukčnímu procesu pomocí tepla, je možné plynule realizovat sérii procesů přípravy prodlouženého kompaktu, který by sloužil jako materiál k získání kovového železa, a to redukcí prodlouženého kompaktu a separováním kovového železa, generovaného zmíněnou redukcí, od strusky.

U zmíněného procesu redukce pomocí tepla, redukce začíná od povrchu prodlouženého kompaktu, přitom vzniká slupka kovového železa. Vlivem redukční činnosti monoxidu uhlíku, generovaného z uhlíkatého redukčního činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčního činidla, redukční činnost CO a oxidu železa pokračuje uvnitř slupky. Generované kovové železo se spojuje a vytváří agregáty, zatímco generovaná struska se taví a agreguje.

Výsledkem tohoto tepelného redukčního procesu je to, že se poměr obsahu kovu značně zvyšuje, zatímco množství oxidu se značně snižuje.

V sekci, která se nachází pod sekcí redukce, se slupka kovového železa dále ohřívá a taví. Výsledná roztavená substance, která obsahuje roztavené železo a roztavenou strusku, padá do separátoru umístěného vespod, kde se se od sebe roztavené železo a roztavená struska oddělují, a to vlivem jejich rozdílné specifické gravitace. Tím lze získat redukované kovové železo v roztaveném stavu. Jelikož je oxid železa v tepelném redukčním procesu intenzivně redukován, je množství oxidu železa v roztavené strusce velmi malý. Tím se lze vyhnou poškození vyzdívky tavícího zařízení natavením oxidem železa, který je přítomen v roztavené strusce.

Obr.17 schematicky znázorňuje příčný řez osmým provedením tohoto vynálezu, které zobrazuje způsob výroby a zařízení k výrobě kovového železa. Na obr.17 označuje referenční číslice • « · ·

501 násypník materiálu, číslice 502 označuje zhuštujicípodávací válečky kompaktu (zahrnují funkce obou zařízení, a to zařízení pro vytváření kompaktů a podavače), číslice 503 označuje tepelnou redukční pec a číslice 504 označuje separační pec, která slouží jako separátor. Směs E, která obsahuje uhlíkaté redukční činidlo, například uhlí, oxid železa, například železnou rudu a pod., a dále pojivo, je dodávána, ve směru šipek H, do násypníku 501. Zhušťujicí-podávací válečky 502 plynule zhušťují směs E do prodloužených kompaktů G, které mají jistý tvar (obvykle tvar desky, tyče s pravoúhlým průřezem, nebo s kruhovým průřezem) a jisté rozměry, podávají prodloužené kompakty G, udržované ve svislé poloze, do tepelné redukční pece 503. Vertikální polohou se rozumí zavěšená poloha, ale může to být rovněž vychýlená poloha (například o ±5°), a to vlivem přesnosti podávacího zařízení, aniž by tím došlo k odklonu od podstaty tohoto vynálezu.

Tepelná redukční pec 503 má hořáky 505. které slouží jako ohřívací prvky. V průběhu klesání prodloužených kompaktů G tepelnou redukční pecí 503, jsou kompakty přímo ohřívány plameny vycházejícími z hořáků 505. Výsledkem je pokračování redukce od povrchu prodloužených kompaktů G směrem dovnitř kompaktů, přičemž se na povrchu vytváří slupka, která obsahuje hlavně kovové železo generované při redukci, tak jak to již bylo popsáno. Monoxid uhlíku, generovaný z uhlíkatého redukčního činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčního činidla, vytváří uvnitř slupky intenzivní redukční atmosféru, čímž se uvnitř slupky značně urychluje redukce oxidu železa. Správným ovládáním rychlosti klesání prodlouženého kompaktu G a podmínek ohřevu, v souladu s délkou tepelné redukční pece 503, redukční atmosféra vytvořená uvnitř slupky kovového železa, intenzivně redukuje přítomný oxid železa, čímž se dosáhne poměru obsahu kovu alespoň 95%, v některých případech alespoň 98%. Struska získaná v průběhu generace kovového železa se uvnitř slupky kovového železa taví, a to při nižší teplotě než při jaké se taví kovové železo. Tím roztavená struska a slupka kovového železa » · · · » · · · • · · · · · • · • · · ·

- 55 v separovaném stavu spolu fúzují. Jelikož prodloužený kompakt G uvnitř tepelné redukční pece 503 padá dále směrem dolů a je déle ohříván, taví se i slupka kovového železa. Roztavené kovové železo padá spolu s roztavenou struskou do separační pece 504, která je umístěna vespod. V separační peci 504 roztavená struska S, s menší hodnotou specifické gravitace, odděleně odtéká na povrch roztaveného železa F. Tím se struska S vypouští v blízkosti povrchu roztaveného železa F, zatímco roztavené železo F se vypouští u dna separační pece 404.

Na obr.17 označuje referenční číslice 506 výstupní otvor plynů. Tak jak to již bylo popsáno, může se odcházející plyn vypouštět otvorem 506, aniž by se nějak zužitkoval. Jelikož má odcházející plyn vysokou teplotu a obsahuje spalovatelný plyn, dává se přednost tomu, aby se využil jako palivo dodávané do hořáku 505. Na obr.17 označuje číslice 507 těsnění plynu.

Tento vynález se může realizovat tak, že se zmíněná směs zhušťuje do prodlouženého kompaktu G pouze stlačováním. Přednost se dává tomu (obr.17), aby se směs zhušťovala tlakem a byla přitom obklopena podpůrnou síťovinou K zhotovenou ze železa, čímž by se snížilo riziko poškození prodlouženého kompaktu G, při jeho plynulém pádu. Síťovina K se nakonec taví společně s kovovým železem generovaným tepelnou redukci, a rovněž padá do separační pece 504. Z tohoto důvodu se podpůrná síťovina K vyrábí ze železa. Místo vnějšího zesílení pomocí podpůrné síťoviny K, se může pro zesílení střední části prodlouženého kompaktu G vložit železné jádro ( pro zvýšení účinnosti podpory se může použít i spletené lanko nebo železné lanko s drsným povrchem).

Provedení 9

Na obr.18 je schematicky znázorněn příčný řez devátým provedení tohoto vynálezu. Provedení 9 je v podstatě podobné osmému provedení s tou výjimkou, že směs E složená z uhlíkatého redukčního činidla, oxidu železa a pojidla se zavádí na

9 9 9 9 9 9 · 9 · 9 9

9 9 #999 9999

9 9 9 · 9 9 9 9 • 999 · 9 9 999*99

999999 9 ·

999 99 99 99* 99 99 zhušťující- podávači válečky 502 pomocí šroubového podavače 501, a dále tím, že tepelná redukční pec 503 je nepřímo ohřívána hořáky 505, které jsou umístěny okolo pece.

U shora popsaného provedení 8 a 9 válečky 502 současně zhušťují směs E a podávají prodloužený kompakt G. Separační zařízení se rovněž používá k zhušťování a podávání. Alternativně může být prodloužený kompakt připraven v separačním zařízení, a potom se takto vzniklý prodloužený kompakt G může dopravit do tepelné redukční pece 503

Uhlíkaté redukční činidlo se v popsaném prodlouženém kompaktu G spotřebuje, a to nejprve během redukce oxidu železa při redukčním procesu, a dále při nauhličování kovového železa, které se generuje redukcí. Pevné redukované železo, které se má tavit, má pórovitou strukturu náchylnou k reoxidaci. Aby se reoxidaci redukovaného železa zabránilo, tak jak to již bylo popsáno, musí být v granulovaném kompaktu D v dostatečném množství přítomno uhlíkaté redukční činidlo, přičemž CO, generovaný spalováním uhlíkatého redukčního činidla, vytváří okolo prodlouženého kompaktu G, pohybujícího se v tepelné redukční peci 503 směrem dolů, neoxidační atmosféru. Aby se toho dosáhlo, musí prodloužený kompakt G obsahovat uhlíkaté redukční činidlo v množství požadovaném k redukci zdroje oxidu železa + množství spotřebované při nauhličování redukovaného železa + množství potřebné k pokrytí ztráty s pojené s oxidací uvnitř pece. Kromě toho, aby se zabránilo reoxidaci redukovaného železa, může se dodatečně přidat uhlíkaté redukční činidlo nebo CO, a to v množství, které kompenzuje jejich nedostatek ve spodní části tepelné redukční pece 503 nebo v separační peci 504 .

Tak jak to již bylo dříve popsáno, použitím způsobu doplňování separační pece 504 uhlíkatým redukčním činidlem, nebo při stavu, kdy pec již dříve obsahovala uhlíkaté redukční činidlo v množství, které přesahovalo požadované množství v prodlouženém kompaktu G, a to i tehdy, když nějaký oxid železa, který ještě nebyl zcela v tepelné redukční peci 503 zredukován

- 57 a padá do separační pece 504, potom může být takový oxid železa zcela zredukován v separační peci 504.

U shora popsaných provedeních 8 a 9, není prodloužený kompakt G, před dopravením do tepelné redukční pece 503, podroben žádné úpravě. Aby se zkrátila délka tepelné redukční pece 503 a zároveň se zkrátila doba potřebná k tepelné redukci, prodloužený kompakt se může před dodáním do tepelné redukční pece předredukovat. V tomto případě je zařízení předredukce umístěno před tepelnou redukční pecí 503. Na obr.18 je znázorněn ponorný přepad umístěný v separační peci 504, kde slouží k účinné separaci roztaveného železa F od roztavené strusky S.

Tak jak je tomu u provedení 8 a 9, může být separační pec 504 opatřena ohřívacím hořákem nebo elektrickým ohřívacím zařízením k dalšímu ohřevu roztavené strusky a železa na vyšší teplotu, čímž se zvyšuje jejich tekutost, čímž se roztavená struska a roztavené železo mohou od sebe snadno oddělit a odděleně z pece odvést.

Provedení 10

U způsobu výroby kovového železa, podle desátého provedení tohoto vynálezu, je granulovaný (včetně peletovaného) nebo aglomerovaný kompakt oxidu železa, obsahující uhlíkaté redukční činidlo, dopravován na železný pás a tepelně redukován, a přitom vzniká kovové železo. V průběhu této redukce se generuje a roste slupka obsahující kovové železo a strusku, která ve slupce agreguje. Kompakt ve formě slupky s agregovanou struskou uvnitř se dále při pohybu na železném pásu ohřívá, takže slupka kovového železa, struska a železný pás využívaný k dopravě, se taví. Výsledná roztavená substance se separuje na roztavenou strusku a roztavené železo. V souladu s tímto provedením se mohou plynule realizovat další procesy tepelné redukce kompaktu, a to tavení generovaného kovového železa a strusky dodáním dalšího tepla, a dále separace roztaveného železa a roztavené strusky.

9 9

- 58 Obr.l9A schematicky znázorňuje příčný řez zařízením k výrobě kovového železa, které je schopno realizovat popsaný způsob výroby. Na obr.l9A označuje referenční číslice 601 železný pás, číslice 602 označuje žíhací pec, číslice 603 označuje formovací sekci, číslice 604 označuje násypník materiálu, číslice 605 označuje tepelnou redukční pec, číslice 606 označuje tavící pec a číslice 607 označuje separační pec.

Toto provedení používá jako prostředek dopravy materiálu kompaktu železný pás 601. Železný pás se při průchodu žíhací pecí 602 z důvodu změkčení žíhá. Takto žíhaný pás 601 se formuje ve formovací sekci 603 do tvaru žlabu s oběma okraji ohnutými nahoru (viz částečný příčný řez na obr.l9B). Zformovaný železný pás 601 je plynule podáván do tepelné redukční pece 605. Směs složená z uhlíkatého redukčního činidla, například z uhlí, z oxidu železa, například z železné rudy a pojidla, se zhušťuje do jistého tvaru například do pelet, přičemž vznikají kompakty materiálu. Takto připravené kompakty materiálu se přes násypník 604 umístí na žalezný pás 604 umístěný před tepelnou redukční pecí 605. Kompakty materiálu se na železném pásu plynule posunují směrem doprava (obr.19). Ohřívací hořáky (nejsou zobrazeny) se nachází na bočních stěnách nebo horních částech tepelné redukční pece 605. kde současně kompakty materiálu pomocí tepla suší a redukují. Jak to již bylo popsáno, redukce v tomto procesu postupuje od povrchu každého kompaktu, a to vlivem pevného uhlíkatého redukčního činidla v kompaktu, přičemž se na povrchu kompaktu vytváří slupka složená hlavně z kovového železa generovaného během redukce. Monoxid uhlíku, generovaný z uhlíkatého redukčního činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčního činidla, vytváří uvnitř slupky intenzivní redukční atmosféru, čímž se uvnitř slupky značně urychluje redukce oxidu železa. Správným ovládáním rychlosti pohybu železného pásu 601. podmínek ohřevu, v souladu s délkou tepelné redukční pece 605, redukuje intenzivně redukční atmosféra, vytvořená uvnitř slupky kovového železa, přítomný oxid železa, čímž se dosáhne poměru obsahu kovu alespoň 95%, v některých

• · ·

- 59 případech alespoň 98%. Struska získaná v průběhu generace kovového železa se uvnitř slupky kovového železa taví, a to při nižší teplotě než při jaké se taví kovové železo. Roztavená struska agreguje uvnitř slupky odděleně od slupky kovového železa. Jelikož se kompakt ve formě slupky kovového železa, se struskou agregovanou uvnitř, dále ohřívá v tavící peci 606 umístěné za tepelnou redukční pecí 605, taví se jak slupka kovového železa, tak i struska uvnitř slupky a rovněž i železný pás 601. Výsledná roztavená substance teče do separační pece 607. V separační peci 607 teče roztavená struska S, vlivem menší gravitace, na povrchu roztaveného železa F. Roztavená struska S se ze separační pece 607 vypouští v místě nacházejícím se v blízkosti povrchu roztaveného železa F, které se vypouští u dna separační pece 607.

Na obr.19 označuje referenční číslice 608 výstupní otvor plynu. Odcházející plyn se může tímto otvorem vypustit, aniž by se nějakým způsobem zužitkoval. Jelikož má odcházející plyn vysokou teplotu a obsahuje spalovatelný plyn, může se využít jako palivo pro hořáky tepelné redukční pece 605 a taviči pece 606, nebo jako tepelný zdroj k předehřívání spalovaného vzduchu. Kompakty materiálu se z násypníku 604 dodávají ve formě předsušených pelet, ještě lépe i v předredukovaném stavu, jelikož délka tepelné redukční pece 605 je vzhledem k použití předredukovaných kompaktů zmenšena. Zhušťovací zařízení k přípravě kompaktů materiálu ve formě pelet se může umístit v blízkosti násypníku 604 tak, aby kompakty materiálu připravené v zhušťovacím zařízení se mohly přesunout do násypníku 604. Pomocí tohoto uspořádání se tento proces přípravy kompaktů materiálu, a rovněž i tepelný redukční proces, může spojit do souvislého procesu.

Současná konstrukce popsaného zařízení výroby kovového železa se může odpovídajícím způsobem modifikovat, pokud nedojde k odchýlení se od podstaty tohoto vynálezu. Zmíněné modifikace jsou samozřejmě omezeny technologickým rozsahem tohoto vynálezu. V praxi lze zmíněné podmínky a nastavení (provozní teplota, • · · * 0 · · • 0 0

0 0

- 60 množství a forma použití uhlíkatého redukčního činidla, využití odcházejících plynů atd.) přiměřeným způsobem zvolit.

Provedení 11

U způsobu výroby kovového železa, který je v souladu s jedenáctým provedením tohoto vynálezu, se prodloužený kompakt materiálu oxidu železa, obsahující uhlíkaté redukční činidlo, připravuje souvisle a dopravuje se (tak jako u popsaného provedení 10) na železném pásu do tepelné redukční pece, kde se redukuje pomocí tepla při vzniku kovového železa. V souladu s tím se souvisle realizuje série procesů tepelné redukce, tavení pomocí tepla a separace roztaveného železa. Zatímco je prodloužený kompakt dopravovaný na železném pásu podrobován tepelné redukci, generuje se a roste slupka obsahující kovové železo, ve které agreguje struska. Následně je kompakt ve tvaru slupky, s agregovanou struskou uvnitř, dále na železném pásu zahříván tak, že se slupka kovového železa, struska a železný pás taví.

Výsledná roztavená substance se separuje na roztavenou strusku a roztavené železo.

Obr.20A schematicky znázorňuje příčný řez zařízením k výrobě kovového železa, které je schopno realizovat popsaný způsob výroby. Na obr.20A označuje referenční číslice 601 železný pás, číslice 603 označuje formovací sekci, číslice 609 označuje šroubový podavač, číslice 605 označuje tepelnou redukční pec, číslice 606 označuje tavící pec a číslice 607 označuje separační pec.

Prodloužený kompakt se souvisle připravuje a dopravuje na železném pásu 601 do tepelné redukční pece 605. Na obr.20A je znázorněn šroubový podavač 609 kombinovaný s formovací sekcí 603. Směs složená z uhlíkatého redukčního činidla, oxidu železa a pojivá se dodává do šroubového podavače 609. který směs posouvá směrem do formovací sekce 603. Formovací sekce 603, po dodání směsi a železného pásu 601, uhnětenou směs formuje do prodlouženého tvaru s jistým průřezem a ukládá ji na železný pás • · « · · · · • · · · · « • · · · • · 9 · · •·· «· <> · ·· ·

- 61 601 (viz částečný příčný řez na obr.20B, a dále takto vytvořený prodloužený kompakt společně se železným pásem dodává do tepelné redukční pece 605. Prodloužený kompakt může mít tvar ploché desky, nebo tvar tyče, ale přednost se dává takovému tvaru, u kterého je prodloužení a stlačení vytvářeno v podélném směru, a to za účelem zvýšení plochy povrchu k účinnému sušení a k realizaci tepelné redukce.

Jelikož je u tohoto provedení kompakt v prodlouženém stavu umístěn na železném pásu 601 průběžně, nehrozí možnost, že by kompakt ze železného pásu 601 spadnul. V souladu s tím může mít železný pás 601 plochý tvar. Železný pás 601 se může pohybovat nejen ve vodorovné poloze, ale i v přiměřené skloněné poloze, zajišťující hladký posun pásu.

Tepelná redukční pec 605 zahrnuje sekci sušení, umístěnou před pecí, a tepelnou redukční sekci umístěnou za pecí. Na bočních stěnách a ve stropní části sekce sušení a tepelné redukce jsou umístěny hořáky (nejsou zobrazeny), které slouží k sušení a tepelné redukci. Tak jak to již bylo popsáno, postupuje redukce od povrchu prodlouženého kompaktu vlivem pevného uhlíkatého redukčního činidla, které je obsaženo v prodlouženém kompaktu, přičemž se vytváří slupka obsahující hlavně kovové železo generované v průběhu procesu redukce na povrchu prodlouženého kompaktu. Kromě toho, monoxid uhlíku generovaný z uhlíkatého redukčního činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčního činidla, vytváří uvnitř slupky intenzivní redukční atmosféru, čímž se značně urychluje redukce oxidu železa uvnitř slupky. Správným stanovením rychlosti pohybu železného pásu 601. teplotních podmínek atd., v souladu s délkou tepelné redukční pece 605, může intenzivní redukční atmosféra, nacházející se uvnitř slupky kovového železa, účinným způsobem redukovat přítomný oxid železa.

Struska, generovaná v průběhu vzniku kovového železa, se uvnitř slupky kovového železa taví při nižší teplotě než je bod tání kovového železa. Takto roztavená struska agreguje odděleně uvnitř slupky kovového železa. Jestliže je prodloužený kompakt • «000 0 0 · · ♦ ·· ti · 0 0 0 0 0 0 0 0 • 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 00 0 · 0 0 ·«·*·· · 0 ·«· «0 00 #00 00 00 ve tvaru slupky kovového železa společně s agregovanou struskou dále zahříván v tavící peci 606, umístěné za tepelnou redukční pecí 605, slupka kovového železa a struska uvnitř slupky se zcela roztaví. Výsledná roztavená substance teče do separační pece 607. V separační peci se roztavená struska S a roztavené železo F od sebe popsaným způsobem oddělí.

Současná konstrukce popsaného zařízení výroby kovového železa se může odpovídajícím způsobem modifikovat pokud nedojde k odchýlení se od podstaty tohoto vynálezu. Zmíněné modifikace jsou samozřejmě omezeny technologickým rozsahem tohoto vynálezu. V praxi lze zmíněné podmínky a nastavení (provozní teplota, množství a forma použití uhlíkatého redukčního činidla, využití odcházejících plynů atd.) přiměřeným způsobem zvolit.

Provedení 12

U způsobu výroby kovového železa, který je v souladu se dvanáctým provedením tohoto vynálezu, se prodloužený kompakt materiálu oxidu železa, obsahující uhlíkaté redukční činidlo, paralelně připravuje pomocí množství zhušťujících zařízení uspořádaných paralelně. Takto připravené prodloužené kompakty se paralelně dodávají podél skloněného povrchu do sušicí a redukční pece, kde jsou teplem redukovány. Kovové železo, generované během redukce, je společně se struskou zavedeno do taviči pece.

Výsledná roztavená substance se zavádí do separátoru, kde se roztavené železo a roztavená struska od sebe oddělí, a tím se získá kovové železo.

Obr.21 schematicky znázorňuje příčný řez zařízením k výrobě kovového železa pomocí již popsaného způsobu výroby. Obr.22 schematicky znázorňuje půdorys zařízení. Na obr.21 a 22 referenční číslice 701 označuje násypník materiál, číslice 702 označuje zhušťovací zařízení, číslice 703 označuje ohřívací pec, která slouží jako sušicí, redukční a tavící pec, číslice 704 označuje separační pec a číslice 705 označuje prodloužený kompakt.

U provedení znázorněném na obr.21 a 22, je ohřívací pec 703 se skloněným povrchem směřujícím dolů k separační peci 704, umístěna na jedné, nebo obou stranách (na jedné straně na obr.21 a 22) prodloužené separační pece 704. Každá ohřívací pec 703 má zařízení ohřívacího hořáku a množství zhušťovacích zařízení 702 umístěných napříč šířky pecí (ve směru kolmém na povrch papíru obr.21) u horní koncové části, tak jak je to zobrazeno na obr.22. Každá ohřívací pec 703 připravuje prodloužený kompakt 705 do tvaru desky nebo tyče, zavádí prodloužený kompakt 705 do ohřívací pece 703 podél skloněného povrchu ohřívací pece 703. Při pohybu směrem dolů podél skloněného povrchu, jsou prodloužené kompakty 705 vysoušeny a teplem redukovány. Tak jak to již bylo popsáno u procesu tepelné redukce, redukce postupuje od povrchu každého prodlouženého kompaktu 705. a to vlivem pevného uhlíkatého redukčního činidla obsaženého v prodlouženém kompaktu 705, přitom se vytváří slupka, která obsahuje hlavně kovové železo generované během redukce, a to na povrchu prodlouženého kompaktu 705. Kromě toho, monoxid uhlíku generovaný z uhlíkatého redukčního činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčního činidla, vytváří uvnitř slupky intenzivní redukční atmosféru, čímž se značně urychluje redukce oxidu železa uvnitř slupky.

Kovové železo generované během redukce se společně se struskou dále ohřívá a taví v zadní části ohřívací pece 703. Výsledná roztavená substance teče do separační pece 704.

Množství prodloužených kompaktů 705 zaváděných do ohřívací pece 703, je současně teplem redukováno a taveno.

Správným stanovením rychlosti pohybu prodloužených kompaktů 705, teplotních podmínek atd., v souladu s délkou ohřívací pece 703, je na povrchu každého prodlouženého kompaktu 705 generována slupka kovového železa, přičemž intenzivní redukční atmosféra, uvnitř slupky kovového železa, redukuje oxid železa uvnitř slupky, čímž se získá poměr obsahu kovu ne menší jak 95%a, v některých případech ne menší jak 98%. Takto generované kovové železo je společně se struskou dále zahříváno a taveno. Výslední

• · · · • · · * • · · · • · · · « · • · • · 9 9 roztavená substance teče do separační pece 704.

V separační peci 704 teče roztavená struska S, která má menší specifickou gravitací, odděleně na povrchu roztaveného železa F. Roztavená struska S je ze separační pece 704 vypouštěna v blízkosti povrchu roztaveného železa F, zatímco roztavené železo se vypouští ze spodní části separační pece 704. Shora popsané zařízení uživateli umožňuje, podle potřeby, upravit výrobu kovového železa za jednotku času, a to úpravou velikosti, počtu, rychlosti podávání atd., prodlouženého kompaktu a v souladu s ohřívací kapacitou ohřívací sekce ohřívací pece 703, nebo návrhem a konstrukcí zařízení ve shodě s cílovou produkcí.

Současná konstrukce popsaného zařízení výroby kovového železa se může odpovídájícím způsobem modifikovat pokud nedojde k odchýlení se od podstaty tohoto vynálezu. Zmíněné modifikace jsou samozřejmě omezeny technologickým rozsahem tohoto vynálezu.

V praxi lze zmíněné podmínky a nastavení (provozní teplota, množství a forma použití uhlíkatého redukčního činidla, využití odcházejících plynů atd.) přiměřeným způsobem zvolit.

Při zavedení tohoto vynálezu, tak jak to bylo popsáno u provedení 2 až 12 tepelného redukčního procesu, se musí generovaná struska tavit při nižší teplotě než je tomu u kovového železa generovaného během redukce, aby se oxid železa v pevné fázi mohl úspěšně redukovat, tak jak to bylo popsáno.

Aby se vyhovělo tomuto požadavku, musí směs komponent strusky (hlušina zamíchaná do železné rudy, která se používá jako zdroj oxidu železa, a dále uhlíkaté redukční činidlo), obsažená v kompaktu (nebo v prodlouženém kompaktu), být řízena tak, aby bod tání generované strusky byl nižší než je tomu u redukovaného železa, a to před a po nauhličení. Proto bude v některých případech žádoucí, aby se Al__0₃, SiO^, CaO atd., v průběhu procesu zhušťování, přidávaly do zdrojové směsi kompaktu (nebo prodlouženého kompaktu, čímž by došlo ke snížení hodnoty bodu tání generované strusky.

Tento vynález není shora uvedeným popisem nijak omezen. Může být realizováno množství modifikací a variací tohoto vynálezu, • · 9 · ► · · • · ·· · 4

- 65 pokud přitom bude respektován duch tohoto vynálezu a rovněž jeho rozsah.

Podle uvedeného popisu tohoto vynálezu jsou kompakty oxidu železa, obsahující uhlíkaté redukční činidlo, podrobeny tepelné redukci v počátečním stádiu, při kterém se vytváří slupka kovového železa. Jakmile je vytvořena slupka kovového železa, oxidy železa se redukují při zvýšených redukčních podmínkách ustanovených uvnitř slupky kovového železa, při nichž redukční reakce postupuje rychle a účinně. Způsob tohoto vynálezu může účinně vyrábět, pomocí tepelné redukce probíhající v krátkém časovém údobí, kovové železo s vysokou čistotou železa a poměrem množství kovu ne menším jak 95%, v některých případech ne menším jak 98, čehož běžnými způsoby přímé výroby není možné dosáhnout. Takto získané kovové železo, s relativně vysokou čistotou železa a s doprovodnou struskou, se může uvést do pevného stavu chlazením, následně se může drtit za účelem magnetické separace kovového železa od strusky, nebo jiným způsobem založeným na přesívání, dále tavením dalším ohřevem a využitím rozdílu ve specifické gravitaci kovového železa a strusky.

Způsobem podle tohoto vynálezu se může dále docílit malého obsahu oxidu železa ve strusce, což omezuje možnost poškozování vyzdívky pece, ke kterému by normálně při styku roztaveného oxidu železa s vyzdívkou došlo.

Zařízení k výrobě kovového železa, podle tohoto vynálezu, může účinně realizovat, a to v průmyslovém měřítku, nově navrženou techniku výroby kovového železa, a dále může vyrábět kovové železo s vysokou čistotou železa s poměrem obsahu kovu ne menším jak 95%, a v některých případech ne menším jak 98%, a to během krátkého časového období, ze zdroje oxidu železa s vysokým obsahem železa, dokonce i ze zdroje s nízkým obsahem železa, například z železné rudy a pod. Realizací popsaného způsobu a zařízení k výrobě kovového železa, se množství oxidu železa ve strusce, generované v průběhu procesu redukce, značně snižuje, čímž se minimalizují škody způsobené roztaveným oxidem ·· ·· • · · · • · · ·

- 66 železa na vyzdívce tepelného redukčního zařízení, separátoru, separační pece a pod.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (52)

1. Způsob zahrnuje:

ohřev prvního kompaktu, čímž se vytváří redukovaný kompakt, přičemž zmíněný první kompakt zahrnuje:

i) oxid železa ii) uhlíkaté redukční činidlo zahrnující:

iii) slupku, která obsahuje kovové železo a iv) roztavenou strusku nacházející se uvnitř zmíněné slupky.

2. Způsob podle nároku 1, v y z nač u j í c í se t í m, že se ve slupce nenachází téměř žádný oxid železa. 3. Způsob podle nároku 1, v y z nač u j í c í se t í m, že

dále zahrnuje ohřev redukovaného kompaktu, což strusce umožňuje odtéci z vnitřku zmíněné slupky.

4. Způsob podle nároku 3,vyznačující se tím, že během zmíněného dalšího ohřevu se taví část slupky, přičemž se roztavená struska separuje od zmíněného kovového železa.

5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že během zmíněného dalšího ohřevu kovového železa dochází k jeho nauhličení, čímž se snižuje hodnota bodu tání zmíněného kovového železa.

6. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že dále zahrnuje ohřev zmíněného redukovaného kompaktu, přičemž zmíněné strusky.

7. Způsob podle nároku 6,vyznačující se tím, že během zmíněného dalšího ohřevu kovového železa dochází k jeho nauhličení, čímž se snižuje hodnota bodu tání zmíněného kovového železa.

8. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že umožňuje strusce vytvářet aglomeráty, a dále umožňuje separaci zmíněných agregátů od kovového železa.

9. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že ohřev probíhá při maximální teplotě, která nesmí být menší jak teplota bodu tání zmíněné strusky a nesmí být větší jak teplota bodu tání kovového železa.

10. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že během ohřevu je oxid železa redukován nejprve v tuhém stadiu redukce, načež následuje redukce tekuté fáze a ohřev pokračuje až do okamžiku, kdy se již nevyskytuje žádný oxid železa.

11. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že zmíněný redukovaný kompakt obsahuje FeO v množství 5% hmotnosti.

12. Způsob podle nároku 11,vyznačující se tím, že zmíněný redukovaný kompakt obsahuje Feo v množství 5% hmotnosti a menším.

13. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že zmíněná struska obsahuje Feo v množství 5% hmotnosti a menším.

14. Způsob podle nároku 13,vyznačující se tím, že zmíněná struska obsahuje FeO v množství 2% hmotnosti a menším.

15.Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že ft · • ·'··; '---.βΥΟΐ

- 69 zmíněná slupka je uzavřená a souvislá.

16. Způsob podle nároku 1, vyznačující se ohřev probíhá při teplotě 1350 - 1540°C.

17. Předmět vynálezu zahrnuje:

a) slupku obsahující kovové železo a

b) strusku uvnitř zmíněné slupky

18. Předmět vynálezu podle nároku 17, vyznačující se t í m, že zmíněná struska je roztavená.

19. Předmět vynálezu podle nároku 17, vyznačující se tím, že zmíněná struska obsahuje FeO v množství 5% hmotnosti a menším.

20. Předmět vynálezu podle nároku 17,vyznačující se tím, že zmíněná struska obsahuje FeO v množství 2% hmotnosti a menším.

21. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se zmíněný první kompakt vyskytuje ve tvaru zrn nebo agregátů, a je během vodorovného pohybu podroben tepelné redukci.

tím. že

22. Způsob podle nároku 21,vyznačující se tím, že zmíněný první kompakt je umístěn na železném pásu se stěnami, které jsou vytvořeny na okrajích pásu tak, že kompaktům brání z pásu spadnout, přičemž zmíněný první kompakt je při pohybu ve vodorovném směru podroben tepelné redukci.

23. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se zmíněný první kompakt vyskytuje ve tvaru zrn nebo agregátů, a při tepelné redukci se nachází na vodorovné ·«·· ·· yy-it»^ rovině.

24. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se zmíněný první kompakt vyskytuje ve tvaru zrn nebo agregátů a je při odvalování podroben tepelné redukci.

25. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se zmíněný první kompakt vyskytuje ve tvaru zrn nebo agregátů a je při pádu zařízením tepelné redukci.

26. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se první zmíněný kompakt vyskytuje v prodlouženém tvaru a je při pohybu směrem dolů, a to ve svislé poloze, podroben tepelné redukci.

27. Způsob podle nároku 26,vyznačující se tím, že zmíněný první kompakt je spojitě formován do prodlouženého tvaru, a je podáván do sekce ve které probíhá tepelná redukce.

28. Způsob podle nároku 26,vyznačující se tím, že zmíněný první kompakt zahrnuje železnou síťovinu sloužící jako podpora.

29. Způsob podle nároku 26, vyznačující se tím, že zmíněný první kompakt zahrnuje železnou tyč nebo drát, sloužící jako jádro kompaktu.

30. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že zmíněný první kompakt v prodlouženém tvaru je, během pohybu směrem dolů v odkloněné poloze, podroben tepelné redukci.

31. Způsob podle nároku 30, vyznačující se tím, že zmíněný první kompakt na železném pásu je plynule podáván do sekce, ve které probíhá tepelná redukce.

····

- 71

32. Zařízení k výrobě kovového železa redukcí kompaktu oxidu železa, který obsahuje uhlíkaté redukční činidlo, zahrnuje:

tepelné redukční zařízení sloužící k redukci kompaktu pomocí tepla, přičemž se vytváří slupka obsahující kovové železo a strusku uvnitř zmíněné slupky,

Zařízení ohřevu-tavení sloužící k tavení slupky a strusky, a dále separátor sloužící k separování roztaveného železa od roztavené strusky.

33. Zářízení podle nároku 32,vyznačující se tím, že kompakt se vyskytuje ve tvaru zrn nebo agregátů a zmíněné tepelné redukční zařízení zahrnuje mechanismus sloužící k tepelné redukci kompaktu v době, kdy se pohybuje ve vodorovném směru.

34. Zářízení podle nároku 33, vyznačující se tím, že zmíněný mechanismus zahrnuje nekonečný otáčivý prvek a topeniště umístěné na zmíněném prvku, které se používá k umístění kompaktu na topeništi.

35. Zařízení podle nároku 34,vyznačující se tím, že topeniště zahrnuje separační prvky, umístěné v jistých intervalech na topeništi, a které slouží k tomu, aby zabránilo k ulpívání kompaktů k sobě navzájem.

36. Zářízení podle nároku 35,vyznačující se tím, že zmíněné separační prvky zahrnují odsiřující látky.

37. Zářízení podle nároku 32, vyznačující se tím, že zařízení ohřevu-tavení zahrnuje skloněnou podlahu, na které dochází, při převalování nebo klouzání kompaktů, k jejich tavení pomocí tepla.

·· • · • · • · · • · ·· ·· ·· • · · · • · · · ··· ··· • · «· ··

38.Zářízení podle nároku 32,vyznačující se tím, že se kompakt vyskytuje ve tvaru zrn nebo agregátů a zmíněné tepelné redukční zařízení zahrnuje mechanismus k tepelné redukci v době,kdy je kompakt umístěn na vodorovné rovině.

39. Zářízení podle nároku 38,vyznačující se tím, že zmíněné tepelné redukční zařízení zahrnuje podavač s vodorovnou rovinou sloužící k podávání kompaktu umístěném na vodorovné rovině, dále vykládací prvek, který slouží k odstranění kompaktu z podavače, a ohřívací mechanismus sloužící k ohřevu kompaktu.

40. Zařízení podle nároku 39,vyznačující se tím, že vykládací prvek je výklápěcím prvkem, který střídavě upravuje polohu podavače mezi vodorovnou polohou a skloněnou polohou.

41. Zařízení podle nároku 39,vyznačující se tím, že vykládací prvek je tlačným prvkem, který kompakt vytlačuje ze zmíněného podavače.

42. Zářízení podle nároku 39,vyznačující se tím, že železná podpora je umístěna na zmíněném podavači a je uzpůsobená k odstranění společně s kompaktem.

43. Zařízení podle nároku 39,vyznačující se tím, že podavač je opatřen separačními prvky,a to v jistých intervalech, které mají kompaktům zabránit v ulpívání k sobě navzájem.

44. Zářízení podle nároku 43,vyznačující se tím, že separační prvky zahrnují odsiřující látku.

45. Zařízení podle nároku 39,vyznačující se tím, že zmíněné zařízení ohřevu-tavení má skloněnou podlahu, na

- 73 které se kompakt, v době převrácení nebo klouzání, pomocí tepla taví.

46. Zářízení podle nároku 32, vyznačující se tím, že kompakt se vyskytuje ve tvaru zrn nebo agregátů a zmíněné tepelné redukční zařízení zahrnuje mechanismus k tepelné redukci kompaktu v době, kdy kompakt převrací.

47. Zařízení podle nároku 46,vyznačující se tím, že tepelné redukční zařízení zahrnuje mechanismus k převracení zmíněných kompaktů, tepelný redukční prvek sloužící k ohřevu kompaktu, kde zmíněný mechanismus k převracení kompaktů zahrnuje povrch, na kterém dochází k převracení, a dále zahrnuje vykládací jednotku, která slouží k odstranění kompaktu ze zmíněného povrchu.

48. Zářízení podle nároku 47,vyznačující se tím, že zahrnuje redukční a tavící zařízení, které zahrnuje integrovanou jednotku s tepelným redukčním zařízením a zmíněným zařízením ohřevu-tavení, přičemž tepelný redukční a tavící zařízení zahrnuje mechanismus k převracení a mechanismus k redukci a tavení kompaktu pomocí tepla, kde zmíněné zařízení k převracení kompaktů zahrnuje skloněný povrch, který slouží k postupnému převracení a posunu kompaktů ve směru skloněného povrchu, a dále zahrnuje vykládací jednotku k odstranění kompaktů ze zmíněného skloněného povrchu.

49. Zářízení podle nároku 47 nebo 48,vyznačující se tím, že zmíněný povrch, na kterém dochází k převracení kompaktů, je vytvořen vnitřním povrchem prvku ve tvaru kanálku.

50. Zářízení podle nároku 49,vyznačující se tím, že vnitřní prostor zmíněného prvku ve tvaru kanálku má tvar • · · · · · • · · · • · · 9 9

9 9 9 · ·

9 9 9 9 9 9· 9

- 74 oblouku, tvar V nebo U.

51. Zařízení podle nároku 47 nebo 48, vyznačujíc tím, že zmíněný povrch zahrnuje vnitřní povrch prvku ve tvaru kanálku, který má tvar oblouku, tvar V nebo U, a je skloněn po délce prvku ve tvaru kanálku.

52. Zařízení podle nároku 32,vyznačující se tím, že se kompakt vyskytuje ve tvaru zrn nebo agregátů a zmíněné tepelné redukční zařízení tepelně redukuje kompakt při jeho pádu zařízením.

53. Zařízení podle nároku 52,vyznačující se tím, že zahrnuje tepelné redukční a tavící zařízení, které zahrnuje integrovanou jednotku ze zmíněného tepelného redukčního zařízení a zmíněného zařízení ohřevu-tavení, přičemž zmíněné tepelné redukční a tavící zařízení zahrnuje prostor umožňující kompaktům ve tvaru zrn padat dolů, dále ohřívací prvek sloužící k redukci a tavení kompaktů ve tvaru zrn, a to sekvenčním ohřevem v době, kdy kompakty ve tvaru zrn zmíněným zařízením padají.

54. Zařízení podle nároku 53,vyznačující se tím, že zmíněný separátor zahrnuje ponorný přepad, sloužící k příjmu roztavené strusky a roztaveného železa padajícího shora na jednu stranu přepadu, a dále k uvolnění roztavené