DE1025629B

DE1025629B - Rotary furnace for the reduction of metal ores

Info

Publication number: DE1025629B
Application number: DER20189A
Authority: DE
Inventors: Marcel Eugene Rouaux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-12-23
Filing date: 1956-12-13
Publication date: 1958-03-06

Description

Drehofen für die Reduktion von Metallerzen In der Metallurgie werden heute Mittel und Wege gesucht, um verschiedene Metallerze in anderen Anlagen zu reduzieren statt in den bisher verwendeten verschiedenen Typen von Schachtöfen.Rotary furnace for the reduction of metal ores in metallurgy Today sought ways and means to different metal ores in other plants reduce instead of the various types of shaft furnaces previously used.

Neben den Fragen der Wirtschaftlichkeit der allein für die Reduktion notwendigen Brennstoffe ist zu berücksichtigen, daß sehr bald der Zeitpunkt kommen wird, zu dem Koks für metallurgische Zwecke fehlen oder zu teuer sein wird.In addition to the questions of profitability of the alone for the reduction necessary fuels must be taken into account that the time will come very soon which coke for metallurgical purposes will be lacking or too expensive.

Dagegen ist eine Reihe von Brennstoffen oder Kohlenwasserstoffverbindungen bekannt, die vergast werden können und von denen bedeutende Reserven in Form von Bodenschätzen vorhanden sind. Auch kann man z. B. durch Zerlegen von Wasser billigen Wasserstoff herstellen, wenn billiger elektrischer Strom zur Verfügung steht; durch gasförmige Reduktionsmittel führt man in die reduzierten Metalle ein Minimum an Verunreinigungen ein, da man nur die Energie heranziehen muß, die für den Reduktionsvorgang gerade notwendig ist.Contrast this with a number of fuels or hydrocarbon compounds known that can be gassed and of which significant reserves in the form of Mineral resources are available. You can also z. B. cheap by decomposing water Produce hydrogen when cheaper electricity is available; by gaseous reducing agents are introduced into the reduced metals to a minimum Impurities, since you only have to use the energy required for the reduction process is just necessary.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehofen für die Reduzierung verschiedener Metallerze durch verschiedene gasförmige Reduktionsmittel, in dem ein leichter Metallschwamm erzeugt und in Stücke zerlegt wird.The invention relates to a rotary furnace for reduction different metal ores by different gaseous reducing agents in which a light metal sponge is created and broken into pieces.

Der erfindungsgemäße Ofen wird in geneigter Stellung betrieben, so daß er immer bis zu einem bestimmten Niveau voll aufgefüllt ist. Der Ofen wird an seinem oberen Ende mit Metallerzen beschickt. Die gasförmigen Reduktionsmittel werden unter veränderlichem Druck im Unterteil des Ofens eingeführt. Der Ofen ist in seinem Unterteil- auf Dreiviertel seiner Länge von einer Hülse umgeben, so daß zwischen dem Ofen und dieser Hülse ein Luftraum besteht. Innerhalb dieser wärmeisolierenden Hülse strömt Luft, die im unteren Teil des Ofens in diesen Luftraum eingeführt wird und weiter oben in eine Ringkammer tritt, von der aus der Ofen mit Sauerstoff versorgt wird. Die Luft dringt nämlich in den oberen Teil des Ofens ein und strömt in zylindrischer, kranzförmiger Verteilung nach unten. Die Geschwindigkeit des Luftstroms wird so geregelt, daß er die Reste des gasförmigen Reduktionsmittels und die flüchtigen Reduktionsprodukte auf ein geeignetes Niveau zurückdrängen kann, auf dem die Flamme stabil brennt. Die Flamme sorgt für die Erhitzung und die - Röstung der Erze in der Gegend des oberen Ofenviertels; in diesem Teil ist der Ofen mit Ziegeln ausgemauert. Die beiden mittleren Ofenviertel begrenzen die Reduktionszone. Die Wand des Ofens ist hier mit feuerfesten Ziegeln geeigneter Art und Zusammensetzung ausgekleidet. Das untere Viertel dies Ofens besteht aus einer feuerfesten Wand, die die Wärme gut abführt. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehofens. Es stellt dar Fig. 1 den Aufriß einer erfindungsgemäßen Ofen umfassenden Anlage, Fig.2 und 3 in vergrößertem Maßstab Längsschnitte des oberen bzw. unteren Teils des Ofens, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Ofen zwischen einem Kamin 2, in den die bei der Reduktion und bei der Röstung des Erzes frei werdenden Gase abfließen, und einer Schleuse 3 aufgestellt. Als Dichtung für den Anschluß des Drehofens an die Schleuse bei 15 dient ein Fettkörper. Der Ofen nimmt eine geneigte Stellung. von etwa 15° zur Horizontalen ein und ist daher ,immer bis zu einem bestimmten Niveau voll aufgefüllt, und zwar wird die Füllung durch Extraktorwalzen 14 am unteren Ende des Ofens aufgestaut. Er wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb um seine Achse in Drehung versetzt. Die Erzzufuhr erfolgt im oberen Teil des Ofens. d. h. bei 4. Die Einleitung der reduzierenden Gase geschieht durch eine Leitung 5, die an der Schleuse 3 angeschlossen ist, in welche der Ofen mit seinem unteren Teil mündet. Die Luft für den Ofen wird in den Raum zwischen Hülse und Ofen bei 6, d. h. am unteren Ende der Hülse, eingeführt. Der Ofen ist von oben nach unten in vier Zonen aufgeteilt, nämlich eine Zone A der Erzerhitzung und -röstung; diese Zone nimmt das obere Viertel des Ofens ein; eine Zone B für die Reduzierung der Metalloxyde, d. h. die Erzeugung des Metallschwamms; diese Zone erstreckt sich über die beiden mittleren Viertel des Ofens - und zwei aufeinanderfolgende Abkühlungszonen C und D, in denen die Außenwand des Ofens durch die zwischen Hülse und Ofenwand strömende Luft kräftig bespült wird; diese beiden Zonen nehmen das unt.-i-.: Viertel des Ofens ein.The furnace according to the invention is operated in an inclined position, see above that it is always fully filled up to a certain level. The oven turns on its upper end charged with metal ores. The gaseous reducing agents are introduced under variable pressure in the lower part of the furnace. The stove is in his Lower part surrounded by a sleeve for three quarters of its length, so that between there is an air space between the furnace and this sleeve. Inside this heat insulating Sleeve flows air, which is introduced into this air space in the lower part of the furnace and further up enters an annular chamber from which the furnace is supplied with oxygen will. The air enters the upper part of the furnace and flows in a cylindrical, wreath-like distribution downwards. The speed of the airflow will be like this regulated that it contains the remains of the gaseous reducing agent and the volatile Can push back reduction products to a suitable level at which the flame burns steadily. The flame ensures the heating and - roasting of the ores in the area of the upper furnace quarter; in this part the furnace is lined with bricks. The two middle furnace quarters delimit the reduction zone. The wall of the furnace is lined here with refractory bricks of a suitable type and composition. The lower quarter of this stove consists of a refractory wall that holds the heat dissipates well. The drawing shows an embodiment of an inventive Rotary kiln. 1 is an elevation view of a furnace embodying the invention Plant, Fig.2 and 3 on an enlarged scale longitudinal sections of the upper and lower Part of the furnace, Fig. 4 is a section along line 4-4 of Fig. 2. As Fig. 1 shows, is the oven between a chimney 2, in which the reduction and roasting of the ore released gases flow off, and a lock 3 is set up. As a seal for the connection of the rotary kiln to the lock at 15 is a fat body. Of the The furnace takes an inclined position. from about 15 ° to the horizontal and is therefore , always fully filled up to a certain level, namely the filling dammed by extractor rollers 14 at the lower end of the furnace. He is through one not shown in the drawing drive rotated about its axis. The ore is supplied in the upper part of the furnace. d. H. at 4. The initiation of the reducing gases happens through a line 5, which is connected to the lock 3 into which the furnace opens with its lower part. The air for the oven will be in the space between the sleeve and the furnace at 6, d. H. at the lower end of the sleeve. Of the The furnace is divided into four zones from top to bottom, namely zone A for heating and roasting; this zone occupies the upper quarter of the furnace; a zone B for the reduction of metal oxides, d. H. the production of the metal sponge; this zone extends over the two middle quarters of the oven - and two consecutive ones Cooling zones C and D, in which the outer wall of the furnace through the intermediate sleeve air flowing through the furnace wall is vigorously flushed; these two zones take that lower-i-: quarter of the oven.

In den drei unteren Vierteln, d. h. in den Zonen der Abkühlung und Reduzierung, ist der Ofen mit einer Hülse 7 verkleidet. Die Hülse 7 ist an ihrem unteren Ende an eine Luftzufuhrleitung 6 angeschlossen. Als Anschlußglied dient ein breiter Metallring 16, der mit den umlaufenden. Teilen leicht reibt. Als Dichtung zwischen -dem Ring 16 und der Hülse 7 wirkt bei 11 ein Fettkörper, der etwa aus Fett vom Typ »Belleville« besteht.In the three lower quarters, i.e. H. in the zones of cooling and Reduction, the furnace is clad with a sleeve 7. The sleeve 7 is on her the lower end is connected to an air supply line 6. Serves as a connecting member a wide metal ring 16, which with the circumferential. Share easily rubs. As a seal between the ring 16 and the sleeve 7 acts at 11 a fat body, which is about "Belleville" type fat consists.

Die Hülse 7 mündet mit ihrem oberen Ende durch einen Kranz von Kanälen 10 aus Stahl od. dgl. in eine mit dem Ofen koaxiale ringförmige Windkammer 9. Diese Windkammer 9 ist ihrerseits durch einen inneren Kranz von Kanälen 12 mit der Zone B des eigentlichen Ofens verbunden. Der Ofen hat in der Zone A, in der er von der Windkammer 9 umgeben ist, geringeren Durchmesser als in der Zone B.The upper end of the sleeve 7 opens through a ring of channels 10 made of steel or the like into an annular wind chamber 9 coaxial with the furnace. This wind chamber 9 is in turn connected to zone B of the actual furnace by an inner ring of channels 12 . The furnace has a smaller diameter in zone A, in which it is surrounded by the wind chamber 9, than in zone B.

Die ringförmige Windkammer 9 besitzt öffnungen für die Wartung der Kanäle und Klappen. die die Gefahr einer Explosion von Luft- und Breimgasgemischen verhindern.The annular wind chamber 9 has openings for the maintenance of the Channels and valves. the risk of an explosion of air and pulp gas mixtures impede.

Die Luft, die in den unteren `feil der Hülse eingeleitet wird, wird von einem Zentrifugalgebläse geliefert.The air that is introduced into the lower part of the sleeve is supplied by a centrifugal fan.

Die Erhitzung der Erze und der -V "erbrauch der bei der Verbrennung der Gase frei werdenden Wärine erfolgen also im Gegenstrom. "Zwischen dem gasförmigen Reduktionsmittel und dem Metallschwamm liegt ebenfalls ein Gegenstrom vor. Die Wärmeverluste werden durch die Luftschicht zwischen Ofenwand und Hülse weitgehend vermieden.The heating of the ores and the consumption of them during combustion The heat released by the gases takes place in countercurrent. "Between the gaseous There is also a countercurrent flow between the reducing agent and the metal sponge. The heat losses are largely avoided by the air layer between the furnace wall and the sleeve.

Um zu verhindern, daß der Ofen, der ständig in gefülltem Zustand arbeitet. an seinem unteren Ende einen Metallschwaminzylinder abgibt, ist es notwendig, am Ende der Reduktionszone einen ringförmigen Abschnitt vorzusehen, in dem der Metallschwamm sehr rasch abgekühlt wird.To prevent the furnace, which is always full, from working. releases a metal sponge cylinder at its lower end, it is necessary to use the Provide an annular section at the end of the reduction zone in which the metal sponge is cooled very quickly.

Die Wand des Ofens besteht in den Zonen A und B aus feuerfesten, isolierenden Ziegeln und in den Zonen C und D aus feuerfestem, nicht isolierendem Stoff, etwa Stahlblech. In der Zone C, in der der Metallschwamm sehr rasch abgekühlt wird, besteht der Ofen aus einem feuerfesten und, wie eben gesagt, wärmeleitenden Ring 13. dessen Eigenschaften sehr rasche Abkühlung des Metallschwammzylinders gestatten; bei dieser Abkühlung des Metallschwamms wird der Zvlinder in aufeinanderfolgende Scheiben aufgeteilt.The wall of the furnace in zones A and B is made of refractory, insulating Bricks and in zones C and D made of fireproof, non-insulating material, for example Sheet steel. In zone C, in which the metal sponge is cooled very quickly, there is the furnace consists of a refractory and, as just said, heat-conducting ring 13th of which Properties allow the metal sponge cylinder to cool down very quickly; at this When the metal sponge cools down, the cylinder is divided into successive slices.

Die .Scheiben aus Metallschwamm werden im unteren Teil des Ofens völlig abgekühlt und am Ausgang des Ofens durch ein im Innern der Schleuse 3 angebrachtes Mahlwerk zerkleinert.The metal sponge disks are completely in the lower part of the oven cooled and at the exit of the furnace through a mounted inside the lock 3 Grinder crushed.

Damit der Ofen richtig arbeitet, wird einem Erfindungsmerkmal zufolge der in den Ofen eingeführte Luftstrom parallel zu der Mantellinie des Ofens mit einer Geschwindigkeit geleitet, die in ihrer Richtung entgegengesetzt und in ihrem Betrag über derjenigen der Reduktionsgasreste und der flüchtigen Reduktionsprodukte ist, die an die Ofenwand vorzudringen versuchen. Die brennbaren Gase werden also so weit zurückgedrängt, daß sich an der richtigen Stelle eine Flammenschicht ausbildet.According to a feature of the invention, in order for the furnace to work properly the air flow introduced into the furnace parallel to the surface line of the furnace with directed at a speed that is opposite in their direction and in theirs Amount above that of the reducing gas residues and the volatile reduction products trying to penetrate the furnace wall. So the flammable gases will pushed back so far that a layer of flame forms in the right place.

Die Temperaturen für den Reduktionsvorgang hängen von der -Natur der einzelnen Erze ab. Im Spezialfall des »roten Schlamms«, d. h. des bei der Behandlung von Bauxiten nach dem Baver-Verfahren entstehenden Restprodukt. wird in der Reaktionszone eine Temperatur der Größenordnung 1050 bis 1300° C je nach der Zusammensetzung des Schlamms und der erwünschten Reaktionsgeschwindigkeit aufrechterhalten.The temperatures for the reduction process depend on the nature of the individual ores. In the special case of "red mud", i. H. of the treatment residual product resulting from bauxites after the Baver process. is in the reaction zone a temperature of the order of 1050 to 1300 ° C depending on the composition of the Sludge and the desired rate of reaction is maintained.

Wie bereits oben erwähnt wurde, stoßen die Reste des Reduktionsgases und die flüchtigen Reduktionsprodukte am oberen Ende der Zone B mit der vorgewärmten Luft zusammen, die aus der Windkammer 9 kommt und mit einer Geschwindigkeit, die etwas über der Strömungsgeschwindigkeit der Brenngase liegt, in dem Ofen von oben nach unten strömt. Es entsteht dadurch ein brennbares Gasgemisch, und die Erhitzung und Röstung des Erzes erfolgt in der Zone A. In der Zone B werden die gerösteten Metalloxyde reduziert und der Metallschwamm erzeugt. In dem kegel-tumpfförmigen Ring 13 der Zone C am unteren Ende der Zone B wird der Metallschwamm sehr rasch abgekühlt und dadurch in Scheiben aufgeteilt. Diese Scheiben «-erden in der Zone D fertig abgekühlt und fallen schließlich in die Schleuse 3, die ein Mahlwerk 14 enthält.As already mentioned above, the remnants of the reducing gas collide and the volatile reduction products at the top of zone B with the preheated Air coming out of the wind chamber 9 and at a speed that is slightly above the flow rate of the fuel gases in the furnace from above flows downwards. This creates a flammable gas mixture and the heating and roasting of the ore takes place in zone A. In zone B, the roasted Metal oxides reduced and the metal sponge generated. In the conical-trumpet-shaped one Ring 13 of zone C at the lower end of zone B, the metal sponge becomes very quickly cooled and thereby divided into slices. These disks «ground in the zone D are completely cooled and finally fall into the lock 3, which has a grinder 14 contains.

Die aus dem oberen Teil des Ofens ausströmenden Gase werden in einem Kamin direkt gesammelt, so daß die durch Kondensation entstehenden Unannehinlichkeiten vermieden werden. Die notwendigen Filter können in dein Kamin untergebracht werden, der bei Bedarf erweitert sein kann.The gases flowing out of the upper part of the furnace are in one Chimney collected directly, so that the inconveniences caused by condensation be avoided. The necessary filters can be placed in your chimney, which can be expanded if necessary.

Der Ausstoß des Ofens hängt im wesentlichen von den folgenden drei Faktoren ab: der in der Reduktionszone B herrschenden Temperatur, dein Durchsatz und der Zusammensetzung der Reduktionsgase und dein Luftdurchsatz.The output of the furnace depends essentially on the following three Factors: the temperature prevailing in the reduction zone B, your throughput and the composition of the reducing gases and the air flow.

Die Erfindung ist nicht auf das im vorstehenden beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr alle möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgedankens.The invention is not limited to the exemplary embodiment described above limited. Rather, it encompasses all possible embodiments of the concept of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rotary furnace for the reduction of ores, which is inclined and opens with its upper end intended for ore charging directly into a chimney, characterized in that it is about three quarters of its length, starting from its lower end, from a sleeve is surrounded. through which air flows upward from an inlet at its lower end to enter the upper part of the furnace and flow downwardly along the inner wall of the furnace towards the remainder of a gaseous reducing agent and the volatile reduction products. which rise up and try to touch the furnace wall, so that the combustible gases are ignited at a suitable point in this part of the furnace.

2. Rotary furnace according to claim 1, characterized in that the heater and Roasting of the ores takes place roughly in the upper quarter of the furnace that the two in the middle quarter practically form a reaction zone. in the oven wall refractory, insulating bricks is made. so that one for the course of the metal oxide reduction favorable temperature is maintained while the fireproof, but not heat-insulating The wall of the lower quarter of the furnace was vigorously washed by the air flowing in the sleeve is, so that the metal sponge cools quickly in this part of the furnace while which are heated by these rising reducing gases.

3. Rotary kiln according to claim 1 and 2, characterized in that at the end of the metal oxide reduction zone, d. H. the zone in which the metal sponge is formed, a frustoconical ring is provided is. in which the cooling of the metal sponge takes place very quickly.

4. Rotary kiln after Claim 1 to 3, characterized in that this zone of cooling by one frustoconical, refractory, good heat conducting ring is included.

5. Rotary furnace according to Claims 1 to 3, characterized in that within the frustoconical The ring divides the metal sponge into successive disks, which are in the lowest Zone of the furnace is completely cooled and on its exit from the furnace by a grinder are crushed, which is in a lock connected to the reducing gas supply line is housed.

6. Rotary kiln according to claim 1 and 2, characterized in that the air introduced in the lower part of the sleeve, which eliminates the lateral heat losses absorbed by the furnace, introduced into the furnace and in this from top to bottom flows along its walls at a rate that is somewhat in magnitude above and opposite in direction to that of those rising in the furnace Gases is so that the reducing gas residues and the volatile reduction products are sufficient be pushed back far and the flame layer forms in the right place.

7. Rotary furnace according to claim 1 and 2, characterized in that the air is the furnace is fed from a wind chamber concentric with this, which is connected to the room between the sleeve and the furnace wall and the furnace itself through a ring of channels Made of refractory steel od. The like. Is connected with a suitable cross-section. Into consideration Drawn publications: German Patent No. 231448.