DE1150697B

DE1150697B - Process for reducing iron oxide-containing materials in a rotary kiln by means of solid carbonaceous reducing agents without sintering or melting to metallic iron

Info

Publication number: DE1150697B
Application number: DET13079A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Olav Moeklebust
Original assignee: TITAN CO AS
Current assignee: TITAN CO AS
Priority date: 1956-01-09
Filing date: 1957-01-09
Publication date: 1963-06-27

Description

Verfahren zum Reduzieren von Eisenoxyd enthaltenden Materialien im Drehrohrofen mittels festem kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel ohne Sintern oder Schmelzen zu metallischem Eisen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Eisenoxyd enthaltenden Materialien zu metallischem Eisen durch Einwirkung fester kohlenstoffhaltiger Reduktionsmittel in der Hitze im Drehrohrofen ohne Sintern und Schmelzen der Beschickung.Process for reducing iron oxide containing materials in Rotary kiln using solid carbonaceous reducing agent without sintering or Melting to Metallic Iron The invention relates to a method for reducing from materials containing iron oxide to metallic iron through the action of more solid ones carbonaceous reducing agent in the heat in the rotary kiln without sintering and Melting the charge.

Reduktionsverfahren von Eisenoxyd enthaltenden Materialien im Drehrohrofen in der Hitze ohne Sintern und Schmelzen der Beschickung können in zwei prinzipiell voneinander verschiedenen Verfahrensarten durchgeführt werden, nämlich der Reduzierung unter Verwendung gasförmiger Reduktionsmittel einerseits und der Reduzierung mittels fester Reduktionsmittel andererseits; die Erfindung befaßt sich mit Verfahren der zweiten Art.Reduction process of materials containing iron oxide in a rotary kiln in the heat without sintering and melting the charge can in principle in two different types of procedures are carried out, namely the reduction using gaseous reducing agents on the one hand and reducing means solid reducing agent on the other hand; the invention is concerned with methods of second kind.

Bei bekannten Verfahren beider Arten wird die für die Reduktion benötigte Erhitzung durchgeführt durch direkte Verbrennung in dem Drehrohrofen, und zwar der Verbrennung mindestens eines wesentlichen Teiles des Reduktionsmittels. Die den Ofen verlassenden Abgase enthalten bei der Gasreduktion stets noch einen sehr erheblichen Anteil an brennbaren Produkten, während bei den mit festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmitteln arbeitenden Verfahren auch das vollständige Verbrennen der Ofengase, d. h. deren Anteil an sich bei der Reduktion des Eisenoxyds bildendem CO, bekannt ist, so daß bei diesem Verfahren keine wesentlichen Mengen brennbare Anteile enthaltender Gase den Ofen verlassen. Auf Verfahren dieser Art bezieht sich die Erfindung.In known methods of both types, the one required for the reduction Heating carried out by direct combustion in the rotary kiln, namely the Combustion of at least a substantial part of the reducing agent. The den Exhaust gases leaving the furnace always contain a very considerable amount in the gas reduction Share of combustible products, while those with solid carbonaceous reducing agents operating processes also include the complete burning of the furnace gases, d. H. whose The proportion of CO which forms during the reduction of the iron oxide is known, so that in this process no significant quantities of gases containing flammable components leave the oven. It is to methods of this type that the invention relates.

Gemäß einem bekannten Vorschlag eines solchen Verfahrens wird das zu reduzierende, Eisenoxyd enthaltende Material mit einem wesentlichen überschuß an festem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel vermischt und das Gemisch in wesentlicher Mächtigkeit durch den Ofen geführt, und sauerstoffhaltige Gase werden an mehreren über die Länge des Ofens verteilten Stellen eingeführt, wobei gegebenenfalls am Austrittsende des Ofens zusätzlich ein Ölbrenner verwendet werden kann. Bei diesem bekannten Verfahren dient das kohlenstoffhaltige Material gleichzeitig als Reduktionsmittel für das Eisenoxyd und als Wärmelieferer zur Erzielung der für die Reduktion notwendigen Temperatur. Die Verbrennung dieses als Reduktionsmittel und Wärmelieferer dienenden kohlenstoffhaltigen Materials schafft die Gefahr örtlicher, zu Sinterungen und damit gegebenen Störungen des Ofenbetriebes führenden Überhitzungen und die Gefahr einer Wiederoxydation reduzierter Eisenteilchen. Die Wiederoxydation des reduzierten Eisens bei diesem Verfahren beruht darauf, daß zur Verbrennung des festen kohlenstoffhaltigen Materials in u 'ttelbarer Nähe dc-, Bettes eine oxydierende rum Atmosphäre bestehen muß, vor der die Erzpartikelchen nicht ausreichend abgeschirmt sind.According to a known proposal of such a method, the material to be reduced, containing iron oxide, with a substantial excess mixed in solid carbonaceous reducing agent and the mixture in substantial Thickness passed through the furnace, and oxygen-containing gases were sent to several Introduced over the length of the furnace distributed points, where appropriate on At the outlet end of the furnace, an oil burner can also be used. With this one known processes, the carbonaceous material also serves as a reducing agent for the iron oxide and as a heat supplier to achieve the necessary for the reduction Temperature. The combustion of this serves as a reducing agent and heat supplier carbonaceous material creates the risk of local sintering and thus given malfunctions in the furnace operation leading to overheating and the risk of Reoxidation of reduced iron particles. The reoxidation of the reduced iron This method is based on the fact that to burn the solid carbonaceous Materials in the immediate vicinity of the bed an oxidizing rum atmosphere exist must, from which the ore particles are not adequately shielded.

Bei den bekannten Verfahren, bei denen das Erz durch kohlenstoffhaltige Gase reduziert wird, wobei ein. Teil dieser Reduktionsgase zur Erzielung der erforderlichen Reduktionstemperatur mit einem in den Ofen eingeführten sauerstoffhaltigen Gas verbrannt wird, tritt generell der Nachteil auf, daß eine auch nur annähernd vollständige Verwertung der Kohlenstoffwerte des Reduktionsgases nicht erreicht werden kann; um eine ausreichende Reduktion des Erzes zu erzielen, ist nämlich die Aufrechterhaltung einer stark reduzierenden Atmosphäre erforderlich. Eine auch nur annähernde vollständige Verwertung des Kohlenstoffgehaltes der Reduktionsgase zur Erzielung der erforderlichen Reduktionstemperatur würde jedoch eine weitgehende oxydierende Atmosphäre bedingen. An diesem prinzipiellen Übelstand wird auch nichts geändert, wenn die Verbrennung der Reduktionsgase zur Schaffung der Reduktionstemperaturen des Erzes an mehreren über die Länge des Ofens verteilten Stellen vorgenommen werden würde, weil auch dann eine irgendwie wesentliche Verwertung des Kohlenstoffinhalts dieser Reduktionsgase zu einer nicht in ausreichendem Maße reduzierten Atmosphäre führen würde.In the known method in which the ore by carbonaceous Gases is reduced, being a. Part of these reducing gases to achieve the required Reduction temperature burned with an oxygen-containing gas introduced into the furnace is, there is generally the disadvantage that an even approximately complete Utilization of the carbon values of the reducing gas cannot be achieved; in order to achieve a sufficient reduction of the ore, namely, the maintenance a strongly reducing atmosphere is required. An even remotely complete Utilization of the carbon content of the reducing gases to achieve the required However, the reduction temperature would result in a largely oxidizing atmosphere. Nothing is changed about this fundamental problem if the incineration takes place the reducing gases to create the reduction temperatures of the ore at several Spaces distributed along the length of the furnace would be made because even then a somehow substantial utilization of the carbon content of these reducing gases would lead to an insufficiently reduced atmosphere.

Diese Nachteile der mit festem Reduktionsmittel und mit gasförmigem Reduktionsmittel arbeitenden Verfahren vermeidet die Erfindung unter Erreichung von Vorteilen dadurch, daß einerseits feste kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel verwendet werden, die nicht oder nicht wesentlich zur Erzeugung der Reduktionstemperatur verbrannt werden, und überdies brennbare Gase verwendet werden, die der festen Charge entgegengeführt und an mehreren Stellen des Ofens verbrannt werden, die die Reduktionstemperatur durch diese Verbrennung erzeugen, jedoch nicht zur Reduzierung herangezogen werden.These disadvantages of the solid reducing agent and the gaseous one Processes using reducing agents avoid the invention while achieving it of advantages in that on the one hand solid carbonaceous reducing agents are used that are not or not essential to the generation of the reduction temperature are burned, and moreover combustible gases are used, those of the solid charge countered and burned at several points in the furnace, which is the reduction temperature generated by this combustion, but not used for reduction.

Gegenstand der Erfindung ist danach ein Verfahren zum Reduzieren von Eisenoxyd enthaltenden Materialien in einem Drehrohrofen mittels festem kohlenstoffhaltigem Reduktionsmittel im Überschuß ohne Sintern oder Schmelzen zu metallischem Eisen unter Führen des Gemisches in wesentlicher Mächtigkeit durch den Ofen und Einführen eines sauerstoffhaltigen Gases an mehreren über die Länge des Ofens verteilten Stellen, wobei das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß vom Austragsende des Drehrohrofens her ein Strom heißer brennbarer Gase im Gegenstrom zur Beschickung durch den Ofen fortschreitend zu einem jeweils vorderen Bereich geführt wird, und ferner bereichsweise eine solche Menge an Sauerstoff enthaltendem Gas an jeder der über die Ofenlänge verteilten Einführungsstellen in den Ofen eingeführt wird, daß die Temperatur dort durch die Verbrennung jeweils eines Teiles des brennbaren Gases und des durch die Reduktion sich bildenden Kohlenmonoxyds auf der erforderlichen Höhe gehalten wird. Die Gesamtmenge des eingeführten brennbaren Gases und die des Sauerstoff enthaltenden Gases werden in einem solchen Verhältnis zueinander eingestellt, daß die gasförmigen brennbaren Anteile auf ihrem Weg durch den Ofen vollständig verbrannt werden, das feste Kohlenstoffreduktionsmittel aber im wesentlichen nicht verbrannt wird.The invention is then a method for reducing Materials containing iron oxide in a rotary kiln using solid carbonaceous Reducing agent in excess without sintering or melting to metallic iron passing the mixture through the furnace in substantial thickness and introducing it an oxygen-containing gas at several points distributed over the length of the furnace, the method according to the invention being characterized in that from the discharge end the rotary kiln produces a stream of hot, flammable gases in countercurrent to the feed progressively through the oven to a respective front area, and furthermore, in some areas, such an amount of oxygen-containing gas at each of the Insertion points distributed over the length of the furnace are introduced into the furnace that the temperature there due to the combustion of a part of the combustible gas and the carbon monoxide formed by the reduction to the required level Height is maintained. The total amount of combustible gas imported and that of the Oxygen-containing gas are set in such a ratio to each other, that the gaseous combustible components are completely on their way through the furnace are burned, but the solid carbon reducing agent is essentially not is burned.

Zwar wird bei dem Verfahren der Erfindung ein wesentlicher Teil des festen kohlenstoffhaltigen Materials aus dem Ofen ausgetragen, jedoch ist dies praktisch kein Nachteil, da die Trennung des reduzierten Eisens sowie der Asche von dem kohlenstoffhaltigen Material und seine Wiederverwendung unschwer möglich ist und der Vorteil erzielt wird, daß die reduzierten Eisenpartikeln stets von einem nicht oxydierenden Milieu umgeben und von der umgebenden Atmosphäre abgeschlossen sind. Überdies lassen sich durch die zonenweise Verbrennung jeweils eines Teiles der gasförmigen, brennbaren Anteile bei Vermeidung einer wesentlichen Verbrennung der festen kohlenstoffhaltigen Anteile des Inhalts des Drehrohrofens die Temperatur des Ofens und die Temperaturen der einzelnen Ofenzonen recht genau auf der erforderlichen Höhe halten, und es lassen sich örtliche überhitzungen, die zu Sinterungen und Störungen des Ofengangs führen könnten, unschwer vermeiden.Although in the method of the invention, an essential part of the solid carbonaceous material is discharged from the furnace, but this is practical no disadvantage, since the separation of the reduced iron as well as the ash from the carbon-containing one Material and its reuse is easily possible and the advantage achieved that the reduced iron particles are always from a non-oxidizing environment are surrounded and sealed off from the surrounding atmosphere. In addition, you can through the zonal combustion of a part of the gaseous, combustible Proportions while avoiding substantial combustion of the solid carbonaceous Proportions of the contents of the rotary kiln, the temperature of the furnace and the temperatures hold the individual oven zones at the required height and leave it local overheating, which leads to sintering and malfunctions in the furnace could easily avoid.

Als Eisenoxyd enthaltende Materialien kommen Eisenerze und Erzkonzentrate, auch ärmere Eisenerze, Braunerze, Hämatit, Magnetit, nichtmagnetisches Takonit, Alabama-Eisensandstein, Alabama-Big-Seam-Eisenerze, Hämatit-Wascherz, Rana (norwegisches Takonit) u. dgl. in Frage. Es kommen auch Erze in Frage, die außer Eisen noch andere gewinnbare Bestandteile enthalten, wie Titan oder Mangan oder Nickel usw. Beispiele solcher Erze sind Ilmeniterze, titanhaltiger Magnetit u. a.Materials containing iron oxide include iron ores and ore concentrates, also poorer iron ores, brown ores, hematite, magnetite, non-magnetic taconite, Alabama iron sandstone, Alabama big seam iron ore, hematite wash ore, Rana (Norwegian Taconite) and the like. Ores can also be used, other than iron contain recoverable components such as titanium or manganese or nickel, etc. Examples such ores are ilmenite ores, titanium-containing magnetite and others.

Als im Gemisch mit dem zu reduzierenden Ausgangsmaterial verwendetes kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel kommt Koks, Scheibenkoks, Kleinkoks, Holzkohle, Anthrazitgruß usw. in Frage.As used in admixture with the starting material to be reduced carbonaceous reducing agent comes from coke, disc coke, small coke, charcoal, Anthracite greeting etc. in question.

Als brennbares, die Hitze lieferndes Mittel können Öl, Gas, Kohlenmonoxyd u. dgl. verwendet werden, wobei durch die Reaktion zwischen Kohlenstoff und Eisenoxyd bzw. Metalloxyd gebildetes Kohlenmonoxyd zusätzlich verbrannt wird.Oil, gas, carbon monoxide can be used as flammable, heat-releasing agents and the like can be used, whereby by the reaction between carbon and iron oxide Carbon monoxide formed or metal oxide is additionally burned.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform eines für das Verfahren der Erfindung benutzbaren Drehrohrofens in Fig. 1 und ein Schema von in dem Ofen geschaffenen Zonen verschiedener Temperatur in der Fig. 2 dargestellt.In the drawing is an example embodiment of a for the method of the invention usable rotary kiln in Fig. 1 and a scheme of Zones of different temperature created in the furnace are shown in FIG.

Der Drehofenkörper ist (Fig. 1) mit Ziffer 1 bezeichnet. Am Zuführungsende ist das Gehäuse 2 gelagert, durch welches eine zweckentsprechende Zuführungsvorrichtung, beispielsweise eine Förderschnecke 10 hindurchtritt. Das Gehäuse 2 ist auch mit einem Kamin oder Schornstein 12 mit eingelagerter Klappe 14 ausgerüstet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schornstein 12 ferner mit einem Gebläse 13 versehen oder verbunden, das die Regelung des Zuges im Ofen unterstützt. Das andere Ende, d. h. das Auslaufende des Ofens, befindet sich in unmittelbarer Nähe der Verbrennungskammer 3, die mit einem Brenner 16 zum Einführen und teilweisen Verbrennen von Brennstoff, wie Öl, Gas u. dgL, ausgerüstet ist. Es ist auch eine zweckentsprechende Auslaufvorrichtung 18 zum Austragen der Ofenprodukte vorgesehen. An dem Drehofenkörper 1 ist eine Anzahl von Rohren 20 längs des Ofenkörpers angebracht, die im wesentlichen senkrecht zu seiner waagerechten Achse verlaufen. Jedes Rohr ist mit einem Ventil 22 versehen, das unabhängig von den anderen geöffnet oder geschlossen werden kann, um so die berechneten Mengen von Luft oder sauerstoffhaltigem Gas durch das Rohr eintreten zu lassen.The rotary kiln body is designated by number 1 (Fig. 1). At the infeed end the housing 2 is mounted, through which an appropriate feed device, for example a screw conveyor 10 passes. The housing 2 is also with a chimney or chimney 12 with a built-in flap 14. According to a In a preferred embodiment, the chimney 12 is also provided with a fan 13 or connected, which supports the regulation of the draft in the furnace. The other end d. H. the outlet end of the furnace is in the immediate vicinity of the combustion chamber 3, which is equipped with a burner 16 for introducing and partially burning fuel, such as oil, gas and the like. It is also an appropriate drainage device 18 provided for discharging the oven products. On the rotary kiln body 1 is a number of tubes 20 mounted along the furnace body, which are substantially perpendicular to its horizontal axis. Each tube is provided with a valve 22, that can be opened or closed independently of the others, so that the calculated amounts of air or oxygen-containing gas enter through the pipe allow.

Die erfindungsgemäße Technik kann und wird sowohl zum Einstellen einer gewünschten Wärmebedingung in dem Drehofen vor dem eigentlichen Beginn der Ofenbehandlung als auch während der Ofenbehandlung des Materials selbst verwendet. Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung, wobei mit der in der Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtung ein ärmeres Eisenerz reduziert wird.The technique according to the invention can and is both for setting a desired heat condition in the rotary kiln before the actual start of the furnace treatment as well as during the furnace treatment of the material itself. The following Example serves to explain the invention, with the in the drawing schematically shown device a poorer iron ore is reduced.

Ausführungsbeispiel Ein Gemisch von Gas und Luft wird in den Brenner eingeführt und unter Bedingungen für eine vollständige Verbrennung entzündet. Die so erzeugte Wärme wird zunächst zum Heizen der Verbrennungskammer und eines Teiles des Drehofens benutzt. Wenn die Zone des Drehofens in unmittelbarer Nähe der Verbrennungskammer die gewünschte Temperatur, in der Regel etwa 1060° C, erreicht hat, wird die Gasmenge, die in den Brenner eingeführt wird, erhöht, wodurch sich eine teilweise verbrannte Mischung ergibt. Dieses brennbare Gasgemisch wird dann an eine weiter vorn im Drehofen liegende Stelle, die im wesentlichen am Punkt 4 dargestellt ist, übergeführt. Das Ventil 22 des Luftzufuhrrohres 20, das an dieser Stelle gelegen ist, wird dann so eingestellt, daß es die Einführung von Luft gestattet und somit die Verbrennung einer genügenden Menge der brennbaren Mischung veranlaßt, was die Freisetzung einer hinreichenden Wärmemenge ergibt, um die gewünschte Reaktion und die Aufrechterhaltung der Temperatur des Ofens, wie sie an dieser Stelle gewünscht ist, zu bewirken. Dieses Verfahren fortschreitenden Weiterleitens des erhitzten, brennbaren gasförmigen Gemisches zu einem weiter vorn gelegenen Bereich des Ofens und des getrennten Freisetzens der benötigten Wärmeenergie (thermische Einheiten), um die gewünschte chemische Reaktion zu bewirken und gleichzeitig die gewünschte Temperaturbedingung einzustellen, wird durch Benutzung der Luftzufuhrrohre längs des Ofens, wie sie bereits beschrieben worden sind, und durch Regelung des Zuges mittels der Klappe 14 und des Gebläses 13 fortgesetzt. In der Ofenzone, die im wesentlichen mit 5 bezeichnet ist und nahe dem Einlaufende des Ofens liegt, werden die brennbaren Gase vollständig verbrannt, und die durch den Schornstein austretenden Abgase zeigen eine Zusammensetzung, wie sie einer im wesentlichen vollständigen Verbrennung entspricht. Hiermit ist gemeint, daß nur ein Bruchteil eines Prozentes Kohlenmonoxydgehalt in dem Schornsteingas nachgewiesen werden kann.Embodiment A mixture of gas and air is fed into the burner introduced and ignited under conditions for complete combustion. the heat thus generated is first used to heat the combustion chamber and a part of the rotary kiln. If the zone of the rotary kiln is in the immediate vicinity of the combustion chamber has reached the desired temperature, usually around 1060 ° C, the amount of gas that is introduced into the burner increases, causing a partially burned Mixture results. This combustible gas mixture is then sent to a further forward in the rotary kiln lying Point, which is essentially shown at point 4, convicted. The valve 22 of the air supply pipe 20, which is located at this point is then adjusted to allow the introduction of air and thus the incineration of a sufficient amount of the combustible mixture causes what the Release of a sufficient amount of heat gives rise to the desired reaction and maintaining the temperature of the oven as desired at this point is to effect. This process progressively transfers the heated, combustible gaseous mixture to a further forward area of the furnace and the separate release of the required thermal energy (thermal units), to bring about the desired chemical reaction and at the same time the desired one Adjusting temperature condition is made by using the air supply pipes lengthways of the furnace, as already described, and by regulating the draft continued by means of the flap 14 and the fan 13. In the oven zone, which is essentially is denoted by 5 and is located near the inlet end of the furnace, the combustible Gases completely burned, showing the exhaust gases coming out of the chimney a composition that corresponds to essentially complete combustion. This means that only a fraction of a percent carbon monoxide content in the chimney gas can be detected.

Gemäß einer typischen Ausübung der Erfindung, wird ein Ofen von annähernd 46 m Länge und 3 m Durchmesser erhitzt und niit einem Gemisch von 7 t Eisenerz (mit etwa 34 bis 35 % Gesamt-Eisengehalt als Eisenoxyde) und etwa 5 t Koks (mit etwa 80 % Kohlenstoffgehalt) pro Stunde beschickt. Diese Mengenzufuhr wird auf 24-Stunden-Basis fortgesetzt. Das so in den Ofen einlaufende Material bildet eine lockere Beschickung, die 30 bis 50% des Gesamt-Ofenvolumens ausfüllt. Dieses Gemisch von Eisenerz und Koks wandert fortschreitend in Form einer lockeren Schicht oder Masse durch den Ofen, und zwar im wesentlichen im Gegenstrom zum Gasstrom und wird fortschreitend und regelbar auf die gewünschte Reduktionstemperatur, in diesem Fall auf etwa 1060° C, erhitzt und auf dieser Temperatur gehalten. Bei dieser Temperatur reagiert der Kohlenstoff in dem Koks mit dem Sauerstoff des Eisenerzes gemäß der folgenden Gleichung: Fe.,03 -f- 3 C > 2 Fe -f- 3 CO Das entwickelte Kohlenmonoxyd mischt sich mit den brennbaren Gasen, die vom Brenner und der Verbrennungskammer her in den Ofen eingeleitet werden, und ergänzt somit diese Verbrennungsgase. Dieses brennbare Gemisch wird dann fortschreitend durch den Ofen geleitet, und zwar gemäß der Betriebsweise, wie sie bereits beschrieben wurde, und in solchen Bereichen verbrannt, wo es erforderlich ist, Wärmemenge freizusetzen, um die Reduktion des Eisenoxydes gemäß der obigen Gleichung zu bewirken und eine maximale Temperatur ohne Ringbildung oder Sinterung aufrechtzuerhalten. Es ist bekannt, daß die Reduktion von Eisenerz durch Kohlenstoff nicht mit gleichmäßiger Geschwindigkeit erfolgt. Es ist daher notwendig, wenn man so nahe wie möglich an einer sicheren Höchstbetriebstemperatur arbeitet, wie dies in der Praxis üblich ist, geregelte, verschieden große Mengen von thermischer Energie freizusetzen, um die weitestgehende chemische Umsetzung oder Reduktion in irgendeinem oder allen Teilen der reagierenden Masse zu erzielen.According to a typical practice of the invention, an oven of approximately 46 m long and 3 m in diameter and heated with a mixture of 7 t iron ore (with about 34 to 35% total iron content as iron oxides) and about 5 tons of coke (with about 80% carbon content) charged per hour. This supply is on a 24-hour basis continued. The material entering the furnace in this way forms a loose charge, which fills 30 to 50% of the total furnace volume. This mixture of iron ore and Coke moves progressively through the in the form of a loose layer or mass Furnace, essentially countercurrent to the gas flow and becoming progressive and adjustable to the desired reduction temperature, in this case to about 1060 ° C, heated and kept at this temperature. At this temperature the reacts Carbon in the coke with the oxygen in the iron ore according to the following equation: Fe., 03 -f- 3 C> 2 Fe -f- 3 CO The developed carbon monoxide mixes with the combustible gases introduced into the furnace from the burner and the combustion chamber and thus supplements these combustion gases. This flammable mixture will then progressively passed through the furnace according to the mode of operation, such as it has already been described and burned in such areas where necessary is to release amount of heat to reduce the iron oxide according to the above Equation to effect and a maximum temperature without ring formation or sintering maintain. It is known that the reduction of iron ore by carbon does not take place at a constant speed. It is therefore necessary when one operates as close to a safe maximum operating temperature as possible, like this in practice it is common to use regulated, differently sized amounts of thermal energy release to the greatest possible chemical conversion or reduction in any or all parts of the reacting mass.

Durch diese Technik ist es möglich, eine festgelegte i Temperaturbedingung in jedem Teil des Ofens mit einer regelbaren Genauigkeit von etwa ±3° C einzustellen und aufrechtzuerhalten. Im vorliegenden Beispiel wird das Eisenerz am wirksamsten bei einer Temperatur von etwa 1060° C reduziert, und diese Temperatur wird mit der genannten Genauigkeit über mehr als die Hälfte der Ofenlänge aufrechterhalten. Diese Betriebsbedingung ergab eine schnelle, sehr weitgehende Reduktion des Eisenerzes (80 bis 90 % des gesamten Eisens wurden zu Metall reduziert). Ferner schloß eine derartige genaue Temperaturregelung tatsächlich eine Bildung irgendwelcher bedeutender Sinterkörper aus, obwohl die Betriebstemperatur eben gerade unterhalb der Temperatur, bei der Sinterung eingetreten wäre, lag. Es trat daher keine Ringbildung ein, und es gab deshalb auch keine Blockierung in freiem Durchlauf des Materials. Auch trat keinerlei Beschädigung der Ofenwände ein, die ein vorzeitiges Stillsetzen der Vorrichtung nötig machen könnte.With this technique it is possible to have a fixed temperature condition in each part of the furnace with an adjustable accuracy of about ± 3 ° C and maintain. In this example, the iron ore is most effective at a temperature of about 1060 ° C, and this temperature is reduced with the Maintain the specified accuracy over more than half the furnace length. These Operating conditions resulted in a rapid, very extensive reduction in iron ore (80 to 90% of all iron has been reduced to metal). Also closed one such precise temperature control actually has some significant formation Sintered body, although the operating temperature is just below the temperature would have occurred during sintering, lay. There was therefore no ring formation, and there was therefore no blockage in the free passage of the material. Also stepped no damage to the furnace walls that would cause the device to stop prematurely might make it necessary.

In Fig. 2 ist eine typische Temperaturbedingung, wie sie in dem Ofen während des Reduktionsbetriebes aufrechterhalten wird, dargestellt. Der Grund, weshalb, wie dargestellt, das Einlaufende des Ofens auf einer Temperatur zwischen etwa 430 und 860° C gehalten wird, liegt in der Begrenzung durch die Konstruktionsmaterialien, die für die Zufuhrvorrichtung benutzt worden sind. Es ist jedoch, wenn erwünscht, möglich, beispielsweise im Bereich in der Nachbarschaft der Verbrennungskammer eine hohe Temperatur von etwa l040° C, im Mittelteil des Ofens eine Temperatur von 430° C und am Einlaufende des Ofens eine Temperatur von 1200° C aufrechtzuerhalten. Gleicherweise ist es möglich, Bereiche hoher Temperaturen im Mittelteil und niederer Temperaturen an den Enden oder abwechselnde Bereiche hoher oder niederer Temperaturen zu erzeugen. Wie dargelegt, ist es nur notwendig, die erforderliche Wärmemenge in dem richtigen Bereich durch Einführen des Sauerstoffes oder der Luft zur Verbrennung des gasförmigen Gemisches freizusetzen.In Fig. 2 is a typical temperature condition such as that in the furnace is maintained during the reduction operation is shown. The reason why, as shown, the inlet end of the furnace at a temperature between about 430 and is maintained at 860 ° C, is limited by the construction materials, which have been used for the feeding device. However, if desired, possible, for example one in the area in the vicinity of the combustion chamber high temperature of about 1040 ° C, in the middle part of the furnace a temperature of 430 ° C and maintain a temperature of 1200 ° C at the inlet end of the furnace. Likewise it is possible to have areas of high temperature in the middle part and low temperatures to generate at the ends or alternating areas of high or low temperatures. As stated, it is only necessary to put the required amount of heat in the right one Area by introducing oxygen or air to burn the gaseous To release mixture.

Es ist zu betonen, daß, abgesehen von dem in der Beschickung durch die Reduktion des Eisenoxydes entwickelten Kohlenmonoxyd, im wesentlichen nichts vom Kohlenstoffgehalt des Kokses. verbrannt wird. Die aus dem Ofen ausgetragenen Produkte enthalten den überschüssigen Koks, das reduzierte Eisen und etwas Asche und Gangart. Die restlichen brennbaren Gase werden praktisch vollständig verbrannt (in dem in Fig. 1 mit 5 bezeichneten Bereich). Eine Analyse der Abgase ergab: C02 . . . . . . . . . . . . . . . ... 19,2% 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 bis 3 % CO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,2% CH4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,8% ' N2 .................... Rest Im Dauerbetrieb ist es möglich, sehr befriedigende Ergebnisse durch Einstellen der Schornsteinklappe und durch Regelung der Einführung von Gas am Brenner zu erzielen. Wenn erforderlich, können die Luftventile an den Rohren ebenfalls nachgestellt werden, um mehr oder weniger Luft je nach Erfordernis eintreten zu lassen. Die Regulierung der Ventile der Luftzufuhrrohre ist jedoch oft nicht notwendig, wenn sich die Bedingungen einmal einigermaßen stabilisiert haben.It should be emphasized that, apart from that in the loading by the reduction of iron oxide evolved carbon monoxide, essentially nothing on the carbon content of the coke. is burned. The ones discharged from the furnace Products contain the excess coke, reduced iron and some ash and gait. The remaining flammable gases are practically completely burned (in the area denoted by 5 in FIG. 1). An analysis of the exhaust gases showed: C02 . . . . . . . . . . . . . . . ... 19.2% 02. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 to 3% CO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.2% CH4. . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.8% 'N2 .................... remainder In continuous operation it is possible very satisfactory results by adjusting the chimney flap and by regulation to achieve the introduction of gas at the burner. If necessary, the air valves can on the pipes can also be readjusted to allow more or less air as required to let enter. Regulation of the valves the air supply pipes however, this is often not necessary once conditions have stabilized to some extent to have.

Die bekannten Drehöfen, wie sie zu den meisten Anwendungszwecken benutzt werden, überschreiten selten eine Länge von 50 bis 60 m. Einer der Gründe für diese Längenbeschränkung ist, daß das Freisetzen der gesamten Wärmemengen an dem einen Ende des Ofens, wie es üblicherweise erfolgt, gewöhnlich den Aufbau eines Temperaturgradienten über einen Teil der oder auch über die gesamte Ofenlänge verursacht. Durch das Vorsehen geeigneter Vorrichtungen zum Einführen von Luft, wie sie hier beschrieben sind, und durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter fortschreitendem Weiterleiten eines brennbaren Gasgemisches zu einem gewünschten Bereich ist es jedoch möglich, die Länge von Drehrohröfen auf 90 m und mehr zu vergrößern. Eine solche Verlängerung von Drehrohröfen stellt in vielen Fällen einen erheblichen Vorteil dar.The well-known rotary kilns, as used for most purposes rarely exceed a length of 50 to 60 m. One of the reasons for this The length limitation is that the release of the entire amount of heat on one End of the furnace, as is usually done, usually building up a temperature gradient caused over part of or over the entire length of the furnace. By providence suitable devices for introducing air, as described here, and by using the method of the invention while forwarding in progress of a combustible gas mixture to a desired area, however, it is possible to increase the length of rotary kilns to 90 m and more. Such an extension of rotary kilns is a considerable advantage in many cases.

Claims

PATENT CLAIM: Process for reducing iron oxide containing Materials in a rotary kiln using solid carbonaceous reducing agent in excess without sintering or melting to metallic iron while passing the Mixture of substantial thickness through the furnace and introduction of an oxygen-containing one Gas at several points distributed over the length of the furnace, characterized in that that from the discharge end of the rotary kiln, a flow of hot combustible gases in countercurrent for loading through the furnace progressing to a respective front area is performed and also containing such an amount of oxygen in some areas Gas introduced into the furnace at each of the inlet points distributed along the length of the furnace is that the temperature there by burning a part of the combustible Gas and the carbon monoxide formed by the reduction on the required Height is maintained. The total amount of combustible gas imported and that of the Oxygen-containing gas are set in such a ratio to each other, that the gaseous combustible components are completely on their way through the furnace are burned, but the solid carbon reducing agent is essentially not is burned. Publications considered: German Patent No. 554 085; German patent application T 180 VI / 18a (published on 14 B. 1952); Engineering and Mining Journal, No. 6a, June 1957, p. 106.