DE1266330B - Process for the continuous production of carbonaceous iron - Google Patents

Process for the continuous production of carbonaceous iron

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DE1266330B
DE1266330B DEJ21343A DEJ0021343A DE1266330B DE 1266330 B DE1266330 B DE 1266330B DE J21343 A DEJ21343 A DE J21343A DE J0021343 A DEJ0021343 A DE J0021343A DE 1266330 B DE1266330 B DE 1266330B
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ore
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iron
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Claude Clement
Francois Eschard
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

C21bC21b

Deutsche Kl.: 18 a-13/14 German class: 18 a -13/14

Nummer: 1266 330Number: 1266 330

Aktenzeichen: J 21343 VI a/18 aFile number: J 21343 VI a / 18 a

Anmeldetag: 23. Februar 1962 Filing date: February 23, 1962

Auslegetag: 18. April 1968Open date: April 18, 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von kohlenstoffhaltigem Eisen durch Reduktion eines Eisenerzes, bei dem die Vorreduktion des Eisenerzes in einer ersten Reaktionszone bei einer Temperatur, die unterhalb der Sinterungstemperatur dieses Erzes liegt, mit einem Reduktionsgas durchgeführt wird, das aus einer zweiten Reaktionszone, in der die Reduktion des Eisenerzes zu Ende geführt wird, stammt. Dieses Verfahren besteht darin, daß die Endreduktion durch Einführung von gekracktem Methan und Sauerstoff in ein flüssiges kohlenstoffhaltiges Eisenbad durchgeführt wird, wobei die eingeführten Gase in gleicher Weise wie das aus der ersten Reaktionszone stammende vorreduzierte Mineral in die Mitte des kohlenstoffhaltigen Eisenbades eingeführt werden, und zwar in einer Höhe, die sich unter derjenigen der Oberfläche des Bades befindet, und wobei der Anteil des eingeführten Sauerstoffes unter der Sauerstoffmenge liegt, die das Freisetzen einer wesentlichen Menge Kohlendioxyd an der Oberfläche des Bades bewirkt.The present invention relates to a method for continuous production of carbonaceous iron by reducing an iron ore in which the pre-reduction of the iron ore in a first reaction zone at a temperature below that the sintering temperature of this ore is carried out with a reducing gas that is made of a second reaction zone in which the reduction of the iron ore is completed. This The process consists in the final reduction by the introduction of cracked methane and oxygen is carried out in a liquid carbonaceous iron bath, with the gases introduced in the same Way like the prereduced mineral coming from the first reaction zone into the middle of the carbonaceous one Iron baths are introduced at a level below that of the surface of the bath, and the proportion of oxygen introduced below the amount of oxygen which causes the release of a substantial amount of carbon dioxide on the surface of the bath.

In der USA.-Patentschrift 2 750 277 wurde bereits ein Verfahren zum Reduzieren und Schmelzen von Eisenerzen beschrieben, wobei die Reduktion des zerkleinerten Eisenerzes in festem Zustand durch ein aus einer Verbrennung eines Gases oder flüssigem Brennstoff stammendes reduzierendes Gas durchgeführt wird, worauf anschließend das reduzierte Erz einfach geschmolzen wird.In U.S. Pat. No. 2,750,277, a method for reducing and melting Iron ores described, the reduction of the crushed iron ore in the solid state by a from a combustion of a gas or liquid fuel derived reducing gas carried out after which the reduced ore is simply melted.

Demgegenüber besteht das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen aus einer Kombination von zwei Verfahrensmaßnahmen, nämlich erstens einer Vorreduktion eines feinzerkleinerten Eisenerzes in festem Zustand in einer ersten Reaktionszone durch reduzierende Gase, die aus einer zweiten Reaktionszone kommen, und zweitens einer sehr kräftigen Reduktion des vorreduzierten Eisenerzes in einier zweiten Reaktionszone in geschmolzenem Zustand durch Einleiten eines stark reduzierenden Gases, das aus gekracktem Methan besteht, in das flüssige Bad. Die wesentlichsten Unterschiede des erfindungsgemäßen Verfahrens von dem in der erwähnten USA.-Patentschrift beschriebenen Reduktionsverfahren bestehen darin, daß einerseits erfindungsgemäß eine kräftige Endreduktion in flüssiger Phase vorgenommen wird, während gemäß der USA.-Patentschrift das reduzierte Erz in der Endstufe einfach geschmolzen wird, und andererseits darin, daß die gemäß der Erfindung zugeführten Gase ein wesentlich stärkeres Reduktionsvermögen besitzen als die bei dem in der erwähnten USA.-Patentschrift beschriebenen Verfahren verwendeten Gase, die, ur-Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung
von kohlenstoffhaltigem Eisen
In contrast, the inventive method for reducing iron ores consists of a combination of two process measures, namely firstly a pre-reduction of a finely comminuted iron ore in the solid state in a first reaction zone by reducing gases coming from a second reaction zone, and secondly a very strong reduction of the pre-reduced iron ore in a second reaction zone in the molten state by introducing a strongly reducing gas consisting of cracked methane into the liquid bath. The main differences of the process according to the invention from the reduction process described in the aforementioned USA patent are that, on the one hand, according to the invention a strong final reduction is carried out in the liquid phase, while according to the USA patent the reduced ore is simply melted in the final stage, and on the other hand in the fact that the gases fed in according to the invention have a significantly greater reducing power than the gases used in the process described in the above-mentioned USA patent, the ur process for continuous production
of carbonaceous iron

Anmelder:Applicant:

Institut Francais du Petrole des Carburants
et Lubrifiants,
ίο Rueil-Malmaison, Seine-et-Oise (Frankreich)
Institut Francais du Petrole des Carburants
et Lubrifiants,
ίο Rueil-Malmaison, Seine-et-Oise (France)

Vertreter:
Dr. F. Zumstein,
Representative:
Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann
und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann
and Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, 8000 München 2, Bräuhausstr. 4Patent Attorneys, 8000 Munich 2, Bräuhausstr. 4th

Als Erfinder benannt:
Claude Clement, Bagneux, Seine;
Francois Eschard,
Croissy-sur-Seine, Seine-et-Oise (Frankreich)
Named as inventor:
Claude Clement, Bagneux, Seine;
Francois Eschard,
Croissy-sur-Seine, Seine-et-Oise (France)

a5 Beanspruchte Priorität:a 5 Claimed priority:

Frankreich vom 27. Februar 1961 (854 184) -France of February 27, 1961 (854 184) -

sprünglich aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff bestehend, bereits in einer vorangehenden Stufe zu einer durchgreifenden Eisenerzreduktion herangezogen wurden und daher im wesentlichen nur noch aus Kohlendioxyd bestehen. Diese Gase dienen nur noch dazu, die zum Schmelzen des reduzierten Erzes erforderliche Wärme zu liefern. Auf Grund des geringen Reduziervermögens dieser Gase ist es daher nicht möglich, sie zu einer kräftigen Reduktion in flüssiger Phase in Verbindung mit einer Vorreduktion in fester Phase zu verwenden, da sich die Reduktion in der Endphase eines Reduzierverfahrens infolge der geringen Reaktionsgeschwindigkeit sehr schwierig gestaltet und nur unter Verwendung von äußerst reduzierfähigen Gasen, wie sie beim Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, durchzuführen ist. Das erfindungsgemäße Reduzierverfahren, bei dem ein in einem Ofen gekracktes Erdgas (Methan) direkt in das flüssige Schmelzbad eingeführt wird, ermöglicht daher im Gegensatz zu dem in der USA.-Patentschrift 2 750 277 beschriebenen Reduktionsverfahren eine bessere Ausnutzung des Reduziervermögens des verwendeten gekrackten Erdgases, da das äußerstinitially consisting of carbon monoxide and hydrogen, already in a previous stage to one thorough iron ore reduction were used and therefore essentially only from Carbon dioxide. These gases only serve the purpose of melting the reduced ore To deliver heat. Because of the low reducing power of these gases, it is not possible, they lead to a strong reduction in the liquid phase in connection with a pre-reduction in the solid Phase to use because the reduction in the final phase of a reduction process due to the low Reaction speed made very difficult and only using extremely reducible Gases as used in the method of the present invention is to be carried out. The reduction method according to the invention, in which a natural gas (methane) cracked in a furnace directly is introduced into the molten molten bath, therefore, in contrast to that in the USA 2 750 277 described reduction process a better utilization of the reducing power of the used cracked natural gas as that is extremely

809 539/285809 539/285

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reduzierfähige Gas in der Endreduktionszone, in der Sauerstoff oder gekracktem Methan als Trägermedien ein maximales Reduziervermögen erforderlich ist, in in das flüssige kohlenstoffhaltige Eisenbad eingeführt flüssiger Phase mit dem vorreduzierten Eisen umge- werden. Es ist jedoch auch möglich, das vorbehansetzt wird, wobei neben einer wirksameren Reduktion delte Erz mittels eines Inertgasstromes oder unter der Vorteil erhalten wird, daß geringere Gasmengen 5 Verwendung mechanischer Fördereinrichtungen dem erforderlich sind. Vor allem die bessere wirtschaft- Bad zuzuführen.Reducible gas in the final reduction zone, in which oxygen or cracked methane as carrier media maximum reducibility is required, introduced into the liquid carbonaceous iron bath liquid phase with the pre-reduced iron. However, it is also possible to do this in advance is, in addition to a more effective reduction ore delte by means of an inert gas stream or under the advantage is obtained that smaller amounts of gas 5 use mechanical conveyors required are. Above all, the better economic bath to supply.

liehe Ausnutzung des erftndungsgemäß verwende- Diese Durchführungsart, die infolge der erfin-borrowed utilization of the inventively used This type of implementation, which is due to the invented

ten Reduziergases stellt gegenüber den in der erwähn- dungsgemäßen Kombination zweier aufeinanderfolten USA.-Patentschrift beschriebenen Maßnahmen gender Reduktionsstufen möglich ist, bietet zahlreiche einen großen Vorteil dar. io Vorteile im Vergleich zu den üblicherweise für dasth reducing gas is compared to the combination mentioned in the two successive USA. Patent specification described measures gender reduction stages is possible, offers numerous is a great advantage. io advantages compared to the usual for the

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver- Schmelzen von in Form von feinen Teilchen erhaltefahrens besteht darin, daß das gekrackte Erdgas nem reduziertem Erz oder Oxyd verwendeten techneben seiner Reduktionswirkung auch zur Wärme- nischen Verfahren.Another advantage of the melting process of the present invention in the form of fine particles is that the cracked natural gas used a reduced ore or oxide techneb its reducing effect also contributes to the thermal process.

erzeugung dient, und zwar um einerseits eine aus- Tatsächlich kann infolge des Vorhandenseins vongeneration serves, on the one hand to an out- In fact, as a result of the presence of

reichende Reaktionsgeschwindigkeit in fester Phase 15 aufgelöstem Kohlenstoff in dem Kohleneisenbad zuzu ermöglichen und andererseits das erzeugte Metall sammen mit der Einführung von vorreduziertem Erz in geschmolzenem Zustand zu erhalten. Die erfin- unter die Oberfläche des Bades ein Kontakt des flüsdungsgemäß erfolgende direkte Einleitung einer be- sigen Eisen oxyds mit den Wänden des Reaktors verstimmten Menge einer Mischung aus Methan und mieden werden und damit gleichzeitig ein schneller Sauerstoff in die Mitte des Schmelzbades ist hinsieht- 20 Verfall derselben infolge der Korrosionswirkung des lieh der an das Bad abgegebenen Wärmemenge Eisenoxyds bei den Temperaturen, bei denen das wesentlich wirksamer, als wenn die gleiche Gasmenge Verfahren durchgeführt wird. Dieser Vorteil bleibt verbrannt wird und die erhaltene Flamme die Ober- auch noch im Vergleich zu Verfahren bestehen, in fläche des aufzuheizenden Bades überstreicht, so wie denen das reduzierte Eisenoxyd von einer Flamme dies bei dem in der USA.-Patentschrift 2 750 277 be- 25 geschmolzen und in flüssigem Zustand in die Oberschriebenen Verfahren der Fall ist. Es wird daher fläche des Bades eingeführt wird, denn auch hier erfindungsgemäß bedeutend weniger Gas verbraucht. kann eine Berührung zwischen dem flüssigen Eisen-sufficient solid phase reaction rate to add dissolved carbon in the coal iron bath and on the other hand the metal produced together with the introduction of pre-reduced ore in the molten state. The inven- under the surface of the bath a contact of the fluid according to the direct introduction of a sedate iron oxide into the walls of the reactor went out of tune Amount of a mixture of methane and be avoided and thus a faster Oxygen in the middle of the molten bath is seen to decay as a result of the corrosive action of the lent the amount of heat given off by iron oxide to the bath at the temperatures at which that much more effective than when the same amount of gas is carried out. This advantage remains is burned and the flame obtained in the upper also exist in comparison to method surface of the bath to be heated, like those of the reduced iron oxide from a flame this in the case of the US Pat. No. 2,750,277 melted and in the liquid state in the above-mentioned Procedure is the case. It is therefore introduced area of the bath, because here too according to the invention consumes significantly less gas. contact between the liquid iron

Wie bereits erwähnt, wird erfindungsgemäß die oxyd und den Wänden des Reaktors nur schwer verReduktion von Eisenerz in zwei Schritten durchge- mieden werden. Schließlich hat das erfindungsführt. In der ersten Reaktionszone wird das Eisenerz 30 gemäße Verfahren im Vergleich zu der letztgenannbei einer niedrigeren Temperatur als die Sinterungs- ten Lösung den Vorteil einer größeren Reaktionstemperatur des Erzes mit einem Reduktionsgas kon- geschwindigkeit, die darauf zurückzuführen ist, daß taktiert, das hauptsächlich aus Kohlenoxyd und Was- das Erz in das Bad in einer Höhe eingeführt wird, die serstoff besteht und mindestens teilweise aus der merklich unter der Oberfläche des Bades liegt, da zweiten Reaktionszone stammt. Die vorzugsweise bei 35 sich dadurch das Erz oder Oxyd viel ebenmäßiger in einer Temperatur zwischen 500 und 700° C durch- dem Bad verteilt, während die Reduktion von auf die geführte erste Reduktion wird so lange durchgeführt, Oberfläche des Bades eingeführtem Oxyd durch Zerbis der Reduktionsgrad des Erzes mindestens 70 streuung bewirkt wird, wodurch die Reaktionsund höchstens 98%, vorzugsweise 90 bis 98%, be- geschwindigkeit erheblich eingeschränkt wird,
trägt. Das aus der ersten Reaktionszone stammende 40 Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können sovorreduzierte Mineral wird zusammen mit gekracktem wohl reine, nur aus Eisenoxyd bestehende Erze wie Methan und Sauerstoff zur Endreduktion in der Mitte auch Erze behandelt werden, die Unreinheiten enteines kohlenstoffhaltigen Eisenbades eingeführt, und halten, und besonders Gangstein. In dem letztgenannzwar in einer solchen Höhe, die sich unter der Ober- ten Fall ist es besonders vorteilhaft, ein bekanntes fläche des Bades befindet. Der zugeführte Sauerstoff 45 Schmelzmittel hinzuzufügen, dessen saure oder bawird dabei so reguliert, daß er unter der Sauerstoff- sische Beschaffenheit in Abhängigkeit von der Zumenge liegt, die das Freiwerden einer wesentlichen sammensetzung des Gangsteins gewählt wird, wobei Menge Kohlendioxyd an der Oberfläche des Bades das Schmelzmittel vor der ersten Stufe, im Verlauf bewirkt. Das in dieser Endreduktionszone anfallende derselben oder sogar nach der Einführung des vorkohlenstoffhaltige Eisen wird in einer Menge abge- 50 reduzierten Erzes in das Metallbad eingeführt werzogen, die der Eisenmenge entspricht, die in Form den kann. Die durch den Kohlenstoff des Metallbades des teilweise reduzierten Erzes zugeführt wird. nicht reduzierten Unreinheiten sammeln sich dann in
As already mentioned, according to the invention the oxide and the walls of the reactor can only be avoided with difficulty by reducing iron ore in two steps. After all, that led to the invention. In the first reaction zone, the iron ore 30 according to the method compared to the latter, at a lower temperature than the sintered solution, has the advantage of a higher reaction temperature of the ore with a reducing gas, which is due to the fact that it is mainly composed of carbon oxide and what- the ore is introduced into the bath at a level which is made up of hydrogen and at least in part which is appreciably below the surface of the bath since the second reaction zone originates. The ore or oxide is preferably distributed much more evenly through the bath at a temperature between 500 and 700 ° C, while the reduction of the oxide introduced on the first reduction is carried out for as long as the surface of the bath is reduced by the degree of reduction at least 70% of the ore is scattered, which considerably limits the reaction rate and a maximum of 98%, preferably 90 to 98%, speed,
wearing. The mineral that originates from the first reaction zone can be treated with the process according to the invention, together with cracked, probably pure, ores such as methane and oxygen only consisting of iron oxide, for the final reduction in the middle, and ores that contain impurities from a carbonaceous iron bath and hold, and especially Gangstein. In the latter, although at such a height that is below the upper case, it is particularly advantageous to have a known area of the bath. To add the supplied oxygen 45 flux, the acidic or basic properties of which is regulated in such a way that it is below the oxygen-sic quality depending on the amount selected to release an essential composition of the gangue stone, the amount of carbon dioxide on the surface of the bath being the Flux before the first stage, effected in the course. The same or even after the introduction of the pre-carbon-containing iron, which occurs in this final reduction zone, is introduced into the metal bath in an amount of reduced ore which corresponds to the amount of iron that can be in the form. Which is supplied by the carbon of the metal bath of the partially reduced ore. unreduced impurities then accumulate in

Unter dem Reduktionsgrad versteht man den Pro- Form von Schlacke an der Oberfläche dieses Bades, zentsatz an Sauerstoff, der dem Erz durch die Reduk- Die erste Reduktionsstufe kann in einer oder inThe degree of reduction is the pro-form of slag on the surface of this bath, The first reduction stage can be carried out in or in

tion entzogen wurde. So hat beispielsweise ein auf 55 mehreren aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt 80 % reduziertes Eisenerz Fe2O3 eine durchschnitt- werden, z. B. in einem oder in mehreren Reaktoren, liehe Zusammensetzung, die FeO03 entspricht. in denen das Erz günstig im Gegenstrom zu dem Gas-tion was withdrawn. For example, an iron ore Fe 2 O 3 reduced by 80% over several successive phases has an average, e.g. B. in one or more reactors, borrowed composition that corresponds to FeO 03. in which the ore is cheap in countercurrent to the gas

Es ist erstrebenswert, die unter den Bedingungen strom zirkulieren kann.It is desirable that electricity can circulate under the conditions.

der ersten Reaktionsstufe erfolgende Kohlenstoff- Die Temperatur des Erzes wird im Verlauf derThe temperature of the ore is increased in the course of the first reaction stage

abscheidung auf dem reduzierten Eisenerz möglichst 60 ersten Verfahrensstufe vorzugsweise auf einem Stand weit fortschreiten zu lassen, da die Kohlenstoff ablage- gehalten, bei dem eine wesentliche Sinterung dieses rung insbesondere den Vorteil bietet, die Neigung der Erzes vermieden und gleichzeitig eine zufriedenstel-Erzpartikeln zur Agglomeration zu verringern und lende Reaktionsgeschwindigkeit erzielt wird. Außerdie Beendigung der Reduktion in dem Flüssigkeits- dem, wenn der Vorteil ausgenutzt werden soll, der bad der letzten Stufe zu erleichtern. 65 sich aus der Ablagerung des Kohlenstoffes auf demDeposition on the reduced iron ore if possible 60 first process stage, preferably on a stand To allow far to progress, since the carbon is kept deposited, in which a substantial sintering of this tion in particular offers the advantage that the inclination of the ore is avoided and at the same time a satisfactory ore particles to reduce agglomeration and slow reaction speed is achieved. Except those Termination of the reduction in the liquid when the benefit is to be taken advantage of bathroom of the last stage to facilitate. 65 result from the deposition of carbon on the

Nach Beendigung: der ersten Reduktionsstufe liegt Erz ergibt, wird das Erz vorteilhafterweise auf einer das teilweise reduzierte Erz in feinverteiltem Zustand verhältnismäßig niedrigen Temperatur gehalten, z. B. vor und kann beispielsweise unter Verwendung von zwischen 500 und 700° C, entweder während desAfter completion: the first reduction stage results in ore, the ore is advantageously on one the partially reduced ore is kept in a finely divided state at a relatively low temperature, e.g. B. before and can, for example, using between 500 and 700 ° C, either during the

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ganzen Verlaufes dieser ersten Stufe oder nur wäh- eine Temperatur gebracht wurde, die gleich oderthe entire course of this first stage or only while a temperature was brought which is equal to or

rend des zweiten Teils derselben. wesentlich höher ist als diejenige, bei der diese ersteend of the second part of the same. is much higher than the one at which this first

Der Sauerstoff, z. B. in Form von Luft, sowie das Reduktionsstufe durchgeführt wird,
gekrackte Methan, z. B. in Form von gekracktem Es ist im allgemeinen vorteilhaft, zur Durchfüh-Erdgas, ebenso wie das vorreduzierte Erz, werden in 5 rung des Verfahrens die verschiedenen verwendeten das kohlenstoffhaltige Eisenbad eingeführt in einer Gase und Feststoffe vorzuheizen und die Wärme der merklich unter der Oberfläche des Bades befindlichen verschiedenen Produkte, welche aus der Reduktions-Höhe, so daß das Gas und die Feststoffe sich gleich- anlage austreten, in Wärmeaustauschern wieder zumäßig im Innern des Bades verteilen können. rückzugewinnen.
The oxygen, e.g. B. in the form of air, as well as the reduction stage is carried out,
cracked methane, e.g. B. in the form of cracked It is generally advantageous to carry out natural gas, as well as the prereduced ore, in 5 tion of the process the various used the carbonaceous iron bath are introduced in a gases and solids to preheat and the heat of the appreciably below the surface The various products located in the bath, which from the reduction level, so that the gas and the solids escape at the same time, can be moderately distributed in heat exchangers inside the bath. to win back.

Die Temperatur des Eisenkohlenbades wird höher io Da infolge der gleichen Verteilung der Reduktion gewählt als seine Erstarrungstemperatur, die von dem die aus dem Reaktor, in dem die erste Reduktions-Gehalt des Bades an Kohlenstoff abhängt. stufe durchgeführt wird, ausströmenden Gase nichtThe temperature of the iron-carbon bath becomes higher due to the equal distribution of the reduction chosen as its solidification temperature, that of that of the reactor in which the first reduction content of the bath depends on carbon. stage is carried out, escaping gases are not

In der Praxis wird man bei einer Temperatur ar- vollkommen oxydiert sind, kann es vorteilhaft sein,In practice one will be completely oxidized at a temperature ar- it may be advantageous to

beiten, die beträchtlich höher ist als die so bestimmte daraus in bekannter Weise das Kohlensäuregas undwork, which is considerably higher than the so determined from it in the known manner the carbonic acid gas and

Minimaltemperatur, so daß einerseits jede unzeitige 15 den Wasserdampf zu entfernen und sie dann wiederMinimum temperature, so that on the one hand any untimely 15 to remove the water vapor and then again

Verfestigung vermieden wird, die sich aus einer zu- in dem gleichen Reaktor umlaufen zu lassen,Solidification is avoided, which can circulate from one to the same reactor,

fälligen Änderung der Zusammensetzung des Bades Die folgenden Beispiele, die nicht als einschrän-Due changes to the composition of the bath The following examples, which are not intended to be limiting

ergeben kann, und andererseits das Bad in einem kend anzusehen sind, erläutern die Anwendung descan result, and on the other hand, the bathroom can be seen in a kend, explain the application of the

guten flüssigen Zustand gehalten wird. Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Es verstehtgood fluid condition is maintained. Method of the present invention. It understands

Wenn man ein Gemisch, dessen Kohlenstoffgehalt 20 sich, daß gemäß diesen Beispielen alle BewegungenIf you have a mixture with a carbon content of 20 that, according to these examples, all movements

beinahe der eutektischen Zusammensetzung (4% der Feststoffe und der Gase kontinuierlich sind, daßalmost the eutectic composition (4% of the solids and gases are continuous that

Kohlenstoff) entspricht, mit einer geeigneten Schlacke die angegebenen Substanzmengen der ProduktionCarbon) corresponds, with a suitable slag, to the specified substance quantities of production

verwendet, kann man bei einer relativ geringen Tem- einer Tonne Kohleneisen pro Zeiteinheit entsprechenused, one can correspond to one ton of coal iron per unit of time at a relatively low temperature

peratur arbeiten, z. B. zwischen 1200 und 1300° C, und daß die Gasvolumen bei normalen Temperatur-work temperature, e.g. B. between 1200 and 1300 ° C, and that the gas volume at normal temperature

und gleichzeitig eine hohe Reduktionsgeschwindigkeit 25 und Druckbedingungen angegeben sind (Temperaturand at the same time a high reduction rate and pressure conditions are specified (temperature

beibehalten. von ungefähr 20° C und Atmosphärendruck vonmaintained. of about 20 ° C and atmospheric pressure of

Das kohlenstoffhaltige Eisen kann periodisch oder 760 mm Quecksilbersäule).The carbon-containing iron can be periodic or 760 mm of mercury).

kontinuierlich, z. B. an einem Punkt abgezogen wer- Diese Beispiele sind in der Zeichnung durch diecontinuously, e.g. B. be deducted at one point These examples are shown in the drawing by the

den, an dem es weder teilweise reduzierte Erzteilchen Fig. 1 und 2 dargestellt.the one on which there are neither partially reduced ore particles shown in FIGS. 1 and 2.

mit sich führt noch Schlackenteilchen, falls Schlacke 30 F i g. 1 stellt eine Reduktion dar, in der nur einewith it still carries slag particles, if slag 30 F i g. 1 represents a reduction in which only one

verwendet wird. Daher ist es vorteilhaft, die Abzugs- einzige Reduktionsphase für die erste Stufe ange-is used. It is therefore advantageous to set the deduction only reduction phase for the first stage.

öffnung für diese Produkte so weit entfernt wie mög- wandt wird und in der das aus dieser Phase stam-opening for these products as far away as possible and in which the products from this phase

lich von den Einführungsöffnungen für das vorredu- mende teilweise oxydierte Gas verbrannt wird, umLich is burned from the introduction openings for the pre-reducing partially oxidized gas to

zierte Erz und das Gas anzubringen. Wärme für die verwendeten Wärmeaustauscher zudecorated ore and to attach the gas. Heat for the heat exchanger used

Die Sauerstoff- und gegebenenfalls die Reduktions- 35 liefern.The oxygen and possibly the reduction 35 supply.

gasmengen werden so gewählt, daß sie genügen, um Fig. 2 stellt eine Reduktion mit zwei Reduktionsgleichzeitig die Endreduktion des Erzes, seine Karbu- phasen in der ersten Stufe dar, in der die aus diesen rierung und die Aufrechterhaltnug der Temperatur beiden Phasen stammenden, teilweise oxydierten des Kohleneisenbades auf ihrem ursprünglichen Gase wieder in Umlauf gebracht werden.
Stand, vorzugsweise ohne zusätzliche Wärme, zu 4° Ti ■ ' 1 1
sichern. Diese Bedingung setzt voraus, daß die an der ei spie
Oberfläche des Bades ausströmenden Gase nur aus 1,41 pulverisiertes Eisenoxyd, das ungefähr der CO und H2 bestehen. Ein solches Ergebnis kann Formel Fe2O3 entspricht und vorher auf eine Tempegemäß der Erfindung leicht erzielt werden, ohne daß ratur von 700° C gebracht wurde, wird durch die es nötig ist, zu große Gasmengen anzuwenden, und 45 Leitung 2 in den Reaktor 1 (Fig. 1) eingeführt, zwar wird dies durch den Umstand ermöglicht, daß Durch die Leitung 3 werden in entgegengesetzter das Erz einer Vorreduktion von 70 bis 98% unter- Richtung 1885 m3 Reduktionsgase zugeführt, die im zogen wurde. wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenoxyd be-
Gas quantities are chosen so that they are sufficient. Fig. 2 shows a reduction with two reductions at the same time the final reduction of the ore, its karbu phases in the first stage, in which the two phases originating from this ration and the maintenance of the temperature, partially oxidized coal iron bath to be brought back into circulation to their original gases.
Stand, preferably without additional heat, at 4 ° Ti ■ '1 1
to back up. This condition assumes that the egg spit
The surface of the bath exhausting gases consist only of 1.41 powdered iron oxide, which is roughly composed of CO and H 2 . Such a result can correspond to the formula Fe 2 O 3 and can easily be achieved beforehand to a temperature according to the invention without bringing the temperature to 700 ° C., which makes it necessary to use excessively large amounts of gas, and line 2 into the reactor 1 (Fig. 1) introduced, although this is made possible by the fact that the ore of a pre-reduction of 70 to 98% under-direction 1885 m 3 of reducing gases are fed through the line 3 in the opposite direction, which was drawn in the. essentially consists of hydrogen and carbon

Die Möglichkeit, auf diese Art unmittelbar, ohne stehen und vorher in dem Wärmeaustauscher 4 aufThe possibility of standing in this way immediately without having to stand in the heat exchanger 4 beforehand

zusätzliche Wärme von außen, Gußeisen oder Koh- 5o eine Temperatur von 650° C erhitzt wurden. Dasadditional heat from outside, cast iron or carbon was heated to a temperature of 650 ° C. That

lenstoffstahl zu erhalten, stellt einen erheblichen ungefähr auf 80 % reduzierte Erz wird durch dieObtaining fuel steel represents a significant ore reduced to approximately 80% by the

Vorteil dar, der in einer wesentlichen Vereinfachung Leitung 5 in den Ofen 6 befördert, wo es durch denAdvantage is that conveyed in a substantial simplification line 5 in the furnace 6, where it is through the

der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorher in dem Ofen 12 gekrackten und bei einerthe means for carrying out the process previously cracked in the furnace 12 and at a

zum Ausdruck kommt, und in der Möglichkeit, infolge Temperatur von 1000° C durch die Leitung 11 zu-is expressed, and in the possibility of a temperature of 1000 ° C through the line 11 to

des Vermeidens jeglicher Wärmeübertragung entspre- 55 geführten Erdgasstrom in das Schmelzbad 7 heraus-the avoidance of any heat transfer corresponding to the natural gas flow guided out into the molten bath 7-

chende Energieverluste zu unterbinden. Es ist übri- gestoßen wird. Das Volumen des kalten Erdgases,to prevent the corresponding energy losses. It's left over. The volume of the cold natural gas,

gens möglich, dieses Gußeisen oder diesen Kohlen- das durch die Leitung 13 in den Ofen 12 eingeführtAlternatively, this cast iron or this carbon can be introduced into the furnace 12 through the line 13

stoffstahl zu verändern, indem man verschiedene, wird, erreicht 917 m3. Gleichzeitig werden 419 m3 Altering steel by making different ones, will reach 917 m 3 . At the same time, 419 m 3

dem Fachmann bekannte Zusätze hineingibt, so daß Sauerstoff, der in dem Wärmeaustauscher 8 aufthe person skilled in the art adds additives, so that oxygen in the heat exchanger 8 on

man z. B. SpezialStähle erhält. 6° 1000° C erwärmt wurde und aus der der Leitung 10one z. B. Special steels received. 6 ° 1000 ° C was heated and from the line 10

Eine Erwärmung durch Verbrennung von Gas über kommt, durch die Leitung 9 in den Ofen 6 einge-A heating by combustion of gas comes over, through the line 9 in the furnace 6.

dem Bad, wodurch die aus dem Bad ausströmenden führt.the bath, which leads to the effluent from the bath.

Gase verunreinigt würden und daher ungeeignet Der Guß wird periodisch oder kontinuierlich durchGases would be contaminated and therefore unsuitable. The casting is carried out periodically or continuously

wären, das Erz richtig vorzureduzieren, ist von der das Gußloch 14 abgezogen. Die aus dem Schmelzbadwould be to reduce the ore correctly, the casting hole 14 is deducted. The ones from the weld pool

vorliegenden Erfindung ausgeschlossen. 65 durch die Leitung 15 bei einer Temperatur von un-present invention excluded. 6 5 through line 15 at a temperature of un-

Im Verlauf der ersten Reduktionsstufe ist es im gefähr 1500° C strömenden Gase, die aus ungefähr allgemeinen nicht von Nutzen, zusätzliche Wärme zu- 1835 m3 Wasserstoff und 880 m3 Kohlenoxyd bezuführen, wenigstens nicht, wenn das Erz vorher auf stehen, werden zum Teil (1885 m3) in den Wärme-In the course of the first reduction stage it is around 1500 ° C flowing gases that are generally not useful to add additional heat to 1835 m 3 of hydrogen and 880 m 3 of carbon oxide, at least not if the ore is up beforehand Part (1885 m 3 ) in the heat

austauscher 4 und zum Teil (830 ms) in die Leitung 16 geleitet. Der letztgenannte Teil ist für die Heizung des Ofens 12, des Wärmeaustauschers 8 und des Erzes 2 verfügbar.exchanger 4 and partly (830 m s ) in the line 16 passed . The latter part is available for heating the furnace 12, the heat exchanger 8 and the ore 2.

Die aus dem Reaktor 1 durch die Leitung 17 entströmenden Gase haben einen hohen Gehalt an Brenngasen und können entweder so wie sie sind oder nach Entfernung des darin enthaltenen Kohlensäuregases 18« und des Wasserdampfes 18 δ in der Einrichtung 18 verbrannt werden, um Wärme zu lie- ίο fern. Zu diesem Zweck werden sie durch die Leitung 19 in die verschiedenen Wärmeaustauscher geleitet.The gases flowing out of the reactor 1 through the line 17 have a high content of fuel gases and can either be burned as they are or after the carbonic acid gas 18 ″ and the water vapor 18 δ contained therein have been removed in the device 18 in order to generate heat. ίο far. For this purpose, they are passed through line 19 into the various heat exchangers.

In dem Wärmeaustauscher 4, der den Kühlstromkreis 20-21 enthält, wird die Wärme der von 1500° C auf ungefähr 650° C abgekühlten Reduktionsgase wieder zurückgewonnen. Dagegen werden der Ofen 12 und der Wärmeaustauscher 8 durch die Stromkreise 24-25 bzw. 22-23 geheizt.In the heat exchanger 4, which contains the cooling circuit 20-21 , the heat of the reducing gases cooled from 1500 ° C. to approximately 650 ° C. is recovered. In contrast, the furnace 12 and the heat exchanger 8 are heated by the circuits 24-25 and 22-23, respectively.

Beispiel 2 ao Example 2 ao

Ein in F i g. 2 dargestellter Ofen 26, der zwei unterschiedliche Reduktionszonen 27 und 28 enthält, wird verwendet und 1,41 pulverisiertes Eisenoxyd, das ungefähr der Formel Fe2O3 entspricht und vorher auf eine Temperatur von 700° C erhitzt wurde, in die Zone 27 durch die Leitung 29 eingeführt.One shown in FIG. 2 , which contains two different reduction zones 27 and 28, is used and 1.41 pulverized iron oxide, which corresponds approximately to the formula Fe 2 O 3 and was previously heated to a temperature of 700 ° C., into zone 27 through the Line 29 introduced.

An dem entgegengesetzten Ende der Zone 27 werden durch die Leitungen 30, 31 und 32 bei einer Temperatur von 650° C hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenoxyd bestehende Reduktionsgase zugeführt. Das auf 88% reduzierte Erz wird in Pfeilrichtung 33 in die Zone 28 des Ofens 26 geleitet, wo es auf einen durch die Leitung 34 zugeführten Kohlenoxyd- und Wasserstoffstrom stößt. In dieser Zone setzt sich Kohlenstoff auf dem Erz ab, ohne daß sich der Reduktionsgrad des Erzes wesentlich verändert. Anschließend wird das Erz durch die Leitung 35 in den Ofen 36 geleitet, wo es durch den vorher in dem Ofen 42 gekrackten und bei einer Temperatur von 1000° C durch die Leitung 41 zugeführten Methanstrom in das Schmelzbad 37 gestoßen wird. Das Volumen des kalten Methans, das durch die Leitung 43 in den Ofen 42 eingeführt wird, erreicht 585 m3. Gleichzeitig werden 281 m3 Sauerstoff, der aus der Leitung 40 kommt und in dem Wärmeaustauscher 38 auf 1000° C erhitzt wurde, durch die Leitung 39 in den Ofen 36 eingeführt.At the opposite end of the zone 27 , reducing gases consisting mainly of hydrogen and carbon oxide are fed in through the lines 30, 31 and 32 at a temperature of 650 ° C. The ore, reduced to 88%, is directed in the direction of arrow 33 into zone 28 of furnace 26 , where it encounters a stream of carbon oxide and hydrogen supplied through line 34. In this zone, carbon is deposited on the ore without the degree of reduction of the ore being significantly changed. The ore is then passed through the line 35 into the furnace 36, where it is pushed into the molten bath 37 by the methane stream previously cracked in the furnace 42 and fed through the line 41 at a temperature of 1000 ° C. The volume of cold methane introduced into furnace 42 through line 43 reaches 585 m 3 . At the same time, 281 m 3 of oxygen, which comes from the line 40 and has been heated to 1000 ° C. in the heat exchanger 38, is introduced into the furnace 36 through the line 39.

Der Guß wird periodisch oder kontinuierlich durch das Gußloch 44 abgezogen. Die durch die Leitung 45 bei einer Temperatur von ungefähr 1500° C aus dem Schmelzbad entströmenden Gase, die aus ungefähr 628 m3 Kohlenoxyd und 1170 m3 Wasserstoff bestehen, passieren den Wärmeaustauscher 46, den sie bei einer Temperatur von 650° C wieder verlassen und zum Teil (580 m3) in die Leitung 30 und zu einem anderen Teil (1218 m3) in die Leitung 34 strömen.The casting is withdrawn through the casting hole 44 periodically or continuously. The gases flowing out of the molten bath through line 45 at a temperature of approximately 1500 ° C., consisting of approximately 628 m 3 of carbon oxide and 1170 m 3 of hydrogen, pass through the heat exchanger 46, which they leave again at a temperature of 650 ° C. and flow partly (580 m 3 ) into line 30 and another part (1218 m 3 ) into line 34.

Die aus der Zone 28 des Ofens für die Vorreduktion entströmenden Gase werden durch die Leitung 32 der Zone 27 des gleichen Ofens zugeführt. Die aus der Zone 27 kommenden Gase strömen durch die Leitung 47 in die Einheit 48, von wo sie nach Abkühlung und Entfernung des darin enthaltenen Kohlensäuregases 49 und des Wassers 50 wieder durch die Leitung 51 ausströmen. Ein Teil davon (ungefähr 1120 m3) wird durch die Leitung 52 ausgeschieden und verbrannt, um die Wärmeaustauscher zu heizen. Der andere Teil (677 m3) strömt durch die Leitung 53 in den Wärmeaustauscher 46, von wo er durch die Leitung 31 bei einer Temperatur von ungefähr 650° C wieder herauskommt.The gases flowing out of the zone 28 of the furnace for the prereduction are fed through the line 32 to the zone 27 of the same furnace. The gases coming from the zone 27 flow through the line 47 into the unit 48, from where they flow out again through the line 51 after cooling and removal of the carbonic acid gas 49 and the water 50 contained therein. A portion of this (approximately 1120 m 3 ) is discharged through line 52 and burned to heat the heat exchangers. The other part (677 m 3 ) flows through line 53 into heat exchanger 46, from where it comes out again through line 31 at a temperature of approximately 650 ° C.

Der Ofen 42 und der Wärmeaustauscher 38 werden durch die Stromkreise 56-57 bzw. 54-55 geheizt.Oven 42 and heat exchanger 38 are heated by circuits 56-57 and 54-55, respectively.

Aus einem Vergleich der Beispiele 1 und 2 ist die wesentliche Ersparnis an Methan zu ersehen, die sich aus der gleichzeitigen Durchführung einer beschleunigten Vorreduktion und einer anschließenden Vorkarburierung ergibt.From a comparison of Examples 1 and 2, the essential savings in methane can be seen, which are from the simultaneous implementation of an accelerated pre-reduction and a subsequent pre-carburization results.

Beispiel 3Example 3

1,41 Erz, das dem im Beispiel 2 genannten gleicht, werden in einem Ofen 26 reduziert, der zwei unterschiedliche Reduktionszonen 27 und 28 enthält, deren Temperaturen auf 650 bzw 550° C gehalten werden.1.41 ore, which is the same as that mentioned in Example 2, is reduced in a furnace 26 which contains two different reduction zones 27 and 28, the temperatures of which are kept at 650 and 550 ° C., respectively.

Der Reduktionsgrad des Erzes erreicht 81% am Ausgang der Zone 27 und 94,5 % am Ausgang der Zone 28.The degree of reduction of the ore reaches 81% at the exit of zone 27 and 94.5% at the exit of zone 28.

Die Reduktion wird in dem Ofen 36 mittels aui dem Erz in den Zonen 27 und 28 abgelagertem Kohlenstoff beendet.The reduction is terminated in furnace 36 by carbon deposited on the ore in zones 27 and 28.

Dabei ist es unnötig, gekracktes Methan in den Ofen 36 einzuführen. Diesem werden nur 151 m3 auf 1000° C erwärmten Sauerstoff zugeführt.Thereby it is unnecessary to introduce cracked methane into the furnace 36. Only 151 m 3 of oxygen heated to 1000 ° C are fed into this.

Die aus dem Ofen 36 entströmenden Gase bestehen dann hauptsächlich aus Kohlenoxyd. Sie werden dann gleichzeitig mit 1946 m3 Reduktionsgas, dessen Herkunft im folgenden angegeben wird, in die Zone 28 geleitet.The gases flowing out of the furnace 36 then consist mainly of carbon oxide. They are then fed into zone 28 at the same time as 1946 m 3 of reducing gas, the origin of which is specified below.

Unabhängig davon werden der Zone 27 1914 m3 Reduktionsgas zugeführt, dessen Herkunft im folgenden genau angegeben wird.Independently of this, 1914 m 3 of reducing gas are fed to zone 27 , the origin of which is specified in detail below.

Ein Teil des aus den Zonen 27 und 28 ausgeschiedenen Gases dient zum Vorheizen des Erzes, während der restliche Teil in bekannter Weise behandelt wird, um daraus das Wasser und das Kohlensäuregas zu entfernen. Auf diese Art gewinnt man insgesamt 2840 m3 Reduktionsgas wieder, das hauptsächlich aus Kohlenoxyd und Wasserstoff besteht.Part of the gas separated from the zones 27 and 28 serves to preheat the ore, while the remaining part is treated in a known manner in order to remove the water and the carbonic acid gas therefrom. In this way, a total of 2840 m 3 of reducing gas is recovered, which mainly consists of carbon oxide and hydrogen.

Dieses Gas wird dann in die Zonen 27 und 28 zurückgeführt, gleichzeitig mit frischem Gas, das aus der teilweisen Verbrennung von 341 m3 Erdgas mittels 175 m3 Sauerstoff stammt. Auf diese Weise werden den Zonen 27 und 28 1914 bzw. 1946 m3 Redukduktionsgas bei einer Temperatur von 650° C zugeführt, wie oben angegeben.This gas is then returned to zones 27 and 28, at the same time as fresh gas that comes from the partial combustion of 341 m 3 of natural gas using 175 m 3 of oxygen. In this way, 1914 and 1946 m 3 of reducing gas are fed to zones 27 and 28, respectively, at a temperature of 650 ° C., as indicated above.

Das Vorheizen des Reduktionsgases erfolgt durch Verbrennung von insgesamt 50 m3 Erdgas in den Wärmeaustauschern.The reducing gas is preheated by burning a total of 50 m 3 of natural gas in the heat exchangers.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von kohlenstoffhaltigem Eisen durch Reduktion eines Eisenerzes, bei dem die Vorreduktion des Eisenerzes in einer ersten Reaktionszone bei einer Temperatur, die unterhalb der Sinterungstemperatur dieses Erzes liegt, mit einem Reduktionsgas durchgeführt wird, das aus einer zweiten Reaktionszone, in der die Reduktion des Eisenerzes zu Ende geführt wird, stammt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Endreduktion durch Einführung von gekracktem Methan und Sauerstoff in ein flüssiges kohlenstoffhaltiges Eisenbad durchgeführt wird, wobei die eingeführten Gase in gleicher Weise wie das aus der ersten Reaktionszone stammende vorreduzierte Mineral1. Process for the continuous production of carbonaceous iron by reduction of an iron ore, in which the pre-reduction of the iron ore in a first reaction zone occurs a temperature which is below the sintering temperature of this ore, with a reducing gas is carried out from a second reaction zone in which the reduction of the iron ore is brought to an end, originates, thereby characterized that this final reduction by introduction of cracked methane and Oxygen is carried into a liquid carbonaceous iron bath, the introduced Gases in the same way as the pre-reduced mineral originating from the first reaction zone in die Mitte des Kohleneisenbades eingeführt werden, und zwar in einer Höhe, die sich unterhalb der Oberfläche des Bades befindet, und wobei der Anteil des eingeführten Sauerstoffes unter der Sauerstoffmenge liegt, die das Freisetzen einer wesentlichen Menge Kohlendioxyd an der Oberfläche des Bades bewirkt.be introduced into the center of the coal iron bath at a level below it the surface of the bath is located, and the proportion of oxygen introduced below the Amount of oxygen lies in the release of a substantial amount of carbon dioxide on the surface of the bath. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reduktion bei einer2. The method according to claim 1, characterized in that the first reduction at a 1010 Temperatur zwischen 500 und 700° C durchgeführt wird.Temperature between 500 and 700 ° C is carried out. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktionsgrad der ersten, in festem Zustand durchgeführten Reduktion zwischen 90 und 98°/o liegt.3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the degree of reduction the first reduction carried out in the solid state is between 90 and 98%. In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2750 277.
Considered publications:
U.S. Patent No. 2750 277.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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