DE2133860A1 - Direct reduction of iron ore - using cyclone furnace and electric arc or induction furnace - Google Patents

Direct reduction of iron ore - using cyclone furnace and electric arc or induction furnace

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DE2133860A1
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Barker, Arnold Verdun, Palm Beach, New South Wales (Australien)
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Abstract

Iron ore is reduced directly to pure molten iron in a continuous process. The crushed and magnetically separated material is preheated in a fluidised bed at 850-900 degrees C, where sulphur is removed. Two further fluidised beds at 700 degrees C reduce the remaining Fe2O3 to Fe and FeO. This mixture passes into the main cyclone furnace where it reacts with a mixture of H2 and CO at 1000 degrees C, granulated limestone being fed in as a flux. The remainder of the FeO is reduced to Fe and the liquid iron collects on the hearth of the electric furnace underneath, which is integral with the cyclone. P and Si are removed in the slag and the pure iron is topped off, either intermittently or continuously. The cyclone waste gases, containing H2, H2O, CO and CO2, pass through a heat exchanger and are then cleaned and reconstituted with methane to form H2 and CO for reuse in the cyclone. Removal of sulphur prevent sticking in the cyclone furnace, where the reduction is relatively rapid.

Description

Verfahren zur Herstellung von Eisen aus Eisenerz Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Eisen aus Eisenerz. Hierbei wird das Eisenerz geschmolzen und es wird reines Eisen, das sehr leicht und einfach in Stahl umgewandelt werden kann, direkt aus Eisenerz hergestellt. Process for making iron from iron ore The invention relates to a process for making iron from iron ore. This is where the iron ore melted and it becomes pure iron, which is very easily and simply converted into steel can be made directly from iron ore.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: 1. Verarbeiten von Eisenerz zu einem feinen Pulver; 2. Abtrennen eines Teiles der Gangart von dem Eisenerz in einem Zyklon; 3. Behandlung des verbleibenden Erzes mit einem magnetischen Abtrennverfahren zum Abtrennen der nicht ferromagnetischen Gangart; 4. Vorwärmen des Eisenerzes aus dem magnetischen Abtrenner in einem Fluidbetterwärmer; 5. Behandlung des erwärmten Eisenerzes mit einem Vorreduktionsverfahren in einem Fluidbettreaktor; 6. Zufuhr des reduzierten Eisenerzes zu einem Zyklonofen, dem Kohlenmonoxyd und Wasserstoff bei einer Temperatur von ca. 10000C zugeführt werden, wobei das Eisenerz schließlich zu "Schwammeisen" (sponge iron) reduziert wird; 7. gleichzeitige Zufuhr von granulatartigem Kalkstein zu dem Zyklonofen; 8. Sammeln des Schwammeisens (sponge iron) ohne Einwirkung von atmosphärischen Einflüssen in einem elektrisch geheizten Ofen, in dem ein Eisenbad gebildet wird, auf dessen Oberfläche ein Schlackenbett gebildet wird; 9. Abstechen des geschmolzenen Eisens aus dem Bad je nach Bedarf.The inventive method is through the following process steps marked: 1. Processing iron ore into a fine powder; 2. Separating part of the gangue from the iron ore in a cyclone; 3. Treatment of the remaining ore using a magnetic separation process to separate the non-ferromagnetic gait; 4. Preheating the iron ore from the magnetic Separator in a fluid bed heater; 5. Treatment of the heated iron ore with a pre-reduction process in a fluidized bed reactor; 6. Supply of the reduced Iron ore to a cyclone furnace, the carbon monoxide and hydrogen at one temperature of approx. 10000C, whereby the iron ore finally becomes "sponge iron" (sponge iron) is reduced; 7. Simultaneous supply of granular limestone to the cyclone furnace; 8. Collect the sponge iron without exposure to atmospheric influences in an electrically heated furnace in which an iron bath is formed, on the surface of which a bed of slag is formed; 9. Parting off of the molten iron from the bath as needed.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird fein gemahlenes Eisenerz nach vorläufiger Abtrennung der Gangart in einem Zyklon durch ein magnetisches Feld geleitet und die nicht magnetische Gangart wird von den Eisenoxydteilchen abgetrennt. Diese Eisenoxydteilchen werden sodann in einem Fluidbett vorgewärmt, um Schwefel zu entfernen und die Oxydteilchen auf 9000C zu erwärmen, damit klebrige Phasen bei der nachfolgenden Reduktion vermieden werden. Die Vorreduktion wird schließlich in Fluidbetten vervollständigt. Die vorreduzierten Schwammeisenteilchen, die bis zu 30% FeO enthalten, werden schließlich zu Schwammeisen in einem Zyklon ofen durch nicht verschmutztes CO und H2 Gas bei 10000C reduziert. Die offene Basis des Zyklon ist die Oberseite eines tiefer gestellten elektrischen Lichtbogen- oder Induktionsofens. Die vollständig reduzierten Schwammeisentejlchen aus dem Zyklon mit 10000Cfallen in den geschlossenen Lichtbogen- oder Lnduktionsofen für das abschließende Schmelzen.In this method according to the invention, finely ground iron ore is obtained after preliminary separation of the gangue in a cyclone by a magnetic field and the non-magnetic gangue is separated from the iron oxide particles. These iron oxide particles are then preheated in a fluid bed to remove sulfur to remove and to heat the oxide particles to 9000C in order to avoid sticky phases the subsequent reduction can be avoided. The pre-reduction will eventually completed in fluid beds. The pre-reduced sponge iron particles that are up to Contains 30% FeO, it turns into sponge iron in a cyclone oven uncontaminated CO and H2 gas reduced at 10000C. The open base of the cyclone is the top of a lowered electric arc or induction furnace. The fully reduced Sponge iron ducks from the cyclone with 10000C falling into the closed arc or induction furnace for the final Melt.

Der elektrische Ofen hat ein basisches 6 - 8" Schlackenbett, in welchem Elektroden angeordnet sind (wenn ein Lichtbogenofen benutzt wird). Durch 0 den Strom wird eine Temperatur von 1600 C im geschmolzenen Schlackenbett aufrechterhalten. Die Schwammei senteilchen fallen auf das Schlackenbett und,8chmelze bei 156;0°C.The electric furnace has a 6 - 8 "basic slag bed in which Electrodes are in place (if an arc furnace is used). Through 0 the stream a temperature of 1600 C is maintained in the molten slag bed. The sponge particles fall onto the bed of slag and melt at 156.0 ° C.

Das geschmolzene Eisen stromt durch die Schlacke und sammelt sich im Ofenherd. Hierbei wird nahezu der gesamte Phosphor- und Schwefelgehalt des Eisens mit der basischen Schlacke zur Reaktion gebracht und hierdurch gebunden. Etwaige Siliciumoxyd und Siliciumdioxydteilchen, die in den Eisenteilchen enthalten sind und bislang noch nicht entfernt wurden, werden ebenfalls mit der basischen Schlacke zur Reaktion gebracht und hierin absorbiert.The molten iron flows through the slag and collects in the oven. Here, almost the entire phosphorus and sulfur content of the iron is used reacted with the basic slag and thereby bound. Any Silica and silica particles contained in the iron particles and have not yet been removed are also with the basic slag reacted and absorbed therein.

Nähere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Flußdiagrammes beschrieben.Further details of the method according to the invention are given below described with reference to the flow chart shown in the drawing.

(impact air mill) In einer geeigneten 5 ubleg wird aus Klumpen bestehendes Eisenerz zu feinen Teilchen gemahlen, die eine ausreichend große Feinheit für das erfindungsgemäße Verfahren haben (z. B. 200 Maschenweiten). Ein Teil der Gangart (Siliciumoxyd und Tonerde) wird durch einen Staubabzug eines Zyklones 2 abgezogen, indem die gemahlenen Eisenerzteilchen eingebracht werden. Diese gemahlenen Eisenerzteilchen werden sodann einem Magnetabscheider 3 zugeführt, indem die nicht magnetische Gangart (Siliciumoxyd, phosphorhaltige und manganhaltige Stoffe) von den magnetischen Eisenerzteilchen abgetrennt werden Die gereinigten Eisenerztejlchen werden sodann in ein Vorwärmfluidbett 4a eingebracht, welches dadurch geheizt wird, daß mit Druckluft ein Teil der Abfallgase des Zy Ronofens 6 verbrannt wird. Durch das Vorwärmfluidbett wird auch der Schwefelgehalt des gemahlenen Erzes verringert, da das Bett 0 auf 850 bis 900 0 erhitzt ist. (impact air mill) In a suitable 5 ubleg is made up of lumps Iron ore ground into fine particles of sufficient fineness for the Process according to the invention have (z. B. 200 mesh sizes). Part of the gait (Silicon oxide and alumina) is removed by a dust extractor of a cyclone 2, by introducing the ground iron ore particles. These ground iron ore particles are then fed to a magnetic separator 3 by the non-magnetic gait (Silicon oxide, substances containing phosphorus and manganese) from magnetic iron ore particles The cleaned iron ore particles are then placed in a preheating fluid bed 4a introduced, which is heated that with compressed air some of the waste gases from the Zy Ron furnace 6 are burned. Through the preheating fluid bed the sulfur content of the ground ore is also reduced since the bed is 0 on 850 to 900 0 is heated.

B Der abgezogene Überlauf des Vorwärmbettes fließt mit einer Temperatur von 9000C unter Einwirkung der Schwerkraft in ein zweistufiges Vorreduktionsfluidbett 4. Jedes Bett erhält reduzierende Abgase aus dem Cyclonofen 6, wodurch die Betten im Fluidstadium gehalten werden und Fe2O3 zu Fe + FeO reduziert wird. Beide Reduzierbetten haben eine Temperatur von 7000C. Das aus dem zweiten Reduzierbett abgezogene Produkt enthält hauptsächlich Fe und bis zu 30% FeO. B The drawn off overflow of the preheating bed flows with one temperature of 9000C under the action of gravity in a two-stage prereduction fluid bed 4. Each bed receives reducing gases from the cyclone furnace 6, thereby making the beds be kept in the fluid state and Fe2O3 is reduced to Fe + FeO. Both reduction beds have a temperature of 7000C. The product withdrawn from the second reduction bed contains mainly Fe and up to 30% FeO.

Der Überlauf des zweiten Fluidbettes 4 strömt unter Schwerkrafteinwirkung in den Zyklonofen 6, an dessen Eintritt er mit einem Gasstrom aus nahezu reinem H2 + CO zusammentrifft (Blasen bis 10000C).The overflow of the second fluid bed 4 flows under the action of gravity in the cyclone furnace 6, at the entrance of which he is with a gas stream of almost pure H2 + CO meets (bubbles up to 10000C).

Granulatartiger Kalkstein aus einem Behälter 5 wird ebenfalls an dieser Stelle dem Zyklon 6 zugegeben, damit in dem nachstehend näher beschriebenen elektrischen Ofen 7 Schwefel, Silic iumdioxyd und Verunreinigungen, die zuvor nicht entfernt worden sind, inSchlacke übergeführt werden.Granular limestone from a container 5 is also attached to this Place the cyclone 6 added so that in the electrical described in more detail below Furnace 7 sulfur, silicon dioxide and impurities not previously removed have been converted into slag.

Der endgültige FeO-Gehalt wird in dem Zyklon durch Einblasen von Wasserstoff und Kohlenmonoxyd schnell reduziert. Die reduzierten Schwammeisenteilchen fallen bei 100000 auf die Oberfläche des Schlackenbettes des elektrischen Ofens 7, wo sie-bei f5600C geschmolzen werden und durch eine Schicht aus geschmolzenes basischer Schlacke (gebildet durch den Kalkstein) in den Herd des Ofens durchsickern. Durch die Schlackenschicht werden etwaige phosphorhaltige Stoffe oder Siliciumdioxyd und Siliciumoxyd absorbiert.The final FeO content is determined in the cyclone by blowing hydrogen and carbon monoxide reduced quickly. The reduced sponge iron particles fall at 100000 on the surface of the slag bed of the electric furnace 7 where they-at f5600C are melted and covered by a layer of molten basic slag (formed by the limestone) seep into the hearth of the stove. Through the slag layer Any phosphorus-containing substances or silicon dioxide and silicon oxide are absorbed.

Der Zyklonofen 6 ist ein stahlplattierter Behälter eines basischen trockenen Zyklons, der mit feuerbeständigen Backsteinen aus Tonerde zement ausgekleidet ist und eine wassergekühlte oder feuerbeständige zentrale Abzugsleitung hat. Der elektrische Ofen 7 ist entweder ein Lichtbogenofen oder ein Induktionsofen und bildet die Basis. des Zyklones 6.The cyclone furnace 6 is a steel-clad container of a basic one dry cyclone lined with refractory bricks made of alumina cement and has a water-cooled or fire-resistant central exhaust duct. Of the electric furnace 7 is either an electric arc furnace or an induction furnace and forms the base. of the cyclone 6.

Wenn ein Lichtbogenofen benutzt wird, so haben die Elektroden, die in einer sauerstofffreien, reduzierenden Atmosphäre angeordnet sind, eine lange Lebensdauer. Sie werden in einem basischen Schlackenbett mit einer Tiefe von 15 bis 20 cm angeordnet, welches eine gleichmäßige Temperatur von 0 ca. 16000C über die gesamte Ofenoberfläche weiterleitet.If an arc furnace is used, the electrodes have that are arranged in an oxygen-free, reducing atmosphere, a long time Lifespan. They are placed in a basic cinder bed with a depth of 15 up to 20 cm, which has a uniform temperature of 0 approx. 16000C above the entire furnace surface forwards.

Das reine geschmolzene Eisen kann kontinuierlich oder intermittierend aus dem elektrischen Ofen je nach Bedarf abgelassen werden.The pure molten iron can be continuous or intermittent be drained from the electric furnace as needed.

0 Die Abzugsgase aus dem Zyklon 6 haben eine Temperatur von 950 bis 1000 0 und enthalten H2, H2O, CO, CO2, eine kleine Menge Staub (nicht reduziert tes SiO2 Al2O3). Ein Teil des Gases wird für die Vorreduzierstufen in den Fluidbetten 4 und 4a abgeleitet. Die Abgase hieraus vereinigen sich mit den Abgasen des Cyclonofens und werden zusammen sodann durch einen Wärmeaustauscher s geleitet. Die Wärme des Wärmeaustauschers 8 erzeugt Dampf, der in einer Dampfturbine 9 zur Erzeugung von elektrischer Energie benutzt werden kann. Das Gas und der Staub des Wärmeaustauschers werden einem Wäscher 10 zugeleitet, wo eine Abkühlung auf eine Temperatur unter 10000 stattfindet. Wasser und Staub werden sodann abgezogen. 0 The exhaust gases from the cyclone 6 have a temperature of 950 to 1000 0 and contain H2, H2O, CO, CO2, a small amount of dust (not reduced tes SiO2 Al2O3). Part of the gas is used for the pre-reduction stages in the fluidized beds 4 and 4a derived. The exhaust gases from this combine with the exhaust gases from the cyclone furnace and are then passed together through a heat exchanger s. The warmth of the Heat exchanger 8 generates steam in a steam turbine 9 to generate electrical energy can be used. The gas and dust of the heat exchanger are fed to a scrubber 10, where cooling to a temperature below 10000 takes place. The water and dust are then drawn off.

Das Wasserdampf enthaltende Gas, H2CO + CO2 wird sodann einem Gasometer 11 zugeführt. Uberschüssiges Gas, welches einen hohen Heizwert aufweist, wird zur Erzeugung von elektrischer Energie benutzt, indem es in eine Gasturbine 12 geschickt wird. Ein Teil.des Gases wird wieder zurückgeführt und rekonstituiert, indem es mittels eines Gebläses 13 durch Kieselstenöfen 14 gepumpt wird, die mit Kieselsteinen aus an siliciumdioxydreichen Stoffen gefüllt sind, wobei eine Beschichtung mit einem Katalysator, z .B. Nickelsulphat, vorgesehen ist.The gas containing water vapor, H2CO + CO2 is then put on a gasometer 11 supplied. Excess gas, which has a high calorific value, is used Generation of electrical energy used by being sent to a gas turbine 12 will. Part of the gas is returned and reconstituted, by pumping it by means of a fan 13 through Kieselstenöfen 14, which with Pebbles are filled from substances rich in silicon dioxide, with a coating with a catalyst, e.g. Nickel sulphate, is provided.

Die Kieselöfen werden abwechselnd auf ca. 14300C vorgewärmt, indem Abfallgas verbrannt wird. Wenn diese Temperatur erreicht worden ist, wird das Gas aus dem Gasometer zusammen mit natürlichem Gas, flüchtigem Verbrennungsöl oder Methangas aus einem Behälter 15 dem zurückgeführten Gas zugeführt, welches durch die vorgewärmten Kieselöfen durchgeblasen wird. Hierbei laufen folgende Reaktionen ab. The pebble ovens are alternately preheated to approx. 14300C by adding Waste gas is burned. When this temperature has been reached, the gas will from the gasometer together with natural gas, volatile combustion oil or methane gas from a container 15 supplied to the recirculated gas, which by the preheated Pebble furnaces is blown through. The following reactions take place here.

CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 CH4 + H2O = CO + 3H2 Das zurückgeführte Gas und die flüchtigen Öle bzw. das natürliche Gas reagieren mit dem Wasserdampf und dem Kohlendioxyd zu CO + H2. CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 CH4 + H2O = CO + 3H2 The returned gas and the volatile oils or the natural gas react with the water vapor and the carbon dioxide to CO + H2.

Die KiesSeS Ln werden entweder geblasen oder gewärmt. Das heiße Gas CO + H2 wird bei 11000C sodann einer Entschwefelungsanordnung 17 zugeführt, wo der Schwefel durch Reaktion mit Kalkstein entfernt wird. Das Kalziumcarbonat wird in Kalziumsulphat und Kohlenmonoxyd umgewandelt. The KiesSeS Ln are either blown or heated. The hot gas CO + H2 is then fed to a desulfurization arrangement 17 at 11000C, where the Sulfur is removed by reaction with limestone. The calcium carbonate is in Calcium sulphate and carbon monoxide converted.

Die Entschwefelung ist nur erforderlich, wenn der Schwefelgehalt des Öles oder des Gases eine Schwefelentfernung erforderlich macht. Desulfurization is only required if the sulfur content of the oil or gas makes sulfur removal necessary.

Wenn die Anlage in Betrieb genommen wird, wird ein Gaserzeuger 16 benutzt, um die Anlage mit CO-Gas zu beschicken. Außerdem ist es möglich, niedrig gekohlte Stoffe, Koks, Knochenkohle, Holzkohle usw. When the plant is put into operation, a gas generator 16 used to charge the system with CO gas. It is also possible to be low charcoal, coke, bone charcoal, charcoal, etc.

in Verb indung mit dem zurückgeführten Gas und dem natürlichen Gas bzw. in connection with the recirculated gas and the natural gas respectively.

Brennstofföl zu benutzen. To use fuel oil.

Wenn Methan, natürliches Gas oder flüchtige Kohlenwasserstoffe nicht frei verfügbar sind, können billige kohLenstoffhaltige Stoffe wie folgt verwendet werden. Ein Teil des Gases des Gasometers, das zuvor in den Kieselöfen auf 1436OC erwärmt worden ist, kann durch eine Säule mit minderwertigem Koks, Wagenkoks (car coke), SchIackenholzkohle usw. hindurchgeleitet werden. Die aufgrund der Gase auf 10000C erhitzte Säule reduziert das C02 zu 2CO. Der freie Kohlenstoff wird verbraucht und die heißen Gase werden in den Zyklonofen eingeblasen, wobei die Temperatur wegen der endothermischen Reaktion C + CO2 = 2CO niedriger ist.When methane, natural gas or volatile hydrocarbons don't are freely available, cheap carbonaceous substances can be used as follows will. Part of the gas from the gasometer that was previously in the pebble ovens at 1436OC has been heated, can through a column of inferior coke, car coke (car coke), cheek charcoal etc. are passed through. The due to the gases on Column heated to 10000C reduces the C02 to 2CO. The free carbon is consumed and the hot gases are blown into the cyclone furnace, the temperature due to the endothermic reaction C + CO2 = 2CO is lower.

Da ein weiter Bereich von verschiedenen Stahlsorten gewünscht wird, ist es für die direkte Erzeugung von Stahl aus Eisenerz erforderlich, daß hierbei die erforderlichen Vorkehrungen getroffen werden. Außerdem wird aus diesem Grund eine intermittierende Verfahrensweise benutzt.Since a wide range of different types of steel is desired, it is necessary for the direct production of steel from iron ore that here the necessary precautions are taken. Also because of this uses an intermittent procedure.

Bei der Erfindung kommt vor allem der Ausbildung und der Betriebsweise des Zykionofens eine sehr große Bedeutung zu bei der direkten Stahlherstellung. Die reduzierten Eisenerzteilchen werden in dem elektrischen Lichtbogenofen bzw. in dem Induktionsofen geschmolzen, der den Unterteil des Zyklones bildet. Das geschmolzene Eisen, das frei von absorbiertem Kohlenstoff, Silica moxyd und Siliciumdioxyd, Phosphor, Mangan und Schwefel ist, wird aus dem elektrischen Ofen als ein geschmolzenes Eisen hoher Qualität abgezogen, dem nur noch Kohlenstoff und Legierungselemente hinzugegeben werden müssen, um einen hoch oder niedrig gekohlten Stahl oder einen Legierungsstahl zu erzeugen.The main aspect of the invention is the training and the mode of operation of the Zykion furnace is of great importance in direct steel production. The reduced iron ore particles are in the electric arc furnace or melted in the induction furnace that forms the bottom of the cyclone. The melted one Iron, which is free from absorbed carbon, silica and silicon dioxide, phosphorus, Manganese and sulfur is removed from the electric furnace as a molten iron deducted high quality, to which only carbon and alloy elements are added must be made to a high or low carbon steel or an alloy steel to create.

Beim Hochofenbetrieb wird Eisenerz zu Roheisen reduziert. Das geschmolzene Eisen absorbiert Kohlenstoff bis zu 4, 5% sowie andere Verunreinigungen, Schwefel, Phosphor, Mangan, Silicium usw., wenn es über rotes Eisenerz, Kalkstein und Koks nach unten tröpfelt und sich im Herd des Ofens sammelt. Beim Abzug aus dem Hochofen sind in dem Roheisen sowohl die absorbierten wie auch die enthaltenen V erunreinigungen der Gicht enthalten.In blast furnace operation, iron ore is reduced to pig iron. The melted one Iron absorbs carbon up to 4, 5%, as well as other impurities, sulfur, Phosphorus, manganese, silicon etc when it comes to red iron ore, limestone and coke trickles down and collects in the hearth of the stove. With the withdrawal from the blast furnace are in the pig iron both the absorbed as well as the contained Contain impurities of gout.

Diese Verunreinigungen werden nachfolgend in einer Bessemer Birne in einem offenen Herdofen oder durch Sauerstoffblasen entfernt. Die Menge an Kohlenstoff, Phosphor, Mangan, Silicium, Schwefel usw., die in dem geschmolzenen Eisen vorhanden ist, wird auf das für die jeweilige Stahlherstellung erforderliche Minimum reduziert.These impurities are subsequently found in a Bessemer pear removed in an open hearth furnace or by blowing oxygen. The amount of carbon Phosphorus, manganese, silicon, sulfur, etc., which are present in the molten iron is reduced to the minimum required for the respective steel production.

Es ist von Vorteil, daß erfindungsgemäß die Verunreinigungen, wie Silicium, Phosphor und Mangan sowie diese Stoffe enthaltende Verbindungen aus dem fein verteilten Eisenerz magnetisch entfernt werden, während Schwefel vor allem durch das Vorwärmfluidbett und die hierin vorhandene Wärme entzogen wird. Durch diese erfindungsgemäße Verfahrensweise wird die Reduktion von feinen Eisenteilchen gefördert, die in einer vollständig reduzierenden Atmosphäre stattfindet, die frei von jeglichen Verunreinigungen ist. Da kein freier Kohlenstoff inden Reduktionsgasen vorhanden ist, wird jegliches Problem einer etwaigen Kohlenstoffabsorption durch das Eisen vermieden.It is advantageous that, according to the invention, the impurities, such as Silicon, phosphorus and manganese and compounds containing these substances from the finely divided iron ore can be removed magnetically, while sulfur in particular is withdrawn by the preheating fluid bed and the heat present therein. By this procedure of the invention becomes the reduction of fine iron particles promoted, which takes place in a completely reducing atmosphere that is free of any impurities. Because there is no free carbon in the reducing gases is present, any problem of possible carbon absorption is caused avoided the iron.

Da die feinen Eisel Jxydteilchen in den heißen Reduktionsgasen vollständig in ca. 30 Minuten reduziert werden, ergibt sich eine sehr beträchtliche Zeitersparnis, da 6 bis 8 Stunden erforderlich sind, wenn große Eisenerzklumpen im Hochofen verarbeitet werden. Das erfindungsgemäße direkte Stahlverfahren arbeitet somit sehr schnell und kann auch kontinuierlich durchgeführt werden.Since the fine particles of oxide in the hot reducing gases are completely can be reduced in approx. 30 minutes, there is a very considerable time saving, since 6 to 8 hours are required when processing large lumps of iron ore in the blast furnace will. The direct steel process according to the invention thus works very quickly and can also be carried out continuously.

Von Vorteil ist ferner, daß erfindungsgemäß keine kostspieligen und umfangreichen Anlagen erforderlich sind, wie dies ein Hochofen und eine offene Herdstahlanlage darstellen. Stickstoff und Sauerstoff sind aus dem geschlossenen Gaskreislauf ausgeschlossen. Vorteilhaft ist ferner, daß metallurgischer Koks, der bei den herkömmlichen Eisen- und Stahlanlagen ein teueres Ausgangsmaterial darstellt, nicht erforderlich ist, um erfindungsgemäß einen Stahl hoher Qualität zu erzeugen.Another advantage is that according to the invention no expensive and extensive facilities are required, such as a blast furnace and an open hearth steel plant represent. Nitrogen and oxygen are excluded from the closed gas cycle. It is also advantageous that metallurgical Coke that is used by the conventional iron and steel plants is not an expensive raw material is required to produce a high quality steel according to the invention.

Erfindungsgemäß sind vor allem folgende Punkte von Bedeutung.According to the invention, the following points are of particular importance.

1. Eisenerz wird zu metallischem Schwammeisen durch Reduktionsgase bei ca. 8500C reduziert, wobei jedoch das Schmelzen bei 15590C stattfindet.1. Iron ore becomes metallic sponge iron through reducing gases reduced at approx. 8500C, but melting takes place at 15590C.

von 2. Klumpen aus Eisenerz erfordern eine/Zeit bis zu 8 Stunden in ei -nem Hochofen für die Reduzierung und die Überführung in den Schmelzzustand. Wenn derartige Klumpen aus Eisenerz jedoch gemahlen werden, z.B. auf eine Teilchengröße von 200 Maschenweiten, so ergibt sich eine sehr große Oberfläche für die Reaktionsgase. Außerdem wird die Wärme sehr schnell absorbiert und es findet eine endgültige Reduzierung zu Schwammeisen in 30 Minuten durch reinen Wasserstoff 0 oder Kohlenmonoxyd bei 1000 C statt. of 2. Lumps of iron ore require a / time up to 8 hours in a blast furnace for reduction and conversion to the melting state. However, when such lumps of iron ore are ground, e.g., to a particle size of 200 mesh sizes, there is a very large surface for the reaction gases. In addition, the heat is absorbed very quickly and there is a permanent reduction to sponge iron in 30 minutes by pure hydrogen 0 or carbon monoxide 1000 C instead.

3. Da sämtliche Gase im System reaktionsfähig sind (Atmosphäre ist ausgeschlosser8, wird nur ein niedriger Druck an heißem konzentriertem CO + H2 benötigt, um die Eisenerzteilchen zu reduzieren.3. Since all gases in the system are reactive (atmosphere is excluded8, only a low pressure of hot concentrated CO + H2 is required, to reduce the iron ore particles.

Im Vergleich hierzu ist in einem Hochofen ein hoher Druck beim Luftblasen erforderlich. In comparison, in a blast furnace there is a high pressure when blowing air necessary.

4. Kohlendioxyd und Wasserdampf reagieren mit Methan, natürlichem Gas und flüchtigen Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung von Kohlenmonoxyd und Wasserstoff bei 14300C in Gegenwart eines Katalysators in den Kieselöfen.4. Carbon dioxide and water vapor react with methane, natural Gas and volatile hydrocarbons to produce carbon monoxide and hydrogen at 14300C in the presence of a catalyst in the silica furnace.

5. Das zurückgeführte und rekonstituierte Gas kann außerhalb auf die Reduktionstemperatur des Eisenerzes erhitzt und in einen Zyklonofen mit fein gemahlenem, vorreduziertem Eisenerz eingeblasen. werden und es findet eine magnetische Konzentrierung statt, so daß reines Schwammeisen als Ausgangsstoff für die Stahlherstellung produziert werden kann. Hierdurch wird eine kostspielige Anordnung vermieden, die aus der Kombination eines Hochofens und eines offenen Herdofens für die Stahlherstellung besteht.5. The recycled and reconstituted gas can be used outside on the Reduction temperature of the iron ore and heated in a cyclone furnace with finely ground, pre-reduced Blown iron ore. and there is a magnetic concentration, so that pure sponge iron is produced as a raw material for steel production can be. This avoids an expensive arrangement resulting from the combination a blast furnace and an open hearth furnace for steel production.

6. Die Eisenerzteilchen kommen nicht in Berührung mit freiem Kohlenstoff oder anderen Verunreinigungen. Deshalb werden der Kohlenstoff und die Verunreinigungen nicht absorbiert und müssen demzufolge auch nicht entfernt werden.6. The iron ore particles do not come into contact with free carbon or other impurities. Therefore, the carbon and the impurities not absorbed and therefore do not have to be removed.

7. Die vollständige Reduktion des gesamten FeO durch ein Fluidbettverfahren ist sehr schwierig. Der Zyklonofen vervollständigt nicht nur diese Reduktion, sondern überwindet die normalerweise bei der Verbrennung von feinen heißen Eisenteilchen in Sauerstoff auftretenden Probleme, indem die Schwammeisenteilchen unter Ausschluß von Atmosphäre geschmolzen werden.7. The complete reduction of all FeO by a fluidized bed process is very difficult. The cyclone furnace not only completes this reduction, but overcomes that normally occurs in the combustion of fine hot iron particles Problems occurring in oxygen by keeping the sponge iron particles under exclusion melted by atmosphere.

8. In dem Zykjoflr ?en werden feine Schwammeisenteilchen unter Blasbekontrolliert dingungen reduziert und {was bislang als unmöglich angesehen wurde.8. In the Zykjofl? En, fine particles of sponge iron are controlled under bubble control reduced conditions and {what was previously considered impossible.

9. Die magnetische Abtrennung der Gangartteilchen aus den fein gemahlenen Elsenoxydteilchen vermeidet die kostspieligen Schlacken- und Staubprobleme im Zyklonofen, während die Vorwärmung dieser Teilchen auf 9000C in dem Fluidbett den Schwefel wirksam entfernt und hierdurch Verklebungsprobleme, die sonst bei einer Reduktion bei niedriger Temperatur entstehen, überwunden werden.9. The magnetic separation of the gangue particles from the finely ground ones Elsenic oxide particles avoid the costly slag and dust problems in the cyclone furnace, while preheating these particles to 9000C in the fluidized bed effectively removes the sulfur removed and thereby adhesion problems that would otherwise occur with a reduction at lower Temperature arise, to be overcome.

Claims (6)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung von Eisen aus Eisenerz, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: 1. Das Eisenerz wird zu einem feinen Pulver verarbeitet; 2. ein Teil der Gangart wird aus dem Eisenerz in einem Zyklon abgetrennt; 3. zur Abtrennung der nicht ferromagnetischen Gangart wird das verbleibende Erz einem magnetischen Trennverfahren unterworfen; 4. das Eisenerz aus dem magnetischen Abtrennverfahren wird in einem Fluidbetterwärmer vorgewärmt; 5. das erwärmte Eisenerz wird in einem Fluidbettreaktor einer Vorreduktion unterzogen; 6. das reduzierte Eisenerz wird einem Zyklonofen zugeführt, dem Kohlenmonoxyd und Wasserstoff mit einer Temperatur von ca. 1000°C zugeführt werden, wobei das Eisenerz schließlich zu Schwammeisen reduziert wird; 7. gleichzeitig wird dem Zyklonofen granulatähnlicher Kalkstein zugeführt; 8. unter Ausschluß der Atmosphäre wird das Schwammeisen in einem elektrisch geheizten Ofen gesammelt, indem ein Eisenbad gebildet wird, auf dessen Oberfläche sich ein Schlackenbett bildet; 9. das geschmolzene Eisen wird aus dem Eisenbad je nach Bedarf abgelassen.1. Process for the production of iron from iron ore, characterized by the following process steps: 1. The iron ore is processed into a fine powder; 2. Part of the gangue is separated from the iron ore in a cyclone; 3rd to Separating the non-ferromagnetic gangue, the remaining ore becomes a magnetic one Subject to separation process; 4. the iron ore from the magnetic separation process is preheated in a fluid bed heater; 5. The heated iron ore is in one Fluid bed reactor subjected to a pre-reduction; 6. the reduced iron ore becomes fed to a cyclone furnace, the carbon monoxide and hydrogen at one temperature of approx. 1000 ° C, the iron ore eventually becoming sponge iron is reduced; 7. At the same time granulate-like limestone is added to the cyclone furnace fed; 8. With the exclusion of the atmosphere, the sponge iron becomes electric in one heated furnace collected by forming an iron bath on its surface a slag bed forms; 9. The molten iron will ever come from the iron bath drained as needed. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenerz in einer geeigneten Mühle zu Teilchen mit einer Größe von 200 Maschen zuerst gemahlen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the iron ore first ground in a suitable mill to 200 mesh particles will. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fiuidbetterwärmer auf 850 bis 9000C erhitzt wird, indem Abfallgase des Zyklonofens in Druckluft verbrannt werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fluid bed heater is heated to 850 to 9000C by using waste gases from the cyclone furnace be burned in compressed air. 4. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluidbett, in dem die Vorreduktion stattfindet, durch Abfallgase aus dem Zyklonofen erhitzt wird und daß die Reduktion durch diese Gase bewirkt wird.4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fluid bed in which the pre-reduction takes place is heated by waste gases from the cyclone furnace and that the reduction through this Gases is effected. 5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch geheizte Ofen ein elektrischer Lichtbogenofen ist, dessen Elektroden in eine Schlackenschicht eingetaucht sind, die auf der Oberfläche des im Ofen gesammelten Eisens sich befindet.5. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the electrically heated furnace is an electric arc furnace whose electrodes are immersed in a layer of slag that is on the surface of the iron collected in the furnace. 6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zyklonofen zugeführtes Monoxyd und Wasserstoff durch Cracken von leicht flüchtigen Kohlenwasserstoffen mit Gasen hergestellt werden, die aus dem Zyklonofen in Kieselsteinöfen zurückgeleitet werden, welche mit Tonerdekieselsteinen versehen sind, wobei eine Katalysatorbeschichtung in Anwendung kommt und wobei ferner die Öfen abwechselnd durch Verbrennen von Abfallgas erhitzt und für das Cracken benutzt werden.6. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cyclone furnace supplied monoxide and hydrogen through Cracking of volatile hydrocarbons are produced with gases, which are returned from the cyclone furnace to pebble furnaces, which are made with alumina pebbles are provided, wherein a catalyst coating is used and wherein further the ovens are alternately heated by burning waste gas and for cracking to be used.
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