DE350647C - Verfahren zur Darstellung reduzierender Gase fuer die Durchfuehrung von metallurgischen Reduktionsvorgaengen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Darstellung reduzierender Gase für die Durchführung von metallurgischen Reduktionsvorgängen. Auf Grund der besonderen Vorteile, die mit der Anwendung von gasförmigen Reduktionsmitteln bei der Durchführung von Reduktionen von Erzen oder anderen Materialien verbunden sind, hat man sich schon lange bestrebt, die reine Gasreduktion praktisch anwendbar zu machen. Die bisher bekannten Reduktionsverfahren dieser Art «-aren indessen mit erheblichen Nachteilen und Schwierigkeiten sowohl technischer als wirtschaftlicher Art verbunden.
• Wenn die reine Gasreduktion trotz ihrer Vorteile nicht allgemeine Verwendung gefunden hat, beruht dies in erster Linie auf den init der Herstellung des Reduktionsgases verknüpften großen Kosten sowie darauf, daß mit verhältnismäßig großen Gasmengen iiil Vergleich niit dem erhaltenen Erzeugnis gearbeitet werden muß. Hierzu kommt noch, claß die Ausnutzung des Reduktionsmittels unvollständig gewesen ist, und rlaß die erforclerliche Temperatur im Reduktionsraum nur schwer aufrechterhalten werden konnte.
• Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung des Reduktionsgases, wodurch diese Schwierigkeiten vermieden und gleichzeitig die finit der Anwendung gasföriniger Reduktionsmittel verbundenen Vorteile erreicht werden.
• Das Verfahren, bei welchem ein kohlenstoffhaltiges Brennmaterial bei Gegenwart von Kohlensäure oder Wasserdampf zersetzt wird, zeichnet sich gegenüber bekannten Gaslierstellungsverfahren dadurch aus, daß der Brennstoff der Zersetzung unter direkter Ein-Wirkung einer elektrischen Hochspannung-;-faninie unterworfen wird, indem kohlensäurehaltiges bzw. wasserdampfhaltiges Gas, «-elches bei Durchführung des in Frage kommenden nietallurgischcn Reduktionsvorganges, erhalten worden ist, zusammen mit dein Brennstoff durch oder um die ganze Flamme oder iv e"entliclie Teile derselben auf ähnliche Weise wie bei der bekannten Stickstoffverbrennung getrieben wird.
• Das so erzeugte Reduktionsgas wird zweckmäßig in heißem Zustande unmittelbar für clie Durchführung des Reduktionsvorganges verwendet.
• Das Verfahren wird vorteilhaft in Verbindung mit einer Zirkulation des Gases durchgeführt, so daß Gas von der Reduktionszone zusammen mit dein Brennstoff in den Wirkungsbereich der elektrischen Flainnie eingeführt wird.
• Man kann für die vorliegenden Zwecke flüssige, feste oder gasförmige Brennstoffe verschiedener Art verwenden, wie z. B. Rohpetroleum, Holzteer, Spiritus, staubförmigen Kohlenstoff (z.B.Holzlcohlen), kohlenwasserstoffhaltige Gase (wie Leuchtgas, Methan, -Azetylen usw.), die gegebenenfalls karburiert sein können.
• Der zu verwendende Brennstoff wird als Gas bzw. in zerstäubtem oder gepulverteiii Zustande durch oder rings um die elektrische Flamme eingeführt, deren Stabilisierung und Wirkungsweise beim Verlauf der Reaktion von ähnlicher Art ist wie nach dein wohlbekannten Luftverbrennungsverfahren. Die Verbrennung des Brennstoffs zu Kohlenoxyd erfolgt liier nicht wie bei einer gewöhnlichen Verbrennung unter Wärmeentwicklung, sondern unier einem großen Energieverbrauch, welcher hier sozusagen molekular ersetzt wird durch die in der Flamme umgesetzte freie elektrische Energie. Die stattfindenden Reaktionen können durch die nachstehenden Gleichungen veranchatilicbt werden: i CmHn+mCOz+m-4I7oocal.=am bzw. Cm Hn -f- m H, 0 -E- m 3i 00o cal. Das Verfahren eignet sich sowohl für die Reduktion von oxydischen Eisenerzen als für die Reduktion anderer Erze oder Verbindungen. Wenn man in Betracht zieht, daß z. B. ein normales Rohöl nur etwa 13 v. H. Wasserstoff (H,) und als Rest Kohlenstoff (C) enthält, wird es einleuchten, daß das erhaltene Gas hauptsächlich aus Kohlenoxyd besteht: Bei der Anwendung von Rohöl wird ein für die Reduktion von Eisenerzen besonders geeignetes Gas erhalten, indem die kleine Wasserstoffmenge fördernd auf die schließliche Reduktion von Fe 0 wirkt. Will inan reinen staubförmigen Kohlenstoff verwenden, so kann man auf die angegebene Weise ein praktisch chemisch reines Kohlenoxydgas darstellen. Sollte in gewissen Fällen ein au Wasserstoff reicheres Gas erwünscht sein, so kann dies dadurch erreicht werden, daß die Kohlensäure ganz oder teilweise durch Wasserdampf ersetzt wird. Es wird dann eine ähnliche Reaktion erfolgen zwischen Wasserdampf und Brennstoff, wie oben für Kohlensäure angegeben, nur daß ein erheblich wasserstoffreicheres Gasgemisch entsteht. Die Reaktion kann in diesem Falle veranschaulicht werden durch die .Gleichung: derart hoher Wasserstoffgehalt würde unter gewöhnlichen Bedingungen, wenn die 1?rzreiluktion bei Temperaturen unter iooo o ler i ioo' C stattfindet, nicht erforderlich sein. Bei der Behandlung gewisser Erze kann es indessen zuweilen von Bedeutung sein, mit Reduktionstemperaturen von i2oo bis 130o° und noch höher arbeiten zu können. In solchen Fällen wird es vorteilhaft sein, mit einem an Wasserstoff möglichst reichen Gas zu arbeiten.
• Zur gleichen Zeit, als die oben beschriebene Reaktion in der elektrischen Hochspannungsflamme glatt und ganz quantitativ verläuft, erreicht man auch, daß das Gas den Reaktionsraum mit einer Temperatur von bis auf 1300 oder höher verläßt, und es kann, da es praktisch frei von Verunreinigungen ist, ohne weiteres in den Reduktionsraum eingeführt werden. Die ini Gas aufgespeicherte «'ärine kann zum Aufrechterhalten der erforderlichen Temperatur im Reaktionsrauiii nutzbar gemacht werden.
• Zum Erreichen einer möglichst wirtschaftlichen Gasreduktion wird, wie schon erwähnt, das beschriebene Gasherstellungsverfahren zweckmäßig in Verbindung mit einer auf besondere Weise durchgeführten Zirkulation des Gases benutzt. Diese Zirkulation ermöglicht beispielsweise bei Reduktion von oxydischein Eisenerz eine vollständig quantitative Ausnutzung des Reduktionsmaterials, so daß die Gewinnung des Eisens finit einem praktischen Brennstoffverbrauch von nur etwa i4o 1 Rohöl bzw. etwa i5o kg Kohlenstaub pro Ton Fe möglich wird. Eine Ausführungsform der Gaszirkulation' ist in der beiliegenden Zeichnung schematisch veranschaulicht.
• In dem dargestellten Beispiel wird der Brennstoff in zerstäubtem oder vergastem Zustande bei .x in den Flammofen I eingeführt. Kohlensäurehaltiges Gag in regelbarer Menge wird bei j dem Ofen zugeführt.
• Im Ofen I findet nun die oben beschriebene Reaktion statt, wodurch ein Gas, das hauptsächlich aus CO und H, besteht, erhalten wird. Das Gas, welches beim Austritt aus dein Flammofen eine Temperatur von-ungefähr iooo bis iioo° C haben wird, tritt über d unmittelbar in die Reduktionskamtner a ein, deren Beschickung auf die jeweils geeignete Temperatur gehalten wird. In der Reduktionskammer wird ein Teil des Kohlenoxvds und des Wasserstoffes zu Kohlensäure und Wasser verbrannt. Das Wasser wird zusammen .mit dem mitgerissenen Staub im Gaswascher h ausgeschieden, welcher von bekannter Konstruktion sein kann, wonach das Gas nach der Verteilungsstelle e weitergeführt wird. An dieser Stelle wird das nach dem Flammofen I durch das Gebläse c zu führende Gas abgezweigt, während ein anderer Teil des vorn Gaswascher kommenden Gases nach einer besonderen Druckwasserabsorptionsanlage- f, g geführt werden kann, wo Kohlensäure ausgeschieden wird, und von welcher das übrigbleibende Gasgemisch (wesentlich bestehend aus CO und H.) in den Flammofen II eingeführt, wo es auf iooo bis iioo° erhitzt wird und dann weiter über d in die Reduktionskammer a. hinein.
• Ein Teil oder die ganze Menge des von f-- kommenden Gases kann auch anstatt in (len Flammofen 1I eingeführt zu werden, in den Flammofen I über 1-i eingelassen werden. Der Flammofen II.wird auf diese Weise überflüssig werden können. In gewissen Fällen, wenn der Brennstoff besonders billig zu halsen ist, wird es sich als wirtschaftlich herausstellen können, die Kohlensäureabsorptionsanlage gänz fortzulassen und den während des Betriebes gebildeten Gasüberschuß aus dein System auszulassen.
• Ein gewisser Teil des vom Gaswascher kommenden Gases wird dann über k entfernt. Hierdurch entsteht ganz gewiß ein Gasverlust, und eine quantitative Ausnut7tuig des Brennstoffs wird nicht mehr erreicht, aber die Kosten des verlorenen Gases werden häufig geringer als die Kosten des Entfernens von Kohlensäure in der Absorptionsanlage. Der Heizwert des abgehenden Gases kann vorteilhaft verwertet werden, z. B. zum Vorwärmen des zu reduzierenden Materials.
• Das vorliegende Verfahren unterscheidet sich von den bisher bekannten Verfahren, bei welchen in elektrischen Widerstandsöfen oder Flaminenbogenöfen vorgewärmte Reduktionsgase zur Verwendung kommen insofern, als in dem elektrischen Flammenbogen nicht nur eine Vorwärmung des Gases, sondern auch eine chemische Umwandlung der in den Ofen eingeführten Körper stattfindet, derart, daß nian durch Reduktion mit einem Brennstoff von hohem Heizwert ein kohleno:wdreiches oder wasserstoffreiches Reduktionsgas erhält, das für die Reduktion unmittelbar verwendbar ist.

Claims (1)

1. PATENT-ANsPRUcH: Verfahren zur Darstellung reduzierender Gase für die Durchführung von metallurgischen Reduktionsvorgängen, bei welchem ein kohlenstoffhaltiger Brennstoffbei Gegenwart von Kohlensäure oder Wasserdampf zersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brehnstoff der Zersetzung unter direkter Einwirkung einer elektrischen Hochspannungsflamme unterworfen wird, indem kohlensäurehaltiges bzw. wasserdampfhaltiges Gas, welches bei Durchführung des in Frage kommenden metallurgischen Reduktionsvorgangs erhalten worden ist, zusammen mit dem Brennstoff durch oder um die ganze 1# lamme oder wesentliche Teile derselben auf ähnliche Weise wie bei der bekannten Sticlc§toffverbrennung getrieben wird.