DE371310C

DE371310C - Process for the reduction of ores

Info

Publication number: DE371310C
Application number: DET25258D
Authority: DE
Original assignee: Trent Process Corp
Current assignee: Trent Process Corp
Priority date: 1920-10-04
Filing date: 1921-04-21
Publication date: 1923-03-13

Description

Verfahren zur Reduktion von Erzen. Die Erfindung betrifft die Reduktion von Erzen aller Art mittels Kohlenstoffes. Es ist bekannt, pulverisierte Erze und Kohle miteinander zu mischen und die Reduktion bei solchen Temperaturen vorzunehmen, daß eine Sinterung, Schmelzung oder Verschlackung der Bestandteile eintritt. Im Gegensatz hierzu soll gemäß der Erfindung die Reduktion bei solch einer niedrigen Temperatur bewirkt werden, daß sowohl das zerkleinerte Erz als auch der Kohlenstoff während des ganzen Reduktionsvorganges in einer pulverisierten Beschaffenheit erhalten werden. Dadurch wird es möglich, einerseits bei Anwendung von Kohle die flüchtigen Bestandteile derselben zu gewinnen und anderseits eine Trennung des endgültig gewonnenen Metalls von den nichtmetallischen Begleitstoffen der Erze herbeizuführen, so daß die schlackenbildenden Stoffe entfernt werden, ehe ein Schmelzen des Metalls eintreten kann.Process for the reduction of ores. The invention relates to reduction of ores of all kinds by means of carbon. It is known to powdered ores and To mix coal together and to carry out the reduction at temperatures such as that sintering, melting or slagging of the components occurs. in the In contrast, according to the invention, the reduction should be at such a low one Temperature causes both the crushed ore and the carbon Preserved in a pulverized consistency throughout the reduction process will. This makes it possible on the one hand to use the volatile To win components of the same and on the other hand a separation of what is finally won To bring about metal from the non-metallic accompanying substances of the ores, so that the slag-forming substances are removed before the metal melts can.

Die Arbeitsweise des vorliegenden Verfahrens gestattet es auch, die flüchtigen Bestandteile der Kohle unter Bedingungen zu erhalten, welche die größte Ausbeute an Ölen ergeben. Wird Kohlenstoff genügend fein gemahlen, so kann eine maximale Ölausbeute aus der Kohle erzielt werden, wenn die Temperatur zwischen 3oo und q.00° C gehalten wird. Es hat sich ferner gezeigt, daß sehr fein verteiltes Eisenerz in Gegenwart von Kohle etwa innerhalb der gleichen Temperaturgrenzen reduziert werden kann. Wenn man infolgedessen Kohle und Eisenerz, beide in sehr fein verteilter Form, ungefähr bei 3oo bis 40o° behandelt, so erhält man verschiedene vorteilhafte Ergebnisse, nämlich die maximale Ausbeute von Öl aus der Kohle, die Reduktion der Eisenerzteilchen und die Vermeidung des Sinterns, Zusammenballens oder Verschlackens der Verunreinigungen. Die Eisenteilchen können vollständig reduziert als Metallteilchen gewonnen werden, die mit den Verunreinigungen des Erzes und den Verunreinigungen der Kohle gemischt sind, aber nicht damit zusammen. Die metallischen Erzteile können durch magnetische Scheider aus dem Gesamtgemisch entfernt werden oder auch durch elektrostatische Einrichtungen oder Schlämmen mit Wasser oder Öl.The operation of the present method also allows the get volatile constituents of coal under conditions which are the greatest Yield of oils result. If carbon is ground sufficiently finely, a maximum oil yield from the coal can be achieved when the temperature is between 3oo and q.00 ° C is kept. It has also been shown that very finely divided Iron ore is reduced in the presence of coal within roughly the same temperature limits can be. If, as a result, one has coal and iron ore, both in very finely divided form Shape, treated at about 300 to 40o °, one obtains various advantageous ones Results, namely the maximum yield of oil from the coal, the reduction of the Iron ore particles and the avoidance of sintering, agglomeration or slagging of impurities. The iron particles can be completely reduced as metal particles obtained with the impurities of the ore and the impurities mixed with coal, but not with it. The metallic ore parts can be removed from the overall mixture by magnetic separators or by electrostatic devices or slurries with water or oil.

Das Verfahren ist besonders anwendbar zur Behandlung des Flugstaubes, der bei allen existierenden Hochöfen und Gebläseöfen entsteht.The method is particularly applicable to the treatment of fly ash, which occurs in all existing blast furnaces and blower furnaces.

Es liegt jedoch auch im Bereich der Erfindung, daß das Eisenerz durch trockene oder nasse Vermahlung pulverisiert, der Kohlenstoff in gleicher Weise gemahlen und dann mit dem Erz gemischt wird. Erfolgt die Vermahlung des Kohlenstoffes in nassem Zustande, so wird eine Entwässerung vorgenommen und darauf werden die beiden Stoffe in einen Mischer eingeführt und dann der beschriebenen Behandlung bei niedriger Temperatur unterworfen. Nach dieser Wärmebehandlung wird das reduzierte oder teilweise reduzierte Eisen aus der Kohle und den Verunreinigungen durch eine Scheidevorrichtung entfernt. Der verkokte Kohlenstaub samt den Verunreinigungen wird in einem Mischer mit einer bestimmten Menge von Wasser zusammengebracht und dann der Wirkung von Öl im Verhältnis von ungefähr x Gewichtsteil Öl auf a Gewichtsteile Kohle ausgesetzt, wobei sich im wesentlichen reiner Kohlenstoff mit dem Öl frei von den anderen Stoffen zusammenballt.However, it is also within the scope of the invention that the iron ore by dry or wet grinding pulverized, the carbon ground in the same way and then mixed with the ore. If the carbon is ground in when wet, it becomes one Drainage made and on it the two substances are introduced into a mixer and then the one described Subjected to treatment at low temperature. After this heat treatment the reduced or partially reduced iron from the coal and impurities removed by a cutting device. The coked coal dust together with the impurities is brought together in a mixer with a certain amount of water and then the effect of oil in the proportion of about x part by weight of oil to a part by weight Exposed to coal, leaving essentially pure carbon with the oil free clumps up from the other fabrics.

Aus der Scheidevorrichtung wird das Erz wiederum in eine Mischvorrichtung übergeführt und dort mit gereinigten und verkokten Kohlenteilchen gemengt, worauf das Gemisch in ein Verbrennungsrohr eingeführt wird, in welchem in reduzierender Atmosphäre die Reduktion der Eisenteilchen -bei Schmelztemperatur vollendet wird. Nach dem Verlassen des Verbrennungsrohrs tritt das Eisen in einen heißen Sammelofen, in welchem sich das Metall in geschmolzenem Zustande sammelt. Es hat sich gezeigt, daß nicht nur Gießereiroheisen durch dieses Verfahren erzeugt werden, sondern daß durch geeignete Regelung der Luft und des Kohlenstoffs im Verbrennungsrohr das Eisen praktisch frei von Kohlenstoff in Form von Flußeisen gewonnen werden kann.From the cutting device, the ore is again fed into a mixing device transferred and mixed there with purified and coked coal particles, whereupon the mixture is introduced into a combustion tube, in which in reducing Atmosphere the reduction of the iron particles is completed at the melting temperature. After leaving the combustion tube, the iron enters a hot collecting furnace, in which the metal collects in a molten state. It has shown, that not only foundry iron can be produced by this process, but that by suitable regulation of the air and the carbon in the combustion tube the iron can be obtained practically free of carbon in the form of fluoro iron.

In der Zeichnung ist schematisch ein Beispiel der Einrichtung zur Ausführung der Erfindung für die Reduktion von Eisenerz dargestellt. A 1 bedeutet einen Kohlenbehälter, der eine Verbindung mit der Trockenmahlvorrichtung B und der Naßmahlvorrichtung BI besitzt. A ist ein Erzbehälter, der entweder mit der Naßzerkleinerungsmaschine B3 oder dem trockenen Zerkleinerer B2 in Verbindung steht. Das Material aus den Behältern A A1 kann entweder in eine Trocken- oder Naßmahlvorrichtung geleitet werden, in welcher es in Pulver verwandelt wird. Wenn die Kohle naß pulverisiert ist, wird sie dem Entwässerer Cl zugeführt, ehe sie in den Mischer D gelangt. Ist die Vermahlung trocken erfolgt, wird sie direkt aus der Mühle in den Behälter D geleitet. Die Vermahlung der Kohle wird zweckmäßig so weit getrieben, daß die Teilchen der Verunreinigungen physikalisch von den Kohlenteilchen getrennt sind und eine ähnlich feine Vermahlung des Eisenerzes bis zur Loslösung von den Verunreinigungen wird vorgenommen. Es wird dann eine Charge Kohle in den Mischer D zusammen mit einer Charge von Eisenerz mit den losgelösten Verunreinigungen eingebracht. Die ganze Kohlenmenge, die zur Reduktion des Eisens notwendig ist, kann zusammen mit dem Erz dem Mischer zugeführt werden, oder man kann nur einen kleinen Teil dieser Kohle anwenden, welcher genügt, um das Erz teilweise zu reduzieren. Angenommen, daß die ganze erforderliche Kohlenmenge in den Mischer eingeführt ist, so wird die Masse darin gemischt und der Kammer E zur Behandlung bei niedriger Temperatur zugeführt. Die Kammer ist mit einer Retorte versehen, die durch indirekte Erhitzung geheizt wird, indem ein Brennstoff, beispielsweise brennbare Gase o. dgl., verbrannt werden, welche aus den flüchtigen Bestandteilen der Kohle gewonnen wurden. Der Durchgang des Materials durch die Retorte bewirkt eine Destillation der Kohle, indem flüchtige Stoffe entweichen, während das Erz teilweise reduziert wird. Natürlich kann die ganze Erzcharge reduziert werden, aber die Temperatur der Retorte wird zweckmäßig genügend tief erhalten, ungefähr auf 30o bis 4o0°, um die maximale Menge der Kohlenwasserstoffe aus der Kohle zu gewinnen und gleichzeitig zu verhindern, daß das Metall verschlackt oder zusammensintert. Die Hitzebehandlung ist genügend, um die Reduktion so weit zu treiben, daß das Erz magnetisch wird und seine Abscheidung später bewirkt werden kann. Die abdestillierten Gase aus der Retorte E entweichen durch ein Rohr in die Verbrennungskammer N oder den Sammelherd 0, welche später beschrieben werden, während die schwereren Nebenprodukte in den Kondensator F übertreten, worin sie einer Kondensation unterliegen. Die hierbei wiedergewonnenen Öle werden durch eine Leitung F1 einem Zusammenballungsgefäß J zugeleitet zu einem weiter unten erläuterten Zweck. Die verkokten Teilchen und das teilweise reduzierte Erz aus der Retorte E gelangen in einen magnetischen Scheider G. In diesem Scheider wird das teilweise reduzierte Eisen, welches durch die heiße Behandlung magnetisch gemacht ist, aus dem verkokten Kohlenstaub und den Verunreinigungen entfernt. Diese werden durch eine Leitung G1 in einen Mischer I geführt, der mit dem Gefäß J Verbindung hat. In dem Mischer wird dem Gemisch Wasser zugesetzt und das Gemisch wird im Gefäß J mit vom Kondensator oder einer anderen Quelle herkommenden flüssigen Kohlenwasserstoffen vermengt. Das Ganze wird dann tüchtig durchgeführt, um mit der Kohle eine Masse zu bilden, die sich von den Verunreinigungen losgelöst hat.In the drawing is a schematic example of the device for Embodiment of the invention for the reduction of iron ore shown. A means 1 a coal container communicating with the dry grinder B and the Has wet grinding device BI. A is an ore container that either goes with the wet crusher B3 or the dry shredder B2. The material from the Containers A A1 can either be fed into a dry or wet grinder, in which it is turned into powder. When the coal is wet powdered, will it is fed to the dehydrator Cl before it enters the mixer D. Is the grinding dry, it is fed directly from the mill into container D. The grinding the coal is expediently driven so far that the particles of impurities are physically separated from the coal particles and have a similarly fine grinding of iron ore until detachment from the impurities is made. It will then a batch of coal into mixer D along with a batch of iron ore using introduced the detached impurities. All the coal needed for reduction of iron is necessary, can be fed to the mixer together with the ore, or you can use only a small part of this coal, which is enough to make that Partial reduction of ore. Assume that all the coal required is introduced into the mixer, the mass is mixed therein and the chamber E fed for treatment at low temperature. The chamber is with a retort provided, which is heated by indirect heating by adding a fuel, for example combustible gases or the like, which are burned from the volatile components the coal were extracted. This causes the material to pass through the retort a distillation of the coal by allowing volatiles to escape while the ore is partially reduced. Of course, the whole ore batch can be reduced, but the temperature of the retort is expediently kept sufficiently low, approximately up to 30o to 4o0 ° to get the maximum amount of hydrocarbons from the coal and at the same time to prevent the metal from slagging or sintering together. The heat treatment is sufficient to drive the reduction so far that the ore becomes magnetic and its deposition can be effected later. The distilled off Gases from the retort E escape through a pipe into the combustion chamber N or the collection center 0, which will be described later, while the heavier by-products pass into the condenser F, in which they are subject to condensation. The one here Recovered oils are discharged through line F1 to agglomeration vessel J. forwarded for a purpose explained below. The coked particles and that partially reduced ore from retort E enter a magnetic separator G. In this separator, the partially reduced iron, which by the hot Treatment is made magnetic, from the coked coal dust and the impurities removed. These are passed through a line G1 into a mixer I, which is connected with the vessel J has connection. In the mixer, water is added to the mixture and the mixture is in vessel J with coming from the condenser or other source mixed liquid hydrocarbons. The whole thing is then carried out efficiently, in order to form a mass with the coal, which is detached from the impurities Has.

Das Eisen aus dem magnetischen Scheider G tritt in einen Mischer H, welcher in Verbindung mit einer Retorte K für niedrige Temperatur steht, die die Masse aus Kohle und Öl vom Gefäß J empfängt. Die Stoffe werden durch die Wärme in der Retorte destilliert und die verkokten Teilchen werden durch das Rohr Kl in den Mischer H übergeführt. Aus diesem Mischer wird im wesentlichen reiner Kohlenstaub und teilweise reduziertes Eisenerz dem Verbrennungsrohr N zugeleitet, in welchem eine reduzierende Flamme vorhanden ist und eine Verbrennung des reinen Kohlenstoffs stattfindet mit so viel Luftzufuhr, daß das in die Retorte eingeführte Erz vollständig reduziert wird. Kohlenoxydgase, die in der schwach beheizten Retorte K erzeugt werden, können in den heißen Sammelherd 0 geleitet werden, welcher das geschmolzene Eisen und alle Kohlenoxydgase aufnimmt. Das reduzierte Eisen wird aus dem Herde 0 durch einen Abstich zu weiterer Behandlung abgelassen. Eines der wesentlichen Merkmale der Erfindung besteht darin, daß verschiedenartige Erze durch Kohle reduziert werden, die von ihren schädigenden Verunreinigungen befreit ist. Es hat sich gezeigt, däß man dadurch ein höherwertiges Produkt in kürzerer Zeit erzeugen kann, als wenn rohe Kohle oder auch Koks zur Reduktion benutzt wird.The iron from the magnetic separator G enters a mixer H, which in connection with a retort K stands for low temperature that the Receives mass of coal and oil from vessel J. The fabrics are put in by the heat the retort is distilled and the coked particles are through the pipe Kl into the Mixer H transferred. This mixer becomes essentially pure coal dust and partially reduced iron ore fed to the combustion tube N, in which a reducing flame is present and combustion of the pure carbon takes place with so much air supply that the ore introduced into the retort is completely reduced will. Carbon oxide gases generated in the weakly heated retort K can into the hot collecting hearth 0, which contains the molten iron and all Absorbs carbon oxide gases. The reduced iron is removed from the herd 0 by tapping drained for further treatment. One of the essential features of the invention consists in the fact that various ores are reduced by coal, which from is freed of its harmful impurities. It has been shown that by doing this can produce a higher quality product in less time than when raw coal or coke is also used for reduction.

Offenbar können die brennbaren, beim Verfahren sich bildenden Gase aus den Retorten E und K oder der Kammer N oder dem Herde 0 zu anderen Zwecken benutzt werden, anstatt die notwendige Hitze in den verschiedenen Behandlungsräumen zu erzeugen. Sie können beispielsweise an Gemeindegas- oder Industriegasanstalten verkauft werden, wenn sich dies als zweckmäßig erweist. Verkokter Kohlenstaub oder andere Brennmaterialien können mitNutzen in den Retorten E und K angewandt werden, während gereinigter Kohlenstoff in dem Verbrennungsrohr N angewandt werden kann. Man erkennt, daß die in den Retorten E und K erzeugten brennbaren Gase, ebenso wie die in dem Sammelherd 0 erzeugten Gase, sehr reich und höherwertig sind als die gewöhnlichen, in Gebläsefeuerungen entstehenden Gase. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Gase in den mit niedriger Temperatur betriebenen Retorten E und K gebildet werden, während sie von den Verbrennungsgasen getrennt sind, indem eine indirekte Heizung der Retorten stattfindet. Infolgedessen werden die Gase nicht verdünnt.Apparently, the flammable gases that are formed during the process can from retorts E and K or chamber N or hearth 0 are used for other purposes instead of generating the necessary heat in the various treatment rooms. For example, they can be sold to municipal or industrial gas companies, if this proves to be expedient. Coked coal dust or other fuel can be applied with benefit in retorts E and K, while purified carbon in the combustion tube N can be applied. You can see that those in the retorts E and K generated combustible gases as well as those generated in the collection hearth 0 Gases, very rich and of higher quality than the ordinary ones, are used in fan firing resulting gases. This is due to the fact that the gases in the with lower Temperature operated retorts E and K are formed while they are away from the combustion gases are separated by indirect heating of the retorts. Consequently the gases are not diluted.

Anstatt die ganze Menge pulverisierter Kohle mit dem pulverisierten Eisenerz im Mischer D zu vermengen, kann eine verhältnismäßig kleine Menge der Kohle dem Gemisch zugesetzt werden, welche nur genügt, um eine teilweise Reduktion des Eisens in der mit niedriger Temperatur betriebenen Retorte E hervorzubringen. Der übrige pulverisierte Kohlenstoff wird dann unmittelbar durch das Rohr I' dem Mischer I zugeführt, um einer Behandlung im Gefäß J und dann einer Wärmebehandlung in der Retorte K zu unterliegen, worauf die schweren Kohlenwasserstoffe, die leichten Kohlenwasserstoffe, Ammoniak u. dgl. in einem Kondensator M gesammelt werden. Ein gewisser Teil dieser Produkte wird dann in den heißen Sammelherd 0 eingeführt, um dort eine Reduktion des Metalles hervorzubringen, während die übrigen Teile zu anderen Zwecken benutzt werden.Instead of the whole lot of pulverized coal with the pulverized one Mixing iron ore in mixer D can use a relatively small amount of the coal be added to the mixture, which is only sufficient to partially reduce the To produce iron in the retort E operated at low temperature. Of the Any remaining powdered carbon is then fed directly through pipe I 'to the mixer I fed to a treatment in the vessel J and then a heat treatment in the Retort K, whereupon the heavy hydrocarbons, the light hydrocarbons, Ammonia and the like can be collected in a condenser M. Some part of this The product is then introduced into the hot collection hearth 0 for a reduction there of the metal, while the remaining parts are used for other purposes will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the reduction of ores, in which the finely powdered ore with finely powdered coke or freed from hydrocarbons Coal is mixed and the carbon is burned with the ore; through this characterized in that the mixture, which is always finely divided up to partial reduction of the ore is heated and the hydrocarbons of the optionally The coal used are driven out, whereupon the mixture is used to separate the coal parts and the non-metallic components from the metal parts, and the latter mixes with the coal particles freed from the non-metallic parts and to the Completion of the reduction heated, with the Mixture in finely divided form remains to prevent the individual components from sticking together to prevent.

2. The method according to claim i, in particular for the treatment of Iron ore, characterized in that the heating of the ore and the coal or of the coke is carried out at a temperature (about 300 to 400 ° C.) before they are separated which is high enough to partially reduce the powdered ore and is magnetic to make, but not high enough to cause slagging or sintering of the non-metallic Bring about constituents.

3. The method according to claim 2, characterized in that that the partially reduced iron ore and the coal parts in a magnetic separator be introduced, which separates the metal parts from the rest of the mixture, which are treated separately to separate the coal parts from the non-coal parts will. q .. The method of claim i, wherein coal is used to reduce the ore is used, characterized in that the volatile, on the first heating distilling constituents of the coal, which partially reduce the ore, condenses, to be used in separating the coal particles from the non-coal particles.