DE56195C

DE56195C - Immediate representation of iron from its ores

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Publication number: DE56195C
Application number: DENDAT56195D
Authority: DE
Original assignee: CH. ADAMS in Piltsburgh, 110 Diamond Street, Pennsylvania, V. St. A
Anticipated expiration: 1910-07-09

Description

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 18: Eisenerzeugung.CLASS 18: Ironmaking.

PATENTAMTPATENT OFFICE

Patentirt im Deutschen Reiche vom 9. Juli i8go ab.Patented in the German Empire on July 9, 18go.

Vorliegende Erfindung hat eine Neuerung in demjenigen Procefs zur. Reduction von Erzen zum Gegenstande, bei welchem diese Reduction mittelst Durchleitens eines Stromes erhitzten reducirenden Gases, wie Kohlenoxyd, durch das Erz erfolgt, welches Gas letzteres desoxydirt und in das Metall überführt.The present invention has an innovation in that process for. Reduction of ores on the subject in which this reduction heated by passing a current reducing gas, such as carbon monoxide, takes place through the ore, which gas deoxidizes the latter and transferred to the metal.

Die Erklärung für diese Desoxydirung von Metalloxyden ist folgende: Bei Einwirkung auf die Eisenoxyde hat der im reducirenden Gase vorhandene Kohlenstoff eine so grofse Verwandtschaft zu dem mit dem Metalle des Erzes verbundenen Sauerstoff, dafs das Erz das Metall freigiebt, welches sich mit dem Kohlenstoff des reducirenden Gases verbindet, wobei sich das Kohlenoxyd (C O) in Kohlensäure (C O₂) verwandelt. Wird ein kohlenstoffhaltiger Körper, wie Koks, innig mit dem Erze vermischt, so nimmt das zweite Aequivalent Sauerstoff der Kohlensäure ein Aequivalent Kohlenstoff auf, wodurch wieder Kohlenoxyd gebildet wird, das nach erfolgter Wiederauffrischung nochmals als Reductionsmittel verwendet werden kann. Ist in der Erzmasse ein kohlenstoffhaltiger Körper nicht enthalten, so wird der oxydirenden Wirkung der Kohlensäure auf das schon gebildete metallische Eisen gegebenenfalls durch den constanten Strom frischen Gases gesteuert, wobei der Sauerstoff aus dem Erze vollständig entfernt wird.The explanation for this deoxidation of metal oxides is as follows: When the iron oxides act, the carbon present in the reducing gas is so closely related to the oxygen associated with the metal of the ore that the ore releases the metal which is mixed with the carbon of the reducing gas Gases combines, whereby the carbon dioxide (CO) is transformed into carbonic acid (CO ₂ ) . If a carbon-containing body, such as coke, is intimately mixed with the ore, the second equivalent of oxygen of the carbonic acid absorbs one equivalent of carbon, which again forms carbon oxide, which can be used again as a reducing agent after being refreshed. If the mass of ore does not contain a carbon-containing body, the oxidizing effect of the carbonic acid on the metallic iron already formed is controlled, if necessary, by the constant flow of fresh gas, the oxygen being completely removed from the ore.

Bei diesem Verfahren ist hier eine Ausführung im Grofsen und mit sichtbarem Erfolg Haupterfordernifs, dafs das reducirende Gas voll und ganz in die zu behandelnde Erzmasse eindringt, und zwar in solcher Menge, als Strom hindurchstreicht, dafs sie dem Erze frisches Gas zuführt, damit letzteres immer an die Stelle des bei constanter Bildung von Kohlensäure, aufgebrachten Gases tritt. Die praktischen Schwierigkeiten, welche sich beim Durchströmen des Gases durch die Erzmenge in genügender Menge (behufs schneller und gründlicher Reaction) herausstellten, haben den gewerblichen Erfolg des directen, oben be-' schriebenen Reductionsverfahrens beeinträchtigt, so dafs bisher der kostspielige Hochofenprocefs zur Anwendung gelangte, um das Erz in Roheisen zu verwandeln, um als solches nachher weiter verarbeitet zu werden.In this procedure, here is an execution on a large scale and with visible success The main requirement is that the reducing gas should be fully absorbed into the mass of ore to be treated penetrates, and indeed in such an amount as the current passes through, that it gives the ore fresh Supplies gas so that the latter always takes the place of the constant formation of carbonic acid, applied gas occurs. The practical difficulties that arise with The gas flows through the quantity of ore in sufficient quantity (for faster and thorough reaction) have shown the commercial success of the direct the reduction process described, so that so far the expensive blast furnace process was used to transform the ore into pig iron, and as such afterwards to be further processed.

Erfinder hat gefunden, dafs die Schwierigkeit der Durchleitung von Gas durch das Erz überwunden und der directe Procefs in grofsem Mafsstabe ausgeführt werden kann dadurch, dafs das Gas in einem oder mehreren waagrecht angeordneten und getrennten Querkanälen oder durch eine Gruppe von nahezu waagrechten und in verschiedenen Ebenen liegenden Kanälen in der nachbeschriebenen Weise hindurchgeleitet wird.The inventor has found that the difficulty in passing gas through the ore overcome and the direct process can be carried out on a large scale by that the gas is in one or more horizontally arranged and separate transverse channels or by a group of almost horizontal channels lying in different planes in the one described below Way is passed through.

In den Zeichnungen sind mehrere Apparate zur Ausführung des beschriebenen Processes dargestellt, wobei zu bemerken ist, dafs der Procefs nicht auf die Form des Apparates beschränkt ist, sondern sich überhaupt auf die neue und eigenthümliche Durchleitung des reducirenden Gases ~durch die in Behandlung befindliche Masse bezieht.In the drawings are several apparatus for carrying out the described process it should be noted that the process is not limited to the form of the apparatus but rather the new and peculiar conduction of the reducing gas through those under treatment referenced mass.

Fig. ι zeigt in Ansicht, theilweise im Schnitt, Fig. 2 im Schnitt nach Linie II - II der Fig. 3, Fig. 3 im Grundrifs und theilweise im Schnitt nach Linie III - III der Fig. 2 den Ofen zur Ausführung des Verfahrens; Fig. 4 zeigt inFig. 1 shows a view, partly in section, Fig. 2 in section along line II - II of Fig. 3, Fig. 3 in plan and partly in section along line III - III of FIG Execution of the procedure; Fig. 4 shows in

Seitenansicht den Ofen in seiner Verbindung mit einem Ofen nebst offenem, im Schnitt dargestelltem Herde und Fig. 5 eine abgeänderte Ausführung des Apparates.Side view of the furnace in its connection with a furnace together with the open, shown in section Hearth and FIG. 5 shows a modified version of the apparatus.

A ist der auf einem länglich viereckigen Fundament aufgebaute Ofen aus Ziegelwerk, der jedoch auch kreisförmig, elliptisch oder anderswie geformt sein kann. Geeignete Mafse des Ofens sind: Länge gleich zehnfacher Breite und die eine genügende Einwirkung der reducirenden Atmosphäre auf das Erz gewährleistende Höhe gleich der zehn- bis fünfzehnfachen Breite. Das Ofeninnere ist mit gitterartig auf einander gesetzten Chamottesteinen CC¹ ausgesetzt, die sich zu jeder Seite und an beiden Enden des Ofens befinden. Dieses Mauerwerk CC¹ ist so angeordnet, dafs ein lothrechter Raum D verbleibt, der sich im Ofen von oben bis unten erstreckt und in welchen das Erz eingeschüttet und reducirt wird. Dieser Raum ist lang und schmal (Fig. 3), behufs leichten Niederfallens des Materials oben enger als unten und wird oben durch die mit Deckel und Klappe e versehenen Trichter E zum Einfüllen der Masse abgedeckt. Durch ein Gewicht w wird für gewöhnlich diese Klappe geschlossen gehalten. Unten ist der Arbeitsraum D entweder durch eine wegnehmbare Thür oder (wie aus Fig. 2 ersichtlich) durch einen dicht schliefsenden, das Fundament B mit bildenden Behälter F abgeschlossen, in welchen das reducirte Erz (Eisenschwamm) aus dem Arbeitsraum D des Ofens fällt. Der Behälter ist mit einem oder mehreren geneigten Ablauf kanälen G versehen, durch welche von Zeit zu Zeit das reducirte Erz entfernt wird. An jedem Ablaufe befinden sich doppelte Schiebethüren b b, von denen behufs Vermeidung des Herankommens der Luft an den heifsen Schwamm die eine geschlossen ist, wenn die andere offen steht. A is the brick oven built on an elongated square foundation, which can, however, also be circular, elliptical or otherwise shaped. Suitable dimensions of the furnace are: length equal to ten times the width, and the height, which ensures a sufficient effect of the reducing atmosphere on the ore, equal to ten to fifteen times the width. The interior of the furnace is exposed to CC ¹ chamotte stones placed on top of one another in a grid-like manner, which are located on each side and at both ends of the furnace. This brickwork CC ¹ is arranged in such a way that a perpendicular space D remains, which extends from top to bottom in the furnace and into which the ore is poured and reduced. This space is long and narrow (Fig. 3), because of the slight fall of the material, it is narrower at the top than at the bottom and is covered at the top by the funnel E , which is provided with a lid and flap e , for filling in the mass. This flap is usually kept closed by a weight w. At the bottom, the working area D is closed either by a removable door or (as can be seen in FIG. 2) by a tightly closing container F which forms the foundation B and into which the reduced ore (sponge iron) falls from the working area D of the furnace. The container is provided with one or more inclined drainage channels G through which the reduced ore is removed from time to time. At each outlet there are double sliding doors bb, one of which is closed when the other is open in order to prevent air from reaching the hot sponge.

Das Mauerwerk C C¹ im Innern des Ofens A ist in eine Gruppe getrennter, durch die waagrechten Wände HH¹ gebildeten Kammern eingesetzt; diese Wände erstrecken sich von der einen Ofenwand bis zur anderen und von jeder Seitenwand bis zum centralen Arbeitsraum D. Die Wände H der einen Seite des Raumes D liegen gegen die Wände H¹ der anderen Seite versetzt (Fig: 2), wobei eine Wand H ungefähr in der Mitte zwischen zwei Wänden W H¹ liegt.The masonry CC ¹ inside the furnace A is inserted into a group of separate chambers formed by the horizontal walls HH ^1; these walls extend from one furnace wall to the other and from each side wall to the central working space D. The walls H of one side of the room D are offset against the walls H ^{1 of} the other side (Fig: 2), with one wall H. lies approximately in the middle between two walls WH ¹ .

Unter dem Ofen A befinden sich zwei Regeneratoren KK¹ mit dem Ziegelwerk L. Durch Kanäle M sind diese Regeneratoren mit einem waagrechten Kanäle N verbunden, welcher sich durch die gesammte Länge des Ofens erstreckt Und durch zahlreiche Kanäle η mit dem Mauerwerk C² in der untersten, an der einen Ofenseite gelegenen Kammer verbunden ist (Fig. 2). Die, (am besten aus Chamotteziegeln bestehenden) Schieber P P¹ verbinden den Kanal N abwechselnd mit den Regeneratoren KK¹ und dadurch letztere mit dem Mauerwerk C² in der untersten Kammer des Ofens. Durch einen kurzen Kanal R ist die oberste, mit Ziegeln ausgesetzte Kammer C mit einem Abzugskanal Q verbunden, welcher das Gas nach Austritt aus dem Ofen in einen der Regeneratoren KK¹ überleitet, wobei durch eine Drosselklappe, 5 die abwechselnde Bewegungsrichtung des Gases bestimmt wird. Die Schieber PP¹ und S werden von Zeit zu Zeit umgestellt, so dafs, wenn der Regenerator J^T¹ mit dem Ofen in Verbindung steht, der andere Regenerator K mit dem Abzugskanal Q verbunden ist, und umgekehrt. Ein in letzteren eingesetzter Dampfejector T bestimmt die Richtung des Zuges von dem Ofen A nach den -Regeneratoren und regulirt die Menge und Geschwindigkeit des ersteren. Durch einen Kanal U mit anschliefsendem Schlote oder Schacht sind die beiden Regeneratoren behufs Abführung der Verbrennungsproducte unter einander verbunden, wobei ein Ventil u den einen oder anderen Regenerator mit dem Schlote oder Schacht verbindet.Under the furnace A there are two regenerators KK ¹ with the brickwork L. These regenerators are connected by channels M with a horizontal channel N , which extends through the entire length of the furnace and through numerous channels η with the masonry C ² in the lowest , is connected to the chamber located on one side of the furnace (Fig. 2). The (best made of chamotte bricks) slide P P ¹ connect the channel N alternately with the regenerators KK ¹ and thereby the latter with the masonry C ² in the lowest chamber of the furnace. The uppermost, brick-exposed chamber C is connected by a short channel R to an exhaust channel Q, which transfers the gas to one of the regenerators KK ¹ after it exits the furnace, whereby the alternating direction of movement of the gas is determined by a throttle valve 5. The slides PP ¹ and S are adjusted from time to time, so that when the regenerator J ^ T ^{1 is} connected to the furnace, the other regenerator K is connected to the exhaust duct Q, and vice versa. A steam ejector T inserted in the latter determines the direction of the draft from the furnace A to the regenerators, and regulates the quantity and speed of the former. The two regenerators are connected to each other by a channel U with an adjoining chimney or shaft for the purpose of discharging the combustion products, a valve u connecting one or the other regenerator to the chimney or shaft.

Das reducirende Gas zur Reduction des Erzes kann entweder aus Kohlenoxyd (C O) oder Kohlenwasserstoffgas bestehen, das in einem besonderen Gaserzeuger beliebiger Anordnung dargestellt wird. Kommt Kohlenoxyd zur Anwendung, so kann hierzu der gewöhnliche Siemens'sche Gaserzeuger dienen, während bei Verwendung von Kohlenwasserstoffgas letzteres in einem geeigneten· Apparat dargestellt wird, an dessen Stelle einfach auch ein mit Petroleum oder einer anderen, Kohlenwasserstoff enthaltenden Flüssigkeit gefüllter Behälter treten kann, der auf die zur Bildung von Dämpfen nöthige Temperatur erhitzt wird. V ist ein Ventil zur Zuleitung von Kohlenoxyd oder Kohlenwasserstoff nach einem der Regeneratoren K oder K¹. ·The reducing gas for reducing the ore can consist either of carbon dioxide (CO) or hydrocarbon gas, which is represented in a special gas generator of any arrangement. If carbon dioxide is used, the usual Siemens gas generator can be used for this purpose, while if hydrocarbon gas is used, the latter is represented in a suitable apparatus, in the place of which a container filled with petroleum or another liquid containing hydrocarbons can simply be used. which is heated to the temperature necessary for the formation of vapors. V is a valve for supplying carbon oxide or hydrocarbon to one of the regenerators K or K ¹ . ·

Die Austrittsmündung des Ablaufes G kann durch einen beweglichen Ablauf g verlängert werden (Fig. 4), um den heifsen Eisenschwamm oder das reducirte Erz direct aus dem Behälter F in den Ofen W bekannter Anordnung mit offenem Herde überzuleiten, der vorher mit einem Bade geschmolzenen Metalles beschickt worden ist.The outlet mouth of the outlet G can be lengthened by a movable outlet g (Fig. 4) in order to transfer the hot sponge iron or the reduced ore directly from the container F into the furnace W of known arrangement with an open hearth, the previously with a bath of molten metal has been charged.

Der in Fig. 5 dargestellte vereinfachte Ofen kennzeichnet sich durch den Wegfall der Regeneratoren KK¹. Unterhalb des Ofens mit dem Arbeitsraume D, den Wänden HH¹ und dem Ziegelwerk C C¹ in den einzelnen Kammern sind zwei Feuerherde XX angeordnet, in welchen unter schwachem Abbrande festes kohlenstoffhaltiges Brennmaterial zur Verbrennung gelangt; das sich entwickelnde Kohlenoxyd wird durch Kanal c in die unterste, mitThe simplified furnace shown in FIG. 5 is characterized by the omission of the regenerators KK ¹ . Below the furnace with the work room D, the walls HH ¹ and the brickworks CC ¹ in the individual chambers, two fire stoves XX are arranged, in which solid carbonaceous fuel is burned with a slight burn; the carbon dioxide which is developed is transferred through channel c into the lowest one, with

Ziegelwerk ausgesetzte Kammer G² übergeleitet. Die am oberen Ende des Ofens bei R austretenden und mittelst des Ejectors T durch den Kanal Q streichenden Gase werden hier unter einen Dampfkessel geleitet und dienen als Brennmaterial; auch kann nach vorherigem Schliefsen des Ventils Y und Oeffnen des Ventils Y¹ das Gas nach dem Schacht oder behufs Weiterverwendung durch das Rohr Z weitergeleitet werden. . ^{Chamber G 2} exposed to brickworks passed over. The gases exiting at the upper end of the furnace at R and passing through the channel Q by means of the ejector T are passed under a steam boiler and serve as fuel; also after the valve Y has been closed and the valve Y ^{1 has been opened,} the gas can be passed on to the shaft or through the pipe Z for further use. .

Die Wirkungsweise des zur Reduction von Eisenerzen mittelst eines directen und ununterbrochenen Processes dienenden Apparates ist folgende: Wird der Ofen zum ersten Male in Betrieb genommen oder es ist nach dem ersten Betriebe die Masse des reducirten Erzes herausbefördert, so wird der untere Theil des Raumes F mit brennbarem Material angefüllt, auf dessen oberste Schicht Koks, bis ganz oder nahezu an das obere Ende des Arbeitsraumes D aufgebracht wird; das brennbare Material wird entzündet, und die Thüren b b am unteren Ende des Behälters F sowie die Trichter auf dem Arbeitsraum D werden ganz oder zum Theil geöffnet, so dafs der Koks sich entzündet und verbrennt. Ist der Arbeitsraum genügend erhitzt, so wird die Luft abgeschlossen und das zu reducirende Erz hierauf durch die Trichter E in den Arbeitsraum D des Ofens eingebracht, wobei die Klappen e in den Trichtern als Mafs für die einzubringende Menge dienen können. Erforderlichenfalls kann das Erz vor seinem Einbringen mit einer kleinen Menge kohlenstoffhaltigen Materials, wie Koks, Kohle, Holzkohle_ etc., vermischt werden. Erfinder hat zu diesem Zwecke Koks als am geeignetsten gefunden, wenn derselbe in einer Menge von io bis 15 pCt. (Gew. Th.) des zu verarbeitenden Erzes zugesetzt wird. Der Arbeitsraum D wird mit dieser Erzmenge von oben bis unten ausgefüllt; soll der Procefs ein ununterbrochener sein, so wird · der Arbeitsraum stets mit Erz (oder Erz und Kohle) vollgehalten und nachgefüllt, wenn auch unten das reducirte Erz weggeführt wird.The mode of operation of the apparatus used for the reduction of iron ores by means of a direct and uninterrupted process is as follows: When the furnace is put into operation for the first time, or when the mass of the reduced ore is removed after the first operation, the lower part of the space F becomes with it Filled with combustible material, on the topmost layer of which coke is applied until completely or almost to the upper end of the working space D; the combustible material is ignited, and the doors bb at the lower end of the container F as well as the funnels in the working space D are wholly or partially opened, so that the coke ignites and burns. If the working area is sufficiently heated, the air is closed and the ore to be reduced is then introduced through the funnel E into the working area D of the furnace, the flaps e in the funnels serving as a measure of the amount to be introduced. If necessary, the ore can be mixed with a small amount of carbonaceous material, such as coke, coal, charcoal, etc., prior to its introduction. The inventor has found coke to be most suitable for this purpose, if the same in an amount of 10 to 15 pCt. (Wt. Th.) Of the ore to be processed is added. The work area D is filled with this amount of ore from top to bottom; If the process is to be uninterrupted, the working area is always kept full and refilled with ore (or ore and coal), even if the reduced ore is carried away below.

. Vor Beginn der Reductionsarbeit werden die Regeneratoren auf 435⁰ C. bis 650⁰ C. erhitzt. Das Zuführungsrohr des Ejectors T wird mit dem Dampfraum des Dampferzeugers verbunden, wobei der Trichter E und die Schieber b b am Ablauf des Behälters F geschlossen werden, um den Zutritt frischer Luft von a'ufsen nach dem Ofeninnern möglichst abzuschliefsen; die Ventile S, P und V werden so gestellt, dafs der eine Regenerator (K) mit dem Kanal N und dadurch mit der unteren Kammer C² an der einen Seite des Ofens A verbunden ist, während durch entsprechendes Einstellen des Ventils V derselbe Regenerator noch mit dem Gaserzeuger und durch Einstellung des Ventils S der Abzugskanal Q mit dem anderen Regenerator K¹ verbunden wird.. Before starting the reduction work, the regenerators are heated ^{to 435 °} C. to 650 ^{° C.} The feed pipe of the ejector T is connected to the steam chamber of the steam generator, the funnel E and the slide bb at the outlet of the container F being closed in order to close off the entry of fresh air from the outside to the inside of the furnace as far as possible; the valves S, P and V are set in such a way that one regenerator (K) is connected to the channel N and thereby to the lower chamber C ² on one side of the furnace A , while the same regenerator can still be set by adjusting the valve V accordingly is connected to the gas generator and by setting the valve S of the exhaust duct Q with the other regenerator K ¹ .

Nachdem der Apparat in vorstehender Weise eingerichtet ist, tritt das Kohlenoxyd aus dem Gaserzeuger in den Kanal ein und geht dann durch das vorher erhitzte Ziegelwerk im Regenerator K, wobei es auf die Temperatur von 435⁰ bis 650⁰C. erhitzt wird; hierauf gelangt das erhitzte Kohlenoxyd durch Kanal M in den Kanal N. und tritt durch Verbindungskanal η in die unterste, mit Ziegelwerk ausgesetzte Kammer C² an der einen Seite des Ofens ein, wobei es bei seinem Durchgang durch letzteren das Ziegelwerk desselben erhitzt. Da das Gas nach oben keinen Ausweg findet, so wird es durch die Decke H gezwungen, in waagrechter Richtung durch das aus erz- und kohlenstoffhaltigem Material bestehende und am unteren Ende der Arbeitskammer D befindliche Gemisch hindurchzustreichen. Da hier das Aufsteigen des Gases in der oben aufliegenden Erzschicht schwer ist, so folgt es demjenigen Wege, welcher den geringsten Widerstand darbietet, und tritt in die unterste Kammer C¹ an der anderen Ofenseite ein. Hier tritt es durch das Ziegelwerk nach oben, bis es an die erste Theilwand auf dieser Seite des Ofens antrifft, die etwas höher als die Theilwand an der anderen Ofenseite liegt, wobei das Gas gezwungen wird, wieder in waagrechter Richtung durch die Erzschicht hindurchzustreichen; da das Gas auch hier dem Wege geringsten Widerstandes folgt, so tritt es in das Ziegelwerk auf derjenigen Seite des Ofens, an welcher es zuerst eintrat, aber in eine höher gelegene Kammer ein. Durch die Widerstand darbietenden Wände H der einen Seite .und durch die Wände H¹ der anderen Seite, sowie durch die versetzte Stellung der Wände H und H¹ zu beiden Seiten des Raumes D wird das reducirende Gas gezwungen, einen Zickzackweg nach vorn und hinten und in waagrechter Richtung durch die Erzschicht im Arbeitsraum D zu nehmen, während es in lothrechter Richtung in den Kammern C C¹ allmälig nach oben steigt, bis es den waagrechten Kanal R erreicht, durch welchen das Gas in den Abzugskanal Q. und von hier nach unten durch das Ventil S gelangt, durch dessen Stellung es in den anderen Regenerator K¹ übertritt. Hier trifft das Gas einen Strom frischer Luft und vereinigt sich mit demselben, der in beliebiger, für" eine vollständige Verbrennung durch Ventil w^x abgemessener Menge zutritt, wobei die auftretende Hitze an das Ziegelwerk im Regenerator abgegeben wird. Die Verbrennungsproducte gehen dann durch einen der Abzugskanäle U und durch das Ventil u nach dem an beliebiger Stelle befindlichen Schlote oder Schachte. Der nach unten gerichtete Zug durch den Abzugskanal Q undAfter the apparatus has been set up in the above manner, the carbon oxide from the gas generator enters the channel and then goes through the previously heated brickwork in the regenerator K, where it is heated to the temperature of 435 ⁰ to 650 ⁰ C.; The heated carbon dioxide then passes through channel M into channel N. and enters through connecting channel η into the lowest chamber C ² exposed to brickwork on one side of the furnace, whereby it heats the brickwork of the furnace as it passes through the latter. Since the gas cannot find a way out upwards, it is forced through the ceiling H to pass through the mixture, which consists of ore and carbonaceous material and is located at the lower end of the working chamber D, in a horizontal direction. Since it is difficult for the gas to rise in the ore layer on top, it follows the path that offers the least resistance and enters the lowest chamber C ¹ on the other side of the furnace. Here it goes up through the brickwork until it meets the first wall on this side of the furnace, which is somewhat higher than the wall on the other side of the furnace, the gas being forced to pass horizontally through the ore layer again; as the gas here also follows the path of least resistance, it enters the brickwork on the side of the furnace on which it entered first, but into a higher chamber. Through the resistance-offering walls H on one side and through the walls H ^{1 on} the other side, as well as through the offset position of the walls H and H ¹ on both sides of the room D , the reducing gas is forced to zigzag back and forth and to take in the horizontal direction through the ore layer in the working space D , while it gradually rises in the perpendicular direction in the chambers CC ¹ until it reaches the horizontal channel R , through which the gas into the exhaust channel Q. and from here down through the valve S arrives, through the position of which it passes into the other regenerator K ¹ . Here the gas meets a stream of fresh air and combines with it, which enters in any quantity measured for "complete combustion through valve w ^x , the heat generated being given off to the brickwork in the regenerator. The products of combustion then pass through one of the Discharge channels U and through the valve u to the chimneys or shafts located at any point, the downward draft through the discharge channel Q and

demnach der nach oben gerichtete Strom durch den Ofen A wird durch den in den Kanal Q. eingesetzten Ejector T regulirt.accordingly the upward current through the furnace A is regulated by the ejector T inserted in the channel Q.

Zur Sicherung einer gleichmäfsigen Temperatur des durch den Ofen streichenden Gases müssen die Regeneratorventile in Zwischenpausen von io bis 15 Minuten umgestellt werden, um das Gas aus dem Erzeuger in denjenigen Regenerator überzuleiten, der eben durch Verbrennen des am oberen Ende des Ofens austretenden Gases erhitzt wurde, worauf das Gas durch Ventil P und Kanal N am Boden des Ofens eintritt, wie auch der Gang des durch Abzug Q aus dem Ofen austretenden Gases nach demjenigen Regenerator umgewechselt wird, durch welchen . eben das frische Gas hindurchgegangen ist. Zum Erhitzen des eintretenden Gases kann beispielsweise, wenn der Gasregenerator das Gas mit einer genügend hohen Temperatur zuführt, •derselbe das Gas direct an den Kanal JY abgeben. To ensure an even temperature of the gas passing through the furnace, the regenerator valves must be switched in intervals of between 10 and 15 minutes in order to pass the gas from the generator into the regenerator that has just been heated by burning the gas emerging at the upper end of the furnace, whereupon the gas enters through valve P and channel N at the bottom of the furnace, as well as the passage of the gas leaving the furnace through vent Q is changed to the regenerator through which. the fresh gas has just passed through. To heat the incoming gas, for example, if the gas regenerator supplies the gas at a sufficiently high temperature, it can deliver the gas directly to the channel JY.

Die bei dem Procefs auftretenden Reactionen sind folgende: Das erhitzte Reductionsgas (Kohlenoxyd) bewirkt. bei seinem Durchgang durch das Erz im Arbeitsraume D des Ofens die Entziehung von Sauerstoff aus dem Erze. Dieser Sauerstoff hat das Bestreben, sich mit dem Kohlenoxyd (C O) zu verbinden und Kohlensäure (C O₂) zu bilden, durch deren Vorhandensein die Desoxydation des Erzes beeinträchtigt werden würde. Diesem Bestreben des Sauerstoffes wird zum Theil durch den aus der Vermischung des Erzes mit. kohlenstoffhaltigen Körpern herrührenden Kohlenstoff, hauptsächlich aber durch die beständige Zufuhr frischen Kohlenoxyds oder Kohlenwasserstoffgases oder solcher Dämpfe aus dem Gaserzeuger oder einer anderen Quelle nach dem Ofehinnern entgegenwirkt, wobei das Kohlenoxyd oder Kohlenwasserstoffgas vorher ' durch Hindurchleiten durch einen der Regeneratoren und durch die Hitze des Ofens erhitzt wurde, die so grofs ist, dafs Kohlensäure in Gegenwart von Kohlenstoff nicht bestehen kann. Ueberdies wird der gewünschte Grad und die Gleichmäfsigkeit der Temperatur des Reductionsgases innerhalb des Ofens durch die dem Ziegelwerk in den einzelnen Ofenkammern mitgetheilte und in demselben aufgespeicherte Hitze aufrecht erhalten, welche Kammern etwaigen Ueberschufs an Hitze des eintretenden Gases aufnehmen und absorbiren, was beim Wechsel der Ventile erfolgt, durch welche das Gas durch einen frisch erhitzten Regenerator eintreten kann, wobei diese aufgespeicherte Hitze an das Gas abgegeben wird, wenn die Temperatur des letzteren durch das vor dieser Umstellung erfolgende Abkühlen des Regenerators vermindert wird; Durch Ausführung des beschriebenen Processes sowie durch die Anwendung des beschriebenen Apparates wird-, die reducirende Eigenschaft des Gases sowie die erforderliche Gleichmäfsigkeit der Hitze durch den gesammten Ofen und während der gesammten Procedur aufrecht erhalten.The reactions occurring in the process are as follows: The heated reduction gas (carbon dioxide) causes. the removal of oxygen from the ore during its passage through the ore in working space D of the furnace. This oxygen tends to combine with the carbon dioxide (CO) and form carbonic acid (CO ₂ ) , the presence of which would impair the deoxidation of the ore. This tendency of the oxygen is partly due to the mixing of the ore with it. carbon originating from carbon-containing bodies, but mainly by the constant supply of fresh carbon oxide or hydrocarbon gas or such vapors from the gas generator or another source after the furnace is counteracted, the carbon oxide or hydrocarbon gas being heated beforehand by being passed through one of the regenerators and by the heat of the furnace which is so great that carbonic acid cannot exist in the presence of carbon. In addition, the desired degree and uniformity of the temperature of the reducing gas inside the furnace is maintained by the heat communicated to the brickwork in the individual furnace chambers and stored in the same, which chambers absorb and absorb any excess heat of the incoming gas, which is when the valves are changed takes place through which the gas can enter through a freshly heated regenerator, this stored heat being given off to the gas when the temperature of the latter is reduced by the cooling of the regenerator taking place before this changeover; By carrying out the process described and by using the apparatus described, the reducing property of the gas and the required uniformity of heat are maintained through the entire furnace and during the entire procedure.

Das Endergebnifs des beschriebenen Processes ist die Darstellung des oxydirten Eisens, des sogenannten Eisenschwammes. Da sich dieser ohne Schmelzen bildet, so hängen die einzelnen Stücke nicht an einander, behalten aber fast ganz die Gröfse und Form der in den Ofen oben eingebrachten Erzstücke bei. Dadurch, dafs das reducirende Gas durch die Erzschicht in Wiederholungen nach vorn und rückwärts streicht, ehe es am oberen Ende des Ofens austritt und dasselbe nicht direct durch die Schicht nach oben steigen kann, wird das Erz viel gründlicher behandelt, als dies in einem anderen Ofen erfolgen kann; da ferner das Gas nach jedesmaligem Hindurchgehen quer durch den Arbeitsraum und durch das Erz gezwungen wird, vor nochmaligem Durchgang durch das Erz in den Ziegelaufbau einzutreten, so wird die Temperatur des Gases in der vorbeschriebenen Weise ' regulirt und gleichmäfsig erhalten. Der sich bildende Eisenschwamm fällt allmälig nach unten in den unterhalb der gesammten Ofenlänge sich erstreckenden Behälter E, der eine grofse Menge Schwamm aufnimmt. Durch die verschlossenen Thüren b b wird der Schwamm gegen die äufsere frische Luft abgesperrt, weiche den Schwamm schnell oxydirt, hauptsächlich wenn letzterer noch heifs ist.The final result of the process described is the representation of oxidized iron, the so-called sponge iron. Since this forms without melting, the individual pieces do not cling to one another, but almost entirely retain the size and shape of the pieces of ore brought into the furnace at the top. The ore is treated much more thoroughly than in any other furnace because the reducing gas passes back and forth repeatedly through the ore layer before it emerges at the top of the furnace and cannot rise directly up through the layer can be done; Furthermore, since the gas is forced to enter the brick structure every time it has passed across the working space and through the ore, before it passes through the ore again, the temperature of the gas is regulated and maintained uniformly in the manner described above. The sponge iron that forms gradually falls down into the container E, which extends below the entire length of the furnace and which holds a large quantity of sponge. The sponge is blocked off from the outside fresh air through the closed doors bb , which quickly oxidizes the sponge, mainly when the latter is still hot.

Zweck der weiteren Verarbeitung ist nun die Herstellung von Stahl in einem offenen Herdofen, für welchen heifser Schwamm besonders geeignet ist. Zu diesem Behufe wird, wie aus Fig. 4 ersichtlich, der offene Herdofen W in möglichster Nähe des Behälters F angeordnet, damit der noch rothglühende Schwamm durch den Ablauf Gg in den Herd gelangt, in welchem ein vorher hergestelltes 'Bad einer geschmolzenen Kohlenstoffeisenverbindung für den Zusatz des seines Sauerstoffes beraubten Eisens bereit ist, um letzteres in Stahl zu verwandeln. Es wird dann der offene Herdprocefs in der üblichen Weise ausgeführt, mit der Ausnahme jedoch, dafs die Zuführung atmosphärischer Luft aus dem Ofen während des (heifsen) Einbringens des heifsen Eisenschwammes in den Ofen abgesperrt wird, damit der Schwamm bis zu seinem Untersinken unter die das Bad bildende Metallfläche gegen die oxydirende Einwirkung der Aufsenluft geschützt und nur einer carbonisirenden oder neutralen Wirkung ausgesetzt ist. Im übrigen ist der Procefs im offenen Herde derselbe wie gewöhnlich, mit der Ausnahme, dafs zum Schmelzen des Schwammes im Bade wenigerThe purpose of further processing is now the production of steel in an open hearth furnace, for which a hot sponge is particularly suitable. For this purpose, as can be seen from Fig. 4, the open hearth furnace W is arranged as close as possible to the container F , so that the still red-hot sponge passes through the drain Gg into the hearth, in which a previously produced 'bath of a molten carbon iron compound for the The addition of the iron, deprived of its oxygen, is ready to transform the latter into steel. The open hearth process is then carried out in the usual manner, with the exception, however, that the supply of atmospheric air from the furnace is shut off during the (hot) introduction of the hot sponge iron into the furnace, so that the sponge sinks below the surface of the furnace The metal surface forming the bath is protected against the oxidizing action of the outside air and is only exposed to a carbonizing or neutral action. Otherwise the process in the open hearth is the same as usual, with the exception that it is less so in the bath to melt the sponge

Zeit erforderlich ist, als bei dem gewöhnlichen Zusatz von Eisenabfällen oder Roheisen der Fall ist.Time is required than with the usual addition of iron scraps or pig iron Case is.

Es empfiehlt sich, in einer Operation iooo kg Schwamm im offenen Herde zu behandeln. It is advisable to treat 1,000 pounds of sponge in one operation in an open flock.

In dem vorliegenden Procefs wird sowohl im Ganzen wie auch in jeder Phase desselben die Reduction des Erzes sowie die weitere Behandlung im offenen Herde in viel kürzerer Zeit und mit viel besseren Resultaten als bei den bisher zur Anwendung gelangenden Processen erzielt.In the present process, both in its entirety and in every phase, it becomes the same the reduction of the ore as well as the further treatment in the open hearth in much shorter time Time and with much better results than with the previously used processes achieved.

Im Vorstehenden ist der Procefs als für die Reduction von Eisenerz mittelst Kohlenoxyd ohne Bildung der schädlich wirkenden Kohlensäure und unter beständiger Zurückbildung etwa auftretender Kohlensäure in Kohlenoxyd beschrieben. Es wurde angegeben, dafs der Procefs auch mit Kohlenwasserstoffgas oder -Dämpfen zur Ausführung gelangen kann, in welchem Falle genau dieselben Resultate erzielt werden. Da jedoch in diesem Falle im reducirenden Gase Sauerstoff nicht, wohl aber eine grofse Menge Kohlenstoff vorhanden ist, so ist die Möglichkeit der Bildung von Kohlensäure viel weniger vorhanden und braucht nur wenig, vielleicht sogar keiner, für die Beschickungsmenge vorhanden zu sein, wobei aber die den Sauerstoff entziehende Wirkung des Kohlenstoffes auf das Erz sowie die Gleichmäfsigkeit und Temperatur des Reductionsmittels infolge der Ofenanordnung vollständig gewahrt bleiben.In the foregoing the process is as for the reduction of iron ore by means of carbon dioxide without the formation of the harmful carbonic acid and with constant regression, for example occurring carbonic acid described in carbon dioxide. It was stated that the Procefs can also be carried out with hydrocarbon gas or vapors, in in which case exactly the same results are obtained. Since, however, in this case in the reducing If oxygen is not present in gases, but a large quantity of carbon is present, so is the possibility of the formation of carbonic acid is much less available and only needs a little, maybe even none to be available for the charge, but the den Oxygen-removing effect of the carbon on the ore and the evenness and temperature of the reducing agent is completely preserved as a result of the furnace arrangement stay.

Bei Oefen ohne Regeneratoren (Fig. 5) wird die Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Brennmaterials in den Oefen mit einer beschränkten Luftzufuhr unterhalten, so dafs sich eher Kohlenoxyd als Kohlenwasserstoff und Rufs bildet. Der Apparat ist in diesem Falle einfacher und billiger als derjenige nach Fig. 1 bis 4, kann auch mit groisem Vortheile angewendet werden; es läfst sich aber die Hitze sowie die Beschaffenheit und Menge des reducirenden Gases viel schwieriger gleichmäfsig erhalten, da jedesmal, wenn das Feuer geschürt oder frisches Brennmaterial aufgeschüttet wird, Rufsbildung eintritt und die Bildung von Kohlenoxyd eine geringere wird.With stoves without regenerators (Fig. 5) the combustion of the carbonaceous fuel maintain a limited supply of air in the furnaces, so that carbon oxide rather than hydrocarbon and reputation forms. The apparatus in this case is simpler and cheaper than that of FIG. 1 up to 4, can also be used with great advantage; but the heat dissipates and the quality and quantity of the reducing gas is much more difficult to uniform because every time the fire is struck or fresh fuel is poured out, Call formation occurs and the formation of carbon oxide becomes less.

Durch den oben beschriebenen Apparat ist man im Stande, den Strom des reducirenden Gases in waagrechter Richtung durch die Erzschicht nach vorwärts und rückwärts zu leiten, wie auch infolge der grofsen Höhe der in Behandlung befindlichen Schicht die Reductionsarbeit in der gründlichsten Weise und mit gröfserer Geschwindigkeit zur Ausführung ge-' langen kann.By means of the apparatus described above one is able to control the current of the reducing To conduct the gas in a horizontal direction through the ore layer forwards and backwards, as well as the work of reduction, owing to the great height of the layer being treated executed in the most thorough manner and at greater speed long.

Claims

Patent Claims:

1. For the direct representation of iron its ores, with or without the addition of carbonaceous bodies, the process, the reducing gas in a zigzag path from the lower to the upper ore-mass layers and alternately forwards and backwards through the mass and through to either side of the latter Brick masonry put on like a grid through it.

2. To carry out the reduction process characterized in claim 1. Arrangement of an upright furnace with central storage space D for the ore to be reduced and with a number of horizontal walls HH ¹ lying at different heights on the side of this space D with a grid-like brickwork, which furnace in its lower part with supply lines NN for the reducing gas and with an airtight one. lockable opening "G" for the removal of the reduced ore (sponge iron), is provided at its upper end with airtight lockable filling funnel E and a gas outlet channel R.