DE639900C

DE639900C - Process for reducing iron ores in a rotary kiln

Info

Publication number: DE639900C
Application number: DEM129182D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Carl Paul Debuch; Dipl-Ing Ernst Markworth
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1934-11-15
Filing date: 1934-11-15
Publication date: 1936-12-17

Description

Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen im Drehofen Die Gewinnung von Eisen aus Eisenerzen im Drehrohrofen läßt sich bekanntlich bei verschieden hohen Temperaturen durchführen. Bei Temperaturen über etwa goo ° C tritt ein Verschweißen der einzelnen Eisenteilchen ein, so daß man Eisenschwamm oder flüssiges Eisen erhält, während bei der Reduktion unter goo J C das Eisen ungefähr die Form des angewendeten Erzes beibehält. Bei Reduktionstemperaturen unter goo ° C muß bekanntlich die Ofenatmosphäre, selbst wenn außer gasförmigen Reduktionsmitteln noch feste angewendet werden, stark reduzierende Eigenschaften haben. Das Verhältnis Kohlenoxyd zu Kohlendioxyd im Gas soll möglichst über 2 : z bzw. das Verhältnis von reduzierenden zu oxydierenden Gasbestandteilen äquivalent liegen. Trotzdem sind bei diesem bekannten Verfahren die Metallausbeute und die Ofenleistung sehr gering. Es ist kaum möglich, mehr als 5o°/, des im Erz enthaltenen Eisens in die metallische Form überzuführen. Dabei haben auch verhältnismäßig große Ofen nur sehr kleine Durchsatzleistung.Process for the reduction of iron ores in the rotary kiln The extraction of It is known that iron from iron ores in the rotary kiln can be at different levels Perform temperatures. At temperatures above about goo ° C, welding occurs of the individual iron particles, so that sponge iron or liquid iron is obtained, while in the reduction under goo J C the iron roughly takes the shape of the one used Ore retains. At reduction temperatures below goo ° C, it is well known that the furnace atmosphere, even if solid reducing agents are used in addition to gaseous reducing agents, strong have reducing properties. The ratio of carbon dioxide to carbon dioxide in the gas should preferably be about 2: z or the ratio of reducing to oxidizing Gas components are equivalent. Nevertheless, with this known method the metal yield and the furnace output are very low. It is hardly possible to do more than 50% of the iron contained in the ore to be converted into metallic form. Included Even relatively large ovens only have a very low throughput.

Es «-erde nun gefunden, daß die Metallausbeute und die DurchsatzIeistung des Drelu-ohrofens sich wesentlich steigern lassen, wenn dafür gesorgt wird, daß die Ofenatmosphäre in allen Teilen des Ofens, in denen metallisches Eisen vorliegt, insbesondere aber in der Reduktionszone, einen möglichst gleichbleibenden hohen Anteil an gasförmigen Reduktionsmitteln enthält, daß starke Heizflammen in der Nähe des Gutaustrags vermieden werden und daß an dieser Stelle das Gut bereits der Einwirkung eines kräftigen Stromes von reduzierenden Gasen ausgesetzt wird. Ferner hat sich gezeigt, daß die Reduktion des Erzes zu Metall dann am besten verläuft, wenn in dem größten Teil der Reduktionszone möglichst gleichmäßige Temperaturen eingehalten werden, die bei der Gewinnung von Eisen in nicht verschweißter Form, z. B. zwischen 65o und 750° C, bei der Gewinnung von Eisenschwamm entsprechend höher liegen.It is now found that the metal yield and the throughput of the Drelu-Ohrofen can be increased considerably if it is ensured that the furnace atmosphere in all parts of the furnace in which metallic iron is present, but especially in the reduction zone, a high level that is as constant as possible Share of gaseous reducing agents that contains strong heating flames nearby of the product discharge can be avoided and that at this point the product is already acting exposed to a vigorous stream of reducing gases. Furthermore has showed that the reduction of the ore to metal proceeds best when in Most of the reduction zone was kept at temperatures that were as uniform as possible are used in the extraction of iron in non-welded form, z. B. between 65o and 750 ° C, are correspondingly higher when extracting sponge iron.

Man erreicht die. geeignete Gaszusammensetzung erfindungsgemäß dadurch, daß das Reduktionsgas in besonderer Weise in den Ofenraum eingeführt wird.One reaches the. suitable gas composition according to the invention in that that the reducing gas is introduced into the furnace space in a special way.

Bisher wurde bei der Eisenreduktion das gesamte Reduktionsgas in der Regel an einem Ofenende eingeleitet. Auch sind Verfahren zum Behandeln von Erzen mit Gasen, z. B. zwecks Abröstens, Reduzierens u. dgl., in Drehrohröfen bekannt, bei denen die Gase durch Zuführungsöffnungen, wie Düsen oder Brenner, in den Drehrohrofen eintraten, die mindestens auf einen Teil der Länge des Ofens verteilt waren. Derartige Verfahren sind indessen für die Eisenreduktion nicht ohne weiteres verwendbar, da bei dieser Art der Gaseinführung die Gefahr besteht, daß am Austragsende des Ofens das reduzierte Gut durch die Berührung mit Heizgasen zum Teil wieder oxydiert wird, insbesondere wenn der Ofen mit Wendern ausgestattet ist und das Gut mehr oder weniger abgekühlt den Ofen 'verlassen soll.So far, all of the reducing gas in the iron reduction Usually initiated at one end of the furnace. There are also methods for treating ores with gases, e.g. B. for the purpose of roasting, reducing and the like, known in rotary kilns, in which the gases enter the rotary kiln through feed openings such as nozzles or burners occurred, which were distributed over at least part of the length of the furnace. Such Processes are, however, not readily usable for iron reduction because With this type of gas introduction, there is a risk that the discharge end of the Furnace the reduced material is partially oxidized again through contact with hot gases, especially if the furnace is equipped with turner and the goods more or less should leave the oven cooled down.

Diese Gefahr wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß ein Teil der Reduktionsgase schon am Austragsende in den Drehrohrofen eingeleitet wird, während der Rest wie bei dem be-. kannten Verfahren an verschiedenen auf die Ofenlänge verteilten Stellen zugeführt wird. Die Verteilung des Gases auf die einzelnen Zufuhrstellen wird dabei so geregelt, daß das Verhältnis von reduzierenden (H, CO) zu oxvdierenden Gasbestandteilen (CO., H.0) möglichst für die Reduktion das günstigste und in allen Teilen der Reduktionszone annähernd gleichmäßig ist. Außerdem wird die Reduktionstemperatur gleichmäßig eingestellt, z. B. dadurch, daß entsprechend bemessene 'Mengen von Luft oder Sauerstoff bzw. sauerstoffangereicherter Luft auf die Ofenlänge verteilt in den Ofenraum eingeführt werden oder an verschiedenen Stellen des Ofens Wärme auf andere Weise zugeführt wird.According to the invention, this danger is eliminated in that some of the reducing gases are introduced into the rotary kiln at the discharge end, while the remainder is as in loading. known processes is supplied at different points distributed over the length of the furnace. The distribution of the gas to the individual feed points is regulated in such a way that the ratio of reducing (H, CO) to oxidizing gas components (CO., H.0) is as favorable as possible for the reduction and approximately uniform in all parts of the reduction zone. In addition, the reduction temperature is set uniformly, e.g. B. in that appropriately sized 'amounts of air or oxygen or oxygen-enriched air distributed over the length of the furnace are introduced into the furnace space or heat is supplied in other ways at various points in the furnace.

Der Teil des Reduktionsgases, der am Austragsende in den Drehrohrofen eingeführt wird, wird so bemessen, daß er durch Wärmeaustausch mit dem reduzierten Gut schnell auf hohe Temperatur vorgewärmt wird. Er beträgt zweckmäßig etwa ein Drittel der insgesamt erforderlichen Reduktionsgasmenge. Daraus entsteht zunächst der Vorteil, daß das Gut ausreichend schnell auf niedrige Temperatur gebracht wird, so daß die Abkühlung in einem verhältnismäßig kleinen Teil des Ofenraums durchgeführt werden kann. Außerdem ist, da der @@"ärmeaustausch zwischen Gut und Gas schon eine hohe Erhitzung des letzten bewirkt, für die restliche Aufheizung des Gases auf Reduktionstemperatur nur noch sehr wenig Wärme erforderlich. Die am Austragsende des Ofens einzuführende Heizgasmenge kann aus diesem Grunde gering bemessen werden bzw. wird es möglich, mittelbare Beheizung in wirtschaftlicher Weise für die Erhitzung des Reduktionsgases in diesem Teil des Ofens zu verwenden. Dadurch wird erreicht, daß das Reduktionsgas am Austragsende des Ofens keine Verdünnung erfährt, und es wird gleichzeitig das Gut ausreichend vor der unmittelbaren Berührung mit Heizgasflammen geschützt, selbst wenn es mittels Wendern ständig in den Gasraum des Ofens eingestreut wird.The part of the reducing gas that enters the rotary kiln at the discharge end is introduced, is dimensioned so that it by heat exchange with the reduced Well preheated to high temperature quickly. It is expediently about one Third of the total amount of reducing gas required. From this arises first the advantage that the product is brought to a low temperature sufficiently quickly, so that the cooling is carried out in a relatively small part of the furnace space can be. In addition, there is already an exchange of heat between good and gas high heating of the last causes, for the remaining heating of the gas to reduction temperature very little heat required. The one to be inserted at the discharge end of the furnace For this reason, the amount of heating gas can be kept small or it is possible to indirect heating in an economical way for heating the reducing gas to use in this part of the oven. This ensures that the reducing gas does not experience any dilution at the discharge end of the furnace, and at the same time it becomes that Well protected against direct contact with heating gas flames, even if it is constantly sprinkled into the gas space of the furnace by turning.

Außerdem hat die erfindungsgemäße Einfül,ning eines Teils des Reduktionsgases am Austragsende zur Folge, daß auch am Ende der Reduktionszone schon eine genügend starke Gasströmung im Ofen vorhanden ist. Dadurch wird die Gasatmosphäre, die sich innerhalb der Gutschicht befindet und die jedes einzelne Gutteilchen umgibt, ständig erneuert und (las in der unmittelbaren Nähe der einzelnen Gutteilchen befindliche Gas in dem Maße, wie es durch die Reduktion verbraucht wird, ständig durch frisches Gas ersetzt.In addition, the filling according to the invention of part of the reducing gas at the discharge end has the consequence that a sufficiently strong gas flow is already present in the furnace at the end of the reduction zone. As a result, the gas atmosphere, which is located within the material layer and which surrounds each individual material particle, is constantly renewed and gas in the immediate vicinity of the individual material particles is constantly replaced by fresh gas to the extent that it is consumed by the reduction.

In dem Teil des Ofens, in den das Erz ein-. geführt wird und in dem noch keine starke Reduktion erfolgt (Vorwärmezone), kann, insbesondere wenn das Erz nicht vorgewärmt, sondern kalt in den Ofen gelangt, z. B. durch Verbrennung von Reduktionsmitteln eine höhere Wärmeentwicklung herbeigeführt werden, um das Erz schnell auf Reduktionstemperatur zu erhitzen.In the part of the furnace where the ore goes. is performed and in which no significant reduction has yet taken place (preheating zone), especially if the Ore is not preheated, but enters the furnace cold, e.g. B. by incineration a higher heat development can be brought about by reducing agents in order to reduce the To heat ore quickly to reduction temperature.

Erfolgt die Beheizung des Ofens dadurch, daß Luft an mehreren Stellen in den Ofen eingeführt wird, so können das gasförmige Reduktionsmittel und die Luft getrennt voneinander in den Ofen eingeleitet werden. In manchen Fällen kann es aber auch vorteilhaft sein, Gas und Luft gemischt durch die auf die Ofenlänge verteilten Zuführungen in den Ofen zu leiten. Durch die eingeführte Luft wird ein Teil des Gases verbrannt, und die heißen Verbrennungsgase geben ihre Wärme im Ofen ab. Der Anteil an Gas, der bei unmittelbarer Beheizung der Beschickung verbrannt «'erden muß, ist dabei gering, da infolge des Wärmeaustausches zwischen Gut und Gasen an der Beschickungs- und Austragsstelle bei einem gegen Wärmeverluste gut abgeschirmten Ofen in der Hauptsache mir die an sich geringe Reduktionswärme aufzubringen ist.The furnace is heated by having air in several places is introduced into the furnace, so can the gaseous reducing agent and the air are introduced into the furnace separately from each other. In some cases it can It can also be advantageous to mix gas and air through the distributed over the length of the furnace Direct feeds into the furnace. Part of the Burned gas, and the hot combustion gases give off their heat in the furnace. Of the Share of gas that is burned when the charge is immediately heated must, is low, because due to the heat exchange between the goods and gases the loading and unloading point with a well shielded against heat loss Oven mainly because of the low heat of reduction that has to be applied.

Die erforderliche Wärme kann durch unmittelbare Beheizung oder unmittelbare und mittelbare Beheizung des Ofenraumes erzeugt werden. Statt gewöhnlicher Verbrennungsluft kann - wie für andere unmittelbare Reduktionsverfahren bereits vorgeschlagen - Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft für die unmittelbare Beheizung benutzt werden. Daraus entsteht der Vorteil, daß die in erheblichem Überschuß durch den Ofen geleiteten bzw., sofern feste .Reduktionsmittel gleichzeitig zur Anwendung .gelangen, im Ofen entstehenden re uziü erenden Gase, wie an sich bekannt ist, im Kreislauf wieder dem Ofen zugeführt werden können. Von den bekannten Einrichtungen zur Abscheidung von Wasserdampf und Kohlensäure. aus den den Ofen verlassenden und im Kreislauf geführten Gasen kann dabei ebenfalls Gebrauch gemacht werden. Wird gewöhnliche Verbrennungsluft angewendet, so wird es meistens erforderlich, auch noch den Stickstoff aus tuen Ofengasen z. B. durch Tiefkühlung zii entfernen, wenn die Gase uni Iirei;l;tiif wieder verwendet werden sollen. In beiden I#ällen kann, falls überschüssiges Gas entsteht, (fieses aus dem Kreislauf an einer geeigneten, Stelle (vor oder hinter der Pias` er('CIILII1@@,llllagt') abgezweigt werden. Die (rase, die bei (lein `'erfahren gci,i;iß der Erfindung in den Ofen t-ingefiilirt ,v,^rtlen, können, wie bekannt, vorgewärmt zur Anwendung gelangen. Auch das zu reduzierende Gut kann in bekannter Weise heiß in den Ofen gebracht werden.The required heat can be obtained by direct heating or immediate and indirect heating of the furnace chamber can be generated. Instead of ordinary combustion air can - as already suggested for other direct reduction processes - oxygen or oxygen-enriched air can be used for immediate heating. This has the advantage that the passed through the furnace in considerable excess or, if solid reducing agents are used at the same time, in the oven resulting reducing gases, as is known per se, in the circuit again can be fed to the furnace. From the known devices for separation of water vapor and carbonic acid. from those leaving the furnace and in the circuit Use can also be made of guided gases. Becomes ordinary combustion air used, it is usually necessary to also do the nitrogen Furnace gases z. B. remove zii by deep freezing if the gases are uni Iirei; l; tiif should be used again. In both cases, if excess gas arises, (nasty from the cycle in a suitable place (in front of or behind the Pias` er ('CIILII1 @@, llllagt') can be branched off. The (rase, which at (lein '' experience gci, i; iß of the invention in the furnace t-infilled, v, ^ rtlen, can, as is known, to be used preheated. The good to be reduced can also be brought hot in the oven in a known manner.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene die Zeichnung, in der Abb. z einen für das Verfahren gemäß der Erfindung geeigneten Drehrohrofen in schematischer Ansicht und Abb. 2 beispielsweise die bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung in diesem Ofen einzuhaltenden Temperaturen darstellen.To further explain the invention, the drawing serves in the Fig. Z a suitable for the method according to the invention rotary kiln in schematic View and Fig. 2, for example, when performing the method according to Invention represent temperatures to be maintained in this furnace.

= ist der Drehrohrofen, der in bekannter Weise mittels Laufringen 2 gelagert ist. zg ist der Antrieb des Ofens. Das Ofenfutter ist mit Wendern 3 und Stauringen ¢ ausgestattet. Durch das Aufgaberohr 5 wird die Beschickung in den Ofen eingeführt; der Austrag des reduzierten Gutes erfolgt durch die Vorrichtungen 6. Der Ofen ist allseitig gegen die Atmosphäre abgeschlossen. Die Gase werden durch den Ofenkopf 7 aus dem Ofen abgezogen. Ferner hat der Ofen einen an sich bekannten Zufuhrkopf 8 mit einem Gasanschluß 9 und einem Luftanschluß zo. Aus dem Zufuhrkopf strömt die Luft durch Rohre-xz, von denen z. B. zwei am Ofen vorgesehen sind, und die Verteilungsleitungen 12 in regelbaren Mengen zu den Brennern 13. Diese sind äüi`die Ofenlänge verteilt und liegen vorwiegend in der Reduktionszone. In ähnlicher Weise wie die Luftzufuhr erfolgt die Gaszufuhr zu den einzelnen Brennern 13 mittels Leitungsrohren 14 und Verteilungsleitungen z5. Außerdem zweigen von den Gasleitungen 14 Leitungen 16 zu den Gaseinführrohren 17 ab. Die. Verbindungen der Rohre 1i und 14 mit den Brennern 13 bzw. Gaseinführrohren 17 sind nachgiebig ausgebildet und mit Regelorganen ausgestattet, so daß, je nachdem es der Betrieb erfordert, die Luft- oder Gaszufuhr zu jeder Stelle gedrosselt oder ganz abgesperrt werden kann. Die Zahl der Brenner richtet sich nach der Länge des Ofens und nach der Temperatur, die im Ofen erzeugt werden soll. Wird das Erz bei so hoher Temperatur reduziert, daß das gewonnene Metall zu mehr oder weniger großen kugeligen oder - schwammigen Gebilden zusammenschweißt, so können bei gleicher Ofenlänge mehr Brenner vorgesehen werden, als wenn bei niedriger Temperatur auf die Herstellung pulverförmigen Metalls gearbeitet wird. Es ist -aber auch ohne weiteres möglich, für beide Ausführungsformen des Verfahrens den gleichen Ofen mit der gleichen Brennerzahl zu benutzen, .wobei bei höheren Temperaturen die Brenner `oder ein Teil derselben mit entsprechend stärkerer Flamme betrieben werden. Bei höheren Reduktionstemperaturen ist dafür zu sorgen, daß Ansatzbildungen an den Ofenwandungen mit den für derartige Fälle an sich bekannten Mitteln vermieden oder wieder beseitigt werden können. Der in der Zeichnung dargestellte Ofen hat acht Brenner, von denen nur die vier auf der vorderen Seite befindlichen dargestellt sind. Die übrigen vier liegen auf der gegenüberliegenden Seite des Ofens in ähnlicher Weise verteilt, so daß jeder der acht Brenner von dem nächsten, in der Ofenlänge gerechnet, etwa gleichen Abstand hat.= is the rotary kiln, which is mounted in a known manner by means of race rings 2. zg is the drive of the furnace. The furnace lining is equipped with turners 3 and storage rings ¢. The charge is introduced into the furnace through the feed pipe 5; the reduced material is discharged through the devices 6. The furnace is sealed off from the atmosphere on all sides. The gases are withdrawn from the furnace through the furnace head 7. Furthermore, the furnace has a known feed head 8 with a gas connection 9 and an air connection zo. From the feed head the air flows through pipes-xz, of which e.g. B. two are provided on the furnace, and the distribution lines 12 in controllable quantities to the burners 13. These are distributed over the length of the furnace and are mainly located in the reduction zone. In a manner similar to the air supply, the gas is supplied to the individual burners 13 by means of line pipes 14 and distribution lines z5. In addition, lines 16 branch off from the gas lines 14 to the gas introduction pipes 17. The. Connections of the tubes 1i and 14 with the burners 13 or gas inlet tubes 17 are flexible and equipped with regulating elements so that, depending on the operation, the air or gas supply can be throttled or completely shut off at every point. The number of burners depends on the length of the furnace and the temperature that is to be generated in the furnace. If the ore is reduced at such a high temperature that the metal obtained is welded together to form more or less large spherical or spongy structures, more burners can be provided for the same furnace length than if the production of powdery metal is carried out at a lower temperature. However, it is also easily possible to use the same furnace with the same number of burners for both embodiments of the process, with the burners or some of them being operated with a correspondingly stronger flame at higher temperatures. At higher reduction temperatures it must be ensured that deposits on the furnace walls can be avoided or eliminated again with the means known per se for such cases. The furnace shown in the drawing has eight burners, of which only the four located on the front side are shown. The other four are distributed in a similar way on the opposite side of the furnace, so that each of the eight burners is approximately the same distance from the next, calculated in the length of the furnace.

Man kann auch nur Luft bzw. Sauerstoff statt Gas und Luft den Brennern 13 zuführen und das Gas für sich nur durch die Gaseinführungsrohre 17 in den Ofen strömen lassen. Es entwickelt sich dann an den Brennern eine umgekehrte Flamme dadurch, daß die einströmende Luft mit dem bereits im Ofen befindlichen Gas verbrennt.It is also possible to feed only air or oxygen instead of gas and air to the burners 13 and allow the gas to flow into the furnace only through the gas inlet pipes 17. A reverse flame then develops on the burners as the incoming air burns with the gas already in the furnace.

Wird das Gut im Ofen mittelbar oder gleichzeitig mittelbar und unmittelbar beheizt, so kann die mittelbare Beheizung durch im Ofen angeordnete Rohre oder Rohrsysteme erfolgen, durch die Heizgase getrennt von den Ofengasen geführt werden. Das Heizrohr kann axial im Ofen angeordnet sein bzw., falls mehrere Heizrohre vorgesehen sind, können diese parallel zur Ofenachse liegen. An den Enden des Rohres bzw. der Rohre sind dann Zuführungen und Abführungen für die Heizgase angeordnet, die in bekannter Weise z. B. auf dem kürzesten Wege durch den Ofenmantel nach außen führen. Die Heizrohre können aber auch senkrecht zur Ofenachse liegen.Is the product in the furnace indirectly or simultaneously directly and indirectly heated, indirect heating by pipes or pipe systems arranged in the furnace take place, through which the heating gases are conducted separately from the furnace gases. The heating pipe can be arranged axially in the furnace or, if several heating tubes are provided, these can be parallel to the furnace axis. At the ends of the tube or tubes then inlets and outlets for the heating gases are arranged, which in known Way z. B. lead on the shortest route through the furnace shell to the outside. The heating pipes but can also be perpendicular to the furnace axis.

Die mittelbare Beheizung des Gutes kann auch in anderer Weise erfolgen, z. B. dadurch, daß der Ofen oder ein Teil desselben als Muffelofen ausgebildet` ist, oder es können mehrere Arten der mittelbaren Beheizung gleichzeitig vorgesehen sein.The indirect heating of the goods can also take place in other ways, z. B. in that the furnace or part of it is designed as a muffle furnace is, or several types of indirect heating can be provided at the same time be.

Brenner 13 und Gaseinführrohre 17 reichen zweckmäßig ein gewisses Stück in den Ofenraum hinein. Zwecks Temperaturmessung sind im Ofen eine größere Anzahl von Pyrometern 18 eingebaut, von denen in der Zeichnung fünf dargestellt sind.Burner 13 and gas inlet tubes 17 expediently suffice to a certain extent Piece into the furnace chamber. There are larger ones in the oven to measure the temperature Number of pyrometers 18 installed, five of which are shown in the drawing are.

Der Ofen wird in üblicher Weise z. B. mit einem Gemisch von Eisenerz und Kohle beschickt, - däs -Uäiii@üri - Gegeüströni finit gekracktem Koksofengas behandelt wird. Das Gas tritt durch die Rohre 17, die in der unteren Stirnseite - und im Mantel des Ofens sich befunden, und die Brenner 13 in den Ofen ein. Die Gaszufuhr zu den einzelnen Stellen wird so eingestellt, daß die Gase im Ofen überall ungefähr gleich hohe Anteile an reduzierend wirkenden Bestandteilen enthalten. Durch Einstellung der Gas- und Luftzufuhr zu den Brennern 13 werden außerdem die günstigsten Temperaturen im Ofen aufrechterhalten, die zweckmäßig durch Messungen ständig überwacht werden. So wurde bei einer praktischen Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung in einem Drehrohrofen vcn 14 m Länge und 1,4 m lichtem Durchmesser die Ofentemperatur nach der in Abb.2 dargestellten Kurve geregelt. In Abb. 2 sind auf der Abszisse die Ofenlängen aufgetragen und auf der Ordinate die Temperaturen. Die Austrittstemperatur der Gase betrug also etwa 400'. Die Hauptreaktionszone, die sich zwischen dem zweiten, und vierten Pyrometer 18 erstreckt, hat eine mittlere Temperatur von 7oo ° C, wobei diese Temperaturen so eingestellt sind, daß das dritte Pyrometer eine etwas tiefere Temperatur als die beiden anderen anzeigt. Hinter dem vierten Pyrometer erfolgt nach der Kurve ein steiler Temperaturabsturz. Es wird also dafür Sorge getragen, daß das reduzierte Gut sehr schnell seine Wärme an das am Austragsende in den Ofen eintretende Gas abgibt. Diese gute Wärmeübertragung wird hervorgerufen durch die Anwendung von Wendern, die das Gut immer wieder in den Gasstrom einstreuen.The oven is in the usual way, for. B. charged with a mixture of iron ore and coal - däs -Uäiii @ üri - Gegeüströni finite cracked coke oven gas is treated. The gas enters the furnace through the tubes 17, which are located in the lower end face and in the jacket of the furnace, and the burners 13. The gas supply to the individual points is adjusted so that the gases in the furnace contain approximately the same proportions of reducing constituents everywhere. By adjusting the gas and air supply to the burners 13 , the most favorable temperatures are also maintained in the furnace, which are expediently constantly monitored by measurements. Thus, in a practical implementation of the method according to the invention in a rotary kiln 14 m long and 1.4 m inside diameter, the furnace temperature was regulated according to the curve shown in FIG. In Fig. 2, the furnace lengths are plotted on the abscissa and the temperatures on the ordinate. The outlet temperature of the gases was therefore about 400 °. The main reaction zone, which extends between the second and fourth pyrometers 18, has an average temperature of 700 ° C., these temperatures being set so that the third pyrometer shows a slightly lower temperature than the other two. Behind the fourth pyrometer there is a steep drop in temperature after the curve. Care is therefore taken that the reduced material gives off its heat very quickly to the gas entering the furnace at the discharge end. This good heat transfer is brought about by the use of turners, which repeatedly sprinkle the material into the gas flow.

Unter diesen Bedingungen konnten täglich 10,5 t Eisenerz mit 620/, Eisen in dem Ofen behandelt werden. Das Erz gelangte mit 2o0/, Kohle gemischt in den Ofen. Als Reduktionsgas wurden stündlich 400 cbm gekracktes Koksofengas in den Ofen eingeleitet, davon 1/3 am Ofenende und -/g durch die übriven Rohre 17 und die Brenner 13. An Luft wurden stündlich 16o cbm gebraucht. Das Austragsgut enthielt im, Durchschnitt 850/() des Eisens als Nietall, während das aus dem Ofen abströmende Gas 5,6()/, Kohlensäure, 13,80/, Kohlenoxyd neben 38,5')/, Wasserstoff aufwies. Diese Gaszusammensetzung zeigt, daß im Drehrohrofen bis zu seinem Beschickungsende stark reduzierende Bedingungen herrschten.Under these conditions, 10.5 t of iron ore could be treated with 620% iron in the furnace every day. The ore entered the furnace mixed with 20% coal. 400 cbm of cracked coke oven gas per hour were introduced into the furnace as reducing gas, 1/3 of this at the end of the furnace and - / g through the remaining pipes 17 and the burners 13. In air, 16o cbm per hour were used. The discharge material contained on average 850 / () of the iron as rivet, while the gas flowing out of the furnace contained 5.6 () /, carbonic acid, 13.80 /, carbon oxide in addition to 38.5 ') /, hydrogen. This gas composition shows that strongly reducing conditions prevailed in the rotary kiln up to the end of its loading.

Wird in der Mitte der Reduktionszone - etwa bei 2o in Abb. 2 - die Temperatur so eingestellt, daß sie niedriger ist als an den beiden Enden der Reduktionszone bei 21 und 22, so läßt sich unter den geschilderten Arbeitsbedingungen jede Sinterung des Erzes im Ofen mit Sicherheit vermeiden, selbst wenn leicht schmelzende Erze verarbeitet werden. Überraschenderweise steigen durch diese Temperaturregelung sowohl Leistung wie Ausbeute des Ofens erheblich. _ Die Abkühlung in dem untersten Teil des Ofens soll, damit das reduzierte Eisen nicht pyrophore Eigenschaften erhält, zweckmäßig bis auf etwa 15o° C getrieben werden. .Is in the middle of the reduction zone - around 2o in Fig. 2 - the Temperature adjusted so that it is lower than at the two ends of the reduction zone at 21 and 22, any sintering can be carried out under the working conditions described Certainly avoid the ore in the furnace, even if the ores are easily melted are processed. Surprisingly, this temperature control increases both Both performance and yield of the furnace are considerable. _ The cooling in the lowest part of the furnace should, so that the reduced iron does not acquire pyrophoric properties, expediently be driven up to about 150 ° C. .

Beim Rösten vori Erzen in einem Drehrohrofen, der mit auf seine Länge und seinen Umfang verteilten Einlässen für die Röstluft versehen war, hat man durch Einstellung der den einzelnen Stellen zugeführten Röstluft und Änderung der Geschwindigkeit, mit der sich das Gut durch den Ofen bewegt, schon versucht, die bei derartigen Ofen sehr hohen Temperaturen im vorderen Teil des Ofens herabzusetzen. Bei dieser Arbeitsweise nehmen aber die Temperaturen von der Zone der höchsten Temperatur im vorderen Ofenteil nach beiden Seiten zu ab, und es ist nicht möglich, die Temperatur im letzten Teil des Ofens ebenso hoch zu halten wie im vorderen Teil desselben.When roasting ores in a rotary kiln, which is along its length and its circumference was provided with distributed inlets for the roasting air, one got through Setting the roasting air supplied to the individual points and changing the speed, with which the material moves through the furnace, has already been tried with this type of furnace very high temperatures in the front part of the oven. In this way of working but take the temperatures from the zone of highest temperature in the front part of the furnace to both sides and it is not possible to change the temperature in the last part of the furnace as high as in the front part of the same.

Es hat sich ferner gezeigt, daß der Eintritt von Falschluft durch Undichtigkeiten, insbesondere an den Austragsvorrichtungen, möglichst vermieden werden muß, da an dieser Stelle des Ofens selbst geringe Undichtigkeiten oft schon einen starken Rückgang der Metallausbeute zur Folge haben können. Die erforderliche Gasdichtigkeit des .Ofens läßt sich mit bekannten Mitteln z. B. entweder durch geeignete bauliche Ausbildung des Ofens und der Austragsvorrichtungen erreichen oder dadurch, daß ein Überdruck im Ofen aufrechterhalten wird. Zweckmäßig ist es, beide Maßnahmen gleichzeitig anzuwenden. Wird der Ofen mit Überdruck betrieben, so wird den Brennern oder Luftdüsen das Gas bzw. die Luft durch die beschriebenen, außen am Ofenmantel angeordneten und über einen Anschlußkopf mit Gebläsen verbundene Leitungen zugeführt. Diese Maßnahmen empfehlen sich aber auch dann, wenn der Ofen unter Atmosphärendruck oder unter Saugzug arbeitet, damit man Explosionen im Ofen sorgfältigst vermeidet und außerdem die Zufuhr von Gas und Luft zu jeder Stelle des Ofens am sichersten in der Hand hat; beim Arbeiten mit Saugzug tut aber in manchen Fällen auch schon das Einsaugen der Luft durch die Brenner aus der Atmosphäre gute Dienste, wobei dann die Außenenden der Brenner mit RegelNorrichtungen versehen werden. Die für diese Zwecke erforderlichen. Einrichtungen sind an sich bekannt.It has also been shown that the entry of false air through Leaks, especially at the discharge devices, avoided as far as possible has to be, since at this point in the furnace even minor leaks often occur can result in a sharp drop in the metal yield. The required Gas tightness of the .Ofens can be done with known means such. B. either by suitable achieve structural design of the furnace and the discharge devices or thereby, that an overpressure is maintained in the furnace. It is useful to take both measures apply at the same time. If the furnace is operated with overpressure, the burners or air nozzles, the gas or the air through the described, on the outside of the furnace shell arranged and connected via a connection head with blower lines supplied. These measures are also recommended when the furnace is under atmospheric pressure or works with suction, so that explosions in the furnace are carefully avoided and, moreover, the safest way to supply gas and air to any part of the furnace has in hand; when working with induced draft, however, it does in some cases drawing in air by the burners from the atmosphere serves well, being then the outer ends of the burners are fitted with regulating devices. The for necessary for these purposes. Facilities are known per se.

Die Reduktion des Erzes kann bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ausschließlich durch gasförmige Reduktionsmittel, wie Wassergas oder gekracktes Koksofengas, ohne gleichzeitige Benutzung fester Reduktionsmittel bewirkt werden. Dabei verbindet sich bekanntlich ein Teil des im Gas enthaltenen Kohlenoxyds bzw. Wasserstoffs mit dem Sauerstoff der oxydischen Eisenverbindungen, und es entsteht Kohlendioxyd bzw. Wasserdampf. Die Reduktionsmittel sollen stets in solchem Überschuß angewendet werden, daß der für die Durchführung der Reduktion erforderliche, u. a. von der Temperatur abhängige Überschuß an Kohlenoxyd bzw. Wasserstoff an allen Stellen des Ofens, zum mindesten aber in seiner Reduktions- und Kühlzone vorhanden ist. Hierbei müssen natürlich auch die durch die Verbrennung eines Teils des Gases mit Luft oder Sauerstoff entstehenden Kohlendioxyd- bzw. Wasserdampfmengen berücksichtigt werden, wenn der Ofen unmittelbar oder gleichzeitig mittelbar und unmittelbar beheizt wird.The reduction of the ore can be carried out in the method according to the invention exclusively by gaseous reducing agents such as water gas or cracked Coke oven gas, without the simultaneous use of solid reducing agents. As is well known, part of the carbon oxide or Hydrogen with the oxygen of the oxidic iron compounds, and it is formed Carbon dioxide or water vapor. The reducing agents should always be in such an excess be applied that the necessary for carrying out the reduction, u. a. temperature-dependent excess of carbon oxide or hydrogen in all Place the furnace, but at least in its reduction and cooling zone is. Of course, this also includes those caused by the combustion of part of the gas carbon dioxide or water vapor quantities generated with air or oxygen are taken into account when the furnace is heated directly or indirectly and directly at the same time will.

Aus dem Ofen entweicht ein Gas von verhältnismäßig hohem Heizwert, das z. B. für die Außenbeheizung des Reduktionsofens oder für andere Zwecke verwendet werden kann. Wird statt oder neben der unmittelbaren Beheizung des Gutes im Ofen mittelbare Beheizung vorgesehen und dem Erz noch Reduktionskohle zugesetzt, so treten im Ofen auch noch Umsetzungen nach den Gleichungen der Wassergasreaktionen auf, besonders wenn als Reduktionsmittel an sich für diesen Zweck bekannte, sehr reaktionsfähige Brennstoffe, wie Tieftemperaturkoks, Grndekoks u. dgl., verwendet werden. Insbesondere werden der Wasserdampf und die Kohlensäure, die bei der Eisenreduktion gebildet werden, durch den Kohlenstoff wieder in C 0 und H2 umgewandelt. Auch treten Reaktionen zwischen Kohlendioxyd und Wasserstoff auf. Dadurch wird, insbesondere bei ausschließlicher oder vorwiegender mittelbarer Beheizung, eine ständige Zunahme der Menge und des Prozentgehaltes des Gases an Kohlenoxyd bewirkt. Dieser Überschuß ist jedoch für die Reduktion nicht nachteilig. Demgemäß läßt sich auch das aus dem Ofen abziehende Gas ohne weiteres als Reduktionsgas ir.X Kreislauf durch den Ofen führen, oder es kann in den Kreislauf auch in bekannter Weise eine Anlage für die Abscheidung von Wasserdampf und Kohlensäure eingeschaltet werden, wenn das Gas noch erhebliche Mengen dieser Stoffe enthält.A gas with a relatively high calorific value escapes from the furnace, the Z. B. for the external heating of the reduction furnace or for other Purposes can be used. Used instead of or in addition to immediate heating indirect heating is provided for the goods in the furnace and reducing coal for the ore is added, reactions according to the equations of the water gas reactions also occur in the furnace on, especially when known as a reducing agent per se for this purpose, very reactive fuels such as low-temperature coke, green coke and the like will. In particular, the water vapor and carbonic acid that are involved in iron reduction are formed by converting the carbon back into C 0 and H2. Also kick Reactions between carbon dioxide and hydrogen. This will, in particular with exclusive or predominantly indirect heating, a constant increase the amount and percentage of carbon dioxide in the gas. This excess however, it is not disadvantageous for the reduction. Accordingly, this can also be derived from the Furnace withdrawing gas readily as reducing gas ir.X cycle through the furnace lead, or it can also in a known manner a plant for the circulation in the circuit Separation of water vapor and carbon dioxide can be switched on when the gas is still contains significant amounts of these substances.

Will man ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen Kohlenoxyd und Wasserstoff im kreisenden Gasstrom aufrechterhalten, so kann dies dadurch erreicht werden, daß der in den Ofen eingeführten Luft ständig eine entsprechende Menge Wasserdampf beigemischt wird. Im Ofen wird dann dieser Wasserdampf durch den der Beschickung beigemischten Kohlenstoff zu Wasserstoff und Kohlenoxyd umgesetzt. Der Gasüberschuß, der dann bei der Reduktion entsteht, kann aus dem kreisenden Gasstrom abgezweigt und für die Beheizung des Ofens oder für andere Zwecke verwendet werden. Es ist selbstverständlich - auch möglich, aus dem überschüssigen Gas durch Umwandlung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf 'Wasserstoff zu gewinnen und diesen dem Reaktionsgas wieder beizumischen.One wants a certain balance between carbon oxide and hydrogen maintained in the circulating gas stream, this can be achieved in that a corresponding amount of water vapor is constantly added to the air introduced into the furnace will. This water vapor is then mixed in with the charge in the furnace Carbon converted to hydrogen and carbon oxide. The excess gas that then arises during the reduction, can be branched off from the circulating gas flow and for used for heating the oven or for other purposes. It goes without saying - Also possible from the excess gas by converting the carbon oxide with Steam 'to win hydrogen and mix this back into the reaction gas.

Dieselben Gasumsetzungen treten ein oder können herbeigeführt werden, wenn ein Teil des Reduktionsgases zur unmittelbaren Beheizung des im Ofen befindlichen Gutes innerhalb des Ofens verbrannt wird. Nur ist dann die Wiederverwendung des aus dem Ofen abziehenden Gases für die Reduktion durch im Gas enthaltene Kohlensäure, Wasserdampf und, falls mit Luft verbrannt wurde, Stickstoff beeinträchtigt. Man kann diese Wiederverwendung dadurch ermöglichen, daß man entweder die nicht reduzierend wirkenden Gasbestandteile völlig oder teilweise ausscheidet oder nur einen Teil des aus dem Ofen abströmenden Gases, das vorher zweckmäßig von seinem Wasserdampf-und ` Kohlendioxydgehalt befreit wird, zusammen mit frischem Gas wieder in den Reduktionsofen einführt. Durch gleichzeitige Anordnung einer mittelbaren Beheizung des Ofenraumes lassen sich die Möglichkeiten der Wiedergewinnung des Gases noch verbessern.The same gas conversions occur or can be brought about, when part of the reducing gas is used to directly heat that in the furnace Good is burned inside the furnace. Only then is the reuse of the gas withdrawn from the furnace for reduction by carbon dioxide contained in the gas, Water vapor and, if burned with air, nitrogen affected. Man can make this reuse possible by using either the non-reducing acting gas components are completely or partially eliminated or only a part of the gas flowing out of the furnace, which was previously expediently from its water vapor and `Carbon dioxide content is freed, together with fresh gas back into the reduction furnace introduces. By simultaneous arrangement of an indirect heating of the furnace chamber the possibilities of recovering the gas can be further improved.

Das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gewonnene Eisen ist - insbesondere wenn es als Pulver gewonnen wird - vorzüglich für alle diejenigen Zwecke geeignet, für die Eisen in fein verteilter Form Verwendung findet, z. B. als Katalysator, zur Erzeugung von Wasserstoff mit oder ohne unmittelbare Verbindung bzw. gleichzeitige Durchführung der Wasserstoffherstellung mit anderen chemischen Reaktionen, als Ausgangsstoff für die Pigmentfarbenherstellung, für pyrotechnische Zwecke, als Reduktionsmittel u. dgl. Das im pulverförmigen oder verschweißten Zustand gewonnene Eisen kann aber auch aus der Beschickung durch bekannte Aufbereitungsverfahren ausgeschieden und eingeschmolzen werden.The iron obtained by the method according to the invention is - in particular if it is obtained as a powder - ideally suited for all purposes for which iron is used in finely divided form, e.g. B. as a catalyst, for the production of hydrogen with or without direct connection or simultaneous Carrying out hydrogen production with chemical reactions other than the starting material for pigment paint production, for pyrotechnic purposes, as a reducing agent However, the iron obtained in the powdery or welded state can also eliminated from the charge by known processing methods and be melted down.

Unter Eisenerzen im Sinne der Erfindung sind natürlich nicht nur die bergmännisch gewonnenen rohen Erze zu verstehen, sondern auch jedes andere oxydische-Eisenverbindungen in gewinnbaren Mengen enthaltende Gut, das, wie Kiesabbrände, Hammerschlag, Eisenoxyde, Eisenoxydhydrate u. dgl., als Abfallerzeugnis bei metallurgischen oder chemischen Verfahren gewonnen wird.Iron ores within the meaning of the invention are of course not only those to understand mined raw ores, but also every other oxydic iron compound Goods containing in recoverable quantities, such as gravel burns, hammer blows, iron oxides, Iron oxide hydrates and the like, as a waste product from metallurgical or chemical Procedure is won.

Die für die Beheizung des Drehrohrofens verwendeten Luftdüsen oder Brenner - läßt man, wie an sich bekannt ist, so weit in das Ofeninnere hineinragen, daß ihre Mündungen von dem im Ofen befindlichen Gut nicht mehr überdeckt werden.The air nozzles used for heating the rotary kiln or Burner - as is well known, it is allowed to protrude so far into the interior of the furnace, that their mouths are no longer covered by the material in the furnace.

Es hat sich ferner herausgestellt, daß eine innige und genügend lange Berührung von Gas . und Erz am zweckmäßigsten durch Anwendung von an sich bekannten Wendern und Stauringen erzielt werden kann.It has also been found that an intimate and sufficiently long Touch of gas. and ore most suitably by using known ones Turners and storage rings can be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS _. Process for the reduction of iron ores with gaseous reducing agents and with or without the addition of solid reducing agents for charging in a rotary kiln which is equipped with several feeds for the gaseous reactants distributed over its length and advantageously also with turners and baffle rings, characterized in that part of the required reducing gas is already introduced into the furnace at the discharge point for the reduced material, and that in the case of direct or indirect and immediate heating of the material in the furnace, the air or oxygen or oxygen-enriched air required for the combustion by itself or in a mixture with combustible gas is also introduced distributed over the length of the furnace, in such a way that the temperatures and the content of reducing constituents in the furnace atmosphere are approximately the same in all parts of the reduction zone. Method according to claim r, characterized in that the supply devices for gas and air distributed over the length or the length and the circumference are set so that the temperatures in the middle of the reduction zone are somewhat lower than at its beginning and end. 3. The method according to claim x and 2, characterized in that with indirect heat supply to the charge, the solid reducing agent is used in particular in läorin highly reactive substances such as low-temperature coke or Grudekoks, for itself or in a mixture finite other solid reducing agents in such an amount that at carbon dioxide is mainly formed during the reduction.