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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben
eines reduzierenden bzw. Reduktionsofens mit beweglichem bzw. sich
bewegendem Herd, in welchem Eisenoxidagglomerate, welche mit einem
kohlenstoffhaltigen Material inkorporiert sind, zu Eisen reduziert
werden.
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Stand der
Technik
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Ein
typisches Verfahren zum Herstellen von reduziertem Eisen ist ein
MIDREX-Verfahren. In diesem Verfahren wird ein reduzierendes Gas,
wie Erdgas, in einen Schachtofen durch eine Leitung bzw. Düse eingeblasen.
Das reduzierende Gas fließt
bzw. strömt
ein und gelangt mit Eisenerz oder Eisenoxidpellets in Kontakt, die
in den Ofen gefüllt
sind. So wird Eisenoxid in einer reduzierenden Atmosphäre in dem
Ofen reduziert, um reduziertes Eisen auszubilden. Dieses Verfahren
verwendet eine große
Menge von teurem Erdgas, wodurch es in unvermeidbarer Weise in hohen
Produktionskosten resultiert.
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Kürzlich haben
Verfahren zum Herstellen von reduziertem Eisen, die billige Kohle
statt dem Erdgas verwenden, Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Beispielsweise
offenbart US-Patent
Nr. 3,443,931, welches hier vollständig durch Bezugnahme mitumfaßt ist,
ein Verfahren zum Herstellen von reduziertem Eisen, beinhaltend
das Pelletieren einer Mischung von gepulvertem bzw. pulverförmigen Eisenerz
und Kohle und ein Reduzieren von Eisenoxid in einer heißen Atmosphäre. Dieses
Verfahren hat einige Vorteile: Verwendung von Kohle als reduzierendes
Agens, direkte Verwendung von gepulvertem Erz, eine hohe Reduktionsgeschwindigkeit
bzw. -rate und eine schnelle Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle
des Kohlenstoffgehalts in einem Produkt.
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In
diesem Verfahren wird eine gegebene Menge oder Tiefe von Pellets
oder Briketts aus Eisenoxidagglomeraten, die mit einem kohlenstoffhaltigen
Material inkorporiert sind (nachfolgend der Einfachheit halber als "Agglomerate" bezeichnet) in einen
Reduktionsofen mit bewegtem Herd zugeführt, wie einen Ofen mit rotierendem
Herd. Die Inhalte werden bewegt und durch Strahlungswärme in dem
Ofen erhitzt. So wird Eisenoxid mit dem inkorporierten bzw. aufgenommenen
kohlenstoffhaltigen Material reduziert, um reduziertes Eisen auszubilden.
Das reduzierte Eisen wird von dem bewegten Herd des Ofens durch
eine Schnecke bzw. Schraube einer Austragsvorrichtung ausgetragen.
Wie dies in 12 gezeigt ist, ist die Schraube 1 der
Austragsvorrichtung durch eine Hebeeinrichtung 3 und ein
Lager 4 abgestützt,
gelangt in Kontakt mit einem sich bewegenden Herd 2 durch
ihr eigenes Gewicht und rotiert, um das reduzierte Eisen von einer
Austragsöffnung 25 auszutragen.
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Wenn
die Agglomerate in einen Ofen mit sich bewegendem Herd zugeführt werden,
werden Teile der Agglomerate durch ein Rollen, Reibung oder durch
einen fallenden Aufprall bzw. Stoß pulverisiert und das Eisenoxidpulver
wird auf dem sich bewegenden Herd abgeschieden. Wie dies in 13 gezeigt
ist, bewegt sich das Eisenoxidpulver zu der Schraube bzw. Schnecke 1 und
wird zu metallischem Eisenpulver 26 redu ziert. Das metallische
Eisenpulver auf dem rotierenden Herd wird in die Ofenseite durch
die Schraube zusammengedrückt
und wird zu einem länglichen
Metallpulver 28 deformiert (siehe "anfängliche
Formstufe eines Eisenblatts" in 13).
Das längliche
Metallpulver 28, das in den Ofen gezwängt bzw. gedrückt wird,
wird in einer reduzierenden Atmosphäre kaum oxidiert. So wächst das
längliche
Metallpulver stufenweise durch den Druck der Schraube 1 an
und wird ein Eisenblatt (siehe "Eisenblatt-Ausbildungsstufe" in 13).
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In
einer Herdoberfläche
des Ofens mit rotierendem Herd besteht eine Temperaturdifferenz
von wenigstens 300 °C
zwischen der Heiz- und dem Reduktionsbereich und dem Zufuhrbereich
in dem Ofen. Diese Temperaturdifferenz wird auf das Eisenblatt 29 durch
die Rotation des rotierenden Herds übertragen, und so dehnt sich
das Eisenblatt 29 wiederholt aus und schrumpft. Als ein
Resultat bilden sich Sprünge
in dem Eisenblatt 29. Wenn ein Druck durch die Schraube
bzw. Schnecke 1 auf die Sprünge in dem Eisenblatt 29 aufgebracht wird,
bildet sich eine Deformierung in dem Eisenblatt 29. Das
Eisenblatt 29, das eine große Deformierung bzw. Verformung
aufweist, trifft auf die Schraube 1 und wird von dem Herd
gelöst
(siehe Lösen
des Eisenblatts" in 13).
Ein aufgewachsenes gelöstes
Eisenblatt 29 inhibiert einen Austrag von reduziertem Eisen 10 durch die
Schraube 1 und bewirkt Probleme, wie ein Hinunterfahren
(siehe "Hinunterfahren
aufgrund eines Lösens von
Eisen" in 13).
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Weiters
werden Grübchen
bzw. Löcher
auf dem sich bewegenden Herd während
der Ausbildung und dem Lösen
des Eisenblatts ausgebildet. Da die Agglomerate auf den Löchern abgeschieden
sind bzw. werden, ist die Tiefe der zugeführten Agglo merate nicht stabil,
und die Agglomerate werden nicht gleichmäßig erwärmt bzw. erhitzt. Dementsprechend
ist die Qualität
des reduzierten Eisens verschlechtert.
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Offenbarung
der Erfindung
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Dementsprechend
ist es ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zum Betreiben eines Reduktionsofens mit sich bewegendem
Herd zur Verfügung
zu stellen, um Eisenoxidagglomerate zu reduzieren, die mit einem
kohlenstoffhaltigen Material inkorporiert sind, wobei das Verfahren
nicht im wesentlichen ein Eisenblatt auf einem sich bewegenden Herd
ausbildet, Eisenoxidpulver aus Agglomeraten entfernt und einen kontinuierlichen
stabilen Betrieb ermöglicht.
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Ein
Verfahren zum Betreiben eines reduzierenden bzw. Reduktionsofen
mit beweglichem bzw. sich bewegendem Herd in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung umfaßt:
ein
Zuführen
von Pellets oder Briketts aus Eisenoxidagglomeraten, die mit einem
kohlenstoffhaltigen Material inkorporiert sind, auf einen sich bewegenden
Herd eines Reduktionsofens mit beweglichem Herd;
ein Reduzieren
der Eisenoxidagglomerate, um reduzierte Eisenagglomerate auszubilden;
und
gekennzeichnet durch die Schritte:
eines Bereitstellens
bzw. Ausbildens eines Spalts zwischen einer vertikal bewegbaren
Austragsvorrichtung und der Oberfläche des sich bewegenden Herds,
wobei die vertikal bewegbare Austragsvorrichtung zum Austragen der
reduzierten Eisenagglomerate von dem Reduktionsofen mit sich bewegendem
Herd dient; und
eines Einstellens des Spalts durch ein Bewegen
der Austragsvorrichtung.
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Da
metallisches Eisenpulver, das durch Reduktion der Eisenoxidagglomerate
gebildet ist, nicht in die Oberfläche des sich bewegenden Herds
eingequetscht bzw. eingedrückt
wird, wird kein Eisenblatt ausgebildet. Eine Eisenoxidschicht, die
auf dem sich bewegenden Herd ausgebildet wird, kann leicht abgeschabt
bzw. abgezogen werden, um die Oberfläche des sich bewegenden Herds
so zu erneuern, daß der
Ofen kontinuierlich betrieben werden kann.
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Vorzugsweise
wird die Austragsvorrichtung kontinuierlich oder intermittierend
von der Oberfläche
des sich bewegenden Herds in Antwort auf die Dicke einer Eisenoxidschicht
angehoben, die auf dem sich bewegenden Herd durch Oxidation von
Eisenoxidpulver ausgebildet wird, das in den Eisenoxidagglomeraten
enthalten bzw. inkludiert ist.
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Da
das Eisenoxidpulver, das auf der Eisenoxidschicht abgeschieden ist,
nicht in die Eisenoxidschicht eingezwängt bzw. eingepreßt wird,
wird kein Eisenblatt ausgebildet.
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Vorzugsweise
wird die Austragsöffnung
in Kontakt mit dem Eisenoxidpulver, das auf der Eisenoxidschicht
auf dem sich bewegenden Herd abgeschieden bzw. angeordnet wird,
oder metallischem Eisenpulver gebracht, das durch eine Reduktion
des Eisenoxidpulvers während
des Betriebs ausgebildet wird.
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Vorzugsweise
wird die Menge an Eisenoxidpulver, die mit den Eisenoxidagglomeraten
in den Reduktionsofen mit sich bewegendem Herd pro Einheitszeit
bzw. Zeiteinheit zugeführt
wird, bestimmt, die Menge an metallischem Eisenpulver, die durch
Reduktion des Eisenoxidpulvers ausgebildet wird, wird bestimmt,
die Menge des metallischen Eisenpulvers wird in ein Volumen A umgewandelt
und die Austragsvorrichtung wird so angehoben, daß das Verhältnis A/B
50 oder weniger beträgt,
wobei B das Raumvolumen ist, das durch das Produkt des Höhenanstiegs
der Austragsvorrichtung und die Fläche des sich bewegenden Herds
definiert wird.
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Vorzugsweise
wird ein Spalt zwischen der Austragsvorrichtung und der Oberfläche des
sich bewegenden Herds oder der Eisenoxidschicht ausgebildet und
der Spalt ist 3/4 oder weniger des mittleren bzw. durchschnittlichen
Durchmessers der Eisenoxidagglomerate.
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Vorzugsweise
wird die Eisenoxidschicht auf dem sich bewegenden Herz periodisch
abgekratzt bzw. abgeschabt. Vorzugsweise wird die Oberfläche er Eisenoxidschicht
vorab unter Verwendung eines oxidierenden Brenners oxidiert und
wird durch eine vertikal bewegbare Schneideinrichtung abgeschabt,
die hinter dem oxidierenden Brenner vorgesehen ist.
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Vorzugsweise
werden Eisenoxidpulver, das in den Eisenoxidagglomeraten enthalten
ist, metallisches Eisenpulver, das durch Reduktion des Eisenoxidpulvers
gebildet wird, und metallisches Eisenoxidpulver, das hergestellt
wird, wenn das reduzierte Eisen von dem Ofen ausgetragen wird, gemeinsam
mit Abgas durch eine Leitung evakuiert bzw. abgezogen, die in der
Nachbarschaft der Austragsvorrichtung und einer Zufuhrvorrichtung
zum Zuführen
von Eisenoxidagglomeraten zur Verfügung gestellt bzw. vorgesehen
wird.
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Vorzugsweise
werden die reduzierten Eisenagglomerate metallisches Eisenpulver,
das durch eine Reduktion von Eisen oxidpulver gebildet wird, das
in den Eisenoxidagglomeraten inkludiert ist, und metallisches Eisenpulver,
das ausgebildet wird, wenn das reduzierte Eisen von dem Ofen ausgetragen
wird, gleichzeitig von dem Ofen durch die Austragsvorrichtung ausgetragen.
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Vorzugsweise
ist die Austragsvorrichtung ein Kopfteil bzw. Schlußstein,
der inertes Gas oder ein reduzierendes Gas einbläst, und die reduzierten Eisenagglomerate
und das metallische Eisenpulver werden gleichzeitig aus dem Reduktionsofen
mit sich bewegendem Herd durch ein Einblasen des inerten oder reduzierenden
Gases in der radialen Richtung des Reduktionsofens mit sich bewegendem
Herd durch den Schlußstein ausgetragen.
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Vorzugsweise
ist Austragsvorrichtung eine Elektromagnet-Einheit, welche sich in der radialen
Richtung des Reduktionsofens mit sich bewegendem Herd hin und her
bewegt und welche gleichzeitig die reduzierten Eisenagglomerate
und das metallische Eisenpulver aus dem Reduktionsofen mit sich
bewegendem Herd anzieht und austrägt.
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Vorzugsweise
werden Eisenoxidpulver, das in den Eisenoxidagglomeraten enthalten
ist, metallisches Eisenoxidpulver, das durch Reduktion des Eisenoxidpulvers
ausgebildet wird, und metallisches Eisenpulver, das ausgebildet
wird, wenn das reduzierte Eisen aus dem Ofen ausgetragen wird, gemeinsam
mit Abgas durch eine Leitung evakuiert, die in der Nachbarschaft
der Austragsvorrichtung und einer Zufuhrvorrichtung zum Zuführen der
Eisenoxidagglomerate zur Verfügung
gestellt bzw. vorgesehen ist. Da die Ausbildung der Eisenoxidschicht
und einer Eisenschicht auf dem sich bewegenden Herd unterdrückt wird,
kann der Ofen kontinuierlich betätigt
bzw. betrieben werden und reduziertes Eisen, das einen hohen Metallgehalt
besitzt, kann ausgebildet werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Schnecke bzw. Schraube einer Austragsvorrichtung
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum Abschaben bzw. Abkratzen
der Eisenoxidschicht von einem sich bewegenden Herd in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine schematische Ansicht eines Herstellungsverfahrens einer Eisenoxidschicht
und eines Verfahrens zum Abkratzen derselben;
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Austragen von Pulver,
welches während
eines Zuführens
eines Rohmaterials und während
eines Austragens eines reduzierten Produkts durch eine Abgasleitung
gebildet wird;
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5 ist
eine schematische Ansicht zum Illustrieren eines Entfernens von
Eisenoxidpulver von Agglomeraten unter Verwendung eines Rollen-
bzw. Rüttelsiebs;
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6A und 6B sind
eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, und eine teilweise Querschnittsansicht
zum Illustrieren einer Entfernung von Eisenoxidpulver von Agglomeraten
unter Verwendung eines geneigten Separators bzw. einer geneigten
Trenneinrichtung;
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7 ist
eine schematische Ansicht zum Illustrieren einer Entfernung von
Eisenoxidpulver von Agglomeraten unter Verwendung eines Schüttwinkels
des Pulvers;
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8A und 8B sind
eine Querschnittsansicht bzw. eine Längsquerschnittsansicht eines
Ofens mit rotierendem Herd, der mit einer Austragsvorrichtung zum
Austragen von redu zierten Agglomeraten durch ein inertes oder reduzierendes
Gas versehen ist, das von einem Schlußstein bzw. einem Verteilerkopf
eingeblasen ist;
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9A und 9B sind
eine Querschnittsansicht bzw. eine Längsquerschnittsansicht eines
Ofens mit rotierendem Herd, der mit einer Austragsvorrichtung zum
Austragen von reduzierten Agglomeraten durch Anziehen der reduzierten
Agglomerate unter Verwendung eines Elektromagnets versehen ist;
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10 ist
eine Querschnittsansicht eines Ofens mit rotierendem Herd, der mit
einer Austragsvorrichtung zum Austragen von reduzierten Agglomeraten
unter Verwendung einer vertikal bewegbaren Platte versehen ist;
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11 ist
eine Querschnittsansicht eines Ofens mit rotierendem Herd, der mit
einer Austragsvorrichtung zum Austragen von reduzierten Agglomeraten
unter Verwendung einer vertikal bewegbaren Platte versehen ist;
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12 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Schnecke einer konventionellen
Austragsvorrichtung; und
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13 ist
eine schematische Ansicht zum Illustrieren eines Verfahrens zum
Ausbilden eines Eisenblatts auf einem sich bewegenden Herd in einer
konventionellen Technologie.
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Beste Art
zum Ausführen
der Erfindung
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Die
bevorzugten Ausbildungen der vorliegenden Erfindung werden unter
Bezugnahme auf 1 bis 11 beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist bei dem Betrieb eines
Reduktionsofens mit sich bewegendem Herd in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ein Spalt zwischen einer Schraube bzw. Schnecke 1 zum Austragen
von reduzierten Eisenagglomeraten zu einem Auslaß 25 und der Oberfläche eines
beweglichen bzw. sich bewegenden Herds 2 vorgesehen.
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Eisenoxidpulver 11,
welches gemeinsam mit Eisenoxidagglomeraten zugeführt wird
und auf dem sich bewegenden Herd 2 abgeschieden wird, wird
nicht in den sich bewegenden Herd 2 durch die Spitze der Schraube 1 eingequetscht
bzw. eingedrückt.
So wird kein Eisenblatt auf dem sich bewegenden Herd 2 ausgebildet.
Eine Hebeeinrichtung 3 und ein Lager 4 tragen
die Schnecke bzw. Schraube 1. Die Schraube 1 hat
eine Meßdose 5,
um einen Kontakt der Schraube 1 mit dem sich bewegenden
Herd 2 zu detektieren.
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Unter
Bezugnahme auf 3 wird das Eisenoxidpulver 11,
das auf dem sich bewegenden Herd 2 abgeschieden ist, reduziert,
um metallisches Eisenpulver 26 auszubilden, und wird dann
neuerlich in dem Ofen oxidiert, um eine Eisenoxidschicht 9 auf
dem sich bewegenden Herd auszubilden. Die Höhe der Schraube 1 ist
bzw. wird kontinuierlich oder intermittierend in Antwort auf die
Tiefe der Eisenoxidschicht 9 so eingestellt, daß das Eisenoxidpulver 11 nicht
in die Eisenoxidschicht 9 durch die Schraube 1 eingepreßt wird.
Dementsprechend wird keine Eisenplatte ausgebildet.
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Wenn
der Betrieb fortgesetzt wird, wobei die Eisenoxidschicht 9 auf
dem sich bewegenden Herd verbleibt, steigen metallisches Eisenpulver 26 und
Eisenoxid 27 auf dem sich bewegenden Herd 2 an
und bewirken einen Anstieg in der Dicke der porösen Eisenoxidschicht 9.
Das metallische Eisenpulver 26 und das Eisenoxid 27 gelangen
in Kontakt mit der Schraube 1 und werden in Poren der porösen Eisenoxidschicht 9 eingepreßt. Da das
Niveau der Schraube 1 zu einer oberen Position eingestellt
ist, bildet die poröse
Eisenoxidschicht 9 keine Eisenplatte bzw. kein Eisenblatt.
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Das
Niveau der Schraube 1 kann in Antwort auf das Volumen des
Eisenoxidpulvers 11 eingestellt werden, das in den Reduktionsofen
mit sich bewegendem Herd zugeführt
wird. D.h. des Gewicht des Eisenoxidpulvers 11, das in
dem Ofen pro Zeiteinheit enthalten ist, wird aus dem Verhältnis des
Eisenoxidpulvers 11 zu den zugeführten Agglomeraten berechnet,
das Gewicht des metallischen Eisenpulvers 26, das durch
Reduktion gebildet wird, wird aus dem Gewicht des Eisenoxidpulvers 11 in
Hinblick auf Daten aus vergangenen Vorgängen berechnet, und schließlich wird
das Gewicht des metallischen Eisenpulvers 26 in ein Volumen
A durch die Schütt-
bzw. Volumsdichte davon umgewandelt. Andererseits wird das Produkt
des Anstiegs des Niveaus der Schraube 1 und der Herdfläche als
das Raumvolumen B definiert. Die Schraube 1 wird innerhalb
der Zeiteinheit so angehoben, daß das Verhältnis A/B 50 oder weniger beträgt. In bezug
auf das Verhältnis
des Eisenoxidpulvers 11 zu den Agglomeraten können die
Daten des vergangenen Vorgangs verwendet werden.
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Wenn
das Verhältnis
A/B größer als
50 ist, wird ein ausreichender Spalt nicht zwischen der Schraube 1 und
dem sich bewegenden Herd 2 aufrechterhalten. So wird die
gebildete Eisenoxidschicht 9 leicht in Kontakt mit der
Schraube 1 kommen und das Eisenoxidpulver wird dicht in
die Eisenoxidschicht 9 eingequetscht. Als ein Ergebnis
wird ein Eisenblatt auf der Eisenoxidschicht 9 ausgebildet.
Es ist bevorzugt, daß das
Verhältnis A/B
20 oder weniger beträgt,
um sicherer den Kontakt der Eisenoxidschicht 9, die auf
dem sich bewegenden Herd 2 ausgebildet ist bzw. wird, mit
der Schraube 1 zu vermeiden.
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Alternativ
kann das Niveau der Schraube 1 so eingestellt sein bzw.
werden, daß der
Spalt zwischen der Schraube 1 und der Oberfläche des
sich bewegenden Herds 2 oder der Eisenoxidschicht 9 3/4
oder weniger des mittleren bzw. durchschnittlichen Durchmessers
der Agglomerate ist. Dieses Niveau bzw. dieser Pegel kann auch ein
Einquetschen des Eisenoxidpulvers 11 in die Eisenoxidschicht 9 und
somit die Ausbildung des Eisenblatts verhindern. Bei einem Verhältnis von
mehr als 3/4 inhibiert bzw. behindert die Schraube 1 ein
Austragen des reduzierten Eisens 10. Weiters ist der Spalt
so festgelegt bzw. eingestellt, daß das Eisenoxidpulver 11 dadurch
hindurchtreten kann.
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Wie
oben beschrieben, ist bzw. wird der Spalt zwischen der Schraube 1 und
der Oberfläche
des sich bewegenden Herds in Antwort auf das Volumen des Eisenoxidpulvers 11 des
Agglomerats eingestellt. Da das metallische Eisenpulver 26 nicht
in die Eisenoxidschicht 9 eingequetscht wird, wird kein
Eisenblatt ausgebildet.
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Wenn
der Betrieb weiter fortgesetzt wird, während der Spalt zwischen der
Schraube 1 und der Oberfläche des sich bewegenden Herds 2 eingestellt
wird, bewirkt das Eisenoxidpulver 11, das in den zugeführten Agglomeraten
enthalten ist, einen stufenweisen bzw. zunehmenden Anstieg in der
Dicke der Eisenoxidschicht 9 auf dem sich bewegenden Herd 2.
Die Eisenoxidschicht 9 muß vor einem Auftreten eines
Betriebshindernisses entfernt werden. Da die Eisenoxidschicht 9 porös ist, kann
sie unter Verwendung einer Schneideinheit abgeschabt bzw. abgekratzt
werden. Weiters wird die poröse
Eisenoxidschicht 9 von der Oberfläche des sich bewegenden Herds 2 als
kleine Klumpen gelöst.
So kann der Ofen stabil und kontinuierlich betrieben werden.
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Vorzugsweise
wird die poröse
Eisenoxidschicht 9 auf dem sich bewegenden Herd 2 periodisch
so abgeschabt, daß die
Oberfläche
des sich bewegenden Herds 2 erneuert wird. Dieses Verfahren
ermöglicht
einen kontinuierlichen Betrieb des Ofens ohne Wartung des sich bewegenden
Herds 2. Unter Bezugnahme auf 2 kann die
Oberfläche
der porösen
Eisenoxidschicht 9 vorab unter Verwendung eines oxidierenden
Brenners 7 oxidiert werden (Fe → FeO, FeO → Fe2O3) , so daß eine vertikal bewegbare Schneideinheit 8,
die hinter dem oxidierenden Brenner 7 angeordnet ist, die
Eisenoxidschicht 9 abschaben kann. Eine derartige Oxidation kann
in einer oxidierenden Atmosphäre
durchgeführt
werden, welche durch ein Aussetzen der Zufuhr der Agglomerate oder
ein Verwenden eines oxidierenden Brenners 7 ausgebildet
werden wird, der stromabwärts
von der Schraube 1 vorgesehen ist, wie dies in 2 gezeigt
ist. Da der oxidierende Brenner 7 lokal die Oberfläche oxidieren
kann, kann die Schneideinheit 9 kontinuierlich die Eisenoxidschicht 9 während der
Arbeit bzw. des Betriebs abschaben.
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Die
Oberfläche
des sich bewegenden Herds 2 kann auch durch die Schneideinrichtung 8 innerhalb
eines zulässigen
Bereichs abgeschabt werden, um Ausnehmungen bzw. Löcher und
Sprünge
zu entfernen, welche auf dem bewegenden Herd 2 während der
Arbeit ausgebildet werden. Dieses Verfahren kann die Betriebs- bzw.
Arbeitszeit des Ofens bis zur nächsten
Wartung des sich bewegenden Ofens 2 verlängern und
kann reduziertes Eisen von gleichmäßiger Qualität erzeugen.
Die Periode zum Abschälen
wird in Hinblick auf den Maßstab
bzw. die Größe der Einrichtung
bzw. Anlage und die Arbeitsbedingungen so bestimmt, daß der Ofen kontinuierlich
betrieben wird.
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Unter
Bezugnahme auf 4 werden das Eisenoxidpulver 11,
metallische Eisenpulver 26, das durch Reduktion des Eisenoxidpulvers 11 gebildet
wird, und Pulver, das ausgebildet wird, wenn das reduzierte Eisen aus
dem Ofen ausgetragen wird, gemeinsam mit dem Abgas durch eine Leitung
evakuiert, die in der Nachbarschaft der Schraube und einer Zufuhreinrichtung 13 für Agglomerate
zur Verfügung
gestellt ist. Da das Eisenoxidpulver 11 nicht auf dem sich
bewegenden Herd 2 abgeschieden wird, wird keine Eisenoxidschicht
und keine Eisenschicht in dem Ofen ausgebildet, was in einer stabilen
und kontinuierlichen Arbeitsweise resultiert.
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Das
reduzierte Eisen 10 kann aus dem Ofen durch ein inertes
oder reduzierendes Gas, das durch einen Schlußstein 21 eingeblasen
ist, wie dies in 8A und 8B gezeigt
ist, oder durch ein Anziehen mit einem Elektromagnet 23 ausgetragen
werden, wie dies in 9A und 9B gezeigt
ist. In diesem Verfahren werden auch das Eisenoxidpulver 11,
das in den Ofen zugeführt
wird, und das metallische Eisenpulver 26, das durch Reduktion
des Eisenoxidpulvers 11 gebildet ist bzw, wird, aus dem
Ofen ausgetragen. So wird keine Eisenoxidschicht und keine Eisenschicht
auf dem sich bewegenden Ofen 2 ausgebildet, was in einer
stabilen und kontinuierlichen Arbeitsweise resultiert.
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Vorzugsweise
wird das Eisenoxidpulver 11 entfernt, bevor die Agglomerate
in den Reduktionsofen mit sich bewegendem Herd zugeführt werden.
Da das Eisenoxidpulver 11 nicht in den Ofen zugeführt wird,
wird die Ausbildung der Eisenoxidschicht 9 und der Eisenschicht
auf dem Ofen mit sich bewegenden Herd unterdrückt, was in einer stabilen
und kontinuierlichen Arbeitsweise resultiert.
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Die
vorliegende Erfindung wird in größerem Detail
unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele unter Verwendung von Öfen mit
rotierendem Herd beschrieben.
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Beispiel 1
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Tabelle
1 zeigt Arbeitsweisen, in welchen eine Austragsvorrichtung, d.h.
eine Schraube 1, kontinuierlich nach oben eingestellt wurde.
Agglomerate, die Teilchengrößen von
14 bis 20 mm und eine mittlere Teilchengröße von 18 mm aufweisen, wurden
in einem Reduktionsofen mit sich bewegendem Herd reduziert. Die Schraube 1 wurde
mit einer Geschwindigkeit bzw. Rate von 1 mm pro 72 Stunden für Lauf 1 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung angehoben, 1 mm pro 24 Stunden für Lauf 2 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, und 1 mm pro 12 Stunden für Lauf 3 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung angehoben, wie dies in Tabelle 1
gezeigt ist. In Vergleichsläufen 1 und 2 wurde
die Schraube 1 nicht von dem sich bewegenden Herd 2 während des
Betriebs angehoben.
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Eine
Einstellung der Schraube 1 nach oben in Lauf 1 wird
nun beschrieben. In Lauf 1 wurde reduziertes Eisen bei
einer Geschwindigkeit bzw. Rate von 2 Tonnen/Stunde hergestellt
bzw. erzeugt, während
Agglomerate mit einer Geschwindigkeit bzw. Rate von 2,8 Tonnen/Stunde
zugeführt
wurden. Wenn der Prozentsatz des Eisenoxidpulvers 11 mit
1,5 % angenommen wird, ist die zugeführte Rate in den Ofen 0,042
Tonnen/Stunden und somit werden 3 Tonnen Eisenoxidpulver in den
Ofen über
72 Stunden zugeführt.
Wenn 72 % des Eisenoxidpulvers 11 zu metallischem Eisenpulver 26 reduziert
werden, werden 2,16 Tonnen metallisches Eisenpulver 26 hergestellt.
Wenn die Schütt-
bzw. Volumendichte des me tallischen Eisenpulvers 26 5 Tonnen/m3 ist, wird das Volumen A des metallischen
Eisenpulvers 26 0,432 m3. Andererseits
weist der Reduktionsofen mit sich bewegendem Herd eine Herdfläche von
28,5 m2 auf und die Schraube 1 wird
mit einer Geschwindigkeit bzw. Rate von 1 mm pro 72 Stunden angehoben.
Somit wird das Raumvolumen B 0,0285 m3.
Das Verhältnis A/B
ist 15,2 und liegt in dem bevorzugten Bereich (20 oder
weniger) in der vorliegenden Erfindung.
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Da
die Schraube in Läufen 1 bis 3 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung angehoben wurde, wurde eine Eisenoxidschicht 9 auf
dem sich bewegenden Herd ausgebildet, die Schraube 1 quetschte
eine sehr kleine Menge an metallischem Eisenpulver 26 in
den sich bewegenden Herd 2, und es wurde kein Eisenblatt
ausgebildet. Der sich bewegende Herd 2 hat eine kleine
Anzahl von Löchern
bzw. Vertiefungen auf der Oberfläche
und hat somit eine hohe Glätte
nach einem Betrieb für
100 Stunden. Als ein Ergebnis wurde der Ofen kontinuierlich für 250 Stunden
betrieben. Da die Menge an metallischem Eisenpulver 26,
das durch die Schraube 1 ausgetragen bzw. entfernt wurde,
gering war, enthielt das reduzierte Eisen 10 0 bis 6% metallisches
Eisenpulver 26, das einen Teilchendurchmesser von 3 mm
oder weniger aufweist.
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Im
Vergleichslauf 1 quetschte die Schraube 1 das metallische
Eisenpulver 26 in die Oberfläche des sich bewegenden Herds,
um ein Eisenblatt auszubilden. So wurde die Glätte der Oberfläche des
sich bewegenden Herds 2 verschlechtert. Als ein Ergebnis
wurde ein kontinuierlicher Betrieb über 150 Stunden nicht durchgeführt. Da
der sich bewegende Herd 2 aus FeO·SiO2 zusammengesetzt
war, welches bei hoher Temperatur erweicht, wurde ein Eisenblatt
von einer großen Fläche des
sich bewegenden Herds 2 entfernt bzw. gelöst. So erforderte
der sich bewegende Herd 2 eine Wartung nach einem Betrieb
von 24 Stunden. In Vergleichsläufen
1 und 2 wurde eine große
Menge an metallischem Eisenpulver 26 durch die Schraube 1 ausgetragen
und das ausgetragene reduzierte Eisen 10 enthielt 8 bis
18 % metallisches Eisenpulver 26, das Teilchengrößen von
3 mm oder weniger aufwies.
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In
Tabelle 1 wurde die Glätte
(%) des sich bewegenden Herds 2 nach einem Betrieb von
100 Stunden definiert als {(Gesamtfläche – Fläche der Löcher)/(Gesamtfläche)} × 100.
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Beispiel 2
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Der
Ofen wurde betrieben, während
das Niveau der Schraube nach oben eingestellt wurde, und die Eisenoxidschicht,
die auf dem sich bewegenden Herd gebildet wurde, wurde periodisch
abgeschabt.
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Unter
Bezug auf 3 lagen an der Ausgangs- bzw.
Anfangsstufe des Betriebs metallisches Eisenpulver 26,
das durch eine Reduktion des Eisenoxidpulvers gebildet wurde, das
in den Agglomeraten enthalten war, die in den Ofen zugeführt wurden,
Eisenoxid 27, das durch Oxidation des metallischen Eisenpulvers 26 gebildet
wurde und nicht umgesetztes bzw. nicht reduziertes Eisenoxid 27 auf
dem sich bewegenden Herd 2. Das metallische Eisenpulver 26 und
das nicht reduzierte Eisenoxid 27 erhöhten sich während des Betriebs und dann
wurde eine poröse
Eisenoxidschicht 9, enthaltend das metallische Eisenpulver 26,
auf dem sich bewegenden Herd 2 ausgebildet (siehe ursprüngliche
bzw. Anfangsbildungsstufe auf Eisenoxidschicht). Als nächstes gelangte
die Schraube 1 in Kontakt mit dem metallischen Eisenpulver 26 und
preßte
es in Poren der Eisenoxidschicht 9. Da das gepulverte Eisenmetall 26 nicht
kombiniert bzw. verdichtet war, wurde kein Eisenblatt ausgebildet
(siehe Ausbildungsstufe der Eisenoxidschicht). Die Schraube 1 wurde
während
des nachfolgenden Betriebs angehoben, um einen neuen Spalt zwischen
der Schraube 1 und der Eisenoxidschicht 9 auszubilden.
So wuchs die Eisenoxidschicht 9 an (siehe Wachstumsstufe
der Eisenoxidschicht). Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurde die Arbeit
bzw. der Betrieb fortgesetzt, bis die Dicke der Eisenoxidschicht 9 30
mm erreichte. Als nächstes
wurde die Oberfläche
der Eisenoxidschicht 9 erhitzt und in einer oxidierenden
Atmosphäre
oxidiert. Die 3-mm Oberfläche
der Eisen oxidschicht 9 wurde dadurch oxidiert und Sprünge wurden
auf der Oberfläche der
Eisenoxidschicht 9 ausgebildet. Die 3-mm Oberflächenschicht
wurde durch eine Schraube 1 abgekratzt, nachdem der rotierende
Herd um eine Umdrehung gedreht wurde (siehe Erneuern der Herdoberfläche). Die Oxidation
und das Abschälen
wurde wiederholt, um vollständig
die Eisenoxidschicht 9 zu entfernen, die eine Dicke von
30 mm auf dem sich bewegenden Herd aufwies. Die Arbeitszeit, die
in Tabelle 2 gezeigt ist, umfaßt bzw.
beinhaltet die Zeit, die für
ein Heizen bzw. Erwärmen
und Oxidieren der Oberfläche
der Eisenoxidschicht 9 erforderlich ist.
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Wie
dies in 2 gezeigt ist, wurde die Oberfläche unter
Verwendung eines oxidierenden Brenners 7 oxidiert und die
Eisenoxidschicht 9 wurde unter Verwendung einer Schneideinrichtung 8 abgeschabt
bzw. abgekratzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
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Wie
dies in Tabelle 3 gezeigt ist, wurde die 5-mm Eisenoxidschicht 9 nach
einem Betrieb von 75 Stunden abgeschabt. In den 60 Minuten, die
für ein
Abschaben erforderlich sind, wurden 30 Minuten für vorbereitende bzw. Vorläuferarbeiten
verwendet. Derart wurde die 5-mm Eisenoxidschicht 9 abgeschabt,
während
der rotierende Herd um drei Umdrehungen gedreht wurde. Die Eisenoxidschicht 9 wurde
lokal durch den oxidierenden Brenner 7 oxidiert und wurde
ohne Hinunterfahren bzw. Abschalten abgeschabt.
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Die
Oberfläche
des sich bewegenden Herds wurde dadurch erneuert und ein stabiler
Betrieb wurde fortgesetzt.
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Beispiel 3
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Eine
Leitung für
Abgas wurde in der Nachbarschaft der Austragsvorrichtung des reduzierten
Eisens und der Zufuhreinrichtung der Agglomerate zur Verfügung gestellt,
um das Eisenoxidpulver, das mit den Agglomeraten zugeführt wurde,
und reduziertes Eisenpulver, das durch die Reduktionsstufe und die
Austragsstufe gebildet wurde, ebenso wie das Abgas auszutragen bzw.
auszubringen.
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Unter
Bezug auf 4 wurde eine Leitung 12 zum
Evakuieren bzw. Ausbringen des Abgases zwischen einer Austragsvorrichtung 6 und
einer Zufuhrvorrichtung 13 eines Ofens mit rotierendem
Herd zur Verfügung
gestellt. Das Eisenoxidpulver 11 der Agglomerate und das
Pulver, das aus reduziertem Eisen 10 in der Reduktionsstufe
und der Austragsstufe gebildet wurde, wurden gemeinsam mit dem Abgas
durch die Leitung 12 ausgetragen, und das Abgas wurde in
einer Verbrennungskammer 14 verbrannt. Das verbrannte Abgas und
das Pulver wurden in einem Gaskühler
gekühlt
und getrennt. Das Pulver wurde in einem Staubsammler gesammelt.
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Wie
oben beschrieben, wurde das Pulver nicht auf dem sich bewegenden
Herd 2 abgesetzt bzw. abgelagert, und somit wurde weder
eine Eisenoxidschicht noch eine Eisenplatte bzw. ein Eisenblatt
auf dem sich bewegenden Herd ausgebildet.
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In
diesem Beispiel kann die Austragsvorrichtung die Schraube 1,
die in Beispiel 1 und 2 verwendet wurde, oder eine Austragsplatte 24 sein,
die in 10 oder 11 gezeigt
ist.
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Beispiel 4
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Vor
einem Zuführen
von Eisenoxidagglomeraten, die mit einem kohlenstoffhaltigen Material
inkorporiert sind, in einen Reduktionsofen mit sich bewegendem Herd
wurde das Eisenoxidpulver entfernt.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wurden Agglomerate 16 mit
Eisenoxidpulver 11 von einem Zuführförderer auf ein Rollen- bzw. Rüttelsieb 18 zugeführt. Das
Eisenoxidpulver 11 fällt
auf einen Auftragsförderer
durch Spalte des Rüttelsiebs 18,
während
die Agglomerate 16 auf dem Rüttelsieb liefen und in den
Reduktionsofen mit sich bewegendem Herd durch eine Zufuhreinrichtung 13 zugeführt wurden.
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6A ist
eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, die die eine Entfernung
des Eisenoxidpulvers 11 aus den Agglomeraten 16 unter
Verwendung einer Trenneinrichtung 20 illustriert, und 6B ist
eine teilweise Querschnittsansicht der Trenneinrichtung bzw. des
Separators 20 entlang des Pfeils A in 6A.
Ein Spalt ist zwischen einer Neigung 19 und einer Separier-
bzw. Trenneinrichtung 20 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt.
Das Eisenoxidpulver, das in den Agglomeraten 16 enthalten
ist, kann durch den Spalt durchtreten. Die Agglomerate 16 und
das Eisenoxidpulver 11 werden auf den Separator 20 zugeführt, d.h.
auf die Oberseite der Zick-Zack-Seite, die in 6B gezeigt
ist. Die Agglomerate 16 fallen entlang der Trenneinrichtung 20 und werden
in die Zufuhreinrichtung 13 zugeführt, während das Eisenoxidpulver 11 durch
den Separator 20 und den Spalt durchtritt und durch einen
Austragsförderer
entfernt werden. Die Neigung 19 ist bzw. wird vorzugsweise
so vibriert, daß das
Eisenoxidpulver 11 nicht auf der Neigung 19 abgeschieden
wird.
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7 zeigt
eine Entfernung des Eisenoxidpulvers 11 aus den Agglomeraten 16 unter
Verwendung eines Zufuhrförderers
und eines Austragsförderers.
Der Austragsförderer
ist in diesem Fall geneigt. Die Agglomerate 16 mit dem
Eisenoxidpulver 11 werden auf den Zuführförderer zugeführt. Die
Agglomerate 16 und das Eisenoxidpulver 11 fallen
auf den geneigten Austragsförderer.
Die Agglomerate 16 rollen nach unten über den Austragsförderer in
der Richtung entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung, während das
Eisenoxidpulver 11 in der Bewegungsrichtung getragen bzw.
geführt
wird. Der Neigungswinkel des geneigten Austragsförderers wird durch den Schüttwinkel
des Eisenoxidpulvers 11 bestimmt. Bei dem optimierten Winkel
rollen die Agglomerate über
den Austragsförderer
nach unten, jedoch rollt das Eisenoxidpulver nicht nach unten.
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Beispiel 5
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Reduziertes
Eisen aus Eisenoxidagglomeraten und metallisches Eisenpulver aus
Eisenoxidpulver werden gleichzeitig aus einem Reduktionsofen mit
sich bewegendem Herd ausgetragen.
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8A ist
eine Querschnittsansicht einer Austragsvorrichtung zum Austragen
von reduzierten Eisenagglomeraten 10 durch ein Inertgas
oder ein reduzierendes Gas, das von einem Schlußstein 21 eingeblasen wird,
und 8B ist eine Längsquerschnittansicht
davon. Ein inertes Gas oder ein reduzierendes Gas von Düsen eines
Schlußsteins 21 bläst die reduzierten
Eisenagglomerate 10 und metallisches Eisenpulver 26 auf dem
rotierenden Herd zu einer Austragsschurre 22. Jegliches
Gas, das nicht Eisen bei einer Temperatur von 1,000 bis 1,200 °C reduziert,
kann verwendet werden. Ein typisches Inertgas ist Stickstoff und
ein typisches reduzierendes Gas ist Methan.
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9A ist
eine Querschnittsansicht einer Austragsvorrichtung, welche reduziertes
Eisen 10 durch Anziehen des reduzierten Eisens 10 unter
Verwendung einer Elektromagnet-Einheit 23 austrägt, und 9B ist eine
Längsquerschnittansicht
der Austragsvorrichtung. Die Elektromagnet-Einheit 23 besteht
aus zwei Paaren von Elektromagneten, wobei ein Paar an der Innenseite
der Austragsvorrichtung zur Verfügung
ge stellt ist und das andere Paar an der Außenseite der Vorrichtung zur
Verfügung
gestellt ist. Jedes Paar kann vertikal bewegt werden. Die inneren
Elektromagnete ziehen das reduzierte Eisen 10 und metallisches
Eisenpulver 26 an und transferieren diese zu dem Zentrum
eines rotierenden Herds 17. Die äußeren Elektromagnete ziehen
das reduzierte Eisen 10 und das metallische Eisenpulver 26 in
dem Zentrum an, übertragen
diese zu der Austragsschurre 22 und tragen diese in die
Austragsschurre 22 aus. Das reduzierte Eisen 10 und
das metallische Eisenpulver 26 werden dadurch gleichzeitig
ausgetragen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Wie
dies oben beschrieben wurde, stellt die vorliegende Erfindung ein
Verfahren zum Betätigen
bzw. Betreiben eines Reduktionsofens mit beweglichem bzw. sich bewegendem
Herd zur Verfügung,
um Eisenoxidagglomerate zu reduzieren, die mit einem kohlenstoffhaltigen
Material inkorporiert sind, wobei das Verfahren im wesentlichen
kein Eisenblatt auf einem sich bewegenden Herd ausbildet, Eisenoxidpulver
von den Agglomeraten entfernt bzw. abtrennt und eine kontinuierliche
stabile Arbeitsweise ermöglicht.
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Ein
Verfahren zum Betreiben eines Reduktionsofens mit sich bewegendem
Herd in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Zuführen von Eisenoxidagglomeraten,
die mit einem kohlenstoffhaltigen Material inkorporiert sind, auf
einen sich bewegenden Herd eines Reduktionsofens mit einem sich
bewegenden Herd, ein Reduzieren der Eisenoxidagglomerate, um reduzierte
Eisenagglomerate auszubilden, und ein Bereitstellen eines Spalts
zwischen einer Austragsvorrichtung zum Austragen der reduzierten
Eisenagglo merate von dem Reduktionsofen mit sich bewegendem Herd
und der Oberfläche
des sich bewegenden Herds.