DE837545C

DE837545C - Process for reducing ores

Info

Publication number: DE837545C
Application number: DEP38722A
Authority: DE
Inventors: Einar L Ameen; Bo M S Kalling; John L Stalhed
Original assignee: Stora Kopparbergs Bergslags AB
Current assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 1949-04-05
Filing date: 1949-04-05
Publication date: 1952-04-28

Description

Verfahren zum Reduzieren von Erzen Bei der Reduktion von Eisenoxyden zu inetallischem Eisen, unter Benutzung von Kohlenstoff als Reduktionsmittel, ist erste Bedingung für die wirtschaftliche Durchführung des Prozesses, daß die Reduktionskapazität des Kohlenstoffes voll ausgenutzt wird, d. h. daß das Verhältnis von Kohlendioxyd -rau Kohlenmonoxyd @in den :Abgasen so groß wie möglich ist. Bekanntlich können in dieser Beziehung günstige Bedingungen dadurch erreicht werden, daß Kohlenstoff und Erz während des Prozesses voneinander getrennt gehalten werden, wobei die Reduktion mit Hilfe. eines an Kohlenmonoxyd reichen Gases zustande gebracht wird, welches zwischen dein Reduktionsofen und einem in beliebiger «"eise IreIieizten Vergaser umläuft. Der 1'rozeß wird hauptsächlich in der Weise geführt, daß eine gewisse Menge des entstandenen Reduktionsgases, welches Kohlendioxyd enthält, dem Reduktionsofen an geeigneter Stelle entnommen und' zu einem Vergaser geführt wird, wo der Kohlendioxydanteil des Gases mit Kohle in Kohlenmonoxyd übergeführt wird, worauf es dem Reduktionsofen wieder zugeführt wird, wo es unter Reduzierung des Erzes wieder in Kohlendioxyd umgewandelt wird.Process for reducing ores In the reduction of iron oxides to metallic iron, using carbon as a reducing agent first condition for the economic implementation of the process that the reducing capacity of the carbon is fully utilized, d. H. that the ratio of carbon dioxide -rawn carbon monoxide @in den: exhaust gases is as large as possible. As is well known, can conditions favorable in this respect are achieved in that carbon and ore are kept separate from each other during the process, wherein the reduction with help. a gas rich in carbon monoxide is brought about, which between your reduction furnace and a carburetor of any kind running around. The process is mainly carried out in such a way that a certain amount of the resulting reducing gas, which contains carbon dioxide, to the reduction furnace taken at a suitable point and 'is fed to a gasifier, where the carbon dioxide content The gas is converted into carbon monoxide with coal, whereupon it is passed to the reduction furnace is fed back, where it is again reduced to carbon dioxide while reducing the ore is converted.

Da die Reaktion zwischen Kohlendioxyd und Kohle während der Bildung des Kohlenmonoxydes im,Vergaser starkendbtherm@ verläuft, ist eine erheblicht Wärmezufuhr zum Vergaser erforderlich, um den Prozeß durchzuführen. Nach einem bekannten Verfahren kann diese Wärmezufuhr in der Weise erfolgen, daß man dem Vergaser oder dem Gas vor seinem Eintritt in den Vergaser Wärme durch elektrischen Strom zuführt. In beiden Fällen wird indessen der Vergaserofen verhältnismäßig kompliziert, und die nicht unbeträchtliche Menge elektrischer Energie wird häufig nicht oder nicht zu ausreichend niedrigem Preise zu liefern sein.Because the reaction between carbon dioxide and charcoal during formation the carbon monoxide in the carburettor is strongendbtherm @, is a significant heat supply to the gasifier required to carry out the process. According to a known method this heat can be supplied in such a way that the carburetor or the gas before entering the carburetor, it supplies heat by means of an electric current. In both Cases will meanwhile the carburetor furnace is relatively complicated, and the not inconsiderable amount of electrical energy is often not or cannot be delivered at sufficiently low prices.

Die Heizung des Vergasers kann auch in der Weise erfolgen, daß freier Sauerstoff in reiner Form oder als mit Sauerstoff angereicherte Luft dem Gas in einer solchen Menge zugeführt wird, claß die Verbrennung von Kohle zu Kohlenmonoxyd den für den Vergaser und die Erhitzung des Gases erforderlichen Effekt ergibt. Zwar wird dadurch eine größere Menge Kohlenstoff für den Reduktionsprozeß verbraucht, aber die Vorteile eines geringeren Kraftverbrauches und einer einfacheren Ofenkonstruktion gleichen diese Nachteile in vielen Fällen aus.The heating of the carburetor can also be done in such a way that more freely Oxygen in pure form or as oxygen-enriched air in the gas in such an amount that coal is burned to carbon monoxide gives the effect required for the carburetor and the heating of the gas. Though if a larger amount of carbon is used for the reduction process, but the advantages of lower power consumption and a simpler furnace construction compensate for these disadvantages in many cases.

Indessen bleibt bei der Ausführung des Prozesses nach diesem Prinzip noch der Nachteil, daß der für den Prozeß nicht nutzbare Gasüberschuß verhältnismäßig groß wird.However, this principle remains in the execution of the process nor the disadvantage that the gas excess that cannot be used for the process is proportionate grows big.

Will man ermöglichen, den gesamten Kohlenstoff für den eigentlichen Reduktionsprozeß nutzbar zu machen, so ist dies gemäß der Erfindung möglich, indem man den Prozeß so führt, daß ein Teil des Kohlendioxydes des Umlaufgases, bevor es in den Vergaser eintritt, in an sich bekannter Weise nach irgendeinem bekannten Verfahren absorbiert ist. Infolge dieser Maßnahme wird im Vergaser für die Reduktion des Kohlendioxydes zu Kohlenmonoxyd und auch für die Verbrennung mit Sauerstoff zu Kohlenmonoxyd weniger Kohlenstoff verbraucht.One wants to enable all the carbon for the actual To make reduction process usable, this is possible according to the invention by the process is carried out in such a way that some of the carbon dioxide in the circulating gas is before it enters the carburetor, in a manner known per se after any known one Procedure is absorbed. As a result of this measure, there is a reduction in the carburetor of carbon dioxide to carbon monoxide and also for combustion with oxygen to carbon monoxide consumes less carbon.

Eine Einrichtung zur praktischen Ausführung der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Das Umlaufsgas, das dem Reduktionsofen- A bei a entnommen wird, gelangt zunächst zu einem Wärmeaustauscher D und wird von hier mittels eines Ventilators bzw. Kompressors B zu dem Kohlendioxydabsorber E geführt, wo ein gewisser Anteil des Kohlendioxydes abgeschieden wird. Wahlweise kann auch nur einTeil desZirkulationsgases durch den Absorber E geführt werden, wobei eine vollständigere Absorption des Kohlendioxydgehaltes des Gases erforderlich ist. Das Gas passiert nach Verlassen des Absorbers B den Wärmeaustauscher D und wird 'hier wieder erwärmt, wonach es durc'h den Vergaser C strömt, nachdem es vorher durch eine Verbrennungskaminer F gegangen ist, in welche bei b Sauerstoffgas eingeführt wird. Vom Vergaser C geht das Gas durch die Leitung c wieder zum Reduktionsofen A.Means for practicing the invention is shown in FIG Drawing shown. The circulating gas withdrawn from the reduction furnace-A at a is, first arrives at a heat exchanger D and is from here by means of a Fan or compressor B led to the carbon dioxide absorber E, where a certain Part of the carbon dioxide is deposited. Optionally, only part of the circulating gas be passed through the absorber E, with a more complete absorption of the carbon dioxide content of the gas is required. After leaving the absorber B, the gas happens Heat exchanger D and is' reheated here, after which it is through the carburetor After having previously passed through a combustion chimney F, C flows into which at b oxygen gas is introduced. From the carburetor C the gas goes through the line c back to the reduction furnace A.

Bei Durchführung des Prozesses in dieser Weise ergibt sich theoretisch ein Bedarf von etwa 2.o kg Kohlenstoff und 215'k9 Sauerstoff je Tonne reduzierten Eisens: In diesem Falle würde kein Cberschuß an Kohlenmonoxyd entstehen. Man wird jedoch in der Praxis den Prozeß so führen, daß ein Gasüberschuß erzeugt wird, der ausreicht, um die Charge vorzuheizen, indem man bei e Luft einführt. Dadurch wird der Kohlenstoffverbrauch etwas erhöht.Performing the process in this way theoretically results a requirement of about 2.o kg of carbon and 215'k9 oxygen per tonne reduced Iron: In this case there would be no excess carbon monoxide. You will however, in practice lead the process so that an excess of gas is generated, the sufficient to preheat the batch by introducing air at e. This will the carbon consumption increased somewhat.

Gewöhnlich ist das,Reaktionssystem nicht frei von Wasserstoffgas. Ein gewisser Prozentsatz Wasser-Stoff ist im Reduktionsgas insofern willkommen, als der Wasserstoff sehr reaktionsfähig ist und auch der Entstehung von hohen Temperaturen in dem Reduktionsofen entgegenwirkt, die auftreten könnten, wenn die Reduktion ausschließlich mit Kohlenmonoxyd durchgeführt würde. Ein ideales Reduktionsgas sollte ungefähr 3o bis 35% HE und 65 bis 70% CO enthalten. Da bei der Reduktion mit Wasserstoff Wasser entsteht, das vom Zirkulationsgas leichter als Kohlendioxyd geschieden werden kann, so kann der Bedarf an Kohlenstoff und Sauerstoff im Vergaser in einfacher Weise vermindert werden, wenn Wasserstoff anwesend ist. In diesem Falle darf die Hauptmenge des Wasserstoffes in den Vergaser nicht in Form von Wasser eingeführt werden, weil dadurch eine überschüssige Menge von zusätzlichem Sauerstoff entstehen würde, die einen höheren Verbrauch von Kohlenstoff und Sauerstoffgas mit sich brächte. Der Wasserstoff sollte vielmehr als sauerstofffreier Wasserstoff, z. B. in Form von Kohlenwasserstoffen, eingeführt werden. Gewöhnliches Heizöl, Naturgas oder gewöhnliche mineralische Kohle sind geeignete Wasserstoffträger.Usually the reaction system is not free from hydrogen gas. A certain percentage of water is welcome in the reducing gas, as the hydrogen is very reactive and also the development of high temperatures in the reduction furnace counteracts that could occur if the reduction is exclusive would be carried out with carbon monoxide. An ideal reducing gas should be roughly Contains 3o to 35% HE and 65 to 70% CO. As with the reduction with hydrogen Water is produced, which can be separated from the circulation gas more easily than carbon dioxide can, so can the need for carbon and oxygen in the carburetor in easier Wise reduced when hydrogen is present. In this case, the Most of the hydrogen is not introduced into the gasifier in the form of water because it creates an excessive amount of extra oxygen that would lead to a higher consumption of carbon and oxygen gas. The hydrogen should rather be considered oxygen-free hydrogen, e.g. B. in shape of hydrocarbons. Ordinary heating oil, natural gas or ordinary mineral coal are suitable hydrogen carriers.

Auch für diese Verfahrensausführung ist die in der Zeichnung dargestellte Anlage geeignet, nur mit dem Unterschiede, daß der Absorber E für die Absorption von Wasser statt von Kohlendioxyd eingerichtet ist. Das Wasserstoff enthaltende Reduktionsmittel wird zweckmäßig in die Verbrennungskammer F der gleichen Zone eingeführt wie das Sauerstoffgas. Man kann auch die Apparatur so bauen, daß außer dem Wasser eine gewisse Menge Kohlendioxyd absorbiert wird. Wenn das Reduktionsgas so eingestellt ist, daß es 70% CO und 30% H2 enthält, und der Wassergehalt des Zirkulationsgases absorbiert wird, so stellt sich der Verbrauch auf 215 k@g C, i8 'kg H2 und ungefähr 190 kg 02 je Tonne reduzierten Eisenschwammes. Dabei wird ein geringfügiger Gasüberschuß, der Kohlenmonoxyd und Wasserstoff enthält, entstehen.The system shown in the drawing is also suitable for this execution of the process, the only difference being that the absorber E is set up for the absorption of water instead of carbon dioxide. The reducing agent containing hydrogen is suitably introduced into the combustion chamber F of the same zone as the oxygen gas. The apparatus can also be built in such a way that, in addition to the water, a certain amount of carbon dioxide is absorbed. If the reducing gas is adjusted so that it contains 70% CO and 30% H2 and the water content of the circulation gas is absorbed, the consumption is reduced to 215 k @ g C, 18 kg H2 and approximately 190 kg 02 per ton Sponge iron. There will be a slight excess of gas containing carbon monoxide and hydrogen.

Wenn der gesamte Wasserstoffbedarf in das System durch Oleinspritzung in den Vergaser erfolgt und man annimmt, daß das 01 85 0/0C und i20/0 H2 enthält, dann werden gleichzeitig 130 kg C mit einer Wasserstoffmenge von 18 kg eingeführt, d. h. das 01 wird zum Hauptvergasungsmittel, wodurch die Vergasung schnell und wirksam erfolgt. Benutzt man ein Reduktionsmittel, welches Wasserstoff in einem Prozentsatz enthält, der geringer ist als der Prozentsatz des Wasserstoffes im Verhältnis zum Kohlenstoff in einem 01, dann ergibt sich die Möglichkeit, den Prozeß ohne festen Kohlenstoff im Vergaser durchzuführen und dennoch den idealen Wasserstoffgehalt von etwa 30% im Reduktionsgas aufrechtzuerhalten. In manchen Fällen ist ein noch höherer Prozentsatz von Wasserstoffgas zulässig, und dementsprechend ist dann der Wasserstoffgehalt des Reduktionsmittels entsprechend zu erhöhen.If all of the hydrogen requirement in the system is by ole injection into the carburetor and it is assumed that the 01 contains 85 0 / 0C and i20 / 0 H2, then 130 kg of C with an amount of hydrogen of 18 kg are introduced at the same time, ie the 01 is used as the Main gasification means, which makes gasification quick and efficient. If you use a reducing agent that contains hydrogen in a percentage that is less than the percentage of hydrogen in relation to the carbon in an oil, then there is the possibility of carrying out the process without solid carbon in the gasifier and still the ideal hydrogen content of around 30 % in the reducing gas to be maintained. In some cases an even higher percentage of hydrogen gas is permissible and accordingly the hydrogen content of the reducing agent must then be increased accordingly.

In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde davon ausgegangen, daß der Sauer- Stoff (lern Vergaser in reiner Form zugeführt wird. Indessen ist das nicht erforderlich. Der Sauerstoff kann auch mit Stickstoff verdünnt sein, jedoch sollte das Verhältnis Sauerstoff zu Stickstoff hoch sein, weil ein hoher Stickstoffgehalt die Wirtschaftlichkeit des Prozesses beeinträchtigt.In the embodiments explained above, it was assumed that that the sour Substance (learn carburetor is fed in pure form. However, it is not necessary. The oxygen can also be diluted with nitrogen however, the oxygen to nitrogen ratio should be high because a high nitrogen content affects the economic efficiency of the process.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsmöglichkeiten beschränkt, sie umfaßt <alle Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen mit Umlaufgas ttnci Vergasung. Es kann auch bei anderen Reduktionsöfen, Drehöfen, Behältersysteinen usw. angewendet werden, ebenso in Ver-1>indttng mit Verfahren, bei denen das Produkt unmittelbar nach der Reduktion niedergeschmolzen t\- i rd.The invention is not limited to the embodiments shown limited, it includes <all processes for the reduction of iron ores with circulating gas ttnci gassing. It can also be used in other reduction furnaces, rotary furnaces, container systems etc. are used, as well as in Ver-1> indttng with procedures in which the product melted down immediately after the reduction t \ - i approx.

Claims

PATENT CLAIMS: t. Process for reducing oxidic ions, dividing hot reducing gas containing carbon monoxide and hydrogen into an ore column, characterized in that the reducing gas is passed through the ore column in countercurrent, and at least part of the gas is discharged the column, after it has passed through at least part of the ore, is withdrawn, cooled, freed from water, heated by reaction with oxygen and a hydrocarbon-containing agent and refreshed in its hydrogen and carbon monoxide content and whereupon the refreshed gas is reintroduced into the ore column Process according to claim 1, characterized in that the oxygen is supplied in the form of air enriched with oxygen or technically pure oxygen 3. Process according to claims 1 and 3, characterized in that a liquid hydrocarbon is used as the hydrocarbon-containing agent. 4. The method according to claim i to 3, characterized gekennzeic This means that the part of the reducing gas not withdrawn from the column is burned therein to preheat the ore.