NO120876B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved kontinuerlig reduksjon av metalloksyder.

Denne oppfinnelse er rettet mot en fremgangsmåte ved kontinuerlig reduksjon av metalloksyder ved å innmate findelt oksydmalm ved vertikal ovnssjakts øvre ende og å bringe de frittfallende malmpartikler i kontakt med reduserende gass rik på fritt hydrogen under fallet gjennom ovnssj akten, idet mengden av hydrogengass avpasses slik at malmpartiklene i det vesentlige er fullstendig nedredusert innen de når sjaktens bunn, hvor metallpartiklene oppsamles i en ikke-oksyderende atmosfære.

Hensikten med oppfinnelsen er å fremskaffe en bedret fremgangsmåte til å ut-vinne metaller ut fra deres reduserbare for-bindelser ved hjelp av gasser som er rike på fritt vannstoff.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen

er kjennetegnet ved at det i ovnssj akten frembringes følgende adskilte temperatursoner regnet fra ovnens topp, en øvre sone C med temperatur 250—350° C, en etter-følgende sone B med temperatur 350—500° C, en reduksjonssone A med temperatur 850—1000° C samt en kjølesone D, idet det i hver slik temperatursone innføres hydrogen og f orbrenningsluft samt eventuelt kjølegass i individuelt avpassete mengder, så at man kan innstille hver slik sone til en ønsket temperatur og ønsket reduksjonsvirkning i forhold til nabosonene.

<y>tterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå klarere av den etterfølgende be-skrivelse som henviser til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser skjematisk et apparat for

utførelse av oppfinnelsen.

Fig. 2 viser i større målestokk et snitt gjennom apparatet som viser brennerringene og gasstilførselsledningene. Fig. 3 viser i større målestokk et typisk snitt gjennom apparatet og viser gassled-ningene og et kammer for bortførsel av spillgasser like ved apparatets topp og bunn. Fig. 4 viser i større målestokk et typisk tverrsnitt gjennom ovnen ved brennerringene.

Når denne oppfinnelse gjennomføres i praksis, strømmer gasser med høyt innhold av fritt vannstoff i et støkiometrisk overskudd av det som kreves for å redusere den malm som behandles, oppad gjennom en reaksjonssone med malm som faller nedad gjennom sonen. Temperaturen inne i reaksjonssonen holdes under sintringspunktet for det metall som reduseres, og er fortrinsvis høyest i sonens nedre parti. Trykket inne i reaksjonssonen har fortrinnsvis stort sett atmosfæretrykk, og hastigheten for gassene som strømmer gjennom sonen, påvirkes av den mengde malm som befinner seg inne i reaksjonssonen. På grunn av disse forhold vil den mengde malm som behandles pr. tidsenhet kunne variere, når det skal opprettholdes en jevn grad av reduksjon av malmen.

Temperaturene inne i reaksjonssonen frembringes og opprettholdes ved at man forbrenner vannstoff i den. Hovedandelen av vannstoffet tilføres fortrinnsvis til reaksjonssonens nedre parti med mellomrom langs sonens lengde, og her tilføres også surstoff eller forbrenningsluft for å nå den nødvendige temperatur, som deretter opprettholdes ved selektiv tilførsel av forbrenningsluft eller en kjølegass, for eksempel vannstoff eller kvelstoff. Det midtre parti i reaksjonssonen er utstyrt med et mindre antall gassinntak for vannstoff, forbrenningsgass og kjølegass. Det øvre parti i sonen kan også være utstyrt med noen få slike gassinntak, i all fall like ved dettes nedre ende, for å kontrollere temperaturen. Svake innsnevringer mellom disse sone-partier tjener til å avgrense partiene av forskjellig temperatur, og til å hjelpe til med å kontrollere malmstrømmen, ved å avbøye denne utad fra sonesidene. Under reaksjonssonen er det en sone som de utreduserte metallpartikler i malmen passerer gjennom, og heri omgis de av en kjøle-gass for å nedredusere deres temperatur. Et uttak ved toppen av reaksjonssonen eller under kjølesonen for bortførsel av gassene sørger for sirkulasjon gjennom sonene.

Den hastighet hvormed vannstoffgass tilføres til reaksjonssonen etterat man har nådd reaksjonstemperaturene, er propor-sjonal med malmmengden inne i reaksjonssonen. Det tilføres reaksjonssonen kontinuerlig et støkiometrisk overskudd av vannstoff, slik at man så å si fullstendig får redusert ut metalloksydet inne i sonen. Den naturlige ekspansjon av de gasser som innføres i reaksjonssonen sørger for å skaffe en kontinuerlig og noe turbulent oppadrettet strøm av gassen, slik at hver nedfallende melmpartikkel omsluttes der-av, og at man får en stort sett uniform re-aksjonshastighet for metalloksydet. Fortrinsvis forvarmes gassene innen de inn-føres i reaksjonssonen, for å hindre uønsket temperaturfall inne i sonen. Som følge av gassekspansjonen påvirkes ikke tyngde-krafttilførselen av malmpartlkler gjennom sonen. Når det trenges ytterligere oppvarming av sonen, tilføres det ytterligere mengder vannstoff og forbrenningsgass. Når temperaturen stiger over bestemte grenser, tilføres det kjølegass til de områder hvor dette er nødvendig.

Når man nedreduserer jernmalmer, er de malmer som brukes, hovedsakelig hematittmalm og magnetittmalm, som inneholder henholdsvis oksydene Fe^O:! og FesO-i. Den kjemiske formel for disse oksyders reaksjon er meget enkel og velkjent. Det er denne enkle formel som har stadig fristet industrien til å anvende direkte reduksjon av malmene til metall, fordi vannstoff rea-gerer direkte med surstoffet i oksydet så at det dannes Fe og H-O. Når det dreier seg om hematittmalm er reaksjonen Fe^Oa + 6H y 3HaO + 2Fe, og når det dreier seg om magnetittmalm er reaksjonen Fe:i0.i + 8H v 4HlO + 3Fe.

Forvarming av valmene til temperaturer over 200° C driver av absorbert fuktig-het og meget av krystallvannet, hvorved mengden av vanndamp i reaksjonssonen senkes. Det er av denne grunn at det er ønskelig å bruke tørre malmer. De reak-sjoner som er gitt foran, er enkelte gan-ger reverserbare ved høye temperaturer, og av denne grunn holdes temperaturene i den nedre ende av reaksjonssonen høyere, for å drive av vanndamp fra metallpartiklene slik at man derved hindrer reoksydasjon av partiklene. Dene reoksydasjon av metallpartikler er vel illustrert ved likningen Fe + damp < —>• FejtO.» + H.

Den partikkelstørrelse som malmen nedreduseres til, har en viss betydning for reaksjonssonens kapasitet, fordi det må opprettholdes en balanse mellom fallhastigheten for malmpartiklene og den oppadrettete hastighet for gassene som strømmer gjennom reaksjonssonen. Ifølge oppfinnelsen brukes det fortrinsvis malmpartikkel-størrelser på mellom 25 og 150 mikron. Lengden av reaksjonssonen bør være slik at man tar hensyn til fallhastighetene for de større partikler. Malmpartiklene som trer inn ved sonens topp, oppvarmes til re-aksjonstemperaturen under passasjen gjennom det øvre området, slik at hoveddelen av reduksjonen finner sted i de høyere temperaturområder i de nedre partier i reaksjonssonen. Som følge av at vannstoff - inntakene er plasert ved et flertall punkter langs reaksjonssonen, kan denne gass inn-føres under trykk tversover sonen, slik at man selektivt retarderer gasshastigheten oppad eller fallhastigheten for partiklene. Gasshastigheten oppad tjener på en effek-tiv måte til å fjerne gangarter i malmen innen den passerer gjennom reaksjonssonen.

Man kan oppnå øket produksjon fra et gitt apparat ved å forvarme malmpartiklene innen de tilføres toppen av produk-sjonssonen. Denne fremgangsmåte reduserer vanndampmengden inne i reduksjonssonen, og reduserer tilsvarende hastigheten for gasstrømmen gjennom sonen. Man kan også blande forvarmet vannstoff med malmen i tilførselsinnretningen, for å aksellerere reaksjonens begynnelse. Disse forhold er tilbøyelige til å redusere den nødvendige oppholdstid for malmen i reaksjonssonen, hvorved man får den mulighet at man kan øke malmtilførselshastigheten til sonen. Ved å trekke ut slike andeler av gassen som er nødvendig fra det nedre av kjølesonen, hvorved de oppadrettete gass-hastigheter i reduksjonssonen senkes, er det mulig å øke tilførselshastigheten av fine partikler til sonen, og å redusere tap som følge av at fine partikler blåses ut ved toppen av reaksjonssonen.

Idet det nu skal henvises i detalj til tegningene, dannes reaksjonssonen av- et vertikalt metalltårn 1 som ved sin øvre ende har en malmtilførselsinnretning 2 og ved sin nedre ende et passende kammer 3 for oppsamling av det utreduserte metall. Tårnet 1 har fortrinsvis sirkulært tverrsnitt, og er utstyrt med en isolerende foring 9 som er belagt med passende ildfast ma-teriale 4a som motstår temperaturene inne i tårnet. Foringen 4a er innsnevret ved et flertall punkter langsetter tårnet, som vist ved 5. Ved toppen av tårnet 1 er det et sirkelformet kammer 6 som står i forbindelse med tårnets indre over et flertall spillgassåpninger 7 som ligger rundt tårnets omkrets. Et tilsvarende sirkelformet kammer 8 har spillgassåpninger 9 som står i forbindelse med det indre av tårnet, cg som er plasert like ved dettes bunn. En ledning 10 med et uttak 11 forbinder kam-merne 6 og 8 med hverandre og bortfører spillgasser fra tårnet gjennom åpningene 7 og 9. Inne i tårnets reaksjonssone er det et flertall brennere som er antydet generelt med henvisningsbetegnelsen 12. Hver av brennerne dannes av tre hule sirkelfor-mete ringer 13, 14 og 15. Hver av disse ringer har et flertall dyser langs sin innerom-krets, for tilførsel av gasser inn i det indre av tårnet 1. Dysene 16 i ringene 13 og 15 er fortrinsvis rettet horisontalt innad og dysene 17 i ringen 14 er fortrinsvis skrått oppadrettet. Hver ring har en inntaksåp-ning i sin yttervegg for innførsel av gassene til dysene. Brennerne eller gruppen av disse holdes på plass av foringen 4a, som vist i fig. 2. Like ved det nedre parti i tårnet under reduksjonssonen er brennerne fortrinsvis enkle ringer 18 med horisontalt-løpende dyser 19 og gassinntak 20. Disse ringer kan være plasert i grupper på to eller flere, om ønskes.

Malmtilførselsinnretningen som er antydet generelt ved 2, kan være av enhver passende utførelse og inneholder fortrinsvis en skruetransportør som i en ende mot-tar malmen og ved sin annen ende tømmer denne ned i en passende innretning for til-førsel av malmen jevnt over det indre av toppen i tårnet 1. Innen malmen blir til-ført tilførselsinnretningen, blir den på passende måte nedknust og siktet så at det tilføres en stort sett jevn partikkelstørrelse av malm til tilførselen. Fortringsvis forvarmes malmen etter å være nedknust og siktet og innen den tilføres tilførselsanord-ningen. Forvarmeren, som er plasert like ved toppen av tårnet 1, kan være av enhver passende utførelse, og er illustrert konven-sjonelt ved 21. Kammeret 3, som ligger ved bunnen av tårnet 1, kan være av enhver passende utforming. Dettes hensikt er å samle opp metallpartiklene og å hindre at disse blir reoksydert innen de opparbeides videre. TJttaksledningen, forvarmeren og malmtilførselsinnretningen er fortrinsvis opptatt i et passende hus 22.

Innsnevringene 5 i tårnet 1 tjener til å avgrense temperaturområdet inne i reaksjonssonen, hvor den høyeste temperatur opprettholdes i området A, mens områdene B og C er av stadig synkende temperatur. Oppvarmingen til og opprettholdelsen av temperaturene inne i områdene A, B<1> og C skjer ved hjelp av brennerne 12. Brennerringen 13 tilføres forbrenningsluft eller kjø-legass, og ringene 14 og 15 tilfører vannstoff. Ringen 13 har et inntak 23 som står i forbindelse med en ledning 24 for til-førsel av forbrenningsluft, og en ledning 28 for tilførsel av kjølegass. Ringen 14 har et inntak 25 som står i forbindelse med en vannstofftilførselsledning 26. Ringen 15 har et inntak 27 som står i forbindelse med inntaket 25. Inntaksforbindelsene 23, 25 og 27 kan være plasert rundt tårnets omkrets. For å illustrere det hele bedre, er bare inntakene 23 og 25 opptegnet med innførsel i fig. 1, men det må understrekes at hver brenner 12 har et inntak 23 som står i forbindelse med ledningene for forbrenningsgass og kjølegass, og inntak 25 og 27 til vannstofftilførselsledningen, som vist i det typiske snitt i fig. 2. Vannstoff-tilførselsledningen 26 løper om tårnet 1 og har et inntak 30 til skruetransportøren i tilførselsinnretningen 2. Kontrollmekanis-men for tilførsel av malm og gasser til tårnet 1 er vist skjematisk til høyre på fig. 1. For å oppnå klarere illustrasjon, er kon-trollmekanismen for gasstilførselen bare vist for en gruppe av brennere 12 i temperaturområdet A; men det må understrekes at hver gruppe av brennere 12 er forbundet med den kontrollmekanisme som er vist, med mindre noe annet er antydet i fig. 1. Kontrollorganene kan være plasert på et passende panel eller flere paneler (ikke vist) ved den ene side av tårnet 1.

Reaksjonssonen dannes av temperaturområdene A, B og C, som avgrenses av innsnevringene 5, og temperaturene inne i de respektive områder kontrolleres fortrinsvis temmelig nøyaktig for å oppnå de beste og mest jevne resultater. Fig. 1 viser skjematisk utførelsen av et system av kontroller over både temperaturen og vannstoffvolu-met som tilføres for reduksjonsprosessen.

Tilførselsledningene 26, 28 og 24 for henholdsvis vannstoff, kjølegass og forbrenningsluft, løper oppad langs siden på tårnet 1, stort sett i hele reduksjonssonens høyde. Vannstofftilførselsiedningen 26 lø-per oppover tårnet 1 like i nærheten av malmtilførselsinnretningen 2 og har en forbindelse 31 med skruetransportøren i denne. En foreslått utførelse av et elektrisk drevet kontinuerlig kontrollsystem er vist i detalj i samband med brennerne utelukkende i temperaturområdene A og D. Men det må understrekes at kontrollene for områdene B og C kan være utført på samme måte som kontrollen for området A.

De elektrisk drevne kontrollere for brennerne 12, som er vist i området A i reduksjonssonen, inneholder en temperatur-kontroller 32 som er koblet i serie med vel-gerbrytere 33 og 34 samt en malmvekt-registrator og overfører 35. Disse velgerbryterne kan påvirkes på passende måte slik at man kontrollerer strømmen av-vannstoff fra ledningen 26 til brennerne i samsvar med den vektsmengde malm som tilføres tårnet 1, eller i samsvar med temperaturen i området som brenneren er plasert i. I begge tilfelle er en vannstoffstrøm-måler og kontroller 36 forbundet med velgerbryteren 34 og en elektrisk påvirket ventil 37, således at vannstoffgass tilføres fra ledningen 26 til brennerne 12 over en ledning 38 og gjennom en dyse 39 som styres av en vannstoffstrømmåler 40. En kontroller 41, som er forbundet med temperaturstyrte organer i området for brennerne 12, åpner automatisk en ventil 42 for tilførsel av forbrenningsluft fra ledningen 24 til brennerne 12 gjennom ledninger 43 og 44, når temperaturen vender tilbake til det valgte punkt. En forbrenningsluft-strøm-måler 45 og strømningsregistrator 46 registrerer den luftmengde som tilføres brennerne 12. En kontroller 47 som er forbundet med temperaturstyrte organer i området for brennerne 12, påvirker en ventil 48 for tilførsel av kjølegass gjennom ledninger 49 og 44 til brennerne 12, når temperaturen stiger over et bestemt punkt, hvorved ventilen 48 lukkes, når temperaturen faller under et valgt punkt. En kjølegasstransmitter

.50 og registrator 51 registrerer mengden av kjølegass som tilføres brennerne 12. Led-

ningen 44 danner en felles forbindelse mellom ledningene 43 og 48 med brennerne 12, men tilfører bare en gass ad gangen, fordi ventilene 42 og 48 aldri er åpne samtidig. Når vannstoff tilføres malmen inne i skrue-transportøren i tilførselsretningen 2, påvirker en vannstoffstrømmåler og kontroller 54 som er forbundet med malmvektregistratoren 35 over velgerbryteren 33 ventilen 55 i tilførselsledningen 26, således at vannstoff mates til skruetransportøren gjennom ledningen 31. Strømmen av vannstoff gjennom ventilen 55 registreres i kontrollen 54 gjenom overføreren 56.

Brennerne 18 som er plasert i kjøleso-nen D er fortrinsvis enkle ringer og kan være plasert i enhver ønsket gruppering på to eller en eller flere. Brennerringen 18 tilfører bare kjølegass til sonen D og kan på alle måter ha samme konstruksjon som brenerringene 13. Hver av brennerringene 18 eller hver gruppe av ringer 18 kontrolleres av en registreringskontroll 55 for kjø-lesonetemperaturen, som kan være av enhver passende utførelse og er forbundet med temperaturregistreringsorganer for temperaturen i sonen D, hvorved en ventil 58 i en ledning 59 som fører fra tilfør-selsledningen 28, åpnes, hvorved kjølegass tilføres sonen D, når sonetemperaturen stiger over den valgte temperatur, mens ventilen 58 lukkes, når temperaturen senkes til et bestemt punkt. En strømningsmåler 60 for kjølegass og gasstrømningsregistra-tor 61 av passende utforming registrerer den mengde av kjølegass som brukes.

Til venstre for tårnet 1, som opptegnet i fig. 1 på tegningen, er det vist et arran-gementsutstyr for generering og resirkula-sjon av de forskjellige gasser i tilførsels-ledningene 24, 26 og 28. Deri er det også vist tilførsler for kjølevann til transpor-tørene og gassgeneratorene. Transportø-rene er i og for seg ikke vist i tegningene, fordi disse er av den vanlige handelsvare-type av den art som brukes til å transportere malm til malmknuserne (ikke vist) og å transportere knust malm til tilførsels-innretningen 2 og forvarmeren 21. Inne i huset 22 og om tårnet 1 er det plattformer 62 og trapper 63 for ettersyn av de forskjellige ventiler i det kontrollsystem som nettopp er blitt beskrevet.

Varme spillgasser som trekkes av tårnet 1 gjennom ledningen 11 kan føres gjennom en syklonutskiller 64 for å fjerne faste stoffer og deretter føres gjennom en ledning 65 til en varmeutveksler 66, hvor de kan brukes til å oppvarme fersk generert vannstoff fra en generator 67 med en ut-taksledning 68 som fører til varmeveksleren 66. Det ferske vannstoff løper fra varmeveksleren gjennom en ledning 69 inn i en naturgassoppvarmet forvarmer 70 og derfra gjennom en ledning 71 til gasstilførsels-ledningen 26. Kjølevann fra vanlig vanled-ning 72 kan føres gjennom en rekke kjøle-vannspumper 73 og pumpes inn i et kjøle-tårn 74, hvorfra vannet kan føres til kjøle-vannspumper som er antydet generelt med henvisningsbetegnelsen 15. Slikt kjølevann kan deretter føres gjennom en ledning 76 til transportørene, og kjølevann fra tran-sportørene kan opptas i en ledning 76 som er forbundet med en returledning 77 som fører til kjølevannspumpe. En naturgassoppvarmet dampgenerator 78 kan forefinnes for å tilføre damp gjennom ledninger 79 til vannstoffgeneratoranlegget 67, og kjølevann for vannstoffgeneratoranlegget kan tilføres gjennom en ledning 80 fra kjølevannspumpene. En luftvifte 81 kan forefinnes for tilførsel av forbrenningsluft som kan føres gjennom en ledning 82 inn i en naturgassoppvarmet forvarmer 83 og derfra ut gjennom en ledning 84 til ledningen 24 for forbrenningslufttilførsel. I slike tilfelle hvor vannstoff brukes som kjøle-gass, kan det resirkulerte vannstoff fra varmeveksleren passere ut gjennom en ledning 85 til en resirkulasjons-vannstof f kjø-ler 86 og derfra inn i en vannutskiller 87 for å fjerne vanndamp. Det resirkulerte vannstoff kan deretter føres gjennom en ledning 88 inn i en vannstoffkompressor som er antydet generelt med henvisningsbetegnelsen 89, og deretter inn i en etterkjøler 90, hvor det avkjøles til en temperatur på omlag 15° C. Den nedkjølte gass kan deretter føres gjennom en ledning 21 og over passende ventiler inn i tilførselsledningen 28 for kjølegass. Den resirkulerte vannstoff-spillgass er som regel utilstrekkelig til å fremskaffe det ønskete volum kjøle-gass, og i såfall kan det uttas et grenuttak 92 fra vannstoffgreneratoranlegget 60 over en ventil 92 som er forbundet med en vannstoffregistrator og kontroller 94, hvorfra vannstoff deretter kan føres inn i til-førselsledningen 28 for kjølegass. I slike tilfeller hvor kvelstoff brukes som kjøle-gass, vil det resirkulerte vannstoff også inneholde vesentlige mengder kvelstoff, som atter kan føres gjennom ledningen 91 til tilførselsledningen 28 for kjølegass, og ytterligere kvelstoff tilføres fra et kvel-stoffgeneratoranlegg 95 som over en passende ledning 96 er forbundet med en ventil 97 og deretter gjennom ledningen 91 til tilførselsledningen 28 for kjølegass. Både vannstoffgeneratoranlegget og kvelstoff-generatoranlegget kan tilføres passende gass og elektrisitet ved de tilførselslednin-ger som er antydet generelt med henvisningsbetegnelsen 98.

De betingelser hvorunder det heri be-skrevne apparat kan drives for å oppnå reduksjon av metalloksyder i de malmer som brukes, er underkastet et flertall vari-able faktorer, hvorav noen er: hvilket metall som reduseres, oksydinnholdet i malmen, malmens partikkelstørrelse, temperaturen inne i reaksjonssonen, den tid som kreves for å føre malmen gjennom ap-raratet, forvarming av malmen, den oppadrettete hastighet av de gasser som strøm-mer gjennom apparatet, og tilførselshas-tigheten for malm til apparatet. De maksi-male temperaturer inne i reaksjonssonen holdes fortrinsvis under metallets sint-ringspunkt, og kan være så lavt som 850 til 1000° C. Jo mindre partikkelstørrelsen er og jo lavere fallhastigheten gjennom reaksjonssonen er, desto lavere bør temperaturen være.

Når oppfinnelsen brukes i praksis under anvendelse av jernoksyd, oppvarmes sonene A, B og C i tårnet 1 ved forbrenning av vannstoff og luft i brennerne 12, for å oppnå temperaturer på henholdsvis 850 til 1000° C, 350 til 500° C, og 250 til 350° C, i disse. Disse gasser forvarmes fortrinsvis til omlag 650° C innen de tilføres brennerne 12. Når sonene har nådd de ønskete temperaturer, blir velgerbryterne 33 og 34 innstillet til å tilføre vannstoff til brennerne 12 i et støkiometrisk overskudd gjennom vanstoffstrømningsmåleren og kontrollen 36 i samsvar med vekten av malm som tilføres tårnet, etter det som angis av malmvektregistratoren og transmitteren 35. Malmen, som har partikkelstørrelse på

150 til 25 mikron fordeles jevnt over tverr-snittet ved toppen av tårnet 1 inn i sonen C. Hastigheten for malmtilførselen til sonen C reguleres for å opnå den ønskete produk-sjonsmengde av metall i forhold til kapasi-teten for tårnet 1. De respektive temperaturer i sonene A, B, C, holdes nu under kontroll av kontrollerne 47 og 41, som til-fører henholdsvis kjølegass eller forbrenningsluft til brennerne 12 for å opprettholde de passende temperaturer inne i disse sonene.

Når malmpartiklene begynner deres fall nedad gjenom sonene A, B og C, møtes de av de oppadstrømmende gasser som blander seg med partiklene og gir disse en viss turbulens. Idet partiklene passerer den første innsnevring 5 i tårnet, blir de av-ledet inn i sentret for sonen C og oppvarmes. De mindre oksydpartikler i malmen kan reduseres her og gangarten blir blåst ut av tårnet gjennom spillgassåpningene 7 inn i delen 6. De større partikler, redusert malm og fine malmpartikler løper gjennom den neste innsnevring 5 inn i sonen B, hvor deres temperaturer ytterligere økes og reduksjonen fortsetter. Idet de passerer ut av sonen B og gjennom innsnevringen 5, trer partiklene inn i sonen A, hvor reduksjonen fullføres. Metallpartiklene passerer nu gjennom sonen D, hvor de kjøles ned og går inn i lagerbeholderen 3.

Tørt jernoksyd i nærvær av støkiome-trisk overskudd av vannstoff er tilbøyelig til å danne metallpartikler av omtrent samme størrelse og form som de opprinnelige partikler, når de reduseres ved temperaturer på omlag 900° C. Metallet kalles gjer-ne for svampjern. I den foreliggende pro-sess blir reduksjonen som følge av partik-lenes lave størrelse, fullført innen partiklene forlater området A i reduksjonssonen. På grunn av den lave temperatur inne i reaksjonssonen og den korte oppholdstid for partiklene inne i denne sone, vil ikke partiklene bli oppvarmet tilstrekkelig til å bli klebende. Når de derfor etterpå nedkjø-les i sonen D, hvor det tilføres gass som for eksempel vannstoff eller kvelstoff ved omlag 15° C, vil partiklene stort sett beholde sin partikkelform. Det produkt som derved oppnås, er i det vesentlige svampjernpar-tikler blandet med noe gangarter og andre metaller som kan ha vært tilstede i malmen. Som følge av den temperatur som det arbeides ved, er mange forurensninger i malmen tilbøyelige til å forgasses og passere ut sammen med spillgassene. De lave temperaturer for metallpartiklene og deres korte oppholdstid i tårnet, hindrer at de forurenses av de forgassete forurensninger.

Malmpartiklene kan med fordel være forvarmet til omlag 600° C eller høyere innen de føres inn i tårnet 1, hvorved vanndampmengden inne i tårnet reduseres, og malmens oppvarming til reduksjonstempe-raturen påskynnes. Når det dreier seg om større malmpartikler, vil dette sikre fullstendig reduksjon innen disse kommer inn i sonen D, og når det dreier seg om mindre partikler vil dette kunne øke apparatets kapasitet, fordi malmpartiklene er mindre tette enn metallpartiklene. Ytterligere for-deler kan oppnås ved å blåse inn forvarmet vannstoff i den pulveriserte malm som tilføres skruetransportøren til malmtilfør-selsinnretningen. Dersom temperaturene er tilstrekkelig høye, kan reduksjonen på-begynnes i tilførselsinnretningen innen malmen trer inn i tårnet 1. I enkelte tilfelle, når den pulveriserte malm har ten-dens til å falle gjennom tårnet innen den er tilstrekkelig nedredusert til metall, vil det være mulig å øke oppholdstiden for partiklene inne i tårnet ved tilførsel av vannstoff under tilstrekkelig trykk ved utvalgte punkter langs tårnet 1, for å bremse de fallende partikler. I slike tilfeller oppnås de beste resultater ved å bruke brennerringer 15 i denne hensikt, fordi dysene i disse gir en trykkflate.

Det apparat som er vist, har stor flek-sibilitet ved gjennomføring av den heri be-skrevne fremgangsmåte. Det kan innmon-teres dempere i ledningen 10 for å kontrollere gasstrykket inne i tårnet 1. Når et vesentlig volum finpartikler føres nedad inne i tårnet 1, kan demperne reguleres for å redusere utblåsningen av finstoffer. Uan-sett partikkelstørrelsen for den malm som tilføres reaksjonssonen, bør tilførselsan-ordningen være innrettet til alltid å spre malmen jevnt over toppen på tårnet og tillate fri adkomst av vannstoffgass til partiklene. Dersom det tilføres store volumer finstoffer til reaksjonssonen, og demperne ved å innstilles til å redusere uønsket ut-blåsning av malmen, frembringer uønsket høye trykk inne i sonen, kan alle eller endel av spillgassene trekkes ut gjennom bunnen av tårnet 1. Det er følgelig mulig ved å re-gulere demperne og/eller kontroll av gas-senes strømningsretning gjennom tårnet, å oppnå så å si ethvert ønsket trykk eller enhver ønsket oppholdstid for partiklene inne i tårnet.

Når man opprinnelig oppvarmer reak-sjonssonene A, B og C til reduksjonstem-peraturene, må man sørge for å unngå en

eksplosiv blanding av luft og vannstoff. Det er følgelig å anbefale at en blanding av omlag 75 pst. vannstoff og 25 pst. kvelstoff brukes, og at luften tilføres med en hastighet av 5 til 10 pst. av vannstoffinnholdet i

blandingen. Etterat apparatet er blitt oppvarmet til arbeidstemperaturene, vil det forefinnes tilstrekkelig kvelstoff i reaksjonssonen fra området D til at man kan bruke ublandet vannstoff til reduksjon, og til å opprettholde de ønskete reduksjons-temperaturer i områdene A, B og C i reduksjonssonen. Det er å anbefale at vannstoffet som skal brukes til reduksjonen, tilføres utelukkende til områdene A og B, fordi det vil bli tilført tilstrekkelig vannstoff fra disse områder til området C.

Det apparat som er vist heri, er utelukkende opptegnet når det gjelder kon-struksjonsdetaljene, i illustrerende og ikke

begrensende hensikt, bortsett fra den be-grensning som ligger i omfanget av de

medfølgende påstander.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved kontinuerlig reduksjon av metalloksyder ved å innmate findelt oksydmalm ved vertikal ovnssjakts øvre ende og å bringe de frittfallende

malmpartikler i kontakt med reduserende gass rik på fritt hydrogen under fallet gjennom ovnssJakten, idet mengden av hydrogengass, avpasses slik at malmpartiklene i det vesentlige er fullstendig nedredusert innen de når sjaktens bunn, hvor metallpartiklene oppsamles 1 en ikke-oksyderende atmosfære, karakterisert ved at det i ovnssj akten frembringes følgende adskilte temperatursoner regnet fra ovnens topp, en øvre sone C med temperatur 250 —350° C, en etterfølgende sone B med temperatur 350—500° C, en reduksjonssone A med temperatur 850—1000° C samt en kjølesone D, idet det i hver slik tempera tursone innføres hydrogen og forbrenningsluft samt eventuelt kjølegass i individuelt avpassete mengder, så at man kan innstille hver slik sone til en ønsket temperatur og ønsket reduksjonsvirkning i forhold til nabosonene.

2. Fremgangsmåte i samsvar med på-stand 1, karakterisert ved at malmpartiklene blandes med fri hydrogengass, innen de innføres i reaksjonssonens øvre ende.

3. Fremgangsmåte i samsvar med på-stand 1, karakterisert ved at minst en del av avgassene fra reaksjonssonen avtrekkes i nærheten av denne sones nedre ende med sådan kontrollert hastighet, at gasshastigheten i denne sone derved reguleres.

4. Fremgangsmåte i samsvar med på-stand 1, karakterisert ved at gasser avtrekkes fra reaksjonssonens øvre ende med sådan avpasset hastighet, at malmpartiklenes oppholdstid i sonen blir den som trenges for fullstendig reduksjon.