NO137647B - Fremgangsm}te og apparatur for direkte reduksjon av jernmalm - Google Patents

Description

Nærværende oppfinnelse vedrbrer en fremgangsmåte og apparatur

for gass-reduksjon av klasserte eller pelettiserte jernmalmer. Spesielt omfatter et direkte malm-reduksjons-system ifblge

nærværende oppfinnelse en fast stoff-prosess/ hvorved jernmalm transporteres til en sjaktovn hvor malmen reduseres ved hbyere temperaturer med en meget sterkt reduserende gassatmosfære. Oppfinnelsen er spesielt egnet for reduksjon av pelettisert

jernmalm og klasserte malmpart ikler, f .eks.partikler mellom 6,4 og 1,9 mm i diameter. For enkelthets skyld vil uttrykket "sorterte malmer" i det fblgende betegne enten anriket og pelettisert jernmalm eller malm som har blitt finmalt og gjenstand for siktning for å separere de bnskede partikler innenfor ovennevnte stbrrelses-område.

Oppfinnelsen er likeledes effektiv for fremstilling av et delvis redusert produkt (fjerning av 60 - 85% oksygen) som skal anvendes for chargering av en masovn,eller for å fremstille et mer full-stendig redusert produkt (fjerning av 90 - 95% oksygen) for chargering til en elektrisk ovn for videreraffinering til stål.

Mange patenter og tekniske publikasjoner vedrbrer gassreduksjon

av jernmalmer enten i pelettisert,klassert eller pulverisert form. Vanligvis omfatter tidligere kjente fremgangsmåter fremstilling eller gjenvinning av en redusert gassatmosfære bestående av karbonmonoksyd og hydrogen, tilfbring av en redusert gassatmosfære til en reduksjonssone som inneholder jernmalm, foreta gassreduksjon av malmene ved en hbyere temperatur, utta atmosfæren fra reduksjonssonen, avkjble det reduserte produktet, ta ut dette for senere chargering til en masovn eller til en elektrisk ovn.

Hovedkomponentene i et direkte malmreduksjons-system består av

en reduksjons-gass-generator (også i det fblgende benevnt reformer), en malmreduksjon og en reduksjonsgass-forbrukende sone samt et gass-resirkulasjonssystem for forbrukt reduksjonsgass.

I reduksjonsgass-generatoren blir et hydrokarbon-holdig fluidum, vanligvis naturgass (hovedsakelig metan) blandet med damp og omdannet katalytisk til en gassblanding med hby reduksjonskapasitet. Reaksjonen forlbper ifblge ligningen:

I generatorene gjennomgår reaktantene vanngass-reaksjonen ifblge den velkjente ligningen:

De molare konsentrasjonene av reaktantene såvel som temperatur-og trykk-betingelser styrer som kjent, likevektsbetingelsene i begge ligninger.

U.S. patent 316o498 utstedt 8. desember 1964 til T.F. Olt et al

og U.S.patent 3o2ol49, utstedt 6. februar 1962 til B.S. Old et al er illustrative for teknikkens stand med hensyn til tidligere kjente prosesser hvor en reduksjons-gass-atmosfære strommer gjennom malmreduksjonstrinnet eller trinnene uten resirkulasjon til reduksjonsgass-generatoren.

Et annet område av teknikkens stand beskriver resirkuleringen

av all eller en del av reduksjonsgassen, som uttas fra malm-reduks jons-trinnet , tilbake gjennom reduksjonsgass-generatoren for regenerering med metan eller andre hydrokarboner med lav molekylvekt, hvorved reforming-midlet er oksygen, karbondioksyd eller vanndamp. U.S. patent 3375o98 og 3375o99, bevilget 26. mars 1968 til W. E. Marshall,og U.S. patent 3148o59, bevilget 8. september 1964 til L. Von Bogdandy er illustrative for fremgansgmåter som omfatter resirkulering av en reduksjonsgass-atmosfære for regenerering.

I det ovennevnte^U.S. patent 3o2ol49 blir naturgass, luft og damp tilfort til et kammer for reformering i nærvær av en nikkel-katalysator ved en temperatur mellom ca. 75o og 12oo°C. Reduksjonsgass-atmosfæren, som forlater kammeret inneholder ca. 21 volum-% karbonmonoksyd og ca. 49 volum-% hydrogen, mindre mengder karbon-

dioksyd og vanndamp samt resten nitrogen. Denne reduksjonsgass-atmosfæren ledes direkte fra katalysatorkammeret til et slutt-reduksjonstrinn i et fluidisert sjiktsystem ved en temperatur som ikke understiger ca. 7oo°C. Reduksjonsgass-atmosfæren blir deretter fort til de etterfolgende trinn i det fluidiserte sjikt-systemet.med mellomliggende fjerning fra gassen av medfolgende partikler sant gjenoppvarming av gassen. Den uttatte gassen fra sluttreduksjonstrinnet anvendes som brennstoff.

I fremgangsmåten ifblge ovennevnte U.S. patent 316o4 98 foretas reforming av damp og metan under overtrykk og ved hbyere tempera-

tur i nærvær av en katalysator. Reduksjonsgass-blandingen, som uttas fra reformeren, inneholder ca. 11.5 volum-% karbonmonoksyd,

ca. 54 volum-% hydrogen, ca. 5 volum-% karbondioksyd, ca. 25 volum-% vann, ca. 5 volum-% metan og resten nitrogen. Reduksjonsgassen blir deretter avkjølt for å fjerne overskuddet av vanndamp i gassen. Etter avkjøling og kondensasjon av vannet inneholder reduksjonsgassblandingen ca. 15% karbonmonoksyd,

ca. 71% hydrogen, ca. 7% karbondioksyd, ca. 1% vann, ca. 6% metan og resten nitrogen. Det er deretter nødvendig å oppvarme på nytt gassen til en temperatur på ca. 870°C før den føres til reaktoren for reduksjon av jernmalmen.

Mens reduksjonsgassen, som fremstilles ved fremgangsmåten iføl-ge ovennevnte U.S. patent 3o2ol49 og U.S. patent 316o4498,

har et forhold mellom hydrogen : karbonmonoksyd som er større enn 2:1, som er ønskelig på grunn av at hydrogen har en hurtigere reduksjonshastighet enn karbonmonoksyd var reduksjonsgassen i de tidligere kjente prosesser relativ ineffektiv da de inneholdt mindre enn ca. 85 volum-% hydrogen + karbonmonoksyd. Dette krever forbruk av et relativt stort volum reduksjons-gass, som resulterer i høye kapitalomkostninger for pumper, kompressorer, ledninger og nødvendig utstyr som er i stand til å ta hånd om de store strømningsmengder. Dessuten krever den høye prosentuelle andelen vanndamp i reduksjonsgassen,

som uttas fra den katalytiske reformeren, anordning av en gass-kjøler for kondensasjon av vanndamp, videre en etterfølgende forvarmingsovn fot gjenoppvarming av gassen til den høyere temperatur som behøves for den endoterme reduksjonen av malmene. Selv etter fjerning av fuktigheten inneholder gassblandingen maksimalt ca. 86 volum-% hydrogen + karbonmonoksyd.

U.S. patent nr. 3.379.505 vedrører omsetning av hydrokarboner med vanndamp i nærvær av en nikkelkatalysator til et reaksjons-produkt bestående av en blanding av hydrogen, karbonmonoksyd karbondioksyd, metan og minst 15 volum-% vanndamp. Sist-nevnte må følgelig fjernes ved tørking før denne reduksjonsgassen innføres i reduksjonsovnen ved en jernmalmreduksjons-prosess. Tørkingen krever betydelig tilleggsapparatur og med-fører store omkostninger.

Norsk patent nr. 124.696 vedrører en kontinuerlig reduksjon av jernoksyd til metallisk jern, hvor den anvendte reduksjonsgassen omfattende en blanding av CO og H2 fremstilles ved oksydasjon av et hydrokarbon med en blanding av C02 og H20 i nærvær av et katalysatorsjikt hvor oksydasjonsmidlet i det vesentlige tas fra avgassen fra malmreduksjonsprosessen. Avgassen vil inneholde svovelforbindelser fra jernmalmen og etterhvert forgifte katalysatoren.

Det er således et vesentlig formål med nærværende oppfinnelse a fremskaffe en kontinuerlig og effektiv prosess og apparatur for gassreduksjon av jernmalmer, hvorved det fremstilles,

en reduksjonsgass ved reforming av hydrokarbonholdig fluidum alene med damp i nærvær av en nikkelkatalysator, og hvorved den dannede gass. inneholder en relativ liten mengde vanndamp (mindre enn 15 volum-%) og fra 85 til 98 volum-% hydrogen + karbonmonoksyd, og hvorved reduksjonsgassen ledes ved høyere temperatur direkte til^reduksjoris-

sonen i en sjaktovn som inneholder klassert jernmalm.

Herved unngås den kostbare og apparaturkrevende tørkepro-sessen for reduksjonsgassen, hvilket gjør foreliggende fremgangsmåte særlig økonomisk.

Det er et videre formål med nærværende oppfinnelse å utnytte den overveiende delen av varmen i den forbrukte reduksjonsgassen, betegnet som topp-gass, og som uttas fra sjaktovnen etter reduksjonen av malmen.

Ifølge nærværende oppfinnelse har man fremskaffet en fremgangsmåte for gassreduksjon av klassert jernmalm, og fremgangsmåten "består: av kombinasjonen av de hver for seg kjente

trinn som omfatter fremstilling av en reduksjons-gass-atmosfære ved reforming av et hydrokarbonholdig fluidum alene med damp i nærvær av en nikkelkatalysator, hvorved det molare forholdet damp: karbon i den tilforte blanding er fra o,9 : 1 til 1,8 : 1, under slike betingelser at reduksjons-gass-atmosfæren inneholder 85 til 98 volum-% hydrogen + karbonmonoksyd 5 hvorved volumforholdet hydrogen : karbonmonoksyd er minst 2:1$ overforing av reduksjonsgass-atmosfæren direkte til et reduksjonsområde i sjaktovnen, som inneholder klassert jernmalm ved en temperatur på 7co° til 98o°C foreta gassreduksjon av jernmalmen i reduksjonsdelen i sjaktovnen ved en temperatur på 65o° - 93o°C i reduksjonsgass-atmosfæren, utta gassatmosfæren fra toppen av sjaktovnen etter reduksjon av malmen ved hjelp av den nevnte atmosfære; rense, kjole og torke den uttatte topp-gassen; og transportere den reduserte malmen til en kjole-del i sjaktovnen, hvorved man kjoler malmen til en temperatur under reoksydasjonstemperaturen, hvoretter men fjerner den kjolte og reduserte malm fra ovnen.

I nærværende fremgangsmåte resulterer elimineringen av luft

i materblandingen og et lavt forhold mellom damp og karbon i generator-mater-blandingen i fremstillingen av en reduksjon-gassblanding som inneholder en relativt liten mengde vanndamp og i det minste 85 volum-% hydrogen + karbonmonoksyd. De nå forekommende effektive katalysatorene har gjort det mulig å eliminere tidligere praksis med å tilsette et overskudd av damp for ved reaksjon ifolge ovennevnte ligning (1) å bevirke denne til å gå i retning mot hoyre og således hindre karbon-utfelling på katalysatoren eller tilsetning av luft for å

delvis aktivere oksygen som behoves ved reforming-reaksjonene.

Folgelig får man en reaksjonsgassblanding av hoy kvalitet ved

å utelukke nærvær av storre mengder vanndamp og/eller nitrogen, som naturlig folger med i de tidligere nevnte kjente prosesser.

Tidligere praksis med å resirkulere topp-gassen for utnyttelse som mategass til generator eller reformer elimineres også med nærværende fremgangsmåte. Folgelig er det ikke lenger nodvendig å anvende en resirkulasjons-kompressor med stor kapasitet.

Volumforholdet mellom hydrogen og karbonmonoksyd i reduksjons-gass-atmosfæren, som fremstilles med et lavt forhold mellom damp og karbon i nærvær av en effektiv katalysator, er minst 2:1,

og herved har man sikret en hurtig reduksjon av jernmalmen. Reduksjonsgassblandingen overfores direkte til en reduksjons-

del i sjaktovnen da det relativt lave fuktighetsinnholdet i blandingen eliminerer nodvenåigheten av kjoling og kondensasjon av vanndamp. Gassen som kommer ut fra reformeren ved en temperatur på 7oo° - 98o°c kan mates direkte til reduksjonscielen i sjaktovnen uten noen eller bare med litt moderering av temperaturen, hvorved det foretrukkede temperaturområde for reduksjonen er 65o° - 93o°C. Gassblandingen uttas av toppdelen av sjaktovnen etter reduksjon av malmen, og gassen renses, kjoles og torkes. Den rensede, kjolte og torkede toppgassen kan deretter utnyttes som brennstoff for reforming, dampfremstilling og forvarming eller den kan selges til gassprodusenter. Fortrinnsvis anvendes en del av den rensede, kjolte og torkede toppgassen for å kjole de reduserte jernmalmer i en lavere del av sjaktovnen til en temperatur under luftreoksydasjonstemperaturen for det reduserte produktet uttas.

Som det er kjent forgifter svovel nikkelkatalysatorer, og den ferske matergassen, som vanligvis er metan, blir således forst avsvovlet, forvarmet og blandet med overhetet damp. Blandingen blir deretter forvarmet til en temperatur på ca. 54o°C for inn-matning til den katalytiske reformeren. Da ikke noe av toppgassen resirkuleres gjennom den katalytiske reformeren for utnyttelse som måtergass til reformeren så kan ikke svovel, som kan ha blitt opptatt av reduksjonsgassen fra jernmalmen komme i kontakt med reformerkatalysatorene. Herved unngår man eventuelle effekttap i katalysatoren ved svovelforgiftning, og man eliminerer sam-tidig en hovedårsak til "down time" i driften av konvensjonelle systemer.

Apparatur ifolge nærværende oppfinnelse består av kombinasjonen av en katalytisk hydrokarbon- og damp-reformer, og omfatter en to-trinns nikkel-katalysator, en sjaktovn med en toppdel,

en mellomliggende reduksjonsdel og en kjoleseksjon, anordninger for overforing av reduksjonsgass-atmosfæren, som er fremstilt i reformeren, direkte til iréduks jonsdelen i sjaktovnen ved hoyere temperatur, anordninger for uttak av gassatmosfæren fra toppseksjonen av sjaktovnen, anordninger for rensing, kjoling og torking av den uttatte toppgassen samt anordninger for levering i det minste en del av den rensede og kjolte toppgassen til reformeren for forbrenning med luft. I den foretrukkedeappa-raturen finnes det også anordninger for å tilfore en del av den rensede, kjolte og torkede toppgassen til kjoleseksjonen i sjaktovnen for derved å kjole de reduserte malmene til en temperatur under reoksydasjonstemperaturen, og anordninger finnes for å blande en del av den rensede, kjolte og torkede toppgassen, med reduksjonsgassatmosfæren, som er dannet i reformeren, for tilforing av atmosfæren til reduksjonsdelen i sjaktovnen, for derved å senke temperaturen, hvis nodvendig, i reduksjonsgass-atmosfæren.

Det skal her henvises til ledsagende tegning, som utgjor et flyteskjema som skal illustrere en foretrukket utforelsesform av fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen, og som skal skiematisk indikere apparaturen ifolge nærværende oppfinnelse.

Under henvisning til ledsagende tegning har man en malmreduksjon og en reduksjonsgass-forbrukende sone ved lo, en reduksjonsgass-generator og ledsagende elementer ved 2o og et reduksjonsgass-resirkulasjonssystem ved 4o.

En mateanordning 11 befinner se-j over den øvre delen 12 av en sjaktoven, og til denne føres klassert malm eller pellets

ved hjelp av et transportbånd eller en annen konvensjonell

anordning. Malmen faller på grunn av sin egen tyngde ned i en mellomliggende reduksjonssone 13 i sjaktovnen, hvilken sone holdes ved en temperatur på 65o° - 93o°C ved hjelp av tilforing av en oppvarmet reduksjonsgassblanding og som skal beskrives senere. Reduksjon av malmen finner sted i seksjon 13 i sjaktovnen, og malmen beveger seg gradvis nedover på grunn av sin egen tyngde til en lavere kjbleseksjon 14 med innvendige koniske sider. Den reduserte malmen kjoles til en temperatur under reoksydasjonstemperaturen i seksjon 14, og utkommer fra bunndelen av sjaktovnen ved hjelp av konvensjonelle anordninger 15.

Reduksjonsgassblandingen kan tilfores gjennom blestformen 16 eller noen andre gassinnlops-åpninger, som er plassert rundt sjakt-ovnens omkrets og indikert ved 16, gjennom en ledning 17. En foretrukket innlopstemperatur er ca. 87o°C, og gassen kan inn-fores ved et trykk som varierer fra noe over atmosfærisk trykk til flere atmosfærers trykk.

I reduksjonsgass-generatoren, som generelt er betegnet med 20, blir en hydrokarbonholdig reaktant, fortrinnsvis naturgass, tilført gjennom ledning 21, og gassen sendes gjennom avsvovlings-enheten 22, som fortrinnsvis består av kammere som inneholder aktivert benkull. Andre vanlige avsvovlings-midler kan imidlertid anvendes. De varme forbrenningsproduktene fra et damp-metan-reaktoranlegg føres gjennom en varmeveksler 23 for å oppvarme det avsvovlete naturgassbrennstoffet. Behandlet tilført vann blir også oppvarmet i rørspiraler 24 i varmeveksleren 23 og ført til en koker 25. Bunnstrømningen fra kokeren 25 går gjennom dampgenererings-rørene 26 som er plassert i varmeveksleren 23. Dampen fra kokeren 25 ledes til en dampoverheter 27, som er anordnet i varmeveksleren 23 og en del av den overhetede damp anvendes for å drive pumper og kompressorer, mens en an-

nen del av den overhetede damp ledes gjennom en ledning 28 for å blande den med avsvovlet, forvarmet naturgass. Damp- og metan-blandingen blir deretter sendt gjennom et ytterligere forvarmings-trinn 29 i varmeveksleren 23, hvor temperaturen økes til ca. 540°C. Den forvarmede damp-metan-blandingen blir deretter

ledet til en katalytisk reformer 31-34. En foretrukket utforelsesform består av en eller flere runde kammere 31, som hvert inneholder en to-trinns katalysator 32, 33. Det som skal tilfores reformeren strommer nedover gjennom ledningene 31, og ifolge en utforelsesform er den ovre delen 32 av katalysatorsjiktet en kalium-aktivert katalysator av nikkel-type, mens den nedre delen av sjiktet 33 er en vanlig nikkel-katalysator på alumina-basis. Ifolge en annen utforelsesform består den ovre delen av sjiktet 32 av en hard og relativt langsomt virkende nikkel-katalysator, mens bunndelen 33 består av vanlig nikkel-katalysator. Ifolge den utførelsesform hvor man har den kalium-aktiverte katalysatoren i toppdelen unngår man forurensing av karbon i den ovre delen av roret ved å understotte reaksjonen C + H20-^H2 + CO. Ifolge den utførelsesform hvor man har én relativt langsomt virkende katalysator i den ovre delen 32, anvendes et meget hardt bærende underlag for å motstå oppbrytning av eventuell utfelt karbon. Ikke noen av utforelses-formene er det noen tendens til karbori.utfelling i den nedre del på grunn av den der rådende hoye temperatur (ca. 98o°c).

I forbindelse med problemet med karbonutfelling skal man legge merke til at man ved drift av reformeren innen temperaturormråde 48o° til 54o°C har en maksimal tendens til karbonutfelling.

Over dette temperaturområde avtar gradvis tendensen til karbon-utf elling, og ved en temperatur på ca. 98o C får man ingen merkbar karbonutfelling.

Varme for den endoterme reforming-reaksjonen fås ved å brenne brennstoff i brennere 34. Brennstoffet kan være rå naturgass, både rå naturgass og renset og torket topp-gass fra sjaktovnen eller bare renset og torket topp-gåss.

Damp-metan-blandingen omsettes ved hjelp av katalysatoren

til en gassblanding med stor reduksjonsevne som inneholder minst 85 volum-% karbonmonoksyd og hydrogen der den resteren-

de del består av H2o, C02, CH4 og N2.' En typisk analyse for reduks jonsgassen er i volum-9é:

Som angitt ovenfor ledes reduksjonsgassblandingen, som kommer fra damp-metan-reformeren, ved hjelp av ledning 17 direkte til innlbpene 16 i den mellomliggende seksjonen av sjaktovnen. Reduksjonsgass-blandingen, som kommer ut fra reformeren, vil

ha en temperatur i område fra ca. 7oo° til ca. 98o°C, og vil bli noe modifisert med hensyn til temperaturen ved å blande med en mindre del renset og torket topp-gass, for derved å tilfore reduksjonsgassblandingen til sjaktovnen ved en temperatur mellom ca. 65o° og ca. 93o°C.

Hvis man betrakter resirkulasjonssystemet 4o for forbrukt reduksjonsgass,. så ledes den forbrukte reduksjonsgassen, og som be-tegnes som topp-gass, fra toppdelen av sjaktovnen gjennom ledning 18 til en metningsbeholder 41, som metter toppgassen, deretter til en Venturi-gassvasker 42, hvor eventuelle medforte faste partikler fuktes. De faste stoffene og vann separeres fra gassen i separatoren ved bunnen av Venturi-gassvaskeren .og kjoleren.

Den rensede topp-gassen, som blir gjenstand for ytterligere rensing og kjoling med vann i en kjoler 43 blir tatt ut fra toppen, og en del av den blir ledet gjennom en ledning 44 til en kompressor 45 for komprimering til et trykk som ligger litt over det trykket som hersker i det indre av sjaktovnen og i reduksjons-gass-ledningen 17. Den rensede fuktige gassen fra kompressor 45 blir kjolt og torket i en komprimert gasskjoler 46, som er utstyrt med ytterligere vannkjolingsanordninger. Denne gass uttas gjennom ledning 47, og en del kan anvendes for kjoling av reduserte malmer i kjoleseksjon 14 av sjaktovnen, og en ledning 48 for dette formål vises, mens en ytterligere del kan anvendes for senkning av temperaturen av den oppvarmede reduksjonsgassblandingen fra reformeren, og en ledning 49 for dette formål vises.

En del av den rensede topp-gassen avledes fra ledningen 44 til og gjennom en ledning 5o (og således ledes forbi kompressoren 45

som brennstoff for damp-metan-reformeren, som kan tilfores rå naturgass som tidligere angitt. Alternativt og avhengig av sted og forandringer i brenstoff-omkostninger kan den totale mengden eller en delmengde av den rensede, kjoiede og torkede topp-gassen selges til andre gassprodusenter, hvorved man reduserer prosess-omkostningen. En 'by-pass'-ledning 45a er anordnet ved utlopet til kompressor 45,og gjennom denne ledning tilfores en liten mengde komprimert gass (som er oppvarmet som et resultat av kompresjonen) til brennstoffledningen 5o for å hindre kondensasjon i brennstoffgass-ledningen, og resten ledes til den komprimerte gasskjoler 46.

Det er åpenbart fra det ovenstående at når en del av toppgassen anvendes for oppvarming av reformeren så vil de oppvarmede pro-duktene fra forbrenningen hjelpe til å forvarme damp-naturgass-blandingen, naturgassen, dampoverheteren og forvarmeren og til slutt forlate varmeveksleren 23 som avkjølt brennstoff-gass.

Det skal videre understrekes at ikke noe av den rensede, kjolte topp-gassen blandes med damp-naturgass-blandingen,som utgjor den ferske mater-gassen til reforderen. Folgelig kan svovelforbindelser eller andre katalysatorgifter, som kan tas opp av reduksjonsgass-blandingen fra malmene når disse strommer oppover gjennnom sjaktovnen, ikke komme i kontakt med katalysatoren. Folgelig kan katalysatorens livslengde okes, og behovet for periodiske ned-kjoringer for igjen å bibringe katalysatoren normal aktivitet elimineres.

Delmengden av kjolet topp-gass som kan tilfores til kjoleseksjon 14 i sjaktovnen eller tilden varme reduksjonsgassledningen 17 vil naturligvis stromme oppover gjennom sjaktovnen og understotte reduksjonen av jernmalmer i reduksjonsseksjonen 13 på grunn av at reduksjonsevnen til topp-gassen delvis gjenvinnes som et resultat av rensing og torking.

Ifolge en utforelsesform,som skal tjene som eksempel, og som

har en nominell hastighet for tilfort malm på 1365 tonn pr., dag og en nominell produktutvinning på looo tonn pr. dag, en tilfort naturgassmengde pa ca. 3oo m 3 pr. minutt og en overhetet tilfort, dampmengde på ca. 1955o kg pr. time, fremstilles og leveres tilspkt ovnen som en reduksjonsgass-blanding pa „ ca. 133o m 3 . Ca. 198o m<3 >topp-gass uttas fra sjaktovnen og ca. 52o m 3 renset og kjolt topp-gass tilfores til kjoleseksjonen i sjaktovnen for å kjole de reduserte malmene og for å tjene som bunn-forsegling, mens ca.

918 m 3 renset og kjolet topp-gass anvendes som brennstoff i damp-metan-reformeren.

I den ovennevnte utforelsesformen var damp-karbon-forholdet i damp-metan-blandingen 1,4 : 1 og dette er et optimalt forhold.

Som tidligere angitt kan imidlertid damp : karbon-forhold i

område fra o,9 : 1 til 1,8 : 1 anvendes, hvorved det foretrukkede område er 1,2 : 1, til 1,6 : 1. Hvis karbon-utfelling i reformeren ikke er noe problem, som der hvor en meget hard og relativt langsomt virkende katalysator anvendes i den ovre delen og som motstår nedset-tende innflytelse av utfelt karbon, kan man anvende et damp-karbon-forhold på ov9 : 1 til o,95 : 1. I det ovennevnte vide område for mengdeforholdet damp : karbon vil reduksjonsgass-blandingen som har vært gjenstand for reforming, inneholde fra 85 til 98 volum-% karbonmonoksyd + hydrogen. Vanndampen vil strekke seg over et område fra ca. 1 volum-% ved et damp : karbon-forhold på o.9 : 1 til ca. 14 volum-% ved et damp : karbon-forhold på

1.8 : 1. Volumforholdet hydrogen : karbonmonoksyd vil være minst 2 : 1, og i et foretrukket område ved drift vil forholdet være ca. 3 : 1.

Under henvisning til tegningen vil dampen, som fremstilles i rorspiralene 26, anvendes for å drive topp-gass-kompressoren 45

og pumpen 51 for resirkulasjon av vann fra bunnen av kjoleren 43 til metningsbehold er 41.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for gassreduksjon av klassert jernmalm, karakterisert ved kombinasjonen av de hver for seg kjente trinn (a) - (f): (a) å fremstille en reduserende gass ved reforming av en mate-blanding bestående av et hydrokarbonholdig fluidum, og vanndamp i nærvær av en nikkelkatalysator ved en temperatur av 700 - 900°C, idet det molare forholdet damp:karbon i blandingen holdes i områ-det fra 0,9 : 1 til 1,8 : 1, og under slike betingelser at reduksjonsgassen inneholder 1-14 volum-% vanndamp og 85 - 98 volum-% hydrogen + karbonmonoksyd, idet volumforholdet hydrogen : karbonmonoksyd er minst 2:1, (b) å overføre reduksjonsgassen fremstilt i trinn (a) direkte til en reduksjonsdel i en sjaktovn, som inneholder den klasserte jernmalm, (c) å underkaste malmen en gassreduksjon i reduksjonsdelen i sjaktovnen ved en temperatur på 650 - 930°C i reduksjonsgassen, (d) å utta den brukte reduksjonsgass fra toppseksjonen av sjaktovnen etter reduksjon av malmen ved hjelp av reduksjonsgassen, (e) å rense, kjøle og tørke den uttatte toppgass, og komprimere under halvparten av den rensede toppgass til et trykk høy-ere enn trykket i sjaktovnen, og (f) å føre den reduserte malm til en kjøleseksjon i sjaktovnen, og kjøle malmen til en temperatur under reoksydasjonstemperaturen, og deretter fjerne den kjølte og reduserte malm fra ovnen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en del av den rensede, kjølte, tørkede og komprimerte toppgass blandes med reduksjonsgassen under overfø-ring av denne til sjaktovnen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at jernmalmen kjøles ved å tilføre en del av den rensede, kjølte og tørkede toppgass til kjøleseksjonen i sjaktovnen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en del av den rensede og kjølte toppgass anvendes som brennstoff, og at det som hydrokarbonholdig fluidum anvendes avsvovlet naturgass, og at naturgassen forvarmes før og etter blanding med damp ved hjelp av varme som erholdes fra den del av toppgassen som anvendes som brennstoff.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at varmen som erholdes ved forbrenning av en del av toppgassen, ytterligere anvendes for å fremstille og overhete damp.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den del av toppgassen, som anvendes som brennstoff, anvendes som varmekilde ved reforming.

7. Apparat for gassreduksjon av klasserte jernmalmer i henhold til fremgangsmåten ifølge kravene 1-6, innbefattende en katalytisk hydrokarbon- og dampreformer (21-24) for generering av en reduserende gass bestående av hydrogen og karbonmonoksyd, en sjaktovn (10)" innbefattende en toppseksjon (12) , en mellomliggende reduksjonssone (13) og en kjølesone (14), samt en ledning (17) for overføring av den reduserende gass generert i reformeren direkte til reduksjonssonen i sjaktovnen ved en forhøyet temperatur, en ledning (18) for avdragning av gass fra sjakt-ovnens toppseksjon, en metningsbeholder (41), en gassvasker (42) og en kjøler (43) for rensing, kjøling og tørking av den avtrukne toppgass, og en ledning (50) for overføring av minst en del av den rensede og kjølte toppgass til reformeren, k a r a k t e- risert ved at en kompressor (45) er anordnet for å komprimere kun en del av den rensede og kjølte toppgass, og at ledningen (50) for overføring av den rensede og avkjølte topp-gass til reformeren er innrettet til å føre denne gass forbi kompressoren (45) og blande toppgassen med luft for forbrenning, mens toppgassen hele tiden holdes ute av kontakt med katalysatoren i reformeren. ''

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at ledninger (47, 48, 49) er anordnet for å blande den komprimerte del av toppgassen med den genererte reduserende gass før denne innføres i reduksjonssonen og for innføring av den komprimerte toppgass til kjølesonen for å avkjøle den reduserte malm.

9. Apparat ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at en varmeveksler (23) er anordnet for å overføre varme fra forbrenningsproduktene av den del av topp-gassen som avgis til reformeren.