NO169048B - Fremgangsmaate for fremstilling av en makromolekylaer baererfylt med en lipofil biologisk aktiv substans - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved partiell reduksjon av jernmalm

og lavtemperaturmasovn for utførelse av fremgangsmåten.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved partiell reduksjon av

jernmalm og en lavtemperaturmasovn for utførelse av fremgangsmåten.

Reduksjon av jernmalm utføres vanligvis i masovner hvor malmen blandes med et egnet reduksjonsmiddel, f.eks. koks, og sammen med visse tilsetningsmidler reduseres til smeltet jern som tappes av fra bunnen av ovnen. Under fremgangsmåten tilføres koks og malm på toppen av en loddrett sjakt, og luft innføres ved bunnen.

Det fåes en viss maksimumstemperatur på et punkt inne i ovnen som kalles herden, hvor jernet er fullstendig smeltet og under hvilken det flytende jern tappes av fra ovnen med en temperatur av ca. 1650°C. Reduksjonen av jernet finner delvis sted i ovnens øvre område hvor temperaturen er ca. 1100°C.

I forbindelse med enkelte rike jernmalmer er det praktisk å redusere disse

til metallisk jern og for å få et anvendelig produkt for visse formål uten å smelte det metalliske jern. Dette produkt kalles jernsvamp dersom innholdet av metallisk

jern er ca. 90% eller derover, og dersom jerninnholdet er mellom 70 og 85%, kalles produktet metallisert malm. I det sistnevnte tilfelle er oxygenet i den opprinnelige jernoxydmalm blitt fjernet i en utstrekning av 65 - 80%.

Flere fremgangsmåter er kjente for fremstilling av delvis redusert eller metallisert malm, og i enkelte spesielle tilfeller benyttes sjaktovner for reduksjon av grov malm eller agglomerert malm. I disse tilfeller fremstilles en varm reduserende gass utenfor sjaktovnen og innføres ved bunnen av den anordning som benyttes for reduksjon av jernmalmen til metallisert malm. I alminnelighet går denne fremgangsmåte ut på å redusere jernmalmen delvis inntil den ønskede grad fåes ved å regulere forbrenningen og derfor den maksimale temperatur som nåes i sjaktovnen ved regulert forbrenning av carbonholdig materiale, f.eks. kull, koks eller brunkull, og ved å regulere sammensetningen til den gass som stiger opp gjennom sjaktovnen over selve forbrenningssonene i denne slik at gassen får et forholdsvis høyt forhold av carbonmonoxyd til carbondioxyd. De flyktige materialer fra det carbonholdige materiale som benyttes, brenner over malmreduskjonssonen slik at det fåes en forvarmning av beskikningen, og under reduksjonssonen avkjøles beskikningen før den uttømmes fra sjaktovnen for å hindre reoxydering fra å oppstå. Dette avstedkommes ved at det opprettholdes et nærvær av gjenværende carbon i beskikningen som etter uttømning kan adskilles fra den reduserte malm.

I motsetning til andre reduksjonsmetoder tilføres med hensikt et stort overskudd av carbonholdig materiale sammen med malmen slik at 1/3 til 2/3 blir igjen i uforbrent form ved uttømning og resirkuleres til sjaktovnen. En god ovnsføring forutsetter en nøyaktig og regulert forbrenning av bare en del av det carbonholdige materiale som er tilstede i beskikningen på en slik måte at temperaturen ikke stiger over en ønsket maksimumstemperatur og slik at forbrenningsgassen rett over forbrenningssonen er en sterkt reduserende gass med et høyere forhold av CO/C02 enn 7/1.

Et nytt trekk ved lavtemperaturovnen er tilveiebringelsen av et positivt trykk, i forhold til omgivelsestrykket, for derved å avstedkomme at den regulerte atmosfære inne i ovnen holder seg helt til uttømningsstedet. Dette eliminerer en eventuell påkrevet forsegling av ovnsbunnen og letter uttømningen av den reduserte malm fra ovnen . Ved på egnet måte å regulere trykket inne i ovnen tvinges en liten strøm med reduserende atmosfære ned gjennom beskikningen under reduksjonssonen slik at malmen holdes i redusert tilstand og hindres fra å reoxyderes.

Ved foreliggende fremgangsmåte ved partiell reduksjon av jernmalm fremstilles et malm produkt inneholdende 70-85% metallisk jern ved opprettholdelse av

regulert forbrenning i en vertikal sjakt ovn under innføring av malm på toppen av ovnen sammen med en større mengde reduksjonsmiddel, f.eks. koks, enn den som er nødvendig for fullstendig reduksjon av malmen og for å opprettholde en valgt

arbeidstemperatur i ovnen, regulert tilførsel av forvarmet luft til ovnen for forbrenning av en del av reduksjonsmidlet under tilveiebringelse av et CO/COg-forhold av ca. 7:1 og en arbeidstemperatur av ca. 1100°C i reduksjonssonen, føring av beskikningen gjennom ovnen med en hastighet som er tilstrekkelig for å oppnå den ønskede reduksjonsgrad av malm til jern, og fjerning av den partielt reduserte malm fra ovnsbunnen og adskillelse fra uforbrukt reduksjonsmiddel, karakterisert ved at det ved toppen av ovnen tilføres luft til beskikningen for å forbrenne flyktige forbindelser og gasser fra beskikningen og for å tilveiebringe en forvarmningssone for beskikningen , at forvarmet luft innføres i ovnen på et nivå under forvarmningssonen og over hovedreduksjonssonen, og at den partielt reduserte malmbeskikning holdes i . en avkjølingssone i ovnen under reduksjonssonen for å avkjøle beskikningen til en temperatur av ca. 200°C idet ca. 5% av de reduserende gasser fra reduksjonssonen tvinges gjennom avkjølingssonen for å opprettholde en ikke-oxyderende atmosfære under avkjølingen av den partielt reduserte malmbeskikning.

Foreliggende oppfinnelse tar videre sikte på å tilveiebringe en lavtemperaturmasovn med en overføringsanordning for fluidum anbragt sentralt i ovnen, hvorved det fåes en ringformig beskikning inne i ovnen. På grunn av at det benyttes såvel en indre som en ytre vegg for å omgi den ringformige beskikning, er gassgjennomtreng-ningen dypere enn hva som ellers ville ha vært tilfelle i en vanlig sjaktovn. Dette gjør det mulig å benytte en ovn med større diameter enn tidligere.

Lavtemperaturmasovnen ifølge oppfinnelsen omfatter en mantel som begrenser en sjaktovn med forutbestemt høyde og diameter, og kjennetegnes ved at den omfatter en rekke konsentriske, ringformige, ildfaste foringer med suksessivt minskende innvendige diametere anbragt i pyramideform på hverandre inne i ovnsmantelen for tilveiebringelse av en rekke soner som hver har en mindre diameter i forhold til den foregående sone og med minskende diamter mot ovnstoppen, rørledninger for til-førsel av forbrenningsluft rundt ovnens omkrets ved de trinn som dannes av de ildfaste fdringer, et konsentrisk anordnet luftrør som er minst delvis like langt som ovnen og som tilveiebringer gasskontakt i sonene og mellom nabosonene i ovnen, hvorved røret og foringene avgrenser et ringformig beskikningsrom, og anordninger for å regulere luftstrømmen inn i ovnen for opprettholdelse av et større trykk enn omgivelsestrykket og for å tilveiebringe en nedadgående strøm av en del av gassene som dannes inne i ovnen under drift av denne for derved å regulere atmosfæren i ovnen,

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere beskrevet under henvisning til

tegningene hvor samme tall refererer seg til like deler.

Av tegningene viser fig. 1 et snitt langs midten av en sjaktovn ifølge oppfinnelsen.

Fig. la viser et delsnitt gjennom en annen utførelsesform for lufttilførsels-

anordningen til sjaktovnens sentrale rør.

Fig. 2 er et snitt langs linjen 2 - 2 på fig. 1.

Fig. 3 er et snitt langs linjen 3 - 3 på fig. 1.

Fig. 3a er et snitt langs linjen 3a - 3a på fig. la.

Fig. 4 er et snitt langs linjen 4 - 4 på fig. 3.

Fig. 5 er et diagram for de forskjellige forbrenningssoner i sjaktovnen når

denne anvendes i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse.

Fig. 6 viser skjematisk en ovn hvor gassformig brennstoff settes til den

faste brennstoffbeskikning.

På fig. 1, 2 og 3 er et apparat som er egnet for anvendelse i forbindelse med foreliggende fremgangsmåte gjengitt. Dette omfatter en lavtemperaturmasovn angitt generelt med tallet 11. Sjaktovnen 11 omfatter i alminnelighet en utvendig kasse 12, en kjølekappe 13 over dens nedre del, påmatningstrakter 14, lufttilførsels-rør 15 og et avgassystem 16.

Kassen 12 er sylindrisk og forsynt med trinnvise ildfaste foringer. Disse er 17, 18 , 19 og 20 og har gradvis økende diameter. På det nivå hvor tilstøtende før-inger skjærer hverandre, tilføres luft via ledningene 21, 22 og 23 til ovnens indre. Luften ledes fra de sirkelformige ledninger gjennom ovnsveggene ved hjelp av de korte rør 24 som vist på fig. 3. Den anordning som er vist på fig. 3 er typisk for alle tre stillinger til luftledningene 21, 22 og 23.

Som vist ved 14 er en dobbelttrakt omfattende en øvre trakt 25 og en nedre trakt 26 anordnet ved sjaktovnens 11 øvre del slik at beskikningen av malm og reduk-sjonsmateriale kan tilsettes samtidig som det positive trykk opprettholdes i ovnen 11. Traktene 25 og 26 er utført på vanlig måte, og de kjegleformige deler 27 og 28 fører inn i fallkjeglene 29 og 30 som beveges nedad ved hjelp av egnede mekaniske anordninger slik at malmen tømmes nedi ovnens 11 nedre del.

Som vist ved 15 er en sentral ledning 31 anordnet sentralt med hensyn til ovnen 11, hvorved forbrenningsluft kan tilføres den ringformige beskikning inne i ovnen. Luft kan innføres i ledningen under trykk enten ved toppen som vist ved pilen 32 eller ved bunnen som vist ved pilen 33, avhengig av den nødvendige forvarmningsgrad for luften som derpå kan innføres gjennom åpningene 34 for å underlette forbrenningen. Egnede vifter, f.eks. viften 35, kan benyttes for tilførsel av luft i ledningen 31.

Den luft som tilføres ledningene 21, 22 og 23 forvarmes først og fremst ved hjelp av kappen 13 og tilføres under trykk ved hjelp av viften 36. Rørmontasjen 37 fordeler den forvarmede luft fra kappen 13 til innløpsledningen hvor luften tilslutt tvinges inn i ovnen gjennom de små ledninger 24. Mens beskikningen befinner seg i ovnen, opprettholdes et sug i den øvre del av ovnen ved hjelp av avtrekksviften 38. Ved således å regulere innløps strømmen ved hjelp av viftene 35 og 36 og ved hjelp __av avtrekksviften 38 opprettholdes et positivt trykk inne i ovnen 11. Dette resulterer i at en liten del (ca. 5% av gas strømmen, som er en reduserende gass, tvinges nedad i ovnen og ut av denne ved 39 og 40 rundt ovnens bunn. Mesteparten av avgassene avtrekkes imidlertid ved hjelp av viften 38 som er tilknyttet en støvadskiller 41 som drives på kjent måte. Ledningene 42 og 43 fører fra ovnen 11 til separatoren 41 hvorfra gassene slipper ut gjennom ledningen 44 og viften 38. Fig. 4 viser en forstørret detalj av luft-innblåsningsanordningen hvor det fra ledningen 22 kommer luft gjennom ledningen 24 inn i ovnen inneholdende beskikningen 45. Den i ovnen innførte luft med en retning angitt ved hjelp av pilen 46 tvinges inn-ad og oppad som angitt ved hjelp av pilen 47 som følge av trinnet som dannes av de ildfaste foringer 18 og 19. Gassene rettes således mot beskikningens sentrum og får ikke passere opp langs foringenes indre veggoverflate. Derved fåes en jevn for-deling av reduserende gasser i hele beskikningen. For å tilveiebringe jevn forbrenning inne i ovnen bør en luftstrøm av minst 38 ,5 m pr. minutt opprettholdes gjennom rørene 24. Fig. la og 3a viser en annen utførelsesform for lufttilførselsanordningen for det sentrale område i sjaktovnen. Ifølge denne utførelsesform er luftrøret 49 som strekker seg i det vesentlige langs ovnens lengde i en stilling lignende ledningens 31, utstyrt med en rekke lufthull ved 50 i den øvre del og ved 52 i den nedre del. Derved fordeles luft til de forskjellige deler av ovnen avhengig av den fremgangsmåte som benyttes. Et sentralt rør 53 tjener som ventil inne i ledningen eller røret 49

og er utstyrt med en rekke hull 54 og 55 som passer overens med hullmønstret og stillingen angitt ved 50 og 52. Ved på egnet måte å forandre ledningenes 53 og 49

relative aksiale stilling vil de individuelle hullmønstre bringes til å sammenfalle slik at mer luft kan passere gjennom disse. På denne måte kan luftf or del ingen til ovnens forskjellige deler varieres og reguleres under hensyntagen til forskjellige fremgangsmåter og forskjellige trinn i fremgangsmåten.

Anvendelse av en sentral ledning eller et rør gjør det mulig å benytte en sjaktovn med en forholdsvis større diameter enn hva som ellers ville ha vært tilfellet uten det sentrale lufttilførselsrør. Gjennomtrengningen av luftstrøm i beskikningen er begrenset, og ved å innføre luft sentralt i ovnen kan den effektive bredde som dek-kes økes slik at det kan anvendes en ovn med langt større diameter. Den sentrale ledning kan anvendes som en anordning for tilførsel av brennstoff eller forvarmet luft til den ringformige ovnsbeskikning, og i tillegg kan den anvendes for avtrekking av gasser i visse områder idet gassene kan anvendes i andre områder av ovnen.

Det tas sikte på å anvende høytemperaturlegeringer for konstruksjon av ledningene 49 og 53 for at disse skal bli istand til å motstå de forholdsvis høye tempera-turer for hvilke de vil bli utsatt. Andre typer høytemperaturmaterialer, f.eks. keramiske materialer, kan også benyttes som konstruksjonsmaterialer i høytempera-turområdene.

Det bør bemerkes at hullene kan være i form av spalter eller eventuelt spesielt formede hull gjennom ledningen og at hullene avpasses slik at de får en diameter som er lik eller større enn den gjennomsnittlige effektive gjennomgangs-diameter gjennom beskikningen i ovnen slik at hastigheten gjennom en del av beskikningen ikke vil overstige den hastighet som vil gi støvutvikling. Når hastigheten blir ca. 1,2 m/sek (ved 0°C og 760 mm Hg) er den for støvutvikling kritiske hastighet nådd.

Det indre luftrørs diameter bør fortrinnsvis ikke være mindre enn 1/10 av ovnsdiameteren, og den kan være inntil 1/2 av ovnens indre diameter. Med denne diameter forståes den indre diameter i forbrennings sonen. Det foretrekkes å benytte den mindre diameter dersom den sentrale ledning bare benyttes for innførsel av oppvarmet forbrenningsluft til forbrennings sonen fra avkjølingssonen. Det fore-trukne diameterforhold ér avhengig av den prosess som utføres i ovnen og den mengde kjøleluft og forbrenningsluft som ledes gjennom det sentrale rør sammen-lignet med den mengde som tilføres fra utsiden av ovnsmantelen. I tillegg vil andelen av ekstra brennstoff i form av gassformig eller flytende brennstoff innvirke på det sentrale rørs diameter i forhold til ovnsdiameteren.

I tillegg til å underlette fordelingen av forbrenningsluft i ovnen vil de trinnvise ildfaste foringer 17, 18, 19 og 20 også bevirke at ovnshøyden for en gitt installering kan reduseres. Det forekommer en tilnærmet minskning av 10% av ovnsdiameteren fra forbrenningssonen ved ovnens bunn gjennom hvert på hverandre følgende trinn av de trinnvise ildfaste foringer, hvorved i den innerste sone eller sone 1 ovnens indre diameter vil være ca. 60% av den indre diameter ved ovnsbunnen. Ved hjelp av denne konstruksjonsmetode bremses beskikningens hastighet etterhvert som den be-veger seg nedover i ovnen slik at det fåes mer tid enn nødvendig spesielt i den avsluttende reduksjonssone og avkjølingssone uten at det er nødvendig at ovnen øker til en upraktisk høyde.

På fig. 5 er foreliggende fremgangsmåte for fremstilling av metallisert malm

vist skjematisk.

I lavtemperaturmasovnen bringes malmen opp til den ønskede reduksjonstemperatur og holdes på denne i tilstrekkelig tid til at reduksjonen vil finne sted. Derpå avkjøles beskikningen til en temperatur som er lavere enn den temperatur ved hvilken beskikningen ville ha blitt reoxydert ved å utsettes for luft. I alminnelighet vil høyere reduksjonstemperaturér gi et produkt som er mindre tilbøyelig til å oxydere ved en hvilken som helst gitt uttømningstemperåtur.

På fig. 5 er de betingelser som foreligger på de forskjellige nivå i sjaktovnen gjengitt, og det vil fremgå at malm og koks i det nødvendige vektsforhold til-føres på toppen av ovnen hvor de møter avgass med en temperatur av ca. 200°C. I. sone 1 finner forbrenning av flyktige bestanddeler og gasser sted ved tilførsel av forvarmet luft ved 56. I sone 2 forvarmes malmen og koksblandingen samtidig som en viss forreduksjon av malmen finner sted på dette trinn.

I sone 3 forbrennes koksen delvis ved tilførsel av forvarmet luft med en kontrollert hastighet ved 57. Maksimumstemperaturen i denne sone er fortrinnsvis ca. 1100°C. Ved således omhyggelig å regulere den forvarmede luft som injiseres på dette punkt i forhold til den tilgjengelige koks i denne sone, kan temperaturen i sonen 3 reguleres. I sone 4 finner den endelige reduksjon sted hvor gjenværende oxygen inntil en samlet mengde av ca. 75% fjernes. Malmen holdes i sonen 4 for at den avsluttende reduksjon skal finne sted i løpet av en forutbestemt tid.

Avkjølingen av malmen foregår i sone 5 før malmen pluss gjenværende koks tilslutt uttømmes ved 58 med en temperatur av 200°C. Den metalliserte malm som foreligger i samme form som opprinnelig malm, og gjenværende, uforbrent koks uttømmes, hvorpå den reduserte malm og koks kan adskilles f.eks. ved hjelp av magnetseparering. Den uforbrente koks resirkuleres til ovnstoppen for å anvendes påny.

Forbrenningsgassen fra sone 3 må stige opp gjennom ovnen, og ingen luft må tilføres gjennom ovnsbunnen. For å opprettholde en meget liten nedadgående strøm av forbrenningsgass gjennom sonene 4 og 5 og ut gjennom ovnsbunnen må trykket i sonen 3 reguleres. Dette avstedkommes ved å regulere beskikningens porøsitet ved omhyggelig overvåkning av stykkstørrelsen til såvel malmen som koksen og ved å kontrollere trykket i sone 3 og suget i sonen 1. Avkjølingsluft, og følgelig også den forvarmede luft, som kommer inn i sonen 3, må ha et tilstrekkelig positivt trykk til å overvinne trykkforskjellen mellom sone 3 og ovnens uttømnings-ende og som skyldes nærværet av varme gasser i ovnen.

For å sikre at forbrenningsgasser hovedsakelig ledes oppad gjennom sjakten må det anvendes et sug ved avgassutløpet. En trykkballanse må opprettholdes mellom innløpene for forvarmet luft i sonene 3 og 1 og avløpssuget slik at det fåes et lite positivt trykk nedad fra sone 3 gjennom sone 5 og en tilstrekkelig oppadgående trekk fra sone 3 gjennom sonene 2 og 1 til at 95% eller derover av forbrenningsgassene vil stige opp gjennom sjaktens øvre del og fjernes som avgass.

Det foretrekkes å benytte en maksimumstemperatur i sjaktovnen av 1320°C ved fremstilling av metallisert malm. Ovnen må drives på en slik måte at forbrenningsluft som kommer inn i sonen 3, innføres gjennom et stort antall små munnstykker som vist på fig. 3 slik at forbrenning vil finne sted hurtig og at de oppadstigende gasser som kommer i berøring med den neste ovenforliggende beskikning ikke vil oxydere varmt, metallisk jern. De oppadstigende gasser utgjøres hovedsakelig av nitrogen, carbonmonoxyd og forbrenningsprodukter. I sone 1 innføres forvarmet forbrenningsluft gjennom flere små forbrenningsmunnstykker og inn i beskikningen. Carbonmon-—oxyd, hydrogen og flyktige hydrocarboner forbrennes til carbondioxyd og vanndamp og forvarmer den nedad synkende beskikning. Avgassene fra ovnen har intet ytterligere kaloriinnhold og har et meget lavt innhold av carbonmonoxyd, hydrogen og hydrocarboner.

På fig. 6 er fremgangsmåten ved fremstilling av metallisert malm ifølge foreliggende oppfinnelse gjengitt skjematisk. Tegningen viser en ringformig sjaktovn 59 lignende den som er gjengitt på fig. 1. Etterat reduksjonen har funnet sted, fjernes beskikningen fra ovnens åpne bunn ved hjelp av egnede anordninger, f.eks. ved hjelp av en motordreven skrape. Beskikningen i form av en blanding av malm og koks tilføres gjennom ovnstoppen ved 60 og fortsetter nedad gjennom ovnssonene hvor forvarmning og reduksjon finner sted, for så å taes ut ved 61 ved ovnens bunn.

Dersom det benyttes en forbrennings sjaktovn for fremstilling av metallisert malm, vil det anvendes en maksimumstemperatur i sone 3 av ca. 1320°C, og re-duksjonsgraden vil bare være ca. 66 - 75%. Når jernmalm reduseres i denne utstrekning , vil den reoxyderes meget langsomt under vanlige atmosfæriske betingelser slik at den kan lagres, håndteres og skipes på samme måte som vanlig jernmalm .

Den forholdsvis lave reduksjonsgrad og den høye reduksjonstemperatur gir et materiale som ikke lett reoxyderes selv i høytemperatursonen til forbrennings sjaktovnen. Som vist på fig. 6 blandes malm og koks sammen i de riktige forhold og til-føres som en jevn blanding. Forvarmet forbrenningsluft innføres også gjennom det sentrale luftrør 62. Sjaktens bunn er åpen mot den omgivende atmosfære, men det lave positive trykk som foreligger i sonen 5 og som er blitt tilveiebragt ved hjelp av en trykkbalansering, vil opprettholde en langsom strøm av varm reduserende gass nedover i sjakten. Nærværet av denne varme gass inne i ovnen hindrer på en effektiv måte luft fra å trenge inn og derved også en reoxydering av jernet. Blandinger av gjenværende koks og metallisert malm som begge er avkjølt til ca. 200°C, kan direkte tømmes og komme i kontakt med den omgivende luft ved hjelp av en roter-ende skrape anordnet i rommet under ovnssjakten.

Den positive langsomme strøm av reduserende avgass nedad gjennom ovnen strømmer ut gjennom brenneråpninger anordnet ved sjaktens skjørt og forbrennes. Blandingen av metallisert malm og gjenværende koks ledes over magnetseparatorer, og koksen resirkuleres for å blandes med malm for ytterligere beskikning av ovnen.

I områder hvor naturgass eller propan er spesielt billige eller hvor brensels-olje eller nafta er lett tilgjengelig til en lavere pris enn fast carbonholdig brennstoff, kan en del av det nødvendige brennstoff for forbrenningssjaktovnen tilføres i form av flytende eller gassformig brennstoff.

Et brennstoffrør fra toppen av ovnen leder naturgass og luft til forbrenningssonen. På dette punkt mates en sentralt anordnet ringbrenner med naturgass og et luftoverskudd slik at det fåes en høy forbrenningstemperatur. Et overskudd av sekundær naturgass tilføres rundt denne brennerflamme. Ved sammenblanding med forbrenningsgassene med høy temperatur vil den sekundære gass nedbrytes til carbonmonoxyd og hydrogen med en liten gjenværende mengde metan. Den således erholdte reduserende gass stiger opp gjennom koksen og malmbeskikningen og ut-fører de samme funksjoner som den reduserende gass son utvikles dersom bare fast brennstoff benyttes.

Brennstoffrøret fra toppen av ovnen har fortrinnsvis en diameter av minst l/3 av ovnens innvendige diameter slik at beskikningen dannes rundt en åpen lomme ved det sentrale rør hvorved et forbrenningsrom tilveiebringes.

Foreliggende fremgangsmåte kan anvendes for fremstilling av metallisert malm ved å benytte en sjaktovn som vist på fig. 1. Ifølge foreliggende fremgangsmåte må temperaturen styres ved å opprettholde forholdet mellom forbrenningsluft og koks innenfor spesielle grenser i forbrenningssjaktovnen. Det er derfor mulig å beregne det resultat som kan ventes å fåes under hvilke som helst betingelser.

Lavtemperaturmasovnen kan anses som en koksforbrenningsovn, og den koks-mengde som forbrennes pr. tidsenhet er avhengig av lufttilførselen til ovnen. Denne bestemmer på sin side den for arbeidet tilgjengelige varmemengde pr. tidsenhet og dermed også ovnens produksjonskapasitet.

For oppnåelse av den beste varmeeffekt bør det i ovnen opprettholdes en minste gasskontakttid av ca. 5 sekunder. Derved fåes en effektiv varmeoverføring. Beskikningen i den ringformige sjaktovn gis en stykkstørrelse slik at det fåes maksimal porøsitet og derfor en minst mulig gasshastighet i ovnen. Dette gir en maksimal gasskontakttid på et hvilket som helst gitt nivå i ovnen. Av denne grunn avpasses beskikningens stykkstørrelse slik at de største partikler i ovnen til en-hver tid har en diameter som er ca. to ganger så stor som diameteren til de minste partikler. Dette størrelsesområde gjelder både for malm og koks i den ringformige beskikning.

En vesentlig forskjell ved foreliggende fremgangsmåte i forhold til en fremgangsmåte hvor det benyttes en hvilken som helst annen ovn, utgjøres av den så-kalte "nærhetsfaktor" ("proximity factor"). Når et carbonholdig brennstoff forbrennes , er avstanden mellom partiklene en avgjørende faktor for den lavtemperatur ved hvilken forbrenningen effektivt vil finne sted. Dette kan lett sees når vedstyk-ker brennes i en peis. Trestammer som er blitt oppdelt til fire stykker, kan avpasses i forhold til hverandre slik at avstanden mellom parallelle flater vil avgjøre hvorvidt flammen vil opprettholdes. Når et carbonholdig brennstoff, f.eks. koks, blandes med og skilles av jernmalmpartikler med samme størrelse, vil det på samme måte mellom kokspartiklene være en maksimal avstand ved hvilken tilfredsstillende forbrenning vil kunne opprettholdes.

For koks/malmblandinger med et diameterforhold av 2/l mellom de største og minste partikler og med et størrelsesområde av 3-25 mm vil denne nærhetsfaktor være omtrentlig lik en diameter. Det vil si at dersom 6 mm kokspartikler forbrennes, bør de ikke være skilt fra hverandre med mer enn 6 mm.

I de etterfølgende beregninger for ovnsdrift ble koks benyttet som brennstoff. Dersom det benyttes et annet brennstoff, f.eks. brunkull, må den tilførte kalorimengde pr. tonn produkt være den samme. Dette innebærer at det må benyttes et meget større volum brunkull som bare har ca. halvparten av koksens romvekt og ca. 2/3 av koksens kalorimengde pr. kg. Det vil derfor være flere brunkullpar-tikler tilstede for å tilfredsstille de nødvendige betingelser for en tilfredsstillende drift, og det vil derfor være lettere å få den ønskede nærhetsfaktor ved å holde bruhkullpartiklene i en avstand av en diameter fra hverandre i blandingen.

Denne nærhetsfaktor fører til valg av brennstoff som er helt forskjellig

fra de valg som det ville ha vært nærliggende for fagmannen å treffe. Det oppnås virkelige fordeler på denne basis ved bruk av brunkull, petroleumskoks og andre faste brennstoffer med lav tetthet som f.eks. lavtemperaturkoks.

I den nedenstående tabell er eksempler på arbeidsbetingelser og beregnede resultater for fremstilling av metallisert malm gjengitt.

Tabellen viser den beregnede ovnsdrift ved fremstilling av metallisert malm ved anvendelse av en ovn med en diameter av 2 ,45 meter og et blåsevolum av ca. 250 m q pr. minutt. Dataene er beregnet for et varmeforbruk av ca. 18.800 kilo-kalorier pr. tonn produkt ved fremstilling av 75% redusert malm fra Steep Rock-malm fra Steep Rock Area i Kanada. Koksmengden utgjør 33 ,3% av blandingen, den nødvendige ovnshøyde er 12 ,8 meter og gasskontakttiden 4,6 sekunder.

Bare en del av koksen brennes, og den gjenværende rest som utgjør 60% av den tilførte koks, tilbakeføres til ovnen.

Driften av forbrenningssjaktovnen kan modifiseres ved anvendelse av enten naturgass eller flytende brennstoff. Det er nødvendig å forvisse seg om at den oxyderende primærflamme fra det sentrale brennstoffrør reagerer fullstendig med det omhyllende overskudd av sekundær naturgass før den kommer i kontakt med beskikningen , og det er derfor spesielt viktig at forbrenningslommen i beskikningen er stor og omhyggelig opprettholdes.

Det vil fremgå av det ovenstående at ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte og anordning for reduksjon av jernmalm til metallisert. malm ved å regulere den maksimumstemperatur som nåes inne i den ringformige sjaktovn ved regulering av størrelsen og forholdet av malm og reduksjonsmiddel, f.eks. koks, og ved regulering av den tilførte forbrenningsluft, samtidig som det opprettholdes en regulert atmosfære inne i sjaktovnen fra det punkt hvor beskikningen kommer inn i ovnen til det punkt hvor produktet uttømmes. Dette muliggjør fremstilling av redusert malm med den ønskede reduksjonsgrad avhengig av pro-duktets påtenkte anvendelse.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av metallisert jernmalm ved partiell reduksjon av jernmalm for å fremstille et malmprodukt inneholdende 70-85% metallisk jern ved opprettholdelse av regulert forbrenning i en vertikal sjaktovn under innfør-ing av malm på toppen av ovnen sammen med en større mengde reduksjonsmiddel, f.eks. koks, enn den som er nødvendig for fullstendig reduksjon av malmen og for å opprettholde en valgt arbeidstemperatur i ovnen, regulert tilførsel av forvarmet luft til ovnen for forbrenning av en del av reduksjonsmidlet under tilveiebringelse av et CO/CO„-forhold av ca. 7:1 og en arbeidstemperatur av ca. 1100°C i reduksjonssonen, føring av beskikningen gjennom ovnen med en hastighet som er tilstrekkelig for å oppnå den ønskede reduksjonsgrad av malm til jern, og fjerning av den partielt reduserte malm fra ovnsbunnen og adskillelse fra uforbrukt reduksjonsmiddel, karakterisert ved at det ved toppen av ovnen tilføres luft til beskikningen for å forbrenne flyktige forbindelser og gasser fra beskikningen og for å tilveiebringe en forvarmningssone for beskikningen, at forvarmet luft innføres i ovnen på et nivå under forvarmningssonen og over hovedreduksjonssonen, og at den partielt reduserte malmbeskikning holdes i en avkjølingssone i ovnen under reduksjonssonen for å av-kjøle beskikningen til en temperatur av ca. 200°C idet ca. 5% av de reduserende gasser fra reduksjonssonen tvinges gjennom avkjølings sonen for å opprettholde en ikke-oxyderende atmosfære under avkjølingen av den partielt reduserte malmbeskikning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den tvungne føring av reduserende gasser ned gjennom avkjølingssonen utføres ved at forvarmet luft først tvinges inn i reduksjonssonen med et trykk som er større enn omgivelsestrykket og at det ved toppen av ovnen tilveiebringes et trykk som er større enn omgivelsestrykket, men mindre enn trykket i reduksjonssonen, idet størstedelen av de reduserende gasser trekkes opp gjennom beskikningen i ovnen og en liten del av de reduserende gasser tvinges nedad gjennom avkjølingssonen og bringes til å unnslippe ved ovnsbunnen for derved å hindre at luft kommer inn i ovnen.

3. Lavtemperaturmasovn for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 eller 2 , omfattende en mantel som begrenser en sjaktovn med forutbestemt høyde og diameter, karakterisert ved at den omfatter en rekke konsentriske, ringformige, ildfaste røringer (17 , 18 , 19 , 20) med suksessivt minskende innvendige diametere anbragt i pyramideform på hverandre inne i ovnsmantelen (12) for tilveiebringelse av en rekke soner (1, 2 , 3, 4 , 5) som hver har en mindre diameter i forhold til den foregående sone og med minskende diameter mot ovnstoppen, rørledninger (21, 22 , 23 , 24, 37) for tilførsel av forbrenningsluft rundt ovnens (11) omkrets ved de trinn som dannes av de ildfaste firinger, et konsentrisk anordnet luftrør (31, 49) som er minst delvis like langt som ovnen og som tilveiebringer gasskontakt i sonene og mellom nabosonene i ovnen, hvorved røret og f6ringene avgrenser et ringformig beskikningsrom, og anordninger (35, 36, 38, 39 , 40) for å regulere luftstrømmen inn i ovnen for opprettholdelse av et større trykk enn omgivelsestrykket og for å tilveiebringe en nedadgående strøm av en del av gassene som dannes inne i ovnen under drift av denne for derved å regulere atmosfæren i ovnen.

4. Lavtemperaturmasovn ifølge krav 3, karakterisert ved at det sentrale rør (31, 49) har en diameter av mellom 1/10 og 1/2 av ovnens innvendige diameter i forbrenningssonen (1).