SE190897C1 - - Google Patents

Description

Uppfinnare: R P Smith och D E Babcock Prioritet begard frdn den 30 jail 1956 (USA) Foreliggande uppfinning hanfOr sig till ett fOrbattrat satt att reducera maim. Narmare bestamt avses reduktion av exempelvis jam-maim vidyid forhajd temperatur, vid vilken det kannbara varmet i den reducerade produkten utnyttjas fOr forkolning av det kolhaltiga materialet, som innehaller flyktiga bestandsdelar.

Vid reduktion av maim till motsvarande metall, exempelvis vid reduktion av jarnmalm till metalliskt jam är det vanligt alt aavanda kolhaltiga reduktionsmedel av olika slag. Mr det kolhaltiga reduktionsmedlet som anvandes direkt i reduktionsprocessen, innekaller vdsentliga mangder flyktiga bestandsdelar, sasom fallet dr betrdffande stenkol, sagspan, tory, lignit och dylikt, har det visat sig vara svart att undvika, att icke eller endast partiellt forbranda flyktiga bestandsdelar avgâr frail reaktionszonen. En sadan avgang av icke forbranda eller endast delvis forbranda flyktiga bestandsdelar in.nebar en forlust i varmevarde och medlar ocksa. luftfaroreningar. Man bar .ocksa beakta, att flyktiga bestandsdelar kunna kondenseras i anldggningarna och ddr bilda tjarliknande aterstoder eller dylikt som kunna ha (benagenhet att bilda ytoverdrag pa apparatdelar eller tilltappa ledningar.

Man ham av detta skill ansett det lampligast att i de fiesta fall anvanda kolhaltiga reduktionsmedel med lag halt flyktiga bestandsdelar, exempelvis koks, trakol och dylikt, for reduktionen. Sadana material aro emellertid icke tillgangliga i naturen, och det ãr darfar nodvandigt att framstalla dem av naturliga radmnen med hog halt flyktiga bestandsde- Dupl. kl. 18 a: 18/0 lar, exempelvis stenkol eller dylikt. Delta medfor n5dvdndigheten av torrdestillation i och far avlagsnande av flyktiga bestandsdelar, och den vdrmemangd som erfordras for denna behandling tillhandahdlles vanligen genom partiell forbranning av deft behandlade materialet Delta innebar naturligtvis ocksâ en vdsentlig forlust av materialets ursprungliga varmevarde.

En ytterligare forlust av varmevardet asamkas av det vanligen tillampadc sittet att reducera maim vid forhojd temperatur och ddrefter snabbt avkyla produkten, exempelvis genom stOrtkylning i vatten, i andainal att forebygga ateroxidation av den heta metallen.

Ovanndmnda svarigheter undvikas vid sattet enligt foreliggande uppfinning, vid vilket maim reduceras vid forhajd temperatur, sta att reduktionsprodukterna komma att innehalla en vdsentlig mangd kannbart varrne, och sattet kannetecknas av att namnda reduktionsprodukter bringas i varmevaxling med kolhaltigt rdmaterial, som innehaller avsevarda mangder flyktiga bestandsdelar, sa att det kolhaltiga materialet undergar torrdestination under bildning av en kterstod av fast kol samt en brannbar flyktig fraktion.

Vid en sarskilt lämplig utforingsform av foreliggande uppf inning anvandes derma fasta koldterstod och den brannbara flyktiga fraktionen for reduktion av ytterligare kvantiteter maim.

I foreliggande sammanhang avses med ut- trycket kolhaltigt ramaterialkolhaltigt material med hog halt brannbara, flyktiga bestandsdelar, exempelvis stenkol, och med 2— — uttrycket forkolat kol» avses den reaktiva aterstoden, som erhalles vid torrdestillation av det kolhaltiga ramaterialet, och vilken aterstod är relativt fattig pa flyktiga bestandsdelar.

Enligt foreliggande uppfinning kan praktiskt taget alla malmer behandlas, savida deras metalliska bestandsdelar dro reducerbara med tillhjalp av kolhaltiga reduktionsmedel vid forhojd temperatur. Uppfilmingen avser emellertid i synnerhet jarnmalm och narmare bestamt jarnfattig maim av rtaconit»-typen. Pd liknande salt kan det kolhaltiga rdmaterialet vara vilket som heist kolhaltigt reduktionsmedel, som innehaller avsevarda mangder brannbara flyktiga material, som kunna avdrivas med hjalp av varme, sh att man erhaller en kolaterstod, men enligt uppfinningen foredrages ett lace koksande kol. Eombinationen av kolhaltiga ramaterial och maim bOr givetvis foljas sa, att det kolhaltiga ramaterialet kan forkolas vid den temperatur, som det fran reduktionsprocessen. utgaende materialet har.

Reduktionen av jarnmalm enligt foreliggande uppfinning kan utgora en partiell reduktion, exenapelvis Iran hematit till magnetit eller andra lagre jarnoxider eller ocksd kan det utgOra en fullstandig reduktion till metalliskt jam. Det kan till och med vara en fullstandig reduktion till metalliskt jam innefattande smaltning och stelning av det bildade jarnet, men detta medfor nodvandigheten att anvanda komplicerade oak dyrbara anlaggningar for varmevaxlingen Iran reduktionsprodukterna till det kolhaltiga mamaterialet i och for forflyktigande av de flyktiga bestandsdelarna i sistnamnda material och man foredrager darfor vanligen att tilllampa processen endast i samband med par- hellav jarnmalm eller vid reduk- tion till metalliskt jam under sad.ana beiingelser, att smaltning och stelning icke in-trader. Det ovan namnda varmevaxlingsforhallandet kan utgaras av direkt koutakt och detta foredrages vanligen, fOrutsatt att lampliga atgarder latt kunna foretagas for att efterat skilja de forkolade resterna av det kolhaltiga ramaterialet frail reduktionsprodukterna pa satt som har nedan beskrives.

Vid direkt varmevaxling är det nodvandigt att vidtaga sadana atgarder, att sammansintring (solidifikation) av blandningen fran reduktionsugnen och det kolhaltiga ramaterialet eller det forkolade materialet intrader, enar det foreligger en benagenhet fOr tjaror och liknande produkter, vilka ocksa frigoras frail det kolhaltiga materialet under forkolningen, att blanda sig med materialpartiklar Iran. reduktionsugnen oak det forkolade materialet, varigenom dessa material sammansmalta till en sammanhangande massa, vil_ket icke dr lampligt. Detta kan undvikas om man anvander ett icke forkoksande ramate rial och om man genomfor forfarandet i ett karl utrustat med raka, eller annat omroringsorgan eller ocksi genom att genomfora f5rfarandet i fluidiserad bald under anyandning av en. inert gas, naturgas eller dylikt eller oeksa luft som fluidismingsmedel.

Varmevaxlingen kan emellertid ocksa utforas indirekt, exempelvis genom att infOra den heta reducerade jarnmalmsprodukten i det yttre rummet i en dubbelvaggig behallare och det kolhaltiga ramaterialet, som skall forkolas i det inre rummet eller vice versa.

Vid en sarskilt lamplig utforingsform avses reduktion av relativt stora stycken jarnmalm med relativt finfOrdelat kol vid forhojd temperatur i och for framstallning ax en het reduktionsprodukt besttiende av en blandning av relativt stora stycken reducerad jarnmalm och relativt finfordelat overskottskol, blandning av namnda heta reduktiansprodukt och kolhaltigt ramaterial innehallande avsevarda mangder flyktiga brannbara material, avdrivning av de flyktiga materialen fran namnda kolhaltiga ramaterial och uppsamling av namnda flyktiga material och utnyttjande av dem som bransle, medan de fortfarande aro varma, om sa onskas for att uppratthalla den hoga temperaturen vid reduktion av ytterligare mangder jammalm, separation av de relativt stora styckena reducerad jarnmalm fran namnda overskottskol och fran den tillsatta, forkolade produkten och anvandning av Overskottskolet och det forkolade materialet for reduktion av ytterligare mangder jarnmalm, Med uttrycket »relativt stora stycken» avses en avsevart storre kornstorlek an. med »relativt finfordelat» kol eller andra material, varvid skillnaden i kornstorlek ãr sddan, att en. separation grundad pa skillnaden i kornstorlek, exempelvis siktning, underlattas. Vid praktisk tillampning har det visat sig lampligt att anvanda jarnmalmen i form av stycken med 13-25 mm diameter och kol och kolhaltiga ramaterial med ungefar 2-3 mm diameter. Saval jarnmalmen som det overskottskol, som medfoljer den reducerade jarnmalmsprodukten efter reduktionen, har befunnits vasentligen bihehalla sin ursprungliga partikelstorlek genom reduktionsprocessen, forutsatt att lampliga forsiktighetsatgarder vidtagits for att farebygga agglomerering.

Vid en. altemativ utforingsform av ovan beskrivna process kan de reducerade jarnmalmsstyckena separeras frail overskottskelet i produkten och endast kolet inblandas i det kolhaltiga ramaterialet, som skall fOrkolas. Separationen skall givetvis genomforas inedan reduktionsprodukterna fortfarande aro heta. Det heta Overskottskolet levererar det nodvandiga varmet for att avdriva de flyktiga materialen fran det tillsatta kolhaltiga ramaterialet. De flyktiga bestandsdelarna uppsamlas och anvandas som bra.nsle for bibehallande av den hoga temperaturen i oak for reduktion av — —3 ytterligare maim. Den kolmangd, som omfattar det ursprungliga overskottskolet on det nybildade kolet kan darefter aterforas till reduktionsprocessen.

For att aterga till Ira gan om varmevaxlingen kan namnas, att, sasom ovan papekats, det ãr la'mpligast med direkt kontakt. Bland de fordelar, som detta arbetssatt medfor, kan namnas den starre mojligheten att variera det stalle, vid vilket det kolhaltiga ramaterialet infores i det fran reduktionszonen kommande materialet. Det kan exempelvis inblandas det ur en roationsugn utmatade materialet, I vilken rotationsugn reduktionen genomfores, .och tillatas sta i kontakt clamed under en lamplig tid, innan separationen genomfores. Kontakten genomfores i vilken som heist lamplig anordning, exempelvis ett schakt, en transportor, en trumma eller dylikt.

ExeTnp el. 1. En jarnmalm med faljande analys: Total halt Fe 34,9 % Si02 26,8 % A13 5,1 % CaO 9,2 % MgO 0,2 % resten oxidsyre och tillfalliga fororeningar, inmatades i en rotatioasugn tillsammans med kol. Kolet hade en genomsnittlig partikelstorlek av cirka 2-3 rum on malmen hade krossats och klasserats till stycken av 13-38 mm diameter. Inmatningshastigheterna fOr maim och kol installdes sa till varandra, att ungefar 0,65 kg kol infordes i ugnen per kg dari inford maim. Ugnen upphettades medelst en oljebrannare anordnad i ugnens undre ande, d. v. S. i uttomningsanden, och denna install-des sa, att temperaturen h011s mellan 1027 och 1049°C i ugnens undre tredjedel, van i reduktionen forsiggick. Luft- och oljeintagen installdes sa, att en reducerande atmosfar uppratth011s Over badden. Ugnens rotationshastighet installdes sh, att den genomsnittliga uppehallstiden for malmen uppgick till 2,5 timmar i den heta delen av ugnen. En blandning av reducerad maim och restkol utmatades ur ugnen med en temperatur om 1038°C. En analys av detta material visade, att ungefar 0,12 delar kol hade forbrukats per del maim under den tid chargen uppehollit sig i ugnen.

Detta heta (cirka 1038°C) utmatade material inmatades direkt i en annan rullugn tillsammans med stenkol, som vid ett tidigare Virg& visat sig lamna 0,8 delar forkolningsprodukt per del stenkol. Hastigheten varmed det ur brannugnen kommande materialet inmatades injusterades till den hastighet, varmed stenkolet inmatades i den andra ugnen sa, att 0,42 delar stenkol infordes per del jam i det Iran brannugnen kommande materialet. Denna mangd stenkol motsvarade 0,33 delar fOr- kolat material per del jam eller 0,12 delar fOr- kolat material per del ursprungligen inmatad maim, dvs. den mangd som forbrukats i det f5regende reduktionssteget. I ugnen var anordnat ett gasuttag, och den bildade gasen leddes direkt tillbaka till utloppsanden av den f5rsta ugnen, dar den forbrandes i den dar befintliga gasbrannaren. P0 grund av den ytterligare varmemangd, som pa detta satt tillfOrdes ugnen, visade det sig vara nadvandigt att forminska oljematningen till oljebrannaren med cirka 3/4 av dess ursprungliga varde i on for uppratthallande av temperaturbetingelserna.

Den Iran den andra ugnen utmatade produkten var efter en genomsnittlig uppehallstid dari uppgaende till 30 minuter en blandning av reducerad jarnmalm och forkolat material, varav en del utgjordes av det i ugnen inforda Overskottskolet och resten var nybildat kol, som erhallits genom inverkan av det lean ugnen utmatade heta materialet pa stenkolet. Det ur den andra ugnen utmatade materialets temperatur lag vid cirka 871°C. Det avkyldes och siktades i och for avlagsnande av de stora styckena reducerad jarnmahn, vilka underkastades ytterligare behandling till metallisld jam. Det nybildade kolet och overskottskolet avskildes darefter pA magnetisk vag fran sma partiklar reducerat jam, som bildats genom nOtning i ugnen. Denna finfordelade jarnmalm sammansintrades (consolidated) med den aterstaende jammalmen och bearbetades med denna till metalliskt jarn. Den forkolade produkten aterfordes darefter till brannugnen tillsammans med ytterligare jarnmalm och forfarandet upprepades.

Enligt en sarskilt foredragen utforingsform av foreliggande uppfinning aterfores, sasom ovan papekats, de brannbara flyktiga produkterna, som Midas vid fnrkolningen till forbranningssystemet i reduktionsugnen. Det bor emellertid papekas, att dessa flyktiga bestandsdelar kunna utg8ra en mellanprodukt for framstallning av vardefulla kemikalier och darfor om sO onskas kan uppsamlas och vidarebearbetas pa kant satt i och for utvinning av dessa kemikalier.

Foremalet for foreliggande uppfinning begransas icke av de har ovan givna speciella utforingsformerna utan endast av foljande pantentansprak.

Claims (3)

Patentansprak:

1. sat vid reduktion av jarnmalm vid forhojd temperatur med utnyttjande av egenvarmet hos reduktionsprodukten fOr avdrivning av flyktiga bestandsdelar, vilka inga i ett kolhaltigt material, kannetecknat darav, att reduktionsprodukten innehaller ett Overskott forkolat material och att reduktionsprodukten eller doss overskott ay forkolat material Mlles i direkt kontald med det raa kol- — — haltiga materialet, varvid ytterligare fOrkolat material och en. brannbar fraktion bildas, vilka anvandas sasorn bransle for att upprAtthalla en forhojd temperatur far reduktion av ytterligare mangder jarnmalm, varvid den ytterligare mangden °eh/eller Overskottet forkolat material tillvaratages och pa nytt anvandes for reduktion av ytterligare mangder maim och foreligger i relativt finfardelad form, medan jarnmahrien bestar av relativt stora stycken, sâ att trots direkt kontakt mellan ugnschargerna en overforing till sammanhangande massor (agglomerat) av &Maria ugnseharger forhindras.

2. Satt enligt patentanspraket 1, kannetecknat darav, att den heta reduktionsprodukten blandas med det kolhaltiga materialet fore utnyttjandet av Overskottet forkolat material och det bildade forkolade materialet for reduktion av ytterligare mkngder maim, varvid de relativt stora styckena reducerad jarnmalm separeras frdn averskottet forkolat material och det bildade forkolade materialet.

3. Satt enligt patentanspraket 2, kannetecknat darav, att separeringen utfares genom siktning av den heta reduktionsprodukten. Anforda publikationer: Patentskrifter fran Sverige 47 047; Storbritannien 269 179, 744742; Tyskland 294707, 488615, 513110.