SK125398A3 - Method and apparatus for making metallic iron - Google Patents

Description

Spôsob -výroby kovového železa a zariadenie k takej výrobe

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu získania kovového železa (metallic iron - železo v nezlúčenom /neviazanom stave), pri ktorom sa oxidy železa v železnej rude redukujú pôsobením tepla a uhlíkatého materiálu ako redukčného činidla. Vynález sa konkrétnejšie týka spôsobu efektnej -výroby kovového železa o vysokej čistote, v ktorom sú oxidy železa účinne redukované, zatiaľ čo rôzne zložky trosky, vrátane hlušiny obsiahnuté v zdroji oxidu železa, napríklad v železnej rude, sú roztavené a oddelené od železnej rudy, a ďalej sa týka spôsobu a zariadenia k priemyslovej výrobe kovového železa.

Doterajší stav techniky

Obvyklý spôsob výroby priamo redukovaného železa je realizovaný tak, že železná ruda alebo palety obsahujúce oxidy železa sú priamo redukované pomocou redukčného plynu s cieľom získať redukované železo. Príkladom je spôsob výroby v šachtovej peci, reprezentovaný procesom podľa Midrexa. Pri tomto spôsobe výroby priamo redukovaného železa je redukčný plyn, získaný zo zemného (prírodného) plynu, hnaný do šachtovej pece z výfučne umiestnenej pri dne pece, kde prebieha redukcia oxidu železa za účelom získania redukovaného železa.

V minulých rokoch bol stredom pozornosti proces výroby redukovaného železa, pri ktorom sa používal namiesto zemného plynu ako redukčného činidla, uhlíkatý materiál, napríklad uhlie. Tento spôsob sa už v praxi realizoval a je známy ako spôsob SL/RN, u ktorého sú zatvrdnuté pelety, vyrábané zo železnej rudy, redukované použitím tepla a uhlia ako

-211756 redukčného činidla.

Iný redukčný proces výroby železa je popísaný v US patente 3,443,931, u ktorého je zmes práškového železa a práškového uhlia aglomerovaná, pričom získaný aglomerát je redukovaný pôsobením tepla na rotačnom nisteji v atmosfére o vysokej teplote, čoho výsledkom je získanie redukovaného železa.

Redukované železo, získané zmieneným spôsobom, je priamo zavedené do elektrickej pece ako zdrojové železo, alebo vo forme brikiet. Spoločne s narastajúcim trendom recyklovať železný šrot, stáva sa redukované železo takisto stredom záujmu, pretože sa dá použiť ako riedidlo nečistôt obsiahnutých v šrote.

Konvenčný spôsob však nezahrňuje separovanie zložiek trosky z odlievaného železa, napríklad SiO₂, Al_a a CaO, ktoré sú obsiahnuté v železnej rude a v uhlíkatom materiáli (uhlie a pod.). Výsledné redukované železo má relatívne malý obsah železa (čistota železa v kovovom železe). V súčasnej praxi sú zložky trosky separované a odstraňované v následnom rafinačnom procese. Zvýšené množstvo trosky nie len znižuje výnos rafinovaného tekutého železa, ale významne zvyšuje prevádzkové náklady elektrickej pece. Z tohto dôvodu sa od redukovaného železa očakáva, že bude bohaté na železo s relatívne malým obsahom zložiek trosky. Pre splnenie týchto požiadaviek je nutné, u zmienených spôsobov výroby redukovaného železa, použiť železnú rudu s vysokým obsahom železa, čo zužuje výber zdrojových materiálov pre výrobu takého železa. Okrem toho, cieľom popísaných konvenčných spôsobov výroby redukovaného železa je získať, ako bezprostredný produkt procesu výroby železa, redukovaný pevný výrobok. Dodatočné kroky, ako skladovanie vytvárania brikiet a požadované ešte pred tým, ako je redukované železo podrobené následnému rafinačnému procesu. Kroky zahrňujú veľké napríklad doprava, ochladzovanie, sú

-311756 energetické straty, pričom samotné briketovanie vyžaduje zvýšený prívod energie a zvláštne zariadenie. Proces redukčného tavenia napríklad známa metóda DIOS, u ktorej sú oxidy železa priamo redukované tak, aby sa získalo roztavené železo. U tohoto spôsobu sú oxidy železa predredukované na čistotu železa s približnou hodnotou 30% až 50%, nasleduje proces, pri ktorom je roztavené železo podrobené priamej redukcii uhlíkom, s cieľom získať kovové železo. Tento spôsob však má jeden problém v tom, že vyžaduje dva kroky, a síce predredukciu a konečnú redukciu v tavenine, čím sa pracovný proces komplikuje, a okrem toho, vplyvom priameho kontaktu medzi roztaveným oxidom železa (FeO), ktorý je v tavenine prítomný, a vymurovkou pece sa táto vymurovka ničí.

Japonská patentová prihláška (kokoku) 56-19366 uvádza spôsob, pri ktorom je aglomerát oxidu kovu, tuhého uhlíkatého materiálu a trosky, redukovaný pôsobením tepla, pričom dochádza k uzavretiu redukovaného kovu šupkou trosky, a to pri zachovaní tvaru aglomerátu, vytvorené puzdro trosky sa ďalej roztaví, čím sa oddelí kov od trosky. U tohto spôsobu je nutné vytvárať veľké množstvo trosky, aby dochádzalo k úplné uzatvoreniu redukovaného kovového železa, a to preto, aby sa zabránilo reoxidácii kovového železa. Preto sa musí zvýšiť obsah troskového materiálu. Okrem toho, tento spôsob pravdepodobne vytvára trosku s relatívne vysokým obsahom FeC, ktorý spôsobuje vážny problém pri praktickej aplikácii tým, že významne škodí vymurovke zariadenia.

Je veľmi dôležité realizovať spôsob výroby kovového železa s relatívne nízkym obsahom zložiek trosky, pretože, tento spôsob viac zhodnocuje kovové železo, znižuje prevádzkové náklady elektrickej pece, a spružňuje výber zdrojových materiálov.

Pretože troska s relatívne veľkým obsahom oxidu železa

-411756 topí vymurovky pece, je pre priemyslovú využiteľnosť tohto spôsobu výroby železa veľmi dôležité, znižovať obsah oxidu železa v troske, aby sa minimalizovala možnosť poškodenia vymurovky.

Podstata vynálezu

Tento problém bol dosiahnutý na základe zohľadnenia uvedených problémov doterajšieho stavu techniky. Cieľom tohto vynálezu je poskytnúť spôsob a zariadenie pre výrobu kovového železa, a to v tuhom alebo roztavenom stave, s vysokou čistotou, ktoré sa ľahko a efektívne vyrába zo železnej rudy, ktorá má relatívne nízky obsah železa, alebo má relatívne vysoký obsah železa, bez toho aby pritom dochádzalo k poškodzovaniu vymurovky pece pri priamom kontakte s roztaveným oxidom železa.

U spôsobu výroby kovového železa podľa tohto vynálezu, je oxid železa, spojený uhlíkatým redukčným činidlom, podrobený redukcii pomocou tepla, pri ktorej sa získava kovové železo, pričom tento spôsob má nasledujúce aspekty:

1) generuje sa šupka obsahujúca kovové železo, ktorá v redukčnom procese použitím tepla rastie. Redukcia pokračuje až do okamihu, keď vo vnútri šupky nie je prítomný žiadny oxid železa, a keď troska v priebehu tohto procesu vo vnútri zmienenej trosky agreguje;

2) generuje sa železná šupka, ktorá počas redukčného procesu vplyvom tepla rastie, pritom redukcia pokračuje až do okamihu, keď vo vnútri šupky nie je prítomný v podstate žiadny oxid železa, pokračuje zahrievanie, aby vo vnútri šupky vytvorená troska mohla z tejto šupky vytiecť;

3) generuje sa železná šupka z kovového železa, ktorá počas redukčného procesu vplyvom tepla rastie, pritom

-511756 redukcia pokračuje až do okamihu, keď vo vnútri šupky nie je prítomný žiadny oxid železa, pokračuje zahrievanie, aby sa roztavené kovové železo oddelilo od roztavenej trosky;

4) generuje sa železná šupka z kovového železa, ktorá počas redukčného procesu vplyvom tepla rastie, pritom redukcia pokračuje až do okamihu, keď vo vnútri šupky nie je prítomný žiadny oxid železa, a keď počas zmienenej redukcie troska vo vnútri šupky agreguje, pričom sa následne agregovaná šupka od kovového železa oddelí.

Pre realizáciu popísaného aspektu 2), môže byť časť kovového železa roztavená, aby sa tým umožnil -výtok roztavenej trosky von zo šupky. V tomto prípade, aby sa zaistila realizácia popísaného aspektu 3), môže nasledovať nauhličovanie vo vnútri šupky kovového železa, za prítomnosti uhlíkatého redukčného činidla, a to za účelom zníženia hodnoty bodu topenia šupky kovového železa a ľahkého roztavenia časti šupky kovového železa.

Ak je realizovaný každý popísaný aspekt 1) až 4), je možné ovládať maximálnu teplotu ohrevu pri redukcii, a to tak, aby nebola menšia ako je hodnota bodu topenia trosky, a zároveň nebola väčšia ako hodnota bodu topenia šupky kovového železa, čím sa o mnoho efektívnejšie riadi reakcia generovaného kovového železa. Tento redukčný krok môže redukcii tuhej fázy, pri ktorej sa redukuje redukcii tekutej fáze, ktorá pokračuje až do okamihu, keď nie je prítomný žiadny oxid železa, skladajúci sa predovšetkým z FeO, pričom je možné u získaného kovového železa efektívne zlepšiť čistotu.

Výraz redukcie pokračuje až do okamihu, keď v šupke kovového železa nie je prítomný žiadny oxid železa znamená, na kvantitatívnom základe, že redukcia pomocou tepla pokračuje až do okamihu, keď obsah oxidu železa, zloženého prevážne z FeO, je znížený na 5% hmotnosti a menej, lepšie predstavovať oxid železa,

-611756 na 2% a menej. Podľa iného hľadiska to znamená, že redukcia pomocou tepla pokračuje až do okamihu, keď obsah oxidu železa, zloženého prevažne z FeO, v troske oddelenej od kovového železa, dosahuje hodnotu nie väčšiu ako 5% hmotnosti, lepšie 2¾ a menej.

Týmto spôsobom získané kovové železo, s vysokou hodnotou čistoty a s príslušnou troskou, sa môže taviť dodaním ďalšieho tepla, a to za účelom oddelenia železa od rozdielu ich špecifických hmotností, môžu nechať ochladzovaním stuhnúť, potom rozdrtiť a následne magneticky (alebo iným spôsobom) oddeliť železo od trosky. Týmto spôsobom je možné získať kovové železo s vysokou hodnotou čistoty a pomerom obsahu kovu nie menším ako 95%, v niektorých prípadoch nie menším ako 98%.

Pri realizácii vyššie popísaného spôsobu, podľa tohto vynálezu, môže mať kompakt oxidu železa, obsahujúci uhlíkaté redukčné činidlo, tvar granulí alebo aglomerátu, a môže sa redukovať pôsobením tepla spôsobom, ktorý zahrňuje nasledujúce aspekty:

trosky pomocou Alternatívne sa

1) kompakt sa pohybuje vo vodorovnej polohe;

2) kompakt je umiestnený na kovovom páse so stenami na obidvoch koncoch, ktoré kompaktu bránia padať mimo pás pri pohybe vo vodorovnom smere;

3) kompakt je umiestnený na vodorovnom povrchu;

4) kompakt je na páse spracovaný prevaľovaním;

5) kompakt padá smerom dolu.

Kompakt môže byť naviac predlžovaný a redukovaný pôsobením tepla spôsobom, ktorý zahrňuje nasledujúce

-Ί11756 aspekty:

6) predĺžený kompakt sa pohybuje smerom dolu vo zvislej polohe.

Aspekt 6 môže zahrňovať dielčie aspekty:

6.1) predĺžený kompakt sa plynulé prepravuje a dodáva do sekcie, v ktorej dochádza k redukcii pomocou tepla, pričom predĺžený kompakt zahrňuje:

6.1.1) podporné kovové pletivo obalujúce predĺžený kompakt;

6.1.2) kovovú tyč, ktorá slúži ako jadro.

Prednosť sa dáva použitiu kovového pletiva alebo tyče, pretože bráni kompakt pred rozlámaním v strednej polohe, a to vplyvom vlastnej hmotnosti pri pohybe smerom dolu.

7) Predĺžený kompakt sa pohybuje smerom dolu pozdĺž zošikmeného povrchu.

Aspekt 7 môže zahrňovať dielčie aspekty:

7.1) predĺžený kompakt je umiestnený na kovovom páse a plynulé dodávaný do sekcie, v ktorej dochádza k redukcii pomocou tepla.

Realizáciou ktoréhokoľvek aspektu sa dá spôsob výroby kovového železa uviesť do praxe o mnoho efektívnejšie.

Zariadenie pre výrobu kovového železa, podľa tohto vynálezu, realizuje popísaný spôsob výroby kovového železa a má nasledujúcu základnú konštrukciu.

Zariadenie pre výrobu kovového železa redukciou kompaktu oxidu železa s obsahom uhlíkatého redukčného

-811756 činidla, a to pomocou tepla zahrňuje:

zariadenie tepelnej redukcie slúžiace k redukcii kompaktu pomocou tepla, kde sa pritom vytvára šupka obsahujúca vo vnútri kovové železo a trosku, taviace zariadenie k roztaveniu šupky a trosky, separátor k separácii roztaveného železa od roztavenej trosky.

U zhora popísaného zariadenia k výrobe kovového železa, ak je kompakt vo forme granulí alebo konglomerátu, môže zmienené zariadenie tepelnej redukcie zahrňovať mechanizmus k redukcii kompaktu, pohybujúceho sa vo vodorovnom smere, pomocou tepla. Uskutočnenie mechanizmu, ktorému sa dáva prednosť, je typu nekonečného rotačného prvku s kúreniskom umiestneným na prvku, nad ktorým sa privádza zmienený kompakt. Nad kúreniskom sa môže v istých intervaloch umiestniť separačný prvok, ktorý má zabrániť tomu, aby kompakty k sebe navzájom prilipli. Separačné prvky sú tvorené odsírovacími látkami, čo znamená, že sa odsírovanie môže uskutočňovať zároveň pri redukcii pomocou tepla.

Popísaný mechanizmus môže mať podobu kovového pásu so stenami umiestnenými na obidvoch koncoch, ktoré kompaktu bránia z pásu padať, mechanizmus pritom kompakt posúva vo vodorovnom smere, pričom pri tomto posune dochádza k redukcii kompaktu, a to pri použití tepla.

Ak sa kompakt vyskytuje vo forme aglomerátu, môže iné zariadenie tepelnej redukcie, ktorému sa dáva prednosť, zahrňovať podávacie zariadenie s vodorovnom rovinou, ktoré slúži k striedavému podávaniu kompaktu umiestneného na vodorovnej rovine, ďalej zahrňuje rozpojovací prvok k oddeleniu kompaktu od podávacieho prvku, ďalej zahrňuje ohrievací mechanizmus slúžiaci k ohrevu kompaktu. Rozpojovacím prvkom môže byť vyklápací prvok, ktorý striedavo mení polohu podávača z vodorovnej do sklonenej

-911756 polohy, alebo tlačný prvok, ktorý vytlačuje kompakt z podávacieho prvku, pritom oddeľovanie kompaktu prebieha hladko.

Kovová podpera môže byť umiestnená na podávacom prvku a prispôsobená k oddeleniu od podávacieho prvku spoločne s kompaktom. Separačné prvky (prednosť sa dáva tomu, aby to boli odsírovacie látky) sa nachádza na podávacom prvku v istých intervaloch, a ich úlohou je zabrániť vzájomnému prilipnutiu kompaktov.

Uskutočnenie podávacieho prvku, ktorému sa dáva prednosť , môže zahrňovať kovový pás slúžiaci k plynulej doprave kompaktu a zaisteniu redukcie pomocou tepla. Je možné sa tým vyhnúť tomu, že časť redukovaného kompaktu sa taví a priľnavosťou sa kumuluje na vnútornom povrchu pece. Ak sa použije toto uskutočnenie, potom sa kovový pás, používaný k doprave kompaktu, spoločne s redukovaným kovovým železom roztaví ako roztavené železo.

Uskutočnenie zmieneného taviaceho zariadenia, ktorému sa dáva prednosť, môže zahrňovať sklonenú podlahu, na ktorej dochádza k roztaveniu kompaktu, kĺzajúceho na zmienenú podlahu, vplyvom tepla.

K dosiahnutiu účinnejšej redukcie pomocou tepla, zmienené zariadenie tepelnej redukcie zahrňuje:

- mechanizmus k redukcii kompaktu pomocou tepla pri súčasnom prevracaní kompaktov,

- mechanizmus slúžiaci k prevracaniu kompaktov a oddel'ovaciu jednotku k oddeleniu kompaktov od povrchu na ktorom dochádza k prevracaniu kompaktov, a ďalej tepelné redukčné zariadenie slúžiace k ohrevu kompaktu.

Zmienené zariadenie tepelnej redukcie a taviace zariadenie sa môže integrovať do tepelného redukčného taviaceho zariadenia, ktoré zahrňuje zariadenie k prevracaniu kompaktov, ktoré má sklonený povrch k postupnému prevracaniu kompaktov pozdĺž skloneného

-1011756 povrchu, a ďalej separačnú sekciu slúžiacu k oddeľovaniu kompaktov od skloneného povrchu slúžiaceho k prevracaniu kompaktov, a ďalej mechanizmus pre redukciu a tavenie kompaktu pomocou tepla. Zariadenie umožňuje účinnú, plynulú redukciu a tavenie kom paktov, a to pomocou tepla.

V zmienenom tepelnom redukčnom taviacom zariadení môže povrch k prevracaniu kompaktov zahrňovať vnútorný povrch prvku podobnému kanáliku v tvare oblúka, v tvare V alebo s podobným vybraním, pričom tento povrch je po celej dĺžke sklonený. Umožňuje to ľahšiu redukciu a tavenie pomocou tepla.

Ďalšie uskutočnenie zariadenia tepelnej redukcie, ktoré spracováva kompakty vo forme granúl alebo aglomerátov, môže zahrňovať mechanizmus, ktorý kompaktom umožňuje padať smerom dolu a počas pádu sa podrobiť tepelnej redukcii. Alternatívne tepelné redukčné taviace zariadenie, ktoré integrálne zahrňuje zariadenie tepelnej redukcie a taviace zariadenie, môže ďalej zahrňovať priestor, ktorý granúliam dovoľuje padať dolu, ďalej zahrňuje ohrievací prvok určená k redukcii a taveniu granulovaného kômp aktu, a to pomocou sekvenčnej aplikácie tepla na padajúce granule.

Separátor zahrňuje ponornú stenu k zachytávaniu roztavenej trosky a roztaveného železa na jednej strane steny, a ďalej k uvoľneniu roztavenej trosky z jednej strany steny a roztaveného železa z druhej strany. Tým sa plynulé separuje troska od železa.

Pokiaľ sa používa predĺžený kompakt, môže zariadenie tepelnej redukcie zahrňovať mechanizmus redukcie predĺženého kompaktu pomocou tepla, a to pri pohybe predĺženého kompaktu v zvislom smere, alebo v smere pozdĺž smerom dolu skloneného povrchu. Tým sa umožňuje plynulá redukcia predĺženého kompaktu pomocou tepla, a to pri jeho pohybe v zvislom smere, alebo pozdĺž smerom dolu skloneného povrchu.

Ak sa používa predĺžený kompakt, môže sa tento

-1111756 predĺžená kompakt pomocou podávača plynulé dodávať na kovový pás, ktorý ho dopraví do zariadenia tepelnej redukcie, kde sa pomocou tepla podrobí redukcii. V tomto prípade sa kovový pás takisto roztaví spoločne s kovovým železom získaným pomocou redukcií, pričom získaná tavenina sa zhromažďuje ako roztavené železo.

Zariadenie k výrobe kovového železa, podľa tohto vynálezu, môže ďalej zahrňovať prostriedok k podávaniu kovového pásu, s na ňom umiestneným kompaktom, do zariadenia tepelnej redukcie a taviaceho zariadenia, kde sa kompakt podrobí redukcii a taveniu pomocou tepla. Ak má kompakt v tomto prípade podobu granule alebo aglomerátu, kovový pás môže zahrňovať steny vytvorené na obidvoch koncoch pásu, ktoré kompaktu bránia padať z kovového pásu, a zároveň sa umožnil pohyb kompaktu vo vnútri zariadenia tepelnej redukcie vo vodorovnom smere, kde dochádza k redukcii kompaktu pomocou tepla. Ak sa redukuje predĺžený kompakt, môže sa použiť formovací prostriedok, ktorý slúži k plynulému formovaniu predĺženého kompaktu a jeho doprave na kovový pás a následnej redukcii a taveniu pomocou tepla. Kovový pás sa taví v taviacom zariadení, kde sa spojuje s kovovým železom získaným redukciou, pričom takto získaná tavenina sa zhromažďuje ako roztavené železo.

Prehľad obrázkov na výkrese

Pri preštudovaní nasledujúceho popisu a priložených výkresov sa lepšie objasnia výhody tohto vynálezu.

Obr. 1 znázorňuje priečny rez kompaktom, na ktorom je zobrazený postup redukcie pri realizácii tohto vynálezu, obr. 2 znázorňuje sadu náčrtov zobrazujúcich priečny rez peletou, ktorá je podrobovaná redukcii pomocou tepla pri rôznych hodnotách teploty, obr. 3 znázorňuje sadu náčrtov, na ktorých je

-1211756 zobrazená zmena vzhľadu redukovanej palety pri zmene redukčnej doby a pri teplote 1500°C, obr. 4 znázorňuje graf, na ktorom sú zobrazené zmeny pomeru metalizácie v redukovanej pelete v danom redukčnom čase a pri redukčnej teplote 1500°C, obr. 5 znázorňuje graf, na ktorom je zobrazená zmena v obsahu zložiek v danom redukčnom čase a pri redukčnej teplote 1500°C, obr. 6 znázorňuje graf, na ktorom je zobrazená zmena obsahu FeO redukovanej pelety v danom redukčnom čase a pri redukčnej teplote 15OO°C, obr. 7 znázorňuje graf, na ktorom je zobrazená zmena obsahu uhlíku redukovanej pelety v danom redukčnom čase a pri redukčnej teplote 1500°C, obr. 8 znázorňuje postupový diagram redukčného procesu výroby železa, a to podľa uskutočnenia tohto vynálezu, obr. 9 schematicky znázorňuje priečny rez druhým uskutočnením zariadenia pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu, obr. 10 schematicky znázorňuje pôdorys zaradenia, podľa tretieho uskutočnenia tohto vynálezu, pre výrobu kovového železa, obr. 11 schematicky znázorňuje priečny rez pozdĺž čiary Z-Z a Y-Y na obr. 10, obr. 12 schematicky znázorňuje priečny rez štvrtým uskutočnením zariadenia podľa tohto vynálezu, obr. 13 schematicky znázorňuje priečny rez pozdĺž čiary A-A na obr. 12, obr. 14 schematicky znázorňuje priečny rez piatym uskutočnením zariadenia pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu, obr. 15 schematicky znázorňuje priečny rez šiestym uskutočnením zariadenia a spôsob (používa suspenzný spôsob výroby) pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu,

-1311756 obr. 16 schematicky znázorňuje priečny rez siedmym uskutočnením zariadenia a spôsob (používa ako palivo redukčný plyn generovaný redukčným procesom) pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu, obr. 17 schematicky znázorňuje priečny rez ôsmym uskutočnením zariadenia a spôsob pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu, obr. 18 schematicky znázorňuje priečny rez deviatym uskutočnením zariadenia pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu, obr. 19 schematicky znázorňuje priečny rez desiatym uskutočnením zariadenia pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu, obr. 20 schematicky znázorňuje priečny rez jedenástym uskutočnením zariadenia pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu, obr. 21 schematicky znázorňuje priečny rez dvanástym uskutočnením zariadenia pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu, obr. 22 schematicky znázorňuje pôdorys dvanástym uskutočnením zariadenia pre výrobu kovového železa podľa tohto vynálezu,

Príklady uskutočnenia vynálezu

Spôsob výroby kovového železa, podľa tohto vynálezu, zahrňuje vytvorenie kompaktu z práškovej zmesi, ktorá sa skladá zo železnej rudy obsahujúcej oxidy železa a uhlia (alebo podobný prvok), ktoré slúžia ako uhlíkaté redukčné činidlo, pričom vytvorený kompakt môže mať tvar zŕn, peliet a iné tvary. Znakom tohto spôsobu je skutočnosť, že sa vytvára šupka kovového železa, ktorá v priebehu redukcie pomocou tepla rastie. Redukcia pokračuje až do okamihu, keď vo vnútri šupky už nezostal žiadny oxid železa.

-1411756

Počas štúdia nových spôsobov výroby kovového železa, ktoré môžu nahradiť ako nepriamy spôsob výroby, napríklad vo vysokej peci, tak i priamy spôsob -výroby, napríklad už zmienený spôsob SL/RN, majiteľ tohto vynálezu zistil, že keď kompakt, v tvare zŕn, peliet alebo iných tvarov, práškových oxidov železa a uhlíkatých redukčných činidiel, sa ohrieva v neoxidujúcej atmosfére, nastane nasledujúci jav. Po zahriatí kompaktu prítomné uhlíkaté redukčné činidlo redukuje oxidy železa nasledujúcim spôsobom:

redukcia pokračuje smerom od obvodu kompaktu, pričom železo generované počas počiatočného štádia redukcie difunduje a spojuje sa na povrchu kompaktu, kde vytvára šupku kovového železa. Redukcia oxidov železa pomocou uhlíkatého redukčného činidla postupuje vo vnútri šupky tak, že nastane stav, a to v krátkom časovom úseku, keď sa vo vnútri zmienenej šupky už nenachádza žiadny oxid železa. Takto generované kovové železo ľnie k vnútornému povrchu šupky, ktorá v súlade s tým rastie. Na druhej strane väčšina trosky, ako vedľajší produkt ako hlušiny obsiahnutej v zdroji železnej rudy, tak i popola v uhlíkatom redukčnom činidle, sa zhromažďuje vo vnútri šupky kovového železa. Kovové železo s vysokým obsahom čistého železa vytvárujúce šupku sa dá ľahko oddeliť od zhromaždenej trosky.

Tento jav ktorý sa vyskytuje počas redukcie, a ktorá bude neskoršie popísaný, bude prebiehať následovne. Obr. 1A až 1F znázorňuje priečny rez kompaktom a zobrazuje jav, ktorý nastáva pri realizácii spôsobu podľa tohto vynálezu. Ak je kompakt 1, zložený z materiálu obsahujúceho oxid železa a uhlíkaté redukčné činidlo a vyskytujúce sa v tvare znázornenom na obr. 1A, zahrievaný, napríklad pri teplote 1450 až 1500°C v atmosfére bez kyslíka, postupuje redukcia oxidu železa od obvodu kompaktu la generované kovové železo difunduje a spojuje sa dohromady tak, aby sa vytvorila šupka kovového železa la (obr. 1B). Tak ako pokračuje zahrievanie,

-1511756 oxidy železa vo vnútri šupky la sa rýchlo redukujú (obr. 1C) uhlíkatým redukčným činidlom prítomným vo vnútri šupky la a redukciou pomocou CO generovaným reakciou medzi uhlíkatým redukčným činidlom a oxidmi železa. Takto získané kovové železo Fe ľnie k vnútornému povrchu šupky, ktorá v súlade s tým rastie. Na druhej strane väčšina trosky Sg, ako vedľajší produkt, ktorá pochádza zo zmienenej hlušiny, sa zhromažďuje vo vnútri šupky la.

Redukcia pomocou tepla prebieha podľa nasledujúcich schém:

FeO + xC -> Fe + x CO

FeO_x + (x/2)C -> Fe + (x/2)C0₂

Y = Y + Y

1)

2)

3) kde Y = chemický ekvivalent (mol) uhlíka potrebného pre redukciu,

Y = množstvo (mol) uhlíka potreného k uskutočneniu reakcie podľa 1)

Y₂ = množstvo (mol) uhlíka potrebného k uskutočneniu reakcie podľa 2).

Ak sa pripravujú kompakty, s použitím oxidu železa, obsahujúci materiál a uhlíkaté redukčné činidlo, stanoví sa pomer miesenia medzi oxidom železa a uhlíkatým redukčným činidlom tak, aby množstvo uhlíkatého redukčného činidla nebolo menšie, ako teoretický ekvivalent vyjadrený schémou 3). Umožňuje to efektívny postup pri redukcii pomocou tepla.

Tak ako to už bolo popísané, podľa tohto vynálezu, vytvára sa na okraji kompaktu la šupka kovového železa, a to v počiatočnom štádiu redukcie pomocou tepla, pričom redukcia pokračuje ďalej vo vnútri dutiny definovanej šupkou la, čím sa významne zlepšuje efektívnosť redukčného procesu.

Konečná teplota ohrevu pri redukcii sa môže ovládať tak, aby nebola menšia ako hodnota bodu topenia prítomnej trosky, a nebola väčšia ako hodnota bodu topenia šupky

-1611756 kovového železa la. Ak sa koncová teplota rovná alebo je väčšia ako je hodnota bodu topenia šupky kovového železa la. generované kovové železo sa začne topiť a agregovať, čo by malo za následok, že sa nevytvorí šupka z kovového železa a následná redukcia neprebehne efektívnym spôsobom. Ak zo šupky la vytečie nezredukovaný roztavený oxid železa, dôjde pravdepodobne k poškodeniu vymurovky pece. Naopak platí, že ak je koneční teplota ohrevu zvolená tak, že nie je menšia ako hodnota bodu topenia prítomnej trosky, troska sa roztaví a agreguje, kovové železo difunduje a spojí sa dohromady veľmi intenzívne, čo má za následok, že šupka z kovového železa la rastie správne, zatiaľ čo troska Sg sa oddeľuje od šupky la. tak ako to je znázornené na obr. 1C a 1 D.

Tak ako to už bolo uvedené, kľúčovým znakom tohto vynálezu je, že sa vytvára šupka kovového železa a vo vnútri tejto šupky prebieha redukcia efektívnym spôsobom, čo takto u konvenčného nepriameho a priameho spôsobu výroby železa neprebieha, pričom sa, podľa tohto vynálezu, významne zvyšuje samotná redukcia pomocou tepla. Šupka z kovového železa la rastie, keď uhlíkaté redukčné činidlo, prítomné v kompakte, progresívnym spôsobom tento kompakt redukuje. Akonáhle je vytvorená šupka z kovového železa la, uhlíkaté redukčné Činidlo a generovaný CO pokračuje v redukcii materiálu vo vnútri šupky la. Atmosféra, v ktorej dochádza k redukcii, nemusí sama byť redukčnou atmosférou, ale môže byť neoxidačnou atmosférou, napríklad atmosférou obsahujúcou dusík. Týmto sa tento spôsob redukcie líši od konvenčného spôsobu.

V pelete je prítomné všetko redukčné činidlo určené k redukcii oxidu železa. Nie je nutné použiť vonkajšie redukčné činidlo, ani sa nemusí v priebehu redukcie privádzať ďalšie pevné alebo plynné redukčné činidlo. Redukčným činidlom v procese redukcie môže byť iba uhlíkaté redukčné činidlo prítomné v kompakte. Šupka z kovového

-1711756 železa môže byť v styku s atmosférou v peci, pritom nie je nutné šupku pokrývať plášťom alebo inou vrstvou.

Zhora zmienená redukcia pomocou tepla postupuje vo forme redukcie pevnej fáze, ktorá nespôsobuje tavenie šupky kovového železa la. Redukcia tekutej fáze takisto prebieha v neskoršom alebo koncovom štádiu redukčnej reakcie, a to z nasledujúceho dôvodu. Priestor vo vnútri šupky kovového železa obsahuje vysoko redukčnú atmosféru vplyvom prítomnosti uhlíkatého redukčného činidla a CO, generovaného redukčnou reakciou redukčného činidla, čo má za následok podstatné zvýšenie redukčnej efektívnosti. V tak vysoko redukčnej atmosfére sa kovové železo vo vnútri šupky la podrobuje nauhličovaniu, čím sa hodnota jeho bodu topenia postupne znižuje. Výsledkom je, že sa časť kompaktov v neskoršom alebo koncovom štádiu redukčnej reakcie taví, čím oxidy železa podstupujú redukciu v tekutej fáze. Nastavením relatívne nízkej redukčnej teploty sa môže redukcia realizovať iba v pevnej fáze. Platí, že čím je vyššia redukčná teplota, tým rýchlejšie prebieha redukcia, takže relatívne vysoká teplota je pre dokončenie reakcie v krátkej dobe výhodná. Pritom je žiadúce, aby redukčná reakcia končila redukciou tekutej fáze.

Či je, alebo nie je zmienená redukčná reakcia dokončená, sa môže potvrdiť meraním koncentrácie CO alebo C0₂ prítomného v plynnej atmosfére, ktorá vzniká počas redukcie pôsobením tepla. Inými slovami, vznikajúci plyn je v pravidelných intervaloch odvádzaný z vnútrajšku pece, kde reakcia prebieha.

Pokiaľ nie je v plyne zaistená prítomnosť CO alebo

C0₂, ukazuje to na ukončenie redukčnej reakcie. Tento spôsob využíva skutočnosť, že redukcia pomocou tepla zahrňuje redukčnú reakciu uskutočňujúcu pomocou samotného uhlíkatého reakčného činidla, a ďalej redukčnú reakciu uskutočňovanú pomocou CO, ktorý vzniká reakciou medzi uhlíkatým činidlom

-1811756 redukované najmenej koncentrácia plynov a oxidmi železa. Po úplnej redukcii oxidov železa sa obidva plyny (CO a C0₂) už negenerujú. V praxi nie je nutné v reakcii pokračovať až do úplného ukončenia uvoľňovania CO a C0₂. Vynálezca potvrdzuje, že záleží na vnútornom objeme pece v ktorej reakcia prebieha, ale ak. koncentrácia CO a C0₂ v plyne pece poklesne na približne 2% objemu, je 95% hmotnosti oxidov železa, ak poklesne na 1% alebo menej, je redukované najmenej 98% hmotnosti oxidu železa.

V stave znázornenom na obr.lD, oxidy železa, zložené prevážne z FeO a nachádzajúce sa v kompakte, sú v podstate všetky redukované na kovové železo (obsah oxidu železa, zisťovaný v priebehu redukcie, netvorí viac ako 5% hmotnosti, pričom je experimentálne potvrdené, že netvorí viac ako 2% hmotnosti a nie viac ako 1% hmotnosti) , a niektoré oxidy železa, zložené väčšinou z FeO a fúzované do vnútrajšku agregátu roztavenej trosky Sg, sú takisto väčšinou redukované (obsah oxidov železa, zložených väčšinou z FeO a obsiahnutých v troske a zisťovaný v priebehu redukcie, netvorí viac ako 5% hmotnosti, pričom je experimentálne preukázané, že netvorí viac ako 2% hmotnosti a nie viac ako 1% hmotnosti). V súlade s tým je možné efektívnym spôsobom získať kovové železo s relatívne vysokou čistotou železa, a to ochladzovaním kompaktov v stave znázornenom na obr. ID, rozdrvením ich šupiek z kovového železa v drviči a magnetickou separáciou kovového železa od trosky. Alternatívne je možné udržiavať ohrev pri rovnakej alebo vyššej teplote až do dosiahnutia stavu na obr. ID, keď časť alebo všetky šupky z kovového železa la sú roztavené, takže je možné trosku separovať od kovového železa, čo bude popísané neskoršie.

Ak ohrev pokračuje pri mierne zvýšenej teplote, tak ak je to potrebné, následne po dosiahnutí stavu znázornenom na obr. ID, sa časť šupky z kovového železa la roztaví, tak ako

-1911756 to je napríklad znázornené na obr. 1E. Troske Sg to umožňuje vytekať z šupky lá, čo uľahčuje separáciu kovového železa od trosky. Alternatívne môže ohrev pokračovať až do dosiahnutia stavu znázorneného na obr. 1E, pričom sa celá šupka lá roztaví a agreguje, a to preto, aby sa mohla oddeliť od trosky Sg, ktorá sa roztavil a a agregovala už skôr. Takto pripravená hmota, nachádzajúca sa v stave znázornenom na obr. 1E alebo IF, sa drví, pričom sa rozdrví iba krehká šupka a kovové železo zostáva vo forme aglomerátov. Rozdrvená hmota sa presieva na sitách so zodpovedajúcou veľkosťou ôk, alebo sa podrobuje magnetickej separácii, čím sa ľahko získava kovové železo s relatívne vysokou čistotou železa. Okrem toho je možné k oddeleniu roztaveného kovového železa od trosky využiť i rozdiel v špecifickej gravitácii kovového železa a trosky.

Šupku z kovového železa je možné roztaviť nie len ohrevom pri vyššej teplote až do dokončenia redukcie, ale takisto znížením hodnoty bodu topenia šupky z kovového železa, a to nauhličením zmienenej šupky. V poslednom štádiu redukcie vo vnútri šupky kovového železa, vnútorne silne redukčná atmosféra spôsobuje nauhličenie kovového železa so súčasným znížením hodnoty bodu topenia redukovaného železa. Preto, dokonca i pri udržiavaní hodnoty redukčnej teploty, je možné šupku la roztaviť znížením hodnoty bodu topenia.

Uhlíkaté redukčné činidlo, použiteľné podľa tohto vynálezu, zahrňuje uhlie, kos alebo iný podobný uhlíkatý materiál podrobený suchej destilácii, napríklad ropný koks, akúkoľvek inú formu uhlíkatého materiálu. Bežne sa používa práškové presiate uhlie, ale je možné použiť i práškový koks. Okrem toho sa môže napríklad použiť i prach z vysokej pece, ktorý sa zhromažďuje ako odpad obsahujúci uhlíkatý materiál. Aby redukcia pomocou tepla prebiehala efektívnym spôsobom, malo by byť použité uhlíkaté redukčné činidlo obsahovať uhlík s hodnotou najmenej 70% hmotnosti, lepšie

-2011756 najmenej 80% hmotnosti. V prípade použitia vysokopecného prachu s obsahom oxidov železa a uhlíkatého redukčného činidla, nie je zmienená hodnota množstva obmedzená. V prípade použitia vysokopecného prachu môže obsah uhlíka dosahovať hodnoty aspoň 20% hmotnosti. Okrem toho, aby sa zvýšila špecifická povrchová plocha uhlíkatého činidla, nemala by veľkosť zŕn presahovať hodnotu 2 mm, lepšie menšia ako 1 mm.

U súčasného uskutočnenia sa homogénnym spôsobom zmiesi oxid železa, uhlíkaté redukčné činidlo a ak to je nutné i spojiva, a takto vzniknutá zmes sa ďalej formuje do aglomerátov, zŕn brikiet, peliet tyčí a iných tvarov kompaktov, pričom výsledné kompakty sa podrobujú redukcii pomocou tepla. Množstvo uhlíkatého redukčného činidla, ktoré sa má miesiť, nemá byť menšie ako teoretický chemický ekvivalent potrebný k redukcii podľa zmienenej schémy 1) až 3). Množstvo položiek y^ a y , uvedených v schéme 1) a 2) sa mení podľa vlastností materiálu (chemické zloženie, veľkosť zrna, veľkosť peliet atď.) a redukčnej teploty. Teoretický chemický ekvivalent sa stanovuje meraním hustoty plynov CO a C0₂, ktoré sa uvoľňujú v malých redukčných zariadeniach, kde sa pelety redukujú pri špecifickej teplote. Pelety s uhlíkatým redukčným činidlom sa pridávajú v množstve, ktoré je mierne väčšie ako nutné množstvo, a to iba v prípade podľa schémy l). Uhlíkaté redukčné činidlo sa používa s prebytkom, so zreteľom na množstvo spotrebované na nauhličovanie za účelom zníženia hodnoty bodu topenia šupky z kovového železa.

Podľa toho čo už bolo uvedené, nie je konečná teplota počas redukcie pomocou tepla menšia ako hodnota bodu topenia trosky, ako vedľajšieho produktu, a nie je väčšia ako hodnota bodu topenia šupky kovového železa. Nie je však nutné vopred stanovovať konečnú teplotu, pretože teplota trosky sa mení v závislosti na množstve hlušiny v železnej

-2111756 rude alebo iných zdrojov oxidov železa, a takisto v závislosti na obsahu oxidu železa v troske. Nič menej, redukčná teplota klesá na hodnoty, ktorým sa dáva prednosť, v rozmedzí 135 až 1540°C, lepšie v rozmedzí 1400 až 1540°C, najlepšie na hodnoty 1430 až 1500°C. Takým, rozsahom teplôt pri redukcii získame kovové železo s veľkou čistotou železa, a čistote aspoň 95% hmotnosti a pomerom kovu, ktorý obvykle nebýva menší ako 98% hmotnosti, v niektorých mimoriadnych prípadoch nebýva menší ako 99% hmotnosti.

Pokiaľ ide o trosku ako vedľajší produkt, môže byť obsah oxidov železa v nej obsiahnutých (hlavne FeO) znížený na hodnotu nie väčšiu ako 5% hmotnosti, obvykle na 2% hmotnosti, pri zvlášť výhodných podmienkach redukcie pomocou tepla, na hodnotu nie väčšiu ako 1% hmotnosti.

Tento znak vynálezu je výhodný v tom, že bráni poškodeniu stien pece, ku ktorému dochádza priamym stykom s roztaveným oxidom železa. Podľa tu zmienených redukčných spôsobom výroby železa, pri ktorých oxidy železa obsiahnuté v železnej rude a pod., sú podrobené redukcii pomocou tepla pri použití uhlíkatých materiálov, alebo pri ktorých kovové železo, získané v priebehu redukcie, je separované od prítomnej trosky, zostáva značné množstvo oxidov železa (prevážne FeO) v troske nezredukované, čo spôsobuje poškodenie vymurovky pece. Podľa tohto vynálezu sú oxidy železa (prevážne FeO), obsiahnuté v troske, väčšinou zredukované, takže troske zostáva, pokiaľ vôbec, iba veľmi málo nezredukovaných oxidov železa. Problém poškodenia vymurovky pece tým prestáva v priebehu redukčného kroku, separácie trosky.

Pretože takto získané kovové železo má relatívne vysokú čistotu a neobsahuje zložky trosky, môže sa použiť počas celej doby používania ako zriedovacia zložka pri výrobe oceli. Pretože kovové železo obsahuje rad nečistôt, by aktuálny, a to nielen ale i v nasledujúcom kroku

-2211756 napríklad síry a fosfor, musí sa podrobiť rafinácii, pokiaľ samozrejme také nečistoty spôsobujú problémy. Okrem toho, kovové železo umožňuje, aby obsah uhlíka v železe mohol byť upravený.

Kovové železo môže vytvárať neporušenú uzavretú šupku. V tejto forme sa väčšina (pokiaľ nie všetko), redukovaného železa vyskytuje ako jeden kus )alebo hmota) oddelený od trosky. Dokonca i po tom, čo sa šupka čiastočne (alebo celá) roztaví, zostáva väčšina redukovaného železa vo forme kusov alebo hmoty. Pri realizácii tohto vynálezu nie je vzniknutej šupke z kovového železa dovolené taviť sa, pokiaľ sa roztavená troska agreguje, čo platí i pre následný krok separácie trosky od kovového železa. Tento postup minimalizuje množstvo síry a fosforu v získanom kovovom železe. Mechanizmus tejto činnosti je popísaný nižšie. Po dokončení procesu redukcie, ak je kovové železo spoločne s troskou roztavené, môže sa časť síry a fosforu v roztavenej troske zmiešať s roztaveným kovovým železom. Ak sa krok redukcie a následný krok separácie trosky realizuje tak, že kovové železo zostáva v pevnom stave a z dôvodu separácie sa taví iba troska, potom sa síra a fosfor v uhlíkatom redukčnom činidle, napríklad uhlí, taví v roztavenej troske a odstráni sa spoločne s troskou, čím sa minimalizuje vstup síry a fosforu do kovového železa.

Tento vynález bude ďalej podrobnejšie popísaný v jednotlivých uskutočneniach, ktoré nie sú navrhnuté tak, aby obmedzovali podstatu vynálezu. Je možné realizovať rôzne variácie a modifikácie, a to bez vzdialenia sa podstate vynálezu.

Uskutočnenie 1:

Práškové uhlie (uhlíkaté redukčné činidlo), železná ruda (materiál obsahujúci železo) a spojivo (bentonit), keď

-2311756 každá uvedené zložka má zloženie uvedené v tab. 1, as keď priemerný priemer zrna nepresahuje hodnotu 46/xm, sú zmiešané v pomere uvedenom v tab. 1. Výsledná zmes bolo sformovaná do guľových peliet s priemerom 17 mm. Takto vytvorené pelety boli podrobené redukcii pomocou tepla v bezkyslíkovej atmosfére (atmosféra dusíka) počas doby 20 minút a pri teplote 1400 °C, 1450°C a 1500°C a následnému ochladeniu. Bol skúmaný priečny rez redukovanými peletami. Na obr. 2 sú znázornené typické priečne rezy peletami. V tabuľkách uvedené písmeno T znamená celkový (total) a M znamená kovový (metallic).

Tab. 1

Podmienky výroby peliet

Železná ruda	Pomer miesenia (%) 80,3	T.Fe (%) 69,7	FeO (%) 38,5	SiO (%)2 1,5	Al 0 d)3 0,44	CaO (%) 0,5
Uhlie	Pomer miesenia (%) 83,5	T uhlík (%) 83,5	pevný uhlík (%) 78,4	prchavé látky (%) 17,1		obsah popola (%) 4,5
Spoj ivo	Pomer miesenia (¾) 1,2	SiO (M2 69,2	Al 0 (%T 3 14,7	CaO (%) 0,9
Peleta	T.Fe (%) 56,1	T uhlík (%) 15,4	prchavé látky (%) 14,4	SiO 2 (%) 3,3	Al 0 2 3 (%) 0,9	CaO (¾) 0,5

V peletách (br. 2) redukovaných pomocou tepla s hodnotou teploty 1400°C a 1500 sa na povrchu peliet vytvára šupka z kovového železa, pričom kovové železo pri akumulácii ľnie k vnútornému povrchu šupky a troska aglomeruje oddelene od šupky vo vnútornom priestore definovanom zmienenou šupkou. Zdá sa, že sa v redukovanej

-2411756 pelete pri teplote 1500°C vytvorená šupka z kovového železa po dokončení redukcie taví, pričom roztavené kovové železo a roztavená troska tuhnú oddelene a vzniká kovové železo s kovovým leskom a sklovitá hmota trosky (zodpovedajúca fotografia na obr. 2 znázorňuje iba kovové železo získané odstránením trosky po rozdrvení). Tab. 2 zobrazuje chemické zloženie sklovitej trosky.

Tab. 2

Chemické zloženie redukovaných peliet Doba redukcie: 20 minút

Jednotka: % hmotnosti

Redukčná teplota	1400°C	1450°C	1500°C
T.Fe	94.20	94,33	99,10
M.Fe	89,42	93,02	98,88
FeO	4,70	0,79	0,28
SiO	2,21	1,44	0,22
Al δ	1,02	0,45	0,01
CaÔ 3	0,43	0,20	0,01
T.uhlík	0,60	0,42	0,49
S	0,062	0,068	0,072
Pomer obs. kovu	94,93	98,61	99,78

Tab. 3

Chemické zloženie sklovitej látky

Jednotka: % hmotnosti

M.FF	FeO	Cao	SiO 2	Al 0 2 3
8,46	0,18	4,47	57,53	1,55

V redukovaných peletách (tab. 2) pri teplote 1500°C, stuhnuté kovové železo (obr. 2) eliptického tvaru a kovového lesku neobsahuje skoro žiadne zložky trosky, pričom

-2511756 redukované kovové železo, s pomerom obsahu kovu nie menším ako 99% hmotnosti, je v podstate úplne oddelené od trosky. Na druhej strane, v peletách, redukovaných pri teplote 1400°C alebo 1450°C, stále zostáva šupka kovového železa, a ich chemické zloženie ukazuje, že redukcia oxidov železa nie je dostatočná. Obr. 2 ukazuje, že v týchto peletách je šupka z kovového železa už oddelená od agregovanej trosky vo vnútri šupky. To neznamená, že granulované kovové železo s vysokou čistotou železa je možné získať:

drvením redukovaných peliet a zhromažďovaním kovového železa magnetickou separáciou; pokračujúcim zahrievaním pri vyššej teplote, pri ktorej sa taví časť šupky kovového železa, a keď má roztavená troska možnosť odtekať z vnútrajšku šupky, a keď nasleduje separácia kovového železa od trosky; alebo pokračujúcim zahrievaním pri vyššej teplote,a to za účelom roztaviť celú šupku kovového železa a umožniť roztavenému železu a roztavenej troske oddelene agregovať.

Obr. 3 znázorňuje rozdiel vo vzhľadu peliet, pozorovaných vtedy, keď redukčná doba sa mení od 3 minút do 15 minút pri redukčnej teplote 1500°C. tabuľka 4 až 7 ukazuje zmenu pomeru obsahu kovu, obsah zložiek trosky, obsah oxidu železa, obsah uhlíka, a to pri zmene redukčnej doby.

-2611756

Tab. 4

Vplyv doby redukcie na chemické zloženie redukovaných peliet

Jednotka: % hmotnosti

Doba redukcie	3	5	6	9	12	15
T.Fe	83,75	92,35	98,50	98,75	99,03	98,98
M.Fe	71,75	92,16	98,04	98,08	98,30	98,40
FeO	14,01	0,23	0,27	0,29	0,20	0,34
SiO	4,04	3,42	0,22	0,18	0,27	0,27
Al δ	1,49	1/34	0,29	0,01	0,01	0,01
CaÔ	0,64	0,56	0,03	0,01	0,01	0,01
T.uhlík	5,57	0,79	0,51	0,46	0,48	0,68
S	0,061	0,064	0,066	0,066	0,071	0,074
Pomer
obsahu
kovu (%)	86,57	99,79	99,53	99,32	99,26	99,41

Ako to je možné vidieť na obr. 3, nie je ešte u palety tri minúty po začiatku ohrevu vidieť žiadna zvláštna zmena. Na obr.4 je však vidieť, že v palete postupovala redukcia oxidov železa veľmi výrazne. Päť minút po zahájení ohrevu sa na povrchu pelety objavuje kovový lesk, ktorý ukazuje na to, že sa vytvára šupka kovového železa. Okrem toho, T.Fe kovového železa je v prebytku s hodnotou 90% hmotnosti. Šesť minút po ohreve má obsah T.Fe kovového železa hodnotu nie menšiu ako 98% hmotnosti, tak ako je to znázornené na obr.4.

V tomto okamihu sa dá pozorovať, že časť šupky kovového železa sa taví, čím roztavenej troske umožňuje vytekať z vnútorného priestoru šupky. Po deviatich minútach sa taví väčšina šupky kovového železa a agreguje sa do podoby smaženého vajca, pritom kovové železo aglomeruje do podoby žitka, pričom sklovitá troska agreguje okolo kovového železa v podobe bielka. Po tejto dobe sa tvar kovového železa

-2711756 trocha mení, ale ako je to vidieť v t.ab.4, nevykazuje koncentráciu T.Fe v kovovom železe ďalší vzrast. Ukazuje to skutočnosť, že redukcia oxidu železa obsiahnutého v pelete pokračuje veľmi rýchle a je takmer ukončená, zatiaľ čo sa vytvára šupka kovového železa, a potom čo je šupka vytvorená pri zvýšenej redukčnej reakcii vo vnútri šupky, separácia kovového železa od trosky ďalej pokračuje. Z tab.4 a obr.4 až 7 je vidieť, že šesť minút po zahájení redukcie pomocou tepla je obsah trosky a FeO v získanom kovovom železe znížený na veľmi nízku hodnotu, pritom sa získava kovové železo s pomerom obsahu kovu nie menším ako 99%.

Je pochopiteľné, že ak obsahuje kompakt, zložený z materiálu obsahujúceho oxid železa a uhlíkatého redukčného činidla, toľko uhlíkatého redukčného činidla, že sa jeho hodnota rovná alebo je väčšia ako ekvivalent požadovaný pre redukciu oxidov železa obsiahnutých v kompaktu, potom sa, pri ohriatí kompaktu na teplotu okolo 1400°C a vyššiu, vytvorí na obvodu kompaktu kovové železo, a to v počiatočnom štádiu ohrevu, a následne sa vo vnútri šupky kovového železa rýchle zníži obsah oxidu železa, pritom sa roztavená troska oddeľuje od kovového železa. Ak sa redukčná teplota zvýši na hodnotu 15OO°C, pokračuje redukcia a oddeľovanie kovového železa od trosky vo veľmi krátkom časovom úseku, pritom sa získa kovové železo s vysokou čistotou, pri relatívne vysokej výťažnosti.

Obr.8 znázorňuje vývojový diagram uskutočnenia podľa tohto vynálezu. Práškový materiál s obsahom oxidu železa a práškové uhlíkaté redukčné činidlo spoločne so spoj idióm sa mieša a formuje do pelet, alebo iného tvaru kompaktov. Takto vytvorené pelety sa podrobujú redukcii pomocou tepla pri teplote v peci nie menšej ako 1400°C. V priebehu redukčného kroku sa v počiatočnom štádiu vytvára šupka kovového železa, pričom redukcia vo vnútri šupky ďalej pokračuje, zatiaľ čo roztavená troska vo vnútri šupky

-2811756 agreguje. V separačnom kroku sú redukované hmoty ochladzované do pevného stavu, pričom výsledné pevné hmoty sa drvia za súčasného zhromažďovania kovového železa pomocou magnetickej separácie a pod. Alternatívne sa môže pokračovať v zahrievaní s cieľom roztaviť kovové železo tak, aby sa mohlo separovať od roztavenej trosky využitím rozdielu ich gravitácie. Pokiaľ je to potrebné, môže sa zhromaždené kovové železo podrobiť rafinácii, nečistoty, napríklad síra a fosfor, úprava obsahu kovového železa.

Uvedený spôsob výroby kovového železa, podľa tohto vynálezu, je možné využiť, tak ako to bude ďalej popísané.

aby sa odstránili a ďalej sa umožnila

Uskutočnenie 2:

U uskutočnenia kovového železa v súlade s uskutočnením 2, podľa tohto vynálezu, sa kompakt v tvare granulí alebo aglomerátu (ďalej bude uvádzaný ako kompakt) oxidu železa a s obsahom uhlíkatého redukčného činidla, redukuje pomocou tepla a vzniká tak kovové železo. Konkrétne, zmienený kompakt sa redukuje pomocou tepla pri pohybe vo vodorovnom smere. V priebehu redukcie sa vytvára a rastie šupka zložená z kovového železa, vo vnútri ktorej agreguje troska. Redukcia pokračuje až do okamihu, keď sa v šupke už nenachádza žiadny oxid železa. Kompakt v tvare šupky, v ktorej je obsiahnutá agregovaná troska, sa na konci dopravníka presunie do nasledujúceho procesu, v ktorom sa šupka a agregovaná troska roztaví a následne oddelí na roztavenú šupku a roztavené železo.

Pretože je v kompakte obsiahnuté uhlíkaté redukčné činidlo, pokračuje redukcia vo vnútri kompaktu, čím sa generuje kovové železo (šupka) a troska (vo vnútri šupky). Výsledná substancia sa taví a ďalej separuje na kovové železo a roztavenú trosku pomocou rozdielu v pôsobení

-2911756 špecifickej gravitácie.

Množstvo uhlíkatého redukčného činidiel v kompakte musí byť aspoň na úrovni potrebnej k redukcii oxidu železa, plus množstvo železa, takže železa (kovového Pevné (neroztavené) potrebné k nauhličeniu za procesom vytvárania železa) môže nasledovať redukované železo, ktoré množstvo potrebné tomu tak preto, že lepšie však redukovaného redukovaného nauhličovanie vytvára šupku, je porézne, a tým sa pravdepodobne bude okysličovať. Tejto reoxidácii sa dá zabrániť prítomnosťou uhlíkatého redukčného činidla v kompakte, a to v množstve, ktoré je vyššie, ako skôr popísané množstvo potrebné k redukcii zdroja oxidu železa + k nauhličovaniu redukovaného železa. Je

CO generovaný z kompaktu vytvára okolo kompaktu atmosféru bez kyslíka. Dáva sa prednosť tomu, aby kompakt obsahoval uhlíkaté redukčné činidlo v množstve, ktoré sa požaduje pre redukciu zdroja oxidu železa + množstvo potrebné k nauhličeniu redukovaného železa + množstvo nahradzujúce stratu pri oxidácii.

Okrem toho sa dodatočne dodáva uhlíkaté redukčné činidlo pri posune kompaktu vo vodorovnom smere pri súčasnej redukcii pomocou tepla.

U zhora popísaného procesu je uhlíkaté redukčné činidlo pôvodne obsiahnuté v množstve potrebnom k redukcii zdroja oxidu železa + množstvo potrebné pre nauhličenie redukovaného železa + množstvo k úhrade straty spôsobenej v procese oxidácie.

Uhlíkaté redukčné činidlo môže byť v kompakte obsiahnuté v množstve potrebnom k redukcii zdroja oxidu železa, pričom ďalšie uhlíkaté redukčné činidlo sa môže dodatočne pridať z vonku v množstve potrebnom k nauhličeniu redukovaného železa + množstvo, ktoré je potrebné k uhradeniu strát v priebehu procesu oxidácie, a to v priebehu redukcie pomocou tepla. Alternatívne môže byť

-3011756 uhlíkaté redukčné činidlo v kompakte prítomné v množstve potrebnom k redukcii zdroja oxidu železa + množstvo potrebné k nauhličeniu redukovaného železa, pričom ďalšie uhlíkaté redukčné činidlo sa môže dodatočne pridať z vonku v množstve, ktoré uhradí straty spôsobené v priebehu procesu oxidácie, a to v priebehu redukcie pomocou tepla. Takým spôsobom sa môže uhlíkaté redukčné činidlo dodatočne pridať z dôvodu uhradenia straty. V každom uvedenom prípade uhlíkaté redukčné činidlo v množstve potrebnom k redukcii zdroja oxidu železa umožňuje vytvorenie šupky kovového železa správnym spôsobom, pri súčasnej agregácii trosky vo vnútri šupky.

Použitím práškového uhlíkatého redukčného činidla, môže byť toto uhlíkaté redukčné činidlo umiestnené na povrchu kompaktu, kde môže zabrániť vzájomnému sintrovaniu, ktoré by znamenalo vytváranie relatívne velkých kompaktov, alebo tiež zabrániť sintrovaniu ku stenám pece, čím sa uľahčí ďalšia manipulácia s kompaktmi.

Uhlíkaté redukčné činidlo v množstve potrebnom redukovaného železa alebo v množstve k nauhličeniu nahradzuj úcom straty v priebehu procesu oxidácie, sa môže dodatočne pridávať v dobe, keď sa kovové železo (redukované nauhličovanie prebieha plyn CO, generovaný udržuje okolo kompaktu bráni reoxidácii kovového železo) taví. V tomto prípade v priebehu procesu tavenia a z uhlíkatého redukčného činidla, atmosféru bez kyslíka, čím sa železa.

Zariadenie k výrobe kovového železa, podľa uskutočnenia 2, zahrňuje zhora popísaný spôsob výroby kovového železa. Znamená to, že sa poskytuje zariadenie k výrobe kovového železa redukovaním kompaktu v tvare granúlí alebo aglomerátov oxidu železa, ktorý obsahuje uhlíkaté redukčné činidlo, keď toto zariadenie zahrňuje: zariadenie tepelnej redukcie s dopravníkom, ktorý slúži k doprave kompaktu vo

-3111756 vodorovnom smere, ďalej mechanizmus tepelnej redukcie slúžiaci k ohrevu kompaktu, ďalej zahrňuje taviace zariadenie s taviacim mechanizmom slúžiacim k taveniu kompaktu, odstráneného z koncovej časti dopravného pásu, v zariadení tepelnej redukcie, a ďalej zahrňuje separátor umiestnený za taviacim zariadením, ktorý slúži k separácii roztavenej trosky od roztaveného železa.

Pomocou zariadenia podľa uskutočnenia 2, sa môže roztavené železo plynulé vyrábať z kompaktov.

U uskutočnenia 2 zahrňuje dopravník, slúžiaci k doprave kompaktov vo vodorovnom smere, systém nekonečného pásu s kúreniskom, na ktorom je kompakt umiestnený.

U uskutočnenia 2 má kúrenisko separačné prvky umiestnené v istých intervaloch, ktoré slúžia k tomu, aby sa kompakty nespojovali. Príklady separačných prvkov zahrňujú žiaruvzdornú hmotu v tvare dosiek. Pomocou týchto separačných prvkov sa dá zabrániť vzájomnému sintrovaniu kompaktov, a tým vytváranie relatívne veľkých kompaktov, čo uľahčuje manipuláciu s kompaktmi.

Okrem toho sa dáva prednosť tomu, aby bol separačný prvok vyrobený s odsírovadla. V tomto prípade je separačný prvok (odsírovač) konštruovaný tak, aby sa dal ľahko od horúčavy oddeliť, takže odsírovadlo je spoločne s redukovaným kompaktom zavedené do taviaceho zariadenia. Znamená to, že k odsíreniu môže dôjsť v taviacom zariadení. Separačný prvok, vyrobený z odsírovadla, môže mať napríklad tvar dosky, alebo môže existovať vo forme kopy prášku.

Práškové odsírovadlo sa používa tak, že sa umiestni na povrch kompaktu. Zabráni sa tým sintrovaniu kompaktov a vytváraniu relatívne veľkých aglomerátov, alebo lnutia kompaktov ku stenám pece. Okrem toho, keďže sa práškové odsírovadlo, ulpievajúce na kompaktoch, dostáva do taviaceho zariadenia, môže k odsírovaniu dôjsť v tomto taviacom zariadení. Príkladom používaného odsírovadla je vápenec.

-3211756

U uskutočnenia 2 má taviace zariadenie šikmé dno, takže kompakty tavené teplom sa pri tavení prevracajú a kĺžu sa po šikmom dne.

Použitím šikmého dna sa kompakty hladko pohybujú taviacim zariadením smerom ku separátom. Ako sa kompakty pohybujú po šikmom dne smerom dolu, ich stupne tavenia sa zvyšujú a kompakty sa stávajú homogénne (nevyskytujú sa kompakty s rôznymi stupňami tavenia), čo má vplyv na efektívnosť tavenia.

Uskutočnenie 2 bude ďalej podrobnejšie popísané s odkazom na obr.9.

Obr.9 schematicky znázorňuje zariadenie k výrobe kovového železa v uskutočnení 2.

Zariadenie k výrobe kovového železa zahrňuje zariadenie k tepelnej redukcii 123. taviace zariadenie 112 a separátor 113. Zariadenie k tepelnej redukcii 123 používa ako dopravník kúrenisko 146. na ktorom sú umiestnené kompakty, ďalej zahrňuje valčeky 147 slúžiace k vodorovnému pohybu zmieneného kúreniska 146. Dopravník používa systém nekonečného pásu, na ktorom sú namontované prvky kúreniska v tvare paliet 146. pričom valčeky sa otáčajú pomocou vonkajšej pohonnej jednotky (nie je zobrazená). Zariadenie k tepelnej redukcii 123 používa ako mechanizmus k tepelnej redukcii redukčný horák 148, ktorý zahrieva vnútorný priestor pecí tepelnej redukcie 150. uzavretý stenami pece 105 zo žiaruvzdornej vymurovky, na vopred stanovenú teplotu. Prvky kúreniska 146 unášajúce kompakty 104 vo vodorovnom vnútorným priestorom pecí tepelnej znázorňuje tri pece tepelnej redukcie

150. pri tom každá z nich je schopná regulácie na požadovanú teplotu v súlade so štádiom redukcie.

Za zariadením k tepelnej redukcii 123 nasleduje taviace zariadenie 112 umiestnené pri jednom konci dopravníka na kúrenisku 146 (po smere pohybu dopravníka). Taviace smere, prechádzajú redukcie 150. Obr.9

-3311756 zariadenie 112 používa ako mechanizmus tavenia taviaci horák 161. ktorý slúži k ohrevu vnútorného priestoru taviaceho zariadenia 112. ktoré je uzavreté stenami pece 106 zo žiaruvzdornej vymurovky, šikmé dno 151. ktoré ktorým je

Taviace zariadenie 112 má takisto kompakty vedie k nasledujúcemu zariadeniu, umiestnený

Prepad 152 j e separátorom 113.

separátor 113. medzi taviacim zariadením a Separátor 113 zhromažďuje roztavené železo 154 a roztavenú trosku. Separátor 113 zahrňuje výtokový otvor trosky 155 a výtokový otvor roztaveného železa 156.

Pece tepelnej redukcie 150 a taviace zariadenie 112 majú výstupné otvory slúžiace k vypudzovaniu plynu 149 a 157.

Ďalej bude popísaný proces výroby kovového železa s odvolaním na obr.9.

Prášková zmes skladajúca sa z uhlíkatého redukčného činidla, napríklad z uhlia, a materiálu obsahujúceho oxid železa, napríklad železnej rudy, je upravená napríklad do tvaru zŕn. Takto vytvorený kompakt obsahuje uhlíkaté redukčné činidlo v množstve požadovanom k redukcii zdroja oxidu železa + množstvo potrebné k nauhličeniu redukovaného železa + množstvo k uhradeniu strát spojených z oxidácii.

Kompakty 104 sú umiestnené na kúrenisku 146 pri vstupe (na ľavej strane obr.9) zariadenie tepelnej redukcie 123. odkiaľ jeden po druhom prechádza tepelne redukčnou pecou 150. Vnútorná teplota v tepelnej redukčnej peci 150 je regulovaná úpravou intenzity plameňa redukčného horáka 148 tak, že je jej hodnota menšia ako generovaná taviaca teplota šupky, kovového železa, a nie je menšia ako taviaca teplota trosky. Pomocou takto aplikovaného tepla sa kompakty 104 redukuj ú.

V tomto tepelne redukčnom procese redukcie najprv prebieha v obvodových častiach kompaktu 104. pritom sa vytvára šupka zložená z kovového železa. Redukcia monoxidom

-3411756 uhlíka, ktorý sa generuje vo vnútri šupky z uhlíkatého redukčného činidla, a takisto pyrolýzou uhlíkatého redukčného činidla dochádza vo vnútri šupky k účinnej následne redukčnej reakcii. V súlade s tým generované kovové železo agreguje, čo vedie k zväčšovaniu šupky, pričom generovaná šupka takisto fúzuje a agreguje. Výsledkom tohto tepelného redukčného procesu je to, že pomer kovu sa značne zvyšuje a množstvo oxidu železa v troske sa značne zmenšuje.

Popísaná redukcia pokračuje až do okamihu, keď sa v kompakte 104 v podstate nevyskytuje žiadny oxid železa. Rýchlosť pohybu kúreniska 146 je nastavená na hodnotu zodpovedajúcu požadovanej dobe k uskutočneniu redukcie. Pretože množstvo oxidu železa v troske sa môže znížiť dostatočnou redukciou, môže sa zabrániť poškodeniu vymurovky (steny pece) nasledujúceho taviaceho zariadenia 112 oxidom železa tým, že sa kompakty 104 tavia v taviacom zariadení 112. DÍžka tepelne redukčnej 150. ktorou sa pohybuje kúrenisko 146. môže byť stanovená na základe doby potrebnej k redukcii, a takisto na základe rýchlosti, ktorou sa kúrenisko pohybuje.

Ako to už bolo popísané, v priebehu redukcie vo vnútri redukčnej tepelnej pece 150 dochádza k nauhličovaniu redukovaného železa uhlíkatým redukčným činidlom prítomným v kompakte 104. pričom plyn CO, generovaný z kompaktu 104 vytvára okolo kompaktu 104 neoxidačnú atmosféru, ktorá bráni tomu, aby sa redukované železo znovu oxidovalo.

Na konci redukčného procesu je kompakt 104 zložený zo šupky kovového železa a trosky, ktorá agregovala vo vnútri šupky, a je ďalej dopravovaná pohyblivým kúreniskom 146 do taviaceho zariadenia 112. pričom je aspoň šupka v pevnom stave. V taviacom zariadení 112 sú kompakty 104. ktoré sa prevracajú a kĺžu po sklonených stenách, smerom dolu, vystavené teplu a tavia sa. Vo vnútri taviaceho zariadenia 112 je teplota nastavená tak., aby tavila nie len trosku, ale

-3511756 takisto šupku kovového železa. Dokonca i vtedy, keď v kompakte 104. vedenom do taviaceho zariadenia 112. zostane malé množstvo nezredukovaných častí (k redukcii dochádza vo vnútri pece tepelnej redukcie 150 až do okamihu, keď sa v šupke kovového železa nenachádza žiadne podstatné množstvo oxidu železa, ale môže zostať v množstve, ktoré nepresahuje 5% hmotnosti a v niektorých prípadoch nepresahuje 2% hmotnosti), redukujú sa tieto nezredukované častice pomocou tepla v priebehu procesu tavenia. V tomto prípade sa môže uhlíkaté redukčné činidlo do taviaceho zariadenia doplniť.

Tavené kompakty 104 zostávajú za priehradou 152 a roztavená substancia preteká cez priehradku 152. kde sa zhromažďuje v separátore 113.

Pretože roztavená troska 153 a roztavené železo majú rôznu špecifickú hmotnosť, dochádza k ich separácii v separátore 113 tak, že sa roztavená troska 153 zhromažďuje na roztavenom železe 154. čím vytvára dve vrstvy. Týmto spôsobom separovaná troska 153 odchádza výtokovým otvorom trosky 155 a roztavené železo výtokovým otvorom železa 156.

Ako to už bolo popísané, môžeme redukované kovové železo získať v tvare roztaveného železa s pomerom kovu, ktorý má hodnotu nie menšiu ako 95%, niektorých v niektorých prípadoch nie menšiu ako 98%. Okrem toho, je výsledkom vysoko účinnej redukcie oxidu železa v tepelnom redukčnom procese nízke množstvo oxidu železa v troske. Tým je možné zabrániť tomu, aby vymurovka taviaceho zariadenia bola tavená oxidom železa, ktorý je prítomný v roztavenej troske.

Separátor 113 môže byť opatrený horákom alebo elektrickým ohrievacím zariadením, ktoré slúži k ďalšiemu ohrevu roztavenej trosky 153 a roztaveného železa na vyššiu teplotu, aby sa tým zvýšila ich tekutosť, a tým i možnosť ľahšie od seba roztavenú trosku 153 a roztavené železo 154 separovať.

Pretože vypudzovaný plyn z výstupného otvoru plynu 149

-3611756 a 157 má vysokú teplotu a obsahuje i spalovatelný plyn, môže sa tento spalovatelný plyn využiť ako palivo dodávané do horákov 148 a 161. Vypudzovaný plyn sa môže takisto použiť ako zdroj tepla k sušeniu a predhrievaniu kompaktov 104. alebo k predhrievaniu paliva a spaľovacieho vzduchu. Vypudzovaný plyn sa však nemusí vôbec využívať.

Uskutočnenie 3 k redukcii i množstvo

U spôsobu výroby kovového železa podľa uskutočnenia 3 tohto vynálezu, je granulovaný alebo aglomerovaný kompakt (ďalej len kompakt) oxidu železa, ktorý zahrňuje uhlíkaté redukčné činidlo, redukovaný pomocou tepla, čím sa získa kovové železo. Konkrétne, zmienený kompakt sa redukuje pomocou tepla v dobe, keď je umiestnený na vodorovnom povrchu. V priebehu takej redukcie sa generuje, šupka obsahujúca kovové železo, ktorá v priebehu redukcie narastá, a ďalej troska, ktorá vo vnútri šupky agreguje. Redukcia pokračuje tak dlho, dokiaľ nie je vo vnútri šupky prítomný žiadny oxid železa. Následne je kompakt vo forme šupky, v ktorej sa nachádza agregovaná troska, z vodorovného povrchu odstránený a je ďalej ohrievaný tak, aby sa roztavil. Výsledná roztavená substancia jie separovaná na roztavenú trosku a roztavené železo.

Ako to už bolo popísané, pretože je uhlíkaté redukčné činidlo prítomné v kompakte, prebieha redukcia vo vnútri kompaktu, pritom sa generuje kovové železo (šupka) a troska (vo vnútri šupky). Výsledná substancia sa taví, nasleduje separácia na roztavené železo a roztavenú trosku využitým rozdielu vo špecifickej hmotnosti medzi obidvoma látkami.

Tak ako u uskutočnenia 2, musí byť množstvo uhlíkatého redukčného činidla také, aby pokrylo požadované množstvo pričom je žiadúce, aby pokrylo nauhličenie redukovaného železa.

oxidu železa, požadované pre

-3711756

Najlepšie, ak množstvo uhlíkatého redukčného činidla pokryje množstvo požadované k redukcii zdrojového oxidu železa + množstvo potrebné k nauhličeniu redukovaného železa + množstvo k pokrytiu strát spojených s oxidáciou.

U uskutočnenia 3 je uhlíkaté redukčné činidlo takisto dodatočne dodávané v dobe, keď je kompakt, umiestnený na vodorovnej rovine, redukovaný pomocou tepla.

Podobne ako u prevedenia 2, uhlíkaté redukčné činidlo môže byť obsiahnuté v kompakte v množstve požadovanom k redukcii zdrojového oxidu železa, pričom redukčné činidlo môže byť dodatočne pridané v priebehu redukcie z vonku v množstve potrebnom pre nauhličenie redukovaného železa + množstva pokrývajúceho straty spojené s oxidáciou. Alternatívne môže byť uhlíkaté redukčné činidlo obsiahnuté v kompakte v množstve požadovanom k redukcii zdrojového oxidu železa + množstvo potrebné k nauhličeniu redukovaného železa, pričom uhlíkaté redukčné činidlo sa môže dodatočne dodávať, v priebehu redukcie pomocou tepla, z vonku v množstve pokrývajúcim straty spojené s oxidáciou. Týmto spôsobom sa môže uhlíkaté redukčné činidlo dodatočne dodávať z dôvodu kompenzácie strát zmieneného činidla.

Tak ako to už bolo popísané, uhlíkaté redukčné činidlo v množstve požadovanom k nauhličeniu redukovaného železa alebo v množstve pokrývajúcim straty spojené s oxidáciou sa môže dodatočne dodávať v dobe, keď sa kovové železo taví. V tomto prípade nauhličovanie pokračuje v priebehu procesu tavenia, pričom plyn CO generovaný z uhlíkatého redukčného činidla udržuje okolo kompaktu neoxidačnú atmosféru, čo bráni v reoxidácii kovového železa.

Zariadenie k výrobe kovového železa, podľa uskutočnenia 3, zahrňuje už popísaný spôsob výroby kovového železa. Znamená to, že sa poskytuje zariadenie k výrobe kovového železa redukovaním kompaktov oxidu železa v tvare granúlí alebo aglomerátov, ktoré obsahujú uhlíkaté redukčné činidlo,

-3811756 keď toto zariadenie zahrňuje:

zariadenie k tepelnej redukcii, ktoré zahrňuje podávač slúžiaci k prísunu kompaktu, ktorý sa nachádza na vodorovnom povrchu, vykladací prvok, ktorý slúži k odstráneniu (vyloženiu) kompaktu z podávača a mechanizmus tepelnej redukcie slúžiaci k ohrevu kompaktov, taviace zariadenie s mechanizmom tavenia, ktoré slúži k taveniu kompaktov pomocou tepla, ktoré boli odstránené zo zariadenia k tepelnej redukcii, separátor umiestnený za taviacim zariadením a slúžiaci k separácii roztavenej trosky a roztaveného železa.

Použitím zariadenia podľa uskutočnenia 3, sa dá z kompaktov vyrábať roztavené železo plynulým spôsobom.

U uskutočnenia 3 je vykladacím prvkom vyklápací prvok, ktorý mení polohu podávača medzi vodorovnou a sklonenou polohou. Alternatívne môže byť vykladacím prvkom tlačný prvok, ktorý vytlačuje kompakt z podávača. Prednosť sa dáva tomu, aby i podávačom bol vyklápací prvok s tlačným prvkom. Pomocou vykladacieho prvku, vo forme vyklápacieho alebo tlačného prvku, môžu byť kompakty ľahko vedené do taviaceho zariadenia dokonca i vtedy, ak kompakty v priebehu redukcie pomocou tepla sintrovali a vytvorili relatívne veľké aglomeráty.

Rovnako ako u uskutočnenia 2, tak i u uskutočnenia 3 môže byť na podávač umiestnená železná podpora, ktorá môže byť spoločne s kompaktmi odstránená. I v tomto prípade je možné kompakty ľahko zavádzať do taviaceho zariadenia i vtedy, keď kompakty navzájom sintrujú, a tým vytvárajú relatívne veľké aglomeráty, alebo keď k železnej podpore, v priebehu redukcie pomocou tepla, Inú.

Okrem toho podávač zahrňuje separačné prvky, ktoré sú k podávači pripevnené v určitých intervaloch, aby sa tak kompaktom zabránilo vo vzájomnom spojení. Príklady separačných prvkov zahrňujú vymurovku v tvare dosiek.

-3911756

Pomocou separačných prvkov je možné zabrániť tomu, aby dochádzalo k sintrácii kompaktov a vytváranie relatívne veľkých kompaktov, čím sa manipulácia s kompaktnú uľahčí. Ako to už bolo popísané, je separačný prvok (odsírovač) konštruovaný tak, aby mohol byť ľahko oddelený od kúreniska a mohol byť spoločne redukovaným kompaktom odvedený do taviaceho zariadenia. Separačný prvok vytvorený z odsírovacej látky, môže mať napríklad tvar dosky, alebo ním môže byť kopa prášku.

Práškový odsírovač sa používa tak, že sa umiestni na povrch kompaktu. Bráni sa tým vzájomnému sintrovaniu kompaktov a vo vytváraní relatívne veľkých aglomerátov, rovnako ako k ulpievaniu kompaktov k stene pece. Pretože je práškový odsírovač, obaľujúci kompakt zavedený do taviaceho zariadenia, môže sa odsírovanie realizovať v tomto taviacom zariadení. Predstaviteľom takého odsírovača môže byť vápenec.

U uskutočnenia 3 sa dáva prednosť tomu, aby podlaha taviaceho zariadenia bola sklonená, a tým tavenie kompaktu prebiehalo pri súčasnom prevrátený alebo kĺzaný po sklonenej podlahe.

Pomocou takto sklonenej podlahy sa môžu kompakty vo vnútri taviaceho zariadenia ľahko pohybovať smerom k separátoru. Pri pohybe kompaktu smerom dolu po sklonenej podlahe sa stupeň tavenia postupne zvyšuje, pričom zmiesené kompakty s rôznym stupňom tavenia sa nevyskytujú (stupne tavenia sú v podstate na sklonenej podlahe v každom mieste rovnaké), čo umožňuje efektívne tavenie kompaktov.

Uskutočnenie 3 bude ďalej popísané o veľa podrobnejšie s odkazom na obr.10 a 11.

Obr.10 a 11 zobrazuje tretie uskutočnenie zariadenia k výrobe kovového železa podľa tohto vynálezu. Obr.10 zobrazuje vodorovný rez zariadením, pričom obr.11 znázorňuje priečny rez zariadením z obr.10, a to pozdĺž čiar Z-Z a Y-Y.

-4011756

Zariadenie k výrobe kovového železa zahrňuje zariadenie tepelnej redukcie 223. taviace zariadenie 212 a separátor 213. Zariadenie tepelnej redukcie 223 sa skladá z prípravných komôr kompaktov 202 a 209 a tepelnej redukčnej pece 210. Zariadenie tepelnej redukcie 223 zahrňuje vozík (podávač) 207. ktorým sa vozia kompakty 204. pričom vozík sa pohybuje medzi prípravnými komorami kompaktov 202 a 209 a tepelnou redukčnou pecou 210. Vozík 207 má výkyvný prvok (nie je zobrazený), ktorý umožňuje meniť polohu roviny, na ktorej sú umiestnené kompakty (kúrenisko), a to medzi vodorovnou polohou a sklonenou polohou. Prípravné komory kompaktov 202 a 209 majú zásobovacie otvory 217 a 218. ktoré slúžia k dodávke kompaktov 204 z vonkajšku prípravných komôr 202. 209. Tepelná redukčná pec 210 zahrňuje redukčný horák 211 (mechanizmus tepelnej redukcie a výstupný otvor plynu 221 slúžiaci k vypudzovaniu generovaných plynov.

Taviace zariadenie 212 je umiestnené na výstupnej strane pece tepelnej redukcie 210 a zahrňuje taviaci horák 216 (mechanizmus tavenia za tepla) a má takisto výstupný otvor plynu 22 . Taviace zariadenie 212 má takisto sklonenú podlahu 224. ktorá kompakty 204 vedie smerom k nasledujúcemu procesu (separátoru 213).

Separátor 213. ktorý je umiestnený za taviacim zariadením 212. zhromažďuje roztavenú trosku 254 a roztavené železo 253. zahrňuje výtokový otvor trosky 219 a výtokový otvor roztaveného železa 220.

Spôsob výroby kovového železa bude popísaný s odkazom na obr.10 a 11.

Vopred sa vytvorí kompakt z práškovej zmesi zloženej z uhlíkatého redukčného činidla, ktorým môže napríklad byť uhlie, oxidu železa, napríklad železnej rudy. Tak ako tomu bolo u uskutočnenia 2, obsahuje takto vytvorený kompakt uhlíkaté redukčné činidlo v množstve požadovanom k redukcii zdrojového oxidu železa + množstvo potrebné k pokrytiu strát

-4111756 spojených s oxidáciou. U uskutočnenia 3, práškové odsírovadlo, napríklad práškový vápenec, obaľuje povrch kompaktu a ľnie k nemu.

Kompakty 204 sa dodávajú do prípravnej komory kompaktov 202 zásobovacím otvorom 217 a umiestňujú sa na vozík 207 (vo vodorovnej polohe). Vozík 207 s kompaktmi 204 sa pohybuje do tepelnej redukčnej pece 210. Kompakty 204 sú redukované pomocou tepla vo vnútri tepelnej redukčnej pece 210. ktorej maximálna teplota sa reguluje pomocou redukčného horáku 211 tak, aby jej hodnota nebola menšia ako hodnota bodu topenia generovanej trosky a nebola väčšia ako hodnota tavenia šupky kovového železa. V priebehu redukcie vozík 207 zostáva vo vodorovnej polohe, to znamená, že kompakty 204 sa pomocou tepla redukujú v dobe, keď sú umiestnené na vodorovnej rovine (kúrenisku).

V tomto procese tepelnej redukcie prebieha najprv redukcia v obvodových častiach kompaktu 204. pričom sa vytvára šupka zložená z kovového železa. Nasleduje redukcia v ostatných častiach šupky, a to redukciou pomocou monooxidu uhlíka, ktorý sa generuje vo vnútri šupky z uhlíkatého redukčného činidla, a ďalej pyrolýzou uhlíkatého redukčného činidla. Agregáciou kovového železa šupka rastie a súčasne do agregátu fúzuj e i agregovaná troska. Znamená to, že súčasne s postupom redukčného procesu kompakt 204 generuje a zväčšuje šupku kovového železa a troska pritom agreguje vo vnútri šupky. Výsledkom tohto procesu tepelnej redukcie je zvýšenie pomeru obsahu kovu a značné zníženie množstva oxidu železa v troske. Popísaná redukcia ďalej pokračuje až do okamihu, keď sa v kompakte 204 už v podstate nenachádza žiadny oxid železa. Pretože sa množstvo oxidu železa v troske dá znížiť dostatočne uskutočňovanou redukciou, vymurovka (steny pece) nasledujúceho taviaceho zariadenia 212 môže byť, v priebehu tavenia kompaktu 204 v taviacom zariadení 212. zbavená nebezpečenstva poškodenia oxidom

-4211756 železa.

Vplyvom adhézie práškového odsírovadla na povrchu kompaktu 204.tak ako to už bolo popísané, je kompaktom zabránené navzájom sintrovať a vytvárať relatívne veľké aglomeráty, ktoré by počas redukcie uľpievali na stenách pece. Okrem už uvedeného popisu, uhlíkaté redukčné činidlo, obsiahnuté v kompakte 204. počas redukcie v tepelnej redukčnej peci 250 nauhličuje redukované železo, pričom generovaný plyn CO z kompaktu 204 vytvára okolo kompaktu 204 neoxidačnú atmosféru, čím bráni reoxidácii redukovaného železa.

Po ukončení redukcie je kompakt 204 zložený zo šupky kovového železa a trosky agregovanej vo vnútri zmienenej trosky. V tomto štádiu výkyvný prvok (na obr. 11 znázornený bodkovanou čiarou) vykloní vozík 207. Pretože aspoň šupka kompaktu 204 je v pevnom stave, môže sa kompakt pohybovať po sklonenom kúrenisku na vozíku 207. a môže tak byť z tepelnej redukčnej pece 210 prevedený do taviaceho zariadenia 212. Vyprázdnený vozík 207 sa vracia do prípravnej komory kompaktov 202. kde je otvorom 217 znovu naplnený kompaktmi 204 .

Podľa tohto vynálezu platí, že pretože je vozík 207 vyklonený tak, aby mohol kompakty 204 poslať z tepelnej redukčnej pece 210 do taviaceho zariadenia 212. dokonca i vtedy, keď sa nepoužije žiadne práškové odsírovadlo a dochádza k vytváraniu relatívne veľkých aglomerátov kompaktov 204. ktoré sa podrobili redukcii za prítomnosti tepla, môžu sa takto vytvorené kompakty lahko dopraviť do taviaceho zariadenia 212.

Pretože je vo vnútri taviaceho zariadenia 212 nastavená teplota, ktorá má zaistiť nie len trosky, ale šupky kovového železa, kompakty sa vo vnútri tohto zariadenia tavia. V priebehu odvaľovania a kĺzania po sklonenej podlahe 224 (smerom k separátoru 213) sú kompakty vystavené teplu za

-4311756 účelom tavenia. Výsledná roztavená substancia sa zavádza do separátora 213.

I keď sa do taviaceho zariadenia 212 dostane malé množstvo nezredukovanej časti prítomnej v kompakte 204 (redukcia prebieha vo vnútri tepelnej redukcie pece 250 až do okamihu, keď sa už v šupke kovového železa nenachádza žiadny oxid železa, ale v niektorých prípadoch môže v šupke ostať malé množstvo oxidu železa s hodnotou, ktorá nepresiahne 5% hmotnosti, alebo nepresiahne 2% hmotnosti), potom je táto časť redukovaná teplom v priebehu tavenia. V tomto prípade sa môže taviace zariadenie 212 doplniť uhlíkatým redukčným činidlom.

Vplyvom rozdielu v pôsobení gravitácie na roztavenú trosku a roztavené železo 253 sa obidve zložky od seba v separátore 213 ľahko oddelia tak, že roztavená troska 254 sa zhromažďuje na roztavenom železe 253 a vytvára tak dve vrstvy. Práve separovaná troska 254 je vypúšťaná výtokovým otvorom trosky 219 a roztavené železo 253 je vypúšťané výtokovým otvorom roztaveného železa 220.

Ako to už bolo popísané, je možné efektívnym spôsobom získať kovové železo v stave roztaveného železa s obsahom kovu nie menším ako 95%, v niektorých prípadoch nie menším ako 98%. Okrem toho, ako výsledok veľmi úspešnej redukcie oxidu železa v tepelnom redukčnom procese, je množstvo oxidu železa v prítomnej roztavenej troske veľmi malé. Preto môže byť vymurovka taviaceho zariadenia takisto chránená proti poškodeniu oxidom železa prítomného v troske.

Tak ako je tomu u uskutočnenia 2, môže byť separátor 213 opatrený horákom alebo elektrickým ohrievacím zariadením, ktoré slúži k ďalšiemu ohrevu roztavenej trosky 254 a roztaveného železa 253 na vyššiu teplotu, čím sa zvýši tekutosť obidvoch zložiek, a tým je možné ich ľahko od seba oddeliť.

Pretože zariadenie tepelnej redukcie 223 takisto

-4411756 zahrňuje prípravnú komoru kompaktov 209. sú kompakty 204 takisto dodávané do prípravnej komory 209 zásobovacím otvorom 218. sú umiestnené na vozík 207 (vo vodorovnej polohe). Vozík s kompaktnú. 204 sa pohybuje smerom do tepelnej redukčnej pece 210. v ktorej sa kompakty podrobujú tepelnej redukcii, a to rovnakým, už popísaným spôsobom. Kompakty (na vozíku 207) sa z prípravnej komory 202 a 209 striedavé vedú do tepelnej redukčnej pece 210. Zatiaľ čo sa kompakty 204 z prípravných komôr 209 a 202 podrobujú redukcii, zásobujú sa kompakty inej prípravnej komory 209. 202, čím sa skracuje čas potrebný k dodaniu kompaktov 204 a k ich redukcii.

Vypudzovaný plyn výstupnými otvormi 221 a 222 má vysokú teplotu a obsahuje spalovatelný plyn, ktorý sa môže využiť ako palivo dodávané do horáku 211 a 216. Vypudzovaný plyn sa môže takisto použiť ako zdroj tepla k vysušeniu a predhrievaniu kompaktov 204.

a spaľovaného vzduchu. Tento vypúšťať bez toho, že by sa nejak využíval.

V zariadení k výrobe kovového železa zobrazenom na obr.10 a 11, zariadenie tepelnej redukcie 223 používa výkyvný prvok, slúžiaci ako vykladací prvok, ktorý mení polohu vozíka 207 (podávača) z vodorovnej polohy do vyklonenej polohy, čím sa kompakty 204 môžu posunúť zo zariadenia tepelnej redukcie 223 do taviaceho zariadenia 212. Vykladací prvok nie je obmedzený len na túto činnosť, ale môže pôsobiť ako tlačný prvok, ktorý vytlačuje kompakty 204 umiestnené na vozíku 207, pričom kompakty zo zariadenia tepelnej redukcie 223 odsúva. Alternatívne môže byť na vozíku 207 umiestnená železná podpora, a na umiestnené kompakty, pričom kompakty 204.

železnou podporou, môžu byť zo zariadenia tepelnej redukcie 223 odstránené. Spôsob, pri ktorom sú kompakty 204 odstraňované tlačným prvkom, alebo spoločne so železnou alebo k predhrievaniu paliva plyn sa rovnako tak môže nej môžu byť spoločne so

-4511756 podporou, umožňuje ľahké vedenie kompaktov 204 do taviaceho zariadenia 212. a to i vtedy, keď kompakty narastú do značnej veľkosti.

Uskutočnenie 4

U uskutočnenia 3 tohto vynálezu, je granulovaný alebo aglomerovaný kompakt (ďalej len kompakt) oxidu železa, ktorý zahrňuje uhlíkaté redukčné činidlo, redukovaný pomocou tepla, čím sa získa kovové železo. Konkrétne, zmienený kompakt sa prevaľuje, aby došlo k rovnakému ohrevu, a tým i k efektívnej redukcii. V priebehu redukcie sa generuje a rastie šupka zložená z kovového železa, vo vnútri ktorej agreguje troska. Redukcia pokračuje až do okamihu, keď sa v šupke už nenachádza v podstate žiadny oxid železa. Kompakt v tvare šupky s obsahom agregovanej trosky sa ďalej zahrieva a taví, pričom nasleduje separácia na roztavenú trosku a roztavené železo. Pretože sa kompakty prevaľujú, bráni sa ich sintrovaniu do veľkých aglomerátov, a takisto ich uľpievanie na stene pece v priebehu tepelnej redukcie.

Obr.12 znázorňuje priečny rez štvrtým uskutočnením zariadenia k výrobe kovového železa podľa tohto vynálezu. Obr.13 znázorňuje priečny rez zariadením k výrobe kovového železa, a to pozdĺž čiary A-A na obr.12.

Na obr.13 a 12 označuje referenčná číslica 301 tepelné redukčné a taviace zariadenie a číslica 302 označuje separátor. Tepelné redukčné a taviace zariadenie 301 (a takisto i separátor 302) je vytvorené z \rymurovky, alebo je vymurovkou ohraničené.

Tepelné redukčné a taviace zariadenie 301 zahrňuje prvok v tvare kanálika 303 a veko 304. Vnútorný povrch prvku v tvare kanálika 303 má tvar oblúka, to znamená sklonený povrch slúžiaci k prevaľovaniu kompaktov 308. pričom sklon povrchu je realizovaný pozdĺž dĺžky kanálika. (v pravo-ľavom

-4611756 smere na obr.12). Prvok v tvare kanálika 303 je podpieraný valčekmi 307 na ktorých sa kýva v smere šípok B. Rovnako sa tak kýva sklonený povrch k prevaľovaniu 308. Váľaním po kývajúcom sa sklonenom povrchu 308 sa kompakty 305 postupne pohybujú smerom dolu pozdĺž smeru sklonu (smerom doprava na obr.12). Horák 306. slúžiaci ako tepelný redukčný a taviaci prvok, sa nachádza v tepelnom redukčnom a taviacom zariadení 301. a to na spodnej strane sklonu (oblasť na pravej strane obr.12). Horák 306 vytvára, vo vnútri tepelného redukčného a taviaceho zariadenia 301. tepelnú redukčnú atmosféru (oblasť na ľavej strane obr.12) a taviacu atmosféru (oblasť na pravej strane obr.12). Na obr.12 označuje referenčná číslica 309 výstupný otvor vypudzovaného plynu, generovaného horákom 306.

Kompakty 305 sa vytvárajú zhustením zmesi, ktorá je zložená z uhlíkatého redukčného činidla, napríklad z uhlia, a oxidu železa, napríklad zo železnej rudy a pod. Takto vytvorené kompakty sú dodávané do tepelného redukčného a taviaceho zariadenia 301 zásobovacím otvorom 310. Ako to už bolo popísané, kompakty sa postupne posunujú smerom dolu pozdĺž smeru sklonu (na pravú stranu obr.12), pritom sa a tavené teplom dodávaným horákom substancia 315 je odvedená cez sekciu 311. ktorá je vytvorená u spodnej koncovej časti skloneného povrchu určeného k prevaľovaniu kompaktov 308. do separátora 302. Vnútorná teplota tepelného redukčného a taviaceho zariadenia 301 je regulovaná tak, že oblasť tepelnej redukcie má hodnotu teploty menšiu ako je hodnota bodu tavenia generovanej šupky kovového železa a nie je menšia ako hodnota bodu tavenia generovanej trosky, a takú hodnotu teploty, pri ktorej sa ako redukované kovové železo, tak i generovaná troska tavia. Tepelný redukčný proces v tepelnom redukčnom a taviacom zariadení 301 najprv prebieha v obvodovej časti kompaktu 305, keď dochádza prevaľujú a sú redukované 306. Výsledná roztavená

-4Ί11756 k vytvoreniu šupky zloženej z kovového železa. Redukciou monooxidom uhlíka, ktorý je generovaný vo vnútri šupky zo samostatného uhlíkatého redukčného činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčného činidla, redukčná reakcia oxidu železa pokračuje vo vnútri šupky. Generované kovové železo agreguje a spôsobuje rast šupky. Generovaná troska takisto fúzuje a agreguje. Výsledkom tohto redukčného procesu je, že pomer kovu sa značne zvyšuje a množstvo oxidu v troske sa výrazne znižuje.

Popísaná redukcia pokračuje až do okamihu, keď už v kompakte 305 nie je prítomný žiadny oxid železa. Rýchlosť pohybu (smerom dolu) kompaktov je upravená tak, aby bola v súlade s časom potrebným k realizácii redukčného procesu. Pohyb kompaktu sa môže účinne upraviť nastavením uhla sklonu povrchu slúžiaceho k prevaľovaniu kompaktov 308. alebo vytvorením množstva predĺžených vydutín na sklonenom povrchu 308. a to v smere kolmom na smer sklonu povrchu 308. Už redukované kompakty 305. ktoré sú zložené zo šupky kovového železa a trosky, agregované vo vnútri šupky, sa vysokou teplotou tavia v spodnej oblasti (v smere prebiehajúcej reakcie) tepelného redukčného a taviaceho zariadenia 301. tak ako to už bolo popísané.

Pretože roztavená troska S, s menšou špecifickou gravitáciou, tečie oddelene po povrchu roztaveného železa, môže sa separovaná roztavená troska v separátore 302 viesť výtokovým otvorom trosky 321 a roztavené železo sa môže odviesť otvorom roztaveného železa 322.

U popísaného uskutočnenia 4 sú kompakty 305 redukované a tavené pomocou tepla vo vnútri tepelného redukčného a taviaceho zariadenia 301 so skloneným povrchom, určeným k prevaľovaniu kompaktov 308. Tepelné redukčné a taviace zariadenie môže byť alternatívne konštruované ako zariadenie tepelnej redukcie, u ktorého sa používa horák 306. ako prvok tepelnej redukcie kompaktov 305. pričom redukcia kompaktov

-4811756

305 sa realizuje len použitým tepla. V tomto prípade môže byť separátor 302 opatrený horákom (elektrickým ohrievacím zariadením a pod.), ktorý vykonáva funkciu taviaceho zariadenia, alebo môže byť taviace zariadenie umiestnené medzi zariadenie tepelnej redukcie a separátor, pričom tavenie prebieha vo vnútri separačného taviaceho zariadenia. Okrem toho sa môže zaradiť množstvo horákov 306. ktoré sa použijú k udržovaniu atmosféry tepelnej redukcie. Separátor 302 môže byť opatrený horákom ohrevu (alebo elektrickým zahrievacím zariadením), ktoré slúži k ďalšiemu ohrevu roztavenej trosky S a roztaveného železa F na vyššiu teplotu, aby sa zvýšila ich tekutosč, aby sa roztavená troska S mohla ľahšie oddeliť od roztaveného železa F. U zhora popísaného štvrtého uskutočnenia je sklonený povrch 308 upravený tak, že sa kompakty prirodzeným spôsobom pohybujú smerom dolu v smere sklonu povrchu. Povrch slúžiaci k prevaľovaniu kompaktov nie je obmedzený len uskutočneným so skloneným povrchom, ale môže sa pohyblivé realizovať tak, že v priebehu redukcie zostáva vo vodorovnej polohe, a len po ukončení redukcie kompaktov 305 sa nakláňa. Alternatívne sa môžu poskytnúť mechanické prostriedky, ktoré by redukované kompakty 305 poslali na stranu separátorov, zatiaľ čo povrch by zostal vo vodorovnej polohe. Popísaný sklonený povrch 308 (alebo vodorovný povrch k prevaľovaniu) je vytvorený ako oblúkovitý povrch, ale nie je obmedzený len na tento tvar. Môže mať akýkoľvek tvar, vrátane V tvaru a U tvaru, pokial zaistí prevaľovanie kompaktov 305.

Množstvo uhlíkatého redukčného činidla obsiahnutého v kompakte 305 sa musí rovnať aspoň množstvu požadovaného pre redukciu oxidu železa, prednostne plus množstvo potrebné k nauhličeniu redukovaného železa, takže týmto nauhličením sa generácia redukovaného železa ukončí. Pevné (neroztavené) redukované železo, vytvárajúce šupku, má pórovitú štruktúru, ktorá zvyšuje pravdepodobnosť reoxidácii. Reoxidácii sa dá

-4911756 zabrániť pridaním ďalšieho množstva uhlíkatého redukčného činidla v kompakte 305. pretože CO generovaný z kompakte 305 vytvára okolo kompaktu 305 neoxidačnú atmosféru. Kompakt tým obsahuje uhlíkaté redukčné činidlo v množstve požadovanom k redukcii zdroja oxidu železa + množstvo potrebné k nauhličeniu redukovaného železa + množstvo k pokrytiu straty spojenej s oxidáciou.

U uskutočnenia 4 je uhlíkaté redukčné činidlo takisto dodávané dodatočne, a to v dobe, keď sa kompakt odvaluj e a redukuje pomocou tepla.

V tomto popísanom návrhu sa uhlíkaté redukčné činidlo v kompakte pôvodne vyskytuje v množstve požadovanom k redukcii zdroja oxidu železa k nauhličeniu redukovaného železa straty spojenej z oxidáciou. Rovnako ako u druhého uskutočnenia sa redukčné činidlo môže v kompakte vyskytovať v množstve požadovanom k redukcii zdroja oxidu železa, pričom uhlíkaté redukčné činidlo sa môže dodatočne dodávať z von v množstve požadovanom k nauhličeniu redukovaného železa + množstve k pokrytiu straty spojenej s oxidáciou, a to v priebehu redukcie pomocou tepla.

Alternatívne sa uhlíkaté redukčné činidlo môže v kompakte vyskytovať vmnožstve zdroja oxidu železa + množstvo redukovaného železa, a ďalšie uhlíkaté redukčné činidlo sa môže pridávať z von v množstve potrebnom k pokrytiu straty spôsobenej oxidáciou, a to v priebehu redukcie pomocou tepla. Uhlíkaté redukčné činidlo sa môže týmto spôsobom pridávať k úhrade spôsobenej straty.

Ako to už bolo popísané, môže sa uhlíkaté redukčné činidlo použiť na povrchu kompaktu, čím sa zabráni sintrovaniu kompaktov do veľkých aglomerátov alebo k uľpievaniu kompaktov na stenách pece, čím sa značne uľahčí manipulácia so zmienenými kompaktmi.

+ množstva potrebnom + množstva k pokrytiu u požadovanom k redukcii potrebné k nauhličeniu

-5011756

V dobe, keď sa kovové železo (redukované železo) taví, môže sa tepelné redukčné a taviace zariadenie doplniť uhlíkatým redukčným činidlom, aby sa nahradil úbytok uhlíkatého redukčného činidla, pričom CO generovaný z uhlíkatého redukčného činidla udržuje okolo kompaktov 305 neoxidačnú atmosféru, a tým oxidácii kovového železa bráni. Prednosť sa dáva tomu, aby sa v priebehu tavenia kovového železa dodávalo uhlíkaté redukčné činidlo v množstve pokrývajúcom jeho nedostatok, alebo aby i v prípade, že sa vyskytuje nadbytok uhlíkatého redukčného činidla, sa tento nadbytok mohol použiť k redukcii zvyšku oxidu železa, a to v priebehu procesu tavenia.

V súlade s popisom štvrtého uskutočnenia, nie sú kompakty 305. pred zavedením do tepelného redukčného a taviaceho zariadenia 301 (alebo do tepelného redukčného zariadenia), podrobené žiadnej úprave.

Z dôvodu skrátenia dĺžky povrchu prevaľovania tepelného redukčného a taviaceho zariadenia 301 (tj. dĺžky v smere sklonu na obr.12), ktorým by sa skrátila doba požadovaná k realizácii redukcie pomocou tepla, môžu sa kompakty pred zavedením do zariadenia 30i podrobiť predbežnej redukcii. V tomto prípade musí byť zariadenie predbežnej redukcie umiestnené pred tepelným redukčným a taviacim zariadením 30í (alebo tepelným redukčným zariadením).

Uskutočnenie 5 až 7

U uskutočnenia 5 až 7 je granulovaný alebo aglomerovaný kompakt kovového železa, obsahujúci uhlíkaté redukčné činidlo, redukovaný pomocou tepla, pričom v priebehu redukcie vzniká kovové železo.

Zmienený kompakt je redukovaný pomocou tepla pri páde smerom dolu. V priebehu redukcie je generovaná (a rastie) šupka zložená z kovového železa, vo vnútri ktorej agreguje

-5111756 troska.

Redukcia pokračuje až do okamihu, keď sa už v šupke nenachádza žiadny oxid železa. Kompakt v tvare šupky, s vo vnútri agregovanou troskou, sa ďalej zahrieva a v priebehu pádu sa taví, ďalej nasleduje separácia na roztavenú trosku a roztavené železo. Pridaním predchádzajúceho procesu trvalého vytvárania granulovaného kompaktu k procesu redukcie pomocou tepla, je možné plynulé realizovať procesy prípravy granulovaných kompaktov pomocou tepla, ktoré slúžia ako materiál pre kovové železo, ďalej je možné redukovať kompakty pomocou tepla a realizovať separovanie kovového železa generovaného z trosky redukciou.

U zhora popísaného procesu redukcia pomocou tepla, redukcia pokračuje od povrchu granulovaného kompaktu, kde sa vytvára šupka z kovového železa. Následne, vplyvom redukčnej aktivity monoxidu uhlíka generovaného z uhlíkatého redukčného činidla a vplyvom pyrolýzy uhlíkatého redukčného činidla, pokračuje redukčná reakcia CÔ s oxidom železa smerom do vnútra šupky. Generované kovové železo, v súlade s tým, k sebe ľnie, a tým agreguje, zatiaľ čo generovaná troska, sa taví a agreguje. Výsledkom tohto tepelného redukčného procesu je skutočnosť, že pomer obsahu kovu rastie a množstvo oxidu železa v troske značne klesá.

V sekcii, umiestnenej pod sekciou redukcie teplom, sa realizuje ďalší ohrev k taveniu kovového železa, výsledná roztavená substancia padá do separátora, umiestneného pod zmienenou sekciou, kde sa roztavené železo separuje od roztavenej trosky vplyvom rozdielu ich špecifickej gravitácie. Získa sa vysoko redukované kovové železo v tvare roztaveného železa. Pretože je oxid železa v tepelnom redukčnom procese intenzívne redukovaný, je množstvo oxidu železa v roztavenej troske veľmi malý. Tým je možné zaistiť, že vymurovka taviaceho zariadenia bude ochránená pred tavením oxidom železa prítomného v troske.

-5211756

Na obr.14 je znázornený priečny rez piatym uskutočnením tohto vynálezu. Obr.14 zobrazuje typický spôsob a zariadenie k výrobe kovového železa. Referenčná číslica 401 označuje dopravné zariadenie v tvare skrutky, číslica 402 označuje redukčnú a taviacu pec s priestorom pre padanie kompaktu, v ktorom prebieha ohrev, redukcie a tavenia, číslica 403 označuje sekciám ohrevu, ktoré slúžia k nepriamemu vonkajšiemu ohrevu redukčnej a taviacej pece 402. a číslica 404 označuje separačnú pec pre príjem roztavenej trosky a roztaveného kovového železa, keď obidve zložky padajú zhora, a ďalej slúžia k ich vzájomnému separovaniu. Pre použitie, v tomto zariadení k výrobe kovového železa, sa zmes zložená z uhlíkatého redukčného činidla, napríklad z uhlia a pod., a oxidu železa, napríklad železnej rudy a pod. (všetko podľa potreby), a ďalej zo spojiva zhusťuje do zŕn, čím vznikajú granulované kompakty D. Granulované kompakty D sa dodávajú do dopravného zariadenia 401. ktoré kompakty postupne dodáva z hornej časti zariadenia 401 do hornej časti redukčnej a taviacej pece 402.

Na obr.14 znázornené, skôr pripravené granulované kompakty Π, sa zavádzajú do redukčnej a taviacej pece 402 pomocou dopravného zariadenia 40i. Ä1ternatívne sa môže pred dopravné zariadenie 4Ó1 umiestniť plynulé zhusťujúce zariadenie, napríklad kotúčové peletizačné zariadenie, čím sú granulované kompakty D pripravované a pomocou dopravného zariadenia 40i sú dodávané do redukčnej a taviacej pece 402.

Tomuto usporiadaniu sa dáva prednosť zvlášť preto, že sa série procesov prípravy, dopravy a redukcie pomocou tepla, granulovaných kompaktov Ď môže uskutočňovať plynulé.

Redukčná a taviaca pec 402 je nepriamo zahrievaná sekciou zahrievania 403. ktorá je umiestnená okolo pece. Pretože zavádzané granulované kompakty, nachádzajúce sa vo vnútri redukčnej a taviacej pece 402. padajú vlastnou váhou smerom dolu, redukcia pokračuje od povrchu každého

-5311756 granulovaného kompaktu D, kde sa vytvára, v priebehu redukcie, šupka prevážne z kovového železa, generovaného pri zmienenej redukcii na povrchu kompaktu. Monoxid uhlíka, generovaný z uhlíkatého redukčného činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčného činidla, vytvára vo vnútri šupky intenzívnu redukčnú atmosféru, čím značne urýchľuje redukciu oxidu železa vo vnútri zmienenej šupky. Správnym určením dĺžky redukčnej a taviacej pece 402. a ďalej ohrievacej teploty, v zhode s rýchlosťou padania granulovaných kompaktov Ď, intenzívne redukčná atmosféra vo vnútri šupky kovového železa účinne redukuje oxid železa vo vnútri šupky, čím sa získa pomer obsahu kovu, ktorého hodnota nie je menšia ako 95%, v niektorých prípadoch nie je menšia ako 98%.

Troska získaná v priebehu generácie kovového železa sa vo vnútri šupky kovového železa granulovaného kompaktu D taví, a to pri nižšej teplote ako pri akej sa taví kovové železo. Tým roztavená troska a šupka kovového železa v separovanom stave spolu fúzujú. Pretože granulovaný kompakt D padá vo vnútri redukčného a taviaceho zariadenia ďalej smerom dolu, taví sa i šupka kovového železa. Roztavené kovové železo padá spolu s roztavenou troskou do separačnej pece 404. ktorá je umiestnená na spodku. V separačnej peci 404 roztavená troska £, s menšou hodnotou špecifickej gravitácie, oddelene odteká na povrch roztaveného železa F. Tým sa troska S vypúšťa v blízkosti povrchu roztaveného železa F, zatiaľ čo roztavené železo F sa vypúšťa pri dne separačnej pece 4Ô4.

U uskutočnenia 5 tohto vynálezu je vo vnútri separačnej pece 404 použitý ponorený prepad 408. Vplyvom rozdielnej špecifickej gravitácie medzi roztavenou troskou £ a roztaveným železom F, roztavená troska S tečie po povrchu roztaveného železa F, to na jednej strane ponoreného prepadu 408 a separačnej pece 404 sa vypúšťa

-5411756 v blízkosti povrchu roztaveného železa. Roztavený povrch P tečie pod ponoreným prepadom 408 na druhú stranu prepadu (na pravej strane obr. 14) a vypúšťa sa pri dne separačnej pece 404. Toto usporiadanie separuje roztavené železo F do roztavenej trosky £ o veľa efektívnejšie.

Dodatočne je možné k popísanému usporiadaniu s ponoreným prepadom 408 kde roztavená substancia granulovaných kompaktov Ď padá na jednu stranu ponoreného prepadu kde sa i zhromažďuje, môže použiť ohrievacie zariadenie slúžiace k ohrevu roztavenej trosky S, ktorá sa zhromažďuje na už zmienenej strane prepadu 408. V tomto prípade, keď roztavená substancia granulovaných kompaktov D, ktorej je jej časť už čiastočne redukovaná, padá do separačnej pece 404. sa vrstva roztavenej trosky opäť zahrieva, čím sa dokončuje redukčná reakcia. V súlade s tým sa zlepšuje pomer obsahu kovu.

Na obr.14 označuje referenčná číslica 406 výstup plynov. Vypudzované plyny sa môžu uvoľniť cez zodpovedajúce výstupné otvory 406. bez toho aby sa nejak zužitkovali. Vzhľadom k tomu, že vypudzované plyny majú vysokú teplotu a obsahujú spaľovateľné plyny, môžu sa využiť ako palivové plyny dodávané do horákov 405. umiestnených v ohrievacej sekcii 403. čo znižuje spotrebu paliva spojenú s procesom ohrievania. U zhora uvedeného popisu je redukčná a taviaca pec 402 nepriamo ohrievaná z von. Pre priamy ohrev sa však môžu inštalovať vo vnútri redukčnej a taviacej pece 4Ó2 horáky, slúžiace k priamemu ohrevu granulovaných kompaktov D.

Tento vynález je úmyselne realizovaný tak, že zatiaľ čo granulované kompakty D vo vnútri pece 402 vlastnou váhou padajú, dokončuje sa v podstate ich redukcia, pričom práve redukované železo sa taví v priestore pri dne redukčnej a taviacej pece 402 a v roztavenom stave padá do separačnej pece 404. Aby sa zaistil dostatočne dlhý čas k uskutočneniu

-5511756 operácie v súlade s rýchlosťou pádu granulovaných kompaktov D, musí byť redukčná a taviaca pec v zvislom smere značne predĺžená. Okrem toho je možné realizovať zlepšenie poskytnutím zachytávaných dosiek (odrazových dosiek), ktoré majú za úlohu znižovať rýchlosť pádu granulovaných kompaktov D, alebo zaviesť vedenie, ktoré by spôsobilo vírenie granulovaných kompaktov D pri ich páde. Ak sa v spodnej časti redukčnej a taviacej pece 402 použijú ovládacie prvky rýchlosti pádu, napríklad zmienené zachytávacie dosky alebo vedenia, potom kovové železo, generované v priebehu tepelnej redukcie a tavené použitím ďalšej dodávky tepla, môže na týchto ovládacích prvkoch uľpievať a zhromažďovať sa, čo by mohlo brániť plynulej realizácii procesu. Preto sa tieto prvky montujú nad miestom, kde sa kovové železo začína taviť.

Na obr. Í5 je schematicky znázornený priečny rez šiestym uskutočnením tohto vynálezu, ktoré je konštruované tak, že rýchlosť pádu granulovaných kompaktov D sa môže znížiť bez použitia zmienených ovládacích prvkov, ϋ šiesteho uskutočnenia je separačná pec 404 vytvorená pri spodnej časti redukčnej a taviacej pece 402. Okrem toho sa do takto uskutočnenej pece dodáva neoxidačný plyn o vysokej teplote, a to v mieste presne nad rozhraním medzi redukčnou a taviacou pecou 402 a separačnou pecou 404. kde dochádza k značnému spomaleniu pádu granulovaných kompaktov S» pomocou vzostupného prúdu neoxidujúceho plynu. Výsledkom je, že sa dá takto granulovaným kompaktom E poskytnúť viac času pre zotrvanie v redukčnej a taviacej peci 402. V tomto prípade, zatiaľ čo plynom zavesené granulované kompakty Ď sa podrobujú tepelnej redukcii, vytvára sa na povrchu granulovaného kompaktu D šupka kovového železa, pričom redukčná reakcia postupuje ďalej do vnútra šupky. Ak je takto vytvorená šupka kovového železa tavená pridaním ďalšieho tepla, roztavené železo ŕúzuje a rastie. Takto

-5611756 narastajúce roztavené železo padá smerom dolu. Pomocou adekvátnym spôsobom regulovanej rýchlosti prúdenia neoxidujúceho plynu, v súlade s odporom granulovaných kompaktov D proti vzostupnému prúdu, sa môže potrebný čas pre granulované kompakty D vo vnútri redukčnej a taviacej pece 402. podľa uváženia ovládať. V dobe prítomnosti granulovaných kompaktov D v redukčnej a taviacej peci 402. môže tepelná redukcia, podľa zhora uvedeného, úspešne pokračovať. Táto aplikácia tepla k redukcii sa dá dosiahnuť pomocou priameho ohrevu dodávaným neredukčným plynom, alebo nepriamym ohrevom použitím horákov, umiestnených okolo redukčnej a taviacej pece 402.

Na obr.16 je schematicky znázornený rez siedmym uskutočnením tohto vynálezu. Siedme uskutočnenie je konštruované tak, že redukčný plyn generovaný vo vnútri redukčnej a taviacej pece 402 sa môže ako palivo využiť pre nepriamy ohrev redukčnej a taviacej pece 402. Keďže granulované kompakty D, používané u tohto vynálezu, obsahujú veľké množstvo uhlíkatého redukčného činidla, ktoré sa efektívne využíva ako redukčná látka, obsahuje plyn vo vnútri redukčnej a taviacej pece 402 spaľovateľný plyn, ktorý sa dá použiť ako palivový plyn. Siedme uskutočnenie je konštruované tak, aby sa dal využiť zmienený spaľovateľný plyn. Redukčná a taviaca pec 402 je nepriamo zahrievaná z von pomocou horákov 405. pričom redukčný plyn sa získava cez hornú stenu redukčnej a taviacej pece 402. je vedená do sekcie horákov 403 obklopujúcich pec, kde je využívaný ako palivo. Výsledný vyčerpaný plyn je uvoľňovaný cez výstupný otvor 406. Tomuto usporiadaniu sa dáva prednosť, pretože množstvo paliva, ktoré sa využíva k ohrevu, sa môže znížiť.

Takisto u uskutočnenia 5 až 7, tak ako to už bolo popísané u iných uskutočnení, uhlíkaté redukčné činidlo, obsiahnuté u zhora popísaných granulovaných kompaktov D, sa spotrebováva v priebehu redukcie oxidu železa

-5711756 a nauhličovaniu kovového železa generovaného redukciou, ako prvé. Pevné redukované železo, ktoré sa má taviť:, má pórovitú štruktúru, a je tým náchylné k novej oxidácii. Aby sa zabránilo reoxidácii redukovaného železa, musí v granulovanom kompakte D byť. uhlíkaté redukčné činidlo obsiahnuté v dostatočnom množstve, pričom CO, generovaný spaľovaním uhlíkatého redukčného činidla, vytvára okolo granulovaného kompaktu D, padajúceho v redukčnej peci 402. neoxidačnú atmosféru. Aby k tomu došlo, musí granulovaný kompakt D obsahovať. uhlíkaté redukčné činidlo aspoň v množstve požadovanom k redukcii zdroja oxidu železa + množstvo potrebné k nauhličeniu redukovaného železa + množstvo k pokrytiu strát spojených s oxidáciou vo vnútri redukčnej a taviacej pece. Okrem toho, aby sa zabránilo reoxidácii redukovaného železa, sa musí do spodnej časti redukčnej a taviacej pece 402. alebo do separačnej pece 404. dodávať uhlíkaté redukčné činidlo éilebo CO, a to v množstve, ktoré by kompenzovalo jeho nedostatok v zmienenej spodnej časti pece 402. 404.

Ak sa použije spôsob doplňovania separačnej pece 404 uhlíkatým redukčným činidlom, alebo pri stave, keď pec už skôr obsahovala uhlíkaté redukčné Činidlo v množstve, ktoré presahovalo požadované množstvo v granulovanom kompakte D, a to i vtedy, keď nejaký oxid železa, ktorý ešte nebol celkom v redukčnej a taviacej peci 402 zredukovaný a padá do separačnej pece 404, pričom taký oxid železa môže byť celkom zredukovaný v separačnej peci 404.

Podľa už popísaného uskutočnenia 5 až 7, nie je granulovaný kompakt E pred tým, ako je dopravený do redukčnej a taviacej pece 402. žiadnym spôsobom upravovaný. Aby sa znížila dĺžka redukčnej a taviacej pece 402. a pritom sa skrátila doba požadovaná k tepelnej redukcii, môže sa redukovaný kompakt D pred dopravením do redukčnej pece 402 predredukovať. V tomto prípade sa zariadenie predredukcie

-5811756 musí umiestniť pred redukčnú a taviacu pec 402.

U uskutočnenia 5 až 7, tak ako to bolo popísané u iných uskutočnení, môže byť separačná pec 404 opatrená ohrievacím horákom, alebo elektrickým ohrievacím zariadením, k ďalšiemu ohrevu roztavenej trosky a železa na -vyššiu teplotu, aby sa tým zvýšila ich tekutosť, a tým aby sa roztavené železo a troska mohli od seba ľahko oddeliť a z pece odviesť.

Uskutočnenie 8 a 9

U uskutočnenia 8 a 7 je predĺžený kompakt oxidu železa, obsahujúci uhlíkaté redukčné činidlo, redukované pomocou tepla, pričom sa získava kovové železo. Zmienený predĺžený kompakt je redukovaný pomocou tepla pri zvislom pohybe smerom dolu. V priebehu redukcie sa generuje a rastie šupka obsahujúca kovové železo, a súčasne vo vnútri šupky agreguje troska. Šupka kovového železa, s vo vnútri agregovanou troskou, sa ďalej zahrieva a taví, a to v priebehu pohybu smerom dolu, pričom nasleduje separácia na roztavené železo. Zarazením predchádzajúceho procesu formovania predĺženého kompaktu k redukčnému procesu pomocou tepla, je možné plynulé realizovať sériu procesov prípravy predĺženého kompaktu, ktorý by slúžil ako materiál k získaniu kovového železa, a to redukciou predĺženého kompaktu a separovaním kovového železa, generovaného zmienenou redukciou, od trosky.

U zmieneného procesu redukcie pomocou tepla, redukcia začína od povrchu predĺženého kompaktu, pritom vzniká šupka kovového železa. Vplyvom redukčnej činnosti monoxidu uhlíka, generovaného z uhlíkatého redukčného činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčného činidla, redukčná činnosť CO a oxidu železa pokračuje vo vnútri šupky. Generované kovové železo sa spojuje a vytvára agregáty, zatiaľ čo generovaná troska sa taví a agreguje. Výsledkom tohto tepelného redukčného

-5911756 procesu je to, že sa pomer obsahu kovu značne zvyšuje, zatiaľ čo množstvo oxidu sa značne znižuje. V sekcii, ktorá sa nachádza pod sekciou redukcie, sa šupka kovového železa ďalej ohrieva a taví. Výsledná roztavená substancia, ktorá obsahuje roztavené železo a roztavenú trosku, padá do separátora umiestneného na spodku, kde sa od seba roztavené železo a roztavená troska oddeľujú, a to vplyvom ich rozdielnej špecifickej gravitácie. Tým sa dá získať redukované kovové železo v roztavenom stave. Keďže je oxid železa v tepelnom redukčnom procese intenzívne redukovaný, je množstvo oxidu železa v roztavenej troske veľmi malý. Tým sa dá vyhnúť poškodeniu vymurovky taviaceho zariadenia natavením oxidom železa, ktorý je prítomný v roztavenej troske.

Obr.17 schematicky znázorňuje priečny rez ôsmym uskutočnením tohto vynálezu, ktoré zobrazuje spôsob výroby a zariadenie k výrobe kovového železa. Na obr.17 označuje referenčná číslica 501 násypník materiálu, číslica 502 označuje zhusťujúce-podávacie valčeky kompaktu (zahrňujú funkcie obidvoch zariadení, a to zariadenie pre vytváranie kompaktov a podávača), číslica 503 označuje tepelnú redukčnú pec a číslica 504 označuje separačnú pec, ktorá slúži ako separátor. Zmes E, ktorá obsahuje uhlíkaté redukčné činidlo, napríklad uhlie, oxid železa, napríklad železnú rudu a pod., a ďalej spojivo, je dodávané, v smere šípok H, do násypníka 501. Zhusťujúce-podávacie valčeky 502 plynulé zhusťujú zmes E do predĺžených kompaktov S, ktoré majú istý tvar (obvykle tvar dosky, tyče s pravouhlým prierezom, alebo s kruhovým prierezom) a isté rozmery, podávajú predĺžené kompakty S, udržované vo zvislej polohe, do tepelnej redukčnej pece 503. Vertikálnou polohou sa rozumie zavesená poloha, ale môže to byť takisto vychýlená poloha (napríklad o ±5°), a to vplyvom presnosti podávacieho zariadenia, bez toho aby tým došlo k odklonu od podstaty tohto vynálezu.

-6011756

Tepelná redukčná pec 503 má horáky, ktoré slúžia ako ohrievacie prvky. V priebehu klesania predĺžených kompaktov Q tepelnou redukčnou pecou 503. sú kompakty priamo ohrievané plameňmi vychádzajúcimi z horákov 505. Výsledkom je pokračovanie redukcie od povrchu predĺžených kompaktov Q smerom do vnútra kompaktov, pričom sa na povrchu vytvára šupka, ktorá obsahuje hlavne kovové železo generované pri redukcii, tak ako to už bolo popísané. Monoxid uhlíka, generovaný z uhlíkatého redukčného činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčného činidla, vytvára vo vnútri šupky intenzívnu redukčnú atmosféru, čím sa vo vnútri šupky značne urýchľuje redukcia oxidu železa. Správnym ovládaním rýchlosti klesania predĺženého kompaktu G a podmienok ohrevu, v súlade s dĺžkou tepelnej redukčnej pece 503. redukčná atmosféra vytvorená vo vnútri šupky kovového železa, intenzívne redukuje prítomný oxid železa, čím sa dosiahne pomeru obsahu kovu aspoň 95%, v niektorých prípadoch aspoň 98%. Troska získaná v priebehu generácie kovového železa sa vo vnútri šupky kovového železa taví, a to pri nižšej teplote ako pri akej sa taví kovové železo. Tým sa roztavená troska a šupka kovového železa v separovanom stave spolu fúzujú. Pretože predĺžený kompakt Q vo vnútri tepelnej redukčnej pece 503 padá ďalej smerom dolu a je ďalej ohrievaný, taví sa i šupka kovového železa. Roztavené kovové železo padá spolu s roztavenou troskou do separačnej pece 504. ktorá je umiestnená na spodku. V separačnej peci 504 roztavená troska G, s menšou hodnotou špecifickej gravitácie, oddelene odteká na povrch roztaveného železa J?. Tým sa troska S vypúšťa v blízkosti povrchu roztaveného železa F, zatiaľ čo roztavené železo F sa vypúšťa pri dne separačnej pece 404.

Na obr.17 označuje referenčná číslica 506 výstupný otvor plynov. Tak ako to už bolo popísané, môže sa odchádzajúci plyn vypúšťať otvorom 506. bez toho aby sa

-6111756 nejak zužitkoval. Pretože má odchádzajúci plyn vysokú teplotu a obsahuje spaľovateľný plyn, dáva sa prednosť tomu, aby sa využil ako palivo dodávané do horáka. 505 . Na obr. 17 označuje číslica 507 tesnenie plynu.

Tento vynález sa môže realizovať tak, že sa zmienená zmes zhusťuje do predĺženého kompaktu S len stlačovaním. Prednosť sa dáva tomu (obr.17), aby sa zmes zhusťovala tlakom a bola pritom obklopená podpornou sieťovinou K zhotovenou zo železa, čím by sa znížilo riziko poškodenia predĺženého kompaktu S, pri jeho plynulom páde. Sieťovina K sa nakoniec taví spoločne s kovovým železom generovaným tepelnou redukciou, a takisto padá do separačnej pece 504. Z tohto dôvodu sa podporná sieťovina £ vyrába zo železa. Namiesto vonkajšieho zosilnenia pomocou podpornej sieťoviny K, sa môže pre zosilnenie strednej časti predĺženého kompaktu Q vložiť železné jadro (pre zvýšenie účinnosti podpory sa môže použiť i spletené lanko alebo železné lanko s drsným povrchom).

Uskutočnenie 9

Na obr.18 je schematicky znázornený priečny rez deviateho uskutočnenia tohto vynálezu. Uskutočnenie 9 je v podstate podobné ôsmemu uskutočneniu s tou výnimkou, že zmes E zložená z uhlíkatého redukčného Činidla, oxidu železa a spojidla sa zavádza na zhusťujúce-podávacie valčeky 502 pomocou závitkového podávača 501. a ďalej tým, že tepelná redukčná pec 503 je nepriamo ohrievaná horákmi 505. ktoré sú umiestnené okolo pece.

uskutočnenia 8 a 9 valčeky 502 a podávajú predĺžený kompakt Q. takisto používa k zhusťovaniu môže byť predĺžený kompakt

U zhora popísaného súčasne zhusťujú zmes E Separačné zariadenie sa a podávaniu. Alternatívne pripravený v separačnom zariadení, a potom sa takto vzniklý

-6211756 predĺžený kompakt G môže dopraviť do tepelnej redukčnej pece äQiUhlíkaté redukčné činidlo sa v popísanom predĺženom kompakte G spotrebuje, a to najprv v priebehu redukcie oxidu železa pri redukčnom procese, a ďalej pri nauhličovaní kovového železa, ktoré sa generuje redukciou. Pevné redukované železo, ktoré sa má taviť, má pórovitú štruktúru náchylnú k reoxidácii. Aby sa reoxidácii redukovaného železa zabránilo, tak ako to už bolo popísané, musí byť v granulovanom kompakte D v dostatočnom množstve prítomné uhlíkaté redukčné činidlo, pričom CO generované spaľovaním uhlíkatého redukčného činidla, vytvára okolo predĺženého kompaktu G, pohybujúceho sa v tepelnej redukčnej peci 503 smerom dolu neoxidačnú atmosféru. Aby sa toho dosiahlo, musí predĺžený kompakt G obsahovať uhlíkaté redukčné činidlo v množstve požadovanom k redukcii zdroja oxidu železa + množstvo spotrebované pri nauhličovaní redukovaného železa + množstvo potrebné k pokrytiu straty spojenej s oxidáciou vo vnútri pece. Okrem toho, aby sa zabránilo reoxidácii redukovaného železa, môže sa dodatočne pridať uhlíkaté redukčné činidlo alebo CO, a to v množstve, ktoré kompenzuje ich nedostatok v spodnej časti tepelnej redukčnej peci 503 alebo v separačnej peci 504.

Tak ako to už bolo skôr popísané, použitím spôsobu doplňovania separačnej pece 504 uhlíkatým redukčným činidlom, alebo pri stave, keď pec už skorej obsahovala uhlíkaté redukčné činidlo v množstve, ktoré presahovalo požadované množstvo v predĺženom kompakte G, a to i vtedy, keď nejaký oxid železa, ktorý ešte nebol celkom v tepelnej redukčnej peci 503 zredukovaný a padá do separačnej pece 504. potom môže byť taký oxid železa celkom zredukovaný v separačnej peci 504.

U zhora popísaných uskutočneniach 8 a 9, nie je predĺžený kompakt G, pred dopravením do tepelnej redukčnej

-6311756 pece 503. podrobený žiadnej úprave. Aby sa skrátila dĺžka tepelnej redukčnej pece 503 a zároveň sa skrátila doba potrebná k tepelnej redukcii, predĺžený kompakt sa môže pred dodaním do tepelnej redukčnej pece predredukovať. V tomto prípade je zariadenie predredukcie umiestnené pred tepelnou redukčnou pecou 503. Na obr.18 je znázornený ponorný prepad umiestnený v separačnej peci 504. kde slúži k účinnej separácii roztaveného železa F od roztavenej trosky £.

Tak ako je tomu u uskutočnenia 8 a 9, môže byť separačná pec 504 opatrená horákom alebo elektrickým ohrievacím zariadením k ďalšiemu ohrevu roztavenej trosky a železa na vyššiu teplotu, čím sa zvyšuje ich tekutosť, čím

	sa roztavená troska a roztavené	železo môžu od	seba ľahko
oddeliť a oddelené z	pece odviesť.
	Uskutočnenie 10
	U spôsobu výroby kovového	železa, podľa	desiateho
•	uskutočnenia tohto	vynálezu,	je granúlovaný	(vrátane

peletovaného) alebo aglomerovaný kompakt oxidu železa, obsahujúci uhlíkaté redukčné činidlo, dopravovaný na železný pás a tepelne redukovaný, a pritom vzniká kovové železo. V priebehu tejto redukcie sa generuje a rastie šupka obsahujúca kovové železo a trosku, ktorá v šupke agreguje. Kompakt vo forme šupky s agregovanou troskou vo vnútri sa ďalej pri pohybe na železnom páse ohrieva, takže šupka kovového železa, troska a železný pás využívaný k doprave, sa taví. Výsledná roztavená substancia sa separuje na roztavenú trosku a roztavené železo. V súlade s týmto uskutočnením sa môžu plynulé realizovať ďalšie procesy tepelnej redukcie kompaktu, a to tavenie generovaného kovového železa a trosky dodaním ďalšieho tepla, a ďalej separácia roztaveného železa a roztavenej trosky.

-6411756

Obr.l9A schematicky znázorňuje priečny rez zariadením k výrobe kovového železa, ktoré je schopné realizovať popísaný spôsob výroby. Na obr.l9A označuje referenčnú číslicu 601 železný pás, číslica 602 označuje žíhaciu pec, číslica 603 označuje formovaciu sekciu, číslica 604 označuje násypník materiálu, Číslica 605 označuje tepelnú redukčnú pec, číslica 606 označuje taviacu pec a číslica 607 označuje separačnú pec.

Toto uskutočnenie používa ako prostriedok dopravy materiálu kompaktu železný pás 601. Železný pás sa pri priechode žíhacou pecou 602 z dôvodu zmäkčenia žíha. Takto žíhaný pás 601 sa formuje vo formovacej sekcii 603 do tvaru žľabu s obidvoma okrajmi ohnutými nahor (viď čiastočný priečny rez na obr.l9B). Sformovaný železný pás 601 je plynulé podávaný do tepelnej redukčnej pece 605. Zmes zložená z uhlíkatého redukčného činidla, napríklad z uhlia, z oxidu železa, napríklad zo železnej rudy a spojidla, sa zhusťuje do istého tvaru napríklad do peliet, pričom vznikajú kompakty materiálu. Takto pripravené kompakty materiálu sa cez násypník 604 umiestnia na železný pás 604 umiestnený pred tepelnou redukčnou pecou 605. Kompakty materiálu sa na železnom páse plynulé posunujú smerom doprava (obr.19). Ohrievacie horáky (nie sú zobrazené) sa nachádzajú na bočných stenách alebo horných častiach tepelnej redukčnej pece 605. kde súčasne kompakty materiálu pomocou tepla sušia a redukujú. Ako to už bolo popísané, redukcia v tomto procese postupuje od povrchu každého kompaktu, a to vplyvom pevného uhlíkatého redukčného činidla v kompakte, pričom sa na povrchu kompaktu vytvára šupka zložená hlavne z kovového železa generovaného v priebehu redukcie. Monoxid uhlíka, generovaný z uhlíkatého redukčného činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčného činidla, vytvára vo vnútri šupky intenzívnu redukčnú atmosféru, čím sa vo vnútri šupky značne urýchľuje redukcia oxidu železa.

-6511756

Správnym ovládaním rýchlosti pohybu železného pásu 601. podmienok ohrevu, v súlade s dĺžkou tepelnej redukčnej pece 605. redukuje intenzívne redukčná atmosféra, vytvorená vo vnútri šupky kovového železa, prítomný oxid železa, čím sa dosiahne pomeru obsahu kovu aspoň 95%, v niektorých prípadoch aspoň 98%. Troska získaná v priebehu generácie kovového železa sa vo vnútri šupky kovového železa taví, a to pri nižšej teplote ako pri akej sa taví kovové železo. Roztavená troska agreguje vo vnútri šupky oddelene od šupky kovového železa. Pretože sa kompakt vo forme šupky kovového železa, s troskou za tepelnou redukčnou pecou 605. taví sa ako šupka kovového železa, tak i troska vo a tak troska vo vnútri šupky a takisto i železný pás 601. Výsledná roztavená substancia tečie do separačnej pece 607. V separačnej peci 607 tečie roztavená troska S, vplyvom menšej gravitácie, na povrchu roztaveného železa F. Roztavená troska £ sa zo separačnej pece 607 vypúšťa v mieste nachádzajúcom sa v blízkosti povrchu roztaveného železa F, ktoré sa vypúšťa pri dne separačnej pece 607.

Na obr. 19 označuje referenčná číslica 608 výstupný otvor plynu. Odchádzajúci plyn sa môže týmto otvorom vypustiť, bez toho aby sa nejakým spôsobom zužitkoval. Pretože odchádzajúci plyn má vysokú teplotu a obsahuje spalovatelný plyn, môže sa využiť ako palivo pre horáky tepelnej redukčnej pece 605 a taviace pece 606. alebo ako tepelný zdroj k predhrievaniu spaľovaného vzduchu, kompakty materiálu sa z násypníka 604 dodávajú vo forme predsušených peliet, ešte lepšie i v predredukovanom stave, pretože dĺžka tepelnej redukčnej pece 605 je vzhladom k použitiu predredukovaných kompaktov zmenšená. Zhusťovacie zariadenie k príprave kompaktov materiálu vo forme peliet sa môže umiestniť v blízkosti násypníka 604 tak, aby kompakty materiálu pripravené v zhusťovacom zariadení sa mohli presunúť do násypníka 604. Pomocou tohto usporiadania sa

-6611756 tento proces prípravy kompaktov materiálu, a takisto i tepelný redukčný proces, môže spojiť do súvislého procesu.

Súčasná konštrukcia popísaného zariadenia výroby kovového železa sa môže zodpovedajúcim spôsobom modifikovať, pokiaľ nedôjde k odchýleniu sa od podstaty tohto -vynálezu. Zmienené modifikácie sú samozrejme obmedzené technologickým rozsahom tohto vynálezu. V praxi je možné zmienené podmienky a nastavenia (prevádzková teplota, množstvo a forma použitia uhlíkatého redukčného činidla, využitie odchádzajúcich plynov atď.) primeraným spôsobom zvoliť.

Uskutočnenie 11

U spôsobu výroby kovového železa, ktorý je v súlade s jedenástym uskutočnením tohto vynálezu, sa predĺžený kompakt materiálu oxidu železa, obsahujúci uhlíkaté redukčné činidlo, pripravuje súvisle a dopravuje sa (tak ako u popísaného uskutočnenia 10) na železnom páse do tepelnej redukčnej pece, kde sa redukuje pomocou tepla pri vzniku kovového železa. V súlade s tým sa súvisle realizuje séria procesov tepelnej redukcie, tavenia pomocou tepla a separácie roztaveného železa. Zatiaľ čo je predĺžený kompakt dopravovaný na železnom páse podrobovaný tepelnej redukcii, generuje sa a rastie šupka obsahujúca kovové železo, v ktorej agreguje troska. Následne je kompakt v tvare šupky, s agregovanou troskou vo vnútri, ďalej na železnom páse zahrievaný tak, že šupka kovového železa, troska a železný pás taví. Výsledná roztavená substancia sa separuje na roztavenú trosku a roztavené železo.

Obr.20A schematicky znázorňuje priečny rez zariadením k výrobe kovového železa, ktoré je schopné realizovať popísaný spôsob výroby. Na obr.20A označuje číslica 601 železný pás, číslica 603 označuje referenčná formovaciu sekciu, číslica 609 označuje skrutkový podávač, číslica 605

-6711756 označuje separačnú pec.

Predĺžený kompakt sa súvisle pripravuje a dopravuje na železnom páse 601 do tepelnej redukčnej pece 605. Na obr.20A je znázornený skrutkový podávač 609 kombinovaný s formovacou sekciou 603. Zmes zložená z uhlíkatého redukčného činidla, oxidu železa a spojiva sa dodáva do skrutkového podávača 609. ktorý zmes posúva smerom do formovacej sekcie 603. Formovacia sekcia 603. po dodaný zmesi a železného pásu 601. uhnetenú zmes formuje do predĺženého tvaru s istým prierezom a ukladá ju na železný pás 601 (viď čiastočný priečny rez na obr.20B, a ďalej takto vytvorený predĺžený kompakt spoločne so železným pásom dodáva do tepelnej redukčnej pece 605. Predĺžený kompakt môže mať tvar plochej dosky, alebo tvar tyče, ale prednosť sa dáva takému tvaru, u ktorého je predĺženie a stlačenie vytvárané v pozdĺžnom smere, a to za účelom zvýšenia plochy povrchu k účinnému sušeniu a k realizácii tepelnej redukcie.

Pretože je u tohto uskutočnenia kompakt v predĺženom stave umiestnený na železnom páse 601 priebežne, nehrozí možnosť, že by kompakt zo železného pásu 601 spadol. V súlade s tým môže mať železný pás 601 plochý tvar. Železný pás 601 sa môže pohybovať nie len vo vodorovnej polohe, ale i v primeranej polohe, ale i v priemernej sklonenej polohe, zaisťujúci hladký posun pásu.

Tepelná redukčná pec 605 zahrňuje sekciu sušenia, umiestnenú pred pecou, a tepelnou redukčnou sekciou umiestnenou za pecou. Na bočných stenách a v stropnej časti sekcie sušenia a tepelnej redukcie sú umiestnené horáky (nie sú zobrazené), ktoré slúžia k sušeniu a tepelnej redukcii. Tak ako to už bolo popísané, postupuje redukcia od povrchu predĺženého kompaktu vplyvom pevného uhlíkatého redukčného činidla, ktoré je obsiahnuté v predĺženom kompakte, pričom sa vytvára šupka obsahujúca hlavne kovové železo generované v priebehu procesu redukcie na povrchu predĺženého kompaktu.

-6811756

Okrem toho, monoxid uhlíka generovaný z uhlíkatého redukčného činidla a pyrolýzou uhlíkatého redukčného činidla, vytvára vo vnútri šupky intenzívnu redukčnú atmosféru, čím sa značne urýchľuje redukcia oxidu železa vo vnútri šupky. Správnym stanovením rýchlosti pohybu železného pásu 601 teplotných podmienok atď., v súlade s dĺžkou tepelnej redukčnej pece 605. môže intenzívna redukčná atmosféra, nachádzajúca sa vo vnútri šupky kovového železa, účinným spôsobom redukovať prítomný oxid železa.

Troska, generovaná v priebehu vzniku kovového železa, sa vo vnútri šupky kovového železa taví pri nižšej teplote ako je bod topenia kovového železa agreguje oddelene vo vnútri šupky predĺžený kompakt v tvare šupky kovového železa spoločne s agregovanou troskou ďalej zahrievaný v taviacej peci 606. umiestnenej za tepelnou redukčnou pecou 605. šupka kovového železa a troska vo vnútri šupky sa celkom roztaví. Výsledná roztavená substancia tečie do separačnej pece 607. V separačnej peci sa roztavená troska S. a roztavené železo

Takto roztavená troska kovového železa. Ak je

F od seba popísaným spôsobom oddelia.

Súčasná konštrukcia popísaného zariadenia výroby kovového železa sa môže zodpovedajúcim spôsobom modifikovať pokial nedôjde k odchýleniu sa od podstaty tohto vynálezu. Zmienené modifikácie sú samozrejme obmedzené technologickým rozsahom tohto vynálezu. V praxi sa dá zmienené podmienky a nastavenie (prevádzková teplota, množstvo a forma použitia uhlíkatého redukčného činidla, využitie odchádzajúcich plynov atď.) primeraným spôsobom zvoliť.

Uskutočnenie 12

U spôsobu výroby kovového železa, ktorý je v súlade s dvanástym uskutočnením tohto vynálezu, sa predĺžený kompakt materiálu oxidu železa, obsahujúci uhlíkaté redukčné

-6911756 činidlo, paralelne pripravuje pomocou množstva zhušťujúcich zariadení usporiadaných paralelne. Takto pripravené predĺžené kompakty sa paralelne dodávajú pozdĺž skloneného povrchu do sušiacej a redukčnej pece, kde sú teplom redukované. Kovové železo, generované v priebehu redukcie, je spoločne s troskou zavedené do taviacej pece. Výsledná roztavená substancia sa zavádza do separátora, roztavené železo a roztavená troska od seba oddelí, získa kovové železo.

Obr.21 schematicky znázorňuje priečny rez zariadením k výrobe kovového železa pomocou už popísaného spôsobu výroby. Obr.22 schematicky znázorňuje pôdorys zariadenia. Na obr.21 a 22 referenčná číslica 701 označuje násypník materiálu, číslica 702 označuje zhustovanie zariadenia, číslica 703 označuje ohrievaciu pec, ktorá slúži ako sušiaca, redukčná a' taviaca pec, číslica 704 označuje separačnú pec a číslica 705 označuje predĺžený kompakt.

U uskutočnenia znázornenom na obr.21 a 22, je ohrievacia pec 703 so skloneným povrchom smerujúcim dolu k separačnej peci 704. umiestnená stranách (na jednej strane na separačnej pece 704. Každá ohrievacia pec 703 má zariadenie ohrievajúceho horáku a množstvo zhusťovacích zariadení 702 šírky pecí (v smere kolmom na povrch hornej koncovej časti, tak ako je to Každá ohrievacia pec 703 pripravuje predĺžený kompakt 705 do tvaru dosky alebo tyče, zavádza predĺžený kompakt 705 do ohrievacej pece 703 pozdĺž skloneného povrchu ohrievacej pece 703. Pri pohybe smerom dolu pozdĺž skloneného povrchu, sú predĺžené kompakty 705 vysúšané a teplom redukované. Tak ako to už bolo popísané u procesu tepelnej redukcie, redukcia postupuje od povrchu každého predĺženého kompaktu 705. a to vplyvom pevného uhlíkatého redukčného činidla obsiahnutého v predĺženom kde sa a tým sa na jednej, alebo obidvoch obr.21 a 22) predĺženej umiestnených naprieč papieru obr.21) pri zobrazené na obr.22.

-7011756 uhlíkatého intenzívnu kompakte 705. pritom sa vytvára šupka, ktorá obsahuje hlavne kovové železo generované v priebehu redukcie, a to na povrchu predĺženého kompaktu 705. Okrem toho, monoxid uhlíka generovaný z uhlíkatého redukčného činidla a pyrolýzou redukčného činidla, vytvára vo vnútri šupky redukčnú atmosféru, čím sa značne urýchľuje redukcia oxidu železa vo vnútri šupky.

Kovové železo generované v priebehu redukcie sa spoločne s troskou ďalej ohrieva a taví v zadnej časti ohrievacej pece 703. Výsledná roztavená substancia tečie do separačnej pece 704. Množstvo predĺžených kompaktov 705 zavádzaných do ohrievacej pece 703. je súčasne teplom redukované a tavené.

Správnym stanovením rýchlosti pohybu predĺžených kompaktov 705. teplotných podmienok atď., v súlade s dĺžkou ohrievacej pece 703. je na povrchu každého predĺženého kompaktu 705 generovaná šupka kovového železa, pričom intenzívna redukčná atmosféra, vo vnútri šupky kovového železa, redukuje oxid železa vo vnútri šupky, čím sa získa pomer obsahu kovu nie menší ako 95%, v niektorých prípadoch nie menší ako 98%. Takto generované kovové železo je spoločne s troskou ďalej zahrievané a tavené. Výsledná roztavená substancia tečie do separačnej pece 704.

V separačnej peci 704 tečie roztavená troska S, ktorá má menšiu špecifickú gravitáciu, oddelene na povrchu roztaveného železa F. Roztavená troska £ je zo separačnej pece 704 vypustená v blízkosti povrchu roztaveného železa F, zatiaľ čo roztavené železo sa vypúšťa zo spodnej časti separačnej pece 704. Zhora popísané zariadenie užívateľovi umožňuje, podľa potreby, upraviť výrobu kovového železa za jednotku času, a to úpravou veľkosti, počtu, rýchlosti podávania atď., predĺženého kompaktu a v súlade s ohrievacou kapacitou ohrievacej sekcie ohrievacej pece 703. alebo návrhom a konštrukciou zariadenia v zhode s cieľovou

-7111756 produkciou.

Súčasná konštrukcia popísaného zariadenia výroby kovového železa sa môže zodpovedajúcim spôsobom modifikovať pokiaľ nedôjde k odchýleniu sa od podstaty tohto vynálezu. Zmienené modifikácie sú samozrejme obmedzené technologickým rozsahom tohto vynálezu. V praxi sa dá zmienené podmienky a nastavenia (prevádzková teplota, množstvo a forma použitia uhlíkatého redukčného činidla, využitie odchádzajúcich plynov atď.) primeraným spôsobom zvoliť.

Pri zavedení tohto vynálezu, tak ako to bolo popísané u uskutočnenia 2 až 12 tepelného redukčného procesu, sa musí generovaná troska taviť pri nižšej teplote ako je tomu u kovového železa generovaného v priebehu redukcie, aby sa oxid železa v pevnej fáze mohol úspešne redukovať, tak ako to bolo popísané. Aby sa vyhovelo tejto požiadavke, musí sa zmes komponent trosky (hlušina zamiešaná do železnej rudy, ktorá sa používa ako zdroj oxidu železa, a ďalej uhlíkaté redukčné činidlo), obsiahnutá v kompakte (alebo v predĺženom kompakte), byt riadená tak, aby bod topenia generovanej trosky bol nižší ako je tomu u redukovaného železa, a to pred a po nauhličení. Preto bude v niektorých prípadoch žiadúce, aby sa Al₂O₃, SiO₂, CaO atď., v priebehu procesu zhusťovania, pridávali do zdrojovej zmesi kompaktu (alebo predĺženého kompaktu, čím by došlo ku zníženiu hodnoty bodu topenia generovanej trosky.

Tento vynález nie je zhora uvedeným popisom nijako obmedzený. Môže byť realizované množstvo modifikácií tohto vynálezu, pokiaľ pritom bude rešpektovaný duch tohto vynálezu a takisto jeho rozsah.

Podľa uvedeného popisu tohto vynálezu sú kompakty oxidu železa, obsahujúce uhlíkaté redukčné činidlo, podrobené tepelnej redukcii v začiatočnom štádiu, pri ktorom sa vytvára šupka kovového železa, oxidy železa sa redukujú pri zvýšených redukčných podmienkach ustanovených vo vnútri

-7211756 šupky kovového železa, pri ktorých redukčná reakcia postupuje rýchle a účinne. Spôsob tohto vynálezu môže účinne vyrábať, pomocou tepelnej redukcie prebiehajúcej v krátkom časovom období, kovové železo s vysokou čistotou železa a pomerom množstva kovu nie menším ako 95%, v niektorých prípadoch nie menším ako 98%, čoho bežnými spôsobmi priamej výroby nie je možné dosiahnuť. Takto získané kovové železo, s relatívne vysokou čistotou železa a so sprievodnou troskou, sa môže uviesť do pevného stavu chladením, následne sa môže drviť za účelom magnetickej separácie kovového železa od trosky, alebo iným spôsobom založeným na presievaní, ďalej tavením ďalším ohrevom a využitím rozdielu v špecifickej gravitácii kovového železa a trosky.

Spôsobom podľa tohto vynálezu sa môže ďalej docieliť malý obsah oxidu železa v troske, čo obmedzuje možnosť poškodzovania vymurovky pece, ku ktorému by normálne pri styku roztaveného oxidu železa s vymurovkou došlo.

Zariadenie k výrobe kovového železa, podľa tohto vynálezu, môže účinne realizovať, a to v priemyslovej mierke, novú navrhnutú techniku výroby kovového železa, a ďalej môže vyrábať kovové železo s vysokou čistotou železa s pomerom obsahu kovu nie menším ako 95%, a v niektorých prípadoch nie menším ako 98%, a to v priebehu krátkeho časového obdobia, zo zdroja oxidu železa s vysokým obsahom železa, dokonca i zo zdroja s nízkym obsahom železa, napríklad zo železnej rudy a pod. Realizáciou popísaného spôsobu a zariadenia k výrobe kovového železa, sa množstvo oxidu železa v troske, generovanej v priebehu procesu redukcie, značne znižuje, čím sa minimalizujú škody spôsobené roztaveným oxidom železa na vymurovke tepelného redukčného zariadenia, separátora, separačnej pece a pod.

Claims (60)

1. Spôsob zahrňuje:

ohrev prvého kompaktu, čím sa vytvára redukovaný kompakt, pričom zmienený prvý kompakt zahrňuje:

i) oxid železa ii) uhlíkaté redukčné činidlo zahrňujúce:

iii) šupku, ktorá obsahuje kovové železo a iv) roztavenú trosku nachádzajúcu sa vo vnútri zmienenej šupky.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v šupke nenachádza takmer žiadny oxid železa.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje ohrev redukovaného kompaktu, čo troske umožňuje odtiecť z vnútrajšku zmienenej šupky.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že v priebehu zmieneného ďalšieho ohrevu sa taví časť šupky, pričom sa roztavená troska separuje od zmieneného kovového železa.

5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že v priebehu zmieneného ďalšieho ohrevu kovového železa dochádza k jeho nauhličeniu, čím sa znižuje hodnota bodu topenia zmieneného kovového železa.

6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje ohrev zmieneného redukovaného

-Ί411756 kompaktu, pričom zmienenej trosky.

7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že v priebehu zmieneného ďalšieho ohrevu kovového železa dochádza k jeho nauhličeniu, čím sa znižuje hodnota bodu topenia zmieneného kovového železa.

8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že umožňuje troske vytvárať aglomeráty, a ďalej umožňuje separáciu zmienených agregátov od kovového železa.

9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ohrev prebieha pri maximálnej teplote, ktorá nesmie byť menšia ako teplota bodu topenia zmienenej trosky a nesmie byť väčšia ako teplota bodu topenia kovového železa.

10. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v priebehu ohrevu je oxid železa redukovaný najprv v tuhom štádiu redukcie, potom nasleduje redukcia tekutej fáze a ohrev pokračuje až do okamihu, keď sa už nevyskytuje žiadny oxid železa.

11. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zmienený redukovaný kompakt obsahuje FeO v množstve 5% hmotnosti.

12. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že zmienený redukovaný kompakt obsahuje FeO v množstve 5% hmotnosti a menšom.

13. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci

-7511756

14 .

tým, že zmienená troska obsahuje FeO v množstve 5% hmotnosti a menšom.

Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že zmienená troska obsahuje FeO v množstve 2% hmotnosti a menšom.

15 .

16.

17 .

Spôsob podľa nároku l, vyznačujúci sa tým, že zmienená šupka je uzavretá a súvislá..

Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ohrev prebieha pri teplote 1350 - 1540°C.

Predmet vynálezu zahrňuje:

a) šupku obsahujúcu kovové železo a

b) trosku vo vnútri zmienenej šupky

18 .

Predmet vynálezu vyznačujúci je roztavená.

podľa sa tým, nároku 17, že zmienená troska

19.

Predmet vynálezu vyznačuj úci obsahuje FeO v množstve podľa sa tým, 5% hmotnosti nároku že zmienená a menšom.

17, troska

20 .

21.

Predmet vynálezu podľa nároku 17, vyznačujúci sa tým, že zmienená troska obsahuje FeO v množstve 2% hmotnosti a menšom.

Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa zmienený prvý kompakt vyskytuje v tvare zŕn alebo agregátov, a je v priebehu vodorovného pohybu podrobený tepelnej redukcii.

-7611756

22. Spôsob podľa nároku 21, vyznačujúci sa tým, že zmienený prvý kompakt je umiestnený na železnom páse so stenami, ktoré sú vytvorené na okrajoch pásu tak, že kompaktom bránia z pásu spadnúť, pričom zmienený prvý kompakt je pri pohybe vo vodorovnom smere podrobený tepelnej redukcii.

23. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa zmienený prvý kompakt vyskytuje v tvare zŕn alebo agregátov, a pri tepelnej redukcii sa nachádza na vodorovnej rovine.

24. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zmienený prvý kompakt vyskytuje v tvare zŕn alebo agregátov a je pri odvaľovaní podrobený tepelnej redukcii.

25. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa zmienený prvý kompakt vyskytuje v tvare zŕn alebo agregátov a je pri páde zariadením tepelnej redukcie.

26. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa prvý zmienený kompakt vyskytuje v predĺženom tvare a je pri pohybe smerom dolu, a to vo zvislej polohe, podrobený tepelnej redukcii.

27. Spôsob podľa nároku 26, vyznačujúci sa tým, že zmienený prvý kompakt je spojité formovaný do predĺženého tvaru, a je podávaný do sekcie v ktorej prebieha tepelná redukcia.

28. Spôsob podľa nároku 26, vyznačujúci sa tým, že zmienený prvý kompakt zahrňuje železnú

-ΊΊ11756 siečovinu slúžiacu ako podpora.

29. Spôsob podl'a nároku 26, vyznačujúci sa tým, že zmienený prvý kompakt zahrňuje železnú tyč alebo drôt, slúžiaci ako jadro kompaktu.

30. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že zmienený prvý kompakt v predĺženom tvare je, v priebehu pohybu smerom dolu v odklonenej polohe, podrobený tepelnej redukcii.

31. Spôsob podľa nároku 30, vyznačujúci sa tým, že zmienený prvý kompakt na železnom páse je plynulé podávaný do sekcie, v ktorej prebieha tepelná redukcia.

32. Zariadenie k výrobe kovového železa redukciou kompaktu oxidu železa, ktorý obsahuje uhlíkaté redukčné činidlo, zahrňuje:

tepelné redukčné zariadenie slúžiace k redukcii kompaktu pomocou tepla, pričom sa vytvára šupka obsahujúca kovové železo a trosku vo vnútri zmienenej šupky.

Zariadenie ohrevu-tavenia slúžiace k taveniu šupky a trosky, a ďalej separátor slúžiaci k separovaniu roztaveného železa od roztavenej trosky.

Zariadenie tým, že agregátov

33. Zariadenie podľa nároku 32, vyznčujúce sa kompakt sa vyskytuje v tvare zŕn alebo a zmienené tepelné redukčné zariadenie zahrňuje mechanizmus slúžiaci k tepelnej redukcii kompaktu v dobe, keď sa pohybuj e vo vodorovnom smere.

-7811756

34. Zariadenie podľa nároku 33, vyznačujúce sa t ý m, že zmienený mechanizmus zahrňuje nekonečný otáčavý prvok a prvku, ktoré sa kúrenisku.

kúrenisko umiestnené na zmienenom používa k umiestneniu kompaktu na

35. Zariadenie podľa nároku 34, vyznačujúce sa tým, že kúrenisko zahrňuje separačné prvky, umiestnené v istých intervaloch na kúrenisku, a ktoré slúžia k tomu, aby zabránilo k uľpievaniu kompaktov k sebe navzájom.

36. Zariadenie podľa sa tým, že odsírujúce látky.

nároku 35, vyznačujúce zmienené separačné prvky zahrňujú

37. Zariadenie podľa nároku 32, vyznačujúce sa tým, že zariadenie ohrevu-tavenia zahrňuje sklonenú podlahu, na ktoré dochádza, pri prevaľovaní alebo kĺzaní kompaktov, k ich taveniu pomocou tepla.

38. Zariadenie podľa nároku 32, vyznačujúce sa tým, že sa kompakt vyskytuje v tvare zŕn alebo agregátov a zmienené tepelné redukčné zariadenie zahrňuje mechanizmus k tepelnej redukčnej v dobe, keď je kompakt umiestnený na vodorovnej rovine.

39. Zariadenie podľa nároku 38, vyznačujúce sa tým, že zmienené tepelné redukčné zariadenie zahrňuje podávač s vodorovnou rovinou slúžiaci k podávaniu kompaktu umiestnenom na vodorovnej rovine, ďalej vykladací prvok, ktorý slúži k odstráneniu kompaktu z podávača, a ohrievací mechanizmus slúžiaci k ohrevu kompaktu.

-7911756

40. Zariadenie podľa nároku 39, vyznačujúce sa t ý m, že vykladací prvok je vyklápacím prvkom, ktorý striedavé upravuje polohu podávača medzi vodorovnou polohou a sklonenou polohou.

41. Zariadenie podľa nároku 39, vyznačujúce sa t ý m, že vykladací prvok je tlačným prvkom, ktorý kompakt vytlačuje zo zmieneného podávača.

42. Zariadenie podľa nároku sa tým, že železná zmienenom podávači a je spoločne s kompaktom.

39, vyznačujúce podpora je umiestnená na prispôsobená k odstráneniu

43. Zariadenie podľa nároku 39, vyznačujúce sa t ý m, že podávač je opatrený separačnými prvkami, a to v istých intervaloch, ktoré majú kompaktom zabrániť v ulpievaniu k sebe navzájom.

44. Zariadenie podľa nároku 43, vyznačujúce sa tým, že separačné prvky zahrňujú odsírujúcu látku.

45. Zariadenie podľa nároku 39, vyznačujúce sa t ý m, že zmienené zariadenie ohrevu-tavenia má sklonenú podlahu, na ktorej sa kompakt, v dobe prevrátenia alebo kĺzania, pomocou tepla taví.

46. Zariadenie podľa nároku 32, vyznačujúce sa tým, že kompakt sa vyskytuje v tvare zŕn alebo agregátov a zmienené tepelné redukčné zariadenie zahrňuje mechanizmus k tepelnej redukcii kompaktu v dobe, keď kompakt prevracia.

-8011756

47. Zariadenie podľa nároku 46, vyznačujúce sa tým, že tepelné redukčné zariadenie zahrňuje mechanizmus k prevracaniu zmienených kompaktov. Tepelný redukčný prvok slúžiaci k ohrevu kompaktu, kde zmienený mechanizmus k prevráteniu kompaktov zahrňuje povrch, na ktorom dochádza k prevráteniu, a ďalej zahrňuje vykladaciu jednotku, ktorá slúži k odstráneniu kompaktu zo zmieneného povrchu.

48. Zariadenie podľa nároku 47, vyznačujúce sa t ý m, že zahrňuje redukčné a taviace zariadenie, ktoré integrovanú jednotku s tepelným redukčným zariadením a zmieneným zariadením ohrevu-tavenia, redukčné a taviace zariadenie zahrňuje prevracaniu a mechanizmus k redukcii a taveniu kompaktu pomocou tepla, kde zmienené zariadenie k prevracaniu kompaktov zahrňuje sklonený povrch kompaktov v smere skloneného povrchu, a ďalej zahrňuje vykladaciu jednotku k odstráneniu kompaktov zo zmieneného skloneného povrchu.

pričom tepelné mechanizmus k

49. Zariadenie podľa vyznačuj úce na ktorom dochádza nároku 47 alebo 48, sa tým, že zmienený povrch, k prevráteniu kompaktov, je vytvorený vnútorným povrchom prvku v tvare kanálika.

50. Zariadenie podľa nároku 49, vyznačujúce sa tým, že vnútorný priestor zmieneného prvku v tvare kanálika má tvar oblúka, tvar v alebo U.

51. Zariadenie podľa nároku 47 alebo 48, vyznačujúce sa tým, že zmienený povrch zahrňuje vnútorný povrch prvku v tvare kanálika, ktorý má tvar oblúka, tvar V alebo U, a je sklonený po dĺžke

-8111756 prvku v tvare kanálika.

52. Zariadenie podľa nároku 32, vyznačujúce sa tým, že sa kompakt vyskytuje v tvare zŕn alebo agregátov a zmienené tepelné redukčné zariadenie tepelne redukuje kompakt pri jeho páde zariadením.

53. Zariadenie podľa nároku 52, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje tepelné redukčné a taviace zariadenie, ktoré zahrňuje integrovanú jednotku zo zmieneného tepelného redukčného zariadenia a zmieneného zariadenia ohrevu-tavenia, pričom zmienené tepelné redukčné a taviace zariadenie zahrňuje priestor umožňujúci kompaktom v tvare zŕn padať dolu, ďalej ohrievací prvok slúžiaci k redukcii a taveniu kompaktov v tvare zŕn, a to sekvenčným ohrevom v dobe, keď kompakty v tvare zŕn zmieneným zariadením padajú.

54. Zariadenie podľa nároku 53, vyznačujúce sa tým, že zmienený separátor zahrňuje ponorný prepad, slúžiaci k príjmu roztavenej trosky a roztaveného železa padajúceho zhora na jednu stranu prepadu, a ďalej k uvoľneniu roztavenej trosky z jednej strany a roztaveného železa z druhej strany prepadu.

55. Zariadenie podľa nároku 32, vyznačujúce sa t ý m, že sa kompakt vyskytuje v predĺženom tvare, pričom zmienené tepelné zariadenie redukuje kompakt pomocou tepla a pohybuje kompaktom smerom dolu vo zvislom smere.

56. Zariadenie podľa nároku 32, vyznačujúce sa t ý m, že sa kompakt vyskytuje v predĺženom tvare, pričom zmienené tepelné redukčné zariadenie zahrňuje

-8211756 smerom dolu sklonený povrch, ktorý slúži k tepelnej redukcii kompaktov pri ich pohybe smerom dolu po zmienenom, smerom dolu sklonenom povrchu.

57. Zariadenie podľa vyznačuj úce zariadenie k spojitému na strane zásobovania redukčného zariadenia.

nároku 55 alebo 56, sa tým, že sa poskytuje vytváraniu predĺženého kompaktu materiálom zmieneného tepelného

58. Zariadenie podľa nároku 32, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje prostriedok k podávaniu železného pásu schopného prenášať kompakty,, pričom sú kompakty umiestnené na zmienenom železnom páse podrobené redukcii a taveniu pomocou tepla.

59. Zariadenie podľa nároku 58, vyznačujúce sa t ý m, že sa kompakty vyskytujú v tvare zŕn alebo aglomerátov, železný pás má okrajové časti opatrené stenami, ktoré bránia kompaktom padať z pásu, pričom kompakty umiestnené vo vodorovnej polohe dopravuje vo vnútri zmieneného tepelného redukčného zariadenia, kde sa podrobujú tepelnej redukcii.

60. Zariadenie podľa nároku 58, vyznačujúce sa t ý m, že sa kompakt vyskytuje v predĺženom tvare a zahrňuje formovacie prostriedky, ktoré kompakt formujú do predĺženého tvaru a kompakt v predĺženom tvare podávajú na zmienený železný pás.