DE872952C - Method of making sponge iron - Google Patents

Method of making sponge iron

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DE872952C
DE872952C DEK1395A DEK0001395A DE872952C DE 872952 C DE872952 C DE 872952C DE K1395 A DEK1395 A DE K1395A DE K0001395 A DEK0001395 A DE K0001395A DE 872952 C DE872952 C DE 872952C
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    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073Selection or treatment of the reducing gases

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Description

Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reduzieren von Eisen aus Eisenerz mittels Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff enthaltenden Gasen bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Eisen und Eisenerz.Method of making sponge iron The invention relates to to a method for reducing iron from iron ore by means of carbon oxide and optionally Gases containing hydrogen at temperatures below the melting point of Iron and iron ore.

Fast die gesamte Menge des schmiedbaren Eisens wird heute auf dem indirekten Wege, d. h. auf dem Umwege über den Blashochofen, gewonnen. Im Hochofen wird primär ein Roheisen erzeugt, welches beträchtliche Mengen von anderen Bestandteilen enthält. Dieses primäre Roheisen muß zur Überführung in schmiedbares Eisen einer Reinigung, dem sogenannten Frischen, unterworfen «erden. Außer der indirekten Erzeugung von schmiedbarem Eisen auf dem Wege über den Hochofen hat man auch versucht, schmiedbares Eisen direkt aus Erz zu erzeugen. Ein wesentlicher Vorteil dieser direkten Eisenerzeugung ist die besondere Qualität des bei Temperaturen unterhalb seines Schmelzpunktes gewonnenen Eisens, das deshalb einen ausgezeichneten Ausgangsstoff zur Herstellung von Edelstahlen bildet.Almost the entire amount of malleable iron is used today indirect routes, d. H. won by way of the blast furnace. In the blast furnace a pig iron is primarily produced, which contains considerable amounts of other components contains. This primary pig iron must be converted into malleable iron Subject to cleaning, the so-called freshness. Except for indirect generation Attempts have also been made to make malleable iron on the way over the blast furnace Producing iron directly from ore. A major advantage of this direct iron production is the special quality of the at temperatures below its melting point obtained iron, which is therefore an excellent starting material for production of stainless steel forms.

Bis heute sind jedoch die Bestrebungen zur direkten Erzeugung von schmiedbarem Eisen wirtschaftlich nicht erfolgreich gewesen.To this day, however, efforts are made towards the direct generation of malleable iron has not been economically successful.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, solche Verbesserungen des Verfahrens und der Einrichtung zur direkten- Erzeugung von schmiedbarem Eisen aus Eisenerz zu entwickeln, welche diese Art Eisenerzeugung unter Verwendung vorn billigen und fast überall verfügbaren mineralischen oder anderen festen Brennstoffen unter Erzielung einer hohen Wirtschaftlichkeit ermöglichen.An object of the present invention is to provide such improvements in the Procedure and establishment for the direct production of forgeable To develop iron from iron ore which this type of iron production using ahead of cheap and almost ubiquitous mineral or other solid fuels enable while achieving a high level of economic efficiency.

Gleichzeitig findet dabei die Erzeugung eines wertvollen, insbesondere für die Synthese von Kohlenwasserstoffen aus Kohlenoxyd und Wasserstoffen geeigneten Gichtgases statt.At the same time takes place thereby the generation of a valuable, in particular suitable for the synthesis of hydrocarbons from carbon monoxide and hydrogen Furnace gas instead.

Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet ferner die Reduktion des Eisenerzes zur direkten Erzeugung von schmiedbarem Eisen mit einem reduzierenden, namentlich Kohlenoxyd enthaltenden Gas ohne andere Zuführung von Wärme zu dem zu reduzierenden Erz als der fühlbaren Wärme des Reduktionsgases, auszuführen.The method according to the invention also allows the reduction of the Iron ore for the direct production of malleable iron with a reducing, namely carbon-oxide-containing gas without any other supply of heat to the reducing ore than the sensible heat of the reducing gas.

Es ist bekannt, Eisen durch Reduktion von Eisenerz dadurch zu gewinnen, daß man das zu verarbeitende Erz in einem senkrechten Schacht, durch den das Erz von oben nach unten in langsamer Bewegung -geht, mit kohlenoxydreichen Gasen behandelt, die im Kreislauf durch den Schacht und einen damit verbundenen Raum strömen, in welchem das durch die Reduktion des Erzes mit Kohlensäure angereicherte Kreislaufgas mit einem festen Brennstoff bei erhöhter Temperatur zwecks Umwandlung der Kohlensäure in Kohlenoxyd in Berührung gebracht wird. Gleichzeitig damit wird das Umlaufgas auf eine hohe Temperatur, vorzugsweise etwa rooo° erhitzt, die jedoch noch unter der Schmelztemperatur des Eisens und der Gangart liegt, so daß das Gas bei seinem Wege von unten nach oben durch den Reduktionsschacht die für die Reduktion und die Vorbereitung des Erzes erforderliche Wärme an die Schachtfüllung abgeben kann: Es ist weiter vorgeschlagen worden, schmiedbares Eisen durch Reduktion von Eisenerz bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Eisens unter Verwendung von Luft mit erhöhtem Sauerstoffgehalt und Kohle zu gewinnen. Irgendeine praktische Verwirklichung hat jedoch diese Anregung bisher nicht gefunden, während die Anwendung von Luft mit erhöhtem Sauerstoffgehalt im üblichen Blashochofen bereits mit einem gewissen Erfolg durchgeführt worden ist. Der Grund, warum man von ider Verwendung von Luft mit erhöhtem Sauerstoffgehalt bei der direkten Erzeugung von schmiedbarem Eisen keinen wesentlichen. Vorteil beigemessen hat, ist wohl darin zu suchen, daß: die Arbeitstemperatur hier im Gegensatz zum Blashochofen wesentlich niedriger ist, so daß die Temperatur, welche in üblichen Gaserzeugern. zur Bereitung von kohlenoxydhaltigen Gasen eingehalten wird, ausreicht, um ein Reduktionsgas von solcher Temperatur urnd. solchem Wärmeinhalt herzustellen, daßdadurch oder Wärmebedarf des Reduktionsschachtes gedeckt werden kann.It is known that iron can be obtained by reducing iron ore by that the ore to be processed is in a vertical shaft through which the ore slowly moving from top to bottom, treated with carbon dioxide-rich gases, that circulate through the shaft and a space connected to it, in which is the cycle gas enriched with carbonic acid by the reduction of the ore with a solid fuel at an elevated temperature to convert the carbonic acid is brought into contact in carbon dioxide. Simultaneously with this, the circulating gas becomes heated to a high temperature, preferably around rooo °, which, however, is still below the melting temperature of the iron and the gait is so that the gas at its Paths from bottom to top through the reduction shaft for the reduction and the Preparation of the ore can give off required heat to the shaft filling: It It has also been proposed to make malleable iron by reducing iron ore at temperatures below the melting point of iron using air with increased oxygen content and coal. Some practical realization however, has not yet found this stimulus while applying air with an increased oxygen content in the usual blast furnace already with a certain amount Success has been carried out. The reason why i would use air with increased oxygen content in the direct production of malleable iron no essential. Has given advantage is probably to be found in the fact that: the Working temperature here in contrast to the blast furnace is much lower, so that the temperature, which in common gas generators. for the preparation of carbonaceous Gases is observed, sufficient to urnd a reducing gas of such temperature. produce such a heat content that thereby or heat requirement of the reduction shaft can be covered.

Nach einem weiteren, jedoch nicht vorveröffentlichten Vorschlag wird aus einem Schachtgenerator mit flüssigem Schlackenabzug ein für die Reduktion des Eisenerzes zu Eisenschwamm geeignet zusammengesetztes und ausreichend heißes, reduzierendes Gas abgezogen und derReduziereinrichtung zugeführt. Ein solcher Schachtgenerator stellt jedoch sehr scharfe Bedingungen an den zu vergasenden, stückigen Brennstoff, so daß derBetrieb eines solchenGenerators vergleichsweise teuer ist.According to another, but not previously published, proposal from a shaft generator with liquid slag discharge for the reduction of the Iron ore suitably composed to sponge iron and sufficiently hot, reducing Gas withdrawn and fed to the reducing device. Such a shaft generator however places very strict conditions on the lump fuel to be gasified, so that such a generator is comparatively expensive to operate.

Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß zum Reduzieren von Eisenerz mittels Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff enthaltenden Gasen bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Eisen und Eisenerz aus einem staubförmigen Brennstoff durch Vergasen mit Sauerstoff ein reduzierendes Gas mit einem Gesamtgehalt an Kohlenoxyd und Wasserstoff von mehr als 70% erzeugt wird, dessen Temperatur der bei der Reduktion des Erzes anzuwendenden Arbeitstemperatur entspricht, und das mit dem zu behandelnden Erz in unmittelbare Berührung gebracht wird.The invention, on the other hand, is that to reduce iron ore by means of carbon dioxide and optionally hydrogen-containing gases at temperatures below the melting point of iron and iron ore from a powdered fuel by gasifying with oxygen a reducing gas with a total content of carbon oxide and hydrogen of more than 70% is produced, the temperature of which is that of the reduction of the ore to be used, and that with the one to be treated Ore is brought into direct contact.

Gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, den Gehalt des reduzierenden Gases an Kohlenoxyd und Wasserstoff auf mehr als 85 % zu steigern. Das reduzierende Gas hat dabei vorteilhafterweise eine Temperatur von etwa zooo°.According to the invention, it is appropriate to the content of the reducing To increase the gas in carbon dioxide and hydrogen to more than 85%. The reducing The gas advantageously has a temperature of around zooo °.

Unter Sauerstoff wird im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung und der Patentansprüche ein sauerstoffhaltiges, Gas verstanden, dessen Sauerstoffgehalt mehr als 85 0/u beträgt.In the context of the following description, oxygen means and the claims understood an oxygen-containing gas, its oxygen content is more than 85 0 / u.

Die Verwendung von staubförmigen Brennstoffen ist für den angegebenen Zweck deshalb besonders vorteilhaft, weil dann weniger wertvolle und deshalb billige Brennstoffe benutzt werden können, für die man sonst keine Verwendung hätte.The use of dusty fuels is for the specified The purpose is particularly advantageous because it is then less valuable and therefore cheap Fuels can be used that would otherwise have no use.

Um die Erzeugung von schmniedbarem Eisen durch Reduzieren von Eisenerz bei Temperaturen unter rooo° unter Verwendung von staubförmigen Brennstoffen beliebiger Art zu ermöglichen, wird zur Durchführung des Verfahrens vorzugsweise ein Gaserzeugungsverfahren angewandt, welches darin besteht, daß man aus einem fein verteilten festen Brennstoff und Sauerstoff in einem solchen Mengenverhältnis, daß der Kohlenstoff des Brennstoffes höchstens in Kohlenoxyd umgewandelt wird, ein möglichst homogenes Gemisch herstellt, und daß nun dieses Gemisch in Form eines Strahles in einen auf hoher Temperatur befindlichen Reaktionsraum eingeleitet wird, in dem es sich unter Bildung von im wesentlichen Kohlenoxyd mit einer geringen Beimengung von Kohlensäure entzündet.About the production of malleable iron by reducing iron ore at temperatures below rooo ° using any dusty fuel To enable the method to be carried out, a gas generation method is preferably used applied, which consists in that one from a finely divided solid fuel and oxygen in such a proportion that the carbon of the fuel is converted into carbon oxide at most, produces a mixture that is as homogeneous as possible, and that now this mixture in the form of a jet in one at high temperature located reaction space is initiated, in which it is with the formation of im essentially carbon dioxide ignited with a slight admixture of carbonic acid.

Bei diesem Vergasungsverfahren treten in der Reaktions- oder Vergasungskammer sehr hohe Temperaturen auf. Um die Wände der Reaktionskammer gegen Beschädigung durch die hohe Reaktionstemperatur zu schützen, wurde vorgesehen, in den Reaktionsraum ein endotherm mit heißem Kohlenstoff reagierendes Medium, z. B. Wasserdampf oder Kohlensäure, derart einzuleiten, daß zwischen der Zone höchster Temperatur und den Wänden des Reaktionsraumes ein kontinuierlicher, zusammenhängender Strom des eingeleiteten endotherm reagierenden 1VIediums fließt, der die Zone exothermer Reaktion umhüllt.This gasification process occurs in the reaction or gasification chamber very high temperatures. To protect the walls of the reaction chamber from damage To protect from the high reaction temperature, it was provided in the reaction chamber a medium which reacts endothermically with hot carbon, e.g. B. water vapor or Carbonic acid to be introduced in such a way that between the zone of highest temperature and the Walls of the reaction chamber a continuous, coherent stream of the introduced endothermic medium flows which envelops the zone of exothermic reaction.

Es ist unter Umständen vorteilhaft, an Stelle eines endotherm reagierenden :Mediums als Schutzgas in den Reaktionsraum Kohlenoxydgas, gegebenenfalls auch ein Gemisch von Kohlenoxyd und endotherm reagierenden Medien (Wasserdampf und/oder Kohlensäure) einzuleiten. Die Menge an endotherm reagierenden Medien, die hierbei im Schutzgas zugelassen wird, hängt im wesentlichen von der Reaktionsfähigkeit des zu vergasenden festen staubförmigen Brennstoffes ab. Ist die Reaktionsfähigkeit des Brennstoffes groß, so kann man eine relativ große Menge Wasserdampf zusetzen, weil das endotherm reagierende Medium sich schnell mit dem Brennstoff unter Bildung von Kohlenoxyd und Wasserstoff umsetzt. Statt Wasserdampf kann man auch ein Gemisch von Wasserdampf und Kohlensäure oder auch Kohlensäure allein nehmen. Ist hingegen die Reaktionsfähigkeit des festen staubförmigen Brennstoffes gering, so muß unter Umständen ganz auf den Zusatz von endotherm reagierenden Medien zum Schutzgas verzichtet werden.It may be beneficial in place one endothermic reacting: medium as protective gas in the reaction chamber carbon oxide gas, possibly also a mixture of carbon monoxide and endothermic reacting media (Water vapor and / or carbon dioxide). The amount of endothermic reacting Media that is admitted in this case in the protective gas depends essentially on the Reactivity of the solid powder fuel to be gasified. is The responsiveness of the fuel is great, so you can get a relatively large amount Add water vapor because the endothermic reacting medium quickly with the Reacts fuel to form carbon oxide and hydrogen. Instead of steam you can also use a mixture of steam and carbonic acid or carbonic acid take alone. On the other hand, it is the reactivity of the solid, powdery fuel low, it must be entirely due to the addition of endothermically reacting media to the inert gas can be dispensed with.

In einem derartigen Gaserzeuger hat der Erfinder früher ein Gas hergestellt, das bei einer Temperatur von ioooa einen Gehalt von Kohlenoxyd und Wasserstoff bis zu 9501o aufwies.In such a gas generator, the inventor previously produced a gas which had a carbon oxide and hydrogen content of up to 95010 ° at a temperature of 100,000.

Mit einem auf die beschriebene Weise hergestellten reduzierenden Gas kann man die Reduktion des Eisenerzes in kurzer Zeit und in vergleichsweise kleinen Behandlungsräumen leicht so weit durchführen, daß ein Erzeugnis anfällt, in welchem etwa 850/a des Eisens in elementarer Form enthalten sind. Ein derartiges Erzeugnis kann dann ohne weiteres in üblichen Elektroöfen in Stahl unter Reduktion des Restes der Eisenoxyde umgewandelt werden.With a reducing gas produced in the manner described, the iron ore can be reduced in a short time and in comparatively small treatment rooms to such an extent that a product is obtained which contains about 850% of the iron in elemental form. Such a product can then easily be converted into steel in conventional electric furnaces with reduction of the remainder of the iron oxides.

Ein weiterer Fortschritt bei -der Reduktion von Eisenerz bei Temperaturen von etwa iooö°' wird dadurch erzielt, daß: die Erzeugung des Kohlenoxyd und Wasserstoff enthaltenden Reduktionsgases und die Reduktion des Eisenerzes bei erhöhtem Druck vorgenommen wird. Vorteilhaft wird ein Überdruck von io bis 15 Atm. angewendet.Another advance in the reduction of iron ore at temperatures of about 100 ° is achieved by: the production of carbon monoxide and hydrogen containing reducing gas and the reduction of iron ore at elevated pressure is made. An overpressure of 10 to 15 atm is advantageous. applied.

Die Erhöhung des Druckes macht es möglich, sowohl die Vergasung als auch die Reduktion des Eisenerzes auf vergleichsweise kleinem Raum mit hoher Intensität durchzuführen. Namentlich geht die Reduktion des Eisenerzes mit sehr großer Geschwindigkeit vor sich, wenn der Druck gesteigert wird. Es ist dann auch möglich, die Strömungsgeschwindigkeit .des Reduktionsgases innerhalb des mit Eisenerz gefüllten Behandlungsraumes wesentlich herabzusetzen. Man ist dadurch in der Lage, auch feinkörnige Eisenerze und solche Eisenerze zu behandeln, welche bei der Reduktion zum Zerfallen neigen.The increase in pressure makes it possible to both the gasification as also the reduction of iron ore in a comparatively small area with high intensity perform. In particular, the reduction of iron ore is proceeding very rapidly in front of you when the pressure is increased. It is then also possible to adjust the flow velocity . of the reducing gas within the treatment room filled with iron ore is essential to belittle. One is thereby able to also fine-grained iron ores and such Treat iron ores, which tend to disintegrate when reduced.

Der höhere Widerstand, den das Reduktionsgas in dem feinkörnigen Eisenerz findet, wird von den unter erhöhtem Druck stehenden Gasen leicht überwunden. Übrigens kann man die Durchlässigkeit der Füllung des Reduktionsraumes für das Reduktionsgas dadurch erhöhen, daß man dem Eisenerz ein stückiges an der Reaktion nicht teilnehmendes Gut, etwa Stückkoks, beimischt, der nach der Reduktion von dem Erz durch Absieben oder in sonst geeigneter Weise getrennt und dann im Kreislauf wieder zur Auflockerung des Eisenerzes benutzt wird.The higher resistance that the reducing gas in the fine-grained iron ore is easily overcome by the gases under increased pressure. by the way one can determine the permeability of the filling of the reduction space for the reducing gas by adding a piece of iron to the ore that does not take part in the reaction Good, for example lump coke, mixed in, which after the reduction of the ore by sieving or separated in some other suitable manner and then recirculated to loosen up of iron ore is used.

Wendet man ein kohlenstoffhaltiges Material, z. B. Koks oder Schwelkoks, von genügender Reaktionsfähigkeit zur Auflockerung des Eisenerzes im Reaktionsraum an, so tritt unter Umständen auch die Bildung von Methan aus Kohlenoxyd und Wasserstoff nach der Gleichung 2 C O -I- :2 Hz = C H4 -;- C 02 ein. Man erhält -dann ein heizkräftiges Abgas, welches in vorteilhafter Weise, z. B. zum Niederschmelzen des erzeugten Eisenschwammes in Herdöfen od. dgl. ausgenutzt werden kann.If you apply a carbonaceous material, e.g. B. coke or smoldering coke, of sufficient reactivity to loosen the iron ore in the reaction space on, methane may also be formed from carbon oxide and hydrogen according to the equation 2 C O -I-: 2 Hz = C H4 -; - C 02 a. You then get a powerful one Exhaust gas, which in an advantageous manner, for. B. to melt down the sponge iron produced Can be used in hearth ovens or the like.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus der Reduktionsstufe austretende Gas enthält neben Kohlensäure noch beträchtliche Mengen Kohlenoxyd und Wasserstoff. Wenn man beispielsweise ein -Gas anwendet, welches 82,5 % C 0 und 13 % H2 neben 2% C02 enthält, so ergibt sich nach der Reduktion des Eisenerzes ein Abgas mit einem Gehalt von 3q.0/0 CO, 7,51/o H2 und 50,5"/o CO2-Der Rest ist Wasserdampf und eine geringe Menge Stickstoff (etwa -,0/0), je nach der Reinheit des verwendeten Sauerstoffes.The gas emerging from the reduction stage in the process according to the invention contains not only carbonic acid but also considerable amounts of carbon dioxide and hydrogen. If, for example, a gas is used that contains 82.5% C 0 and 13% H2 in addition to 2% C02, then after the reduction of the iron ore, an exhaust gas with a content of 3q.0 / 0 CO, 7.51 / o H2 and 50.5 "/ o CO2-The rest is water vapor and a small amount of nitrogen (about -. 0/0), depending on the purity of the oxygen used.

Ein solches Gas kann, nach Entfernung der Kohlensäure, etwa durch eine Wäsche des Gases mit Wasser unter erhöhtem Druck, mit Vorteil zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen oder anderen wertvollen Körpern benutzt werden.After removing the carbonic acid, such a gas can pass through a scrubbing of the gas with water under increased pressure, with advantage for the generation used by hydrocarbons or other valuable bodies.

Einen Teil der aus dem Gas entfernten Kohlensäure kann man unter Umständen im Kreislauf in die Vergasungsstufe des Verfahrens zurückführen.Some of the carbon dioxide removed from the gas can be used under certain circumstances return in the circuit to the gasification stage of the process.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist an einem Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.The method according to the invention is based on an embodiment that is shown in the drawing, explained in more detail.

Bei der dargestellten Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient zur Vergasung ein senkrechter von oben nach unten sich etwas erweiternder Schacht i, der von feuerfestem Mauerwerk 2: begrenzt wird, welches in einer gasdichten Hülle 3 aus Stahlblech od. dgl. angeordnet ist. In der feuerfesten Auskleidung 2 sind Kühlrohre 4 vorgesehen, denen Kühlwasser aus einem Hochbehälter 5 durch die Rohrleitung 6 zufließt, und aus welchen das Wasser durch die Rohrleitung 7 zum Behälter 5 zurückgeht.In the device shown for carrying out the invention The gasification process is a vertical one that widens slightly from top to bottom Shaft i, which is bounded by fireproof masonry 2: which is in a gas-tight Sheath 3 made of sheet steel or the like. Is arranged. In the refractory lining 2 cooling pipes 4 are provided, which cooling water from an elevated tank 5 through the Pipeline 6 flows in, and from which the water flows through the pipeline 7 to the container 5 goes back.

Am oberen engeren Ernde d es Schachtes i mündet gleichachsig zu diesem eine mit Wasserkühlung versehene Düse 8, durch welche ein homogenes Gemisch von fein verteiltem staubförmigem Brennstoff und Sauerstoff in Form eines Strahles in den Vergasungsschacht eingeleitet wird.At the upper narrower end of the shaft i flows coaxially to this a water-cooled nozzle 8 through which a homogeneous mixture of finely divided powdered fuel and oxygen in the form of a jet in the gasification shaft is initiated.

Der zu vergasende fein verteilte Brennstoff kommt aus dem Vorratsbehälter 9 mittels einer Transportschnecke io in eine Mischeinrichtung i i, der durch die Rohrleitung 12 Sauerstoff unter erhöhtem Druck zugeführt wird. Die Bildung des homogenen Gemisches zwischen Sauerstoff und staubförmigem Brennstoff findet in der Einrichtung i i bei vergleichsweise niedriger Temperatur statt, so daß sich das Gemisch erst innerhalb des Vergasungsschachtes i beim Austritt aus derDüse 8 entzündet.The finely divided fuel to be gasified comes from the storage container 9 by means of a screw conveyor io into a mixing device i i, which is driven by the Pipe 12 is supplied with oxygen under increased pressure. The formation of the homogeneous Mixture between oxygen and pulverulent fuel takes place in the facility i i at a comparatively low temperature, so that the mixture is only within the Gasification shaft i at the exit from the nozzle 8 ignited.

Die Vorratsbunker 9 sind so ausgebildet, daß der in die Mischeinrichtung eintretende Sauerstoff nicht in die Behälter 9 gelängen kann.The storage bunkers 9 are designed so that the in the mixing device Incoming oxygen cannot get into the container 9.

Das durch die Düse 8 eintretende Gemisch, welches Sauerstoff und Brennstoff in einem solchen Verhältnis enthält, daß bei der Reaktion in dein auf hoher Temperatur arbeitenden Vergasungsschacht vorzugsweise Kohlenoxyd entsteht, setzt sich im Vergasungsschacht bei einer sehr hohen Temperatur in exothermer Reaktion um. Die Reaktion geht bei geeigneter Feinheit des festen Brennstoffes und guter Mischung mit sehr großer Geschwindigkeit vor sich, so daß fast der gesamte brennbare Anteil des Brennstoffes vergast wird. Vorzugsweise wendet man denBrennstoff in solcher Feinheit an, daß beim Absieben auf einem Sieb mit q:900 Maschen pro Quadratzentimeter nur etwa ioo/a als Rückstand liegenbleiben.The mixture entering through the nozzle 8, which is oxygen and fuel in such a proportion that when reacting in your at high temperature working gasification shaft, preferably carbon oxide, settles in the gasification shaft at a very high temperature in an exothermic reaction. The reaction goes on suitable fineness of solid fuel and good mixing at very high speed in front of him, so that almost the entire combustible part of the fuel is gasified. The fuel is preferably used in such a fineness that it is sieved on a sieve with q: 900 meshes per square centimeter only about 100 / a as residue to lie down.

Um die Wände 2, des Vergasungsschachtes im Bereich der Zone exothermer Reaktion- gegen die dort herrschenden sehr hohen Temperaturen zu schützen, wendet man ein relativ kaltes Schutzgas an, das aus den Rohrleitungen 13 in den die Düse 8 umgebenden Ringraum 1q. strömt, welcher sich durch eine ringförmige Düse 15, die gleichachsig zur Düsenmündung 8 angeordnet ist, in den Vergasungsschacht i öffnet. DieRingdüse 15 ist so ausgebildet, daß der Strom des kalten Schutzgases die in der Mitte des Schachtes liegende Zone exothermer Reaktion einhüllt und längs der Wände des Vergasungsschachtes in einem zusammenhängenden kontinuierlichen Strom fließt. Als Schutzgas -wendet man vorteilhaft ein kaltes oder mäßig vorgewärmtes kohlenoxydreiches Gas an. Man kann dem Schutzgas aber auch eine gewisse Menge Wasserdampf und/oder Kohlensäure zusetzen, je nach der Eigenart und Reaktionsfähigkeit des zu verarbeitenden festen Brennstoffes.Around the walls 2 of the gasification shaft in the area of the exothermic zone Reaction to protect against the very high temperatures prevailing there, turns a relatively cold protective gas is supplied from the pipes 13 into the nozzle 8 surrounding annulus 1q. flows, which is through an annular nozzle 15, the is arranged coaxially to the nozzle orifice 8, opens into the gasification shaft i. The ring nozzle 15 is designed so that the flow of cold protective gas in the Zone of exothermic reaction in the middle of the shaft and along the walls of the gasification shaft flows in a coherent continuous stream. A cold or moderately preheated carbon oxide-rich gas is advantageously used as the protective gas Gas on. But you can also use a certain amount of water vapor and / or the protective gas Add carbonic acid, depending on the nature and reactivity of the food to be processed solid fuel.

Im unteren Teil des Vergasungsschachtes i sind noch Öffnungen 16 vorgesehen, um weitere Mengen eines- kalten kohlenoxydreichen Gases einleiten zu können, welches hierbei dazu dient, die Temperatur der aus dem Vergasungsschacht i abziehenden Gase schnell auf etwa iooo'°` zu senken. Die plötzliche Erniedrigung der Temperatur -wird dadurch unterstützt, daß ider Vergasu ngsschacht in einen Kühlmantel 17 übergeht, der mit dem Kühlwasserbehälter 5 in Verbindung steht.In the lower part of the gasification shaft i openings 16 are also provided, in order to be able to introduce further amounts of a cold gas rich in carbon oxide, which serves to set the temperature of the gases withdrawn from the gasification shaft i quickly to about iooo '° ``. The sudden lowering of the temperature - will supported by the fact that the gasification shaft merges into a cooling jacket 17, which is in communication with the cooling water tank 5.

Der bei der Vergasung des Brennstoffes anfallende feste Rückstand setzt sich am Boden des Kühlbehälters 17 bei 18 ab und kann dann durch die Austragevorrichtung i9 in den Aschebehälter 2o abgezogen werden.The solid residue resulting from the gasification of the fuel settles on the bottom of the cooling container 17 at 18 and can then be drawn off into the ash container 2o by the discharge device 19.

Das erzeugte kohlenoxydreiche Gas, das auch Wasserstoff enthält, zieht durch die Rohrleitung 2i ab und gelangt unmittelbar in den mit dem zu verarbeitenden Eisenerz gefüllten Reduktionsschacht 22.The generated carbon-oxide-rich gas, which also contains hydrogen, pulls through the pipe 2i and gets directly into the with the to be processed Iron ore filled reduction shaft 22.

Der Reduktionsschacht z2 ist ebenso wie der Vergasungsschacht i mit einem gasdichten Mantel umgeben. Das zu verarbeitende Erz kommt aus dem Bunker 23 und wird über eine Schleuse 24 am oberen Ende in den Vergasungsschacht 22 eingetragen. Erz und Reduktionsgas gehen also durch den Schacht 22 im Gegenstrom zueinander.The reduction shaft z2, like the gasification shaft i, is also included surrounded by a gas-tight jacket. The ore to be processed comes from bunker 23 and is entered into the gasification shaft 22 via a lock 24 at the upper end. Ore and reducing gas therefore go through the shaft 22 in countercurrent to one another.

Bei der dargestellten Ausführungsform -wird das gesamte heiße Reduktionsgas am unteren Ende in den Reduktionsschacht 22 eingeleitet. Unter Umständen kann es auch vorteilhaft sein, einen Teil des heißen Reduktionsgases direkt in höhere Zonen des Reduktionsschachtes einzuleiten. Der Reduktionsschacht wird vorzugsweise so betrieben, daß auf einem möglichst großen Bereich seiner Höhe eine Temperatur von etwa iooo'°' gehalten wird. Das mit dem Reduktionsgas behandelte Gut kann aus dem Schacht 22 durch die Austragevorrichtung 25 in den Behälter 26 zur -weiteren Verwendung abgezogen werden. Es enthält unter günstigen Umständen etwa 851/o elementares Eisen, so daß es unter Reduktion des restlichen Eisenerzes ohne weiteres in einem elektrischen Ofen oder einem Herdofen in flüssigen Stahl umgewandelt werden kann. Unter Umständen kann man das Eisen auch durch eine Behandlung mit Magneten oder in sonst geeigneter Weise konzentrieren.In the embodiment shown, all of the hot reducing gas is introduced into the reduction shaft 22 at the lower end. Under certain circumstances it can also be advantageous to direct some of the hot reducing gas to higher zones initiate the reduction shaft. The reduction shaft is preferably so operated that a temperature of as large as possible of its height about iooo '°' is held. The treated with the reducing gas can be from the Shaft 22 through the discharge device 25 into the container 26 for further use subtracted from. Under favorable circumstances it contains about 851 / o elemental iron, so that it can readily be converted into an electric with reduction of the remaining iron ore Furnace or a hearth furnace can be converted into liquid steel. In certain circumstances one can also treat the iron with magnets or in some other suitable way Focus wisely.

Das Gichtgas zieht durch die Rohrleitung 27 ab, welche zu einem Staubaibscheider 28 führt, in welchem sich der mitgerissene Erzstaub absetzt. Der abgesetzte Staub kann in die Behälter 29 abgezogen werden. Das von Staub befreite Gas geht durch die Rohrleitung 30 in einen Wäscher 31, der im wesentlichen unter dem gleichen Druck arbeitet, wie der Vergaserschacht 2,2 und der Staubabscheider 28. In dem Wäscher 31 wird das Gas mit Wasser in Berührung gebracht, das etwa durch die Düse 32 eingespritzt wird und unten bei 33 abläuft. Der Wäscher 31 wirkt im wesentlichen wie ein Kühler. Daneben werden auch noch beträchtliche Mengen vonVerunreinigungen ausgeschieden.The furnace gas is withdrawn through the pipeline 27, which leads to a dust separator 28, in which the ore dust that is entrained is deposited. The deposited dust can be drawn off into the container 29. The gas freed from dust goes through the pipe 30 into a scrubber 31, which works under substantially the same pressure as the gasification shaft 2, 2 and the dust separator 28. In the scrubber 31, the gas is brought into contact with water, which is about is injected through nozzle 32 and drains down at 33. The washer 31 acts essentially like a cooler. In addition, considerable amounts of impurities are also excreted.

Das gewaschene Gas wird dann in einem Entstaube- 35 vollständig von mitgerissenem Staub und sonstigen Verunreinigungen befreit und gelangt dann in einen weiteren Wäscher 36, aus dem es bei 37 zur weiteren Verwendung abgezogen wird.The scrubbed gas is then completely removed in a dedusting unit entrained dust and other impurities are freed and then enters a further scrubber 36, from which it is withdrawn at 37 for further use.

Wird der Wäscher 36 unter erhöhtem Druck betrieben, so findet dort eine Absorption von Kohlensäure statt, so da& das bei 37 abziehende Gas praktisch nur aus Kohlenoxyd und Wasserstoff mit geringen Beimischungen von Kohlensäure und Stickstoff besteht.If the washer 36 is operated under increased pressure, then there is an absorption of carbonic acid takes place, so that the gas withdrawing at 37 is practically only from carbon oxide and hydrogen with small admixtures of carbonic acid and Nitrogen.

Aus der Leitung 37 kann man durch die Rohrleitung 38, die Pumpe 39 und die Rohrleitung @iqo einen Teil des erzeugten Gases abziehen und den Schachtöffnungen 16 im Vergaserschacht i zuführen.From the line 37, through the pipeline 38, the pump 39 and the pipeline @iqo draw off part of the generated gas and the manhole openings 16 in the carburetor shaft i.

Ferner kann man kaltes Gas aus der Rohrleitung 1q:0 auch noch durch die Zweigleitung 141 in den als Kühlmantel ausgebildeten Unterteil 142 des Reduktionsschachtes 22 einleiten, um das dort ankommende reduzierte Erz vor seiner Austragung zu kühlen.Cold gas from the pipe 1q: 0 can also be passed through the branch line 141 into the lower part 142 of the reduction shaft, which is designed as a cooling jacket 22 to cool the reduced ore arriving there before it is discharged.

Der Rohrleitung 37 kann im übrigen auch noch das Kohlenoxydgas entnommen werden, welches aus den Rohrleitungen 13 als Schutzgas in den Vergaserschacht i eingeleitet wird. In dem Vergaser verarbeitet man vorteilhaft Brennstoff, welcher arm an flüchtigen Bestandteilen und Wasser ist, so daß sich das Wassergasgleichgewicht auf der Basis von geringen Mengen Wasserdampf einstellt.The carbon dioxide gas can also be taken from the pipe 37 be what from the pipes 13 as protective gas into the gasifier shaft i is initiated. In the carburetor it is advantageous to process fuel, which low in volatile matter and water, so that the water gas equilibrium adjusts on the basis of small amounts of water vapor.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCIIE: i. Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm durch Reduzieren von Eisenerz mittels Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff enthaltenden Gasen bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Eisen und Eisenerz, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst durch Vergasen eines staubförmigen Brennstoffes mit Sauerstoff in einer Worrichtung, die nicht zur Erzreduktion dient, ein reduzierendes Gas erzeugt wird, dessen Gehalt an Kohlenoxyd und Wasserstoff mehr als 70°/0, vorzugsweise mehr als ä50/0 beträgt und dessen Temperatur im wesentlichen der bei der Reduktion des Erzes zu Eisengchwarnm anzuwendenden Arbeitstemperatur, vorzugsweise etwa iooöJ-, entspricht, wonach das reduzierende Gas aus der Vergasungseinrichtung unmittelbar in die Reduziereinrichtung geleitet und dort mit dem Erz in Berührung gebracht wird. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasung des Brennstoffes mit Sauerstoff in Gegenwart von endotherm reagierenden Medien, wie Kohlensäure oder Wasserdampf erfolgt. 3. Verfahren nach Antspruch(i und z, dadurch gekennzeichnet, daß dieErzeugung des reduzierenden Gases und die Reduktion des Eisenerzes bei hohem Druck stattfinden.PATENT CLAIM: i. Process for the production of sponge iron by Reduction of iron ore by means of carbon monoxide and possibly hydrogen Gases at temperatures below the melting point of iron and iron ore, thereby characterized in that initially by gasifying a pulverulent fuel with Oxygen in a direction that does not serve to reduce ore is a reducing one Gas is generated, the content of carbon monoxide and hydrogen more than 70%, preferably is more than -50 / 0 and its temperature is essentially that of the reduction of the ore to Eisengchwarnm working temperature to be used, preferably about iooöJ-, corresponds, after which the reducing gas from the gasifier immediately is passed into the reducing device and there is brought into contact with the ore. Method according to claim i, characterized in that the gasification of the fuel with oxygen in the presence of endothermic media such as carbonic acid or Steam takes place. 3. The method according to claim (i and z, characterized in that that the generation of the reducing gas and the reduction of iron ore at high Pressure take place.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1006164B (en) * 1953-01-13 1957-04-11 Schmidt Sche Heissdampf Device for the removal and utilization of the excess heat that occurs during reactions of finely divided solids with gases in metallurgical shaft furnaces with a corrugated shaft wall fitted with cooling elements on the outside
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