DE1266330B

DE1266330B - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von kohlenstoffhaltigem Eisen

Info

Publication number: DE1266330B
Application number: DEJ21343A
Authority: DE
Inventors: Claude Clement; Francois Eschard
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1961-02-27
Filing date: 1962-02-23
Publication date: 1968-04-18
Also published as: GB927309A; ES274939A1; FR1414716A; OA01617A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C21b

Deutsche Kl.: 18 a-13/14

Nummer: 1266 330

Aktenzeichen: J 21343 VI a/18 a

Anmeldetag: 23. Februar 1962

Auslegetag: 18. April 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von kohlenstoffhaltigem Eisen durch Reduktion eines Eisenerzes, bei dem die Vorreduktion des Eisenerzes in einer ersten Reaktionszone bei einer Temperatur, die unterhalb der Sinterungstemperatur dieses Erzes liegt, mit einem Reduktionsgas durchgeführt wird, das aus einer zweiten Reaktionszone, in der die Reduktion des Eisenerzes zu Ende geführt wird, stammt. Dieses Verfahren besteht darin, daß die Endreduktion durch Einführung von gekracktem Methan und Sauerstoff in ein flüssiges kohlenstoffhaltiges Eisenbad durchgeführt wird, wobei die eingeführten Gase in gleicher Weise wie das aus der ersten Reaktionszone stammende vorreduzierte Mineral in die Mitte des kohlenstoffhaltigen Eisenbades eingeführt werden, und zwar in einer Höhe, die sich unter derjenigen der Oberfläche des Bades befindet, und wobei der Anteil des eingeführten Sauerstoffes unter der Sauerstoffmenge liegt, die das Freisetzen einer wesentlichen Menge Kohlendioxyd an der Oberfläche des Bades bewirkt.

In der USA.-Patentschrift 2 750 277 wurde bereits ein Verfahren zum Reduzieren und Schmelzen von Eisenerzen beschrieben, wobei die Reduktion des zerkleinerten Eisenerzes in festem Zustand durch ein aus einer Verbrennung eines Gases oder flüssigem Brennstoff stammendes reduzierendes Gas durchgeführt wird, worauf anschließend das reduzierte Erz einfach geschmolzen wird.

Demgegenüber besteht das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen aus einer Kombination von zwei Verfahrensmaßnahmen, nämlich erstens einer Vorreduktion eines feinzerkleinerten Eisenerzes in festem Zustand in einer ersten Reaktionszone durch reduzierende Gase, die aus einer zweiten Reaktionszone kommen, und zweitens einer sehr kräftigen Reduktion des vorreduzierten Eisenerzes in einier zweiten Reaktionszone in geschmolzenem Zustand durch Einleiten eines stark reduzierenden Gases, das aus gekracktem Methan besteht, in das flüssige Bad. Die wesentlichsten Unterschiede des erfindungsgemäßen Verfahrens von dem in der erwähnten USA.-Patentschrift beschriebenen Reduktionsverfahren bestehen darin, daß einerseits erfindungsgemäß eine kräftige Endreduktion in flüssiger Phase vorgenommen wird, während gemäß der USA.-Patentschrift das reduzierte Erz in der Endstufe einfach geschmolzen wird, und andererseits darin, daß die gemäß der Erfindung zugeführten Gase ein wesentlich stärkeres Reduktionsvermögen besitzen als die bei dem in der erwähnten USA.-Patentschrift beschriebenen Verfahren verwendeten Gase, die, ur-Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung
von kohlenstoffhaltigem Eisen

Anmelder:

Institut Francais du Petrole des Carburants
et Lubrifiants,
ίο Rueil-Malmaison, Seine-et-Oise (Frankreich)

Vertreter:
Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann
und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, 8000 München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:
Claude Clement, Bagneux, Seine;
Francois Eschard,
Croissy-sur-Seine, Seine-et-Oise (Frankreich)

a₅ Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 27. Februar 1961 (854 184) -

sprünglich aus Kohlenmonoxyd und Wasserstoff bestehend, bereits in einer vorangehenden Stufe zu einer durchgreifenden Eisenerzreduktion herangezogen wurden und daher im wesentlichen nur noch aus Kohlendioxyd bestehen. Diese Gase dienen nur noch dazu, die zum Schmelzen des reduzierten Erzes erforderliche Wärme zu liefern. Auf Grund des geringen Reduziervermögens dieser Gase ist es daher nicht möglich, sie zu einer kräftigen Reduktion in flüssiger Phase in Verbindung mit einer Vorreduktion in fester Phase zu verwenden, da sich die Reduktion in der Endphase eines Reduzierverfahrens infolge der geringen Reaktionsgeschwindigkeit sehr schwierig gestaltet und nur unter Verwendung von äußerst reduzierfähigen Gasen, wie sie beim Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, durchzuführen ist. Das erfindungsgemäße Reduzierverfahren, bei dem ein in einem Ofen gekracktes Erdgas (Methan) direkt in das flüssige Schmelzbad eingeführt wird, ermöglicht daher im Gegensatz zu dem in der USA.-Patentschrift 2 750 277 beschriebenen Reduktionsverfahren eine bessere Ausnutzung des Reduziervermögens des verwendeten gekrackten Erdgases, da das äußerst

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reduzierfähige Gas in der Endreduktionszone, in der Sauerstoff oder gekracktem Methan als Trägermedien ein maximales Reduziervermögen erforderlich ist, in in das flüssige kohlenstoffhaltige Eisenbad eingeführt flüssiger Phase mit dem vorreduzierten Eisen umge- werden. Es ist jedoch auch möglich, das vorbehansetzt wird, wobei neben einer wirksameren Reduktion delte Erz mittels eines Inertgasstromes oder unter der Vorteil erhalten wird, daß geringere Gasmengen 5 Verwendung mechanischer Fördereinrichtungen dem erforderlich sind. Vor allem die bessere wirtschaft- Bad zuzuführen.

liehe Ausnutzung des erftndungsgemäß verwende- Diese Durchführungsart, die infolge der erfin-

ten Reduziergases stellt gegenüber den in der erwähn- dungsgemäßen Kombination zweier aufeinanderfolten USA.-Patentschrift beschriebenen Maßnahmen gender Reduktionsstufen möglich ist, bietet zahlreiche einen großen Vorteil dar. io Vorteile im Vergleich zu den üblicherweise für das

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver- Schmelzen von in Form von feinen Teilchen erhaltefahrens besteht darin, daß das gekrackte Erdgas nem reduziertem Erz oder Oxyd verwendeten techneben seiner Reduktionswirkung auch zur Wärme- nischen Verfahren.

erzeugung dient, und zwar um einerseits eine aus- Tatsächlich kann infolge des Vorhandenseins von

reichende Reaktionsgeschwindigkeit in fester Phase 15 aufgelöstem Kohlenstoff in dem Kohleneisenbad zuzu ermöglichen und andererseits das erzeugte Metall sammen mit der Einführung von vorreduziertem Erz in geschmolzenem Zustand zu erhalten. Die erfin- unter die Oberfläche des Bades ein Kontakt des flüsdungsgemäß erfolgende direkte Einleitung einer be- sigen Eisen oxyds mit den Wänden des Reaktors verstimmten Menge einer Mischung aus Methan und mieden werden und damit gleichzeitig ein schneller Sauerstoff in die Mitte des Schmelzbades ist hinsieht- 20 Verfall derselben infolge der Korrosionswirkung des lieh der an das Bad abgegebenen Wärmemenge Eisenoxyds bei den Temperaturen, bei denen das wesentlich wirksamer, als wenn die gleiche Gasmenge Verfahren durchgeführt wird. Dieser Vorteil bleibt verbrannt wird und die erhaltene Flamme die Ober- auch noch im Vergleich zu Verfahren bestehen, in fläche des aufzuheizenden Bades überstreicht, so wie denen das reduzierte Eisenoxyd von einer Flamme dies bei dem in der USA.-Patentschrift 2 750 277 be- 25 geschmolzen und in flüssigem Zustand in die Oberschriebenen Verfahren der Fall ist. Es wird daher fläche des Bades eingeführt wird, denn auch hier erfindungsgemäß bedeutend weniger Gas verbraucht. kann eine Berührung zwischen dem flüssigen Eisen-

Wie bereits erwähnt, wird erfindungsgemäß die oxyd und den Wänden des Reaktors nur schwer verReduktion von Eisenerz in zwei Schritten durchge- mieden werden. Schließlich hat das erfindungsführt. In der ersten Reaktionszone wird das Eisenerz 30 gemäße Verfahren im Vergleich zu der letztgenannbei einer niedrigeren Temperatur als die Sinterungs- ten Lösung den Vorteil einer größeren Reaktionstemperatur des Erzes mit einem Reduktionsgas kon- geschwindigkeit, die darauf zurückzuführen ist, daß taktiert, das hauptsächlich aus Kohlenoxyd und Was- das Erz in das Bad in einer Höhe eingeführt wird, die serstoff besteht und mindestens teilweise aus der merklich unter der Oberfläche des Bades liegt, da zweiten Reaktionszone stammt. Die vorzugsweise bei 35 sich dadurch das Erz oder Oxyd viel ebenmäßiger in einer Temperatur zwischen 500 und 700° C durch- dem Bad verteilt, während die Reduktion von auf die geführte erste Reduktion wird so lange durchgeführt, Oberfläche des Bades eingeführtem Oxyd durch Zerbis der Reduktionsgrad des Erzes mindestens 70 streuung bewirkt wird, wodurch die Reaktionsund höchstens 98%, vorzugsweise 90 bis 98%, be- geschwindigkeit erheblich eingeschränkt wird,
trägt. Das aus der ersten Reaktionszone stammende 40 Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können sovorreduzierte Mineral wird zusammen mit gekracktem wohl reine, nur aus Eisenoxyd bestehende Erze wie Methan und Sauerstoff zur Endreduktion in der Mitte auch Erze behandelt werden, die Unreinheiten enteines kohlenstoffhaltigen Eisenbades eingeführt, und halten, und besonders Gangstein. In dem letztgenannzwar in einer solchen Höhe, die sich unter der Ober- ten Fall ist es besonders vorteilhaft, ein bekanntes fläche des Bades befindet. Der zugeführte Sauerstoff 45 Schmelzmittel hinzuzufügen, dessen saure oder bawird dabei so reguliert, daß er unter der Sauerstoff- sische Beschaffenheit in Abhängigkeit von der Zumenge liegt, die das Freiwerden einer wesentlichen sammensetzung des Gangsteins gewählt wird, wobei Menge Kohlendioxyd an der Oberfläche des Bades das Schmelzmittel vor der ersten Stufe, im Verlauf bewirkt. Das in dieser Endreduktionszone anfallende derselben oder sogar nach der Einführung des vorkohlenstoffhaltige Eisen wird in einer Menge abge- 50 reduzierten Erzes in das Metallbad eingeführt werzogen, die der Eisenmenge entspricht, die in Form den kann. Die durch den Kohlenstoff des Metallbades des teilweise reduzierten Erzes zugeführt wird. nicht reduzierten Unreinheiten sammeln sich dann in

Unter dem Reduktionsgrad versteht man den Pro- Form von Schlacke an der Oberfläche dieses Bades, zentsatz an Sauerstoff, der dem Erz durch die Reduk- Die erste Reduktionsstufe kann in einer oder in

tion entzogen wurde. So hat beispielsweise ein auf 55 mehreren aufeinanderfolgenden Phasen durchgeführt 80 % reduziertes Eisenerz Fe₂O₃ eine durchschnitt- werden, z. B. in einem oder in mehreren Reaktoren, liehe Zusammensetzung, die FeO₀₃ entspricht. in denen das Erz günstig im Gegenstrom zu dem Gas-

Es ist erstrebenswert, die unter den Bedingungen strom zirkulieren kann.

der ersten Reaktionsstufe erfolgende Kohlenstoff- Die Temperatur des Erzes wird im Verlauf der

abscheidung auf dem reduzierten Eisenerz möglichst 60 ersten Verfahrensstufe vorzugsweise auf einem Stand weit fortschreiten zu lassen, da die Kohlenstoff ablage- gehalten, bei dem eine wesentliche Sinterung dieses rung insbesondere den Vorteil bietet, die Neigung der Erzes vermieden und gleichzeitig eine zufriedenstel-Erzpartikeln zur Agglomeration zu verringern und lende Reaktionsgeschwindigkeit erzielt wird. Außerdie Beendigung der Reduktion in dem Flüssigkeits- dem, wenn der Vorteil ausgenutzt werden soll, der bad der letzten Stufe zu erleichtern. 65 sich aus der Ablagerung des Kohlenstoffes auf dem

Nach Beendigung: der ersten Reduktionsstufe liegt Erz ergibt, wird das Erz vorteilhafterweise auf einer das teilweise reduzierte Erz in feinverteiltem Zustand verhältnismäßig niedrigen Temperatur gehalten, z. B. vor und kann beispielsweise unter Verwendung von zwischen 500 und 700° C, entweder während des

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ganzen Verlaufes dieser ersten Stufe oder nur wäh- eine Temperatur gebracht wurde, die gleich oder

rend des zweiten Teils derselben. wesentlich höher ist als diejenige, bei der diese erste

Der Sauerstoff, z. B. in Form von Luft, sowie das Reduktionsstufe durchgeführt wird,
gekrackte Methan, z. B. in Form von gekracktem Es ist im allgemeinen vorteilhaft, zur Durchfüh-Erdgas, ebenso wie das vorreduzierte Erz, werden in 5 rung des Verfahrens die verschiedenen verwendeten das kohlenstoffhaltige Eisenbad eingeführt in einer Gase und Feststoffe vorzuheizen und die Wärme der merklich unter der Oberfläche des Bades befindlichen verschiedenen Produkte, welche aus der Reduktions-Höhe, so daß das Gas und die Feststoffe sich gleich- anlage austreten, in Wärmeaustauschern wieder zumäßig im Innern des Bades verteilen können. rückzugewinnen.

Die Temperatur des Eisenkohlenbades wird höher io Da infolge der gleichen Verteilung der Reduktion gewählt als seine Erstarrungstemperatur, die von dem die aus dem Reaktor, in dem die erste Reduktions-Gehalt des Bades an Kohlenstoff abhängt. stufe durchgeführt wird, ausströmenden Gase nicht

In der Praxis wird man bei einer Temperatur ar- vollkommen oxydiert sind, kann es vorteilhaft sein,

beiten, die beträchtlich höher ist als die so bestimmte daraus in bekannter Weise das Kohlensäuregas und

Minimaltemperatur, so daß einerseits jede unzeitige 15 den Wasserdampf zu entfernen und sie dann wieder

Verfestigung vermieden wird, die sich aus einer zu- in dem gleichen Reaktor umlaufen zu lassen,

fälligen Änderung der Zusammensetzung des Bades Die folgenden Beispiele, die nicht als einschrän-

ergeben kann, und andererseits das Bad in einem kend anzusehen sind, erläutern die Anwendung des

guten flüssigen Zustand gehalten wird. Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Es versteht

Wenn man ein Gemisch, dessen Kohlenstoffgehalt 20 sich, daß gemäß diesen Beispielen alle Bewegungen

beinahe der eutektischen Zusammensetzung (4% der Feststoffe und der Gase kontinuierlich sind, daß

Kohlenstoff) entspricht, mit einer geeigneten Schlacke die angegebenen Substanzmengen der Produktion

verwendet, kann man bei einer relativ geringen Tem- einer Tonne Kohleneisen pro Zeiteinheit entsprechen

peratur arbeiten, z. B. zwischen 1200 und 1300° C, und daß die Gasvolumen bei normalen Temperatur-

und gleichzeitig eine hohe Reduktionsgeschwindigkeit 25 und Druckbedingungen angegeben sind (Temperatur

beibehalten. von ungefähr 20° C und Atmosphärendruck von

Das kohlenstoffhaltige Eisen kann periodisch oder 760 mm Quecksilbersäule).

kontinuierlich, z. B. an einem Punkt abgezogen wer- Diese Beispiele sind in der Zeichnung durch die

den, an dem es weder teilweise reduzierte Erzteilchen Fig. 1 und 2 dargestellt.

mit sich führt noch Schlackenteilchen, falls Schlacke 30 F i g. 1 stellt eine Reduktion dar, in der nur eine

verwendet wird. Daher ist es vorteilhaft, die Abzugs- einzige Reduktionsphase für die erste Stufe ange-

öffnung für diese Produkte so weit entfernt wie mög- wandt wird und in der das aus dieser Phase stam-

lich von den Einführungsöffnungen für das vorredu- mende teilweise oxydierte Gas verbrannt wird, um

zierte Erz und das Gas anzubringen. Wärme für die verwendeten Wärmeaustauscher zu

Die Sauerstoff- und gegebenenfalls die Reduktions- 35 liefern.

gasmengen werden so gewählt, daß sie genügen, um Fig. 2 stellt eine Reduktion mit zwei Reduktionsgleichzeitig die Endreduktion des Erzes, seine Karbu- phasen in der ersten Stufe dar, in der die aus diesen rierung und die Aufrechterhaltnug der Temperatur beiden Phasen stammenden, teilweise oxydierten des Kohleneisenbades auf ihrem ursprünglichen Gase wieder in Umlauf gebracht werden.
Stand, vorzugsweise ohne zusätzliche Wärme, zu 4° Ti ■ ' 1 1
sichern. Diese Bedingung setzt voraus, daß die an der ei spie
Oberfläche des Bades ausströmenden Gase nur aus 1,41 pulverisiertes Eisenoxyd, das ungefähr der CO und H₂ bestehen. Ein solches Ergebnis kann Formel Fe₂O₃ entspricht und vorher auf eine Tempegemäß der Erfindung leicht erzielt werden, ohne daß ratur von 700° C gebracht wurde, wird durch die es nötig ist, zu große Gasmengen anzuwenden, und 45 Leitung 2 in den Reaktor 1 (Fig. 1) eingeführt, zwar wird dies durch den Umstand ermöglicht, daß Durch die Leitung 3 werden in entgegengesetzter das Erz einer Vorreduktion von 70 bis 98% unter- Richtung 1885 m³ Reduktionsgase zugeführt, die im zogen wurde. wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenoxyd be-

Die Möglichkeit, auf diese Art unmittelbar, ohne stehen und vorher in dem Wärmeaustauscher 4 auf

zusätzliche Wärme von außen, Gußeisen oder Koh- 5o eine Temperatur von 650° C erhitzt wurden. Das

lenstoffstahl zu erhalten, stellt einen erheblichen ungefähr auf 80 % reduzierte Erz wird durch die

Vorteil dar, der in einer wesentlichen Vereinfachung Leitung 5 in den Ofen 6 befördert, wo es durch den

der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorher in dem Ofen 12 gekrackten und bei einer

zum Ausdruck kommt, und in der Möglichkeit, infolge Temperatur von 1000° C durch die Leitung 11 zu-

des Vermeidens jeglicher Wärmeübertragung entspre- 55 geführten Erdgasstrom in das Schmelzbad 7 heraus-

chende Energieverluste zu unterbinden. Es ist übri- gestoßen wird. Das Volumen des kalten Erdgases,

gens möglich, dieses Gußeisen oder diesen Kohlen- das durch die Leitung 13 in den Ofen 12 eingeführt

stoffstahl zu verändern, indem man verschiedene, wird, erreicht 917 m³. Gleichzeitig werden 419 m³

dem Fachmann bekannte Zusätze hineingibt, so daß Sauerstoff, der in dem Wärmeaustauscher 8 auf

man z. B. SpezialStähle erhält. 6° 1000° C erwärmt wurde und aus der der Leitung 10

Eine Erwärmung durch Verbrennung von Gas über kommt, durch die Leitung 9 in den Ofen 6 einge-

dem Bad, wodurch die aus dem Bad ausströmenden führt.

Gase verunreinigt würden und daher ungeeignet Der Guß wird periodisch oder kontinuierlich durch

wären, das Erz richtig vorzureduzieren, ist von der das Gußloch 14 abgezogen. Die aus dem Schmelzbad

vorliegenden Erfindung ausgeschlossen. ⁶5 durch die Leitung 15 bei einer Temperatur von un-

Im Verlauf der ersten Reduktionsstufe ist es im gefähr 1500° C strömenden Gase, die aus ungefähr allgemeinen nicht von Nutzen, zusätzliche Wärme zu- 1835 m³ Wasserstoff und 880 m³ Kohlenoxyd bezuführen, wenigstens nicht, wenn das Erz vorher auf stehen, werden zum Teil (1885 m³) in den Wärme-

austauscher 4 und zum Teil (830 m^s) in die Leitung 16 geleitet. Der letztgenannte Teil ist für die Heizung des Ofens 12, des Wärmeaustauschers 8 und des Erzes 2 verfügbar.

Die aus dem Reaktor 1 durch die Leitung 17 entströmenden Gase haben einen hohen Gehalt an Brenngasen und können entweder so wie sie sind oder nach Entfernung des darin enthaltenen Kohlensäuregases 18« und des Wasserdampfes 18 δ in der Einrichtung 18 verbrannt werden, um Wärme zu lie- ίο fern. Zu diesem Zweck werden sie durch die Leitung 19 in die verschiedenen Wärmeaustauscher geleitet.

In dem Wärmeaustauscher 4, der den Kühlstromkreis 20-21 enthält, wird die Wärme der von 1500° C auf ungefähr 650° C abgekühlten Reduktionsgase wieder zurückgewonnen. Dagegen werden der Ofen 12 und der Wärmeaustauscher 8 durch die Stromkreise 24-25 bzw. 22-23 geheizt.

Beispiel 2 _ao

Ein in F i g. 2 dargestellter Ofen 26, der zwei unterschiedliche Reduktionszonen 27 und 28 enthält, wird verwendet und 1,41 pulverisiertes Eisenoxyd, das ungefähr der Formel Fe₂O₃ entspricht und vorher auf eine Temperatur von 700° C erhitzt wurde, in die Zone 27 durch die Leitung 29 eingeführt.

An dem entgegengesetzten Ende der Zone 27 werden durch die Leitungen 30, 31 und 32 bei einer Temperatur von 650° C hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenoxyd bestehende Reduktionsgase zugeführt. Das auf 88% reduzierte Erz wird in Pfeilrichtung 33 in die Zone 28 des Ofens 26 geleitet, wo es auf einen durch die Leitung 34 zugeführten Kohlenoxyd- und Wasserstoffstrom stößt. In dieser Zone setzt sich Kohlenstoff auf dem Erz ab, ohne daß sich der Reduktionsgrad des Erzes wesentlich verändert. Anschließend wird das Erz durch die Leitung 35 in den Ofen 36 geleitet, wo es durch den vorher in dem Ofen 42 gekrackten und bei einer Temperatur von 1000° C durch die Leitung 41 zugeführten Methanstrom in das Schmelzbad 37 gestoßen wird. Das Volumen des kalten Methans, das durch die Leitung 43 in den Ofen 42 eingeführt wird, erreicht 585 m³. Gleichzeitig werden 281 m³ Sauerstoff, der aus der Leitung 40 kommt und in dem Wärmeaustauscher 38 auf 1000° C erhitzt wurde, durch die Leitung 39 in den Ofen 36 eingeführt.

Der Guß wird periodisch oder kontinuierlich durch das Gußloch 44 abgezogen. Die durch die Leitung 45 bei einer Temperatur von ungefähr 1500° C aus dem Schmelzbad entströmenden Gase, die aus ungefähr 628 m³ Kohlenoxyd und 1170 m³ Wasserstoff bestehen, passieren den Wärmeaustauscher 46, den sie bei einer Temperatur von 650° C wieder verlassen und zum Teil (580 m³) in die Leitung 30 und zu einem anderen Teil (1218 m³) in die Leitung 34 strömen.

Die aus der Zone 28 des Ofens für die Vorreduktion entströmenden Gase werden durch die Leitung 32 der Zone 27 des gleichen Ofens zugeführt. Die aus der Zone 27 kommenden Gase strömen durch die Leitung 47 in die Einheit 48, von wo sie nach Abkühlung und Entfernung des darin enthaltenen Kohlensäuregases 49 und des Wassers 50 wieder durch die Leitung 51 ausströmen. Ein Teil davon (ungefähr 1120 m³) wird durch die Leitung 52 ausgeschieden und verbrannt, um die Wärmeaustauscher zu heizen. Der andere Teil (677 m³) strömt durch die Leitung 53 in den Wärmeaustauscher 46, von wo er durch die Leitung 31 bei einer Temperatur von ungefähr 650° C wieder herauskommt.

Der Ofen 42 und der Wärmeaustauscher 38 werden durch die Stromkreise 56-57 bzw. 54-55 geheizt.

Aus einem Vergleich der Beispiele 1 und 2 ist die wesentliche Ersparnis an Methan zu ersehen, die sich aus der gleichzeitigen Durchführung einer beschleunigten Vorreduktion und einer anschließenden Vorkarburierung ergibt.

Beispiel 3

1,41 Erz, das dem im Beispiel 2 genannten gleicht, werden in einem Ofen 26 reduziert, der zwei unterschiedliche Reduktionszonen 27 und 28 enthält, deren Temperaturen auf 650 bzw 550° C gehalten werden.

Der Reduktionsgrad des Erzes erreicht 81% am Ausgang der Zone 27 und 94,5 % am Ausgang der Zone 28.

Die Reduktion wird in dem Ofen 36 mittels aui dem Erz in den Zonen 27 und 28 abgelagertem Kohlenstoff beendet.

Dabei ist es unnötig, gekracktes Methan in den Ofen 36 einzuführen. Diesem werden nur 151 m³ auf 1000° C erwärmten Sauerstoff zugeführt.

Die aus dem Ofen 36 entströmenden Gase bestehen dann hauptsächlich aus Kohlenoxyd. Sie werden dann gleichzeitig mit 1946 m³ Reduktionsgas, dessen Herkunft im folgenden angegeben wird, in die Zone 28 geleitet.

Unabhängig davon werden der Zone 27 1914 m³ Reduktionsgas zugeführt, dessen Herkunft im folgenden genau angegeben wird.

Ein Teil des aus den Zonen 27 und 28 ausgeschiedenen Gases dient zum Vorheizen des Erzes, während der restliche Teil in bekannter Weise behandelt wird, um daraus das Wasser und das Kohlensäuregas zu entfernen. Auf diese Art gewinnt man insgesamt 2840 m³ Reduktionsgas wieder, das hauptsächlich aus Kohlenoxyd und Wasserstoff besteht.

Dieses Gas wird dann in die Zonen 27 und 28 zurückgeführt, gleichzeitig mit frischem Gas, das aus der teilweisen Verbrennung von 341 m³ Erdgas mittels 175 m³ Sauerstoff stammt. Auf diese Weise werden den Zonen 27 und 28 1914 bzw. 1946 m³ Redukduktionsgas bei einer Temperatur von 650° C zugeführt, wie oben angegeben.

Das Vorheizen des Reduktionsgases erfolgt durch Verbrennung von insgesamt 50 m³ Erdgas in den Wärmeaustauschern.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von kohlenstoffhaltigem Eisen durch Reduktion eines Eisenerzes, bei dem die Vorreduktion des Eisenerzes in einer ersten Reaktionszone bei einer Temperatur, die unterhalb der Sinterungstemperatur dieses Erzes liegt, mit einem Reduktionsgas durchgeführt wird, das aus einer zweiten Reaktionszone, in der die Reduktion des Eisenerzes zu Ende geführt wird, stammt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Endreduktion durch Einführung von gekracktem Methan und Sauerstoff in ein flüssiges kohlenstoffhaltiges Eisenbad durchgeführt wird, wobei die eingeführten Gase in gleicher Weise wie das aus der ersten Reaktionszone stammende vorreduzierte Mineral

in die Mitte des Kohleneisenbades eingeführt werden, und zwar in einer Höhe, die sich unterhalb der Oberfläche des Bades befindet, und wobei der Anteil des eingeführten Sauerstoffes unter der Sauerstoffmenge liegt, die das Freisetzen einer wesentlichen Menge Kohlendioxyd an der Oberfläche des Bades bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reduktion bei einer

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Temperatur zwischen 500 und 700° C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktionsgrad der ersten, in festem Zustand durchgeführten Reduktion zwischen 90 und 98°/o liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2750 277.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen