DE281311C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT,PATENT OFFICE,

KLASSE. 18«. GRUPPE 18./ 01 GREAT. 18 «. GROUP 18. / 01

Wärmezufuhr von außen verläuft.Heat is supplied from the outside.

Bei der Oxydation von Eisen zu Eisenoxyden, von Kohlenstoff zu Kohlenoxyd und Kohlensäure wird bekanntlich Wärme entwickelt, und zwar sind die jeweils entstehenden Wärmemengen durch exakte Versuche hinreichend genau bekannt; sie werden zur Zeit in der wissenschaftlichen Literatur nach den in der nachstehenden Tabelle I angegebenen Werten verzeichnet, die sich auf das Kilo-. ίο gramm der durch Sauerstoff zu oxydierenden Substanz beziehen.In the oxidation of iron to iron oxides, of carbon to carbon oxides and Carbonic acid is known to develop heat, and that is what happens in each case Amounts of heat known with sufficient accuracy through exact tests; they are currently being traced in the scientific literature the values given in Table I below, which relate to the kilo. ίο grams of those to be oxidized by oxygen Relate substance.

Table I.

Wärmemengen, welche beim Verbrennen von ι kg Substanz mit der erforderlichen Menge Sauerstoff entbunden werden:Amounts of heat, which when burning ι kg of substance with the required Amount of oxygen to be released:

Fe zu Fe O .
Fe zu Fe₃ O₄
Fe zu Fe₂O₃ Fe to Fe O.
Fe to Fe ₃ O ₄
Fe to Fe ₂ O ₃

W.E.W.E.

• 1350
.1650
. 1800• 1350
.1650
. 1800

C zu Co . C zu Co₂ . Co zu Co₂ C to Co. C to Co ₂ . Co to Co ₂

W.E. . 2470 ,8080W.E. . 2470, 8080

Diese Werte sind hinsichtlich der Energiemengen, welche bei dieser Reaktion in Freiheit .gesetzt, werden, nicht ohne weiteres vergleichbar, weil die Maßstäbe, nach welchen sie gemessen sind, das Kilogramm Eisen und das Kilogramm Kohle, nicht ohne weiteres miteinander vergleichbar erscheinen. Eine übersichtliche Wertung dieser Energiemengen ermöglicht sich indessen, wenn man sie auf den gleichen Maßstab von je 1 kg Sauerstoff berechnet, welche Stoffmenge bei allen hier in Betracht kommenden Reaktionen als mit Eisen oder Kohlenstoff oder Kohlenoxyd reagierend angenommen werden kann.These values are in terms of the amounts of energy that are released during this reaction .set, are not readily comparable, because the standards by which they are measured are, the kilogram of iron and the kilogram of coal, not without further ado appear comparable. A clear evaluation of these amounts of energy is made possible however, if they are calculated on the same scale of 1 kg of oxygen each, what amount of substance in all reactions under consideration here as with Iron or carbon or carbon oxide can be assumed to be reactive.

Die dann den jeweils miteinander reagierenden Mengen der Körper entsprechenden, frei werdenden Wärmemengen sind in Tabelle II eingetragen worden. Die Zahlen ergeben sich durch einfache Regeldetrirechnung aus den Zahlen der Tabelle I.Which then correspond to the quantities of the bodies reacting with one another, freely The heat quantities to be generated have been entered in Table II. The numbers emerge by simple rule tri calculation from the figures in Table I.

Tabel. II.

AVärmemengen, welche bei der Reaktion von ι kg O mit der erforderlichen Menge Substanz entbunden werden:Amounts of heat generated in the reaction of ι kg O can be delivered with the required amount of substance:

W.E.W.E.

C zu CO 1852,5C to CO 1852.5

C zuCO₂ 3030C to CO ₂ 3030

CO zu CO,CO to CO,

4200.4200.

3149I3149I

W.E.W.E.

Fe zu Fe O .... 4725
Fe zu Fe₃O₄ ... 4331
Fe zu Fe₂ O₃ ... 4200Fe to Fe O .... 4725
Fe to Fe ₃ O ₄ ... 4331
Fe to Fe ₂ O ₃ ... 4200

Hieraus errechnet:Calculated from this:

FeO ZuFe₃O₄ FeO ZuFe ₃ O ₄

Fe₃ O₄ zu Fe₂ O₃ ... 3152JFe ₃ O ₄ to Fe ₂ O ₃ ... 3152J

Da zur Reduktion eines Körpers, beispielsweise von Eisenoxyd zu metallischem Eisen, dieselbe Wärmemenge aufgewendet werden muß, wie bei der Oxydation von Eisen zu Eisenoxyd gewonnen wird, so ermöglichen die Zahlen der Tabelle III, gewonnen durch ein-Since for the reduction of a body, for example of iron oxide to metallic iron, the same amount of heat must be expended as in the oxidation of iron Iron oxide is obtained, the numbers in Table III, obtained by a

im Mittel: 3150.mean: 3150.

5555

fache Addition und Subtraktion der in Betracht kommenden Werte aus Tabelle H, eine übersichtliche Darstellung derjenigen Wärme·· bewegungen, die sich ergeben, wenn man die verschiedenen Eisenoxyde jeweils durch Kohlenstoff oder Kohlenoxyd reduziert und dabei voraussetzt, daß der angewendete Kohlenstoff zu Kohlenoxyd und das angewendete Kohlenoxyd zu Kohlensäure verbrennt. Die betreffenden, pro je ι kg reagierenden Sauerstoffes sich ergebenden Zahlen sind eingetragen in der Tabelle III.multiple addition and subtraction of the relevant values from Table H, a clear representation of those heat movements that result when the various iron oxides are reduced by carbon or carbon oxide, assuming that the applied carbon becomes carbon oxide and the applied Carbon dioxide burns to carbonic acid. The relevant figures resulting per ι kg of reacting oxygen are entered in Table III.

Table HL

Wärmebewegung bei der -Reduktion von Eisenoxyden durch C oder CO pro ikg reagierenden O berechnet :Heat movement in the reduction of Iron oxides calculated by C or CO per ikg of reacting O:

durch C: durch C O:through C: through C O:

Fe O zu Fe 2872,5 W. E. 525 W. E.Fe O to Fe 2872.5 W. E. 525 W. E.

Fe₃ O₁, zu Fe . 2478,5 W. E. 131 W. E.Fe ₃ O ₁ , to Fe. 2478.5 WE 131 WE

Fe₂ O₃ zu Fe ..... 2347,5 VV. E. 0 W. E. Fe₂ O₃ und Fe₃ O₄ Fe ₂ O ₃ to Fe ..... 2347.5 VV. E. 0 WE Fe ₂ O ₃ and Fe ₃ O ₄

zu Fe O 1297,5 W. E. 1050 W. E.for Fe O 1297.5 W. E. 1050 W. E.

bisbcj"- wenigstens, gänzlich·' unbeachtete-Tat- \ sache, daß bei der Reduktion von Eisenoxyd zu Eisen durch Kohlenoxyd weder ein Wärmeaufwand erforderlich ist, noch eine Wärmeentbindung stattfindet.bisbcj "- at least, completely · 'unnoticed Tat \ thing is that during the reduction of iron oxide to iron by carbon monoxide neither a heat effort is required is still taking place, a heat delivery.

Aus diesem Resultat ist. die Folgerung abzuleiten, daß man Eisenoxyd durch Kohlenoxyd zu metallischem Eisen reduzieren kann, ohne daß eine Temperaturveränderung der miteinander reagierenden Körper eintritt, vorausgesetzt natürlich, daß die erforderliche Reaktionstemperatur vorhanden ist, und daß die sonstigen Bedingungen für den Verlauf der Reaktion in dieser Richtung ebenfalls ge-¹ geben sind.From this result is. to deduce the conclusion that iron oxide can be reduced to metallic iron by carbon oxide without a change in temperature of the reacting bodies, provided of course that the required reaction temperature is present and that the other conditions for the course of the reaction also apply in this direction - ¹ are given.

Diese Erkenntnis ist von außerordentlicher Wichtigkeit, da erstens die günstigste Reaktionstemperatur für den Verlauf obiger Reaktion etwa bei 700 bis 800° C liegt und da bei dieser Temperatur im allgemeinen wenigstens die in der Natur vorkommenden Erze noch nicht zu sintern pflegen.This knowledge is extremely important because, firstly, the most favorable reaction temperature for the course of the above reaction is about 700 to 800 ° C and there is generally at least at this temperature The ores occurring in nature do not yet tend to sinter.

Es ist bekannt, daß gesinterte oder verschlackte Eisenoxyde durch Gase nicht mehr reduzierbar sind, und diese Tatsache erklärt sich sehr einfach aus dem Umstände, daß infolge der A'*erschlackung die Eisenoxyde den Gasen nicht mehr zugänglich sind. Verschlackte Eisenoxyde können deshalb, beispielsweisc beim Hochofenprozeß, nur dann erst zur Reaktion mit Kohlenstoff gelangen, wenn sie im Schmelzfluß in Lösung gegangen sind und dann in diesem Zustande mit dem in der Schlacke gleichfalls in Lösung befindlichen Kohlenstoff zu reagieren vermögen.It is known that sintered or slagged iron oxides are no longer due to gases are reducible, and this fact can be explained very simply from the circumstance that as a result the A '* slagging the iron oxides are no longer accessible to the gases. Slagged Iron oxides can therefore, for example in the blast furnace process, only then only react with carbon when they have gone into solution in the melt flow and then in this state with that which is also in solution in the slag Able to react with carbon.

Alle nicht verschlackten Eisenoxyde sindAll iron oxides are not slagged

I dagegen, wie die Erfahrung gelehrt hat, durch (Ja.se reduzierbar.I against how experience has taught by (Ja.se reducible.

.Es besteht, bisher in der wissenschaftlichen Welt die allgemeine Anschauung, daß bei der ■Einwirkung von reduzierenden Gasen auf Eisenoxyde ein stufenweiser Abbau des Sauerstoffes stattfindet, derart, daß Eisenoxytl zunächst in Eisenoxyduloxyd, dieses in Eiscnoxyclul und letzteres endlich in metallisches liisen umgewandelt würde. Wie mehrjährige Stu.licn des Erfinders ergeben haben, ist diese Anschauung jedoch nicht immer richtig, sondern wenn die geeigneten Reaklionsbcdingungen gegeben sind, d. h. genügend hohe Temperatur und zweckmäßiges Verhältnis der vorhandenen Mengen von Kohlcnoxyd und Kohlensäure zueinander, verläuft die Reduktion des Eisenoxyds durch Kohlenoxyd unmittelbar vom Eisenoxyd zum metallischen Eisen, Auch diese Beobachtung ist. von ausschlaggebender Bedeutung für ' die Möglichkeit, im Großbetriebe Eisenoxyde durch Gase zu Metall zu reduzieren, ohne daß eine Schniclzoperation.... 'It consists, so far, in the scientific Welt the general view that when reducing gases act on Iron oxides a gradual breakdown of the oxygen takes place, so that Eisenoxytl initially in iron oxide, this in ice-carbon and the latter finally in metallic liisen would be converted. As several years of studies by the inventor have shown, this is The view, however, is not always correct, but when the appropriate reaction conditions are given, d. H. sufficiently high temperature and appropriate ratio of the existing Amounts of carbon dioxide and carbonic acid to one another, the reduction proceeds of iron oxide through carbon oxide directly from iron oxide to metallic iron, also this is observation. of crucial importance for 'the possibility in large farms To reduce iron oxides to metal by means of gases without the need for a cutting operation ... '

ι erforderlich. wir.d. , ,· ·,,.. . , ■. _i ,, $5ι required. will. ,, · · ,, ... , ■. _i ,, $ 5

■—- 2ht'-\- 3 COj'wäriiieverbr'aucriend sein, su würde zu ihrer Durchführung unausbleiblich notwendig sein die Zuführung entsprechend großer Wärmemengen durch die Massen des Erzes hindurch. Hierfür würde ein anderes Mittel als die Durchführung des Hochofenprozesses nicht anwendbar erscheinen. Würde die Reaktion exotherm verlaufen, so würde im Verlauf derselben sehr bald eine derartige Temperaturerhöhung eintreten, daß eine Sinterung der Erze unvermeidlich wäre, und dadurch eine weitere Einwirkung der Gase auf die Eisenoxyde ausgeschlossen werden. It would inevitably be necessary to supply correspondingly large quantities of heat through the masses of the ore in order to carry it out. For this purpose, any other means than carrying out the blast furnace process would appear inapplicable. If the reaction were exothermic, the temperature would soon rise to such an extent that sintering of the ores would be inevitable, and further action of the gases on the iron oxides would be excluded.

Würde der Abbau des Sauerstoffes vom Eisenoxyd in den oben erwähnten Absätzen erfolgen, so würde die Reaktion zunächst, gemäß den Zahlen der Tabelle IH, stark exotherm sein, also wiederum die Gefahr der Sinterung heraufbeschwören, und am Schluß bei der Umwandlung des Eiscnoxyduls in metallisches Eisen beträchtlich endotherm verlaufen, d. h. also, die Temperatur der Erze so stark herabsetzen, daß sehr bald die Reaktionstemperatur unterschritten sein und des- no halb die Vollendung der Reaktion unterbleiben würde. ..Would the breakdown of oxygen from iron oxide in the paragraphs mentioned above If the reaction occurs initially, according to the figures in Table IH, the reaction would be strong be exothermic, thus again conjuring up the danger of sintering, and in the end are considerably endothermic during the conversion of the icnoxide into metallic iron, d. H. thus, lower the temperature of the ores so much that the reaction temperature very soon be below and therefore the completion of the reaction will not take place would. ..

Nur die bisher unbeachtete Tatsache, daß die durch die obige Gleichung fixierte Reaktion weder exotherm "noch endotherm verläuft, ermöglicht die Durchführung eines rationellen Umwandlungsprozcsses der in den Erzen vorhandenen Eisenoxyde in metallisches Eisen, ohne, wie beim Hochofenprozeß, zur Schmelzung der Gangart schreiten zu müssen.Only the previously neglected fact that the reaction fixed by the above equation neither exothermic nor endothermic enables a rational to be carried out Conversion process of the iron oxides present in the ores into metallic iron, without, as in the blast furnace process, having to go to the melting of the gang.

Der Prozeß wird wie folgt durchgeführt:The process is carried out as follows:

In einem Schachtofen bewegen sich die zuThey move in a shaft furnace

reduzierenden Erze abwärts, während die Reduktionsgase ihnen entgegen aufwärts strömen. . Sowohl die Erze als auch die Gase müssen, ehe sie in den Schächtofen eintreten.. auf die Reaktionstemperatur, im allgemeinen 700 bis 900⁰ C, vorgewärmt werden. Bei günstiger Beschaffcnh'cit der Erze genügt dann bei nicht übermäßiger Stückgröße eine Berührung von einigen Stunden zwischen Gas und Erz, um durch die ganze Masse des Erzes hindurch eine Umwandlung der Eisenoxyde in metallisches Eisen unter gleichzeitiger mäßiger Kohlung desselben herbeizuführen.reducing ores downwards, while the reducing gases flow upwards towards them. . Both the ores and the gases have before they enter the Schächtofen .. to the reaction temperature, generally from 700 to 900 ⁰ C, preheated. If the ores are of favorable nature, if the pieces are not too large, a few hours of contact between the gas and the ore is sufficient to bring about a conversion of the iron oxides into metallic iron through the whole mass of the ore, with simultaneous moderate carbonization of the same.

Die·Vorwärmung der Erze erfolgt zweckmäßig in besonderen Öfen, z.B. in den bekannten Drehrohrofen, wie sie allgemein in der Zementindustric Anwendung gefunden haben. Ihre Beheizung wird zweckmäßig . durch die Gichtgase des Reduktionsschacht-The ores are preheated appropriately in special ovens, e.g. in the well-known rotary kiln, as they are generally in have found application in the cement industry. Your heating becomes appropriate . through the furnace gases of the reduction shaft

ao ofens ausgeübt. Es ist aus Gründen der rationellen Ausnutzung der Heizgase erwünscht, die Flamme hierbei oxydierend zu gestalten; man erreicht dadurch nebenbei den Vorteil, etwa in den Erzen vorhandene Eisenoxydulc oder Oxyduloxydverbindungen zu Eisenpxyd zu oxydieren. 'ao ofens exercised. For reasons of the rational use of the heating gases, it is desirable to make the flame oxidizing; one thereby achieves the Advantage of adding iron oxide or oxide compounds present in the ores To oxidize iron oxide. '

Zur Reduktion können entweder Generatorgase oder Koksofengase, natürliche Erdgase. Erdölgase u. dgl. verwendet werden; es ist nur erforderlich, diese Gase vor Eintritt in den Reduktionsschachtofen auf die Temperatur von etwa 900⁰ vorzuwärmen, da natürlich diese Gase denjenigen Überschuß an Wärme mit. in den Reduktionsofen hineintragen müssen, der erforderlich ist, umEither generator gases or coke oven gases, natural natural gases, can be used for the reduction. Petroleum gases and the like are used; it is only necessary to preheat these gases to the temperature of about 900 ⁰ before entering the reduction shaft furnace, since of course these gases with that excess of heat. have to carry into the reduction furnace, which is required to

dem dasthe that

unvermeidlichen Ausstrahlungsverlusten
Gleichgewicht zu halten.unavoidable broadcast losses
Keep balance.

Die Vorwärmung dieser Gase kann in einfacher Weise in den bekannten Cowper-Apparaten erfolgen, die ihrerseits wieder durch Gichtgase des Reduktionsofens geheizt werden. These gases can be preheated in a simple manner in the known Cowper apparatus take place, which in turn are heated again by furnace gases from the reduction furnace.

Die aus den Reduktionsofen unten heraustretenden Erze werden durch Vorbcigleiten an wassergekühlten eisernen Flächen gekühlt und zum Schluß absichtlich durch eine geringe Wassereinspritzung so weit abgekühlt, daß sie bei der Berührung mit der atmosphärischen Luft nicht mehr höher als etwa 150⁰ temperiert sind. Es tritt dann, wie die Erfahrung gelehrt hat, eine Wiederoxydation des metallischen, feinverteilten Eisens nicht ein, und das Material kann ohne weitere \^rorsichtsmaßregeln einer trockenen oder nassen Aufbereitung oder magnetischen Separation zugeführt werden. Das A^erfahren kann in analoger Weise auch für die Abscheidung anderer Metalle, wie Nickel, Kobalt, Kupfer, Zinn usw.. verwendet werden.The emerging from the reduction furnace bottom ores are cooled by Vorbcigleiten to water-cooled iron surfaces and intentionally cooled down to the end by a small injection of water, that they are not heated more higher than about 150 ⁰ in contact with the atmospheric air. It then passes, as experience has taught a Wiederoxydation of the metallic, finely divided iron does not, and the material may without further \ ^r orsichtsmaßregeln a dry or wet separation or magnetic separation are fed. The experience can also be used in an analogous manner for the deposition of other metals such as nickel, cobalt, copper, tin, etc.

In der Literatur oder in Patenten sind bereits eine große Zahl von Verfahren beschrie-A large number of processes have already been described in the literature or in patents.

ben worden, die dazu dienen sollen, metallisches Eisen aus oxydischen Eisenerzen herzustellen, ohne zu diesem Zweck ilen iTo;^-hofciiprozcß benutzen zu müssen.been used to produce metallic iron from oxidic iron ores without using ilen iTo for this purpose; ^- To have to use the court process.

Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß bei ihnen die Eisenerze mit Hilfe von reduzierenden Gasen in Drehrohrofen oder Schachtöfen behandelt werden; je nach der Art desjenigen Apparates, dessen Anwendung beabsichtigt wird, ergüben sich aber UnterschiedeWhat all these processes have in common is that they treat the iron ores with the aid of reducing gases in rotary kilns or shaft furnaces; however, there are differences depending on the type of apparatus which is intended to be used

der Wirkungsweise.the mode of action.

Bei der Anwendung von Drehrohröfen wird meistens im unteren Teil dieser Öfen eine reduzierende Flamme aus Generatorgas gebildet, der dann im oberen Teil durch erneute Luftzufuhr ein oxydierender Charakter gegeben werden soll. Gerade durch die Bildung der reduzierenden Flamme wird nun aber unvermeidlich ein hoher Kohlensäuregchalt der Gase hervorgerufen, der im oberen Teil des. Reduktionsraumes unabänderlich, wenn überhaupt eine Wirkung eintritt, einen allmählichen Abbau der Eisenoxyde herbeiführen muß. Dadurch wird im unteren Raum des Reduktionsraumes das Vorhandensein von beträchtlichen Mengen von Eisenoxydul bewirkt, dessen Reduzierung durch Kohlenoxyd, wie in vorstehendem eingehend dargelegt -\vorden ist, einen hohen Wärmezuschuß erfordert. Dieser Wärmebedarf kann nur durch die Strahlwirkung der Generatorgasflamme herbeigeführt werden, und hierdurch muß unvermeidbar eine durchgreifende Sinterung der Erzmassen bewirkt werden. 'When using rotary kilns, a reducing flame formed from generator gas, which is then renewed in the upper part Air supply should be given an oxidizing character. Especially through education However, the reducing flame will inevitably have a high carbonic acid content Gases caused in the upper part of the. Reduction room unalterable, if at all an effect occurs, bringing about a gradual breakdown of the iron oxides got to. As a result, the presence of considerable in the lower space of the reduction space Amounts of iron oxide, its reduction by carbon oxide, as set out in detail above - \ vorden, requires a large amount of heat. This heat requirement can only be brought about by the radiation effect of the generator gas flame and this inevitably means a thorough sintering of the Ore masses are effected. '

Aus den Patentschriften aller Erfinder geht deshalb unzweifelhaft hervor, daß die durch diese Verfahren erhaltenen Massen gesintert sind und einer späteren Brech- und Feinmahloperation unterzogen werden müssen, um i°° wenigstens einigermaßen die gebildeten Eisenkörnchen von der Schlacke zu trennen. Unvermeidlich treten aber bei der Sinterung erhebliche Mengen der in den Erzen vorhandenen Eisenoxyde in chemische Bindung mit der Kieselsäure der Gangart, gehen für den beabsichtigten Zweck selbst verloren und umhüllen erhebliche Mengen von Eisenoxyden, die sich dadurch der reduzierenden Einwirkung der Gase entziehen. Der Prozeß wird alsb imökonomisch. From the patents of all inventors it is therefore unquestionably clear that the The masses obtained in this process are sintered and have to be subjected to a subsequent crushing and fine grinding operation in order to achieve i °° at least to some extent to separate the formed iron granules from the slag. Inevitable However, significant amounts of those present in the ores occur during sintering Iron oxides in chemical bond with the silica of the gangue, go for the intended one Purpose itself lost and envelop considerable amounts of iron oxides, which are thereby the reducing effect of the Withdraw gases. The process also becomes economical.

Es ist nicht bekannt geworden, daß auch nur ein einziges dieser \^rerfah'ren in Wirklich-' keit erfolgreich praktische Anwendung gefunden hätte.It is not known that even one of these \ ^r erfah'ren in really- 'ness successful practical application would have found.

Wird bei einer derartigen Vcrfahrensausbildung die Entstehung einer Flamme im Drehrohrofen zu vermeiden versucht, indem man den Spalt zwischen dem rotierenden Teil des Ofens und den unterhalb befindlichen feststehenden Kammern nach Möglichkeit abdichtet, so treten die Generatorgase lediglich mit ,If the formation of a flame in the Tried to avoid rotary kilns by removing the gap between the rotating part seal the furnace and the fixed chambers below if possible, so the generator gases only occur with,

derjenigen Temperatur, die ihnen aus dem Generatorprozeß inncwohnt (d. i. mit etwa 400 bis 500⁰), in den Drehrohrofen ein, und es kann deshalb eine zweckmäßige Reduzierung der Erze überhaupt nicht bewirkt werden. Erschwerend tritt bei dieser Anordnung der Apparatur überdies der Umstand in die Erccheinung, daß bekanntlich in Drehrohrofen ■ ein Eindringen der reduzierenden Gase in die Erzmasse nicht stattfindet, sondern daß die Gase nur oberflächlich über die in dem Ofen ihnen entgegenrollenden Erze hinwegströmen. Gegenüber dem vorgeschlagenen Verfahren fehlt diesen Anordnungen überdies das Moment der Vorwärmung der reduzierenden Gase auf die erforderliche Temperatur von etwa 900⁰.that temperature that is inherent in them from the generator process (ie with about 400 to 500 ⁰ ) into the rotary kiln, and therefore an appropriate reduction of the ores cannot be effected at all. With this arrangement of the apparatus, the fact that, as is well known, the reducing gases do not penetrate the ore mass in rotary kilns, but that the gases flow only superficially over the ores rolling towards them in the furnace, makes this arrangement of the apparatus more difficult. Compared to the proposed method, these arrangements also lack the moment to preheat the reducing gases to the required temperature of about 900 ^° .

Solche prinzipiellen Mangel weisen auch diejenigen Verfahren auf, bei denen die Behandlung von Erzen durch reduzierende Gase in Schachtofen von relativ großer Höhe vorgeschlagen worden ist. Tn den meisten Fällen wird hier beabsichtigt, im oberen Teil des Schachtofens eine oxydierende Flamme zu bilden, um die Erze auf hohe Temperatur vorzuwärmen, und dann wird vorgeschlagen, in den unteren Teil des Schachtofens Generatorgase 0. dgl. einzuführen. In allen diesen Formen der Apparatur ist aber nicht darauf Rücksicht genommen worden, daß während der ganzen Berührungszeit zwischen den Erzen und den reduzierenden Gasen die chemische Zusammensetzung dieser letzteren in bezug auf das Verhältnis zwischen Kohlensäure und Kohlenoxyd so gehalten werden muß, daß ein allmählicher Abbau der Eisenoxyde nicht eintreten kann. Es wird überall mit relativ großer Schachthöhe zu arbeiten versucht. Überdies zeigt auch keines dieser Verfahren die Anord-Such fundamental deficiencies also have those procedures in which the treatment of ores by reducing gases in shaft furnaces of relatively high altitude has been proposed. In most cases the intention here is to create an oxidizing flame in the upper part of the shaft furnace, to preheat the ores to high temperature, and then it is suggested to put in the lower part of the shaft furnace generator gases 0. In all of these forms the apparatus was not taken into account that during the whole Contact time between the ores and the reducing gases determine the chemical composition the latter in relation to the relation between carbonic acid and carbonic oxide must be kept in such a way that a gradual breakdown of the iron oxides does not occur can. Everywhere attempts are made to work with a relatively large shaft height. Besides neither does any of these processes show the

■40'nung, daß die reduzierenden Gase auf etwa 900⁰ vorgewärmt in den Schachtofen eingeleitet werden.■ 40'nung that the reducing gases are preheated to about 900 ⁰ introduced into the shaft furnace.

In einer ferneren Ausbildungsform der allen diesen Verfahren gemeinsamen Grundidee wird vorgeschlagen, die Erze in dem Ofenraum intermittierend, erst mit oxydierenderIn a further form of training, the basic idea common to all of these processes it is proposed that the ores in the furnace chamber be intermittent, only with oxidizing

. Flamme, dann mit reduzierenden Gasen, zu behandeln, um diejenigen Wärmemengen, die für die Reduktion erforderlich sind, innerhalb der Erzmassen aufzuspeichern. Auch hier kann der beabsichtigte Zweck nicht erreicht werden, da die erforderlichen Wärmemengen so groß sind, daß während der Anwännung durch die oxydierende Flamme ganz unvermeidlich eine durchgreifende Sinterung der Erze herbeigeführt wird.. Flame, then with reducing gases, to treat those amounts of heat that for the reduction are required to store within the ore masses. Here too the intended purpose cannot be achieved because the required amount of heat are so great that they are inevitable during the application of the oxidizing flame a thorough sintering of the ores is brought about.

■ Der Erfinder selbst hat sich endlich durch das Patent 203086 ein Verfahren schützen lassen, Eisenerze unterhalb der Sinterungstemperatur mit reduzierenden Gasen zu be-., handeln, indem man den Erzen in einem //1 ■ The inventor himself iron ore has finally protected it a process by which patent 203,086, below the sintering temperature reducing gases to loading., Act by the ores in a // 1

Schachtofen bei so niedriger Temperatur Reduktionsgas cntgcgenlcitct, daß das in einem höheren Teil des Ofens reduzierte Eisen aus .dem Gas Kohlenstoff abzuscheiden vermag. Der Zweck dieses Verfahrens ist also ein durchaus anderer als derjenige des vorliegenden Verfahrens. Es soll durch dasselbe dem reduzierten Metall lediglich die Eigenschaft der Sclbstent/.ündlichkcit genommen werden, die es anderenfalls leicht besitzt, wenn es nach Beendigung des Prozesses mit atmosphärischer Luft in Berührung tritt. Das Verfahren des Patents 203086 bildet deshalb eine Ergänzung des vorliegenden \⁷crfahrens. Erst bei der Ausübung des Verfahrens gemäß Patent 203086 ist erkannt worden, daß eine durchgreifende Reduktion der Eisenoxyde nur erreicht werden kann, wenn die ganze Masse des zur Reduktionswirkung benutzten Gases 80 vorher außerhalb des Ofens auf Reaktionstemperatur erwärmt worden ist. Shaft furnace at such a low temperature that reducing gas is generated so that the iron reduced in a higher part of the furnace is able to deposit carbon from the gas. The purpose of these proceedings is therefore quite different from that of the present proceedings. It is only intended to deprive the reduced metal of the property of self-ignition / flammability which it otherwise easily possesses when it comes into contact with atmospheric air after the end of the process. Therefore, the method of the patent 203086 is an addition of the present \ ⁷ crfahrens. It was only when the process according to patent 203086 was carried out that it was recognized that a thorough reduction of the iron oxides can only be achieved if the entire mass of the gas 80 used for the reduction effect has previously been heated to reaction temperature outside the furnace.

Es ist bereits wiederholt vorgeschlagen, den in· der Einleitung der Beschreibung gegebenen Zahlen gemäß die Reduktion vorzunehmen, indem man Gas und Erz so weit vorwärmte, daß die beabsichtigte Umsetzung ohne weitere Wärmezufuhr verlaufen könnte, um die Reduktion bei konstant erhaltener, unter der Sinterungstemperatur liegender Temperatur durchzuführen.It has already been suggested repeatedly that those given in the introduction to the description Figures to make the reduction by preheating gas and ore to such an extent that the intended implementation could proceed without further supply of heat in order to achieve the reduction at a constant temperature below the sintering temperature perform.

Die Mittel, mit denen man bisher die Durchführung derartiger A'Orschlägc versuchte, waren aber nicht geeignet, zu dem in den eingangs angeführten Tabellen erreichten Wärmetönungsresultat zu gelangen, d. h. Eisenoxyd direkt zu metallischem Eisen zu reduzieren. Es war übersehen worden, daß bei Benutzung größerer Schichthöhen und bei Benutzung des Materials in derartigen Stücken, die entweder infolge ihrer Größe nur eine allmähliche Umsetzung zuließen, oder zu dicht für die schnelle Durchdringung mittels des Gases waren, die Reaktion zu langsam verläuft und, was hauptsächlich bei großer Schichthöhe sich geltend macht, das Reduktionsgas sich schließlich in steigendem Maße mit Kohlensäure anreichert. Ein derartiges mit Kohlensäure angereichertes ' Kohlenoxyd ist aber vom Gesichtspunkt der thermischen Gleichung ein ganz anderes Re- 110. duktionsmittel als praktisch kohlensäurefreies Reduktionsgas, so daß auch in diesem Falle die Reaktion anders als unter direkter Bildung von Eisen aus Eisenoxyd verläuft.The means with which one has hitherto attempted to carry out such proposals but were not suitable for the heat release result achieved in the tables listed above to arrive, d. H. Reduce iron oxide directly to metallic iron. It had been overlooked that when using higher layer heights and when using the Material in such pieces, either due to their size, only a gradual implementation allowed, or were too dense for rapid penetration by means of the gas that Reaction is too slow and, which mainly applies in the case of a high layer height makes, the reducing gas eventually becomes increasingly enriched with carbonic acid. Such a carbon dioxide enriched with carbonic acid is from the point of view of the thermal equation a completely different reducing agent than the one practically carbonic acid-free Reducing gas, so that in this case too the reaction differs from that with direct formation of iron runs from iron oxide.

Das Verfahren ist also nur so durchführbar, daß durch geeignete Auswahl der Korngröße des Materials durch geeignete Bewegung des Materials zur Erzielung einer guten Durchdringung mit Gas und durch Begrenzung der Schichthöhen versucht wird, dem idealen Zustände nahezukommen, daß die gesamte Erzmasse gleichzeitig mit der gesamten GasmasseThe method can only be carried out in such a way that the grain size is selected appropriately of the material by moving the material appropriately to achieve good penetration with gas and by limiting the layer heights, the ideal conditions are attempted almost come that the entire mass of ore at the same time with the entire mass of gas

■WWii-uiiJWy-Ί: =■„...■ WWii-uiiJWy-Ί: = ■ "...

reagiert. Dieses kann praktisch beispielsweise geschehen durch Anwendung von Reduktionsöfen, in denen sich das Material in dünnen Schichten unter möglichst dauernder Veränderung der Oberfläche bewegt, und die es gestatten, eventuell die Abgase an mehreren Stellen abzuführen bzw. Frischgasc an mehreren Stellen zuzuführen. Werden dies'e Verhältnisse beobachtet, so gelingt es, unter möglichster Vermeidung der Zwischenstufen von Eisenoxyd ohne Sinterung des Materials direkt zum Eisen zu gelangen.reacted. This can be practical for example done by using reduction furnaces in which the material is in thin layers while changing the surface as permanently as possible, and the it allow the exhaust gases to be discharged at several points or fresh gas at several To supply bodies. If these conditions are observed, it is possible to do so as far as possible Avoidance of the intermediate stages of iron oxide to get directly to the iron without sintering the material.

Claims

Patent Claim:.

Process for the extraction of metallic Iron by reducing the iron oxide contained in the ores by means of colonic oxide or carbon-containing gases at a constant level, below the sinter tion temperature lying temperature under so extensive preheating '' of > ■ • Gas and ore that the intended implementation without additional heat from runs outside, characterized in that the reduction of the iron oxide is direct to iron while avoiding intermediate stages through a relatively short exposure time of the flowing through Gases on the ore charge and by limiting the ratio of carbonic acid to carbon oxide in the exhaust gases on one the insistence of metallic iron permitting maximum value is effected.